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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/509.482 mit dem Titel „Biologisch abbaubare Flasche für Flüssigkeiten“, eingereicht am 19. Juli 2011, und der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/509.858 mit dem Titel „Biologisch abbaubare Flasche für Flüssigkeiten“, eingereicht am 20. Juli 2011, wobei der Inhalt der Anmeldungen hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbewahrung von Flüssigkeiten und insbesondere eine Flasche für Flüssigkeiten, wobei die Flasche biologisch abbaubar und aus ökologisch nachhaltigen Materialien hergestellt ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Herkömmliche Flaschen für Flüssigkeiten werden in der Regel aus erdölbasierten Kunststoffen hergestellt. Als Reaktion auf die steigenden Kosten für Kunststoffe auf Erdölbasis haben die Hersteller von herkömmlichen Kunststoffflaschen die Flaschen in den letzten Jahren dünner hergestellt. Dieser Trend wird sich voraussichtlich auf absehbare Zeit fortsetzen. Währenddessen ist der Preis für Zellstoffprodukte mit bestimmten Stärke- und Leistungsattributen relativ stabil geblieben. Da herkömmliche Kunststoffflaschen auf Erdölbasis dünner hergestellt wurden, wurde ihre Leistung, gemessen nach statischer Belastung und Druckfestigkeit, oft beeinträchtigt. Kunststoffe auf Erdölbasis weisen darüber hinaus einen größeren CO2-Fußabdruck auf als Zellstoff und Biokunststoffe, da Kunststoffe auf Erdölbasis in der Regel nicht biologisch abgebaut werden, während dies sowohl bei Zellstoffen als auch bei Biokunststoffen der Fall ist. Des Weiteren werden Zellstoffe und Biokunststoffe aus ökologisch nachhaltigen Rohstoffen hergestellt und erstere können leicht recycelt werden.
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Es gab in jüngster Zeit zahlreiche Bemühungen, biologisch abbaubaren Flaschen zu entwickeln, die die Probleme in Bezug auf Kosten, Leistungsfähigkeit und Umweltverträglichkeit von herkömmlichen Flaschen potenziell lösen können. Die üblichsten biologisch abbaubaren Flaschen werden aus Biokunststoffen, insbesondere Polylactid (PLA), hergestellt. Diese Flaschen sind relativ teuer und in mancher Hinsicht sind PLA-Flaschen nicht so leistungsfähig wie Flaschen auf Zellstoffbasis.
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Die
US-Patente Nr. 5.385.764 und
5.705.237 betreffen einen Behälter, der eine hydraulisch härtbare Strukturmatrix umfasst, die ein hydraulisch härtbares Bindemittel, wie z. B. Klebstoff umfasst, zur Verwendung bei der Aufbewahrung, Abgabe und/oder Verpackung von Lebensmitteln und Getränken. Einwegbehälter und -becher sind diejenigen, die für die Abgabe warmer und kalter Speisen und Getränke in der Schnellimbiss-Restaurant-Branche besonders nützlich sind.
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US-Patent Nr. 6.899.793 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Zellstoffkörpers. Das Verfahren leitet einen Zellstoffbrei in einen Hohlraum einer Papierherstellungsform, die eine vorgegebene Hohlraumform aufweist, um einen Zellstoffvorformling zu bilden, die ein Hauptteil, das eine Öffnung aufweist, und ein separates Teil, das einen Flansch aufweist und mit einer Kante der Öffnung verbunden ist, umfasst. Ein Druckelement wird in den Vorformling eingeführt; das Druckelement wird erweitert, um den Vorformling in Richtung der Papierherstellungsoberfläche zu drücken; der Vorformling wird aus der Papierherstellungsform entnommen; und daraufhin wird der Vorformling an einer Verbindung zwischen dem abtrennbaren Teil und dem Hauptteil geschnitten.
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US-Patent Nr. 7.048.975 betrifft einen Zellstoffformbehälter, der einen Zellstoffformartikel, der auf der Innenfläche und/oder der Außenfläche ein Harz mit einer Dicke von 5–300 µm aufweist, das durch Aufbringen einer Beschichtung gebildet wird, aufweist. Das Verhältnis der Dicke der Harzschicht zu dem Formartikel beträgt 1/2 bis 1/100 und das Oberflächenrauhigkeitsprofil der Außen- oder Innenfläche des Zellstoffformteils ist derart, dass eine arithmetische Mittenrauhigkeit 0,5 bis 20 µm beträgt.
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U.S. Patent Anmeldungsveröffentlichungs-Nr. US 2010/0200591 (veröffentlicht am 12. August 2010) und ein Produkt, das von dem Rechtsnachfolger dieser Patentanmeldung (Greenbottle) hergestellt wird, stellen einen Verbundstoff aus Zellstoff und einer Polyethylenterephthalat(PET)-Blase bereit, wobei der Endbenutzer die Blase von dem Zellstoff am Ende der Verwendung trennt und sie in ihren jeweiligen Verwertungsströmen recycelt. Wenn ein Benutzer die ganze Flasche jedoch biologisch abbauen lassen wollte, würde dies aufgrund ihrer PET-Blase nicht geschehen.
