DE1909552A1 - Verfahren zur Herstellung von mit Aufdruck versehenen Gefaessen aus thermoplastischem Werkstoff u.dgl. - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von mit Aufdruck versehenen Gefäßen aus thermoplastischem Werkstoff u.dgl.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mit Aufdruck versehenen Gefäßen aus thermoplastischem Werkstoff zur Aufnahme von Flüssigkeiten oder von zähflüssigem bzw. pastösem Gut, insbesondere in Form von Bechern, Eimern u.dgl. für Trinkzwecke, Aufbewahrungs-oder Verpackungszwecke.
• Für die Verpackung bzw. Bereitstellung von flüssigen, zähflüssigen oder pastösen Produkten werden in zunehmendem Maße als Einwegverpackung Becher o.dgl. verwendet, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, beispielsweise zur Verpackung von Margarine, Eiscrem, Quark, Marmelade u.dgl. Der Becher erhält zweckmäßig eine konische Form, damit er als Leergut stapelfähig ist und wenig Transportraum einnimmt sowie sich zur vollautomat schen Verpackung in schnell-laufenden Abfüllmaschinen eignet. Die Becher können im Querschnitt eine runde oder auch eine rechteckige Form besitzen.
• Die bekannten Gefäße der genannten Art bzw. Becher lassen sich in zwei Gruppen einteilen, nämlich einerseits der Becher aus Hartpapier (Karton), der paraffiniert, ein-oder zweiseitig beschichtet oder kaschiert sein kann, und andererseits der Becher aus thermoplastischem Kunststoff.
• Die Becher u.dgl. sind üblicherweise mit einem Aufdruck versehen. Beide Gruppen von Trink- und Verpackungsbechern unterscheiden sich in der Herstellung grundsätzlich voneinander.
• Der Becher aus Hartpapier o.dgl. besteht aus zwei vorgefertigten Teilen, dem Mantel und dem Boden. Zur Fertigung des Mantels geht man von einer aufgerollten Bahn oder von einem Bogen aus, der zunächst bedruckt wird. Danach wird ein den Mantel des Bechers ergebendes Segment aus der Bahn oder dem Bogen ausgestanzt, wobei ein unvermeidbarer Abfall von etwa 19 - 22 % bei konischen Bechern entsteht.
• Der Boden, der ebenfalls bedruckt sein kann, wird aus einer Bahn bzw. einem Bogen ausgestanzt und in seine vorbestimmte Form gezogen; sodann wird das ausgestanzte Segment zum Mantel geformt und an den Längsrändern verleimt, wobei der Boden in den Mantel eingesetzt und ebenfalls verleimt werden kann. Außerdem kann an dem oberen Rand eine Bördelung vorgenommen werden, durch die die sogenannte Mundrolle entsteht. Statt des Verleimens des Bodens mit dem Mantel kann auch ein Zusammenfalzen dieser Teile vorgenommen werden. Der Boden kann gerade oder gewölbt verlaufen. Häufig werden Becher mit extra hohem Boden gefertigt, weil der Boden dem Becher an dieser Stelle eine sehr große Stabilität verleiht.
• Die Vorteile der Becher aus Hartpapier bestehen in der Hauptsache aus dem relativ preisgünstigen Auagangsmaterial, der Bedruckbarkeit im wirtschaftlichen Kupfertief-, Offset- oder Anilindruck von der Rolle oder im Bogen, sowie in der Fertigung mittels sohnell-laufender vollautomatischer Maschinenanlagen. Der Nachteil der Becher o.dgl. aus Hartpapier bzw. Karton besteht darin, daß dieselben gegenüber vielen Produkten gar nicht oder nur sehr bedingt dicht sind. Es gelingt beispielsweise nicht, Quark oder Marmelade u.dgl. in zufriedenstellender Weise in Hartpapierbecher zu verpacken. Auch bei Margarine ist eine absolute Dichtheit des Bechers bei Umgebungstemperaturen über 26 °C nicht zu erreichen. Die verschiedensten Arten der Paraffinierungen, Beschichtungen, Kaschierungen und Kombinationen derselben haben zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt. Die verwendeten Isolierungsstoffe, die biologisch indifferent und physiologisch einwandfrei sein müssen, können der Aggresivität der in der hochwertigen Pflanzenmargarine enthaltenen Fett- und Buttersäuren nicht ausreichend widerstehen.
