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Behälter aus thermoplastischem Kunststoff und Verfahren zu seiner
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Herstellung.
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Die Erfindung betrifft einen Behälter aus thermoplastischem Kunststoff;
derartige Behälter werden in der Verpackungsindustrie häufig verwendet, wenn es
auf die Sichtbarkeit der Ware einerseits und eine hygienische Verpackung andererseits
ankommt.
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Ein Problem bei diesen Behältern besteht darin, daß sie vom Hersteller
in der Regel an den Abfüllbetrieb bzw. den Hersteller der einzufüllenden Ware versandt
werden müssen und ein relativ großes Ve rsandvolumen einnehmen.
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Es ist daher bekannt, derartige Behälter in Form eines Kegelstumpfes
herzustellen, so daß dadurch eine Stapelung erzielt werden kann.
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Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung derartiger Behälter besteht
darin, daß zunächst zur Herstellung der Behälterwand aus der Kunststoff-Folie ein
geeigneter Folienzuschnitt ausgestanzt wird, der dann an zwei gegenüberliegenden
Kanten überlappt und verklebt oder verschweißt wird. Danach wird ein geeignetes
Bodenteil hergestellt, das einen abgewinkelten umlaufenden Rand besitzt. Dieses
Bodenteil wird über den Behältermantel gestülpt und der Rand des Bodenteils wird
mit dem übergriffenen Teil des Behältermantels ebenfalls verklebt oder verschweißt.
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Dieses Verfahren erlaubt jedoch nicht eine spezielle Formgebung, wie
zum Beispiel die Anbringung von Wülsten als Stapelrand in der Behälterwand oder
ähnliches.
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Die Herstellung eines stapelbaren Behälters durch eine kegelstumpfahnliche
Gestaltung einer Runddosen-Behäl terwand erfordert definierte Folienzuschnitte,
wobei dann auch Verluste in Form von Folienverschnitten entstehen.
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Ein anderes, weithin praktiziertes Verfahren besteht im Warmformen
(Tiefziehen) des gesamten Behälters, dieses Verfahren ermöglicht zwar die Herstellung
von Behältern in einem gewissen Größenbereich, doch sind auch hier Einschränkungen
gegeben: Im wesentlichen werden diese Einschr#änkungen vom Verhältnis der Behälterhöhe
zum Behälterdurchmesser bzw. Behälterbreite vorgegeben. Abhängig von der Art des
verwendeten Folienmaterials lassen sich in der Regel flache Behälter problemlos
herstellen, jedoch entstehen bei tiefen Behältern starke Dicken-Schwankungen in
den Behälterwänden, die letztlich zu einer begrenzten Belastbarkeit des Behälters
führen. Bei der Herstellung von stapelbaren Behältern in Form von kegelstumpfartigen
Behälterwandungen ist eine Seitenneigung des Behältermantels von mindestens 5% erforderlich,
eine Seitenteilneigung, die mit bloßem Auge ohne weiteres erkennbar ist und nicht
bei allen Behältern erwünscht ist. Das Tiefziehverfahren macht es auch erforderlich,
daß ein Bedrucken des Behälters relativ aufwendig ist, da dies am fertigen tiefgezogenen
Behälter vorgenommen werden muß. Bei der Verwendung von Hart-PVC zur Herstellung
von Klarsichtverpackungen kann beim Tiefziehverfahren auch nicht ausgeschlossen
werden, daß in Einzelfällen eine Einfärbung der verwendeten PVC-Folie auftritt,
die den Behälter für den beabsichtigten Zweck nicht mehr verwendbar macht.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen derartigen stapelbaren Behälter
aus thermoplastischem Kunststoff so auszubilden, daß zur Reduzierung des Versandvolumens
mehrere Behälter einwandfrei und ohne zu verklemmen ineinander gestapelt werden
können, und daß andererseits dieser Behälter einfach herstellbar ist, wobei insbesondere
ein beliebiges Verhältnis von Behälterdurchmesser zu Behälterhöhe vorgegeben sein
kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Behälterwandung
aus einem entlang zweier gegenüberliegenden Kanten verbundenen Folienzuschnitt besteht,
daß sein Querschnitt im oberen, einen Stapelrand bildenden Bereich im wesentlichen
konstant ist und im unteren Bereich zwischen Stapelrand und Behälterboden kegelstumpfförmig
abnimmt, daß der Querschnitt im unteren Bereich unmittelbar nach dem Stapelrand
relativ zum Abstand vom Behälterboden stärker abnimmt als im übrigen unteren Bereich,
und daß der Querschnitt des Stapelrandes an seinem oberen Umfangsbereich geringer
ist als in seinem übrigen Bereich, insbesondere kegelstumpfförmig abnimmt.
