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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Einwegbehälter und
insbesondere auf einen isolierten Einwegbecher oder -behälter und
ein Herstellungsverfahren. Heutzutage werden drei Hauptarten von
Einwegbechern verwendet: Polystyrol, geschäumtes Polystyrol und Papier.
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Polystyrolbecher
sind in ästhetischer
Hinsicht ansprechend, aber sie isolieren nicht besonders und werden
deshalb nur für
das Verwahren von Kaltgetränken
verwendet. Des Weiteren sind sie nicht biologisch abbaubar oder
leicht recyclebar. Es kommt zu Kondensation auf der Außenseite
dieses Bechers beim Verwahren eines Kaltgetränks und diese macht die Becher
nass, kalt und unbequem zur Verwendung über längere Zeiträume. Auch macht die Kondensation
die Becher rutschig und schwierig diese zu halten.
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Becher,
die aus geschäumtem
Polystyrol (EPS) hergestellt werden und unter der Markenbezeichnung
Styropor (Styrofoam) verkauft werden, sind ausgezeichnete thermische
Wärmeisolatoren, so
dass sie die Temperatur eines Getränks, ob heiß oder kalt, über lange
Zeiträume
aufrechterhalten können.
Sie sind preisgünstig
und komfortabel zu handhaben, weil ihre Außenseiten ohne Rücksicht
auf die Temperatur des Getränks
nahe bei der Umgebungstemperatur bleiben. Jedoch sind sie umweltunfreundlich,
weil sie nicht biologisch abbaubar oder leicht recyclebar sind.
Demzufolge ist ihre Verwendung in einigen Städten verboten worden. Auch
muss, um diese Art von Bechern zu bedrucken, ein langsamer und kostspieliger
Druckprozess angewendet werden, da die Becher bedruckt werden müssen, nachdem
sie geformt worden sind, und ihre grobe Oberfläche keinen Druck mit hoher
Auflösung
erlaubt.
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Einwandige
Standard-Pappbecher sind recyclebar und biologisch abbaubarer und
deshalb umweltverträglicher.
Jedoch sind sie schlechte thermische Wärmeisolatoren, so dass ein
Getränk
in einem Pappbecher schnell warm wird (wenn kalt) oder abkühlt (wenn
heiß).
Sie sind auch unbequem zu handhaben weil ein heißes oder kaltes Getränk eine
Hand verbrennen oder unbequem abkühlen kann. Auch bewirkt ein
kaltes Getränk
wie bei den Polystyrolbechern, dass Kondensation auf der Außenseite
erscheint und einen Pappbecher rutschig und schwierig zu halten
macht.
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Ihr
einwandiger Aufbau macht sie zerbrechlich, so dass mit Flüssigkeit
gefüllte
große
Becher nach längerer
Benutzung zerbröckeln
können.
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Pappbecher
haben auch eine größere Neigung,
nach längerer
Zeit gefüllt
mit Flüssigkeit
an der Seitennaht zu lecken. Dies ist durch die Tatsache bedingt,
dass die Schnittkanten keine wasserdichte Barriere besitzen, da
ja der Seitenwandformling des Bechers von einem größeren Blatt
abgeschnitten worden ist. Daher, wenn der Becher gebildet wird, wird
die Schnittkante des Wandmaterials an der überlappenden Seitennaht – eine rohe
Kante – der Flüssigkeit
in dem Becher ausgesetzt. Nach längeren Zeiträumen wird
die Flüssigkeit über die
rohe Kante ins Papier eindringen. Die Flüssigkeit wandert dann die Seitennaht
hinunter und durch den des Bechers. Alle vorhandenen Pappbecher
haben diese rohe Kante und das potentielle Leckageproblem.
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Mehrlagige
Pappbecher sind dafür
entworfen worden, thermische Isolierung und gesteigerte Widerstandfähigkeit
zu bieten. Die US-Patente 3,908,523 an Shikaya (1975), 5,205,473
an Coffin, Sr. (1993), 5,547,124 an Mueller (1996), 5,769,311 an
Noriko et al. (1998), und 5,775,577 an Titus (1998) zeigen mehrlagige
Pappbecher mit einem inneren Becherkörper und einer mehrlagigen
isolierenden Hülle.
Die Hülle
weist Luftlöcher
oder Platz für
thermische Isolierung auf.
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Obwohl
stark und thermisch effizient, sind diese Becher alle teuer und
unpraktisch herzustellen, weil der innere Becherkörper und
die isolierende Hülle
gesondert geformt und dann zusammen zusammengesetzt werden müssen. Die äußere Hülle ist
aus separaten Stücken
geformt, die zusammen laminiert sind und wieder zusätzliche
Kosten ergeben. Die zusätzlichen
Schritte verlangsamen den Produktionsprozess und verhindern, dass
die Becher mit Standard-Becherproduktionsmaschinen
hergestellt werden können.
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Die
US-Patente 5,490,631 an lioka et al. (1996), 5,725,916 an Ishii
et al. (1998), und 5,766,709 an Geddes (1998) zeigen Pappbecher umhüllt mit
einem äußeren Schaummaterial
zur Isolierung. Diese Becher sind ebenfalls teuer herzustellen,
weil das Schaummaterial auf die äußere Schicht der
Becher aufgebracht und dann aktiviert werden muss, um den Schaum
aufzuschäumen.
Der Aktivierungsprozess ist ein zusätzlicher Schritt, der den Produktionsprozess
verlangsamt und dessen Kosten erhöht. Ein anderer größerer Nachteil
dieser Becher ist, dass die Strukturschaumoberfläche nicht gerade geeignet ist,
um mit hochauflösender
und ansprechender graphischer Darstellung bedruckt zu werden. Nachteil
ist, dass, obwohl diese Becher keine EPS Schaumbecher sind, ihre
mit Schaum beschichtete äußere Wand
noch den "Blick" und das "Gefühl" von Schaumbechern
hat mit der negativen Wirkung auf die Verbraucherakzeptanz.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf Behälter und Herstellungsverfahren
gerichtet, wie allgemein in der WO97/07030 des Anmelders offenbart
und wie in dem Oberbegriff der Ansprüche 1 beziehungsweise 9 definiert.
Die in der letztgenannten WO offenbarten Behälter stellen eine größere Verbesserung
gegenüber
den früheren
erwähnten
Bechern dar.
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Es
gibt jedoch eine Tendenz für
die gefalzten dreilagigen Blätter
oder Formlinge, von denen solche Behälter geformt sind, sich zu
entfalten, bevor die Formlinge gewickelt und versiegelt werden,
um die Seitenwandverkleidungen zu formen. Deshalb ist eine in der
WO vorgeschlagene Option, einen schwachen Klebstoff oder eine Klebrigkeit,
wie beispielsweise einen schwachen oder elastischen Leim zu verwenden,
um die gefalzten dreilagigen Blätter
vor dem Wickeln und dem Versiegeln in Form zu halten. Ziel der Erfindung
ist es, einen Behälter
und ein Herstellungsverfahren aufzuzeigen, das es ermöglicht, den
Behälter
leichter auf vorhandenen Behälterproduktionsmaschinen
durch den Einsatz von Klebstoff herzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Behälter
und ein Herstellungsprozess aufgezeigt, wie sie in dem jeweiligen
kennzeichnenden Teil der Ansprüche
1 und 9 definiert sind.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein thermisch isolierter Becher aus einem Seitenwandformling
geformt, bestehend aus zwei Tafeln, verbunden entlang einer gemeinsamen Falzkerbe
und einem separaten isolierenden Blatt. Das isolierende Blatt wird
haftend an einer der Tafeln des Seitenwandformlings angebracht.
Klebstoff wird auf einen der Falzkerbe benachbarten Bereich aufgebracht.
