NO164014B - Forpakningsmateriale av dunnasjepartikler av syntetisk harpiks. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører generelt forpakningsmateriale

av dunnasjepartikler.

Dunnasjematerialer så som skummede plastpartikler eller

-tråder er kjent for å være meget ønskelige for anvendelse ved pakking av gjenstander. De skummede partikler eller tråder beskytter gjenstander ved forsendelse ved å absorbere støt og ved å isolere gjenstandene fra å komme i kontakt med veggene i forsendelses-containere. Typiske partikler eller tråder er angitt i US-patentskrifter nr. 3.188.264 og 3.723.240

Dunnasjematerialer blir vanligvis anbrakt under, rundt sidene av, og på toppen av gjenstander som blir pakket for å isolere gjenstandene fra container-veggene. Forpakning av relativt lette gjenstander på denne måte er relativt effektivt. Forpakning av vanskelige og relativt tunge gjenstander, så som elektronisk eller optisk utstyr, på denne måte er mindre effektivt.

Det er blitt funnet at relativt tunge gjenstander er tilbøyelige til å synke og vandre (migrere) eller beveges gjennom dunnasjematerialene på grunn av vibrering eller håndtering. Ved forsendelse i en lastebil, varebil eller jernbanevogn vil for eksempel vandring av disse tunge gjenstander ofte fortsette inntil det er oppnådd kontakt med en vegg i forsendelses-containeren slik at det oppstår brudd eller annen skade. Brudd av denne og andre årsaker kan utgjøre så meget som 15%, eller enda mer, spesielt når det er involvert langvarig forsendelse eller håndtering.

Det er gjort en rekke forsøk på å redusere vandring

gjennom dunnasjematerialer.

US-patent nr. 3.292.859 åpenbarer anvendelse av en meget liten, ekspandert dunnasjepartikkel som har en overflatebelegning av et klebemiddel eller et klebrig materiale.

US-patent nr. 3.188.264 åpenbarer partikler som har en

rekke konkave overflateinnsnitt for å befordre inngrep mellom partiklene.

US-patent nr. 3.723.240 åpenbarer asymmetriske skumbare tråder som krøller seg ved skumming for generelt å danne en

spiralstruktur. Spiralstrukturen gir i en viss grad gjensidig inngrep ved anbringelse under trykk.

/, US-patent nr. 3.251.728 åpenbarer et dunnasjemateriale som vesentlig består av en innfiltrert masse som gir inngrep av ikke-lineære, forlengede stykker av skummet polymer.

US-patent nr. 3.047.136 åpenbarer et dunnasjemateriale som består av et antall strimler av hule pressbare sylindere, hvor hver av strimlene er delvis gjennomskåret eller intervaller med mellomrom. En elastisk eller gummiaktig ytre belegning kan påføres på strimlene for å redusere glidning av strimlene i forhold til hverandre og også for å supplere inngrepet mellom strimlene.

Idet det henvises til krav 1, angir foreliggende oppfinnelse et forbedret forpakningsmateriale som omfatter et antall ekspanderte, elastiske, termoplastiske dunnasjepartikler av syntetisk harpiks, hvilke partikler omfatter en friksjonsøkende mengde av et friksjonsøkende additiv avsatt på i det minste en hoveddel av det ytre overflateareal på de fleste av nevnte dunnasjepartikler, hvilket additiv resulterer i at forpakningsmaterialet får forbedrede støtdempende egenskaper og reduserer tilbøyeligheten for gjenstander til å vandre gjennom dunnasjepartikler, hvorved forbedringen omfatter anvendelse av partikler som har en midlere maksimal tverrsnittsdimensjon på minst 1,27 cm.

Ved fremstilling av forpakningsmaterialet i form av skummede dunnasjepåartikler kan tradisjonelle metoder benyttes for å tilveiebringe et antall skummede partikler og å påføre en friksjonsøkende mengde av et friksjonsøkende additiv på i det minst en del av det ytre overflateareal på de fleste av nevnte skummede partikler som har en midlere maksimal tverrsnitts-dimensjon påminst 1,27 cm.

Forpakningsmaterialet i henhold til oppfinnelsen kan anvendes for pakking av en gjenstand, idet fremgangsmåten omfatter å: (a) tilveiebringe en forpaknings-container, hvor containeren har minst én vegg, en overside og en bunn, og hvor containeren også har tilstrekkelig størrelse til å inneholde (1) minst én gjenstand som skal pakkes og (2) en mengde av forpakningsmateriale som er tilstrekkelig til å gi et mellomrom mellom gjenstanden og veggen, oversiden og bunnen av containeren; (b) tilsette en mengde av forbedrede forpakningsmaterial-partikler til forpaknings-containeren, hvor mengden er tilstrekkelig til å tilveiebringe et lag med passende tykkelse til å gi et mellomrom mellom gjenstanden som skal pakkes, og bunnen av containeren; (c) anbringe gjenstanden som skal pakkes på laget av for-pakningsmaterialpartikler; (d) tilsette en ytterligere mengde av forbedrede forpak-ningsmaterialpartikler til forpaknings-containeren, hvor den ytterligere mengde anbringes omkring sidene, inne i og på toppen av gjenstanden for å gi et mellomrom mellom denne og veggene og oversiden av containeren og mellom denne og andre gjenstander, idet den ytterligere mengde er tilstrekkelig til å tilveiebringe en svak overfylling i forpaknings-containeren; og (e) lukke forpaknings-containeren for å gi en svak sammen-trengning av partiklene ved å trykke ned overfyllingen.

