DE2213676A1

DE2213676A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen dünnwandiger Behälter

Info

Publication number: DE2213676A1
Application number: DE19722213676
Authority: DE
Inventors: James M. Fort Worth Tex. Harrison (V.St. A.)
Original assignee: CREST INT Inc
Current assignee: CREST INT Inc
Priority date: 1971-03-22
Filing date: 1972-03-21
Publication date: 1972-09-28
Also published as: FI55623C; DK134057B; LU65001A1; FI55623B; AT343348B; FR2130512B1; NL7203738A; AU3971872A; DE2213676B2; FR2130512A1; ZA721788B; CA992716A; BE780818A; GB1361747A; DK134057C; SE402548B; ATA239772A; NO137580C; NO137580B; AU451082B2

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von dünnwandigen Behältern aus Polystyrol schaum unter Füllen einer zweiteiligen, dünnwandigen Behälterform mit leichten Polystystrolpartikeln, die ein Treibmittel enthalten.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung "besteht darin, mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln dünnwandige Schaumstoff-Behälter ohne Fehler und Löcher zu erzeugen.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglichen es, mit Polystyrol-Leichtschaumkugeln eine dümwandige Behälterform zu füllen, die z.B. eine Stärke von. nur etvra. 0,75

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bis 1,25 mm aufweist. Dies geschieht mit einem Luftstrom, der die Polystyrolpartikel mitführt und an einem abgesetzten Ring eine Ausgleichs-Verwirbelung erzeugt, so daß die vollständige und gleichmäßige Füllung der Behälterform gewährleistet ist. Außerdem ist es mühelos möglich, einen Stapelring oder eine.-! Stapelansatz am Boden des fertigen Behälters anzubringen, wobei der fertige .Behälter in der Nähe dieses Stapelvorsprungs keinerlei Löcher aufweist.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß man die Behalte rf ο rin aus zwei im wesentlichen kegelförmigen Elementen ausbildet, deren nines als Kcr.uclernent am schmalen Ende einen ringförmigen Absatz erhält, während das andere als Hohlräumelemerjt in der Kitte seines später den Behälterboden haltenden Oberteils mit einer Einlaßöffnung und am unteren Rand mit einer Auslaßöffnung verseilen wird, deren lichte Weite kleiner gehalten wird als die kleinsten Polystyrolpartikel, daß die dem ringförmigen Ab-ε.-r: ζ ii: Ilernelement gegenüberliegende V/and des Hohlraumelements eine im wesentlichen verwirbelungsfreie Füllung der Behältorform sicherstellt und daß man einen die Polystyrolpartikel führenden Gas- bzw. Luftstrom über die Einlaßöffnung durch die Behälterform hindurch zur Auslaßöffnung bläst.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist nach der Erfindung so ausgebildet, daß die dünnwandige Behälterform aus zwei Teilen besteht, nämlich einem im wesentlichen kegelförmigen Kernelement und einem entsprechend kegelförmigen Hohlraumelement, in dessen Mitte eine Einlaßöffnung angeordnet ist, daß am unteren Rand der Behälterfoxm über den ganzen Umfang eine Auslaßöffnung vorgesehen ist, deren lichte Weite kleiner ist als die kleinsten Polystyrolpartikel, und daß die einem ringförmigen Absatz am Kernelement gegenüberliegende Wand des

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Iiohlraumelements so gestaltet ist, daß während den .Füllvorganges mit einem die Polystyrolpartikel führenden Gasbzw. Luft strom keine v/irbelbildung entsteht.

Der Absatz am Kernelement kann um dessen ganzen Umfang geführt sein, und diesem ringförmigen Absatz des Kernelementß gegenüber kann ein formentsprechender Vorsprung am Hohlraumelement vorgesehen sein.

V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Behälterform und Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Behälterform oder einen Behälterhohlraum 10, der durch ein Hohlraumelement 12 und ein Kernelement 14· begrenzt wird. Das Hohlraumelement und das Kernelement können geöffnet und geschlossen werden; in geschlossener Stellung kommen sie gewöhnlich an einer Trennlinie oder Stufe 16 zur Anlage. Es sei bemerkt, daß der Formhohlraum 10 die Form eines dünnwandigen Behälters hat und daß bei der vorliegenden Erfindung die Stärke des Behälters vorzugsweise zwischen 0,762 und 1,270 mm beträgt. Beispielsweise kann die Erfindung dazu dienen, Formen für Becher zu füllen, welche zur Verwendung in Münzautomaten gedacht sind. Die Erfindung ist Jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.

Sowohl"das Kernelement als auch das Hohlraumelement können in an sich zum Schaumformen gebräuchlicher Weise mit geeigneten Kammern für Heizflüssigkeiten versehen sein, z.B. heißes V/asser, Dampf, Heißluft usw. oder für Kühlflüssigkeit en wie kaltes V/asser.

