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Die
Erfindung betrifft einen Becher aus einem Papiermaterial mit einem
befüllbaren Innenraum, der durch einen konischen Mantel
und einen Boden gebildet wird, wobei der Boden am unteren Ende des Innenraums
mit einer Zarge im Wesentlichen flüssigkeitsdicht am Mantel
befestigt ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bechers
aus einem Papiermaterial, der aus einem konischen Mantel und einem
im Bereich des geringeren Umfangs des Mantels durch eine Zarge befestigten
Boden besteht.
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Ein
Becher dieser Art ist durch die
JP2001-192015A Stand der Technik. Die Zarge
des bekannten Bechers weitet sich nach unten hin auf. Die Aufweitung
dient zur Befestigung eines Außenmantels, der den den Innenraum
begrenzenden Mantel unter Bildung eines Hohlraums umgibt. Da die Aufweitung
der Zarge den Abstand zwischen Innenmantel und Außenmantel
definiert, muss die Aufweitung der Zarge entlang des Umfangs umlaufend
sein. Der Außenmantel ist um die Zarge herum gelegt, nach
innen eingeschlagen und dort befestigt. Beim Befestigen des Außenmantels
an der Zarge kann es vorkommen, dass die Dichtigkeit der Zarge beeinträchtigt
wird. Außerdem ist die Befestigung des Außenmantels
durch das Einschlagen sehr aufwändig.
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Bei
dem bekannten Becher umschließt der Außenmantel
vollständig die Zarge, so dass diese von außen
nicht mehr sichtbar ist. Beim Einschlagen und Befestigen des Außenmantels
von innen an der Zarge ist deshalb ein Gegenhalten von außen
nicht mehr möglich. Der Außenmantel kann nur mit
einer sehr geringen Kraft, die die Zarge selbst aufnehmen kann,
von innen angedrückt werden. Ist die Andruckkraft zu hoch,
kann die Zarge reißen, andererseits kann die Befestigung
des Außenmantels mangelhaft sein, wenn die Andruckkraft
zu gering ist. Bei einem Verbinden des Außenmantels durch
Heißsiegeln kann es vorkommen, dass sich die Versiegelung
zwischen Boden und dem den Innenraum begrenzenden Mantel wieder
löst, da beim Siegeln des nach innen eingeschlagenen Außenmantels
kein Gegendruck an der Zarge von außen mehr ausgeübt
werden kann.
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Bei
Bechern aus Papiermaterial ist die Zarge ein sehr wichtiges Element
des Bechers. Die Zarge ist notwendig für die Verbindung
zwischen dem Mantel und dem Boden. An der Zarge liegen wenigstens zwei
Materialschichten in Dickenrichtung aufeinander, nämlich
das Material des Bodens und das Material des den Innenraum begrenzenden
Mantels. Bevorzugt ist der Boden topfförmig gestaltet,
dessen offene Seite der Füllöffnung des Bechers
abgewandt ist. Die wenigstens zwei Materialschichten sind also bevorzugt
entlang der Wandung des topfförmigen Bodens angeordnet.
Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass beispielsweise
der Mantel um das Material des Bodens herum eingeschlagen ist, und
dass die Zarge aus drei oder mehr Materialschichten besteht. Das
Material des Bodens ist mit dem Material des Mantels im Bereich
der Zarge verklebt oder versiegelt, um wenigstens für einen
gewissen Zeitraum flüssigkeitsdicht zu sein.
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Unter
dem Begriff „Papiermaterial" aus dem der Boden und der
Mantel besteht, können dabei unterschiedliche Materialien
verstanden werden, die wenigstens eine Schicht aus Papier, Pappe
oder Karton aufweisen. Zusätzlich kann das Material eine oder
mehrere Schichten aus Kunststoff und/oder Aluminium aufweisen. Es
kann auch vorgesehen sein, dass das Papiermaterial gewachst oder
lackiert ist, um eine Beständigkeit gegenüber
der in den Innenraum einzufüllenden Flüssigkeit
aufzuweisen. Bevorzugt ist das Papiermaterial wenigstens auf der
den Innenraum begrenzenden Seite mit einer dünnen Kunststoffschicht,
vorzugsweise aus Polyethylen, beschichtet. Im Gegensatz zu reinem
Kunststoffmaterial ist die Formbarkeit und insbesondere die Dehnbarkeit
von derartigem Papiermaterial eingeschränkt. Bei zu starker
Verformung kann das Papiermaterial selbst oder auch eine vorgesehene
Beschichtung reißen, so dass die Dichtigkeit beeinträchtigt
ist. Bei Bechern aus Papiermaterial ist deshalb die Zarge ein wesentliches
Konstruktionsmerkmal, auf das nicht verzichtet werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Herstellbarkeit eines
Bechers der eingangs genannten Art zu vereinfachen und Dichtigkeitsprobleme
an der Zarge zu vermeiden.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Mantel und/oder der
Boden im Bereich der Zarge und/oder die Zarge selbst wenigstens
in einem Bereich entlang des Umfangs eine nach außen ragende Aufweitung
aufweist, und dass ein unterer Rand eine Standfläche für
den Becher bildet.
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Die
Aufgabe wird bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass der
Boden mit dem Mantel unter Bildung einer Zarge verbunden wird, wobei
während der Bildung der Zarge der Mantel und/oder der Boden
im Bereich der Zarge und/oder die Zarge selbst wenigstens in einem
Bereich entlang des Umfangs nach außen aufgeweitet wird,
so dass ein unterer Rand der Aufweitung eine Standfläche
für den Becher bildet.
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Die
Standfläche des Bechers ist durch die Aufweitung vergrößert,
so dass der Becher eine verbesserte Standfestigkeit aufweist. Die
Aufweitung wird dabei nicht oder nicht vollständig durch
einen Außenmantel abgedeckt, so dass das Material des Mantels
oder des Bodens unmittelbar die Standfläche bildet. Die
Zarge kann dadurch in ihrer Dichtigkeit nicht durch die Anbringung
des zusätzlichen Materials des Außenmantels beeinträchtigt
werden. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Aufweitung durchgehend
und gleichmäßig entlang des Umfangs geformt. Wenn
das Papiermaterial beschichtet ist, ist es vorteilhaft, die Aufweitung
nur so groß zu formen, dass die Beschichtung nicht einreißt.
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Bevorzugt
wird die Zarge auf ihrer gesamten Höhe aufgeweitet. Die
Zarge weist dann – in einem Axialschnitt gesehen – einen
im Wesentlichen konstanten Neigungswinkel zu der Mittelachse des
Bechers auf. In Ausgestaltung kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass die Zarge unterschiedliche Höhenbereiche enthält,
die unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen. Dabei kann der an
den Boden angrenzende Bereich der Zarge in seiner ursprünglichen Form
verbleiben, während der untere Rand der Zarge vermehrt
aufgeweitet wird. Der obere Höhenbereich kann hauptsächlich
zur Abdichtung des befüllbaren Innenraums dienen und verbindet
den konischen Mantel im Wesentlichen flüssigkeitsdicht
mit dem Boden. In diesem oberen Höhenbereich sind der Mantel und
die Wandung aneinander angesiegelt oder verklebt. Im unteren Höhenbereich
der Zarge ist das Material des den Innenraum begrenzenden Mantels und/oder
die Wandung des Bodens aufgeweitet und bildet mit seinem unteren
Rand eine vergrößerte Standfläche für
den Becher. In diesem Höhenbereich ist eine flüssigkeitsdichte
Verbindung zwischen dem Material des Bodens und dem Material des
Mantels nicht mehr unbedingt erforderlich, so dass ein Siegeln oder
Verkleben im unteren Höhenbereich wenigstens teilweise
entfallen kann.
