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Gebiet der
Erfindung
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Die Erfindung ist auf Verbundbehälter aus
Pappe und Behälterkörper für Produkte,
wie z. B. Lebensmittel und andere Güter, gerichtet. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf Verbundbehälter aus Pappe und Behälterkörper, die
eine Körperwandkonstruktion
aufweisen, die axiale Festigkeit, Steifigkeit sowie andere Eigenschaften
im Vergleich zu konventionellen Behälterkörperkonstruktionen aus vergleichbaren
Materialien optimiert.
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Hintergrund
der Erfindung
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Verbundbehälter aus Pappe zur Verpackung
von Lebensmitteln und verschiedenen anderen Gütern stellen kommerziell bedeutsame
Produkte dar. Diese Behälter
sind den Verbrauchern wohlbekannt als Verpackung von verschiedenen
Lebensmitteln einschließlich
gefrorenen Getränken,
essfertigen Snackprodukten, Getränkepulver,
Nüssen,
Teigprodukten und verschiedenen Nicht-Lebensmittel-Produkten einschließlich Klebstoffen,
Dichtmitteln etc. Typischerweise werden die Behälter hergestellt aus einer
einlagigen oder aus einer mehrlagigen Körperwand aus Pappe; einer Innenauskleidung
bzw. -lage, hergestellt aus einer oder mehreren Schichten, um den
Behälterinhalt
gegen Feuchtigkeit und/oder gegen Sauerstoff zu schützen; und
einer äußeren Etiketten-
bzw. Beschriftungsschicht, die zur Identifizierung des Behälterinhaltes
dient. Endkappen- oder Verschlussmittel sind an einer oder an beiden
Enden des Behälterkörpers angebracht,
und sind typischerweise aus Metall, Kunststoffen, Folien oder Folienlaminaten,
oder aus Verbundmaterialien aus Pappe gebildet. In einigen Fällen kann
ein Ende des Behälters
aus einer abziehbaren Folienschicht hergestellt sein, die von einer Schutzkappe
bedeckt ist.
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In vielen Fällen haben die Behälterkörper einen
kreisförmigen
oder einen runden Querschnitt, siehe zum Beispiel das U.S. Patent
Nr. 3,892,351 von Johnson et al. Der Behälterkörper kann jedoch alternativ
auch einen nicht-runden Querschnitt aufweisen, siehe zum Beispiel
das U.S. Patent Nr. Des. 382,446 von Bacon.
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Die Verbundbehälterkörper werden in verschiedenen
Prozessschritten hergestellt, einschließlich des spiralförmigen Wickelns,
des übereinandergerollten
Wickelns und linearer Ziehvorgänge,
welche durch Wickeln oder Umrollen bzw. Verwinden einer strukturellen
Körperwandlage
oder solcher Lagen und einer beschriftbaren Lage um einen stationären Dorn
herum durchgeführt
werden, um einen fortlaufenden röhrenförmigen Körper zu
formen. Der röhrenförmige Körper wird
in Segmente zerschnitten, wobei jedes dieser Segmente die geforderte
Länge für einen
einzelnen Behälter
aufweist. Anschließend
wird ein Verschlußelement auf
ein Ende jedes Behälters
angebracht, um dadurch einen offenen Behälter zu schaffen, der mit dem
gewünschten
Produkt befüllt
werden kann. Nachdem der Behälter
mit dem Produkt befüllt
wurde, wird das zweite Verschlußelement
angebracht, um das offene Ende des Behälters zu versiegeln.
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Der Prozess des Anbringens der Verschlußelemente
an die Behälterenden
bedingt typischerweise die Anwendung von erheblichen axialen Kräften an
den Behälterkörper. In
einigen Fällen
wird eine gewalzte bzw. gerollte Lippe an einem Ende des Behälterkörpers geformt,
um eine versiegelbare Oberfläche
für eine
abziehbare Folienschicht bereitzustellen und/oder um einen aufsteckbaren Überdeckel
zu tragen. Der Arbeitsvorgang, um eine solche gewalzte bzw. gerollte
Lippe zu formen, schließt
in ähnlicher
Weise das Aufbringen einer erheblichen axialen Last auf den Behälterkörper ein.
Zudem sind die befüllten
Behälter
oft einer erheblichen axialen Last während des Transports und der
Lagerung ausgesetzt, da viele Schichten von verpackten Produkten
beim Transport und bei der Lagerung aufeinander gestapelt sein können und/oder
viele Kartons der befüllten
Behälter
aufeinander gestapelt sein können
oder für
die Halterung für
Kartons mit anderen Produkten sorgen.
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Dadurch, dass die Verbundbehälterkörper aus
Pappe diesen axial ansetzenden Kräften während der Herstellung, beim
Transport und bei der Lagerung standhalten müssen, ist die Festigkeit und
Dicke des einlagigen oder mehrlagigen Pappematerials, aus denen
die Körperwand
hergestellt ist, so ausgewählt,
daß sie
die notwendige axiale Bruchfestigkeit bewirken. Dies wird typischerweise
durch die Verwendung von Pappe mit relativ hoher Druckfestigkeit
erreicht, um die einlagige oder mehrlagige Körperwand herzustellen und/oder durch
die Auswahl der Dicke der Lage oder der Lagen, um eine spezifische
Körperwanddicke
zu erreichen, die ausgelegt ist, um die strukturellen Anforderungen
zu erfüllen.
Typischerweise haben die Pappematerialien eine normalisierte Druckfestigkeit,
i. e. eine Festigkeit pro Flächeneinheit,
gemessen in Maschinenrichtung gemäß der Standardprozedur „STFI" TAPPI, von größer als
etwa 12,4 MN/m2 (1800 psi)(pounds per square
inch, 1 psi = 6895 Pa, 1 Pa = 1 N/m2) und
typischerweise hat der Pappeanteil bzw. -abschnitt an der Körperwand
eine Dicke von größer als
etwa 0,4 mm (0,014 inch).
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In letzter Zeit wurden verschiedene
verbesserte Konstruktionen von mehrschichtigen Pappewickelkernen
für gewickelte
Produkte wie Folien, Garnen und ähnliches,
offenbart. Die verschiedenen Konstruktionen sorgen für jeweils
spezifisch verbesserte Festigkeitseigenschaften, maßgeschneidert
für den
Endeinsatz des Wickelkerns. Zum Beispiel offenbart das U.S. Patent
Nr. 5,505,395 von Qiu et al. spiralförmig gewundene Wickelhülsen bzw.
