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Dokumentenidentifikation DE69114699T2 18.04.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0525016
Titel FOLIEN MATERIAL.
Anmelder Marketech Ltd., London, GB
Erfinder MACKINNON, Robin, London NW2 3RS, GB
Vertreter Herrmann-Trentepohl und Kollegen, 81476 München
DE-Aktenzeichen 69114699
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 12.04.1991
EP-Aktenzeichen 919076661
WO-Anmeldetag 12.04.1991
PCT-Aktenzeichen GB9100583
WO-Veröffentlichungsnummer 9116243
WO-Veröffentlichungsdatum 31.10.1991
EP-Offenlegungsdatum 03.02.1993
EP date of grant 15.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.04.1996
IPC-Hauptklasse B65D 65/38
IPC-Nebenklasse B29C 47/20   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft ein Folienmaterial und insbesondere ein extrudiertes Kunststoffolienmaterial mit Hohlräumen darin.

Kunststoffolien sind für eine Anzahl von Endanwendungen brauchbar. Starre oder halbstarre Kunststoffolien können beispielsweise als Verpackungsmaterial oder als Umhüllungsmaterial verwendet werden. Um jedoch die besten physikalischen Eigenschaften bei den geringsten Kosten zu erzielen, wird bevorzugt, daß die Folien nicht massiv sind, und profilierte Folien mit gegenüberliegenden Wänden, getrennt durch seitliche Abstützelemente sind bis jetzt vorgeschlagen worden. Während solche Strukturen eine größere Festigkeit als eine massive Folie äquivalenten Gewichts aufweisen, haben sie noch Nachteile. Insbesondere führt ein örtlicher Riß voraussichtlich zu einem vollständigen Reißen der Struktur entweder sofort oder durch "Kriechen".

Die Erfindung versucht eine Form einer Kunststoffolie zu schaffen, die in vorstehender Hinsicht verbessert ist und die bequem und wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß ist ein starres oder halbstarres Kunststoffolienmaterial nach Anspruch 1 geschaffen.

Die Hohlräume liegen in der Praxis parallel zueinander und verlaufen in der Länge des Folienmaterials, so kann das Material in einem Durchgang im Wege der Extrusion aus einer Düse hergestellt werden. Dies bedeutet, daß das Material möglicherweise viel billiger hergestellt werden kann als beispielsweise ein äquivalentes laminiertes Produkt. In vielen Fällen können Produkte hergestellt werden, die durch Laminierung nicht hergestellt werden können. Außerdem ist, da sie in einem Stück hergestellt werden, die strukturelle Integrität größer und die Vielfalt der Konfigurationen, die verwendet werden können ist sehr groß. Die sich gegenüberliegenden Flächen können beide Außenflächen sein oder eine oder mehr können eine Innenfläche sein, wenn die Folie ein komplizierteres Querschnittsprofil hat.

Die Verbindungen sind vorzugsweise derart angeordnet, daß sie auf die Flächen nicht unter rechten Winkeln oder nahezu rechten Winkeln auftreffen, sondern in Richtung auf die Querachse der Folie geneigt sind. Es sind mindestens zwei Reihen von Verbindungen vorgesehen, die dort, wo sie sich kreuzen, miteinander verbunden sind und tatsächlich einstückig extrudiert sind. Die Hohlräume können so vergrößert sein, um praktisch den Raum zwischen den Flächen unter Belassung von nur relativ dünnen Verbindungen, die zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen als Blätter, Rippen oder Stegen wirken, zu füllen. Bei Verwendung der Konstruktion ist es wichtig, daß die Verbindung zwischen jedem Steg und der benachbarten Fläche ausgerundet ist, um scharfe Winkel aus nachstehend detaillierter erklärten Gründen zu vermeiden.

Das verwendete Kunststoffmaterial ist vorzugsweise ein thermoplastischer Kunststoff, und die Folie kann aus vielen geeigneten thermoplastischen Materialien wie einem Polyolefin, beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen gebildet sein. Andere thermoplastische Materialien können, falls gewünscht, verwendet werden sowie Füllstoffe, Färbemittel und dergleichen.

