EP2238046B1 - Beaker made of paper material and method and device for the production thereof - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Becher aus einem Papiermaterial mit einem befüllbaren Innenraum, der durch einen konischen Mantel und einen Boden gebildet wird, wobei der Boden am unteren Ende des Innenraums mit einer Zarge im Wesentlichen flüssigkeitsdicht am Mantel befestigt ist, wobei an dem den Innenraum begrenzenden Mantel eine Schulter zum Halten eines gleichartigen Bechers bei einem Stapeln mehrerer Becher angeordnet ist.The invention relates to a cup made of a paper material with a fillable interior, which is formed by a conical jacket and a bottom, wherein the bottom is fixed at the lower end of the interior with a frame substantially liquid-tight manner on the jacket, wherein on the inner space bounding shell a shoulder is arranged for holding a similar cup in stacking a plurality of cups.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bechers aus einem Papiermaterial, der aus einem konischen Mantel und einem im Bereich des geringeren Umfangs des Mantels durch eine Zarge flüssigkeitsdicht befestigten Boden besteht, wobei eine Schulter in den Mantel eingeformt wird, die zum Halten eines gleichartigen Bechers bei einem Stapeln mehrerer Becher dient.The invention further relates to a method for producing a cup of a paper material, which consists of a conical jacket and a liquid-tightly secured in the region of the smaller circumference of the shell by a frame bottom, wherein a shoulder is formed in the jacket, which is used to hold a similar Bechers serves in stacking several cups.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bechers aus einem Papiermaterial mit einem Aufnahmedorn für einen konischen Mantel und einen Boden des Bechers, wobei der Aufnahmedorn einen Absatz zum Formen einer Schulter in dem Mantel aufweist.The invention further relates to an apparatus for producing a cup from a paper material having a mandrel for a conical shell and a bottom of the cup, the mandrel having a shoulder for forming a shoulder in the shell.
Der Begriff "Schulter" soll so verstanden werden, dass die Schulter eine sprunghafte Größenveränderung des Mantels bildet. Vom Boden des Bechers zu einer Füllöffnung gesehen stellt sich die Schulter als eine sprunghafte Querschnittserweiterung dar. Die Schulter kann auch als "Sicke" bezeichnet werden. Die Schulter oder Sicke ist ein Mittel zum Halten eines anderen Bechers gleicher Art. Zum Transport wird eine Vielzahl gleichartiger Becher ineinander gestapelt. Damit sich die Becher nicht ineinander verkeilen und auch wieder gut entstapelt werden können, ist die Schulter als Mittel zum Stapeln in dem Mantel vorgesehen.The term "shoulder" should be understood so that the shoulder forms a sudden change in size of the shell. Seen from the bottom of the cup to a filling opening, the shoulder presents itself as an abrupt cross-sectional enlargement. The shoulder can also be referred to as a "bead". The shoulder or bead is a means for holding another cup of the same kind. For transportation, a plurality of similar cups are stacked in one another. Thus, the cups do not wedged into each other and also can be unstacked well, the shoulder is provided as a means for stacking in the jacket.
Ein Becher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist durch die
Aus der britischen Patentschrift
Aus der koreanischen Offenlegungsschrift
Aus der japanischen Offenlegungsschrift
Aus der französischen Patentschrift
Aus der japanischen Offenlegungsschrift
Aus der japanischen Offenlegungsschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Stapeleigenschaften eines Bechers der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.The invention is based on the object to further improve the stacking properties of a cup of the type mentioned.
Die Aufgabe wird durch einen Becher mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Der Radius des Mantels ist - zur Mittelachse des Bechers gesehen - unterhalb der Schulter höchstes genauso groß wie der Radius des Bodens ist. Bevorzugt ist der Radius des Mantels unterhalb der Schulter sogar kleiner als in Höhe des Bodens.The object is achieved by a cup having the features of
Bei dem Verfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 5 gelöst. Zur Formung der Schulter wird ein Bereich des Mantels auf einen Radius - zur Mittelachse des Bechers gesehen - verformt , der kleiner als der Radius des Mantels am fertigen Becher in Höhe des Bodens ist. Vorzugsweise wird die Schulter geformt, bevor der Boden im Wesentlichen flüssigkeitsdicht mit dem Mantel verbunden wird. Bei der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 13 gelöst. An den Absatz des Aufnahmedorns grenzt ein Bereich an, in dem der Radius des Aufnahmedorns - zur Mittelachse des Aufnahmedorns gesehen - kleiner als der Außenradius des Becherbodens ist.In the method, the object is solved by the features of
Die Stapeleigenschaften eines derartigen Bechers sind verbessert, da die sprunghafte Größenveränderung des Mantels an der Schulter vergrößert ist. Die Stabilität und Kraft-aufnahmefähigkeit der Schulter ist erhöht, so dass auch eine große Anzahl gestapelter Becher sich nicht ineinander verkeilt und problemlos wieder entstapelt werden kann.The stacking properties of such a cup are improved because the sudden change in size of the shell at the shoulder is increased. The stability and power-absorbing capacity of the shoulder is increased, so that even a large number of stacked cups can not be wedged together and easily unstacked again.
Es ist unerheblich, welche Form der Mantel des Bechers im Querschnitt aufweist. Der Mantel ist im Querschnitt bevorzugt kreisrund, kann aber alternativ auch beispielsweise oval oder rechteckig mit abgerundeten Ecken sein. Der Becher hat im Falle eines runden Querschnitts eine etwa kegelstumpfähnliche Form, während er im Falle eines rechteckigen Querschnitts des Mantels eine eher pyramidenstumpfartige Form aufweist. Der Radius des Mantels ist bei einem unrunden Querschnitt des Mantels als Abstand eines Bereichs des Mantels zur Mittelachse des Bechers definiert. Bei einem kreisförmigen Querschnitt des Mantels ist der Radius als die Hälfte des Durchmessers definiert.It does not matter which shape the shell of the cup has in cross section. The jacket is preferably circular in cross-section, but may alternatively be, for example, oval or rectangular with rounded corners. The cup has a roughly truncated cone-like shape in the case of a round cross-section, while in the case of a rectangular cross-section of the shell it has a rather truncated pyramidal shape. The radius of the shell is defined at a non-circular cross-section of the shell as the distance of a region of the shell to the central axis of the cup. For a circular cross-section of the shell, the radius is defined as half the diameter.
