DE2538464B1 - Vorrichtung zur herstellung von faltbaren packmitteln aus geschaeumtem polystyrol - Google Patents

Description

• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit zwei Formhälften der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Formhälfte auf ihrer dem Formhohlraum zugekehrten Fläche im Bereich der Faltlinien dachförmige Prägeleisten aufweist, deren Höhe über ihre Längserstreckung unterschiedlich ist und deren größte Höhe der gewünschten Dicke der faltbaren Packmittel entspricht, und daß die eine Formhälfte aus einer Füllstellung, in der die höchsten Erhebungen der Leisten in Abstand vom Boden der anderen Formhälfte liegen und bei der die Formhälften bereits einen geschlossenen Formraum begrenzen, bis zur Anlage der Erhebungen an den Boden der anderen Formhälfte bewegbar ist.
• Durch diese Maßnahmen, insbesondere durch die Ausbildung der Prägeleisten, die in bestimmten vorgegebenen Abständen sich teilweise auf der gegenüberliegenden Formhälfte abstützen, ergeben sich in dem Bereich der Lücken Scharniere von einheitlicher Enddicke und Qualität. Es wird zudem sicher vermieden, daß bei einer eventuell nicht absolut parallelen Prägebewegung, die beispielsweise auf eine ungleichmäßige Erwärmung oder Kühlung der Formhälften zurückzuführen ist, einzelne Filmscharniere der Packmittel teilweise oder vollständig durchtrennt werden.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in dem einheitlichen, exakt einstellbaren Prägedruck, der durch ein spreizbares Element vollflächig auf die in der Schließstellung bewegliche Formhälfte wirkt. Die Druckeinleitung in Verbindung mit der mechanischen Verriegelung der Formhälften ermöglicht eine platz- und kostensparende, alles in allem wirtschaftliche Bauweise.
• Zwei beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind in den Zeichnungen, die einen Überblick über die Funktion der einzelnen Bauelemente geben, schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt der Vorrichtung in Schließstellung mit Membrane aus gummielastischem Werkstoff, Fig. 2 einen Querschnitt der Vorrichtung, wobei eine Formhälfte als spreizbares Element ausgebildet ist, und Fig. 3A bis 3C verschiedene Ausbildungen der Prägeleisten.
• Den Hauptteil der Vorrichtung bilden die mit Heiz-und Kühlkammer 5 und 6 ausgestatteten Formhälften 1 und 2. Die Formhälfte 1 ist an einem Gelenkpunkt 15 befestigt und wird mittels eines Hydraulik-oder Pneumatikzylinders 3 bewegt. Die Kolbenstange des Zylinders wirkt auf einen Kipphebel 4, der die beiden Formhälften in der Schließstellung miteinander verriegelt. Durch die Kammer 5 der Formhälfte 1 reicht eine rohrförmige Einrichtung 12, wodurch der Formhohlraum 11 mit vorgeschäumtem, kleinteiligem, noch expandierbarem Polystyrol gefüllt wird.
• Mit 7 und 8 sind die den Formhohlraum 11 begrenzenden, perforierten (in den Zeichnungen nicht dargestellt) Flächen der Formhälften bezeichnet.
• Die von Führungselementen gehaltene Formhälfte 2 wird durch ein spreizbares Element 9, vorteilhaft durch eine Membrane aus gummielastischem Werkstoff, aus der Füllstellung in die Endstellung, d.h. Prägestellung bewegt. In seinem mittleren Bereich ist das spreizbare Element 9 mit der Formhälfte 2 und an seinem Randbereich mit einem Gehäuseteil 21 form- und kraftschlüssig verbunden.
• Gehäuseteil 21 und Membrane 9 bilden dadurch einen allseitig geschlossenen Druckraum 10, der über die Rohrleitung 13 mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium, vorzugsweise Druckluft beaufschlagt werden kann. Es hat sich insgesamt als zweckmäßig erwiesen, das Druckmedium durch eine Venturidüse 17 über die Rohrleitung 13 einzuleiten.
• Die Durchflußmengen durch die Venturidüse 17 sind an der Eintrittseite mit dem Ventil 18 und an der Austrittseite mit dem Ventil 19 steuerbar. Der Druck des flüssigen oder gasförmigen Mediums im Druckraum 10 wird mit dem Druckminderer 20 geregelt und beträgt im allgemeinen zwischen 0,5 bis 4 ata.
• Auf ihrer dem Formhohlraum 11 zugekehrten Fläche 8 ist die Formhälfte 2 mit satteldachförmigen Prägeleisten 14 versehen. Die Prägeleisten 14 sind so ausgebildet, daß die Prägelinie, die den geringsten Abstand zur gegenüberliegenden Werkzeughälfte 1 aufweist, durch zonenweise Abstufungen unterbrochen wird. Die Prägeleisten setzen sich somit aus Teilstücken mit dreieckförmigen und trapezförmigen Querschnitten zusammen. Der Leistenbereich mit dem dreieckförmigen Querschnitt wirkt beim Prägen als Distanzhalter. Dabei drückt die Spitze fest an die gegenüberliegende Fläche 7 der Formhälfte 1, während die Leistenbereiche mit den Abstufungen die Scharnierlängen- und -dicken exakt bestimmen.
