Verpackungsverfahren
Die Erfindung bezieht sich auf das Verpacken von einem oder von mehreren Gegenständen in einer thermoplastischen, in der Wärme schrumpfenden Folie. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues und besonders einfaches Verfahren für das Umhüllen von Gegenständen mit einer thermoplastischen, in der Hitze schrumpfenden Folie anzugeben.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Packungsinhalt mit der Folie so umhüllt wird, dass die sich gegenüberliegenden Folienkanten sich überlappen und einen an einem oder beiden Enden offenen Schlauch bilden, worauf die Folie durch Erwärmung geschrumpft wird, so dass die offenen Enden des Folienschlauches gegen den Packungsinhalt zusammenschrumpfen und die sich überlappenden Folienabschnitte miteinander heiss versiegelt werden. Das neue Verfahren erlaubt es beispielsweise, eine Mehrzahl von Gegenständen ohne die Verwendung von Unterlagen, Schalen usw. zusammenzupacken. Dabei wird die Schrumpffähigkeit der thermoplastischen Verpackungsfolie ausgenützt, um das Ver packungsmaterial auf den verpackten Gegenständen festzuhalten.
Anhand der beiligenden Zeichnungen soll die vorliegende Erfindung beispielsweise erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht zur Darstellung eines Anfangsschrittes bei der Verpackung einer Mehrzahl von Gegenständen, die im wesentlichen Kugelform aufweisen,
Fig. 2 die Ansicht eines Schnittes zur Darstellung eines nachfolgenden Schrittes bei der Bildung der gleichen Verpackungseinheit,
Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht der fertigen Pakkung,
Fig. 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer abgewandelten Form der in Fig. 3 dargestellten Packung,
Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung einer Pakkung, welche eine Mehrzahl von zylindrischen Gegenständen enthält,
Fig. 6 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht einer Packung mit einem zylindrischen Gegenstand.
Ein einzelner Gegenstand oder eine Mehrzahl von Gegenständen wird nach der vorliegenden Erfindung so verpackt, dass eine thermoplastische, in der Hitze schrumpfende Folie als alleiniges Verpackungsmaterial verwendet wird. Zu den geeigneten, in der Hitze schrumpfenden, polymeren Folienmaterialien gehören bekanntlich in der Wärme schrumpfende Polyolefine, z. B. Polypropylen, Polyvinylverbindungen, z. B. Polyvinylchlorid und Sarane, Polyester, z. B. Polyaethylentherephthalat. Selbstverständlich können auch andere Verbindungen verwendet werden, sofern sie die hier aufgezeigten Eigenschaften aufweisen. Das in der Wärme schrumpfende thermoplastische Material wird in Form von verhältnismässig dünnen Folien verwendet, die etwa 0,01 bis 0,08 mm stark sind und die durchsichtig, durchscheinend, gefärbt, bedruckt usw. sein können.
Die Eigenschaften, in der Wärme zu schrumpfen, werden in einigen thermoplastischen polymeren Stoffen dadurch hervorgerufen, dass das feste Polymerisat auf eine erhöhte Temperatur gebracht wird, worauf das erwärmte Polymere gedehnt wird, so dass die Moleküle in dem Polymeren gestreckt und ausgerichtet werden, wonach das Polymere, während noch die Dehnungsspannung anliegt, auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei welcher das Polymere seinen gedehnten oder ausgerichteten Zustand beibehält, wenn die Spannung entlastet wird. Tatsächlich sind die Moleküle in dem Polymeren ausgerichtet und liegen in der Richtung bzw. den Richtungen gestreckt, in welche sie gezogen worden sind, wobei sie dann in der neuen Lage eingefroren worden sind.
Die nachfolgende Anwendung von Hitze auf das polymere Material taut das Polymere auf und erlaubt den polymeren Molekülen, in die ursprüngliche Lage oder den Zustand zurückzukehren, den sie vor der Ausrichtung innehatten.