Unter dem Begriff "Papiermaterial" aus dem der Boden und der Mantel besteht, können dabei unterschiedliche Materialien verstanden werden, die wenigstens eine Schicht aus Papier, Pappe oder Karton aufweisen. Zusätzlich kann das Material eine oder mehrere Schichten aus Kunststoff und/oder Aluminium aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Papiermaterial gewachst oder lackiert ist, um eine Beständigkeit gegenüber der in den Innenraum einzufüllenden Flüssigkeit aufzuweisen. Bevorzugt ist das Papiermaterial wenigstens auf der den Innenraum begrenzenden Seite mit einer dünnen Kunststoffschicht, vorzugsweise aus Polyethylen, beschichtet. Im Gegensatz zu reinem Kunststöffmaterial ist die Formbarkeit und insbesondere die Dehnbarkeit von derartigem Papiermaterial eingeschränkt. Bei zu starker Verformung kann das Papiermaterial selbst oder auch eine vorgesehene Beschichtung reißen, so dass die Dichtigkeit beeinträchtigt ist.The term "paper material" from which the bottom and the jacket are made can be understood as meaning different materials which have at least one layer of paper, cardboard or cardboard. In addition, the material may comprise one or more layers of plastic and / or aluminum. It can also be provided that the paper material is waxed or painted in order to have a resistance to the liquid to be filled into the interior. Preferably, the paper material is at least on the side bounding the interior with a thin plastic layer, preferably made of polyethylene, coated. In contrast to pure Kunststöffmaterial the formability and in particular the extensibility of such paper material is limited. Too much deformation, the paper material itself or even a proposed coating tear, so that the tightness is impaired.
Bei Bechern aus Papiermaterial ist deshalb die Zarge ein wesentliches Konstruktionsmerkmal auf das nicht verzichtet werden kann. Die Zarge ist notwendig für die Verbindung zwischen dem Mantel und dem Boden. An der Zarge liegen wenigstens zwei Materialschichten in Dickenrichtung aufeinander, nämlich das Material des Bodens und das Material des den Innenraum begrenzenden Mantels. Bevorzugt ist der Boden topfförmig ausgestaltet, dessen offene Seite der Füllöffnung des Bechers abgewandt ist. Die wenigstens zwei Materialschichten sind also bevorzugt entlang der Wandung des topfförmigen Bodens angeordnet. Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass beispielsweise der Mantel um das Material des Bodens herum eingeschlagen ist, und dass die Zarge aus drei oder mehr Materialschichten besteht. Das Material des Bodens ist mit dem Material des Mantels im Bereich der Zarge verklebt oder versiegelt, um wenigstens für einen gewissen Zeitraum flüssigkeitsdicht zu sein.For cups made of paper material, therefore, the frame is an essential design feature that can not be dispensed with. The frame is necessary for the connection between the jacket and the floor. At the frame are at least two layers of material in the thickness direction to each other, namely the material of the bottom and the material of the inner space bounding shell. Preferably, the bottom is designed pot-shaped, the open side of the filling opening of the cup is remote. The at least two material layers are thus preferably arranged along the wall of the cup-shaped bottom. It can additionally be provided that, for example, the jacket is wrapped around the material of the floor, and that the frame consists of three or more layers of material. The material of the bottom is glued or sealed to the material of the jacket in the region of the frame in order to be liquid-tight at least for a certain period of time.
Es ist vorteilhaft, dass bei der Herstellung des Bechers die Schulter geformt wird, bevor der Boden im Wesentlichen flüssigkeitsdicht mit dem Mantel verbunden wird. Vorzugsweise befindet sich der Boden beim Formen der Schulter bereits innerhalb des zu einer Hülse geformten Mantels, ist aber noch nicht mit dem Mantel verbunden. Der Radius des Bodens kann dadurch beim Formen der Schulter im elastischen Bereich durch Zusammendrücken verringert werden. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Zarge das Verformen der Schulter nicht behindert, und sich dadurch eine Schulter mit einer größeren sprunghaften Größenveränderung herstellen lässt. Die Dichtigkeit der Zarge kann durch das Formen der Schulter nicht beeinträchtigt werden, da der Boden erst in einem dem Formen der Schulter nachgeordneten Verfahrensschritt mit dem Mantel im Wesentlichen flüssigkeitsdicht verbunden wird. Überraschenderweise beeinträchtigt das Zusammendrücken des Bodens das nachfolgende Herstellen der Zarge überhaupt nicht.It is advantageous that in the manufacture of the cup, the shoulder is formed before the bottom is substantially liquid-tightly connected to the shell. Preferably, when forming the shoulder, the bottom is already inside the shell shaped sleeve, but is not yet connected to the mantle. The radius of the bottom can thereby be reduced by forming the shoulder in the elastic region by compression. Thereby, the advantage is achieved that the frame does not hinder the deformation of the shoulder, and thereby can produce a shoulder with a larger jumpy size change. The tightness of the frame can not be adversely affected by the shaping of the shoulder, since the bottom is connected to the shell substantially liquid-tight only in a shoulder forming the shoulder downstream process step. Surprisingly, the compression of the soil does not affect the subsequent production of the frame at all.