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Die
Erfindung betrifft einen Papierbecher mit einer Becherhülse und
einem flüssigkeitsdicht
mit der Becherhülse
verbundenen Boden.
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Bekannte
Papierbecher werden aus Papiersegmenten hergestellt, die zu einer
Kegelstumpfform über
einen Faltdorn gewickelt werden. Durch Anformen einer Mundrolle
am oberen Rand der kegelstumpfförmigen
Becherhülse
und durch Einsetzen eines Bodens in die Becherhülse entsteht ein Papierbecher
zur Aufnahme von Flüssigkeiten.
Wenn Heißgetränke aufgenommen
werden sollen, kann der Papierbecher zusätzlich mit einer isolierenden
Außenhülle versehen
werden. Beim Anformen der Mundrolle und auch beim Verbinden des
Bodens mit der Becherhülse
an einer umlaufenden Bodenzarge muss das Papiermaterial der Becherhülse um wenigstens 180° gerollt
oder umgeschlagen werden. Hierzu muss das Papiermaterial im Bereich
der Bodenzarge gestaucht werden und im Bereich der Mundrolle teilweise
gedehnt und teilweise gestaucht werden. Das Stauchen führt zu einem Überschuss
an Papiermaterial und dadurch zu einer mehr oder weniger wellenförmigen Oberfläche.
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Auf
einer Innenseite der Bodenzarge kann dies akzeptiert werden. An
der Mundrolle kann keine wellige Oberfläche akzeptiert werden. Infolgedessen müssen im
Bereich der Mundrolle zahlreiche Maßnahmen getroffen werden, um
eine Mundrolle mit glatter Oberfläche herstellen zu können. Die
Stauchung oder Dehnung des Papiermaterials beim Rollen bzw. Umschlagen
wird um so größer, je
größer der
Kegelwinkel der Becherhülse
ist. Am Beispiel der Mundrolle wird bei einer zylinderförmigen Hülse der obere
Rand der Becherhülse
zwar beim Rollen gedehnt, so bald er um 360° gerollt und damit im Wesentlichen
wieder in seiner Ausgangslage liegt, ist aber keine wesentliche
Materialdehnung oder Materialstauchung mehr vorhanden. Dies ist
bei kegelstumpfförmigen
Hülsen
nicht der Fall, da der obere Rand der Becherhülse beim Anbringen der Mundrolle in
eine Position gebracht wird, in der gegenüber dem ursprünglichen
Durchmesser des oberen Randes ein kleinerer Durchmesser vorliegt.
Auch nach einem Rollvorgang des oberen Randes um 360° muss das Papiermaterial
des oberen Randes somit eine bleibende Materialstauchung faltenfrei
aufnehmen können.
Je größer der
Kegelwinkel der Becherhülse
ist, desto größer ist
dieser Durchmesserunterschied und desto größer ist die Neigung, beim Anbringen
der Mundrolle und beim Anbringen der Bodenzarge Falten zu werfen.
Aus diesem Grund werden konventionelle Papierbecher mit einem Kegelwinkel
der Becherhülse
von maximal 9° hergestellt.
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Mit
der Erfindung soll ein Papierbecher geschaffen werden, der nicht
nur zur Aufnahme von Flüssigkeiten
sondern auch zur Aufnahme und zum Verzehr von Speisen, beispielsweise
Suppen, geeignet ist.
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Erfindungsgemäß ist hierzu
ein Papierbecher mit einer Becherhülse und einem flüssigkeitsdicht
mit der Becherhülse
verbundenen Boden vorgesehen, bei dem die Becherhülse zwischen
dem Boden und einem dem Boden gegenüberliegenden Ende wenigstens
abschnittsweise in einem Winkel größer oder gleich 10°, insbesondere
zwischen 10° und
15°, zu
einer Mittellängsachse
des Papierbechers angeordnet ist.
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Durch
Vorsehen eines größeren Kegelwinkels
der Becherhülse
entsteht ein schalenartiger Papierbecher, der insbesondere zum Aufnehmen
von Suppen oder sonstigen Speisen gut geeignet ist. Wesentlich ist
dabei die im Vergleich zu konventionellen Bechern flacher verlaufende
Seitenwand des erfindungsgemäßen Papierbechers,
die das Verzehren von Speisen aus dem Papierbecher erheblich erleichtert.
Nicht zuletzt kann durch den größeren Öffnungswinkel
des Papierbechers eine vergleichsweise große Becheröffnung bereitgestellt werden,
ohne dass das Fassungsvolumen des Papierbechers übermäßig groß würde. Auch dies erleichtert
das Verzehren von Speisen direkt aus dem erfindungsgemäßen Papierbecher
sehr, da beispielsweise die Becheröffnung groß genug ist, um einen Löffel innerhalb des
Bechervolumens zu bewegen.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die Becherhülse mittels einer umlaufenden
Zarge flüssigkeitsdicht
mit dem Boden verbunden, wobei die Zarge zu einer Mittellängsachse
parallel angeordnet oder vom Boden aus zum Ende der Zarge hin sich
erweiternd ausgebildet ist.
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Mit
einer solchen Ausbildung einer Bodenzarge wird zum einen ein gefälliges,
schalenartiges Erscheinungsbild des erfindungsgemäßen Papierbechers
erreicht, da die zylindrische oder gegenkonische Ausbildung der
Zarge optisch als eine Art Sockel wirkt. Darüber hinaus wird gegenüber einer streng
kegelstumpfförmigen
Ausbildung des Papierbechers eine Standfläche vergrößert.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist an einen oberen, dem Boden gegenüberliegenden
Rand der Becherhülse
eine Mundrolle angeformt.
