DE1704449C3

DE1704449C3 - Verfahren zum Herstellen eines Be halters und Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1704449C3
Application number: DE1704449A
Authority: DE
Inventors: Hans Anders Lund Rausing (Schweden)
Original assignee: Tetra Pak International AB
Current assignee: Tetra Pak AB
Priority date: 1967-02-15
Filing date: 1968-02-12
Publication date: 1973-11-22
Also published as: DE1704449A1; ES350473A1; ES192713Y; FR1558636A; NL6802178A; GB1211301A; DE1704448C3; SE366683B; DE1704448A1; NL6802106A; GB1172474A; CH485517A; FR1564660A; DE1704448B2; CH487728A; DE1704449B2; ES192713U; US3530208A

Description

)ie Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum rstellen eines Behälters, bei dem eine ungesehaumte Schicht entsprechend der gewünschten Behalterfoim geformt Lind danach in eine i orm eingesetzt wird, so daß sie zwischen der Form und sich einen Hohlraum begreii/t. in den vorgeschäumier Schaumkunststoff eingeführt, aufgeschäumt und mil der uiij.'1'schäumten Schicht verbunden wird, und hei dem dann die gebildete Hinheil aus der Form entnommen w ml.

Fin derartiges Verfuhren ist bereits bekannt

:o (L^-SA.-Patentschrift 3 225 124). Dabei wird als unge- ^chäuiiuc Schicht ein Glaskörper verwendet, der mit der SclKiumkunstsiofl's-chiclu umgeben werden soll, um nicht so leicht /u zerbrechen. Hierbei ist die iinueschäumte Schicht eine starre Glaswand, die gewissermaßen als Formkern dient und um die im Abstand eine /weiteilige Hohlforir, aufgebaut wird, um zuerst den Formhohlraum zwischen dem unteren Teil der HohUosm und dom Gasgefäß mil Schaumkunststoff aufzuschäumen und sodann den Formhohlraum zwischen dem HaK des Glasgefäßes und der oberen Hohlform mit Schaumkunststoff geringerer Dichte auszufüllen. Um die Haftung der Schaumkunststoffschicht am Glaskörper zu verbessern, wird dieser vor dem Aufschäumen mit einer Klebstoffschicht außen bedeckt.

Darüber hinaus ist es bekannt (schweizerische Patentschrift 35S 582), einen vvärmeisolierenden Kunststoffbehälter nach Art der seit langem bekannten Isolierflaschert dadurch herzustellen, daß in den durch eine Kunststoffinnenwand und eine Kunststoffaußenwand gebildeten Hohlraum des Kunststoffbehälters wärmeisolierender Schaumkunststoff eingefüllt wird. Dabej ist es auch bekannt, zuerst zwei Schalen aus Schaumkunststoff herzustellen, die beim Zusammenfügen einen inneren Hohlraum übrig lassen, dann ein stranggepreßtes Rohr aus Polypropylen in die aus den beiden Schalen gebildete Form einzubringen und schließlich dieses Rohr so durch Blasen aufzuweiten, daß es an den inneren Oberflächen der Schaumkunststoffschalen zum Anhaften kommt. Dieses Herstellungsverfahren ist allerdings verhältnismäßig kompliziert, und mit seiner Hilfe lassen sich keine preisgünstigen Behälter herstellen, die vor allem als Wegwerf- bzw. Einwegbehälter verwendet werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu vereinfachen, daß Verbundbehälter aus einer ungeschäumten Innenwandung und einer Schaumkunststoi'fschicht außerhalb der Iniicnwandung preisgünstig herstellbar sind, die sich durch gute Verbundeigenschaften, d.h. gute Haftfähigkeit der Einzelschichten aneinander, durch gute Stabilität, durch gute thermisch isolierende Eigenschaften und durch genügende Dichte gegenüber Flüssigkeiten und unter Umständen auch Gasen auszeichnen.

