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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Kunststoff-Verpackungs-Matten
und -Platten = = = ~ = = = = = = = = = = = = = = = = = = ~ = = = = = = = = = = =
= = = = == = = = = = = = = = = = = = = = = = Die Erfindung betrifft ein Verfahren
#und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von großflächigen Kunststoff-Verpackungs-Matten
und -Verpackungs-Platten.
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Bekannt sind diskontinuierliche Herstellverfahren, die sich hinsichtlich
der Verpackungsmedien diverser organischer und anorganischer Füllstoffe, insbesondere
der Holzwolle bedienen. Zum Beispiel deckenförmige, luftabgeschlossene Kissen mit
geschweißter Folienumhüllung, sackartige, in Kunststoff-Fäden gehaltene Holzwolle-Presslinge,
faltbare mit loser Holzwolle gestopfte, auch kasten- oder tafelartig ausgebildete
Polsterflächen, fernerhin schlauchartig mit loser Holzwolle gestopfte, foliengeschweißte
und in sich unterteilte Polsterflächen. Ebenso bekannt sind Verpackungsbahnen aus
lose struktuierter Gias- oder Steinwolle.
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Diese in den Bereich der flexiblen Verpackungsmittel fallenden Verpackungskörper
sind überwiegend von kleiner Dimension, immer in er Querrichtung durch Vernähen
unterteilt, in der Struktur mit loser ungeordneter Holzwolle oder anderen Füllmedien
zu Kissen, Tafeln, Schläuchen, Bahnen verarbeitet, deren äußere Umhüllung immer
geschweißt oder geklebt und demzufolge nicht nahtlos ist. Hieraus ergeben sich folgende
Nachteile: Querunterteilung bedeutet Einschnürung, Verengung und damit packfreie
wirkungslose Zonen. Die Struktur der Holzwolle ist lose und ungeordnet und damit
von unregelmäßiger Packkontur.
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Die Fülimedien - mit Ausnahme von Stein- und Glaswolle -sind nicht
brandstabil. Glas- und Steinwolle haben di#e nachteilige Eigenschaft, sich bei Erschütterungen
und Schwingungen zu verdichten, so daß. sie zusammensacken und erhebliche wirkungslose
Verpackungszonen bilden.
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In der Weiterentwicklung von Kunststoffen sind kontinuierliche Herstellverfahren
für flexible Weichschaumbahnen bekannt, wobei der Weichschaum aufgrund seiner offenzelligen
Struktur und niedrigen Raumgewichts und demzufolge nie-Xlriger Druck- und Stoßbelastbarkeit
in seiner Werkstoff-Jnd Verpackungskontur komprinierbar, aber nicht reversibel ast.
Diese Gruppe ist daher zwingend auf niedrig gewichtige, dynamisch nicht belastete
Verpackungsgegenstände beschränkt.
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Ebenso sind für Verpackungszwecke halb-harte Schaumstrukturen bekannt,
die nach dem Formgießverfahren die jeweilige Kontur des Verpackungskörpers umschäumen.
Das gleiche gilt für halbhart geschäumte Verpackungs-Platten, die nur diskontinuierlich
nach dem Stand der Technik hergestellt werden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zu entwickeln, die eine kontinuierliche, bandmäßige Fertigung von Kunststoff-Verpackungs-Matten
und -Platten technisch und wirtschaftlich ermöglicht.
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Das Verfahren nach der Erfindung zur kontinuierlichen Herstellung
von großflächigen, flexiblen Verpackungs-Matten ist dadurch gekennzeichnet, daß
im bandmäßigen Synchronablauf Füllstoffe wie Holzwolle und sonstige organische oder
anorganische Faserstoffe aufbereitet, imprägniert und getrocknet werden, alsdann
weiterlaufend zu einer in Kontur, Dimension und Volumen vorbestimmbaren gleichmäßigen
Matte oder Teppich geformt, in der Längsrichtung fest gesteppt und im Endprodukt
durch flüssige Kunststoffe nahtlos gespritzt, kaschiert oder beschichtet werden.
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In der weiteren Auslegung der Erfindung ist das Verfahren zur kontinuierlichen
Herstellung von halb-hart durchschäumten Holzwolle- bzw. Faser-Platten dadurch gekennzeichnet,
daß die vorher fest gesteppte Holzwolle- bzw.
