DE19517394A1 - Verfahren und Maschine zum Herstellen eines wärmegedämmten Becherbehälters - Google Patents

Description

Aus Umweltschutzgründen sucht man Becherbehälter aus geschäum­ tem Kunststoff, die für Heißgetränke, Suppen und dergleichen verwendet werden, durch Papierbecher zu ersetzen. Es ist be­ kannt, kegelstumpfförmige Papierbecher zur Wärmedämmung mit einem Außenmantel aus gewelltem Papier zu versehen, der mit dem Innenbecher verleimt ist. Der gewellte Außenmantel kann als zylindrische Manschette aus einem gewellten Band herge­ stellt werden, wobei er sich während des Aufbringens auf den kegelstumpfförmigen Innenmantel entsprechend weitet und sich in seiner Form diesem anpaßt. Dabei weiten sich die Wellungen im öffnungsnahen Mantelbereich stärker als im bodennahen Be­ reich. Dies hat den Nachteil, daß ein auf den Becher auf ge­ brachtes Druckbild verzerrt wird und daß der Beitrag des Außenmantels zur Becherstabilität und Wärmedämmung nahe dem Öffnungsbereich, wo sie am größten sein sollte, am geringsten ist.

Bekannt ist es auch, die Becheraußenmäntel aus Segmentzu­ schnitten einzeln herzustellen. Dabei wird die Wellung am Zu­ schnitt vorgenommen, bevor dieser kegelstumpfförmig verformt, geschlossen und mit dem Innenbecher verbunden wird. Die Hand­ habung des gewellten Zuschnitts ist schwierig. Auch wird die Wellung bei der Verformung leicht beschädigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist. Die erfindungsgemäße Lösung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1 und vorzugsweise denen der Unteransprüche 2 bis 8.

Demgemäß wird der glatte Zuschnitt des Außenmantels zunächst zu einem glatten, kegelstumpfförmigen Rohling verarbeitet, der anschließend gewellt und mit dem Innenbecher verbunden wird. Daher kann die Wellung und das darauf befindliche Druckbild nicht mehr beschädigt werden durch die Maßnahmen, die zur Schließung des Außenmantels vorgesehen sind. Auch hat der ge­ schlossene Rohling eine beträchtliche Eigenstabilität, die dem Konstrukteur beträchtliche Freiheit bei der Wahl des zur Wel­ lung verwendeten Verfahrens bietet. Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren aber für die Wellung mittels Form­ buchse und Formdorn. Dies führt nicht nur zu einer qualitativ hochwertigen Wellung mit nahezu beliebigem Wellungsquer­ schnitt, sondern vereinfacht auch die nachfolgenden Verfah­ rensschritte der Beleimung, des Zusammensetzens und der Leim­ kühlung, weil dies alles stattfinden kann, solange der Außen­ mantel und schließlich der gesamte Becher in der Formbuchse gehalten ist.

Die Wellung findet zweckmäßigerweise dehnungsfrei statt, damit das Druckbild nicht verändert wird und keine besonderen Dehn­ barkeitsansprüche an das Mantelmaterial gestellt werden müs­ sen. Eine geringfügige Dehnung kann jedoch unter Umständen zweckmäßig sein, damit sich die Wellung gleichmäßig bildet. Es ist nicht erforderlich, daß die Dehnung auch anschließend erhalten bleibt. Damit die Wellung im wesentlichen dehnungs­ frei stattfinden kann, soll der Rohling einen Durchmesser haben, der entsprechend größer ist als der des herzustellenden Außenmantels.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht des herzustellenden Bechers,

Fig. 2 u. 3 zwei verschiedene Mantelquerschnittsformen,

Fig. 4 u. 5 Stirnansichten einer Formbuchse und eines Dorns zur Herstellung der in Fig. 3 angegebenen Mantel­ querschnittsform und

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil der zugehörigen Becherherstellungsmaschine.

Der herzustellende Becherbehälter hat typischerweise die in Fig. 1 erscheinende Gestalt mit einem eine Wellung aufweisenden Außenmantel 1 und einem in Fig. 1 nur im Bereich der Mundrolle 2 sichtbaren Innenmantel. Die Maßverhältnisse des Bechers kön­ nen selbstverständlich anders als gezeigt sein, insbesondere kann die Konizität auch geringer oder größer sein.

Die Querschnitte in Fig. 2 und 3 lassen den Außenmantel 1 mit unterschiedlicher Querschnittsform der Wellung sowie den glat­ ten Mantel 3 und Boden 4 des Innenbechers erkennen. Die Wel­ lungen können im gleichmäßiger Stärke (Dicke in Durchmesser­ richtung) vom Öffnungsrand bis zum Bodenrand des Bechers aus­ geführt werden. Vorzugsweise erstreckt sich der Außenmantel über die gesamte Höhe des Bechers, so daß er an der Stabili­ sierung des Bechermantel über dessen gesamte Höhe teilnimmt. Jedoch ist auch denkbar, daß er lediglich einen Teil des Bechermantels umkleidet, der für das Greifen des Bechers und damit für die Wärmeisolierung besonders wichtig ist.

Für die Erfindung ist es ohne Belang, aus welchem Material der Innenbecher besteht. Er wird im allgemeinen aus Papier oder ähnlichem Faserflächenmaterial bestehen, das auf geeignete Weise gegenüber der auf zunehmenden Flüssigkeit abgedichtet ist, beispielsweise durch eine innere PE-Beschichtung. Für den Außenmantel wird ebenfalls zweckmäßigerweise ein Faserflächen­ material wie Papier verwendet. Da es keinen hohen Anforderun­ gen an Festigkeit, Dichtestruktur und Dehnbarkeit zu genügen braucht, kann es beispielsweise auch aus Recycling-Qualitäten hergestellt werden.

