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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der isothermen Verpackungen.
Die Erfindung betrifft im Besonderen eine Vorrichtung zur isothermen
Verpackung von wärmeempfindlichen
Produkten, gefährlichen
krankheitserregenden Substanzen, biologisch aktiven Produkten, etc.,
die insbesondere in der Biotechnologie, Chemie, Pharmazie Anwendung
finden, oder von jedwelchen anderen Produkten, die nur geringe Temperaturschwankungen
vertragen.
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Aus
dem Stand der Technik sind Verpackungen bekannt, deren Wände kältespeichernde
Komponenten enthalten. Aus dem Dokument WO 00/03931 ist außerdem eine
Verpackung in der Art eines Behälters
bekannt, der einen isolierenden Schaumstoff aus Polyäthylen umfasst,
aus welchem mehrere innere Wände
des Behälters
ausgebildet sind, sowie eine Außenwand
aus Polyäthylen.
Diese Art der Verpackung ist volumenaufwändig und wenig effizient. Auch
ist Polyäthylen
nicht der beste Isolierstoff.
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Die
Verwendung von mehrschichtigen Polyurethanplatten ist gleichfalls
bekannt, um ein einfaches Isoliermittel zu bilden. Doch ist die
Effizienz der Vorrichtungen, welche dieses System verwenden, sehr
gering, da es bei den Kontaktflächen
der Polyurethanplatten zu starken Wärmeverlusten kommt.
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Aus
dem Stand der Technik ist in dem Dokument FR 2 664 240 ein isothermer
Behälter
bekannt, der von einem Wellpappebogen ausgeht und dessen Wände und
Deckel aus steifem Polyurethanschaum gebildet sind, der bei geringem
Druck eingespritzt wurde. Dieser Behälter besitzt gute Isoliereigenschaften,
erfordert aber eine aufwändige
Herstellungsprozedur. Die für
diesen Behälter
nötigen
Vorarbeiten, bestehend insbesondere in vielfachen Faltungen von
Wellpappebögen,
sind einseitig und können nicht
automatisiert werden. Die Herstellung dieser Behälter bleibt also der Handarbeit
vor behalten. Bei diesen bekannten Erzeugnissen, die Wellpappe oder ähnliche
Bögen verwenden,
besteht ein zusätzlicher Nachteil
auch darin, dass beim Falten der Bögen und bei der Verbindung
mit dem Deckel thermische Brücken/Verlustwege
entstehen. Das Dokument US-A-4 759 851 beschreibt ein Verfahren
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und das Dokument US-A-3 841 479 beschreibt eine
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 16.
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Bis
jetzt wurde das Einspritzen von Polyurethanschaum unter Hochdruck
für weniger
teure Verpackungen nicht in Betracht gezogen, weil die üblicherweise
verwendeten Materialien, wie Wellpappe, diesem Hochdruck nicht standhalten.
Die von der Ausdehnung des Schaums erzeugten Druckkräfte erreichen
tatsächlich
ungefähr
1 kg/cm2.
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Es
ergibt sich daher die Notwendigkeit einer Verpackung, die gleichermaßen billig,
mittels eines industriellen und halbautomatischen Herstellungsprozesses
erzeugbar und geeignet ist, um eine sehr gute thermische Abschirmung
der Produkte, die bei empfindlich konstanter Temperatur gelagert
werden müssen,
zu gewährleisten.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine oder mehrere Nachteile
des Standes der Technik zu beseitigen, indem ein sicheres und industrielles
Herstellungsverfahren einer Vorrichtung zur isothermen Verpackung
definiert wird, welches es ermöglicht,
in das Innere der Vorrichtung einen hochdichten Polyurethanschaum
unter Hochdruck einzuspritzen, welcher ein hohes thermisches Abschirmungsvermögen aufweist.
