DE102023136153B3

DE102023136153B3 - Sicherheitsbecher mit einer netzartigen, multidirektionalen Schwächungsstruktur

Info

Publication number: DE102023136153B3
Application number: DE102023136153.8A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-12-20
Filing date: 2023-12-20
Publication date: 2025-02-13
Anticipated expiration: 2043-12-21
Also published as: EP4573976A1

Abstract

Sicherheitsbecher (10) mit einer multidirektionalen Schwächungsstruktur (15), wenigstens umfassend eine Becherwand (11) und einen Becherboden (12), wobei zumindest die Becherwand (11) an ihrer Innenwandung und/oder an ihrer Außenwandung eine netzartige, multidirektionale Schwächungsstruktur (15) aufweist, die sich über den gesamten Umfang erstreckt, wobei in der Schwächungsstruktur (15) die Wandstärke der Becherwand (11) derart reduziert ist, dass ein Einknicken der Becherwand (11) unter radialer Druckbelastung entlang wenigstens eines Linienzugs oder einer Teilfläche in der multidirektionalen Schwächungsstruktur (15) ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sicherheitsbecher mit einer netzartigen, multidirektionalen Schwächungsstruktur.
Für Großveranstaltungen sind Gläser aus Sicherheitsgründen oftmals nicht zugelassen. Bei alternativ benutzten dünnwandigen Einwegbechern, die zum Beispiel aus Polystyrol gebildet sind, besteht das Problem, dass sie bei einer Quetschbelastung, die in radialer Richtung auf den Mantel wirkt, leicht brechen und damit nicht mehr erneut verwendbar sind. Gerade bei öffentlichen Veranstaltungen mit einer Vielzahl von Personen, die Getränke aus solchen Einwegbechern konsumieren, entsteht ein hoher Anteil an nicht wiederverwertbaren Abfällen. Außerdem besteht ein Verletzungsrisiko, zum Beispiel bei Kunststoffsplittern, wenngleich diese auch weniger ausgeprägt ist als bei Glasscherben.
Die ebenfalls mögliche Verwendung von Mehrweg-Kunststoffbechern, die mit einer größeren Wandstärke ausgebildet sind und die aus höher belastbaren Kunststoffen wie beispielsweise Polycarbonat bestehen, ist nicht in allen Fällen möglich, insbesondere dann nicht, wenn die Gefahr besteht, dass Personen beim Auftreten auf einen am Boden liegenden Mehrwegbecher stolpern, fallen oder sich verletzen könnten. Diese Gefahren sind darauf zurückzuführen, dass die Mehrwegbecher so stabil ausgebildet sind, dass sie auch unter der hohen Last, die von einer auftretenden Personen auf den Becher ausgeübt wird, nicht zerbrechen und ihre dreidimensionale Struktur beibehalten. Damit wird ihr Einsatz z. B. im Rahmen von Marathonlaufveranstaltungen problematisch, bei denen eine Vielzahl von Teilnehmer auf der Laufstrecke mit Getränken versorgt werden müssen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sicherheitsbecher zu schaffen, der als Mehrwegbecher einsetzbar ist, der im normalen Gebrauch formstabil bleibt, und der durch beim Trinken und Halten übliche, in der Hand des Benutzers ausgeübte Kräften nicht zerstört wird. Andererseits soll der Sicherheitsbecher eine stark abgeflachte, idealerweise weitgehend zweidimensionale Struktur einnehmen, wenn er mit einer hohen Last, wie sie beim Auftreten mit einem Fuß ausgeübt wird, belastet wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Sicherheitsbecher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Lösung der Erfindung sieht vor, dass zumindest der Mantel, vorzugsweise ebenso der Boden, mit einer netzartigen, multidirektionalen Schwächungsstruktur versehen ist. In der Schwächungsstruktur sind die strukturgebenden Verbindungslinien oder Teilflächen in einer gegenüber sonstigen Flächenbereichen des Bechermantels bzw. -bodens reduzierten Wandstärke abgebildet.
„Multidirektional“ bedeutet, dass es nicht ausschließlich parallele Schwächungslinien oder Schwächungsteilflächen gibt, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass es in der Richtung der beim Auftritt eines Läufers auf den Becher ausgebübten Kraft an mindestens einer Linie oder Teilfläche zum Einknicken der Becherwand kommt. Ist die ursprüngliche zylindrische oder kegelabschnittsförmige Struktur der Becherwand an einer ersten Stelle initial kollabiert, führt die multidirektionale Schwächungsstruktur dazu, dass es an weiteren Stellen zum Kollaps der Struktur kommt und die Becherwand sich z. B. unter der Schuhsohle des Läufers oder Läuferin flach zusammenfaltet.
Im Folgenden wird auf eine „Schwächungslinie“ Bezug genommen. Damit ist aber keine Beschränkung hinsichtlich der Breite einer solchen Schwächungslinie getroffen oder die Anwendung auf eine eindimensionale Linie im geometrischen Sinn beschränkt, sondern es kann sich auch um Teilflächen auf der Becherwand mit zweidimensionaler Ausdehnung handeln.
