DE1411559C - Verpackungs oder Füllmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verpackungs- oder Füllmaterial in loser Form, bestehend aus einer Vielzahl von Formkörpern aus aufgeblähten, synthetischen, organischen Polymerisaten.

Viele Waren, insbesondere bruchgefährdete, stoßempfindliche Waren, bedürfen einer besonderen Verpackung und eines besonderen Schutzes, um sicher gelagert und transportiert werden zu können. Verpackungsmateralien aus aufgeblähten oder aufgeschäumten organischen Polymeren sind schon in der Verpackungsindustrie angewandt worden, und zwar hat man Formkörper verwendet, die an die Form des jeweils zu verpackenden brüchigen oder stoßempfindlichen Gegenstandes angepaßt waren; daneben hat man auch loses Verpackungsmaterial in Form von kleinen Stücken aufgeblähten Polymerisats verwendet, wie es z. B. in dem deutschen Gebrauchsmuster 1 805 566 beschrieben ist. Die Stücke waren kubisch, prismatisch oder irgendwie unregelmäßig zugeschnitten. Ihre Dimensionen waren in allen Richtungen annähernd gleich.

Die Verwendung von Verpackungsmaterialien, welche der Form der jeweils zu verpackenden Gegenstände angepaßt sind, kommt teuer, da für die Herstellung dieser Verpackungsmateralien besondere Formen benötigt werden, die jeweils den zu verpakkenden Gegenständen entsprechen.

Holzwolle ist wohl das am meisten verbreitete Verpackungsmaterial, indes ist Holzwolle verhältnismäßig schwer, staubig und auth in seinen stoßdämpfenden Eigenschaften nicht voll befriedigend.

Die Verwendung von bekanntem, flockenfürmigem Füllmaterial ist deshalb ungeeignet, weil dieses Material die verpackten Gegenstände innerhalb des Verpackungsgefäßes nicht an der ursprünglichen Stelle festhält: Da dieses flockenförmige Material keine Schubkräfte aufzunehmen vermag, besteht vielmehr die Gefahr, daß die verpackten Gegenstände innerhalb des Verpackungsgefäßes unbeabsichtigt wandern und «ach Stellen gelangen, an denen vergrößerte Zerstörungsgefahr besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in loser Form anzuwendendes Verpackungs- oder Füllmaterial auf der Basis aufgeblähter, synthetischer, organischer Polymerisate so zu gestalten, daß das lose, als Haufwerk aufgeschüttete Material einen festen Zusammenhang ergibt, d. h. verhältnismäßig große Schubkräfte aufnimmt, so daß in dem Haufwerk gelagerte Gegenstände gegen Verrücken in dem Haufwerk gesichert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Formkörper eine Querschnittsfläche von 8 bis 285 mm², ein Verhältnis von mittlerer Länge zur Wurzel aus der Querschnittsfläche von mindestens 8 :1 aufweisen und unregelmäßig gebogen sind.

Die länglichen Formkörper können gekrümmte, gekringelte, verschlungene und/oder gebogene unregelmäßige Formen aufweisen, welche sich im aufgehäuften Zustand ineinander verschlingen und festkrallen.

Beispielsweise kann das synthetische organische Polymerisat ein alkenylaromatisches Polymerisat enthalten.

Für verschiedene Anwendungszwecke ist es von Vorteil, wenn die länglichen Formkörper eine zusammenhängende plastische äußere Haut haben, welche einen einheitlichen Körper mit den Innenteilen bilden und diese bedeckt; das Vorhandensein einer äußeren plastischen Haut beschränkt beispielsweise das Feuchtigkeitsaufnahmevermögen und die Feuchtigkeitsadhäsion auf der Oberfläche.

In den F i g. 1 bis 8 sind verschiedene Formen von gekringelten, verdrillten und gekrümmten Formen länglicher Formkörper aus geschäumtem Polymerisat dargestellt, welche eine zusammenhängende äußere Haut zum Schutz des inneren Zellaufbaus aufweisen können.