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Der
erfindungsgemäße Becher lässt sich sehr
vielseitig einsetzen, da er sowohl ohne Außenmantel als
auch mit verschiedenen Außenmänteln eingesetzt
werden kann. Bevorzugt ist ein wärmeisolierender Mantel
vorgesehen, der den den Innenraum begrenzenden Mantel teilweise
unter Bildung eines Hohlraumes umgibt. Der Außenmantel
wird dabei bevorzugt auf den den Innenraum begrenzenden konischen
Mantel entlang der Mittelachse aufgeschoben und fixiert, nachdem
die Zarge geformt und aufgeweitet wurde.
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Die
Aufweitung an der Zarge lässt sich sehr vorteilhaft einsetzen,
um die Stapeleigenschaften des Bechers zu verbessern. Ein stapelbarer
Becher ist beispielsweise durch die
EP 1 227 042 B1 bekannt. Der den Innenraum
begrenzende Mantel des bekannten Bechers weist ein erstes Mittel
zum Halten eines anderen Bechers gleicher Art auf. Der bekannte
Becher weist an einem Außenmantel, der den Innenraum begrenzenden
Mantel mit einem wärmeisolierenden Hohlraum umgibt, ein
zweites Mittel zum Halten auf. Das zweite Mittel zum Halten wird
durch eine am unteren Ende des Außenmantels angebrachte
und nach innen gerichtete Einrollung gebildet. Bei einem Stapeln
des Bechers kann das an dem Außenmantel angebrachte zweite
Mittel zum Halten mit einem an einem gleichartigen Becher angebrachten
ersten Mittel zum Halten zusammenwirken. Mehrere aufeinander gestapelte
Becher bilden dadurch einen stabilen Stapel, bei dem die gestapelten
Becher sicher aufeinander stehen, ohne sich jedoch ineinander zu
verklemmen. Da ein Verklemmen der gestapelten Becher verhindert
wird, lassen sich die Becher aus dem Stapel auch wieder sehr gut
vereinzeln.
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Der
bekannte Becher hat den Nachteil, dass die beim Stapeln auftretenden
Kräfte, über den den Innenraum begrenzenden Mantel
und über den Außenmantel übertragen werden.
Die Kräfte, die innerhalb des Bechers von dem ersten Mittel
zum Halten an das zweite Mittel zum Halten weitergeleitet werden
müssen, werden zuerst durch den den Innenraum begrenzenden
Mantel zu der Verbindungsstelle zwischen Innenmantel und Außenmantel übertragen und über
diese Verbindungsstelle an den Außenmantel weitergegeben.
Im Außenmantel werden die Kräfte dann zu dem als
Einrollung ausgebildeten zweiten Mittel zum Halten weitergeleitet
und dort an den nächsten Becher übertragen. Hierdurch
müssen sowohl der Innenmantel als auch der Außenmantel
stabil genug ausgelegt sein, um die auftretenden Kräfte aufnehmen
zu können. Außerdem muss auch die Verbindungsstelle
zwischen dem Außenmantel und dem Innenmantel auf die maximal
auftretenden Kräfte ausgelegt sein.
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Die
Gestaltungsfreiheit des Bechers nach der
EP 1 227 042 B1 ist in nachteiliger
Weise eingeschränkt, da das am Außenmantel angebrachte zweite
Mittel zum Halten immer an die Abmessungen des ersten Mittels zum
Halten eines anderen Bechers gleicher Art und an die zu übertragenden
Kräfte angepasst sein muss. Es ist nicht möglich
den Außenmantel mit einer beliebigen Form zu versehen,
oder seine Form beliebig zu ändern. Außerdem ist
es nicht möglich, im Bedarfsfall den Außenmantel
wegzulassen, ohne die guten Stapeleigenschaften zu verlieren.
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Bei
dem Becher gemäß der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, dass an der Zarge ein Mittel zum Halten eines anderen
Bechers gleicher Art angeordnet ist, das bei einem Stapeln des Bechers
mit einem gleichartigen Becher zusammenwirken kann. Das Mittel zum
Halten wird vorteilhafterweise durch die Aufweitung gebildet. Bevorzugt
ist vorgesehen, dass an dem den Innenraum begrenzenden Mantel ein
erstes Mittel zu Halten angeordnet ist, dass bei einem Stapeln des
Bechers mit einem an der Aufweitung eines gleichartigen Bechers
angebrachten zweiten Mittel zum Halten zusammenwirken kann.
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Der
stapelbare Becher wird bevorzugt durch ein Verfahren mit den folgenden
Verfahrensschritten hergestellt:
- – Formen
wenigstens eines ersten Mittels zum Halten eines anderen Bechers
gleicher Art an dem den Innenraum begrenzenden Mantel;
- – Formen eines zweiten Mittels zum Halten an der Zarge,
das bei einem Stapeln des Bechers mit einem an einem gleichartigen
Becher gebrachten ersten Mittel zum Halten zusammenwirken kann.
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Das
zweite Mittel zum Halten ist dabei an dem den Innenraum begrenzenden
Mantel oder an dem Boden oder an einer Zarge angeordnet, durch die
der den Innenraum begrenzende Mantel mit dem Boden verbunden ist.
Jedenfalls ist das zweite Mittel zum Halten an einer Komponente
des Bechers angebracht, die mit dem befüllbaren Innenraum
in Kontakt steht.
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Der
erfindungsgemäße Becher hat den Vorteil, dass
er auch ohne Vorhandensein eines Außenmantels sicher und
stabil gestapelt und ohne Verklemmen auch wieder entstapelt werden
kann. Falls vorgesehen ist, dem Becher einen wärmeisolierenden
Außenmantel zuzuordnen, so lässt sich dieser weitgehend
unabhängig und frei von den beim Becher der
EP 1 227 042 B1 vorhandenen
Beschränkungen gestalten. Die beim Stapeln auftretenden Kräfte
werden lediglich innerhalb des den Innenraum begrenzenden Mantels
vom ersten Mittel zum Halten zu dem zweiten Mittel zum Halten weitergeleitet.
Ein Außenmantel ist somit nicht unbedingt erforderlich. Wenn
dennoch ein Außenmantel vorhanden sein soll, so wird dieser
durch die beim Stapeln auftretenden Kräfte nicht beansprucht.
Die Zarge, durch die der den Innenraum begrenzenden Mantel mit dem Boden
verbunden ist, ist ein sehr stabiler Teil des Bechers und ist besonders
gut zur Aufnahme von Kräften geeignet. Die beim Stapeln
auftretenden Kräfte werden im Wesentlichen durch den den
Innenraum begrenzenden Mantel vom ersten Mittel zum Halten auf das
zweite Mittel zum Halten, das durch die Aufweitung an der Zarge
gebildet werden kann, übertragen. Es lassen sich hierdurch
sehr stabile Stapel mit einer Vielzahl von Bechern bilden, die sich
auch dann nicht ineinander verkeilen, wenn die Stapel Stößen ausgesetzt
oder beispielsweise ruckartig auf den Untergrund abgesetzt werden.