• Die andere Gruppe der Becher aus thermoplastischem Kunststoff wird überwiegend im Vakuum-Tiefziehverfahren hergestellt. Hierbei geht man vom Halbzeug in Form von handelsüblicher Künststoff-Folie aus, Sobald durch entsprechende Aufheizung der thermoelastische bzw. thermoplastische Zustand der Folie erreicht ist, wird durch Absenken der Folie auf ein darunter liegendes Formwerkzeug oder durch Hochfahren dieses Werkzeuges ein geschlossener Hohlraum gebildet, worauf nach Abkühlung die Entformung stattfindet. Bei Negativ-Formung bestimmt das Werkzeug die Außenkonturen, bei Positiv-Formung die Innenkonturen des Teiles.
• Überwiegend werden die für Trink- und Verpackungszwecke hergestellten Kunststoffbecher aus kalandrierter Emulsions-Hart-PVC-Folie im Vakuum-Tiefziehverfahren hergestellt.
• Die Vorteile der beschriebenen Becher aus Kunststoff-Folie bestehen in einer weitgehenden Fett- und Uldichtheit und in einer Beständigkeit gegen Laugen, Salzlösungen, Alkohole, Benzinkohlenwasserstoffe, die meisten verdünnten und konzentrierten Säuren u.dgl. Die Becher sind geruch-und geschmackfrei, weitgehend aromadicht und physiologisch unbedenklich. Da der Werkstoff relativ geringe Wasserdampf-und Gasdurchlässigkeitswerte aufweist, ist der Becher aus Kunststoff-Folie als Verpackung besonders geeignet. Die Nachteile dieser Kunststoffbecher liegen produktionsmäßig darin, daß die Becher nach der Formung in einem verhältnismäßig aufwendigen Runddruckverfahren bedruckt werden müssen. Ein Bedrucken des Ausgangsmaterial von der Rolle ergibt bei der Formung den sogenannten Zerrdruck. Diese Verzerrung des Druckbildes erfolgt durch die unterschiedliche Dehnung der Folie. Die elastische Dehnung ist in Kalandrierrichtung größer als quer zur Kalandrierrichtung.
• Das Dehnungsverhältnis beträgt etwa 25 zu 15. Außerdem spielt dabei die unterschiedliche Dicke der Folie und die Beheizung eine Rolle. Für Vakuum-Formung der Becher ergibt sich ein verhältnismäßig hoher Prozentsatz (25 %) eines unvermeidbaren Stanzabfalles. Bei Hart-PVC läßt sich der Stanzabfall nicht mehr regenerieren und kaum für andere Zwecke verwerten. Außerdem ist das Ausgangsmaterial verhältnismäßig teuer.
• Ein weiterer Nachteil der im Vakuum-Tiefziehverfahren hergestellten Kunststoff-Becher liegt von der Sicht des Verbrauchers her gesehen vor allem in einer Unstabilität der Becher. Bei einer Starke des Halbzeuges von 400 - 500 Mikron verringert sich bei dem bekannten Vakuum-Tiefziehverfahren die Wandstärke der Becher bis auf 1QO - 140 Mikron (250 ccm Becher). Diese Wandstärkenverringerung tritt unerwünschterweise gerade an der Stelle auf, wo der Becher bei dem Abfüllen, Anfassen, Transportieren u.dgl.