Der Seitenwandformling wird dann hälftig entlang der Falzkerbe
gefaltet, so dass das isolierende Blatt zwischen den zwei Tafeln
seinen Platz findet und dadurch einen dreischichtigen Becherformling bildet.
Der Klebstoff, der in der Nachbarschaft der Falzkerbe appliziert
wurde, verbindet die zwei Tafeln in diesem Bereich. Der dreischichtige
Becherformling wird dann um einen Dorn gewickelt oder gebogen, röhrenförmig geformt
und an den überlappenden Kanten
der gegenüberliegenden
Enden des Formlings versiegelt, um den Formling zu einer Seitenwandverkleidung
umzuformen. Ein separater Bodenverschluss wird auf die innere Schicht
aufgesiegelt, und der Oberteil der inneren Schicht wird radial nach außen gerollt,
um einen Rand zu bilden.
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Verschiedene
Ausführungsformen
der Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, es gilt:
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1 ist
eine senkrechte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bechers.
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2 ist eine Draufsicht eines Becherformlings,
aus dem der Becher gemäß 1 gemacht wird.
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2B ist
eine Draufsicht einer Isolierschicht, wie sie bei dem Becher gemäß 1 verwendet
wird.
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2C ist
eine Seitenansicht der Isolierschicht.
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2D ist
eine Draufsicht des Bodenformlings des Bechers.
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2E ist
eine Schnittansicht der 2D entlang
der Linie 2E-2E.
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3A ist
eine Draufsicht eines Seitenwandformlings des Bechers während der
Applizierung von Klebstoff.
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3B ist
eine Draufsicht des Seitenwandformlings nach dem Falten.
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3C ist
eine Seiten- oder Randansicht des Seitenwandformlings nach dem Falten.
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4A ist
eine Schnittansicht des Formlings nach dem Wickeln, jedoch vor dem
Versiegeln.
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4B ist
eine Schnittansicht des Formlings nach dem Wickeln und Versiegeln.
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5 ist
eine Draufsicht eines ebenen, ungekerbten Formlings für die Mittelschicht.
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6A ist
eine Draufsicht eines folienlaminierten Formlings für die Mittelschicht.
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6B ist
eine Schnittansicht des folienlaminierten Formlings.
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7 ist
eine Draufsicht eines punktierten Formlings für die Mittelschicht.
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8 ist
eine Draufsicht, teils Perspektivansicht eines Schaumformlings für die Mittelschicht.
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9A ist
eine Draufsicht eines gerillten Pappformlings für die Mittelschicht.
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9B ist
eine Schnittansicht des gerillten Pappformlings, auf einen Deckkarton
laminiert für
die Mittelschicht.
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10A ist eine Draufsicht eines schaumbeschichteten
Pappformling-Blattes für
die Mittelschicht.
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10B ist eine Schnittansicht des schaumbeschichteten
Pappformlings.
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11A ist eine Draufsicht eines alternativen Startformlings
für die
Becher.
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11B ist eine Draufsicht des alternativen Startformlings,
nach Einbringen von Riefen in den isolierenden Abschnitt.
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12A ist eine Draufsicht des Formlings nach dem
Falten des isolierenden Abschnitts.
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12B ist eine Draufsicht des Formlings nach dem
Falten des isolierenden Abschnitts und des linken Abschnitts.
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12C ist eine Seiten- oder Randansicht des Formlings
nach dem Falten des isolierenden Abschnitts und des linken Abschnitts.
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13A ist eine Schnittansicht des Formlings, nach
dem Wickeln, jedoch vor dem Versiegeln.
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13B ist eine Schnittansicht des Formlings nach
Wickeln und Versiegeln.
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- 11
- Bodenverschluss
- 11B
- Bodenformling
- 11I
- Innenoberfläche
- 12
- Seitenwand
- 12B
- Seitenwandformling
- 13
- linker
Abschnitt
- 13B
- Rückseite
- 13F
- Vorderseite
- 13L
- untere
Kante
- 13S
- Seitenrand
- 13U
- Oberkante
- 14
- rechter
Abschnitt
- 14B
- Rückseite
- 14F
- Vorderseite
- 14L
- Unterkante
- 14S
- Seitenrand
- 14U
- Oberkante
- 15
- Falzkerbe
- 16
- Lasche
- 18
- isolierendes
Blatt
- 18T
- Oberkante
- 18B
- Unterkante
- 18L
- linke
Kante
- 18R
- rechte
Kante
- 19
- Kerben
- 20
- Klebebereich
- 21
- Klebebereich
- 22
- Falzlasche
- 22S
- Seitennaht
- 24
- innere
Schicht
- 25
- isolierende
Mittelschicht
- 26
- äußere Schicht
- 27
- Innenseite
der Becher
- 28
- äußere Oberfläche der
Becher
- 30F
- Folie
oder metallisierter Film
- 30P
- Pappe
- 31
- Löcher
- 33M
- gerilltes
Medium
- 33L
- Deckkarton
- 35P
- Pappe
- 35F
- geschäumte Schicht
- 40
- Formling
- 41
- Faltkerbe
- 42
- isolierender
Abschnitt
- 42L
- Unterkante
- 42S
- Seitenrand
- 42U
- Oberkante
- 42F
- Vorderseite
- 42B
- Rückseite
- 43
- Falzlasche
- 50
- Becher
- 51
- Rollrand
oben
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Erste Ausführungsform
- Abwicklung - 1 und 2A bis 2E
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Eine
erste erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Bechers oder eines Behälters
(1) umfasst einen Bodenverschluss 11 und
eine Seitenwand 12. Der Bodenverschluss wird aus einem
Bodenformling 11B (2D und 2E)
geformt.
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Die
Seitenwand 12 wird aus einem Seitenwandformling 12B geformt
(2A), welcher aus einem größeren Blatt oder einer größeren Rolle
Papier oder anderem geeignetem Rohmaterial gestanzt wird (nicht
gezeigt). Die bevorzugte Dicke dieses Materials ist etwa 0,33 mm
(0,13 mils), aber sie kann in einem Bereich von 0,2 bis 0,6 mm (8
bis 24 mils) sein. (1 mil = 0,001 Zoll). Der Formling schließt einen
bogenförmigen
linken Abschnitt 13 ein, der eine äußere Schicht der Seitenwand
bildet, und einen bogenförmigen
rechten Abschnitt 14, der eine innere Schicht der Seitenwand
bildet. Die zwei Abschnitte begrenzen oder teilen eine gemeinsame
Falzkerbe 15. Die Falzkerbe bewirkt, dass sich die Formlinge
entlang einer genauen Linie faltet. Die Kerbe 15 wird vorzugsweise
in dem Zeitpunkt in den Seitenwandformling 12B geformt,
in dem der Formling aus einem größeren Anfangsblatt
gestanzt wird. Jedoch kann die Kerbe auch in den Formling 12B geformt
werden nach dem Stanzen des Formlings, aber noch vor dem Falten
(Arbeitsgang unten erörtert).
Die Abschnitte 13 und 14 haben entsprechende Seitenränder 13S und 14S,
Oberkanten 13U und 14U und Unterkanten 13L und 14L.
Ebenso haben die Abschnitte 13 und 14 Vorderseiten 13F beziehungsweise 14F und Rückseiten 13B beziehungsweise 14B.
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Sobald
der Formling 12B zur Seitenwand 12 (Arbeitsgang
unten erörtert)
umgeformt ist, bildet die Rückseite 13B eine
Außenfläche 28 der
Becher und die Rückseite 14B bildet
die Innenseite 27 der Becher (1). Aus
nachfolgend beschriebenen Gründen
ist der Abschnitt 13 vom Seitenrand 13S bis zur Falzkerbe 15 länger als
der Abschnitt 14 vom Seitenrand 14S bis zur Falzkerbe 15.