Der den Innenraum begrenzende Mantel und der Boden sind ohnehin
stark genug, um die beim Stapeln auftretenden Kräfte aufzunehmen,
da sie auch die bei der Befüllung auftretenden Kräfte
aufnehmen müssen.
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Um
ein Verklemmen mehrerer Becher beim Stapeln zu verhindern, ist es
vorteilhaft, dass die Abmessungen des zweiten Mittels zum Halten
an die Abmessungen des ersten Mittels zum Halten eines anderen Bechers
gleicher Art angepasst sind. Das erste Mittel zum Halten eines anderen
Bechers gleicher Art kann dabei an sich beliebig ausgeformt sein. Wesentlich
ist, dass eine Kontur geformt wird, die in axialer Richtung des
Bechers wirkende Kräfte, also der Kräfte, die
beim Stapeln zwischen zwei Bechern wirken, aufnehmen kann. Das erste
Mittel zum Halten ist bevorzugt als eine Sicke oder Rippe ausgestaltet, die
wenigstens in einem Bereich entlang des Umfangs in den den Innenraum
begrenzenden Mantel eingeformt ist. Die Sicke oder Rippe kann dabei
entlang des Umfangs durchgehend oder mit Unterbrechungen gestaltet
sein.
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Wenn
nun in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, dass der Becher
einen wärmeisolierenden Außenmantel aufweist,
ist dabei die Ausgestaltung des wärmeisolierenden Außenmantels
an sich beliebig. Der Außenmantel kann beispielsweise aus
einem Kunststoff-Papier- oder Verbundmaterial hergestellt sein.
Zur Verbesserung der Isolationswirkung kann der Außenmantel
auch gewellt, geriffelt, geprägt oder mit einer aufgeschäumten
Schicht versehen sein. Der Außenmantel kann auch mehrschichtig
ausgebildet sein, beispielsweise kann eine gewellte Zwischenschicht
vorgesehen sein, die von einer glatt darüber gelegten Außenschicht
abgedeckt ist. Dadurch, dass der erfindungsgemäße
Becher unabhängig vom Außenmantel gestapelt werden
kann, lässt sich ein und derselbe Innenbecher in einfacher und
nahezu beliebiger Weise mit den unterschiedlichsten Außenmänteln
kombinieren. Ohne die Form und Abmaße des Innenbechers
bzw. der den befüllbaren Innenraum bildenden Komponenten
zu verändern, lassen sich verschiedene Becher mit unterschiedlichem
optischen und haptischen Erscheinungsbild schaffen, da das Erscheinungsbild,
das der Benutzer des Bechers wahrnimmt, hauptsächlich durch
die Gestaltung des Außenmantels bestimmt wird.
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Bei
einem Verfahren zum Herstellen eines doppelwandigen Bechers werden
vorteilhafterweise folgende Verfahrensschritte ausgeführt:
- – Formen wenigstens eines ersten Mittels
zum Halten eines anderen Bechers gleicher Art an dem den Innenraum
begrenzenden Mantel;
- – Formen einer aufgeweiteten Zarge und Verpressen von
dem den Innenraum begrenzenden Mantel und dem Boden;
- – Formen eines zweiten Mittels zum Halten an der Zarge,
das bei einem Stapeln des Bechers mit einem an einem gleichartigen
Becher angebrachten ersten Mittel zum Halten zusammenwirken kann;
- – Aufschieben eines hülsenförmig
vorgeformten Außenmantels auf den den Innenraum begrenzenden
konischen Mantel in axialer Richtung;
- – Fixieren des Außenmantels an dem den Innenraum
begrenzenden Mantel.
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Das
Fixieren des Außenmantels an dem Innenbecher kann dabei
beispielsweise durch Siegeln oder Leimen geschehen. Es bewirkt eine
sichere Verbindung zwischen dem Außenmantel und dem den Innenraum
begrenzenden Mantel, so dass ein Verrutschen des Außenmantels
sicher verhindert wird, auch wenn der Außenmantel nur eine
geringe Höhe hat.
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Um
ein gutes äußeres Erscheinungsbild des Bechers
zu erreichen, ist es vorteilhaft, dass der Außenmantel
unterhalb des ersten Mittels zum Halten eines anderen Bechers gleicher
Art oder sogar unterhalb des Bodens endet. Das an dem Innenmantel
angebrachte erste Mittel zum Halten wird dadurch von dem Außenmantel überdeckt
und ist von außen nicht mehr sichtbar. Des Weiteren ist
es vorteilhaft, dass der Außenmantel oberhalb der Aufweitung
der Zarge endet.
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Bevorzugt
wird die Aufweitung an der Zarge durch ein Zusammenwirken eines
außerhalb und innerhalb der Zarge angeordneten Werkzeuges
erfolgen. Die Aufweitung lässt sich dadurch sehr präzise formen.
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Die
Aufweitung ist vorteilhafterweise so weit nach außen aufgeweitet,
dass eine an dem unteren Rand der Aufweitung angelegte Parallele
zu dem den Innenraum begrenzenden Mantel mit einem gewissen Abstand
außerhalb des den Innenraum begrenzenden Mantels verläuft.
Damit ein vorgesehener Außenmantel das Stapeln des Bechers
nicht behindert, ist es vorteilhaft, dass sich die Außenkontur
des Außenmantels innerhalb der Parallelen zu dem den Innenraum
begrenzenden Mantel befindet, die an der Aufweitung der Zarge angelegt
wird.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele im
Zusammenhang mit den Figuren. Einzelmerkmale der unterschiedlichen
dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lassen
sich dabei in beliebiger Weise kombinieren, ohne den Rahmen der
Erfindung zu überschreiten.
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Es
zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen Becher im Längsschnitt,
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2 eine
Ansicht ähnlich 1 auf zwei gestapelte Becher,
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3A bis
C schematisch und nur teilweise dargestellte Längsschnitte
auf unterschiedliche Ausgestaltungsformen im Bereich der Zarge von
erfindungsgemäßen Bechern,
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4 und 5 Ansichten ähnlich 1 auf
teilweise dargestellte Becher unterschiedlicher Ausgestaltung, bei
denen verschiedene Außenmäntel vorgesehen sind,
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5A eine
vergrößerte Ansicht auf eine Variante der 5,
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6 einen
Längsschnitt eines Bechers im Bereich der Zarge beim Einschlagen
des Mantels und beim Formen eines Mittels zum Halten eines anderen
Bechers,
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7 eine
Ansicht einer Variante der 6,
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8 einen
Längsschnitt durch die Zarge eines erfindungsgemäßen
Bechers mit einem Innenwerkzeug und einem Außenwerkzeug
zum Verpressen der Zarge,
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9 und 10 einen
teilweise dargestellten Außenmantel des Bechers der 5 in
unterschiedlichen Herstellungsschritten.
