DE4423283A1

DE4423283A1 - Verfahren zur Herstellung von vorzugsweise flüssigkeitsabsorbierenden Schaumkunststoffmaterialien und/oder Gegenständen sowie ein entsprechendes Schaumkunststoffmaterial bzw. ein entsprechender Gegenstand

Info

Publication number: DE4423283A1
Application number: DE19944423283
Authority: DE
Inventors: Horst-Ditmar Groene
Original assignee: Linpac Technologie GmbH
Current assignee: Linpac Packaging Ltd
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1996-01-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vorzugsweise flüssigkeitsabsorbierenden Schaumkunststoffma terialien und/oder Gegenständen gemäß den Oberbegriff des Anspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung ein ent sprechendes Schaumkunststoffmaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 und einen entsprechenden Gegenstand nach dein Oberbegriff des Anspruchs 20.

Schaumkunststoffmaterialien in Form von beispielsweise Fo lien und Bahnen sowie aus Schaumkunststoff gebildete Ge genstände, insbesondere zu Verpackungszwecken wie bei spielsweise Schalen zur Aufnahme von flüssigkeitsabson dernden Nahrungsmitteln, verfügen über eine Zellstruktur aus einer Vielzahl miteinander verbundener Zellen. Die Zel len umgeben größtenteils geschlossene Hohlräume. Infolge der geschlossenen Zellen nehmen Schaumkunststoffe so gut wie keine Flüssigkeiten auf.

Schaumkunststoffe werden wegen ihres geringen Gewichts un ter anderem zu Verpackungszwecken eingesetzt. Beispiels weise werden Schalen zur Aufnahme von Flüssigkeiten abson dernder Nahrungsmittel, z. B. Fleisch, aus Schaumkunststoff hergestellt. Damit solche Schalen vom Fleisch abgesonderte Flüssigkeiten aufnehmen können, ist es bereits bekannt, solche Schalen aus zwei äußeren Schichten aus Schaumkunst stoff und einer mittleren flüssigkeitsaufsaugenden Einlage aus einem vliesartigen Papier zu bilden. Die zum Fleisch weisende obere Schicht des Schaumkunststoffs muß zusätzlich mit Löchern versehen werden, damit der Fleischsaft durch die obere Schaumkunststoffschicht hindurch zur flüssig keitsaufsaugenden Einlage gelangen kann. Die Herstellung einer solchen Schale ist sowohl material- als auch kosten intensiv.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich flüssigkeitsabsor bierende Schaumkunststoffmaterialien und flüssigkeitsab sorbierende Gegenstände einfach und kostengünstig herstel len lassen. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, Schaumkunststoffmaterialien und Gegenstände zu schaffen, die einfach aufgebaut sind und gleichwohl Flüssigkeiten absorbieren.

Ein Verfahren zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegen den Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Dem nach ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Zellen des Schaum kunststoffs nachträglich, und zwar vorzugsweise nach dem Aufschäumen des Schaumkunststoffs, zu öffnen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Öffnungen der Zellen er halten bleiben und nicht durch ein weiteres Aufschäumen des Schaumkunststoffs wieder geschlossen werden.

Die Öffnungen ermöglichen das Eindringen von Flüssigkeiten in die Zellen. Vorzugsweise verfügen die Öffnungen über re lativ kleine Abmessungen, so daß sie die Flüssigkeit kapil larartig in die geöffneten Zellen einsaugen und gegebenen falls die Flüssigkeit von der einen zur anderen Zelle wei terleiten.

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist vorgese hen, die Zellen thermisch zu öffnen. Zu diesem Zweck sind im Kunststoffrohmaterial Partikel, beispielsweise Metall partikel, eingelagert. Nach dem Ausschäumen des Schaum kunststoffs, insbesondere nach der Fertigstellung daraus gebildeter Gegenstände oder Materialien, werden die Parti kel erwärmt, wodurch sie die Zellwände durchschmelzen zur Schaffung der für die Flüssigkeitsaufnahme des Schaum kunststoff erforderlichen Öffnungen. Durch den Grad der Aufheizung der Partikel und die Abmessungen derselben las sen sich nahezu alle gewünschten Abmessungen der Öffnungen erreichen. Die Anzahl der Öffnungen wird bestimmt durch den Anteil der Partikel am Rohkunststoff.

