DE3322976C2 - Verfahren zum Herstellen eines mit einem Verstärkungsring versehenen Papierbehälters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit einem Verstärkungsring versehenen Papierbehälters aus siegel­ fähigem Karton, bei welchem in einen gewickelten Mantel ein Bo­ den eingesetzt sowie wenigstens auf die obere Schnittkante der offenen Behälterseite ein Verstärkungsring aus Kunststoff auf­ gesteckt wird, welcher sowohl an der Innen- als auch an der Außenfläche des Mantels anliegt.

Die Erfindung betrifft auch einen Verstärkungsring, wie er für das neue Verfahren eingesetzt wird.

Ein nach einem Verfahren der eingangs genannten Art hergestell­ ter Papierbehälter ist aus der FR-PS 23 22 803 bekannt. Hier wird auf dessen obere Schnittkante an der offenen Behälterseite ein Kunststoffring aufgesteckt, der dem Papierbehälter eine ge­ wisse Stabilität geben soll. Dieser Kunststoffring kann die obere Schnittkante sowohl außen als auch innen umgreifen. Zum Aufstecken dieses Kunststoffringes wird die elastische Verform­ barkeit des Mantels ausgenutzt, welcher vorübergehend mit einem entsprechenden Dorn aufgeweitet wird und sich anschließend an den aufgesteckten Ring anlegt. Sowohl der Verstärkungsring als auch der Mantel müssen eine leichte Konizität aufweisen, und zwar derart, daß der obere Behälterdurchmesser kleiner ist als der untere Behälterdurchmesser. Der Anwendungsbereich solcher konischer Papierbehälter ist zu sehr eingeschränkt. Darüber hinaus ist bei solchen Papierbehältern nicht gewährleistet, daß zwischen Mantel und dem Verstärkungsring eine ausreichende Ab­ dichtung gegeben ist. Man hat daher schon versucht, die als Verstärkung dienenden Kunststoffringe in den Mantel einzu­ schweißen. Da diese Ringe aber im Vergleich zur Wandstärke des Mantels eine relativ große Dicke aufweisen, haben sich beim Schweißen stets Schwierigkeiten ergeben. Beim Schweißvorgang haben sich die Kunststoffringe plastisch verformt und sind in sich so weich geworden, daß sie ihre Formgenauigkeit verloren. Behälter dieser Art und das entsprechende Herstellungsverfahren haben sich deshalb in der Praxis nicht bewährt.

Aus der DE-OS 14 86 628 ist es bekannt, einen Verschluß auf einen Deckel durch Reibungswärme aufzuschweißen, die beim Schweißvorgang erzeugt wird. Dabei sind dort unter anderem ringförmige Erhöhungen an den Berührungsflächen vorgesehen, die aber ausschließlich dazu dienen, die notwendige Reibungswärme durch Druck und Drehung zu erzeugen und anschließend das not­ wendige Aufbringen eines Druckes zu ermöglichen. Eine Lösung des Problems der Verformung von Kunststoffringen, wie es vorher erwähnt wurde, bringt das aus dieser DE-OS bekannte Reib­ schweißverfahren nicht.

Gleiches gilt für die Ausführungen zum Heißgasschweißen in der DIN 1910, Blatt 3.2.1, wo nur die Rede davon ist, daß Berüh­ rungsflächen durch geeignete heiße Gase, wie Luft oder Stick­ stoff, auf die erforderliche Schweißtemperatur erwärmt und unter Anwendung von Druck, mit oder ohne Zusatzwerkstoff ver­ schweißt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszulegen, daß die Verstärkungsringe dicht mit dem Mantel verbindbar sind, ohne daß jedoch die aus der Praxis erwähnten Nachteile einer Verformung der Ringe beim Schweißvorgang auftreten.