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Faser-Platte nunmehr lose gesteppt wird und im weiteren Verlauf der
synchron aufgebauten Vorrichtung durch druckexpansive Durchschäumung in der ganzen
Breite und Tiefe der vorgeformten Holzwolle- oder Faser-Matte mit injizierten halb-harten
in der Raumerfüllung reduzierten, sog. abgemagerten Polyurethan- oder wahlweise
Polyamid-Schäumen innerhalb
einer synchron umlaufenden Doppelbanapresse,
und zwar ohne und mit Kaschierung (Deckschichten) zu einem halb-hart verdichteten
Verbundkörper als Kunstst#ff-Verpackungs-Platte geformt wird, die aus abgemagerten
Kunststoff-Schäumen (z.B. 20 - 40 Volumen-°/0) und vorprogrammierter Holzwolle-oder
Faserstoffe (z.B. 60 - 80 Volumen-%) besteht.
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Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen
in Fig. 1 und Fig. 2 wie folgt erklärt: Die Aufbereitung der Holzwolle erfolgt über
Zerspanun#gsmaschinen (1), pneumatische Holzwolle-Zufuhr (2), Zyklon (3) mit Dosierschacht
und Dosiervorrichtung (4). Imprägnierung übernimmt das Imprägnierbad (5) und Trocknung
die Trockenkammer (7 b). Die Vorformierung der Matte geschieht durch das Dosierband
(6) vor Einlauf in das stufenlos angetriebene, mit seitlicher Rahmenabdichtung versehene
horizontale Transportband (7). Durch Verteiler- und Ausrichtwerkzeuge#-(8), durch
höhenverstellbare Druck- und Dimensionswalzen (9) und Dickenmeßvorrichtung (11)
wird die Matte (lo) in Kontur, Dimension und Volumen gleichmäßig vorbestimmt und
zur Längssteppung der Steppmaschine (12) kontinuierlich zugeführt.
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Die Spritzmaschine (14) mit automatisch umlaufenden Spritzkopf übernimmt
die allseitige, nahtlose Kunststoff-Beschichtung der Verpackungs-Matte (13), die
als fertige und gebrauchsfähige Kunstst#ff-Verpackungs-Natte die Bandstrasse über
Austragerollbahn (15) zum Aufrollen auf eine Haspel und zur Stapelung verläßt. Für
die kontinuierliche Herstellung von halb-hart durchschäumten Holzwolle-Platten als
Kunststoff-Verpackungsplatten nach dem erweiterten Vorschlag der Erfindung wird
auf der gleichen Bandstrasse (Fig. 1, Pos. '1~- 13) die Matte (1o) auf der Steppmaschine
(12) nicht fest, sondern nunmehr in der Längsrichtung lose ge#steppt, um eine homogene,
kohärente allseitige Durchdringung der durch Druck- und Volumenexpansion sowie Kriechwirkung
ausgezeichneten, halb-hart eingestellten, abgemagerten Polyurethan-, wahlweise Polyamid-Schäume
innerhalb der vorgeformten und vorprogrammierten Holzwolle- bzw. Faser-Matten zu
ermöglichen.
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Die Durchschäumung erfolgt durch die mit oszillierender, automatisch
hin- und hergehender Spritz- oder Gießkopfführung ausgerüsteten Schaumanlage (16).
Die durchschäumte Platte (17) - mit variabel vorbestimmbarer Raumerfüllung des Endproduktes
(z.B. 70 Volumen-% Holzwolle und 30 Volumen-% Schaum) - läuft auf Reaktions- und
Bandgeschwindigkeit abgestimmt in dem Moment kontinuierlich in die synchron umlaufende
Doppelbandpresse (20), mit Oberband (19) und Unterband (18) und geschlossener Seitenbandabdichtung
(21) ein, wo die Steigzeit und damit Volumenausdehnung des Schaumes beginnt. In
dem durch höhenverstellbare, beheizbare und druckbelastete Doppelbänder (18, 19)
und die seitliche Bandabdichtung (21) gegebenen Verformungsraum (Trume) erfolgen
kontinuierliche Pressverdichtung und gleichzeitig Aushärtung zum Endprodukt (22),
das als halb-hart durchschäumte Platte und sofort gebrauchsfähige Kunststoff-Verpackungs-Platte
- ohne, oder wahlweise mit variabler Kaschierung (Deckschichten) - die Doppelbandpresse
(20) über Austragerollbahn (23) zum Zuschnitt oder Stapelung verläßt.