-kerne aus Pappe, die eine verbesserte Beständigkeit gegen eine Verminderung
des Innendurchmessers durch radial ansetzenden Druck bei einem fest
umwickelten Folien- oder Garnmaterial aufweisen. Bei diesen Konstruktionen
wird die zylindrische Körperwand
der Wickelhülse
aus drei oder mehr strukturellen Lagen aus Pappe hergestellt. Die
mittlere Lage oder Lagen, die zum Bilden der Körperwand verwendet werden,
ist bzw. sind aus Pappematerial mit einer geringen Festigkeit und
geringen Dichte gebildet, während die Lagen
aus Pappe, die den äußeren und
den inneren Teil des Wickelkerns bilden, aus Pappematerial mit einer
höheren
Festigkeit und Dichte gebildet sind. Andererseits offenbart das
U.S. Patent Nr. 5,393,582 von Wang et al., dass Papperohre mit verbesserter
Flachbruchfestigkeit aus drei oder mehreren Lagen aus Pappematerial
geformt sein können,
die so angeordnet sind, daß Pappematerialien
hoher Druckfestigkeit den mittleren oder zentralen Abschnitt der
Körperwand
und Pappematerialien geringer Dichte und geringer Festigkeit den äußeren und
den inneren Abschnitt der Wand des Papperohrs bilden.
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Bei Wickelhülsenkonstruktionen, wie den
oben diskutierten, ist die axiale Festigkeit des Rohres kein genereller
Designparameter, da die Wickelhülsenkonstruktionen
normalerweise eine axiale Festigkeit bieten, die die durch den Endgebrauch
vorgegebenen Anforderungen übersteigen.
Im Allgemeinen resultiert dies aus einer relativ hohen Wandstärke bzw.
-dicke, der Verwendung von mehreren Lagen von Pappe und/oder aus der
relativ hohen Festigkeit der Pappematerialien, die zur Herstellung
von Wickelhülsen
eingesetzt werden.
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Obwohl die Festigkeitseigenschaften
von Verbundbehälterkörpern aus
Pappe gleichfalls durch die Herstellung von Pappekörpern aus
vielen Lagen von Pappe, durch den Einsatz von Pappematerialien hoher Festigkeit
und/oder durch Erhöhung
der Körperwandstärke verbessert
werden können,
erhöhen
diese Modifikationen die Kosten der Behälterkörper beträchtlich, besonders im Hinblick
auf die Auskleidungs- und auf die Beschriftungsschichten, welche
auf die einlagigen oder auf die mehrlagige Pappekörper während des
Behälterkörper-Formprozesses
aufgebracht werden müssen.
Folglich bedeutet das in der Praxis für die Konstruktionstechniken
von Pappekörpern,
die für
die Fachleute zur Verbesserung der axialen Bruchfestigkeit derzeit verfügbar sind,
den Einsatz von Pappematerialien einer erhöhten Festigkeit und/oder die
Erhöhung
der Körperwandstärke und/oder
die Wahl von einer, zwei oder drei Lagen von Pappe als Körperwandmaterial.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die Erfindung stellt Verbundbehälterkonstruktionen
aus Pappe mit optimierter axialer Bruchfestigkeit, Seitenwandsteifiqkeit,
Widerstandsfähigkeit
gegen Implosion und darauf bezogene Eigenschaften bereit. Die auf
axiale Bruchfestigkeit optimierten Verbundbehälterkonstruktionen aus Pappe
der Erfindung bieten axiale Bruchfestigkeitseigenschaften, die vergleichbar
oder besser sind als die axialen Bruchfestigkeitseigenschaften von
konventionellen Behälterkörperkonstruktionen
bei reduziertem Einsatz von Pappematerialien hoher Festigkeit und/oder
bei einer reduzierten Gesamtmenge von Pappematerialien. Insbesondere
haben die Behälterkörperkonstruktionen
dieser Erfindung vergleichbare oder bessere axiale Festigkeitseigenschaften
im Vergleich zu konventionellen Behälterkonstruktionen aus Pappe;
dennoch können
sie aus Pappematerialien gefertigt werden, deren gesamter Faserstoff-
bzw Mahlgutanteil (Pappezellstoff) pro Behälter niedriger ist, und/oder
aus umweltverträglichen
Faserstoffen mit einem höheren
Anteil an Materialen geringer Festigkeit, wie beispielsweise Recycling-Zeitungspapier.
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Gemäß der Erfindung werden Verbundberälterkörper aus
Pappe aus einer, zwei oder drei strukturellen Pappelagen hergestellt,
die so zusammengestellt sind, dass sie eine geschichtete Körperwand
bilden, die einen Querschnitt des geordneten Aufbaus aufweist; Pappe
mit hoher Festigkeit/Pappe mit geringer Festigkeit/Pappe mit hoher
Festigkeit. Bevorzugt wird der Behälterkörper aus einer oder zwei strukturellen
Lagen hergestellt und zumindest eine strukturelle Lage ist eine
mehrschichtige Pappe, die sowohl Schichten aus Pappe hoher Festigkeit
als auch geringer Festigkeit aufweist. Die Begriffe „Festigkeit", „Druckfestigkeit" und „STFI Festigkeit", wie sie für Flächengebilde
und Lagen aus Pappe verwendet werden, werden hier verwendet, um nur
die normalisierte Druckfestigkeit der Pappe zu bezeichnen, gemessen
in Längs-
bzw. Maschi nenrichtung (MD), unter Verwendung der TAPPI Standard
Testprozedur „Short
span compressive strength of containerboard; T 826 pm-92 (1992)", in der Industrie
als „STFI" Test bekannt. Andererseits
wird die „axiale
Festigkeit" von
Behälterkörpern, die
entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert sind, gemäß der Composite Can
and Tube Institute (CCTI) Standard Testprozedure CT-107 (September
1984) bestimmt.
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Der Begriff „Lage" wird hierin verwendet für ein Flächengebilde
aus Pappe, einschließlich
breiter und schmaler Flächengebilde,
welches auf einen Dorn gewunden oder gewickelt wird, oder auf eine
andere Behälterkörperlage
auf dem Dorn, um die Körperwand
des Behälters
zu formen. Die Körperwand
kann aus einer einzigen Lage oder aus mehreren Lagen gebildet sein.
Die Begriffe „Schicht" und „Pappeschicht" bzw. „Schicht aus
Pappe", wenn sie
für eine
Lage oder ein Flächengebilde
aus Pappe angewendet werden, werden hier benutzt, um einen Teil
der Dicke der Lage oder des Flächengebildes
aus Pappe zu bezeichnen. In üblicher
bzw. gemeinsamer Terminologie wird eine Schicht eines Flächengebildes
aus Pappe auch als Papierschicht bezeichnet, und zum Zwecke der
vorliegenden Anmeldung wird der Begriff Pappeschicht bzw. Schicht
aus Pappe auch für
eine solche „Papier"schicht eines Flächengebildes
aus Pappe verwendet. Andererseits kann sich der Begriff „Schicht", wenn er im Zusammenhang
mit einem Verbundbehälterkörper oder – körperwand
verwendet wird, in der vorliegenden Anmeldung auch entweder auf
eine Lage oder auf eine Schicht aus Pappe beziehen.
