DE2851637A1

DE2851637A1 - Behaelter, verfahren zu seiner herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2851637A1
Application number: DE19782851637
Authority: DE
Inventors: Robert L Gordon; George H Naugle; Richard J Pines
Original assignee: International Paper Co
Current assignee: International Paper Co
Priority date: 1978-05-15
Filing date: 1978-11-29
Publication date: 1979-11-22
Also published as: GB2020599B; IT7829111A0; IT1099826B; FR2425987A1; GB2020599A; US4225053A; CH631669A5; SE7811305L; FR2425987B1; JPS54161482A; CA1097234A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Ψειοϊμανμ, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. Ä.W-eickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska /

285163»

8000 "MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER. 98 3921/22

Sch/ha'

Behälter, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme von Nahrungsmitteln und anderen Produkten sovxe ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine Vorrichtung zur Durchführung" des Verfanrens.

Behälter zur Aufnahme von Nahrungsmitteln sind bekannt. Diese Behälter können aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialien und Materialkombinationen, z.B. Pappe, Glas, Aluminium und gewissen Kunststoffen hergestellt werden. Jedes dieser verschiedenen Materialien besitzt inhärente Vorteile und Nachteile.· Zum Beispiel ist Pappe ein relativ festes Behältermaterial, doch hat es den Nachteil, daß es für Gase relativ durchlässig ist, so daß Nahrungsmittel in ausschließlich aus Pappe aufgebauten Behältern in relativ kurzer Zeit ihre Frische verlieren. Andererseits sind Glas, Aluminium und gewisse Kunststoffmaterialien für Gase relativ undurchlässig, doch erweist sich die Ausbildung von festen Behältern aus diesen Materialien wegen der relativ hohen Materialkosten als teuer. 909847/0548

Für die Aufnahme von Nahrungsmitteln ist daher das Vorsehen eires Behälters höchst erwünscht, der fest, relativ undurchlässig für Gase und relativ preisgünstig ist. Behälter, die diese drei Kriterien erfüllen,werden in der deutschen Patentanmeldung P 2753113.1, offengelegt am 1. Juni 1978, beschrieben, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

Die in dieser Patentanmeldung erwähnten Behälter zeichnen sich durch horizontale Flansche aus, die sich um einen Betrag von wenigstens 3,2 mm von einem inneren Kunststoffbehälter nach' außen erstrecken, und haben vertikale Flansche, die sich um einen Betrag von wenigstens etwa 3,2 mm von den horizontalen Flanschen erstrecken. Der innere Kunststoffbehälter wird in einen äußeren Pappebehälter eingezogen und darin blasgeformt. Nach dem Eingeben des Nahrungsmittels in den Behälter nach der vorgenannten Patentanmeldung wird dieser mit einem wärmeversiegelbaren Deckel verschlossen und vorzugsweise anschließend eine Kappe aufgesetzt, die die Oberseite des Behälters umgreift.

Obgleich Behälter nach der genannten Patentanmeldung in vielen Fällen für die Aufnahme von Nahrungsmitteln befriedigende Ergebnisse zeigen, wird in manchen anderen Fällen die Eingabe der Nahrungsmittel in Behälter gewünscht, die Schraubkappen aufweisen-Gleichzeitig sollten diese Behälter jedoch die Vorteile der Behälter nach der vorerwähnten Patentanmeldung, d.h. die Festigkeit, relative Undurchlässigkeit für Gase und die relative Preisgünstigkeit ,haben.

Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Behälters mit einer Aufschraubkappe, der die vorgenannten Kriterien erfüllt, sowie eines Verfahrens zu dessen Herstellung und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Der erfindungsgemäße Behälter weist einen äußeren Pappebehälter und einen inneren Kunststoffbehälter auf, der in den äußeren

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Pappebehälter eingezogen und darin blasgeformt wurde. Der Behälter besitzt ferner ein Kunststoffschraubgewinde längs des oberen Bereichs der Außenseite des äußeren Pappebehälters, wobei dieses Gewinde aus dem Kunststoffmaterial gebildet ist, das sich von dem inneren Kunststoffbehälter längs der Außenseite des oberen Bereichs des äußeren Pappebehälters erstreckt.

Vorzugsweise haben die erfindungsgemäßen äußeren Pappebehälter über ihre gesamte Länge einen kreisförmigen Querschnitt und besitzen einen Boden. Bei diesen Behältern entspricht der tiefgezogene und blasgeformte innere Kunststoffbehälter mit einer Ausnahme in seiner Formgebung vorzugsweise dem äußeren Behälter und liegt an diesem an. Diese eine Ausnahme besteht darin, daß an der inneren Bodenkante des äußeren Behälters, die durch die vertikale Wand und den Boden des äußeren Behälters definiert ist, der innere Kunststoffbehälter in Abstand von dem äußeren Behälter in der gleichen Weise und aus den gleichen Gründen wie bei der vorerwähnten älteren Patentanmeldung steht. Wenn jedoch ein leichtes Material, z.B. Kartoffelchips_;oder ein nicht verderbliches Material in den Behälter eingefüllt werden soll, braucht die Abstandshaltung zwischen innerem Behälter und äußerem Behälter nicht unbedingt vorhanden sein.

Nach dem Eingeben des Produktes, z.B. Nahrungsmittels, in den erfindungsgemäßen Behälter wird vorzugsweise ein versiegelbarer Deckel auf die obere Behälterkante aufgebracht und auf den Behälter eine Kappe aufgeschraubt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der versiegelbare Deckel zunächst als Auskleidung, die an der inneren Oberfläche der ^KaPP^enoberseite anliegt, vorgesehen und der Deckel dann durch Wärmezufuhr durch die Kappe nach deren Aufschrauben auf den Behälter mit der Oberkante des Behälters wärmeversiegelt. Der Deckel kann auch mit der Behälteroberkante durch einen Klebstoff verbunden werden.

