Beschreibung
Klebeband zum Nachweis des unbefugten Öffnen einer Verpackung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Klebeband mit einem Träger auf Basis von - Polyolefinen, der einseitig mit Klebemasse beschichtet ist, sowie auf die Verwendung desselben insbesondere zum Nachweis des unbefugten Offnens einer Verpackung.
Diebstahl, Produktpiraterie und Erpressungen von zum Beispiel Nahrungsmittelkonzernen und Handelsketten führen zu immer größeren wirtschaftlichen Verlusten und Schäden. Der Einsatz von Sicherheitssystemen beziehungsweise Sicherheitsverschlüssen zum Schutz vor unbemerktem Öffnen von Gütern und der damit verbundenen Möglichkeit der Manipulation des Inhalts ist somit von wachsender Bedeutung.
Sicherheitssysteme zum Nachweis des unbefugten Offnens sind bekannt. Hierbei sind besonders Sicherheitsetiketten von großer Bedeutung. So werden zum Beispiel in US 4,184,701 Sicherheitsetiketten beschrieben, die aus mehreren Färb- beziehungsweise Trennschichten aufgebaut sind und dadurch eine geringe Haftung der Produktschichten untereinander aufweisen. In Kombination mit einer stark haftenden Klebemasse trennen sich derartige Schichten irreversibel voneinander, wodurch die Öffnung der Verpackung angezeigt wird.
Weiterhin wird beispielsweise in DE 34 31 239 A1 die Verwendung von Sicherheitsetiketten zum Nachweis des unbefugten Offnens einer Verpackung beschrieben, bestehend aus einem Trägermaterial mit geringer Weiterreißfestigkeit. In Kombination mit einer stark haftenden Klebemasse wird das Sicherheitsetikett beim Entfernen irreversibel zerstört und somit der Öffnungsversuch angezeigt.
Das Sicherheitsetikett weist eine untere, von einem Träger abzulösende und auf die Verpackung aufzubringende erste Klebstoffschicht auf der Unterseite eines ersten Etikettenmaterials auf, auf dessen Oberseite über eine zweite Klebstoffschicht ein zweites Etikettenmaterial aufgebracht ist. Die Stärke der Klebkraft der ersten Klebstoffschicht zwischen der Verpackung und dem ersten Etikettenmaterial ist verschieden von der Stärke der Klebkraft der zweiten Klebstoffschicht zwischen dem ersten Etikettenmaterial und dem zweiten Etikettenmaterial.
Verpackungsklebebänder zum Nachweis des unbefugten Offnens von Verpackungskartons und anderen Verpackungen sind ebenfalls bekannt. So werden zum Beispiel in EP 0404402 A2 und US 4,876,123 mehrschichtige Kartonverschlußbänder beschrieben, die beim Öffnungsversuch einen Buchstabenübertrag auf die Verpackungsoberfläche gewährleisten und somit eine Öffnungssicherung darstellen. Hierzu ist allerdings eine relativ große und zugleich ebene Verklebungsfläche notwendig.
Im Falle des Einsatzes von Sicherheitsetiketten zur Öffnungssicherung ist die Verwendung eines geeigneten Trennpapiers notwendig, um maschinell Sicherheitsetiketten applizieren zu können. Bedingt durch die Verwendung des notwendigen Trennpapiers resultiert eine ungünstig hohe Komplexität beim Handling von Sicherheitsetiketten, ein Anfall großer Mengen an Trennpapier als Abfallprodukt nach der Applikation der Etiketten und eine sehr geringe Flexibilität bei der Anpassung des Sicherheitsverschlusses an das jeweilige Verpackungssystem beziehungsweise an das jeweilige Öffnungssystem der Verpackung. Eine bestimmte Art von Sicherheitsetiketten kann auf Grund der festgeleg- ten Größe und Struktur des Etiketts nur für eine bestimmte Verpackung angewendet werden.
Im Falle der Sicherheitsetiketten und der bekannten Kartonverschlußklebebänder für eine Produktsicherung sind bedingt durch den mehrschichtigen Produktaufbau und durch den Einsatz von Färb- und Trennschichten zur Herstellung derartiger Sicherheitssysteme komplizierte und aufwendige Produktionskonzepte notwendig. Bei der Verwendung dieser Klebebänder als Produktsicherung ist auf Grund des Produktaufbaus der Nachweis des unbefugten Offnens bei der Verklebung von komplexen Produktverschlüssen bezie- hungsweise von komplizierten Consumerprodukten nicht zufriedenstellend.