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Die Verbundbehälterkörper aus Pappe dieser Erfindung
haben eine gesamte Wandstärke
und eine axiale Festigkeit, die vergleichbar mit konventionellen
Verbundbehälterkörpern sind.
So ist die gesamte Wandstärke
ungefähr
1,5 mm (0,060 in.) (60 mils oder 60 Punkte) oder weniger, normalerweise
ungefähr
1,3 mm (0,050 in.) oder weniger und die axiale Bruchfestigkeit des
Behälterkörpers ist
445 N (100 lbs) oder größer. Mit dieser
Erfindung wurde gefunden, dass Schichten aus Pappe hoher Festigkeit,
die an der Außen-
und an der Innenseite der Behälterkörperwand
positioniert sind, wesentlich zur gesamten axialen Festigkeit des
Behälters beitragen,
selbst wenn die Schichten aus Pappe hoher Festigkeit nur einen geringen
Anteil ausmachen, beispielsweise 10% der gesamten Körperwanddicke.
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In bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung ist mindestens eine der strukturellen Pappelagen eine
mehrschichtige Pappe, die sowohl Schichten aus Pappe hoher Festigkeit
als auch Schichten aus Pappe geringer Festigkeiten aufweist. Behälterkonstruktionen,
die eine oder mehrere mehrschichtige Pappelagen haben mit Schichten
sowohl hoher Festigkeit als auch geringer Festigkeit, erlauben den
Einsatz von extrem dünnen
Schichten aus Pappe hoher Festigkeit, ohne die Komplexität des Behälterherstellungsverfahrens
wesentlich zu erschweren. In einer solchen bevorzugten Ausführungsform
wird die Behälterkörperwand
von einer einzigen strukturellen Lage aus Pappe gebildet, die die
Drei-Schicht-Konstruktion aufweist: Schicht aus Pappe mit hoher
Festigkeit/Schicht aus Pappe mit geringer Festigkeit/Schicht aus
Pappe mit hoher Festigkeit. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung wird die Behälterkörperwand
von zwei strukturellen Lagen aus Pappe gebildet, von denen jede
eine Zwei-Schicht-Konstruktion aus Pappe mit dieser Struktur aufweist:
Schicht aus Pappe mit hoher Festigkeit/Schicht aus Pappe mit geringer
Festigkeit. In der letzteren Konstruktion, sind die zwei Lagen aus
Pappe mit den Schichten geringer Festigkeit in direktem Kontakt
positioniert, so dass sich die Schichten aus Pappe mit geringer
Festigkeit verbinden, um eine einzige mittig positionierte Schicht
aus Pappe mit geringer Festigkeit der Körperwand bilden, während die
Schichten hoher Festigkeit die äußeren und
inneren Schichten der Körperwand
bilden.
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Die mehrschichtige Lage oder Lagen
aus Pappe, die eingesetzt werden, um die Behälterkörper gemäß den bevorzugten Ausfüh rungsformen
der Erfindung anzufertigen, können
leicht ohne eine größere Modifikation
oder Unterbrechung des konventionellen Pappe-Herstellungsprozesses
gebildet werden. Insbesondere werden Pappematerialien wegen ihrer
erheblichen Dicke oft durch Überlagern
und Verfestigen von mehreren dünneren
Schichten hergestellt. Typischerweise werden die mehreren Schichten
in einer Folge unter Verwendung einer Vielzahl von Papierherstellungsschritten
angefertigt. Im konventionellen Prozess weist der Faserstoff, der
zur Bildung jeder Schicht verwendet wird, die gleiche Zusammensetzung
auf, auch wenn manchmal verschiedene Faserstoffe aus kosmetischen
Gründen,
beispielsweise zur Herstellung einer glatten, bedruckbaren Oberfläche, verwendet
werden. Bei der vorliegenden Erfindung werden Schichten aus Pappe
verschiedener Festigkeiten zusammengelegt bzw. konsolidiert, um
die strukturellen Eigenschaften der endgültigen Verbundpappe erheblich
zu modifizieren, und diese Schichten können leicht angefertigt werden,
indem verschiedene Faserstoffe der Papierfertigung in ausgewählten Schichten
der mehreren Papierfertigungsschritte eingesetzt werden, die verwendet
werden, um das Mehrschicht-Papierflächengebilde herzustellen.
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Wie es den Fachleuten bekannt ist,
beeinflusst die Zusammensetzung der Faserstoffe bei der Papierfertigung,
die zur Herstellung einer speziellen Pappe verwendet werden, die
endgültige
Druckfestigkeit entscheidend. Als Ergebnis werden bestimmte Zellstoffe
oder Faserstoffe normalerweise für
die Bildung von Pappen als ungeeignet betrachtet, die Festigkeiten
aufweisen sollten, wie sie normalerweise für notwendig erachtet werden,
um relativ dünne
Wände von
Behälterkörpern mit
hoher axialer Festigkeit herzustellen. Zum Beispiel wird aus einem
Faserstoff aus 100% Recycling-Zeitungspapier eine Pappe geringer
Druckfestigkeit hergestellt, und diese wird dementsprechend normalerweise
nicht bei der Herstellung von Behälterkörpern eingesetzt, es sei denn,
die Wand ist genügend
dick, um eine Festigkeit zu bieten, wie sie bei Körpern mit
Pappe hoher Festigkeit erreicht wird. Die vorliegende Er findung
erlaubt den Einsatz einer größeren Menge
von Pappe geringer Festigkeit, basierend z. B. auf Recycling-Zeitungspapier, bei
der Herstellung von Verbundbehälterkörpern.
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Die Körperwände der Verbundbehälterkörper aus
Pappe dieser Erfindung weisen typischerweise eine Schicht aus Pappe
geringer Festigkeit auf, die 25% oder mehr der gesamten Körperwanddicke
ausmacht. In bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung machen die Pappematerialien geringer Festigkeit, die
für die Fertigung
der Schicht geringer Festigkeit verwendet werden, ungefähr 50 Gewichts-%
oder mehr der Zusammensetzung der Körperwand des Behälters, bis
zu 50% der Zusammensetzung der Körperwand
des Behälters,
bevorzugt 75% bis 90%, aus. Somit kann der weitaus überwiegende
Anteil der Körperwand
aus verschiedenen Faserstoffen, wie jene aus minderwertigen Recycling-Materialien,
gefertigt werden, die normalerweise als ungewünscht zur Herstellung des Behälterkörpers angesehen
würden.