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Während im Stand der Technik versucht wurde, die Probleme in Bezug auf Kosten, Leistung und Umweltverträglichkeit von Flaschen anzugehen, bleibt ein Bedarf für neue Lösungen, um diese Probleme mit größerer Wirksamkeit anzugehen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Flasche bereitgestellt, die biologisch abbaubar ist und aus nachhaltigen Materialien hergestellt ist. Bei einer Ausführungsform umfasst die Flasche drei Teile: einen Halsabschnitt, einen Schulterabschnitt und einen Körperabschnitt. Die Flasche kann für den einmaligen Gebrauch hergestellt werden.
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In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Halsabschnitt, der einen Flansch und ein Gewinde zur Abdichtung umfasst, aus einem biologisch abbaubaren Biokunststoff hergestellt. Ein Biokunststoffhals sorgt für eine bessere Leistung des Flansches und des Gewindes als typische zellstoffgeformte Versionen des Halses; der Halsabschnitt kann jedoch aus thermisch geformtem Zellstoff hergestellt werden. Der Schulter- und Körperabschnitt der Flasche bestehen aus thermisch geformtem Zellstoff. Die Flasche kann in mehreren Teilen geformt werden und an einer oder mehreren Nähten mit einem Klebstoff verbunden werden. Die Stärke der Verbindung kann glatt und nicht porös wie Biokunststoff sein. Der Klebstoff kann eine wasserbasierte, lebensmittelechte Verbindung sein.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Flasche eine biologisch abbaubare Auskleidung auf. Der Halsabschnitt kann an dem oberen Abschnitt eine Verschlusskappe aufweisen. Die Kappe kann aus dem gleichen Material wie der Flaschenhals bestehen. Die Kappe kann auf den oberen Abschnitt des Behälters geschraubt werden.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Flasche für die Aufbewahrung und den Konsum von Getränken, einschließlich Wasser, Säften, Sportgetränken und Energiegetränken verwendet werden. Als solche kann die Flasche ein Behälter mit einer Größe sein, um bis zu 0,36 Liter (zwölf Unzen) Flüssigkeit oder jedes andere geeignete Volumen an Flüssigkeit zu halten. In bestimmten Ausführungsformen kann die Flasche einen Klebstoff umfassen, der von der FDA für den Einsatz in Verbindung mit menschlichem Verzehr zugelassen ist. Alternativ kann die Flasche in anderen Ausführungsformen für nicht essbare Produkte, wie z. B. Reinigungsmittel, Lösungsmittel und ölbasierte Produkte verwendet werden. Der Klebstoff und die Auskleidung in der Flasche können für die jeweilige in der Flasche enthaltene Flüssigkeit variieren.
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In einer Ausführungsform kann die Flasche das Aussehen von herkömmlichen Kunststoffflaschen aufweisen, die derzeit auf dem Markt sind. Als solche kann die Flasche einen Bereich aufweisen, der als Etikettenbereich für die Anbringung eines Etiketts verwendet wird. Wenn die Flasche für Getränke verwendet wird, kann die Flasche eine ähnliche Halskonstruktion wie bestehende Getränkeflaschen aufweisen, einschließlich eines Halses mit einem Flansch unter dem Gewinde, wo ein oberer Abschnitt aufgeschraubt wird.
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Die Flasche kann ein ähnliches allgemeines Aussehen und ähnliche allgemeine Abmessungen wie herkömmliche Kunststoffflaschen aufweisen, zur Erleichterung der Nutzung bestehender Produktions-, Vertriebs- und Einzelhandelskanäle, und um für die Verbraucher anzusprechend zu sein, jedoch kann die Flasche bestimmte Unterscheidungsmerkmale aufweisen, die sie von herkömmlichen Kunststoffflaschen abheben. Die Flasche kann so ausgelegt sein, dass sie in einer Standard-Produktionslinie befüllt wird, so dass sie in eine bestehende Produktionslinie integriert werden kann.
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Die Abfüllungsumgebung kann auf dem Halten und Steuern der Flasche am Halsflansch unter der Kappe beruhen. Die Flasche kann auf diesem Flansch liegen, wenn sie durch die verschiedenen Prozesse der Abfüllung transportiert wird, die die anfängliche Reinigung/Spülung, Etikettierung, Befüllung und Verschließung umfassen. Die Flasche kann nach dem Spülen umgedreht werden, damit sie ausläuft, oder festgeklemmt werden, um eine Rotation zu verhindern, wenn die Kappe und die Dichtung aufgeschraubt werden; beides erfolgt durch Manipulieren des Flansches.
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Die Flasche der vorliegenden Erfindung übertrifft die Stärke und die Fähigkeiten der neuesten PET(Polyethylen)/PLA(Polymilchsäure)-Flaschen. Neulich wurden an anderen Flaschen aus erdölbasiertem Kunststoff mehrere Gewichtseinsparungen im Laufe der Zeit vorgenommen, um die Kosten zu senken und Umweltaspekten Rechnung zu tragen. Durch diese Gewichtseinsparungen sind die Flaschen äußerst labil geworden. In der Packstufe des Abfüllprozesses können die Flaschen der vorliegenden Erfindung auf einer Palette in Schichten angeordnet werden. Eine Palette kann sechs Lagen hoch beladen werden. Jede Lage kann durch eine Trennbahn aus Wellpappe getrennt werden und der komplette Würfel kann daraufhin schrumpfverpackt werden. Die palettierten Flaschen können daraufhin doppelt auf einem Anhänger gestapelt werden. Die maximale statische Last auf einer Flasche beträgt 11 Flaschen plus dem Gewichtsanteil der oberen Palette; dies ist eine Flasche auf der unteren Lage der unteren Palette.