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Die Behälter nach der. Erfindung werden dadurch errichtet, daß man zunächst in eine Matrize einen äußeren Pappebehälter anordnet. Der äußere Pappebehälter wird so angeordnet, daß er sich nach oben über den oberen Rand der Matrize hinaus erstreckt. Danach wird eine erwärmte Kunststoffschicht mit einem Stempel oder Dorn in die Matrize eingezogen. Der Dorn und die Matrize sind so angeordnet·und ausgelegt, daß gleichzeitig mit dem Einziehen des Kunststoffs in den Innenraum des äußeren Pappebehälters der Kunststoff auch um den oberen Bereich an der Außenseite des"äußeren Pappebehälters gezogen wird. Nach vollständiger Eingriffnähme zwischen Stempel und Matrizen und vorzugsweise im wesentlichen gleichzeitig mit dieser Eingriffnahme beginnt die Blasumformung des inneren Kunststoffbehälters und die Vakuumformung des Schraubgewindes.

Der innere Kunststoffbehälter nach der Erfindung wird im wesentlichen wie bei der vorerwähnten älteren Patentanmeldung blasgeformt, indem ein Druckgas ins Innere der Matrize aus Bohrungen im Stempel geleitet wird, die in Verbindung mit einer Gasquelle stehen. Wie bei der älteren Patentanmeldung wird bei Verwendung eines äußeren Pappebehälters mit einem Boden ein Stempel vorgesehen, bei dem die Bohrungen so angeordnet und ausgelegt sind, daß sie das Gas in Richtung auf die Kante, des äußeren Pappebehälters leiten, die durch den Boden des äußeren Behälters und durch dessen vertikale. Wand definiert ist.

Das Schraubgewinde nach der Erfindung wird nach dem Vakuumverfahren gebildet, indem der Stempel mit einer gewindebildenden Einrichtung versehen ist, die in Verbindung mit einer Unterdruckquelle steht. Die gewindebildende Einrichtung ist so angeordnet und ausgelegt, daß bei voller Eingriffnahme zwischen Stempel und Matrize besagte Einrichtung das Kunststoffmaterial umgibt, das um den oberen Bereich an der Außenseite des äußeren Pappebehälters gezogen ist. Mittels dieser gewindebildenden. Einrichtung entsteht das Kunststoffschraubgewinde, indem an den um den oberen Bereich des äußeren Pappebehälters gezogenen Kunststoff ein Unterdruck angelegt wird, so daß sich der Kunststoff der Formgebung der gewindebildenden

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Einrichtung anpaßt.

Die Matrize und der Stempel nach der Erfindung müssen so angeordnet und ausgelegt sein, daß sich sowohl die Vakuumformung .als auch Blasformung in der vorbeschriebenen Weise durchführen lassen. Hierzu kann imStempel eine Dichtungseinrichtung vorgesehen werden, die bei voller Eingriffnahme zwischen Stempel und Matrize eng an dem Kunststoffmaterial anliegt, das die obere Kante des äußeren Behälters umgibt, so daß dieses Kunststoffmaterial auf die obere Kante gedrückt wird und dadurch die Unterdruckkammer von der Blasformungskammer isoliert wird. Es wurde festgestellt, daß infolge dieses Andrückens das Kunststoffmaterial mit der Pappe längs der oberen Kante des äußeren Pappebehälters verbunden wird.

Der Behälter kann von der Matrize und dem Stempel auf irgendeine geeignete Weise entfernt werden. Eine Methode besteht darin, die Matrize außer Eingriff mit dem Stempel und dem äußeren Pappebehälter zu bringen und dann den Behälter vom Stempel abzuschrauben. Das Abschrauben wird durch die Verbindung zwischen dem Kunststoff und der oberen Kante des äußeren Pappebehälters erleichtert. Eine weitere Methode besteht in dem Vorsehen von einer geteilten Matrize und einem geteilten Stempel, die geöffnet werden können, damit der Behälter davon entfernt werden kann.

Die das Schraubgewinde bildende Einrichtung am Stempel nach der Erfindung steht vorzugsweise in engem Eingriff mit dem um die Außenseite des äußeren Pappebehälter gezogenen Kunststoffs, wenn Stempel und Matrize in vollem Eingriff miteinander stehen. Wegen dieser engen Eingriffnahme wird die das Schraubgewinde bildende Einrichtung vorzugsweise so angeordnet und ausgelegt, daß eine Linie, die durch den am weitest innen liegenden Bereich der Einrichtung und eine Ebene durch die Achse der Einrichtung definiert ist, gegenüber der Vertikalen zum Beispiel unter einem Winkel von etwa 1/2 bis 3°, vorzugsweise etwa 1° geneigt liegt. Bei einer derart aufgebauten gewindebildenden Einrichtung wird das Einführen des Stempels in die Matrize mit dem darin angeordneten äußeren

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Pappebehälter erleichtert. Da weiter die Aufschraubkappe ein Gewinde besitzt, das nicht gegenüber der Vertikalen geneigt ist, wie dies andererseits bei der gewindebildenden Einrichtung der Fall ist, entsteht zwischen Kappe und Behälter ein besonders fester Sitz.

Zusammengefaßt wird durch die Erfindung ein Behälter zur Aufnahme von Produkten sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung des Behälters geschaffen. Der Behälter umfaßt einen-äußeren Pappebehälter und einen inneren Kunststoffbehälter, der in den äußeren Behälter eingezogen und darin blasgeformt wurde. "Der Behälter zeichnet sich durch ein Kunststoffgewinde aus, das sich von dem inneren Kunststoffbehälter um den oberen Bereich an der Außenseite des äußeren Pappebehälters erstreckt. Das Gewinde ermöglicht das Aufschrauben einer Kappe auf den Behälter, nachdem das Produkt, z.B. Nahrungsmittel, in den Behälter eingegeben wurde. Das Schraubgewinde wird nach dem Vakuumverfahren vorzugsweise gleichzeitig mit dem Blasformen des inneren Kunststoffbehälters gebildet.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine auseinandergezogene Ansicht von einem bevorzugten erfindungsgemäß aufgebauten Behälter.