Als Material zur Herstellung der Partikel kommt ein solches mit hoher Wärmekapazität in Betracht. Dieses läßt eine wirksame Erwärmung der Partikel innerhalb kürzester Zeit zu.

Die Erwärmung der Partikel erfolgt vorzugsweise durch elek tromagnetische Strahlen, insbesondere Mikrowellen. Auf diese Weise ist es möglich, die Partikel trotz ihrer Einle gung in Schaumkunststoff indirekt zu erwärmen bzw. zu er hitzen, nicht aber das Schaumkunststoffmaterial. Dadurch lassen sich gezielt und exakt die Öffnungen in den Zellen bilden.

Ein Schaumkunststoffmaterial zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 13 auf. Durch die im Schaumkunststoff eingebetteten Parti kel mit einer im Vergleich zum Schaumkunststoff höheren Wärmekapazität lassen sich die Zellen in verblüffend einfa cher Weise nachträglich öffnen. Es ist nur noch eine ther mische Behandlung des aufgeschäumten und vorzugsweise ver festigten Schaumkunststoffs erforderlich, um die Zellen zu öffnen. Die geöffneten Zellen sorgen dafür, daß Flüssigkeit in die Zellen hineingelangen bzw. von den Zellen aufgesogen werden können. Das erfindungsgemäße Schaumkunststoff material verfügt aufgrund dessen über schwammähnliche Ei genschaften.

Beim erfindungsgemäßen Schaumkunststoffmaterial handelt es sich vorzugsweise um Schaumkunststoffolien, Schaumkunst stoffbahnen und/oder Schaumkunststoffblöcke, also Halbzeuge zur Bildung entsprechender Gegenstände. Das Schaumkunst stoffmaterial wird schon vor der Herstellung der Gegen stände mit den Öffnungen in den Zellen versehen. Dieses Halbzeugmaterial wird, um ein späteres Verschließen der Öffnungen der Zellen zu verhindern, vorzugsweise spanend weiterverarbeitet. Erfolgt hingegen eine Weiterverarbeitung der Schaumkunststoffbahnen oder -folien, beispielsweise durch Tiefziehen, erfolgt eine thermische Behandlung zum Öffnen der Zellen erst nach der Fertigstellung der aus den Schaumkunststoffbahnen oder -folien zu bildenden Gegen stände.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird des weite ren gelöst durch flüssigkeitsabsorbierende Gegenstände ge mäß dem Anspruch 20. Demnach sind die erfindungsgemäß flüs sigkeitsaufnehmenden Gegenstände für insbesondere Verpac kungsgegenstände wie zum Beispiel Schalen zur Aufnahme flüssigkeitsabsondernder Lebensmittel mit Öffnungen bzw. Zellen in den Öffnungen versehen. Durch die als Kapillaren wirkenden Öffnungen wird die von den Lebensmitteln, insbe sondere Fleisch, abgesonderte Flüssigkeit in die Hohlräume der Zellen eingesaugt und dort gehalten.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung einschließlich des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 einen stark vergrößerten Ausschnitt aus einer Wandung einer Schale mit noch geschlossenen Zel len des Schaumkunststoffs, und

Fig. 2 eine Ansicht gemäß der Fig. 2 mit geöffneten Zel len des Schaumkunststoffs.

Die Erfindung wird nachfolgend erläutert anhand eines stark vergrößerten teilweisen Querschnitt durch eine Schale 10 zur Aufnahme von flüssigkeitsabsondernden Nahrungsmitteln wie z. B. Fleisch. Die Schale 10 ist gebildet aus einer einschichtigen Materialbahn aus Schaumkunststoff. Die Ma terialbahn der Schale 10 verfügt über eine Zellstruktur. Diese ist gebildet aus einer Mehrzahl miteinander verbunde ner Zellen 11. Die im inneren hohlen Zellen umschließen ei nen Hohlraum 12, in dem sich zunächst nur Luft befindet.