Én modifikasjon er å tilføye et trinn hvor et første deformerbart material-ark blir anbrakt over laget av dunnasjepartikler som er satt til containeren, og et annet deformerbart materiål-ark blir anbrakt over gjenstanden som skal pakkes. Ved anbringelse under en trykk-kraft vil det første og det andre deformerbare ark i alminnelighet bli deformert slik at deler av det andre deformerbare ark vil komme i kontakt med deler av det første deformerbare ark og dermed danne en hylse rundt gjenstanden.

En annen modifikasjon er å hylle inn gjenstanden i minst ett deformerbart material-ark før den blir anbrakt på laget av dunnasjepartikler.

Det forbedrede forpakningsmateriale kan også fordelaktig anvendes når gjenstanden som skal pakkes er plassert i kontakt med en vegg, en overside eller en bunn av containeren.

Dunnasjepartikler som er egnet for anvendelse ved foreliggende oppfinnelse fremstilles lett fra en stor mangfoldighet av syntetiske, harpiksaktige, termoplastiske polymerer.

Én gruppe av egnede termoplastiske polymerer inkluderer polymerer som omfatter, i kjemisk bundet form, minst 70 vekt% av minst én alkenylaromatisk forbindelse. Slike forbindelser har den generelle formel:

hvori Ar betyr et aromatisk hydrokarbon- eller et ring-substi-tuert halogenhydrokarbon-radikal av benzen-seriene, og R er hydrogen eller et metylradikal. Eksempler på slike alkenylaromatiske polymerer er homopolymerer av styren, a-metylstyren, orto-, meta- og para-metylstyren, Ar-etylstyren, tertiær-butyl-styren og Ar-klorstyren; kopolymerene av to eller flere av slike alkenylaromatiske forbindelser med hverandre; og kopolymerer av én eller flere av slike alkenylaromatiske forbindelser med mindre mengder av andre lett polymeriserbare olefiniske forbindelser så som divinylbenzen, metylmetakrylat eller akrylnitril.

En annen gruppe av egnede termoplastiske polymerer som er egnet for fremstilling av ekspanderte dunnasjepartikler inkluderer alifatiske olefinpolymerer som vanligvis er faste polymerer oppnådd ved polymerisering av minst ett a-monoolefinisk alifa-tisk hydrokarbon som inneholder fra 2 til 8 karbonatomer pr. molekyl. Illustrerende hydrokarboner inkluderer etylen, propylen, buten-1, penten-1, 3-metylbuten-l, 4-metylpenten-l, 4-metylheksen-l og 5-metylheksen-l. Hydrokarbonene kan polymeriseres alene, med hverandre eller med forskjellige andre polymeriserbare forbindelser. Polymerer av etylen eller propylen alene er ønskelige på grunn av at de danner seige, elastiske, fincellede, kjemisk inerte produkter.

Eksempler på egnede polymeriserbare organiske forbindelser som kan polymeriseres sammen med etylen eller propylen, er vinylacetat; ci~ c$ alkylakrylater, så som etylakrylat; styren; lavere alkylestere av metakrylsyre, så som metylmetakrylat; tetrafluoretylen; og akrylnitril.

Kopolymerer som inneholder, i kjemisk bundet form, 75 vekt% eller mer av etylen eller propylen med ikke mer enn 25 % av én eller flere av slike andre polymeriserbare organiske forbindelser, gir også egnede resultater.

De alifatiske olefinpolymerer kan modifiseres ved blanding med polymermaterialer. Illustrerende polymermaterialer inkluderer polyisobutylen, akrylnitril/butadien-gummier, poly(2-klorbutadien-1,3), polyisopren, etylen/akrylsyre-kopolymerer og etylen/vinylacetat-kopolymerer.

En tredje gruppe av egnede termoplastiske polymerer som er egnet for fremstilling av ekspanderte dunnasjepartikler, inkluderer halogenerte alifatiske olefinpolymerer, og også polymerer av en stor mangfoldighet av etylenisk umettede monomerer som danner skumbare termoplastiske blandinger. Illustrerende polymerer inkluderer slike som er fremstilt ved polymerisering av isopropenyl-toluen; vinylnaftalen; estere av a-metylen-alifatiske monokarboksylsyrer, så som metylakrylat, etylakrylat, n-butylakrylat, isobutylakrylat, dodecylakrylat, 2-kloretylakry-lat, 2-klorpropoylakrylat, 2,2'-diklorisopropylakrylat, fenyl-akrylat, cykloheksylakrylat, metyl-a-klorakrylat, metylmetakrylat, etylmetakrylat og metyletakrylat; nitriler så som akrylnitril og metakrylnitril; vinylestere så som vinylacetat, vinyl-kloracetat, vinylpropionat, vinylbutyrat, vinyl-laurat og vinyl-stearat; vinyletere så som vinylmetyletere, vinylisobutyletere og vinyl-2-kloretyleter; vinylketon; metylisopropenylketon; iso-butylen; vinylidenhalogenider, så som vinylidenklorid og viny-lidenklorfluorid; N-vinyl-forbindelser så som N-vinylpyrrol, N-vinylkarbazol, N-vinylindol, N-vinylsuksinimid, akrolein, metakrolein, akrylamid, metakrylamid og N-metylolakrylamid; og allylforbindelser så som allylalkohol, metallylalkohol, allyl-acetat, allylmetakrylat, allyllaktat, allyl-a-hydroksyisobutyrat, allyltriklorsilan, allylakrylat og metallylfosfat.

