DE1436929A1

DE1436929A1 - Aus Papierstoff oder dergleichen geformte Erzeugnisse sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1436929A1
Application number: DE19631436929
Authority: DE
Inventors: Reifers Richard Francis
Original assignee: Diamond International Corp
Current assignee: Diamond International Corp
Priority date: 1962-08-16
Filing date: 1963-08-02
Publication date: 1968-11-21
Also published as: GB1037316A; US3145895A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren zum Herstellen von aus Fasermaterial geformten Erzeugnissen wie Eierkartons und dergleichen sowie auf geeignete Konstruktionen für solche Erzeugnisse, und sie betrifft in erster Linie ein neuartiges Verfahren zum Herstellen einer neuartigen flexiblen Scharnierverbindung, die insbesondere zur Verwendung bei einem Eierkarton geeignet ist, welcher einen Aufnahmeteil und einen Deckelteil umfaßt, die normalerweise unter einem Winkel von 180° zueinander angeordnet sind, wobei der Deckelteil beim Schließen des Kartons um etwa 180° geschwenkt wird, um den Deckelteil an einer Halteklappe zu verankern, die mit dem Aufnahmeteil aus einem Stück besteht und mit ihm gelenkig verbunden ist.

Eine Gelenk- oder Scharnierverbinöung dieser Art ist ebenso wie die genannten Erzeugnisse in dem TI.S .A·-Patent 2 515 113 beschrieben.

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Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, eine neuartige Gelenk- oder Scharnierverbindung vorzusehen, bei der ein neuartiges Verfahren angewendet wird, so daß auf_>beiden Seiten eines Scharniers und über dessen ganze Länge getrennte und gesteuerte Anlenkungen entstehen, damit der Deckelteil in optimaler Weis© mit dem Bodenteil zusammenarbeitet, um den Behälter zu verschließen·

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Gelenkverbindung mit Hilfe eines neuartigen Verfahrens, gemäS welchem das Fasermaterial an der Gelenkverbindung, das beim Schwenken der Behälterteile normalerweise einer Zugbeanspruchung ausgesetzt wird_? auf der Außenseite der Gelenkverbindung unversehrt bleiben kann, während das normalerweise einer Druckbeanspruchung ausgesetzte Fasermaterial einer Nachbehandlung unterzogen wird bzw· durchtrennt, umgeformt oder entlastet wird, so daß sich eine größere Flexibilität und eine bestimmte "Hubwirkung" bei der Bewegung des Gelenks einstellt, ohne daß die normale Funktion der Gelenkverbindung beeinträchtigt wird·

Ferner sieht die Erfindung eine neuartige Scharnieroder Gelenkkonstruktion vor, bei der ein neuartiges Verfahren angewendet wird, gemäß welchem die Gelenkverbindung innerhalb der zulässigen größten Außenabmessungen des geschlossenen Behälters gehalten wird, wobei sich die Gelenkverbindung gleichzeitig als für den vorgesehenen Zweck geeignet erweist.

Weiterhin sieht die Erfindung eine neuartige Gelenkkonstruktion vor, bei der ein neuartiges Verfahren angewendet wird, gemäß welchem Faltlinien an einem flexiblen ü-förmigen

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Gelenk ausgebildet werden, wobei die Gelenkstellen jeweils an einem Punkt eine Schwenkbewegung von weniger als 90° zulassen, so daß bei dem fertigen Erzeugnis eine Gegenkraft entwickelt wird, die bestrebt ist, ein unbeabsichtigtes öffnen eines Kartons oder dergleichen zu verhindern; gleichzeitig ist die erfindungsgemäße Konstruktion derart, daß die Festigkeit des Erzeugnisses und/oder die auf die geometrischen Verhältnisse zurückzuführende Stabilität nicht beeinträchtigt wird, damit auf den Karton wirkende senkrechte Belastungskräfte auch über die Scharnierkonstruktion übertragen werden können.

Weiterhin sieht die Erfindung eine neuartige Scharnierkonstruktion für aus Papierstoff oder dergleichen geformte Erzeugnisse vor, und zwar derart, daß das Scharnier oder Gelenk in Verbindung mit einer damit zusammenarbeitenden Halteklappe einen festen Verschluß bildet, daß sich geometrische Verhältnisse ergeben, welche die Stabilität des Erzeugnisses gewährleisten, damit senkrechte Kräfte durch das Scharnier einwandfrei übertragen werden können, ohne daß eine größere Verformung des Kartons eintritt, und daß sich ein solches inneres Gefüge des Fasermaterials ergibt, daß entlastete Teile vorhanden sind, um eine leichte Betätigung des Scharniers zu ermöglichen, wobei die erforderliche Festigkeit erhalten bleibt und sich eine variable Schwenkbarkeit über die Länge des Scharniers ergibt, so daß der bewegliche Deckel einwandfrei in Deckung mit dem zugehörigen Bodenteil gebracht werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer neuartigen Kombination, bei der eine zum Falzen dienende Leiste mit einer zum Falzen dienenden Schiene zusammenarbeitet;

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diese Kombination wird bei einer Matrize zum Pressen vorgeformter Erzeugnisse benutzt, um variable und nachbehandelte Scharnierprofile zu erzeugen, die sich über die ganze Länge einer Gelenkverbindung eines aus Papierstoff geformten Erzeugnisses erstrecken.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematiseher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert»

Fig. 1 ist eine perspektivische Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Bierkartons, bei dem bestimmte Teile weggebrochen gezeichnet sind, um weitere Einzelheiten erkennbar zu machen.