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Ein
Becher mit Mundrolle kann problemlos an den Mund angesetzt werden
und ist bei der Benutzung angenehm. Darüber hinaus wird durch eine Mundrolle
der obere Rand der Becherhülse
wesentlich stabilisiert. Dies ist gerade bei Papierbechern mit großem Durchmesser
von großer
Bedeutung.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die Becherhülse zwischen dem Boden und
einem dem Boden gegenüberliegenden
Ende wenigstens abschnittsweise vom Innenraum des Bechers aus gesehen
nach außen
gewölbt.
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Auf
diese Weise erhält
der Becher eine sehr gefällige,
schalenartige Form. Darüber
hinaus kann durch die nach außen
gewölbte
Becherhülse
eine beispielsweise für
das Essen mit einem Löffel
sehr gut geeignete Becherform geschaffen werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die Becherhülse zwischen dem Boden und
einem dem Boden gegenüberliegenden
Ende wenigstens abschnittsweise vom Innenraum des Bechers aus gesehen
nach innen gewölbt.
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Durch
eine solche konkave Gestaltung der Becherhülse entsteht eine für eine menschliche Hand
trotz großer Öffnung sehr
gut zu ergreifende und festzuhaltende Form. Darüber hinaus kann das Volumen
eines solchen Papierbechers mit konkaver Becherhülse trotz großer Öffnung gering
gehalten werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist eine Wandung der Becherhülse im Querschnitt
S-artig ausgebildet, so dass die Becherhülse im Bereich des Bodens und
im Bereich ihres dem Boden gegenüberliegenden
Endes einen kleineren Winkel zur Mittellängsachse einnimmt als in einem
mittleren Abschnitt.
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Durch
eine solche S-artige Gestaltung der Becherhülse wird das Anformen einer
Mundrolle und einer Bodenzarge erheblich erleichtert. Denn trotz des
Winkels größer oder
gleich 10° in
einem mittleren Abschnitt der Becherhülse liegt im Bereich des Bodens
und im Bereich des oberen Randes beispielsweise ein Winkel von weniger
als 10° vor,
in jedem Fall ein kleinerer Winkel als in der Mitte, so dass eine Mundrolle
und eine Zarge problemlos und ohne übermäßige Wellenbildung bzw. ohne
Reißen
des Papiermaterials befürchten
zu müssen,
angeformt werden kann. Dennoch wird der schalenartige Eindruck des Papierbechers
aufrecht erhalten.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die Becherhülse mittels einer umlaufenden
Zarge flüssigkeitsdicht
mit dem Boden verbunden, wobei die Zarge durch Umschlagen eines
unteren Randbereichs der Becherhülse
um einen Bodenrand oder eines unteren Randbereichs des Bodens um
den unteren Rand der Becherhülse
gebildet ist, wobei der untere Randbereich der Becherhülse bzw.
der untere Randbereich des Bodens mit Ausklinkungen aus dem Papiermaterial
versehen ist.
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Durch
Ausklinkungen aus dem Papiermaterial können der obere bzw. untere
Rand der Becherhülse
wesentlich leichter verformt werden und speziell kann das Reißen des
Papiermaterials oder eine übermäßige Wellenbildung
vermieden werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die Ausklinkungen vom
Rand des Bodens bzw. vom Rand der Becherhülse bis maximal zur halben Höhe der Zarge.
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Auf
diese Weise kann das Ausformen der Bodenzarge wesentlich erleichtert
werden, ohne dass deren verlässlich
flüssigkeitsdichte
Ausbildung gefährdet
wird. Denn bis zur halben Höhe
der Zarge liegt das umgeschlagene Papiermaterial vollflächig am
Rand des Bodens bzw. dem Rand der Becherhülse an, so dass auch eine umlaufende,
durchgehende Abdichtung erreicht werden kann.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die Becherhülse mit einem umlaufenden,
in den Innenraum des Bechers vorragenden Absatz versehen und ein unterer
Rand der Zarge ist so bemessen, dass ein Außenumfang des unteren Rands
der Zarge kleiner oder gleich einem größeren Durchmesser an dem Absatz
und größer als
ein kleinerer Durchmesser an dem Absatz ist.
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Durch
eine solcher Ausbildung der Zarge und des Absatzes kann sich beim
Stapeln mehrerer Becher die Zarge auf dem Absatz abstützen. Mehrere
Becher können
dadurch gestapelt werden, ohne dass sich die Bodenzarge des oberen
Bechers in den unteren Becher verklemmt. Durch den großen Winkel der
Becherhülse,
den diese wenigstens abschnittsweise zur Mittellängsachse einnimmt, liegen dann
die Becherhülsen
mehrerer gestapelter Becher nicht aneinander an, so dass kein Verklemmen
auch bei zahlreichen gestapelten Papierbechern zu befürchten ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Becher wenigstens abschnittsweise
doppelwandig ausgebildet.
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Auf
diese Weise kann ein Isolierbecher geschaffen werden, in dem auch
sehr heiße
Speisen, beispielsweise Nudelsuppe, problemlos aufgenommen werden
können
und der dennoch noch ohne Gefahr für die Hand eines Benutzers
gehalten werden kann.