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Da der Zellstoffhybrid stabiler ist, kann er der gleichen oder einer rauheren Umgebung als sein Gegenstück aus Kunststoff standhalten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Für die Zwecke der Veranschaulichung sind in den Zeichnungen bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten genauen Anordnungen, Abmessungen und Instrumente beschränkt ist. In den Zeichnungen:
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1 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Flasche gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine perspektivische Prinzipansicht der Flasche, die in 1 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Prinzipdraufsicht eines Bodens der Flasche, die in 1 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Flasche, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine Seitendraufsicht eines oberen Abschnitts der Flasche, die in 4 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine Explosionsansicht der Flasche, die in 4 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 ist eine Ansicht einer Hälfte eines Querschnitts des oberen Abschnitts der Flasche aus 4 entlang einer Linie A-A, die in 4 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 ist eine Ansicht eines Querschnitts eines oberen Abschnitts einer anderen Ausführungsform einer Flasche entlang einer Linie ähnlich wie Linie A-A, die in 4 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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9 ist eine andere Ansicht des Querschnitts eines oberen Abschnitts einer anderen Ausführungsform einer Flasche, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Flasche, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10A ist eine Schnittansicht eines oberen Abschnitts der Flasche aus 10 entlang den Linien B-B, die in 10 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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11 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Flasche, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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12 zeigt beispielhafte Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Flasche, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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13 zeigt beispielhafte Schritte eines Verfahrens zum Thermoformen einer Flasche, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flasche, die für die Aufbewahrung, den Transport und den Verbrauch oder die Verwendung von Flüssigkeiten verwendet werden kann, wobei die Flasche biologisch abbaubar und aus ökologisch nachhaltigen Materialien hergestellt ist.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung, die allgemein mit 100 bezeichnet ist, zur Aufbewahrung von Flüssigkeiten dargestellt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der dargestellten Ausführungsform ist die Vorrichtung 100 eine Flasche. Es wird darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung 100 eine beliebige Vorrichtung oder ein beliebiger Behälter zur Aufbewahrung von Flüssigkeiten sein kann.
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Die Flasche 100 umfasst einen Körper 110, eine Schulter 120, einen Hals 130 und eine Kappe 140. Die Kappe 140 der Flasche 100 hilft bei der Abdichtung des Inhalts der Flasche 100, bis die Flasche 100 geöffnet wird. Bei der beispielhaften Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, umfasst der Hals 130 ein Außengewinde 132 an seinem oberen Abschnitt 134 zur Aufnahme der Kappe 140. Es wird darauf hingewiesen, dass die Flasche 100 nicht darauf beschränkt ist, ein Außengewinde 132 zu umfassen, und dass die Kappe 140 der Flasche 100 auch durch andere Mittel, die einem Fachmann bekannt sind, befestigt werden kann.
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2 zeigt eine perspektivische Prinzipansicht der Flasche 100 und 3 zeigt eine Prinzipdraufsicht eines Bodens der Flasche 100, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Körper 110 der Flasche 100 kann einen glatten Oberflächenbereich 114 (am besten in 1 und 2 zu sehen) zum Aufbringen eines Etiketts umfassen. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl 1 und 2 zeigen, dass der Oberflächenbereich 114 glatt ist, andere Ausführungsformen in Betracht gezogen werden, in denen der Oberflächenbereich 114 nicht glatt ist.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der Flasche 100 bestehen der Körper 110 und die Schulter 120 aus Zellstoff und der Hals 130 und die Kappe 140 sind aus Biokunststoff gebildet. In 4 ist eine derartige beispielhafte Ausführungsform der Flasche 100 gezeigt, die allgemein mit 400 bezeichnet ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 4 eine perspektivische Ansicht der Flasche 400. In 5 ist eine Seitendraufsicht eines oberen Abschnitts der Flasche 400 gezeigt und in 6 ist eine Explosionsansicht der Flasche 400 gezeigt.
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Unter Bezugnahme auf 4–6 zusammen weist die Flasche 200 einen Zellstoffkörper 410, eine Zellstoffschulter 420, einen Halsabschnitt 430 aus Biokunststoff und eine Kappe 440 aus Biokunststoff auf. Der Zellstoffkörper 410 kann eine für den Fachmann bekannte beliebige Form aufweisen die für die Aufbewahrung von flüssigen Inhalten geeignet ist. Der Zellstoffkörper 410 ist in der Regel verjüngt, wie in der Figur gezeigt, um die Entfernung während eines Formprozesses zu erleichtern, und seine Basis kann die Form eines abgerundeten Rechtecks aufweisen, um Festigkeit bereitzustellen.
