DE202021101756U1

DE202021101756U1 - Klemmbaustein

Info

Publication number: DE202021101756U1
Application number: DE202021101756.2U
Authority: DE
Original assignee: Plastic Concept GmbH
Current assignee: Plastic Concept GmbH
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2031-04-02

Abstract

Klemmbaustein, ausgebildet als Hohlprofil, umfassend eine Wandung (1), die mehrere Basiswände und eines oder mehrere Klemmelemente aufweist, wobei mindestens eines der Klemmelemente als Noppe (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Wandung (1) des Hohlprofils einen mehrschichtigen Aufbau mit einer Kernschicht (1.1) aus einem Kernmaterial und zwei die Kernschicht sandwichartig einschließenden Hüllschichten (1.2) aus einem Hüllmaterial aufweist, wobei die Hüllschicht (1.2) alle Oberflächenbereiche des Hohlprofils vollständig unter Einschluss der Kernschicht (1.1) bedeckt, und
- das Kernmaterial und das Hüllmaterial Kunststoffwerkstoffe sind, wobei das Kernmaterial eine höhere Härte und Steifigkeit als das Hüllmaterial aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Klemmbausteine, die als Spielzeuge, insbesondere als Bauspielzeuge verwendbar sind, und sich vor allem für den Einsatz als Kinderspielzeuge in Kindertagesstätten und Indoor-Spielplätzen eignen.
Spielzeug-Klemmbausteine sind seit langem bekannt und erfreuen sich großer Beliebtheit bei kleinen und großen Kindern. Um die Klemmbausteine leicht miteinander verbinden (und auch wieder lösen) zu können, sind sie zumeist als Hohlprofil aufgebaut und besitzen diverse Klemmelemente, wie zum Beispiel Noppen an der Oberseite sowie Stege, Rippen und Röhrenelemente an der Unterseite. Klemmbausteine mit Noppen an der Oberseite sind bereits seit den 1930er und 1940er Jahren bekannt. Die röhrenförmigen Klemmelemente an der Unterseite gehen auf DK 92683 C zurück. Weitere Formmerkmale, wie zum Beispiel Hohlnoppen an der Oberseite und die Stege bzw. Rippen an der Unterseite, sind u. a. in WO 00/41791 A1 offenbart.
Mittels der Klemmelemente können die Klemmbausteine aufeinander gesteckt werden, um komplexe Gebilde zu erstellen. Standardklemmbausteine sind insbesondere die quaderförmigen Klemmbausteine mit einer einzelnen Noppe (1x1-Baustein), mit 2x2 Noppen (2x2-Baustein) und mit 4x2 Noppen (4x2-Baustein) sowie Vielfache davon.
Die Klemmbausteine gibt es in verschiedenen Dimensionierungen. Bei den handelsüblich angebotenen Klemmbausteinen mit der größten Dimension, den sogenannten übergroßen bzw. XXL-Klemmbausteinen, besitzt ein Standard-4x2-Klemmbaustein in etwa das Maß eines Normalformat-Mauerwerksziegels.
Die bekannten Klemmbausteine sind zumeist als monolithische, dünnwandige Hohlprofile ausgebildet, dessen Wandung aus einem einheitlichen Werkstoff besteht, im Regelfall aus einem starren Kunststoff bzw. Hartkunststoff, der die mechanische Stabilität beim Verbinden bzw. Klemmen gewährleistet. Die Wandung des Hohlprofils umfasst die Basiswände, d. h. die Deck- und Seitenwände, ebenso wie die Klemmelemente, also die Noppen, Stege, Rippen und Röhrenelemente.