Der Abschnitt 14 ist von der Oberkante 14U bis
herunter zur Unterkante 14L größer als der Abschnitt 13 von
der Oberkante 13U bis zur Unterkante 13L. Der
Abschnitt 13 weist eine kleine Lasche 16 auf,
die von der Unterkante 13L ausgeht, um den Falz 15 anzuklappen,
der Zweck wird später
erläutert.
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Der
Seitenwandformling 12B ist wenigstens auf der Rückseite
(Seiten 13B und 14B) mit einem bekannten wasserdichten
(nicht gezeigten) Material wie Plastik bedeckt. Der Bodenformling 11B ist
wenigstens auf der Innenoberfläche 11I mit
einem ähnlichen
wasserdichten Material bedeckt. Vorzugsweise wird dazu Polyäthylen verwendet
(niedrige, mittlere oder hohe Dichte) weil es sowohl als Klebstoff
als auch als wasserdichte Beschichtung dient. Andere Arten von wasserundurchlässigen und
heiß versiegelbaren
Beschichtungen können
anstelle von Polyäthylen
verwendet werden, einschließlich
Polypropylen oder Polyester. Gegenwärtig werden von der Industrie
weitere biologisch abbaubare und/oder recyclebare, wasserundurchlässige und
heiß versiegelbare
Beschichtungen entwickelt. Einmal verfügbar können auch diese Arten von Beschichtungen
verwendet werden. Die bevorzugte Dicke der Polyäthylenbeschichtung ist 0,019
mm (0,75 mils), kann aber in einem Bereich von 0,013 mm (0,5 mils)
bis zu 0,038 mm (1,5 mils) reichen. Die Beschichtung kann entweder
matt oder glänzend
sein. Verschiedene Verfahren für
die Aufbringung der Beschichtung sind in der Technik wohlbekannt.
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Die
Seitenwand 12 schließt
auch einen zweiten Bestandteil ein – ein isolierendes Blatt 18 (2B und 2C),
welches eine Mittelschicht der Seitenwand bildet. Dieses Blatt wird
aus einem größeren Blatt
oder einer größeren Rolle
Papier (nicht gezeigt) oder anderem geeignetem Blatt gestanzt. Vorzugsweise
ist die Dicke dieses Materials 0,4 mm (16 mils), kann aber in einem
Bereich von 0,25 bis 1 mm (10 bis 40 mils) liegen. Sie wird vorzugsweise aus
recyceltem Graukarton (einfache oder gekrümelte Hackschnitzel) oder aus
recyceltem Deckkarton gemacht, weil dieses Material preisgünstig und
recycelt ist. Alternativ kann sie aus neuer Pappe gemacht werden
oder aus teilweise recycelter Pappe wie – (solid bleached sulfite,
gebleichte Pappe) oder SUS- Pappe (solid unbleached sulfite, ungebleichte
Pappe). Sie hat eine Oberkante 18T, eine Unterkante 18B und
eine linke und rechte Kante 18L bzw. 18R.
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Das
Blatt 18 enthält
regelmäßig beabstandete
Riefen oder Kerben 19 (2C), die
in seine Oberfläche
eingearbeitet sind. Diese erzeugen einen Luftraum innerhalb der
Seitenwand 12. Die Kerben verlaufen im Wesentlichen von
der Oberkante 18T zur Unterkante 18B (2B).
Vorzugsweise haben die Kerben einen Abstand von 3 bis 13 mm (1/8
Zoll bis ½ Zoll)
und eine Tiefe von 0,13 bis 0,76 mm (5 bis 30 mils). Die Kerben
werden durch einen bekannten (nicht gezeigten) Arbeitsgang erzeugt.
Vorzugsweise werden die Kerben gleichzeitig in das Blatt gepresst, während es
aus einem größeren Anfangsblatt
gestanzt wird. Jedoch können
die Kerben vor oder nach dem Stanzen des Blatts erzeugt werden.
Statt von oben nach unten zu verlaufen können die Kerben 19 auch
vom Rand 18L zum Rand 18R verlaufen. Statt Kerben
oder Rillen können
auch geprägte
Versteifungen oder jede andere Art von integralen Verformungen in
das Blatt eingeprägt
werden. Der Bereich des Blattes ist aus nachfolgend beschriebenen
Gründen kleiner
als der Bereich von entweder Abschnitt 13 oder 14 der 2A.
Außer
den oben angegebenen Beispielen können viele verschiedene Arten
von Materialien und Strukturen als isolierende Mittelschicht der
Seitenwand 12 verwendet werden. Diese werden später beschrieben.
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Positionieren und Falten
- 3A bis 3C
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Nachdem
die Seitenwand 12B (2A) und die
Schicht 18 (2B) geschnitten und geformt sind,
werden sie wie folgt in die Seitenwand 12 (1)
eingesetzt: Blatt 18 wird an den Seitenwandformling 12B angeschlossen,
um die Montage gemäß 3A vorzusehen.
Zuerst wird eine kleine Menge Klebstoff, vorzugsweise Heißkleber,
nahe dem Zentrum des Abschnitts 13F im Klebebereich 20 appliziert.
Blatt 18 wird dann ungefähr in die Mitte von Abschnitt 13F positioniert,
wo es vom Klebstoff gehalten wird. Weil Blatt 18 kleiner
als der Abschnitt 13 ist, erstrecken sich seine Ränder nicht über die
Ränder
des Abschnitts 13 hinaus. Vorzugsweise gibt es eine Lücke oder
einen Rand von mindestens 6 mm (1/4 Zoll) zwischen den linken Kanten 18L und 13S, der
rechten Kante 18R und der Falzkerbe 15, den oberen
Kanten 18T und 13U sowie den unteren Kanten 18B und 13L.
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Danach
wird eine kleine Menge an Kleber, vorzugsweise kalter Klebstoff,
wie beispielsweise ein stärkebasierter
Klebstoff oder Paste auf den Formling 12B direkt auf oder
nahe der Falzkerbe 15 im Klebebereich 21 aufgebracht.
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Der
Abschnitt 13 wird dann über
den Abschnitt 14 (oder umgekehrt) gefaltet, um eine flache dreischichtige
Anordnung zu bilden, die eine Falzlasche 22 (frühere Falzkerbe 15)
mit den Abschnitten 13 und 14 auf den entgegengesetzten
Seiten des isolierenden Blattes 18 (3B und 3C)
besitzt. Die Abschnitte 13 und 14 werden verklebt,
verbinden oder anderweitig direkt miteinander befestigt (d.h. direkt
zwischen den zwei Schichten) an dem Klebebereich 21 nahe
der Falzlasche 22 auf der Innenoberfläche des gefalteten Formlings 12B (3B und 3C).
Diese Verbindung dient dazu, den Formling 12B im gefalteten
Zustand zu halten. Wie später
beschrieben, ist es für
das Formen der Seitenwand wichtig, dass die Abschnitte 13 und 14 nur
an oder nahe der Falzlasche 22 miteinander verbunden sind, vorzugsweise
in einem Abstand kleiner als 5,1 cm (2 Zoll) von der Falzlasche 22 entfernt.
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Das
Plazieren und Falten wird vorzugsweise von einer (nicht gezeigten)
Maschine durchgeführt, der
so genannten Falt-Klebemaschine, welche eine Standardmaschine ist.
