Verpackungen für zerbrechliche Flaschen
Die Erfindung betrifft eine Verpackung für zerbrechliche Flaschen und insbesondere eine Glasflaschenverpackung, bei der die Gefahr des Zerbrechens der Flasche beträchtlich verringert ist.
Die derzeit üblichen Glasflaschenverpackungen bestehen aus einer in einer schweren, vernagelten Holzkiste verpaokten Glasflasche. Die Flasche ist in der Kiste auf acht Gummi- oder Korkpolsterungen gebettet, wobei vier Polster in den unteren Ecken der Kiste angebracht werden und die Flasche daraufgestellt wird, während die restlichen vier an den Schultern der Flasche angebracht und durch an die Ecklatten der Kiste angenagelte Holzblöcke fest an ihrem Platz gehalten werden. Die Kiste wird dann mit einem hölzernen Deckel verschlossen, der an die Seitenbretter der Kiste angenagelt wird, und eine Öffnung aufweist, durch die der Flaschenhals herausragt.
Diese Glasfiaschenverpackung hat den Nachteil, dass jeder Stoss an die Aussenfläche der Glasflaschenkiste lokalisiert wird, indem er durch die Polster an einem der vier Punkte auf die Glasflasche übertragen wird, wobei es oft vorkommt, dass die Flasche bricht. Ausserdem ist die schwere, genagelte Holzkiste wegen der hohen Frachtkosten und weil es schwer ist, sie zu heben und zu handhaben, unvorteilhaft. Auch altert der Gummi der Polster und wird zersetzt, wenn er längere Zeit der Luft ausgesetzt wird; und bestimmte Mineralsäuren, wie Salpeter-, Schwefel- oder Perchlorsäure, die unvermeidbar mit den Polstern in Kontakt kommen, machen den Gummi hart und zersetzen ihn. Starke Salpetersäure kann den Gummi sogar zur Entzündung bringen.
Auch Kork ist ungeeignet, weil er durch Druck für die Dauer verformt wird und die Flasche nicht genügend abpolstert.
Andere Polstermaterialien, die zur Verpackung von zerbrechlichen Glasflaschen verwendet wurden, sind beispielsweise Mineralwolle, Stroh, Glaswolle und Seegras. Eine schwere Holzkiste oder ein Fass umgab im allgemeinen das Polstermaterial und die Flasche. Solche Glasfiaschenbehälter hatten den Nachteil, dass das Polstermaterial wiederholte Stösse nicht zuliess, ohne unelastisch zusammengepresst zu werden, bis es schliesslich keine Stösse mehr abfangen konnte. Ausserdem erwuchsen aus. dem grossen Gewicht des Glasflaschenbehälters erhöhte Frachtkosten und Schwierigkeiten beim Heben und Handhaben desselben.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine vernes- serte Verpackung für zerbrechliche Flaschen mit einer Schutzpolsterang von hervorragendem Stossdämpfvermögen, bei der die Gefahr des. Zerbrechens der Flasche auf ein Minimum herabgesetzt ist, wobei die Schutzpolsterung lange Zeit wiederholte Stösse abdämpft, ohne dass sie so zusammengepresst wird, dass sie keine Stösse mehr auffangen kann.
Die erfindungsgemässe Verpackung für zerbrechliche Flaschen besteht aus einer zerbrechlichen Flasche, einer Schutzumhüllung aus nachgiebigem Schaumkunststoff, die die Flasche bis auf den Hals und das Mundstück umgibt, einer biegsamen mit Draht gebundenen Aussenhülle, die die Seitenwand der Schutzumhüllung umgibt und aus einer Anzahl eng nebeneinander angeordneter aufrechter Latten besteht, und Drähten, die in Abständen die Latten umschnüren, an den Latten befestigt sind und diese armieren und zusammenhalten, einer Deckplatte mit einer Öffnung an der oberen Fläche der Schutzam- hüllung, wobei der Flaschenhals durch die öffnung ragt, und einer weiteren Deckplatte, die an der unteren Fläche der Schutzumhüllung befestigt ist.