Ebenfalls bekannt - aber weniger verbreitet - sind Klemmbausteine aus Weichkunststoffen. Die Weichkunststoff-Klemmbausteine findet man - aufgrund der verringerten Verletzungsgefahr und der guten Griffigkeit - vor allem im Bereich der Baby- und Kleinstkindspielzeuge. Infolge der Nachgiebigkeit der Weichkunststoffe sind jedoch die Klemmwirkung und die mechanische Stabilität (zum Beispiel die Biege- und Verwindungssteifigkeit) dieser Klemmbausteine im Vergleich zu denen aus starren Kunststoffen weniger ausgeprägt.
Aufgabe der Erfindung ist es, vor diesem Hintergrund einen Klemmbaustein bereitzustellen, der verglichen mit handelsüblichen Hartkunststoff-Klemmbausteinen eine erhöhte Griffigkeit bei vergleichbar hoher mechanischer Stabilität besitzt.
Diese Aufgabe wird durch einen Klemmbaustein mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 aufgeführt.
Der Klemmbaustein ist in bekannter Weise als Hohlprofil ausgebildet, welches eine Wandung umfasst, die wiederum mehrere Basiswände und eines oder mehrere Klemmelemente besitzt. Mindestens eines der Klemmelemente ist - in ebenfalls bekannter Weise - als Noppe ausgebildet. Weitere Klemmelemente können daneben die zuvor beschriebenen Stege, Rippen oder Röhrenelemente sein.
Nach Maßgabe der Erfindung weist die Wandung des Hohlprofils einen mehrschichtigen, sandwichartigen Aufbau mit einer Kernschicht aus einem Kernmaterial und zwei die Kernschicht einschließenden Hüllschichten aus einem Hüllmaterial auf, wobei die Hüllschicht alle Oberflächenbereiche des Hohlprofils vollständig unter Einschluss der Kernschicht bedeckt. D. h., die im Oberflächenbereich der Wandung des Klemmbausteins befindliche Hüllschicht bildet - auch an den Kanten und Ecken des Hohlprofils - eine das Kernmaterial abschirmende Außenhaut. Alle Bereiche der Wandung des Klemmbausteins bzw. des Hohlprofils, d. h. auch die Bereiche der Noppen, Stege, Rippen und Röhrenelemente, besitzen diesen sandwichartigen Aufbau aus der zwischen zwei Hüllschichten eingeschlossenen Kernschicht.
Erfindungsgemäß sind Kern- und Hüllmaterial Kunststoffwerkstoffe, wobei das Kernmaterial eine höhere Härte und Steifigkeit als das Hüllmaterial aufweist. Das Kern- und Hüllmaterial werden vorzugsweise so ausgewählt, dass der Biegemodul, der als Maß für die Steifigkeit beispielsweise nach ISO 178 ermittelt werden kann, für das Kernmaterial mindestens zehnmal so hoch ist wie für das Hüllmaterial.
Die Kernschicht des erfindungsgemäßen Klemmbausteins mit der sandwichartig aufgebauten Wandung gewährleistet die mechanische Stabilität. Die Klemmbausteine sind hierdurch verwindungssteif und bleiben auch bei längerem Gebrauch formstabil.
Die durch die Hüllschicht gebildete weiche Außenhülle verleiht den Klemmbausteinen eine gute Griffigkeit und eine angenehme Haptik. Zudem vermindert die weiche Hülle - insbesondere in destruktiven Spielphasen - das Risiko von Beschädigungen der Klemmbausteine und von Verletzungen der mit den Klemmbausteinen spielenden Kinder.
Die Klemmbausteine können - wie die bekannten monolithischen Klemmbausteine - in verschiedenen Farben und Formen, zum Beispiel mit abgerundeten Ecken, einseitigen Abschrägung, usw., gefertigt werden und als Bausteinsets angeboten werden. Zum Spielen mit den Klemmbausteinen bedarf es keiner Vorkenntnisse; sie sind grundsätzlich für Kinder aller Altersstufen geeignet.
Das vorzugsweise aus einem Hartkunststoff bestehende Kernmaterial kann zum Beispiel partikel- und/oder faserverstärktes Polypropylen enthalten bzw. aus diesem bestehen.