Figur 2 eine geschnittene Ansicht von einem bevorzugten erfindungsgemäß aufgebauten äußeren Pappebehälter.

Figur 3 eine Draufsicht auf einen zur Bildung des vertikalen Wändabschnitts am äußeren Pappebehälter nach Fig. 2 verwendeten Zuschnitt.

Figur 4 eine Draufsicht auf eine zur Bildung des Bodens für den in Fig. 2 gezeigten äußeren Pappebehälter verwendeten Zuschnitt.

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Figur 5 eine Ansicht bezüglich der"Anordnung von Stempel, Matrize, Kunststoffschicht und äußerem Pappebehälter vor dem Einziehen des Kunststoffmaterials in letzteren.

Figur 6 eine geschnittene Ansicht der Anordnung'aus Stempel, Matrize, Kunststoffschicht und Pappebehälter bei voll in letzterem eingezogenem Kunststoffmaterial, jedoch vor dem Blasformen des Kunststoffs im äußeren Behälter und vor der Vakuumumformung des Kunststoffmaterials zu dem Schraubgewinde.

Figur 7 eine geschnittene Ansicht der Anordnung aus Stempel, Matrize, Kunststoffschicht und Pappebehälter nach der Blasumformung des Kunststoffmaterials zu einem inneren Kunststoffbehälter und der Vakuumumformung zu dem Gewinde .

Figur 8 eine geschnittene Ansicht der Unterseite des Elementes 44 am Stempel längs der durch die untere Fläche des Elementes 44 in Figuren 6 und 7 definierten Ebenen.

Figur 9 eine vergrößerte geschnittene Ansicht von einer Hälfte der bevorzugten gewindebildenden Einrichtung am Stempel bei Betrachtung längs einer Ebene durch die Achse der gewindebildenden Einrichtung, wobei der Winkel von 1 aus Darstellungsgründen übertrieben wiedergegeben ist.

Figur 1 ist eine auseinandergezogene Ansicht von einer bevorzugten Ausführungsform des Behälters nach der Erfindung. Der Behälter weist einen äußeren Pappebehälter 1o auf, der vorzugsweise aus gefalteter Pappe besteht und. über seine gesamte vertikale Länge einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die Pappe kann auch mit einem Kunststoffmaterial, z.B. Polyäthylen beschichtet sein. Desweiteren hat gemäß Figur 1 der äußere Pappebehälter eine vertikale Seitennaht 11, die sich längs der gesamten Länge des äußeren Pappebehäl-

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ters erstreckt.

Der Aufbau des äußeren Pappebehälters für die_bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist am besten in Figuren .2 bis 4 zu erkennen. Nach Figur 2 weist der äußere Pappebehälter 1o eine inseitige vertikale Wand 12, eine außenseitige vertikale Wand 13 und einen Zwischenboden 14 auf. Der äußere Pappebehälter für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird aus den in Figuren 3 und 4 gezeigten Zuschnitten errichtet."Der Zuschnitt nach Figur 3 wird mit einem Klebstoff (punktiert angedeutet) versehen, der vorzugsweise kurz vor der Errichtung des äußeren Pappebehäl-· ters auf einen Bereich an der äußeren vertikalen Wand 13 und auf die Wand 19 aufgegeben wi-rd, die sich von der äußeren vertikalen Wand 13 längs der Kerblinie 18 erstreckt. Zur Errichtung des äußeren Pappebehälters wird der in Figur 3 gezeigte Zuschnitt längs der Kerblinie 15 umgefaltet, wodurch die Kante entsteht, die die obere Kante 16 des errichteten Behälters bildet. Bei dem so gefalteten Zuschnitt befindet sich die in Figur 3 gezeigte Zuschnittskante 17 um die Breite der Wand 19 in Abstand von der Kerblinie Danach kann das weitere Errichten des Behälters wie folgt vorgenommen werden:

a) Der Zuschnitt wird weiter umgefaltet, so daß der mit Klebstoff beschichtete Bereich an der äußeren vertikalen Wand 13 über der. gegenüberliegenden Seite der äußeren vertikalen Wand zu liegen kommt;

b) der Zuschnitt 14 wird in den unteren Bereich des gemäß a) gefalteten Zuschnitts so eingesetzt, daß sich die Laschen 2o von der Wand 14 parallel zur äußeren vertikalen Wand 13 nach unten erstrecken; und

c) die Wand 19- wird umgefaltet, so daß die Laschen 2o zwischen der Wand 19 und der äußeren vertikalen Wand 13 gemäß Figur 2 sandwichartig zu liegen kommen. Während der Errichtung des Behälters wird auf die geeigneten Stellen' Druck aufgegeben, um die KlebstoffVerbindung zu erhalten, so daß der Behälter in der errichteten Stellung verbleibt.

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Darauf hinzuweisen ist, daß der vorbeschriebene äußere Pappebehälter nur eine bevorzugte Ausführung darstellt und andere äußere Pappebehälter anstelle davon vorgesehen werden können. Zum Beispiel können auch äußere Pappebehälter ohne Boden verwendet werden. Ferner lassen sich Behälter mit einer einzelnen vertikalen Wand anstelle der vertikalen Doppelwand-Konstruktion vorsehen, wenn die Festigkeit von einer Doppelwand-Konstruktion nicht erforderlich ist. Anstelle der Ausbildung der Laschen 2o durch Vorsehen von V-förmigen Einschnitten in dem in Figur 2 gezeigten Zuschnitt können diese Laschen auch durch kurze radiale Einschnitte in den Zuschnitt ausgebildet werden.