Die Erfindung besteht darin, daß die aus einer Kunststofffolie bestehende ungeschüumte Schicht gleichzeitig zu einer Anzahl von Behältern verformt wird, daß die noch über die unverformten Zwischenflächen der Folie miteinander verbundenen Behälter, abgestützt durch einen Formkern, zur Begrenzung einer zahlen- und anordnungsmäßig entsprechenden Anzahl von Formhohlräumen bei gleichzeitigem Aufschäumen des gesamten Schaumkunststoffes verwendet werden und daß anschließend die einzelnen Behälter im Bereich der Zwischenflächen abgetrennt werden.

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Das ertmdungsgemaße Verfahren ist auilerordeiii suiltfindet b/w. -tallfmden sol!, empfiehlt es sich

ι .!i rationell. So werden beispielsweise „us einer nach einer weiteren Air-bildung der Ertindung. die

H.um einer kun-tsto||_o|ie schrittweise, kontinuierlich Kunststoffolie vor dem Aufschäumen mit örtlichen

- ;;iijieinandei oder gleich/ci'-.g verlormte Folienein- Irreüularitälen. wie Fun- und Ausbuchtungen, zu verivitcn hergestellt, die jeweils einer An/ah! um He- 5 ^eIiJn. denen der Schaumkunslstoff dann folgt. Es ,-.■A'.jr-i entsprechen. J-.ese Folieneinheii wird nun- findet dadurch praktisch eine Verankeruni! der bei-

, h· gewissermaßen als ein I eil einer Form, in der den Schichten an den hetreffenJen Irregularitäten.

·. vorgeschaumte Schaimkunsisu-ii autiieschäumt insbesondere riiiiiförmiiien Fin- und Ausbuchtungen.

...!. verwendet und durch einen entsprechend üc- lall.

! nteii Formkern innen ahgeMüt/i. während die an- io Nach einer w.teien Ausbildung der Fahndung

.■n I oimwani'e des Formhohlraum- durch eine wird der durch das Abtrennen an den Zwischenflä-

■piechende Form gebildet werden Heim Aul- chen neNIdcte Rand der Kunststoffolie über die

-innen wird dafür gcMM-t. daß the Sehaumkunst- Kante' der Schautnkunsistoffschicht umgeschlagen

-chicht genügend lest u der verformten Kunst- und an deren Außenseite angelegt. Dadurch wird

ohe verbunden ist. S₁, j_an _nill_.|, J^₁₁₁ ,\hiiennen 15 nicht nur eine zusätzliche Verankerung /wischen den

em/elnen Verbundbehälier 1111 Hereich der durch heulen Schichten erreicht, sondern auch ein ober-

Minstsioffc.lie gebildeten Zuis_L-hent!ächen Hehäi- flächlicher Schul/ des Randes der Schaumkunststoft-

.. ..Mistehen, die durch die Kunststoflohe genügend schicht er/ielt. Dies ist insbesondere dann von Beeleu-

■ ',..!:!. durch die SehaumkinsMollschic!". genüiiend lung, wenn der Üehältei an dem betreffenden Rand

•:r und thermisch isolierend und intoLe des i/rl'in- 20 mif Verschlußorüanen, wie üeekeln u.dgl., versehen

^:; :igsL!emäßen Verfahrens mit niedrieen Herstel- werden soll. Auch bei Trinkbechern ist diese MaU-

,::.-kosten hergestellt sind. * nähme _/u empfehlen.

Perartige Behälter können in Dosen-. Flaschen-, Es empfiehlt sich verständlicherweise, daß die

κ■ iiicr- u.dgl. Form hergestellt werden, und sie cig- Kunststofffolie im Vergleich zur Schaumkunststotf-

. ·. sich vor allem für Verpackungs/vvccke. Durch 25 schicht verhältnismäßig^dünn ist und nach Art eines

-\ ihl geeigneter Kunststotfolien kann man die dem dünnen homogenen Innenüberzugs des Schaumstoff-

! nÜL-ut zugewandte Behälterinnenseite genügend re- korpers wirkt/

i->e!it gegen Fette und genügend dicht gegen Flüs- Das Verformen der Kunststoffolie wird dadurch

-:-U-it u. dgl. machen. Geeignetes Kunststoffmaterial erleichtert, daß sie vor dem Verformen erhitzt wird,

is! beispielsweise Polystyrol. Es versteht sich, daß 30 so daß sich deren plastische Verformbarkeit verbes-

auch Faminate verwendet werden können, die außer sert.