Im Vergleich zu den bisher bekannten gewährleistet diese Gasflaschenverpackung eine verbesserte Abpolste- rung und eine automatische Verteilung jedes Stosses an die Aussenfläche der Aussenhülle oder der Schaumgummipolsterung auf eine grosse Fläche der Flasche, wodurch die Gefahr des Zerbrechens des Glases beträchtlich verringert wird. Der Schaumgummi liegt so an der Flasche an, dass eine einheitliche Struktur gebildet wird, die das Glas verfestigt und Zertrümmern oder Herumfliegen von Glassplittern verhindert. Die Latten der Aussenhülle können entfernt werden und somit leicht ausgetauscht werden, wenn sie brechen. Die Aussenhülle kann vor ihrer Verwendung flach aufbewahrt werden, so dass sie nur geringen Lagerraum beansprucht.
Der Schaumkunststoff hält vielen Stössen stand, ohne dass das Material für die Dauer bis zu einem Punkt, an dem die Stösse nicht mehr abgedämpft werden kön- nen, zusammengepresst wird. Die Aussenhülle fängt selbst zufolge ihrer Biegsamkeit beträchtliche Stösse auf und wirkt zusammen mit dem Schaumkunststoff der Polsterung als ein hervorragender Schutz für die Flasche, und das ausserordentliche Stossdämpfungsvermögen des Schaurakunststoffes ermöglicht es, die Verpackung sehr viel leichter zu machen, als die bisher verwendeten, womit Ersparnisse an Frachtkosten und Erleichterung der Handhabung verbunden sind.
Vorzugsweise stehen die einzelnen Zellen der thermoplastischen Schutzhülle nicht miteinander in Verbindung. Dadurch wird gewährleistet, dass keine Säure von der Verpackung ausläuft, auch wenn das Glas zerspringt, da sie nicht durch die geschlossenen, nicht miteinander verbundenen Zellen hindurchtreten kann. Das ausserordentlich geringe Wasseraufnahmevermögen des aus geschlossenen Zellen bestehenden Schaumkunststoffes ermöglicht es, die Glasflaschenverpackungen im Freien aufzubewahren, da Regen oder geschmolzener Schnee keine Wirkung auf die Polsterungseigenschaften und eine nur sehr geringe Wirkung auf das Gesamtgewicht der Verpackung haben.
Der bevorzugte Schaumkunststoff ist Polystyrol, das praktisch von bestimmten Mineralsäuren nicht angegriffen wird, wobei das Leergewicht der Verpakkung bei Verwendung von Polystyrol um etwa 40 % geringer ist als das der allgemein gebräuchlichen Verpackungen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Glasflaschenverpackungen, das darin besteht, dass man eine zerbrechliche Flasche in die Höhlung einer hohlen Form stellt, so dass der Flaschenhals durch eine Öffnung in der Wand der Form herausragt und Boden und Seitenwand der Flasche einen gewissen Abstand von der Innenfläche der Form haben, einen schaumfähigen Kunststoff in den Raum zwischen der Flasche und der Form einbringt und sich ausdehnen lässt, so dass dieser Raum gefüllt und eine Hülle aus Schaumkunststoff gebildet wird, die die Flasche bis auf den Hals und den Mund umgibt, die Flasche mit der sie umgebenden Hülle als ein Ganzes aus der Form nimmt und die obere Deckfläche der Hülle mit einer mit einer Öffnung versehenen Deckplatte bedeckt, so dass der Flaschenhals durch die Öffnung ragt,
die Grundfläche der Hülle mit einer weiteren Deckplatte bedeckt, die Seitenwand der Hülle mit einer leichten, mit Draht gebundenen, flexiblen Aussenhülle umgibt, die aus einer Anzahl eng nebeneinander liegender, aufrechter Latten und Schnürdrähten, die die Verpackung kontinuierlich umschnüren und an den Latten befestigt sind, besteht, wobei die Schnürdrähte die Latten armieren und zusammenhalten und die Aussenhülle in ihrer Lage um die Seitenwand der Schutzumhüllung halten, und die Deck- und Bodenplatte an der oberen und an der unteren Fläche der Schutzumhüllung hält.
Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnungen veranschaulicht werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Glasflasche der vorliegenden Erfindung mit der sie umgebenden Schutzumhüllung aus Schaumkunststoff;
Fig. 2 eine Draufsicht einer leichten, einhüllenden, mit Draht gebundenen, flexiblen Aussenhülle;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die obere Fläche der Deckplatte mit der Öffnung für den Flaschenhals;
Fig. 5 eine Draufsicht auf die untere Fläche der unteren Deckplatte ohne Loch;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer mit Draht gebundenen, flexiblen Aussenhülle, wie sie um die Seitenwand der die Glasflasche umgebenden Schaumstoffumhüllung gelegt wird, wobei die obere und untere Deckplatte an ihren Plätzen sind;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der vollständigen Glasflaschenverpackung ;
Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 von Fig. 7, und
Fig. 9 eine vergrösserte Einzelansicht im Schnitt des bevorzugten zellularen Polystyrols der Schaum stoffpolsterhülle der Glasflaschenverpackung, das aus vielen geschlossenen, einzelnen, nicht miteinander in Verbindung stehenden Zellen besteht.
Gemäss den Zeichnungen ist eine Glasflasche 10 mit einer Schutzpolsterhülle 11 aus nachgiebigem Schaumkunststoff umgeben, so dass der Flaschenhals 12 und das Flaschenmundstück freigelassen sind, wie in Fig. 1 dargestellt. Der Schaumstoff ist vorzugsweise Polystyrol, jedoch können auch geschäumtes Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylester und Polymethacrylester an Stelle von Polystyrol verwendet werden.
Eine hölzerne Deckplatte 13 mit einer Öffnung 14 liegt auf der oberen Fläche der Schaumstoffumhüllung 11, wobei der Flaschenhals 12 durch die tSff- nung hindurchtritt. Die Deckplatte 13 weist zwei hölzerne Abstandhalter auf, die mit leichten Nägeln an ihre obere Fläche genagelt sind. Eine hölzerne Deckplatte 17 ohne Loch liegt auf der ebenen unteren Fläche 18 der Schaumstoffhülle 11 und weist an ihrer unteren Fläche zwei hölzerne Abstandshalter 19 auf.
Eine leichte, mit Draht gebundene, flexible Aussenhülle 20 umgibt die Seitenwand 21 der Schaumstoffhülle 11. Die Seitenwand der Hülle braucht nicht zylindrisch zu sein, wie in Fig. 1 dargestellt, sondern kann auch achteckig sein oder eine andere Form haben, die der Form der Aussenhülle entspricht, damit eine Verschiebung der Schaumstoffumhüllung in bezug auf die Aussenhülle vermieden wird. Wie es in Fig. 2 und 6, die eine sechs- bzw. achtteilige Aussenhülle veranschaulichen, im einzelnen dargestellt ist, besteht die Aussenhülle 20 aus einer Anzahl eng nebeneinander liegender, aufrechter Latten 22, die bei einer speziellen Ausführungsform etwa 19 cm breit, 61,5 cm lang und 0,6-1,3 cm dick sind und einen Abstand von etwa 1,6 mm voneinander haben.
Die leichten Holzlatten, die Deckplatten 13 und 17 und die nachstehend beschriebenen Leisten bestehen vorzugsweise aus Kiefernholz, jedoch kann gewünschtenfalls auch anderes Holz, wie Tannenoder Pappelholz, verwendet werden. Holzleisten 23 sind an den oberen Kantenteilen 24 der Innenflächen der Latten 22 mit leichten Nägeln befestigt. Jede Leiste erstreckt sich im wesentlichen über die Breite der Latte und, in einer speziellen Ausführungsform, von dieser Latte um 2-2,5 cm nach innen, so dass sie den Rand der Deckplatte 13 überlappt und diese mit der oberen Fläche der Umhüllung 11 in Eingriff hält.