Der erfindungsgemäße Behälter weist ferner einen inneren Kunststoffbehälter 21 auf, der,wie nachfolgend näher beschrieben wird, in den äußeren Pappebehälter eingezogen und blasgeformt wurde. Die Behälter nach der Erfindung weisen ferner ein Kunststoffschraubgewinde 22 längs des oberen Bereichs des äußeren Pappebehälters auf. Wie in Figur 1 gezeigt, ist das Schraubgewinde 22 aus einem Kunststoff teil gebildet, das sich von dem inneren Kunststoffbehälter um die obere Kante 16 des äußeren Pappebehälters erstreckt. Wie nachfolgend näher gezeigt, wird das Kunststoffteil, das sich um die obere Kante 16 des äußeren Pappebehälters erstreckt, vorzugsweise mit der Pappe während der Errichtung des Behälters verklebt.

Der innere Kunststoffbehälter 21 steht vorzugsweise in einem Abstand von der durch die Stoßstelle zwischen der vertikalen Innenwand 12 und dem Boden 14 gebildeten Kante des äußeren Pappebehälters . Wie bei der vorerwähnten älteren deutschen Patentanmeldung ist der Grund hierfür, daß die Festigkeit der erfindungsgemäßen Behälter wesentlich durch die Abstandshaltung des inneren Kunststoff behälters von der zwischen der inneren vertikalen Wand 12 und dem Boden I4 gebildeten Kante des äußeren Pappebehälter erhöht wird. Insbesondere sollte der innere Kunststoffbehälter vorzugsweise in einem Abstand von etwa 3„2 mm bis etwa 9,5 mm und höchst vorzugsweise von etwa 6,4 mm von der durch die Stoßstelle

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zwischen vertikaler Innenwand 12 und Boden 14 gebildeten Kante liegen.

Das für die Ausbildung des inneren Kunststoffbehälters und das Schraubgewinde nach der Erfindung verwendete Kunststoffmaterial kann aus einer Vielzahl unterschiedlicher Werkstoffe ausgewählt werden. Zum Beispiel kann es sich um die gleichen Materialien handeln, wie sie für die Ausbildung des inneren Kunststoffbehälters nach der vorerwähnten älteren deutschen Patentanmeldung verwendet werden. - - ..

Wie in Figur 1 gezeigt_/kann der erfindungsgemäße Behälter ferner einen versiegelbaren Deckel 23 aufweisen. Der versiegelbare Deckel 23 kann aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialien, z.B. Polyäthylen, wachsbeschichtetes Papier oder Laminate aus Papier, Kunststoff und Aluminiumfolie, z.B. Papier- Kunststoff-Folie-Kunststoff laminate .bestehen. Der versiegelbare Deckel kann ferner auf das Kunststoffmaterial an der oberen Kante 16 des äußeren Pappebehälters nach irgendeiner bekannten Methode, z.B. mittels Ultraschallwellen, Wärme, Klebstoff oder durch elektronische Impulse aufgegeben werden. Ob ein versiegelbarer Deckel notwendig ist oder nicht hängt von dem im Behälter eingegebenen Pro'dukt ab. Falls das Produkt nicht oder nur geringfügig verderblich ist, kann ein solcher Deckel nicht erforderlich sein.

Nach Figur 1 weist der erfindungsgemäße Behälter ferner eine Aufschraubkappe 24 auf. Diese Kappen sind auf dem in Rede stehenden Gebiet bekannt und können den versiegelbaren Deckel oder eine Schaumstoffauskleidung, z.B. aus Polypropylen oder Polyurethan-Schaumstoff r, enthalten, die im wesentlichen die gleiche Dichtfunktion wie der Deckel übernimmt. Vorzugsweise enthält die Kappe den versiege lbaren Deckel eng anliegend an der inneren Oberfläche der Kappenoberseite. Ein derartiger Deckel kann mit dem Behälter wärmeversiegelt werden, indem über die Kappe nach deren Aufschrauben auf den Behälter Wärme zugeführt wird.

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In Figuren 5 bis 7 sind die Verfahrensschritte wiedergegeben, um den inneren Behälter 21 in den äußeren Pappebehälter 1o einzuziehen und blaszuformen und das Schraubgewinde 22 um den oberen Bereich des äußeren"Behälters 1o vakuumzuformen. -In Figur 5 ist die Anordnung aus einem Stempel 3o, einer Matrize 31, einer Kunststoffschicht 32 und dem äußeren Pappebehälter 1o vor dem Einziehen der Kunststoffschicht 32 in den Behälter 1o"~wiedergegeben. Der obere Bereich des Behälters 1o erstreckt sich nach oben über den (oberen Bereich der Matrize 31 hinaus. Wie nachfolgend näher erläutert wird, erfolgt die anschließende Vakuumformung des Kunststoffgewindes längs des oberen Bereichs des äußeren Behälters 1p.

Nach Figur 5 wird zunächst der äußere Pappebehälter in die Matrize 31 eingelegt und die Kunststoffschicht 32 zwischen Stempel 3o und Matrize 31 angeordnet. Wie am besten in Figuren 6 und 7 gezeigt _t ist die Matrize 31 bei der bevorzugten Ausführungsform an ihrem Boden speziell ausgelegt, um einen Behälter mit einem höher liegenden Zwischenboden 14 aufzunehmen. Desweiteren ist der Boden der Matrize vorzugsweise mit einem Puffer 33 zum Beispiel aus Silikon-• gummi versehen, um den äußeren Pappebehälter 1o bei der Anordnung in der Matrize 31 abzufedern.