Skumbare polymerblandinger fremstilles lett ved å inkorpo-rere deri en gass, en flyktig væske, et fast gass-frigjørende esemiddel eller en kombinasjon av to eller flere av disse som forårsaker ekspandering av polymermaterialet ved oppvarming.

For å oppnå forbedret støtdemping i henhold til foreliggende oppfinnelse, er det ønskelig å anvende ekspanderte dunnasjepartikler som har en midlere maksimal tverrsnitts-dimensjon på minst 1,2 7 cm. Fortrinnsvis har partiklene en midlere minimal tverrsnitts-dimensjon på minst 1,27 cm.

Ved én fremgangsmåte for fremstilling av det forbedrede forpakningsmateriale blir det i et første trinn tilveiebrakt en varme-plastifisert masse av syntetisk harpiksaktig materiale. Den varme-plastifiserte masse inneholder et ekspanderingsmiddel. Massen' har evne til å ekspandere for å danne en flerhet av luk-kede, gassfylte celler. I et annet trinn blir den varme-plastifiserte masse anbrakt og holdt under trykk. I et tredje trinn blir den varme-plastifiserte masse avkjølt til en temperatur som er lavere enn den temperatur hvorved den varme-plastifiserte masse ville skumme under redusert trykk. I dette trinn blir det oppnådd en avkjølt varme-plastifisert masse. I et fjerde trinn blir den avkjølte varme-plastifiserte masse ekstrudert uten be-tydelig skumming, fra en struktur-former for å danne forlengede tråder. I et femte trinn blir de forlengede tråder atskilt for å danne en flerhet av skumbare elementer med relativt høy masse-densitet. Som et alternativ kan en dyse-frontskjærer eller lignende apparat anvendes til å pelletisere den avkjølte varme-plas-tif iserte masse når den blir ekstrudert. I et sjette trinn blir de skumbare elementene, eller pelletene, oppvarmet til en forhøy-et temperatur. Den forhøyede temperatur er tilstrekkelig til å bringe elementene til å ekspandere og dermed danne skummede partikler hvori det er en flerhet av gass-fylte celler, I at syven-de trinn blir en friksjonsøkende mengde av et additiv påført på

i det minste en del av det ytre overflateareal på de fleste av de skummede partikler.

Det friksjonsøkende additiv er passende ethvert, materiale som tilfredsstiller tre kriterier. For det første må. det være i stand til å bli avsatt på det ytre overflateareal. på dunnasjepartiklene. For det annet må det bli værende på det ytre overflateareal av dunnasjepartiklene i en nyttig tidsperiode. Den nyttige tidsperiode er den som er tilstrekkelig til å gi anledning til at en eller flere gjenstander kan bli (a) pakket med dunnasjepartiklene, (b) sendt eller transportert til et ønsket bestemmelsessted, med eller uten mellomliggende lagringsperioder, og (..c)i pakket ut igjen, på nytt med eller uten mellomliggende lagringsperioder. For det tredje må additivet gi det ytre overflateareal på dunnasjepartiklene en øket friksjonskoeffisi-ent. Fortrinnsvis befordrer additivet i det minste en minimal adhesjon mellom dunnasjepartiklene .

For å bestemme om et additiv tilfredsstiller de forannevnte kriterier, ble det utviklet en modifisert avskrellingstest. Resultatene av avskrellingstesten ble sammenlignet med resultatene av en vibrasjons-bunnfellingstest for å fastslå en kor-relasjon mellom testene. Testene blir belyst senere.

Materialer som tilfredsstiller de forannevnte kriterier inkluderer syntetiske polymerlatekser, trykkfølsomme klebemidler og lim, lavmolekylære polymerer, vokser, kontaktbindemidler, stivelse-avledete klebemidler, uretan-klebemidler og protein-avledete klebemidler.

Lavmolekylære polymerer er, når de anvendes her, polymerer som har et ring- og kule-mykningspunkt på over ca. 30°C, fortrinnsvis over ca. 50°C. Ring- og kule-mykningspunktene blir bestemt i samsvar med American Society for Testing and Materials Test E-28.

Stivelse-avledete klebemidler inkluderer pastaer, så som hvetepasta, dekstriner, boraterte dekstriner, gelé-gummier og lignende. Egnede stivelser er slike som omfattes av formelen (<CgH>1Q<0>5)n hvor n = 1 til ca. 1 000 000.

Protein-avledete klebemidler inkluderer animalsk lim, ka-sein og lignende.