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Der
in 1 dargestellte Becher 1 besteht im Wesentlichen
aus einem konischen Mantel 2 und einem topfförmigen
Boden 3. Die offene Seite des topfförmigen Bodens 3 ist
so angeordnet, dass sie von der Füllöffnung des
Bechers 1 abgewandt ist. Der Boden 3 ist mit seiner
Wandung 31 im Bereich des geringeren Umfangs des Mantels 2 flüssigkeitsdicht
mit diesem durch Bildung einer Zarge 4 verbunden. Im Bereich
der Zarge 4 ist das Material des Mantels 2 um
die Wandung 31 des Bodens 3 herumgelegt und nach
innen eingeschlagen. Der Mantel 2 und der Boden 3 bilden
einen befüllbaren Innenraum 5 des Bechers 1.
Der befüllbare Innenraum 5 weist eine Höhe
A auf.
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Der
den Innenraum 5 begrenzende Mantel 2 weist an
seinem oberen Rand, also in dem Bereich des größeren
Umfangs, eine nach außen gebördelte Mundrolle 6 auf,
die die Füllöffnung umgibt.
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Die
Eigenschaft „konisch" des Mantels 2 ist dabei
so zu verstehen, dass sich der Mantel 2 in dem in 1 dargestellten
Längsschnitt von der Mundrolle 6 zu dem Boden 3 wenigstens
abschnittsweise verjüngt. Der Mantel 2 weist dabei
im Bereich des befüllbaren Innenraums 5 oberhalb
einer Sicke 8 einen Neigungswinkel α zu der Mittelachse 13 des
Bechers 1 auf. Unterhalb der Sicke 8 hat der Mantel 2 dann
bis zum Boden 3 eine kreiszylindrische Form. Es ist dabei
unerheblich, welche Form der Mantel 2 im Querschnitt aufweist.
Der Mantel 2 ist im Querschnitt bevorzugt kreisrund, kann
aber alternativ auch beispielsweise oval oder rechteckig mit abgerundeten Ecken
sein. Der Becher 1 hat im Falle eines runden Querschnitts
des konischen Mantels 2 eine kegelstumpfähnliche
Form, während er im Falle eines rechteckigen Querschnitts
des konischen Mantels 2 eine eher pyramidenstumpfartige
Form aufweist.
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Die
Zarge 4 weist wenigstens in einem Bereich entlang ihres
Umfanges eine nach außen ragende Aufweitung 10 auf.
Unter Aufweitung ist dabei zu verstehen, dass die Zarge 4 bezogen
auf einen Kreiszylinder um die Mittelachse 13 nach außen
ausgestellt ist, so dass die Zarge 4 eine sich nach unten, zur
Standfläche hin erweiternde Querschnittsfläche einschließt.
Ein unterer Rand 14 der Aufweitung 10 an der Zarge 4 bildet
die Standfläche für den Becher 1. Der
Becher 1 steht bei Gebrauch auf seiner Standfläche,
die durch die Aufweitung 10 vergrößert
ist. Dadurch ist ein Umkippen des Bechers 1 erschwert. Die
Aufweitung 10 ist bevorzugt entlang des Umfangs der Zarge 4 umlaufend
gestaltet.
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Die
nach außenragende Aufweitung 10 bildet auch ein
Mittel 9 zum Halten eines anderen Bechers 1' gleicher
Art, das bei einem Stapeln des Bechers 1 mit einem gleichartigen
Becher 1' zusammenwirken kann. Das Stapeln des Bechers 1 in
einem gleichartigen Becher 1' ist in 2 dargestellt. Die
Aufweitung 10 als Mittel 9 zum Stapeln des Bechers 1 kann
dabei beispielsweise mit einem den Innenraum 5' begrenzenden
Mantel 2' zusammenwirken. Weitere Mittel zum Stapeln sind
nicht unbedingt erforderlich.
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Bevorzugt
weist der den Innenraum 5 begrenzende Mantel 2 wenigstens
ein erstes Mittel 7 zum Halten eines anderen Bechers 1 gleicher
Art auf, das an sich beliebig geformt sein kann. Wichtig ist, dass
das erste Mittel 7 zum Halten wenigstens eine Kontur aufweist,
die in Richtung der Mittelachse 13 des Bechers 1 wirkende
Kräfte, also Kräfte, die beim Stapeln zwischen
zwei Bechern wirken, aufnehmen kann. Das erste Mittel 7 zum
Halten kann beispielsweise durch eine Rippe oder Sicke 8 gebildet
werden, die in den Innenraum des Bechers 1 hineinragt. An
der Zarge 4, an der der den Innenraum 5 begrenzende
Mantel 2 um den topfförmig tiefgezogenen Boden 3 herumgebördelt
und flüssigkeitsdicht versiegelt ist, ist das genannte
zweite Mittel 9 in Form der Aufweitung 10 angeordnet.
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Die
Abmessung Y des zweiten Mittels 9 zum Halten ist an die
Abmessung X des ersten Mittels 7 zum Halten des anderen
Bechers 1' gleicher Art angepasst. Im Falle eines kreisrunden
Querschnitts des Bechers 1 entspricht die Abmessung X des
ersten Mittels 7 zum Halten dem Innendurchmesser des Mantels 2 oberhalb
der Sicke 8. Die Abmessung Y des zweiten Mittels 9 zum
Halten entspricht dem größten Außendurchmesser
der Aufweitung 10 an der Zarge 4, also dem Durchmesser,
der die Aufweitung 10 umschließt. Die Anpassung
der Abmessungen X und Y erfolgt vorteilhafterweise derart, dass
die Abmessung Y etwas kleiner oder maximal gleich groß wie
die Abmessung X gewählt wird.
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Das
Zusammenwirken des ersten Mittels 7 und des zweiten Mittels 9 zum
Halten wird an den in 2 dargestellten Bechern 1 und 1' deutlich.
Das an dem den Innenraum 5' begrenzenden Mantel 2' angebrachte
erste Mittel 7' des Bechers 1' nimmt das zweite
Mittel 9 des Bechers 1 auf. Die an der Zarge 4 des
Bechers 1 angebrachte Aufweitung 10 und speziell
das untere Ende der Aufweitung 10, also etwa die Standfläche
am unteren Rand 14, stützt sich dabei auf die
Sicke 8', die in den Mantel 2' eingeformt ist.
Durch die genannte Anpassung der Abmessung X des ersten Mittels 7 zum
Halten an die Abmessung Y des zweiten Mittels 9 zum Halten
wird gewährleistet, dass die Aufweitung 10 des
Bechers 1 stabil und sicher auf der Sicke 8' des
gleichartigen Bechers 1' aufsteht, ohne sich jedoch in
dem konischen Mantel 2' zu verklemmen. Die Kräfte,
die beim Stapeln entlang der Mittelachse 13 auftreten,
beispielsweise die Gewichtskräfte des Bechers 1 und
der eventuell noch darüber gestapelten Becher, werden sicher
von der Sicke 8' als Mittel 7' zum Halten aufgenommen
und über den Mantel 2' bis zum unteren Rand 14' der
Zarge 4' des unteren Bechers 1' weitergeleitet
und von der am unteren Rand 14' befindlichen Standfläche
an den Untergrund abgegeben. Auch wenn sehr hohe Kräfte
in Richtung der Mittelachse 13 auftreten, ist eine leichte
Entnehmbarkeit des Bechers 1 bzw. 1' beim Entstapeln
gewährleistet.
