DE1479085A1 - Behaelter aus Schaumstoff - Google Patents

Behaelter aus Schaumstoff

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DE1479085A1 DE19641479085 DE1479085A DE1479085A1 DE 1479085 A1 DE1479085 A1 DE 1479085A1 DE 19641479085 DE19641479085 DE 19641479085 DE 1479085 A DE1479085 A DE 1479085A DE 1479085 A1 DE1479085 A1 DE 1479085A1
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Description

■H.79085
-■—'' Patentanwälte
DIpI. Ing. F. Weiekmarm, Dr. [ng. A. Welckmann Dip!. Ing. H. Weiekmann, DIpL Pfjys. Dr. K. Fincks 8 München 27, M&hlsiraße 22
Behälter aus Schaumstoff
Me Erfindung betrifft allgemein Kunststoffbehälter mit Hohlformboden und Randwulst und speziell Behälter aus Schaumstoff, welche vorteilhaft in Verkaufsautomaten verwendet werden können sowie ein Verfahren und eine Einrichtung zu ihrer Herstellung·
Während es schon früher relativ einfach war, stabile, stapelfähige und gutaussehende Behälter aus Kunststoffolie herzustellen, gab es für Behälter, aus Schaumstoff, wie z.B. Becher, bisher kein solch einfaches Herstellverfahren wegen des ungleichmäßigen Flusses und anderer unvorhersehbarer Eigenschaften des Schaumstoffs* Da es bisher schwierig war, die
Wandstärke von Schaumstoffbehältern mit einem rationell arbeitenden Vakuumverfahren zu beheitschen,, wurden im allgemeinen solche Behälter in Verkaufsautomaten vermieden. Pa ferner bisher Zweiformpressen nötig waren, um einigermaßen die Profilgestaltung bei Schäumstoffolien zu beherrschen und mit dieser Methode keine nach innen abgesetzten Hohlformböden geformt werden konnten, welche für stapelfähige Behälter nötig sind, waren Becher aus Schaumstoff mit Hohlformboden nach dieser Methode bisher nicht herzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren löst diese Probleme durch die Kombination eines Vakuumi'ormverfahrens mit einem Patrizen-Matrizenverfahren.
Ferner konnte bei dem bisherigen Herstellungsverfahren von Behältern aus nicht expandierter Kunststoffolie der Boden erst dann geformt werden, wenn die Folie auf den Matrizenboden gedruckt worden war, während in der vorliegenden Erfindung der Boden des Behälters am Anfang des Herstellprozesses oder zu jedem späteren Zeitpunkt mit der erwünschten Formgebung geformt werden kann» Jedes andere physikalisch mögliche Verfahren, wie Gießen (foaming in place) oder Spritzguß erwies sich für die Anwendung zu teuer; die Kosten betragen etwa das Zehnfache gegenüber der Herstellung der Becher aus gedehnter Kunststoffolie gemäß dem Verfahren dieser Erfindung· Ferner war es bisher nicht möglich, einen genügend wirksamen Randwulst an Schäumst off behält ern herzustellen, um sie für Verkaufsautomaten verwendungsfähig zu machen.
Die vorliegende Erfindung schafft Behälter, welche preiswert und stapelfähig sind und leicht von einem Verkaufsautomaten ausgegeben werden können* ferner schafft die Erfindung ein neuartiges Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung dieser Behälter, wobei die Stärke des Bodens durch Evakuieren reguliert werden kann und am Stirnende des Behälters ein üanclwulst geformt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt einen kegelstumpfförmigen Behälter aua Schaumstoff dar mit HonTformboden an dem Stirnende kleineren Durchmessers und einer Öffnung an dem Stirnende größeren Durchmessers, dadurch gekennzeichnet, daß am Stirnende größeren Durchmessers der Rand des Kegelstumpfmantels mit einem Randwulst versehen ist und daß der Hohlformboden am Stirnende kleineren Durchmessers gebildet ist von einem Versteifungsring, welcher von dem Rand des Kegelstumpfmantels ausgehend nach innen ragt und an seinem inneren Ende in eine Bodenplatte übergeht, wobei die lichte Weite des Behälters - unmittelbar über der Bodenplatte gemessen - größer ist als der Außendurchmesser des Kegelstumpfmantels am Stirnende kleineren Durchmessers, wobei der Behälter in einen gleichgeformten gesteckt werden kann, so, daß das Stirnende kleineren Durchmessers des einen Behälters auf der Bodenplatte des-anderen aufliegt» Die'Erfindung enthält ferner ein Verfahren zur Herstellung des erwähnten stapelfähigen, kegelstumpfförmigen Behälters mit Hohlformboden, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:
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a) Kunststoffmaterial in Pollen- oder lEafelform wird auf Verformungstemperatur erhitzt; ·
b) Das Kunststoff material wird gleichzeitig mit, vor oder nach der Erhitzung unter eine kegelstumpfförmige Patrize mit einer Aushöhlung am Stirnende kleineren Durchmessers entsprechend der Konfiguration des Hohlbodens gelegt.
