DE2649065C3 - Aufwickelbares bahnförmiges Verpackungsmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Aufwickelbares bahnförmiges Verpackungsmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aufwickelbares bahnförmiges Verpackungsmaterial zur Verwendung bei der Herstellung von Verpackungsbehältern mit einer Schicht aus geschäumtem Kunststoff der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verpackungsmaterials und eines Verpackungsbehälters.
Es ist bereits bekannt (DE-OS 24 29 221), im
Strangpreßverfahren einen Schlauch aus geschäumtem Kunststoff herzustellen, bei dem geschlossene Zellen aufgrund der Druckverhältnisse hinter dem Strangpreßmundstück in eine linsenartige Form gebracht werden, so daß das aus dem Schlauch durch Aufschneiden hergestellte bahnförmige Verpackungsmaterial nach einer gewissen Vorformung zu einer Hülse durch Erwärmen der unteren Hülsenteile zum Schrumpfen gebracht wird. Hierdurch legt sich der untere Hülsenteil dicht an ein kalotienförmigcs Ende eines Formdornes an. Dieses Schrumpfen ist ein Ergebnis des Verformens der geschlossenen Kunststoffzellen beim Erwärmen.
Aus solchem Material hergestellte Verpackungsbehälter eignen sich besonders gut zur Verpackung von Milch; es handelt sich vielfach um sogenannte Einwegpackungen.
Dadurch, daß von einem in Bahnform vorliegenden Verpackungsmaterial ausgegangen werden kann, ergeben sich Vorteile beim Transport, der Lagerung und auch der Handhabung desselben. So kann das Verpackungsmaterial nicht nur raumsparend, sondern auch hygienischer gelagert werden, da lediglich die Seitenflächen der aus dem Verpackungsmaterial bestehenden Vorratsrolle vor Verschmutzung oder anderen äußeren Einflüssen zu schützen rind. Allerdings ist Voraussetzung dafür, daß das bahnförmige Verpakkungsmaterial insbesondere auf eine Vorratsrolle aufgewickelt werden kann, daß es genügend dünn und flexibel ist, damit keine Knickfalten beim Aufrollen entstehen. Außerdem soll das Material gleichmäßig dick sein. Diese Voraussetzungen werden bei Verpackungsmaterial aus geschäumtem Kunststoff vielfach jedoch nicht erfüllt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verpackungsmaterial mit möglichst einfachen Mitteln herzustellen, das eine gleichmäßige Dicke, jedoch keine Inhomogenität in der Schichtdicke, wie Rippen od. dgl., aufweist. Außerdem soll bei der Herstellung von Verpackungsbehältern aus solchem Material auf die Verwendung spezieller, den Behälterformen besonders angepaßter Formwerkzeuge, möglichst verzichtet werden können. Obwohl von ebenem Verpackungsmaterial gleichmäßiger Dicke auszugehen ist sollen Verpakkungsbehälter herstellbar sein, die im Endzustand unterschiedlich dicke Wandteile aufweisen, damit eine
ausreichende Steifigkeit bei möglichst sparsamer Verwendung von Kunststoff zustandekommt.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet
Allein durch Verwendung des nach dsr Erfindung hergestellten bzw. ausgebildeten Verpackungsmaterials, das äußerlich von üblichem bahnfö;migen Verpakkungsmaterial gleichmäßiger Materialstärke gar nicht ohne weiteres zu unterscheiden ist, gelingt ohne Verwendung solcher Formwerkzeuge, die beim Fo<mspritzverfahren od. dgl. verwendet werden müssen, die Herstellung von Gegenständen unterschiedlicher Materialstärke.
Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet und werden anhand der Zeichnung veranschaulicht Hierbei ist die Verwendung von Polystyrol für den geschäumten Kunststoff besonders vorteilhaft
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 ein Perspektivbild eines Verpa~kungsbehälters;
F i g. 2 eine Variante davon;
Fig.3 einen Schnitt A-A des in Fig. 1 gezeigten Verpackungsbehälters;
Fig.4 einen stark vergrößerten Schnitt durch ein Verpackungsmaterial;
Fig. 5 einen stark vergrößerten Schnitt durch einen expandierten Teil des Verpackungsmaterials;
F i g. 6 eine schematische Anordnung zur Herstellung von Verpackungsbehältern;
Fig. 7 eine Anordnung zur Herstellung von Verpakkungsmaterialund
Fig. 8 eine andere Konstruktion einer Anordnung zur Herstellung des Verpackungsmaterials.
Wie aus dem Vorerwähnten hervorgeht, gründet sich die Erfindung auf die Idee der Herstellung von Verpackungsbehältern 1 aus einem Verpackungsmaterial, das so vorbereitet ist. daß es Bereiche mit latenter Schwellkraft bzw. dem Vermögen, in der Dicke zuzunehmen, aufweist, wobei das Schwellen durch Erwärmung ausgelöst werden kann. Das bei der Verpackungsformung gleichdicke Verpackungsmaterial kann also nach der Verpackungsformung lokal so behandelt werden, daß der endgültige Verpackungsbehälter 1 entlang vorbestimmten Zonen versteifende Träger aufweist, die aus Verdickungen 4, 5, 8, 9 im Verpackungsmaterial bestehen. Derartige Träger tragen selbstverständlich sehr stark zur Versteifung der Packung bei uni führen dazu, daß die zwischenliegenden Teile der Packungswand zur Einsparung von so Verpackungsmateria! dünner gehalten werden können.
Im Prinzip kann jeder geeignete Schaumstoff für den Verpackungsbehälter 1 verwendet werden, selbst wenn z. Zt. Polystyrol-Schaumstoff aus Kosten-, Umweltschutz- und Zugängigkeitsgründen am zweckmäßigsten zu sein scheint. Der Deutlichkeit halber wird im folgenden Beispiel vorausgesetzt, daß der Schaumstoff aus stranggepreßtem Polystyrol-Schaumstoff besteht, dessen Flexibilität durch Zusätze von beispielsweise Butadien innerhalb relativ weiter Grenzen gesteuert werden kann.
Der in Fig. 1 dargestc..^ \«.rpackungsbehälter 1 weist plane Seitenflächen 3 sowie ein Kopf- oder Deckelstück 2 und einen hier nicht gezeigten Boden auf. Die Packung hat somit eine gewisse parallelepipedische Form. Der Verpackungsbehälter 1 weist auch entlang den Seitenkanten verlaufende, längsgehende parallele Träger als Verdickungen 4 suf, die einen integrierten Teil mit den Verpackungswänden bilden. Um die Konstruktion weiterhin zu versteifen, können die Seitenwände 3 auch entlang solcher Teile des Verpackungsbehälters mit Versteifungsträgern bzw. Verdickungen 5 versehen sein, die nicht die Seitenkanten ·* der Packung bilden. So ist es möglich, in den erwähnten Versteifungsträgern Unterbrechungen 6 vorzusehen.
Ein Verpackungsbehälter 1 gemäß F;g. 1 erhält eine erheblich verstärkte Steifheit in seiner Längsrichtung, was bei Verpackungsbehältern, die übereinander gestapelt werden sollen, sehr vorteilhaft ist; auch die Steifheit quer über den Seitenflächen wird verstärkt, was zu bedeuten hat, daß der Verpackungsbehälter 1 solche Beanspruchungen besser aushalten kann, die beim Anfassen der Packung mit einer Hand auftreten.