Sie wird benutzt, um Faltkartons und Kästen herzustellen. Eine Platzierungsmaschine
(solch eine Maschine wird unter der Handelsmarke ,Pick'n Place' durch die Fa. MGS
Machine Corp. aus Maple Grove, MN, USA (nicht gezeigt) verkauft)
wird an die Falt-Klebemaschine gekoppelt. Der Formling 12B wird
in die Zuführung
der Falt-Klebemaschine und das isolierende Blatt 18 in
die Zuführung
der Platzierungsmaschine geladen. Zuerst wird der Formling 12B unter
einen (nicht gezeigten) Klebemittel-Applikator positioniert, wo
ein Haftmittel (vorzugsweise Heißkleber wegen der benötigten schnellen
Haftzeit) im Bereich 20 appliziert wird. Als Nächstes wird
der Formling unter die Platzierungsmaschine positioniert, wo das
isolierende Blatt 18 auf den Bereich 13F platziert
wird und durch das Haftmittel fixiert wird. Danach wird der Formling 12B (3A)
unter einen anderen Haftmittel-Applikator im
Bereich 21 nahe der Falzkerbe 15 positioniert. Schließlich wird
der Abschnitt 13 über
den Abschnitt 14 gefaltet, und die zwei Abschnitte werden
im Bereich 21 vom Klebstoff auf der Innenoberfläche des gefalteten
Formlings 12B zusammengehalten und bilden dadurch die in 3B und 3C gezeigte flache,
dreischichtige Anordnung. Das Haftmittel, das verwendet wird, um
Abschnitte 13 und 14 an den Bereich 21 anzuschließen, ist
vorzugsweise ein Kaltkleber oder Pastenklebstoff, weil nahe der
Falzlasche 22 eine minimale Dicke gewünscht ist. Andere Arten von
Klebstoffen können
verwendet werden, um die Abschnitte 13 und 14 mit
dem Bereich 21 zu verbinden. Zum Beispiel kann Heißkleber
verwendet werden, oder eine voraufgetragenen Schicht eines thermoplastischen
Materials wie Polyäthylen.
Im letzteren Beispiel ist das thermoplastische Material Hitze-aktiviert
und die Abschnitte 13 und 14 werden im Bereich 21 durch
Anwendung von Hitze und Druck miteinander verbunden.
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Zur
Herstellung des Bechers kann offensichtlich das Blatt 18 auf
dieselbe Art wie oben beschrieben an den Abschnitt 14F (anstatt
an Bereich 13F) angefügt
werden. Falls das Blatt 18 an 13F angefügt wird,
wird es an die äußere Schicht
der Seitenwand angefügt
(weil der Abschnitt 13 die äußere Schicht der Seitenwand
bildet). Ähnlich,
wenn Blatt 18 an den Abschnitt 14F angefügt wird,
wird es an die innere Schicht der Seitenwand 12 des fertigen
Bechers 50 angefügt.
In jedem Fall stellt das Blatt 18 noch eine isolierende
Mittelschicht 25 (4B) für die Seitenwand 12 dar,
eingelegt zwischen die innere und äußere Schicht 24 und 26.
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Wickeln und Formen - 4A und 4B
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Danach
wird die in 3B und 3C gezeigte
dreischichtige Anordnung um einen bekannten (nicht gezeigten) spitz
zulaufenden Dorn herumgewickelt oder gebogen, um die Seitenwand 12 (4A) zu
bilden, bestehend aus der inneren Schicht 24, der Mittelschicht 25 und
der äußeren Schicht 26.
Das Einwickeln wird in der Weise gemacht, dass die Falzlasche 22 innen
ist und auf diese Art Teil der inneren Schicht 24 wird.
Ein Randbereich des Abschnittes 14 nahe der Kante 14S überlappt
dabei einen geringfügigen
Teil eine Randbereich des Abschnitts 13 nahe der Falzlasche 22.
Der Abschnitt 13 ist länger
als der Abschnitt 14 so dass die Kante 13S sowohl
die Kante 14S als auch einen Randbereich des Abschnitts 13 nahe
der Falzlasche 22 überlappt.
Diese überlappenden
Schichten werden durch die Anwendung von Hitze und Druck zusammengesiegelt
und bilden eine Seitennaht. Die Hitze vereinigt und fügt die zuvor
applizierte Schicht aus Polyäthylen
oder einer anderen hitzeversiegelbarer- und wasserbeständiger Beschichtung
zusammen. Beachten Sie in 4B, die eine
Schnittansicht der gewickelten Seitenwand nach dem Versiegeln darstellt,
dass die überlappenden Ränder eine
Seitennaht 22S bilden.
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Das
isolierende Blatt 18 erstreckt sich nicht völlig um
die Seitenwand 12 herum d.h. es bedeckt weniger als 100%
des Umfangs der Seitenwand. Dieses wird deutlich in 4B gezeigt.
Dieses kommt daher, weil Blatt 18 nicht so lang ist wie
die Abschnitte 13 oder 14. Die linken und rechten
Kanten 18L und 18R als solche sind keine Teile
der Seitennaht 22S. Dieses ist von Vorteil, weil es Papier
einspart, und es reduziert die Dicke der Seitennaht (um zwei Schichten.)
Ebenso bedeckt das isolierende Blatt 18 nicht die ganze
senkrechte Länge
der Becherseitenwand, wie in 1 gezeigt.
Dieses ist wiederum ein Vorteil, weil es Papier einspart, ohne die
isolierende Wirkung des Bechers bedeutend zu beeinflussen.
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Ein
wichtiges Merkmal des Bechers ist der Ort, an dem die Abschnitte 13 und 14 haftend
miteinander verbunden oder anderweitig befestigt werden, wenn der
Formling 12B gefaltet wird. Die Abschnitte 13 und 14 werden
miteinander auf den Innenoberflächen
des gefalteten Formlings verbunden (3B und 3C),
so dass der Formling 12B vor dem Wickeln in einer flachen,
dreischichtigen Anordnung verbleibt. Wenn die Abschnitte nicht geklebt
würden, könnte es
sein, dass der Formling 12B ungefaltet zum Wickeln und
Versiegeln gelangte. Der Erfinder hat herausgefunden, dass durch
das Befestigen der Abschnitte 13 und 14 viel höhere Produktionsgeschwindigkeiten
auf Standardmaschinen möglich sind
und dadurch der Herstellungsprozess weniger teuer ist. Wie besprochen
ist es sehr wichtig, dass der Abschnitt 13 an oder nahe
der Falzlasche 22 gebunden oder befestigt wird, nicht weniger
als 5,1 cm (2 Zoll) von der Kante 22 entfernt, im Klebebereich 21,
welcher die Innenoberfläche
des gefalteten Formlings wird. Dies ist notwendig, um die flache dreischichtige
Anordnung in die Seitenwand 12 einzuwickeln.
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Wie
in 4A gezeigt, hat die äußere Schicht 26 einen
größeren Umfang
als die innere und Mittelschichten 24 beziehungsweise 25.
Wegen dieses größeren Umfangs
muss der Abschnitt 13 einen größeren Weg zurücklegen
verglichen mit dem Abschnitt 14, wenn der Formling gewickelt
wird. Weil der Abschnitt 13 an den Abschnitt 14 an
der Falzlasche 22 angeschlossen wird, muss der Abschnitt 13 diesen
größeren Weg
durch Bewegen oder Herumschieben des Abschnitts 14 kompensieren,
in der Weise, dass die Entfernung zwischen den Kanten 13S und 14S sich
verkürzt,
wenn der Formling gewickelt wird. Wenn der Abschnitt 13 an
einem Ort zu weit von Falzlasche 22 entfernt geklebt oder
anderweitig befestigt würde,
würde es
bewirken, dass der Teil des Abschnitts 13, welcher zwischen
der Falzlasche 22 und dem Befestigungsort liegt, außerstande wäre, in Relation
zu Abschnitt 14 zu gleiten. Wenn dies auftreten sollte,
könnte
die Falzlasche 22 nicht flach und im Wesentlichen parallel
zu den anderen Kanten liegen, wie in 4A gezeigt,
da der Formling 12B aufgewickelt wird, und dadurch der
Seitennaht ermöglicht
wird, richtig versiegelt zu werden, wie in 4B gezeigt
wird.