Κιι ststoff Naturfasermaterialien, wie Papier oder Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine

Pappe, oder andere Werkstoffe enthalten. Vorrichtung zur Durchführung des crfindungsgemä-

Oer Schaumkunststoff übernimmt im wesentlichen ßen Verfahrens, bei der eine Anzahl von mit Heiz-

die wärmeisolierenden und stoßdämpfenden Eigen- 35 und Kühlaggregaten ausgestatteten Formen ncbcn-

schaften und erhöht auch die Starrheit und Stabilität einander angeordnet und jeweils at. einer Stirnseite

derartiger Behälter. Geschäumtes Polystyrol eignet mittels eines Bodens verschließbar sind, in die zur

sich oesonders gut vor allem auch zur Herstellung Bildung eines Formhohlraumes je ein Stempel ein-

voii Trinkgefäßen nach dem erfindungsgemäßen Ver- führbar ist.

!.ihren, da es im Verlauf der Herstellung mit einer 4° Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt

glatten und ebenfalls flüssigkeitsdichten ^Oberfläche (USA.-Patentschrift 3 158 898). Dabei sind die ko-

- ersehen werden kann. Das Aufschäumen erfolgt in nisch und zylindrisch geformten Formen in Platten üblicher Weise, beispielsweise dadurch, daß vorge- gehalten und werden von der einen offenen Stirnseite schäumter Kunststoff in Pulver- oder Granulatform der Formen kolbenartigc Deckel und von der andein den Formhohlräumen erwärmt wird, so daß die im 45 ren Seite konische Stempel in die Formen eingescho-Kunststoff befindliche, leicht siedende Substanz sie- ben, die den plastifizierten Kunststoff zusammendet und der Kunststoff ausgedehnt wird und den ge- pressen und in die durch diese drei Teile sowie einen samten Formhohlraum ausfüllt. Nach dem Abkühlen Verschlußring zwischen dem Stempel und dem Ende wird diese Form beibehalten. Derartige Aufschäum- der Form gebildete Konfiguration bringen. Rings um verfahren sind bereits bekannt (schwedische Patent- 1° die Formen ist eine als Heiz- und Kühlaggregat dieschrift 1 150 838). nende Kammer angeordnet, und auch jeweils in die

Da der Schaumkunststoff zum Aufschäumen er- kolbenariigen Böden und Stempel sind Anschlußlei-

wärmt wird, findet in der Regel auch eine Ervvär- tungen verlegt, damit diese ebenfalls als Heiz- bzw.

miing der Kunststoffolie an der dem Formhohlraum Kühlaggregate wirksam sind.

zugewandten Außenseite statt, so daß dieser, sofern 55 Bei der Erfindung bilden die Formen und Böden

er ausreichend thermoplastisch ist, während des Auf- eine Formeneinheit, die mit einer die Formwände

Schäumens des Schaumkunststoffs auch eine gute umgebenden, als Heiz= und Kühlaggregat dienenden

Verbindung nach Art eines Verschmelzens oder An- einzigen Heiz- und Kühlkammer versehen ist, und

sintems an der Grenzfläche zwischen den Schaum- dient die Stempeleinheit ais Formkerneinheit für die

Stoffteilchen und der Kunststoffolie erreichen läßt. 60 verformte Kunststoffolie.