Fig. 2 ist eine Stirnansicht des Eierkartons nach Fig. 1, dessen Deckel seine geschlossene Stellung gegenüber dem Bodenteil einnimmt, wobei ebenfalls bestimmte Teile weggebrochen gezeichnet sind, um Einzelheiten der Gelenkverbindung zu zeigen.

Fig. 5 ist ein vergrößerter Teilschnitt durch die Gelenkverbindung des Eierkartons nach Fig. 1.

Fig. 4 ist ein vergrößerter Teilschnitt durch eine Form und läßt erkennen, auf welche Weise eine Papierstiffschicht anfänglich in die Form eingebracht wird, aus der später ein Scharnier für ein aus Papierstoff geformtes Erzeugnis entsteht.

Fig. 5 ist ein in größerem Maßstäbe gezeichneter Teilschnitt durch eine Trockenform, mittels deren die Scharnierzone nach Fig. 4 getrocknet wird, wobei diese Trockenform auch als Überführungsmatrize wirkt, wenn das Erzeugnis von der zum Formen dienenden Matrize abgehoben y/ird»

Mg. 6 zeigt in einem vergrößerten Teilschnitt zum Umformen dienende Matrizenteile mit einer zum Falzen dienenden Leiste und einer Schiene zum nachträglichen Behandeln der Fasern auf einer Seite des Scharniers und zum Verändern seiner Querschnittsform·

Fig. 7 zeigt in kleinerem Maßstabe die Innenseite des Kartons nach Fig. 1 und 2.

Fig. 8 ist ein vergrößerter Teilschnitt durch die Gelenkverbindung, welche gemäß Fig. 6 mit Hilfe der zum Falzen dienenden Leiste und der Schiene erzeugt wird·

Fig. 9 ähnelt Fig. 8, zeigt jedoch die Teile der Gelenkverbindung, nachdem diese etwas gegeneinander geschwenkt worden sind.

Fig. 10 ähnelt Fig. 8 und 9» zeigt jedoch die Teile des Gelenks nach einer weiteren Schwenkbewegung beim Schließen des Kartons·

Fig. 11 ähnelt Fig. 8 bis 10, seigt jedoch die Gelenkteile nach einer weiteren Schwenkbewegung in Richtung auf die geschlossene Stellung.

Fig. 12 zeigt die Scharnierteile in ihrer endgültigen Lage nach dem Schließen des Kartons.

Fig. 13 ähnelt Fig. 1, zeigt jedoch eine andere Ausbildungsform eines lierkartons mit einer abgeänderten flexiblen Gelenkverbindung ·

Fig· 14 ähnelt etwas Fig« 2, zeigt jedoch den Karton nach

Fig. 13 im nahezu geschlossenen Zustand, wobei zu erkennen ist,

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auf welche Weise die Gelenkverbindung eine Gegenkraft erzeugt, um zu gewährleisten, daß der Karton einwandfrei geschlossen gehalten wird·

Mg* 15 ähnelt Mg. 3 und zeigt die Gelenkverbindung in ihrsr öffnungsstellungo

Mg· 16 seigt in einer Draufsicht das Innere des Kartons nach Mg. 13 und H₃ wobei schematisch angedeutet ist, wie der Scharnierquerschnitt variiert werden kann, um den Deckelteil in die richtige Lage gegenüber dem Bodenteil zu bringen·

Pig. 17 ist ein vergrößerter Teilsehnitt längs der linie 17-17 in Mg_e 16 und zeigt die Form der zum Falzen dienenden Leiste und der Schiebe für die äußeren Teile des Scharniers.

Mg. 18 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie 18-18 in Mg. 16 und läßt die Form der Palzschiene und der Falzleiste für den mittleren Teil des Scharniers erkennen»

Mg. 19 ähnelt Mg. 8 und Mg· 17, zeigt jedoch die Stellung der Endabschnitte des Scharniers bei einem normalerweise offenen Karton und läßt in gestrichelten Linien die entsprechende Lage des mittleren Scharnierteils erkennen·

Mg, 20 ähnelt Pig. 9 und zeigt die Scharnierteile nach einer anfänglichen Schwenkbewegung.

Pig. 21 ähnelt Pig. 10 und aeigt die Scharnierteile nach einer weiteren Schwenkbewegung·

Pig. 22 ähnelt Fig· 11 und läßt erkennen, auf welche Weise di® flexible Scharnierverbindung eine Gegenkraft erzeugt, die beim Schließen des Kartons überwunden werden muß«

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Pig. 23 ähnelt Pig. 12 und zeigt die Scharnierteile in ihrer Lage nach dem Schließen des Kartons.

In Pig. 1 "bis 12 ist ein aus Papierstoff oder dergleichen geformter Eierkarton insgesamt mit 10 "bezeichnet; er umfaßt einen Bodenteil 12, mit dem an seiner Vorderkante 14 eine Verankerungsklappe 16 gelenkig verbunden ist. Der Bodenteil umfaßt mehrere einander benachbarte Zellen 18, die in bekannter Weise durch aufrecht stehende Säulenabschnitte und Sattelteile voneinander getrennt sind.

Die Verankerungsklappe 16 umfaßt vorgewölbte Abschnitte 20, zwischen denen seitlich vorspringende Verankerungsfortsätze 22 angeordnet sind. Diese Konstruktion ist in dem U.S.A.-Patent 2 990 094 beschrieben.

Mit dem Bodenteil 12 ist längs eines insgesamt mit 24 bezeichneten flexiblen Scharniers ein Deckelteil 26 verbunden, der eine flache obere Wand 28 und eine mit Vorwölbungen versehene Vorderkante 30 mit Öffnungen 32 umfaßt; die Öffnungen arbeiten mit den Verankerungsfortsätzen 22 zusammen.