c) Es wird ein Vakuum in dem durch die Aushöhlung und das W Kunststoffmaterial begrenzten Eaum erzeugt»
d) Die Patrize wird vor, während oder nach der Vakuumerzeugung in der Aushöhlung in eine kegelstumpfförmige Matrize eingeführt unter Bildung des Kegelstumpfmantels des Behälters.
e) Es wird zwischen dem Stirnende kleineren Durchmessers der Matrize und dem bereits gebildeten oder gerade entstehenden · Hohlformboden ein weiteres Vakuum angelegt«
Die Erfindung gibt ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erwähnten Verfahrens an, gekennzeichnet durch eine kegelstumpfförmige Matrize, eine kegelstumpfförmige Patrize mit einer durch einen Ringsteg umschlossenen Aushöhlung am Stirnende kleineren Durchmessers sowie Sauganschlüsse in den Begrenzungsflachen dieser Aushöhlung·
Im wesentlichen umfaßt die Erfindung also einen neuartigen Kunststoffbehälter mit Hohlformboden und Randwulst„ Der Man- "·
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tel des kegelstumpfartigen Behälters ist über den eigentlichen Boden des Behälters soweit verlängert, daß sein Außendurchmessei am bodenseitigea Stirnende kleiner ist als der Durchmesser der Bodenplatte, wodurch ein leichtlösbares Ineinanderstapeln einer Mehrzahl solcher Behälter erreicht wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt die oben erwähnte Bodenkonfiguration her noch bevor die Mantelfläche fertiggestellt ist, wobei einseitig und zweiseitig an neuartigen Formteilen evakuiert wird, um die Bodenkonfxguration und - Stärke au regulieren. Mit der Einrichtung kann die Stärke des Kegelstumpfmantels gesteuert werden. Zusätzlich wird mit einer !Compressions- und Saugeinrichtung der erwünschte Randwulst geformt, während der Behälter in der Matrize stecMi
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen genauer beschrieben, wobeis
Figur 1 einen Aufriß eines erfindungsgemäßen Schäumstoffbechere darstellt;
Figur 2 eine Aufsicht auf den Behälter darstellt j Figur 3 dien Becher von unten zeigt;
Figur 4 einen Querschnitt durch eine Anzahl von Bechern nach Figur 1 zeigt, welche ineinander gesteckt sind, wobei der Querschnitt längs der Mnie 4-4 von Figur 1 verläuft;
Figur 5 einen Querschnitt durch die ganze erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Bechers zeigt;
Figur 6 eine Ansicht gemäß Figur 5 darstellt, wobei lediglich die Vorrichtung zu einem späteren Zeitpunkt bei der
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Formung des Beeherbodens gezeigt wird;
Figur 7 wieder einen späteren Moment "bei der Herstellung des Kegelstumpfmantels zeigt und
Figur 8 seliließlieli die Endstufe bei der Formung des Randwulstes darstellt»
Speziell mit Bezug auf I"igur 1 "bis 4 wird der Behälter 10 am Beispiel eines kegelstumpfartig geformten Bechers gezeigt, welcher vorzugsweise aus Schaumstoff hergestellt wird, z.B. expandiertes Polystyrol, wobei selbstverständlich solche Behälter auch aus anderem geeigneten Schaumstoff- oder Kunststoff material hergestellt werden können.
Da der Behälter 10 speziell für die Ausgabe in Verkaufsautomaten geeignet ists besitzt er am Stirnende kleineren Durchmessers einen Sandwulst 14, an dem die Finger des Yerkaufsaüt omaten. angreifen können..