Nyttige syntetiske polymerlatekser er slike som tilfredsstiller de forannevnte kriterier og som er vandige kolloidale suspensjoner av partikler av en polymer oppnådd ved emulsjons-polymerisasjon. De kolloidale suspensjoner blir vanligvis sta-bilisert ved tilsetning av ett eller flere egnede overflateaktive midler.

Egnede latekser inkluderer slike som er basert på for eksempel styren/butadien-kopolymerer, akryl-kopolymerer, butadien/akrylnitril-polymerer, vinylidenklorid-kopolymerer, vinylklorid-kopolymerer og kopolymerer av vinylalkanoater, så som vinylacetat.

Tjenlige resultater blir oppnådd når polymerlateksen inneholder en karboksyl-funksjonalitet. Et egnet nivå for karboksyl-funksjonalitet er fra 0,01 til 25 vekt% av polymer. Karboksyl-f unks jonaliteten oppnås ved å inkludere en eller flere a ,/3-olefinisk umettede karboksylsyre-monomerer med andre polymeriserbare monomerer som skal anvendes ved fremstilling av de forannevnte latekser.

Egnede karboksylsyre-monomerer inneholder fra 3 til 12 karbonatomer pr. molekyl. Slike syremonomerer inkluderer akrylsyre, metakrylsyre, etakrylsyre, a-klorakrylsyre, a-cyanakryl-syre, krotonsyre, Ø-akryloksypropionsyre, hydrosorbinsyre, sorbinsyre, a-klorsorbinsyre, kanelsyre, jS-styrylakrylsyre, itakonsyre, nitrakonsyre, maleinsyre, fumarsyre, mesakonsyre og akonitinsyre. Fordelaktige resultater oppnås med karboksylsyre-monomerer som inneholder fra 3 til 6 karbonatomer pr. molekyl, så som akrylsyre og metakrylsyre.

Tilfredsstillende resultater oppnås når additivet er en lateks av en styren/butadien-kopolymer som har en karboksyl-funksjonalitet. Slike kopolymerer har typisk innpolymerisert

(a) styren i en mengde på fra 40 til 70 vekt% av kopolymer,

(b) butadien i en mengde på fra 15 til 40 vekt% av kopolymer og (c) karboksylsyre-monomer(er) i en mengde på fra 0,1 til 20 vekt% av kopolymer.

Akryl-kopolymerer har typisk innpolymerisert (a) ett eller flere alkylakrylater som inneholder fra 1 til 18 karbonatomer pr. alkyl-andel og (b) én eller flere monomerer som er kopolymeriserbare med disse. Alkyl-akrylatene har fordelaktig fra 4 til 10 karbonatomer pr. alkyl-andel. Illustrerende" alkylakrylater inkluderer butylakrylat, amylakrylat, heksylakrylat, heptyl-akrylat, oktylakrylat, nonylakrylat, decylakrylat og forskjellige isomerer av disse akrylater så som isooktylakrylat og 2-etylheksylakrylat.

Tilfredsstillende resultater oppnås når additivet er en akryl-kopolymer eller -interpolymer som har innpolymerisert (a) fra 40 til 80 vekt% av polymer av minst ett alkylakrylat og (b) fra 20 til 60 vekt% av polymer av minst én etylenisk umettet monomer som er kopolymeriserbar dermed.

Illustrerende kopolymeriserbare etylenisk umettede monomerer inkluderer a-olefiner som inneholder fra 2 til 10 karbonatomer; vinylestere av alkansyrer som inneholder 3 til 10 karbonatomer, så som vinylacetat og vinyloktoat; etyl- og metyl-estere av metakrylsyre; styren; og vinylklorid.

Vinylklorid-latekser som inneholder enten vinylklorid-homopolymer eller interpolymerer av vinylklorid kan også gi tilfredsstillende resultater. Vinylklorid-interpolymerer har typisk innpolymerisert fra 50 til 97 vekt% av polymer av vinylklorid og fra 3 til 50 vekt% av polymer av minst én etylenisk umettet monomer som er kopolymeriserbar dermed. Illustrerende kopolymeriserbare monomerer inkluderer alkylakrylatene som er spesifisert ovenfor, vinylesterne av alkansyrene som er spesifisert ovenfor, alkylestere av metakrylsyre som inneholder fra 1 til 4 karbonatomer pr. alkyl-andel, og vinylidenklorid.

Latekser blir vanligvis fremstilt ved emulsjonspolymerisa-sjon ved anvendelse av anioniske eller ikke-ioniske overflateaktive midler eller blandinger av disse. Egnede anioniske overflateaktive midler inkluderer natriumdioktylsulfosuksinat, natriumdiamylsulfosuksinat, natriumdiheksylsulfosuksinat, nat-riumlaurylsulfat og natriumdodecylbenzensulfonat. De ikke-ioniske overflateaktive midler som kan betraktes for eksemplariske inkluderer nonyl- eller oktyl-fenoksypolyetoksyetanol-kondensa-ter hvori etylenoksyd-innholdet kan variere fra 5 til 50 mol. Konvensjonelt kan det anvendes to eller flere av disse ikke-ioniske overflateaktive midler. Lateks-preparater blir oppnådd ved anvendelse av konvensjonelle polymerisasjonsmetoder.

