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Verfahren zur Herstellung von Verpackungen aus Schaumstoffen und
nach dem Verfahren hergestellte Verpackungen.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verpackungen
aus Schaumstoffen für prismatische und zylindrische Körper wie Ampullen, Leuchtstoffröhren
-etc., wobei in einem Schaumstoffblock durch Längsverschiebung eines elektrisch
beheizten Profilwerkzeugs dem Verpackungsgut im wesentlichen angepaßte Ausnehmungen
erzeugt werden.
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Ein Verfahren der vorstehenden Art ist bereits durch die deutsche
Patentschrift 1 270 788 bekannt. Das Herausschneiden von Teilen aus massiven Schaumstoffblöcken
wird immer dann angewandt, wenn es'sich um die Herstellung von Körpern mit diffiziler,
insbesondere feingliedriger Raumform handelt, die auf andere Weise nicht hergestellt
werden können. Bei der Herstellung von Maßverpackungen aus Schaumpolystyrol wird
beispielsweise 50 verfahren,. daß Polystyrol mit Ureibmitteln in Granulatform in
eine Formvorrichtung eindosiert und durch thermische Behandlung "geschäust" wird.
Die Granulate nehmen dabei Durchmesser bis zu mehreren Millimetern an und sind infolgedessen
weder in der Lage, scharfkantige und/ oder dünne Profile auszufüllen noch Formkörper
mit erheblichen Wandstärkeunterschieden zu bilden. Ganz und gar unmöglich wird die
Herstellung von geschäumten Profilen in Formwerkzeugen, wenn die Profile hinterschnitten
aind, weil sich die fertigen Normteile nicht mehr aus dem Werkzeug herausnehmen
lassen.
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Schließlich ist eine Einzelfertigung von Formt eilen durch "Schäumen"
noch mit dem Nachteil einer längeren Ausbackzeit im Werkzeug behaftet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
welches zu einer Verpackung führt, in der zylindrisches oder prismatiscnes Verpackungsgut
so gelagert und tiansportiert werden kann, daß es selbst beim Auf-den-Kopfstellen
der Verpackung mit Sicherheit nicht herausfällt, wobei gleichzeitig die Wand- und
Zwischenwandquerschnitte der Verpackung so dünn wie möglich sind. Die Notwendigkeit,
eine solche Verpackung zu schaffen, rührt von den schlechten Erfahrungen her, die
mit fast allen Speditionsformen gemacht wurden, weil es dort an geeignetem Personal
und an den entsprechenden Versandvorschriften fehlt.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen
Verfahren dadurch1 daß als Profilwerkzeug ein elektrisch beheizter Widerstandsdraht
von solcher Formgebung verwendet wird, daß die im Schaumstoffblock erzeugten, länglichen
Ausnehmungen im Bereich der Blockoberfläche einen engeren Querschnitt besitzen als
im Innern des Blocks.
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Als Schaumstoff kommt für den genannten Zweck vornehmlich Hartschaum
wie geschäumtes Polystyrol infrage, in einer besonderen Beschaffenheit auch unter
dem Markennamen tSUYROPOR" bekannt. Aber auch weicherer Schaum wie z.B. aus Polyurethan
läßt sich auf ähnlich elegante Weise verarbeiten.
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Als Verpackungsgut kommen neben den als beispielhaft genannten Gegenständen
auch andere, wie hochempfindliche, gläserne Bierleitungen, Radioröhren und Elektronik-Bauteile
aller Art in betracht. Der Ausdruck "im wesentlichen angepaßte Ausnehmungen" besagt,
daß diese dem Verpackungsgut nur insoweit angepaßt sein müssen, daß eine sichere,
unverrückbare Lage des Verpackungsguts gewährleistet ist, wobei längere Teile wie
Leuchtstoffröhren auch nicht auf Biegung beansprucht werden sollen. Es ist also
nicht erforderlich, daß die Form des Verpackungsguts mit der Ausnehmung identisch
ist. Die Form der Ausnehmung, die auch die Form des beheizten Widerstandsdrahts
bzw. Werkzeugs bestimmt, kann auch kurz als "hinterschnitten" bezeichnet werden.
Der Begriff "im Bereich
der Blockoberfläche" schließt auch solche
Ausnehmungen ein, die etwas unterhalb der Blockoberfläche verengt sind, zur Oberfläche
hin aber z.B. in Rundungen auslaufen.