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Die
Erfindung bezieht sich zu diesem Zweck auf ein Herstellungsverfahren
einer Vorrichtung zur isothermen Verpackung gemäß Anspruch 1.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit umfasst das Verfahren gemäß der Erfindung einen Ȧbdruckprozess
für den
Behäl ter,
wobei der so genannte Deckel nicht beweglich und dem Behälter angepasst
ist.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit der Erfindung ist die so genannte innere Hülle so ausgebildet,
dass sie den Boden und die Wände
eines gegen das Innere des Behälters
offenen Raumes bildet, während
die so genannte äußere Hülle so ausgebildet
ist, dass sie den äußeren Boden
und die Außenwände des
Behälters
bildet, wobei der vorhin genannte Innenraum mittels eines hinein
ragenden Wärmeisolierenden
Dichtungspfropfens des Deckels hermetisch verschlossen wird.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit umfasst das Verfahren gemäß der Erfindung eine Etappe
des Ausschneidens des so genannten Dichtungskranzes und eine Etappe
der Verwendung des mittleren Teiles dieses Ausschnitts, um den hineinragenden
Dichtungspfropfen zu bilden, welcher den Boden des Deckels bildet,
wobei die Außenwände des
Deckels durch Falten eines Blattes gebildet werden, wobei das solcherart
begrenzte Innenvolumen vom Polyurethanschaum, der unter Hochdruck
eingespritzt wird, noch vor dem Positionieren des hineinragenden Pfropfens
und dem Schließen
einer zweiten Formgebenden äußeren Hülle, die
den Deckel während
der Ausdehnung des eingespritzten Schaums einschließt, ausgefüllt wird.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit wird das Volumen des in das Innere des Deckels
eingespritzten Polyurethanschaums in Funktion des zu füllenden
Innenvolumens und des gewünschten
Endwertes der Schaumdichte berechnet.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit der Erfindung umfassen innere und äußere Hülle des
Behälters
jeweils einen gefalteten und geklebten ausgeschnittenen Bogen aus
Wellpappe oder aus einem anderen Verpackungsmaterial mit analogen
Eigenschaften, um ein regelmäßiges Volumen
mit horizontalem Boden und vertikalen Wänden zu bilden, wobei das Falten
der inneren Hülle
(10) Überlappungen
umfasst, die jede potentielle Ausflussstelle für den Schaum an den Kanten
des inneren Bodens ausschließen.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit der Erfindung ist der Boden des genannten
Innenraumes rechteckig und wird durch wiederholtes Falten zuerst eines
ersten Faltabschnittes gebildet, so dass damit mindestens der gesamte
Boden aus zwei zum ersten Faltabschnitt benachbarten Faltabschnitten
und einem letzten Faltabschnitt, der mit einer Einsteckzunge unter
die zwei benachbarten Faltabschnitte versehen ist, abgedeckt wird.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit der Erfindung wird der Behälter kopfüber auf die Gießform gestellt,
wobei diese Form feststehend ist und einen Sockel aufweist, auf
dem der Dichtungskranz angeordnet ist und wobei die erste Hülle beweglich
ist und nichtverformbare Wände
besitzt.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit umfasst die erste Hülle, die verschiebbar auf Schienen
angebracht ist, mindestens zwei um eine Achse bewegliche Wände, die
sich um die äußere Hülle des
Behälters
schließen,
und Mittel zur Befestigung der beweglichen Wände im geschlossenem Zustand,
wobei das Schließen
der beweglichen Wände
vor der Ausdehnung des Polyurethanschaums stattfindet, und zwar so,
dass die äußere Hülle des
Behälters
durch die erste Hülle
vollständig
abgedeckt wird.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit umfasst die zweite Formgebende äußere Hülle mindestens zwei
um eine Achse bewegliche Trennwände,
die sich über
den Deckel schließen,
und Mittel zur Befestigung der beweglichen Trennwände im geschlossenem
Zustand, wobei das Schließen
der beweglichen Trennwände
vor der Ausdehnung des Polyurethanschaums statt findet, so dass der
Deckels durch die zweite Hülle
vollständig
abgedeckt wird.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit ist der genannte Behälter parallelogrammförmig und
der Boden der äußeren Hülle wird
aus mindestens zwei Klappen gebildet, wobei nach dem Einspritzen
des Polyurethanschaums das Schließen von mindestens einer beweglichen
Wand der ersten Formgebenden Hülle
erfolgt, um die Klappen des Bodens der äußeren Hülle in horizontale Position
umzulegen.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit besteht die Gießform aus Holz, Metall oder
aus einer widerstandsfähigen
Legierung.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit bestehen die erste und die zweite Formgebende
Hülle aus metallischem
Material oder aus Holz.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit wird der komplementäre Deckel gemäß einer
Reihe von Schritten gebildet, umfassend:
- – die Volumenausbildung
durch Falten eines Blattes aus Wellpappe oder einem analogen Material, wobei
das aus diesem Wellpappeblatt gebildete Volumen möglichst
genau dem Volumen des Deckels entspricht,
- – die
Anordnung des Blattes innerhalb einer zweiten Formgebenden äußeren Hülle mit
einem vorbestimmten Volumen, um den Deckel zu umhüllen,
- – die
Anordnung von mindestens einem Dichtungselement an der Unterseite
des Deckels, dessen Form der Öffnung
zwischen den Innenwänden
des Behälters
entspricht, um einen hinein ragenden Dichtungspfropfen zu bilden,
- – das
Einspritzen eines bestimmten Volumens von Polyurethanschaum unter
Hochdruck in das Innenvolumen des Deckels,
- – das
vollständige
und hermetische Schließen
der genannten zweiten Hülle
(7) nach dem Einspritzen,
- – das Öffnen der
zweiten Hülle
(7) nach einer ausreichend langen Zeit, damit die Ausdehnung
des Polyurethanschaums das Innenvolumen des Deckels ausfüllt, das
von dem Dichtungselement und dem Wellpappeblatt begrenzt wird.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit wird der Behälter gemäß einer Reihe von Schritten
hergestellt, umfassend:
- – die Volumenausbildung der
inneren Hülle,
ausgehend von einem ersten Stück