Nach Figuren 5 bis 7 umfaßt der Stempel 3oein Zieh- und Blasformelement 34, das in Bezug auf die Matrize so angeordnet und ausgelegt ist, daß die Kunststoffschicht durch das Element 34 in die Matrize 31 hineingezogen werden kann. Vorzugsweise hat das Zieh- und Blasformelement 34 die in Figur 5 gezeigte konische Gestalt. Das Zieh- und Blasformelement 34 besitzt eine Vielzahl von Bohrungen, die über eine Leitung 36 mit einer nicht gezeigten Druckgasquelle in Verbindung stehen. Desweiteren weist das Zieh- und Blasformelement 34 vorzugsweise auch eine Heizeinrichtung 37 auf, um das Kunststoffmaterial während des nachfolgend beschriebenen. Zieh- und Blasformvorgangs auf Temperatur zu halten. Die Heizeinrichtung steht über einem Heizdrahtkanal 38 mit einer nicht gezeigten Energiequelle in Verbindung.

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Der Stempelbesitzt ferner eine Einrichtung 39 zur Bildung des Schraubgewindes» Diese Einrichtung 39 ist am Stempel soangeordnet und ausgelegt, daß bei voller in Figur 6 gezeigter Eingriffnahme 'zwischen Stempel 30 und Matrize 31 die inneren Kanten der das Schraubgewinde bildenden Einrichtung 39 sehr nahe an der Kunststoffschicht 32 liegen, die eng anliegend an den oberen Bereich des äußeren Behälters To gezogen wurde. Die in Figuren 6 bis 7 gezeigte Einrichtung 39 hat die Gestalt einer Hülse, die gegenüber dem übrigen Material des Stempels getrennt vorgeformt wurde. Es versteht sich jedoch, daß eine solche vorgeformte, das Schraubgewinde bildende Einrichtung als separates Teil gegenüber dem Rest des Stempels nur eine bevorzugte Ausbildung darstellt und für die Erfindung nicht wesentlich ist. Wie in Figuren 6 bis 7 gezeigt, ist die das Schraubgewinde bildende Einrichtung 39 mit Kanälen 4o versehen, die mit einer Unterdrückkammer 41 in Verbindung stehen. Die Unterdruckkammer selbst ist über einen ,Kanal 43 und ein Anschlußstück 42 an eine nicht gezeigte Ünterdruckquelle angeschlossen.

Nach Figuren 6 bis 7 befindet sich die Unterdruckkammer 41 zwischen einem ersten Kopfteil 44 und einem zweiten Kopfteil 45

des Stempels. Das erste Kopfteil 44 und zweite Kopfteil 45 sind durch Schrauben 46 miteinander verbunden, und das Zieh- und Blasformelement 34 ist durch Schrauben 47 am zweiten Kopfteil 45 befestigt.

Der Stempel3ο weist ferner eine Einrichtung auf, um den in der Kammer 41, den Kanälen 4o und dem Raum zwischen der das Schraubgewinde bildenden Einrichtung 39 und der Kunststoffschicht 32 aufgebauten Unterdruck aufrechtzuerhalten. Nach Figuren 6 bis 8 umfaßt diese Einrichtung einen O-Ring 5o, einen O-Ring 51 und einen Dichtring 52 aus Silikongummi. Der O-Ring 51 und der Dichtring 52 tragen ferner mit dazu bei, den Druck im Inneren der Matrize während des nachfolgend beschriebenen Ausformungsschrittes aufrechtzuerhalten.

Vor der Anordnung der Kunststoffschicht 32 gemäß Figur 5 wird diese auf eine für die Wärmeformung geeignete Temperatur, d.h. auf eine Temperatur vorgewärmt, die ein Einziehen, Blasformen und Vakuumfor-

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men der Kunststoffschicht 32 in der nachfolgend näher beschriebenen Weise erlaubt. Die Vorerwärmung der Kunststoffschicht erfolgt vorzugsweise durch einen nicht gezeigten Heizstrahler. Abhängig von zahlreichen, dem Fachmann bekannten Faktoren, z.B. der Art des verwendeten Kunststoffmaterials, der Umgebungstemperatur, der Temperatur, auf die das Kunststoff material vorerwärmt wird, den Verweilzeiten und dergleichen, kann es weiter erforderlich oder erwünscht sein, der Stempel durch die Heizeinrichtung 37 zu erwärmen.

Wie bei der vorerwähnten älteren deutschen Patentanmeldung.-kann die Dicke der Kunststoffschicht 32 vor dem Einziehen in weitem Umfang je nach Größe des Behälters und dem verwendeten Kunststoff unterschiedlich sein.

In Figur 6 ist die Anordnung aus Stempel 3o, Matrize 31, Kunststoffschicht 32 und äußerem Pappebehälter 1o in Verbindung mit der vollständig in den Behälter eingezogenen Kunststoffschicht 32 im Schnitt wiedergegeben, wobei Figur 6 den Zustand angibt, wie er vor dem Blasformen des Kunststoffs in dem äußeren Behälter und vor der Ausbildung des Schraubgewindes in dem Kunststoffmaterial durch den Vakuumformungsvorgang vorliegt.

Aus Figur 6 ist zu erkenr.en, daß der Stempel 3o, die Matrize 33, die Kunststoffschicht 32 und der äußere Pappebehälter 1o so angeordnet und aufgebaut sind, daß nach Beendigung des Tiefziehvorgangs: a) das zweite Kopfteil 45 des Stempels nahe an einem Abschnitt der Kunststoffschicht 32 anliegt und gegen diesen drückt, der eng an der oberen horizontalen Wand der Matrize 31 anliegt und gegen diese Wand drückt; b) sich ein Bereich der Kunststoffschicht 32 vertikal eng anliegend längs des oberen über die Matrize 31 hinaus ragenden Bereichs des äußeren Pappebehälters 1o erstreckt; und c) die Silikongummi-Dichtung 52 an dem oberen Endeder Kunststoffschicht 52 gegen dieses andrückend anliegt, so daß zwischen Dichtring 52 und Kunststoffschicht eine Abdichtung zustande kommt.