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Je nach dem geforderten Verwendungszweck kann die Ausnehmung wannen-
oder trogförmige Gestalt besitzen und an beiden Enden durch ßtehengelassene Wandelemente
des Schaumstoffblocks begrenzt sein. Es ist ebensogut möglich, die Ausnehmungen
eine oder beide gegenüberliegende Begrenzungsflächen des Schaumstoffblocks durchdringen
zu lassen. Für die Verpackung besonders empfindlicher Güter kann es von Vorteil
sein, die achsparallelen Wandungsteile der Ausnehmung mit rippenförmigen Vorsprüngen
zu versehen. Hierdurch erhält selbst ein verhältnismäßig wenig elastisches Material
wie Schaum-Polystyrol eine gewisse Oberflächenelastizität, die auch zuift Ausgleich
von Toleranzen des Verpackungsguts dient.
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Im Normalfall genügt es, wenn die Verengung der Ausnehmungen an der
Blockoberfläche relativ gering ist und beispielsweise 3-8 % der Projektion des Verpackungsguts
beträgt. In einem solchen Fall läßt sich das herausgetrennte Abfallteil ohne weiteres
aus der Ausnehmung entfernen, weil durch die Stärke des Profilwerkzeugs eine genügende
Menge des Schaumstoffs verdampft. Soll jedoch eine Verpackung mit stärkerer Verengung,
d.h. größerer Hinterschneidung oder mit komplizierter Wandungsgeometrie hergestellt
werden, so empfiehlt es sich, gemäß der weiteren Erfindung zusammen mit dem Profilwerkzeug
für die Ausnehmung einen weiteren, im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordneten,
elektrisch beheizten Widerstandsdraht durch den Schaumstoffblock hindurchzuführen,
wobei das aus dem Block herauszulösende (bfall-)eil in mindestens zwei Stücke zerlegt
wird.
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Die erfindungsgemäße Verpackung vereinigt in sich folgende Vorteile:
Sie ist mit guter Maßhaltigkeit wirtschaftlich herstellbar und hält das Verpackungsgut
in jeder Lage, auch in der Kopflage der Verpackung, unverrückbar fest, so daß
ein
unbeabsichtigtes Herausfallen nicht möglich ist. Dabei kainman sogar auf einen besonderen
Deckel für den Abschluß der Verpackung verzichten. Bestenfalls genügt ein aufkaschiertes
Papier oder eine Klarsichtfolie. Die Verpackung ist dabei gut stapelbar und auch
in ein- oder beidseitig offener Form als Einlage in Schachteln für längliche Verpackungegüter,
z.B. Leuchtstoffröhren gut geeignet. Sie verleiht in einem solchen.Falle der Schachtel
eine zusätzliche Verwindungssteifigkeit.
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Das Verfahren selbst, Vorrichtungen zu seiner Durchführung sowie verschiedene,
durch das Verfahren hergestellte Verpackungen seien beispielahaft anhand der nachstehenden
Figuren näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Verpackung
mit eingelegtem Verpackungsgut (Ampulle), Fig. 2 perspektivische Ansichten verschiedener
Varianten a), b) und c) der erfindungsgemäßen Verpackung, Fig. 3 einen Längsschnitt
durch eine komplette Verpackung für Leuchtstoffröhren mit Schachtel, Fig. 4 ein
für das Verfahren benutzbares, elektrisch beheiztes Profilwerkzeug für geringe Hinterschneidungen,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht von Schaumstoffblock und Werkzeug während eines
Arbeitszyklus, Fig. 6 ein Werkzeug mit zwei Heizschlaufen für die Herstellung stärkerer
Hinterschneidungen und Fig. 7 den Vorgang der Entnahme des unterteilten Abfallstücks
bei Anwendung eines Werkzeugs gemäß Fig. 6.
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In Fig. 1 ist mit 1 die Umrißlinie eines Blocks aus geschäumtem Polystyrol
bezeichnet, in den vier Ausnehmungen 3, 4, 5 und 6 hineingearbeitet sind. Der Querschnitt
der Ausnehmungen 3, 4 und 5 ist im wesentlichen kreisförmig mit je einer Öffnung
zur Blockoberfläche hin, wobei die Öffnung enger ist als die größte Breite der Ausnehmung.
