DE2429221A1 - Warmverformbares verpackungsmaterial und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Warmverformbares verpackungsmaterial und verfahren zu dessen herstellung

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Description

Dr. E. BoeHnfir
iPt-Tn". IL-J. ^uiler
Dr. Th. Bereiull TP 398
D 8 r»IÜ3ichen 8 0
Eucüe-Crahn-JStr. 3ü, Tel. 47 51 5S As/P
AB Ziristor, Postfack, S-221 01 Lund 1 (Schweden)
Warmverformbares Verpackungsmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein warmformbares Verpackungsmaterial, bestehend aus einer Bahn oder einem flächigen Material aus stranggepreßtem Schaumkunststoff mit zelliger Struktur und dünnwandigen geschlossenen Zellen.
In der Verpackungstehnik wird Schaumkunststoff in zunehmendem Maß als Wandmaterial für Verpackungsbehälter verwendet. Ein wichtiger Vorteil von Schaumkunststoff besteht darin, daß er im Verhältnis zu seiner mechanischen Steifigkeit sehr leicht und daher auch sehr billig ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß er wärmedämmend ist und daher mit Vorteil beispielsweise für Trinkbecher für heiße Getränke o.dgl. verwendbar ist. Durch Anbringen homogener Außenüberzüge an dem Schaumkunststoff dieses Typs kann die Undurchlässigkeit des Materials gegenüber Gas erhöht und zugleich die Gesamt-
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'".:-■ ' - ■■ ■ -2-
steifigkeit des Laminates wesentlich verbessert werden.
Bekanntlich kann Schaumkunststoff hergestellt werden, indem in einer Strangpreßanlage ein geschmolzener Kunststoff, z.B. Polystyrol oder Polyäthylen^ mit einem Gas oder einer Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt unter hohem Druck gemischt wird. Bei des herrschenden hohen Druck befinden sich die Wirkkomponenten des Gemisches immer in flüssiger Form, und durch intensive Behandlung wird diese Flüssigkeit in dem Kuns tstoffmaterial gelöst. Wenn der Kunststoff nach dem Mischen durch eine schmale schlitzartige Düse stranggepreßt wird, die die Form eines im Verhältnis zur Breite langen Schlitzes oder einer Ringdüse hat, wird die in dem Gas gelöste Flüssigkeit bei Senkung des Druckes zum Sieden gebracht, und es wird eine Menge kleiner Bläschen gebildet, die dem Kunststoffmaterial eine zellige Struktur mit geschlossenen Zellen verleihen. Als Blähmittel (Zellbildungsmittel) kann beispielsweise Propangas verwendet werden, das bei üblichen Drücken und Temperaturen gasförmig ist, bei hohem Druck jedoch verflüs-. sigt wird, oder es kann Freongas oder irgendein anderes verhältnismäßig niedrig-siedendes, gasförmiges oder flüssiges Blähmittel verwendet werden. Die Zellenbildung in dem Kunststoff verursacht ein Aufblähen und eine Dickenvergrößerung, und die so gebildeten Zellen sind im wesentlichen kugelförmig. Ein solcher geschäumter Kunststoff kann in der Form einer Bahn oder zugeschnittener flächiger Stücke in gleicher Weise wie Pappe für die Herstellung von Verpackungsmaterial verwendet werden, und der Schaumkunststoff kann zur Erhöhung der !!!!durchlässigkeit durch Laminieren mit Oberflächenschichten aus homogenem Kunststoff versehen werden.
Das genannte Schaumkunststoff-material in Form einer Bahn oder eines flächigen Materialstückes ist jedoch nur mit Schwierigkeit derart warmformbar, daß gewölbte Flächen gebildet werden, und statt dessen ist es bisher grundsätzlich erforderlich, das Material durch Falten zu formen. Der
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Schaumstoff als solcher ist zwar grundsätzlich warmformbar, wenn er jedoch beim Formen gleichzeitig der Einwirkung von Hitze und Druck ausgesetzt wird, besteht die Gefahr, daß das Material leicht zusammengedrückt wird, denn die Zellen werden gegeneinandergepreßt, und die zellige Struktur wird örtlich gestört oder verzerrt, und dies hat nachfolgende Änderungen der Dicke zur Folge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verpackungsmaterial zu schaffen, dem diese Nachteile nicht anhaften, und das vielmehr zur Bildung gewölbter Flächen um einen Dorn formbar ist, ohne daß dabei die zellige Struktur beeinträchtigt wird und ohne daß die Dicke übermäßige Änderungen erfährt.