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Um
eine genügend große Aufweitung 10 mit einem
entsprechend großen Maß Y zu erreichen, ohne die
Dichtigkeit des Mantels 2 zu beeinträchtigen,
ist es vorteilhaft, wenn die Höhe der Aufweitung 10 – wie
in 1 erkennbar – sich im Wesentlichen über
die gesamte Höhe B der Zarge 4 erstreckt. Im Axialschnitt
der 1 gesehen weist die Zarge 4 einen konstanten
Neigungswinkel β zu der Mittelachse 13 des Bechers 1 auf.
Der Neigungswinkel β des Höhenbereiches B der
Zarge 4 ist dabei in jedem Fall so gerichtet, dass sich
die Zarge 4 zum unteren Rand 14 hin aufweitet
und an ihrem unteren Rand 14 die größte
Abmessung Y aufweist, also parallel zur Mittelachse 13 gesehen
der untere Rand 14 der Zarge 4 den am weitesten
von der Mittelachse 13 beabstandeten Bereich der Zarge 4 bildet.
Im Vergleich zu dem Neigungswinkel α des Mantels 2 im
Bereich des Innenraumes 5 ist der Neigungswinkel β so
gerichtet, dass die Konizität in entgegengesetzte Richtung
verläuft.
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Der
die Aufweitung 10 umschließende Durchmesser Y
ist dabei bevorzugt größer als der Durchmesser
D, der den mit dem Innenraum 5 in Kontakt stehenden Bereich
des Bodens 3 umschließt. Damit ein effektives
Stapeln möglich ist und die Stapelhöhe nicht unnötig
hoch wird, ist es vorteilhaft, wenn das an dem den Innenraum 5 begrenzenden
Mantel 2 angeordnete Mittel 7 zum Halten nicht höher
oberhalb des Bodens 3 als ein Drittel der Höhe A
des Innenraums 5 angeordnet ist. Selbst wenn auf das Mittel 7 verzichtet
wird und sich die Aufweitung 10 unmittelbar auf dem konischen
Bereich des Mantels 2 abstützt, ist der die Aufweitung 10 umschließende
Durchmesser Y bevorzugt kleiner als ein die Innenkontur des Mantels 2 umschließender
Durchmesser in einer Höhe oberhalb des Bodens 3 von etwa
einem Drittel der Höhe A.
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Die
Rippe oder Sicke 8 kann durch Formwerkzeuge geprägt
oder gerollt werden, die dem Mantel 2 in axialer oder radialer
Richtung des Bechers 1 zugestellt werden. Der das erste
Mittel 7 zum Halten eines anderen Bechers 1' gleicher
Art einschließende Durchmesser W, also der Innendurchmesser
W der Sicke 8, ist etwa genauso groß wie ein den
mit dem Innenraum 5 in Kontakt kommenden Bereich des Bodens 3 umschließender
Durchmesser D. Der den Innenraum 5 begrenzenden Mantel 2 ist
dadurch zwischen dem ersten Mittel 7 zum Halten und dem
Boden 3 im Wesentlichen zylindrisch.
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Die
Aufweitung 10 an der Zarge 4 kann beispielsweise
durch einen kegelförmigen Dorn geformt werden, der der
Zarge 4 von der Unterseite her zugestellt wird. Gegebenenfalls
kann die Zarge 4 zum Formen der Aufweitung 10 erwärmt
werden. Da ein Formwerkzeug, das eine Gleitbewegung relativ zu der
Oberfläche der Zarge 4 ausführt, sehr
leicht zu einer Faltenbildung führen kann, kann es auch
vorteilhaft sein, die Aufweitung 10 mittels eines Rollwerkzeuges
oder eines sich radial aufspreizenden Werkzeuges zu formen. Es kann
dabei vorteilhaft sein, dem Außenumfang der Zarge 4 ein
entsprechend geformtes Gegenwerkzeug zuzustellen, um die Formung
der Aufweitung 10 zu unterstützen. Ein besonders
vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen des Bechers 1 wird
weiter unten mit Hilfe der 6 bis 8 noch
näher erläutert werden.
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In 3 sind in den einzelnen Darstellungen A
bis C in schematischer Form unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten
des Bechers 1 im Bereich der Zarge 4 dargestellt.
In den Varianten der übrigen Figuren ist die Zarge 4 stets
durch drei Materialschichten, nämlich von zwei Materialschichten
des Mantels 2, die die Wandung 31 des topfförmigen
Bodens 3 innen und außen umgeben, gebildet. Diese
Ausgestaltung ist sehr oft vorteilhaft, ist jedoch nicht zwingend erforderlich
um die vorliegende Erfindung umzusetzen. Für gewisse Anforderungen
können auch die nachfolgend beschriebenen Varianten vorteilhaft sein.
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In 3A ist
vorgesehen, dass das Material des Bodens 3 nach außen
umgeschlagen ist und das Material des Mantels 2 umschließt.
Der untere Rand 14 der Aufweitung 10, der die
Standfläche für den Becher 1 bildet,
wird hierbei durch das Material des Bodens 3 gebildet.
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In 3B ist
eine Ausführungen dargestellt, bei der die Zarge 4 lediglich
durch zwei Materialschichten gebildet wird. Das Material des Mantels 2 und
die Wandung 31 des Bodens 3 enden beide am unteren
Rand 14 und bilden dadurch die Standfläche.
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In
der 3C ist eine Ausgestaltung der Zarge 4 des
Bechers 1 dargestellt, bei der die Zarge 4 im Höhenbereich
B unterschiedliche Neigungswinkel zur Mittelachse 13 aufweist.
Je nach Höhe B der Zarge 4 und der gewünschten
Abmessung Y der Aufweitung 10 kann es ausreichend sein,
nur einen Teilbereich innerhalb des Höhenbereiches B mit
einer Aufweitung 10 zu versehen. Der übrige Bereich
kann beispielsweise im Wesentlichen zylindrisch sein, so dass die
Zarge 4 dort in etwa parallel zur Mittelachse 13 verläuft.
Für geringe Aufweitungen 10 kann es auch genügen,
dass der Mantel 2 im oberen Bereich der Zarge 4 den
Neigungswinkel α des Mantels 2 im Bereich des
Innenraums 5 unverändert fortsetzt.
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Obwohl
es in den 1 bis 3 nicht
dargestellt ist, kann es vorteilhaft sein, dem Becher 1 einen Außenmantel
zuzuordnen, der den den Innenraum 5 begrenzenden Mantel 2 bevorzugt
unter Bildung eines Hohlraumes umgibt. Damit das Stapeln des Bechers 1 nicht
beeinträchtigt wird, kann es vorteilhaft sein, dass sich
die Außenkontur des Außenmantels innerhalb einer
Parallelen 15 zu dem den Innenraum 5 begrenzenden
Mantel 2 befindet, wobei die Parallele 15 an der
Aufweitung 10 der Zarge 4 angelegt wird. Solange
sich ein Außenmantel innerhalb des Raumes 16 zwischen
der Parallelen 15 und dem den Innenraum 5 begrenzenden
Mantel 2 befindet, werden die Stapeleigenschaften des Bechers
in keiner Weise beeinflusst. Der Gestaltungsfreiheit sind somit keine
Grenzen gesetzt. Außerdem ist es möglich, eine
gemeinsame Ausführung des Bechers 1 mit unterschiedlichen
Außenmänteln auszustatten, ohne das erste Mittel 7 zum
Halten und das zweite Mittel 9 zum Halten verändern
zu müssen. Nachfolgend werden mit Hilfe der 4 und 5 einige
mögliche Ausgestaltungen für derartige Außenmäntel
beschrieben.