Die Erfindung betrifft insbesondere die Konstruktion der flexiblen Scharnierverbindung 24 zwischen der Rückwand des Bodenteils 12 und der Rückwand 36 des Deckelteils 26.

Die Rückwand 34 des Bodenteils 12 und die Rückwand 36 des Deckelteils 26 weisen jeweils Ansätze 35 bzw. 37 auf, die aufeinander liegen, wenn der Karton geschlossen ist, um den Karton zu stabilisieren und die Übertragung einer senkrechten Last durch den Karton zu ermöglichen.

In Fig. 1 ist der Karton in seinem normalen offenen Zustand dargestellt} wenn der Deckel 26 auf dem Bodenteil 12 aufliegt, d.h.. wenn der Karton geschlossen ist, werden senkrechte Kräfte zwischen dem Flansch 38 am Rand des Bodenteils und dem Flansch 40 am Rand des Deckelteils 26 übertragen» Die Anlageflächen 35 und 37 liegen hierbei aufeinander, so daß das Scharnier keine senkrechte Last au übertragen brauchte

G-emäß Fig. 3 umfaßt das flexible Scharnier 24 eine U-förmige vorspringende Längsrippe 4-2, auf deren beiden Seiten Scharnierabschnitte 44 und 46 angeordnet sind} wie im folgenden erläutert, erstrecken sich die an den Scharnierabschnitten 44 und 46 abgelagerten Fasern allgemein in der Querrichtung oder parallel zur Schwenkbewegung des Scharniers, und das Scharnier kann sich lückenlos über die ganze Länge des Kartons oder dergleichen erstrecken, oder man kann mehrere in Längsabständen verteilte oder unterbrochene Scharnierteile vorsehen. Auf der anderen Seite der U-förmigen Rippe sind ohne Rücksicht darauf, ob es sich um eine durchlaufende oder eine unterbrochene Rippe handelt, bei 48 und 50 Fasern vorgesehen, die einer Nachbehandlung unterzogen, d.h. durchtrennt, umgeformt oder entspannt worden sind. Wenn sich der Deckelteil 26 gemäß Fig. 2 in seiner geschlossenen Stellung befindet, sind die Scharnierabschnitte bei 44 und 46 einer Zugspannung ausgesetzt, während die Abschnitte 48 und 50 auf Druck beansprucht werden, und die Fasern werden einer Nachbehandlung untersogen oder v/eicher gemacht, so daß ein Scharnier von geeigneter Flexibilität entsteht. Außerdem kommen Abschnitte 52 und 54 der Rückwand 34 des Bodenteils bzw. der Rückwand 36 des Deckelteils zur Anlage an der nach innen weisenden Fläche des

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U-förmigen Abschnitts 42, um eine" einwandfreie Kraftübertragung zu gewährleisten bzw. dafür zu sorgen, daß die flexible Scharnierverbindung im Inneren günstige geometrische Verhältnisse aufweist.

Die Art und Weise, auf welche die Fasern unterbrochen oder gefalzt werden, so daß eine flexible Scharnierverbindung entsteht, geht aus Fig. 4 bis 6 hervor.

In Pig. 4 ist ein Teil einer Matrize zum Formen des ursprünglichen vorgeformten Papierstofferzeugnisses an der später auszubildenden flexiblen Scharnierverbindung bei 56 angedeutet; sie umfaßt ein Drahtgeflecht 58, das die Außenfläche der Matrize überdeckt. Auf der Außenfläche des Drahtgeflechts oder Siebes 58 lagert sich in der angedeuteten Weise eine Faserschicht 62 ab, wenn die Matrizenöffnungen oder Kanäle 64 mit Unterdruck beaufschlagt werden·

In Fig. 5 erkennt man eine Trockenform 70, die auch als Überführungsorgan verwendet werden kannj diese Trockenform paßt eich der Außenfläche 72 der Papierstoffschicht 62 an, aus der später das flexible Scharnier entsteht. In diesem Stadium ist die Papierstoffschicht im wesentlichen getrocknet.

Gemäß Fig. 6 wird die Papierstpffschicht 62 zwischen zueinander passenden Matrizenteilen gepreßt, die eine zum Falzen dienende Schiene 76 und eine ebenfalls zum Falzen dienende Leiste 84 umfassen. Die Schiene 76 besitzt eine zentrale Nut 78 zum Aufnehmen des Abschnitts 42 des Scharniers, Die schneidenähnlichen Kanten 80 bewirken ein Falzen bzw. eine Verlagerung der in der normalen Weise orientierten Fasern bei

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66 auf der Innenseite des Scharniers 24» um das Scharnier gegenüber den Scharnierstellen 44 und· 46 von inneren Spannungen zu entlasten. Die fasern in den Zonen 66 werden weich und schmiegsam, so daß sie einwandfrei als Scharniere arbeiten, und zwar auf eine Weise, wie es ähnlich bei einem Gewebe aus Wolle der Fall ist, das gedämpft und gepreßt bzw» gebügelt wurde·

