DE3877814T2 - Modifizierter thermoplast als deckel, verfahren zur herstellung davon und behaelterdeckel. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein modifiziertes Thermoplastmaterial, das zuerst und hauptsächlich für den Spritzguß von Behälterdeckeln ausgelegt ist, die eine Öffnungsanordnung zum Aufreißen aufweisen. Darüberhinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des modifierten Thermoplasten sowie Behälterdeckel der beschriebenen Art, die durch Spritzguß hergestellt sind.
• Bekanntlich können Behälterdeckel aus einem Thermoplast, die mit einer Aufreißöffnungsanordnung versehen sind, durch Spritzguß hergestellt werden. Die bekannten Behälterdeckel weisen üblicherweise eine Reißmarkierung oder eine Materialabschwächung auf, wobei dies bedeutet, daß durch das Aufreißen der Teil des Deckels, der sich in dem abgeschwächten Bereich befindet, durch Auffalten entfernt werden kann, so daß ein Leeröffnung frei wird, wenn der Inhalt in einem Behälter zugänglich gemacht werden soll. Die bekannten Behälterdeckel sind gewöhnlich auch mit einer Art von Abziehstreifen oder Abziehring versehen, mittels derer das Aufreißen der Reißmarkierung erleichtert werden kann.
• Selbstverständlich wird für solche Behälterdeckel gefordert, daß sie preisgünstig und leicht herzustellen sind, daß aber vor allem die Öffnungsanordnung gut funktionieren soll. Dies beinhaltet unter anderem, daß die Reißmarkierung leicht aufzureißen sein sollte, ohne daß dafür eine übermäßige Kraft aufgebracht werden muß, aber daß sie sich nicht beim normalen Transport und der Handhabung des Behälters spontan öffnen sollte. Es ist leicht zu verstehen, daß sich diese beiden Forderungen widersprechen, da eine hohe Sicherheit gegen ein spontanes Aufreißen bedeutet, daß die Reißmarkierung nicht zu schwach hergestellt werden soll, was dagegen bedeutet, daß zum Aufreißen der Markierung eine höhere Kraft erforderlich ist, wenn der Behälter geöffnet werden soll. Je nach dem Inhalt der Behälter ist es in bestimmten Fällen auch wünschenswert oder sogar notwendig, daß es möglich ist, den geöffneten Behälter nach jedem Leervorgang wieder zu verschließen, und zweckmäßigerweise sollte es bevorzugt möglich sein, den Behälter dadurch wieder zu verschließen, daß der aufgefaltete Teil des Deckels wieder zurückgefaltet wird, so daß er durch den Eingriff an der übrigbleibenden Reißkante im Umfang der Öffnung in seine ursprüngliche geschlossene Stellung zurückschnappen wird. Die Reißkanten der aufgerissenen Reißmarkierung sollten gerade und bevorzugt völlig unausgefranst sein, damit das Wiederverschließen durch Schnappeingriff gut funktioniert.
• Bei herkömmlichen Thermoplasten wie z.B. Polyethylen, die bis jetzt als Ausgangsmaterial zum Spritzgießen der bekannten Behälterdeckel verwendet worden sind, hat es sich als schwierig herausgestellt, eine gut funktionierende Öffnungsanordnung zu erhalten, die leicht zu öffnen ist und beim Wiederverschließen des Behälters den gewünschten Schnappverschluß ermöglicht. Dies liegt zu einem großen Teil daran, daß Thermoplaste ein sehr zähes (elastisches) Material sind, das selbst bei geringen Materialdicken eine hohe Reißfestigkeit an den Reißmarkierungen bietet, und um zu ermöglichen, daß die Reißmarkierung ohne die Anwendung übermäßiger Kraft reißen kann, erfordern die herkömmlichen Thermoplaste folglich, daß das Spritzgießen unter sehr streng kontrollierten Bedingungen durchgeführt wird, so daß bezüglich der Reißmarkierung eine optimale Materialdicke innerhalb häufig sehr enger Toleranzen erreicht wird. Solch strenge Bedingungen, wie sie während des Spritzgießens erforderlich sind, lassen sich jedoch mit der industriellen Produktion in großem Maßstab nur schwer vereinbaren; deshalb war es aus ökonomischen Gründen mehr oder weniger unvermeidbar, auf die Forderung nach einer optimalen Materialdicke der Reißmarkierung zu verzichten.
• Allerdings hat man nach der vorliegenden Erfindung herausgefunden, daß ein Thermoplast aus einem Polyolefin, das aus Polyethylen und Polypropylen ausgewählt ist, durch die Beimischung eines inerten, fein zerteilten Füllstoffes modifiziert werden kann, um ihn für die Herstellung von Spritzgußbehälterdeckeln geeigneter zu machen, die eine Aufreißöffnungsanordnung aufweisen, die sowohl leicht zu öffnen ist als auch beim Wiederverschließen gut funktioniert; im besonderen hat man herausgefunden, daß die Reißfestigkeit herkömmlicher Thermoplaste im wesentlichen nahezu auf die von Papier reduziert werden kann, während andere mechanische Eigenschaften wie beispielsweise die Zugfestigkeit im wesentlichen unberührt bleiben, wenn die Menge des beigemischten Füllstoffes so kontrolliert ist, daß sie sich auf zwischen 10 und 15 % beläuft, berechnet auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Mischung.