Die hölzernen Leisten 25 sind ebenfalls mit leichten Nägeln an den unteren Kantenteilen 26 der Innenfläche der Latten 22 befestigt, wobei jede der Leisten 25 eine der Länge der Leisten 23 gleiche Länge aufweist und sich ebenso weit wie diese nach innen erstrecken, so dass sie die Deckplate 17 mit der unteren Fläche der Umhüllung 11 in Eingriff halten. Die Drähte 27 umschnüren die Aussenhülle und sind an den Latten 22 durch Krampen 28 befestigt. Diese Drähte armieren die Latten und halten sie zusammen. Es sind dünne flexible Drähte aus Stahl, die jedoch auch aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall hergestellt sein können. Geeignet sind beispielsweise Drähte mit einem kreisförmigen Querschnitt und einem Durchmesser von etwa 1,65-2,57 mm.
Wie in Fig. 7 dargestellt, hat jeder der Drähte 27 ein scharf gebogenes Endteil 29 und einen Haken 30 an dem entgegengesetzten Endteil, wobei das gebogene Endteil 29 um die Haken 30 gebogen ist, um die Aussenhülle 20 um die Seitenwand der Schutzumhüllung 21 herum in Stellung zu halten. Ein Stöpsel 31 aus Glas oder aus einem anderen Material, das von dem Inhalt der Flasche nicht angegriffen wird, ist in das Flaschenmundstück eingesetzt.
Beim Herstellen der Verpackung wird die Glasflasche 10 in umgekehrter Stellung in die Aushöhlung der Form gestellt, wobei der Flaschenhals durch eine Öffnung in dem Boden der Form herausragt und zwischen Boden und Seitenwand der Flasche und der Innenfläche der Form ein Abstand gehalten wird.
Der schmale Raum zwischen dem Flaschenhals und der Kante der Öffnung wird gut abgedichtet.
Dann werden kleine Partikel eines porösen, vorgeschäumten, thermoplastischen Kunststoffs, vorzugsweise Polystyrol, in den Raum zwischen der Flasche und der Innenfläche der Form eingeführt In einer Menge, die im allgemeinen etwa 90-95 So des Volumens oder freien Raumes der Form füllt und ausreicht, um diesen Raum nach beendeter Ausdehnung vollständig zu füllen. Die Form wird dann geschlossen. Gewünschtenfalls können an Stelle von Polystyrol poröse, vorgeschäumte Partikel aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyvinylidenchlorid, Polyacryloder Polymethacrylestern verwendet werden.
Die vorgeschäumten Partikel enthalten als Ausdehnungsmittel noch eine Flüssigkeit, in der der thermoplastische Kunststoff nicht löslich ist und die einen Siedepunkt hat, der unter dem Erweichungspunkt des Kunststoffes liegt, beispielsweise Petroläther mit einem Siedebereich von etwa 20 bis 600 C. Das flüssige Aus dehnungsmittel ist in den vorgeschäumten Partikeln in einer Menge von beispielsweise etwa 4-12 Ges. % (bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches) anwesend. Andere flüssige Ausdehnungsmittl, die verwendet werden können, sind Heptan, Pentan, Zyklopentan, Hexan, Zyklohexan und Zyklopentadien.
Bei der Herstellung der porösen, vorgeschäumten, jedoch nicht vollständig ausgeschäumten Partikeln, werden die das flüssige Schäummittel enthaltenden thermoplastischen Partikel so lange bis über den Erweichungspunkt erhitzt, dass ein Teil des Schäummittels verdampft. Diese Erwärmung kann durch Dampf, Infrarotbestrahlung oder heisses Wasser erfolgen. Beispielsweise kann bei Polystyrolteilchen, die Petroläther als Ausdehnungsmittel enthalten, das unvollständige Schäumen durch Erhitzen der Teilchen auf etwa 104-1210 C für 1-2 Minuten bewirkt werden. Die porösen, vorgeschäumten Polystyrolpartikel haben in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen Durchmesser von etwa 2,32 mm bis 3,05 mm und eine Schüttdichte von etwa 17-21 g/l.