In Fig.3 ist ein Querschnitt A-A durch die Verpackung gemäß F i g. 1 dargestellt: Die Seitenwände 3 sind relativ dünn, während die Eckteile oder Seitenkanten erhebliche Verdickungen 4 zur Bildung von irägerartigen, längsgehenden Stützorganen aufweisen. Die Expansion des Verpackungsmaterials ist zum größten Teil nach außsn gerichtet. Von der Herstellungsart abhängig kann man aber auch eine nach innen gerichtete Expansion erreichen, so daß sich dann die Träger hauptsächlich im Verpackungsbehälter 1 befinden. In diesem Falle muß man jedoch die zur Expansion vorgesehenen Teile von der Innenseite der Verpackung aus erwärmen, und diese Phase des Vorganges muß zumindest vor dem Anbringen der einen Endwand der Verpackung ausgeführt werden.
In Fig. 2 ist ein Verpackungsbehälter 1 mit gleicher geometrischer Gestaltung wie der des in F i g. 1 gezeigten Verpackungsbehälters 1 dargestellt. Am in Fig.2 gezeigten Verpackungsbehälter 1 sind dagegen Versteifungsträger als Verdickungen 8, 9 angebracht, die parallel zum Deckel 2 des Verpackungsbehälter 1 verlaufen und von denen einer in dem gezeigten Beispiel eine Entleerungsöffnung 7 aufweist. Diese Versteifungsoder Verstärkunpsträger geben dem Verpackungsbehälter 1 eine bedeutend bessere Seitensteifheit, als sie bei dem in Fig. 1 gezeigten Verpackungsbehälter 1 erreicht werden kann. Die Stapelfestigkeit wird dagegen nicht wesentlich verbessert. Somit hat man bei der Wahl der Lage der Verstärkungsträger bzw. Verdickungen 4, 5, 8, 9 zu erwägen, ob man eine Versteifung in Längs- oder Querrichtung des Verpakkungsbehälters 1 wünscht
Wie aus nachstehender Beschreibung hervorgehen wird, sollen die Versteifungsträger im Verpackungsmaterial aus herstellungstechnischen Gründen parallel zueinander angeordnet werden. Bei der Wahl der Lage der Versteifungsträger in der fertigen Packung hat man dafür zu sorgen, daß das Verpackungsmaterial so orientiert wird, daß die Verdickungen 4, 5, 8, 9 relativ zur Höhe und Breite des Verpackungsbehälters 1 eine korrekte Orientierung erhalten. Selbstverständlich muß man bei der Verpackungsherstellung darauf achten, daß die Zonen des Verpackungsmaterials, die die latente Fähigkeit, schwellen zu können, haben, genau an den Teilen des Verpackungsbehälters 1 angebracht sind, an denen man Versteifungsträger wünscht.
Um einen solchen Verpackungsbehälter 1 herzustellen, ist ein speziell vorbereitetes Verpackungsmaterial erforderlich, das flexibel und gleichmäßig dick ist, so daß es auf eine Vorratsrolle aufgerollt und ohne Schwierigkeiten durch Faltung und andere Bearbeitung zu Verpackungsbehältern geformt werden kann, das aber
die latente Kraft hat, zur Bildung von Versteifungsträgern lokal zu schwellen. Ein Querschnitt der Bahn 10 eines solchen Materials ist in Fig.4 schematisch dargestellt; die Bahn 10 besteht aus einer Grundschicht 11 aus Schaumstoff sowie Außen- bzw. Deckschichten 13 aus homogenem Kunststoff. Der geschäumte sowie der homogene Kunststoff können mit Vorteil aus Polystyrol bestehen, aber auch die Benutzung von anderem Material oder Kombinationen von anderem Plastmaterial ist denkbar. Die Deckschichten 13 sollten wiederum aus Schichtstoff mit beispielsweise gasdichten oder lichtdichten Schichten, wie Polyvinylidenchlorid, Akrylnitrilverbindungen, die unter der Warenbezeichnung BAREX verkauft werden, oder Aluminiumfolie, bestehen. Diese Schaumstoffkombinationen in den Deckschichten Ϊ3 werden hier nicht weiter erörteri, da sie in jedem Einzelfalle nach den jeweiligen Eigenschaften für das Füllgut bezüglich Lichtschutz, Gasdichtigkeit usw., ausgewählt werden.