• Bei Mengen über 15 Gew.-% wird der Thermoplast spröde und reißt leicht ein, aber verliert die geforderte Zugfestigkeit, wohingegen ein Thermoplast mit Mengen von weniger als 10 Gew.-% noch zu zäh und schwer einzureißen ist, als daß die gewünschte glatte und unausgefranste Reißkante beim Einreißen erreicht werden könnte. Deshalb muß die Menge des beigefügten Füllstoffes erfindungsgemäß 10 bis 15 Gew.-% des Gesamtgewichtes ausmachen.
• Der Füllstoff, der erfindungsgemäß zur Herstellung des modifizierten Thermoplasten verwendet werden soll, kann ein fein zerteiltes anorganisches Material eines an sich bekannten Typs sein, wie Talk, Kreide, Gips, Bleicherde usw., getrennt oder in wahlweiser Kombination untereinander. Zur optimalen Funktion sollte der Füllstoff bevorzugt feinkörnig sein und eine durchschnittliche Korngröße von 10 um aufweisen. Unter den hier aufgezählten Füllstoffen wird zur Zeit feinkörnige Kreide bevorzugt, da sie leicht verfügbar, kostengünstig und praktisch frei von Verunreinigungen ist, die einem empfindlichen Behälterinhalt wie Milch einen unangenehmen Geschmack verleihen. Es können auch Füllstoffe in anderer Form als die rein feinkörnigen verwendet werden, wie nadelartige oder flockige Füllstoffe.
• Ein Verfahren zum Modifizieren eines Thermoplastes, so daß er besser als herkömmliche Thermoplaste für das Spritzgießen von Behälterdeckeln geeignet ist, die mit einer Aufreißöffnungsanordnung versehen sind, leicht und zweckmäßig zu öffnen sein sollten sowie ein gut funktionierendes Wiederverschließen durch einen Schnappeingriff zwischen aufgerissenen Kanten der Öffnungsanordnung erlauben, wie dies oben beschrieben worden ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermoplast an sich bekannten Typs während der mechanischen Verarbeitung auf die Schmelztemperatur erhitzt wird, daß dem Thermoplast in Abhängigkeit von der tatsächlichen Form des Füllstoffes vor, während oder nach diesem Schmelzen ein Inert-Füllstoff mitgegeben wird, daß der zugegebene Füllstoff in dem Thermoplast durch kontinuierliche mechanische Bearbeitung dispergiert und zerteilt wird, und daß das Gemisch aus dem Thermoplast und dem gut zerteilten, in dem Thermoplast dispergierten Füllstoff möglicherweise nach einer vorhergehenden Formoperation gekühlt wird, um den modifizierten Thermoplast zu bilden, wobei die Menge des dem Thermoplast beigegebenen Füllstoffes so kontrolliert ist, daß sie sich nicht auf mehr als 10 - 15 % des Gewichts des Gemisches beläuft.
• Der wie oben erwähnt dem Thermoplast beizumischende Füllstoff sollte bevorzugt kornförmig sein, jedoch sind andere denkbare Formen auch zu verwenden. Ist der Füllstoff in Form von nadelartigen oder flockigen Teilchen anwesend, dann wird der Füllstoff erfindungsgemäß geeigneterweise erst beigegeben, nach dem der Thermoplast geschmolzen ist, so daß jedes Aufbrechen des harten Thermoplastes durch die Wirkung der mechanischen Verarbeitung vor dem Schmelzen vermieden wird. Optimale Eigenschaften des modifizierten Thermoplastes werden jedoch erfindungsgemäß erreicht, wenn der Füllstoff in Form von kornförmigen Teilchen mit einer mittleren Korngröße von ca. 10 um geliefert wird; da solche Teilchen für ein Zerkleinern durch mechanische Wirkungen weniger geeignet sind, können die Teilchen vorteilhaft bereits vor dem Schmelzen des Thermoplastes zugegeben werden. Dies bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß die mechanische Verarbeitung für eine ausreichend lange Zeit andauern kann, um sicherzustellen, daß eine homogene Dispersion des Füllstoffes in dem Thermoplast erreicht wird.
• Zum leichteren Einmischen des beigegebenen Füllmaterials kann es erfindungsgemäß angebracht sein, ein Dispergiermittel beizugeben, das in der Lage ist, den Füllstoff zu benetzen, und als Beispiel eines solchen Dispergiermittels, von dem man herausgefunden hat, daß es erfindungsgemäß gut funktioniert, können Polyethylenwachs, Stearate und Stearin erwähnt werden; andere Dispergiermittel, die diese Fähigkeit aufweisen und dem Fachmann bekannt sind, können jedoch ebenfalls verwendet werden. Die Menge des Dispergiermittels, die erfindungsgemäß beigegeben werden sollte, wird auf zwischen 0,5 und 2 % des Gesamtgewichts des Gemisches gehalten; man hat herausgefunden, daß dies geeignet ist, um den beabsichtigten Dispergiereffekt zu erreichen.