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Wenn Stempel, Matrize, Kunststoffschic&t und Pappebehälter geiräß Figur 6 vorliegen und vorzugsweise im wesentlichen gleichzeitig mit dem Abschluß des TiefZiehens.wird mit dem Blasformen des inneren Kunststoffbehälters und Vakuumformen des Schraubgewindes begonnen. Daß vorzugsweise das Blasformen und Vakuumformen im wesentlichen gleichzeitig mit dem Abschluß des Tiefziehens vorzugsweise erfolgt, hat folgende Gründe: a) Die Neigung, daß die Kunststoffschicht 32 am äußeren Pappebehälter 1o anklebt und dadurch die Vakuumformung des Schraubgewirides 22 beeinträchtigt wird, wird so gering wie möglich gehalten; und b) das Abkühlen des Kunststoffs vor Abschluß der Blasformung und Vakuumformung ist äußerst gering. Ein solches Abkühlen kann ein Verfestigen und Erstarren des Kunststoffs bewirken, was die Blasformung und Vakuumformung behindert oder unmöglich macht.

Die Blasformung erfolgt durch Abstrahlung eines Druckgases, vorzugsweise Luft,aus den im Stempel vorgesehenen Bohrungen 35, wie dies im wesentlichen in der vorerwähnten älteren deutschen Patentanmeldung beschrieben wird. Nicht gezeigte Nuteinschnitte oder Poren sind im Boden des äußeren Pappebehälters vorgesehen, um den Druck im Behälter während des Blasformens abzubauen, und ebenfalls ist in der Matrize 31 eine geeignete, nicht gezeigte Einrichtung vorgesehen, um den Druck aus der Matrize während des Blasformens abzuleiten.

Für den erfindungsgemäßen Blasformungsschritt können Gasdrücke in einem weiten Bereich verwendet werden. Zum Beispiel kann der Gas-

2 überdruck am Einlaß zum Stempel zwischen etwa o,35 bis 3,52 kp/cm liegen. Vorzugsweise werden jedoch aus Sicherheitsgründen und wirtschaftlichen Überlegungen relativ niedrige Luftdrücke von z.B. we-

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niger als 1,76 kp/cm verwendet.

Desweiteren können erfindungsgemäß auch Stempel mit Zieh- und Blasformungselementen verwendet werden, die keine konische Ausbildung haben. Ferner sei darauf hingewiesen, daß bei gewissen Behälterarten

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das Gas aus dem Zieh-, und Blasformungselement 34 im wesentlichen wie bei der vorgenannten älteren deutschen Patentanmeldung abgestrahlt werden sollte, d.h. a) wenn der äußere Pappebehälter einen Boden hat, sollte die Abstrahlung des Gases im wesentlichen in Richtung auf eine durch die Stoßstelle zwischen Boden und wenigstens einer vertikalen. Wand des äußeren Pappebehälters definierten Behälterkante erfolgen; und b) wenn der äußere Pappebehälter mehr als eine vertikale Wand besitzt, sollte die Abstrahlung des Gases auf jede durch die' Stoßstelle zwischen zwei vertikalen Wänden des äußeren Behälters definierte Behälterkante vorgenommen werden. .Was den Punkt b) betrifft, versteht es sich, daß der obere Bereich des · äußeren Pappebehälters einen kreisförmigen Querschnitt haben muß, damit darum das kreisförmige Schraubgewinde vakuumgeformt werden kann.

Die Gründe und Vorteile,die sich aus der Abstrahlung des Gases in der vorbeschriebenen Weise ergeben, sind in der in Rede stehenden älteren deutschen Patentanmeldung aufgeführt und brauchen hier nicht wiederholt zu werden.

Wie zuvor erwähnt, wurde ein weiter Bereich an Gasdrücken am Gaseinlaß des Stempels verwendet. Vorzugsweise wird jedoch der Luftdruck während des Blasformens so gesteuert, daß der innere Kunststoffbehälter von den durch die Stoßstelle zwischen dem Boden des äußeren Behälters und jeder vertikalen Behälterwand definierten Bodenkanten des äußeren Pappebehälters in Abstand-zu liegen kommt. Wie insbesondere zuvor erläutert, wird das Blasformen vorzugsweise so gesteuert, daß der innere Kunststoffbehälter in einem Abstand von etwa 3,2 bis etwa 9,5 mm von diesen Bodenkanten des äußeren Behälters liegt. Ferner kann das für das Blasformen verwendete Gas entweder durch den Stempel oder durch eine externe Einrichtung erwärmt werden, was mit dazu beiträgt, den Kunststoff während des Blasformens in einem wärme formbaren -Zustand zu halten.

Die Vakuumformung erfolgt durch Anlegen eines Unterdrucks über die Kanäle 4o in dem Raum zwischen der Kunststoffschicht 32 und der das

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Schraubgewinde bildenden Einrichtung 39". Der angelegte Unterdruck kann in weitem Bereich variieren, doch beträgt er vorzugsweise etwa 2,54 bis 76 cm Hg am Unterdruckeinlaß zum Stempel 3o. Wie in Figuren 5 bis 7 gezeigt, sind die Luftkanäle 4o..vorzugsweise so angeordnet und ausgelegt, daß die Luft von den am weitest außen liegenden Stellen der Nuten in der das Schraubgewinde bildenden Einrichtung 39 abgezogen wird. Die Luftkanäle 4o befinden sich an einer Vielzahl von Stellen längs des gesamten Umfangs der Einrichtung 39 und sind vorzugsweise so klein bemessen, daß das Kunststoffmaterial während der Vakuumformung darin nicht eingezogen wird.

