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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Becherbehälter mit einem Mantel
aus thermoplastbeschichtetem Faserstoff wie Papier und mindestens einer Endöffnung,
die durch einen Rand des Mantels begrenzt ist, der mit einem Anschlußteil, beispielsweise
einem Bodenteil, dicht durch Heißsiegelung verbunden ist und eine vor Feuchtigkeit
zu schützende Schnittkante aufweist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren
zur Herstellung dieses Becherbehälters.
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Es sind Becherbehälter der eingangs genannten Art bekannt, bei denen
auch der Bodenteil aus thermoplastbeschichtetem Papier besteht, wobei der untere
Mantelrand und eine gezogene Zarge des Bodenteils miteinander verpreßt und versiegelt
sind. Die Dichtheit einer solchen Mantel-Boden-Verbindung reicht für viele Anwendungszwecke,
beispielsweise Getränkebecher oder Margarinebehälter, aus. Jedoch gibt es Anwendungszwecke,
in denen die im Füllgut vorhandene oder in der Umgebung des Behälters zu erwartende
Nässe in die innerhalb der Verpressung liegenden Schnittkanten des Mantelteils und
des Bodenteils eindringen, diese aufweichen und damit dem Behälter die Festigkeit
nehmen kann. - Die Gefahr unzureichender Dichtigkeit besteht auch dann, wenn ein
solcher Behälter - wie üblich - mittels einer Metallfolie oder einer anderen heißsiegelbaren
Folie verschlossen ist, die an den oberen, im allgemeinen flanschartig ausgebildeten
Becherrand angesiegelt ist. Das kommt daher, daß neben der Stoßkante der-bei Papiermänteln
unvermeidbaren Uberlappungsnaht
ein Zwickel verbleibt, der selbst
bei starkem Siegelungsdruck nicht verschwindet und zum Austritt von Flüssigkeit
führen kann. - Schließlich besteht ein Nachteil der- bekannten Becherbehälter mit
Papiermantel und anzusiegelndem Deckel darin, daß der öffnungsflansch verhältnismäßig
weich ist, was nicht nur beim Aufsiegeln des Deckels Schwierigkeiten ergeben kann,
sondern auch mitunter beim Öffnen zum Abreißen der Beschichtung oder gar zum Aufreißen
des Mantelrands oder des Mantels führen kann. Letzteres gilt insbesondere dann,
wenn durch die offene Schnittkante des öffnungsrandes Feuchtigkeit eingedrungen
ist und der Behälterrand entsprechend weich geworden ist.
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Aus diesem Grund verwendet man für feuchtigkeitsempfindliche Anwendungszwecke,
beispielsweise für Joghurtbecher, praktisch ausschließlich aus thermoplastischen
Werkstoff spritzgepreßte oder tiefgezogene Behälter.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Becherbehälter der
eingangs genannten Art zu schaffen, der auch für feuchtigkeitsempfindliche Anwendungszwecke
geeignet ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Anschlußteil eine
Thermoplastschicht zur Verbindung mit dem Mantelrand aufweist, die mindestens so
dick ist wie die Schnittkante und im heißplastischen Zustand an die Schnittkante,
diese abdeckend, angeformt ist.
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Der Erfindungsgedanke besteht somit darin, den in genügender Menge
im Bereich der Siegelung der Schnittkante vorhandenen thermoplastischen Werkstoff
des Anschluß teils so in schmelzflssigen Zustand zu versetzen und formge zu pressen,
daß
er an die Schnittkante heranfließt und diese gemäß den jeweiligen Anwendungszwecken
hinreichend schützend abdeckt. Ein Verfahren zum Herstellen eines Becherbehälters
der eingangs genannten Art kennzeichnet sich nach der Erfindung daher durch die
Merkmale, daß ein Anschlußteil verwendet wird, der zumindest auf seiner dem damit
zu verbindenden Mantelrand zugewendeten Seite aus einer Thermoplastschicht besteht,
die dicker als die Schnittkante ist, und daß bei der Siegelung die heißplastische-Thermoplastschicht
an die Schnittkante, diese abdeckend angeformt wird.
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Diese Formung kann in der Weise stattfinden, daß auf den Mantelrand
bei der Siegelung ein ihn mit der Schnittkante in die Thermoplastschicht einsenkender
Druck ausgeübt wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der neben der überlappungskante
einer Mantelnaht gebildete Zwickelraum von der Thermoplastschicht dicht ausgefüllt.