Die ebenfalls als zum Nachweis des unbefugten Offnens verwendbaren Schrumpffolien (Sleeves) zeigen Nachteile in zum Teil mangelnder Individualisierung und durch sehr hohen Materialverbrauch.
Kunststoffe beziehungsweise Folien auf Basis zyklischer Polyolefine werden für verschiedene Anwendung vorzugsweise im Bereich der Automobil-, optischen und Elektroindustrie eingesetzt.
Die Darstellung von Cycloolefin-Copolymeren geschieht beispielsweise durch die metal- locenkatalyasierte Polymerisation von Ethylen und Norbomen (Bicyclo-[2,2,2]-hept-2-en). Durch die Metallocenkatalyse lassen sich sowohl statistische (amorphe) als auch alterπie- rende (teilkristalline) Polymere her- und somit die mechanischen Eigenschaften einstellen. Die Konzentration von Norbomen entscheidet dabei über den Glasübergangspunkt des Polymeren.
Abweichend davon läßt sich auch Dicyclopentadien einsetzen, welches in der C5-Frak- tion bei der Erdölfraktionierung anfällt. Durch die Gegenwart von geeigneten Katalysatoren wie zum Beispiel Aluminiumalkyl läßt sich Dicyclopentadien durch Ringöffnung, zu einem Thermoplasten polymerisieren. Aufgrund seiner thermoplastischen Eigenschaften läßt sich das Material über gängige Extrusionsverfahren (zum Beispiel Folienblasverfah- ren, Flachfolienextrusion) zu einer Folie ausformen.
Bei Verwendung von Folie auf Basis von zyklischen Polyolefinen ist die Art des eingesetzten Längsschneidverfahrens wichtig für die Reißfestigkeit und Reißdehnung des Produktes. Die mit der Wahl des eingesetzten Längsschneidverfahrens resultierende Schnittkantenqualität kann zum einen eine scharfkantige Schnittkante und zum anderen eine rauhe Schnittkante erzeugen, die deutlich die Reißfestigkeit und Reißdehnung der längsgeschnittenen Folien beeinflußt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Klebeband anzugeben, das beim Entfer- nen von der Oberfläche der Veφackung zerstört wird und sich selbst irreversibel aufteilt
beziehungsweise zerreißt, das ein Wiederanhaften im ursprünglichen Zustand unmöglich macht, so daß ein Nachweis von Manipulationen quantitativer oder qualitativer Art am verpackten Produkt erkennbar ist. Weiterhin soll das Klebeband leicht abrollen und einen guten Verbund zwischen Klebemasse und Trägerfolie aufweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Klebeband, wie es im Hauptanspruch dargelegt ist. Gegenstand der Unteransprüche sind vorteilhafte Fortbildungen des Erfindungsgegenstandes sowie vorteilhafte Anwendungen des Klebebands.
Demgemäß betrifft die Erfindung ein Klebeband mit einem Träger auf Basis von zyklischen Polyolefinen, dessen eine Seite mit einer Klebemasse versehen ist.
Der Träger weist eine hohe Sprödigkeit auf, so daß das Klebeband insgesamt eine geringe Ein- und Weiterreißfestigkeit zeigt.
Bei der Verwendung der Folien zur Herstellung der erfindungsgemäßen Klebebänder liegen die Gesamtdicken besonders zwischen 15 bis 120 μm, bevorzugt zwischen 20 bis 70 μm.
Weiterhin erfindungsgemäß kann der Träger der erfindungsgemäßen Klebebänder mit anderen Polymeren, wie zum Beispiel nichtzyklischen Polyolefinen oder Polyestern abgemischt sein. Insbesondere kann der Anteil der zugemischten Polymere bis zu 50 Gew.-% betragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Klebebandes wird die Haftung der Klebemasse auf der Thermoplastfolie auf Basis von zyklischen Polyolefinen durch Corona- behandlung oder Flammenvorbehandlung verbessert, denn gerade die Oberflächen der Folie auf Basis von Polyolefinen können durch diese allgemein bekannten Verfahren (wie die Corona- und Flammenvorbehandlung) behandelt werden.
Eine Übersicht über die Verfahren zur Oberflächenbehandlung enthält beispielsweise der Artikel „Surface pretreatment of plastics for adhesive bonding" / A. Kruse; G. Krüger, A.
Baalmann and O. D. Hennemann; J. Adhesion Sei. Technol., Vol 9, No 12, pp 1611-1621 (1995).