Figur 7 zeigt die Anordnung aus Kunststoffschicht 32, Stempel 3o, Matrize 31 und, äußerem Pappebehälter 1o am Ende des Blasformungsund Vakuumformungsprozesses. In diesem Zustand können die Gas- und Unterdruckquelle abgeschaltet und der Behälter aus der Matrize herausgenommen werden. Ein Verfahren zum Entfernen des Behälters besteht, darin, daß man die Matrize vom Behälter und Stempel trennt und danach den Behälter vom Stempel abschraubt. Das Abschrauben des Behälters vom Stempel wird dadurch erleichtert, daß.wie zuvor beschrieben, bei der bevorzugten Ausführungsform die Kunststoffschicht 32 mit der oberen Kante des äußeren Pappebehälters während der Behältererrichtung verklebt wird. Diese Verklebung entsteht durch die Druckbeaufschlagung der Kunststoffschicht 32 durch den Dichtring 52 aus Silikonschaumstoff während der Errichtung des Behälters.

Es versteht sich jedoch, daß die Entfernung des Behälters von Matrize und Dorn auch auf andere Weise erfolgen kann. Zum Beispiel kann eine geteilte Matrize und ein geteilter Stempel,der zur Entfernung des Behälters geöffnet wird, vorgesehen werden.

Der Teil der Kunststoffschicht 32, der sich gemäß Figur 7 von dem Schraubgewinde 22 nach außen'erstreckt, sollte vom Behälter abgeschnitten werden. Hierzu kann eine Schere oder andere Schneidein-

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richtung nach der Entfernung des Behälters von der Matrize betätigt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Schneideinrichtung in der Matrize und/oder im Stempelvorzusehen, so daß die Kunststoffschicht 32 durch die Scherwirkung entweder während des Tiefziehens oder kurz danach abgetrennt wird, wobei sich der Behälter noch in der Matrize befindet. Andere Möglichkeiten, die Kunststoffschicht 32 abzuschneiden, bieten sich dem Fachmann ebenfalls an. Wenn die Behälter nach der Erfindung zur Aufnahme von Nahrungsmitteln verwendet werden, sollte sorgfältig darauf geachtet werden, daß kein von den Behältern abgeschnittenes Kunststoffmaterial im Behälterinneren während oder nach dem Schneidvorgang zurückbleibt. Zum Beispiel kann bei der verwendung einer geteilten Matrize und eines geteilten Stempels -und bei Abschneiden des Kunststoffmaterials in der Matrize der Verbleib von Kunststoffmaterial im Behälterinneren dadurch vermieden werden, daß man den Behälter nach Öffnung von Matrize und Stempel vertikal nach oben herausnimmt.

Um die Einführung des äußeren Pappebehälters in den Stempel zu erleichtern, wird vorzugsweise die das Schraubgewinde bildende Einrichtung so angeordnet und ausgelegt, daß die durch die am weitest innen liegenden Bereiche der Einrichtung und eine Ebene durch die Achse der Einrichtung definierte Linie etwas gegenüber der Vertikalen, z.B. um etwe. "1/2 bis 3 vorzugsweise 1° geneigt liegt. Der bevorzugte Winkel ist in Figur 9 aus Darstellungsgründen übertrieben gezeigt. Infolge der genarnten Auslegung der das Schraubgewinde bildenden Einrichtung ist natürlich die Linie, die durch den am weitest innen liegenden Bereich des am Behälter durch den Vakuumformungsvorgang gebildeten Schraubgewindes und eine Ebene durch die Achse dieses Schraubgewindes definiert wird, gleichfalls etwas gegenüber der Vertikalen geneigt. Da die Aufschraubkappe kein gegenüber der Vertikalen geneigtes Gewinde besitzt, ergibt sich durch die vorbeschriebene Neigung des Schraubgewindes zwischen Kappe und Behälter ein fester Sitz, d.h. der untere Bereich des Kunststoffschraubgewindes kann so angeordnet und ausgelegt sein, daß dieser Bereich fest gegen das Gewinde an der Aufschraubkappe drückt.

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Nach der Entfernung des Behälters von Matrize und Stempel kanr. er mit einem Nahrungsmittel oder anderem Produkt gefüllt werdei . Wie zuvor erwähnt, kann es je nach dem einzugebenden Produkt zweckmäßig sein, den Behälter mit dem darin befindlichen Nahrungsmittel durch einen versiegelbaren Deckel wärmezuversiegeln. Der Behälter kann auch mit einer Aufschraubkappe versehen werden.

Die Erfindung wurde ^vorausgehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß das Zieh- und Blasformungselement nach der Erfindung nicht notwendigerweise mit einer Heizeinrichtung versehen sein muß und daß auch andere Verfahren und Einrichtungen zum Anlegen und Aufrechterhalten eines Unterdrucks zwischen der Kunststoffschicht und der das Schraubgewinde bildenden Einrichtung gemäß Figur 6 vorgesehen bzw. angewendet werden können.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.-Wfickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

D1PL.-ING. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Li ska - -

8000 MÜNCHEN 86, DEN .

POSTFACH 860 820 '

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

International Paper Company

220 East 42nd Street Sch/ha

New York, N.Y.10017/USA

Behälter, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ■

PATENTAN SPRÜCHE

1. Behälter gekennzeichnet durch einen äußeren aus Pappe gebildeten Behälter (1o) mit wenigstens einer vertikalen Wand und einem kreisförmigen Querschnitt an seinem oberen Ende,* einen tiefgezogenen und blasgeformten inneren Kunststoffbehälter (21) und ein nahe um den oberen Bereich an der Außenseite des äußeren Behälters vorgesehenes Kunststoffschraubgewinde (22) , das aus dem sich vom inneren Kunststoffbehälter erstreckenden Kunststoff material gebildet ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Behälter (1o) einen Boden (14) aufweist und der innere Kunststoffbehälter (21) von der durch den den Boden und der vertikalen Wand gebildeten Kante des Behälters (1o) um einen Betrag von etwa 3,2 bis 9,5 mm beabstandet ist.

