-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen der Verbindung
zwischen Mantel und Boden eines Papierbechers, bei dem der über die gezogene Bodenzarge
überstehende Mantelrand nach Verbinden der klebfähig beschichteten Zonen von Zarge
und Mantel um die Bodenzarge herumgelegt und mit der Zarge verpreßt wird.
-
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (USA.-Patentschrift 3 028
798) wird zunächst der Boden in den Mantel eingeschoben, bis sich die konische Mantelfläche
und die entgegengesetzt konische Bodenzarge, die auf den einander zugewendeten Seiten
thermoplastisch beschichtet sind, berühren, jedoch noch nicht in die endgültige
Position. Die Mantelbeschichtung wird dann durch Heißluft erweicht, worauf der Boden
in die endgültige Lage im Verhältnis zum Mantel verschoben wird, in der dann nach
einer nochmaligen Heißlufterhitzung der über die Bodenzarge überstehende Mantelrand
umgelegt wird und beide Teile miteinander verpreßt werden. Häufiger werden solche
Verfahren angewendet, bei denen die zur Verbindung der Beschichtungen oder zum Abbinden
eines flüssig aufgetragenen Leims erforderliche Wärme bei der Verpressung zugeführt
wird. In jedem Fall müssen die Preßwerkzeuge drei Kartonschichten erfassen, nämlich
den außenliegenden Mantelrand, die gezogene Bodenzarge und den um die Bodenzarge
umgelegten Mantelrand. Diese drei Kartonschichten haben eine beträchtliche gemeinsame
Dicke, zumal der umgelegte Mantelrand vor der Verpressung nicht dicht an der Bodenzarge
anliegt. Entsprechend groß muß der Hub der Preßbacken sein. Er kann wesentlich verringert
werden, wenn auf das Umlegen des Mantelrandes um die Bodenzarge verzichtet wird
(a. a. O. F i g. 7). Dieses Umlegen hat sich aber als erforderlich erwiesen, um
den Becher an seiner Aufstellfläche stabiler zu machen und um zu erreichen, daß
der Rand ganz gerade wird. Da der umgelegte Rand an die Bodenzarge angepreßt werden
muß, läßt sich also eine dreischichtige Verpressung nicht vermeiden.
-
Auch die Erfindung geht davon aus, daß der Mantelrand um die Bodenzarge
umgelegt wird. Ihre Aufgabe besteht in der Verbesserung des bekannten Verfahrens
im Hinblick auf den Preßvorgang. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß
der Zargenrand vor dem Umlegen des Mantelrandes mit dem Mantel verpreßt wird.
-
Diese Lösung scheint im Widerspruch zu stehen mit der Notwendigkeit,
den umgelegten Mantelrand mit der Zarge zu verpressen. Diese Verpressung ist in
der Tat noch zusätzlich zu der die dichte Verbindung zwischen Bodenzarge und Mantelrand
bewirkenden Verpressung erforderlich, so daß also zwei Preßvorgänge durchgeführt
werden müssen. Trotz dieser Verdoppelung der Preßvorgänge führt aber die Erfindung
nicht nur zu einer höheren Qualität der Verbindung zwischen Bodenzarge und Mantel,
sondern auch noch zu einer maschinenmäßigen Vereinfachung, die darauf beruht, daß
die Preßwerkzeuge für die erste Verpressung von Bodenzarge und Mantel wegen des
geringeren Hubs weniger aufwendig sind und die Werkzeuge für die zweite Verpressung
des umgelegten Mantelrandes, bei der ja keine Wärme zugeführt werden muß und an
die auch keine qualitativ hohen Anforderungen gestellt werden, relativ einfach sein
können.