Der Behälter 10 besitzt ferner eine Bodenplatte 16, welche etwas von der Stirnseite kleineren Durchmessers nach innen zurückliegt, wodurch ein. kreisförmiger Rand 18 definiert wird, so, daß der Durchmesser oder ein anderes MaS, falls der Rand 18 nicht kreisförmig ist, konzentrisch zu und etwas kleiner ist als der Durchmesser oder ein anderes Maß der Bodenplatte 16· Dadurch wird erreicht, daß ein Behälter in den anderen gesteckt werden kann, so, daß der Rand 18 eines oberen Behälters auf der Bodenplatte 16 des nächsttieferen Behälters aufliegt, wie es Figur 4 zeigt.
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Wenn der Benälter 10 aus Schaumstoff besteht, besitzt er. vorzugsweise zur besseren Stabilität einen Versteifungsring 20 zwischen Band 18 und der Bodenplatte 16. Die Bemessung des Versteifungsrings ist jedoch relativ unwesentlich·! er erfüllt dieselbe !Punktion, auch -wenn er aus einer festen Einlage zwischen Rand 18 und Bodenplatte 16 besteht, vorausgesetzt, daß die Wirtschaftlichkeit die Verwendung von zusätzlichem Material erlaubt. Es soll erwähnt werden, daß ein Becher aus Kunststoff (nicht dargestellt), welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, vorzugsweise keinen solchen Versteifungsring besitzt.
Figur 5 stellt speziell die Einrichtung 22 zur Herstellung eines Behälters 10 dar, welche hauptsächlich aus einer Matrize 24, einer Patrize oder Stöpselkörper 26 und aus einem Randformungswerkzeug 28 besteht, wobei die Vorrichtung im offenen Zustand vor der Herstellung eines Behälters gezeigt ist. Mit der Patrize 26 ist ein trapezförmiger Einsatz 30 verbunden, dessen Außenfläche 32 konform ist zu einem Teil der Innenwand 34 der Patrize 26, aber davon durch einen Sauganschluß 36 getrennt wird» Der Einsatz 30 wird durch eine feste Verbindung am matrizenseitigen Ende der Welle 38 in seiner Lage gehalten. Die Welle 38 ist durch die Patrize 26 geschraubt, während diese, vorzugsweise mit einem Aufsatz auf ihrem Ende größeren Durchmessers mit dem Randfoumungswerkzeug 28 in gleitender Verbindung steht.
Sau-gkanal 36 verläuft längs Welle 38 als Bohrung 40 s wodurch Luft aus der Form evakuiert oder in sie eingelassen werden kann·
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Andere Saugkanäle 48 verlaufen seitlich, in der Patrize 26, wodurch die formung und/oder der Auswurf eines geformten Behälters besser gesteuert werden kann, Die Matrize 24 kann ausserdem mit den Saugkanälen 43 und 45 versehen sein, deren Zweck später beschrieben wird. Ebenfalls wird der Zweck der Kanäle 47 und 49 im Rantförmer 28 später beschrieben.
Die Patrize" 26 besitzt einen Ringsteg 42, dessen Innenfläche nahezu parallel zu seiner Aui3enfläohe verläuft. Der Ringsteg 42 hat eine solche länge, daß infolge der Neigung des Kegelstumpfmantels der Patrize der Außendurchmesser des Ringstegs an Kante 44 geringer ist, wie der Innendurchmesser an der Kante 46 der Patrize. Das Randformungswerkzeug 28 ist so auegeführt, daß es längs Welle 38 gleiten kann, wobei es von einem Druckluftzylinder gesteuert wird, welcher getrennt ist von dem, welcher die Patrize 26 steuert (keiner der Preßluftzylinder ist dargestellt); wobei der Innendurchmesser X des Randformungs· werkzeuge gerade groß genug ist, um in den Aufsatz der Patrize 26 zu passen, aber klein genug, um auf dem Oberteil der Patrize 26 aufzusitzen, wenn er mit ihr In Kontakt kommt. Während das Randformungswerkzeug 28 auch in einem kleinen Abstand oberhalb der Patrize 26 an der Achse 38 fixiert werden kann, so daß bei völliger Absenkung der Patrize das Randformungswerkzeug gleichzeitig im geeigneten Abstand absinkt, um den Randwulst zu formen, wie es später noch beschrieben wird, hat sich dies in dtr Praxis nicht bewährt, obwohl ·« in dem Rahmen der Erfindung liegt»
dtr Mantelfläche der Matriie 24 befindet »ich die Tasche 909806/0943
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zur Aufnahme des vom Handformer 28 vorstehenden Steges 52, wobei der Boden des Stegs 52 und der Boden der lasche 50 entgegengesetzt konkav geformte Formungsflächen 54 und 56 besitzen. Die Außenkante 58 am Steg 52 ist so scharf, daß sie eine Kunststoffolie abschneiden kanu.