Polymerlatekser som inneholder opp til 60 vekt% av totale polymerfaststoffer, kan bekvemt sprøytes. For optimale resultater er det foretrukket med faststoff-konsentrasgoner på 35 til 55 %.

Enhver sprøytemetode som er i stand til å forstøve additivet kan anvendes. Følgelig er den spesielle sprøytemetode ikke kritisk for fremstillingen av de forbedrede dunnasjepartikler i henhold til foreliggende oppfinnelse. Det kan således anvendes luft-, luftfrie eller aerosol-systemer. Det er tilrådelig med lav tilførselshastighet for fluid og lavt forstøvningstrykk siden dette vil minimalisere oversprøyting og dannelse av tåkedis av klebemidlet i den omgivende atmosfære. Fluid-tilførsels-syste-met er mest passende en luftfri sprøyteinnretning med en pneuma-tisk pumpe. Annet egnet sprøyteutstyr inkluderer et kar satt under trykk i kombinasjon med konvensjonelt luftsprøyte-utstyr.

Additivet som skal sprøytes blir vanligvis tilført i sprøy-teutstyret med en hastighet på 50 til 500 våt-gram pr. minutt, fortrinnsvis 100 til 400 våt-gram/minutt. Størrelsen på det nød-vendige forstøvningstrykk vil stå i forhold til tilførselshastig-heten for klebemidlet og vil typisk ligge i området fra 35 til 550, og fortrinnsvis 70 til 550 kilopascals (kPa).

Påføring av additiv på skummede dunnasjepartikler er ikke begrenset til sprøyteutstyr og fremgangsmåter for anvendelse av slikt sprøyteutstyr og fremgangsmåter for anvendelse av slikt sprøyteutstyr. Additiver kan følgelig påføres ved påstrykning, med valser eller med hvilke som helst andre midler så lenge som en tilstrekkelig mengde med additiv blir påført på dunnasjepartiklene.

Dersom de forbedrede dunnasjepartikler er fremstilt og tør-ket før pakking, kan de klargjøres for anvendelse ved ganske en-kelt å påføre en lett vanntåke eller dampspray på overflaten av dem. Tåken eller sprayen kan påføres på de forbedrede dunnasjepartikler før, samtidig med eller etter tilsetningen til en forpaknings-container. Dersom de forbedrede dunnasjepartikler er klumpet sammen, som i det tilfelle at de forbedrede dunnasjepartikler blir anvendt på nytt, fukter tåken eller sprayen fordelaktig additivet tilstrekkelig til at de forbedrede dunnasjepartikler kan separeres til enkeltvise partikler eller små, men brukba-re, klumper.

Additivet er godtagbart dersom det tilveiebringer, under den modifiserte avskrellingstest som blir beskrevet senere, en avskrellingsfasthet på minst 1,5 gram pr. cm. Additivet tilveiebringer fordelaktig en avskrellingsfasthet på mer enn 9 g pr. cm. Additivet tilveiebringer ønskelig en avskrellingsfasthet på mer enn 40 g pr. cm. Additivet tilveiebringer fortrinnsvis en av-skrellingsf asthet på 150 g pr. cm. Større avskrellingsfasthet er godtagbar, men ikke nødvendig.

En annen måte for å bestemme om et additiv er godtagbart eller ikke, er å bestemme en total bunnfellingsverdi under den modifiserte vibrasjons-bunnfellingstest som blir beskrevet senere. Den totale bunnfellings-verdi er passende mindre enn 65, fordelaktig mindre enn 45, ønskelig mindre enn 30 og fortrinnsvis mindre enn 25.

De ovenfor spesifiserte verdier for avskrellingsfasthet og total bunnfelling oppnås lett med en additiv-mengde på fra 1400 til 6000 g vått additiv pr. m 3 av skummet dunnas^emateriale. Tjenlige resultater oppnås med en additiv-mengde på fra 1600 til 3400 g fuktig additiv pr. m 3 av skummet dunnasjemateriale.

Større additiv-mengder enn 6000 g fuktig additiv pr. m^ av dunnasjemateriale vil gi tilfredsstillende modifisering av friksjonskoeffisienten til det skummede dunnasjemateriale. Det kan med andre ord anvendes mengder av fuktig additiv på opp til 10 000 g og mer pr. m 3 av dunnasje i henhold til foreliggende oppfinnelse. Slike mengder er imidlertid overdrevne og kan være uønsket av flere grunner, så som omkostningseffekt, uøko-nomiske tørkehastigheter og skade på gjenstanden(e) som blir pakket.

Additiv-mengder på mindre enn 1400 g fuktig additiv pr-

m 3 skummet dunnasjemateriale er vanligvis utilfredsstillende på grunn av at de ikke tilveiebringer tilstrekkelig dekning av det skummede dunnasjemateriale.

En fordel med de forbedrede dunnasjepartikler i henhold til foreliggende oppfinnelse er at de tilveiebringer lavere vibrasjons-bunnfellings-verdier enn konvensjonelle dunnasjepartikler. Det er med andre ord mindre sannsynlig med vandring av gjenstander gjennom de forbedrede dunnasjepartikler enn gjennom konvensjonelle dunnasjepartikler.