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Das
der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Verfahren
zum Herstellen eines Papierbechers mit einer Becherhülse und
einem Boden gelöst,
wobei die Becherhülse
eine Mundrolle aufweist, die an ein dem Boden gegenüberliegendes
Ende der Becherhülse
ange formt ist, bei dem die Becherhülse zwischen dem Boden und einem
dem Boden gegenüberliegenden
Ende wenigstens abschnittsweise in einem Winkel größer oder
gleich 10°,
insbesondere zwischen 10° und
15°, zu
einer Mittellängsachse
des Papierbechers angeordnet ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Ausformen der Mundrolle
in wenigstens zwei Rollschritten, wobei die Becherhülse während der
Rollschritte wenigstens teilweise mittels Haltevorrichtungen unterschiedlich
eingespannt ist.
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Überraschenderweise
hat sich gezeigt, dass trotz des großen Winkels größer oder
gleich 10°,
den die Becherhülse
wenigstens abschnittsweise zur Mittellängsachse einnimmt, das Anformen
einer Mundrolle möglich
ist, indem das Ausformen der Mundrolle in wenigstens zwei Rollschritte
aufgeteilt wird und zusätzlich
die Becherhülse
während
der unterschiedlichen Rollschritte unterschiedlich eingespannt wird. Ziel
ist es, das Abknicken der Becherwand während der Rollschritte zu vermeiden,
so dass die Becherhülse
während
der unterschiedlichen Rollschritte jeweils möglichst knapp unterhalb des
oberen Randes der Becherhülse
oder der schon teilweise fertig gestellten Mundrolle eingespannt
wird. Durch dieses mehrfache Umspannen kann dann die Mundrolle zuverlässig angeformt
werden, ohne ein Ausbeulen oder Knicken der Becherhülse befürchten zu
müssen.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind beim Ausformen der Mundrolle vier
Rollschritte vorgesehen. Vorteilhafter Weise ist bei jedem Rollschritt
eine Einrollung um maximal 180° vorgesehen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass bei einem ersten Rollschritt
eine Einrollung um 180° und
bei nachfolgenden Rollschritten eine Einrollung um etwa 90° vorgesehen
ist. Eine solche Aufteilung in vier Rollschritte und in eine erste
Einrollung um etwa 180° und
nachfolgende Einrollungen um etwa 90° erlaubt das prozesssichere
Anformen einer Mundrolle auch bei sehr großen Winkeln zwischen Mittellängsachse
und Becherhülse
von mehr als 10° und
sogar bis zu einem Winkel von 15°.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind die Schritte des Aufnehmens der
Becherhülse
in einem Haltering, des Einfahrens eines Haltestempels in die Becherhülse und
des Einspannens der Becherhülse zwischen
Haltering und Haltestempel sowie des Aufsetzens eines Rollwerkzeugs
auf dem oberen Rand der Becherhülse
vorgesehen.
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Es
können
dabei wenigstens teilweise unterschiedliche Rollwerkzeuge und wenigstens
teilweise unterschiedliche Haltewerkzeuge verwendet werden. Vorteilhaft
ist die Verwendung ein und desselben Halterings, aber unterschiedlicher
Haltestempel und Rollwerkzeuge. Gegebenenfalls kann die ausgeformte
Mundrolle noch flach gepresst werden, um eine Siegelfläche für das Anbringen
einer den Becher verschließenden
Membrane bereitzustellen.
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Das
der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch eine Vorrichtung
zum Herstellen eines Papierbechers mit einer Becherhülse und einem
Boden gelöst,
wobei die Becherhülse
eine Mundrolle aufweist, die an ein dem Boden gegenüberliegendes
Ende der Becherhülse
angeformt ist, bei der Mittel zum Anordnen der Becherhülse zwischen
dem Boden und einem dem Boden gegenüberliegenden Ende wenigstens
abschnittsweise in einem Winkel größer oder gleich 10°, insbesondere zwischen
10° und
15°, zu
einer Mittellängsachse
des Papierbechers vorgesehen sind.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zum Zustellen wenigstens
eines Rollwerkzeugs zum wenigstens abschnittsweisen Ausformen der
Mundrolle auf den oberen Rand der Becherhülse zu vorgesehen, wobei eine
Zustellrichtung etwa parallel zu einem von dem Rollwerkzeug zu bearbeitenden
Abschnitt des oberen Randbereichs der Becherhülse liegt.
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Indem
eine Zustellrichtung des Rollwerkzeugs etwa parallel zum Material
der Becherhülse liegt,
kann ein Knicken oder Ausbeulen der Becherhülse während des Ausformens der Mundrolle
vermieden werden. Denn gegenüber
einer Schubbelastung etwa parallel zum Material der Becherhülse ist das
Papiermaterial sehr stabil, so dass auch große Druckkräfte auf die Hülse beim
Ausformen der Mundrolle aufgebracht werden können.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist das Rollwerkzeug über den
oberen Umfang der Becherhülse gesehen
in mehrere Segmente aufgeteilt, die jeweils parallel zu einem von
dem jeweiligen Segment zu bearbeitenden Abschnitt des oberen Randbereichs
der Becherhülse
verfahrbar angeordnet sind.