Bei der Herstellung des Behälters 10 wird vorzugsweise eine folie 60 aus Schaumstoff auf die Oberfläche 62 der Matrize 24 gelegt und daran befestigt (nicht gezeigt),-.solange Patrize 26 und Randformer 28 herausgezogen sind. Die !Folie 60 kann von der Oberfläche 62 aus erhitzt werden. Während nun die erhitzte Kunststoffolie von der Patrize 26 in die Matrize 24 gepreßt und expandiert wird, wie es Figur 6 zeigt, oder auch schon vorher kanu durch die Saugkanäle 36 und 40 evakuiert werden, wodurch der Hohlformboden 16 gebildet und so das Ineinander st ecken der Behälter 10 ermöglicht wird. Der genaue Zeitpunkt dieser Absaugung kann variiert werden, wodurch die erwünschte Stärke des Hohlformbodens erreicht wird, d.h., je weiter die Patrize 26 schon abgesenkt ist, bevor evakuiert wird, desto dünner wird der Boden. Nach seiner Formung.behält der Boden seine Gestalt und Stärke bei, obwohl die Herstellung des Kegelstumpf manteis 12 von Behälter 10 weitergeht, bis die Patrize die Endlage erreicht hat, wie in.Figur 7 durch die gestrichelten Linien dargestellt» Der Randformer 28 führt nicht denselben Weg aus wie die Patrize 26 sondern verharrt in einer höheren Lage bis zu dem Moment, der in Figur 8 dargestellt ist und anschließend beschrieben wird. Sobald der Kegelstumpfmantel 12 geformt ist, kamm am Matrizenboden durch Saugkanal 45 eva-~
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kuiert werden, wahrend das oben erwähnte Vakuum aufrechterhalten wird, wodurch der Schaumstoff auf der Unterseite der Bodenplatte 16 sich ausdehnt und den Versteifungsring 20 sowie die Bodenwand auf jede erwünschte Stärke bringt.
Wenn der Kegelstumpf mantel 12 und der Boden 16 fertig sind, sinkt das Handformungswerkzeug 28 ab» wie Figur 8 zeigt, und schneidet den geformten Becher von der Folie 60 ab, wobei die Schneidkante 58 gegen die Ecke 66 der Matrize 24 wirkt. Wenn der Becher von Folie 60 abgeschnitten ist, setzt der
w Steg 52 seine Abwärtsbewegung fort und preßt den noch erhitzten Schaumstoff zwischen die sieh entsprechendem Formflächen 54 und 56 zur Formung des Bandwulstes 14. Während ein wirksamer Randwulst allein durch den eloen beschriebenen Vorgang hergestellt werden kann, erhält man einen Randwulst definierter Dicke und Dichte vorzugsweise durch Absaugen durch die zu den Formungsflächen 54 und 56 führenden Saugkanäle 47 und 43, welche durch die Matrize 24 bezw. durch die Öffnung 49 verlaufen. Durch diese entgegengesetzte Zugwirkung wird ein
ι Randwulst von gleichmäßigem Querschnitt und homogener Form erreicht. Darauf wird die Patrize 26 und das Randformungswerkzeug 28 in ihre Ausgangsposition von Figur 5 zurückgefahren, in welcher der fertige Becher oder Behälter 10 ausgestoßen wird Dies Ausstoßen, kann man erreichen, indem man Druckluft in die Saugkanäle 36, 40 und 48 der Patrize bläst, während sie aus der Matrize herausgezogen wird, so daß der Becher in ihr verbleibt und indem man dann Luft durch die Kanäle 43 und 45 in die Matrize bläst und damit den Becher ausstößt. Eine andere Methode besteht darin, über die Kanäle 36, 40 und 48 der Patrize weiterhin abzusaugen, während sie zusammen mit dem
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^ fertigen Becher zurückgezogen wird, wobei gleichzeitig durch die Saugkanäle 45 und 45 Luft in die Matrize geblasen wird} sobald die Patrize ganz herausgezogen ist, werden die Saugkanäle 3611 40 und 48 belüftet, um den Becher von der Patrize 26 zu lösen.