Dadurch, dass erfindungsgemäß in einer Netzstruktur stets mehrere Schwächungslinien in unterschiedlicher räumlicher Orientierung vorhanden sind, kann unabhängig vom Auftreffwinkel des Fußes auf den am Boden liegenden Sicherheitsbecher ein Kollaps der Becherwand ausgelöst werden, das heißt, egal wie eine Person auf den Becher trifft, wird immer mindestens eine Schwächungslinie gefunden, die zu einer maximalen lokalen Überbeanspruchung und daraus folgend zum Knicken oder notfalls auch zum Reißen der Becherwand führt, so dass die Becherwand ihre räumliche, stabile Struktur verliert und unter dem Fuß der auftretenden Person flachgedrückt wird.
Die Wandstärke in der Schwächungsstruktur wird in Abhängigkeit von der übrigen Wandstärke der Becherwand und den mechanischen Belastungsparametern des gewählten Kunststoffs zumindest so weit reduziert, dass die Becherstruktur auf jeden Fall beim Drauftreten kollabiert, damit die Gefahr des Stolperns und Umknickens beim Auftreten reduziert wird.
Sofern die Becherwand nur einknickt, kann sie z. B. durch eine thermische Behandlung in einer Spülmaschine ihre Ursprungsstruktur wieder annehmen.
Möglich ist auch eine so weitgehende Reduzierung der Wandstärke, dass zwar im Normalgebrauch ein dichter Becher erhalten wird, dass aber bei hohen radial auf die Becherwand wirkenden Kräften, die Becherwand an einer oder mehreren Linien der Schwächungsstruktur aufreißt, wobei an die an Schwächungslinien angrenzenden Flächenbereiche nicht vollständig voneinander separiert sind, sondern partiell aneinander oder an einem weiteren Flächenbereich hängenbleiben. Mit dem partiellen Aufreißen ist der Becher zwar strukturell zerstört. Da er sich aber dabei nicht in Einzelteile zerlegt, werden keine große Anzahl von Splittern erzeugt und zumindest ist ein Recycling des Kunststoffs möglich.
Die Schwächungsstruktur ist insbesondere aus Polygonen gebildet ist, wovon die Mehrzahl mindestens 5 Ecken aufweist, da bei einer solchen Form wenigstens drei nicht parallele Richtungen vorgegeben sind.
Im einfachsten Fall kann es sich bei der Schwächungsstruktur, um ein Wabenmuster handeln, bei dem sich insbesondere hexagonale Waben aneinandersetzen. Durch die paarweise gegenüberliegenden Kanten der Hexagone werden drei Richtungen von Schwächungslinien vorgegeben, die um jeweils 120 Grad zueinander versetzt sind.
Im Falle regelmäßiger Strukturen wie der bevorzugten hexagonalen Wabenstruktur wird die Wabenstruktur so ausgebildet, dass sich wiederkehrende Muster entlang des Umfangs aneinanderreihen und keine Schnittkanten angeschnittener Muster vorhanden sind. Um zugleich den notwendigen Konuswinkel einhalten zu können, sind die hexagonalen Waben leicht verzerrt, das heißt, die Breite ist oben etwas größer als unten.
Möglich sind als Schwächungsstruktur auch komplexe bionische Netzstrukturen aus polygonalen oder ringförmigen Einzelmustern, die keine bewusst vorgesehenen Wiederholungen von geometrisch gleichen Mustern enthalten. Die Schwächungsstruktur ist einer natürlichen Struktur nachgebildet. Während bionische Strukturen bekannt sind, um mit in der Natur vorkommenden und menschlich nachgebildeten Tragstrukturen mit verstärkten Linienzügen von Rippen und Stegen eine hohe Last aufnehmen zu können, sieht die Erfindung vor, diese Strukturen im Gegenteil dafür zu nutzen, um eine gezielte Schwächung herbeizuführen, die in mehr als zwei Richtungen wirkt, das heißt die Schwächungslinien verlaufen nicht ausschließlich rechtwinklig zueinander.
Da der Becherboden eines liegenden Bechers in der Regel über den Untergrund aufragt und beim Drauftreten andersartig belastet wird als die Becherwand, sind bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Sicherheitsbechers radiale Schwächungslinien am Boden vorgesehen, wobei mindestens drei Durchmesserlinien von einen Zentrum oder Zentrumsbereich aus als Schwächungsstruktur über die gesamte Fläche des Becherbodens zum Außenrand verlaufen.
Vorzugsweise besteht der Sicherheitsbecher aus einem thermoplastischen Kunststoff und wird vorzugsweise im Spritzgießverfahren hergestellt. Er kann aber auch durch Tiefziehen oder Blasformen hergestellt werden. Um trotz der durch die Schwächungslinien gebildeten Hinterschnitte eine Entformung zu ermöglichen, ist ein Konuswinkel der Becherwand von mindestens 1 bis 3 Grad vorgesehen. Durch einen noch größeren Konuswinkel wird der Sicherheitsbecher auch stapelbar.
Vorzugsweise sind die Schwächungsstrukturen nur am Außenumfang der Becherwand und nur an der Unterseite des Becherbodens ausgebildet sind. Dadurch bleibt die innere Oberfläche glatt. Es wird somit verhindert, dass angetrocknete Getränkereste in den Vertiefungen zurückbleiben, so dass ein späterer Spülvorgang erleichtert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen mit Bezug auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 einen Sicherheitsbecher in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben;
2 einen Sicherheitsbecher in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten;
3 ein in 2 markiertes Oberflächendetail der Becherwand in Draufsicht;
4 eine alternative Ausbildung eines Becherbodens in einer schematischen Darstellung und
5 eine weitere alternative Ausbildung eines Becherbodens in einem schematischen Umkehrbild.