Bei den hier gebrachten Beispielen wird als in der Hitze schrumpfende Folie ein bestrahltes, nach zwei Richtungen ausgerichtetes Polyaethylen verwendet, welches aus Alathon 14 (Warenzeichen der Firma Du Pont de Nemours, Wilmington, Delaware, USA) zubereitet ist. Dieses ist ein Polyaethylen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 20.000 und einer Dichte von 0,916. Das Polyaethylen wird in einem Ausmass von etwa 12 Megarad bestrahlt und dann in zwei Richtungen gedehnt, nämlich etwa um 350 /o in Längsrichtung und 350 /o in Querrichtung. Das derartige bestrahlte und gedehnte Polyaethylen hat eine Schrump fungsenergie von etwa 10,5 kg/cm2 in beiden Richtungen bei 960 C und eine Spannungsstärke von wenigstens 350 kg/cm2 bei 210 C.
Die hohe Spannungsstärke und die hohe Schrumpfungsenergie machen diese Folie besonders geeignet zur Verwendung für die vorliegende Erfindung.
In den Figuren 1, 2, und 3 ist eine Halterung oder ein Gestell 21 vorgesehen, welches als Hilfsmittel bei der Herstellung einer Packung nach der vorliegenden Erfindung dient. Dieses Gestell ist ein rechteckiger Rahmen, der an der Oberseite und am Boden offen und genügend gross ist, um die zu verpackenden Gegenstände zu umgeben.
Ein Blatt 22 der bestrahlten, ausgerichteten Polyaethylenfolie von 0,025 mm Stärke wird, wie in Fig. 1 dargestellt ist, über das Gestell gelegt. Sechs etwa kugelförmige Gegenstände 23, beispielsweise Apfelsinen, werden in das Gestell auf den Abschnitt der Folie gelegt, der sich innerhalb des Gestells befindet. Ein Ende 24 der Folie wird an der Seite hoch und über die Oberseite der Gegenstände gefaltet. Das entgegengesetzte Ende 25 wird darauf über die Oberseite der Gegenstände gezogen, wobei es das zuerst gefaltete Ende überlappt, und wird dann abwärts gegen die Seiten der Gegenstände gezogen. Das Folienende 25 wird zwischen dem Gestell und den Gegenständen 23, wie in Fig. 2 dargestellt ist, gehalten.
Die Gegenstände sind damit von einem Blatt einer schrumpffähigen Folie umhüllt, wobei die beiden Längsenden der Folie sich überlappen, so dass ein an beiden Enden offener Schlauch entsteht. Die sich überlappenden Kanten reichen vorzugsweise derart über die konvexen Oberflächen der umhüllten Gegenstände, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Das Gestell, welches die von dem Folienschlauch umhüllten Gegenstände enthält, wird durch einen Heissluftofen geführt, dessen Temperatur hoch genug ist, um den im Einzelfall verwendeten Film zu schrumpfen. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde mit einer Lufttemperatur von etwa 260 C gearbeitet. Über- raschendenveise rutscht während des Schrumpfens die überlappende Folienlängskante nicht auf der darunter liegenden Folie; die Folienröhre wird also durch den Schrumpfvorgang nicht zerstört.
Vielmehr legt sich die überlappende Folienkante während des Schrumpfens gegen die darunter liegende Folie und haftet an dieser an den Punkten, an denen die Kanten überlappen und auf den umhüllten Gegenständen liegen. Die für die Schrumpfung erforderliche Wärme ist im Zusammenhang mit der Spannung, welche von der schrumpfenden Folie ausgeübt wird, ausreichend, um eine gut haltende Heissversiegelung zu schaffen. Die offenen Enden der Röhre schrumpfen gegen den Inhalt zurück und umfassen damit die umhüllten Gegenstände, wobei eine kleine ovale Öffnung gelassen wird, an der die Folienkanten etwas dicker sind. Die fertige Packung mit abgenommener Halterung ist in der Fig. 3 dargestellt.
Diese Art Verpackung ist besonders für Gartenbauerzeugnisse geeignet, da die an den beiden Enden verbleibende Öffnung ermöglicht, dass Luft durch die Packung zirkuliert. Selbstverständlich können auch andere als Gartenbauerzeugnisse auf diese Weise verpackt werden.