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Mittels
einer solchen Aufteilung des Rollwerkzeugs in mehrere Segmente ist
im Ergebnis ein veränderlicher
Durchmesser des Rollwerkzeugs während
der Zustellung realisierbar. Dies ist gerade bei großen Winkeln
der Becherhülse
zur Mittellängsachse
von mehr als 10° sinnvoll,
um eine Zustellrichtung des Rollwerkzeugs etwa parallel zum Material der
Becherhülse
zu gewährleisten.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen
dargestellten Ausführungsformen
lassen sich dabei in beliebiger Weise kombinieren, ohne den Rahmen
der Erfindung zu überschreiten.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Papierbechers,
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2 eine
Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Papierbechers,
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3 eine
Seitenansicht einer dritten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Papierbechers,
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4 eine
vierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Papierbechers,
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5 eine
fünfte
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Papierbechers,
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6 eine
Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Papierbechers,
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7 eine
vergrößerte, abschnittsweise
Ansicht des Bodenrandes des Papierbechers der 6,
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8 eine
Schnittansicht mehrerer ineinander gestapelter Papierbecher gemäß 6,
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9 eine
vergrößerte, ausschnittsweise Ansicht
der Papierbecher der 8,
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10 eine
Schnittansicht einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Papierbechers,
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11 eine
vergrößerte, abschnittsweise Ansicht
des Papierbechers der 10,
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12 eine
Schnittansicht mehrerer ineinander gestapelter Papierbecher gemäß 10,
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13 eine
vergrößerte, abschnittsweise Darstellung
aus 12,
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14 eine
Schnittansicht einer achten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Papierbechers,
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15 eine
vergrößerte abschnittsweise Ansicht
aus 14,
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16 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Herstellen eines Papierbechers,
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17 die
Vorrichtung der 16 während eines ersten Verfahrensschritts,
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18 die
Vorrichtung der 16 während eines zweiten Verfahrensschritts,
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19 die
Vorrichtung der 16 während eines dritten Verfahrensschritts
und,
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20 die
Vorrichtung der 16 während eines vierten Verfahrensschritts,
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21 eine
schematische Darstellung von insgesamt vier Rollschritten beim Anformen
einer Mundrolle gemäß einem
erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen eines Papierbechers,
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22 eine
Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Papierbechers gemäß einer
neunten Ausführungsform,
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23 eine
abschnittsweise vergrößerte Darstellung
des Papierbechers gemäß 22 und
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24 eine
abschnittsweise, schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Herstellen eines Papierbechers.
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Die
Darstellung der 1 zeigt eine Seitenansicht eines
ersten erfindungsgemäßen Papierbechers 10.
Dieser Papierbecher 10 weist eine kegelstumpfförmige Becherhülse 12 auf,
an deren in 1 oberen Ende eine Mundrolle 14 angeformt
ist. An ihrem in 1 unteren Ende ist der Papierbecher 10 mit
einem nicht sichtbaren Boden versehen, der im Bereich einer ebenfalls
nicht sichtbaren Bodenzarge mit der Becherhülse 12 verbunden ist.
Die Becherhülse 12 nimmt
mit einer Mittellängsachse 16 des
Bechers einen Winkel α von
etwa 11° ein.
Dieser Winkel α ist
in der Darstellung der 1 zwischen der strichpunktiert
angedeuteten Mittellängsachse 16 und
einer gestrichelten Linie 18 eingezeichnet, die die gleiche
Neigung wie die in 1 rechts eingezeichnete Becherwandung
hat.
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Die
Darstellung der 2 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Papierbecher 20,
der sich von dem in 1 gezeigten Papierbecher nur
durch die Neigung der Wandung einer Becherhülse 22 zur Mittellängsachse 16 unterscheidet.
Auch bei dem Papierbecher 20 weist die Becherhülse 22 eine
Kegelstumpfform auf und hat eine Mundrolle an ihrem oberen Rand
angeformt. Ein Kegelwinkel β der
Becherhülse 22 beträgt etwa
15°.
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Ein
Kegelwinkel der Becherhülsen 12, 22 ist größer oder
gleich 10°,
wie beispielsweise 11° bei dem
Papierbecher 10 oder 15° bei
dem Papierbecher 20, und sorgt für ein schalenartiges Erscheinungsbild bei
den Papierbechern 10, 20 und auch dafür, dass eine
vergleichsweise große, von
der jeweiligen Mundrolle 14 umgebene Öffnung der Papierbecher 12, 20 bei
dennoch geringem Volumen bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus
trägt die
vergleichsweise schräg
verlaufende Innenwand der Becherhülse dazu bei, dass aus den
Papierbechern 10, 20 Speisen problemlos mit einem
Löffel
verzehrt werden können.
Die große Öffnung und
der große
Winkel α, β zwischen
der Becherwand und der Mittellängsachse 16 erleichtert
das Aufnehmen von Speisen aus dem Papierbecher 12, 20 mit
einem Löffel.
Die Papierbecher 10, 20 sind daher in besonderer
Weise für Speisen
geeignet, beispielsweise auch flüssigen Speisen,
wie Nudelsuppe oder dergleichen.
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Die
Darstellung der 3 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Papierbecher 24.
Wie zu erkennen ist, weist der Papierbecher 24 eine Becherhülse 26 auf,
die konvex gestaltet und demgemäß von ihrem
Innenraum aus nach außen
gewölbt
ist. Durch eine solche konvexe Gestaltung entsteht eine sehr gefällige, schalenartige
Form.
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Die
Darstellung der 4 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Papierbecher 28,
dessen Becherhülse 30 konvex
gestaltet ist. Die Becherhülse 30 ist
also zu ihrem Innenraum hin gekrümmt
ausgeführt.
Eine solche konkave Becherhülse 30 lässt sich besonders
einfach und bequem mit einer Hand halten.