eines modellierbaren Verpackungsmaterials, wobei das von der inneren
Hülle gebildete
Volumen möglichst
genau dem Volumen eines Kopfes einer Gießform zur Formgebung entspricht
und die Gießform
einen Sockel umfasst, der mit dem genannten Kopf verbunden ist,
- – die
Kopfüber
Anordnung der äußeren Hülle um den
Sockel und den Kopf der Gießform,
wobei diese äußere Hülle ausgehend
von einem zweiten Stück
eines modellierbaren Verpackungsmaterials gefertigt wird und der äußere Boden
noch nicht gebildet wurde,
- – das
Vorschieben der ersten Formgebenden Hülle, um die äußere Hülle des
Behälters
zu umgeben,
- – das
Einspritzen eines bestimmten Volumens von Polyurethanschaum unter
Hochdruck in das so genannte periphere Volumen,
- – das
vollständige
und hermetische Schließen
der ersten Formgebenden Hülle
nach dem Einspritzen, wobei der äußere Boden
der äußeren Hülle durch
Umlegen von mindestens einer beweglichen Wand der ersten Hülle gebildet
wird,
- – das Öffnen und
danach das Abnehmen der ersten Formgebenden Hülle nach einer ausreichend langen
Zeit, damit die Ausdehnung des Polyurethanschaums das periphere
Volumen ausfüllt,
- – das
Abheben des Behälters
von der Gießform.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht auch darin, eine Vorrichtung zur isothermen
Verpackung gemäß Anspruch
16 zu definieren.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit der Erfindung umfasst der Deckel:
- – eine
hermetische Wärmeisolierende
Dichtung, deren Dimensionen der Form der Öffnung zwischen den Innenwänden des
Behälters
entsprechen, um einen hinein ragenden Dichtungspfropfen zu bilden,
- – ein
Blatt, welches das Volumen des Deckels bilden kann,
- – eine
Monoblock-Schicht Polyurethanschaum, dessen Dichte größer ist
als die durch freie Ausdehnung erzielte Dichte, die in das Innenvolumen eingespritzt
wird, das von dem Blatt gebildet wird, und welcher zugleich an dem
hineinragenden Pfropfen und an dem Blatt haftet.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit beträgt die
durch freie Ausdehnung erzielte Dichte etwa 31 kg/m3,
während
das Monoblock-Polyurethan eine Dichte zwischen 38 und 51 kg/m3 aufweist.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit besitzen der hineinragende Pfropfen und der
Dichtungskranz eine Dicke zwischen 5 und 20 mm und sind aus Polyolefin-Schaum
gebildet.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit bestehen die innere Hülle (10), die äußere Hülle (11)
und das Blatt (20) des Deckels jeweils aus Wellpappe oder
einem Verpackungsmaterial mit ähnlichen
Eigenschaften, mit einer Dicke zwischen 0,5 und 10 mm.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit bestehen innere und äußere Hülle des Behälters jeweils aus einem einzelnen
aus Wellpappe oder extrudiertem Kunststoff ausgeschnittenen Blatt,
das gefaltet und geklebt ist, um ein regelmäßiges Volumen mit horizontalem
Boden und vertikalen Wänden
zu bilden.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit ist der Boden der inneren Hülle, welche
den Innenraum bildet, rechteckig und umfasst von oben nach unten eine
erste Klappe, die mindestens den gesamten Boden abdeckt, zwei mit
der ersten Klappe benachbarte Klappen und eine letzte Klappe, die
mit einer Einsteckzunge für
die Unterseite der zwei benachbarten Klappen versehen ist.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit ist die äußere Hülle des
Behälters
einstückig
ausgebildet, ausgehend von einem einzelnen rechteckigen Streifen,
der in eine Folge von vier Faltabschnitten unterteilt ist, um insbesondere
die vier Außenwände des Behälters zu
bilden, wobei jeder dieser vier Faltabschnitte obere und untere
Klappen aufweist, um damit die obere bzw. die untere Seite des Behälters zu verschließen, wobei
die Höhe
der äußeren Hülle ausreichend
ist, um den Deckel unter die oberen Klappen einzubringen.
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Gemäß einer
weiteren Besonderheit ist das Deckelblatt aus einem einzigen Stück gebildet,
ausgehend von einem rechteckigen Streifen, der mit den Klappen zusammenhängt, wobei
der Rechteckstreifen den oberen Teil des Deckels bildet, die Klappen die
anderen Wände
bilden und wobei jede ein Endstück
hat, das genau über
den hineinragenden Dichtungspfropfen gelegt werden kann, wobei mindestens
eine der Klappen zusätzliche
Faltabschnitte aufweist, um eine Grifflasche für den Deckel zu bilden.
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Die
Erfindung mit ihren Kennzeichen und Vorteilen wird aufgrund der
Lektüre,
mit Bezug auf die zugehörigen
Zeichnungen, besser verstanden werden, wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung
zur isothermen Verpackung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt,
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2 eine
Explosionsansicht verschiedener Bauelemente der Vorrichtung zur
isothermen Verpackung gemäß der Erfindung
darstellt,
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3 eine
innere Gießform
zur Formgebung und einen Formgeber für die Herstellung der Vorrichtung
gemäß der Erfindung
schematisch darstellt,
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4 ein
Beispiel für
ein Wellpappestück darstellt,
welches verwendet werden kann, um die äußere Hülle des Behälters zu bilden,
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5 ein
Beispiel für
ein Wellpappestück darstellt,
welches verwendet werden kann, um die Wände des Deckels zu bilden,
-
6 ein
Beispiel für
ein Wellpappestück darstellt,
welches verwendet werden kann, um die innere Hülle des Behälters zu bilden,
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7 schematisch
die Etappe des Einspritzens des Polyurethanschaums in das periphere
Volumen des Behälters
darstellt,
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8A und 8B schematisch
die Etappe der Ausdehnung des Polyurethanschaums in das periphere
Volumen des Behälters
bzw. in das Innenvolumen des Deckels darstellt,
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9 ein
Beispiel für
eine in der Erfindung genutzte Formgeberstruktur darstellt.