Das VerpackungsmateriaL ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen von linsenförmiger oder länglicher Gestalt sind und daß die linsenförmigen Zellen schichtweise in parallelen Ebenen bzw. die länglichen Zellen mit in parallelen Ebenen liegenden Längsachsen angeordnet sind. Diese Anordnung der Zellen kann durch Strecken des Schaumkunststoff es erzielt werden. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung von Verpackungsmaterial, bei dem der Kunststoff in einer Strangpreßanlage geschmolzen und unter hohen Druck gesetzt wird, während gleichzeitig eine verhältnismäßig niedrig-siedende Flüssigkeit in der Kunststoff schmelze gelöst wird., worauf anschließend die Kunststoff schmelze durch eine schmale schlitzartige Düse stranggepreßt wird und der Druck gesenkt wird, indem z.B. der Kunststoff in einen Raum stranggepreßt wird, in dem normalerweise atmospärischer Druck herrscht, was zur Folge hat, daß die in der Kunststoffmasse gelöste Flüssigkeit zum Sieden gebracht wird und eine Menge kleiner Gasbläschen bildet, die den geschmolzenen Kunststoff aufblähen und ihm eine hohlraumreiche,zellige Struktur mit im wesentlichen kugelförmigen Zellen verleihen. Das Verfahren gemäß der Erfindung
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ist nun dadurch, gekennzeichnet, daß die so stranggepreßte Bahn vor dem Stabilisieren durch Kühlung einer einachsigen oder zweiachsigen Streckung unterworfen wird, bei der die kugelförmigen Zellen unter gleichzeitiger Molekularorientie— rung des Kunststoffes bleibend zu länglichen bzw. linsenförmigen Zellen verformt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielweise näher erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht einen Schnitt durch eine Strangpreßanlage;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein hergestelltes Kunststoffmaterial;
Fig. 3 ist ein Schnitt durch ein gestrecktes Schäumstoffmat erial;
Fig. h zeigt einen Dorn zum Formen eines gemäß der Erfindung gestreckten -rkunststoffes; und
Fig. 5 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 4, bei der ein Blatt eines Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung um einen Dorn herum geformt wird.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage zum Strangpressen eines Rohres oder Schlauches aus Schaumkunststoff weist einen Trichter auf, durch den das Kunststoffmaterial, das sich in der Form eines Pulvers oder Granulates befinden kann, in die Strangpresse 2 eingeführt wird, in der das Kunststoffmaterial durch Erhitzen geschmolzen wird und mittels der Schnecke 3 unter hohen Druck gesetzt wird und gleichzeitig gegen die Düse 4 befördert wird. Durch ein Zuleitungsrohr 5 wird durch Drück verflüssigtes Freongas eingeleitet,das in der Kammer 6 mit dem geschmolzenen Kunststoff gemischt und darin gelöst wird.
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Im Auslaßteil 7 der Strangpresse findet eine weitere Druckausübung sowie mit Hilfe von Heizelementen 8 eine Wärmeeinwirkung auf die Kunststoffschmelze statt, und dann wird die Kunststoffmasse zur Bildung eines Schlauches oder Rohres 11 durch eine Ringdüse 4 stranggepreßt; dies hat zur Folge, daß die Druckeinwirkung aufgehoben wird und der Kunststoff durch Sieden des in der Kunststoffmasse gelösten Freongases eine
zellige Struktur erhält. Unmittelbar nach Bildung des Schaumkunst st off Schlauches 11 wird dieser mit Hilfe der Blasdüse aufgeblasen, durch die in das Innere des Schlauches 11 ein Gas unter Druck eingeführt wird. Dies hat zur Folge, daß der Schlauch i-i zu einem Schlauch 10 von wesentlich größerem Durchmesser aufgeblasen wird. Das Strecken des Schlauches erfolgt sowohl axial als auch radial, wodurch eine sogenannte zweiachsige Streckung des Materials erzielt wird, und die Wandstärke nimmt infolge des Streckens ab. Die Streckwirkung kann variiert werden, indem der Druck bzw. die Menge des durch die Speiseleitung _9 zugeführten Gases geändert wird, und die Dehnung kann zwischen 50 und 500% betragen.