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Die
Darstellung der 5 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Papierbecher 32,
dessen Becherhülse 34 eine
Wandung mit im Querschnitt S-artiger Form aufweist. Wie zu erkennen
ist, ist ein Winkel, den die Becherhülse kurz unterhalb einer Mundrolle 36 mit
der Mittellängsachse 16 einschließt, kleiner
als ein Winkel, den die Becherhülse
in einem mittleren Bereich 38 zwischen einer Bodenzarge 40 und
der Mundrolle 36 mit der Mittellängsachse 16 einschließt. Jedenfalls
der Winkel, den die Becherhülse 34 im
mittleren Bereich 38 mit der Mittellängsachse 16 einschließt, ist
größer oder
gleich 10° und bei
der dargestellten Ausfüh rungsform
des Papierbechers 32 liegt dieser Winkel bei etwa 15°. In einem Bereich
der Becherhülse 34,
der unterhalb des Bereichs 38 und damit unmittelbar oberhalb
und unterhalb eines Bodens liegt, nimmt die Becherhülse 34 zur
Mittellängsachse 16 wieder
einen kleineren Winkel als im Bereich 38 ein. Dadurch entsteht
bei einem Längsschnitt,
wobei die Schnittebene dann die Mittellängsachse 16 enthält, beziehungsweise
bei Betrachtung der Silhouette des Papierbechers 32 einen S-förmige Berandung
der Becherhülse 34.
Bei Betrachtung der in 5 rechts der Mittelachse 16 liegenden
Wand verläuft
die Becherhülse 34 von
der Mundrolle 36 ausgehend zunächst mit mathematisch negativer
Krümmung,
also im Uhrzeigersinn gekrümmt
oder allgemein von der Mittellängsachse 16 aus
gesehen nach außen
gekrümmt
oder konvex. Auf halber Höhe
des Papierbechers 32 und etwa in der Mitte des Bereichs 38 wechselt
die Krümmung der
Becherhülse 34 das
Vorzeichen, um dann bei Betrachtung der in 5 rechten
Wand bis zum untersten Rand des Papierbechers 32 in mathematisch
positivem Sinn, also entgegen dem Uhrzeigersinn, gekrümmt oder
allgemein von der Mittellängsachse 16 aus
gesehen nach innen gekrümmt
oder konkav zu verlaufen.
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Neben
einer optisch sehr gefälligen
Schalenform des Papierbechers 32 wird durch diese S-Form der
Becherhülse 34 erreicht,
dass in den Bereichen, in denen die Mundrolle 36 beziehungsweise
die Bodenzarge 40 angeformt werden, ein Winkel, den die Becherhülse 34 zur
Mittellängsachse 16 einnimmt, kleiner
ist als im mittleren Bereich 38. Dadurch ist das Ausformen
der Mundrolle 36 und das Anformen der Bodenzarge 40 erheblich
erleichtert, da mit zunehmenden Winkel der Becherhülse 34 zur
Mittellängsachse 16 das
Papiermaterial der Becherhülse 34 stärker gedehnt
beziehungsweise gestaucht werden muss und damit die Gefahr des Reißens oder
der Wellenbildung ansteigt. Durch die S-Form der Becherhülse 34 des
Papierbechers 32 wird dadurch der optische Eindruck eines
schalenförmigen
Bechers mit flacher Becherwand erzielt, und dennoch können sowohl
die Mundrolle 36 als auch die Bodenzarge 40 angeformt
werden, ohne dass verstärkte
Wellenbildung oder gar ein Reißen
des Papiermaterials zu befürchten
ist.
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Die
Darstellung der 6 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Papierbecher 42 im
Schnitt. Der Papierbecher 42 weist kurz oberhalb eines
Bodens 44 einen nach innen einspringenden, umlaufenden
Absatz 46 auf. Darüber
hinaus ist der Papierbecher 42 mit einer Bodenzarge 48 versehen,
die entgegengesetzt konisch zum übrigen
Papierbecher 42 ausgeführt
ist. Tatsächlich
weist eine Becherhülse 50 bis
zu dem umlaufenden Absatz 46 eine sich nach unten, zum
Boden 44 hin verjüngende
Kegelstumpfform auf. Ab dem umlaufenden Absatz 46 bis auf Höhe des Bodens 44 ist
die Becherhülse 50 zylindrisch
ausgeführt,
um Stapelkräfte
zuverlässig
ableiten zu können.
Ab dem Boden 44 weist die Becherhülse 50 dann eine sich
nach unten erweiternde Kegelform auf. Damit erhält auch die Bodenzarge 48 eine
sich vom Boden 44 aus zum unteren Rand der Zarge 48,
der gleichzeitig der unterste Rand des Bechers 42 ist,
erweiternde Form. Ein Außenumfang des
unteren Randes der Bodenzarge 48 ist dabei geringfügig kleiner
als der größere Durchmesser
des umlaufenden Absatzes 46. Der Außendurchmesser der Bodenzarge 48 ist
gleichzeitig kleiner, als der kleinere Durchmesser des umlaufenden
Absatzes 46, so dass mit der Bodenzarge 48 zuverlässig abgestapelt
werden kann.
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Wie
in 8 und 9 dargestellt ist, können dadurch
mehrere Papierbecher 42 ineinander gestapelt werden, wobei
jeweils die Bodenzarge 48 des oberen Bechers auf dem umlaufenden
Absatz 46 des unteren Bechers aufsitzt. Es ist in den 8 und 9 zu
erkennen, dass sich die Becherwandungen der ineinander gestapelten
Becher nicht berühren. Es
können
dadurch zahlreiche Becher 42 gestapelt werden, ohne dass
ein Verklemmen der ineinander gestapelten Becher zu befürchten wäre.