Fig. 1 zeigt das Ende des Querschnitts eines länglichen Stücks aufgeschäumten Verpackungsmaterials in geschnittenem Zustand, wobei die angeschnittenen Stellen erkennbar sind. .

Die aufschäumbaren thermoplastischen Polymere, welche bei der Herstellung erfindungsgemäßen Verpackungsmaterials verarbeitet werden, sind vorzugsweise alkeny!aromatische Polymerharze, enthaltend ein flüchtiges organisches Schäumungsmittel in gleichmäßiger Verteilung. In diesen in Frage kommenden Polymerisaten kann in chemisch gebundener Form mindestens 70 Gewichtsprozent einer alkenylaromatischen Verbindung nachstehender Formel enthalten-

Ar - C = CH₂

In dieser Formel bedeutet Ar einen aromatischen Kohlenwasserstoff oder ein im Kern substituiertes Kohlenwasserstoffradikal der Benzolreihe, und R ein Wasserstoffatom oder ein Methylradikal. Beispiele solcher alkenylaromatischer Polymerisate sind die Polymere von Styrol, Alphamethylstyrol, Ortho-, Meta- und Paramethylstyrol, Ar-äthyl-styrol, Arbromstyrol und Ar-chlorstyrol; die Mischpolymere von zwei oder mehreren solcher alkenylaromatischer Verbindungen miteinander und die Mischpolymere von einer oder mehreren dieser Verbindungen mit kleineren Mengen anderer leicht polymerisierbar Olefinverbindungen, wie Divinylbenzol, Methylmethacrylat, Vinylacetat oder Acrylnitril.

Das flüchtige organische Blähmaterial, welches zur Aufblähung der Polymerisate verwendet wird, kann bei Normaltemperatur und Normaldruck entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Das Schäumungsmittel soll jedoch ein schlechtes Lösungsmittel für das Mischpolymerisat sein; sein Siedepunkt soll nicht wesentlich über der Heißverformungstemperatur des Mischpolymerisats liegen, d.h., es sollte seinen Siedepunkt etwa bei 95° C oder darunter haben (bei Atmosphärendruck betrachtet). Weiter soll das Schäumungsmittel in den Monomeren, aus welchen die Mischpolymerisate gewonnen werden, löslich sein, und es soll auch löslich sein in dem festen Mischpolymerisat, ohne sich in diesem vollständig aufzulösen und ohne merkliches Anschwellen in diesem hervorzurufen. Das Molekulargewicht des Schäumungsmittels liegt zweckmäßig bei mindestens 58 und darüber.

Die Molekulargröße soll so sein, daß es durch die Zwischenräume zwischen den Mischpolymerisatmolekülen bei gewöhnlichen Temperaturen und Drücken nicht leicht hindurchdiffundieren kann.

Die nichtlinearen, gekringelten, gebogenen, verdrillten, länglichen Einzelstücke aus thermoplastischem, aufschäumbarem Polymerisat können durch Extrudieren nach bekannten Extrusionsverfahren ge-

wonnen werden; das thermoplastische Polymerisat die 5 cm tiefe Bodenschicht. Dabei blieb allseitig und Mischpolymerisat wird dabei in Granalienform zwischen der Kistenwandung und clem Dampfregler auf eine Temperatur oberhalb seines Erweichungs- ein Zwischenraum von 5 cm frei. Es wurde sodann punktes erhitzt und in einem Mischer so lange in Be- jeweils eine halbe Seitenfläche und eine Ecke der vvegung gehalten, bis eine homogene fließfähige 5 Kiste mit verschieden gefärbtem erfmdimgsgemäßem Masse vorliegt. Diese Masse wird sodann zu ver- Polystyrolverpackungsmaterial in Rot, Grün, Gelb schiedenen Formen extrudiert, so z. B. zu Strängen, und Blau gefüllt, so daß der ganze Regler vom VerStangen, Rohren; die extrudieren Stränge, Stangen packungsmaterial umgeben und gegen Bewegung ge- oder Rohre werden gekühlt und zu Stücken geschnit- ^v sichert war. Der noch frei-gebliebene obere Raum ten oder gebrochen. io der Kiste wurde mit einer 5 cm tiefen Schicht aus er-