En annen fordel er at de forbedrede dunnasjepartikler, når de anvendes til pakking, tilveiebringer reproduserbare støtdemp-ende egenskaper. Konvensjonelle dunnasjepartikler tilveiebringer uregelmessige støtdempende egenskaper. Reproduserbarhet er meget ønskelig på det område som vedrører forpakning.

En tredje fordel er at de forbedrede dunnasjepartikler i henhold til foreliggende oppfinnelse er tilbøyelige til å klebe sammen inntil de rives fra hverandre, spesielt når additivet er et klebemiddel, et lim, et kontakt-bindemiddel og lignende. Konvensjonelle dunnasjepartikler har ingen tilbøyelighet til å klebe sammen, og de er kjent for å spilles over kanten av forpakningen og spres ut over overflaten hvorpå forpakningen hviler. Opp-plukking av de utoverspredde dunnasjepartikler er tidskreven-de og brysomt. De forbedrede dunnasjepartikler vil, i avhengig-het av additiv-mengden, bli fjernet fra pakken enten som flere små klumper av partikler eller som noen få store massepartikler.

En fjerde fordel er at ved å variere mengden av additiv

som påføres på de forbedrede dunnasjepartikler, kan-det oppnås et bredt spektrum av forpakningsegenskaper. Det er med andre ord mulig å skreddersy de forbedrede dunnasjepartikler til å imøte-komme et spesielt behov. Med konvensjonelle dunnasjepartikler er det et meget snevert spektrum av forpakningsegenskaper.

Disse fordeler oppnås med relativt små mengder av additiver. Påføring av additivet på dunnasjepartiklene er hverken kompli-sert eller kostbar. Med små mengder av additiv er tørketiden kort, og dermed blir det bare minimalt inngrep i vanlig håndtering ved forpakningsprosesser.

Modifisert avskrellingstest

Polystyrenfilm for generelle formål med en sulfonert side-overflate ble anvendt ved avskrellingstesten. Filmen hadde en tykkelse på 6,35 mikrometer og kunne fås i handelen fra The Dow Chemical Company under varebetegnelsen Trycite 1101. Prøver med en størrelse på 2,54 cm i bredde og 33 cm i lengde ble skå-ret ut fra filmen slik at den sistnevnte dimensjon var i maskin-retningen.

Prøvene ble tilvirket for avskrellingstesting på den følgen-de måte. Ved anvendelse av en nr. 10 Meyer-stang ble én ende av den sulfonerte side av filmprøven belagt i en lengde på ca. 10 cm med additivet som skulle testes. Filmprøven ble så brettet over slik at en lik lengde av sulfonert overflate fra den andre ende av prøven kom i intim kontakt med den belagte del. Filmprø-vene ble så anbrakt i en eksikkator og ble aldret i en periode på 72 timer. Eksikkatoren hadde en relativ fuktighet på fra 17 til 20 % og en innstilt temperatur på fra 21 til 24°C.

Etter aldring ble prøvene tatt ut av eksikkatoren. Prøvene hadde en bundet ende og en løkke-ende. Løkke-enden ble så opp-skåret for å gi to frie ender med tilnærmet lik lengde. På de frie ender var det ikke påført noe additiv.

En Instron Universal teste-maskin, modell nr. 112 3, ble anvendt for å bestemme avskrellingsfastheten. Instron-testemaski-nen hadde to sett med tenger som var anbrakt i en avstand fra hverandre og motsatt hverandre. Ett sett med tenger var stasjo-nert og festet til maskinen. Det annet sett med tenger var festet til en belastningscelle som på sin side var festet til det bevegelige krysshode på maskinen.

De frie ender av prøvene ble anbrakt i de to sett av tenger. En fri ende ble klemt fast i det stasjonære sett av tenger. En annen fri ende ble klemt fast i det sett av tenger som var festet til belastningscellen. Krysshodet på maskinen ble påvirket til å bevege det sett av tenger som var festet til belastningscellen bort fra det stasjonære sett av tenger med en hastighet på enten 200 eller 254 mm pr. minutt. Hastigheten på krysshodet hadde ingen virkning på avrivningsfastheten. Prøvene ble dradd fra hverandre inntil de ble skilt i hele sin lengde. Belastningscellen registrerte avskrellingsfastheten for prøven.

Vibrasjons- bunnfellings- test

Formålet med denne test var å bestemme om en gjenstand pakket i dunnasjemateriale beveget seg på grunn av vibrasjon og, om så var, hvor meget. Testen var en modifisert utgave av den vib-ras jons-bunnf ellingstest som er beskrevet i "United States Federal Specification PPP-C-1683, Section 4.9" for løsfyll av støt-dempende ekspandert polystyren-materiale.

Ca. 57 000 cm 3 dunnasjemateriale ble anbrakt i en kasse med åpen topp. Kassen var 100 cm lang, 60 cm bred og 60 cm høy.

En nettingskjerm med maskevidde 0,635 cm ble anbrakt over åpnin-gen på kasser.