Es ist daher zweckmäßig, dafür Sorge zu tragen, daß Der Vo-teil der Erfindung besteht in der wesentli-

die Kunststoffolie und die Schaumstoffschicht beim chen Vereinfachung der Vorrichtung und auch in der

Aufschäumen so weit erwärmt werden, daß sie zu- praktisch besseren Wirksamkeit der Heiz- und Kühl-

mindest an den Kontaktflächen miteinander ver- medien,

schmelzen. 65 Dabei empfiehlt es sich, die Formwände mit kleinen

Zur zusätzlichen Verbesserung der Verbundwir- Kanälen zu versehen, durch die ein zum Aufschäumen

kung oder auch im Falle, daß ein solches Verschmel- dienendes Heizmedium in den Formhohlraum hin-

zen — aus welchen Gründen auch immer — nicht durchblasbar ist. Die Aufschäumzeit wird dadurch

vermindert und die Vcrschmelzbarkeil der Kunststofffolie mil der Schaumkunststoffschicht verbessert.

An Hand der Zeichnung sind im folgenden bevorzugte Ausführungsbcispiele für die Erfindung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 ein Schema des Arbeitsablaufs bei der Herstellung von Behaltern gemäß der Erfindung,

\^: i g. 2. 3 und 4 verschiedene Varianten des fertiggestellten Behälters unter Anwendung unterschiedlicher Vcrschlußvcrfahrcn,

F i g. 5 einen Ausschnitt aus einer Behälterwand im Schnitt.

Gemäß Fig. 1 a wird eine thermoplastische Kunststoffolie 2 aus z.B. Polyvinylchlorid von einer Vorratsrolle 1 abgezogen und zur F.rwärmung an einer Heizeinrichtung3 vorbeigeführt, wodurch ihre plastische Verformbarkeit wesentlich erhöht svird. In der Verformungsstation wird die Kunststoffolie2 mittels der Matrize 6 der Vcrformungseinheit 4 und des Stempels 5 in die Form eines Behälters liefgezogen. Die Matrizen weist eine Anzahl von kleinen Löchern 7 auf. die mittels einer Leitung 8 mit einer Unterdruckqucllc verbunden sind, so daß die Kunststoffolie! durch Ansaugen gegen die Innenfläche der Matrize 6 gezogen wird und eine Außenform annimmt, die genau mit der Innenform der Matrize 6 übereinstimmt.

F^;ig. Ic zeigt zwei miteinander verbundene, im Vakuum tiefgezogene Auskleidungen der Behälter 9. die nach dem Formen nicht voneinander getrennt wurden, sondern noch eine Kunstsioffolicneinheit bilden. Die zusammenhängenden Behälter 9 werden gemäß F-' i g. I d auf einen Formkern 10 aufgezogen, der wiederum aus einer Anzahl von Linzelkernen besieht, die hinsichtlich ihrer Zahl und Anordnung den /u formenden Behältern 9 entsprechen.

Der Formkern 10 kann in der in Fig. 1 e dargestellten Weise in eine entsprechende äußere Formeinheil 11 eingesetzt werden. Wenn der Formkern 10 in seine endgültige Stellung ausgeschoben ist. ist zwischen ihm und der äußeren Formenenheit 11 gemäß Fig. If ein Formhohlraum 12 gebildet; an den Formwänden des Formkerns 10 liegt allerdings die verformte Kunststoffolie 2 mit den Behältern 9 an. Sowohl die äußere Formencinheit 11 als auch der inrcre F-'ormkern 10 haben hinter ihren Formwänden Heiz- bzw. Kühlkammern 16 und Heiz- bzw. Kühlräumc 17, die zum Krhitzen bzw. zum Kühlen der Formteile dienen.

Das tatsächliche Aufschäumen und Formgeben des Schaumstoffes wird durch diese Elemente eingeleitet, indem sie in ihrer endgültigen Stellung vorgewärmt werden. Dies geschieht z. B. nach F i g. 1 f dadurch, daß erhitztes Gas oder Dampf durch einen Einlaß 15 eingeblasen wird.

Das Gas oder der Dampf zirkuliert um die Formwändc, die sich erwärmen. Das Heizmedium kann durch die Rohrleitung 13 wieder ausgelassen werden, die mit einem im vorliegenden Falle offenen Ventil 14 ausgestattet ist.

Nach Vorwärmen der Formen wird vorbereiteter Kunststoff, insbesondere als Granulat aus Körnern oder Kugeln, deren Größe von der Größe des Formhohlraumcs abhängt, in den Formhohlraum 12 eingefüllt.