-
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal wird beim Verpressen Wärme
von der Innenseite der Bodenzarge her zugeführt. Damit lassen sich dann sehr einfach
und schonend auch solche Ausgangsmaterialien für den Bechermantel verwenden, die
auf der Außenseite eine wärmeempfindliche Schicht tragen und mit dem Becherboden
über einen aushärtbaren Kleber oder eine heißsiegelfähige bzw. verschweißbare Schicht
verbunden werden. Derartige Materialien lassen sich mit dem herkömmlichen Verfahren,
bei dem nach dem Umlegen des Mantelrandes verpreßt wird, nicht oder nur sehr schwer
verarbeiten. Wird nämlich die Wärme von außen zugeführt, so ist eine Beschädigung
der äußeren wärmeempfindlichen Schicht unvermeidlich. Führt man dagegen die Wärme
von innen zu und nimmt eine Beschädigung der innen liegenden wärmeempfindlichen
Schicht in Kauf, so ergibt sich der Nachteil, daß die Wärme zwei Materialstärken
durchdringen muß, ehe sie an die Verbindungsstelle gelangt. Wenn aber nun erfindungsgemäß
die Verpressung vor dem Umlegen des Mantelrandes erfolgt und die Wärme von der Innenseite
her zugeführt wird, so braucht die Wärme weder die wärmeempfindliche Schicht noch
mehrere Materialstärken zu durchdringen.
-
Ebenso vorteilhaft ist es, beim Verpressen Wärme durch dielektrische
Erwärmung im hochfrequenten Feld zu erzeugen. Dies gestattet die Bearbeitung eines
Ausgangsmaterials für den Bechermantel, das auf der Außenseite eine Metallkaschierung
trägt. Ein derartiges Material konnte bei dem bekannten Verfahren unter dielektrische
Erwärmung im hochfrequenten Feld nicht verwendet werden, weil nach dem Umlegen des
Mantelrandes die zu verbindenden Flächen innerhalb des Bodenrandes beiderseits von
leitend miteinander verbundenen Metallschichten umgeben waren, die einen Kurzschluß
herbeiführen mußten. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entfällt dieses
Hindernis.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen F i g. 1 bis 3 Stadien der Becherherstellung
im herkömmlichen Verfahren in schematischer Darstellung, F i g. 4 und 5 Stadien
der Becherherstellung im erfindungsgemäßen Verfahren und F i g. 6 einen Teilschnitt
durch den Bodenrand und ein zur Verpressung dienendes Werkzeug.
-
Auf einem Dorn 2 (F i g. 1) befindet sich ein gezogener Boden 3, der
hier auf bekannte Weise festgehalten wird, beispielsweise durch Saugluft oder Klemmung.
Darüber wird ein Bechermantel 4 gstülpt. Die dabei sich ergebende Lage von Mantel
4 und Boden 3 auf dem Dorn 2 ist Ausgangspunkt für die folgenden Arbeitsgänge sowohl
nach dem herkömmlichen als auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Durchmesser
des Bodens b ist bei dieser Lage kleiner als der Durchmesser a, den die Seitenwand
an der Höhe der Bodenfläche des Bodenteils 3 hat. Das ist deshalb nötig, weil beim
Überstülpen der Seitenwand 4 die zylindrisch angezogene Zarge 3 a des Bodens 3 sonst
eine Falte bilden würde. Üblicherweise wird nach der Verfahrensstufe der F i g.
1 ein Bördelring auf den oberen Rand (6) des kegelstumpfförmigen Mantels 4 aufgedrückt.
Dadurch entsteht ein umgebördelter Ring 5 (F i g. 2). Danach wird die Verpressung
des Bodenrandes vorgenommen, der aus der Bodenzarge 3 a, dem nach innen gebördelten
Mantelrand
5 und dem bei der Bodenzarge außen liegenden Teil 4 a des Mantels 4 besteht. Bei
der Verpressung wird gleichzeitig die endgültige, dichte Verbindung zwischen dem
Boden und dem Mantel herbeigeführt, d. h. vorher aufgetragener Leim bindet unter
dem Preßdruck ab, während die Wärme zur Verschweißung siegelfähig beschichteten
Materials oder zum Abbinden von Heißsiegelleim durch beheizte Preßwerkzeuge zugeführt
wird. F i g. 3 zeigt den Zustand des Bodenrandes nach der Pressung.