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Schulter durch eine Axialverschiebung eines Formwerkzeugs in Richtung zum größeren Umfang des konischen Mantels hin geformt. Das Formwerkzeug wird von unten her, also vom Bereich des geringeren Umfangs des konischen Mantels, über den Mantel geschoben. Das Material des Mantels wird dabei gestaucht. Bei der Stauchung kommt es zu einer Materialverdichtung im Bereich der Schulter, die die Stabilität der Schulter erhöht. Bevorzugt weist ein Höhenbereich des innerhalb des konischen Mantels angeordneten Aufnahmedorns einen konstanten Radius auf, der den Mantel beim Formen der Schulter von innen abstützt. Der Mantel wird beim Formen der Schulter in einem Höhenbereich auf einen konstanten Radius verformt. Es lässt sich dadurch bevorzugt unterhalb der Schulter ein Höhenbereich des Mantels erreichen, in dem der Mantel im Wesentlichen parallel zur Mittelachse des Bechers verläuft. Die parallel zur Mittelachse wirkenden Kräfte beim Stapeln mehrerer Becher können dadurch von der Schulter sehr gut aufgenommen und abgeleitet werden.In an advantageous embodiment of the invention, the shoulder is formed by an axial displacement of a mold towards the larger circumference of the conical jacket out. The mold is pushed from below, ie from the region of the smaller circumference of the conical jacket, over the jacket. The material of the jacket is compressed. The compression causes a material compaction in the area of the shoulder which increases the stability of the shoulder. Preferably, a height range of the accommodating mandrel disposed within the conical shell has a constant radius, which supports the shell from the inside when shaping the shoulder. The mantle is deformed to a constant radius when shaping the shoulder in a height range. It can thereby be achieved preferably below the shoulder, a height range of the shell, in which the jacket extends substantially parallel to the central axis of the cup. The forces acting parallel to the central axis when stacking several cups can be very well absorbed and discharged from the shoulder.
Insbesondere wenn der Radius des Mantels unterhalb der Schulter kleiner als in Höhe des Bodens ist, verläuft der Mantel in einem Bereich unterhalb der Schulter nicht exakt parallel zur Mittelachse. Je nach Größenunterschied der Radien und der Eigenschaften des verwendeten Papiermaterials, insbesondere der Steifigkeit, werden sich unterschiedliche Winkel des Mantels in einem Höhenbereich unterhalb der Schulter ergeben. Der Radius des Mantels unterhalb der Schulter ist vorzugsweise 0,05 mm bis 0,5 mm, insbesondere etwa 0,1 mm bis 0,3 mm, kleiner als der Radius des Mantels in Höhe des Bodens. Hierdurch lässt sich eine sehr stabile Schulter erreichen, bei der noch keine Risse im Papiermaterial auftreten. Unterhalb der Schulter ist dann ein Höhenbereich des Mantels vorhanden, in dem der Winkel des Mantels negativ, also kleiner als Null, ist. Dabei wird von einer Definition des Winkels des Mantels zur Mittelachse des Bechers ausgegangen, bei der ein positiver Konuswinkel dann vorliegt, wenn sich der Umfang des Mantels von der Einfüllöffnung in Richtung zum Boden hin verkleinert. Ein parallel zur Mittelachse verlaufender Bereich des Mantels hat einen Konuswinkel von 0°, und ein sich zum Boden hin erweiternder Bereich des Bereich des Bechers hat einen negativen Konuswinkel.In particular, when the radius of the shell below the shoulder is smaller than at the level of the bottom, the jacket does not extend exactly parallel to the central axis in an area below the shoulder. Depending on the size difference of the radii and the properties of the paper material used, in particular the stiffness, different angles of the jacket will result in a height range below the shoulder. The radius of the shell below the shoulder is preferably 0.05 mm to 0.5 mm, in particular about 0.1 mm to 0.3 mm, smaller than the radius of the shell at the level of the bottom. This makes it possible to achieve a very stable shoulder, in which no cracks occur in the paper material. Below the shoulder, a height range of the shell is then present, in which the angle of the jacket is negative, that is less than zero. It is assumed that a definition of the angle of the shell to the central axis of the cup, in which a positive cone angle is present when the circumference of the shell decreases from the filling opening in the direction of the ground. A parallel to the central axis extending The area of the shell has a cone angle of 0 °, and an area of the area of the cup that widens toward the bottom has a negative cone angle.
Die Schulter lässt sich mit dieser Definition des Konuswinkels auch so definieren, dass unterhalb der Schulter ein Höhenbereich des Mantels vorhanden ist, in dem der Winkel des Mantels zur Mittelachse wesentlich kleiner als der Winkel des konischen Mantels oberhalb der Schulter ist. Diese Bedingung wird auch durch negative Konuswinkel erfüllt, auch wenn sie betragsmäßig größer als der Konuswinkel oberhalb der Schulter sein sollten. Bevorzugt ist der Winkel des Mantels unterhalb der Schulter kleiner als die Hälfte des Winkels oberhalb der Schulter. Hierdurch kann eine Schulter mit deutlicher sprunghafter Größenveränderung erreicht werden, die gute Stapeleigenschaften aufweist. In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass sich der Höhenbereich des Mantels unterhalb der Schulter, in dem der Winkel des Mantels vom Konuswinkel oberhalb der Schulter abweicht, sich von der Schulter bis zum Boden erstreckt. Vorzugsweise beträgt der Abstand von der Schulter zum Boden weniger als 10 mm. Die beim Stapeln auftretenden Kräfte können dadurch sehr gut von der Zarge aufgenommen werden.The shoulder can also be defined with this definition of the cone angle such that below the shoulder there is a height region of the shell in which the angle of the shell to the central axis is substantially smaller than the angle of the conical shell above the shoulder. This condition is also met by negative cone angles, even though they should be greater in magnitude than the cone angle above the shoulder. Preferably, the angle of the jacket below the shoulder is less than half of the angle above the shoulder. As a result, a shoulder can be achieved with a significant jump in size, which has good stacking properties. In an embodiment of the invention, it is advantageous that the height range of the jacket below the shoulder, in which the angle of the jacket deviates from the cone angle above the shoulder, extends from the shoulder to the bottom. Preferably, the distance from the shoulder to the ground is less than 10 mm. The forces occurring during stacking can be absorbed very well by the frame.