En sprøytepistol, Craftsman Model 919.1561410, som hadde ka-pasitet for enten indre eller ytre luftblanding av fluid, og som kunne fås i handelen fra Sears, Roebuck and Co., ble benyttet til å sprøyte en sammenblanding av et farvestoff og additivet som skulle testes på friksjonsøkning, ned gjennom sikten på dunnasjernaterialet. Farvestoffet ble brukt for å tilveiebringe en visuell indikator for dekningen av additivet på dunnasjematerialet. Sprøytepistolen hadde en beholderdel i hvilken sammenblandingen ble anbrakt for påføring av denne på dunnasjenrateria-let. Beholderdelen var satt under et trykk på 275 kilopascals (målt) for å tilveiebringe en fast strømningshastighet på ca. 0,11 liter sammenblanding pr. minutt. Strømningshastigheten til-veiebrakte en tilstrekkelig sprøytekraft til å forårsake blanding av dunnasjematerialet i kassen.

Det ble fortsatt med sprøyting inntil en visuell inspeksjon av dunnasjematerialet viste at en generelt ensartet belegning av sammenblandingen var avsatt på dunnasjematerialet.

Sprøytehastigheten, uttrykt som gram vått additiv pr. minutt, varierte med de additiver som ble påført. Med andre ord, når densiteten til additivet ble forandret, ble sprøytehastig-heten også forandret. Bare som en sammenligning hadde et additiv med en densitet på ca. 1,0 ved en temperatur på 24°C, når det ble påført ved anvendelse av den forannevnte sprøytepistol ved et trykk på 275 kilopascals (målt), en strømningshastighet på fra ca. 100 til ca. 140 gram vått additiv pr. minutt for en nominell strømningshastighet på 125 g vått additiv pr. minutt.

En testkasse av papp med innvendige dimensjoner på 30 cm

x 30 cm x 30 cm ble fylt halvveis med det belaste dunnasjemateriale. En belastet kasse med ytre dimensjoner på 15 cm x 15 cm

x 15 cm og som veide enten 2,4 eller 7,3 kg, ble anbrakt i test-kassen på en slik måte at det ble en åpning på 7,6 cm (_+ 2,54 cm) mellom oversiden av den belastede kasse og oversiden av testkassen. Belastningskassen på 2,4 kg ble anvendt til å gi en belastning på 1035 Newton/m 2. Belastningskassen på 7,3 kg ble anvendt til å gi en belastning på 3105 Newton/m 2.

En ytterligere mengde med belagt dunnasjemateriale ble til-satt til test-kassen for å fylle den jevnt med oversiden på test-kassen. I samsvar med de anbefalte forpaknings-retningslinjer for løsfyll av ekspandert, termoplastisk dunnasjemateriale, ble test-kassen så overfylt med en pyramide eller krone av belagt dunnasjemateriale. Kronen hadde en dybde på ca. 2,54 cm, idet dybden ble målt fra oversiden av testkassen til toppen av kronen. Lokket på kassen ble så lukket og tape-sperret med fiberglass-forsterket tape.

Etter at testkassene var lukket fikk deres innhold anledning til å tørke ved en temperatur på 21°C _+ 9°C i en periode på ca. 16 timer. Det ble ikke foretatt noen spesifikk regulering av fuktighet eller av temperatur under tørkingen.

Et lite hull som målte 0,356 cm i diameter, ble dannet i midten av oversiden av testkassen.

Et stivt stykke med rustfri ståltråd, som også var 0,356 cm i diameter, ble stukket inn i hullet og deretter skjøvet gjennom dunnasjematerialet inntil den kom i kontakt med oversiden av belastningskassen. Lengden av tråden mellom oversiden av testkassen og oversiden av belastningskassen ble målt og nedskrevet som "opprinnelig forskyvning".

Testkassen og dens innhold ble anbrakt på et bord som kunne vibrere med en frekvens på 4,5 Hertz med en vertikal forskyvning på 2,54 cm. Bordet var betegnet som et "MTS Series 840 Servo-hydraulic Vibration Test System" og kunne fås i handelen fra MTS Systems Corporation.

Bordet hadde en kvadratisk prøve-mottagende overflate som målte 90 cm på én side. Et innvendig skruegjenget hull med en diameter på 0,953 cm var blitt innarbeidet i den prøve-mottagen-de overflate i hvert hjørne av denne. En ytre skruegjenget stang var i gjenget inngrep med hvert av de gjengede hull. Eire gummistrimler som var 66 cm lange, 1,91 cm brede og 0,64 cm tykke og som hadde kroker festet til hver ende, ble benyttet til å bin-de sammen tilstøtende skruegjengede stenger slik at det ble dannet en periferisk grenselinje rundt bordet. De fire gummistrimler, også kjent som grenselinjestrimler, ble anbrakt over bord-overflaten i en avstand fra denne på ca. 13 cm. To ytterligere gummistrimler, som var identiske med de andre gummistrimler, ble benyttet til å forbinde motstående grenselinjestrimler slik at den prøve-mottagende overflate ble delt inn i fire like kvadra-tiske prøveholdende områder.

Fire testkasser, fremstilt som beskrevet foran og med tilnærmet lik vekt, ble anbrakt på den prøve-mottagende overflate. Det ble anbrakt én testkasse innen hvert av de prøveholdende områder. Testkassene ble ikke festet til bordet, ved overholdel-se av veiledningen i "United States Federal Specification PPP-C-1683, Section 4.9". Testkassene måtte være tilnærmet like tunge for å opprettholde en balansert belastning på bordet.