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Auch
zahlreiche gestapelte Becher 42 können dadurch problemlos wieder
vereinzelt werden.
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Anhand
der Darstellung der 7 ist der Aufbau der Bodenzarge 48 genauer
zu erkennen. Der Boden 44 weist einen um annähernd 90° nach unten
abgebogenen, umlaufenden Bodenrand 52 auf. Die Becherhülse 50 ist
mit ihrem unteren Rand um 180° umgeschlagen
und bildet dadurch eine Tasche, in der der umlaufende Bodenrand 52 annähernd vollständig aufgenommen
ist. Die Becherhülse 50 liegt
somit sowohl an der Außenseite
als auch der Innenseite des umlaufenden Bodenrandes 52 an. Der
Bodenrand 52 und die an ihm anliegenden Bereiche der Becherhülse 50 werden
thermisch miteinander verschweißt
beziehungsweise verklebt, um eine flüssigkeitsdichte Anbindung des
Bodens 44 an die Becherhülse 50 zu gewährleisten.
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Die
Darstellung der 10 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Papierbecher 54 im
Schnitt. Bei dem Papierbecher 54 verläuft eine Bodenzarge 56 im
gleichen Winkel zu einer Mittellängsachse
des Papierbechers 54 wie die Becherhülse 58. Der Papierbecher 54 zeigt
im Schnitt der 10 dadurch mit Ausnahme einer
Mundrolle 60 eine strenge Trapezform.
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In
der Darstellung der 11 ist der Aufbau der Bodenzarge 56 vergrößert dargestellt.
Die Becherhülse 58 ist
an ihrem unteren Rand um 180° umgeschlagen
und in die dadurch entstehende Tasche ist ein Bodenrand eines Bodens 62 eingeschoben. Die
im Bereich der Bodenzarge 56 aufeinanderliegenden Papiermaterialschichten,
die alle wenigstens einseitig kunststoffbeschichtet sind, werden
durch sogenanntes thermisches Siegeln oder Verschweißen flüssigkeitsdicht
miteinander verbunden.
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Die
Darstellung der 12 zeigt im Schnitt insgesamt
fünf ineinander
gestapelte Papierbecher 54 und die Darstellung der 13 zeigt
eine vergrößerte, abschnittsweise
Darstellung dieser ineinander gestapelten Becher im Bodenbereich.
Es ist zu erkennen, dass der jeweils unterste Becherrand auf einem
jeweiligen Boden 62 des darunter angeordneten Bechers aufsitzt.
Aufgrund des großen
Neigungswinkels zwischen der jeweiligen Becherhülse 58 und einer Mittellängsachse
berühren
sich die Becherhülsen der
ineinander gestapelten Becher nicht. Auch zahlreiche ineinander
gestapelte Becher 54 können
sich dadurch nicht ineinander verklemmen und können problemlos wieder vereinzelt
werden.
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Die
Darstellung der 14 zeigt im Schnitt einen weiteren
erfindungsgemäßen Papierbecher 64 und 15 zeigt
abschnittsweise eine vergrößerte Darstellung
des Papierbechers 64 im Bodenbereich.
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Anhand
der 14 und 15 ist
zu erkennen, dass eine Becherhülse 66 in
ihrem, um 180° nach
innen umgeschlagenen Bereich 68 mit mehreren sogenannten
Ausklinkungen 70 versehen ist. Diese Ausklinkungen 70 sind
jeweils dreieckförmig ausgestaltet,
wobei eine Spitze des Dreiecks in das Material hineinragt. Solche
Ausklinkungen 70 erleichtern das Stauchen des Materials
der Becherhülse 66 beim
Umschlagen zum Bilden der Bodenzarge. Speziell können die Ausklinkungen 70 auch
bei großen Winkeln
zwischen der Mittellängsachse
und der Becherhülse 66 verhindern,
dass im Bereich einer Bodenzarge eine übermäßige Wellung oder gar Faltenbildung
des Papiermaterials auftritt.
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Es
ist aber zu erkennen, dass sich die dreieckförmigen Ausklinkungen 70 lediglich
bis zur Hälfte der
Höhe der
Bodenzarge erstrecken. Unterhalb der Ausklinkungen 70 steht
dadurch ein genügend
großer
Materialabschnitt für
die umlaufende, vollständige
Versiegelung zwischen Becherhülse 66 und
Boden 72 zur Verfügung,
um eine zuverlässig
flüssig keitsdichte
Anbindung des Bodens 72 an die Becherhülse 66 zu gewährleisten.
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Die
Darstellungen der 16 bis 20 zeigen
mehrere Schritte beim Anformen einer Mundrolle an einen erfindungsgemäßen Becher 74.
Eine Vorrichtung zum Anformen einer Mundrolle weist einen Haltering 76 auf,
der eine kegelstumpfförmige
Innenfläche
aufweist, deren Neigungswinkel exakt auf den Neigungswinkel der
Becherhülse
des Papierbechers 74 abgestimmt ist. Der Haltering 76 weist
an seinem oberen Rand eine umlaufende, im Querschnitt annähernd halbkreisförmige Nut 78 auf.