Zur weiteren Stabilitätsverbesserung des Mantels im Bereich unterhalb der Schulter kann vorgesehen sein, dass unterhalb der Schulter ein Höhenbereich des Mantels vorhanden ist, in dem parallel zur Mittelachse verlaufende Rippen angeordnet sind. Die Rippen können beim Formen der Schulter in den Mantel eingeformt werden. Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Formwerkzeug zum Formen der Schulter parallel zur Mittelachse verlaufende Aussparungen aufweist. Da das Material unterhalb der Schulter gestaucht wird, können die Aussparungen in dem Formwerkzeug einen Teil des überschüssigen Materials aufnehmen, so dass es nicht zu unkontrolliertem Faltenwurf beim Formen der Schulter kommt.To further improve the stability of the jacket in the region below the shoulder can be provided that below the shoulder, a height range of the shell is present, are arranged in the parallel to the central axis extending ribs. The ribs can be molded into the mantle as the shoulder forms. For this purpose, it is advantageous that the molding tool has recesses extending parallel to the central axis for shaping the shoulder. Since the material is compressed below the shoulder, the recesses in the mold can accommodate a portion of the excess material so that uncontrolled wrinkling of the shape of the shoulder does not occur.
Um eine stabile Schulter zu erreichen, ist es vorteilhaft, dass der Radius des Mantels unterhalb der Schulter mehr als 0,5 mm, insbesondere sogar mehr als 1 mm, kleiner als der Radius des Mantels oberhalb der Schulter ist. Der Radius des Aufnahmedorns ändert sich vorzugsweise an dem Absatz zum Formen der Schulter um mehr als 0,5 mm, insbesondere um mehr als 1 mm. Bevorzugt ändert sich der Radius des Aufnahmedorns an dem Absatz um etwa 1 mm bis 1,5 mm. Es ist vorteilhaft, dass der Absatz einen Winkel zur Mittelachse des Aufnahmedorns von 40° bis 70°, insbesondere von 50° bis 60° aufweist, um eine Schulter mit einer hohen Stabilität zu formen.In order to achieve a stable shoulder, it is advantageous that the radius of the sheath below the shoulder is more than 0.5 mm, in particular even more than 1 mm, smaller than the radius of the sheath above the shoulder. The radius of the receiving mandrel preferably changes at the shoulder shaping shoulder by more than 0.5 mm, in particular by more than 1 mm. Preferably, the radius of the mandrel on the shoulder changes by about 1 mm to 1.5 mm. It is advantageous that the shoulder has an angle to the central axis of the mandrel of 40 ° to 70 °, in particular from 50 ° to 60 °, to form a shoulder with a high stability.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, in einem einzigen Verfahrensschritt, zusammen mit dem Formen der Schulter, den Mantel um einen Bereich des Bodens einzurollen.In a further embodiment of the invention, it is advantageous in a single method step, together with the shaping of the shoulder, to roll up the jacket around a region of the bottom.
Das Formwerkzeug zum Formen der Schulter weist hierfür ein Mittel zum Formen der den Boden umschließenden Einrollung des Mantels auf. Beim axialen Aufschieben des Formwerkzeuges auf den Mantel wird also gleichzeitig zu dem Formen der Schulter die Unterkante des Mantels nach innen eingerollt und um die Wandung des Bodens herumgelegt. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Bechers wird dadurch erheblich erleichtert. Das Formwerkzeug ist bevorzugt als Ring ausgestaltet.For this purpose, the shaping tool for the shoulder has a means for shaping the curl of the jacket surrounding the bottom. When the mold is pushed axially onto the casing, the lower edge of the casing is thus rolled inwards and laid around the wall of the soil at the same time as the shaping of the shoulder. The preparation of the cup according to the invention is thereby considerably facilitated. The molding tool is preferably designed as a ring.