Die leiste 84 hat einen I-förmigen Querschnitt und bewirkt, daß die fasern bei 86 und längs der gesamten darüber liegenden vorspringenden Fläche zusammengedrückt werden} hierbei werden die Fasern jedoch nicht beschädigt. Die nicht durchtrennten Fasern werden beim Pressen erweicht; jedoch wird die Außenfläche des Scharniers in Form einer ununterbrochenen "Haut" ausgebildet, die auf lug beansprucht wird, wenn man das Scharnier so bewegt, das es nacheinander die in Fig. 8 bis 12 gezeigten Stellungen durchlauft₉ Dieser Yorgang des Presseng und Erweichen^ liefert eine gute Biegefähigkeit des Scharniers, doch bleibt hierbei an der Fläche ₉ an welcher die Außenfläche der leiste 84 angreift, in einem erheblichen Ausmaß eine steuernde Wirkung der erwähnten Haut erhalten·

Gemäß Fig« 7 erstreckt sich das Scharnier 24 im wesentlichen über die ganze Länge des Deckels 26 und hat über seine ganze Länge eine gleichmäßig© Quersohnittsform. Die vorspringende Hase der zum Falzen dienenden Leiste 84 drückt eine Fasermasse· in die Nut der Schiene IS₉ und die Fasern werden ©uf der der läse gegenüber liegenden Seite unterbrochen oder zerrissen* Dieses Zerreißen der Fasern an dieser Innenfläche der das Scharnier bildenden Falte verbessert die Flexibilität des Scharniers, d.h. der Deckelteil läßt sich

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leicht schwenken, doch bleibt die Außenfläche im wesentlichen unversehrt, d.h. sie bildet eine lückenlose Fläche, innerhalb deren die Fasern unbeschädigt bleiben.

Die Anlageflächen 35 und 37 können eine senkrechte Last übertragen, während das Scharnier im wesentlichen unbelastet bleibt· Die doppelte Falte an den Scharnierstellen bildet nur einen minimal nach außen ragenden Vorsprung an der Hinterkante des Kartons, so daß die Kartons im geschlossenen Zustand die kleinstmögliche Breite haben*

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Widerlager 52 und 54 an der Scharnierverbindung ausgebildet sind· Die Darstellung des Scharniers in Fig. 6 zeigt ebenso wie Fig. 3 und 8 den normalen Zustand des Scharniers.

Vergleicht man Fig. 8 mit Fig. 9, erkennt man, daß beim anfänglichen Schwenken der Rückwand 36 des Deckels die Widerlager 52 und 54 dem langgestreckten Wulst bzw. der U-förmigen Rippe 42 des Scharniers genähert werden.

Während sich der Abstand zwischen den Widerlagern 52 und 54 beim Heben der Rückwand 36 des Deckels verringert, läßt sich der Deckel relativ leicht schwenken, da das Fasermaterial gemäß Fig. 8 bei 48 und 50 entspannt, gefalzt und umgeformt worden ist. Jedoch werden die bei 44 und 46 abgelagerten Fasern jetzt einer Zugbeanspruchung ausgesetzt, Beim weiteren Schwenken des Deckels in der aus Fig. 10 ersichtlichen Weise erhöht sich die Zugspannung bei 44 und 46, und auch die Druckbeanspruchung der Fasern bei 48 und 50 wird vergrößert} die Widerlager 52 und 54 befinden sich jetzt in unmittelbarer

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Höhe der Rippe 42. In Mg. 11 ist die Stellung gezeigt, welche erreicht wird, wenn der Deckel nahezu vollständig geschlossen ist. Hierbei greifen die Widerlager 52 und 54 an der Rippe an, und wenn der Deckel gemäß !ig«. 11 weiter in Richtung des Pfeils geschwenkt wird, ergibt sich eine geringe Verformung, "bzw. nahe dem Scharnier 24 tritt eine G-egenkraft auf, die bestrebt ist, die Vorderwand 30 des Deckels fest an der Klappe 16 zu verankern, wenn man den Karton vollständig schließtj die Wirkung dieser Gegenkraft ist in Fig. 12 durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet«,

In Fig. 13 bis 16 ist eine weitere Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen flexiblen Scharnieryerbindung dargestellt; aus der Beschreibung dieser Ausbildungsform geht ebenfalls hervor, auf welche Weise man aus Papierstoff geformte Erzeugnisse der hier in Präge kommenden Art so herstellen kann₉ daß eine gewünschte Gegenkraft entwickelt wird.

Bin sich von dem Eierkarton nach !ig. 1 unterscheidender Eierkarton ist in Pig. 13 dargestellt und insgesamt mit 10' bezeichnet; er umfaßt einen insgesamt mit 12* bezeichneten Bodenteil mit einer vorderen Scharnierverbindung 14', an die sich eine Verankerungsklappe 16' anschließt. Der Bodenteil 12' anthält mehrere einander benachbarte Zellen 18', und an vorgewölbten Teilen 19* der Verankerungsklappe 16» sind nach außen vorspringende Verankerungsfortsätze 22' ausgebildet. An den Bodenteil 12' schließt sich an seiner Hinterkante eine damit aus einem Stück bestehende flexible Scharnxerverbindung 24' an, mittels deren ein Deckelteil 26' mit dem Bodenteil 16' verbinden ist. Der Deckelteil 26· umfaßt eine ebene obere

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Fläche 28' und eine geneigte Vorderwand mit einer einen Anschlag bildenden unteren Lippe 3Q^f, die an der Oberseite der Scharnierverbindung 14' angreift; außerdem ist die Vorderwand dee Deckelteils mit geeigneten öffnungen 32· versehen, die mit den Verankerungsfortsätzen oder Vorsprüngen 22' zusammenarbeiten können.

Die flexible Scharhierverbindung 24' liegt zwischen der Rückwand 34* des Bodenteils 12^f und der Rückwand 36' des Deckelteils 26'. Beim Schließen des Kartons wird der ein Widerlager bildende Flansch 33* des Bodenteils zur Anlage an dem Flansch 40* am Rand des Deckelteils gebracht.