In 1 ist ein Sicherheitsbecher 10 mit einer netzartigen, multidirektionalen Schwächungsstruktur 15 nach der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben dargestellt.
Der Sicherheitsbecher 10 umfasst eine Becherwand 11 und einen Becherboden 12, wobei die Becherwand 11 an ihrer Innenwandung 14 glatt ist und an ihrer Außenwandung 13 eine netzartige, multidirektionale Schwächungsstruktur 15 aufweist, die sich über den gesamten Umfang erstreckt. Bei der Schwächungsstruktur 15 ist die Wandstärke der Becherwand 11 derart reduziert, dass ein Einknicken der Becherwand 11 unter radialer Druckbelastung ermöglicht ist.
2 zeigt den Sicherheitsbecher 10 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten, so dass auch der Becherboden 12 sichtbar ist. Dieser besitzt eine Schwächungsstruktur 16, die vier Durchmesserlinien umfasst. Die Anzahl der Durchmesserlinien in der Schwächungsstruktur 16 des Becherbodens 12 und die Größe der hexagonalen Waben in der Schwächungsstruktur 15 der Becherwand 11 sind so aufeinander angepasst, dass die Enden der Durchmesserlinien direkt in Seitenkanten der Waben übergehen.
Dieses Detail folgt der bevorzugten Ausprägungen der Schwächungsstrukturen 15, 16 als bionische Strukturen, denn auch bei natürlich gewachsenen Strukturen bestehen keine Unstetigkeitsstellen und abrupte Übergänge.
In 3 ist der in 2 markierte Ausschnitt der Außenwandung 13 vergrößert dargestellt. Die Schwächungsstruktur 15 ist durch Täler in der Oberfläche gebildet. Die Übergänge aus den Tälern zu den angrenzenden Oberflächenbereichen der Außenwandung 13 ist fließend. Scharfkantige
Übergänge sind vermieden. Dadurch ergibt sich eine angenehme Haptik der Oberfläche.
4 zeigt eine alternative Ausbildung eines Becherbodens 12'. Dieser besitzt eine primäre Schwächungsstruktur 16', die mehrere radiale Rinnen mit reduzierter Wandstärke umfasst. Zwischen benachbarten radialen Rinnen im äußeren Bereich eine Substruktur als sekundäre Schwächungsstruktur 17' ausgebildet, damit auch in den Außenbereichen, wo der Abstand zwischen den radialen Rinnen groß ist und entsprechend größere Flächenbereiche vorhanden sind, das Einknicken unter Last zu erleichtern. Im Zentrum des Becherbodens 12' ist eine weitere sekundäre Schwächungsstruktur 18' ausgebildet. Hierbei handelt es sich um eine bionische, also unregelmäßig geformte Wabenstruktur.
5 zeigt eine weitere alternative Ausbildung eines Becherbodens 12" in einer schematischen Darstellung. Die Darstellung erfolgt zur besseren Veranschaulichung der Struktur als Umkehrbild, das heißt, die eigentlich nach der Erfindung zur Schwächung vorgesehenen rillenförmigen Linienzüge mit reduzierter Wandstärke sind hier als aufragende Stege mit überproportionaler Höhe visualisiert. Der Becherboden 12" besitzt eine primäre Schwächungsstruktur 16", die eine bionische, unregelmäßig geformte Wabenstruktur ist. Innerhalb der Waben, die durch die primäre Schwächungsstruktur 16" ausgebildet sind, sind jeweils Subschwächungsstrukturen 17" ausgebildet, bei denen die Schwächung durch geringere Tiefe der Rillen weniger stark ausfällt. In der Umkehrdarstellung der 5 erscheinen die Subschwächungsstrukturen 17" durch Stege mit geringerer Höhe als bei der primäre Schwächungsstruktur 16". Auch die Subschwächungsstrukturen 17" sind bionische, unregelmäßig geformte Wabenstrukturen.