Beispielsweise wird bei der Herstellung der un- findungsgemäßem Polystyrolschaumstofformkörpcrn

geschäumten Stücke so vorgegangen, daß man ein gefüllt, so daß nach abschließendem Aufnageln des

Gel, bestehend aus geschmolzenem oder durch Deckels Kiste, Verpackungsmaterial und Regler eine

Wärme plastifiziertem thermoplastischem organischem feste Lage relativ zueinander einnahmen und keine

Polymerisat, z. B. ein fließfähiges Gel von Polystyrol 15 Bewegung des Reglers innerhalb der Kiste eintreten

mit einem Gehalt von 5 bis 10 Gewichtsprozent fluch- konnte. Das Gesamtgewicht des zur Verpackung des

tiger Organischer Substanz wie Pentan oder Dichlor- Reglers in der Kiste verwendeten Polystyrols war

difluormethan, welches darin unter Druck gelöst ist, 0,9 kg. Das Gewicht der vollständigen Packung war

bei Terivperaturen zwischen 90 und IK)⁰C in eine 91 kg. .

Zone geringeren Druckes, etwa in Atmosphärendruck, 20 Die Kiste wurde im Eisenbahnwagen von Lynn/

auspreßt und das ausgepreßte Material sodann rasch Massachusetts nach Schenectady/New York gesandt,

abkühlt. Das abgekühlte Material wird schließlich in wo sie mit einem Vibrator der L. A.B. Corp. geprüft

Stränge der gewünschten Länge zerschnitten. wurde; sie wurde, dabei 2,25 Stunden laiig geschüttelt

Ähnliche Resultate erhielt man, wenn andere auf- und alle 30 Minuten um 90' herumgedreht. Diese

blähbare Polymerisate, wie Mischpolymerisate von 25 Schüttelung stellt ein Äquivalent für eine 3620 km

Styrol und Acrylnitril, Mischpolymere von Styrol lange Lastwagenfahrt dar. Es wurden sodann noch

und Methylmethacrylat, Mischpolymere von Styrol fünf Stoßversuche durchgeführt, ähnlich den in den

und Vinylacetat, Mischpolymere von Styrol und ASTM D 880-50 »Standard Method of Incline Im-

Vinyltoluol oder Polyvinyltoluol, an Stelle von Poly- pact Est for Shipping Containers« beschriebenen

styrol verarbeitet wurden.· 3° Stoßversuchen. Das Stoßversuchsgerät umfaßte einen

Beim Verpacken wird der zu verpackende Gegen- Prellbock aus 10· 10 cm, welcher für direkten Schlag

stand in einen Behälter von angemessener Größe, an jeder Seite und am Boden der Kiste angesetzt

etwa in einen Pappebehälter, eine Holzkiste, ein wurde.

Stahlfaß od. dgl. gebracht und dort zentriert; zu die- Im Anschluß an die Vibrations- und Stoßversuche sem Zweck wird zunächst eine Bodenschicht von mit- 35 wurde die Kiste wieder vom Eisenbahnwagen von einander verschlungenen aufgeschäumten Formkör- Schenectady/New York nach Lynn/Massachusetts pern eingetragen. Sodann wird weiteres Verpackungs- transportiert, so daß der Gesamtweg im Eisenbahnmaterial um den zu verpackenden Gegenstand her- wagen etwa 724 km betrug.