Die Zellen 18* des Kartons sind durch geeignete Sattelabschnitte und mehrere aufrecht stehende Säulenteile voneinander getrennt; die Säulenteile ragen nach oben über den Flansch 38· hinaus und greifen mit ihren oberen Stirnflächen an der Unterseite der ebenen Fläche 28' des Deckelteils an, wenn der Karton geschlossen ist.

Bevor auf Einzelheiten der Seharnierverbindung 24' eingegangen wird, sei bemerkt, daß es sich bei dem Deckelteil 26' im wesentlichen um eine Schale mit lückenlosen Seitenteilen handelt, die nicht die gleiche Starrheit besitzt wie der Deckelteil des zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiels· Die relativ schlanken, zentral angeordneten Säulenteile des Kartons nach Fig. 13 übertragen jedoch eine erhebliche senkrechte Last auf den geschlossenen Karton, wobei jedoch auch das Scharnier 24* belastet wird»

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Wenn dieser Karton senkrecht "belastet wird, und wenn die nachstehend beschriebene erfindungsgemäße Scharnierkonstruktion nicht vorhanden wäre, könnte der Deckel dazu neigen, sich an seinem Scharnier nach außen und unten "aufzurollen", so daß der fertige Karton seine Stabilität verliert. Dieser Neigung des Deckels, sich an dem Scharnier aufzurpllen, kann jedoch entgegengewirkt werden. Yienn jedoch eine solche Gegenwirkung über die ganze länge des Scharniers hervorgerufen wird, wird die Vorderwand JO¹ des Deckels zu weit nach vorn verlagert oder geschwenkt, und dies wäre bei dem fertigen Karton unerwünscht*

Um eine zwangsläufige und im wesentlichen optimale Orientierung der sich aufeinander legenden Plansche des Bodenteils und des Deckelteils zu gewährleisten, und um den Karton in der richtigen Weise senkrecht zu belasten, weist das erfindungsgemäße Scharnier 24' über seine länge verschiedene Querschnittsformen auf, und hierdurch wird gewährleistet, daß das Scharnier die auftretenden Kräfte einwandfrei überträgt, wobei das Scharnier im Hinblick auf seine inneren geometrischen Verhältnisse geeignet ist, eine senkrechte belastung aufzunehmen«

Das neuartige Scharnier der Ausbildungsform nach Fig. 13 bis 15 wird im wesentlichen in der gleichen Weise hergestellt, wie es an Hand von Fig. 4 bis 6 bezüglich des ersten Ausführungsbeispials beschrieben wurde«

Gemäß Mg. 16 und 17 umfassen die äußeren Teile des flexiblen Scharniere 24* einen U-förmigen Wulst oder eine Rippe 42", der auf beiden Seiten Scharnierstellen 44" und 46"

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aufweist, welche entspannten oder durchtrennten Abschnitten 48" und 50" gegenüber liegen. Außerdem umfassen die äußeren Teile des Scharniers Widerlager 52" und 54", die entsprechenden Widerlagern am mittleren Teil des Scharniers ähneln.

Bei den äußeren Scharfcierabschnitten kann man den Winkel A zwischen der Scharnierrippe 42" und der am Widerlager 52" endenden Fläche im Vergleich zu dem Winkel B zwischen der Rippe 42" und dem Widerlager 54" so wählen, daß man die gewünschte "Gegenkraft" oder "Hubwirkung" längs des flexiblen Scharniers 24' erhält.

Wie im folgenden an Hand von Fig. 19 bis 23 erläutert, verhält sich der mittlere Scharnierabschnitt beim Schwenken des Deckelteils anders als die mit 42" bezeichneten äußeren Scharnierabschnitte.

Der in Fig. 18 gezeigte Teilschnitt verläuft durch den mittleren Teil des Scharniers 24', der einen Rippenabschnitt 42' umfaßt, auf dessen beiden Seiten Scharnierstellen 44' und 46' angeordnet sind, die den entspannten Faserteilen 48¹ bzw. 50' gegenüber liegen. Dieser mittlere Scharnierabschnitt umfaßt Widerlager 52· und 54', und auch in diesem Falle unterscheidet sich der Winkel A vom Winkel B. Ferner sei bemerkt, daß die Dicke des Fasermaterials nahe der Scharnierstelle 44" und der entspannten Fasermasse 49" gemäß Fig. 17 in der Zone 55' größer ist als bei dem entsprechenden Teil 55' im Hittelstück des Scharniers 24'. Entsprechend ist die Dicke der Fasermasse bei 57 nahe dem entspannten Teil 50" und der Scharnierstelle 46' geringer als bei dem entsprechenden Teil 57' am Llittelstück des Scharniers.

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In diesem Zusammenhang muß man die bei 84^f und 76' angedeuteten Teile der zum Falzen dienenden Schiene und der augehörigen Leiste sum Formen des mittleren Scharnierteila 42' mit den in Pig. 17 angedeuteten entsprechenden Teilen 84" und 76" der Schiene bzw. der Leiste vergleichen. Hierzu sei bemerkt, daß die Profile 84' und 84" bzw. 76» und 76" jeweils an einem einzigen Bauteil ausgebildet sind, d.h. daß sich das Profil der Schiene und der Leiste über deren Länge ändert ₉ so daß sich verschiedenartige Scharnierquerschnitte 42' bzw. 42" für den mittleren Teil des Scharniers und dessen beide äußeren Endabschnitte ergeben.