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Um
den Becher 50 fertig zu stellen, (1), wird
die Oberkante 14U (2A) der
inneren Schicht 24, welche sich hinter die obere Kante 13U erstreckt, radial
nach außen
gerollt, um einen Rand zu bilden. Der Bodenformling 11B (2D und 2E)
wird mit der inneren Schicht 24 verbunden und die Unterkante 14L wird
nach innen gefaltet und heiß mit
dem Bodenformling 11B versiegelt. Verschiedene Verfahren
zur Formung des Rands und zur Versiegelung mit dem Bodenverschluss
sind aus dem Stand der Technik wohl bekannt.
-
Der
Zweck der Lasche 16 (2A) auf
Abschnitt 13 ist, ein Leck zu verhindern. Diese Lasche erstreckt
sich von der Seitennaht in die Versiegelung zwischen dem unteren
Formling 11B und der inneren Schicht 24.
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In
diesem Becher existiert ein Problem nicht, das bisher alle Pappbecher
hatten, nämlich
das oben erörterte
Problem, verbunden damit, eine Schnittkante entlang der Seitennaht
auf der inneren Seite des Bechers zu haben. Da es keinen wasserdichten
Anstrich auf der Schnittkante gibt, wandert, kriecht oder sickert
Feuchtigkeit im Laufe der Zeit in das Papier und kann Leckagen verursachen.
In dem vorliegenden Becher gibt es keine unbehandelte Kante in dem Becher.
Vielmehr gibt es eine Falzlasche 22, die mit einem wasserdichten
Material bedeckt ist, auf der inneren Schicht des Bechers. Der Becher 10 ist
deshalb gegen Feuchtigkeitswanderung und Leckagen widerstandfähiger als
ein Standardpappbecher und bietet deshalb eine längere Standzeit.
-
Viele
Standardpappbecher sind auf beiden Seiten des Becherformlings mit
Polyäthylen
bedeckt, um das Innere wasserundurchlässig zu machen und eine beschichtete
bedruckbare Oberfläche
auf der Außenseite
zu bieten. Eine Beschichtung beider Seiten des Formlings kostet
mehr als nur eine Seite zu beschichten und ist für die Umwelt abträglicher.
Wie oben besprochen, wenn der Formling 12B wenigstens auf
den rückwärtigen Seiten 13B und 14B beschichtet
ist, ergibt sich im Resultat eine Beschichtung sowohl auf der Innenoberfläche 27,
der Falzlasche 22 und der Außenoberfläche 28 der Seitenwand 12 (1 und 4A).
Dieses erspart Kosten, weil das Beschichten der beiden Seiten des
Formlings 12B nicht notwendig ist, um sowohl die inneren-
als auch die äußeren Oberflächen des
Bechers wasserundurchlässig
zu machen.
-
Der
Erfinder hat es als nützlich
befunden, einen Saugbecher mit Vakuum in Verbindung mit einem PTFE
beschichteten niedrigen Klemmschraubenblock auf der Bechermaschine
bei der Formlingswickelmaschine zu verwenden, um einen zentralen Teil
des Abschnitts 14L (welches hinter den letzten Abschnitt 13L ragt)
feststehend zu halten, wenn der Formlinge um den Dorn herum gewickelt
wird. Dies erlaubt dem Abschnitt 13, welcher die äußere Schicht 26 bildet,
entlang dem unteren PTFE-Klemmschraubenblock zu gleiten, in Relation
zur feststehenden inneren Schicht 24, die vom Vakuumsaugbecher
festgehalten wird, wenn die Seitenwand 12 gebildet wird.
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Alternative isolierende
Materialien
-
Wie
bereits erwähnt
wurde, können
verschiedene Arten von isolierenden Materialien als Ersatz für das isolierende
Blattmaterial 18 eingesetzt werden (2D).
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Flaches und ungefalztes
isolierendes Blatt - 5
-
Für einige
Anwendungen ist der Einsatz von flachem, ungefalteten Kartonbogen
(5) für
die mittlere Isolierschicht geeigneter als der Einsatz isolierenden
Blattmaterials 18. In diesem Fall kann das dickere Material
zum Ersetzen der Isolierfähigkeit, welches
sich durch das Nicht-Falzen des Blattes ergibt, eingesetzt werden.
Die bevorzugte Dicke des ungefalzten Papiers, wie z. B. von Graupappe,
Deckenkarton, SBS (gebleichte Pappe) oder SUS Pappe (ungebleichte
Pappe) liegt im Bereich zwischen 0,25 bis 1 mm (10 bis 40 mils).
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Folie oder metallisierte
oder filmlaminierte, isolierende Blätter - 6
-
Für einige
Anwendungen ist der Einsatz eines Blattmaterials (6A),
welches mit Folie oder mit metallisiertem Film laminiert wurde,
anstatt eines isolierenden Blattmaterials 18, für die isolierende
Mittelschicht wünschenswert.
Folie und metallisierter Film sind eine exzellente Feuchtigkeitssperre
und dienen zudem zum Reflektieren der abgestrahlten Hitze, wodurch
sie eine weitere Isolationsfunktion bieten. Der Erfinder hat herausgefunden,
dass sowohl flache als auch geriefte Folie oder metallisierter und
filmlaminierter Karton eine effektive Isolation bilden und als Feuchtigkeitssperre
dienen. Eine Folie oder ein metallisierter Film 30F (6B)
wird mindestens an einer Seite auf den Kartonbogen 30P laminiert.
Die bevorzugte Dicke der Folie oder des metallisierten Films liegt
zwischen 0,013 bis 0,05 mm (0,5 bis 2,0 mils). Die bevorzugte Dicke
des Kartons, auf welchen die Folie laminiert ist, liegt im Bereich von
0,25 mm bis 1 mm (10 bis 40 mils). Metallisierte, laminierte Graupappe
kann von Jefferson Smurfit Corporation, Santa Clara, CA, USA bezogen
werden. Weil das Blatt zwischen der inneren Schicht 24 und der äußeren Schicht 26 eingefügt ist,
kann der Becher, welcher aus einem solchen isolierenden Material
hergestellt wurde, auch in Mikrowellenanwendungen eingesetzt werden,
ohne dass das Metall zu Kurzschlüssen
führt.
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Kleine Öffnungen
aufweisendes, isolierendes Blatt - 7
-
Für einige
Anwendungen ist es wünschenswert,
kleine Öffnungen
aufweisendes Blattmaterial (6) zur
Gestaltung der isolierend Mittelschicht, einzusetzen; das heißt, das
Blattmaterial weist eine Vielzahl von durch die Oberflächen gehenden Öffnungen
auf, anstatt eines isolierenden Blatts 18. Die Löcher 31 (welche
nicht ausschließlich
aus Kreisen, sondern auch aus Dreiecken, Quadraten oder Rechtecken
bestehen können)
werden in das Blattmaterial hinein geschnitten. Die bevorzugte Dicke
des flachen Blattes ist die gleiche wie in 5. Die Löcher haben einen
zweifachen Vorteil, die Vorsehung einer isolierende Luftschicht
zwischen der inneren und der äußeren Schicht, 24 und 26,
und die Reduzierung des Gewichts des fertigen Bechers. Die Öffnungen
können
durch eine Standardstanzvorrichtung in die Oberfläche eingebracht
werden, welche nach dem Stand der Technik bekannt ist.
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Schaumisolierte Schicht
- 8
-
Für einige
Anwendungen ist der Einsatz eines Blattes wie in 8 wünschenswert,
welches aus einem Schaum, vorzugsweise aus aufgeschäumten Polystyrol,
anstatt eines isolierenden Blatts 18 zur Bildung der isolierenden
Mittelschicht hergestellt ist. Polystyrolschaum ist leichtgewichtig und
ein kostengünstiges
Material mit guten thermischen Isolationseigenschaften. Das Blatt
kann aus einem größeren Bogen
von Polystyrolschaum gestanzt werden, oder thermisch geformt oder
in eine an diesen Zweck angepasste Form extrudiert werden. Die Verfahren
zum Erzeugen von Blättern
aus Polystyrolschaum sind nach dem Stand der Technik wohlbekannt.