• der stärksten Belastung ausgesetzt ist. Auch die verschiedensten Gestaltungen und Formungen der Becher durch Verstärkungsrippen, Rillen, Ansätze u.dgl. ergeben nur sehr bedingt die erforderliche Stabilität. Weiterhin ist die Herstellung eines Verpackungsbechers mit einem vom Verbraucher erwünschten hohlen, nach innen gewölbten Boden im Vakuum-Tiefziehverfahren noch nicht zufriedenstellend gelöst worden. Zusätzlich zur Seitenunstabilität des Bechers ergibt sich noch, daß sich beim Füllen der Becher mit dem Verpackungsprodukt der Boden durchdrücken kann und dieser bei dem Transport des gefUllten Bechers durch Erschütterungen, Vibration u.dgl. Risse bekommt und undicht wird. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der im Vakuum-Tiefziehverfahren hergestellten Kunststoffbecher ist die fast immer fehlende Bördelung (Mundrolle) des oberen Randes. Die Kunststoffbecher werden meist in Mehrfachformen gezogen und nach der Verformung mittels Stahllinienschnitt oder Sonderstanzen ausgestanzt. Der dadurch entstehende scharfkantige Rand wirkt sich nicht nur bei Trinkbechern, sondern auch bei Verpackungsbechern, die in automatischen Abfüllmaschinen verwendet werden, sehr störend aus. Der scharfkantige Rand kann bei der Vereinzelung (Abstapelung) zu Störungen führen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, Trink- und Verpackungsbecher zu schaffen und herzustellen, die die Nachteile der vorstehend beschriebenen beiden bekannten Gruppen von Bechern auf ein Minimum reduzieren, wobei die Vorteile vereinigt werden. Ferner soll die Herstellung von Trink- und Verpackungsbechern vereinfacht und verbilligt werden. Das Verfahren zur Herstellung von mit Aufdruck versehenen Geräßen bzw. Bechern aus thermoplastischem Werkstoff zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß eine sich lang erstreckende Bahn zu einem Schlauch geformt wird und von die ?m Schlauch Teilstücke vorbestimmter Länge abgetrennt werden. Die Teilstücke werden sodann an dem offenen Rand mit einer ringsum laufenden Bördelung versehen und erhalten auf der Rückseite einen Boden.
• Durch eine solche Herstellungsweise lassen sich stapelfähige Verpackungen erzielen, die den Erfordernissen des Verpakkungsproduktes, der Wirtschaftlichkeit und den Wünschen der Verbraucher entsprechen. Außerdem lassen sich die Becher o.dgl. so variabel gestalten, wie es mit den bekannten Herstellungsverfahren nicht möglich ist. Man erhält Gefäße bzw. Becher aus Kunststoff, die eine gleichmäßige Wanddicke aufweisen, wodurch die Stabilität des Bechers bei ökonomischem Einsatz des Materials gewährleistet ist. Der Becher aus thermoplastischem Kunststoff kann zugleich im Herstellungsverfahren die für den Gebrauch und die Stapelung wichtige Bördelung des oberen Randes erhalten. Man kann von einem Material ausgehen, das vorher im flachen Zustand bedruckt werden kann. Der Kunststoffbecher benötigt nicht mehr das umständliche Druckverfahren an dem zylindrischen oder konischen Mantel. Weiterhin kann man bei dem Kunststoffbecher praktisch abfall-los arbeiten.
• Dies ist von großer Bedeutung, weil es sich bei dem Kunststoff um ein teures Material handelt. Durch die gleichmäßige Wanddicke des Bechermantels Uber die ganze Fläche wird der Kunststoffbecher gerade an den Stellen griff-und stoßfest, die bei der Handhabung des Bechers der größten Beanspruchung ausgesetzt sind. Der erfindungsgemäß hergestellte Kunststoffbecher vereinigt in sich alle Vorteile der bekannten Becher aus Hartpapier und der Kunststoffbecher im Tiefziehverfahren. Die Herstellung ist einfach und wenig aufwendig.
• Die Bildung des Schlauches erfolgt durch Formen der längsverlaufenden Bahn zu einem Rohr und durch haftfestes Verbinden der sich überlappenden UEngsränder des geformten Rohres. Das abgetrennte Schlauch-Teilstück kann konisch aufgeweMet sein. Hierbei kann zugleich beim Aufweiten des Schlauch-TeilstUckes eine Randrolle an der offenen Seite des Teilstückes angeformt werden. Vorteilhaft erhält die Randrolle an der Seite quer zur Längsachse des Bechers eine Abflachung, die für die Aufbringung des Deckels und die Stapelung der Becher u.dgl. von Vorteil ist.
• Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Arbeitsphasen erläutert.
