CN114919832B

CN114919832B - 一种环保杯子及其制造工艺

Info

Publication number: CN114919832B
Application number: CN202210431090.4A
Authority: CN
Inventors: 陈方飞; 陈建忠; 陶丽娟; 方龙俊; 宋亚中; 程功
Original assignee: Zhejiang Gobest Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Gobest Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2023-07-11
Anticipated expiration: 2042-04-22
Also published as: CN114919832A

Abstract

本发明公开了一种环保杯子及其制造工艺，杯子包括杯体，在杯体上设有菱形网格状的筋条，筋条边缘之间的最大直线距离为s，3mm≤s≤6mm；制造杯子时先将制造杯体的薄片裁切成扇形的杯体坯料、圆形的杯底坯料；然后将杯体坯料焊接成圆锥台形的杯筒，将杯底坯料与杯筒的小端焊接，将杯筒的大端卷边，从而形成杯体；再将杯体放入具有圆锥台形模腔的下模内，下模内侧壁设有菱形网格状的下凹纹路，盖上上模，使模腔密封，并对模腔加热，使杯体软化，通过上模中心的高压气孔输入高压气体，使杯体侧壁紧贴模腔内侧壁，从而在杯体上形成菱形网格状的筋条。本发明可提升杯子的强度和防烫效果，并避免杯子产生扭曲变形，方便加工制造和使用。

Description

一种环保杯子及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一次性杯子制造技术领域，具体涉及一种环保杯子及其制造工艺。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的提高，一次性杯子的使用越来越普及。现有的一次性杯子主要有如下两种：第一种是一次性的塑料杯，其采用PE之类的符合食品卫生要求的塑料薄膜模塑成型，因而具有生产效率高，价格低廉的优点。但是一次性塑料杯存在着强度差的问题，当杯子内盛满水时，杯体容易扭曲变形；第二种是一次性纸杯，其通过表面图富有防水油膜的纸片模塑成型，虽然强度要比一次性塑料杯稍高，但是仍然存在容易变形的问题。特别是，上述两种一次性杯子由于杯体的壁厚较薄，隔热效果差，因此，当杯子内盛满开水时，被体的外表面温度极高，使用者手拿杯子时，容易被高温的杯体烫到。为此有人发明了可容纳一次性杯子的杯托，杯托类似杯子的下半部分，并且具有手持的手柄。使用时，将一次性杯子放置在杯托内，并当上开水，使用者手持杯托的手柄，既可避免烫手现象的出现，又可避免一次性杯子因强度茬儿造成弯曲。但是杯托仍然存在如下技术缺陷：首先，杯托的价格高于一次性被子的价格，因而会增加使用成本。其次，虽然杯托可多次重复使用，但是会大大降低一次性杯子在使用时的便利性，尤其在一些公共场所，重复使用的杯托还存在卫生问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种环保杯子及其制造工艺，可显著地提升杯子的强度和防烫效果，从而避免杯子产生扭曲变形，方便加工制造和使用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种环保杯子，包括具有杯底的杯体，在杯体上设有菱形网格状的筋条，筋条中菱形网格孔边缘之间的最大直线距离为s，并且3mm≤s≤6mm。

本发明的环保纸杯在杯体上设有菱形网格状的筋条，从而可显著地提升并增加杯体的强度，一方面可尽量减低杯体的厚度，另一方面，在不增加纸杯材料成本的基础上，避免杯子产生扭曲变形。特别是，筋条中菱形网格孔边缘之间的最大直线距离s保持在如下范围内：3mm≤s≤6mm，可以理解的是，筋条处的纸杯厚度会明显大于杯体的厚度，因此，筋条处的温度会明显低于被踢的温度。因此，当我们手握杯体时，无论是拇指，还是食指、中指，既可同时至少接触相邻的两条筋条，从而可避免手指与杯体直接接触，并且显著地减小手指与纸杯的接触面积，进而可提升杯体内倒入开水时的防烫效果。