Diese Packung wird ohne die aus Cellulosefasern oder Pappe bestehende Schale hergestellt, die sonst üblicherweise bei der Verpackung von Früchten, Gemüse usw. verwendet wird. Damit ergibt sich bereits ein wesentlicher Vorzug, da die Kosten für die Schale fortfallen und nur ein Verpackungsmaterial verwendet wird, für das kein Klebstoff, Klammern oder irgendwelche zusätzlichen Befestigungsmittel benötigt werden.
In der neuen Packung ist der Inhalt bei Verwendung von durchsichtiger Folie von jeder Seite her genau ersichtlich. Ein weiterer unerwarteter Vorteil ist die Tatsache, dass eine solche Packung wesentlich widerstandsfähiger gegenüber den Beanspruchungen ist, die sich aus der Handhabung und dem Versand ergeben. Auch in dieser Hinsicht ist die Packung den üblichen, aus Pappschale und Umhüllung bestehenden Packungen überlegen. Schliesslich bereitet es bei dem neuen Verfahren keine Schwierigkeiten, den Inhalt in die Verpackung einzubringen, im Gegensatz zu den Fällen, in denen Schalen ein notwendiger Teil der Verpackung sind.
Nach dem neuen Verfahren ergibt sich also eine starke, verhältnismässig starre Verpackung, ohne dass Schalen oder andere verstärkende Vorrichtungen benötigt werden, da die Folie so zusammenschrumpft, dass die umhüllten Gegenstände stramm umschlossen werden und sich die Spannung in der Verpackung nicht löst, sondern die Gegenstände in einer festen und stabilen Lage zusammenhält.
Es ist nicht erforderlich, dass die Gegenstände alle in der gleichen Ebene liegen, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Der Packungsinhalt kann auch in Schichten aufeinandergestapelt sein. Zum Beispiel sind in Fig. 4 zwei der Gegenstände auf einer unteren Lage von vier Gegenständen aufgestapelt. Ein reichlich bemessenes Blatt einer 0,038 mm starken, bestrahlten und in zwei Richtungen ausgerichteten Polyaethylenfolie 41 wird um die aufgestapelten kugelförmigen Gegenstände 42 so herumgezogen, dass die eine Längskante die parallele Längskante überlappt. Es empfiehlt sich, dass die Folienkante die darunter liegende Folie mit wenigstens 7,6 cm Breite und vorzugsweise um eine Strecke überlappt, die wenigstens gleich dem Durchmesser oder der Dicke der zu umhüllenden Gegenstände ist.
Vorzugsweise sollen die überlappenden Folienabschnitte über die konvexen Abschnitte der kugelförmigen Gegenstände hinwegreichen. Für den Durchgang durch den Heissluftofen können die sich überlappenden Folienkanten dadurch an ihrer Stelle gehalten werden, dass dafür gesorgt wird, dass die überlappenden Folienkanten unter den Gegenständen zu liegen kommen. Dadurch sorgt das Gewicht der Gegenstände dafür, dass sich der Schlauch nicht öffnet. Die Folie schrumpft wie bei dem vorhergehenden Beispiel und bildet eine strammsitzende, stabile Verpackung, bei welcher die überlappende Längskante 43 an den Stellen heiss versiegelt ist, an denen Spannung auf die schrumpfende Folie einwirkt.
Die Heissversiegelung reicht nicht über die ganze Längskante, sondern tritt nur dort ein, wo die Überlappung über eine konvexe Fläche hinwegführt, so dass durch das Schrumpfen die Lagen der Folie stramm gegeneinandergedrückt werden.
Es wurde bereits erwähnt, dass überlappenden Längskanten der Folie vorzugsweise über einen konvexen oder hervorstechenden Abschnitt oder Fläche des Inhaltes oder der Gegenstände hinwegführen sollten, so dass beim Schrumpfvorgang die sich überlappenden Folienkanten mechanisch und schalenartig miteinander verschlossen werden. Beim Schrumpfen der Folie werden sich die überlappenden Folienabschnitte über alle konvexen oder hervorstechenden Flächenteile in engste Berührung gezwungen, wobei auf diesen Abschnitten auf Grund der gemeinsamen Wirkung von Wärme und Druck eine Versiegelung stattfindet.