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In dem Fall von Behälterkörpern, die
aus zwei oder mehr Lagen gebildet sind, welche jeweils aus einer Qualität bestehen,
d. h. Pappelagen aus einem einzigen Faserstoff, wird bevorzugt,
dass der Unterschied zwischen den Pappelagen hoher Druckfestigkeit
und denen geringerer Druckfestigkeit, mindestens ungefähr 10% beträgt, besser
noch, mindestens ungefähr
15%, basierend auf der Festigkeit der Lage aus Pappe mit geringerer
Festigkeit. Jedoch ist es in den bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung, welche zumindest eine mehrschichtige Pappelage verwendet,
die Schichten verschiedener Festigkeiten aufweist, aus praktischen Gründen nicht
möglich,
die separaten Druckfestigkeiten der einzelnen Schichten aus Pappe
zu messen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn eine oder beide
der Schichten aus Pappe hoher Festigkeit eine extrem dünne Schicht
ist, z. B. von ungefähr
0,03 mm (1 mil) (0,001 in.) bis ungefähr 0,13 mm (5 mils) (0,005
in.) Stärke, wie
in den äußerst bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung. In diesen Fällen,
wird die Festigkeit der Schicht oder Schichten aus Pappe hoher Festigkeit
in dem Verbundflächengebilde
nicht direkt gemessen. Anstelle davon wird die Druckfestigkeit des
Verbundflächengebildes
mit der Druckfestigkeit der Schicht aus Pappe mit geringer Festigkeit
verglichen (welche nach dem Entfernen der Schicht oder Schichten
aus Pappe hoher Festigkeiten mittels behutsamem Schleifen gemessen
wird). Im Falle eines Zwei-Schicht-Verbundflächengebildes (Schicht hoher
Festigkeit, Schicht geringer Festigkeit) hat das Verbundflächengebilde
bevorzugt eine Druckfestigkeit, die zumindest ungefähr 20%,
besser noch wenigstens 30% größer ist
als die Festigkeit der Schicht geringer Festigkeit. Im Falle eines
Drei-Schicht-Verbundflächengebildes
aus Pappe (Schicht hoher Festigkeit, Schicht geringer Festigkeit,
Schicht hoher Festigkeit) hat das Verbundflächengebilde bevorzugt eine
Festigkeit, die zumindest ungefähr
20%, besser noch 30% größer ist
als die Festigkeit der Schicht geringer Festigkeit.
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In verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung, beinhalten die Verbundbehälterkörper aus Pappe auch eine äußere Beschriftungslage,
um ein Produkt zusammen mit dem Behälterkörper zu identifizieren. Die
Behälterkörper beinhalten
typischerweise auch eine innere Auskleidungs- bzw. Decklage mit Feuchtigkeits-
und/oder Sauerstoffsperr- oder anderen Schutzeigenschaften. Die
Beschriftungs- und Decklagen können
integriert auf einer Oberfläche
der Lage oder der Lagen gebildet werden, die die Körperwand
bilden, wenn dies gewünscht
wird.
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Die Verbundbehälterkörper aus Pappe der Erfindung
können
aus Papierherstellungsmaterialien verschiedenartigster Qualität gefertigt
werden und erlauben im besonderen die Herstellung von Behälterkörpern mit
optimierter Axialbruchfestigkeit, die zum Großteil auf niederwertigen Faserstoffen
für die
Papierfertigung basieren, die früher
von Fachleuten als ungeeignet angesehen wurden, um axial hochbruchfeste
Behälterkörper herzustellen.
Dementsprechend ermöglichen
die Behälterkörper der Erfindung
einen verminderten Einsatz von natürlichen, ressourcenintensiven
Faserstoffen zur Papierherstellung, während sie den erhöhten Einsatz von
minderwertigen Recycling-Materialien
erlauben. Die Verbundbehälterkörper aus
Pappe der Erfindung erhöhen
auch die Flexibilität
des Herstellungsprozesses, indem sie eine Wahl unter Materialien
verschiedenartiger Qualität
der Papierherstellung erlauben, um eine axiale Bruchfestigkeit beim
endgültigen
Verbundbehälterkörper aus
Pappe sicherstellen, die den Verbraucher- bzw. Kundenanforderungen
entspricht.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In den Zeichnungen, die einen Teil
der ursprünglichen
Offenbarung der Erfindung bilden, zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines zylindrischen Verbundbehälters aus Pappe gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Perspektivansicht eines anderen Behälterkörpers gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
stark vergrößerte, fragmentarische,
geschnittene Explosionsansicht längs
der Linie 3-3 der 1,
wobei eine bevorzugte Behälterkörperkonstruktion
gemäß der Erfindung
dargestellt ist, in welcher eine einzige, strukturelle Drei-Schicht-Lage aus
Pappe die Körperwand
des Behälters
bildet;
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4 eine
stark vergrößerte, fragmentarische,
geschnittene Explosionsansicht einer alternativen Behälterkörperwand-Konstruktion gemäß der Erfindung,
bei welcher zwei identische strukturelle Lagen aus Pappe mit jeweils
zwei Schichten verwendet werden, um eine Behälterkörperwand zu bilden;
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5 eine
stark vergrößerte, fragmentarische,
geschnittene Explosionsansicht einer dritten alternativen Behälterkörperwand-Konstruktion
gemäß der Erfindung,
wobei die Behälterkörperwand
aus zwei strukturellen Lagen aus Pappe gebildet ist, wobei eine
der Lagen aus Pappe aus einer einzigen Papiermacher-Faserstoff-Zusammensetzung
gebildet ist und die andere Lage aus Pappe eine Zwei-Schicht-Konstruktion
mit hoher Festigkeit/geringer Festigkeit aufweist; und
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6 eine
stark vergrößerte, fragmentarische
geschnittene Explosionsansicht einer dritten alternativen Körperwand-Konstruktion gemäß der Erfindung,
wobei die Behälterkörperwand
aus drei strukturellen Lagen aus Pappe gebildet ist, wobei jede
der Lagen aus Pappe aus einem einzigen Papiermacher-Faserstoff gebildet
ist; wobei die Außen-
und die Innenlage aus einem Faserstoff hoher Festigkeit geformt
sind und die zentrale bzw. Mittellage aus einem Faserstoff geringer
Festigkeit geformt ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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In der folgenden detaillierten Beschreibung
werden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf
ihre bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt
ist. Ganz im Gegenteil schließt
die Erfindung verschiedene Alternativen und Modifikationen ein,
wie dem Fachmann unter Berücksichtigung
des Vorangegangenen und der folgenden detaillierten Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung deutlich sein wird.