作为优选，所述筋条与杯体一体压制成型，从而在杯体内侧形成菱形网格状的下凹纹路，筋条的高度为a，筋条的宽度为b，并且1mm≤a≤1.5mm，2mm≤b≤3mm。

当杯体压制成型时，其外侧面形成外凸的筋条，而内侧面则形成下凹纹路。本发明将筋条与杯体外表面的高度差a（即筋条的凸起高度）控制在1mm≤a≤1.5mm之间，将筋条的宽度b控制在2mm≤b≤3mm之间，既可确保杯体具有足够的强度，又可使杯体具有良好的防烫效果。

作为优选，在杯体内侧设有PE淋膜。

我们知道，PE淋膜是一种成熟的现有技术，对于纸杯而言，PE淋膜具有良好的阻水效果，从而防止杯体因开水而出现软化的问题。当杯体内侧设有厚度较薄的PE淋膜时，既不会明显地增加杯子的厚度和重量，又可确保杯体内侧的光滑，同时在杯体的下凹纹路处形成密封的菱形网格状气腔，而空气为热量的不良导体，因此，有利于提升杯体的隔热防烫效果。

作为优选，所述杯体包括内杯体和套设在内杯体外侧的外杯体，所述筋条设置在所述外杯体上，杯体的厚度为c，筋条的高度为a，并且0.2≤c/a≤0.4。

在该方案中，杯体为双层结构，杯体包括内杯体和外杯体，而外凸的筋条设置在外杯体上，也就是说，内杯体可以制成与现有技术相同的光滑杯体，由于菱形网格状的筋条是一体成型在外杯体上的，既方便其加工制造，又方便其装配，并提升整体结构强度。

可以理解的是，我们可适当降低内杯体和外杯体的厚度，并使内杯体与外杯体采用不同的材料，在确保杯体强度的前提下，尽量降低制造成本。特别是，本发明将杯体的厚度c与筋条的高度a之间控制在如下关系内：0.2≤c/a≤0.4，既可确保杯子的整体强度，又可最大限度地降低制造成本。

作为优选，在杯体外侧包覆有PE淋膜，所述外杯体位于内杯体和PE淋膜之间。

如前所述，PE淋膜是一种成熟的现有技术，在本方案中，杯体外侧包覆有PE淋膜，而外杯体位于杯体和PE淋膜之间，从而方便将外杯体、杯体连接成一体，简化加工程序。

一种环保杯子的制造工艺，包括如下步骤：

a. 将用于制造杯体的薄片裁切成扇形的杯体坯料、圆形的杯底坯料；

b. 用超声波焊接设备将杯体坯料焊接成圆锥台形的杯筒，并将杯底坯料与杯筒的小端焊接，将杯筒的大端卷边，从而形成杯体；

c. 将杯体放入具有圆锥台形模腔的下模内，所述下模内侧壁设有菱形网格状的下凹纹路，盖上上模，使模腔密封，并对模腔加热，使杯体软化，通过上模中心的高压气孔输入高压气体，此时的杯体侧壁紧贴模腔内侧壁，从而在杯体上形成菱形网格状的筋条。

在本方案中，当我们制成杯体后，再将杯体放进下模具有菱形网格状的下凹纹路的模腔内，然后使模腔加热以软化杯体，接着通过上模的高压气孔输入高压气体，使杯体的侧壁紧贴模腔内侧壁而形成菱形网格状的筋条，该技术方案不会增加杯体的重量，即可增加杯体的强度，其工艺简单，成本低廉。

一种环保杯子的制造工艺，包括如下步骤：

a. 将用于制造杯体的PE薄膜覆盖在具有倒圆锥台形第一型腔的第一下模上，所述第一下模的第一型腔内侧壁设有菱形网格状的下凹纹路，所述下凹纹路上设有若干孔径在0.4-0.6mm之间、且间隔排列的气孔，所述气孔通过管路及电磁换向阀与真空装置和送风装置并联，送风装置与包括控制开关的加热装置相连接，第一下模的上方设有可上下移动的圆形压框、以及位于圆形压框中心位置的上模，上模呈倒圆锥台形，在上模的下端面设有开口朝下的热风口，热风口通过管路与送风装置相连接，接着圆形压框下移，从而将PE薄膜压紧在第一型腔开口的平面上，此时的第一型腔密封，电磁换向阀使气孔与送风装连接，控制开关启动加热装置，使送风装置通过靠近PE薄膜的上模热风口向下面的PE薄膜吹出高温热风，此时气孔向第一型腔内输出高温气体，进而使PE薄膜升温软化；