Etter at de fire testkassene. var anbrakt på sine respekti-ve prøveholdings-områder, ble bordet satt i bevegelse. Etter en periode på 30 minutter ble bordet stanset. Det samme stive tråd-stykke ble igjen stukket ned gjennom hullet inntil det berørte oversiden av belastningskassen. Trådlengden mellom oversiden av testkassen og oversiden av belastningskassen ble målt og nedskrevet som "endelig forskyvning".

Enhver økning i lengde fra opprinnelig forskyvning til endelig forskyvning ble omdannet til prosent og nedskrevet som "prosent bunnfelling".

Det ble funnet at verdiene for prosent bunnfelling ved belastningen på 3105 Newton/m 2 (belastningskassen på 7,3 kg) var meget større enn verdiene ved belastningen på 1035 Newton/m<2 >(belastningskassen på 2,4 kg). For å utvikle en meningsfull fastsettelse av overgangsfeil ble det beregnet en total bunnfellingsverdi. Den totale bunnfellingsverdi ble bestemt ved å multiplisere bunnfellingsverdien ved belastningen på 1035 Newton/m 2med en faktor på 6,71 for å oppnå et produkt, og så legge produktet sammen med bunnfellings-verdien på belastningen på 3105 Newton/m 2•

Det følgende forsøk har bare til formål å illustrere og skal ikke betraktes som noen begrensning av omfanget av foreliggende oppfinnelse.

En rekke additiver ble vurdert på egnethet ved anvendelse

av "Avskrellingstesten" og "Vibrasjons-bunnfellings-testen" som ovenfor angitt. Tabell I inneholder en beskrivelse av additivene sammen med en forkortet kode for slike additiver. Tabell II inneholder test-data for avskrellingstest og for vibrasjons-bunnfellingstest for hvert av additivene og for en sammenlig-ningsprøve som ikke var påført noe additiv. Det dunnasjemateriale som ble anvendt ved vibrasjons-bunnfellingstesten, var et partikkelformet ekspandert polystyrenmateriale som var tilgjen-gelig i handelen under varebetegnelsen Pelaspan-Pac ® fra The Dow Chemical Company, idet partiklene hadde en midlere minste tverrsnittsdimensjon på ca. 1,27 cm og en midlere største tverrsnitts-dimensjon på ca. 2,86 cm.

Fra dataene angitt i tabell II fremgår det klart at det foreligger en ulikhet blant forskjellige additiver. Noen, så

som additivene A3, A4, A7 til A9, All, A12 og A13, forbedrer klart den totale bunnfellingsverdi for dunnasjonsmateriale. Andre, så som additivene Al og A2, befordrer i virkeligheten bunn-

felling, så som vist med en øket total bunnfellingsverdi.

Det er ønsket med en reduksjon av total bunnfellingsverdi på grunn av at dette viser at dunnasjematerialet Vil være mer effektivt til å gi støtdemping for gjenstander som blir pakket i dette.

Claims (4)

1. Forpakningsmateriale som omfatter et vilkårlig antall av ekspanderte, elastiske, termoplastiske dunnasjepartikler av syntetisk harpiks, med en friksjonsøkende mengde av et friksjons-økende additiv avsatt på i det minste en hoveddel av et ytre overflateareal på de fleste av nevnte dunnasjepartikler, hvilket additiv resulterer i et forpakningsmateriale som har forbedrede støtdempende egenskaper og som reduserer tilbøyelig-heten for gjenstander til å vandre gjennom dunnasjepartiklene, karakterisert ved at partiklene har en midlere største tverrsnittsdimensjon på minst 1..27 centimeter, og at det friksjonsøkende additiv er valgt fra gruppen bestående av syntetiske polymerlatekser, trykkfølsomme klebemidler, lim, polymerer med lav molekylvekt, vokser, kontaktbindemidler, uretan-klebemidler, stivelse-avledete klebemidler og protein-avledete klebemidler slik at additivet tilveiebringer en avskrellingsfasthet på mer enn 1,5 gram pr. centimeter og en total bunnfellingsverdi på mindre enn 65.

2. Forpakningsmateriale i henhold til krav l, karakterisert ved at additivet er en syntetisk polymerlateks, hvor lateksen inneholder en polymer valgt fra gruppen bestående av styren/butadien-kopolymerer, akryl-kopolymerer, butadien/akrylnitril-kopolymerer, vinylidenklorid-kopolymerer, vinylklorid-kopolymerer og vinylalkanoat-kopolymerer.

3. Forpakningsmateriale i henhold til krav 2, karakterisert ved at polymeren har innpolymerisert styren i en mengde på fra 40 til 70 vekt% av polymer, butadien i en mengde på fra 15 til 40 vekt% av polymer og akrylsyre i en mengde på fra 0,1 til 20 vekt% av polymer.

4. Forpakningsmateriale i henhold til krav 1, karakterisert ved at mengden av additiv er fra 1400 til 6000 gram vått additiv pr. kubikkmeter av ekspanderte dunnasjepartikler.