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Das Kunststoffmaterial besteht insbesondere aus sehr kleiner» Partikeln, z.B. Polystyrolschrnim-Kügelchen, die mit einem Treibmittel wio Pentan oder Methan imprägniert sind. Diese fein verteilten Partikel v/erden zunächst in die Behälterform eingeführt. Unter Wärmeeinwirkung dehnen sie sich aus, verschmelzen miteinander und bilden einen aus einem Stück bestehenden Körper fester Abmessung!. Es ist zwar bekannt, Behälter· wie Becher aus solchen Partikeln zu fertigen, bis jetzt stellte jedoch das vollständige Füllen der Behälterform mit Partikeln in raschem Arbeitsablauf eine nicht bewältigte Schwierigkeit dar, die insbesondere beim Formen sehr dünnwandiger Gegenstände zu hohem.Ausschuß führte.:

Herkömmlicherweise wird das Hohlraumelement in der Witte mit einer Einlaßöffnung 18 versehen (Pig. 1), durch welche die Partikel bzw. Kügelchen eingeführt werden. Die Einlaßöffnung 18 führt in den Teil des Hohlraums, der später den Boden des Behälters bildet. Wie üblich ist weiterhin, an dem Teil der Behälterform, v/o der Rand des Bechers entsteht, etwa in der Kähe der Trennlinie 16 eine rundherum geführte Öffnung bzw. einen Auslaß anzubringen.

Durch die Behälterform wird'ein Luftstrom geführt, der am Einlaß 18 eintritt und durch die ringförmige Umfangsöffnung an der mit 16 bezeichneten Stelle entweicht. Der Luftstrom kann durcn Zufuhr eines Überdrucks an dem Einlaß oder durch ihn erzeugt werden. Die Polystyrolkugeln werden daher in die . Behälterform geblasen, und der Luftstrom entweicht durch die ringförmige Umfangsöffnung an dem Teil der Behälterform, wo der Rand des Bechers entsteht. Die Öffnung selbst ist genügend klein bemessen, damit die Partikel nicht heraustreten können; die Behälterform wird daher gleichmäßig und vollständig mit Partikeln bzw. Kügelchen gefüllt. Es können herkömmliche Luftstromfüllverfahren angewandt werden j wie sie

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in den USA-Patentschriften 5 125 780 und ^ 162 705 "beschrieben sind.

Zweckmäßig wird nach der Erfindung der Boden des fertigen Behälters mit einem Sbapelrand oder einer Auflagefläche versehen, der die Form eines kleinen Randes bzw. einer Abstufung an der Innenseite des Bechers unmittelbar neben dom' Boaen haben kann. Diese Randabstufung kann entweder durchgehend sein oder aus einer Reihe einzelner Segmente oder Vorsprünge bestehen. Der Stapelrand wird gewöhnlich durch Anbringen eines Absatzes 20 (U¹Ig. 2) am schmalen Ende des Kernelements geschaffen. Ein solcher Absatz ruft jedoch im Luftstrom Verwirbelungen hervor, während er. die Ecke passiert und an den Seitenwänden entlang nach unten streicht. Infolgedessen wird die Behälterform an einer oder mehreren Stellen des unteren Behälterteils nur unvollständig oder teilweise gefüllt, so daß der fertige Behälter dort undicht ist, d.h. Löcher oder Sickerstellen aufweist.

Gemäß der Erfindung ist die Behälterform so gestaltet, daß die sonst während des Füllvorgangs im Luftstrom vorhandene Wirbelbildung vermieden wird. Dies erreicht man dadurch, daß das Hohlraumelement gegenüber dem Absatz so ausgebildet ist, daß ein gleichmäßiger Luftstrom entsteht. Die Erfindung sieht z.B. einen Vorsprung oder eine Stufe 22 am schmalen Ende des Hohlraumelements vor, sozusagen an der Ecke (Fig. 2). Dieser Vorsprung oder Rand liegt dem Absatz 20 im Kernelement, der den Stapelrand bildet, gewissermaßen gegenüber und entspricht ihm. Die genaue Form und Bemessung des Randes oder Vorsprungs am Hohlraumelement sowie seine genaue Gestaltung und Anordnung in bezug auf den Absatz im Kernelement sind dabei nicht kritisch. Wenn statt eines durchgehenden Stapelrandes am Boden, des Bechers

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eine Anzahl einzelner Segmente oder Vorspränge vorgesehen werden, kann Vorsprung 22 des Hohlraumelements trotzdem durchgehend sein, so daß das Problem der genauen Ausrichtung und des Zueinanderpassens der Teile vermieden ist. Der Vorsprung 22 kann jedoch auch unterbrochen sein. Wichtig, ist, daß die Ausbildung sozusagen an der Ecke des Hohlraumelements, wo der Luftstrom die Richtung ändert und an der Seitenwand nach unten strömt, so gestaltet ist, daß sich gegenläufige V/irbel bilden, welche der am Absatz des Kernelements auftretenden Wirbelströmung entgegenwirken und damit "Lecks teilen" unterdrücken.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen. Die Erfindung schafft ein Verfahren zum zuverlässigen Füllen einer dünnwandigen Behälterform mit leichten Polystyrolschaumkügelchen. Schaumbehälter mit Wandstärken von etwa 1,5 bis 2,5 mm sind seit vielen Jahren auf dem Markt; kleine Löcher, vor allem

r -löi.) Ecken im Boden des fertigen Behälters selbst oder direkt in der Nähe, stellten immer wieder eine technische Schwierigkeit dar.