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Im
Weiteren wird nun die Erfindung mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
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Die
Vorrichtung zur isothermen Verpackung gemäß der Erfindung umfasst einen
Behälter
(1) und einen Deckel (2). Wie in der 1 dargestellt,
ist der Deckel (2) beispielsweise nicht beweglich und kann eine
Grifflasche (21) aufweisen, die das Öffnen der Vorrichtung erleichtern
soll. Der Behälter
(1) und der Deckel (2) sind jeweils aus einer
Monoblockschicht von Polyurethanschaum gebildet, der in Sandwich-Bauweise
zwischen zwei Wände
eingeführt
ist. In einer Ausführungsform
der Erfindung erreicht die Dichte des Polyurethanschaums Werte zwischen
38 und 51 kg/m3, wobei dieser Wert der Dichte
durch Supraverdichtung des unter Hochdruck eingespritzten Polyurethanschaums
erzielt wird. Die verschiedenen Wände des Deckels (2)
und des Behälters
(1) bestehen beispielsweise aus Wellpappe. Die Dicke dieser Wände kann
zwischen 0,5 und 10 mm betragen. Auch andere Verpackungsmaterialien
mit ähnlichen Eigenschaften
können
an Stelle der Wellpappe in Betracht gezogen werden, beispielsweise
Papier, eine Polyolefin-Art wie etwa Polyäthylen oder Polypropylen oder
jeder andere nichtexpandierte durch Strangpressen erzielte Kunststoff.
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Wie
in 1 dargestellt, weist der Behälter (1) eine äußere Hülle (10)
und eine innere Hülle
(11) aus Wellpappe auf, wobei der Polyurethanschaum zwischen
diese beiden Hüllen
(10, 11) eingeführt wird. Die innere Hülle (10)
ist ausgebildet, um den Boden und die Innenwände eines Innenraumes (L) zu
bilden, welcher der Aufnahme eines oder mehrerer Produkte dient,
die bei konstanter Temperatur gelagert werden sollen. In gleicher
Weise bildet die äußere Hülle (11)
insbesondere den äußeren Boden und
die Außenwände des
Behälters
(1). In dieser Ausführungsform
gemäß den 1 und 2 ist
die innere Hülle
(10) parallelogrammförmig
und weist auf der oberen Seite eine rechteckige Öffnung auf. Ein Dichtungskranz
mit Wärmedämmenden
Eigenschaften, gebildet beispielsweise aus einem Polyolefin-Schaum
oder aus einem anderen synthetischen Material mit ähnlichen
Eigenschaften, begrenzt die Öffnung
der inneren Hülle
(10). Dieser Dichtungskranz hat eine geeignete Breite,
um das periphere Volumen (V1), das sich zwischen der inneren Hülle (10)
und der äußeren Hülle (11)
des Behälters
(1) befindet, abzudecken. Dieses periphere Volumen (V1) wird
zur Gänze
vom Polyurethanschaum ausgefüllt. Dieser
Schaum hat eine Struktur mit geschlossenen Zellen und weist einen
sehr guten thermischen Abschirmungskoeffizienten von ungefähr 0,021
K/(m·K) auf.
Die Dichte dieses Schaums von 38 bis 51 kg/m3 ist
höher als
diejenige, die man durch freie Ausdehnung erhält, welche ungefähr 31 kg/m3 erreicht. In einigen Ausführungsvarianten
kann die innere Hülle (10)
einen nichtparallelogrammförmigen
Innenraum (L) bilden. Die Öffnung
des Innenraums (L) kann offensichtlich auch andere der Art des Produktes,
welches bei konstanter Temperatur gelagert werden soll, angepasste
Formen haben.
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Der
Deckel (2) ist aus einem Bogen (20) aus Wellpappe
oder einem anderen modellierbaren Verpackungsmaterial und einer
auf der Unterseite des Deckels (2) angebrachten Dichtung
gebildet, so wie in der 2 dargestellt. Eine Monoblockschicht
von Polyurethanschaum der gleichen Art wie die für den Behälter (1) verwendete
füllt das
gesamte Volumen (V2) des Deckels (2) aus, welches von dem
Bogen (20) und der hermetischen Dichtung gebildet wird. Diese
hermetische Dichtung, die aus dem gleichen Material wie der Dichtungskranz
(12) besteht, bildet einen in die Öffnung des Innenraumes (L)
hineinragenden Pfropfen (22). In einer Ausführungsform
der Erfindung wird der hineinragende Pfropfen (22) beim Ausschneiden
des Dichtungskranzes (12) erzeugt. Das Material, aus dem
der Dichtungskranz (12) und der hineinragende Pfropfen
(22) bestehen, ist beispielsweise ein elastischer Polyäthylen-Schaum
mit einer Dicke zwischen 5 und 20 mm. Dieser Polyäthylen-Schaum
kann in blau oder in jedwelcher anderen Farbe eingefärbt werden.