Claims

Sicherheitsbecher (10) mit einer netzartigen, multidirektionalen Schwächungsstruktur (15), wenigstens umfassend eine Becherwand (11) und einen Becherboden (12), wobei zumindest die Becherwand (11) an ihrer Innenwandung (14) und/oder an ihrer Außenwandung (13) die netzartige, multidirektionale Schwächungsstruktur (15) aufweist, die sich über den gesamten Umfang erstreckt, wobei in der Schwächungsstruktur (15) die Wandstärke der Becherwand (11) derart reduziert ist, dass ein Einknicken der Becherwand (11) unter radialer Druckbelastung entlang wenigstens eines Linienzugs oder einer Teilfläche in der multidirektionalen Schwächungsstruktur (15) ermöglicht ist.
Sicherheitsbecher (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsstruktur (15) in der Becherwand (11) aus Polygonen gebildet ist, wovon die Mehrzahl mindestens 5 Ecken aufweist.
Sicherheitsbecher (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsstruktur (15) in der Becherwand (11) aus hexagonalen Waben gebildet ist.
Sicherheitsbecher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsstruktur (15) in der Becherwand (11) wenigstens eine bionische Netzstruktur aus polygonalen oder ringförmigen Einzelmustern enthält.
Sicherheitsbecher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kunststoffbecher (10) eine kegelabschnittsförmige Becherwand (11) aufweist und stapelbar ist; - dass die Schwächungsstruktur (15) zwischen Becherboden und Oberrand mehrere übereinander angeordnete Reihen von Polygonen aufweist, deren Größe derart festgelegt ist, dass sich über den Umfang vollständige Polygone aneinander anreihen.
Sicherheitsbecher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsstrukturen (15) jeweils nur am Außenumfang der Becherwand (11) ausgebildet sind.
Sicherheitsbecher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Becherboden (12; 12'; 12") an seiner Oberseite und/oder Unterseite eine wandstärkenreduzierende, netzartige Schwächungsstruktur (16; 16'; 16") aufweist.
Sicherheitsbecher (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsstruktur (16; 16') im Becherboden (12; 12') mehrere strahlenförmig angeordnete Schwächungslinien umfasst, die sich von einem Zentrum aus zum Außenrand erstrecken.
Sicherheitsbecher (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, die Schwächungsstruktur (16") im Becherboden (12") wenigstens eine bionische Netzstruktur aus polygonalen oder ringförmigen Einzelmustern enthält.
Sicherheitsbecher (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsstrukturen (15, 16, 16', 16") nur an der Unterseite des Becherbodens (12) ausgebildet sind.
Sicherheitsbecher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb wenigstens einer Wabe einer primären Schwächungsstruktur (15, 16, 16', 16") wenigstens eine Sub-Schwächungsstruktur (17") mit einer im Vergleich zur primären Schwächungsstruktur (15, 16, 16', 16") geringeren Wandstärkenreduktion ausgebildet ist.
Sicherheitsbecher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Becherwand (11) und der Becherboden (12; 12'; 12") aus thermoplastischem Kunststoff bestehen.