Es kann erwünscht sein, zunächst die offenen Enden der Röhre schrumpfen zu lassen, weil dadurch erreicht wird, dass die Folienröhre über dem umhüllten Inhalt zusammengehalten wird, wobei die sich überlappenden Abschnitte daran gehindert werden, durch die Einwirkung von Heissluft ausser Berührung miteinander zu geraten. Wie in vielen Fällen festgestellt wurde, neigen die Schlauchenden dazu, zunächst zu schrumpfen, da bei ihnen kein Material in der Nähe liegt, welches die auf die Folie übertragende Wärme absorbieren könnte, wenn der Packungsschlauch durch einen Heissluftofen oder Tunnel geführt wird. Das bedeutet, dass auch bei gleichzeitig und allseitig einwirkender Hitze sich dieses gewünschte Ergebnis einstellt.
Nach diesem Verfahren können einzelne oder jeweils mehrere Gegenstände gemeinsam verpackt werden, sowie auch mehrere Packungen, welche derartige Gegenstände enthalten. Die zu verpackenden Gegenstände sind nicht auf solche mit irgendeiner besonderen Form, Grösse oder Zusammensetzung beschränkt.
In der Fig. 5 ist z. B. dargestellt, wie eine Mehrzahl von zylindrischen Behältern nach dem neuen Verfahren vorteilhaft zusammengepackt werden kann. Drei zylindrische Behälter 51 werden zusammen in einer geraden Reihe auf einem reichlich bemessenen Blatt einer heissschrumpfenden Folie 52 angeordnet. Die Folie wird in Längsrichtung über die Behälter gelegt, in dem zuerst eine Folienlängskante 53 über die Oberseite und an der Seite der Behälter teilweise abwärts gezogen wird, worauf die parallele Folienlängskante 54 so über die Oberseite der Behälter gezogen wird, dass sie die erste Folienkante überlappt und sich auf der entgegengesetzten Behälterseite über eine kurze Strecke nach unten erstreckt. Die überlappende Folienkante 54 erstreckt sich mindestens 1,3 cm über die Behälterseite nach unten.
Vorzugsweise überdecken die sich überlappenden Folienkanten vollständig die Oberseiten der Behälter. Die offenen Enden der Folienhülle reichen wenigstens etwa 5 cm über jedes Ende der Behälterreihe hinaus. Die offenen Ende 55 der Folie werden zuerst geschrumpft, indem Heissluft aus einer Heissluftpistole auf diese Enden gerichtet wird, so dass die Folienenden gegen die Behälter zurückschrumpfen. Dadurch, dass die Enden als erstes schrumpfen, werden gleichzeitig die sich überlappenden Folienkanten in der vorgesehenen Weise gehalten.
Die ganze Packung wird dann der Ein wirkung von Heissluft ausgesetzt, so dass die bislang nicht geschrumpften Abschnitte der Umhüllung zusammenschrumpfen und die aussenliegende Folienkante mit dem darunterliegenden Folienabschnitt in den Gebieten heiss versiegelt wird, in denen die sich überlappenden Abschnitte auf den umhüllten Behältern anliegen, und insbesondere in den Abschnitten, in denen die überlappenden Folienkanten auf einer konvexen Fläche liegen. Der Zweck des Vorschrumpfens der Enden besteht darin, dass der aussen liegende Überlappungsabschnitt der Folie daran gehindert wird, sich vor dem Hauptschrumpfungsvorgang zu öffnen.