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Die 1 und 2 stellen perspektivische
Ansichten bevorzugter Verbundbehälter 10 und 11 aus
Pappe gemäß der Erfindung
dar. Der Behälter 10 ist
ein im wesentlichen zylindrischer Behälter mit einer spiralförmig ausgerichteten
Naht 12, die auf der Außenbeschriftung 14 sichtbar
ist. Der Behälter 11 in 2 hat einen im wesentlichen
elliptischen oder ovalen Querschnitt und weist eine äußere Beschriftung 14 mit
einer sichtbaren Naht 12 auf, die parallel zur Achse des
Behälters 11 ausgerichtet
ist. Der Behälter 10 von 1 wird hergestellt durch
den gut bekannten Spiral-Wickel-Prozess, während der Behälter 11 von 2 angefertigt wird durch
einen linearen Ziehprozess, der den Fachleuten ebenso gut bekannt
ist. Die Behälterkörper aus 1 und 2 können
alternativ gemäß der Erfindung
unter Verwendung eines übereinander
rollenden Wickel-Prozess gebildet werden, der den Fachleuten ebenfalls
bekannt ist. Darüber
hinaus kann der Behälterkörper von 1 auch aus einem linearen
Ziehprozess gefertigt werden und der Behälterkörper aus 2 kann auch unter Verwendung eines Spiral-Wickel-Prozesses
hergestellt werden.
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Die beiden Behälterkörper 10 und 11,
wie in den 1 bzw. 2 gezeigt, besitzen auch
ein oberes Endverschlussteil 15 und ein unteres Endverschlussteil 16,
die an dem entsprechenden oberen und unteren Ende des entsprechenden
Behälters
angebracht sind. Obwohl metallene, endgesäumte bzw. gefalzte Verschlussteile
in den 1 und 2 dargestellt sind, können verschiedene
andere Endverschlussteile für
die Behälter
der Erfindung verwendet werden, einschließlich dünne bzw. Kunststofffolie, dickere
bzw. Metallfolie, Pappe und Verschlussteile aus Verbund-Laminat.
Beispielhafte untere Verschlussteile aus Pappe sind im U.S. Patent
Nr. 5,431,619 von Bacon, erteilt am 11. Juli 1995, offenbart und
dargestellt. In ähnlicher
Weise können
auch abziehbare heißversiegelte
dünne bzw.
Kunststofffolien, dickere bzw. Metallfolien, Pappe und laminierte
Verschlüsse
und/oder Schnapp- bzw. Federdeckel als Verschlüsse verwendet werden, wie dies
beispielsweise in dem vorher genannten Bacon-Patent und/oder im
U.S. Patent Nr. 3,892,351 von Johnson und in U.S. Des. Patent Nr.
382,446 von Bacon offenbart wurde.
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Bevorzugte alternative Konstruktionen
für die
Körperwand
der Behälter 10 und 11 sind
in den 3, 4, 5 und 6 dargestellt.
In der Ausführungsform
der 3 wird die Behälter körperwand 18 von
einer einzigen strukturellen Drei-Schicht-Lage 20 aus Pappe gebildet,
welche zwischen einer äußeren Beschriftungslage 14 und
einer inneren Auskleidungs- bzw. Decklage 24 angeordnet
ist. Die Decklage 24 wird traditionell eingesetzt, um Sperreigenschaften
und/oder Heißsiegeleigenschaften
für die
Innenfläche
des Behälterkörpers vorzusehen,
und kann von einer einzigen Materialschicht, wie einer Polymerfolie
oder einer Metallfolie, oder von einem mehrschichtigen Flächengebilde-Material,
wie einer Struktur aus Kunststofffolie/Metallfolie, Kunststofffolie/Papier
oder Metallfolie/Papier gebildet werden. Die äußere Beschriftungslage 14 beinhaltet
typischerweise eine bedruckte Außenfläche, um Informationen bezüglich des
Inhaltes des Behälters 10 zu
liefern. Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden diese äußere und
innere Beschriftungslagen bzw. Decklagen, welche für spezifische,
keine (axiale) Festigkeit verleihende Zwecke vorgesehen sind und
welche, einzeln betrachtet, die axiale Festigkeit des Behälterkörpers jeweils
nicht um ein Maß von
ungefähr
10% oder mehr erhöhen,
als nicht-strukturelle Anteile der Körperwand betrachtet.
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In einigen Fällen kann die Funktion der
Decklage und/oder die Funktion der Beschriftungslage durch die strukturelle
Körperwandschicht
oder -schichten erreicht werden, wie beispielsweise, wenn die funktionellen Sperrmaterialien
direkt an der Innenfläche
der strukturellen Lage 20 angebracht werden, oder wenn
die Druckschicht auf der Außenfläche der
strukturellen Lage 20 vorgesehen ist. In diesen Fällen werden
die Funktionen der Beschriftungs- und/oder der Decklagen direkt
durch die strukturelle Lage aus Pappe erreicht, und diese strukturellen
Lagen aus Pappe, die modifizierte Innen- und Außenflächen aufweisen, um diese zusätzlichen Funktionen
zu bieten, sollen innerhalb des Rahmens des Ausdrucks, strukturelle
Lage aus Pappe, eingeschlossen zu sein, wie er hierbei verwendet
wird.
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Zurück kommend auf 3, kann erkannt werden, dass die strukturelle
Lage 20 aus Pappe von drei separaten Schichten gebildet
wird, die eine Außenschicht 30 und
eine Innenschicht 32 aufweisen. Eine mittlere Schicht 34 ist
zwischen der Außenschicht 30 und
der Innenschicht 32 sandwichartig angeordnet. Gemäß der Erfindung
wird die mittlere Schicht 34 aus einem Pappematerial mit
geringer Festigkeit gebildet. Die Außen- und die Innenschichten 30 und 32 werden
jeweils aus einem Pappematerial mit höherer Festigkeit gebildet. Vorzugsweise
haben die Außen-
bzw. die Innenschichten 30 bzw. 32 eine genügende Festigkeit,
um die normalisierte STFI-Druckfestigkeit der strukturellen Lage 20 aus
Pappe so zu erhöhen,
dass sie zumindest ungefähr
20%, besser noch zumindest ungefähr
30% höher
als die der mittleren Schicht 34 ist. Die Festigkeit der zwei
Schichten 30 und 32 höherer Festigkeit ist vorzugsweise
die gleiche, jedoch kann die Festigkeit der zwei Schichten hoher
Festigkeit von Schicht zu Schicht variieren, solange jede Schicht
hoher Festigkeit aus einem Pappe-Faserstoff
hoher Festigkeit gebildet ist und das Verbundpappeflächengebilde
eine Festigkeit von zumindest 20% mehr als die mittleren Schicht
aufweist (basierend auf der Festigkeit der mittleren Schicht).