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Die Zellstoffschulter 420 umfasst eine Öffnung 422 an ihrem oberen Abschnitt und eine vertikale Lippe 424 an ihrem unteren Abschnitt. Die Zellstoffschulter weist eine allgemein kuppelartige Form auf. Der Halsabschnitt 430 aus Biokunststoff umfasst einen Hals 432, der an einem unteren Abschnitt 434 angebracht ist. Der Hals 432 umfasst einen Halsflansch 438. Der untere Abschnitt 434 umfasst eine Rippe 436 und weist eine kuppelartige oder konische oder rechteckige Form auf. Der Abschnitt der kuppelartigen Form des Halsabschnitts 430 unterhalb der Rippe 436 entspricht im Allgemeinen der kuppelartigen Form der Zellstoffschulter 420. Die Zellstoffschulter 420 umfasst eine Innenfläche 421 und eine Außenfläche 423 auf und der Halsabschnitt 430 aus Biokunststoff umfasst eine Innenfläche 431 und Außenfläche 433. Somit passt die Außenfläche 433 des Abschnitts des Halsabschnitts 430 unter der Rippe 436 der Außenfläche 423 zu der Zellstoffschulter 420 benachbart zu der Öffnung 422, so dass die obere Kante der Öffnung 422 der Zellstoffschulter gegen die Rippe 436 des Halsabschnitts 430 stößt. Die Übereinstimmung der Formen der Außenflächen 433, 423 der jeweiligen Abschnitte des Halsabschnitts 430 unterhalb der Rippe 436 und der Zellstoffschulter 420 stellt eine glatte Außenfläche der Flasche 400 in dem Bereich über der Rippe 436 bereit, wenn der Halsabschnitt 430 aus Biokunststoff und die Zellstoffschulter 420 verbunden werden, da die Außenflächen 433, 423 des jeweiligen Halsabschnitts 430 aus Biokunststoff und der Zellstoffschulter 420 auf beiden Seiten der Rippe 436 glatt von einer zur anderen übergehen.
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Der Halsflansch 438 aus Biokunststoff ist zylindrisch und erstreckt sich radial von dem oberen Abschnitt des Halsabschnitts 430 aus Biokunststoff. Bei einer Ausführungsform, die in 4–6 und ausführlicher in 7 gezeigt ist, die einen Abschnitt eines Querschnitts der Flasche 400 entlang einer Linie A-A zeigt, der in 4 gezeigt ist, ist die Zellstoffschulter 420 über dem Halsabschnitt 430 aus Biokunststoff angeordnet und der Hals 432 erstreckt sich durch die Öffnung 422 der Zellstoffschulter 420. Der Hals 432 weist ein Außengewinde 439 entlang des oberen Abschnitts seines Umfangs auf, um die Kappe 440 aufzunehmen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kappe 440 der Flasche 400 auch durch andere Mittel, die dem Fachmann bekannt sind, befestigt werden kann. Der Körper 410 der Flasche 400 kann darüber hinaus eine glatte Oberfläche 414 umfassen, auf der ein Etikett angebracht werden kann.
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Wie in 7 zu sehen ist, umfasst die Zellstoffschulter 420 ferner an ihrem unteren Abschnitt eine im Wesentlichen vertikale (im Querschnitt) Lippe 424 sowie einen nahezu horizontalen (im Querschnitt) Vorsprung 426 zwischen der Lippe 424 und dem benachbarten Abschnitt der Zellstoffschulter 420 auf. Die Lippe 424 weist einen größeren Umfang auf als der benachbarte Abschnitt der Zellstoffschulter 420 und schafft einen geflanschten Gegenabschnitt. Der Vorsprung 426 ist durch die Differenz des Umfangs zwischen der Lippe 424 und dem benachbarten Abschnitt der Zellstoffschulter 420 definiert. Der Innenumfang der Zellstoffschulter 420 an der Lippe 426 passt über die Außenfläche des oberen Abschnitts 412 des Zellstoffkörpers 410, so dass die Außenfläche des Zellstoffstoffkörpers 410 benachbart zu der inneren Oberfläche der Lippe 424 und in Kontakt mit derselben angeordnet ist. Der Zellstoffkörper 410 stößt daher gegen den horizontalen Vorsprung 426.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der Flasche 400 sind der Zellstoffkörper 410 und die Zellstoffschulter 420 unter Verwendung eines Klebstoffs 428, der dem Fachmann bekannt ist, befestigt. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform werden sie unter Verwendung eines hierin beschriebenen Wärmeversiegelungsverfahrens befestigt. Wie unten dargelegt, ist der Klebstoff vorzugsweise ein Polymer, der nicht in Wasser löslich jedoch biologisch abbaubar und repulpierbar ist, wodurch die Flasche im Papierstrom recycelt werden kann. In einer derartigen Ausführungsform kann die Fülllinie des flüssigen Inhalts über der Verbindungslinie liegen, der Punkt, an dem die Zellstoffschulter 36 mit dem Zellstoffkörper 32 verbunden ist. Ein Etikett kann über der Verbindung der Zellstoffschulter 420 mit dem Zellstoffkörper 410 um einen vollständigen Umfang der Flasche 400 bzw. 400‘ angebracht werden.