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Klebebands ist zwischen der Poly- olefinfolie und der Klebeschicht eine Schicht aus einem Primer aufgebracht. Bei einem Primer handelt es sich um ein Haftgrundmittel mit meist mehrkomponentigem Aufbau, deren haftungsvermittelnde Wirkung insbesondere auf der chemischen Reaktion der Komponenten untereinander und mit den Substratoberflächen beruht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Klebebands trägt die Polyolefinfolie auf der der Klebemasse gegenüberliegenden Seite eine Lackierung, insbesondere eine Trennlackierung.
Trennlackierungen auf die der Klebemasse gegenüberliegenden Folienoberfläche werden in der Klebebandindustrie weit verbreitet eingesetzt. Eine Übersicht über Trennlacksysteme auf Basis von Silikon und deren Einsatz im Bereich Pressure Sensitive Adhesi- ves findet sich in „Silicone Release coating" (D. Jones, Y. A. Peters in Handbook of Pres- sure Sensitive Adhesive Technology, Third Edition, edited by Donatas Satas, Van Reinhold New York. Pp. 652-683).
Durch den Einsatz von Rückseitentrennlackierung wird ein leichtes, gleichmäßiges Abrollen der Klebebänder erzielt. Hierbei werden vor allem Trennlackierungen auf Basis von lösemittelhaltigen Carbamatsystemen und Silikon basierende System eingesetzt.
Trennlackierungen auf Basis von Silikonsystemen eignen sich besonders als Trennlackierungen der erfindungsgemäßen Klebebänder. Bevorzugt als Trennlackierung sind UV-härtende Silikonsysteme auf 100% Basis, aber ebenso lösemittelhaltige Silikon- Systeme können als Trennlackierung für die erfindungsgemäßen Klebebänder eingesetzt werden.
Die Auftragsmenge der Trennlackierung auf das Trägermaterial beträgt bevorzugt 0,1 bis 3 g/qm. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung wird ein Schichtauftrag der Trennlackierung von 0,2 bis 1 ,5 g/qm eingestellt.
Als Klebemassen können im wesentlichen alle bekannten Klebemassen mit hoher Klebkraft auf dem zu veφackenden Haftgrund eingesetzt werden.
Die Klebemasse des erfindungsgemäßen Klebebandes kann aus einer Klebemasse auf Basis von lösemittelhaltigen Naturkautschuk- und Acrylatklebemassen bestehen. Bevorzugt sind Klebemassen auf Basis von Acrylatdispersionen, besonders bevorzugt sind Klebemassen auf Basis von Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymeren. Diese Klebemassentechnologien werden weit verbreitet in der Klebebandindustrie eingesetzt.
Die Auftragsmenge der Klebemasse auf das Trägermaterial beträgt bevorzugt 15 bis 60 g/qm. In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird der Schichtauftrag von 20 bis 30 g/qm eingestellt.
Die Herstellung der Klebebänder kann nach bekannten Verfahren erfolgen. Eine Übersicht über übliche Herstellungsverfahren findet sich beispielsweise in „Coating Equipment", Donatas Satas in Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, second edition, edited by Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York pp. 767-808. Die bekannten Verfahren zum Trocknen und Schneiden der Klebebänder sind ebenfalls im Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Seite 809-874 zu finden.
Die erfindungsgemäßen Klebebänder können darüber hinaus mittels üblicher Verfahren bedruckt werden.
Klebebänder werden großtechnisch in breiten Bahnen beschichtet, die nach der Beschichtung zu sogenannten Mutterrollen aufgewickelt werden. Diese Mutterrollen werden wieder abgewickelt und dabei zu Rollen mit entsprechender Lauflänge gerollt. Diese Rollen werden zu schmalen Rollen aufgeschnitten im sogenannten Längsschneidverfahren.
Als Längsschneidverfahren wird bei den erfindungsgemäßen Klebebändern bevorzugt das Quetsch-Schneidverfahren eingesetzt, das durch ein unter einer Anpreßkraft stehendes rotierendes Kreismesser und einen Gegendruckzylinder das dazwischen liegende Klebeband in Laufrichtung der Klebebandbahn trennt.
Das rotierende Kreismesser kann durch unterschiedliche Geometrien der Schneide und durch verschiedene Oberflächenrauhigkeiten an den Schneideflanken so gestaltet werden, daß das geschnittene Klebeband in seiner Schnittkantenrauhigkeit beeinflußt wird. Die Schnittkantenrauhigkeit beeinflußt direkt die Reißfestigkeit des geschnittenen Klebe- bandes, d.h., je rauher die Schnittkante, desto niedriger die Reißfestigkeit des Klebebandes.
Die Reduzierung der Reißfestigkeit durch die Vorgabe einer gewählten Schnittkantenrauhigkeit, erhöht die Tendenz, ein Klebeband zu schaffen, das nach der Applikation nicht mehr zerstörungsfrei vom verklebten Untergrund entfernt werden kann.