Um den Papierbecher 74, der bereits mit dem Boden 72 versehen
ist, beim Anformen der Mundrolle sicher und unverrückbar im
Haltering 76 zu halten, ist ein Haltestempel 80 vorgesehen,
der von oben in den Becher 74 eingeschoben ist. Der Haltestempel 80 weist
eine scheibenartige Kegelstumpfform auf, die ebenfalls an den Neigungswinkel
des Papierbechers 74 angepasst ist. Mittig zum scheibenförmigen Kegelstumpf
ist der Haltestempel 80 mit einer Führungsstange versehen. Auf
dieser Führungsstange
ist ein scheibenförmiges erstes
Rollwerkzeug 82 so geführt,
dass es parallel zu einer Mittellängsachse des Papierbechers 74 auf dessen
oberen Rand 84 zugestellt werden kann. Das erste Rollwerkzeug 82 ist
auf seiner, dem Papierbecher 74 zugewandten Seite mit einer
umlaufenden Rollnut 86 mit etwa halbkreisförmigen Querschnitt versehen.
Vom Papierbecher 74 aus gesehen läuft auf die Rollnut 86 eine
Kegelwand 87 zu, wobei ein Neigungswinkel der Kegelwand 87 dem
Neigungswinkel der Becherhülse
des Papierbechers 74 entspricht.
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Ein
erster Rollschritt des oberen Randes 84 ist in 17 dargestellt.
Das erste Rollwerkzeug 82 wurde so weit auf den oberen
Rand 84 des Bechers 74 zugestellt, dass der obere
Rand 84 in der Rollnut 86 des ersten Rollwerkzeugs 82 um
annähernd
180° umgebogen
wurde und nun nach unten, in Richtung auf den Becherboden 72 zeigt.
Ein Ausweichen des oberen Becherrandes 84 beziehungsweise
des sich an diesen anschließenden
Bereichs der Becherhülse wird
dabei durch die Kegelwand 87 am ersten Rollwerkzeug 82 verhindert,
die auf die Rollnut 86 zuläuft. Außerdem wird ein Ausweichen
der Becherhülse
mittels des Haltestempels 80 und des Halterings 76 verhindert.
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Die
Darstellung der 18 zeigt den Papierbecher 74 nach
Ausführen
eines zweiten Rollschritts mit einem zweiten Rollwerkzeug 88.
Der Papierbecher 74 wird auch während dieses zweiten Rollschrittes
unverändert
mittels des Halterings 76 und mittels des Haltestempels 80 gehalten.
Das zweite Rollwerkzeug 88 unterscheidet sich von dem ersten
Rollwerkzeug 82 durch eine tiefer eingeschnittene Rollnut 90. Mit
der Rollnut 90 kann der bereits um etwa 180° umgelenkte
obere Rand 84 des Papierbechers 74 dadurch um
etwa weitere 90° umgelenkt
werden. Auch das zweite Rollwerkzeug 88 wird parallel zur
Mittellängsachse
des Papierbechers 84 auf den bereits teilweise gerollten
oberen Rand 84 zugestellt.
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Die
Darstellung der 19 zeigt einen dritten Rollschritt
zum Ausformen der Mundrolle. Der Papierbecher 74 ist dabei
mittels des Halterings 87 gehalten, wobei aber ein zweiter
Haltestempel 92 mit geringfügig kleinerem Außendurchmesser
als der erste Haltestempel 80 verwendet wird, um den Papierbecher 74 von
innen gegen den Haltering 76 zu drücken. Durch den geringeren
Durchmesser der kegelstumpfförmigen
Scheibe des zweiten Haltestempels 92 sitzt der zweite Haltestempel 92 unterhalb
eines oberen Randes des Halterings 76, so dass ein drittes
Rollwerkzeug 94 weiter in Richtung auf den Haltering 76 zugestellt
werden kann. Es ist möglich, anstelle
eines dritten Rollwerkzeugs 94 auch das zweite Rollwerkzeug 88 erneut
für den
dritten Rollschritt zu verwenden. Es muss aber ein anderer Haltestempel
verwendet werden, um das Rollwerkzeug 94 weiter in Richtung
des Halterings 76 zustellen zu können.
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Mittels
des in 19 dargestellten dritten Rollschritts
wird der obere Rand 84 des Papierbechers 84 um
weitere 90° umgelenkt.
Nach Abschluss des dritten Rollschrittes ist der obere Becherrand 84 damit
um annähernd
360° umgelenkt.
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Die
Darstellung der 20 zeigt den vierten und abschließenden Rollschritt,
in dem eine Mundrolle 96 fertig gestellt wird. Hierzu wird
ein viertes Rollwerkzeug 98 verwendet, das sich von den
Rollwerkzeugen 82, 88 und 94 durch eine
geänderte
Gestaltung der Rollnut auszeichnet. Auch im vierten Rollschritt
wird aber der Papierbecher 74 noch mittels des Halterings 76 und
des zweiten Haltestempels 92 gehalten. Das vierte Rollwerkzeug 98 wird
nun so weit auf den oberen Rand 84 des Papierbechers 74 zugestellt,
bis die Mundrolle mit ihrem unteren Bereich in der umlaufenden Nut 78 des
Halterings 76 zu liegen kommt. Die Mundrolle 96 wird
damit von oben durch die Rollnut des vierten Rollwerkzeugs 98 und von
unten durch die Nut 78 des Halterings 76 geformt.
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Nach
Abschluss des vierten Rollschritts ist die Mundrolle 96 am
Papierbecher 74 fertig gestellt.
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Die
Darstellung der 21 zeigt schematisch den oberen
Rand 84 des Papierbechers 74 während der einzelnen vier Rollschritte.