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Die
in den 4 und 5 dargestellten Becher 1 weisen
jeweils einen wärmeisolierenden Außenmantel 17 auf,
der den den Innenraum 5 begrenzenden Mantel 2 teilweise
unter Bildung eines Hohlraumes 18 umgibt. Derartige Becher
werden auch als doppelwandige Isolierbecher bezeichnet, bei denen der
sich innerhalb des Außenmantels 17 befindliche Mantel 2 in
Verbindung mit dem Boden 3 auch als „Innenbecher"
bezeichnet werden kann. Das erste Mittel 7 zum Halten eines
anderen Bechers 1' gleicher Art und das zweite Mittel 9 zum
Halten sind jeweils analog der in 1 beschriebenen
Variante gestaltet, so dass auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet
werden kann.
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Der
Außenmantel 17 des in 4 dargestellten
Bechers 1 ist im Wesentlichen parallel zu dem den Innenraum
begrenzenden Mantel 2 angeordnet. Der Außenmantel 17 weist
an einem oberen und an einem unteren Ende jeweils eine nach innen
gerichtete Einrollung 19 und 20 auf und stützt
sich durch die Einrollungen 19 und 20 an dem den
Innenraum 5 begrenzenden Mantel 2 ab. Es kann
vorgesehen sein, dass der Außenmantel 17 im Bereich
der Einrollung 19 und/oder 20, beispielsweise
durch Leimen, fixiert ist. Die Einrollung 20 stützt
sich im Bereich der Zarge 4 und damit unterhalb des waagerechten
Bodens 3 des Innenbechers am Innenmantel 5 ab,
wodurch der Außenmantel 17 sehr stabil wird. Gleichzeitig
verdeckt der Außenmantel 17 auch das erste Mittel 7 zum
Halten, so dass dieses von außen nicht erkennbar ist. Die
Einrollung 20 weist einen parallel zum Außenmantel 17 verlaufenden
Bereich 23 auf. Der Bereich 23 verläuft
nahe an der Innenseite des Außenmantels 17 und
kann dort auch anliegen. Durch den parallel zum Außenmantel 17 verlaufenden
Bereich 23 wird das Aufschieben des Außenmantels 17 auf den
Mantel 2 vereinfacht, da der Außenmantel 17 nicht
mehr an der Zarge 4 hängenbleiben kann.
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In 5 weist
der den Innenraum 5 begrenzende Mantel 2 im Bereich
unterhalb der Mundrolle 6 eine sprunghafte Größenveränderung
in Form einer Schulter 21 auf, die sich vom Boden 3 zur
Mundrolle 6 gesehen als sprunghafte Querschnittserweiterung darstellt.
Der Außenmantel 17 ist im Bereich zwischen der
Mundrolle 6 und der Schulter 21 mit dem den Innenraum 5 begrenzenden
Mantel 2, beispielsweise durch Siegeln oder Leimen, verbunden.
An seinem unteren Ende weist der Außenmantel 17 eine nach
innen gerichtete Einrollung 20, die ebenfalls einen parallel
zum Außenmantel 17 verlaufenden Bereich 23 aufweist.
Die Einrollung 20 stützt sich unterhalb des Bodens 3 an
der Zarge 4 ab. Die Einrollung 20 ist im Gegensatz
zu 4 flachgedrückt und an unteren Randbereich 24 des
Außenmantels 17 leicht eingestaucht, so dass dort
eine größere Konizität des Außenmantels 17 vorhanden
ist.
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Abweichend
zur Darstellung der 5 kann der Becher 1 im
Bereich der Schulter 21 auch anders gestaltet sein. Eine
vorteilhafte Variante im Bereich der Schulter 21 ist in 5A stark
vergrößert dargestellt. Der Bereich des den Innenraum 5 begrenzenden
Mantels 2, der zwischen der Mundrolle 6 und der Schulter 21 liegt
und in 5A mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet
ist, weist im Gegensatz zu der Darstellung nach 5 einen
anderen Neigungswinkel zur Mittelachse 13 als der übrige
Mantel 2 auf. In 5A verläuft
der Bereich 25 des Mantels 2 zwischen der Mundrolle 6 und
der Schulter 21 in etwa parallel zur Mittelachse 13.
Damit der Außenmantel 17 beim Aufschieben auf
den Innenbecher 1 ein wenig unter die Mundrolle 6 geschoben
werden kann, ist der obere Randbereich 26 des Außenmantels 17 leicht
eingestaucht. Der Randbereich 26 setzt den konischen Außenmantel 17 also
nicht gleichmäßig fort, sondern weist einen etwas
geringer werdenden Durchmesser auf. Wird der Außenmantel 17,
so wie in 5A, dargestellt, mit seinem
oberen Rand ein wenig in die Mundrolle 6 eingeschoben,
so ergibt sich ein besonders gutes Erscheinungsbild des Bechers 1,
da der obere Rand des Außenmantels 17 nicht mehr
sichtbar ist. Wird der Außenmantel 17 in nicht dargestellter
Ausgestaltung noch weiter in die Mundrolle 6 eingeschoben,
so bewirkt schon die Klemmung des Außenmantels 17 durch
das Material der Mundrolle 6 eine Fixierung des Außenmantels 17. Für
gewisse Anwendungsfälle kann die Klemmung des Außenmantels 17 in
der Mundrolle 6 als einzige Befestigung des Außenmantels 17 ausreichend
sein.
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Die
Sicke 8 des ersten Mittels 7 zum Halten bei den
Bechern ist an die Abmessung Y des zweiten Mittels 9 zum
Halten eines anderen Bechers 1' gleicher Art angepasst.
Wenn die Abmessungen X und Y bei den Bechern 1 der 4 und 5 mit
den unterschiedlichen Außenmänteln 17 identisch
sind, können alle diese Becher 1 auch in beliebiger
Kombination untereinander gestapelt werden ohne sich zu verklemmen,
da alle Außenmäntel 17 innerhalb des Raumes 16 zwischen
der Parallelen 15 und dem den Innenraum 5 bildenden
Mantel 2 liegen. Zur Variation der optischen und haptischen
Wahrnehmung der Becher 1 kann die Außenseite 22 der
Außenmäntel 17 unterschiedliche Strukturen
aufweisen. Die Außenseite 22 kann beispielsweise
geriffelt, geprägt, gewellt sein oder eine aufgeschäumte
Beschichtung aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, den Außenmantel 17 beispielsweise
gewellt auszuführen und zusätzlich an der Außenseite 22 eine
glatte Abdeckung der Wellenstruktur in Form eines weiteren Mantels
vorzusehen, um die Isolierwirkung des Bechers 1 weiter
zu verbessern.
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Die
Ausgestaltung des Außenmantels 17 mit einer oberen
Einrollung 19 oder die Befestigung des Außenmantels 17 im
Bereich einer Schulter 21 des Mantels 2 haben
den Vorteil, dass auch schon in einem Bereich dicht unterhalb der
Mundrolle 6 ein sehr breiter Hohlraum 18 zwischen
Mantel 2 und Außenmantel 17 entsteht,
der eine sehr hohe Isolationswirkung aufweist. Die Einrollung 19 oder
die Schulter 21 gewährleisten auch ohne zusätzliche
Mittel, wie beispielsweise aufgeschäumte Schichten oder
Wellpappe-Schichten innerhalb des Hohlraumes 18, dass sich
der Abstand zwischen Mantel 2 und Außenmantel 17 auch
unter Druckbelastung, beispielsweise durch eine greifende Hand,
nicht verringert und die Isolationswirkung verloren geht.