Die bevorzugte Dicke eines solchen Blattes ist die gleiche, wie
die des Blattes nach 5 – aufgrund der porösen Struktur
hat dieses Blatt einen zweifachen Nutzen zur Erzeugung einer isolierenden
Luftschicht zwischen der inneren und äußeren Schicht 24 und 26,
und zur Reduzierung des Gewichtes des fertigen Becherprodukts.
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Gerillte Pappe als isolierendes
Blatt - 9
-
Für einige
Anwendungen ist es wünschenswert,
ein Blattmaterial (9) einzusetzen,
welches aus gerillter Pappe hergestellt ist, anstatt des isolierenden
Kartons 18, zur Bildung der Isolationsmittelschicht. Das
Blatt kann aus dem gerillten Medium M33 bestehen, entweder einzeln
(9A) oder das Blatt M33 in Kombination mit Deckkarton
L33 (9b), welches zu dem Blatt 33M an der
Spitze der Rillen beigefügt
wird. Dieses Material wird häufig als
mikrogerillt bezeichnet. Die Verfahren zur Herstellung von gerillter
Pappe sind Stand der Technik. Die bevorzugte Dicke dieses Kartons
ist ähnlich
der des Kartons in 5 bis 8. Gerillte
Pappe wird von einigen Anbietern fertig geliefert. Dieses Blatt
kann aus einem größeren Blatt
oder einer Rolle (nicht dargestellt) durch eine Standardstanzoperation
hergestellt werden.
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Wasserlösliches
isolierendes Blatt
-
Für einige
Anwendungen ist es wünschenswert
ein Blatt einzusetzen, (ähnlich
zu dem Blatt in 5), welcher aus wasserlöslichem
Material hergestellt ist, anstatt des isolierenden Blatts 18 zur
Bildung der Isolationsmittelschicht. Dieses Blatt ist aus einem
wasserlöslichen
Material hergestellt, wie z. B. einem stärkebasierten Material. Das
Material wird typischerweise in Blattform extrudiert. Es kann aus
einem größeren Blatt
(nicht dargestellt) herausgestanzt werden. Die Dicke dieses Blattes
liegt vorzugsweise in einem Bereich, wie die des Blattes nach 5.
Aufgrund seiner porösen
Struktur und seiner Wasserlöslichkeit
hat dieses Blatt den zweifachen Nutzen, die Vorsehung isolierender
Luftzwischenräume
zwischen der inneren und äußeren Schicht
und die Reduzierung des Gewichts des Bechers.
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Schaumbeschichteter isolierendes
Blattmaterial - 10
-
In
einige Anwendung ist es wünschenswert ein
Blattmaterial (10A.) einzusetzen, welches aus
einem Kartonblatt 35B besteht, welches eine aufgeschäumte hitzeisolierende
Schicht 35F (10B) aufweist,
welche mindestens auf einer Seite aufgebracht ist, anstatt des isolierenden
Blattes 18 zur Bildung der isolierenden Mittelschicht.
Die Schicht 35F ist aus einem thermoplastischen, synthetischen Kunstharz
hergestellt, welches ein Polymer niedriger bis mittlerer Dichte
ist, und welcher folgendes einschließt (darauf aber nicht begrenzt
ist) Polyethylen, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyester,
Nylon und andere ähnliche
Materialien. Das thermoplastische, synthetische Kunstharz wird auf
einen Karton 35P aufgetragen und dann mit einer Temperatur
im Bereich von 93 bis 204°C
(200 bis 400°F),
zwischen 30 Sekunden und 2½ Minuten
erhitzt. Durch die Applikation der Hitze wird das Polymer aufschäumten. Die
bevorzugte Dicke des schaumüberzogenen
Kartons liegt in dem Bereich zwischen 0.3 und 1 mm (12 bis 40 mils).
Verschiedene Verfahren zur Herstellung von schaumüberzogenen
Blättern sind
Stand der Technik. Das schaumüberzogene Blatt
weist eine isolierende Luftschicht zwischen der inneren und äußeren Schicht
auf.
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Schließlich sei
angemerkt, dass für
alle alternativen Ausführungsformen
des Blattes 18 gilt, dass jedes der Blätter aus mehr als einem Abschnitt
bestehen kann, um die gleiche Fläche
wie das Blatt 18 abzudecken. Zum Beispiel kann das Blatt 18 aus
zwei oder mehr separaten Abschnitten, welche derart verbunden sind,
in den Abschnitten 13F bis 14F zur Bildung einer
isolierenden Schicht 25 vorgesehenen sein, beschrieben
sind.
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Zweite Ausführungsform – Schaumüberzug für die Mittelschicht
-
In
einer zweiten Ausführungsform
wird ein separates isolierendes Blatt nicht eingesetzt. Es ist ersetzt
durch eine Schaumschicht, welche in den Abschnitten 13F und/oder 14F des
Formlings 12B (2A) zur
Herstellung einer karton- und schaumüberzogenen Konstruktion eingesetzt
wird, ähnlich
zu der, welche in 10B dargestellt ist. Zur Vorsehung einer
Schaumschicht wird der Abschnitt 13F (und/oder Abschnitt 14F)
des Formlings 12B zuerst mit einer Schicht von thermoplastischem,
synthetischem Kunstharzfilm überzogen.
Das thermoplastische synthetische Kunstharz weist ein Polymer mit niedriger
bis mittlerer Dichte auf. Ein solches Polymer soll folgende Materialien
einschließen
(ist aber nicht darauf begrenzt) Polyethylen, Polyolefin, Polyvinylchlorid,
Polystyrol, Polyester, Nylon oder ähnliche Materialien. Der Erfinder
bevorzugt den Gebrauch von niedrigdichtem Polyethylen. Die sich
gegenüberliegenden
Abschnitte 13B und 14B des Formlings 12B sind
mit einem hochdichten Polyethylenfilm überzogen. Zunächst wird
der Formling 12B hitze-behandelt bei einer Temperatur und
für eine
Zeitdauer, welche ausreicht um den niedrigdichten thermoplastischen
synthetischen Kunstharzfilm aufzuschäumen und eine hitzeisolierende
Schicht zu bilden. Abhängig
von dem Schmelzpunkt des thermoplastischen synthetischen Kunstharzes
wird das Material auf eine Temperatur erhitzt, wie weiter oben in der
Diskussion der 10 erläutert wurde.
Weil ein niedrigdichter Polyethylenfilm einen niedrigeren Schmelzpunkt
hat als hochdichter Polyethylenfilm, schäumt der niedrigdichte Film
auf, während
der hochdichte Film nicht aufschäumt.
Der Formling 12B kann in dem ungefalzten Zustand nach 2A oder dem
gefalzten Zustand nach 3B hitze-behandelt werden.
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In
dieser Ausführungsform
ersetzt die aufgeschäumte
Schicht auf dem Formling 12B das Blatt 18. Wenn
der Formling 12B aufgewickelt und abgedichtet wird, wird
die aufgeschäumte
Schicht zur mittleren isolierenden Schicht, welche zwischen der
inneren und äußeren Schicht 24 bzw. 25 eingefügt ist. Mit
Ausnahme der überzogenen
Abschnitte 13F und 14F mit einer Schicht von thermoplastischem
synthetischem Kunstharz und einer Hitzebehandlung des Kunstharzes
bis dieser aufschäumt,
wird der Becher im Wesentlichen in der gleichen Weise hergestellt wie
in der ersten Ausführungsform
beschrieben.