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Unter Bezugnahme auf 8 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Flasche gezeigt, die allgemein mit 400' bezeichnet ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Flasche 400’ umfasst viele der gleichen Merkmalselemente der Flasche 400, unterscheidet sich jedoch in einigen Aspekten. Der Halsabschnitt, der allgemein mit 430 bezeichnet ist, der Flasche 400’ unterscheidet sich von dem Halsabschnitt 430 der Flasche 400 dadurch, dass der untere kuppelartige Abschnitt, der allgemein mit 434 bezeichnet ist, nicht die Rippe 436 aufweist. Das Fehlen der Rippe 436 resultiert daraus, dass der Halsabschnitt 430’ über dem oberen Abschnitt der Außenfläche der Schulter 420 angebracht ist, wie in 8 gezeigt ist.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Flasche 400 oder 400’ gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 12 zeigt die beispielhaften Schritte 1210 bis 1260 eines Verfahrens 1200 zur Herstellung der Flasche 400 bzw. 400’ gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Verfahren beginnt mit der Formung des Zellstoffkörpers 410 und der Zellstoffschulter 420 durch thermisches Formen eines Papierzellstoffbreis, Schritt 1210. Nach dem thermischen Formen des Zellstoffkörpers 410 und der Zellstoffschulter 420 werden diese zu einer Beschichtungsmaschine befördert, die ein Dichtungsmittel auf die Hohlraumseite (Innenflächen) der Zellstoffabschnitte sprüht, Schritt 1220. Der Zweck dieser Beschichtung besteht darin, eine Barriere zwischen der Flüssigkeit und dem Zellstoff zu erzeugen. Dieses Dichtmittel kann aus der Gruppe von Polyvinylalkohol(PVA)-Polymeren stammen, oder es kann ein Biokunststoff (der aufgesprüht werden kann) oder jede andere Innendichtschicht sein, die dem Fachmann bekannt ist. Die Sprühbeschichtung wird daraufhin im Schritt 1220 getrocknet. In einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens 1200 werden die Zellstoffabschnitte, nachdem der Zellstoffkörper 410 und die Zellstoffschulter 420 sprühbeschichtet und in Schritt 1220 getrocknet wurden, an ihrem Umfang in einem optionalen Schritt 1230 getrimmt. Das Verfahren 1200 fährt daraufhin bei einem Schritt 1240 fort. Wenn der Schritt 1230 umgangen wird, geht das Verfahren 1200 direkt von Schritt 1220 zu Schritt 1240 weiter.
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Der Halsabschnitt 430 oder 430’ aus Biokunststoff wird aus einem Bioharzmaterial, das dem Fachmann bekannt ist, spritzgegossen, Schritt 1240. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Bioharz Polymilchsäure (PLA – Polylactic Acid). Der Halsabschnitt 430 oder 430’ aus Biokunststoff wird daraufhin an der Zellstoffschulter 420 angebracht, Schritt 1250. In einer beispielhaften Ausführungsform des Schritts 1250 wird der Halsabschnitt 430 oder 430’ aus Biokunststoff mit der Zellstoffschulter 420 unter Verwendung eines Klebstoffes 429 verbunden, der Fachleuten bekannt ist. Der Klebstoff 429 ist vorzugsweise ein Polymer, das in Wasser nicht löslich, jedoch biologisch abbaubar und repulpierbar ist, wodurch die Flasche im Papierstrom recycelt werden kann. In Bezug auf die Flasche 400 wird das Klebematerial 429 (in 7 gezeigt) auf die Außenfläche des Halsabschnitts aus Biokunststoff 430 aufgetragen und der Halsabschnitt 430 wird daraufhin mit der Innenfläche der Zellstoffschulter 420 verbunden. In Bezug auf die Flasche 400' kann das Klebematerial 429 (in 8 gezeigt) auf die Innenfläche des Halsabschnitts aus Biokunststoff 430' aufgetragen und daraufhin mit der Außenfläche der Zellstoffschulter 420 verbunden werden.
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In einer anderen beispielhaften Ausführungsform des Schritts 1250 wird der Halsabschnitt 430 oder 430’ aus Biokunststoff an der Zellstoffschulter 420 durch ein Wärmeversiegelungsverfahren befestigt. Der Halsabschnitt 430 oder 430’ aus Biokunststoff und die Zellstoffschulter 420 werden in eine speziell angefertigte Spannvorrichtung eingefügt. Erhitzte Presswerkzeuge werden daraufhin auf den Kontaktflächen geschlossen und durch Druck und Wärme wird der Halsabschnitt 430 oder 430’ aus Biokunststoff an der Zellstoffschulter 420 befestigt. Alternativ, wenn der Halsabschnitt 430 oder 430’ aus Biokunststoff keine Eigenschaften aufweist, die eine Wärmeversiegelung ermöglichen, kann eine wärmeaktivierter Klebstoff vor dem Pressen auf einer der Kontaktflächen eingebracht werden.
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Nach Schritt 1250 wird die Zellstoffschulter 420 an dem Zellstoffkörper 410 angebracht und befestigt, Schritt 1260. In Schritt 1260 kann die Zellstoffschulter 420 an dem Zellstoffkörper 428 durch einen Klebstoff angebracht werden. Obwohl 12 veranschaulicht, dass Schritt 1250 nach Schritt 1240 durchgeführt wird, wird darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge dieser beiden Schritte in alternativen Ausführungsformen vertauscht werden kann. Darüber hinaus, obwohl 12 veranschaulicht, dass Schritt 1220 vor den Schritten 1240 bis 1260 durchgeführt wird, werden alternative Ausführungsformen des Verfahrens 1200, in dem der Schritt 1220 nach den Schritten 1240 bis 1260 durchgeführt wird, in Betracht gezogen. Bei einer derartigen Ausführungsform wird die Innenfläche der zusammengebauten Flasche 400 oder 400’ mit einem Dichtmittel sprühbeschichtet. Das Dichtmittel kann aus der Gruppe von Polyvinylalkohol(PVA)-Polymeren oder Biokunststoffbeschichtungen (die gesprüht werden können) stammen oder eine andere Innendichtbeschichtung sein, die dem Fachmann bekannt ist.