Die Materialbahn der Schale 10 verfügt über zwei im gezeig ten Ausführungsbeispiel parallele Außenseiten, und zwar eine zur Nahrungsmittel weisenden Innenseite 13 und eine Außenseite 14.

Im Rohmaterial zur Herstellung des Schaumkunststoffs für die Schale 10 sind erfindungsgemäß kleine Partikel 15 aus einem Material hoher Wärmekapazität eingemischt. Der Durch messer der Partikel ist erheblich kleiner als die Zellen 11 des aufgeschäumten Schaumkunststoffs. Gebildet sind die Partikel aus einem Material hoher Wärmekapazität, bei spielsweise ein Metallpulver. Es können alle denkbaren Me talle, insbesondere Nichteisenmetalle wie z. B. Aluminium, in Betracht kommen. Die Vermischung der Partikel 15 mit dem Rohmaterial zur Herstellung des Schaumkunststoffs ist der art gewählt, daß eine zufällige Verteilung der Partikel 15 im Rohmaterial des Schaumkunststoffs und der daraus herge stellten Materialbahn erfolgt. Die Darstellung in der Fig. 1 gibt nur schematisch die Verteilung der Partikel 15 im Schaumkunststoffmaterial wieder. Es können ein oder mehrere Partikel 15 in den Zellen 11 angeordnet sein. Zufallsbe dingt ist es auch denkbar, daß in einzelnen Zellen 11 Par tikel 15 fehlen. In der Regel wird die Anzahl der Partikel 15 in den Zellen 11 jedoch so gewählt, daß jede Zelle 11 mindestens einen Partikel 15 aufweist. Des weiteren sind in Freiräumen 16 zwischen benachbarten Zellen Partikel 15 angeordnet. Auch hier muß sich nicht in jedem Freiraum 16 ein Partikel 15 befinden. Angestrebt ist aber, daß in jedem Freiraum 16 mindestens ein Partikel 15 angeordnet ist, wo bei in manchen Freiräumen 16 auch mehrere Partikel 15 sich befinden können.

Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus der fertigen Schale 10. Demnach sind durch die Partikel 15 die Zellen 11 mit Öffnungen 17 versehen. Der besseren Übersicht halber sind in der Fig. 2 nur einige Öffnungen 17 eingezeichnet. Tat sächlich können die Zellen 11 mit einer erheblich größeren Anzahl von Öffnungen 17 versehen sein, derart, daß jede Zelle 11 mit der benachbarten Zelle 11 oder einem Freiraum 16 durch mindestens eine Öffnung 17 in Verbindung steht. Die Querschnittsabmessungen der Öffnungen 17 entsprechen etwa den Querschnittsabmessungen der Partikel 15. Die Öff nungen 17 sind im wesentlichen gleichermaßen ausgerichtet, indem die Öffnungen 17 in wesentlichen quer zur Ebene der Innenseite 13 bzw. Außenseite 14 der Schale 10 verlaufen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Schale 10 sind nur Öffnungen 17 in der Innenseite 13 der Schale 10; nicht aber in der Außenseite 14.

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung der Schale 10 näher beschrieben:

Dem noch nicht aufgeschäumten Kunststoffmaterial werden vor der Verarbeitung die Partikel 15 in ausreichender Menge und Größe zugemischt. Das kann zum einen derart erfolgen, daß die Partikel 15 mit dem vorzugsweise granulatartigen Kunst stoffmaterial lediglich lose verbunden sind. Es entsteht dadurch eine Mischung separater Kunststoffgranulatkörner einerseits und Partikel 15 andererseits. Es ist aber auch denkbar, die Partikel 15 mit den Granulatkörnern zu verbin den, indem die Partikel 15 in den Granulatkörnern eingebet tet oder äußerlich mit den Granulatkörnern verbunden sind.

Aus dem mit den Partikeln 15 versehenen Kunststoffmaterial wird durch Extrusion und gegebenenfalls darauf folgende Um formungen eine Materialbahn aus Schaumkunststoff gebildet, die über die in der Fig. 1 gezeigte Struktur verfügt. Im vorliegenden Falle ist die Materialbahn einlagig. Es ist jedoch auch denkbar, die Materialbahn zweilagig auszubil den, indem ein extrudierter Materialschlauch flachgewalzt und an den Rändern besäumt wird. Die beiden Schichten sind dann thermisch miteinander verbunden zur Bildung einer ein stückigen Materialbahn.