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Die Festigkeiten der Pappe werden
zum Zwecke des Erfindungsgegenstands gemäß dem TAPPI „STFI"-Standardtest bestimmt,
jedoch darin modifiziert, dass im Falle einer mehrschichtigen, eine
Zusammensetzung aus mehreren Komponenten enthaltenden Verbundpappe
der Test für
die Schicht geringer Festigkeit eines Verbundpappeflächengebildes
angewendet wird, z. B. für
die mittlere Schicht einer dreischichtigen Lage, oder für die Schicht
geringer Festigkeit eines zweischichtigen Verbundpappeflächengebildes;
der Test wird auch angewendet auf das Verbundpappeflächengebilde.
z. B. wird der Test im Falle eines Verbundpappeflächengebildes
hoher Festigkeit/geringer Festigkeit/hoher Festigkeit, das in 3 dargestellt ist, auf das
Verbundflächengebilde 20 und
auf die mittlere Schicht 34 angewendet.
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Wie vorher gezeigt, hat im Falle
eines mehrschichtigen Verbundpappeflächengebildes der Anteil des Pappeflächengebildes
mit geringer Festigkeit typischerweise eine größere Dicke als der Anteil des
Pappeflächengebildes
mit hoher Festigkeit und ist dementsprechend leichter auf Druckfestigkeit
zu testen. Die Druckfestigkeit des Anteils geringer Festigkeit an
dem Pappeflächengebilde
kann festgestellt werden, indem (durch ein sehr feines Rotationsschleifen
oder ein Schleifverfahren mit einem sehr feinen abrasiven Rad oder
durch ein gleichwertiges Schneide/Schälverfahren) die Schicht oder
Schichten hoher Festigkeit des Pappeflächengebildes so separiert werden,
daß die
Schicht oder Schichten mit hoher Festigkeit vollständig von
einen geeigneten Teststreifen entfernt werden. Danach kann die Druckfestigkeit
der Schicht mit geringer Festigkeit leicht bestimmt werden. Da die
Messung der Druckfestigkeit nach STFI eine „normalisierte" Messung ist, welche
die Festigkeit pro Querschnittsflächeneinheit misst (quer zum
Flächengebilde),
sind kleine Abweichungen in der Dicke der Schicht aus Pappe mit
geringer Festigkeit im Vergleich zur ursprünglichen Dicke dieser Schicht
im Verbundflächengebilde
(bis zu 5 bis 10% der ursprünglichen
Dicke) relativ unwichtig, solange die Dicke konstant entlang des
getesteten Musters ist. Zusätzlich
ist es relativ einfach, die Grenze zwischen der Schicht aus Pappe
mit hoher Festigkeit und der Schicht oder Schichten aus Pappe mit
geringer Festigkeit zu bestimmen, da, wie dies allseits den Fachleuten
bekannt ist, die Einfärbung
von Pappematerialien hoher Festigkeit im allgemeinen unterschiedlich
ist zur Einfärbung
von Pappematerialien geringer Festigkeit, aufgrund der Unterschiede
in der Zusammensetzung der Faserstoffe, die verwendet werden, um
Pappematerialien hoher und geringer Festigkeit herzustellen. Jedenfalls
sind, selbst wenn die Abweichungen bei der Einfärbung nicht leicht ersichtlich
sind, die Unterschiede bei den Zellstoffmaterialien leicht erkennbar
durch eine mikroskopische Untersuchung des Querschnittes des Verbundflächengebildes,
so dass es eine relativ unkomplizierte Angelegenheit ist, festzustellen,
wann die Schicht hoher Festigkeit aus Pappe vollständig von
der Schicht geringer Festigkeit aus Pappe entfernt wurde.
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Pappestreifen oder -lagen eines in
weitem Maße
variierenden Bereichs an Festigkeiten und Dicken werden benutzt,
um die Verbundbehälter
aus Pappe herzustellen, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Die
vorliegende Erfindung kann Pappematerialien in den hochdruckfesten
Schichten 30 und 32 der Lage 20 einsetzen,
die eine Festigkeit haben, die der gesamten Festigkeitsbandbreite,
die normalerweise im Stand der Technik benutzt wird, entsprechen.
Typischerweise weisen die Schichten aus Pappe hoher Druckfestigkeit,
die benutzt werden, um die Verbundbehälterkörperwand in Übereinstimmung
mit der Erfindung zu bilden, eine Festigkeit oder einen Festigkeitsbeitrag
auf von ungefähr
10.235 bis 26.700 N (2.300 bis 6.000 psi), noch typischer von ungefähr 11.570
bis 22.250 N (2.600 bis 5.000 psi). Die Schicht aus Pappe 34 geringer
Festigkeit der Lage 20 kann aus Pappematerialien gebildet
werden, welche eine Festigkeitsbandbreite einschließlich Festigkeiten
unterhalb der Festigkeit von Pappematerialien aufweisen, wie sie
typischerweise im Stand der Technik zur Herstellung von Behälterkörpern verwendet
werden. Typischerweise wird die Schicht aus Pappe geringer Druckfestigkeit
eine Festigkeit aufweisen, die im Bereich von ungefähr 5.340
bis 15.130 N (1.200 bis 3.400 psi), noch typischer im Bereich von
ungefähr
8.000 bis 12.460 N (2.000 bis 2.800 psi) liegt. Wie es bereits aus
dem Obenstehenden ersichtlich ist, kann die Schicht aus Pappe geringer
Festigkeit in einigen Fällen
eine Festigkeit aufweisen, die innerhalb der Bandbreite von Pappematerialien
hoher Druckfestigkeiten liegt, wie oben dargelegt. In solchen Fällen weisen
die Schichten aus Pappe 30 und 32 hoher Festigkeit
der Lage 20 eine noch höhere
Festigkeit (typischerweise immer noch innerhalb der oben dargelegten
Festigkeitsbandbreite) auf, wie ersichtlich sein wird.
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Wie vorhin angezeigt, weisen die
Schichten 30 und 32 hoher Festigkeit vorzugsweise
einen solchen Festigkeitsunterschied im Vergleich zur Schicht geringer
Festigkeit auf, dass die Festigkeit des Verbundflächengebildes 20 zumindest
20%, vorzugsweise zumindest 30% größer ist als die Festigkeit
der Schicht geringer Festigkeit alleine. Dieser Unterschied wird
bestimmt durch Subtrahieren der STFI-Festigkeit der Schicht aus
Pappe geringerer Festigkeit von der STFI-Festigkeit des Verbundflächengebildes
aus Pappe und dann Angeben der Differenz als Prozentwert der Festigkeit
der Schicht aus Pappe geringerer Festigkeit.