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Unter Bezugnahme auf 13 werden exemplarische Schritte 1310 bis 1380 eines Verfahrens 1300 der thermischen Formung veranschaulicht, das in Schritt 1210 des Verfahrens 1200 durchgeführt wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 1200 der thermischen Formung umfasst das Erstellen einer Suspension von Papierzellstofffasern in Wasser, Schritt 1310, und Eintauchen eines Werkzeugs, das mit Edelstahl-Gaze abgedeckt ist, in die Suspension von Papierzellstofffasern, Schritt 1320. Ein Vakuum wird auf das Werkzeug angewendet und die Gaze beginnt, eine Ansammlung von Papierfasern zu entwickeln, während das Wasser durch die Gaze strömt, Schritt 1330. Sobald der gewünschte Grad des Zellstoffs auf der Gaze erreicht ist, wird das Werkzeug aus der Suspension entfernt, Schritt 1340. Das Vakuum wird wieder auf das Werkzeug angewendet und verursacht, dass die Ansammlung entwässert und komprimiert wird, wodurch ein feuchter Filz aus Papierfasern auf dem Werkzeug erzeugt wird, Schritt 1350. Die Suspension der Zellstoffasern umfasst Papier, ein Leimungsmittel und/oder ein Nassfestmittel, das jede beliebige Kombination von oder ausschließlich ein Kolophonium von einer Wachsemulsion, einem Alkylketendimer (AKD) oder einem Polyamid-Epichlorhydrin (PAE) sein könnte. Zusätzlich kann Aluminiumsulfat, Polyaluminiumchlorid (PAC) oder ein Additiv auf Polymerbasis zur Flockung, zur Entwässerung und im Fall von PAC und dem Additiv auf Polymerbasis zur Retention verwendet werden.
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Der Filz wird daraufhin mittels eines Übertragungswerkzeuges (das die umgekehrte Form des Formwerkzeugs ist) zu einem erhitzten Presswerkzeug übertragen, das vorzugsweise auf 160 bis 210 Grad Celsius erhitzt ist, Schritt 1360. Dieses Presswerkzeug schließt sich daraufhin auf einem anderen erhitzten Presswerkzeug, wodurch der Filz wirksam gequetscht wird, Schritt 1370. Durch den Druck der Presswerkzeuge und die angewendete Wärme trocknet der Filz zu einer Zellstoffform mit einer Dicke von etwa 1 mm, die eine hohe Toleranz und eine glatte Oberflächenstruktur aufweist. Das obere Presswerkzeug gibt daraufhin die Form aus der Thermoformungsmaschine frei, Schritt 1380.
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9 zeigt noch eine andere beispielhafte alternative Ausführungsform der Flasche 400, die allgemein mit 400" bezeichnet ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Zellstoffschulter der Flasche 400”, im Allgemeinen als 420” bezeichnet, unterscheidet sich von der Zellstoffschulter 420 der Flasche 400 darin, wie sie an dem Zellstoffkörper 410 angebracht wird. Der untere Abschnitt der Zellstoffschulter 420” umfasst einen S-förmigen (im Querschnitt) Abschnitt 910, der einen Kanal 912 zur Aufnahme des oberen Abschnitts 412 des Zellstoffkörpers 410 bildet. In einer anderen Ausführungsform kann der obere Abschnitt 412 des Zellstoffkörpers 412 einen Kanal umfassen, ähnlich dem Kanal 912 zur Aufnahme des unteren Abschnitts der Zellstoffschulter 420. In einer derartigen Ausführungsform wird, sobald der Klebstoff in dem Zellstoffschulterkanal 412 aufgetragen wurde, der Zellstoffkörper 410 in den Zellstoffschulterkanal 412 eingefügt, wodurch die obere Kante des Zellstoffkörpers 410 veranlasst wird, sich positiv in dem Zellstoffschulterkanal 412 zu positionieren und somit die Abschnitte miteinander zu verbinden.
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10 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer Flasche, die allgemein mit 1000 bezeichnet wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Flasche 1000 ist in zwei Teilen aufgebaut, einem Zellstoffkörper 1010 und einem oberen Abschnitt aus Biokunststoff 1030 anstelle von drei Teilen, wie hierin zuvor beschrieben. 10A veranschaulicht einen Querschnitt der Flasche 1000 an den Linien B-B, der in 10 gezeigt ist.