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Obwohl
der Erfinder das Aufschäumen
durch den oben beschriebenen Prozess bevorzugt, kann die Schaumschicht
auch durch Aufsprühen,
Extrudieren oder andere Aufbringungsmethoden des schäumbaren
oder geschäumten
Materials direkt auf die Abschnitte 13F und/oder 14F des
Formlings 12B vor dem Falzen aufgebracht werden. Dieser
Arbeitsgang kann ausgeführt
werden, während
der Formling positioniert wird und an dem Falzrandverkleber vorbeibewegt
wird, und zwar vor dem Umfalzen. Durch das Falzen und Wickeln wird
die Schaumschicht zu einer isolierenden Schicht 25, dadurch
entfällt
die Notwendigkeit für
ein isolierendes Blatt 18.
-
Dritte Ausführungsform
- 11A bis 13B
-
In Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform
kann der Formling 12B und das isolierende Blatt 18 durch
den Formling 40 (11B)
zur Bildung eines Bechers oder Behälters 50 (1)
ersetzt werden.
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Kartonformlinge und Kerbung
- 11A bis 11B
-
Der
Formling 40 (11A)
wird aus einem einzigen Blatt eines größeren Blattes oder einer Rolle (nicht
dargestellt) aus Papier oder anderen geeignetem Kartonmaterial ausgestanzt.
Die bevorzugte Dicke des Materials ist ungefähr 0,33 mm (13 mils), kann
jedoch auch in dem Bereich von 0,2 bis 0,6 mm (8 bis 24 mils) liegen.
Der Formling 40 ähnelt
dem Formling 12B (2A) mit
dem Unterschied, dass er drei Abschnitte aufweist: linken Abschnitt 13,
rechten Abschnitt 14 und einen isolierenden Abschnitt 42. Der
linke Abschnitt 13 und der rechte Abschnitt 14 weisen
eine gemeinsame Falzkerbe 15 auf und sind im Wesentlichen
identisch zu den Abschnitten 13 und 14 aus 2A.
Der isolierende Abschnitt 42 (welcher das isolierende Blatt 18 ersetzt)
ist verbunden mit dem Abschnitt 14 des Falzes 41.
Der Abschnitt 42 weist einen oberen Rand 42U,
einen unteren Rand 42L, Seitenränder 42S, Frontseite 42F und
eine Rückseite 42B auf.
Die Abschnitte 13, 14 und 42 bilden jeweils äußere, innere
und isolierende Mittelschichten der Seitenwand 12' (13A. und 13B).
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Der
Seitenwandformling 13 ist mindestens auf der Rückseite überzogen
(Seite 13B, 14B und 42B) mit einem bekannten
wasserdichten Material (nicht dargestellt) wie z. B. Polyethylen,
wie dieses bereits in der ersten Ausführungsform detaillierter beschrieben
wurde.
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Als
Nächstes
werden beabstandete Rillen, Vorsprünge oder Kerben 19 in
den Abschnitt 42 eingeprägt, zur Vorsehung eines isolierenden
Luftraums innerhalb der Seitenwand 12'. Die Rillen sind im Wesentlichen
dieselben Rillen wie in den 2B und 2C Die
Rillen laufen im Wesentlichen von der oberen von dem oberen Rand 42U zu
dem unteren Rand 42L. Vorzugsweise sind die Kerbungen in
einem Bereich von 3 bis 13 mm (1/8 Zoll bis 1/2 Zoll) entfernt in
einem Bereich von 0,13 bis 0,76 mm (5 bis 30 mils) tief. Zum Bilden
von Riefen ist eine Rotationspressvorrichtung (nicht dargestellt)
mit einer Falt-Klebevorrichtung (nicht dargestellt) verknüpft. Wenn
der Formling 40 (11A)
an der Falt-Klebevorrichtung entlang gleitet, läuft der Abschnitt 42 zwischen
den rotierenden Pressformen hindurch, welche zwecks Herstellung
des gekerbten Formlings nach 11B die
Kerben 19 in den Abschnitt 42 eindrücken. Alternativ
können
die Kerben 19 auch zu dem Zeitpunkt in den Abschnitt 42 eingebracht
werden, wenn der Formling aus einem größeren Blatt oder aus einer
Rolle herausgeschnitten wird. Anstatt dass die Kerben 19 von
oben nach unten verlaufen, können
diese auch horizontal von einer Seite 24S aus bis zu der
Kerbe 41 verlaufen. Statt der Ritzen oder Kerben können auch
eingepresste Vertiefungen oder jede andere Art von integral ausgeführten Verformungen
benutzt werden.
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Faltung - 12A bis 12C
-
Als
Nächstes
wird der Abschnitt 42 auf den Abschnitt 14 an
der Falzkerbe 41 gefaltet (12A). Klebestoffe
wie z. B. Leim, Kaltkleber oder Heißkleber werden dann auf die
Fläche 21 nahe
bei zur Falzkerbe 15 aufgebracht. Der Abschnitt 13 wird
dann über
den Abschnitt 42 gefaltet, zur Bildung einer flachen, dreischichtigen
Anordnung, welche die Falzlaschen 22 und 43 aufweist,
mit den Abschnitten 13 und 14 auf sich gegenüberliegenden
Seiten des isolierenden Abschnitts 42 (12B und 12C).
Die Abschnitte 13 und 14 werden aufeinander geklebt, verbunden
oder anders miteinander an der Verbindungsfläche 21 benachbart
zur Falzlasche 22 verbunden, auf den jeweiligen nach innen
gerichteten Oberflächen
des gefalteten Formlings 40. Diese Verbindung dient zur
Verankerung des Formlings 40 in dem gefalteten Zustand.
Wie bereits ausführlich
in der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, ist es zur Herausbildung der Seitenwand 12 wichtig, dass
die Abschnitte 13 und 14 miteinander nur in der Falzlasche 22 verbunden
sind, vorzugsweise in einer Distanz die sich von der Falzlasche 22 nicht
weiter erstreckt als 5,1 cm (2 Zoll).
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Als
optionaler Schritt kann der isolierende Abschnitt 42 mit
dem Abschnitt 14 beim Falten verbunden werden, welches
die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht. Dieses kann durch den Gebrauch
einer kleinen Menge von Klebstoff erreicht werden, welcher auf jeder
der Abschnitte 14F oder 42F vor dem Falten aufgetragen
wird. Der Klebstoff kann zentral angeordnet auf dem Abschnitt 14F oder 42F aufgetragen
werden oder auf einer Position, benachbart zu den Falzkerben 41.
Der Becher 12 kann auch ohne das Ankleben des Isolationsabschnitts 42 an
den Abschnitt 14 gebildet werden. Der Abschnitt 42 kann
einfachen dadurch in seiner Lage stabilisiert werden, dass er in
einem gefalteten Zustand zwischen dem Faltungsabschnitt 13 und 14 verbleibt, nachdem
dieser in dem Bereich 21 verklebt wurde.
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Die
Riefenbildungs- und Faltungsoperation wird vorzugsweise in einer
Faltungs-Klebevorrichtung
ausgeführt,
wie sie oben beschrieben wurde. Eine Rotationspressvorrichtung (nicht
dargestellt) ist an die Faltungs-Klebevorrichtung angeschlossen. Zuerst
wird der Formling 40 (11A)
in die Zuführung
der Faltungs- Klebevorrichtung
eingeführt.
Der Formling 40 wird in der Maschine weiter transportiert und
der Abschnitt 42 wird zwischen die rotierenden Pressformen
geführt,
welche Riefen, Rippen und Nuten oder andere Arten von Kerbungen
in dem Abschnitt 42 erzeugen. Der nächste Formling 40 (11B) wird dann unter einer Klebstoffauftragevorrichtung
(nicht dargestellt) positioniert, wo Klebstoff jeweils auf den Abschnitt 14 oder
den Abschnitt 42 aufgetragen wird. Als Nächstes wird
der Abschnitt 42 auf den Abschnitt 14 gefaltet
und mit ihm befestigt (12A).