Gemäß Pig. 18, wo ein typisches Mittelstück eines Scharniers dargestellt ist, umfaßt die zum Falzen dienende Schiene 76' eine Hut 100, die auf beiden Seiten durch geneigte divergierende Schultern 102 und 104 abgegrenzt wird. Die zum Falzen dienende Leiste 84! trägt einen abgerundeten Vorsprung 100^!, der an seiner Basis in sich unter einem Winkel dazu erstreckende Schultern 102' und 104' übergeht·

Gemäß Fig. 17 umfaßt die zum Falzen dienende Schiene 76" jeweils für einen sich an das Mittelstück des Scharniers anschließenden äußeren oder Endabschnitt eine Nut 110, an deren Wände sich divergierende Schultern 112 und 114 anschließen. Die zum Falzen dienende Leiste 84" umfaßt einen abgerundeten Vorsprung 110¹ und sich daran unter einem Winkel anschließende Schultern 112» und 114'.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Leiste 84'-84" aus einem Stück besteht, führt die Änderung der Y/irikelbeziehung zwischen den Schultern 102, 104 und 112, 114 dazu, daß die

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Scharnierquerschnitte 42' und 42" auf unterschiedliche Weise arbeiten, wobei eine optimale Orientierung der zur gegenseitigen Anlage kommenden feile des Bodenteils und des damit gelenkig verbundenen Deckelteils gewährleistet ist.

Die unterschiedlich ausgebildeten Querschnitte der erfindungsgemäßen Scharnierverbindung gewährleisten in Verbindung mit der Nachbehandlung und Umformung des Fasermaterials in den erwähnten Zonen eine zweckmäßige Arbeitsweise der Scharnierverbindung·

Mit Hilfe der vorgesehenen Unterschiede in der Dicke der Fasermasse in den beiden Zonen 55' sowie in den Zonen 57 und 57* ist es in Verbindung mit den Unterschieden zwischen dem Yf'inkel A nach Fig. 17 und dem Winkel A nach Fig. 18 sowie zwischen den ¥/inkeln B in diesen beiden Figuren möglich, die geometrischen Verhältnisse im Inneren des Materials zu beeinflussen, und die richtige Orientierung des Deckelteils gegenüber dem Bodenteil des Kartons zu erzielen, Während das Kartonscharnier auf seiner Innenseite, die gewöhnlich Druckkräften ausgesetzt wird, entspannt ist» bilden die äußeren Fasern beim Aufbringen einer Zugbeanspruchung eine im wesentlichen zusammenhängende "Haut". Durch Variieren der Dicke des Materials nahe den Scharnierstellen ist es möglich, die rollende Bewegung bzw. die Vorwärtsbewegung der Deckelvorderwand so zu ändern, daß ein besonders dichter Verschluß erzielt und eine feste Verankerung an der Klappe 16* bewirkt wird; beim öffnen des Kartons springt der Deckelteil nach oben, so daß sich der Karton automatisch öffnet, um den Inhalt zugänglich zu machen·

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Aus Sig. 19 bis 23, die mit Fig. 8 bis 12 vergleichbar sind, ist ersichtlich, daß die leile des Scharniers anfänglich, die in Mg. 19 gezeigte lage einnehmen. Wenn der Kartondeckel 26' und damit auch die Rückwand 36^! geschwenkt wird, werden die Seharnierstellen 44' und 46· anfänglich einer Zugbeanspruchung ausgesetzt. Es sei bemerkt, daß gemäß Mg₆ 17 und 18 die Scharnierabschnitte 42' und 42" im wesentlichen die gleiche Querschnittsform haben« In Mg. 19 bis 23, wo jeweils in Vollinien gezeichnete Schnitte durch einen äußeren Scharnierabschßitt 42" dargestellt sind, ist diesen Darstellungen jeweils eine mit gestrichelten Linien gezeichnete Darstellung überlagert, aus der die annähernde Lage der entsprechenden !Teile des mittleren Scharnierabschnitts 42* hervorgeht·

Wenn die Rückwand 36» aus ihrer Lage nach Mg. 19 weiter in die in Mg. 20 gezeigte Lage geschwenkt wirdj führt diese Bewegung im Uhrzeigersinne dazu, daß die Winkel zwischen benachbarten Flächen der Rippe 42" und der Widerlager 52^f und 54« verkleinert werden. Somit ändern sich zwar die Winkel A und B, doch die an Hand von Mg. 17 und 18 beschriebenen Unterschiede zwischen diesen Winkeln bei den verschiedenen Scharnierabschnitten führen dazu, daß die äußeren Scharnierabschnitte und der mittlere Scharnierabschnitt früher oder später eine Stellung einnehmen, bei der die benachbarten Flächen aufeinander liegen» Somit ist es möglich, längs der Rückseite des Scharniers bzw. der Scharnierachse eine unterschiedliche Spannung aufzubringen, während der Deckel geschlossen wird. Dieses Merkmal ist besonders zur Anwendung bei einem aus Papierstoff geformten Scharnier geeignet, das belastbar sein soll, und gemäß der Erfindung erhält man ein

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Scharnier von ausreichender Festigkeit, das Kräfte übertragen kann, wenn der Deckelteil senkrecht belastet wird.

In Fig. 21 und 22 sind weitere Stadien dargestellt, die beim Schließen des Deckels 26" durchlaufen werden; hierbei werden die V/inkel A und B ständig kleiner, bis das Scharnier die in Mg· 22 gezeigte Lage erreicht, bei welcher sich der Deckelteil noch nicht in seiner geschlossenen Stellung gegenüber der Verankerungsklappe 16· befindet. Beim weiteren Schwenken der Rückwand 36' wird die Vorderwand des Deckelteils zur Anlage an der Verankerungsklappe 16' gebracht.