Die Abstapelung eines gleichartigen Bechers auf der Schulter kann in unterschiedlicher Weise geschehen. Es ist vorteilhaft, dass ein unterer Rand der Zarge, der die Standfläche für den Becher bildet, sich beim Stapeln auf der Schulter eines gleichartigen Bechers abstützt. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Mantel und/oder der Boden im Bereich der Zarge und/oder die Zarge selbst wenigstens in einem Bereich entlang des Umfangs eine nach außen ragende Aufweitung aufweist, und dass ein unterer Rand der Aufweitung eine Standfläche für den Becher bildet. Bevorzugt ist der äußere Radius der Aufweitung größer als der äußere Radius des Mantels in Höhe des Bodens. Die Standfläche des Bechers ist durch die Aufweitung vergrößert, so dass der Becher eine verbesserte Standfestigkeit aufweist. Die Stapeleigenschaften des Bechers werden ebenfalls verbessert, da die Zarge ein sehr stabiles Element des Bechers ist und sehr gut geeignet ist, die beim Stapeln auftretenden Kräfte aufzunehmen. Die Aufweitung ist in bevorzugter Ausgestaltung durchgehend und gleichmäßig entlang des Umfangs geformt. Die Herstellung des Bechers wird stark vereinfacht, wenn während der Bildung der Zarge der Mantel und/oder der Boden im Bereich der Zarge und/oder die Zarge selbst wenigstens in einem Bereich entlang des Umfangs nach außen aufgeweitet wird, so dass ein unterer Rand der Aufweitung eine Standfläche für den Becher bildet. Zur Herstellung der Aufweitung sind dann keine zusätzlichen Verfahrensschritte notwendig. Die Aufweitung ist, genau wie die Schulter, ein Mittel zum Halten eines anderen Bechers gleicher Art. Die Abmessungen der Schulter und der Aufweitung sind aneinander angepasst, um ein optimales Stapeln zu gewährleisten.The stacking of a similar cup on the shoulder can be done in different ways. It is advantageous that a lower edge of the frame, which forms the base for the cup, is supported during stacking on the shoulder of a similar cup. It is particularly advantageously provided that the casing and / or the bottom in the region of the frame and / or the frame itself at least in an area along the circumference has an outwardly projecting expansion, and that a lower edge of the expansion forms a base for the cup , Preferably, the outer radius of the expansion is greater than the outer radius of the shell at the level of the ground. The base of the cup is enlarged by the expansion, so that the cup has improved stability. The stacking properties of the cup are also improved because the frame is a very stable element of the cup and is very well suited to absorb the forces occurring during stacking. The expansion is formed in a preferred embodiment continuously and uniformly along the circumference. The preparation of the cup is greatly simplified if, during the formation of the frame, the jacket and / or the bottom in the region of the frame and / or the frame itself is widened outwardly at least in a region along the circumference, so that a lower edge of the expansion forms a base for the cup. For the preparation of the expansion then no additional process steps are necessary. The expansion, like the shoulder, is a means of holding another cup of the same type. The dimensions of the shoulder and the expansion are adapted to each other to ensure optimal stacking.
In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Becher einen wärmeisolierenden Außenmantel aufweist. Die Ausgestaltung des wärmeisolierenden Außenmantels ist dabei an sich beliebig. Der Außenmantel kann beispielsweise aus einem Kunststoff-, Papier- oder Verbundmaterial hergestellt sein. Zur Verbesserung der Isolationswirkung kann der Außenmantel auch gewellt, geriffelt, geprägt oder mit einer aufgeschäumten Schicht versehen sein. Beispielsweise kann eine gewellte Zwischenschicht vorgesehen sein, die von einer glatt darüber gelegten Außenschicht abgedeckt ist.In an embodiment of the invention can be provided that the cup has a heat-insulating outer jacket. The design of the heat-insulating outer shell is arbitrary per se. The outer sheath can be made for example of a plastic, paper or composite material. To improve the insulation effect, the outer sheath can also be corrugated, corrugated, embossed or provided with a foamed layer. For example, a corrugated intermediate layer may be provided, which is covered by a smooth overlying outer layer.
Je nach Ausgestaltung des Außenmantels kann es vorteilhaft sein, dass am Außenmantel ein Mittel zum Halten eines anderen Bechers gleicher Art angebracht ist, das sich beim Stapeln auf der Schulter abstützt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass an dem Innenbecher kein zweites Mittel zum Stapeln vorgesehen sein braucht. Auf die Aufweitung an der Zarge kann in diesem Falle verzichtet werden.Depending on the configuration of the outer jacket, it may be advantageous for a means for holding another cup of the same type to be attached to the outer jacket, which is supported on the shoulder during stacking. This embodiment has the advantage that on the inner cup no second means for stacking needs to be provided. On the expansion of the frame can be omitted in this case.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Becher auch ohne Vorhandensein eines Außenmantels sicher und stabil gestapelt werden kann. Ein optional vorgesehener Außenmantel lässt sich dadurch weitgehend unabhängig und frei gestalten. Der Außenmantel wird nicht durch die beim Stapeln auftretenden Kräfte beansprucht, so dass keine besonderen Stabilitätsanforderungen an den Außenmantel gestellt werden. Ein und derselbe Innenbecher lässt sich in einfacher und nahezu beliebiger Weise mit den unterschiedlichsten Außenmänteln kombinieren. Ohne die Form und Abmaße des Innenbechers bzw. der den befüllbaren Innenraum bildenden Komponenten zu verändern, lassen sich verschiedene Becher mit unterschiedlichem optischen und haptischen Erscheinungsbild schaffen, da das Erscheinungsbild, das der Benutzer des Bechers wahrnimmt, hauptsächlich durch die Gestaltung des Außenmantels bestimmt wird. Diese Gestaltungsfreiheit kann dadurch unterstützt werden, dass sich die Außenkontur des Außenmantels innerhalb einer Parallelen zu dem den Innenraum begrenzenden