DE4338373A1 - Filmscharnier - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filmscharnier mit den im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei zahlreichen Bauteilen aus Kunststoff, die gelenkig mit­ einander verbunden sein sollen, sei es während der Montage eines komplexen Gesamtbauteils oder aber während der eigent­ lichen Produktfunktion, werden Folienscharniere als Binde­ elemente eingesetzt. Diese Folienscharniere unterliegen ein­ maliger oder mehrmaliger dynamischer Beanspruchung durch Bewegung, Torsion oder ähnliche Vorgänge. Sie sind in der Regel aus demselben Material und in einem Spritz- oder Preß­ zyklus hergestellt wie die zu verbindenden Bauteile. Nach dem heutigen Stand der Technik haben diese Folienscharniere stets einen rechteckigen Querschnitt über die gesamte Nutzbreite. Häufig ist das Folienscharnier bzw. sein Versagen ausschlag­ gebend für die Beendigung der Gebrauchsdauer der verbundenen Teile. Der Versagensmechanismus des Folienscharniers läßt sich durch zwei Fälle beschreiben:

• A) Das Folienscharnier reißt an einem der beiden Enden ein.
• B) Das Folienscharnier reißt irgendwo im mittleren Bereich ein.

In beiden Fällen kommt es bei fortgesetztem Gebrauch des Scharniers zu einer Erhöhung der Spannung im Restquerschnitt, da hier dasselbe Material vorliegt wie im Rißquerschnitt und die Geometrie über die gesamte Breite des Folienscharniers eine rechteckige Fläche darstellt. Das dort bereits auch vor­ geschädigte Material kann dieser erhöhten Spannung in der Regel nicht lange standhalten. Der Riß breitet sich mit zu­ nehmender Geschwindigkeit aus. Im Fall A breitet er sich von einem Ende des Scharniers zum anderen aus, im Fall B von einem mittleren Bereich zu beiden Endpunkten des Scharniers.

Handelt es sich in einem praktischen Fall bei den verbundenen Teilen um Behälterdeckel, so ist anschließend der Deckel nicht mehr fest mit dem Behälter verbunden. Handelt es sich um Klappkisten aus Kunststoff, deren Seitenwände mit der Bodenfläche über Filmscharniere verbunden sind, so fällt beim Versagen nur eines von (bei einer rechteckigen Kiste) vier Scharnieren die gesamte Kiste aus. Im Falle der Klappkisten wird deshalb häufig das Folienscharnier mit Stahlstiften verstärkt. Diese stehen jedoch einem Recycling dieser Klapp­ kisten entgegen, da die Stahlstifte vor der Zerkleinerung entfernt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer von Filmscharnieren dadurch zu verlängern, daß das Scharnier widerstandsfähiger gegen fortlaufende Beanspruchungen wird und nicht so leicht reißt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei Gebrauchsgütern, wie sie heute mit Folienscharnieren pro­ duziert werden, führt die Erfindung zu einer Verlängerung der Gebrauchsdauer um das zwei- bis dreifache. Hierbei sind die am Spritz- oder Preßwerkzeug vorzunehmenden Änderungen, wie Einfräsen von Nuten im Scharnierquerschnitt, denkbar klein im Verhältnis zum wirtschaftlichen Nutzen.

Für Anwender erfindungsgemäßer Scharniere, die Gebrauchsgüter wie z. B. Gemüsekisten vermieten, sinkt mit steigender Lebens­ dauer der Investitionsbedarf für neue Kisten. Für alle An­ wendungen, für die diese Scharniere käuflich erworben werden, sinkt der Wiederbeschaffungsaufwand für Ersatz nach Versagen des Scharniers.

Für alle flexibel miteinander verbundenen Teile, deren Gelenke oder Scharniere aus Haltbarkeitsgründen heute durch andersstoffliche Elemente, z. B. Stahlelemente, hergestellt werden, entfällt durch die Erfindung dieser zweite oder gar dritte Werkstoff. Diese Teile können erfindungsgemäß bei gleicher Stabilität und Lebensdauer in einem Zyklus insgesamt gespritzt werden. Dadurch entfällt z. B. ein Montagevorgang und gleichzeitig ergibt sich der Vorteil leichterer Recycel­ barkeit des kompletten Gebrauchsgegenstandes (beispielsweise auch bei der Klappkiste).

Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Verstärkungsstreifen, sei es in Form von Wülsten geeigneten Querschnitts, bei­ spielsweise rund, oval, vieleckig als Voll- oder Halbquer­ schnitt oder sonst geeigneter Geometrie, oder sei es in Form eingelagerter Streifen aus widerstandsfähigeren Material, er­ höht die Bruch- und Reißfestigkeit der Filmscharniere erheb­ lich, so daß deren Lebensdauer und damit die Lebensdauer der gesamten Anordnung, von welcher die Scharniere einen Teil bilden, wesentlich erhöht wird. Der Vorteil von Filmscharnie­ ren, daß sie nämlich zusammen mit den durch sie verbundenen Teilen in einem Stück aus Kunststoff gespritzt, gepreßt oder auch spritzgepreßt werden können, bleibt dabei voll erhalten. Sollen die Verstärkungsstreifen als Verstärkungswülste aus­ gebildet werden, so wird die Spritz-/Preßform an den betref­ fenden Stellen soweit zusätzlich ausgespart, daß sich die ge­ wünschten Wülste ausbilden können. Wählt man dagegen eine Kombination von Materialien in einem einzigen Spritz- oder Preßteil, in welchem eine Materialkomponente das häufige Biegen des Filmmaterials (elastisch, biegefest) und die andere die geforderte Festigkeit (Steifigkeit) in das Form­ teil einbringt, mit anderen Worten, bildet man die Verstär­ kungsstreifen aus einem anderen Material aus als den Rest des Filmscharniers, dann läßt sich dies in einem einzigen Formnest durch die Anordnung von Einspritzkanälen für die biegefeste Formmasse in Scharniernähe so erreichen, daß die Kavität im Bereich des Filmscharniers selbst ausschließlich mit diesem biegefesten Material gefüllt wird, während die restliche Werkzeugkavität ebenfalls über separate Einspritz­ kanäle mit dem steiferen Material gefüllt wird. Die beiden Materialien verbinden sich an der Bindenaht, also der Linie, an welcher sich die beiden Formmassenströme treffen. Dies trifft auf bevorzugte Verfahren wie Spritzen, Pressen oder Spritzpressen gleichermaßen zu. Insbesondere chemisch und physikalisch ähnliche Materialien (z. B. LD-PE mit HD-PE, PE mit PP oder ähnliche Kombinationen anderer Werkstoffe, wie z. B. die Co-Vernetzung von Elastomerwerkstoffen, z. B. Sili­ kon, Gummi etc., mit unterschiedlichen Eigenschaften) eignen sich besonders für die Realisierung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung liegen auch quer zur Biegelinie im Film selbst in Streifen oder Strähnen angeordnete Werkstoffkombinationen. Die als Verstärkungsstreifen aus steiferem Material ausge­ bildeten Bereiche des Filmscharniers können außerdem auch wulstförmig gestaltet sein, wenn man eine noch höhere Reiß­ festigkeit des Filmscharniers erreichen will. Hierbei besteht auch die Möglichkeit, nicht nur die wulstförmigen Verdickun­ gen, sondern auch die an diese seitlich angrenzenden Bereiche des Filmscharniers aus steiferem bzw. reißfesterem Material herzustellen, wobei genügend ausgedehnte Bereiche aus dem normalen Filmscharniermaterial dazwischen verbleiben, um die gewünschte Biegefähigkeit des Filmscharniers zu gewähr­ leisten.

Die Erfindung sei nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den bei liegenden Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Filmscharniers mit angrenzenden Bereichen der durch das Scharnier zu verbindenden Teile;

Fig. 2a zwei durch ein Filmscharnier verbundene zusammen­ geklappte Teile gemäß dem Schnitt A-A aus Fig. 2b;

Fig. 2b eine Teilansicht der Anordnung gemäß Fig. 2a dort von links gesehen;

Fig. 2c zwei im rechten Winkel aufgeklappte Wandelemente einer Transportkiste, die durch ein Filmscharnier miteinander verbunden sind; und

Fig. 3 eine Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Film­ scharniers aus zwei zusammengespritzten Materialien.