Das Vorhandensein unversehrter Fasern an den Scharnierstellen 44', 44" und 46·, 46" sowie die Entlastung, Umformung, Falzung oder Durchtrennung der Fasern auf der Innenseite des flexiblen Scharniers ermöglicht eine Wiederverwendung des Kartons, worin ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Scharniers besteht. Außerdem befindet sich das Scharnier nach dem Schließen des Kartons in unmittelbarer Nähe einer durch die Wände 34' und 36' verlaufenden Ebene, und es ist eine Anlagefläche von erheblicher Größe zum Übertragen senkrechter Kräfte vorhanden.

Aus einem Vergleich zwischen dieser Ausbildungsform und

^^er weiter oben beschriebenen ergibt sich, daß man bei der zweiten Ausbildungsform einen Ausgleich für das Fehlen der gewölbten Abschnitte des Deckelteils schaffen muß£ tatsächlich bietet die Änderung des Scharnierquerschnitts zwischen dem mittleren Scharnierabschnitt und den äußeren Scharnierabschnitten einen Ausgleich für die zusätzlich verwendeten Mengen an Fasermaterial und für die beschriebene Konstruktion, welche

bei dem ersten Ausfülirungsbeispiel erforderlich ist, um die Übertragung senkrechter Kräfte über die Rückwände des Kartons zu ermöglichen.

Zusammenfassend sei bemerkt, daß die erfindungsgemäße Scharnierverbindung bei jeder der beiden Ausbildungsformen zwei getrennte Scharnierstellen zu beiden Seiten einer Mittellinie umfaßt, wobei zwei jeweils einen Winkel von etwa 90° bildende Palten auf entgegengesetzten Seiten einer Rippe vorhanden sind, welche auf der Rückseite des aus Papierstoff geformten Kartons einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, wenn der Karton geschlossen ist. In beiden !Fällen ist die Scharnierverbindung so ausgebildet, daß sich die Faseraufschwemmung quer zur Scharnierverbindung ablagert und an der Außenfläche der Scharnierstellen unversehrt bleibt, jedoch auf der Innenseite der Scharnierstellen entspannt, gefalzt, umgeformt oder durchtrennt wird, um die Entstehung innerer Spannungen in der Scharnierverbindung zu vermeiden« Ferner erschwert das erfindungsgemäße Scharnier nicht die Einhaltung der größten zulässigen Außenabmessungen, und es ermöglicht die einwandfreie Übertragung senkrechter Kräfte, die auf den geschlossenen Karton wirken. Weiterhin ist es möglich, bei dem erfindungsgemäßen Scharnier einen "Hub" derart vorzusehen, daß Gewähr dafür besteht, daß bei dem geschlossenen Karton im Inneren des Materials eine Gegenkraft erzeugt wird, und es ist möglich, die "Hubwirkung" über die länge des Scharniers derart hervorzurufen, daß die richtige bzw. optimale Orientierung zwischen dem Deckelteil und dem Bodenteil des Kar.tons herbeigeführt wird, wenn man den Karton

schließt, um ein Aufrollen und eine Verlagerung des Deckelteils gegenüber dem Bodenteil zu verhindern.

Zwar sind bezüglich der bevorzugten Ausbildungsform der zum Falzen dienenden Schiene und der Leiste gemäß Pig. bis 18 unterschiedliche Querschnittsformen vorgesehen, um der Scharnierverbindung über ihre Länge bestimmte unterschiedliche Querschnittsformen zu geben, doch ist im Rahmen der Erfindung auch daran gedacht, daß man solche Querschnittsveränderungen entweder bei der Leiste oder bei der Schiene oder bei beiden Teilen vorsehen kann; die Erfindung beschränkt sich somit nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele.

Abschließend sei bemerkt, daß man bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die verschiedensten weiteren Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche: 809809/0075

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1· Verfahren zum Formen einer Scharnierverbindung bei einem aus Fasermaterial geformten Erzeugnis, dadurch gekennzeichnet , daß aus einem flüssigen Fasergemisch eine Faserschicht erzeugt wird, um eine Scharnierverbindung auszubilden, und daß die Faserschicht dadurch mit einem vorspringenden Abschnitt versehen wird, daß die Faserschicht zusammengedrückt wird, und daß gleichzeitig die Fasern auf einer Seite des vorspringenden Abschnitts einer Äachbehandlung unterzogen werden, um die inneren Spannungen der Fasern bei der fertigen Scharnierverbindung zu verringern und die inneren, zentral angeordneten Fasern der Scharnierverbindung zu erweichen und geschmeidig zu machen, während die einer Zugbeanspruchung ausgesetzten Fasern unversehrt bleiben·
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet f. daß der vorspringende Abschnitt auf entgegengesetzten Seiten so ausgebildet wird, daß an diesen Stellen unterschiedliche Winkelbeziehungen bestehen, um das Ausmaß des "Hubes" zu regeln, der beim fertigen Erzeugnis durch die Scharnierverbindung herbeigeführt wird·
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, daß zwischen dem vorspringenden Abschnitt des fertigen Erzeugnisses und diesem benachbarten Teilen ein weniger als ISO⁰ betragender Winkel vorgesehen wird, um zu bewirken, daß in dem fertigen Erzeugnis eine Gegenkraft entwickelt wird, die eine zwangsläufige Verankerung bei einem