Mantel befindet, die an der Aufweitung der Zarge angelegt wird. Es ist für eine einfache Herstellung vorteilhaft, dass - nach dem Formen einer aufgeweiteten Zarge - ein hülsenförmig vorgeformter Außenmantel in axialer Richtung auf den den Innenraum begrenzenden konischen Mantel des Innenbechers aufgeschoben wird. Zur Herstellung des Außenmantels wird dieser zunächst aus einem Zuschnitt, der die Form eines Segmentes aus einem Kreisring aufweist, auf einen Dorn gewickelt und zu einer kegelstumpfförmigen Hülse verbunden. Im Bereich des geringeren Umfangs des Außenmantels wird eine nach innen gerichtete Einrollung geformt Die nach innen gerichtete Einrollung weist einen im Wesentlichen parallel zum Außenmantel verlaufenden Bereich auf. Die Einrollung am unteren Rand des Außenmantels kann flachgepresst sein. Zusätzlich kann der untere Rand leicht eingezogen sein, so dass am unteren Ende des Außenmantels eine stärkere Konizität vorhanden ist. Die nach innen gerichtete Einrollung am unteren Ende des Außenmantels dient zur Abstützung des Außenmantels am Innenbecher. Bevorzugt stützt sich die Einrollung unterhalb des Bodens an der Zarge ab. Um eine gute Anlage der Einrollung am Innenbecher zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, dass der Außenmantel im Bereich der Einrollung einen inneren Radius aufweist, der kleiner als der äußere Radius der Zarge am unteren Rand der Aufweitung ist.It is particularly advantageous, however, if the cup can be safely and stably stacked even without the presence of an outer sheath. An optionally provided outer sheath can be made largely independent and free. The outer sheath is not stressed by the forces occurring during stacking, so that no special stability requirements are placed on the outer sheath. One and the same inner cup can be combined in a simple and almost arbitrary manner with a variety of outer shells. Without changing the shape and dimensions of the inner cup or the components forming the interior of the filling, different cups with different visual and haptic appearance can be created, since the appearance that the user of the cup perceives, mainly determined by the design of the outer shell. This design freedom can be assisted by the fact that the outer contour of the outer shell is in a parallel to the inner space bounding shell, which is applied to the expansion of the frame. It is advantageous for a simple production that - after forming a widened frame - a sleeve-shaped preformed outer jacket is pushed in the axial direction on the inner space bounding conical jacket of the inner cup. For the production of the outer jacket, this is first of a blank, which has the shape of a segment of a circular ring, wound on a mandrel and connected to a frusto-conical sleeve. In the region of the smaller circumference of the outer jacket, an inward curvature is formed. The inwardly directed curl has an area running substantially parallel to the outer jacket. The curl at the bottom of the outer shell can be pressed flat. In addition, the lower edge may be slightly retracted, so that at the lower end of the outer shell, a greater conicity is present. The inward curl at the lower end of the outer shell serves to support the outer shell on the inner cup. Preferably, the curl is supported below the bottom of the frame. In order to ensure a good installation of the curl on the inner cup, it is advantageous that the outer shell in the region of the curl has an inner radius which is smaller than the outer radius of the frame at the lower edge of the expansion.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren. Einzelmerkmale der unterschiedlichen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.Further advantages and features of the invention will become apparent from the claims and the following description of some embodiments in conjunction with the figures. Individual features of the different embodiments shown and described can be combined in any way, without exceeding the scope of the invention.
Es zeigen:
-
einen erfindungsgemäßen Becher im Längsschnitt,Figur 1 -
eine Ansicht ähnlichFigur 2Figur 1 auf zwei gestapelte Becher, -
Figur 3A bis Figur 3D unterschiedliche Ausgestaltungsformen des Bereichs III des Bechers derFigur 1 in vergrößerter Darstellung, -
Figuren 4 und 5Ansichten ähnlich Figur 1 auf teilweise dargestellte Becher unterschiedlicher Ausgestaltung, bei denen verschiedene Außenmäntel vorgesehen sind, -
Figur 5A eine vergrößerte Ansicht eines Teilbereichs einer Abwandlung des Bechers nachFigur 5 , -
einen teilweise dargestellten Längsschnitt einer Vorrichtung zum Herstellen einer Schulter an dem Mantel des Bechers derFigur 6 ,Figur 1 -
Figuren 7A und 7B Ansichten in Richtung des Pfeiles VII derFigur 6 auf Aufnahmedorne unterschiedlicher Ausgestaltung, -
Figur 8 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VIII derFigur 6 eines Formwerkzeuges zum Formen einer Schulter, -
eine Ansicht einer Variante derFigur 9 ,Figur 6 -
einen teilweise dargestellten Längsschnitt einer Vorrichtung zum Verpressen der Zarge,Figur 10 -
einen teilweise dargestellten Außenmantel des Bechers derFiguren 11 und 12Figur 5 im Längsschritt bei unterschiedlichen Herstellungsschritten.
-
FIG. 1 a cup according to the invention in longitudinal section, -
FIG. 2 a view similarFIG. 1 on two stacked cups, -
Figure 3A to Figure 3D different embodiments of the area III of the cup ofFIG. 1 in an enlarged view, -
FIGS. 4 and 5 Similar viewsFIG. 1 partly illustrated cups of different design, in which different outer shells are provided, -
FIG. 5A an enlarged view of a portion of a modification of the cup afterFIG. 5 . -
FIG. 6 a partially illustrated longitudinal section of an apparatus for producing a shoulder on the jacket of the cup ofFIG. 1 . -
FIGS. 7A and 7B Views in the direction of arrow VII ofFIG. 6 on mandrels of different design, -
FIG. 8 a view in the direction of the arrow VIII ofFIG. 6 a mold for shaping a shoulder, -
FIG. 9 a view of a variant ofFIG. 6 . -
FIG. 10 a partially illustrated longitudinal section of a device for pressing the frame, -
FIGS. 11 and 12 a partially illustrated outer shell of the cup ofFIG. 5 in the longitudinal step at different production steps.