Durch Einsatz speziell geeigneter Schneidvarianten kann somit der Sicherheitseffekt von Klebebändern zum Nachweis des unbefugten Offnens einer Verpackung deutlich gesteigert und der Einsatz derartiger Produkte verbreitert werden.
Vorzugsweise weisen die Kanten der Polyolefinfolie daher einen Zackenschnitt auf.
Schließlich umfaßt der Erfindungsgedanke auch die Verwendung eines erfindungs- gemäßen Klebebandes auf Verpackungen zum Nachweis des unbefugten Offnens derselben, indem das Klebeband beim Entfernen von der Oberfläche einer Verpackung irreversibel zerstört wird und einen Öffnungsversuch klar anzeigt durch Zerreißen oder Spalten in Dickenrichtung aufgrund der geringen Weiterreißfestigkeit.
Denn das erfindungsgemäße Klebeband ist für die Anwendung als Sicherheitsverschluß zur deutlichen Erkennung eines unbefugten Öffnungsversuches beziehungsweise einer Öffnung für eine große Anzahl wertvoller beziehungsweise sensibler Güter geeignet. Ein wichtiges Anwendungsfeld ist hierbei die Sicherung verschiedenster Konsumgüter gegen Diebstahl, Verfälschung des Inhalts und der Schutz vor Raubkopien. Das unbemerkte Öffnen, Diebstahl und Verfälschung sensibler Güter wird durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Klebebänder vermieden.
Als Verpackungen kommen unter anderem in Betracht Faltschachteln, Flaschen und Tuben mit Schraub- und Druckverschlüssen, Shampooflaschen, Faltschachteln, Kunststoffdosen und -behälter.
Als Verpackungsmaterial sind besonders die Oberflächen von Papier, Karton, Glas, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid und Stahl geeignet, um mit den erfindungsgemäßen Klebebändern zusammenzuwirken.
Hierbei sind Anwendungen im Bürobereich, bei der Verpackung von medizinischen und pharmazeutischen Produkten, die Sicherung von Kosmetika und Körperpflegeartikeln sowie von Nahrungs- und Genußmitteln mittels Sicherheitsverschluß möglich. Weiterhin ist eine Anwendung zur Sicherung von elektronischen und elektrischen Geräten möglich.
Durch Verwendung eines erfindungsgemäßen Klebebandes als Sicherheitsverschluß zum Schutz des unbefugten Offnens wird die Verwendung eines Trennpapiers, wie bei Verwendung von Sicherheitsetiketten notwendig, überflüssig. Hierdurch werden zum einen erhebliche Kosten eingespart, zum anderen die Komplexität verringert und die resultierende Abfallmenge stark reduziert. Weiterhin wird durch die Verwendung eines Klebebandes zur Veφackung beziehungsweise Sicherung von Produkten die Flexibilität der einsetzbaren Verpackungs- und Verschlußtypen gesteigert. Durch leichtes Abrollen beim manuellen und maschinellen Applizieren an Verpackungen kann die Größe des Sicherheitsverschlußes problemlos variiert und an die Verpackung angepaßt werden.
Wird versucht, einen Klebestreifen des erfindungsgemäßen Klebebandes von der Verpackung zu entfernen, so wird, da die Klebkraft des Sicherheitsverschlusses größer ist als die Trägerfestigkeit, der Träger durch die geringe Ein- und Weiterreißfestigkeit irreversibel zerstört und der Öffnungsversuch klar und deutlich angezeigt. Dieser Effekt kann durch den Einsatz von speziellen Schneidmodifikationen erhöht werden.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Beispiels erläutert werden, ohne die Erfindung unnötig einschränken zu wollen.
Beispiel
a: Folie a
Folie a: Folie für die erfindungsgemäßen Klebebänder
Es wurde eine biaxial gereckte, coextrudierte Folie auf Basis Polypropylen der Fa.
Nippon Zeon Co. LTD verwendet.
Foliendicke: 100 μm
Kennzeichnung: 1420R
Firma/Hersteller: Nippon Zeon Co. LTD
Reißdehnung 100%
Folie 1420 ist eine Folie auf Basis von zyklischen Polyolefinen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine geringe Ein- und Weiterreißfestigkeit aufweist.
Folie b: Folie für Referenzmuster
Es wurde eine biaxial gereckte Folie auf Basis Polypropylen der Fa. Radici verwendet.
