DE2828476A1 - Bechergefaess aus geschaeumtem kunststoff - Google Patents

Bechergefaess aus geschaeumtem kunststoff

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Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Bechergefäß aus geschäumtem Kunststoff sowie auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen desselben.
  • Bechergefäße aus geschäumtem Kunststoff zur Verwendung für Heißgetränke werden bislang in Formen gespritzt und sind deshalb aufwendig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bechergefäß aus geschäumtem Kunststoff zu schaffen, das einen geringeren Herstellungsaufwand verlangt.
  • Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Herstellung des Bechergefäßes aus Schaumkunststoff-Folie nach Papierbechertechniken durch besondere Formgebung des Bechers und ein besonderes Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Verbinden des Mantels mit dem Boden möglich gemacht wird.
  • Wenn der Boden zur Bildung eines Hohlbodenbechers mit einer nach unten vorstehenden Zarge versehen ist, um die ein Rand des Bechers nach innen eingeschlagen wird, so lassen sich diese Teile aus Schaumkunststoff-Folie zur Herstellung einer dauerhaften und dichten Verbindung nicht in der Weise verpressen, wie dies bei Verwendung von Papiermaterial üblich ist. Man kann auch die bei Schaumkunststoff-Material bewährte Ultraschallschweißung nicht ohne weiteres anwenden, weil nach bisheriger Kenntnis die zu verbindenden Flächen im wesentlichen senkrecht von dem Ultraschall beaufschlagt werden müssen und dies im Bodenrandbereich eines Hohlbodenbechers nicht ohne weiteres möglich ist. Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß zwischen der Mantelinnenfläche und der Bodenzarge des Bechers ein Ringraum zur Aufnahme eines Elementes eines Ultraschall-Schweißgerätes vorgesehen wird. Auf diese Weise kann der Ultraschall unmittelbar auf die Bodenzarge und den nach innen eingeschlagenen Mantelrand zur Einwirkung gebracht werden. Dabei besteht ein besonderer Kunstgriff der Erfindung darin, daß die Bodenzarge und die damit zusammenwirkenden Elemente des Schweißgerätes derart konisch sind, daß sie sich zum Becherende hin erweitern, wobei die Beaufschlagung der Sonotrode in Axialrichtung, also unter einem flachen Winkel zu den zu verschweißenden Flächen erfolgt. Uberraschenderweise führt dies entgegen bisheriger Kenntnis, die tne im wesentlichen senkrechte Schallbeaufschlagung der zu verbindenden Flächen vorsah, zu ausgezeichneten Ergebnissen, wobei sich erstaunlicherweise erwies, daß die erforderliche Schweißleistung geringer ist als üblicherweise bei senkrechter Beaufschlagung. Die Möglichkeit der axialen Ultraschallbeaufschlagung mit entsprechend axialer Gegenhaltung führt zu einem sehr einfachen Aufbau der Herstellungsvorrichtung.
  • Gegenstand der Erfindung ist somit ein Bechergefäß aus geschäumtem Kunststoff das sich dadurch auszeichnet, daß es in der von Papierbechern bekannten Weise aus einem Mantel und einem Boden durch Verbördeln und Versiegeln des nach inn#en umgelegten Mantelrandes mit einer Zarge des Bodens zusammengesetzt ist, wobei diese Teile durch Ultraschalleinwirkung miteinander versiegelt sind, und daß zwischen der Mantel innenfläche und der Bodenzarge ein Ringraum zur Aufnahme eines Elementes eines Ultraschall-Schweißgerätes vorgesehen ist. Dabei sind der Mantel und die Bodenzarge zweckmäßigerweise gegensinnig konisch ausgebildet. Der Konuswinkel ist vorzugsweise kleiner als 300.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bechergefäßes aus geschäumtem Kunststoff das sich dadurch auszeichnet, daß aus einer SchaumkunststoffFolie in der von der Papierbecherherstellung bekannten Weise ein konischer Mantel und ein Boden mit konischer Randzarge zusammengesetzt und mit axialer Beaufschlagungsrichtung der entsprechend konischen Ultraschall-Schweißelemente der Konusfläche der Bodenzarge miteinander verschweißt werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist schließlich eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bechergefäßes aus geschäumtem Kunststoff nach dem soeben erläuterten Verfahren, die sich dadurch auszeichnet, daß sie für einen Mantel und einen Boden mit nach unten vorstehender Zarge einen Aufnahmedorn, der an seinem Ende einen umlaufenden Kragen besitzt, dessen zur Anlage an der Außenfläche der Bodenzarge bestimmte Innenfläche sich zum Ende hin konisch erweitert sowie eine koaxial mit dem Dorn zusammenwirkende Sonotrode aufweist, deren zur Anlage an dem um die Bodenzarge herumgelegten Mantelrand bestimmte Oberfläche entsprechend der Innenfläche des Kragens konisch ist und in Axialrichtung mit Ultraschall beaufschlagt ist. Dabei ist der Konuswinkel an dem Kragen und an der Sonotrode zweckmäßigerweise kleiner als 300. Als besonders vorteilhaft haben sich Konuswinkel unter 200, beispielsweise um 150, erwiesen, Der Konuswinkel wird in diesem Zusammenhang zwischen einer Mantellinie des betrachteten Konus und dessen Mittelachse gemessen.
  • Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht. Die einzige Figur zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den unteren Teil eines Bechers und die damit zusammenwirkenden Teile eines Dorns und einer Sonotrode.
  • Der Becher ist zusammengesetzt aus einem Mantel 1 und einem Boden 2 mit gezogener Zarge 3. Beide sind aus Zuschnitten aus Schaumpolystyrol-Folie gebildet und zusammengesetzt, wie dies aus der Papierbecherproduktion bekannt ist.
  • Während der Herstellung werden die Becherteile von einem Dorn 4 getragen, der im wesentlichen einen Konus stumpf mit Bodenfläche 5 darstellt. An seinem Ende trägt der Dorn 4 einen Kragen 6, dessen äußere Begrenzung eine Fortsetzung der Mantelfläche des Dorns bildet und innen von einer Konusfläche 7 begrenzt wird, der zwischen einer Mantellinie und der Mittellinie 8 gemessene Konuswinkel etwa 150 beträgt. In der rechten Hälfte der Figur ist der Dorn 4 der größeren Klarheit halber mit einem gewissen Axialabstand von den Becherteilen dargestellt, während er links in der Position erscheint, in der er die Becherteile trägt, wenn er in diejenige Maschinenstation eintritt, in welcher sie miteinander verbunden werden sollen.
  • In dieser Situation ist der untere Rand 9 des Mantels, wie in der Figur rechts gezeigt, nach innen eingeschlagen. Wegen der dem Material innewohnenden Elastizität, die im allgemeinen auch nicht durch entsprechend große Verformungskräfte überwunden werden darf, nimmt der Rand 9 noch nicht die zu der Bodenzarge 3 parallele Lage ein. Zwar erscheint der Rand 9 in der Zeichnung oben; er wird aber als unterer Mantelrand bezeichnet, weil er in der Gebrauchslage des Bechers unten ist.
  • In der Schweiß station wirkt mit dem Dorn 4 koaxial die Sonotrode lo zusammen, die ein Konusstumpf ist, dessen Konuswinkel im wesentlichen mit der Innenfläche 7 des Kragens 6 am Dorn 4 sowie mit der gewünschten Konizität der Bodenzarge 3 übereinstimmt. Sie senkt sich in den Hohlboden des Bechers hinein, wobei sie den unteren Rand 9 des Mantelrands aus der rechts in der Figur gezeigten, vorläufigen Stellung in die gewünschte Endstellung gemäß der linken Figurenhälfte bringt und mit der Bodenzarge 3 durch in Axialrichtung gemäß Pfeil 11 wirkende Ultraschallimpulse verschweißt. Der Kragen 6 des Dorns 4 dient dabei als Gegenhalter. Der Kragen 6 und die Snotrode lo stellen somit die beiden mit dem Becher zusammenwirkenden Elemente des Schweißgerätes dar.
  • So ergibt sich ein Becherbehälter mit Hohlboden. Dieser ist nicht nur der Stabilität halber wichtig, sondern wird in manchen Fällen auch deshalb gewünscht, weil er im Stapel gleichartiger Becherbehälter pulverförmige Getränkeingredienzien aufnimmt, die sich dann beim Entstapeln der Becher automatisch jeweils in dem vom Stapel unten abgezogenen Becher befinden.