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Dies wird durch wulstartige Vorsprünge 7 erreicht, die im
Bereich
der Blockoberfläche angeordnet sind. Das lichte Maß der Öffnung muß dabei so bemessen
sein, daß die geringe Elastizität des Werkstoffs gerade noch mit geringem Widerstand
ein Passieren des Verpackungsguts 8, beispielsweise einer Ampulle, zuläßt. Die Wandung
der Ausnehmung 6 ist zum Zwecke der Erzielung einer besseren Oberflächen-Elastizität
mit zahlreichen rippenförmigen Vorsprüngen versehen, die parallel zur Achse der
Ausnehmung verlaufen.
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In Fig. 2 sind drei verschiedene Varianten des Gegenstandes der Erfindung
nebeneinander gestellt. In Fig. 2a besitzt die Ausnehmung 3 wannen- oder trogförmige
Gestalt und ist an beiden Enden durch stehengelassene Wandelemente 10 und 11 des
Schaumstoffblocks 2 begrenzt. Eine solche Verpackung dient im wesentlichen für kurze
Gegenstände wie Ampullen, Kapseln, Radioröhren u. dgl. In Fig. 2b ist das Wandelement
auf der dem Betrachter zugekehrten Seite weggelassen, so daß auch längere Gegenstände
eingelegt werden können. Dasselbe gilt auch für die Verpackung gemäß Fig. -2c, in
der beide Wandelemente an den Stirnseiten der Ausnehmung weggelassen sind. Derartige
Verpackungen werden vorwiegend in Verbindung mit Paltsehachteln als "Verpackungselemente"
oder 'Einlagen" benutzt.
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Fig. 3 zeigt die Anwendung von Verpackungselementen gemäß Fig. 2b
und 2c für eine Beuchtstoflfröhre 12. Mit 13 ist ein Verpackungselement gemäß Fig.
2c bezeichnet, das als mittige Unterstützung für die Leuchtstoffröhre dient. Die
Unterstützung der Enden der Röhre übernimmt ein einseitig geschlossenes Verpackungselement
14 nach Fig. 2b. Die Ausnehmung weist an einem Ende eine zusätzliche Vertiefung
15 auf, deren Vorhandensein aber vornehmlich bei wannen- oder trogförmigen Ausnehmungen
wie in Fig. 2a nützlich ist. Sie ermöglicht nämlich bei strammem Sitz des Verpackungsguts
8 eine leichte Entnahme, indem man auf das eine Ende des Verpackungsguts über der
Vertiefung drückt. Dabei hebt sich das gegenüberliegende Ende durch Hebelwirkung
an der Kante 16
an, wodurch das Gut leicht angefaßt werden kann.
33 ist eine Faltschachtel, die Verpackungsgut und Schaumstoff-Verpackungselemente
umschließt.
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Fig. 4 zeigt ein für die Herstellung der Ausnehmungen nach den Fig.
1 bzw. 2 und 3 verwendetesProfilwerkzeug 17 mit fünf entsprechend den Ausnehmungen
3 bis 6 gebogenen Drahtschlaufen 18 aus einem hitzebeständigen, elektrischen Widerstandsmaterial.
Die Schenkel 19 der Schlaufen dienen zur Erzeugung der Wülste 7 der Ausnehmungen'
der Steg 20 stellt den Grund der Ausnehmungen her. Das Profilwerkzeug 17 ist für
schwach hinterschnittene Ausnehmungen vorgesehen. Die einzelnen Schenkel der Schlaufen
sind in elektrisch leitenden Hülsen 21 befestigt, die ihrerseits von einer hitzebeständigen
,elektrisch isolierenden Tragschiene 22 gehalten werden.
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Die einzelnen Drahtschlaufen sind dadurch elektrisch in Reihe geschaltet,
daß jeweils zwei der Hülsen 21 durch einen Drahtbügel 23 aus einem gut leitenden
Werkstoff verbunden sind, der sich nicht aufheizt. Die beiden außenliegenden Hülsen
sind mit einer Stromquelle 24 verbunden.
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Fig. 5 veranschaulicht die Arbeitsweise des Profilwerkzeugs gemäß
Fig 4 in vereinfachter Weise, d.h. mit nur zwei Drahtschlaufen 18. Die Schlaufen
werden in beheiztem Zustand an dem vorgesehenen Ende der Ausnehmungen in Richtung
der Pfeile 25 senkrecht in den Schaumstoffblock eingefahren, wodurch die Querschlitze
26 entstehen. Unmittelbar nach Erreichen der Tiefststellung werden die Schlaufen
18 in Richtung der Pfeile 27 parallel zu den Längskanten 28 des Blocks verschoben,
wobei sie durch Hitzeeinwirkung zwei kreissegmentförmige Profile 29 herausschneiden.