Das heisst, es wird vermieden, dass durch Aufblähen die überlappende Kante von der darunterliegenden Folienfläche abg hoben wird oder dass sie beim Schrumpfen ausser Eingriff mit der darunterliegenden Folie tritt, falls sie einem Heissluftstrom ausgesetzt wird. Ein leichter mechanischer Druck kann auch genügen, um den überlappenden Abschnitt auf der vorgesehenen Stelle und in Berührung mit dem darunterliegenden Abschnitt zu halten. Ein hierfür ausreichender Druck kann dadurch erzielt werden, dass die Packung während des Schrumpfvorganges auf dem überlappenden Abschnitt ruht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, auf die Oberseite der Behälter ein leichtes Gewicht zu setzen, z. B. ein Förderband, welches beim Durchgang durch einen Heisslufttunnel auf der Oberseite der eingehüllten Behälter aufliegt.
Ein einzelner zylindrischer Gegenstand, z.B. eine Papierrolle kann dadurch teilweise umhüllt werden, dass die Rolle 61 zunächst auf ein reichlich bemessenes Blatt einer schrumpffähigen Folie 62 gesetzt wird, worauf man die Längskanten der Folie sich überlappen lässt und die hervorstehenden Enden des Umhüllungsschlauches zum Einschrumpfen gegen die Rolle bringt. Die übrige Folie wird durch die Hitze geschrumpft, so dass eine stramme, faltenfreie Verpackung entsteht, bei welcher die überlappende Folienkante 63 stramm gegen die darunterliegende Folienfläche, wie in Fig. 6 gezeigt ist, gehalten wird.
Allgemein lässt sich für das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung als Umhüllungsmaterial eine Polyaethylenfolie verwenden, die mit etwa 2 bis 100 Megarad, vorzugsweise mit 6 bis 20 Megarad bestrahlt worden ist. Diese Bestrahlung kann in bekannter Weise ausgeführt werden, etwa durch die Verwendung eines Elektronenstrahlgenerators, wie z.B. der 2 Millionen Volt Resonanzumformereinheit der Firma General Electric, oder eines anderen Generators für Teilchen hoher Energie von 50.000 bis 50 Mill. Volt, oder eines Van de Graaff Elektronengenerators. Weiter lassen sich auch Betastrahlen oder Gammastrahlen usw. verwenden.
Die in zwei Richtungen sich erstreckende Dehnung wird gewöhnlich in einem Verhältnis von 100 bis 700 in Längsrichtung und von 100 auf 900 in Querrichtung ausgeführt. Diese in zwei Richtungen gehende Dehnung lässt sich beispielsweise durch Aufblasen eines bestrahlten Polyaethylenschlauches bewirken, wie es von Baird beschrieben worden ist. Die nach einem solchen Verfahren sich ergebende bestrahlte und in zwei Richtungen gedehnte Polyaethylenfolie hat eine hohe Schrumpfenergie, beispielsweise 7 bis 35 kg/cm2 in jeder Richtung bei 960 C. Die Schrumpfenergie ist definiert als die bei einer gegebenen Temperatur wirkende Kraft der Zusammenziehung, wenn das Material g festgehalten wird. Genauer gesagt ist es die messbare Spannung, die in einem in einer Richtung vollkommen festgehaltenen Folienstreifen entsteht, wenn dieser auf die angegebene Temperatur erwärmt wird.
Als Ausgangspunkt für den Bestrahlungsvorgang kann Polyaethylen von hoher, niedriger oder mittlerer Dichte verwendet werden, das entweder durch ein Hochdruck- oder durch ein Niederdruckverfahren hergestellt worden ist und ein Molekulargewicht von 7.000 bis mehr als 35.000 aufweist.
Anstelle des Polyaethylens können bei dem Bestrahlungsverfahren auch Mischpolymerisate des Aethylens und Propylens, Mischpolymerisate des Aethylens mit geringeren Mengen anderer Monoolefine oder Butadiene und auch Mischungen von Polyaethylen mit Mischpolymerisaten aus Aethylen und anderen Monoolefinen verwendet werden, z.B. Polyaethylen, welches mit 25 bis 90 GewO/o eines Mischpolymerisats aus Aethylen und 0,5 bis 15 GewO/o eines Olefins mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen gemischt ist.
Weiter lassen sich noch andere, in der Wärme schrumpffähige Folien verwenden, zu denen beispielsweise orientiertes Polypropylen, Polyvinylchlorid und Vinylidenchlorid-Mischpolymerisate gehören.