b. 上模下移，将软化的PE薄膜压入第一型腔内，与此同时，切换电磁换向阀，使气孔与真空装置相连接，此时的气孔抽出第一型腔内的热空气而形成负压，压入第一型腔的PE薄膜在负压的作用下紧贴第一型腔内侧壁，从而形成具有菱形网格状筋条的外杯体坯料，控制开关关闭加热装置，上模热风口吹出凉风冷却外杯体坯料；

c. 圆形压框和上模同时上移复位，切换电磁换向阀使气孔与送风装置相连接，气孔吹出凉空气，从而使外杯体坯料脱离第一型腔；

d. 将PE薄膜覆盖在具有倒圆锥台形第二型腔的第二下模上，第二型腔内侧壁上设有若干孔径在0.4-0.6mm之间、且间隔排列的气孔，所述气孔通过管路及电磁换向阀与真空装置和送风装置并联，送风装置与包括控制开关的加热装置相连接，第二下模的上方设有可上下移动的圆形压框、以及位于圆形压框中心位置的上模，上模呈倒圆锥台形，在上模的下端面设有开口朝下的热风口，热风口通过管路与送风装置相连接，接着圆形压框下移，从而将PE薄膜压紧在第二型腔开口的平面上，此时的第二型腔密封，控制开关启动加热装置，使送风装置通过靠近PE薄膜的上模热风口向下面的PE薄膜吹出高温热风，同时通过气孔向第二型腔内输出高温气体，进而使PE薄膜升温软化；

e. 上模下移，将软化的PE薄膜压入第二型腔内，与此同时，切换电磁换向阀，使气孔与真空装置相连接，此时的气孔抽出第二型腔内的热空气而形成负压，压入第二型腔的PE薄膜在负压的作用下紧贴第二型腔内侧壁，从而形成内杯体坯料，控制开关关闭加热装置，上模热风口吹出凉风冷却内杯体坯料；

f. 圆形压框和上模同时上移复位，切换电磁换向阀使气孔与送风装置相连接，气孔吹出凉空气，从而使内杯体坯料脱离第二型腔；

g. 将外杯体坯料套设在内杯体坯料上，然后通过超声波焊接设备焊接成一体的杯体。

在该方案中，杯子包括内杯体和外杯体，内杯体和外杯体的成型原理基本相同，其区别在于，外杯体形成有一体的筋条，而内杯体则为光滑结构，当内杯体和外杯体装配在一起时，即可在杯子的外侧形成外凸的筋条，而杯子的内侧保持光滑状态。特别是，我们可降低内杯体和外杯体的壁厚，并且内杯体和外杯体采用不同的材料，最终通过现有的超声波焊接工艺将内杯体、外杯体方便地连接成一体，从而在提升杯子强度的基础上尽量不增加杯子的制造成本。

需要说明的是，通过电磁换向阀的切换，可方便地使气孔在抽真空和送气之间来回切换，而具有控制开关的加热装置则可方便地使送风装置在输出冷空气和热空气之间来回切换，继而最大限度地简化第一下模、第二下模的整体构造。

另外，当PE薄膜升温软化时，本发明使上模下移，对软化的PE薄膜进行“预挤压拉伸”，从而有利于确保内杯体、外杯体侧壁、尤其是底壁的厚度。

作为优选，在第一型腔和第二型腔内侧壁上分别设有排气孔，所述排气孔通过管路与单向阀相连接，在步骤b中，当上模下移，将PE薄膜压入第一型腔时，第一型腔内的空气通过单向阀向外排出；在步骤e中，当上模下移，将PE薄膜压入第二型腔时，第二型腔内的空气通过单向阀向外排出。