Die Träger- oder Grundschicht 11, die aus Schaumstoff in einer Zellenstruktur besteht, zu der geschlossene Zellen gehören, wird wie nachstehend beschrieben durch Extrusion hergestellt; dabei wird die Zellenstruktur spontan entwickelt, wenn der Kunststoff aus dem Extrusionsmundstück kommt. Wie aus Fig.4 ersichtlich, ist die Zellenstruktur der Grundschicht 11 nicht homogen, sondern weicht im Bereich 12 so ab, daß die einzelnen Zellen bedeutend kleiner sind; sie sind pro Volumeneinheit zahlenmäßig erheblich reichlicher vorhanden als in den übrigen Teilen der Grundschicht 11. Dies führt dazu, daß der Schaumstoff innerhalb des Bereiches 12 eine größere Densität hat als in den angrenzenden Zonen. Die Zellen im Bereich 12 haben eine latente Schwellkraft, die zur Auslösung kommt, wenn der Kunststoff soweit erwärmt wird, daß die Wände der einzelnen Zellen erweichen und von dem verstärkten Gasdruck in den Zellen ausgedehnt werden können. Diese latente Schwellkraft ist im Bereich 12 bedeutend stärker als in den angrenzenden Zonen, da die Zellen im Bereich 12 bei Herstellung des Kunststoffs nicht die Möglichkeit hatten, ebenso stark zu expandieren wie die Zellen in den angrenzenden Teilen.
Gemäß einer alternativen Herstellung eines Materials mit lokaler latenter Schwellkraft sind die Zellen nicht wie in Fig.4 erheblich kleiner als die Zellen in den angrenzenden Zonen, sondern wie in F i g. 4b dargestellt plattgedrückt, so daß im Bereich 12 eine bedeutend größere Zellenzahl Platz findet als in den angrenzenden Bereichen 11 des Verpackungsmaterials. Diese plattgedrückten Zellen im Bereich 12 haben an und für sich bei der Herstellung die gleiche Größe gehabt wie die Zellen in den angrenzenden Zonen, sind aber durch zwangsmäßige Kompression zusammengepreßt worden. Falls die Zellen im Bereich 12 wiedererwärmt werden, streben sie danach, ihre nahezu sphärische Form wieder anzunehmen, was bedeutet, daß der Bereich schwillt.
Dieses durch Wärmezufuhr hervorgerufene Anschwellen ist in F i g. 5 angedeutet, wo der Bereich 12 der Bahn 10 so erwärmt worden ist daß er hochgradig anschwillt Diese Schwellung des Bereiches 12 führt dazu, daß das Verpackungsmaterial einen längsgehenden Versteifungsträger bzw. eine solche Verdickung 14 bekommt deren Lage in der fertigen Verpackung der vorstehend beschriebenen Art entspricht.
Die Auslösung der latenten Schwelleigenschaften des Verpackungsmaterials kann durch Erwärmen, z. B. mit Hilfe von Strahlenwärme, Anblasen von Heißluft oder auch durch Eintauchen des fertiggeformten Verpakkungsbehälters 1 in eine zweckmäßig erwärmte Flüssigkeit, geschehen. In Fig.6 wird schematisch gezeigt, wie ein fertiggeformter Verpackungsbehälter 1 behandelt wird, indem er an Strahlungskörpern 16 vorbeigelangt, deren Wärmestrahlen auf die Seitenkanten von Verpackungsbehälter 1 treffen. Bei Herstellung des Verpackungsbehälters 1 hat man dafür gesorgt, daß die Bereiche des Verpackungsmaterials, die eine latente Schwellfähigkeit haben, genau an den Seitenkanten entlang zu liegen kommen. Daher werden die erwähnten Seitenkanten zur Bildung von Verdickungen 4 zum Schwellen gebracht, wenn der Verpackungsbehälter 1 an den Strahlungskörpern 16 vorbeigeschickt wird.