8098 09/0075

-²⁵-U3fi929 ^1A-^{25 819}

Erzeugnis gewährleistet, das mit der Seharnierverbindung versehen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Querschnittsform des Scharniers über seine Länge variiert wird, so daß in der Scharnierverbindung unterschiedliche innere Spannungen erzeugt werden können·
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß auf entgegengesetzten Seiten des vorspringenden Abschnitts unterschiedliche Winkelbeziehungen vorgesehen werden, um die Größe der "Hubwirkung¹¹ zu regeln, welche durch die ScharnierVerbindung hervorgerunfen wird, und daß die erwähnte Winkelbeziehung ao auf die unterschiedliche Querschnittsform des Scharniers abgestimmt wird, daß die Wirkungsweise des Scharniers über seine Länge in der gewünschten Weise geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke des Fasermaterials über die Länge des Scharniers variiert wird, um längs des Scharniers in unterschiedlichem Ausmaß innere Spannungen und Druckkräfte zur Wirkung zu bringen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Scharnierverbindung mit Hilfe von einander näherbaren Mitteln, die eine zum Falzen dienende Leiste und eine zum Falzen dienende Schiene umfassen, geformt wird, wobei diese Mittel Abschnitte aufweisen, die eine Nachbehandlung der Scharnierverbindung bewirken.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Querschnittsform "bei mindestens einem Organ der die Leiste und die Schiene umfassenden Mittel variiert wird, um der Scharnierverbindung über ihre Länge eine unterschiedliche "Hubwirkung" zu verleihen.
9. Aus Fasermaterial geformter Karton mit einem Bodenteil, einer mit einer Kante des Bodenteils gelenkig verbundenen Verankerungsklappe und einem mit dem Bodenteil gelenkig verbundenen Deckelteil, der lösbar an der Oberseite der Verankerungsklappe angreifen kann? gekennzeichnet durch eine Scharnierverbindung zwischen dem Bodenteil und dem Deckelteil, wobei die Scharnierverbindung äußere Flächen aus Papierstoff-Fasern umfaßt, die einer Zugspannung ausgesetzt werden, und wobei die Papierstoff-Fasern auf der Innenseite der Scharnierverbindung einer Nachbehandlung unterzogen worden sind, um die beim Schwenken der Scharnierverbindung auftretenden inneren Kräfte zu verringern.
10. Karton nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharnierverbindung eine U-förmige Hippe umfaßt, die mit dem Bodenteil und dem Deckelteil durch zwei Scharnierstellen verbunden ist, wobei die Scharnierstellen jeweils auf der einen Seite einer Nachbehandlung unterzogenes ^'asermaterial enthalten, und wobei sich auf der anderen Seite jeder Scharnierstelle allgemein ununterbrochenes Fasermaterial befindet, wenn die Seharnierverbindung gedreht wird.
11. Karton nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Scharnierverbindung über ihre Länge

unterschiedliche Querschnittsformen aufweist, um eine zwangsläufige Orientierung des Deckelteils gegenüber dem Bodenteil zu gewährleisten, damit die Scharnierverbindung senkrechte Belastungskräfte übertragen kann.
12. Karton nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Deckelteil eine ebene Oberseite und ununterbrochene Seitenwände umfaßt, und daß der Bodenteil aufrecht stehende Tragsäulen aufweist, die mit ihren oberen Stirnflächen an der ebenen Oberseite des Deckelteils angreifen können.
13. Karton nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharnierverbindung eine TJ-förmige Rippe umfaßt, die mit dem Bodenteil und dem Deckelteil durch zwei Scharnierstellen verbunden ist, wobei die Scharnierstellen auf der Außenseite eine im wesentlichen kontinuierliche Haut aus Fasermaterial aufweisen und auf der Innenseite entspanntes Fasermaterial enthalten.
14. Karton nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Querschnittsform über die Länge der Scharnierverbindung intermittierend variiert, um die richtige Orientierung des Deckelteils gegenüber dem Bodenteil zu gewährleisten und die Übertragung senkrechter Belastungskräfte durch die Scharnierverbindung zu ermöglichen·
15· Preßwerkzeug mit zwei einander näherbaren Matrizenteilen zum Durchführen einer Nachbehandlung an einem aus Papierstoff geformten Erzeugnis mit einer Scharnierverbindung zwischen einem Bodenteil und einem Deckelteil, gekennzeichnet duroh eine langgestreckte, zum Falzen

Λ Π Q ß Π O ι η η η f

dienende Leiste und eine zum Falzen dienende Schiene mit einander im wesentlichen angepaßter Querschnittsform zum Nachbehandeln dazwischen angeordneter Teile der aus dem Fasermaterial vorgeformten Seharnierverbindung, wobei mindestens die Leiste oder mindestens die Schiene über ihre Länge eine unterschiedliche Querschnittsform besitzt, um die "Hubwirkung" der Seharnierverbindung über deren Länge zu variieren.
16. Konstruktion nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die zum Falzen dienende Schiene eine Nut aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten durch geneigte Schultern abgegrenzt wird, und daß die zum Falzen dienende Leiste einen Vorsprung trägt, an den sich an seiner Basis auf beiden Seiten unter einem Winkel dazu verlaufende Schultern anschließen«

17· Konstruktion nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die der Nut der Schiene benachbarten Schultern an den Enden der JJut voneinander weg divergieren, daß sich eine der Schultern an der Basis des Vorsprungs der Leiste im wesentlichen parallel zu einer Schulter der Schiene erstrecktρ und daß die andere Schulter der Leiste im wesentlichen rechtwinklig zur Basis des Vorsprungs der Leiste verläuft·

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