Mit der Einführung dünnwandiger Behälter in neuerer Zeit ist dieses Problem noch schwieriger geworden. Hit dünnen Wänden sind hier Stärken von etwa 0,75 bis 1,25 min angesprochen. Diese dünnwandigen Behälter haben sämtliche Vorteile der herkömmlichen Schaumbehälter und sie können auch in Münzautomaten verwendet werden, ohne daß ihre Verwendung darauf beschränkt wäre.

Da die Behälterform zum Herstellen solcher Behälter sehr dünn sein muß, ist es äußerst wichtig, daß das angewendete Füllverfahren, gleich welcher Art, in jedem Fall zuverlässig ist und ein vollständiges, gleichmäßiges Füllen der Behälter-

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form "besonders in der Nähe des Bodens und am Boden selbst gewährleistet. Auch die kritischen Stellen, an denen der Füllungs-Luftstrom seine Richtung ändert und an der Wand dei¹ Behälterform, entlang nach unten streicht, müssen vollständig gefüllt sein, damit der fertige Behälter keine Undichtigkeiten aufweist. Die Erfindung stellt das auf überraschend einfache Weise sicher.

Bei dünnwandigen Schaumbehältern ist ein innerer Stapelrand am Boden des Behälters für fast alle Verwendungszwecke überaus zweckmäßig. Wirbelbildung in dem zum Füllen dienenden Luftstrom, die durch den Absatz am Ende des Kernelementes hervorgerufen wird, stellte bislang ein Problem dar. Dieses wird erfindungsgemäß durch entsprechende Formgebung der Behälterformwand gelöst. Insbesondere wird das Hohlraumelement gegenüber dem Absatz im Kernelement mit einem entsprechenden Absatz versehen, so daß Wirbelströmung und unvollständiges Füllen an diesem Punkt ausgeschlossen sind.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfind\mgswesentlich sein.

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Claims

a t e η t a η β υ r ü c h e

Verfahren zum Formen von dünnwandigen Behältern aus PoIystyrolschaum unter Füllen einer zweiteiligen, dünnwandigen Behälterform mit leichten Polystyrolpartikeln, die ein Treibmittel enthalten, dadurch r< e k e η η zeichnet, daß man die Behälterform aus zwei im wesentlichen kegelförmigen Elementen ausbildet, deren eines als F.ernelencnt am schmalen Ende einen ringförmigen Absatz erhält, während das andere als Kohlraumelement in der Mitte seines später dem Behälterboden haltenden Oberteils mit einer Einlaßöffnung und am unteren Rand mit einer Auslaßöffnung versehen wird, deren lichte Weite kleiner gehalten wird als die kleinsten Polystyrolpartikel, daß die dem ringförmigen Absatz am Kernelement gegenüberliegende V/and des Hohlraumelements eine im wesentlichen verwirbelungsfreie Füllung der Behälterform sicherstellt und daß man einen die Polystyrolpartikel führenden Gas- bzw. Luftstrom über die Einlaßöffnung durch die Behälterform hindurch zur Auslaßöffnung blast.

2. Vorrichtung zum Formen von dünnwandigen Behältern aus Polystyrolschaum unter Füllen einer dünnwandigen Behälterform mit leichten Polystyrolpartikeln, die mit einem Treibmittel imprägniert sind, dadurch gekennz eichn et, daß die dünnwandige Behälterform (10) aus zwei Teilen besteht, nämlich einem im wesentlichen kegelförmigen Kernelement.(14) und einem entsprechend kegelförmigen Hohlraumelement (12), in dessen Mitte eine Einlaßöffnung (18) angeordnet ist, daß' am unteren Rand der Behälterform (10) über den ganzen Umfang eine Auslaßöffnung (16) vorgesehen ist, deren lichte Weite kleiner ist als die kleinsten Polystyrolpartikel, und daß die einem ringförmigen Absatz (20) am Kernelement

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gegenüberliegende Wand des Hohlraumelements (12) so gestaltet ist, daß während des Füllvorgangs im mit einem die Polystyro'lpartikel führenden Gas- bzw. Luftstrom keine Wirbelbildung entsteht.

J. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlräumelement (12) mit einem dem ringförmigen Absatz (20) am Kernelement (14-) gegenüberliegenden und formentsprechenden Vorsprung (22) versehen ist.

4-. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (20) am Kernelement (14-) dessen ganzen Urifang geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnwandige Behälterform eine Stärke im Bereich von etwa 0,75 bis 1,25 nun. aufweist.

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