Die Kunststoffkömchcn werden vorzugsweise in den F-ormhohlraum 12 cingcblascn. Es empfiehlt sich, wenn der Fiirmhnlilraum 12 vollständig mit den Kunststoffkörnchen gefüllt ist. Wenn der Formhohl raum 12 gefüllt ist. wird durch die Anschlüsse If abermals heißes Gas oder Dampf in die Hcizkammei 16 eingelassen. F.in Teil des Heizmcdiiims wird vor zugsweise in den Formhohlraum 12 selbst cingelas sen; dazu dienen kleine Kanäle in den Formwänden In diesem Stadium der Behandlung genial.

Fig. I h findet das Aufschäumen statt. Das bedeutet daß der Formbiklner in den Kunststoffkörnchen iibei

ίο seinen Siedepunkt hinaus erhitzt wird, was zur Folgv hat. daß die ganze Kunststoffmasse schwillt und in folge der erhöhten Temperatur, die höherliegcn sol als die Erweichungstemperatur des Kunststoffmatcrials, werden die Kunststoffkörnchen beim Aufschäu men zusammengeschmolzen, so daß ein diinnwandi ger Gegenstand aus zelligem Kunststoff gebilde wird. Das Ventil 14 wird zweckmäßigerweise während dieses Stadiums der Behandlung geschlossen gc halten.

Nach dem Aufschäumen, dessen Zeitbedarf je nach Malerialslärkc des zu formenden Behälters un lersehiedlich ist und im vorliegenden F^;all etwa I hi; 3 Sekunden beträgt, werden die Formelemente um die geformte Verbund-Behältcreinheit gekühlt, in dem in die Kühlkammer 16 durch den F.inlaß 15 an statt He'-medium ein Kühlmittel eingeleitet wird Zur Erzielung einer wirksamen Kühlung soll da· Ventil 14 wieder geöffnet werden, so daß das Kühl mittel frei zirkulieren und die F'ormwände bcspülcr kann.

Nach dem Kühlen wird der Verbundkörper, beste hend aus einer äußeren Schaumstoffwand 24 um einem durchgehenden homogenen Kunststoffübcr zug. an der Innenseite ausgeworfen.

Wenn die vorgeformten Verbund-Behälter nach Fig. I i nicht bereits in der Formeneinheit 12 von einander getrennt wurden, werden sie nun voneinander getrennt, so daß getrennte Einzelbehältcr von dei in F i g. 1 j gezeigten Tvpe gebildet werden. Rings urr die Behälter9 verbleibt ein Flansch oder Rand If aus dem Bereich der unverformtcn Zwischenflächer bzw. Stege zwischen den Behältern 9; dieser Ram iiegt auf der Oberkante des Schaumstoffkörpers aul und wird dann gemäß Fig. 1 k und 1 1 gegen dit Außenseite der Schaumstoffwand 24 umgebogen.

Die offene Seite des Behälters kann mit einen· Verschlußorgan, z. B. einem Deckel oder einer Deck folie, abgedeckt werden. Dies kann z. B. gcmä. Jer F^; i g. 2. λ und 4 geschehen.

Gemäß F i g. 2 ist der gefüllte Behälter durch Um bördeln über die Kante des Behälters mit einem Dek kel 19 aus Metallfolie versehen. Zur Erleichterunj des Abnehmens des Deckels, wenn der Inhalt de! Behälters zugänglich gemacht werden soll, ist es an vorteilhaftesten, den Deckel 19 mit einer Aufreißzunge 20 auszustatten.

Anstatt einer Metallfolie kann gemäß F i g. 3 eint schrumpffähige Kunststoffolie 21 als Abdeckmateria verwendet werden, die aufgeschrumpft wird, so dat sie an der Außenseite des Behälters dicht anhaftet.