Die haftenden Eigenschaften des Polyurethanschaums bewirken, dass
die für den
Behälter
(1) und den Deckel (2) verwendeten Dichtungen
(12, 22) am Monoblock von Polyurethanschaum haften.
In einer Ausführungsvariante
kann die Dicke der äußeren Hülle (11)
in der Größenordnung
2 mm sein, während
die Dicke der inneren Hülle (10)
und des Blattes des Deckels (2) ungefähr 1 mm betragen sollte.
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In
einer Ausführungsart
der Erfindung hat der Deckel (2) eine Dicke, welche möglichst
genau dem Höhenüberschuss
(H) der äußeren Hülle (11)
gegenüber
dem Niveau des Dichtungskranzes (12), der die Öffnung des
Innenraumes (L) begrenzt, entspricht. Somit kann der Deckel (2)
von den oberen Klappen (14) der äußeren Hülle (11) des Behälters (1)
abdeckt werden. In einigen Varianten kann auf die oberen Klappen
(14) der äußeren Hülle (11)
verzichtet werden. Der Deckel (2) kann mit dem Behälter (1)
durch Befestigungen einer bekannten Art verbunden werden. Diese
Befestigungen sind dann ausgehend von der äußeren Hülle (11) vorgesehen
und so ausgelegt, dass eine sehr gute thermische Abschirmung erreicht wird.
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Die
Erfindung soll im Weiteren anhand der 3 bis 6 beschrieben
werden.
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Um
die vom Polyurethanschaum in der Ausdehnungsphase erzeugte Ausdehnungskraft
aufzufangen, welche einen Wert von ungefähr 1 kg/cm2 erreichen
kann, müssen
die Wände,
die den Schaum während
seiner Ausdehnung einschließen,
aus Wellpappe oder aus einem ähnlichen
Material abgedichtet und versteift werden. Dafür ist bei der Herstellung des
Behälters
(1) eine erste Formgebende Hülle (6) nötig, die
dazu dient, die äußere Hülle (11)
abzustützen
und den Druck des Polyurethanschaums aufzunehmen, wie in der 3 schematisch
dargestellt ist. Eine innere Gießform (5) zur Formgebung
wird in gleicher Weise verwendet, um die innere Hülle (10) und
den Dichtungskranz (12) abzustützen und den Druck des Schaums
während
der Ausdehnung aufzufangen. In einer Ausführungsart der Erfindung umfasst
die Gießform
(5) einen Kopf (51), der auf einem Sockel (52)
angeordnet ist. Dieser Kopf hat ein Volumen, das möglichst
genau dem Volumen des Innenraumes (L) entspricht. Der Dichtungskranz
(12) kann auf dem Sockel (52) angeordnet werden
und von der inneren Hülle
(10), die auf dem Kopf (51) der Form angeordnet
ist, festgehalten werden. Gemäß der Variante
entspricht der Kopf der Form einem Parallelogramm oder einem anderen
regelmäßigen Volumen.
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In
der Ausführungsform
aus der 3 ist die erste Formgebende
Hülle (6)
gegenüber
der äußeren Hülle (11)
angeordnet, wobei die beweglichen Wände (61, 62)
dieser Hülle
sich hermetisch auf der Oberseite und einer Seitefläche des
Behälters
(1), der sich in Herstellung befindet, schließen. Um
während
der Ausdehnung des Polyurethanschaums eine gute Abdichtung zu sichern,
können
die innere (10) und die äußere Hülle (11) jeweils aus
einem einzigen Stück eines
herkömmlichen
Verpackungsmaterials geschnitten, gefaltet und eventuell geklebt
werden. Das von der inneren Hülle
(10) gebildete regelmäßige Volumen
darf keine Ausflussstellen aufweisen, insbesondere an den Falten
zwischen dem horizontalen Boden und den vertikalen Wänden.
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Die 6 stellt
ein Beispiel für
ein Stück Wellpappe
oder ähnlichem
Verpackungsmaterial zur Formgebung dar, um die innere Hülle (10)
zu bilden. In dieser Ausführungsform
ist der Boden der inneren Hülle
(10) rechteckig und umfasst von oben nach unten einen ersten
Faltabschnitt (100), der mindestens den gesamten Boden
abdeckt, zwei zum ersten Faltabschnitt (100) benachbarte
Faltabschnitte (102) und einen letzten Faltabschnitt (103),
der mit einer Einsteckzunge (104) versehen ist, die unter
die benachbarten Faltabschnitte (102) gesteckt wird. Eine
derartige Faltung von verschiedenen Abschnitten (100, 101, 102, 103)
der inneren Hülle
(10), um den Boden zu bilden, ermöglicht es, die Ausflussstellen,
die an den Kanten des Bodens entstehen könnten, wirksam zu verschließen, so
dass die Abdichtung gewährleistet
wird. Das Falten der inneren Hülle
(10) umfasst damit mehrere Überlappungen an den Kanten
des Bodens. Dadurch kann der Polyurethanschaum nicht ausfließen und
nicht an der inneren Gießform
(5) kleben, so dass das Abheben von der Gießform keine Schwierigkeiten
bringt. So wie in der 4 dargestellt ist, kann die äußere Hülle (11)
aus einem einzigen Stück
gebildet werden, und zwar ausgehend von einem Rechteckstreifen,
der in eine Folge von vier Faltabschnitten (111, 112, 113, 114)
unterteilt wird, um speziell die vier Außenwände des Behälters (1) zu bilden.