可以理解的是，由于第一型腔、第二型腔内有空气存在，因此，当上模下移、对软化的PE薄膜进行“预挤压拉伸”时，需要及时地排出第一型腔、第二型腔的空气。本发明在第一型腔和第二型腔内侧壁上设置与单向阀连接的排气孔，从而使第一型腔、第二型腔的空气可通过排气孔向外排出，但是当第一型腔、第二型腔形成真空时，外界的空气无法通过排气孔进入第一型腔、第二型腔内。

这样，当上模下移、对软化的PE薄膜进行“预挤压拉伸”时，第一型腔、第二型腔的空气可通过排气孔快速地向外排出；当启动真空装置使第一型腔、第二型腔形成真空时，排气孔处于截止状态，外界的空气不会进入第一型腔、第二型腔内，从而可确保第一型腔、第二型腔处于真空状态。

因此，本发明具有如下有益效果：可显著地提升杯子的强度和防烫效果，从而避免杯子产生扭曲变形，方便加工制造和使用。

附图说明

图1是环保杯子的一种结构示意图。

图2是一种杯体的截面示意图。

图3是另一种杯体的截面示意图。

图4是下模的一种结构示意图。

图5是第一下模的一种结构示意图。

图6是第二下模的一种结构示意图。

图中：1、杯体 11、筋条 12、内杯体 13、外杯体 2、下模 21、模腔 3、上模 31、高压气孔 32、热风口 4、第一下模 41、第一型腔 42、气孔 43、排气孔 5、圆形压框 6、第二下模61、第二型腔。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1：如图1所示，一种环保杯子，包括具有杯底的杯体1，在杯体上设置菱形网格状的筋条11，从而可显著地提升并增加杯体的强度，一方面可尽量减低杯体的厚度，另一方面，在不增加纸杯材料成本的基础上，避免杯子产生扭曲变形。在该方案中，杯子为一次性杯子，具体地，可以是一次性的纸杯，也可以是一次性的塑料杯。当然，杯体呈倒圆锥台形。

此外，我们可将筋条中菱形网格孔边缘之间的最大直线距离s控制在如下范围：3mm≤s≤6mm。当杯体内倒入开水时，即使我们手握杯体，手指会同时接触至少相邻的两条筋条，也就是说，手指与杯体被筋条隔开而处于“架空”状态，从而可避免手指与杯体直接接触，可以理解的是，筋条处的温度会大大低于杯体处的温度，并且手指与筋条只有较小的接触面积，因而可提升杯体内倒入开水时的防烫效果，避免出现因杯体温度过高而无法手拿的窘况。

优选地，如图2所示，所述筋条与杯体一体压制成型，以方便杯体的加工制造，此时，在杯体内侧会形成菱形网格状的下凹纹路，我们可将筋条与杯体外表面的高度差a（即筋条的凸起高度）控制在1mm≤a≤1.5mm之间，将筋条的宽度b控制在2mm≤b≤3mm之间，既可确保杯体具有足够的强度，又可使杯体具有良好的防烫效果，同时便于杯体的加工制造。

进一步地，我们可在杯体内侧设置PE淋膜，既不会明显地增加杯子的厚度和重量，又可确保杯体内侧的光滑。由于PE淋膜是一种成熟的现有技术，在此对其不做详细的说明。对于一次性纸杯而言，由于PE淋膜具有良好的阻水效果，从而可防止杯体倒入开水后出现软化现象。特别是， PE淋膜密封覆盖杯体内侧的下凹纹路，从而使下凹纹路处（即筋条处）形成密封的菱形网格状气腔。由于空气为热量的不良导体，因此，有利于提升杯体的隔热防烫效果。

作为一种优选方案，如图3所示，我们可将杯体制成双层结构，即：杯体包括内杯体12、套设在内杯体外侧的外杯体13，而筋条设置在外杯体上。这样，内杯体可采用符合卫生要求的材料，并制成与现有技术相同的光滑杯体，而外杯体则可采用价格低廉、强度较高的材料制成，因而在不增加成本的前提下，有利于提升整体结构强度。