-
Man sieht am Vergleich der F i g. 2 und 3, daß den Preßwerkzeugen
ein verhältnismäßig großer Hub abverlangt wird, der nicht nur durch die Dreischichtigkeit
des Bodenrandes, sondern auch durch die Auswölbung des gebördelten Mantelrandes
5 nach innen bedingt ist. Der große Hub führt zu relativ großen Abständen der einzelnen
Backen in der Preßstellung und vermindert dadurch die Qualität des Bodenrandes hinsichtlich
Form und Dichtheit. Außerdem ist ersichtlich, daß das Mantelmaterial in den Bereichen
4 a und 5 den Bodenrand umgibt, was zu den oben bezeichneten Nachteilen bei Verwendung
bestimmten Ausgangsmaterials für den Bechermantel führt.
-
Diese Nachteile treten offensichtlich nicht auf bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren, das durch entsprechende Darstellung des Zustands nach der Pressung in
F i g. 4 und nach dem später erfolgenden Umlegen des Mantelrandes in F i g. 5 veranschaulicht
ist.
-
Ein Werkzeug, das sich zur Durchführung dieses Verfahrens eignet,
ist in F i g. 6 gezeigt. In dieser Figur bezeichnen die Bezugsziffern 2, 3 und 4
den Dorn, den Boden und den Mantel des Bechers in der Stellung der F i g. 4. Über
den Becher bzw. dessen Bodenrand ist das Werkzeug mit nicht dargestellten Mitteln
geschoben. Der Ring 8 ist über einen wärmeisolierenden Ring 18 mit dem Hauptkörper
10 fest verbunden. Von diesen Teilen ist eine ringförmige Platte 9 gehalten, auf
der Backen 11 radial beweglich geführt sind, die die Gestalt von Ringsektoren haben.
Im Ruhezustand sind sie durch Federkraft radial nach innen gedrückt und stehen in
dieser Stellung eng zusammen, so daß sie in den Bodenrand einführbar sind. Durch
den axial beweglichen Keil 12 werden sie radial nach außen in die dargestellte Preßstellung
gedrückt, in der sie die vorher zylindrische Bodenzarge vollkommen an den Mantel
andrücken. Wenn die Verbindung von Mantel und Bodenzarge durch die Wirkung von durch
Wärmeleitung zugeführter Wärme zustandekommen soll und das Mantelmaterial auf der
Außenseite 20 wärmeempfindlich ist, wird nicht - wie sonst üblich - der Ring
8, sondern werden die Backen 11 beheizt. Der Ring 8 kann einen Kanal 19 für Wasserkühlung
aufweisen, damit seine Temperatur jedenfalls auf einen für die empfindliche Außenschicht
des Mantels unschädlichen Wert begrenzt bleibt.
-
Die Wärme hat von den Backen 11 auch keinen weiten Weg zur
Verbindungsfläche 13 als von der Außenseite, während sie bei vorher umgelegtem
Rand der Seitenwand gemäß F i g. 2 zwei Materialschichten zu durchdringen hätte.
-
Wenn die zur Verbindung erforderliche Wärme durch Hochfrequenzeinwirkung
zugeführt werden soll, ist der Ring 18 elektrisch isolierend und dienen der Ring
8 einerseits und die Backen 11 andererseits als Elektroden. Eine etwaige metallische
Beschichtung 20 des Mantelmaterials stößt offensichtlich nicht, da die metallische
Schicht die zu erhitzende Zone nicht umgibt oder gar beide Elektroden berührt.
-
Aus F i g. 6 ergibt sich im übrigen, daß die Größe des umzulegenden
Bodenrandes 16 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kleiner sein kann als
bei dem bekannten Verfahren, weil sie keinen Einfluß mehr auf die Becherdichtigkeit
hat, sondern nur noch Bedeutung für die Versteifung und Begradigung des Bodenteils
hat. Dadurch wird Papier eingespart.