Zur Fertigung des erfindungsgemäßen Verpackungsbehälters 1 empfiehlt sich ein besonders vorbereitetes Verpackungsmaterial, das mit Hilfe von in F i g. 7 und 8 dargestellten Vorrichtungen hergestellt werden kann.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 7 besteht aus einer Schaumstoff-Strangpresse 17, in der der Kunststoff geschmolzen und mit einem Gas vermischt wird, das meistens aus Freon oder Stickstoff besteht und unter hohem Druck zum Auflösen im Kunststoff gebracht wird. Wenn die erwärmte Masse mit ihrem gelösten Gas durch das Extrusionsmundstück 20 ausgepreßt wird, das aus einem schmalen Spalt besteht, der gerade oder ringförmig sein kann, erfolgt eine spontane Auslösung des Gases in der Masse. Das bedeutet, daß eine Menge von kleinen Gasblasen gebildet wird, wodurch die stranggepreßte dünne Kunststoffschicht 21 eine zellenartige Struktur annimmt. Der stranggepreßte Schaumstoffilm dieser Schicht 21 wird zwischen zusammenwirkende Druck- und Kühlwalzen 18,19 hindurchgeschickt, wonach das gleichdicke, flexible Material 22 dann an die bereits erwähnten Deckschichten 13 angeschichtet werden kann, um danach auf eine Vorratsrolle aufgerollt zu werden. In diesem speziellen Falle ist man bestrebt, innerhalb gewisser Bereiche 24 eine Zellenstruktur zu erhalten, die der in den zwischenliegenden Bereichen 21 ungleich ist. Um dies zu erreichen, wird der Kunststoff mit Hilfe besonderer Vorrichtungen 23 innerhalb gewisser Zonen des Strangpreßmundstücks 20 so gekühlt, daß sich das Material beim Austritt aus dem Mundstück 20 innerhalb der erwähnten Bereiche 24 schon bis zu einem gewissen Grade stabilisiert hat, was bedeutet, daß die Schwellung geringer wird als in den angrenzenden Zonen. Innerhalb der Bereiche 24 erhält man daher eine Zellenstruktur mit kleineren aber pro Volumeneinheit zahlreicheren Zellen, was zur Folge hat daß der Schaumstoff innerhalb der Bereiche 24 eine größere Dichte aufweist als in den zwischenliegenden Zonen 21. Nach Passage durch die Druck- und Kühlwalzen 18, 19 ist das Material stabilisiert, und die Bereiche 25 des fertigen Materials haben eine latente Schwellkraft die durch Wärmezufuhr ausgelöst werden kann, während die angrenzenden Teile 22 dagegen nicht die gleiche Schwellfähigkeit besitzen oder aber zumindest wesentlich geringere Schwellkraft aufweisen.