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Die 4 und 5 stellen Behälterkörperwandkonstruktionen
entsprechend der vorliegenden Erfindung dar, wobei zwei strukturelle
Pappelagen benutzt werden, um die Behälterkörperwand zu formen. In 4 werden zwei strukturelle
Pappelagen 20A und 20B mit dem gleichen Aufbau
benutzt, um die Körperwand 18 des Behälters zu
bilden. Jede der Pappelagen 20A und 20B ist aus
zwei Schichten 30 und 34 gebildet, welche Schichten
aus Pappe hoher Druckfestigkeit bzw. geringer Druckfestigkeit darstellen.
Wie vorher diskutiert, weisen die Schichten 30 hoher Druckfestigkeit
einen solchen Unterschied in der Festigkeit von den Schichten aus Pappe 34 geringer
Festigkeit auf, dass die STFI-Festigkeit von jedem Verbundflächengebilde
oder jeder Verbundlage, 20A und 20B, aus Pappe
die der entsprechenden Schicht geringer Festigkeit der Lage 34 um
zumindest 20%, vorzugsweise um 30%, basierend auf der Festigkeit
der Schicht 34 geringer Festigkeit, überschreitet. Die Körperwandkonstruktion,
die in 4 dargestellt
ist, weist auch eine äußere Beschriftungslage 14 und
eine innere Decklage 24 auf, ähnlich der in 3 dargestellten Körperwandkonstruktion.
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Wie auch der 4 entnommen werden kann, sind die zwei
Schichten aus Pappe 34 geringer Festigkeit in direktem
Kontakt zueinander in der Körperwand
angeordnet. Bei dieser Anordnung verbinden sich die zwei Schichten
aus Pappe 34 gerin ger Festigkeit in der endgültigen Körperwand 18 zu
einer einzigen mittleren Schicht aus Pappe, wie dies deutlich sein
wird.
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Die Behälterkörperwandkonstruktion, die in 5 dargestellt ist, wird
von zwei strukturellen Pappelagen 20C und 20D gebildet.
Bei dieser Konstruktion ist eine der strukturellen Pappelagen, 20C,
eine Pappelage von einheitlicher Festigkeit und von einheitlicher
Faserzusammensetzung über
ihren Querschnitt hinweg. Die andere Pappelage, 20D, ist
eine Zwei-Schicht-Pappelage,
gebildet aus einer Schicht 30 hoher Druckfestigkeit und
einer Schicht 34 geringer Festigkeit. Die Ein-Schicht-Pappelage, 20C,
wird ganzheitlich von Pappematerial höherer Festigkeit gebildet.
Wie in 5 dargestellt,
ist die Schicht aus Pappe 34 geringerer Festigkeit der Pappelage 20D sandwichartig
zwischen die Schicht aus Pappe 30 höherer Festigkeit der Pappelage 20D und der
einzelnen Schicht, der Pappelage 20C hoher Druckfestigkeit
eingelegt. Auch wenn 5 die Zwei-Schicht-Pappelage 20D als
die innere, strukturelle Körperwandlage
zeigt, könnte
alternativ die Lage 20D die äußere strukturelle Lage bilden
und die Lage 20C könnte
die innere strukturelle Lage bilden, wie dies deutlich ist. Die
Druckfestigkeit des Verbundflächengebildes 20D ist
vorzugsweise zumindest 20% höher
als die Druckfestigkeit der Schicht geringer Festigkeit hiervon,
Schicht 34. Zusätzlich
ist die Druckfestigkeit der Lage 20C hoher Festigkeit vorzugsweise
mindestens ungefähr
20% höher
als die Druckfestigkeit der Schicht 34 geringer Festigkeit
des Verbundflächengebildes 20D.
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Die Behälterkörperwandkonstruktion, die in 6 dargestellt ist, ist aus
drei strukturellen Pappelagen 20E, 20F und 20E gebildet.
Bei dieser Konstruktion sind die innere und die äußere Pappelage jeweils von
einheitlicher Festigkeit und von einheitlicher Faserstoffzusammensetzung über ihre
Querschnitte hinweg. In ähnlicher
Weise ist die mittlere Pappelage 20F von einheitlicher
Festigkeit und von einheitlicher Fa serstoffzusammensetzung über ihren
Querschnitt hinweg. Die STFI-Festigkeit von jeder der äußeren und
inneren Schichten 20E übersteigt
die STFI-Druckfestigkeit der mittleren Pappelage 20F um
mindestens ungefähr
10%, basierend auf der Festigkeit der mittleren Pappelage 20F.
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Die Behälterkörperkonstruktionen der vorliegenden
Erfindung bieten Behälterkörper, die
eine axiale Bruchfestigkeit aufweisen, welche gleich oder vergleichbar
zu Behälterkörpern ist,
die eine Körperwand
von geringfügig
kleinerer Dicke aufweisen, die gänzlich
gebildet ist aus denselben Pappematerialen höherer Festigkeit, wie sie in
den Schichten höherer
Festigkeit der mehrschichtigen Pappelagen der vorliegenden Erfindung
benutzt werden. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass axiale Festigkeitseigenschaften
von Behälterkörperwänden, die
aus einer einzigen Pappelage oder aus zwei Pappelagen gebildet sind,
vorrangig durch die Festigkeit der äußeren und inneren Anteile der
Körperwand
bestimmt werden können,
wenn die Körperwand
geeignet konstruiert wurde. Dementsprechend vermindert das Einbringen
von Pappematerial geringer Festigkeit für die mittleren oder zentralen
Anteile der Körperwand,
vor allem wenn dies mit einem geringfügigen Anstieg der Körperwandstärke einhergeht,
die gesamte axiale Gesamtbruchfestigkeit des Behälterkörpers nicht wesentlich.