Die vier Faltabschnitte (111, 112, 113, 114) umfassen
jeder obere (14) und untere (13) Klappen, um damit
die obere Seite bzw. die untere Seite des Behälters (1) zu schließen. Die äußere Hülle (11) kann
durch Verkleben einer Klebelasche (110) geschlossen werden.
Dasselbe kann bei der inneren Hülle
(10) mittels der Klebelasche (105) erfolgen. Andere ähnliche
Ausführungsformen
können
natürlich für die Hüllen (10, 11)
in Betracht gezogen werden. Im Inneren der inneren Hülle (10)
und/oder außen
an der äußeren Hülle (11)
kann eine Verzierung angebracht werden.
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Die 5 stellt
ein Beispiel für
ein Blatt (20) aus Wellpappe oder aus einem ähnlichen
Formgebenden Verpackungsmaterial dar, um daraus die Hülle des
Deckels (2) zu formen. Das Blatt (20) des Deckels
besteht aus einem einzigen Stück,
ausgehend von einem Rechteckstreifen (200), mit dem die
Klappen (201) zusammenhängen.
Dieser Rechteckstreifen (200) bildet den oberen Teil des
Deckels (2) und die Klappen bilden die anderen Wände. In
der Ausführungsform
aus der 5 werden die Enden der Klappen
mittels Falten über
den oberen Teil des hineinragenden Pfropfens (22) gebogen.
Mindestens eine der Klappen umfasst mehrere zusätzliche Faltabschnitte (202),
um eine Lasche (21) oder einen Griff für den Deckel (2) zu
bilden.
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Die
Erfindung wird im Weiteren mit Bezug auf die 7, 8A, 8B und 9 beschrieben.
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So
wie in der 7 dargestellt, erfolgt das Einspritzen
des Polyurethansschaums mit Hilfe einer Spritzpistole (4)
oder eines anderen bekannten gleichartigen Einspritzgeräts. Die
Ausgangsstoffe Polyalkohol und Isocyanat befinden sich in geeigneter
Weise unter Druck in den Behältern
(3), um danach vermischt und eingespritzt zu werden und
den Polyurethanschaum zu bilden. Das Gas, das zur Ausdehnung führt, ist
beispielsweise Luft oder ein anderes für die Ausdehnung geeignetes
und dem Fachmann bekanntes Gas/Gasgemisch. Der Behälter (1) kann
beim Einspritzen des Schaums Kopfüber in Position gebracht werden,
wie es in den 7 und 8 dargestellt
ist. Das Polyurethan ist flüssig, wenn
es die Spritzpistole (4) verlässt und verbleibt für eine bestimmte
Dauer von ungefähr
20 Sekunden in diesem Zustand. Es wird auf den Boden des Volumens
(V1) aufgebracht, das für
das Füllen
umgedreht wurde. Danach startet die exotherme Reaktion und der Schaum
quillt mit einer Stoßkraft
von ungefähr
1 kg/cm2, so dass er das periphere Volumen
(V1) des Behälters
(1) vollständig
ausfüllt.
Das anfängliche Spritzvolumen
wurde natürlich
so ausgelegt, dass bei diesem Ausfüllen in der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine Schaumdichte der Größenordnung 38 bis 51 kg/m3 erreicht wird.
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Das
Einspritzen eines Polyurethanschaums unter Druck zwischen zwei Hüllen (10, 11)
aus Wellpappe, Kunststoff oder einem herkömmlichen Verpackungsmaterial
erfordert eine gute Abdichtung dieser Hüllen (10, 11),
damit der Schaum nicht mit der inneren Gießform (5) und auch
nicht mit der äußeren Formgebenden
Hülle (6)
verklebt. So wie in der 7 dargestellt, ermöglichen
die Einspritzbedingungen beim Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung
das Errei chen einer derartigen Abdichtung. Die äußere Hülle (11) ist gegenüber einer
Formgebenden äußeren Hülle (6)
angeordnet und die innere Hülle
(10) nimmt die Form der inneren Gießform (5) an. Die
oberen Klappen (14) der äußeren Hülle (11) können nach
außen
umgeklappt werden. Es können natürlich auch
Varianten in Betracht gezogen werden, bei denen die Klappen (14)
gegen das Innere der Formgebenden Hülle (6) umgeklappt
werden oder Varianten ohne Klappen. Es kann auch in einigen Ausführungsvarianten
in Betracht gezogen werden, mehrere innere Hüllen zu verwenden, um eine perfekte
Abdichtung des Bodens des Innenraumes (L) zu sichern. Die äußere Hülle (11)
wird so ausgebildet, dass sie den äußeren Boden, die Außenwände und
eventuell den oberen Teil des Behälters (1) bildet.
Als äußere Hülle (11)
können
eine klassische Außenwellpappe
wie etwa ein amerikanisches Paket oder eine polychrome Verpackung
in Betracht gezogen werden.