Dieser Effekt gilt unabhängig davon, ob die Überlappungskante im strengen Wortsinn
eine Schnittkante ist oder ob zusätzliche Maßnahmen getroffen wurden, die bei der
Mantelnaht vorhandene Schnittkante durch irgendwelche Abdeckungen vor dem Eindringen
von Feuchtigkeit zu schützen.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Schnittkante
von der Kante eines öffnungsflanschs des Mantels gebildet. Beispielsweise kann im
Bodenbereich am Mantel ein radial nach innen ragender Verbindungsflansch vorgesehen
sein, der mit einem den Anschlußteil bildenden Bodenzuschnitt verschweißt ist. In
diesem Fall läßt man den Thermoplast des Bodenzuschnitts durch entsprechende Verflüssigung
und Ausübung von Preßdruck während des Siegelvorgangs an die Schnittkante des Flanschs
heranfließen, so daß diese abgedeckt
ist. Besonders vorteilhaft
ist es in diesem Zusammenhang, wenn das den Mantel bildende Fasermaterial beidseitig
thermoplastbeschichtet ist und die auf der einen Beschichtungsseite aufliegende
und damit versiegelte Thermoplastschicht des Anschluß teils (beispielsweise Bodenzuschnitt)
an der Schnittkante bis zu der anderen Beschichtungsseite gepreßt und mit dieser
nicht verbunden ist. Man kann in diesem Zusammenhang sogar eine Versiegelung des
thermoplastischen Materials mit der anderen Beschichtungsseite anstreben.
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Eine vollkommene Verschweißung der auf der zweiten Mantelseite vorhandenen
Beschichtung mit dem Thermoplastmaterial des Anschlußteils ist jedoch nicht unbedingt
erforderlich, da die innige Anformung auch so im allgemeinen zu einer dichten, oft
versiegelungsähnlichen Verbindung führt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Anschlußteil
von einem Ring gebildet, der auf einen die Behälteröffnung umgebenden Mantelrand
aufgesiegelt ist und seinerseits mit einem Deckelteil, insbesondere einer Metallfolie
durch Siegelung verbindbar ist. Mit anderen Worten wird dem beispielsweise aus Papier
bestehenden Mantelteil ein zusätzlicher Kunststoffring am öffnungsflansch aufgesetzt,
der einerseits nach dem oben beschriebenen Verfahren dicht und die Schnittkanten
schützend mit dem Mantelteil verbunden werden kann und andererseits die Möglichkeit
gibt, den Behälter in den bisher bei gänzlich aus thermoplastischem Werkstoff bestehenden
Behältern bekannten Weise beispielsweise mit einem Aluminiumdeckel zu verschließen.
Dabei wirkt der Ring auch öffnungsversteifend, was sowohl die Handhabung des Behälters
beim Füllen und Verschließen erleichtert als auch das problemfreie Öffnen des Deckels
sichert.
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Erforderlich ist im Zusammenhang der Erfindung, daß die Beschichtung
des Fasermaterials und der Thermoplast des Anschlußteils miteinander versiegelbar
sind, d.h. verschweißbar oder mindestens hitzeverklebbar. Besonders gute Erfolge
wurden erzielt bei Verwendung von Polystyrol sowohl für die Faserstoffbeschichtung
als auch für die Anschlußteile. Auf die Technik der Faserstoffbeschichtung kommt
es im Zusammenhang der Erfindung nicht an. Besonders bewährt hat sich Papiermaterial,
das beidseitig mit einer Polystyrolfolie kaschiert ist, in Verbindung mit Anschlußteilen
aus Polystyrol.
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Im Prinzip kann jedes Erwärmungsverfahren im Zusammenhang der Erfindung
verwendet werden. Bevorzugt werden solche Verfahren, bei denen nur dasjenige thermoplastische
Material des Anschlußteils heißplastisch wird, das dem damit zu versiegelnden Mantelrand
und der Schnittkante unmittelbar benachbart ist. Dafür eignet sich besonders die
Verpressung mit einem Ultraschallwerkzeug auf den Mantelrand. Wenn sich unter dem
Druck dieses Werkzeugs der Mantelrand in die thermoplastische Schicht einsenkt,
wird thermoplastisches Material dieser Schicht verdrängt, wobei es vornehmlich an
der Schnittkante entweicht, nämlich geführt zwischen der Schnittkante und dem noch
festen, der Schnittkante gegenüberliegenden thermoplastischen Material des Anschlußteils.