Die Schlaufen sind in ihrer Stellung auf etwa halbem Wege gestrichelt dargestellt.
Am Ende ihrer Längsbewegung werden die Schlaufen angehalten und unmittelbar darauf
in Richtung der Pfeile 30 aus dem Block 2 herausge- -hoben. Die Profile 29 sind
im vorliegenden Fall aus den entstandenen Ausnehmungen entfernbar, obwohl diese
hinterschnitten sind, da dii Dicke der Schlaufen 18 für ausreichende Unterschiede
in den Abmessungen der Restquerschnitte sorgt.
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Bei der Herstellung einer Verpackung gemäß Fig. 2b ist nur eine, bei
er einer Verpackung gemäß Fig. 2c keine senkrechte Bewegung des Profilwerkzeugs
erforderlich. Es ist unerheblich, ob der Schaumstoffblock gegenüber dem festgehaltenden
Profilwerkzeug verschoben wird oder umgekehrt.
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Auf grund der Tatsache, daß der Abstand der durch den Schnitt an der
Blockoberfläche entstehenden Rillen31 kleiner ist als die größte Distanz der Schenkel
19 der Draht schlaufen 18, entstehen an den Enden der Ausnehmungen unvermeidlich
Ausbuchtungen 32, die die Elastizität der fertigen Verpakkung zusätzlich vergrößern.
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In Fig. 6 ist ein Profilwerkzeug dargestellt, wie es für die Herstellung
von Ausnehmungen mit einer solchen Form benötigt wird, die ein Entfernen des herausgeschnittenen
Abfallteils nicht ohne weiteres zulassen. Dies ist der Fall bei einer stärkeren
Verengung der Ausnehmung an der Blockoberfläche oder bei komplizierter Geometrie
der Wandungen, wie dies beispielsweise bei der Ausnehmung 6 in Fig. 1 gezeigt ist.
Mit Hilfe eines entsprechend geformten Profilwerkzeugs ist es sogar möglich, Rippen
mit spitzen Kanten an den Längswänden der Ausnehmungen herzustellen. Mit 34 ist
eine Drahtschlaufe bezeichnet die die Form der Ausnehmung im Schaumstoffblock bestimmt.
Gegenüber den Schlaufen 18 in den Fig. 4 und 5 sind aber die Ausbuchtungen 36 und
37 stärkernach innen gezogen,um stärkere Randwülste analog Position 7 in Fig. 1
und 2 stehen zu lassen. Fast in der gleichen Ebene wie die Schlaufe 34 befindet
sich aber noch eine zweite Schlaufe 38 mit dem gleichen ohm'schen Widerstand pro
Längeneinheit wie die Schlaufe 34, um die gleiche spezifische Heizleistung sicherzustellen.
Die Kontur der zweiter Schlaufe ist kleiner als die der äußeren; sie besitzt die
Form eines nach oben offenen "U", dessen Schenkel näher beieinander liegen als die
Schenkel der Schlaufe 34. Sämtliche Schenkel sind in elektrisch leitenden Hälsen
39 befestigt, die in einer Reihe angeordnet und in einer Isoliertraverse 40 montiert
sind. An den Tiefstj'.unkten sind beide Schlaufen mit
etwas Abstand
versetzt angeordnet, es ist jedoch auch möglich, sie übereinander enden zu lassen.
Die Zufuhr des Heizstroms erfolgt über gute elektrische Leiter 41 und 42; beide
Schlaufen 34 und 38 sind durch einen elektrisch ebenfalls gut leitenden Bügel 43
in Reihe geschaltet, um gleichen Stromfluß zu erzielen.
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Fig. 7 veranschaulicht die Auswirkungen der Anwendung eines Werkzeugs
nach Fig. 6. Durch die kombinierte Wirkung beider Schlaufen sind in der Ausnehmung
35 drei Teil-Abfallstücke 44, 45 und 46 zurückgeblieben. Das mittlere davon kann
wegen seines leicht keilförmigen Querschnitts ohne Widerstand in Richtung des Pfeils
47 nach oben herausgezogen werden. Anschließend ist das Teil 45 zuerst in Richtung
des Pfeils 48 und dann in Richtung des Pfeils 49 entfernbar. Die Entnahme des letzten
Teils 46 macht nunmehr keinerlei Schwierigkeiten.
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Die ursprüngliche Lage der zuerst entfernten Teile 44 und 45 ist gestrichelt
festgehalten.
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- 6 Patentansprüche -- 7 Figuren