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Der Aufbau des Behälters aus einem rechteckigen Folienzuschnitt, der
entlang gegenüberliegenden Seitenkanten miteinander verklebt oder verschweißt wird,
hat den Vorteil, daß dadurch kegelstumpfförmige Behälterwandungen auch mit sehr
geringer Seitenneigung erzeugt werden können, auch mit solchen, die mit bloßem Auge
nicht ohne weiteres erkennbar sind, dennoch aber die Stapelfanigkeit der Behälter
ineinander gestatten.
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Dadurch, daß der Querschnitt im unteren Bereich urmittelbar nach dem
Stapelrand relativ zum Abstand vom Behälterboden stärker abnimmt als im übrigen
Bereich, entsteht unterhalb des Stapelrandes eine relativ starke Einschnürung, die
praktisch einen
"Anschlag" für die obere Umfangskante des Stapelrandes
des jeweils unteren Behälters bildet, in die der obere Behälter eingesetzt st.
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Dadurch, daß der Querschnitt des Stapelrandes an seinem oberen Unfangsbereich
geringer ist als in seinem übrigen Bereich, entsteht am oberen Rand des Stapelrandes
ebenfalls eine Einschnürung, die beim Ineinanderstapeln von mehreren Behältern einerseits
die oben erwähnte ~Anschlagfunktion" ' unterstützt, andererseits auch das Aufsetzen
des Behälterdeckels erleichtert, da dieser dann durch die erzeugte Abschrägung auf
den Stapelrand "geführt" wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines derartigen Behälters
sieht vor, daß aus gereckter Kunststoff-Folie eine Rohform des Behältermantels gebildet
wird, daß diese Rohform zumindest teilweise über einen Kern gestülpt wird, der die
Endform des Behältermantels vorgibt, daß die Rohform in den Schrumpfbereich des
gereckten Kunststoffs erhitzt wird, bis sie zumindest teilweise die Form des Kerns
angenommen hat und daß dann der derart geformte Behältermantel vom Kern abgenommen
wird.
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Die grundlegende Idee des erfindungsgemäen Verfahrens besteht darin,
das an sich für Verpackungszwecke bereits bekannte Schrumpfverfahren (deutsche Offenlegungsschrift
1 479 805) zur Herstellung von Verpackungsbehältern anzuwenden. Dieses Verfahren
wird in großem Umfang auch bei der Verpackung verschiedenartigster Art angewendet,
jedoch derart, daß die geschrumpfte Kunststoff-Folie immer das Verpackungsgut selbst
umschließt. Für die Herstellung von Behältern aus thermoplastischem Kunststoff unabhängig
von der konkreten Form des jeweiligen Verpackungsgutes ist dieses Verfahren noch
nicht eingesetzt worden.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß
Behälter mit beliebiger Konizität hergestellt werden können, vorzugsweise auch mit
geringer Konizität des Behältermantels, bei denen ohne Schwierigkeiten die gewünschten
räumlichen Strukturen, wie zum Beispiel ein Stapelrand erzeugt werden kann.
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Bei Bedarf ist es auch möglich, den Behälterboden in den Schrumpfvorgang
mit einzubeziehen, so daß Behälterwand und Behälterboden in einem Arbeitsgang hergestellt
werden können.
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Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Behälters und des Verfahrens
zu seiner Herstellung wird anhand von Zeichnungen naher erläutert, es zeigen: Figur
1: Einen Querschnitt durch den Behälter, Figur 2: eine Seitenansicht zweier ineinandergestapelter
Behälter, Figur 3: eine Vorrichtung zur Herstellung des Behälters nach Figur 1,
und Figur 4: den nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens den Kern umschließenden
fertigen Behältermantel.
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Der erfindungsgemäße Behälter besteht aus dem Behältermantel 10 und
dem Behälterboden 20 (und dem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Behälterdeckel).