Das Kernmaterial kann ferner auch recyceltes Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel Mahlgut, Regranulat und/oder Rezyklat, enthalten oder aus einem solchen recycelten Kunststoff bestehen. Da die Kernschicht im Regelfall blickdicht durch die Hüllschicht verdeckt ist, können auch optisch weniger ansprechende (u. a. deshalb meist kostengünstigere) Werkstoffe als Kernmaterial eingesetzt werden.
Das Hüllmaterial besteht vorzugsweise aus einem weich- bzw. gummielastischen Kunststoff, zum Beispiel aus einem thermoplastischen Elastomer und/oder aus einem Schaumkunststoff. Besonders geeignet sind die unter der Bezeichnung Softtouch-Polypropylen bekannten thermoplastischen Elastomere.
Da sich das weiche Hüllmaterial sehr flexibel einfärben lässt, sind die Klemmbausteine in einer deutlich breiteren Farbpalette wirtschaftlich herstellbar als die bekannten monolithischen Klemmbausteine.
Zudem ist es möglich, das Hüllmaterial anwendungsspezifisch zu modifizieren. So können Klemmbausteine, die für Spielbereiche in Krankenhäusern oder Arztpraxen gedacht sind, mit einem Hüllmaterial aus einem hygienisch reinen Kunststoff und/oder aus einem antibakterielle Zusätze enthaltenden Kunststoff ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Klemmbaustein in Übergröße bzw. als XXL-Klemmbaustein ausgebildet. Der XXL-Klemmbaustein besitzt als Standard-4x2-Klemmbaustein in etwa das Maß eines Normalformat-Mauerwerksziegels; der Durchmesser des oder der als Noppe ausgebildeten Klemmelemente liegt hierbei im Bereich von 25 mm bis 35 mm.
Der Standard-1x1-Klemmbaustein weist gemäß dieser Ausgestaltung als XXL-Klemmbaustein eine bevorzugte Größe von 47,5 x 47,5 x 70,0 mm (Breite x Länge x Höhe) auf. Die weiteren Formen der Klemmbausteine sind in bekannter Weise zum Standard-1x1-Klemmbaustein kompatibel. Grundsätzlich sind die Größe und auch einzelne Dimensionen skalierbar.
Die bevorzugte Gesamtdicke der Wandung liegt im Bereich von 1 mm bis 5 mm.
Die Dicke der Kernschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 30 % bis 70 % der Gesamtdicke der Wandung. Wenn sich die Kernschichtdicke und die Hüllschichtdicke entsprechen, lassen sich die Klemmbausteine besonders leicht fertigen.
Eine geeignete Methode zur Herstellung des Klemmbausteins bzw. des Hohlprofils ist das Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren (zum Beispiel das Monosandwichverfahren). Das Anspritzen kann hierbei zum Beispiel mittels einer Koaxialdüse in Bauteilmitte des Klemmbausteins - vorzugsweise noppenseitig - vorgenommen werden. Derart gefertigte Klemmbausteine zeichnen sich durch eine besonders homogene Struktur der Hüllschicht aus; sie sind zudem kostengünstig herstellbar.
Gemäß einer Ausgestaltung weist das Hohlprofil mehrere der als Noppe ausgebildeten Klemmelemente auf, wobei die Noppen einen Aufdruck oder eine Prägung mit Schriftzeichen, zum Beispiel Buchstaben oder Zahlen, besitzen. Insbesondere können die Noppen mit einer Prägung aus Blindenschriftzeichen versehen sein. Diese Klemmbausteine eignen sich als visuelle aber auch als haptische Lernhilfe. Der Aufdruck bzw. die Prägung von Schriftzeichen kann beim Spritzgießen mit Hilfe von Werkzeugeinsätzen erfolgen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert; dazu zeigen

1: den Klemmbaustein, ausgeführt als Standard-2x2-Baustein, in perspektivischer Ansicht von oben,
2: den Klemmbaustein, ausgeführt als Standard-2x2-Baustein, in perspektivischer Ansicht von unten,
3: den Klemmbaustein, ausgeführt als Standard-2x2-Baustein, im Längsschnitt in der Schnittebene A-A gemäß 1,
4: den Klemmbaustein, ausgeführt als Standard-2x2-Baustein, im Längsschnitt in der Schnittebene B-B gemäß 1,
5: den Klemmbaustein, ausgeführt als Standard-4x2-Baustein, in perspektivischer Ansicht von oben,
6: den Klemmbaustein, ausgeführt als Standard-4x2-Baustein, in perspektivischer Ansicht von unten,
7: den Klemmbaustein, ausgeführt als Standard-4x2-Baustein mit Zahlenaufdruck auf den Noppen, in perspektivischer Ansicht von oben, und
8: den Klemmbaustein, ausgeführt als Standard-4x2-Baustein mit Blindenschriftprägung auf den Noppen, in perspektivischer Ansicht von oben.

Die als Hohlprofil ausgebildeten Klemmbausteine besitzen - wie den verschiedenen Figuren zu entnehmen ist - die bekannten Klemmelemente von Klemmbausteinen, nämlich die Noppen 2, die Röhrenelemente 3 und die Stege/Rippen 4. Die Klemmelemente sind neben den (nicht bezeichneten) Basiswänden integraler Bestandteil der Wandung 1 des Klemmbaustein-Hohlprofils.
Alle in den Ausführungsbeispielen darstellten Klemmbausteine sind Klemmbausteine in Übergröße bzw. XXL-Klemmbausteine, deren Hohlprofil im Monosandwichverfahren spritzgegossen wurde. Die Anspritzposition 5 befindet sich - wie in 1 dargestellt - noppenseitig in Bauteilmitte.
Der Standard-2x2-XXL-Klemmbaustein gemäß der 1 bis 4 besitzt eine Bauteilgröße von 95,0 x 95,0 x 70,0 mm (Breite x Länge x Höhe).
Der Standard-4x2-XXL-Klemmbaustein gemäß der 5 bis 8 besitzt eine Bauteilgröße von 95,0 x 190,0 x 70,0 mm (Breite x Länge x Höhe).
Die Höhe der Noppen beträgt 14,0 mm, der Noppen-Durchmesser 31,0 mm. Der Radius der abgerundeten Kanten an der Oberseite liegt bei 2,0 mm, an der Unterseite bei 1,0 mm. Die Wandstärke der Seitenwände beträgt 3,0 mm.
Die Schnittdarstellungen der 3 und 4. veranschaulichen in zwei Schnittebenen den mehrschichtigen, sandwichartigen Aufbau der Wandung 1 aus der Kernschicht 1.1 und den beiden Hüllschichten 1.2. An allen Bauteilbereichen - einschließlich der Ecken und Kanten - ummantelt die Hüllschicht 1.2 die innenliegende Kernschicht 1.1, sodass die Oberfläche vollständig durch die Hüllschicht 1.2 bedeckt ist.
Das Hüllmaterial der in den Ausführungsbeispielen dargestellten XXL-Klemmbausteine ist ein Compound auf Polypropylenbasis mit Softtouch-Effekt; das Kernmaterial ist ein talkumgefüllter Polypropylen-Copolymer.
Bezugszeichenliste

1: Wandung
1.1: Kernschicht
1.2: Hüllschicht
2: Noppe
3: Röhrenelement
4: Steg, Rippe
5: Anspritzposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DK 92683 C [0002]
WO 0041791 A1 [0002]

Claims

Klemmbaustein, ausgebildet als Hohlprofil, umfassend eine Wandung (1), die mehrere Basiswände und eines oder mehrere Klemmelemente aufweist, wobei mindestens eines der Klemmelemente als Noppe (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Wandung (1) des Hohlprofils einen mehrschichtigen Aufbau mit einer Kernschicht (1.1) aus einem Kernmaterial und zwei die Kernschicht sandwichartig einschließenden Hüllschichten (1.2) aus einem Hüllmaterial aufweist, wobei die Hüllschicht (1.2) alle Oberflächenbereiche des Hohlprofils vollständig unter Einschluss der Kernschicht (1.1) bedeckt, und - das Kernmaterial und das Hüllmaterial Kunststoffwerkstoffe sind, wobei das Kernmaterial eine höhere Härte und Steifigkeit als das Hüllmaterial aufweist.
Klemmbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegemodul des Kernmaterials größer gleich dem Zehnfachen des Biegemoduls des Hüllmaterials ist.
Klemmbaustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial ein Hartkunststoff ist.
Klemmbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial partikel- und/oder faserverstärktes Polypropylen enthält oder aus einem solchen Werkstoff besteht.
Klemmbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial recyceltes Kunststoffmaterial enthält oder aus einem solchen Werkstoff besteht.
Klemmbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllmaterial ein weich- und/oder gummielastischer Kunststoff ist.
Klemmbaustein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllmaterial ein thermoplastisches Elastomer und/oder ein Schaumkunststoff ist.
Klemmbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmbaustein in Übergröße ausgebildet ist, wobei der Durchmesser des oder der als Noppe (2) ausgebildeten Klemmelemente im Bereich von 25 mm bis 35 mm liegt.
Klemmbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Wandung (1) im Bereich von 1 mm bis 5 mm liegt.
Klemmbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Kernschicht (1.1) im Bereich von 30 % bis 70 % der Gesamtdicke der Wandung (1) liegt.
Klemmbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 10, hergestellt mittels eines Mehrkom ponenten-Spritzgieß verfahrens.
Klemmbaustein nach Anspruch 11, hergestellt mittels eines Monosandwichverfahrens.
Klemmbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil mehrere der als Noppe (2) ausgebildeten Klemmelemente aufweist, wobei die Noppen (2) einen Aufdruck oder eine Prägung mit Schriftzeichen besitzen.
Klemmbaustein nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (2) eine Prägung mit Blindenschriftzeichen aufweisen.