Die Dicke der Folie und die Querschnittsgestalt der Hohlräume werden mit Bezug auf Kostenzwänge zusammen mit den gewünschten mechanischen Eigenschaften der fertiggestellten Folie gewählt. Die Größe und die Anzahl der Hohlräume wird unter dem Gesichtspunkt ähnlicher Erwägungen ausgewählt. Diese Erwägungen können durch Erwägungen zur leichten Herstellung modifiziert werden. Im Vergleich zu einer Folie äquivalenter Abmessungen und äquivalenten Gewichts, die aus dem gleichen Polymer hergestellt ist, ermöglichen die Hohlräume in den Konstruktionen der Erfindung die Herstellung einer leichteren und billigeren Folie ohne deren Festigkeit aufgrund des Vorhandenseins des verbindenden Gitterwerk zwischen einander gegenüberliegenden Flächen zu beeinträchtigen. Das Vermeiden scharfer Ecken oder Winkel in der Querschnittsgestalt trägt wesentlich zu den mechanischen Eigenschaften der fertiggestellten Folie bei. Insbesondere verbessert dies die Torsionsbeständigkeit, die Beul- oder Knickfestigkeit insbesondere in der Maschinenrichtung, und die Stoßkraftbeständigkeit, während Punkte vermieden werden, an denen ein Bruch voraussichtlich beginnt und von dem er sich voraussichtlich fortpflanzt. So treten im Vergleich zu einer Folie äquivalenten Gewichts und äquivalenter Abmessungen, die aus dem gleichen polymeren Material hergestellt ist, weniger wahrscheinlich örtliche Risse auf; und wenn sie auftreten, ist es weniger wahrscheinlich, daß sie zu einem vollständigen Reißen der Struktur führen, und selbst falls sie auftreten, kriechen sie mit geringerer Wahrscheinlichkeit. Das Muster der Hohlräume innerhalb des Folienmaterials ist vorzugsweise ein sich wiederholendes Muster, aber dies ist nicht notwendig.

Die Verbindungen zwischen einander gegenüberliegenden Flächen bilden vorzugsweise ein kreuzweises Muster oder Gitterwerk, das zwischen den Hohlräumen verläuft, obgleich dies nicht notwendigerweise impliziert, daß die Verbindungen die Form gerader Linien haben. Vorteilhafterweise verläuft jede Verbindung in einer im allgemeinen diagonalen Richtung unter einem Winkel von 30º bis 60º, vorzugsweise von etwa 45º zu den einander gegenüberliegenden Flächen, und benachbarte Verbindungen verlaufen in entgegengesetzten Richtungen, um die kreuzweise Musterwirkung zu erzielen.

Die Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen weiter beschrieben, in denen Fig. 1 bis 5 Querschnittsansichten durch die Folienmaterialien sind, die erfindungsgemäß aufgebaut sind.

Mit Bezug auf die Zeichungen und insbesondere Fig. 1 ist der Querschnitt eines Bereichs eines Folienmaterials, das im allgemeinen mit 10 bezeichnet ist und aus einer thermoplastischen Substanz wie Polypropylen extrudiert wurde, dargestellt. Das Folienmaterial 10 weist einander gegenüberliegende Flächen 12, 14 auf, zwischen denen eine Reihe von zylindrischen Hohlräumen 16 verläuft, die mittels eines Strangpreßwerkzeug erzeugt wurden. Die Hohlräume 16 verlaufen parallel von einem Ende des Folienmaterials zu dem anderen Ende. Die Flächen 18 zwischen den Hohlräumen bilden ein Gitterwerk, das die einander gegenüberliegenden Flächen 12 und 14 miteinander verbindet. Dieses Gitterwerk verleiht dem Produkt eine strukturelle Integrität. Es ist ersichtlich, daß, obgleich sie keine "Sichtlinie" sind, die Verbindungen 18 im allgemeinen unter einem Winkel von etwa 45º zu den Flächen 12, 14 verlaufen.