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In den verschiedenen bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung, dargestellt in den 3 bis 6, werden die Schichten aus
Pappe hoher Druckfestigkeit typischerweise von ungefähr 5% bis
zu ungefähr
50%, vorzugsweise von ungefähr
5 bis zu ungefähr
25%, am meisten bevorzugt von ungefähr 10% bis zu ungefähr 20% der
gesamten Dicke der Behälterkörperwand
bilden. Das exakte Verhältnis
zwischen der Dicke von Pappeschichten hoher Druckfestigkeit und
der Dicke von Schichten aus Pappe geringer Druckfestigkeit kann
in Abhängigkeit
von der gesamten Körperwanddicke
und den Festigkeitserfordernissen variiert werden. Im Allgemeinen
wird die strukturelle Pappelage oder -lagen, die die Behälterkörperwand
bilden, eine kombinierte Gesamtdicke von zwischen ungefähr 0,4 mm
(0,014 in.) (14 mil) und ungefähr
1,5 mm (0,060 in.) (60 mil), besser noch zwischen ungefähr 0,4 mm
(0,016 in.) (16 mil) und ungefähr
1,1 mm (0,045 in.) (45 mil) aufweisen. In den am meisten bevorzugten
Ausführungsformen
ist die gesamte Körperwanddicke
so ausgelegt, dass sie die normale gesamte Körperwanddicke einer konventionellen
einlagigen Behälterkörperwand überschreitet,
die aus hochwertiger Pappe hergestellt ist und bei der der Behälter eine
vergleichbare axiale Festigkeit aufweist. Um den effizientesten
Einsatz von Pappematerialien hoher Druckfestigkeit zu erreichen,
wird es bevorzugt, dass die gesamte Dicke der Pappematerialien geringer
Festigkeit mehr als 50% der gesamten Körperwanddicke beträgt. Obwohl
die äußeren und
inneren Schichten aus Pappe hoher Druckfestigkeit bevorzugt ungefähr die gleiche
Dicke im Vergleich zueinander haben, können diese Schichten auch voneinander
unterschiedliche Dicken im Rahmen dieser Erfindung aufweisen, wie
dies deutlich sein wird.
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Wie vorher aufgezeigt wurde, können die
mehrschichtige Pappelage oder -lagen, die zum Anfertigen der Behälterkörper der
Erfindung verwendet werden, ohne nennenswerte Modifikation oder
Unterbrechung des konventionellen Pappeherstellungsprozesses gebildet
werden. Dies ist deshalb der Fall, weil Pappematerialien, wegen
ihrer höheren
Dicke im Vergleich zu Papier, oft durch Überlagern und Verfestigen einer
Vielzahl von Schichten gebildet werden. Im konventionellen Prozess
werden die Mehrfachschichten unter Verwendung desselben Faserstoffs
in einer Vielzahl von Papierfertigungsprozessen gebildet. Die Pappelagen
mit mehreren Festigkeiten, die in dieser Erfindung eingesetzt werden,
können
leicht angefertigt werden, indem verschiedene Qualitäten von
Faserstoffen zur Papierherstellung bei den verschiedenen Papierherstellungsprozessen
eingesetzt werden, die verwendet werden, um die verschiedenen Schichten
des Pappeflächengebilde-Materials
zu bilden, was in den 3 bis 6 dargestellt ist.
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Die Herstellung von Behälterkörpern mit
optimierter axialer Festigkeitskonstruktion entsprechend der Erfindung
kann in ähnlicher
Weise bzw. ebenfalls ohne grundsätzliche
Modifikation des konventionellen Behälterherstellungsprozesses erreicht
werden. Wie vorher aufgezeigt können
die Behälterkörperkonstruktionen entsprechend
der vorliegenden Erfindung durch verschiedene, bekannte, spiralförmige Wickelprozesse,
lineare Ziehprozesse und übereinander
gerollte Umwickelprozesse hergestellt werden, die den Fachleuten
bekannt sind. Zum Beispiel sind die spiralförmigen Wickelprozesse dargestellt
im U.S. Patent Nr. 5,393,582, erteilt an Yiming Wang et al., und
im U.S. Patent Nr. 5,505,395 von Qiu et al. In ähnlicher Weise sind die linearen Ziehprozesse
veröffentlicht
und dargestellt, z. B. im U.S. Patent Nr. 3,122,305 von Young und
im U.S. Patent Nr. 3,656,513 von Evans. Die übereinander gerollten Umwickelprozesse
sind in zahlreichen Patenten veröffentlicht,
einschließlich
z. B. im U.S. Patent Nr. 3,506,183 von Turpin et al.
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Beispiele
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Die folgenden Beispiele veranschaulichen
die Behälterkörperkonstruktionen
entsprechend vorliegender Erfindung und stellen deren axiale Festigkeitseigenschaften
im Vergleich zu konventionellen Behälterkonstruktionen dar, welche
gänzlich
aus Pappematerialien hoher Druckfestigkeit hergestellt sind.
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Mehrschichtige und einschichtige
Behälterkörper werden
durch einen konventionellen Spiralwickelprozess aus den Papiermaterialien
angefertigt, die unten in Tabelle 1 angegeben sind. Die Daten des STFI-Festigkeitstests
der Schicht geringer Festigkeit, dargestellt für Pappe B in Tabelle 1, wurden
durch Entfernen der äußersten
Schichten hoher Festigkeit durch behutsames Abschleifen mittels
eines rotierenden abrasiven Rades mit sehr feiner Körnung gewonnen,
während
das Verbundflächengebilde
auf einem Saugtisch durch Vakuum gehalten wurde.
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Die STFI-Festigkeit wurde anschließend bei
einem Teststreifen der auf diese Weise erhaltenen einschichtigen
Probe gemessen. Tabelle
1
- Faserstoff A
- 50% mittelwertiges
Recyclingpapier + 50% niederwertiges Recyclingpapier
- Faserstoff B
- 50% mittelwertiges
Recyclingpapier + 50% hochwertiges Recyclingpapier
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Behälterkörper, die aus den Pappematerialen
gefertigt wurden, die in Tabelle 1 oben angegeben sind, hatten jeweils
einen Inndendurchmesser (ID) von 10,319 cm (4,0625 in.). Der Außendurchmesser
(OD) jedes Behälterkörpers wurde
in Abhängigkeit
der Dicke des Behälterkörpers variiert.
Die Körperwandkonstruktion
eines jeden Behälterkörpers ist
unten in Tabelle 2 angegeben. Zusätzlich wird auch die axiale
Festigkeit der Behälterkörper in
Tabelle 2 dargelegt.
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In Tabelle 2 sind die aus Versuchen
gewonnenen Daten zur axialen Druckfestigkeit dargestellt. Die aus Pappe
B hergestellten Behälterkörper sind
deutlich stärker
als die Behälterkörper, die
aus den beiden anderen Pappen einer einzigen Qualität hergestellt
wurden. Obwohl Pappe B dünner
ist als Pappe A, ist die axiale Druckfestigkeit des entsprechenden
Behälterkörpers höher wegen
der zwei dünnen
Schichten von hochwertiger Pappe auf der Ober- und der Unterseite
des Pappeflächengebildes,
welches ansonsten aus demselben Faserstoff wie Pappe A gemacht ist.
Obwohl Pappe B zum Großteil
aus niederwertigem Papier zusammengestellt ist, weisen die Dosen,
die aus Pappe B hergestellt sind, durch eine leichte Vergrößerung der
Wanddicke und durch Einführen
dünner
Schichten aus hochwertigem Papier eine bessere axiale Druckfestigkeit
auf als Dosen, die zu 100% aus hochwertiger Pappe (Pappe C) hergestellt
wurden.