.umgefüllt, sa daß dieser gegen seitliche Bewegungen Der Deckel der Kiste wurde nach. 2,25 Stunden gesichert ist. Schließlich wird der Behälter geschlos- 4° während des Vibrationsversuchs entfernt. Das Versen und der Deckel befestigt. packungsmaterial zeigte keine Zeichen von Ver-

In Fig. 9 erkennt man einen äußeren Behälter schlechterung; es war nicht gebrochen und nicht zu-10, etwa eine Kiste aus Karton, Holz oder Metall. In sammengedrückt. Es zeigte im wesentlichen noch den diese ist ein bruchgefährdeter Gegenstand, wie z.B. gleichen Zustand wie beim Einfüllen in die Kiste, eine Porzellan-Teekanne 11. mittels des Verpackungs- 45 Nach Untersuchung des Verpackungsmaterials an der materials 12 aus aufgeschäumtem Polymerisat ver- Oberseite wurde der Deckel wieder aufgenagelt. Die packt. Die Teekanne 11 ist räumlich so angeordnet, Kiste wurde sodann umgedreht, und es wurde das daß die Schaumstofformkörper sie vollständig um- Verpackungsmaterial am Boden untersucht. Dort erpeben und vor Stoß- und Schlageinwirkung schützen. gaben sich ebenso günstige Untersuchungsergebnisse Es können auch zwei oder mehr bruchgefährdete 5° wie am Deckel. Der Regler nahm noch die gleiche Gegenstände in einem einzigen Behälter verpackt Stellung" ein, die er schon bei der ursprünglichen Verwerden. packung hatte. Die elastischen, ineinander verschlungenen Polystyrolformkörper hatten den Regler so

Beispiel 1 wirksam geschützt, daß dieser in betriebsfähigem Zu-

55 stand war trotz der rigorosen Behandlung, die er

Es wurde eine Kiste aus 19 mm starkem Sperrholz während des Transports erlitten hatte.
mit Befestigungselementen in den Ecken (5,1 -10,2 cm) ^r Zu Vergleichszwecken wurde der gleiche GENE- und mit Schutzschienen gebaut und auf einer Seite RAL-ELECTRIC-Dampfregler in derselben Kiste mit einem Plexiglasfenster versehen. Die inneren Ab- unter Verwendung von Holzwolle als Verpackungsmessungen der Kiste betrugen 69-69-33 cm. Das Ge- 6° material verpackt. Das Gesamtgewicht der Kiste nach wicht der ungefüllten Kiste war 27 kg. Es wurde eine erfolgter Verpackung war 95 kg; es waren also 11 kg 5,1 cm tiefe Schicht des Verpackungsmaterials in Holzwolle erforderlich, um den gleichen Schutz zu Form gekringelter, gebogener, gekrümmter Formkör- gewährleisten, der bei Verwendung erfindungsgemäper mit einem Durchmesser von 0,6 cm und einer ßen Verpackungsmaterials mit einem Aufwand von Länge von 15,3 cm und einer Packungsdichte von ⁶5 nur 0,9 kg erreicht werden konnte. Darüber hinaus 8 fr/1 auf den Boden aufgeschüttet. Sodann wurde ein ist das Verpackungsmaterial aus länglichen Schaum-GFNERAL-ELECTRIC-Dampfrei'Ier mit einem Ge- stofformkörpern einfacher und sauberer zu handwicht von 65 kg im Zentrum der Kiste eingesetzt auf haben als Holzwolle.