• Selbstverständlich kann die satteldachförmige Prägeleiste, insbesondere im Bereich ihrer Einschnitte, auch stellenweise abgerundet werden. Der Querschnitt des Filmscharniers wird stets der Differenz zum vollen dreieckförmigen Querschnitt entsprechen. Besonders hervorzuheben ist, daß sich eine etwaige Durchbiegung der Form und Ungenauigkeiten der Fertigung bei dieser Ausführung der Prägeleisten nicht negativ auf die Gleichmäßigkeit der Filmscharniere auswirken können.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Formhälfte 2 als spreizbares Element ausgebildet.
• Auf ihrer dem Druckraum 10 zugekehrten Seite enthält sie dazu eine, in den Druckraum hineinreichende, vorteilhafte zylinderförmige Erhebung 22. Diese Erhebung 22 hat die Funktion eines Kolbens und schließt den Druckraum 10 mit Hilfe eines an ihrem Umfang vorgesehenen Dichtungselements 23 gas- bzw. flüssigkeitsdicht ab (Fig. 2). Besonders vorteilhaft ist es, die wirksame Kolbenfläche der Erhebung 22 möglichst groß zu gestalten, so daß exakt definierbare Prägekräfte in einfacher Weise eingestellt werden können.
• Mit der bisher beschriebenen Vorrichtung werden auf folgende Weise faltbare Packmittel aus Schaumpolystyrol erzeugt: Die Formhälften 1 und 2 werden zunächst in geöffnetem Zustand mit Dampf vorgeheizt und anschließend durch den Zylinder 3 in die Schließstellung gebracht und verriegelt. Mittels Druckluft, die in die beiden Kammern 5 und 6 eingeleitet wird und die die Kondensatabgangsleitung sowie die perforierten, den Formhohlraum 11 begrenzenden Flächen 7 und 8 durchströmt, wird das vorgeheizte Werkzeug getrocknet. Danach erfolgt über die Einrichtung 12 die Füllung des Formhohlraumes 11 mit vorgeschäumtem, kleinteiligem, noch expandierbarem Polystyrol, worauf unter Zuführung eines Wärmemediums, vorzugsweise unter Zuführung von Dampf, die Versinterung der Polystyrolteilchen beginnt. Nach einer einstellbaren Zeit, die durch einfache Vorversuche leicht ermittelt werden kann, wird das Ventil 18 geöffnet, so daß infolge des noch geschlossenen Ventils 19 das Druckmedium entgegen der üblichen Strömungsrichtung über die Leitung 13 in den Druckraum 10 gelangt.
• Im Druckraum 10 baut sich der am Druckminderer 20 eingestellte Prägedruck auf, wirkt vollflächig auf das spreizbare Element 9 und bewegt die Werkzeughälfte 2, bis die Prägeleisten 14 die konturgebende Fläche 7 der Formhälfte 1 berühren. Dabei erfolgt das Prägen und die endgültige Formgebung des faltbaren Packmittels. Die Dampfzufuhr wird bis zur gewünschten Verschweißungsgüte des Packmittels fortgesetzt.
• Nach der Abkühlung der Formhälften - durch die Kammern 5 und 6 wird dazu Wasser geleitet - und nach deren Entriegelung mittels des Hydraulik- oder Pneumatikzylinders 3 wird das Formteil in bekannter Weise entnommen. Dazu wird durch gleichzeitiges Öffnen der beiden Ventile 18 und 19 in der Venturidüse 17 ein Unterdruck erzeugt, der über die Rohrleitung 13 im Druckraum 10 wirksam wird und die Formhälfte 2 in ihre Ausgangsstellung bewegt.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Herstellen von faltbaren Packmitteln aus geschäumtem Polystyrol mit zwei heiz- und kühlbaren Formhälften, die von Führungselementen gehalten mit einstellbarem Druck gegeneinander bewegbar sind und die miteinander einen geschlossenen Formhohlraum begrenzen, und mit Leisten zum Einprägen von Faltlinien, dadurch gekennzeichnet, daß eine Formhälfte (2) auf ihrer dem Formhohlraum (11) zugekehrten Fläche (8) im Bereich der Faltlinien dachförmige Prägeleisten (14) aufweist, deren Höhe über ihre Längserstreckung unterschiedlich ist und deren größte Höhe der gewünschten Dicke der faltbaren Packmittel entspricht, und daß die eine Formhälfte (2) aus einer Füllstellung, in der die höchsten Erhebungen der Leisten in Abstand vom Boden der anderen Formhälfte liegen und bei der die Formhälften bereits einen geschlossenen Formraum begrenzen, bis zur Anlage der Erhebungen an den Boden der anderen Formhälfte bewegbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Formhälfte (2) aus der Füllstellung in die Endstellung durch eine an ihr befestigte an einen Druckraum (10) angrenzende Membrane (9) bewegbar ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Formhälfte (2) mit einer kolbenartig ausgebildeten Rückseite in einem zylinderartigen Druckraum (10) verschiebbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (10) mit einer Venturidüse (17) in Beziehung steht und die Druckverhältnisse im Druckraum (10) mittels eines der Austrittsseite der Venturidüse (17) nachgeschalteten Ventils (19) steuerbar sind.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von faltbaren Packmitteln aus geschäumtem Polystyrol mit zwei heiz- und kühlbaren Formhälften, die von Führungselementen gehalten, mit einstellbarem Druck gegeneinander bewegbar sind und die miteinander einen oeschlossenen Formhohlraum begrenzen, und mit Leisten zum Einprägen von Faltlinien.