Bei dem Stecken nimmt nicht nur die Wandstärke des Stranggepreßten Verpackungsmaterials ab, sondern es tritt auch eine Verformung der einzelnen Bläschen in dem Schaumkunststoff auf, und das Strecken sollte bei einer Temperatur durchgeführt werden, bei der während des Streckens auch eine Molekülaus— richtung in dem Kunststoff erfolgt. Damit eine solche Molekularorientierung erreicht wird, muß das Strecken ca. 10 unter dem Schmelzbereich des Kunststoffes erfolgen, da bei zu hoher Temperatur keine Molekularorientierung sondern nur eine Umordnung des geschmolzenen Materials erfolgt und dessen Zellen vor dem endgültigen Erhärten ihre Kugelform wieder annehmen. Wenn, .andererseits die Temperatur zu niedrig ist, ist es nicht möglich, das Material zu strecken, ohne daß es reißt. Die ursprünglich kugelförmigen Zellen werden beim zweiachsigen Strecken zu linsen- oder scheibchenförmigen Zellen, beim Stecken in nur einer Richtung zu länglichen Zellen verformt.
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Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch, das Verpackungsmaterial des soeben stranggepreßten Schlauches 11, während Fig. 3 einen Schnitt durch das Wandmaterial des Schlauches im aufgeblasenen Zustand zeigt. Der Schlauch 10 wird nach dem Aufblasen zu einer Bahn aufgeschnitten., die entweder direkt zu Verpackungen verarbeitet oder in. Einzelstücke zerschnitten werden kann, d ie dann zur Bildung von Verpackungsbehältern einzeln weiterverarbeitet werden.
Außer dem beschriebenen Verfahren, bei dem der geschäumte Kunststoff zu einem Schlauch stranggepreßt wird, der dann aufgeblasen wird, besteht auch die Möglichkeit, den geschäumten Kunststoff durch einen geraden Schlitz zu einer Bahn strangzupressen, die dann in der Bahnlängsrichtung gestreckt werden kann, indem sie über einen Zylinder oder eine Walze geführt wird, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit umläuft, die größer als die Austrittsgeschwindigkeit des Kunststoffes aus der Düse h ist.
Der gestreckte Schaumkunststoff mit der beschriebenen Zellenstruktur hat die Eigenschaft, daß die Zellen das Bestreben haben, ihre Kugelform wieder anzunehmen, - .wenn das Material bis zum Erweichen wieder erwärmt wird. Eine solche Rückkehr der Zellenform von derlänglichen oder scheibchenartigen Form
zur Kugelform führt in der Praxis zu einem Schrumpfen des Materials bei gleichzeitiger Dickenzunahme, und dieses Schrumpfen kann zum Formen des Verpackungsmaterials zur Erzeugung gekrümmter Flächen genutzt werden. Das Erhitzen des Kunststoffmaterials mit dem Ziel, ein Schrumpfen örtlich oder im Ganzen herbeizuführen, kann mit Hilfe von Strahlungswärme oder mit Hilfe eines gegen die zum Schrumpfen zu bringenden Teile des Materials gerichteten Heißluftstromes erfolgen. Die kugelförmigen Bläschen oder Zellen des Verpackungsmaterials .14 (Fig. 2) sind mit 12, und die gestreckten, länglichen Zellen des Verpackungsmateriaii 15 (Pig· 3) mit 13 bezeichnet. Das Verpackungsmaterial gemäß Fig. 3 kann nach
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dem Strecken mit einer Außenschicht oder mit einem beiderseitigen Überzug aus homogenem Kunststoff versehen werden, oder der homogene Kunststoff .kann durch sogenanntes gemeinsames Strangpressen, das jedoch eine andere als die in Fig. gezeigte Strangpreßanlage voraussetzt, gleichzeitig mit dem Schaumkunststoff stranggepreßt werden. Diese homogenen Kunststoff schicht en können vor dem .ausrichtenden Strecken an der Schaumkunststoffschicht angebracht werden, und in diesem Falle werden auch die .