Eine Variante der Vorrichtung gemäß Fi g. 7 geht aus F i g. 8 hervor, bei der die Strangpresse 17 ein speziell geformtes Extrusionsmundstück 20 hat das einen Auspreßspalt 26 mit lokalen Ausschnitten 27 mit größerer Breite als der der übrigen Auspreßspalte 26 aufweist Beim Auspressen des Schaumstoffes durch den Spalt 26 wird mehr Material durch die Ausschnitte 27 ausgepreßt Demzufolge weist das stranggepreßte Material nach Passage des Extrusionsmundstückes 20 verdickte Teile auf. Diese Verdickungen werden jedoch
mit Hilfe der kombinierten Druck- und Kühlwalzen 18, 19, während der Schaumstoff noch warm und plastisch ist, zusammengepreßt, wobei die Zellen in den erwähnten verdickten Teilen mehr komprimiert werden als die Zellen in den anliegenden Bereichen, so daß ein Verpackungsmaterial gemäß Fig.4b gebildet wird. Nach Passage durch die Walzen 18, 19 hat das fertige Material 22 somit eine gleichmäßige Dicke, während gewisse Zonen des Verpackungsmaterials eine größere Dichte haben als die. anliegenden Zonen, sowie eine latente Fähigkeit, bei Erwärmung schwellen zu können. Es hat sich gezeigt, daß man mit einer Vorrichtung gemäß der hier beschriebenen Erfindung in billiger Weise mit nur wenig mehr Material eine wesentlich bessere Steifheit der fertigen Verpackung erzielen kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Claims (12)

Patentansprüche:
1. Aufwickelbares bahnförmiges Verpackungsmaterial zur Verwendung bei der Herstellung von Verpackungsbehältern mit einer Schicht aus geschäumtem Kunststoff, der mindestens teilweise geschlossenzellig ist und von dem geschlossene Zellen beim Erwärmen das Bestreben zur Formänderung haben, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Bahn (10) bei gleichen Dickenabmessungen Bereiche (12, 25) größerer Dichte befinden, deren geschlossene Zellen eine bedeutend geringere Größe als die Zellen der übrigen Bahnbereiche und/oder eine gegenüber den im wesentlichen kugelartigen Zellen der übrigen Bahnbereiche plattgedrückte Form haben und deren Formänderung zu einer Dickenzunahme dieser Bereiche (12) durch Schwellen führt.
2 Verpackungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (10) eine geschäumte Kunststoffschicht (11) aus Polystyrol aufweist.
3. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (11) mit den geschlossenen Zellen zwischen zwei Deckschichten (13) eingebettet ist.
4. Verpackungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (12; 25) größerer Dichte in Bahnlängsrichtung verlaufen.
5. Verfahren zum Herstellen eines Verpackungsmaterials nach einem der vorhergehenden Ansprüche durch Strangpressen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (11) mit den geschlossenen Zellen im Bereich des Stmngpreßmundstücks (20) in denjenigen Bereichen, die den Bereichen (12) größerer Dichte entsprechen, so gekühlt wird, daß sich das Kunststoffmaterial beim Austreten aus dem Strangpreßmundstück (20) bis zu einem der gewünschten Dichte entsprechenden Grad stabilisiert.
6. Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials nach einem der vorhergehenden Ansprüche durch Strangpressen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (11) mit den geschlossenen Zellen in den Bereichen (12) größerer Dichte mit größerer Dicke als in den übrigen Zonen stranggepreßt und danach auf gleiche Dicke wie die übrigen Zonen flachgepreßt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (11) im noch warmen Zustand zwischen Druck- und Kühlwalzen (18,19) flachgewal7t wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsbehälters, bei dem das geschäumte Kunststoff mit geschlossenen Zellen aufweisende Verpackungsma terial in die Behälterform gebracht und so erwärmt wird, daß geschlossene Zellen ihre Form ändern, unter Verwendung eines bahnförmigen Verpakkungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (10) so in die Behälterform gebracht wird, daß die Bereiche (12; 25) größerer Dichte an Stellen erwünschter Versteifungen angeordnet werden und daß diese Bereiche (12; 25) so erwärmt werden, daß sich der Druck des in den geschlossenen Zellen befindlichen Gases so vergrößert bzw. die Zellwände so stark plastifiziert werden, daß sich die Dicke diesor Bereiche (12; 25) durch Schwellen bis zu Verdickungen (4,5,8,9) stark vergrößert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Eintauchen in ein warmes Flüssigkeitsbad erwärmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß selektiv nur die Bereiche (12; 25) größerer Dichte erwärmt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Wärmestrahlen erwärmt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Heißluft erwärmt wird.
DE2649065A 1975-11-04 1976-10-28 Aufwickelbares bahnförmiges Verpackungsmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung Expired DE2649065C3 (de)

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DE2649065A1 DE2649065A1 (de) 1977-05-12
DE2649065B2 DE2649065B2 (de) 1980-04-10
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