Der in
Die Eigenschaft "konisch" des Mantels 2 ist dabei so zu verstehen, dass sich der Mantel 2 in dem in
Die Zarge 5 weist wenigstens in einem Bereich entlang ihres Umfanges eine nach außen ragende Aufweitung 10 auf. Ein unterer Rand 11 der Aufweitung 10 an der Zarge 5 bildet die Standfläche für den Becher 1. Die Standfläche ist durch die Aufweitung 10 vergrößert, so dass ein Umkippen des Bechers erschwert ist.The
Die Schulter 9 wird durch eine praktisch sprunghafte Größenveränderung des Mantels 2 gebildet. Der Radius B des Mantels 2 unterhalb der Schulter 9 - zur Mittelachse 8 gesehen - ist etwa 1 mm bis 1,5 mm kleiner als der Radius C des Mantels 2 oberhalb der Schulter 9. Der Becher 1 weist bevorzugt einen kreisrunden Querschnitt auf. In diesem Fall entspricht der Radius des Mantels der Hälfte des Durchmessers. Im Bereich der Schulter 9 weist der Mantel 2 einen sehr großen Neigungswinkel A auf, der etwa 40° bis 70°, und bevorzugt 50° bis 60°, beträgt. Die Schulter 9 dient zum Halten eines gleichartigen Bechers 1' bei einem Stapeln mehrerer Becher 1 und 1', wie dies in
Bei einem Becher 1 gemäß der Erfindung ist die Schulter 9 so gestaltet, dass der Radius B des Mantels 2 unterhalb der Schulter höchstens genauso groß wie der Radius E des Mantels 2 in Höhe des Bodens 3 ist. Selbstverständlich ließe sich hier jeweils auch der außen am Mantel 2 gemessene Radius B' und E' miteinander vergleichen. Unterhalb der Schulter 9 ist ein Höhenbereich F des Mantels 2 vorhanden, in dem der Winkel A des Mantels 2 vom Winkel A des konischen Mantels oberhalb der Schulter 9 abweicht. Der Höhenbereich F erstreckt sich von der Schulter 9 bis zum Boden 3. Um eine gute Stabilität des Höhenbereiches F zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Höhenbereich F nicht größer als 10 mm zu gestalten.In a
In dem Höhenbereich F verläuft der Mantel 2 im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 8. Dies ist vorteilhaft, um eine gute Übertragung der beim Stapeln auftretenden Kräfte von der Schulter 9 auf die Zarge 5 zu erreichen. In den
Bei der in
Bei der Ausgestaltung gemäß
In
Aufgrund der Definition des Konuswinkels A mit positiven und negativen Werten ist bei sämtlichen Ausgestaltungen der
Obwohl es in den
Die in den
Der Außenmantel 13 des in
In
Eine vorteilhafte Abwandlung des Bechers 1 im Bereich der oberen Schulter 18 ist in
Bei der Herstellung eines Bechers 1 gemäß
Zum Ausformen der Schulter 9 dient neben dem Aufnahmedorn 21 ein Formwerkzeug 23, das unten in
In den
In
Wie schon erwähnt wurde, wird das Papiermaterial des Mantels 2 beim Aufschieben des Formwerkzeuges 23 im Bereich J auf einen kleineren Radius zusammengedrückt. Je nach Papiermaterial und je nach Größenänderung zwischen dem Radius C und dem Radius K kann es vorteilhaft sein, in dem Formwerkzeug 23 parallel zur Mittelachse 8 verlaufende Aussparungen 26 zum Formen von Rippen 27 vorzusehen, die Material aufnehmen können. Die Aussparungen 26 sind in den
Damit der Mantel 2 mit dem Boden 3 unter der Bildung der Zarge 5 verbunden werden kann, wird das untere Ende 28 des Mantels 2 umgeschlagen, so dass es die in
Der Mantel 2 wird aus einem Segment eines Kreisringes über einen Dorn gewickelt und dann entlang einer Längsnaht geleimt oder gesiegelt. Um das Umschlagen des unteren Randes 28 des Mantels 2 mittels des Formwerkzeuges 23 zu erleichtern, kann die Längsnaht des Mantels 2 im Bereich des unteren Endes 28 nicht geleimt oder gesiegelt sein. Dieser Bereich ist in der Darstellung der
Anschließend an das Ausformen der Schulter 9 und das Umschlagen des unteren Endes 28 des Mantels 2 wird zum Fertigstellen des Innenbechers 1 in einem nachgeordneten Verfahrensschritt der Boden 3 mit dem Mantel 2 unter Bildung einer Zarge 5 im Wesentlichen flüssigkeitsdicht verbunden. Dies erfolgt mit Hilfe eines Außenringes und eines Innenwerkzeuges, wobei beim Verbinden des Bodens 3 mit dem Mantel 2 gleichzeitig die Zarge 5 aufgeweitet wird, so dass sich die in
Mit Hilfe von
Zur Formung der Zarge 5 mit der Aufweitung 10 ist in
Beispielsweise können entweder nur die Backen 32 oder der Ring 31 oder sowohl die Innenbacken 32 als auch der Außenring 31 beheizt werden, so dass gleichzeitig mit dem Aufweiten der topfförmigen Wandung 4 die drei dann aufeinanderliegenden Materialschichten aneinander angesiegelt werden und dadurch die Zarge 5 bilden. Eine radial nach außen gewandte Fläche des Innenbackens 32 ist parallel zur innenliegenden Fläche des Außenrings 31 angeordnet und weist ebenfalls den Winkel auf, unter dem die Zarge 5 im Endzustand angeordnet sein soll.For example, either only the
Die Innenbacken 32 sind beispielsweise Teil eines nicht dargestellten Dorns und können durch Verschieben eines ebenfalls in
Auf den so fertiggestellten Innenbecher 1 wird dann, siehe
Zur Herstellung des Außenmantels 13 wird ein flachliegender Zuschnitt, der die Form eines Segmentes aus einem Kreisring aufweist, auf einen Dorn gewickelt und zu einer kegelstumpfförmigen Hülse verbunden Im Bereich des unteren verjüngten Endes wird dann gemäß
Beim Formen der Einrollung 16 gemäß
Es ist weiter festzustellen, dass ein Radius G am oberen Ende 35 des parallelen Bereichs 17 größer ist als der Außenradius D der Zarge 5. Dies ist auch
Es sei noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Außenmäntel 13 und anderer Gestaltungsmittel des Bechers 1 wie der Schulter 9 oder der Schulter 18 je nach Bedarf beliebig miteinander kombiniert werden können, und nicht auf die dargestellten Varianten beschränkt sind. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass die Darstellungen nicht maßstäblich sind. Aus Gründen der besseren Erkennbarkeit sind insbesondere die Neigungswinkel A des Mantels 2 und die Größenunterschiede der Radien des Mantels 2 sowie die Aufweitung 10 verstärkt dargestellt.It should be expressly understood that the different configurations of the
Claims (18)
- Cup (1) made of a paper material having a fillable interior (6) formed by a conical sleeve (2) and a bottom (3), the bottom (3) being fastened to the sleeve (2) at the lower end of the interior (6) with a skirt (5) in a substantially liquid-tight manner, where a shoulder for holding an identical cup (V) during stacking of several cups is arranged on the sleeve (2) limiting the interior (6), characterized in that the radius (B) of the sleeve (2) - seen with respect to the central axis (8) of the cup (1) - underneath the shoulder (9) is at most just as large as the radius (E) of the sleeve at the level of the bottom (3), wherein underneath the shoulder (9) a portion (F) in the height direction of the sleeve (2) exists in which the angle (A) of the sleeve (2) relative to the central axis (8) is substantially smaller than the angle (A) of the conical sleeve (2) above the shoulder (9).