此外，我们可将杯体的厚度c与筋条的高度a之间控制在如下关系内：0.2≤c/a≤0.4，既可确保杯子的整体强度，又可最大限度地降低制造成本。

进一步地，我们可在杯体外侧包覆一层PE淋膜，所述外杯体位于内杯体和PE淋膜之间，从而方便将外杯体、杯体连接成一体，简化加工程序。也就是说，我们只需将外杯体直接套设在内杯体上构成杯体，然后在杯体外侧包覆一层PE淋膜，即可使整个杯体与PE淋膜形成整体结构。

实施例2：一种环保杯子的制造工艺，其优选地适用于如图1所示的单层纸杯，具体包括如下步骤：

c. 将杯体放入如图4所示具有上大下小的倒圆锥台形模腔21的下模2内，所述下模模腔内侧壁设有菱形网格状的下凹纹路22，盖上上模3，使模腔密封，并对模腔加热，使杯体软化，通过上模中心的高压气孔31输入高压气体，此时的杯体侧壁紧贴模腔内侧壁，从而在杯体上形成菱形网格状的筋条。

需要说明的是，该工艺中的步骤a、步骤b为现有的一次性纸杯的制造工艺，在此不做详细的描述，当然，该工艺还可包括在杯体外表面印刷logo等其它的步骤。

与现有技术不同的是，当我们制成杯体后，需要将杯体放进下模具有菱形网格状的下凹纹路的模腔内，然后使模腔加热以软化杯体，接着通过上模的高压气孔输入高压气体，使杯体的侧壁紧贴模腔内侧壁而形成菱形网格状的筋条，该技术方案不会增加杯体的重量，即可增加杯体的强度，其工艺简单，成本低廉。当然，我们可在下模内设置电加热元件，使杯体升温软化；或者，在使模的高压气孔通过电磁换向阀、管路、使热风组件相连接，从而通过高压气孔输入热空气，以热软化杯体。

实施例3：一种环保杯子的制造工艺，其优选地适用于一次性塑料杯，具体包括如下步骤：

a. 将用于制造杯体的PE薄膜覆盖在如图5所示、具有倒圆锥台形第一型腔41的第一下模4上，所述第一下模的第一型腔内侧壁设有菱形网格状的下凹纹路22，所述下凹纹路上设有若干孔径在0.4-0.6mm之间、且间隔排列的气孔42，所述气孔通过管路及电磁换向阀与真空装置和送风装置（图中未示出）并联，送风装置与包括控制开关的加热装置相连接，第一下模的上方设有可上下移动的圆形压框5、以及位于圆形压框中心位置的上模3，上模呈倒圆锥台形，在上模的下端面设有开口朝下的热风口32，热风口通过管路与送风装置相连接，接着圆形压框下移，从而将PE薄膜压紧在第一型腔开口的平面上，此时的第一型腔密封，电磁换向阀使气孔与送风装置连接，控制开关启动加热装置，使送风装置通过靠近PE薄膜的上模热风口向下面的PE薄膜吹出高温热风，此时气孔向第一型腔内输出高温气体，进而使PE薄膜升温软化；

d. 将PE薄膜覆盖在如图6所示、具有倒圆锥台形第二型腔61的第二下模6上，第二型腔内侧壁上设有若干孔径在0.4-0.6mm之间、且间隔排列的气孔，所述气孔通过管路及电磁换向阀与真空装置和送风装置并联，送风装置与包括控制开关的加热装置相连接，第二下模的上方设有可上下移动的圆形压框、以及位于圆形压框中心位置的上模，上模呈倒圆锥台形，在上模的下端面设有开口朝下的热风口，热风口通过管路与送风装置相连接，接着圆形压框下移，从而将PE薄膜压紧在第二型腔开口的平面上，此时的第二型腔密封，电磁换向阀使气孔与送风装置连接，控制开关启动加热装置，使送风装置通过靠近PE薄膜的上模热风口向下面的PE薄膜吹出高温热风，同时通过气孔向第二型腔内输出高温气体，进而使PE薄膜升温软化；