Claims (6)

  1. Bechergefäß aus geschäumtem Kunststoff Patentansprüche 1. Bechergefäß aus geschäumtem Kunststoff dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Schaumkunststoffolie in der von Papierbechern bekannten Weise aus einem Mantel (1) und einem Boden (2) durch Verbördeln und Versiegeln des nach innen umgelegten Mantelrands (9) mit einer Zarge (3) des Bodens (2) zusammengesetzt ist, wobei diese Teile durch Ultraschalleinwirkung miteinander versiegelt sind, und daß zwischen der Mantel innenfläche und der Bodenzarge 3 ein Ringraum zur Aufnahme eines Elementes 6 eines Ultraschallschweißgerätes vorgesehen ist.
  2. 2. Bechergefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) und die Bodenzarge (3) gegensinnig konisch sind.
  3. 3. Bechergefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel der Bodenzarge und des damit verbundenen Mantelrands kleiner als 300 ist.
  4. 4. Verfahren zum Herstellen eines Bechergefäßes aus geschäumtem Kunststoff dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Schaumkunststoffolie in der von der Papierbecherherstellung bekannten Weise ein konischer Mantel und ein Boden mit konischer Randzarge zusammengesetzt und mit axialer Beaufschlagungsrichtung der entsprechend konischen Ultraschall-Schweißelemente an der Konusfläche der Bodenzarge miteinander verschweißt werden.
  5. 5. Vorrichtung zum Herstellen eines Bechergefäßes aus geschäumtem Kunststoff gemäß dem Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie für einen Mantel und einen Boden mit nach unten vorstehender Zarge einen Aufnahmedorn #), der an seinem Ende einen umlaufenden Kragen (6) besitzt, dessen zur Anlage an der Außenfläche der Bodenzarge bestimmte Innenfläche (7) sich zum Ende hin konisch erweitert sowie eine koaxial mit dem Dorn (4) zusammenwirkende Sonotrode (io) aufweist, deren zur Anlage an dem um die Bodenzarge herumgelegten Mantelrand bestimmte Oberfläche entsprechend der Innenfläche des Kragens konisch ist und in Axialrichtung mit Ultraschall beaufschlagbar ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel an dem Kragen (6) des Dorns (4) und an der Sonotrode (io) kleiner als 300 ist.
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