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Der Behältermantel 10 beim dargestellten Ausführungsbeispiel einer
Runddose besteht der Behältermantel 10 aus einem zu Ringform zusammengernilten und
an den anstoßenden Seitenkanten miteinander verklebten oder verschwelßten, rechteckigen
Folienzuschnitt, der durch das unten geschilderte Aufschrumpfen auf einen Fonrikern
den in den Figuren dargestellten Querschnittsverlauf annimmt. Insbesondere lassen
sich bei diesem Querschnittsverlauf drei Bereiche unterscheiden: Einen oberen Bereich
A, der als Stapelrand 10a dient, und dessen Querschnitt im wesentlichen konstant
ist, sich in einem oberen Umfangsbereich C aber nach obenhin verjüngt, und einem
unteren Bereich B, der den überwiegenden Teil der Behälterwandung einnimmt, und
der eine Kegelstumpfform besitzt, die es gestattet, daß zwei Behälter 1 und 2 soweit
ineinandergeschoben werden können (Fig. 2), bis ihre Stapelränder aufeinander aufsitzen.
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Zu diesem Zweck weist die Runddose in ihrem Anschlußbereich an den
Stapelrand 10a eine relativ starke Querschnittsabnahme auf, wogegen die Querschnittsabnahme
über den übrigen Bereich b relativ zur Höhe x des Behälters konstant ist.
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In Figur 2 ist schematisch dargestellt, wie die derart geformten Behälter
ineinandergesetzt werden können, man erkennt noch die Überlappungen 60,70 der beiden
Behälter, wo der zylindrische Behälter-Rohmantel durch Übereinanderlegen und Verschweißung
bzw. Verklebung des rechteckigen Folienzuschnittes gebildet ist.
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An seinem unteren Ende weist der Behältermantel 10 einen nach innen
gerichteten Ringflansch 10b auf, in die der Behälterboden 20 eingelegt ist.
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Der Behälterboden 20 weist in bekannter Form zur Stabilisierung Vertiefungen
22 bzw. ringförmige Nuten 21 auf.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Behälter erfolgt wie folgt (Figuren
3 und 4): Zunächst wird eine Rohform 11 des späteren Behältermantels hergestellt,
in dem aus einer Kunststoff-Folie rechteckige Zuschnitte ausgestanzt werden, diese
gegebenenfalls bedruckt werden und zu einem Zylinder verklebt oder verschweißt werden.
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Diese Rohform 11 wird über einen Kern 13 gestülpt, der die spätere
Formgebung des Behältermantels 10 vorgibt, zur Verdeutlichung ist in Figur 3 eine
relativ große Konizität des Kerns 13 dargestellt.
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Danach wird der Kern 13 mit der Rohform 11 in einen Ofen 40 mit Heizelementen
41 in Form von Heißluftdüsen eingeführt, worauf der Schrumpfvorgang der gereckten
Kunststoff-Folie, beginnend am unteren Behälterende, einsetzt. Nach Abschluß des
Schrumpfvorganges liegt dann der Behältermantel 10 vollständig am Kern 13 an, wobei
der überstehende Rand 21 der Rohform 11 den Ringwulst 10b des fertigen Behälters
10 ergibt.
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Nach Durchführung des Schrumpfvorganges wird der fertige Behältermantel
10 vom Kern 13 abgenommen. Im Falle einer starken Konizität des konischen Bereichs
C des Stapelrandes 10a ist es zweckmäßig den Kern 13 zweiteilig auszubilden, wobei
im ausgefahrenen Zustand der beiden Kernhälften ein Spalt 13a zwischen den beiden
Kernhälften besteht, zur Abnahme des Behältermantels 10 werden diese beiden Kernhälften
dann zusammenge fahren, der Spalt 13a also geschlossen, wobei der Durchmesser
der
zusammengefahrenen beiden Kernhälften nicht größer sein sollte als der geringste
Durchmesser im Bereich C des Stapelrandes 10a, also der Öffnungsdurchmesser des
Behälters.
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Nach Abnahme des Behälters wird dann ein Behälterboden 20 von oben
in den Behälter eingeführt, bis er -auf dem umlaufenden Ringwulst 10b aufsitzt und
dort entweder eingeklebt oder mittels bekannter Schweißvorrichtungen (zum Beispiel
Son otroden (Ultraschall) oder Elektroden (Hochfrequenz) mit dem Ringwulst 10b verschweißt.