Die Erfindung besteht bei einem Verfahren der eingangs genann­ ten Art darin, daß der Verstärkungsring mit von der Oberfläche abstehenden Teilbereichen versehen wird, die mit dem Mantel in Berührung kommen, und daß nur diese Teilbereiche unmittelbar vor dem Aufstecken durch Anblasen mit Heißluft schweißfähig gemacht werden. Durch ein solches Vorgehen kann erreicht werden, daß lediglich die eine Verbindung mit dem Mantel einge­ hende Oberfläche des Verstärkungsringes fließfähig wird, wäh­ rend der Kern des Ringes kalt bleibt, so daß der Ring seine Formgenauigkeit behält und stabil bleibt. Es schmelzen ledig­ lich solche Teilbereiche an, die entsprechend ausgebildet sein können, die leicht mit dem beschichteten Papier verschweißbar sind. Der Ring selbst bleibt unbeeinflußt. Erreicht wird diese Teilerhitzung dadurch, daß beispielsweise wulstartige Teile o. dgl. des Kunststoffringes vor dem Aufstecken des Ringes mit Heißluft angeblasen werden, was mehrmals hintereinander bei­ spielsweise an drei bis vier aufeinanderfolgenden Arbeitssta­ tionen erfolgen kann. Der Kunststoffring selbst wird dabei bei der kleinen Erhitzungszeit nicht bis zum Erweichungspunkt er­ hitzt. Trotz dieser kleinen Taktzeit kann aber genügend Wärme an die Teilbereiche gelangen, die sich vor dem Aufstecken bis zur Schweißfähigkeit erweichen sollen.

Zur Durchführung des Verfahrens wird in besonders einfacher und vorteilhafter Weise ein Verstärkungsring vorgesehen, bei dem die Teilbereiche, die erhitzt werden, als Schmelzlamellen mit großer Oberfläche ausgebildet sind. Die Schmelzlamellen werden dabei überall dort vorgesehen, wo zum Verschweißen verschmolze­ ner bzw. erweichter Kunststoff notwendig ist. Nach dem Ein­ schweißen haben die Schmelzlamellen ihre Struktur verloren. Bei Schmelzlamellen, die aus Polyäthylen bestehen, hat sich gezeigt, daß bei der Beaufschlagung mit Heißluft eine Taktzeit von 150 pro Minute erreicht werden kann. Die Schmelzlamellen nehmen we­ gen ihrer großen Oberfläche beim Anblasen mit Heißluft schnell ihre Erweichungstemperatur an, während der eigentliche Kern des Verstärkungsringes aus Kunststoff selbst an der Oberfläche noch kalt bleibt. Ein solcher Kunststoffring kann natürlich nicht nur auf den oberen Rand des Behälters, sondern auch am unteren Rand aufgeschoben werden, wobei er dort auch den Bördelrand eines Bodens mit umfassen kann.

Vorteilhaft ist es, wenn die Schmelzlamellen auf dem der Innen­ fläche des Mantels zugeordneten Bereich des Kunststoffringes angebracht sind. Da die fertigen Behälter häufig mit Flüssig­ keiten gefüllt und anschließend mit einer Abdeckung verschlos­ sen werden, ist es wichtig, daß diese Behälter flüssigkeits­ dicht sind. Aus diesem Grund muß der Verstärkungsring insbeson­ dere mit der Innenfläche des Mantels flüssigkeitsdicht und we­ gen der Haltbarkeit des Inhalts gasdicht verschweißbar sein.