- Cup according to Claim 1, characterized in that the sleeve (2) limiting the interior (6) between the shoulder (9) and the bottom (3) is substantially cylindrical.
- Cup according to any one of the Claims 1 to 2, characterized in that the sleeve (2) and/or the bottom (3) in the area of the skirt (5) and/or the skirt (5) itself has at least in an area along the circumference an outward-projecting widened portion (10) and in that a lower rim (11) of the widened portion (10) forms a standing surface for the cup (1) and in that the outer radius (D) of the widened portion (10) is greater than the outer radius (E') of the sleeve (2) at the level of the bottom (3).
- Cup according to any one of the Claims 1 to 3, characterized in that the cup (1) has an outer sleeve and in that a conical outer sleeve (13) has in a rim area an inward-facing curl (16) that has an area (17) running substantially parallel to the outer sleeve (13).
- Method for manufacture of a cup made of a paper material comprising a conical sleeve and a bottom fastened in a liquid-tight manner by a skirt in the area of the smaller circumference of the sleeve, where a shoulder is shaped into the sleeve for holding an identical cup during stacking of several cups, characterized in that to shape the shoulder an area of the sleeve is shaped to give a radius - seen with respect to the central axis of the cup - that is smaller than the radius of the sleeve in the completed cup at the level of the bottom and in that underneath the shoulder (9) a portion (F) in the height direction of the sleeve (2) is shaped, in which the angle (A) of the sleeve (2) relative to the central axis (8) is substantially smaller than the angle (A) of the conical sleeve (2) above the shoulder (9).
- Method according to Claim 5, characterized in that in a portion in the height direction of the sleeve is shaped to give a constant radius.
- Method according to Claim 5 or 6, characterized in that the shoulder is shaped before the bottom is connected substantially in liquid-tight manner to the sleeve, that the bottom is, during shaping of the shoulder, already inside the sleeve shaped into a tube and/or that the outer radius of the bottom is reduced in the elastic area by compression during shaping of the shoulder.
- Method according to any one of the Claims 5 to 7, characterized in that in a method step subsequent to the shaping of the shoulder the bottom is connected in substantially liquid-tight manner to the sleeve while forming a skirt.
- Method according to any one of the Claims 5 to 8, characterized in that during formation of the skirt the sleeve and/or the bottom in the area of the skirt and/or the skirt itself is widened outwards at least in an area along the circumference such that a lower rim of the widened portion forms a standing surface for the cup.
- Method according to any one of the Claims 5 to 9, characterized in that a vertical portion of the sleeve is shaped to be substantially cylindrical for formation of the shoulder.
- Method according to any one of the Claims 5 to 10, characterized in that an outer sleeve is slid onto the conical sleeve limiting the interior and fixed, wherein - after shaping of a widened skirt - the outer sleeve pre-shaped in a tube form is slid in the axial direction onto the conical sleeve limiting the interior.
- Method according to Claim 11, characterized in that the outer sleeve pre-shaped in a tube form has - when slid onto the conical sleeve limiting the interior - at least in one area a radius smaller than the outer radius of the skirt at the lower rim of the widened portion.
- Device for manufacture of a cup made of a paper material with a receiving mandrel for a conical sleeve and a bottom of the cup, the receiving mandrel having a step for forming a shoulder in the sleeve, characterized in that an area (J) in which the radius (K) of the receiving mandrel (21) - when seen relative to the central axis (8) of the receiving mandrel (21) - is smaller than the outer radius (E) of the cup bottom (3) adjoins the step (22) of the receiving mandrel (21), and in that the area (J) is arranged for forming the portion (F) in the height direction of the sleeve (2), in which the angle (A) of the sleeve (2) relative to the central axis (8) is substantially smaller than the angle (A) of the conical sleeve (2) above the shoulder (9).
- Device according to Claim 13, characterized in that a portion (J) in the height direction of the receiving mandrel (21) has a constant radius (K).
- Device according to any one of the Claims 13 to 14, characterized in that a cylindrical area (J) of the receiving mandrel (21), in which the radius (K) of the receiving mandrel is less than the outer radius (E) of the bottom (3), adjoins the step (22), in that the step (22) has the shape of a circumferential surface of a frustum, and in that the device has a shaping tool (23) interacting with the receiving mandrel (21) for shaping the shoulder (9) and movable along the central axis (8) of the receiving mandrel (21) and/or that the shaping tool (23) has a means (29) for shaping a curl (30) of the sleeve (2) enclosing the bottom (3).
- Device according to any one of the Claims 13 to 15, characterized in that the shaping tool (23) is designed as a ring enclosing the sleeve (2).
- Device according to Claim 16, characterized in that the ring (23) has an inner radius (M) that is smaller than the outer radius (E) of the cup bottom (3).
- Device according to any one of the Claims 13 to 17, characterized in that the shaping tool (23) has recesses (26) running parallel to the central axis (8) for shaping ribs (27).
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