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In
der Ausführungsform
aus der 7 besitzt der parallelogrammförmige Behälter (1)
einen aus mindestens zwei Klappen (13) gebildeten Boden. Nach
dem Einspritzen des Polyurethanschaums erfolgt das Schließen einer
beweglichen Wand (61) der Formgebenden Hülle (6),
um die Klappen (13) des Bodens der äußeren Hülle (11) in horizontale
Lage umzulegen. Der Dichtungskranz (12) wird noch vor dem
Einspritzen, das dann zur Ausdehnung des Polyurethanschaums führt, zwischen
die Gießform
(5) und die Ränder
der Wände
des Innenraumes (L) angeordnet, um ein Verschlusselement des peripheren Volumens
(V1), das sich zwischen der inneren Hülle (10) und der äußeren Hülle des
Behälters
(1) befindet, zu bilden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist
die innere Gießform
(5) aus Holz, Metall oder einer widerstandsfähigen Legierung
gefertigt und die äußere Formgebende
Hülle (6)
besteht aus metallischen Materialien oder Holz oder aus einer Kombination
dieser Materialien. Die äußere Form gebende Hülle (6),
die an das Volumen der äußeren Hülle (11) angepasst
ist, enthält
den Schaum und verhindert das Ausfließen dieses Schaums. Aufgrund
seiner Elastizität
ist der Schaum somit in Sandwich-Bauweise eingeschlossen und füllt das
gesamte periphere Volumen (V1) in Form eines Monoblocks aus.
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Das
Herstellungsverfahren des Deckels (2) wie auch des Behälters (1)
erfordert den Einsatz einer Formgebenden Hülle (7), die der Form
des Deckels (2) angepasst ist. So wie in der 8B dargestellt,
kann die Formgebende Hülle
(7) des Deckels (2) den gesamten Deckel (2)
umhüllen.
Die Dichtung, welche den hineinragenden Pfropfen (22) des
Deckels (2) bildet, ist zwischen den Wänden der Hülle (7) und dem gefalteten
Blatt (20) des Deckels (2) festgeklemmt. Diese
Dichtung wird nach dem Einspritzen des Schaums in das innere Volumen
(V2) des Deckels, das durch das Blatt (20) gebildet wird,
angebracht. Mindestens eine bewegliche Trennwand der Formgebenden
Hülle (7)
wird dann vor dem Beginn der Ausdehnung des Schaums geschlossen,
damit die Formgebende Hülle
(7) die Ausdehnungskraft des Schaums möglichst gleichmäßig auffängt. Die Verwendung
eines einzelnen Blattes (20) aus Wellpappe oder Ähnlichem
ist kostengünstig
und ermöglicht
das Vermeiden des Ausfließens
in den Winkeln. In einigen Varianten kann der Deckel (2)
auch durch Zusammenlegen von mehreren Blättern, die sich mindestens
teilweise überlappen
und dieses Ausfließen
verhindern, hergestellt werden.
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Dieses
einfache Herstellungsverfahren kann für verschiedene Formen des Innenraumes
(L) und für
verschiedene Ausmaße
der äußeren Hülle (11) angepasst
werden. Es ist offensichtlich sehr einfach, die innere Gießform zur
Formgebung zu ersetzen. Auch ist es einfach, verschiedene Dicken
der Wellpappe oder eines anderen herkömmlichen Verpackungs materials
zu wählen,
wobei eine geringe Dicke in der Größenordnung von Millimetern
bei diesem Verfahren vorteilhaft ist.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die innere Gießform (5) für den Behälter (1)
feststehend, während
die Formgebende Hülle
(6) des Behälters
(1) beweglich ist, so wie in der 9 dargestellt.
Diese erste Formgebende Hülle
(6), die beispielsweise auf Schienen mittels Kufen gleitend
aufgebaut ist, umfasst mindestens zwei um eine Achse bewegliche
Wände (61, 62),
die sich über
die äußere Hülle (11)
des Behälters
(1) schließen.
Die beweglichen Wände
(61, 62) können
beispielsweise um die Gelenkelemente (64) geschwenkt werden.
Diese Hülle
(6) umfasst eine Struktur, die aus Metallprofilen und aus
Platten gebildet ist, deren Dicke ausreichend stark ist, um sich
nicht zu verformen, beispielsweise in der Größenordnung von 2 mm für den Fall
von Platten auf Aluminiumbasis. Die Hülle (6) umfasst Befestigungsmittel
(63) der beweglichen Wände
(61, 62) im geschlossenen Zustand. Das Schließen der beweglichen
Wände (61, 62)
kann dann vor der Ausdehnung des Polyurethanschaums erfolgen, und zwar
so, dass die Abdeckung der äußeren Hülle (11) durch
die Hülle
(6) vollständig
ist. In einigen Ausführungsformen
kann diese Hülle
durch Abrollen, beispielsweise auf Rollen, beweglich sein, oder
sie kann mittels einer Hebevorrichtung vertikal auf die Gießform (5)
und den Behälter
(1) gebracht werden. Die zweite, für den Deckel verwendete Formgebende Hülle (7)
umfasst in ähnlicher
Weise mindestens zwei um eine Achse bewegliche Trennwände (die
nicht dargestellt sind), die sich genau über den Deckel (2) schließen. Diese
kann feststehend sein und umfasst ebenfalls Befestigungsmittel für die beweglichen Trennwände im geschlossenen
Zustand, und zwar so dass die Abdeckung des Deckels (2)
durch diese zweite Formgebende Hülle
(7) vollständig
ist.
