Alternatives Fügeverfahren

Bei der Herstellung von Verpackungen, beispielsweise Beuteln, werden Folien mittels Schweißen oder Siegeln gefügt. Dabei kommen thermoplastische Folien oder Folien mit einer vollflächig auf der Trägerfolie aufgetragenen thermoplastischen Siegelschicht zum Einsatz, jedoch wird das Siegelmaterial zur Erfüllung der Siegelfunktion nur im Nahtbereich benötigt. Eine Beschränkung der Siegelschicht auf die Fügezone ist daher hinsichtlich einer Minimierung des Materialeinsatzes anzustreben. Eine der wesentlichen Kriterien für den Fügevorgang stellt die erzielbare Nahtdichtigkeit dar, die es mit einer gezielten Auswahl und einer ausreichenden Menge an Siegelmaterial zu erreichen gilt. Ein partieller Auftrag der Siegelschicht bei der Folienherstellung wirkt sich bei der Folienwicklung jedoch problematisch aus. Daraus ergibt sich die Zielstellung, die Siegelschicht erst kurz vor dem Fügevorgang in der Verpackungsmaschine aufzubringen.

Im Rahmen des Projekts soll der partielle Auftrag des Siegelmediums untersucht, ein entsprechendes Auftragssystem ausgewählt und in eine vertikale Schlauchbeutel-Form-, Füll- und Verschließmaschine integriert werden. Dabei werden insbesondere Phänomene während des Auftrags des Fügemediums, wie zum Beispiel Schrumpfungseffekte der größtenteils orientierten Folien sowie resultierende Nahtfestigkeiten und -dichtigkeiten betrachtet. Weiterhin sollen alternative Verfahren zur thermischen Reaktivierung des Siegelmaterials bei der Quernahtbildung untersucht werden, dazu zählt insbesondere das Ultraschallverfahren.

Neben den auf EVA und PE basierenden Schmelzklebstoffen werden u.a. Ethylen-Copolymere auf Ihre Eignung als partiell auftragbares Siegelmedium untersucht. Als Substrate werden verschiedenen Mono- und Verbundfolien für die Untersuchungen ausgewählt, u.a. OPA, BOPP, OPET, PA / PE, PET / AL / PE. Für die Auftragsversuche ist in den Bahnlaufversuchsstand des Fraunhofer AVV eine Auftragseinheit für Schmelzklebstoffe mit Flächenauftragskopf (Kontaktverfahren) integriert worden.

Iterativ konnte ein Schmelzklebstoff auf Polyolefinbasis ermittelt werden, der nahezu auf allen Trägerfolien ausreichend hohe Nahtfestigkeiten erzielt. Tendenziell ist jedoch eine bessere Haftung und damit verbundene Nahtfestigkeit beim Auftrag auf vorhandene Siegelschichten erkennbar. Die Hot-Tack-Nahtfestigkeiten der niedrigviskosen

Schmelzklebstoffe fallen eher gering aus, was den Einsatz eines Fügeverfahrens, bei dem eine Nahtkühlung unter Druck möglich ist erforderlich macht. Versuche mit Laser bzw. dem kap. Hochfrequenzverfahren führten nur bedingt zu brauchbaren Ergebnissen. Erste Ultraschall-Schweißversuche mit ausgewählten Schmelzklebstoffbeschichtungen belegen hingegen eine prinzipiell gute Reaktivierbarkeit dieser Siegelmaterialien.

Ein Versuchsaufbau zum partiellen Auftrag des Quernahtbereiches mittel traversierenden Auftragskopf – pneumatisch angetrieben – zeigt prinzipiell gute Ergebnisse. Bislang konnten gute Auftragsergebnisse bis ca. 30 Takte/min erzielt werden. Im nächsten Bearbeitungsschritt erfolgt die Applikation des Auftragssystems auf die Verpackungsmaschine und die Herstellung von Beuteln bei partieller Beschichtung der Siegelbereiche.