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Das Verfahren nach der Erfindung hat den Vorteil, daß im kontinuierlichen
Arbeitsprozess großflächige und flexible, in der Struktur gleichmäßig geordnete
Füllstoffe wie Holzwolle und andere Faserstoffe zu einer in Kontur, Dimension und
Volumen gleichmäßigen vorbestimmbaren Matte oder Teppich geformt, zum Verbund in
der Längsrichtung gesteppt und mit nahtlose Kunststoff-Umhüllung oder variabler
Kunststoff-Beschichtung versehen werden und bei einer Bandbreite von 1300 mm und
einer Bandgeschwindigkeit von 4 m/min. mit hohem Ausstoß und damit hoher Wirtschaftlichkeit
gefertigt werden, wObei gleichzeitig die vorgeformte Matte für die Kunststoff-Weiterverarbeitung
mit allen flüssigen Kunststoffen, insbesondere Kunststoff-Schäumen abgemagerter
Natur das Ausgangsprodukt liefert. Die Vorteile des Verfahrens liegen fernerhin
in einer im synchronen Ablauf arbeitenden Vorrichtung; die Aufbereitung, Imprägnierung,
Trocknung, Vorformierung der FAllstoffe und die Kunststoff-Beschichtung in einer
Bandstrasse zusammenfaßt.
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Bei der kontinuierlichen Herstellung von halb-hart geschäumten Verbundkörpern
als Kunststoff-Verpackungs-Platten setzt der Erfindungsgedanke bekannte Bandverfahren
- allerdings mit reinen (Mono) Hartschaumstrukturen auf Polyurethan-Basis - fortschrittlich
fort,# indem auf gleiche Weise halbharte, und zwar ausschließlich abgemagerte, ebenso
Polyurethanwie auch wahlweise Polyamid-Schäume verwendet werden. Wegen der geringen
Schubfestigkeit und geringen Schubmoduls selbst bei harten Schäumen neigen diese
Werkstoffe bei kontinuierlichem Herstellverfahren zu Schaumumwälzungen, inhomogenen
Randzonen mit Gefahren des Faltenwurfs von Deckfolien, wes-# halb kontinuierliche
Bandfertigung von halb-harten, reinen (Mono) Schaumstrukturen technisch -undurchführbar
ist.
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Im Erfindungsvorschlag werden die obigen werkstoffbedingten und verfahrenstechnischen
Schwierigkeiten und Nachteile vermieden, indem abgemagerte, halb-harte geschlossenzellige
und offenzellige Polyurethan- und Polyamid-Schäume unter voller Druck- und Volumen-Expansion
mit einer vorgeformten Holzwolle--bzw. Faser-Matte durch kontinuierliche Pressverdichtung
zu einem Verbundkörper als Kunststoff-Verpackungs-Platte geformt werden, die gegenüber
reinen Schaumplatten gleichen Raumgewichts die 4 - 5-fach größere Druck- und Biegefestigkeit
aufweist. Da nur 20 - 30 % vom Gesamtvolumen des Endprodukts an Kunststoff-Schaum
eingesetzt wird, treten wesentlich niedrigere Preise und damit die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens in Erscheinung.
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Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Verpackungsmittel
berücksichtigen die Anforderungen der Verpackungstechnik, die durch statische und
dynamische Aufprall- und Stoßeinwirkung infolge Verzögerung der Bewegung (Bremsvorgang),
infolge Bew#-gung aus der Ruhelage (Anstoßen durch andere bewegte Gegenstände, Herabfallen
oder Umkippen) entstehen. Fernerhin werden mittelschwere und schwere Verpackungskörper
berücksichtigt und insbesondere - dem Trend des Containertransports folgend - großflächige,
variabel anwendbare Verpackungsmittel für Container im Straßen-, Bahn- und Schiffsverkehr
geschaffens Die Kunststoff-Verpackungs-Matten sind großflächig, von gleicher Kontur,
flexibel, staubsicher, seewasserbeständig, chemisch und
physiologisch
unbedenklich, durch Imprägnierung brandstabil und verrottungssicher, wiederverwendungsfähig,
mit schneller Verpackungszeit und rationeller Lagerung.
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Die halb-hart geschäumten Kunst stoff-Verpackungs-Pl atten dienen
für schwergewichtige desgl. empfindliche oder temperaturgefährdete Verpackungsgüter,
die hohen Druck-, Stoß-und Schwingungsbelastungen meist niederfrequenter Art ausgesetzt
sind. Gegenüber halb-harten reinen Schaumstrukturen, die nur diskontinuierlich nach
dem Stand der Technik hergestellt werden können, besitzen die Kunststoff-Verpackungs-Platten
nach der Erfindung mit abgemagerten Polyurethan-oder Polyamid-Schäumen die 4 - 5-fach
größere Druck-, Biege-und Schwingungsfestigkeit mit für den Gebrauchszweck notwendiger
Rückverformung des Materials bzw. Rückprall- und Rückfederungsvermögen und erheblichen
Preisvorteilen.
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Die Kunststoff-Verpackungs-Platten ergänzen somit den Anwendungsbereich
der flexiblen Verpackungs-Matten, insbesondere für die Container-Verpackung für
hohe dynamische und thermische Belastungen der Verpackungskörper.