• Das Verfahren kann beispielsweise mit Hilfe eines herkömmlichen Schneckenextruders durchgeführt werden, wobei die Thermoplaste in Form von Körnchen oder als Pulver durch den Speisetrichter am Speiseende der Maschine zugeführt werden und bei nachfolgendem Erhitzen auf die Schmelztemperatur (z.B. 200 ºC) während des Mischens durch die sich drehende Schnecke auf eine geeignete Öffnung am Abgabeende der Maschine zu und durch sie heraus bewegt werden, beispielsweise in Form eines Stranges, der gekühlt und dann für das Spritzgießen fein in eine geeignete Form zerhackt wird. Der Inert-Füllstoff wird in Abhängigkeit von der tatsächlichen Form des Füllstoffes entweder vor, während oder nach dem Schmelzen der Thermoplaste in der Maschine zugeführt. Ist der Füllstoff in Form von kornförmigen Teilchen anwesend, dann kann er bereits am Speiseende der Maschine beigegeben werden, während ein Füllstoff in Form von nadelartigen oder flockigen Teilchen geeigneterweise nach dem Schmelzen der Thermoplaste an getrennten Punkten entlang der sich drehenden Schnecke zwischen dem Speise- und dem Abgabeende der Maschine beigegeben wird, so daß ein Aufbrechen der Teilchen vermieden wird. In den Fällen, wo es erwünscht ist, auch ein Dispergiermittel oder ein Netzmittel für die Füllstoffteilchen zuzuführen, kann dieses ebenfalls durch den Speisetrichter am Speiseende der Maschine entweder getrennt oder mit den kornförmigen Füllstoffteilchen gemischt beigegeben werden, aber selbstverständlich ist es auch möglich, das Dispergiermittel an beliebigen Punkten entlang der sich drehenden Schnecke beizugeben, z.B. gemischt mit den nadelartigen oder flockigen Füllstoffteilchen. Wie oben erwähnt, sollte sich die Menge des erfindungsgemäß beigegebenen Füllstoffes auf maximal zwischen 10 und 15 % des Gesamtgewichtes des Gemisches belaufen, und darüberhinaus reicht es aus, wenn die Menge des beigegebenen Dispergiermittels auf zwischen 0,5 und 2 % des Gewichtes des Gemisches gehalten wird, um die Dispersion und die Verteilung der Füllstoffteilchen in der geschmolzenen Thermoplastmasse zu erleichtern.
• Die mit dem Behälterdeckel vorgesehene Öffnungsanordnung vom Aufreißtyp ist dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem zusammenhängenden Stück aus einem modifizierten Thermoplastmaterial nach der Erfindung spritzgegossen ist.
• Man hat durch einen Vergleich mit Behälterdeckeln, die aus herkömmlichen Thermoplasten wie z.B. Pe weich spritzgegossen wurden, herausgefunden, daß die unter Verwendung eines erfindungsgemäßen modifizierten Thermoplast spritzgegossenen Behälterdeckel, der 10 - 15 Gew.-% eines inerten Füllstoffes, z.B. von kornförmiger Kreide mit einer Korngröße von ca. 10 um und zwischen 0,5 und 2 Gew.-% eines Dispergiermittels eines an sich bekannten Typs enthält, eine Öffnungsanordnung vom Aufreißtyp darstellen, die sowohl leichter zu öffnen ist, d.h. weniger Kraft zum Öffnen erfordert, als auch darüberhinaus eine glattere und weniger ausgefranste Reißkante liefert, die ein besseres Wiederverschließen ermöglicht als die Aufreißöffnungsanordnung des vergleichbaren Behälterdeckels, der ohne einen Füllstoff spritzgegossen wurde. Darüberhinaus hat man herausgefunden, daß das Spritzgießen des Behälterdeckels nach der Erfindung aufgrund der kürzeren Schmelz und Abkühlzeit der modifizierten Thermoplaste mit einer wesentlich (5 - 30 %) reduzierten Zykluszeit durchgeführt werden konnte.

Claims (5)

1. Spritzgußbehälterdeckel aus einem modifizierten Thermoplast mit einer Öffnungsanordnung vom Aufreißtyp, dadurch gekennzeichnet, daß der modifizierte Thermoplast ein aus Polyethylen und Polypropylen ausgewähltes Polyolefin ist und einen Inert-Füllstoff enthält, der in dem Polyolefin in einer kontrollierten Menge von 10 - 15 % des Gewichtes des modifizierten Thermoplastes dispergiert ist.

2. Behälterdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus Teilchen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ca. 10 um besteht.

3. Behälterdeckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus Glimmer, Talk, Kreide, Gips, Wollastonit und Bleicherde ausgewählt ist.

4. Behälterdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der modifizierte Thermoplast auch ein Netzmittel für den Füllstoff enthält.

5. Behälterdeckel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel zwischen 0,5 und 2 % des Gewichtes des modifizierten Thermoplastes ausmacht.