DE3010542A1

DE3010542A1 - Plastikbecher und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3010542A1
Application number: DE19803010542
Authority: DE
Inventors: Paul E Allen
Original assignee: Logic Devices Inc
Current assignee: Logic Devices Inc
Priority date: 1979-03-28
Filing date: 1980-03-19
Publication date: 1980-10-16
Also published as: US4277435A; JPS55136007A; GB2044666A; IT8020830A0

Description

Die Erfindung betrifft einen offenen Behälter, wie z.B. einen ein Getränk enthaltenden Becher, eine Tasse oder ein Glas, der aus eingespritztem Kunststoffmaterial gebildet ist. Bislang wurden solche Becher geformt, indem man Kunststoffmaterial in eine Form einspritzt; und zwar an der Stelle der Form, wo die Mitte des Becherbodens gebildet wird. Das Material bewegt sich dann quer über den Boden und die Seitenwand hinauf, bis es den Hohlraum füllt und den Rand bildet. Ein gewöhnlich verwendetes Kunststoffmaterial ist transparentes Polystyrol. Während dieses Material wirtschaftlich ist, besitzt es unterschiedlich gerichtete Festigkeiten, so daß es in der Richtung am festesten ist, in der es zur Füllung der Form fließt und in der dazu senkrechten Richtung am schwächsten ist. Wenn eine Druckkraft auf gegenüberliegende Seitenwand=eines herkömmlichen Bechers ausgeübt wird, etwa indem man den Becher drückt, während man ihn hält, reißt der Becher nicht selten oder bricht längs gegenüberliegender Linien, die sich vom Rand nach unten zum Boden erstrecken.-

Es ist so die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kunststoffgespritzten Becher herzustellen, der hinsichtlich des Zerbrechen? oder Reißens in Längsrichtung ziemlich widerstandsfähig ist. „

Der entsprechende Becher soll dabei in Erscheinung und Form bislang bekannten Bechern ähneln.

Des weiteren sollen die obengenannten Ziele mit einem Verfahren und einer Vorrichtung erreicht werden, die es gestatten, Becher zumindest genauso wirtschaftlich wie bisher, wenn nicht noch wirtschaftlicher als herkömmliche Becher,herzustellen.

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Nach der Erfindung wird eine Kunststoffeinspritzform geschaffen, die aus einem stationären Teil und einem beweglichen Teil besteht. Wenn die Teile aneinander befestigt werden, legen die Teile den becherförmigen Formhohlraum fest. Gemäß der Erfindung ist der stationäre, die Becheraußenwand festlegende Teil mit einer Vielzahl von Einlaufen

an

ausgebildet, die angrenzend/oder an den den Rand festlegenden Formhohlraumteilen mit gleichem Abstand entlang des Umfangs angeordnet sind. Die Einlaufe sind so geformt, daß sie sich etwa tangential zum Becherrand erstrecken. Wenn es eingespritzt wird, wird das Kunststoffraaterial zum Fließen entlang eines Weges gebracht, wodurch sich der Randabschnitt des Formhohlraums aufgrund einer kreisförmigen oder peripheren Bewegung des Kunststoffmaterials füllt, während die Seitenwände mit einer abnehmenden Drehbewegung gefüllt werden.

Der Abschnitt des stationären Teils, der den Boden des Bechers festlegt, ist mit einem porösen Stopfen oder kleinen Öffnungen versehen, welche den Formhohlraumboden mit einem Kühlkanal verbinden. Der Kanal wird mit einer Kühlflüssigkeit über ein Unterdruck-Kühlsystem gespeist, wodurch ermöglicht wird, daß Gase im Formhohlraum während des Einspritzens des Kunststoffmaterials in den Kanal abgelassen werden und demzufolge das vollständige Füllen der Form durch das Kunststoffmaterial nicht stören.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Figur 1 einen Diametralschnitt eines herkömmlichen Plastikbechers,

Figur 2 einen Diametralschnitt eines erfindungsgemäßen Bechers,

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Figur 3 einen schematischen Schnitt der zur Herstellung des Bechers der Fig. 2 verwendeten Form, wobei die Formteile etwas voneinander getrennt dargestellt sind,

Figur 4 eine Draufsicht des stationären Formteils und

Figur 5 die Schnittansieht eines Details einer anderen Ausführungsform, bei der die Zuläufe an dem Abschnitt des Formhohlraums angeordnet sind, der den Rand festlegt.