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Diese prinzipiell einfache Art der Herstellung läßt sich beliebig
variieren und auch mit einfachen Mitteln automatisieren, das Aufsetzen der Rohform,
das Einfahren in den Ofen 40, die Abnahme des Behältermantels und das Einlegen und
Verkleben bzw. Verschweißen des Behälterbodens kann in konventioneller Verfahrenstechnik
erfolgen, wobei die Handhabung der Behälterteile im wesentlichen durch pneumatisch
arbeitende Maschinenteile erfolgen kann.
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In Abwandlung vom beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es bei diesem
Verfahren auch ohne weiteres möglich, den Behälterboden 20 bereits beim Aufschrumpfen
der Rohform 11 zu integrieren, und zwar so, daß der Behälterboden einen etwas größeren
Durchmesser als die Stirnseite des Formkerns 13 aufweist, beim Aufschrumpfen der
Rohrform wird dadurch eine den Behälterboden umfangseitig umschließende Sicke erzeugt,
die diesen formschiüssig festhält. Dadurch können weitere Bearbeitungsgänge, wie
das Verkleben oder Einschweißen des Behälterbodens in den Behäl termante 1 eingespart
werden.
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Dieses Verfahren läßt sich besonders dann ausführen, wenn das Material
des Behälterbodens 20 ein anderes ist als das Material der Rohform 11, so daß der
Behälterboden 20 vom Schrumpfvorgang im Ofen 40 nicht beeinträchtigt wird.
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Konkret läßt sich dies entweder dadurch erreichen, daß der Behälterboden
aus Karton besteht oder einen Schrumpfoereich hat, der über dem Schrumpfbereich
der Kunststoff-Folie des Behältermantels 10 liegt.
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Bei besonderen Formen des Behältermantels 10 kann es günstig sein,
den Kern 13 ebenfalls etwas zu temperieren, und zwar auf eine Temperatur unterhalb
des Schrumpfbereiches des Kunststoffmaterials, zur Erzeugung eines besonders gleichmäßigen
Behältermantels, insbesondere bei größerer Konizität des Behältermantels kann man
auch zwischen dem Kern 13 und der Rohform 10 während des Erhitzens einen Unterdruck
erzeugen, so daß der Anschmiegungsprozess der Rohform 11 an den Kern 13 unterstützt
wird.
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Im Rahmen einer automatisierten Herstellung der erfindungsgemaßen
Behälter kann der Ofen 40 auch als Schrumpftunnel ausgebildet sein, den der Kern
13 mit der übergestülpten Rohform 11 durchläuft.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Behälters können wie folgt zusammengefaßt
werden: Er besteht vollständig (Behälter und Deckel) aus einem homogenen Material
ohne zusätzliche Hilfsrnittel, der zylindrische Verlauf des oberen Behälterteils
sichert ein paßgenaues und dichtes Aufsetzen des Deckels, und damit einen dichten
Abschluß gegen Umgebungseinflüsse, also keine Beeinflussung durch Fremdgerüche.
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Die durch das Schrumpfverfahren gewährleistete gleichmAßige Dicke
des Behältcnnantels über die gesamte Umfangsfläche ergibt eine hohe Stauchbelastbarkeit,
da Schwachstellen durch lokale Materialverdönnungen ausgeschlossen sind.
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Die Stapelfähigkeit erlaubt eine Minderung des Lager- und Transportvolumens
auf etwa ein Zehntel des bei nicht stapelfähigen Behältern notwendigen Volumens.
Eine automatische Stapelung und Entstapelung mehrerer Behälter ermöglicht eine Automatisierung
und damit eine erhebliche Steigerung der Abpackleistungen. Auch großvolumige Behälter,
die zum Beispiel durch das eingangs beschriebene Tiefziehen nicht mehr vernünftig
zu fertigen sind, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wirtschaftlich hergestellt
werden.
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Da die Behälterfertigung abfallos erfolgen kann, ist somit auch eine
Minimierung des Materialverbrauchs sichergestellt.
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Gesetzliche Vorschriften sind mit dem erfindungsgemäßen Behälter ohne
weiteres zu erfüllen.