Die vorgeschäumten Partikel werden in der Form durch direkten Kontakt mit in die Form eingeführtem Dampf auf eine über dem Siedepunkt des flüssigen Ausdehnungsmittels liegende Temperatur, vorzugsweise, im Falle von Polystyrol, auf eine um etwa 5 bis 140 C höhere Temperatur als die für die Teilausschäumung angewandte erste Erwärmung erwärmt.
Durch das zweite Erwärmen wird der thermoplastische Kunststoff schliesslich derart ausgedehnt, dass er den freien Raum in der Form vollständig ausfüllt und die Schutzumhüllung 11 aus schaumigem, zellularem, thermoplastischem Schaumkunststoff bildet, die die Flasche umgibt und nur den Flaschenhals freilässt.
Die für die Endausschäumung erforderliche Zeit beträgt im allgemeinen etwa 1-5 Minuten. Während eines Teils der Erwärmungszeit entweichen Dämpfe und Gase durch kleine Öffnungen an der Abdichtungsstelle zwischen dem Flaschenhals und der Form öffnung.
Die Flasche und der sie umgebende Schaumstoff werden dann durch Unterbrechen der Erwärmung in der Form auf eine für ihre Handhabung geeignete Temperatur, vorzugsweise auf etwa 21-27 C abgekühlt. Gewünschtenfalls kann Wasser auf die Form gespritzt werden, um die Abkühlung zu beschleunigen. Die Form wird dann geöffnet und die Flasche mit der sie umgebenden Schaumstoffhülle als Ganzes herausgenommen.
Das bevorzugte geschäumte Polystyrol besteht aus vielen geschlossenen, einzelnen, nicht miteinander in Verbindung stehenden Zellen 32, wie in Fig. 9 dargestellt, und ist im Gebrauch vorteilhafter als ein Material mit offenen, miteinander verbundenen Zellen wie Gummi, da die geschlossenen, nicht mitein- an der verbundenen Zellen ausserordentlich wasserundurchlässig sind und die Verpackung somit für lange Zeit im Freien aufbewahrt werden kann, ohne dass ihr Polsterungsvermögen durch Regen oder Schnee beeinträchtigt wird. Gummi saugt dagegen Wasser auf, und diese Eigenschaft beeinträchtigt sein Polsterungsvermögen. Ausserdem wird die Polsterwirkung pro Volumeneinheit bei der Verwendung von Polystyrol mit geschlossenen Zellen unter wesentlich grösserem Druck gehalten als bei Gummi mit offenen Zellen.
Wenn Polyurethanschaum für die Schutzumhüllung verwendet wird, wird die Glasflasche in umgekehrter Stellung in der schon beschriebenen Weise in die hohle Form gestellt, wonach ein flüssiges Gemisch aus einem organischen Polyisozyanat, einem Polyester oder Polyäther und Wasser in den Raum zwischen der Flasche und der Innenfläche der Form gegossen wird. Polyisozyanat und Wasser reagieren in der verschlossenen Form bei Zimmertemperatur unter Freiwerden von Kohlendioxyd, wobei das Polyisozyanat gleichzeitig mit dem Polyester oder Poly äther polymerisiert. Das Umsetzungsprodukt schäumt in der Form und füllt den freien Raum in derselben, wobei es eine Schaumstoffhülle aus zellularem Polyurethan bildet, die an der Flasche haftet und diese bis auf den Flaschenhals und Mund umgibt.
Die Flasche mit der sie umgebenden Schaumstoffhülle wird bis zum Aushärten des zellularen Polyurethans in der Form gelassen.
Eine bevorzugte Masse für die Herstellung des Schaumpolyurethans enthält:
Gewichtsteile
Polyester PFR-6 100 Celluflex CEF 50
Wasser 10
Tetraoxyäthyläthylendiamin 2,0 Emulphor EL-719 1,0 Witco 77-86 0,5
N-Methylmorpholin 1
Tolylendiisozyanat 275 (Gemisch von Isomeren)
Polyester PFR-6 ist eine aus Adipinsäure und Trimethylolpropan hergestellter Polyester. Das Gemisch isomerer Tolylendiisozyanate ist ein Gemisch aus etwa 80 % 2,4-Tolylendiisozyanat und 20 % 2,6-Tolylendiisokyanat. Celluflex CEF ist ein Feuerverzögerungsmittel und Emulphor EL-719 und Witco 77-86 sind Emulgiermittel. N-Methylmorpholin und Tetraoxyäthyläthylendiamin sind Katalysatoren.