• Fig. 1 und 2 zeigen in Ansicht und Seitenansicht die Arbeitsphasen der Herstellung des Kunststoffbechers aus einer sich längeerstreckenden Folie.
• Fig. 3 bis 8 veranschaulichen die weiteren sich anschliessenden Arbeitsphasen schematisch bis zur vollständigen Becherform.
• In Fig. 9 ist ein Kunststoffbecher gemäß der Erfindung in einem Ausftilirungsbeispiel dargestellt.
• Bei der Herstellung eines Kunststoffbechers gemäß der Erfindung geht man von einer Kunststoff-Folie bzw. seiner lang getreckten Bahn l-aus, die zu einer Rolle aufwickelt sein kann und mit den gewtinschten Aufdrucken versehen ist.
• Das Bedrucken erfolgt zweckmäßig durch Kupfertiefdruck. Die Breite der Folie bzw. Bahn entspricht dem kleineren Bodendurchmesser des herzustellenden Bechers. Dabei ist eine Zugabe von etwa 3 - 6 mm für eine Klebe- oder Schweißnaht für die Uberlappung der Randpartie zuMrUcksichtigen. Die bedruckte Folie bzw. Bahn kann auf einer bekannten Rohrform-Maschine zu einem Schlauch bzw. Rohr 2 geformt werden.
• Die durch Überlappen der Längsränder entstehende Längsnaht des geformten Rohres wird mittels eines geeigneten Kleb-oder Schweißwerkzeuges 4 verklebt, verschweißt (Hochfrequenz, Ultraschall) oder im modirizierten Impuls-Kontaktverfahren heiß-versiegelt. Bei dem Vorschub des Rohres bzw. des Schlauches durch die Rohrformmaschine wird der Anfang des Folienrohres 2 in ein Aufnahmewerkzeug 5 geschoben, dessen Negativ-Form den Außenkonturen des zu formenden Bechers entspricht. Hierbei kann das Vorschieben des Folienrohres über einen Zentrierdorn 6 erfolgen.
• Nunmehr wird der mittels eines Stanz- oder Ziehwerkzeuges gestanzte und geformte Boden 7 in das in dem Werkzeug 5 befindliche Kunststoffrohr bzw. Schlauch eingebracht (Fig. 4). Ein entsprechend langes Stück wird sodann von dem Kunststoffrohr 2 abgetrennt, so daß Teilstück 2a ergibt. Die Länge des Teilstückes entspricht der Höhe des herzustellenden Bechers zusätzlich einer Zugabe für die noch zu formende Bördelung am freien Rand des Bechers. Anschließend wird der Boden 7 mit dem Teilstück 2a haftfest verbunden, was durch Schweißen, Heißversiegeln oder Verkleben erfolgen kann.
• Um eine Stapelfähigkeit der Becher zu erreichen, sollen diese vorteilhaft eine konische Form aufweisen. Hierfür genügt im allgemeinen eine Seitenwandneigung von etwa Zu Zu diesem Zweck kann das zylindrische Rohr-TeilstUck 2a konisch erweitert werden. Hierzu wird das Teilstück 2a durch eine geeignete Heizvorrichtung 8 erwärmt und bei Erreichung der thermoelastischen Temperatur des verwendeten Werkstoffes durch ein weiteres Werkzeug zu einer konischen Form ausgeweitet, und zwar entsprechend der Negativ-Form des Aufnahmewerkzeuges 5 (Fig. 6).
• Bei dem weiteren Arbeitstakt der Maschine wird an dem oberen Rand des schon in seine konische Form ausgeweiteten Bechers 9 eine Bördelung (Mundrolle) eingerollt.
• Diese Bördelung kann einfach oder zur Erhöhung der Stabilität mehrfach vorgesehen sein und erfolgt vorzugsweise mittels eines entsprechenden Werkzeuges 10, das a eist eine rings umlaufende Rille i > in die sich der offene Rand des Bechers 9 bei Eintreiben des Werkzeuges 10 umlegen kann. Danach erfolgt zweckmäßig eine Kalibrierung mittels des Werkzeuges 12 hinsichtlich des äußeren Durchmessers des Bechers 9. Zugleich kann mittels des Kalibrierungswerkzeuges 12 an der äußeren Seite der Bördelung eine Abflachung 13 vorgesehen werden. Danach wird der fertiggestellte Becher 9 mit der Abflachung 13 an der Umbördelung 14 und mit dem Boden 7 aus dem Werkzeug herausgenommen.