当然，我们可并排设置多个第一下模、第二下模，以及相应的上模，从而形成多个连接在一起的内杯体坯料、外杯体坯料，然后用圆形的冲切刀具冲切出单个的内杯体坯料、外杯体坯料。

进一步地，我们可在第一型腔和第二型腔内侧壁上分别设置排气孔43，所述排气孔通过管路与单向阀相连接，单向阀使第一型腔和第二型腔由内之外单向导通。这样，在步骤b中，当上模下移，将PE薄膜压入第一型腔时，第一型腔内的空气通过单向阀向外排出；在步骤e中，当上模下移，将PE薄膜压入第二型腔时，第二型腔内的空气通过单向阀向外排出。当第一型腔、第二型腔形成真空时，外界的空气则无法通过排气孔进入第一型腔、第二型腔内，从而可确保第一型腔、第二型腔处于真空状态。

Claims

1.一种环保杯子的制造工艺，包括具有杯底的杯体，其特征是，杯体上设有菱形网格状的筋条，筋条中菱形网格孔边缘之间的最大直线距离为s，并且3mm≤s≤6mm；

所述筋条与杯体一体压制成型，从而在杯体内侧形成菱形网格状的下凹纹路，筋条的高度为a，筋条的宽度为b，并且1mm≤a≤1.5mm，2mm≤b≤3mm；杯体内侧设有PE淋膜；

杯体包括内杯体和套设在内杯体外侧的外杯体，筋条设置在所述外杯体上，杯体的厚度为c，筋条的高度为a，并且0.2≤c/a≤0.4；

杯体外侧包覆有PE淋膜，外杯体位于内杯体和PE淋膜之间；

制造包括如下步骤：

2.一种环保杯子的制造工艺，包括具有杯底的杯体，其特征是，杯体上设有菱形网格状的筋条，筋条中菱形网格孔边缘之间的最大直线距离为s，并且3mm≤s≤6mm；

杯体外侧包覆有PE淋膜，外杯体位于内杯体和PE淋膜之间；

制造包括如下步骤：

a. 将用于制造杯体的PE薄膜覆盖在具有倒圆锥台形第一型腔的第一下模上，所述第一下模的第一型腔内侧壁设有菱形网格状的下凹纹路，所述下凹纹路上设有若干孔径在0.4-0.6mm之间、且间隔排列的气孔，所述气孔通过管路及电磁换向阀与真空装置和送风装置并联，送风装置与包括控制开关的加热装置相连接，第一下模的上方设有可上下移动的圆形压框、以及位于圆形压框中心位置的上模，上模呈倒圆锥台形，在上模的下端面设有开口朝下的热风口，热风口通过管路与送风装置相连接，接着圆形压框下移，从而将PE薄膜压紧在第一型腔开口的平面上，此时的第一型腔密封，电磁换向阀使气孔与送风装置连接，控制开关启动加热装置，使送风装置通过靠近PE薄膜的上模热风口向下面的PE薄膜吹出高温热风，此时气孔向第一型腔内输出高温气体，进而使PE薄膜升温软化；

e. 上模下移，将软化的PE薄膜压入第二型腔内，与此同时，切换电磁换向阀，使气孔与真空装置相连接，此时的气孔抽出第二型腔内的热空气而形成负压，压入第二型腔的PE薄膜在负压的作用下紧贴第二型腔内侧壁，从而形成内杯体坯料，控制开关关闭加热装置，上模热风口吹出凉风冷却能杯体坯料；

3.根据权利要求2所述的一种环保杯子的制造工艺，其特征是，在第一型腔和第二型腔内侧壁上分别设有排气孔，所述排气孔通过管路与单向阀相连接，在步骤b中，当上模下移，将PE薄膜压入第一型腔时，第一型腔内的空气通过单向阀向外排出；在步骤e中，当上模下移，将PE薄膜压入第二型腔时，第二型腔内的空气通过单向阀向外排出。