Fig. 6 zeigt einen Teil aus einer Becherherstellungsmaschine, nämlich einen Modul 8 zum Bereithalten und Zuführen von Zu­ schnitten für den Außenmantel und einen Modul 9 zum Formen des Außenmantels und zum Einsetzen des Innenbechers.

Die im Modul 8 gestapelten, bogenförmigen Segmentzuschnitte 10 werden mittels eines Leimwerks 11 an ihrem Überlappungsrand beleimt und auf einem Wickeldorn 12 zu einem kegelstumpfförmi­ gen Rohling geschlossen. Der Wickeldorn 12 gehört zu einem Drehstern 13. In Station 14 wird die Mantelnaht mittels Ultra­ schall verklebt. In Station 15 wird der Rohling einer Form­ buchse 16 übergeben, die zu einem Drehstern 17 gehört. Die Gestalt der Formbuchse geht aus Fig. 4 hervor, die eine Axial­ ansicht derselben zeigt. Man erkennt, daß sie auf ihrer Innen­ fläche eine Vielzahl von gleichmäßig über den Umfang verlau­ fenden, jeweils in Radialebenen verlaufender Rippen 18 und da­ zwischen liegender Nuten 19 trägt, die jeweils in Meridional­ ebenen verlaufen. Die Rippen 18 und Nuten 19 entsprechen bei der in Fig. 3 dargestellten Querschnittsform des Außenmantels der nach innen gerichteten Wellung 20 einerseits und den nach außen vorstehenden Wellenteilen 21 andererseits.

In Station 22 steht der Formbuchse 16 ein beheizter Formdorn 23 axial fluchtend gegenüber, dessen Gestalt in Fig. 5 in einer Axialansicht beispielsweise veranschaulicht ist, und zwar wie­ derum entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Außenmantel- Querschnittsform sowie komplementär entsprechend der in Fig. 4 gezeigten Formbuchsengestalt. Wird der Dorn 23 in die Buchse 16 in Station 22 axial eingefahren, so wird der in der Buchse befindliche Außenmantelrohling zu der in Fig. 4 dargestellten Form geprägt.

In der nächsten Station 24 werden die nach innen vorstehenden Rippen des Außenmantels durch eine Einrichtung 25 mit Leim versehen. In Station 26 wird ein Innenbecher 27 eingesetzt, der von einer nicht gezeigten Papierbechermaschine zugeführt wird. In einer sich anschließenden Fixier- und Kühlstation 28 wird mittels einer geeigneten Kühleinrichtung 29 für korrekten und festen Sitz des Innenbechers im Außenmantel gesorgt. In der Station 30 wird der fertige Becher entnommen. Zur Erleich­ terung der Entnahme können die Formbuchsen 16 in Längsrichtung geteilt sein, um geringfügig geöffnet werden zu können. Es kann im Bereich jeder Formnut 19 eine Teilfuge vorgesehen sein; jedoch ist dies im allgemeinen nicht erforderlich. Eine äußerst geringfügige Spreizung reicht, um den gewünschten Effekt einer leichteren Lösung des Bechers aus der Formbuchse zu ermöglichen. Es versteht sich, daß die Formbuchse zumindest in der Station 22 derart zusammengehalten ist, daß sie sich unter der Prägekraft nicht spreizt, während in Station 30 Einrichtungen zum Spreizen der Buchse vorgesehen sind. In den anderen Stationen genügt in der Regel Federkraft zum Zusammenhalten der Buchsenteile.

Aus der Station 30 wird der fertige Becher in eine Förderein­ richtung 11 ausgeworfen, die ihn beispielsweise zur Stapelung weiterführt.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen eines wärmegedämmten, kegel­ stumpfförmigen Becherbehälters, der einen gewellten Außen­ mantel und einen Innenbecher aufweist, die separat geformt und danach zusammengesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel zunächst aus einem glatten Zuschnitt zu einem glatten und kegelstumpfförmigen Rohling verarbei­ tet und anschließend gewellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling einen größeren Durchmesser als der Außenmantel aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellung nahezu dehnungsfrei eingebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wellung durch Prägung mittels Form­ buchse und Formdorn durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellung in derselben Formbuchse stattfindet, in der auch der Innenbecher anschließend in den Außenmantel eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel vor dem Einbringen des Innenbechers beleimt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Heißleim zur Verbindung des Außen­ mantels mit dem Innenbecher verwendet wird und der Becher nach dem Zusammensetzen des Außenmantels und des Innenbe­ chers gekühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung stattfindet, solange sich der Becher in der Form­ buchse befindet.

9. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Drehstern (17) eine Mehrzahl von Formbuchsen (16) vorgese­ hen ist, die nacheinander eine Station zum Aufnehmen des Außenmantel-Rohlings, eine Station (22) zum Prägen des Außenmantels und eine Station zum Einsetzen eines Innenbe­ chers (27) durchläuft.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formbuchsen (16) eine Beleimungsstation (24) durchlaufen.

11. Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formbuchsen eine Station (28) zum Abbinden der Verleimung zwischen Außenmantel (1) und Innenbecher (27) durchlaufen.

12. Maschine nach einen der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Formbuchsen (16) spreizbar sind.