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Unter Bezugnahme auf 10 und 10A kann der Zellstoffkörper 1010 ähnlich dem Zellstoffkörper 410 der Flasche 400 sein und der obere Abschnitt 1030 kann ähnlich der Schulter 420 und dem Halsabschnitt 430 sein, wenn sie aus einem Stück aus Biokunststoff gebildet werden sollen. In einer ersten Ausführungsform wird der große, nach außen skizzierte Zellstoffkörper 1010 direkt mit dem oberen Abschnitt aus Biokunststoff 1030 durch einen Klebstoff 1038 verbunden. Der obere Abschnitt aus Biokunststoff 1030 besteht aus einem Stück und fungiert als Schulter 420 und Halsabschnitt 430.
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Wie in 10A gezeigt, teilt sich ein unterer Umfang 1032 des oberen Abschnitts aus Biokunststoff 1030 in zwei vertikal ausgerichtete Kanten 1034 und 1036 auf, deren Innenraum einen Kanal 1035 bildet. Für den Zusammenbau kann der Klebstoff 1038 in dem Kanal 1035 aufgetragen werden, so dass beim Einführen der oberen Kante 1012 des Zellstoffkörpers 1010 in den Kanal 1035 der obere Abschnitt aus Biokunststoff 1030 und der Zellstoffkörper 1010 miteinander verbunden werden. Die vertikal ausgerichteten Kanten 1034 und 1036 befinden sich benachbart zur Innen- und Außenfläche des oberen Abschnitts 1012 des Zellstoffkörpers 1010. Die Füllinie der Flasche 1000 für flüssigen Inhalt kann über der Klebelinie der Flasche 1000 liegen, wobei sich die Linie an der Stelle befindet, an der der obere Abschnitt aus Biokunststoff 1030 und der Zellstoffkörper 1010 miteinander verbunden sind. Darüber hinaus kann der Zellstoffkörper 1010 eine glatte Außenfläche 1014 zum Aufbringen eines Etiketts umfassen.
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Bei allen vorhergehenden Ausführungsformen kann der Körper der Flasche oder Abschnitte des Körpers der Flasche darüber hinaus aus einem Biokunststoffmaterial und nicht aus einem Zellstoffmaterial bestehen. Ferner kann der Halsabschnitt oder Abschnitte des Halsabschnitts aus Zellstoff hergestellt werden. Unter Bezugnahme auf 11 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Flasche gezeigt, die allgemein mit 1100 bezeichnet wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Flasche 1100 umfasst einen Körper 1110, der aus einem Biokunststoffmaterial gebildet ist. Andernfalls kann die Flasche 1100 ähnlich den Flaschen 400, 400’ oder 400” mit zusätzlichen Merkmalen wie unten beschrieben konstruiert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass in beispielhaften alternativen Ausführungsformen Abschnitte des Körpers 1110, beispielsweise der Boden des Körpers 1110, aus Zellstoff hergestellt werden können.
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Der Körper 1110 umfasst eine Vielzahl von vertikal ausgerichteten Basisfalten 1167, die dem Körper 1110 zusätzliche strukturelle Unterstützung bieten. Der Körper 1110 kann eine Oberfläche 1169 zum Aufbringen eines Etiketts aufweisen, das dazu dienen kann, etwaige sichtbare Linien an Stellen zu verbergen, an denen die Bestandteile der Flasche miteinander verbunden sind. Es wird darauf hingewiesen, dass bei anderen Ausführungsformen der Flasche 1110, in denen die Falten 1167 oder Rippen in Betracht gezogen werden, die Falten 1167 oder Rippen 1167 horizontal oder in Umfangsrichtung um den Körper 1110 herum angeordnet sein können [sic]. Ferner wird in Betracht gezogen, dass radiale oder konzentrische Falten oder Rillen an einer Schulter 1120 der Flasche 1100 angeordnet sein können, wobei die Schulter 1120 der Zellstoffschulter 420 der Flasche 400 entspricht.
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Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Demgemäß ist Fachleuten ersichtlich, dass Änderungen oder Modifikationen an den oben beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können ohne von den breiten erfinderischen Konzepten der Erfindung abzuweichen. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen bestimmten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern alle Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, umfassen soll.
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Verschiedene Aspekte einer Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung sind unten dargestellt:
Ein erster Aspekt bezieht sich auf eine Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung, aufweisend:
einen Zellstoffkörper,
eine Zellstoffschulter, die eine Außenfläche und eine Innenfläche umfasst; und
einen Halsabschnitts aus Biokunststoff, der eine Außenfläche und eine Innenfläche umfasst,
wobei der Hals aus Biokunststoff zu der Zellstoffschulter passt und die Zellstoffschulter zu dem Zellstoffkörper passt.
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Ein zweiter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 1, wobei die Zellstoffschulter ferner an ihrem oberen Abschnitt eine Öffnung umfasst.
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Ein dritter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 2, wobei die Zellstoffschulter mindestens über einem Abschnitt des Halsabschnitts aus Biokunststoff angeordnet ist und wobei der Halsabschnitt aus Biokunststoff ferner einen aus Hals aus Biokunststoff umfasst, der sich durch die Öffnung der Zellstoffschulter erstreckt.
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Ein vierter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 2, wobei der Halsabschnitt aus Biokunststoff ferner eine Rippe entlang der Außenfläche des Halsabschnitts aus Biokunststoff umfasst, wobei die Zellstoffschulter über mindestens einem Abschnitt des Halsabschnitts aus Biokunststoff unter der Rippe entlang der Außenfläche des Halsabschnitts aus Biokunststoff angeordnet ist.