Wie erläutert wurde,
ist der obere Rand 84 nach dem ersten Rollschritt in einer
Position 100 um annähernd
180° umgelenkt.
Nach dem zweiten Rollschritt, dargestellt in einer Position 102,
ist der obere Rand 84 um etwa weitere 90° umgelenkt.
Nach dem dritten Rollschritt, dargestellt an der Position 104,
ist der obere Rand 84 um weitere 90° umgelenkt und damit gesehen
von seiner Ausgangslage, insgesamt um annähernd 360° umgelenkt. Nach dem abschließenden,
vierten Rollschritt, indem eine weitere Einrollung um 90° erfolgt, dargestellt
an der Position 106, ist die Mundrolle 96 dann
fertig gestellt und zeigt insgesamt eine Einrollung um einen Winkel
von etwa 450°.
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Durch
die erfindungsgemäße Aufteilung
des Ausformens der Mundrolle in mehrere Schritte, beispielsweise
vier Schritte, verbunden mit einer Klemmung des oberen Bereichs
des Bechers 74 möglichst nahe
am oberen Rand, ist es möglich,
trotz des großen
Neigungswinkels der Becherwand eine Mundrolle anzuformen. Ein Ausbeulen
oder Wegknicken des oberen Becherbereichs wird dabei durch die variable und
auf das jeweilige Rollwerkzeug abgestimmte Klemmung des Bechers 74 und
die Aufteilung in einzelne Rollschritte, wenigstens teilweise unter
Verwendung unterschiedlichen Rollwerkzeuge, verhindert.
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Die
Darstellung der 22 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Papierbecher 106.
Im Unterschied zum Papierbecher 64 der 14 ist
bei dem Papierbecher 106 eine Mundrolle 108 nach
Abschluss des vierten Rollschrittes flach gepresst. Dies ist auch
in der vergrößerten,
abschnittsweisen Darstellung der 23 gut
zu erkennen. Zusätzlich
zum Flachpressen der Mundrolle 108 werden die einzelnen
Schichten der Mundrolle 108 thermisch aneinander angesiegelt.
Nach dem Flachpressen und Siegeln steht an der Oberseite des Bechers
damit eine umlaufende Fläche 110 zur
Verfügung,
an die beispielsweise eine Membran zum Verschließen der Becheröffnung angesiegelt
oder angeklebt werden kann.
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Die
Darstellung der 24 zeigt schematisch eine Vorrichtung 112 zum
Anformen einer Mundrolle an einen erfindungsgemäßen Papierbecher 114,
der ebenfalls nur abschnittsweise in seinem oberen Randbereich dargestellt
ist. Der Papierbecher 114 wird mittels eines nur angedeuteten
Haltestempels 116 und eines ebenfalls nur angedeuteten Halterings 118 kurz
unterhalb seines oberen Randes gehalten. Ein Rollwerkzeug 120 weist
mehrere Segmente 122, 124 auf, die an ihrer, dem
oberen Rand des Papierbechers 114 zugewandten Seite jeweils mit
einer im Querschnitt halbkreisförmigen
Nut versehen sind. Die Segmente 122, 124 sind
jeweils dafür vorgesehen,
nur einen Abschnitt des oberen Ran des des Papierbechers 114 zu
rollen. Durch die Aufteilung des Rollwerkzeugs 120 in Segmente
ist es aber möglich,
die einzelnen Segmente 122, 124 jeweils parallel
zur Neigung der Wand des Papierbechers 114 zuzustellen.
Am Beispiel des Segments 124 ist dies mittels des Pfeiles 126 dargestellt,
der eine Zustellrichtung des Segments 124 auf den Papierbecher 114 zu
symbolisiert. Parallel zu seiner Becherwand weist das Papiermaterial
des Papierbechers 114 eine vergleichsweise große Steifigkeit
auf, so dass die Mundrolle am Papierbecher 114 ausgebildet werden
kann, ohne dass das Abknicken oder Ausbeulen des oberen Randes des
Papierbechers 114 zu befürchten ist. Das Ausformen der
Mundrolle ist auf diese Weise in ein em einzigen Schritt oder in
weniger Teilschritten möglich
als bei einer Zustellung des Rollwerkzeugs parallel zur Mittellängsachse
des Papierbechers 114.
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Das
Rollwerkzeug 120 weist somit durch die Aufteilung in einzelne
Segmente 122, 124 einen veränderlichen Durchmesser der
Rollnut auf. Nach vollständigem
Zustellen des Segmente 122, 124 des Rollwerkzeugs 129 können die
Segmentes 122, 124 mit ihren Seitenwänden aneinander
anliegen und einen geschlossenen Vollkreis der Rollnut bilden. Wesentlich
ist, dass eine Zustellung der einzelnen Segmente 122, 124 annähernd parallel
zum Neigungswinkel des oberen Becherrandes des Papierbechers 114 erfolgt,
da dann der obere Rand des Papierbechers 114 weiter über den
Haltestempel 116 und den Haltering 118 hinausragen
kann, als dies bei einer nichtparallelen Zustellung des Rollwerkzeugs
zum oberen Rand zulässig
wäre. Denn
bei einer nichtparallelen Zustellung des Rollwerkzeugs wäre die Neigung
des oberen Bereichs des Papierbechers 114, beim Ansetzen
des Rollwerkzeugs abzuknicken oder auszubeulen, wesentlich höher als
bei der in 24 dargestellten parallelen
Zustellung des Rollwerkzeugs 120 gemäß dem Pfeil 126.