Aue diesel* Beschreibung ist ersichtlich, daß die Herstellung eines gut definierten und geformten stapelfähigen Bechers mit gewünscht er Bodenkonfiguration, bestimmtem Bandwulst und Wandstärke ohne weiteres möglich ist·
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Claims (12)

1. Kegelstumpfförmiger Behälter aus Schaumstoff mit Hohlformboden an dem Stirnende kleineren Durohmessers und einer Öffnung an dem Stirnende größeren Durchmessers, dadurch gekennzeichnet, daß am Stirnende größeren Durchmessers der Rand des Kegelstumpfmanteis (12) mit einem Randwulst (14) versehen ist und daß der Hohlformboden (16) am Stirnende kleineren Durchmessers gebildet ist von einem Versteifungsring (20), welcher von dem Rand (18) des Kegelstumpfmantels (l2) ausgehend nach innen ragt und an seinem inneren Ende in eine Bodenplatte (16) übergeht, wobei die lichte Weite des Behälters - unmittelbar über der Bodenplatte (16) gemessen - größer ist als der Außendurchmesser des Kegelstumpfmantels (12) am Stirnende kleineren Durchmessers.
2. Behälter nach Anspruch lf dadurch gekennzeichnet, daß er aus expandiertem Polystyrol besteht.
3. Verfahren zur Herstellung eines stapelfähigen, kegelstumpf-
förmigen Behälters mit Hohlformboden nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte t
a) Kunststoffmaterial (60) in Folien- oder Tafelform wird auf Verformungstemperatur erhitzt.
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: b) Das Kunststoffmaterial wird gleichzeitig mit, vor oder nach der Erhitzung unter eine kegelstumpfförmige Patrize (26) mit einer Aushöhlung am Stimende kleineren Durchmessers entsprechend der Konfiguration des Hohlformbodens gelegt.
c) Es wird ein Vakuum in dem durch die Aushöhlung und das Kunststoffmaterial begrenzten Raum erzeugt.
d) Die Patrize wird vor, während oder nach der Vakuumerzeugung in der Aushöhlung in eine kegelstumpfförmige Matrize eingeführt unter Bildung des Kegelstumpfmantels (12) des Behälters.
e) Es wird zwischen dem Stirnende kleineren Durchmessers der Matrize und dem bereits gebildeten oder gerade entstehenden Hohlformboden ein weiteres Vakuum angelegt»
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial (60) am Hand (62) der Matrize (24) eingespannt wird«
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgeformte Behälter von dem Restmaterial an seinem Stirnende größeren Durchmessers abgetrennt wird.
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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial am Stirnende größeren Durch— messers zwischen komplementären Formflächen (54, 56) zu einer Wulstlippe (14) komprimiert wird.
7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Formfläehen (54, 56) und dem jeweils anliegenden Material Vakua zur Unterstützung der Wulstlippenbildung erzeugt werden.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine kegelstumpfförmige Matrize, eine kegeistumpfförmige Patrize mit einer durch einen Ringsteg umschlossenen Aushöhlung am Stirnende kleineren Durchmessers sowie Sauganschlüsse (36) in den Begrenzungsflächen dieser Aushöhlung.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Stirnende kleineren Durchmessers der Matrize weitere Sauganschlüsse (45) vorgesehen sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß ein Randformungswerkzeug (22) vorgesehen ist, welches in der Endstellung der Patrize innerhalb der Matrize zwischen die Endflächen von Matrize und Patrize an deren Sitrnenden größeren Durchmessers eintritt, eine Schneidkante (58) zum Abschneiden des Restmaterials sowie eine Formungsfläche (54) zur Ausbildung der Wulstlippe (14) aufweist.
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AL -4-
11. Einrichtung nach Anspruoh 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantelfläche der Matrize taschenartig eine weitere Fonnfläche (56) zur Ausformung der Wulstlippe vorgesehen ist·
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, gekennzeichnet durch Saugkanäle (4-3, 47), welche zu den lorinflachen (56 bzw, 54-) der Matrizentasche bzw. des Randformungswerkzeugs (22) führen«
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DE19641479085 1963-03-14 1964-03-13 Behaelter aus Schaumstoff Pending DE1479085A1 (de)

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