Foliendicke: 25 μm
Kennzeichnung: Radil T Firma/Hersteller: Fa. Radici
Reißdehnung längs: 125 %
Reißdehnung quer: 50 %
Für Folie a und b gilt: Die gegenüberliegende Oberfläche der Folie, die nicht mit Klebemasse beschichtet wurde, wurde vor dem Beschichten mit Hilfe der üblichen Technologien mit einer Rück- seitenlackierung versehen.
Die Oberfläche der Folie, die mit Klebemasse beschichtet wurde, wurde vor der Beschichtung Corona behandelt. Die Oberflächenenergie betrug > 42m N/m.
Es wurde eine Klebemasse auf Basis einer wäßrigen Acrylatdispersion zur Herstellung der erfindungsgemäßen Klebebänder und des Referenzmusters verwendet.
c: Beschichtung der Klebemasse
Die Beschichtung der Folie a und b mit der Klebemasse erfolgte durch einen Drahtrakel. Das Drahtrakel und die Beschichtungsgeschwindigkeit wurden so eingestellt, daß nach der Trocknung der beschichteten Folie ein Masseauftrag von ca. 25 g/qm gemessen wird. Die Beschichtung erfolgte auf einer Technikumsstreichanlage mit einer Arbeitsbreite von 500 mm und einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 10 m/min. Hinter der Beschichtungsstation mit Drahtrakelauftragswerk befand sich ein Trockenkanal, der mit heißer Luft (ca. 100 °C) betrieben wurde. Die beschichtete Folie wurde in einer Breite von 19 mm wie in d beschrieben konfektioniert. Die Bestimmung des Sicherheitseffekts erfolgte nach zweitägiger Lagerung bei 23 °C.
d: Schneiden der mit Klebemasse beschichteten Folienbahn
Das Längsschneiden der mit Klebemasse beschichteten Folienbahn (Folie a und b) erfolgte mit rotierenden Quetsch-Schneidmessem, die in ihrer Schneide-Geometrie als Zick-Zack-Messer ausgestaltet sind.
Zick-Zackmesser 0,2 mm
Zähnezahl: 604
Schneidphasenwinkel: 90°
Zahnbreite: 0,2 mm
Schnittflächenbreite: < 0,05 mm
In den Figuren 1 und 2 ist das verwendete Quetsch-Schneidmesser 1 gezeigt. Das Messer 1 hat 604 Zähne 2. Der Schneidphasenwinkel α beträgt α = 90°. Die Zahnbreite A beträgt A = 0,2 mm, die Schnittflächenbreite B liegt unter 0,05 mm.
e: Haftgründe zur Überprüfung des Sicherheitseffektes
e1: Polyethylen: Polyethylenplatten der Fa. Thyssen, Hamburg Kennzeichnung A27120; 50x200 mm; Dicke 3 mm e2: Polystyrol: Polystyrolplatten der Fa. Thyssen, Hamburg Kennzeichnung A27123; 50x200 mm; Dicke 3 mm e3: Polyvinylchlorid: Polyvinylchloridplatten der Fa. Thyssen, Hamburg Kennzeichnung A27126; HPVC-Kömadur; 50x200 mm; Dicke 3 mm e4: Glas: Glasplatten der Glaserei Dietrich, Hamburg; 50x200 mm, Dicke 4 e5: Stahl: Stahlplatten von Thyssen Stahl, nach DIN EN 10088-2, Stahl Typ 1.4301;
Rauhigkeit Ra = ± 0,05 μm e6: Papier: Standard Schreibmaschinen Papier
f: Ergebnisse
Zur Bestimmung des Sicherheitseffekts wurden die in c hergestellten Klebebänder untersucht und mit einem Referenzmuster verglichen. Zur Charakterisierung des Sicherheits- effekts auf verschiedenen Haftgründen wurden Klebstreifen (5x1 cm) der Klebebänder und des Referenzmusters auf den in e aufgeführten Oberflächen verklebt und mittels einer 2 kg schweren Stahlrolle angedrückt (zweimaliges Überrollen). Nach einer Wartezeit von 24 Stunden bei 23 °C wurde manuell versucht, inwieweit die Klebestreifen zerstörungsfrei abgezogen beziehungsweise entfernt werden konnten. Hierbei wurden ebenso technische Hilfsmittel, wie zum Beispiel, Schere oder Messer verwendet.
Referenzmuster:
Klebemasse auf Basis einer wäßrigen Acrylatdispersion. Träger auf Basis einer biaxial orientierten Polyolefinfolie (Folie b)
Die Herstellung der Referenzmuster erfolgte analog wie in c beschrieben.
Klebestreifen resultierend aus erfindungsgemäßen Klebebändern (Folie a):
Klebestreifen resultierend aus Referenzklebeband (Folie b):