Aus der Materialbahn wird durch Tiefziehen die Schale 10 gebildet. Dazu wird entweder vor dem Tiefziehen ein ent sprechender Zuschnitt aus der Materialbahn herausgeschnit ten oder nach dem Tiefziehen die fertige Schale 10 aus der übrigen, unverformten Materialbahn herausgetrennt.

Nach dem Tiefziehen der Schale 10 werden die Öffnungen 17 in den Zellen 11 gebildet. Dazu wird die fertige Schale 10 thermisch behandelt. Diese thermische Behandlung kann nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung durch elektromagnetische Wellen erfolgen. Bei diesen Wellen han delt es sich vorzugsweise um Mikrowellen im Frequenzbereich von 10⁸ bis 10¹² Hz und einer Wellenlänge von 0,01 bis 10 cm. Diese unsichtbaren Mikrowellen führen zu einer Erwär mung bzw. Erhitzung nur der insbesondere metallischen Par tikel 15. Diese Erwärmung der Partikel 15 kann beispiels weise nach dem Prinzip eines Mikrowellenherdes oder in ei nem Mikrowellenherd erfolgen.

Die erwärmten Partikel 15 führen dazu, daß sie schwerkraft bedingt von oben nach unten durch die Materialbahn wandern und bei die Wände mindestens einer Zelle 11 oder zwei Wände benachbarter Zellen 11 durchschmelzen und dabei die Öffnungen 17 in den Zellen bilden. Danach schmelzen die Partikel 15 an die benachbarte Wandung der gleichen Zelle 11 oder einer benachbarten Zelle 11 an oder in die Wandung ein, wo auch eine dauerhafte Verbindung der Partikel 15 mit den Schaumkunststoff zustandekommt.

Vorzugsweise erfolgt eine Erwärmung der Partikel 15 bei um gekehrten Schalen 10, so daß gemäß der Fig. 1 die Innen seite 13 der Schale unten und die Außenseite 14 der Schale 10 oben liegt. Dadurch entstehen Öffnungen 17 in den zur Innenseite 13 der Schale 10 weisenden Wandungen der Zellen 11. Hingegen bleiben die zur Außenseite 14 der Schale 10 weisenden Wandungen der Zellen 11 geschlossen. Dadurch ver fügt die fertige Schale 10 gemäß der Fig. 2 über Öffnungen 17 in ihrer Innenseite 13, während die Außenseite 14 ge schlossen ist. Auf diese Weise kann durch die Innenseite 13 der Schale 10 von den Nahrungsmitteln abgesonderte Flüssig keit in die Zellen 10 zwar eintreten; aber nicht über die Außenseite 14 der Schale 10 austreten. Sich in der Schale 10 sammelnde Flüssigkeit kann dadurch nicht durch die Schale 10 hindurchfließen. Die Flüssigkeit bleibt vielmehr in der Schale 10.

Da die Öffnungen 17 erfindungsgemäß Kapillaren darstellen, geben sie aufgesogene Flüssigkeit über ihre Innenseite 13 nicht mehr ab, wenn die Schale 10 schräg oder kurzfristig über Kopf gehalten wird.

Die Erfindung eignet sich außer zur Herstellung der hier beschriebenen Schale 10 zur Herstellung beliebiger anderer Gegenstände, insbesondere Verpackungskörper, die zur Auf nahme von Flüssigkeiten oder Flüssigkeiten absondernden Gü tern dienen sollen. Es ist auch denkbar, nach der Erfindung Schaumkunststoffolien, Schaumkunststoffbahnen oder Gegen stände zu bilden, die als Halbzeuge zur Weiterverarbeitung eingesetzt werden. Vorzugsweise erfolgt eine solche Wei terbearbeitung spanend, damit die Öffnungen 17 bei der Wei terbearbeitung nicht wieder verschlossen werden.