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Die Abdeckung der Schnittkante ergibt sich dabei nahezu selbsttätig.
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Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert, die ein vorteilhaftes Asuführungsbeispiel schematisch darstellt. Es zeigen:
Fig.
1 einen Längsschnitt durch einen Becherbehälter, Fig. 2 einen Teilschnitt durch
den öffnungsrand in größerem Maßstab, Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Bodenrand
in größerem Maßstab, Fig. 4 einen Teilschnitt durch den öffnungsrand im Bereich
der Mantelnaht, Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Bodenrand.mit Preßwerkzeugen
in weiter vergrößertem Maßstab und Fig. 6 eine Ansicht der Bahn mit der Darstellung
der für den Bodenteil und für den öffnungsring vorgesehenen Ausschnitten.
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Der Becherbehälter besteht aus einem konisch gewickelten Mantel 1
aus Papier üblicher Stärke, das beidseitig mit Polystyrol-Folie von 20my Dicke kaschiert
ist, einem Bodenteil 2 aus Vollpolystyrol 0,6mm Dicke und einem Offnungsring 3,
ebenfalls aus Vollpolystyrol O,6mm dick. Ein Deckel 4 aus Aluminiumfolie kann auf
den öffnungsring 3 in der Weise, die man vom Verschluß von Vollpolystyrolbehältern
kennt, aufgesiegelt werden. Der Mantel 1 weist eine Überlappungsnaht 5 auf, die
sich mit ihrer inneren Uberlappungsw kante 6 auch in diejenigen Bereiche hinein
erstreckt, in denen der Mantel mit dem Bodenteil 2 bzw. dem öffnungsring 3 verbunden
ist. Der Mantel kann mit einer nicht dargestellten
Stapelkante
versehen sein.
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In Fig. 2 erkennt man die Ausbildung des öffnungsrandes, der von dem
Offnungsring 3 in Verbindung mit einem an den Mantel 1 angeformten Flanschs 7 gebildet
ist. Der Flansch7 ist mit seiner Schnittkante 8 mehr oder weniger-in den öffnungsring
3 eingesenkt, so daß die Schnittkante 8 vor äußerem Feuchtigkeitseinfluß geschützt
wird.
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Am Fuß des Bechers ist der Mantel mit einem nach innen gewendeten
Flansch 9 versehen, der mit seiner Schnittkante 10 mehr oder weniger in das Material
des Bodenteils 2 eingesenkt ist. Die Verbindung zwischen dem Flansch 7 und 9 mit
dem öffnungsring 3 bzw. dem Bodenteil 2 wird vermittelt durch eine Versiegelung
zwischen der dem öffnungsring bzw.
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dem Bodenteil zugewandten Papierbeschichtung.
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Wie man in Fig. 4 erkennt, ist der Zwickel 11 neben der Uberlappungskante
6 der Überlappungsnaht 5 vollständig und dicht ausgefüllt von dem thermoplastischen
Material des Bodenteils 2 bzw. des öffnungsrings 3.
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Die Anformung des thermoplastischen Materials an die Schnittkanten
8, 10 bzw. in den Zwickelbereich 11 erfolgt während der Siegelung, durch welche
die Flanschen 7, 9 mit dem Bodenteil 2 bzw. dem öffnungsring 3 verbunden werden,
indem die Siegelung so gelenkt wird, daß das dabei schmelzflüssig werdende Material
des Bodenteils 2 bzw. des Offnungsrings 3 an die gewünschten Stellen fließt.