Nach Fig. 1 wird der herkömmlicherBecher 10 auf konventionelle Weise durch Einspritzen von transparentem Polystyrol in eine Form hergestellt, wobei die Lage des Bodens 11 des Bechers durch einen Einlauf 12 angezeigt ist. Das Kunststoffmaterial fließt in die durch die Pfeile 13 angezeigten Richtungen vom Boden des Formhohlraums fort und die Seitenwand hinauf, bis sich der Formhohlraum füllt, um den Rand 14 zu bilden. Der Hohlraum wird im allgemeinen an dar Formtrennlinie entlüftet, die gewöhnlich-dort auftritt, wo der Rand gebildet wird.

Das Kunststoffmaterial, aus welchem der Becher hergestellt wird, weist richtungsabhängige Festigkeitseigenschaften auf; in der Richtung der Formfüllbewegung ist es fester und in dazu senkrechter Richtung ist es wesentlich schwächer. Wenn die Seitenwand eines herkömmlichen Bechers in Randnähe gedrückt wird, was geschieht, wenn man ihn in der Hand hält, neigt dieser so dazu, in der Seitenwand vom Rand nach unten zu reißen.

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Pig. 2 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Bechers 20 mit einem Boden 21, einer kegelstumpfförmigen Seitenwand und einem Rand 23. Das Kunststoffmaterial wird an einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten Einlaufen in Randnähe eingespritzt, so daß es sich im Rand im Kreise und mit einer fortschreitend abnehmenden drehenden Kreis- und Längsbewegung in den Seitenwänden bewegt (wie die Pfeile 24 zeigen), während es den Hohlraum füllt. Obwohl das Polystyrolmaterial die Richtungsfest igkeitseigenschaften unverändert beibehält, erzeugt das Fließen des Kunststoffs einschließlich einer insbesondere im Randbereich stattfindenden, zur Becherachse transversalen Bewegung einen größeren Widerstand gegenüber Zerbrechen oder Reißen in Längsrichtung, wenn der Becher gedrückt wird, da die Richtung der größeren Festigkeit peripher um den Rand herum verläuft.

Fig. 3 zeigt einen diametralen Querschnitt einer trennbaren Form 30, die aus einem stationären Teil 31 und einem beweglichen Teil 32 gebildet wird. Die Teile sind etwas getrennt gezeigt. Wenn sie jedoch aneinander befestigt sind, bilden sie einen Formhohlraum, wobei der stationäre Teil die Außenwand des Bechers und der bewegliche Teil das Becherinnere festlegt.

Die obere Außenseite 33 des stationären Teils ist mit einem ringförmigen Zulauf 34 gebildet, der mit einer Vielzahl von Tunnel- oder Taucheinläufen 35 in Verbindung steht. Die Einlaufe erstrecken sich vom Zulauf nach unten und sind in einem Winkel ausgerichtet, so daß sie etwa tangential zum Formhohlraum angeordnet sind. Dementsprechend bewegt sich das in den Zulauf 34 hineingedrückte Material durch die Einlaufe und in den Formhohlraum in den Richtungen, die durch die Pfeile 24 in Fig. 2 angedeutet sind.

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Der stationäre Teil 31 besitzt angrenzend an den den Boden bildenden Abschnitt der Form einen eingeformten Kühlkanal 36, durch welchen von einem ünterdruckkühlsystem 37 angetriebenes Kühlwasser fließt. Ein poröser Stopfen 38 ist am Boden des stationären Formhohlraums angeordnet, um die Ver bindung zwischen dem Hohlraum und dem Kanal herzustellen. Der Stopfen befindet sich im Hohlraumabschnitt, der als letzter gefüllt wird, und ermöglicht es, daß Gase im Hohl raum in den Kühlkanal abgelassen werden, der bei einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks gehalten wird. Das Ablassen in den Kühlflüssigkeitskanal wird in der US-PS 4 091 069 eingehender beschrieben. Es können jedoch auf Wunsch auch andere davon verschiedene Entlüftungsanordnungen, wie z.B. Entlüftungsstopfen, verwendet werden.

Nach dem Füllen der Form werden die Formteile getrennt und der Becher entfernt..Der Kunststoff in den Tunneleinläufen 35 schert an der Becherseitenwand ab, wie bei 39 in Fig. 2 gezeigt wird, ohne unzulässige Vorsprünge auf der Seitenwand zu bilden. Drückstifte 40 werden bewegt, um das Kunststoffmaterial im Zulauf 34 und den Einlaufen 35 zu entfernen. Die Stifte 40 bewegen sich vorzugsweise etwas in Querrichtung, wie gezeigt wird, um das Kunststoffmaterial im Zulauf 34 in Drehung zu versetzen, wenn es vom stationären Teil abgehoben . wird . Damit soll sichergestellt werden, daß das mit ihm zu entfernende Kunststoff material in den Einlaufen 35 ganz bleibt.