In Fig. 1 sind ausschnittsweise zwei Teile 2, 4 veranschau­ licht, die über ein insgesamt mit 6 bezeichnetes Filmschar­ nier verbunden sind, das an seiner Vorderseite im Schnitt dargestellt ist. Es besteht aus relativ dünnen Filmstücken 8, welche die beiden Teile 2 und 4 miteinander verbinden. Zwi­ schen diesen Filmstücken 8 sind im dargestellten Beispiel Verdickungen in Form von Innenwülsten 10 vorgesehen, und an den beiden Enden des Filmscharniers befindet sich je ein Randwulst 12. Diese Wülste verlaufen quer zur Längsausdehnung des Filmscharniers zwischen den beiden Teilen 2 und 4 und werden zusammen mit den dünnen Filmstücken 8 umgebogen, wenn diese beiden Teile einen Winkel miteinander bilden. Die bei­ den Randwülste 12 setzen einem seitlichen Einreißen des Film­ scharniers einen wesentlich größeren Widerstand entgegen als die dünneren Filmstücke 8, so daß das Filmscharnier wesent­ lich stabiler gegen ein Einreißen ist. Dasselbe gilt für die Innenwülste 10, die bei einem in der Mitte des Filmscharniers beginnenden Einreißen den Riß begrenzen und das Scharnier mit den übrigen Filmstücken 8 funktionsfähig halten. Film­ scharniere dieser Art können sich beispielsweise bei Kisten über die gesamte Kantenlänge zweier Wandungen erstrecken, beispielsweise zwischen den Seitenwänden und dem Kistenboden. Bei der rauhen Behandlung derartiger Versandkisten ist die Widerstandsfähigkeit der Filmscharniere von erheblicher Be­ deutung.

Fig. 2a veranschaulicht einen zusammengefalteten Zustand zwischen zwei Wandungen, wobei das Filmscharnier maximal gebogen ist. Diese Figur stellt einen Schnitt A-A aus Fig. 2b durch einen der Wülste, hier durch einen Innenwulst 10, dar. Sieht man in Fig. 2a von links auf das Scharnier, so erhält man die in Fig. 2b dargestellte Ansicht, in welcher die durch das Filmscharnier verdeckten Flächen der beiden Wandungen 2 und 4 gestrichelt gezeichnet sind. Fig. 2b ist als Ausschnitts­ darstellung gezeichnet. Fig. 2c zeigt eine aufgeklappte Posi­ tion, in welcher die beiden Wandungen 2 und 4 einen rechten Winkel miteinander bilden und über das Filmscharnier 6 mit­ einander verbunden sind.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filmscharniers ohne die Teile 2 und 4 dargestellt. Diese Ausführungsform veranschaulicht eine Ausbildung der Wülste mit den angrenzenden Bereichen aus einem anderen Material als die übrigen Teile des Filmscharniers. Dieses andere Material ist kreuzschraffiert für einen Innenwulst 10a und einen Randwulst 12a mit den jeweils angrenzenden Bereichen 8a gezeichnet. Es handelt sich um ein hoch flexibles reiß­ festes Material, welches sich mit dem übrigen Material des Filmscharniers gut zusammenspritzen, -pressen wie auch spritzpressen läßt und mit diesem dauerhaft verbindet. Wie einleitend gesagt, kann dieses bruch- und reißfestere Mate­ rial aber auch ohne Wulstausbildung mit dem übrigen Teil des Filmscharniers zusammengespritzt, -gepreßt etc. werden und bringt auch dann gegenüber einem einfachen Filmscharnier bisheriger Bauart mit gleichmäßig dünnem einheitlichen Mate­ rial erhebliche Vorteile hinsichtlich der Haltbarkeit und Lebensdauer.

Claims (8)

1. Filmscharnier aus einem zwei gegeneinander schwenkbare Teile verbindenden, einstückig mit diesen hergestellten Film­ streifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Filmstreifen an seinen Enden und/oder in seinem mittleren Bereich mit zwi­ schen den schwenkbaren Teilen (2, 4) verlaufenden Verstärkungs­ streifen (Innenwülste 10, Randwülste 12) größerer Reißfestig­ keit als der restliche Teil (8) des Filmstreifens ausgebildet ist.

2. Filmscharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstreifen als Verstärkungswülste (10, 12) größerer Dicke als der restliche Teil (8) des Filmstreifens ausgebildet sind.

3. Filmscharnier nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen runden Querschnitt der Verstärkungswülste (10, 12).

4. Filmscharnier nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen ovalen Querschnitt der Verstärkungswülste (10, 12).

5. Filmscharnier nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen eckigen Querschnitt der Verstärkungswülste (10, 12).

6. Filmscharnier nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungswülste als Halbprofile ausgebildet sind.

7. Filmscharnier nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstreifen (10, 12) durch im Filmstreifen mitgespritztes eingelagertes Material (8a, 10a, 12a) größerer Reißfestigkeit als das restliche Film­ material gebildet werden.

8. Verfahren zur Herstellung eines Filmscharniers nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstreifen zusammen mit den übrigen Schar­ nierteilen in einem Arbeitsgang gespritzt oder gepreßt werden.