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Bei
der Herstellung eines Bechers 1 gemäß 1 werden
zunächst ein konischer Außenmantel 2 und
ein etwa topfförmiger Boden geformt. Wie in der Darstellung
der 6 zu erkennen ist, hat der Außenmantel 2 zunächst
die Form einer konischen Hülse und der Boden 3 weist
die Form eines Kegelstumpfes auf, der sich parallel zu Außenhülse 2 verjüngt.
In dem in 6 dargestellten Zustand sind
der Boden 3 und der Außenmantel 2 noch
nicht miteinander verbunden, sondern lediglich ineinander gesteckt.
Der Außenmantel 2 ist dabei auf einen Dorn 30 aufgesteckt,
der in einem ersten Bereich 29 eine kegelstumpfartige Form
hat, bei dem sich dann aber an das verjüngte Ende des kegelstumpfförmigen
Bereichs 29 eine weitere kegelstumpfförmige Fläche 32 anschließt,
die sich stärker verjüngt und die zum Ausformen
der Sicke 8, siehe 1, vorgesehen
ist. An die Fläche 32 schließt sich ein
kreiszylinderförmiger Bereich 33 an, an dessen
freiem Ende dann der Boden 3 anliegt. Ein Durchmesser E
dieses kreiszylinderförmigen Bereichs 33 kann
dabei kleiner sein, insbesondere etwa 0,5 mm kleiner sein, als der
Durchmesser D des Bodens, siehe auch 1. Da der
Boden 3 und der Außenmantel 2 noch nicht
durch Siegeln oder Leimen miteinander verbunden sind, kann der Außenmantel 2 etwas
stärker zur Bildung der Sicke 8 zusammengedrückt
werden, als dies bei bereits gesiegelte Mantel 2 und Boden 3 möglich
wäre. Da ja der Mantel 2 wie auch der Boden 3 aus
beschichtetem Papiermaterial bestehen, kann der Boden 3 wenigstens
geringfügig zusammengedrückt werden. Es wird dadurch
möglich, die Sicke 8 relativ weit in den Innenraum
des Bechers hineinzuziehen, um ein sicheres Abstapeln mehrerer Becher
zu gewährleisten.
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Überraschenderweise
ist es sogar möglich, die Sicke 8 über
den Durchmesser D des Bodens hinaus weiter in den Innenraum hineinzuziehen.
Am fertiggestellten Becher 1 würde sich in diesem
Fall dann an die Sicke 8 in Richtung auf den Boden 3 zu ein
kegelstumpfförmiger Bereich anschließen, dessen
Konizität aber zum übrigen Mantel 2 umgekehrt wäre,
der sich also von der Sicke 8 bis zum Boden 3 wieder
erweitert.
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Zum
Ausformen der Sicke 8 dient neben dem Dorn 30 ein
Formwerkzeug 34, das in 6 dargestellt
ist, und das in Richtung des Pfeiles 35 nach oben, in Richtung
auf den Dorn 30 zu gefahren wird. Das Formwerkzeug 34 weist
eine Kegelstumpffläche 36 auf, die in ihrer Konizität
im Wesentlichen der Fläche 32 am Dorn 30 entspricht.
Die Außenhülse 2 wird somit zwischen
Dorn 30 und Formwerkzeug 34 eingeklemmt und zwischen
den Flächen 32 und 36 wird die Sicke 8 ausgeformt.
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Gleichzeitig
wird mit dem Formwerkzeug 34 das untere Ende 37 des
Mantels 2 umgeschlagen, so dass es die in 6 gestrichelt
dargestellte Lage einnimmt. Hierzu weist das Formwerkzeug 34 einen
rinnenförmigen Bereich 38 auf, der in der Schnittdarstellung
des Formwerkzeugs 34 in 6 lediglich
abschnittsweise dargestellt ist, sich aber über 360° erstreckt.
Das gleichzeitige Umschlagen des unteren Randes 37 des
Mantels 2 mit dem Ausformen der Sicke 8 erleichtert
die Herstellung des erfindungsgemäßen Bechers
erheblich.
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Der
Mantel 2 wird aus einem Kreisringsegment über
einen Dorn gewickelt und dann entlang einer Längsnaht geleimt
oder gesiegelt. Um das Umschlagen des unteren Randes 37 des
Mantels 2 mittels des Formwerkzeuges 34 zu erleichtern,
kann die Längsnaht des Mantels 2 im Bereich des
unteren Endes 37 nicht geleimt oder gesiegelt sein. Dieser
Bereich ist in der Darstellung der 6 mit F
bezeichnet. Wenn die Längsnaht im Bereich F nicht geleimt oder
gesiegelt ist, kann sich der Mantel 2 beim Umschlagen des
unteren Endes 37 freier verformen und eine Wellenbildung
des im Prinzip schlecht zu verformenden Papiermaterials wird vermieden.
Der Bereich F kann sich vom unteren Rand 37 des Mantels 2 sogar
bis zur Unterkante des Bodens 3 erstrecken, wie in der 6 ebenfalls
mit der Bezugsziffer F' angedeutet ist. Die Länge F bzw.
F' ist somit variabel und kann verändert werden.
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Anschließend
an das Ausformen der Sicke 8 und dem Umschlagen des unteren
Endes 37 des Mantels 2 wird zum Fertigstellen
des Innenbechers 1 der Boden 3 mit dem Mantel 2 zu
der Zarge 4 verbunden. Dies erfolgt mit Hilfe eines Außenringes
und eines Innenwerkzeuges, wobei beim Verbinden des Bodens 3 mit
dem Mantel 2 gleichzeitig die Zarge 4 aufgeweitet
wird, so dass sich die in 1 dargestellte,
sich zum unteren Rand 14 hin erweiternde Form der Zarge 4 ergibt.
Dies wird noch anhand 8 erläutert.
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Die
Darstellung der 7 zeigt eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, wobei im Unterschied zur Ausführungsform
der 6 der Mantel 2' eine zunächst
konische Form hat, die dann an dem waagerechten Boden 3' aber
in eine zylindrische Form übergeht. Konsequenterweise hat
der Boden 3' bei dieser Ausführungsform eine umgekehrte
Topfform mit zylindrischer umlaufender Wandung 31. Sowohl
die Gestaltung des Dornes 30 als auch des Formwerkzeuges 34 sind
aber zu der bereits erläuterten Formgebung gemäß 6 identisch.
Durch das zylindrische Vorformen der umlaufenden Wandung 31 des
Bodens 3' und das ebenfalls zylindrische Vorformen des
unteren Bereichs des Mantels 2' wird die Faltenbildung
beim Umschlagen des unteren Randes 37' des Mantels 2' sowie
beim nachfolgenden Aufweiten und Bilden der Zarge 4 verringert.
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Ausgehend
von dem in 7 gestrichelt dargestellten
Zustand mit umgeschlagenem unterem Rand 37 verbleibt der
Mantel 2' mit dem Boden 3' am Dorn 30 und
nach Entfernen des Formwerkzeugs 34 wird ein Außenring 38 in
den Bereich unterhalb des Bodens 3' bewegt. Eine, dem Mantel 2' zugewandte Innenfläche
des Außenringes 38 ist nach außen ausgestellt
und weist den Winkel auf, den die Zarge 4 im Endzustand
einnehmen soll. Gegenüberliegend zum Außenring 38 sind
mehrere Innenbacken 39 vorgesehen, wobei in der Darstellung
der 8 lediglich ein Innenbacken 39 dargestellt
ist. Die Innenbacken 39 können in der Darstellung
der 8 nach außen, in Richtung des Außenringes 38 bewegt
werden und pressen dadurch den umgeschlagenen Rand 37' gegen
die Wandung 31 des Bodens 3' und gegen die Innenfläche
des Außenringes 38.
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Beispielsweise
können entweder nur die Backen 39 oder der Ring 38 oder
sowohl die Innenbacken 39 als auch der Außenring 38 beheizt
werden, so dass gleichzeitig mit dem Aufweiten der topfförmigen
Wandung 31 die drei dann aufeinanderliegenden Materialschichten
aneinander angesiedelt werden und dadurch die Zarge 4 bilden.
Eine radial nach außen gewandte Fläche des Innenbackens 39 ist
parallel zur innenliegenden Fläche des Außenringes 38 angeordnet
und weist ebenfalls den Winkel auf, unter dem die Zarge 4 im
Endzustand angeordnet sein soll,
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Die
Innenbacken 39 sind beispielsweise Teil eines Dorns und
können durch Verschieben eines in 6 nicht
dargestellten Mittelteiles radial nach außen bewegt werden.
Der Außenring 38 kann als fester Ring oder beispielsweise
auch als offenbarer Ring ausgebildet sein, um das Aufschieben auf
den Mantel 2' zu erleichtern. An Stelle mehrerer Innenbacken 39 kann
beispielsweise auch eine umlaufende Rolle vorgesehen sein, die einen
radial nach außen, in Richtung des Außenrings 38 gerichtete
Kraft auf den Rand 37' und die Wandung 31 ausübt,
um die Zarge 4 zu bilden. Während der Ausformung
der Zarge 4 verbleibt der Becher auf dem Dorn 30.
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Nach
Bilden der Zarge 4 ist der Innenbecher 1 fertig
gestellt und kann vom Dorn 30 abgenommen werden.
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Auf
den so fertig gestellten Innenbecher 1 wird dann, siehe 4, 5,
ein Außenmantel 17 aufgeschoben. Dies erfolgt
dabei derart, dass der Außenmantel 17 in einem
ringartigem Außenwerkzeug aufgenommen wird und sich durch
das verjüngte Ende der Außenmantel 17 dann
ein Pilotdorn mit einem Saugkopf hindurch erstreckt. Dieser Saugkopf greift
an einem Innenbecher 1 von unten her am Boden 3 an,
saugt diesen an und zieht diesen in den sich verjüngenden
Außenmantel 17 hinein, bis der in den 4 und 5 dargestellte
Zustand erreicht ist.
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Zur
Herstellung des Außenmantels 22 wird dieser zunächst
aus einem kreisringsegmentförmigen Zuschnitt auf einem
Dorn gewickelt und zu einer kegelstumpfförmigen Hülse
verbunden. Im Bereich des unteren, verjüngten Endes wird
dann gemäß 9 zunächst
eine Einrollung 40 vorgefomt. Diese Einrollung 40 stellt
eine Vorstufe der Einrollung 20 dar, wie sie in den 4 und 5 dargestellt
ist. Zur Herstellung des in 5 gezeigten
Bechers wird die Einrollung 40 dann flachgepreßt,
bis die in 10 dargestellte Form der Einrollung
erreicht ist. Es ist zu erkennen, dass der untere Rand des Außenmantels 17,
der durch die Einrollung 20 gebildet ist, leicht eingezogen
ist und daher am unteren Ende eine stärkere Konizität
aufweist, wie bereits erörtert wurde. In der Darstellung
der 10 ist auf der Innenseite der Einrollung 20 eine
Rändelung oder Riffelung 41 angedeutet. Eine solche
Rändelung oder Riffelung 41 auf der Innenseite
der Einrollung 20 kann vorgesehen werden, um eine höhere
Elastizität beim Aufschieben des Außenmantels 17 auf
den Innenbecher 1 zu erreichen.
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Wie
bereits in der Darstellung der 5 zu erkennen
ist, ist nämlich ein Innendurchmesser V der Einrollung 20 kleiner
als ein Außendurchmesser Y, siehe 5 der Zarge 4.
Beim Aufschieben des Außenmantels 17 muss sich
das Ende des Außenmantels 17 mit der Einrollung 20 daher
etwas aufweiten, um über die Zarge 4 geschoben
werden zu können. Diese Aufweitung wird durch die Rändelung
oder Riffelung 41 erleichtert. Darüber hinaus
kann die Längsnaht des Außenmantels 17 im
Bereich der Einrollung 20 nicht verleimt oder gesiegelt
sein. Dadurch wird ein gewisses Aufgehen des Außenmantels 17 im
Bereich der Einrollung 20 erleichtert, so dass der Außenmantel 17 über
die Zarge 4 geschoben werden kann und sich danach wieder
zusammenzieht, so dass die Einrollung 20 in der in 5 dargestellten Position
an der Außenseite der Zarge 4 anliegt.
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Es
ist weiter festzustellen, dass ein Durchmesser U am oberen Ende
der Einrollung 20 größer ist als der
Außendurchmesser Y der Zarge 4. Dies ist auch 5,
zu entnehmen. Da somit der Innendurchmesser des Außenmantels 17 an
der oberen Kante der Einrollung 20 größer
ist als der Außendurchmesser Y, kann sich diese obere Kante
der Einrollung 20 beim Aufschieben auf die Zarge 4 nicht
an dieser verhaken. Stattdessen läuft die Zarge 4 auf
die Schräge auf, die durch die Innenseite der Einrollung 20 gebildet
wird und beim weiteren Aufschieben des Außenmantels 17 wird
dieser aufgeweitet, rutscht über den Bereich mit größtem
Durchmesser Y der Zarge 4 hinweg und nimmt dann die in 5 dargestellte
Stellung ein. Ersichtlich wird der Außenmantel 17 dann
auch durch die Eigenspannung am Innenbecher 1 gehalten,
da zum Entfernen des Außenmantels 17 dieser wieder über
die sich konisch aufweitende Zarge 4 gezogen werden müsste.
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Es
sei noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die unterschiedlichen
Ausgestaltungen der Außenmäntel 17 und
anderer Gestaltungsmittel des Bechers 1 wie der Sicke 8 oder
der Schulter 21 je nach Bedarf beliebig miteinander kombiniert
werden können, und nicht auf die dargestellten Varianten
beschränkt sind. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass
die Darstellungen nicht maßstäblich sind. Aus Gründen
der besseren Erkennbarkeit sind die Größen von
der Aufweitung 10 und des Neigungswinkels der Zarge 4 verstärkt
dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2001-192015
A [0003]
- - EP 1227042 B1 [0013, 0015, 0019]