Beispiele für organische Diisozyanate, die an Stelle von dem Gemisch insomerer Tolylendiiso zyanate verwendet werden können, sind 3,3'-Bito lylen-4,4'-diisozyanat, Diphenylmethan-4,4'-diiso zyanat, rn-Phenylendiisozyanat, 1, SZyklohexylen- diisozyanat und 1, 5-Naphtylendiisozyanat. Beispiele für Polyäther, die verwendet werden können, sind Palyalkylenätherglykole mit einem Molekulargewicht von mindestens 750 bis etwa 10 000, beispielsweise Polytetramethylenätherglykol, Polytrimethylenätherglykol und Polyäthylen-methylenätherglykol. Beispiele für andere Emulgiermittel, die verwendet werden können, sind die unter den Handelsnamen Tween 40 (Polyoxyäthylensorbitanmonopalmitat) und Triton N-100 bekannten.
Bevor das Gemisch aus Polyisozyanat, Polyester oder Polyäther und Wasser in die Form gegossen wird, wird ein Vorgemisch aus dem Polyester oder Polyäther, Wasser, Emulgiermittel und Katalysator hergestellt, indem man diese Materialen langsam oder mässig schnell rührt, bis nach etwa 1/2 oder einer Stunde ein homogenes Gemisch entsteht. Es muss dafür gesorgt werden, dass so wenig Luft wie möglich in das Gemisch eingeführt wird, da Luftblasen in dem Vorgemisch einen uneinheitlichen Schaum ergeben. Das Polyisozyanat wird dann dem Vorgemisch entweder in einzelnen Portionen oder kontinuierlich zugefügt, und das Gemisch dann sorgfältig und rasch, vorzugsweise etwa 20-30 Sekunden lang (wenn das Polyisozyanat portionsweise zugefügt wird) oder bis zur Erhaltung eines homogenen Gemisches gerührt. Das flüssige Gemisch wird dann rasch in die Form gegossen.
Da das Schäumen meistens 30 bis 60 Sekunden nach dem Zufügen des Polyisozyanats zu dem Vorgemisch einsetzt, darf das Mischen und Giessen nicht länger als einige Minuten dauern. Der Schaum erreicht seine grösste Höhe im allgemeinen etwa 2-3 Minuten nach dem Mischen der Zutaten und geht dann in einen kleinen nicht klebrigen Zustand über. Das Schaumpolyurethan wird ausgehärtet, indem man es bis zu 7 Tagen in der Form hält, wobei die Härtungszeit von Gestalt und Volumen der Form abhängt. Die Geschwindigkeit der Härtung kann durch 1-4stündiges Erwärmen des Schaumes auf etwa 65-1100 C beschleunigt werden.
Nach dem Härten wird die Flasche mit der sie umgebenden, an ihr haftenden, zellularen Hülle als Ganzes aus der Form herausgenommen. Das zellulare Polyurethan der Hülle hat eine grosse Anzahl von geschlossenen, einzelnen, nicht miteinander in Verbindung stehenden Zellen, die sie äusserst beständig gegen den Durchtritt von Wasser und anderen Flüssigkeiten machen.
Der obere Teil der Schaumstoffhülle wird dann so mit der hölzernen Deckplatte 13 mit der Öffnung 14 bedeckt, dass der Flaschenhals durch die Öffnung herausragt und der untere Teil der Hülle mit der hölzernen Deckplatte 17 ohne Loch bedeckt. Die leichte, mit Draht gebundene, biegsame Aussenhülle 20 wird dann um die Seitenwand der Schaumstoffhülle gewickelt. Die Aussenhülle 20 wird in ihrer Lage um die Seitenwand der Schaumstoffhülle gehalten, indem man das Endteil 29 jedes Drahtes um den von dem entgegengesetzten Endteil gebildeten Haken 30 biegt.