Da das Kunststoffmaterial in den Zuläufen und Einlaufen wieder verwendet werden kann, wird die Verschwendung von Kunststoffmaterial durch die vorliegende Erfindung nicht erhöht. In Anbetracht des erhöhten Widerstandes gegenüber vertikalem Reißen und der Anordnung der Einlaufe in der Nähe des Randes

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kann die Wanddicke der Seitenwand überdies gegenüber der des bislang bekannten Bechers verringert werden, was zu einer Herabsetzung der Herstellungskosten führt.

Es sind acht mit gleichem Abstand angeordnete Einlaufe 34 gezeigt. Die Anzahl der Einlaufe kann davon abweichen und beispielsweise vier oder sechs betragen, was von Faktoren, wie z.B. der Wanddicke und der vollständigen Füllung des Bodens abhängt. Der Strom oder Fluß in Kreisrichtung aus einem Einlauf sollte jedoch den Strom in Kreisrichtung aus dem nächsten Einlauf am Rand schneiden, bevor sich das Kunststoffmaterial sehr weit nach unten längs der Hohlraumseitenwände bewegt hat. Auf Wunsch kann die periphere Bodenkante vorzugsweise abgerundet statt mit der gezeigten spitzen Kante geformt werden. In dieser Ausführung wird der Formabschnitt am Rand durch die Trennlinien der beiden Formteile entlüftet.

Während die Einlaufe in der zuvor beschriebenen Ausführung im Randbereich gezeigt worden sind, können die Einlaufe auch geformt sein, um das Kunststoffmaterial direkt, obwohl noch in etwa tangentialer Richtung, in den den Rand festlegenden Abschnitt des Formhohlraums einzuspritzen. Wie Fig. 5 zeigt, ist so die obere Außenfläche 33 der stationären Form 31 wieder mit dem ringförmigen Zulauf 34 ausgebildet. In dieser Ausführungsform erstreckt sich jedoch jeder Einlauf 40 direkt vom Zulauf zu dem den Rand festlegenden Formhohlraumabschnitt hin, ohne irgendwie nach unten gerichtet zu sein. Die Einlaufe 40 sind wie in der vorigen Ausführungsform so gestaltet, daß sie sich, in etwa tangentialer Richtung zu dem den Rand festlegenden Abschnitt des Hohlraums hin erstrecken, um sicherzustellen, daß sich das Kunststoffmaterial in Kreisrichtung oder peripher im Randabschnitt

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bewegt und sich im Seitenwandabschnitt der Form in abnehmendem Maße dreht, wenn der Hohlraum gefüllt wird. Bei dieser Anordnung der Einlaufe brauchen sich die Drückstifte nur in vertikaler Richtung zu bewegen, um das Material im Zulauf und den Einlaufen zu entfernen. Des weiteren erfolgt die gesamte Entlüftung durch den den Boden festlegenden Hohlraumabschnitt .

Mit dieser Methode und Vorrichtung wird ein Becher gebildet, der wesentlich widerstandsfähiger gegenüber Zerbrechen oder Bruch als bislang bekannte ähnliche Becher ist. Obwohl dasselbe relativ preiswerte Kunststoffmaterial verwendet wird und obwohl es seine Richtungsfestigkeitseigenschaften beibehält, bewirkt das Füllen des Formhohlraums mit einer Kreis- und Drehbewegung des Kunststoffmaterials, daß die Richtung der größeren Festigkeit des Kunststoffmaterials peripher um den Rand herum und diagonal um die Becherseitenwand verläuft, wodurch der Widerstand des Bechers gegenüber vertikalem Bruch durch Drücken während des normalen Gebrauchs erhöht wird.

Die Erfindung betrifft also einen Becher, der aus eingespritztem Kunststoffmaterial geformt wird und unterschiedliche Richtungsfestigkeiten dadurch besitzt, daß das Kunststoffmaterial in etwa tangentialer Richtung eingespritzt wird, um zu bewirken, daß sich das Kunststoffmaterial in peripherer Richtung in dem den Rand festlegenden Formhohlraumabschnitt bewegt, damit sich die Richtung der geringeren Festigkeit auch in peripherer Richtung erstreckt, wodurch der Widerstand des Bechers gegenüber Reißen in Längsrichtung vom Rand zum Boden erhöht wird, in welchem die Form zu einem Kühlkanal hin entlüftet wird.