In Fig. 2 wird eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der drei Größen von Hohlräumen 16, 16' und 16" verwendet werden. Dies gestattet es, daß die Hohlräume in der vorstehend gezeigten Weise angeordnet werden, wobei das verbindende Gitterwerk 18 in der Form gerader Linien vorliegt. Es ist ersichtlich, daß die in Fig. 2 gezeigten Linien nur eine Zeichenhilfe sind und bei dem Produkt in der Praxis nicht vorhanden sind.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform mit drei unterschiedlichen Größen des Leerraums 16.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der nichtkreisförmige Hohlräume verwendet werden. Längliche ovale Hohlräume 16a sind mit kleinen kreisförmigen Hohlräumen 16b und abgeflachten, rundlichen Hohlräumen 16a durchsetzt. Wie gezeigt, haben die Hohlräume 16d eine andere Form als die Hohlräume 16c, aber in der Praxis wird die eine oder die andere Form in Abhängigkeit von der Endanwendung werden. Wiederum sind die zwei einander gegenüberliegenden Flächen 12 und 14 durch ein Gitterwerk von Verbindungen 18 miteinander verbunden, die kreuzweise unter einem Winkel von 45º zu den Flächen verlaufen.

In Fig. 5 haben unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen für gleiche Teile Hohlräume 516a im allgemeinen einen dreieckigen Querschnitt und Hohlräume 516b haben im allgemeinen einen quadratischen Querschnitt. Scharfe Ecken sind mittels Ausrundungen vermieden. Die Größe und Form des Hohlraums sind derart, daß die Verbindungen in der Form relativ dünner "Stege" 518 vorliegen, die zwei verbindende Reihen von Sägezahnwellenmuster bilden, die an Verbindungen 20 miteinander verbunden sind. Die Stege 518 bilden einen Winkel von etwa 45º. Die Stege sind einstückig mit den Flächen 12, 14 an den Verbindungsstellen 22 ausgebildet, und der Abstand zwischen benachbarten Verbindungsstellen 22, den man sich als "Zell"- Breite vorstellen kann, ist äquivalent der Bruttodicke der Folie. Falls ein Winkel von weniger als 45º zwischen den Stegen 518 und den Flächen 12, 14 gewählt wird, ist die Zellbreite relativ größer als die Dicke und falls ein größerer Winkel gewählt wird, ist die Zellbreite kleiner als die Dicke der Folie.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, umfassen Zellen 516a zwei Winkel von 45º und die Wirkung dieser Winkel wird durch das Vorsehen von Radien 24 verringert. Der umfaßte Winkel von 90º der Zellen 516b ist auch ausgerundet. Die Winkel um die Vebindungsstelle 20 herum sind auch ausgerundet, obgleich dies nicht so wichtig wie bei den an die Flächen 12, 14 angrenzenden Winkeln ist. Die Dicke der einzelnen Wänden 12 und 14 und der Stege 518 wird innerhalb der Gesamtdicke der Folie 10 in Übereinstimmung mit den Herstellungsbedürfnissen und Betriebsparametern gewählt.

Bei der Bauweise von Fig. 5 sollten Ecken 24 vorzugsweise einen Mindestradius von 0,1 mm und vorzugsweise einen Radius von 0,25 mm haben. Es wurde gefunden, daß das Vorsehen eines Radius oberhalb dieses Mindestradius wirksam die Nachteile vermeidet, die mit den vorstehend erörterten, scharfen Ecken verbunden sind. Es wird bevorzugt, daß der Radius beispielsweise 0,3 mm oder 0,35 mm aus Kostenerwägungen nicht übersteigt.

Als Vergleich besitzt eine übliche Form von Folienmaterial mit Anwendungen in der Bauindustrie einander gegenüberliegende Flächen, die durch seitliche Wände rechtwinklig mit den Flächen verbunden sind, wodurch eine einzige Schicht von rechteckigen Hohlräumen gebildet wird. Eine Folie äquivalenter Dicke, beispielsweise 3 mm und in Übereinstimmung mit der vorstehenden Fig. 4 ist bis zu einem Drittel leichter und deshalb billiger als diese Konstruktion des Stands der Technik. Weiterhin ist ihre Beständigkeit Rissen gegenüber verbessert.

Das nachstehende Beispiel veranschaulicht die Erfindung weiter.

Ein zur Herstellung einer Verpackungsschachtel zum Tragen von etwa 5 kg bis 19 kg verpackten frischen Obst und Gemüse geeignete Folie kann auf dem in Fig. 5 veranschaulichten Konstruktion basieren. Eine Gesamtfoliendicke von 5 mm wird verwendet und die Wände 12 und 14 haben eine Dicke von 0,18 mm bis 0,2 mm. Die verbindenden Stege 518 haben eine Dicke von 0,12 mm bis 0,14 mm. Die Folie wird aus einem thermoplastischen Material extrudiert, das einen Prozentsatz Füllstoff enthalten kann, und das Gesamtgewicht des verwendeten Polymers liegt in der Größenordnung von 550 bis 650 g pro Quadratmeter.