• Die in der beschriebenen Weise hergestellten Kunststofrbecher können durch entsprechende Wahl der Folienstärke in Jeder vom Verbraucher gewünschten Stabilität erzeugt werden. Dadurch, daß die zur Verwendung kommende Folie nur in einer Richtung, d.h. quer zur Kalandrierrichtung, gedehnt wird, erfolgt keinerlei Verzerrung des Druckbildes. Etwaige größere Ausweitungen, die bei der Dehnung des zylindrischen Rohres in die konische Form des Bechers entstehen, lassen sich durch sinngemäße Gestaltung des Druckbildes ausgleichen. Durch die angeformte Abflachung 13 des oberen Randes 14 der Mundrolle kann der Becher wahlweise mit einem Sprungdeckel oder durch Verkleben, Verschweißen, Heißversiegeln u.dgl. verschlossen werden.
• Im Gegensatz zu den im Vakuum-Tiefziehverfahren hergestellten Trink- und Verpackungsbechern, bei denen die maximal anwendbaren Tiefziehverhältnisse von Höhe zu Durchmesser im allgemeinen bei 1 : 1 liegen, können bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren Gefäße und Becher von beliebigen Größen und Formgestaltungen hergestellt werden, die weit über den Inhalt von 250 ccm hinausgehen. Es ist die Herstellung von Trink- und Verpackungsbechern von Jedem beliebigen Durchmesser und von beliebiger Höhe möglich. Selbst Großverpackungen, z.Bz Eimer, lassen sich ohne Schwierigkeiten produzieren. Dabei kann die Form des Gefäßes rund, vier- oder vieleckig oder profiliert sein. Weiterhin kann man für Boden und Mantel unterschiedliche Wanddicken verwenden, z.B. für den Boden 120 Mikron und für den Mantel 250 Mikron. Außerdem sind vielfache Kombinationsmöglichkeiten durch verschieden eingefärbte Folien für den Boden und den Deckel ohne weiteres gegeben.

Claims (7)

A n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung von mit Aufdruck versehenen Gefäßen u.dgl. aus thermoplastischem Werkstoff zur Aufnahme von Flüssigkeiten oder von zähflüssigem bzw. pastenförmigem Gut, insbesondere in Form von Bechern, Eimern u.dgl.

für Trinkzwecke, Aufbewahrungs- oder Verpackungszwecke, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich lang erstreckende Bahn (1) zu einem Rohr (2) geformt wird und von diesem Rohr Teilstuecke vorbestimmter Länge abgetrennt werden, und daß das mit einem Boden ausgestatteW Teilstück an dem offenen Rand mit einer rings umlaufenden Bördelung (14) versehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Rohres (2) durch Formen der längs verlaufenden Bahn (1) zu einem schlauchförmigen Gebilde und durch haftfestes Verbinden der sich überlappenden Längsränder des geformten Rohres erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das abgetrennte Schlauchteilstück (2a) konisch aufgeweitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufweiten des Schlauchteilstückes eine Randrolle (14) an der offenen Seite des Teilstückes angeformt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge-Icennzeiclinet, daß die Randrolle (14) an der Seite quer zur L§ngsschse des Bechers o.dgl. mit einerAbflachung (13) versehen wird.

6. Gemaß aus thermoplastischem Werkstoff zur Aufnahme von Flüssigkeiten oder von zähfltissigem bzw. pastenförmigem Gut, insbesondere in Form von Bechern, Eimern u.dgl. für Trinkzwecke, Aufbewahrungs- oder Verpackungszwecke, gekennzeichnet durch eine gleichmäßige Wanddicke des Mantels (9) und durch eine Randrolle (14) an der offenen Seite des Gefäßes.

7. Gefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß eine Randrolle (14) mit quer zur Längsachse verlaufend Abflachung (13) aufweist.