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Wie dies durchgeführt wird, sei anhand von Fig. 5 am Beispiel der
Bodenverbindung erläutert. Man erkennt darin den Mantel 1 mit der kreuzschraffierten
Papierschicht 12, der inneren
Beschichtung 13 und der äußeren-Beschichtung
14, der im Bereich der Bodenöffnung des Mantels nach innen in Form des Flanschs
9 mit Schnittkante 10 umgeformt ist. Der Becher wird von einem konischen Dorn 15
gehalten, zwischen dessen Bodenfläche 16 und dem Mantelflansch 9 der Bodenteil 2
eingesetzt ist, der ursprünglich als Folienausschnitt von zwei parallelen Flächen
begrenzt wurde. In Pfeilrichtung senkt sich auf den Flansch 9 ein ringförmig ausgebildetes
Ultraschall-Schweißwerkzeug 17. Im Augenblick des ersten Kontaktes liegt der Flansch
9 auf der Oberfläche des Bodenteils 2 auf, so daß das Schweißwerkzeug 17 zunächst
nur mit diesem Flansch Kontakt erhält.Unter der von dem Werkzeug ausgeübten Pressung
unter Ultraschalleinwirkung wird das thermoplastische Material des Bodenteils 2
unter dem Flansch 9 erwärmt und schmelzflüssig, so daß es dem Preßdruck des von
dem Werkzeug 17 niedergedrückten Flanschs nachzugeben vermag, und zwar fließt es
hauptsächlich im Sinne des Pfeils 18 weg, wodurch Platz- für das Einsenken des Flanschs
9 in den Bodenteil 2 geschaffen wird. Gleichzeitig gelangt das wegfließende Material
an die Schnittfläche 10, zu der es zwangsweise geführt wird, weil das der Schnittfläche
10 radial gegenüberliegende Material des Bodenteils 2 mangels Ultraschalleinwirkung
fest bleibt.
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Das an der Schnittkante 10 austretende heißplastische oder heißflüssige
Material bildet zwischen der Schnittkante 10, dem Werkzeug 17 und dem festbleibenden
Material des Bodenteils 2 einen Wulst 20, dessen Form durch geeignete Gestaltung
des Werkzeugs 17 oder durch zusätzliche Werkzeuge beliebig gelenkt werden kann.
Insbesondere kann auch dafür gesorgt werden, daß das Material bis zu der äußeren
Beschichtung 14 des Flanschs 9 neben der Schnittfläche 10 fließt und sich mit dieser
dicht verbindet.
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Die Abdeckung der Schnittfläche 10 ist nicht an eine vollständige
Einsenkung des Flanschs 9 in den Bodenteil 2 gebunden. Vielmehr kann der erwähnte
Wulst 20 so gelenkt und geformt werden, daß er die Schnittfläche auch dann abdeckt,
wenn der Flansch sich nur teilweise einsenkt. Zu diesem Zweck können an dem Werkzeug
17 oder an einem besonderen Teil zusätzliche Formflächen-vorgesehen sein.
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Das Siegelwerkzeug 17 ist im dargestellten Fall so geformt, daß es
in der Nachbarschaft der Schnittkante 10 etwas stärker in Wirkungsrichtung vorsteht
als am Übergang vom Flansch 9 in den konischen Mantelteil. Dadurch erhält man einerseits
nahe der Schnittkante 10 die dort besonders erwünschte, intensive Einwirkung auf
das thermoplastische Material des Bodenteils 2. Zum andern wird dadurch erreicht,
daß die Kante am Übergang des Flanschs 9 zum konischen Mantelteil stärker vorsteht
(in der Zeichnung nach oben, in der Gebrauchslage des Becherbehälters nach unten),
um auch dann eine ansehnliche und sichere Standkante zu bilden, wenn der Wulst 20
ein wenig über die Schnittkante 10 vorstehen sollte, wie dies in der Zeichnung angedeutet
ist.
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Die Herstellung des erfindungsgemäßen Bechers ist unaufwendig, weil
das verwendete Material einfach und billig ist und weil auch die vorzunehmenden
Verfahrensschritte einfach sind. Insbesondere fällt auch bei der Formung des Bodenteils
2 und des öffnungsrings 3 nur geringer Abfall an, weil diese Teile konzentrisch
aus einer entsprechenden Folienbahn 21 gemäß Fig. 6 ausgestanzt werden können. Beim
Fortschreiten der Bahn 21 in Pfeilrichtung wird zunächst eine Scheibe zur Bildung
des Bodenteils 2 ausgestanzt. Es folgt die Ausstanzung eines Abfallrings 22 und
schließlich die Ausstanzung des öffnungsrings 3. Es versteht sich, daß die
Ausstanzung
m-aschinenmäßig mit der übrigen Becherherstellung derart gekoppelt werden kann,
daß die ausgestanzten Teile entweder zwischenmagaziniert oder unmittelbar derjenigen
Maschinenstation zugeführt werden können, in welcher sie verarbeitet werden.
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