Je nach Ausgestaltung des Behälters können auch die Lamellen unterschiedlich ausgebildet sein. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, scheibenringartig ausgebildete Schmelzlamellen zu verwenden, welche den Kunststoffring rippenartig umgeben. Diese scheibenringartig ausgebildeten Lamellen können dabei ge­ gebenenfalls in der Art eines Gewindes angeordnet sein. Alter­ nativ kann auch vorgesehen sein, daß die Schmelzlamellen als konische Ringe vom Verstärkungsring nach außen abstehen, wodurch bei gleichem Außenumfang eine größere Außenoberfläche erreichbar ist. Für den dem Boden des Behälters zugeordneten Kunststoff- und Verstärkungsring ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich eine dem Boden zugeordnete zylindrische Lamelle vorgesehen ist, die sich nicht nur mit dem Bördelrand des Bodens, sondern auch mit der Bogenfläche selbst verbindet und schließlich ist es möglich, daß für den Fall, daß der Kunststoffring auch mit der Außen­ fläche des Behältermantels verschweißt werden soll, zusätzlich mit einer an der Außenfläche des Mantels anliegenden Schmelz­ lamelle versehen wird, die vorzugsweise als ein zylindrischer Ring ausgebildet ist, der den hülsenartigen Teil des Kunststoff­ ringes radial mit Abstand umgibt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen gewickelten Papierbehälter mit oben und unten aufgesteckten Verstärkungsringen aus Kunststoff,

Fig. 2 einen oberen Verstärkungsring mit scheibenartig aus­ gestalteten Schmelzlamellen,

Fig. 3 einen Kunststoffring, dessen Schmelzlamellen eine konische Außenfläche aufweisen,

Fig. 4 einen Kunststoffring, dessen Schmelzlamellen gewinde­ artig angeordnet sind und

Fig. 5 die Ausgestaltung des dem Boden des Behälters zuge­ ordneten Kunststoffringes.

Der zylindrische Papierbehälter 1 der Fig. 1 weist einen ge­ wickelten Mantel 2 auf, der wenigstens auf seiner Innenseite mit einer siegelfähigen und flüssigkeitsdichten Beschichtung versehen ist. Mit 3 ist die nach dem Wickeln des Mantels 2 außenliegende, längs der Mantellinie verlaufende Schnittkante bezeichnet, der eine innere Schnittkante 4 zugeordnet ist, so daß sich ein Überlappungsbereich 5 ergibt.

In den gewickelten Mantel 2 ist ein beidseitig siegelfähig be­ schichteter Boden 6 eingesetzt, der mit einem zylindrischen Bördelrand 7 versehen ist, der sich gegen die zylindrische Innenfläche des Mantels 2 anlegen kann.

Zur Erhöhung der Stabilität und zur Bildung des Siegelrandes des Papierbehälters 1 ist auf die obere offene Schnittkante des Mantels 2 ein Verstärkungsring 8 aus Kunststoff aufgesteckt, der zu diesem Zweck eine kreisförmige Ringnut 9 aufweist. Der Verstärkungsring 8 weist einen kurzen hülsenartigen Bereich 10 auf, mit dem er an der Außenfläche des Mantels 2 anliegt, sowie einen längeren hülsenartigen Bereich 11, mit welchem er an der Innenfläche des Mantels 2 anliegt. Der Verstärkungsring 8 ist oben mit einer Auflagefläche 12 versehen, auf die nach dem Füllen des Behälters 1 mit einer Flüssigkeit eine Abdeckung, beispielsweise aus Aluminiumfolie, aufgebracht werden kann.

Der unteren offenen Schnittkante des Mantels 2 ist ein weiterer Verstärkungsring 13 aus Kunststoff zugeordnet, der ebenfalls eine kreisförmige Nut 14 aufweist, die etwas breiter als die Nut 9 des oberen Verstärkungsringes 8 ist. Der untere Ver­ stärkungsring 13 wird sowohl über die offene untere Schnittkante des Mantels 2 als auch über die offene untere Schnittkante des Bördelrandes 7 des Bodens 6 formschlüssig aufgesteckt. Der Ver­ stärkungsring 13 ist hülsenartig ausgebildet und liegt mit einer hülsenartigen Fläche 15 an der Außenfläche des Mantels 2 und mit einer hülsenartigen Fläche 16 an der Innenfläche des Bördel­ randes 7 des Bodens 6 an.

Damit die Verstärkungsringe 8 und 13 mit dem Mantel 2 und dem Boden 6 so verschweißt werden können, daß der Behälter 1 an­ schließend das in Fig. 1 dargestellte Aussehen hat, weisen die Verstärkungsringe 8 und 13 vor dem Verschweißen eine Form auf, wie sie in den Fig. 2 bis 5 erläutert wird.