-.liomogenen Kunst st off schicht en beim Strecken molelfcular ausgerichtet. Der Vorteil der Einbeziehung der homogenen Kunst st off schicht en in den Streckvorgang, bei der auch diese molekular ausgerichtet werden, besteht darin, daß diese Schichten dann auch gemeinsam mit dem Schaumkunststoff schrumpfen, wenn das ganze Laminat einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird. Beim gemeinsamen Strangpressen der Schaumkunst stoff schicht und der homogenen Kunststoffschicht (en) erfolgt beim Streken des Laminates eine gemeinsame Orientierung von selbst. Im Falle, daß die homogenen Kunststoffschichten in einem getrennten Überziehvorgang angebracht werden, ist es vorteilhaft, den Schaumkunst stoff für sich und die homogenen Kunststoff schichten ebenfalls, im Zusammenhang mit dem trberziehvorgang, zu strecken, jedoch besteht auch die Möglichkeit, die ungestreckte Schaumkunststoffschicht zuerst mit homogenen Kunststoffüberzügen zu versehen und erst das Laminat als Ganzes zu strecken. Grundsätzlich kann für die Herstellung des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung jeder beliebige Thermoplast verwendet werden, jedoch ist es aus technischen und wirtschaftlichen Gründen am zweckmäfigsten, im vorliegenden Fall für die Herstellung des Verpackungsmaterials Polystyrol oder Polyäthylen zu verwenden.
In Fig. h ist dargestellt, wie ein Blatt oder Zuschnitt 17 des Verpackungsmaterials gemäß der Erfindung um einen profilierten Dorn 16 gewickelt wird. Der Zuschnitt 17 aus Verpackungsmaterial, der sich wegen der Steifigkeit des Schaumkunststoff es nicht ohne weiteres wölben läßt, wird zuerst
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+ für sich ~ ~
—ο—
zu einem Zylinder gewickelt, dessen Kanten miteinander verbunden werden, und dann wird der Zylinder 17 an dem Dorn 1 6 angebracht. Wenn der aus dem Verpackungsmaterial hergestellte Zylinder 17 an dem Dorn 16 angebracht worden ist, wird mittels der Düse 18 gegen diejenigen Teile 19 des Zuschnittes 17, die mit dem Dorn 16 zur Berührung gebracht werden sollen, Luft geblasen. Fenn der Zuschnitt 17 so weit erwärmt ist, daß die Zellen 13 das Bestreben haben, ihre Kugelform wieder anzunehmen, schrumpfen die Teile 19 des Zuschnittes 17 und gelangen in der in Fig. 5 gezeigten Weise zur straffen Anlage an dem Dorn 16. lenn die Schaumkunststoffschicht mit Außenüberzügen aus homogenem Kunststoff versehen ist, die ebenfalls durch Streiken orientiert sind, schrumpfen mit der Schaumkunststoffschicht auch die homogenen Kunststoffüberzüge. Der durch Schrumpfen gewölbt geformte Körper 20 aus Verpackungsmaterial kann nach dem Formen von dem Dorn 16 abgenommen werden, wenn das Kunststoffmaterial durch Abkühlen genügend stabilisiert ist. Der nun in die gewünschte Becherform gebrachte Körper 20 kann leicht mit einem Boden versehen werden, indem eine ebene Bodenscheibe an den Kantenteilen des geschrumpften Abschnittes befestigt wird. Es hat sich gezeigt, daß das Verpackungsmaterial vorher mit Werbetexten, Gebrauchsanweisungen oder Verzierungen bedruckt werden kann, die während des Schrumpfens nicht allzuseh© verzerrt werden. Die durch die Schrumpf wirkung erzeugte Verzerrung des Aufdruckes auf dem Verpackungsmaterial 17 kann durch eine entsprechende Veränderung der Größenverhältnisse beim Aufdrucken ausgeglichen werden. Wenn die homogene Kunststoffschicht und die Schaurakunststoffschicht ungleiche Schrumpfeigenschaften haben, entsteht entlang der geschrumpften Teile des Materials eine unebene Oberflächenbeschaffenhext. Durch entsprechende Anpassung der in dem Laminat vorhandenen Schichten aneinander hinsichtlich Streckbarkeit und Schrumpffähigkeit ist es jedoch möglich, auch an den geschrumpften Teilen eine ebene und glatte Oberfläche zu erzielen.