Bezugszeichenliste

10 Schale
11 Zelle
12 Hohlraum
13 Innenseite
14 Außenseite
15 Partikel
16 Freiraum
17 Öffnung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von vorzugsweise flüssig keitsabsorbierenden Schaumkunststoffmaterialien, wobei durch Aufschäumen von Kunststoff Zellen im Schaumkunst stoffmaterial gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (11) nachträg lich geöffnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (11) nach dem Aufschäumen des Schaumkunst stoffmaterials geöffnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zellen (11) mit Öffnungen (17) versehen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zelle (11) mit jeweils mindestens einer Öffnung (17) versehen wird.

5. Verfahren nach einem-oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (17) der Zellen (11) derart angeordnet werden, daß mindestens innen liegende Zellen (11) mit benachbarten Zellen (11) verbunden sind und mindestens an einer außenliegenden Seite des Schaumkunststoffmaterials sich befindende Zellen (11) über nach außen weisende Öffnungen (17) verfügen.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (17) der art in das Schaumkunststoffmaterial eingebracht werden, daß sie sich im wesentlichen in einer Richtung, insbesondere in Querrichtung des Schaumkunststoffmaterials, erstrecken.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (11) geöffnet werden, nachdem das Schaumkunststoffmaterial mindestens vorverformt worden ist.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (11) geöffnet werden, nachdem das Schaumkunststoffmaterial endverformt worden ist.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (11) in den vom Schaumkunststoffmaterial gebildeten Gegenständen (Schale 10) oder einer aus dem Schaumkunststoffmaterial ge bildeten Materialbahn geöffnet werden.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (11) ther misch geöffnet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (11) durch Erwärmung von im Schaumkunst stoffmaterial eingelagerten Partikeln (15) geöffnet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (15) mit dem Kunststoff zur Herstellung des Schaumkunststoffmaterials vermischt werden und/oder in Kunststoff eingebettet sind.

13. Flüssigkeitsabsorbierende Materialbahn aus Schaum kunststoff mit einer Vielzahl von zusammenhängenden Zellen und in den Zellen gebildeten Hohlräumen bzw. zwischen be nachbarten Zellen gebildeten Freiräumen, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schaumkunststoff Partikel (15) mit einer im Vergleich zum Schaumkunststoff höheren Wärmekapazität aufweist.

14. Materialbahn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß die Partikel (15) aus einem durch elektromagneti sche Wellen erwärmbaren Material gebildet sind.

15. Materialbahn nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Partikel (15) in und/oder an Wänden der Zellen (11), in Hohlräumen (12) der Zellen (11) und/oder in Freiräumen (16) zwischen benachbarten Zellen (11) angeordnet sind.

16. Materialbahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (15) kleiner als die Zellen (11) sind.

17. Materialbahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (11) mit Öffnungen (17) versehen sind.

18. Materialbahn nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß die Öffnungen (17) wesentlich kleiner als die Zel len (11) sind.

19. Materialbahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsab messungen der Öffnungen (17) im wesentlichen den Quer schnittsabmessungen der Partikel (15) entsprechen.

20. Flüssigkeitsabsorbierender Gegenstand, insbesondere Schale zur Aufnahme von Flüssigkeiten absondernden Gegen ständen, aus einer vorzugsweise tiefgezogenen Materialbahn oder einem Zuschnitt aus Schaumkunststoff mit einer Viel zahl miteinander verbundener Zellen, insbesondere nach ei nem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zellen (11) Öffnungen (17) aufweisen.

21. Gegenstand nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die Öffnungen (17) durch erwärmte bzw. erhitzte Partikel (15) gebildet sind, die im Schaumkunststoff einge bettet und/oder mit dem Schaumkunststoff vermischt sind.

22. Gegenstand nach Anspruch 20 oder 21, dadurch ge kennzeichnet, daß die Öffnungen (17) die Zellen (11) unter einander und zwischen den Zellen (11) gebildete Freiräume (16) verbinden.

23. Gegenstand nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (17) in nur einer äußeren Wandung (Innenseite 13) der Material bahn angeordnet sind.

24. Gegenstand nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (17) sich im wesentlichen quer zu einer Wandung (Innenseite 13) erstrecken.