Damit der Verstärkungsring 8 beim Verschweißen mit dem Mantel 2 aus Stabilitätsgründen kalt bleibt und nur an seiner zu ver­ schweißenden Oberfläche erweicht, sind an dem der Innenfläche des Mantels 2 zugeordneten Bereich 11 drei kreisscheibenartige Schmelzlamellen 17 angebracht, die sehr dünnwandig sind und im Vergleich zu ihrer Oberfläche ein geringes Volumen aufweisen. Die Schmelzlamellen 17 sind wesentlich dünner als die übrige Wandstärke des Kunststoffringes 8 und stehen rippenartig von dem hülsenartigen Bereich 11 nach außen ab. Die Schmelzlamellen 17 schmelzen beim Erhitzen durch Heißluft vor dem Aufstecken auf den Mantel 2 oder werden zumindest so weich, daß sie plastisch verformbar sind. Ihre Gestalt ist nach dem Einsetzen des Kunst­ stoffringes 8 in den Behältermantel 2 nicht mehr erkennbar.

Die Ausgestaltung des Verstärkungsringes 8 nach Fig. 3 unter­ scheidet sich von der Ausführung nach Fig. 2 zum einen dadurch, daß anstelle der kreisscheibenartigen Schmelzlamellen 17 anders gestaltete Schmelzlamellen 18 vorgesehen sind, die eine koni­ sche Außenfläche und gegebenenfalls ebenfalls konische Innen­ fläche aufweisen. Dadurch wird die Oberfläche bei gleichbleiben­ dem Außendurchmesser vergrößert, wodurch eine noch bessere Ab­ dichtung nach dem Einschweißen des Kunststoffringes 8 in den Mantel 2 erfolgt. Zusätzlich ist auf dem der Außenfläche des Mantels 2 zugeordneten Bereich 10 des Kunststoffringes 8 eine weitere Schmelzlamelle 19 angebracht, die zylinderförmig ausge­ bildet ist und den hülsenartigen Bereich 11 mit radialem Abstand umgibt.

Die Ausgestaltung nach Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Ausführung nach Fig. 2, mit dem einzigen Unterschied, daß die kreisscheibenartigen Lamellen 20 in diesem Falle gewindeartig angeordnet sind. Zur besseren Darstellung ist der Kunststoff­ ring 8 nach Fig. 4 deshalb in der Seitenansicht gezeigt, während die übrigen Ausführungsbeispiele 2, 3 und 5 im Schnitt gezeichnet sind.

Der Kunststoffring 13 nach Fig. 5 dient der Abdeckung der dem Boden 6 zugeordneten unteren Schnittkante des Mantels 2 sowie der Schnittkante des Bördelrandes 7 des Bodens 6. Aus diesem Grunde ist die kreisförmige Nut 14 so breit ausgeführt, daß sie für wenigstens zwei Wandstärken ausreicht. Ansonsten ent­ spricht die Ausgestaltung des unteren Kunststoffringes 13 der Variante nach Fig. 3, d. h. die Schmelzlamellen 21 weisen wie­ der eine konische Außenfläche auf und sind gegen den Boden 6 zugerichtet. Der Unterseite des Bodens 6 ist eine zusätzliche dünnwandige hohlzylindrische Schmelzlamelle 22 des Kunststoff­ ringes 13 zugeordnet, die sich an der Stelle 23 mit dem Boden 6 beim Verschweißen verbindet. Dadurch erfolgt eine zusätzliche Abdichtung des fertigen Papierbehälters 1.