- Beispiel 2

Um die überlegenen stoßdämpfenden Eigenschaften von Polystyrolschauni-Verpackungsmaterial mit denen-anderer Materialien, z.B. Holzwolle, zu vergleichen, wurden weitere Versuche durchgeführt. Es wurden Teekannen aus Gebrauchsporzellan mit einem Fassungsvermögen von sechs Tassen als Versuchsgegenstände ausgewählt, dies deshalb, weil der leichteste Bruch oder die leichteste Schädigung bei diesen ohne weiteres festgestellt werden können. Überdies werden derartige Gegenstände häufig in den üblichen stoßdämpfenden Verpackungsmaterialien verpackt, verschickt, z. B. in zu Streifen zerschnittenem Papier, Holzwolle, Sägemehl u. dgl. Alle Versuche wurden nebeneinander bei Verwendung identischer Mengen strangförmigen Polystyrolschaum-Verpackungsmaterials und Holzwolle durchgeführt. Es wurden 20 gleiche Wcllpappekisten mit Außenabmessungen von 30,5 ■ 24.5 · 21,6 cm verwendet, um die Gegenstände und das Verpackungsmaterial aufzunehmen. Am Boden der Wellpappekisten A wurde eine 5 cm tiefe Schicht von Verpackungsmaterial aus Polystyrol aufgeschichtet. Die einzelnen Formkörper waren ungefähr 3 mm im Durchmesser und 7,6 cm lang. Die Segmente waren gekringelt; gebogen, gekrümmt, ineinander verschlungen und hatten eine Raumwichte von 8 g-'I. Im Boden der Kiste B wurde eine 5 cm tiefe Holzwollcschicht. aufgeschüttet. Sodann wurden in jede der 20 Schachteln A und B zwei mittelgroße Teekannen aus Gebrauchsporzellan gestellt. Die Verwendung von zwei Teekannen in jeder Kiste hatte den Zweck, neben äußeren Stoßen auch innere Stöße zu simulieren. Das Verpackungsmaterial aus aufgeschäumtem Polystyrol wurde sodann um die Teekannen herumgeschüttet, so daß eine mindestens 2,5 cm starke Pufferschicht sowohl zwischen den einzelnen Porzellankörpcrn als auch zwischen den Porzellankörpern und den Scitenwänden entstanden. Die Verpackung der Kisten A wurde dadurch beendet, daß eine annähernd 5 cm starke Schicht von Verpakkungsmaterial über die Teekannen aufgeschüttet wurde. Das gesamte Füllmaterial wurde so reichlich bemessen, daß ein fester Sitz der verpackten Gegenstände und des Füllmaterials in der Kiste erzielt wurde und eine Bewegung der Gegenstände ausgeschlossen war, wenn nachfolgend die Deckelklappen aus Karton hochgefaltet und über das Verpackungsmaterial gepreßt wurden.

In ähnlicher Weise wurde auch mit den Packungen B (Holzwollepackungen) verfahren.

Das Gewicht der Packungen A mit Inhalt betrug ungefähr 1,87 kg, während das Gewicht der Packungen B ungefähr 3,57 kg betrug. Zieht man das Gewicht der verpackten Teekannen und der Kisten von dem Gesamtgewicht ab, so ergibt sich ungefähr ein Gewicht von 1,93 kg Holzwolle, die zur Verpackung erforderlich war, während 0,21 kg aufgeschäumten Polystyrols genügte, um die freien Zwischenräume in den Kisten A zu füllen. Es war also, gewichtsmäßig betrachtet, 8mal mehr Holzwolle erforderlich als aufgeschäumtes Polystyrolmaterial.

ίο Zehn der verpackten und abgeschlossenen Kartons A und zehn der ebenfalls verpackten und abgeschlossenen Kartons B wurden sodann Stoßversuchen unterworfen, die- darin bestanden, daß man jeden Karton aus 61 cm Höhe fallen ließ und die verpackten Gegenstände auf Bruch hin untersuchte. Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Versuch Nr.	Zahl der gebrochenen Kannen	Kisten B
20 (61 cm Fallhöhe)	Kisten A	._2—· ■-.
■1	0	1
2	1	* 1
3	0	1
25 4	0	1
5	1	2
6	0	0
- 7	0	1
8	1	1
30 9	0	1
10.	1	11
Gesamt ....	4

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß mindestens 55% der in Holzwolle verpackten Teekannen zu Bruch gingen, während bei Verwendung des Polystyrolmaterials 80 % der Teekannen wirksam geschützt waren, wenn die Kisten aus einer Höhe von 61 cm herabfielen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verpackungs- oder Füllmaterial in loser Form, bestehend aus einer Vielzahl von Formkörpern aus aufgeblähten, synthetischen, organischen Polymerisaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper eine Querschnittsfläche von 8 bis 285 mm², ein Verhältnis von mittlerer Länge zur Wurzel aus der Querschnittsfläche von mindestens 8:1 aufweisen und unregelmäßig gebogen sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen