DE2160753A1 - Aus Kunststoffschichten gebildete Schüssel oder dergleichen - Google Patents

Aus Kunststoffschichten gebildete Schüssel oder dergleichen

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DE2160753A1
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Description

Dr.r.l. Kcfcirr.Γ..'.-.ν-i-.
PäilC:.t.i:.V.3
Hamburg 50 - König.traße 28 2160753
W.40817/71 12/Sch
IJ1* -
Mobil Oil Corporation
New York,New York (V.St.A.) ,
Aus Kunststoffschichten gebildete Schüssel oder dergleichen.
Die Erfindung bezieht sich auf Behälter für Nahrungsmittel, die vom Menschen verbraucht werden sollen, und insbesondere auf Schüsseln, beispielsweise Teller, Schalen und Soßenschüsseln in JOrrn von Schichtgebilden aus thermoplastischen Materialien. Die Schüsseln gemäß der Erfindung sind aus einer Isolierschicht aus thermoplastischem Schaumstoff und aus einer dünnen inneren Verstärkungsschicht aus einer thermoplastischen Folie gebildet. Es ist weiterhin vorgesehen, eine zweite Verstärkungsfolie auf der anderen Seite der isolierenden Schaumstoffschicht vorzusehen.
Es ist bekannt, wegwerfbare Schüsseln od. dgl. zu verwenden, die aus Papiermaterial gebildet sind, welches überzogen oder nicht überzogen sein kann. Papiermaterial dieser Art ist mechanischer Verschlechterung und Zersetzung unterworfen, insbesondere, wenn die Schüssel eine wässrige
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Flüssigkeit enthält, beispielsweise, wenn die Schüssel einen geklebten Rand hat, kann der Rand· geschwächt v/erden oder brechen. Die Verwendung von überzogenem Papier führt zu möglicher Verunreinigung des Nahrungsmittelproduktes durch das Überzugsmaterial.
Im Hinblick auf diese Probleme ist weiterhin vorgeschlagen worden, wegwerfbare Schüsseln od. dgl· aus einer oder mehreren Schichten aus synthetischem Kunststoffmaterial herzustellen. Das Ausführen solcher Schüsseln einzig aus einem thermoplastischen Schaumstoff wie geschäumtem Polystyrol ist nicht ausführbar, da "der Schaumstoff, obwohl er ein starres Material geringen Gewichts .mit sehr guten Isolierungseigenschaften ist, die bei einem Produkt dieser Art erwünscht sind, keine genügende Strukturfestigkeit hat, wenn nicht eine sehr dicke Schaumstoffschicht verwendet wird. Eine Schüssel aus verhältnismäßig dickem Schaumstoff ist vom wirtschaftlichen Standpunkt und vom ästhetischen Standpunkt aus gesehen unerwünscht. Die Herstellung von Schüsseln aus verhältnismäßig festem thermoplastischen Folienmaterial ist unerwünscht, da solche Schüsseln die gewünschten Isoliereigenschaften nicht haben, und solche Schüsseln würden keine ausreichende Starrheit haben, wenn nicht eine verhältnismäßig dicke Folie verwendet wird.
unter Berücksichtigung des Vorstehenden ist vorgeschlagen worden, Schüsseln aus einer Kombination aus einem thermoplastischen Schaumstoff und einer thermoplastischen. Folie auszuführen, in der Hoffnung, ein Produkt zu erhalten, welches die vorteilhaften Eigenschaften jedes der Materialien aufweist ohne deren Nachteile· Jedoch haben bekannte Schüsseln mit einer Schicht aus Schaumstoff und einer Folienschicht allgemein beim Verbraucher keine gute Aufnahme gefunden.
Ein Hauptgrund für die negative Reaktion der Verbraucher besteht darin, daß allgemein, wenn Kunststoffschichtgebilde aus Schaumstoff und Folie.wärmegeformt und
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getrimmt werden, die· Dicke des Schaumstoffs im Trimmbereich, der dem Umfang der Schüssel entspricht, nahezu die gleiche Dicke wie im übrigen Teil des Schichtgebildes ist· Demgemäß bleibt die Dicke des Schaumstoffs an der Kante der fertiggestellten Schüssel im wesentlichen die gleiche wie die Dicke des übrigen Teiles der Schüssel. Während bei gewissen Arten von Trimmvorgängen diese Dicke geringfügig verringert wird, zeigt die fertiggestellte Schüssel trotzdem eine beträchtliche Dicke an der.getrimmten oder zugeschnittenen Kante» Im Fall eines wärmegeformten Kunststoffschichtgebildes aus Schaumstoff und Folie, d.h. bei einem Schichtgebilde aus unähnlichen Materialien, zeigt die getrimmte oder zugeschnittene Kante "die Schichtung der Materialien, welche das Schichtgebilde bilden. Es ist gefunden worden, daß die Reaktion des Verbrauchers auf eine solche dicke Kante bei Tischgegenständen aus wärmegeformten Kunststoffschichtgebilden aus Schaumstoff und Folie wie Teller, Schalen, Soßenschüsseln usw. negativ ist im Hinblick darauf, was Verbraucher anscheinend als ästhetisch unschönes Aussehen betrachten«,
Ein Hauptzweck der Erfindung besteht darin, eine Schüssel aus.einem Schichtgebilde aus thermoplastischem Schaumstoff und thermoplastischer Folie zu schaffen, bei der eine negative Reaktion der Verbraucher, wie sie gegenüber bekannten Schüsseln od. dgl. dieser Art vorhanden ist, sich nicht ergibt, und bei welcher gute Festigkeitseigenschaften vorhanden sind.
Um die Zwecke der vorliegenden Erfindung zu erreichen wird im Verlauf der Wärmeformung des Schichtmaterials, aus welchem die Schüssel gebildet wird, die Dicke des thermoplastischen Schaumstoffs an der Umfangskante der sich er-.gebenden Schüssel beträchtlich verringert, indem dieser Teil des Schaumstoffs zusammengedrückt wird. Ideal verringert sich die Dicke des Schaumstoffs in Richtung gegen den Umfang bis auf die untere Grenze der Dicke, die sich aus vollständigem Zusammendrücken des Schaumstoffs ergibt. Zu-
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"■ *τ* ™"
sätzlich ist die Schüssel mit einem sich nach außen erstreckenden Umfangsrand versehen derart, daß bei Betrachtung von oben die getrimmte oder zugeschnittene Umfangskante der Schüssel nicht sichtbar ist. Der Rand hat, gesehen im senkrechten Querschnitt, vorzugsweise bogenförmige, nach unten gebogene Gestalt.
Abgesehen von dem besseren Aussehen, welches durch die oben genannte Ausführung erhalten wird, ist gefunden worden, daß das Zusammendrücken und das Verringern des Querschnitts des Schaumstoffs am Rand der Schüssel zu einer Änderung der physikalischen Festigkeitseigenschaften des Schaumstoffs führt. Die endgültige Dehnung von PoIystyro!schaumstoff, gemessen mit Standard-Zugfestigkeits-'tests, erhöht sich, wenn der Schaumstoff auf kleinere Dicke zusammengedrückt wird. Demgemäß führt das Schaffen einer solchen zusammengedrückten Kante an einer aus Polystyrolschaum gebildeten Schüssel, beispielsweise an einem Eßteller, zu dem Vorteil, daß die Schüssel sich unter Belastung verbiegen kann, bevor sie versagt. Dieser erhöhte Widerstand der Kante' der Schüssel gegen Reißen und dergleichen ist besonders vorteilhaft, da ein Versagen dieser Art von Produkt nahezu immer mit der Ausbreitung eines Bruchs auftritt, der an der Kante des Produktes beginnt.
Eine Schüssel gemäß einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine Polystyrolschaumschicht auf, auf welcher durch Heißversiegelung eine dünne Schicht aus zweiachsig orientierter Polystyrolfolie aufgebracht ist, welche die obere Fläche der Schüssel bildet, "d.h. diejenige Fläche, mit welcher das Nahrungsmittel direkt in Berührung tritt. Die Dicke der Folie ist überall im wesentlichen gleichmäßig, und die Dicke der Schaumschicht ist überall im wesentlichen gleichmäßig mit der Ausnahme, daß der Schaumstoff am Umfangsrand zu einer sich verjüngenden Gestalt zusammengedrückt ist, um das annehmbare Aussehen und erhöhten Widerstand gegen Rißbildung
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und dergleichen zu erzielen, wie es oben erläutert worden ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Pig. 1 ist eine Draufsicht einer Schüssel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Pig. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht nach
linie 2-2 der Fig. 1.
. Pig. 3 ist eine der Pig. 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung.
Pig. 4 ist eine senkrechte Querschnittsansicht einer Seite einer Vorrichtung zum Wärmeformen und Trimmen oder Zuschneiden eines Schichtmaterials, '" um die Schüssel gemäß Pig. 1 zu erhalten.
In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 10 allgemein eine Schüssel od. dgl. bezeichnet, die gemäß einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt ist. Pur die Zwecke der Erläuterung wird die Erfindung in Porm eines Eßtellers dargestellt, jedoch ist die Erfindung auch auf andere Schüsseln wie Soßenschüsseln, Schalen od. dgl. anwendbar.'
Der Teller 10 ist aus einer äußeren isolierenden und versteifenden Schicht 12 aus Polystyrolfolie und einer inneren Verstärkungsschicht 14 aus orientierter thermoplastischer Polie gebildet, die vorzugsweise eine zweiachsig orientierte Polystyrolfolie ist·' Die Dicke der Polystyrolschaumschicht 12 ist im Bereich der allgemein waagerechten- Basis und der nach oben und nach außen schräg verlaufenden ringförmigen Seite des Tellers relativ gleichmäßig. Der Teller 10 weist weiterhin einen bogenförmigen nach unten gebogenen TJmfangsrand auf, der durch einen Umfangskantenteil 16 des Schaumstoffs 12 und durch die darüber liegende Kante der Polie 14· gebildet ist.
Wie aus Pig. 2 ersichtlich, verjüngt sich der Schaumkantenteil 16 nach außen auf eine Kantendicke, die nur einen kleinen Bruchteil der Dicke der Schaumschicht 12 darstellt, welche den übrigen Teil des Tellers 10 bildet. ·
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Der Schaumstoff des Kantenteiles 16 ist zusammengedrückt, und das Ausmaß des Zusammendrückens ändert sich, umgekehrt mit der Dicke, d.h., daß das größte Ausmaß an Zusammendrücken an der Kante des Randteiles 16 auftritt.
Während genaue Abmessungen wie Dicke sich in Abhängigkeit von der Gesamtgröße des Tellers und seiner Gestalt ändern, beträgt die Dicke der Folie 14-· gewöhnlich 0,025 bis 0,25 nun (1 bis 10 mils), und vorzugsweise etwa 0,050 bis 0,10.mm (2 bis 4 mils), und die Dicke der Schaumstoffschicht 12 liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1,52 bis 2,80 mm (60 bis 110 mils). Die Dichte des Schaumstoffs liegt gewöhnlich im Bereich von 0,048 bis 0,096 g/cm** (3 bis 6 lbs je ft^) mit der Ausnahme an dem Rand, wo der Schaumstoff auf eine Dichte von etwa o,l6 bis 0,80 g/cm-5 (10 bis 50 lbs/ft^) und vorzugsweise von etwa o,48 bis 0,80g/an^ (JO bis 50 lbs/ft^) zusammengedrückt ist. Die Dicke des Schaumkantenteiles 16 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,25 bis 0,76 mm (10 bis 30 mils). Das Ausmaß der Dickenverringerung im Randteil 16 beträgt wenigstens 50 #, und vorzugsweise etwa 70 bis 90 #, basierend auf der Dicke der Schaumstoff schicht 12, dem Kantenteil 16 unmittelbar benachbart·
Im Hinblick auf die verhältnismäßig kleine Dicke des Schaumkantenteiles 16 und im Hinblick auf die Randgestalt ist die Verbindung zwischen den Schichten 12 und 14- vergleichsweise kaum wahrzunehmen, und dies trifft insbesondere zu, wenn der Teller von oben betrachtet wird, was der Fall ist, wenn der,Teller auf einem Tisch benutzt wird.
Um das Aussehen des Tellers 10 zu verbessern, kann der Schaumstoff durch Zugabe eines geeigneten Pigmentes vor dem Extrudieren des Schaums gefärbt werden. Diese Farbe ist durch die transparente oder durchscheinende zweiachsig orientierte Polystyrolfolie 14- hindurch sichtbar. Wenn es gewünscht wird, kann auf die Innenseite des Tellers während oder nach der Wärmeformung eine geeignete
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Darstellung aufgedruckt werden.
Pig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die der zuvor beschriebenen Ausführung identisch ist mit der Ausnahme, daß gemäß Pig. 3 eine zusätzliche orientierte thermoplastische Folie, vorzugsweise eine zweiachsig orientierte Polystyrolfolie als äußere Schicht 18 auf der Unterseite des Tellers 10 vorgesehen ist.
• Die Ausführung gemäß Fig. 3 wird gegenwärtig weniger bevorzugt als die Ausführungsform gemäß Fig. 1. Obwohl die Folienschicht 18 dem Teller 10 zusätzliche Festigkeit verleiht, ist eine solche zusätzliche Festigkeit bei den meisten Anwendungen gewöhnlich nicht erforderlich. Ähnliches
Jgilt für das Aussehen, da durch die äußere Schicht 18 das Aussehen der Unterseite des Tellers 10 verbessert wird. Jedoch ist dies gewöhnlich nicht wichtig, da der Verbraucher hauptsächlich an dem Aussehen des Tellers beim Gebrauch interessiert ist. Während dieser Zeit sieht der Benutzer die obere Fläche des Tellers, d.h. die mit der Folienschicht 14- überzogene Fläche. Demgemäß sind die zusätzlichen Kosten für das Schaffen der äußeren Schicht 18 gewöhnlich nicht gerechtfertigt. Trotzdem kann es Falle geben, in denen die Schaffung der äußeren Schicht gerechtfertigt ist.
Die Teller gemäß der Erfindung werden aus einem Material hergestellt, welches ein Schichtband mit im . wesentlichen gleichmäßiger Dicke aufweist, und dieses Schichtband besteht aus einer Polystyrolschaumstoffschicht und einer Schicht aus thermoplastischer Folie, die mittels Heißversiegelung auf eine Seite der Schaumstoffschicht aufgebracht ist. Im Fall der Ausführung gemäß Fig. 3 ist eine weitere Schicht ais einer thermoplastischen 1 Folie mittels Heißversiegelung auf die andere Seite der Schaumstoffschicht aufgebracht.
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Das Schichtmaterial wird vorzugsweise ohne Verwendung eines Klebmittels hergestellt, und zwar durch Heißversiegeln der vorgeformten Schichten miteinander. Die Polystyrolschaumschicht kann unter Verwendung eines Standardextruders mit rohrförmiger Austritts öffnung hergestellt werden, um einen Schlauch aus Polystyrolschaum zu extrudieren. Im wesentlichen übliche Extrusionstechniken können dazu verwendet werden, den Polystyrolschaum zu erzeugen, beispielsweise kann der Schaum dadurch hergestellt werden, daß Polystyrolraup-en ausgestoßen werden, die ein Blähmittel wie Pentan enthalten. Alternativ kann eine Extrusionstechnik mit Direkteinspritzung verwendet werden, bei welchem Pellets aus Polystyrolharz in einen Standardextruder eingegeben werden und, wenn das Polystyrol innerhalb der Umgrenzungen des Extruders zu einer geschmolzenen Masse gebildet ist, wird ein Blähmittel wie Pentan oder ein anderer gewöhnlich flüssiger Kohlenwasserstoff mit niedrigem Siedepunkt in die geschmolzene Masse eingespritzt. Danach wird das Gemisch aus Pentan und geschmolzenem Polystyrol über eine rohrförmige Austrittsöffnung ausgestoßen. Der sich ergebende Polystyrolschaumschlauch kann über einen Dorn gezogen und darauffolgend in Längsrichtung geschnitten und ausgebreitet werden, um eine flache Bahn aus Polystyrolschaum zu bilden. Während sie noch heiß ist, wird die Schaumbahn mit der thermoplastischen Folie "heißversiegelt, die beispielsweise zweiachsig ausgerichtete oder orientierte Polystyrolfolie ist, die vorzugsweise auf etwa 880C' (190° J1) vorerhitzt worden
ist. Das Heißversiegeln wird unter Verwendung einer Heißversiegelungswalze ausgeführt, die auf einer Temperatur von etwa 121° bis etwa 177°C
(250 F bis etwa 350° F), und vorzugsweise auf einer Temperatur von etwa I43°tj/is etwa 16O°C (290° F bis etwa 320° P) gehalten wird, um eine Zwischenflächentemperatur von etwa · 101I0C
(220° F) zu erreichen. Diese Zwischenflächentemperatur
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ist wirksam, eine Heißversiegelung zu bewirken, da das in dem Schaum vorhandene Restblähmittel eine Weichmachwirkung oder Erweichuhgswirkung auf den Schaum hat-, so daß die Schichtbildung bei Temperaturen ausgeführt werden kann, die niedriger sind, als sie gewöhnlich beim Heißversiegeln solcher Materialien angewendet werden· Üblicherweise wird das Schichtmaterial vor der Wärmeformung während eines oder zwei Tagen altern gelassen, jedoch kann bei gewissen Ausführungen die Wärmeformung direkt nach der Schichtbildung ausgeführt werden.
Fig. 4- zeigt eine grundsätzliche Vorrichtung, die zum Formen und Schneiden des Schichtmaterials zu einem Teller verwendet wird. Für Erläuterungszwecke ist ein Teller dargestellt, der gemäß Fig. 1 ausgeführt ist. Der Teller ist aus dem vorerhitzten Schichtmaterial gebildet, welches eine obere Schicht 14- aus thermoplastischer Folie" und eine untere Schaumstoffschicht 12 aufweist, wobei anfänglich jede Schicht überall im wesentlichen gleichmäßige Dicke hat. Die Vorrichtung umfaßt ergänzend gestaltete hohle und volle Formteile 20, 22. Wie aus Fig. 4- klar ersichtlich, ist die Gestalt der Formteile 20, 22 derart, daß der zusammengedrückte Randteil 16 durch Zusammendrücken des Schaums in diesem Bereich erhalten wird. Es ist selbstverständlich zu bemerken, daß das Schichtmaterial eine solche Größe hat, daß eine Mehrzahl von Formen gleichzeitig auf das Schichtmaterial einwirken kann, um eine Mehrzahl von Tellern gleichzeitig herzustellen. Bei Beendigung des Wärmeformungsvorganges wird das überschüssige Schichtmaterial, welches mit dem Bezugszeichen 24- bezeichnet ist, mittels eines geschmiedeten Messers 26 abgeschnitten, welches den Schaumstoff zusammendrückt und ihn gegen einen Schneidamboß 28 abschert. Vorzugsweise ist das Messer 26 auf eine Temperatur erhitzt, die etwa
1210C (250° F) betragen kann. Dies ist nützlich, um die gewünschte dünne Kante an dem Endprodukt zu erzielen, Jedoch ist es nicht wesentlich.
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Der Teller wird dann in üblicher Weise aus der Form abgenommen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispiels näher erläutert·
Beispiel
Ein Eßteller eines Durchmessersvon etwa 23 cm (9 Zoll) wurde aus Schichtmaterial hergestellt, welches eine Schicht mit 3,Og/233 cm2
(3»0 s/36 Quadratzoll) Basisgewicht aus Polystyrolschaum, der Pentan als Blähmittel enthält, und eine obere Schicht einer Dicke von 0,076 mm (3s0 mils)
aus bedrucktem zweiachsig orientierten Polystyrol aufweist. ;Das Schichtmaterial wurde unter Verwendung einer Wärmeformungsvorrichtung "Thermtrol Model 2JoO" geformt, wobei ein Formungskreislauf von 3,5 Sekunden angewendet .wurde. Die Vorrichtung umfaßt zusammenpassende Aluminiumformen, und das überschüssige Schichtmaterial wurde abgeschnitten unter Anwendung der Technik, gemäß welcher an Ort und Stelle getrimmt bzw. zugeschnitten wird. Die Form war auf Hl0 c
(105° 3?) vorerhitzt, und das Schichtmaterial war ebenfalls vorerhitzt, und zwar auf etwa io4° bis 11O°C (220 bis 2300 F), wobei durch dieses Vorerhitzen eine Zunahme der Dicke des Schaumstoffs erzielt wurde. Der fertiggestellte Teller, der ein kleines Ausmaß an . Zurückfedern des Schaumstoffs bei Aufheben des Formdrucks zeigte, hatte eine Dicke von 2,29 mm (0,090 Zoll) und eine Schaumdichte von 0,059 g/cm3 (3 j7 lbs/ft^), und zwar überall mit Ausnahme des zusammengedrückten Randteiles. Die Dicke an der Außenkante des Randes betrug 0,279 mm(0,011 Zoll), und
die Dichte des Randes nahm in Richtung zur Außenkante zunehmend zu, und an der Außenkante betrug die Dichte etwa °>^° ß/cm3 (4o lbs/ft5). Es ist
gefunden worden, daß mittels dieses Verfahrens herge-
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stellte Platten von Verbrauchern gegenüber Produkten mit dicker Kante bevorzugt werden, und die Platten zeigen weiterhin verbesserten Widerstand gegen Reißen und Brechen, und zwar zufolge des zusammengedrückten Schaumstoffrandes.
Es ist zu bemerken, daß andere Teller, Schüsseln, Schalen od. dgl. in ähnlicher Weise unter Verwendung zweckentsprechend geformter oder gestalteter Formen hergestellt werden können.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich, beispielsweise hinsichtlich der Größe und der Gestalt der Schüsseln od. dgl. Außerdem können verschiedene andere Formungsverfahren angewendet werden, um die Schüsseln herzustellen, einschließlich des Trimmens oder Zuschneidens der Schüssel aus dem übrigen Schichtmaterial durch einen Nachtrimmvorgang, oder Nachwärmeformung des Randes nach der Wärmeformung der Schüssel.
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    rl»IAus Schichtkunststoff gebildete Schüssel od. dgl., mit einer Schicht aus orientierter thermoplastischer Eolie, die auf einer Schicht aus thermoplastischem Schaum aufgebracht ist, wobei die Schüssel od. dgl. einen einen Rand aufweisenden Seitenteil besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum (12) in dem Randteil (16) auf der Basis der Dicke des übrigen Teiles der Schaumsehicht um wenigstens 50 % zusammengedrückt ist, und daß der Sand (16) sich nach außen zu einer dünnen Kante verjüngend gebildet ist.
  2. 2. Schüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß des Zusammendrückens des Schaums (12) an dem Rand (16) progressiv auf ein Maximum von 70 bis 90 #, basierend auf der Dicke des übrigen Teiles des Schaumes, zunimmt.
    3· Schüssel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (16) nach unten gebogen ist, vorzugsweise in bogenförmiger Gestalt.
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