Es ist natürlich auch möglich, den Deckel genial Fig.4 aus Schaumstoffkunststoff oder aus homoge nem Kunststoffmaterial herzustellen. Hier hat dei Behälter nicht die konische Form wie die oben be

6g schriebcncn Behälter. Auch hier hat der Behalte eine Schaumstoffwand 24 und eine Innenauskleidung aus homogenem Kunststoffmaterial, den Behälter 9 Der Deckel 22 ist aus Kunststoff geformt und ha

einen Dichlungsabschniit 23. der in den Behälter derart einsetzbai Kt, daß er mil dessen Innenrand dichtend abschließt.

SeIKl wenn kein Verschmelzen des Behälters9 mit der Schaiimstoffwaiid 24 stattfindet, erhält man einen gewissen Cirad der Haftfähigkeit zwischen diesen be'den Teilen, da zwischen denselben keine Luft vorhanden ist. Auf diese Weise wird eine Vakuumsaugwirkung erreicht, die die Auskleidung an der inneren Oberfläche der Schaumstoff-schicht festhält. Damit man sich jedoch nicht notwendigerweise auf

diese Vakuumsaugwirkung verlassen muß, ist es empfehlenswert, die Behälter9 der Kunststoffolie während der Herstellung gemäß F i g. 5 mit einem oder mehreren Zähnen oder ringförmigen Vorspriingen 25 zu versehen. Dank der Tatsache, daß die Schaumstoffschicht 24 während des Formens mit tier Oberfläche der Auskleidung, d.h. dem Behälter^ in inniger Berührung sieht, verriegeln die Zähne oder Vorspriingc 25 od. dgl. Irregularitäten die Kunststoffolie in richliuer Stellunu. in bezuc auf die Schaumstoffschicht 24.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Behälter-, bei dem eine ungeschäumte Schicht entsprechend der tiewim>ehlcn Behälterform gelormt und danach in eine form eingesetzt wird, so daß sie /wischen tier F^:orm Lind sich einen Hohlraum begrenzt, in den vorgeschäumier Schaumkunststoff L-inncli.ihrl. aufgeschäumt und mit der ungeschaiimten Schicht \erhunden wird, und bei dem dann die nebildete Einheit aus der I orni en'.nnmmen w ird. d a d u ich g e k e η η ζ c i c Ii π e I . daß die aus einer Kunststoffolie besiehende ungeschaumte Schicht gleichzeitig zu einer Anzahl von Behaltern verformi wird, daß die noch über die unscrfonvuen /AMscheniUWhon der FoIU-nnteinar'er \erbundenen Behälter abgestützl durch einen Formkern zur Begrenzung einer zahlen- und anordnungsmäßig entsprechenden Anzahl von [ ormliohlräumen bei gleichzeitigem Aufschäumen des gesamten Schaumkunststoffes verwendet werden und daß anschließend die einzelnen Behälter im Bereich der Zwischenflächen ahgL'.rennt werden.

2. Verfahren nach Ansp.uch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie \or dem Aufschäumen mit örtlichen Irregularitäten, wie lim- und . usbuchtungen, versehen wird.

3. Verfahren narh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie und die Schaumstoffschicht beim Aufschäumen verschmolzen werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Abtrennen an den Zwischenflächen gebildete Rand der Kunststoffolie über die Kante der Schaumkunststoffschicht umgeschlagen und an deren Außenseite angelegt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Anzahl von mit Heiz- und Kühlag gregaten ausgestatteten Formen nebeneinander angeordnet und jeweils an einer Stirnseite mittels eines Bodens verschließbar sind, in die zur Bildung eines Formhohlraumes Stempel einführbar sind, die zu einer Stempeleinheit gehören, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen und Boden eine Formeneinheit (11) bilden, die mit einer die Formwände umgebenden, als Heiz- und Kühlaggregat dienenden einzigen Heiz- und Kühlkammer (16) versehen ist, und daß die Stempeleinheit (10) als Formkerneinheit für die verformte Kunststoffolie (2) dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwände mit kleinen Kanälen verschen sind, durch die ein zum Aufschäumen dienendes Heizmedium in den Formhohlraum (12) hindurchblasbar ist.