   Es ist bekannt, daß sich Verpackungsprobleme sehr gut mit Packmitteln aus Schaumpolystyrol lösen lassen. Vor allem für die Verpackung von Verbrauchsgütern und auf dem Nahrungsmittelsektor für den Versand von Obst, Fisch, Fleisch usw. sind Behälter aus hartem Schaumstoff, insbesondere aus expandierbarem Polystyrol, wichtige Hilfsmittel geworden. Bei kastenförmigen Verpackungsgebilden mit im wesentlichen quaderförmigen, kubischen und ähnlichen Hohlräumen ergeben sich jedoch ungünstige Verhältnisse der Volumina von Schaumpolystyrol-Verpakkungsteilen zu vorhandenem Laderaum bzw. Lagerraum. Die Raumausnutzung erweist sich als äußerst schlecht. Die Beseitigung dieser Nachteile führte zu Klapp- oder Faltverpackungen, d. h. zu faltbaren Schachteln oder klappbaren Verpackungsteilen, deren Einzelelemente über sogenannte Filmscharniere miteinander verbunden sind. In einfachster Form wird dabei eine Schaumpolystyrolplatte derart gerillt, daß sie sich wie eine Faltschachtel zu einem Behältnis oder einem ähnlichen zum Verpacken geeigneten Teil zusammenklappen läßt.

   Gemäß einer bekannten Technologie erfolgt die Ausbildung der Filmscharniere nach der eigentlichen Herstellung, d.h. nach dem Schäumen der Plattenteile. Hierzu werden je nach Ausführung und Größe der Filmscharniere Druckleisten beweglich in die Schäumform eingebaut. Nachdem das zu fertigende Verpackungsteil in der Form geschäumt und gekühlt wurde, drücken die Leisten an den gewünschten Stellen das Material derart zusammen, daß es unter Verformung seiner Struktur verdichtet wird und sich Filmscharniere bilden. Nachteilig hierbei ist jedoch die geringe Biegewechselfestigkeit und daraus resultierend eine geringe Lebensdauer der auf diese Weise gefertigten Filmscharniere, so daß solche Verpakkungsteile lediglich als Einwegartikel Verwendung finden können. Beim Einsatz der hierfür bekannten Vorrichtungen für das Herstellen von Packmitteln aus Polystyrol, wobei die Filmscharniere bereits während des Schäumvorganges ausgebildet werden, erweist sich insbesondere das Prägen mit beweglichen Druckleisten als äußerst unbefriedigend. Es wurde festgestellt, daß sich die Führungen zwischen dem Formwerkzeug und den Druckleisten allmählich mit Schaumpolystyrol zusetzen, was höchst unerwünscht ist, da dies zum Verklemmen und Verkanten der parallel bewegten Prägeeinheit führt. Außerdem verteuern der erforderliche Prägerahmen mit den Druckleisten, der zusätzliche Antrieb und die Führungen, die für eine senkrechte Bewegung des Prägerahmens zur Formtrennebene zwingend sind, die Herstellungskosten des Formwerkzeuges und der Vorrichtung erheblich.

   Aus der DT-OS 1922261 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung zelliger Thermoplasterzeugnisse bekannt, bei welcher schäumbare Thermoplastkügelchen zunächst in einer Vorformstelle zu einem Rohling geformt und dieser anschließend in einer Endformstelle in die gewünschte endgültige Form gebracht wird. Zur Formgebung sind heiz- bzw. kühlbare Platten und Rahmen vorgesehen, die von Führungselementen gehalten und mit einstellbarem Druck gegeneinander bewegbar sind. Für die Verwendung der Erzeugnisse als Verpackungsbehälter können auch Falt- oder Klapplinien an den Erzeugnissen angebracht werden. Die dazu eingesetzten Leisten besitzen jedoch eine durchgehend einheitliche Querschnittsform, so daß die Ausbildung von Scharnieren vorgegebener Enddicke und einheitlicher Qualität wenn überhaupt nur mit Hilfe aufwendiger Regeleinrichtungen möglich ist.

   Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von faltbaren Packmitteln aus Schaumpolystyrol zu vereinfachen und zugleich widerstandsfähigere Filmscharniere von einheitlicher Enddicke bzw. Qualität zu erzeugen, d.h. die Biegewechselfestigkeit zu erhöhen.