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Claims

Patentansprüche:

M.'Verfahren zur Formung eines Plastikbechers mit einem Rand, einem geschlossenen Boden und einer Seitenwand, gekennzeichnet durch die Schritte, daß ein die Becherform festlegender geschlossener Formhohlraum gebildet wird, daß Kunststoffmaterial in den Hohlraum an einer Vielzahl von Punkten eingespritzt wird, die mit Abstand wenigstens angrenzend an den den Rand bildenden Abschnitt des Hohlraums angeordnet sind, wobei das Kunststoffmaterial zumindest den den Rand bildenden Hohlraumabschnitt mit einer peripheren Kreisbewegung füllt, und daß wenigstens einige der Gase im Hohlraum durch den den Boden bildenden Hohlraumabschnitt evakuiert werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einspritz-Schritt das Kunststoffmaterial in etwa tangentialer Richtung in den Hohlraum eingespritzt

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3. Vorfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einspritz-Schritt die Einspritzpunkte im wesentlichen mit gleichem Abstand um den Hohlraum herum angeordnet werden und daß die Richtung des eingespritzten Kunststoffmaterials bei jedem Einspritzpunkt im wesentlichen dieselbe ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einspritz-Schritt das Kunststoffmaterial in etwa tangentialer Richtung direkt in den den Rand bildenden Hohlraumabschnitt eingespritzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch'3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einspritz-Schritt das Kunststoffmaterial in etwa tangentialer Richtung in den die Seitenwand bildenden Hohlraumabschnitt angrenzend an den den Rand bildenden Abschnitt mit einer Neigung zum den Boden bildenden Hohlraumabschnitt eingespritzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schritt zur Kühlung der Form vorgesehen ist, bei dem in der Form eine Kühlflüssigkeit bei Unterdruck fließt, und daß der Schritt, die Gase aus dem Formhohlraum zu evakuieren, mit einschließt, daß wenigstens einige der Gase in den Kühlflüssigkeitskanal geführt werden.

7. Form zur Herstellung eines Bechers mit einem Rand, einem geschlossenen Boden und einer den Rand und den Boden verbindenden Seitenwand, gekennz eichnet durch einen stationären Formteil und einen beweglichen Formteil, an einem Teil gebildete Einrichtungen zur Festlegung des Becherhohlrauminneren, am anderen Teil gebildete Einrichtungen zur Festlegung der Becherhohlraumaußenwand und eine Vielzahl von Einlaufeinrichtungen auf dem anderen Teil, die zumindest in der Nähe des den Rand bildenden

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Abschnitts zur Führung des eingespritzten Kunststoffmaterials in den Hohlraum in etwa tangentialer Richtung angeordnet sind, um wenigstens den Randabschnitt des Hohlraums mit einer peripheren Bewegung zu füllen.

8. Form nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil mit einem Kühlkanal angrenzend an den den Boden festlegenden Abschnitt gebildet ist und daß Einrichtungen zur Verbindung des den Boden festlegenden Hohlraumabschnitts mit dem Kühlkanal vorgesehen sind, um den Gasen im Hohlraum zu ermöglichen, daß sie in den Kühlkanal gelangen.

9. Form nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufeinrichtungen um den den Rand festlegenden Abschnitt des Formhohlraums mit gleichem Abstand angeordnet sind.

10. Form nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufeinrichtungen um den die Seitenwand festlegenden Abschnitt mit gleichem Abstand herum angeordnet sind und sich in etwa tangentialer Richtung zu dem die Seitenwand festlegenden Abschnitt mit einer Neigung zu dem den Boden festlegenden Hohlraumabschnitt erstrecken.

11. Gespritzter Kunststoffbecher, dadurch gekennzeichnet , daß er einen erhöhten Widerstand gegenüber vertikalem Reißen aufweist, daß er einen Rand, einen geschlossenen Boden und eine den Rand und den Boden verbindende Seitenwand aufweist, daß der Becher vollständig in einem Stück aus gehärtetem Kunststoffmaterial mit einer größeren Festigkeit in der Richtung der Bewegung während des Einspritzens und einer geringeren Festigkeit in einer dazu senkrechten Richtung ausgebildet ist, und daß sich die Richtung der größeren Festigkeit peripher um den Rand herum erstreckt.

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12. Becher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung mit der größeren Festigkeit sich etwa in Umfangsrichtung in der Seitenwand angrenzend an den Rand erstreckt, wobei sich der Anteil mit Umfangsrichtung zum Boden des Bechers hinab verringert.

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