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3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden ein erhöhter Zwischenboden (14) ist.

4. Behälter nach Anspruch 3', dadurch g e k e η η — zeichnet, daß die vertikale Wand wenigstens zwei Lagen aus Pappe aufweist.

5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ eichnet, daß die Linie, die durch die am weitest innen liegenden Bereiche des Kunststoffsehraubgewindes (22) und durch eine Ebene durch die Achse des Schraubgewindes definiert ist, unter einem Winkel von etwa 1/2 bis 3 gegenüber der Vertikalen liegt.

6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie ι

gegenüber der Vertikalen liegt.

zeichnet, daß die Linie unter einem Winkel von etwa 1

7. Behälter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen versiegelbaren Deckel (23), der mit dem sich längs der oberen Kante des äußeren Behälters (1o) erstreckenden" Kunststoff versiegelt ist.

8. Behälter nach Anspruch 1 oder 7, gekennzeichnet durch eine Aufschraubkappe (24).

9. Verfahren zum Herstellen eines Behälters nach Anspruch 1, durch Tiefziehen und Blasformen eines Kunststoffmaterials in dem äußeren Pappebehälter und Vakuumformen des Kunststoffschraubgewindes längs des oberen Bereichs des äußeren Behälters, dadurch gekennz eichnet, daß man in einer Matrize den äußere Pappebehälter mit dem kreisförmigen Querschnitt an seiner Oberseite und mit wenigstens der einen vertikalen Wand so anordnet, daß ein oberer Bereich des äußeren Pappebehälters aus der Matrize herausragt;einen so angeordneten und ausgebildeten Stempel vorsieht, daß er in Eingriff mit der Matrize treten kann, eine Kunststoff-

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schicht erwärmt; die erwärmte Kunststoffschicht zwischen Matrir.e und Stempel anordnet; den Kunststoff in den äußeren in der Matrize angeordneten Pappebehälter hineinzieht, wobei ein erster Bereich des Kunststoffs am Stempel anliegt und sich in Abstand von der Innenseite des äußeren Pappebehälters befindet, während ein zweiter Bereich des Kunststoffs sich sehr nahe um den oberen Bereich an der Außenseite des äußeren Pappebehälters erstreckt; den Kunststoff im Pappebehälter in eine im wesentlichen anliegende Beziehung zu der wenigstens einen vertikalen Wand blasformt, indem aus dem Stempel ins Innere der Matrize ein Gas abgestrahlt wird;„und das Kunststoffschraubgewinde längs des oberen Bereichs des äußeren Behälters vakuumformt, indem an den zweiten Bereich des Kunststoffs ein Unterdruck angelegt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasformen und Vakuumformen im wesentlichen gleichzeitig mit der Beendigung des Tiefziehens beginnt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man einen dritten Bereich der Kunststoffschicht mit der oberen Kante des äußeren Pappebehälters verbindet.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den Behälter vom Stempel abschraubt.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch .gekennzeichnet, daß der an dem zweiten Bereich des Kunststoffs angelegte Unterdruck etwa 2,54 bis 76 cm Hg gemessen an dem Unterdruckeinlaß zum Stempel beträgt.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Matrize (31), mit wenigstens einer vertikalen Wand, und einer Bodenwand; einem Stempel (3o) mit einem Tiefzieh- und Blasformungselement (34) , das Bohrungen (35) aufweist, die in Verbindung mit einer Gasquelle stehen, um ein Gas vom Innenraum des Zieh- und Blasformungselementes

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in den Innenraum der Matrize zu richten, wobei die Matrize und das Zieh- und Blasformungselement so angeordnet und ausgelegt sind, daß eine Kunststoffschicht (32) durch das Zieh- und Blasformungs element in die Matrize einziehbar und danach in der Matrize blasformbar ist; eine Einrichtung (39) zur Ausbildung eines Schraubgewindes (22) , die in Verbindung mit einer Unterdruckquelle steht und so angeordnet und ausgelegt ist, um längs des oberen äußeren Bereichs von einem äußeren Pappebehälter (1o), der in der Matrize so angeordnet ist, daß der obere Bereich des äußeren Behälters aus der Matrize herausragt,.das Kunststoffschraubgewinde auszubilden, wobei das Kunststoffschraubgewinde aus dem Kunststoffmaterial geschaffen wird, das sich längs der oberen Kante des äußeren Pappebehälters und nahe um die Außenseite des oberen Bereichs des äußeren Behälters erstreckt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Zieh- und Blasformungselement(34Jkonisch gestaltet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (39) zur Bildung des Schraubgewindes Kanäle (4o) aufweist, die mit einer Unterdruckkammer (41) im Stempel (3o) in Verbindung stehen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer (41) über einen Kanal (43) im Stempel (3o) mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer (41) zwischen einem ersten Kopfteil (44) und einem zweiten Kopfteil (45) am Stempel (3o) angeordnet ist.

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1.9. - Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichn e t durch O-Ringe (50,51), zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer (41). .

20. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e η' η -

ζ ei c h η e t , daß der Stempel (3ο)-eine so angeordnete und ausgelegte Dichtung (52) aufweist, daß das sich um die obere Kante des- äußeren Pappebehälters (.1b) erstreckende Kunststoffmaterial durch die Dichtung gegen die obere Kante gepreßt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η -

ζ ei c h η. e t, daß die Matrize (31) ein Polster (33) an ihrem unteren Ende aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η -

ζ eich η e t, daß die Linie, die durch die am weitest innen liegenden Bereiche .der das Schraubgewinde bildenden Einrichtung (39) und durch eine Ebene durch die Achse der besagten Einrichtung definiert ist, um etwa 1/2 bis 3 gegenüber der Vertikalen liegt..

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