Die Herstellung des neuen Behälters erfolgt nun dadurch, daß nach dem Wickeln des Mantels 2 und nach dem Einsetzen des Bo­ dens 6 die beiden Verstärkungsringe 8 und 13 in einer geeigne­ ten Vorrichtung aufgeschoben werden. Dazu wird sowohl der Ver­ stärkungsring 8 als auch der Verstärkungsring 13 vor dem Auf­ schieben auf die Behälterkanten durch Anblasen mit Heißluft so erwärmt, daß jeweils nur die nach außen abstehenden Schmelzla­ mellen 17 bis 20, bzw. 21 und 22 sich so weit erhitzen, daß sie fließ­ fähig werden. Das geschieht dadurch, daß diese Lamellen in mehreren Arbeitsstationen hintereinander vorzugsweise an drei bis vier aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen mit Heißluft gezielt angeblasen werden, so daß sie erst kurz vor dem Auf­ schieben in einem fließfähigen und schweißfähigen Zustand vor­ liegen. Werden die Ringe 8 bzw. 13 dann auf die Behälterkanten aufgeschoben und leicht angedrückt, so werden dabei die Ver­ stärkungsringe 8 bzw. 13 mit dem Behältermantel 2 dicht und dauerhaft verschweißt. Die Form der Verstärkungsringe 8 bzw. 13 wird bei diesem Verfahren nicht beeinträchtigt, da sich die hülsenförmigen Bereiche 10 und 11 bzw. 15 und 16, die auch eine größere Wandstärke aufweisen, beim Anblasen mit Heiß­ luft nicht so weit erwärmen, daß sie einer Deformation unter­ liegen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen eines mit einem Verstärkungs­ ring versehenen Papierbehälters aus siegelfähigem Karton, bei welchem in einen gewickelten Mantel ein Boden eingesetzt sowie wenigstens auf die obere Schnittkante der offenen Behälterseite ein Verstärkungsring aus Kunststoff aufgesteckt wird, welcher sowohl an der Innen- als auch an der Außenfläche des Mantels anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsring (8) mit von der Oberfläche abstehenden Teilbereichen versehen wird, die mit dem Mantel (2) in Berührung kommen und daß nur diese Teilbereiche unmittelbar vor dem Aufstecken durch Anblasen mit Heißluft schweißfähig gemacht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anblasen mit Heißluft mehrmals hintereinander an drei bis vier aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf die am Boden (6) befindliche untere Schnittkante des Mantels (2) ein weiterer Verstärkungs­ ring (13) aus Kunststoff aufgesteckt wird, dessen am Mantel an­ liegende Teilbereiche unmittelbar vor dem Aufstecken auf den Mantel (2) durch Erhitzen fließfähig gemacht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, der Verstärkungsring (13) zugleich über eine gegebenenfalls vorhandene Umbördelung (7) des Bodens (6) gesteckt wird.

5. Verstärkungsring für einen Papierbehälter, der nach Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbereiche des Kunst­ stoffringes (8, 13), die erhitzt werden, als Schmelzlamellen (17, 18, 19, 20, 21, 22) mit großer Oberfläche ausgebildet sind.

6. Verstärkungsring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schmelzlamellen (17, 18, 20, 21) auf der der Innenfläche des Mantels (2) zugeordneten Seite (11, 16) ange­ bracht sind.

7. Verstärkungsring nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schmelzlamellen (17, 29) scheibenringar­ tig ausgebildet sind.

8. Verstärkungsring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schmelzlamellen (20) gewindeähnlich angeordnet sind.

9. Verstärkungsring nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenflächen der Schmelzlamellen (18, 21) konisch verlaufen.

10. Verstärkungsring nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß er zusätzlich in seinem an der Außen­ fläche des Mantels (2) anliegenden Bereich (10) mit wenigstens einer äußeren Schmelzlamelle (19) versehen ist.

11. Verstärkungsring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die äußere Schmelzlamelle (19) zylindrisch ausgebildet ist und den Kunststoffring (8) mit Abstand umgibt.

12. Verstärkungsring nach einem der Ansprüche 5 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine dem Boden (6) zuge­ ordnete, vorzugsweise zylindrische Schmelzlamelle (22) ange­ bracht ist, die in etwa mit der Innenfläche (16) des Kunst­ stoffringes (13) fluchtet.