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Während des
Einspritzens werden die eventuell vorhandenen oberen Klappen (14)
der äußeren Hülle (11)
entlang der seitlichen Außenwände (111, 112, 113, 114)
nach außen
umgelegt. Gleichermaßen wird
die Grifflasche (21) während
dem Schließen
der entsprechenden Formgebenden Hülle (7) gegen die Außenwände des
Deckels umgelegt. Die unteren Klappen (13) der äußeren Hülle (11)
können
vier an der Zahl sein, wobei der ausgeschnittene Teil dieser Klappen
(13) so gestaltet ist, dass der Schaum in seiner Ausdehnung
an jeder dieser Klappen (13) haftet und mit ihnen verklebt.
Somit erhält
man mit dem Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung am Ende der
Ausdehnungsphase, wie in den 8A und 8B schematisch
dargestellt, die Endprodukte und es müssen nur noch in einfacher
Weise der Deckel (2) und der Behälter (1) abgenommen
werden, um sie zusammen zu setzen.
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Man
wird verstehen, dass bei einer Ausführungsform der Erfindung der
Behälter
(1) gemäß der folgenden
Reihe von Schritten hergestellt werden kann:
- – Volumenausbildung
der inneren Hülle
(10), wobei das von dieser inneren Hülle eingeschlossenen Volumen
dem Volumen des Kopfes (51) der Gießform entspricht,
- – Kopfüber Positionierung
der inneren Hülle
(10) auf dem Kopf (51) der Gießform,
- – Einsetzen
des Dichtungskranzes (12) zwischen den Sockel (52)
der Gießform
(5) und den Rand der Innenwände,
- – Kopfüber Positionierung
der äußeren Hülle (11) um
den Sockel (52) und den Kopf (51) der Gießform, wobei
der äußere Boden
des Behälters
(1) noch nicht ausgebildet ist,
- – Vorschieben
der ersten beweglichen Hülle
(6), um die äußere Hülle (11)
abzudecken,
- – Einspritzen
des Polyurethanschaums unter Hochdruck in das periphere Volumen
(V1) des Behälters
(1),
- – vollständige und
hermetische Schließen
der ersten Hülle
(6), wobei der äußere Boden
des Behälters
(1) durch Umlegen von mindestens einer beweglichen Wand
(61) der ersten Hülle
(6) gebildet wird,
- – Öffnen und
das Abnehmen der ersten Hülle
(6) nach einer ausreichend langen Zeit, damit die Ausdehnung
des Polyurethanschaums das periphere Volumen (V1) ausfüllen kann,
- – Abnehmen
des Behälters
(1) von der Form.
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In
einer anderen Ausführungsvariante
der Erfindung wird man gleichermaßen verstehen, dass der Deckel
(2) gemäß der folgenden
Reihe von Schritten hergestellt werden kann:
- – Volumenausbildung
durch Falten eines Blattes (20) aus Wellpappe oder aus ähnlichem
Material, wobei das von diesem Blatt (20) gebildete innere Volumen
(V2) möglichst
genau dem Volumen des Deckels (2) entspricht,
- – Anordnung
des Blattes (20) in einer zweiten Formgebenden äußeren Hülle (7),
die geeignet ist, um den Deckel (2) zu umhüllen,
- – Anordnung
von mindestens einem Dichtungselement auf der Unterseite des Deckels
(2), um einen hineinragenden Pfropfen (22) zu
bilden,
- – Einspritzen
des Polyurethanschaums unter Hochdruck in das innere Volumen (V2)
des Deckels (2),
- – vollständiges und
hermetisches Schließen
der zweiten Hülle
(7),
- – Öffnen der
zweiten Hülle
(7) nach einer ausreichend langen Zeit, damit die Ausdehnung
des Polyurethanschaums das innere Volumen (V2) ausfüllen kann.
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Einer
der Vorteile der Erfindung besteht in der Einfachheit der Herstellung
der Vorrichtung zur isothermen Verpackung. Das Herstellungsverfahren kann
leicht für
die industrielle Herstellung angepasst werden, wobei die Form des
Innenraumes (L) auf leichte Art und Weise verändert werden kann. Noch dazu
ist die Verwendung von Hüllen
aus Wellpappe oder aus einem anderen herkömmlichen Verpackungsmaterial
mit geringer Dicke und demnach mit geringem Gewicht wirtschaftlich
vorteilhaft.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Verwendung
eines Monoblock-Polyurethanschaums mit hoher Dichte, die beispielsweise
zwischen 38 und 51 kg/m3 liegen kann, das
Abschirmungsvermögen
wesentlich gesteigert wurde. Der Wärmedämmende Monoblock hüllt den Innenraum
(L) vollständig
ein und es tritt keine thermische Brücke auf, obwohl ein leichtes
Material, wie etwa Wellpappe, verwendet wird. Die Erfindung bringt
folglich eine verbesserte Lösung
für die
Verpackung von wärmeempfindlichen
Produkten. Im Vergleich zu den bekannten Verpackungen liefert das Herstellungsverfahren
eine Verpackungsvorrichtung mit einem sehr hohen thermischen Abschirmungskoeffizienten.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Verfahren,
das leicht für
die industrielle Herstellung angepasst werden kann, sich in ganz
besonderer Weise für
die Anforderungen der Großserienproduktion
eignet.