Um den Radius der in Fig. 5 gezeigten Ecken 24 zu erhöhen können die Außenwände 12, 14 wie bei 26 gezeigt "geriffelt" sein. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird der Radius der benachbarten Ecken 24 dadurch beträchtlich erhöht. Die Riffelwirkung erhöht auch die Festigkeit der Folie in der "Maschinen"oder Herstellungsrichtung. Das Riffeln kann durch eine geeignete Wahl eines Strangpreßwerkzeugs erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Folienmaterial kann für eine Vielzahl von Endanwendungen verwendet werden. Es ist besonders brauchbar bei der Verpackung, insbesondere bei der Verpackung von Nahrungsmittelprodukten. Es ist auch bei einer Vielzahl von anderen Endanwendungen wie Wandpaneelen für Bauzwecke brauchbar. Das erfindungsgemäße Folienmaterial hat eine hohe Beuloder Knickfestigkeit und ist insbesondere Verdrehspannungen, Zusammendrücken und/oder Strecken gegenüber beständig und weist weiterhin eine gute Schlagfestigkeit auf. Die Struktur ist unterliegt weniger vollständigen örtlichen Rissen (hauptsächlich aufgrund der Vermeidung von scharfen Winkeln) und jegliches örtliches Reißen, das in der Praxis auftreten kann, ist wahrscheinlicher im Umfang begrenzt und breitet sich nicht in benachbarte Bereiche der Folie aus. Die Eigenschaften sind für jede gegebene Dicke der Fölie 10 (oder für jede gegebene Festigkeit der Folie) im Vergleich zu jetzigen Vorschlägen verbessert. Außerdem können sie oft wirtschaftlicher als frühere profilierte Folienprodukte hergestellt werden. Die Wärme- und Geräuschisolierungseigenschaften der Folie sind gut, während ihre Wasserundurchlässigkeit ausgezeichnet ist. Die genaue Anzahl, Form und Größe der mit Bezug auf die Dicke der verwendeten Folie und des verwendeten Materials verwendeten Hohlräume wird gewählt, um irgendwelchen bestimmten Umständen zu entsprechen oder irgendeine bestimmte Endanwendung zu erfüllen.


Anspruch[de]

1. Ein starres oder halbstarres Kunststoffmaterial (10), das ein Paar einander gegenüberliegender Flächen (12, 14) aufweist, zwischen denen eine Reihe von länglichen Hohlräumen verlaufen, wobei die Hohlräume (16, 16', 16", 16a, 16b, 516a, 516b) so angeordnet sind, daß es mindestens zwei Reihen von ununterbrochenen Verbindungen (18, 518) zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Flächen gibt, die miteinander dort verbunden sind, wo sie sich kreuzen (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume eine Querschnittsgestalt derart aufweisen, daß die Ecken (24) darin mindestens einen Radius von 0,1 mm aufweisen.

2. Folie nach Anspruch 1, hergestellt durch Extrudieren aus einer Düse.

3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (18, 518) so angeordnet sind, daß sie auf die Flächen (12, 14) nicht rechtwinklig oder fast rechtwinklig auftreffen, sondern in Richtung zur Querachse der Folie geneigt sind.

4. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial ein Polyolefin ist.

5. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume die Masse des Raums zwischen den Flächen füllen und nur relativ dünne Verbindungen (518) belassen, die als Stege zwischen gegenüberliegenden Flächen wirken und daß die Verbindungen (20) der Stege miteinander oder mit ihren benachbarten Flächen ausgerundet sind.

6. Folie nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, mit dem die Verbindungen zu der Querachse der Folie geneigt sind, zwischen 30º und 60º beträgt.

7. Folie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel etwa 45º beträgt.

8. Folie nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen geriffelt (26) sind, um das Ausrunden der Verbindungsstelle zwischen den Stegen (518) und der benachbarten Wand (14) zu vergrößern.







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