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Das Verpackungsmaterial gemäß der Erfindung hat sich als sehr nützlich erwiesen und ist innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen durch Schrumpfen formbar.
Patentansprüche
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Claims (10)

Patentansprüche
1.^ Wannformbares Verpackungsmaterial, bestehend aus einer Bahn oder einem flächigen Stück oder Zuschnitt aus stranggepreßtem Schaumkunststoff mit zelliger Struktur mit geschlossenen, dünnwandigen Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen des Schaumkunststoffes von linsenartiger oder länglicher Form sind und daß die linsenförmigen Zellen schichtweise in parallelen Ebenen bzw. die länglichen Zellen mit in parallelen Ebenen liegenden Längsachsen angeordnet sind.
2. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Thermoplast, beispielsweise Polystyrol, ist.
3. Verpackungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des größten zum kleinsten Zellenwandabstand oder der Abmessungen der Zellen 1,5 bis 10 beträgt.
4. Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3f dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumkunststoffschicht mit einem durch Laminieren mit der Schaumkunststoff— schicht fest verbundenen einseitigen oder beidsextigen Überzug aus homogenem Kunststoff versehen ist.
5. Verpackunsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis h,
dadurch gekennzeichnet, daß die linsenartige oderlängliche Form der Zellen durch Strecken des Schaumkunststoff es erzeugt ist.
6. Verpackung^ material nach Anspruch h oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der anlaminierte Überzug aus homogenem Kunststoff ;-bzw. diese Überzüge durch Strecken ffloXekularorientiert sind.
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7. Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Kunst— Stoffmaterial in einer Strangpreßanlage geschmolzen und unter hohen Druck gesetzt wird, während ^eichzei— tig in der Kunststoffschmelze eine verhältnismäßig niedrig-siedende Flüssigkeit gelöst wird, dann die Kunststoffschmelze durch eine schmale, schlitzartige Düse stranggepreßt und der Druck gesenkt wird, indem beispielsweise in einen Raum gepreßt wird, in dem normalerweise atmosphärischer Druck herrscht, so daß die in der Kunststoffmasse gelöste Flüssigkeit zum Sielen gebracht wird und eine Menge kleiner Gasbläschen bildet, die die geschmolzene Kunststoffmasse aufblähen und ihr eine hohlraumreiche, zellige Struktur mit im wesentlichen kugelförmigen Zellen verleihen, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Zellen zu einer länglichen öder linsenförmigen Form bleibend verformt werden und gleichzeitig das Kunststoffmaterial molekular orientiert wird, indem die stranggepreßte Bahn vor dem Stabilisieren durch Kühlen einachsig oder zweiachsig gestreckt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken durchgeführt wird, indem ein stranggepreßter Schlauch aus Schaumkunststoff mit einem Gas unter Druck aufgeblasen wird.
9» Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der stranggepreßte Schaumkunststoff in einer oder zwei Richtungen um 50 bis 500% gestreckt wird.
10. Verpackungsbehälter aus einem Verpackungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bzw. einem nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 ^is 9 hergestellten Verpackungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpackungsmaterial in Form einer Bahn oder eines
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+ strang-
Zuschnittes um einen Dorn herum geformt wird und daß das Verpackungsmaterial durch Erhitzen und anschließendes Schrumpfen desselben zur formschlüssigen Anlage an dem Dorn gebracht wird, wobei die länglichen oder linsenartigen Zellen nach dem Erhitzen das Bestreben haben, ihre Kugelform wieder anzunehmen·
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DE2429221A 1973-06-19 1974-06-18 Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Behälters bzw. Behälterteils Expired DE2429221C2 (de)

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NL (1) NL7408010A (de)
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