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Ein fünfter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 4, wobei eine obere Kante der Zellstoffschulter gegen die Rippe stößt, so dass eine Außenseite der Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung an der Rippe glatt ist.
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Ein sechster Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 3, die ferner einen Klebstoff umfasst, der zwischen mindestens einem Abschnitt der Außenfläche des Halsabschnitts aus Biokunststoff und mindestens einem Abschnitt der Innenfläche des Zellstoffschulterabschnitts aufgetragen wird, um den Halsabschnitt aus Biokunststoff an der Zellstoffschulter zu befestigen.
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Ein siebter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 3, wobei der Halsabschnitt aus Biokunststoff an der Zellstoffschulter mittels Wärmeversiegelung befestigt ist, die zwischen mindestens einem Abschnitt der Außenfläche des Halsabschnitts aus Biokunststoff und mindestens einem Abschnitt der Innenfläche des Zellstoffschulter gebildet ist.
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Ein achter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung, aufweisend: nach Aspekt 2, wobei der Halsabschnitt aus Biokunststoff über mindestens einem Abschnitt der Zellstoffschulter angeordnet ist.
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Ein neunter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 8, die ferner einen Klebstoff umfasst, der zwischen mindestens einem Abschnitt der Außenfläche der Zellstoffschulter und mindestens einem Abschnitt der Innenfläche des Halsabschnitts aus Biokunststoff aufgetragen wird, um den Halsabschnitt aus Biokunststoff an der Zellstoffschulter zu befestigen.
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Ein zehnter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 8, wobei der Halsabschnitt aus Biokunststoff an der Zellstoffschulter mittels Wärmeversiegelung befestigt ist, die zwischen mindestens einem Abschnitt der Außenfläche des Halsabschnitts aus Biokunststoff und mindestens einem Abschnitt der Innenfläche des Zellstoffschulter gebildet ist.
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Ein elfter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 2, wobei die Zellstoffschulter ferner eine vertikale Lippe und einen horizontalen Vorsprung umfasst, wobei die vertikale Lippe eine Innenfläche umfasst und wobei ein oberer Abschnitt des Zellstoffkörpers benachbart zu und in Kontakt mit der Innenfläche der vertikalen Lippe und dem horizontalen Vorsprung angeordnet ist, wenn der Zellstoffkörper an der Zellstoffschulter befestigt ist.
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Ein zwölfter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 11, die ferner einen Klebstoff umfasst, der auf die Innenfläche der vertikalen Lippe aufgetragen wird, um die Zellstoffschulter an dem Zellstoffkörper zu befestigen.
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Ein dreizehnter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 11, die ferner ein Etikett umfasst, das über der Verbindung der Zellstoffschulter mit dem Zellstoffkörper um einen gesamten Umfang der Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung aufgebracht wird.
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Ein vierzehnter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 13, wobei das Etikett an einer Außenseite der Lippe und einem oberen Außenabschnitt des unteren Zellstoffkörpers unterhalb der vertikalen Lippe der Zellstoffschulter aufgeklebt wird.
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Ein fünfzehnter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 1, wobei der Zellstoffkörper und die Zellstoffschulter jeweils eine innere Dichtbeschichtung umfassen.
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Ein sechzehnter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 1, wobei der Zellstoffkörper eine oder mehrere vertikale Verstärkungsfalten umfasst.
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Ein siebzehnter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 1, wobei der Zellstoffkörper ferner eine oder mehrere vertikale Verstärkungsrippen umfasst.
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Ein achtzehnter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung nach Aspekt 1, wobei die Zellstoffschulter ferner eine oder mehrere radiale Verstärkungsfalten umfasst.
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Ein neunzehnter Aspekt bezieht sich auf die Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung, die Folgendes umfasst:
einen Zellstoffkörper, der eine Außenfläche und eine obere Kante umfasst;
eine Zellstoffschulter, die Folgendes umfasst:
eine oder mehrere Verstärkungsfalten;
einen Kanal; und
eine überhängende Lippe,
einen Halsabschnitt aus Biokunststoff, der eine Außenfläche umfasst, die eine Rippe umfasst,
wobei die Zellstoffschulter über mindestens einem Abschnitt der Außenfläche des Halsabschnitts aus Biokunststoff unter der Rippe angeordnet ist, so dass eine Außenseite der Flüssigkeitsaufnahmevorrichtung an der Rippe glatt ist, und
wobei die obere Kante des unteren Zellstoffkörpers innerhalb des Kanals der Zellstoffstoffschulter angeordnet ist, so dass mindestens ein Abschnitt der Außenfläche des Zellstoffkörpers benachbart zu einer Innenfläche der überhängenden Lippe der Zellstoffschulter angeordnet ist.
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Ein zwanzigster Aspekt bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters für Flüssigkeiten, das Folgendes umfasst:
Thermisches Formen eines Zellstoffkörpers, der Innen- und Außenflächen umfasst;
Spritzgießen eines Halsabschnitts mit einem Biokunststoff;
Anbringen des Halsabschnitts an dem Zellstoffkörper und
Befestigen des Halsabschnitts an dem Zellstoffkörper.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5385764 [0005]
- US 5705237 [0005]
- US 6899793 [0006]
- US 7048975 [0007]
