DE2831240A1 - Bechergefaess aus geschaeumtem kunststoff - Google Patents

Bechergefaess aus geschaeumtem kunststoff

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DE2831240A1 DE19782831240 DE2831240A DE2831240A1 DE 2831240 A1 DE2831240 A1 DE 2831240A1 DE 19782831240 DE19782831240 DE 19782831240 DE 2831240 A DE2831240 A DE 2831240A DE 2831240 A1 DE2831240 A1 DE 2831240A1
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Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Bechergefäß aus flexiblem Folienmaterial mit thermoplastischer Kunststoffoberfl#che, das aus einem Mantel und einem Boden zusammengesetzt ist, indem der nach innen um eine Bodenzarge geschlagene Mantelrand mit dieser verbördelt und versiegelt ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstllen des Bechergefäßes.
  • Die Versiegelung des Mantelrands mit der Bodenzarge wird bei Bechergefäßen aus kunststoffbeschichtetem Papier bislang durch Verpressung mittels beheizter Backen vorgenommen. Es gibt aber Werkstoffe, die entweder den dabei auftretenden Druck oder die außerhalb des eigentlichen Schweißbereichs auftretende hohe Temperatur nicht vertragen. Dazu gehören insbesondere Werkstoffe die beidseitig oder vollständig aus thermoplastischem Kunststoff bestehen und/oder wärmedämmende Eigenschaften haben.
  • Der-Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bechergefäß sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung zu schaffen, das bzw. die die Verwendung des erwähnten empfindlichen Materials gestattet.
  • Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Mantelrand und die Bodenzarge durch Ultraschall miteinander versiegelt sind und daß zwischen der Mantelinnenfläche und der Bodenzarge ein Ringraum zur Aufnahme eines Elements eines Ultraschallschweißgeräts vorgesehen ist. Dabei sind der Mantel und die Bodenzarge zweckmäßigerweise gegensinnig konisch. Der Konuswinkel der Bodenzarge und des damit verbundenen Mantelrands soll vorzugsweise kleiner als 30 ° sein.
  • Ein besonders hervorzuhebendes Merkmal der Erfindung ist, daß das flexible Folienmaterial aus geschäumtem Kunststoff bestehen kann. Bechergefäße aus geschumtem Kunststoff für Heißgetränke werden bislang in Formen gespritzt und sind deshalb aufwendig. Man konnte sie bislang nicht mit den bei Papierbechern bleichen Methoden aus flachen Zuschnitten zusammen-setzen, weil sie sich im Bodenbereich zur Herstellung einer dauerhaften und dichten Verbindung nicht in der Weise verpressen lassen, wie dies bei Verwendung von Papiermaterial flblich 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. Dadurch, daß zwischen der Mantelinnenfläche und der Bodenzarge des Bechers gem der Erfindung ein Ringraum zur Aufnahme eines Elements eines Ultraschall-Schweißgerätes vorgesehen wird, wird dieses Problem jedoch gelöst. Der Ultraschall kann näm -lich auf diese Weise 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. Überraschenderweise filhrt dies entgegen bisheriger Kenntnis, die eine im wesentlichen senkrechte Schallbeaufschlagung der zu verbindenden Flächen vorschrieb, zu ausgezeichneten Ergebnissen, wobei sich erstaunlicherweise erwies, daß die erforderliche Schweißleistung geringer ist als fiblicherweise bei senkrechter Beaufschlagung. Die Möglichkeit der axialen Ultraschallbeaufschlagung mit entsprechend axialer Gegenhaltung führt zu einem sehr einfachen Aufbau der Herstellungsvorrichtung.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bechergefäßes aus flexiblem Werkstoff mit thermoplastischer Kunststoffoberfläche, insbesondere aus geschäumtem Kunststoff, das sich dadurch auszeichnet, daß aus der Folie 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 Konus fläche der Bodenzarge miteinander verschweißt werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist schließlich eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bechergefä.ßes aus flexiblem Folienmaterial mit thermoplastischer Kunststoffoberfläche, insbesondere 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 entsnrechend 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 Ausfilhrungsbeispiel schematisch veranschaulicht Die einzige Figur zeigt einen schematischen Längaschnitt 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 Konusstumpf 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 paralleleLage ein. Zwar erscheint der Rand 9 in der Zeichnung oben; er wird aber als unterer Mantelwand bezeichnet, weil er in der Gebrauchslage des Bechers unten ist.
  • In der Schweißstation wirkt mit dem Dorn 4 koaxial die Sonotrode 10 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 gewilnschte 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 Sonotrode 10 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 wichtigt, sondern wird in manchen Fällen auch deshalb gewitnscht, 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.
  • Leerseite

Claims (7)

  1. AnsprUche Bechergefäß aus flexiblem Folienmaterial mit thermoplastischer Kunststoffoberfläche, das aus einem Mantel und einem Boden zusammengesetzt ist, indem der nach innen umgelegte Mantelrand mit einer Zarge des Bodens verbrdelt und versiegelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Teile durch Ultraschalleinwirkung miteinander versiegelt sind und daß zwischen der Mantelinnenfläche und der Bodenzarge (3) ein Ringraum zur Aufnahme eines Elements (6) eines Ijltraschallschweißgurtes vorgesehen ist.
  2. 2. Bechergefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) und die Bodenzarge (3) gegensinnig konisch sind.
  3. 3. Bechergfäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel der Bodenzarge und des damit verbundenen Mantelrandes kleiner als 300 ist.
  4. 4. Bechergefäß nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Folienmaterial aus geschäumtem Kunststoff besteht.
  5. 5. Verfahren zum Herstellen eines Bechergfäßes aus flexiblem Folienmaterial mit thermoplastischer Kunststoffoberfläche durch Zusammensetzen eines konischen Mantels und eines Bodens mit konischer Randzarge wobei der Mantelrand nach innen um die Randzarge des Bodens geschlagen und mit dieser versiegelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenzarge und der Mantelrand mit axialer Beaufschlagungsrichtung der entsprechend konischen Ultraschall-SchweiAelemente an der Konus fläche der Bodenzarge miteinander verschweißt werden.
  6. 6. Vorrichtung zum Herstellen eines Bechergefäßes aus flexiblem Folienmaterial mit thermoplastischer Kunststoffoberfläche gemäß dem Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie für einen Mantel und einen Boden mit nach unten vorstehender Zarge einen Aufnahmedorn (4), der an seinem Ende einen umlaufenden Kragen (6) besitzt, dessen zur Anlage an der Auße-nfläche der Bodenzarge bestimmte Innenfläche (7) sich zum Ende hin konisch erweitert sowie eine koaxial mit dem Dorn (4) zusammenwirkende Sonotrode (10) 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.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichent, daß der Konuswinkel an dem Kragen (6) des Dorns (4) und an der Sonotrode (10) kleiner als 300 ist.
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