(Abschnitt 42 kann an einem zentralen Ort angeordnet sein
oder an einem Ort, welcher benachbart zu der Falzkerbe 41 ist.
Das Befestigen des Abschnitts 41 mit dem Abschnitt 14 mit
einem Kleber ist ein optionaler Schritt wie oben beschrieben wurde.)
Als Nächstes
wird der Formling 40 (12A)
in Positionen unter einer weiteren Kleberauftragsvorrichtung gebracht,
wobei Kleber auf die Fläche 21 aufgetragen
wird, benachbart zu den Falzkerbe 15. Schließlich wird
der Abschnitt 13 über
den Abschnitt 42 gefaltet und die Abschnitte 13 und 14 werden
miteinander an der Fläche 21 durch
Kleber auf der inneren Oberfläche
des gefalteten Formlings 40 verbunden, wodurch sie eine
flache, dreilagige Anordnung, wie sie in 12B und 12C dargestellt ist, bilden. Der Kleber, welcher
zur Verklebung der Abschnitte 13 und 14 an der
Fläche 21 benutzt
wird, ist vorzugsweise ein Kaltkleber oder einen Leim, weil dieser
eine minimale Dicke an der benachbarten Falzlasche 22 aufweist.
Andere Typen von Klebern können
zum Verbinden der Abschnitte 13 und 14 an der
Fläche 21 benutzt
werden. Zum Beispiel können Heißkleber
aufgebracht werden oder es kann eine vorbeschichtete Schicht aus
thermoplastischem Material wie Polyethylen eingesetzt werden. In
dem letzteren Beispiel wird das thermoplastische Material durch
Hitze aktiviert und die Abschnitte 13 und 14 werden
miteinander auf der Fläche 21 durch
Anwendung von Druck miteinander verpresst.
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Wickeln - 13A bis 13B
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Als
nächstes
wird die dreilagige Anordnung, wie sie in 12B und 12C dargestellt ist, zur Bildung der Seitenwand 12' (13A) um einen bekannten kegelförmigen Spanndorn (nicht dargestellt) gewickelt
oder gefaltet, welche Seitenwand eine innere Schicht 24,
eine Mittelschicht 25 und eine äußere Schicht 26 aufweist.
Das Wickeln wird so ausgeführt,
dass die Falzlasche 22 nach innen gedreht wird, und somit
Teil der inneren Schicht 24 wird. Eine Randposition der
Abschnitt 14 ist benachbart zu der Falzlasche 43 und überlappt
die Randposition des Abschnitts 13 benachbart zu der Falzlasche 22.
Der Abschnitt 13 ist länger
als der Abschnitt 14, so dass die Ränder 13F über die
Falzlaschen 43 und 22 überlappen. Diese überlappenden
Schichten werden hitzeverdichtet durch die Applikation von Hitze
und Druck auf die Seitenaht. Die Hitze sichert und verbindet die
vorher aufgebrachten Schichten von Polyethylen oder anderen Heißklebern
und des feuchtigkeitsdichten Überzugs.
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Es
ist aus der 13B, welche einen Ausriss aus
der gefalteten Seitenwand nach der Verklebung zeigt, zu erkennen,
dass die überlappenden Ränder die
Seitennaht 22S' bilden.
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Die
Seitennaht 22S' wird
durch den Formling 40 gebildet und beinhaltet die Falzlasche 43 und
einen Randbereich des isolierenden Abschnitts 42 benachbart
zum Falzrand 43. Dieses erhöht die Dicke der Seitennaht
um eine Papierschicht über
der Seitennaht 22S (4B). Diese
zusätzliche
Dicke kann durch eine Fräsvorrichtung
verringert werden, welche eine vorbestimmte Schichtdicke des Randbereichs
des Formlings 40 abfräst,
wie es in der Gegend der Falzkerben 15 oder 41 der
Fall ist.
-
Der
isolierende Abschnitt 42 erstreckt sich nicht um die gesamte
Seitenwand 12',
das heißt,
er bedeckt weniger als 100% des Umfangs der Seitenwand. Dieses ist
deutlich dargestellt in 13A.
Dieses tritt auf, weil der Abschnitt 42 nicht genau so
lang ist wie die Abschnitte 13 oder 14. Deshalb
ist der Seitenrand 42S nicht Teil der Seitennaht 22S'. Dieses ist von
Vorteil, weil es Papier einspart und die Dicke der Seitennaht (um
eine Schicht) verringert. Ähnlicherweise
ist der isolierende Abschnitt 42, vom unteren Rand 42L bis
zum oberen Rand 42U gesehen, nicht genauso groß wie die
Abschnitte 13 oder 14, und dadurch wird nicht
in die gesamte vertikale Länge
der Seitenwand des Bechers bedeckt, wie in 1 dargestellt
ist. Dieses ist wiederum ein Vorteil, weil es Papier einspart ohne
die Isolationsleistung des Bechers signifikant zu beeinträchtigen.
-
Sobald
die Seitenwand 12' einmal
gebildet wurde, ist der Becher 50 fertig gestellt auf dieselbe Weise,
wie in der ersten Ausführungsform
dargestellt.
-
Schlussfolgerungen, Verästelungen
und Kern der Erfindung
-
Der
Leser wird erkennen, dass der Erfinder einen Becher und ein Herstellungsverfahren
angegeben, welches die thermischen Isolationseigenschaften verbessert
hat. Er verwendet weniger kostenintensive Materialien und ist resistent
gegen Leckage. Er kann zudem einfacher auf bestehenden Becherherstellungsmaschinen
hergestellt werden, wodurch eine höhere Produktionsgeschwindigkeit
und niedrigere Herstellungskosten erzielt werden können. Zudem
benutzt er Materialien wie Papier, welches wiedergewonnen werden
kann und welches biologisch abbaubar und wiederverwertbar ist. Zudem
ist die Oberfläche
einfach zu bedrucken mit hochauflösenden und kontrastreichen
Grafiken und er besitzt eine Außenwand,
welche nicht den unerwünschten
Anblick und das Gefühl
eines aufgeschäumten
Bechers aufweist und stellt dadurch eine hohe Kundenakzeptanz sicher.
-
Obwohl
die oben genannte Beschreibung viele Spezifikation aufweist, sollte
dieses nicht als Begrenzung für
den Kern der Erfindung angenommen werden, sondern nur als Beispiel
ihrer Ausführungsformen.
Viele andere Verästelungen
innerhalb der Lehre der Erfindung sind möglich.
-
Zum
Beispiel können
Materialien, relative Größen und
Anordnungen der Teile zueinander variiert werden.
-
Die
Mittelschicht und die äußere Schicht
können
zum weitgehenden Überdecken
der inneren Schicht ausgedehnt werden.
-
In
jeder der Ausführungsformen
können
Rippen, eine Anordnung von Vertiefungen Kerbungen und Rillen etc.
vorgesehen werden, welche in die äußere Schicht eingebracht werden
können,
wodurch eine verbesserte Isolation und eine verbesserte Griffeigenschaft
der Oberfläche
vorgesehen wird.
-
Der
Einsatz einer Faltungs-Klebevorrichtung (nicht dargestellt) in dem
Produktionsprozess erlaubt ebenso andere Betriebsarten, wenn dieses
gewünscht
wird. Zum Beispiel kann in der zweiten Ausführungsform eine aufschäumbare Schicht
oder eine Schaumschicht auf den ungefalteten Formling 12B aufgebracht werden,
wenn er durch die Faltungs-Klebevorrichtung geführt wird. In jeder der Ausführungsformen
kann eine Etikettierungseinheit eingesetzt werden, um zusammen mit
der Faltungs-Klebeeinheit Etiketten auf den Formling zu kleben.
Dazu sind geeignete heißklebende
Werbeaufkleber geeignet, wie sie unter der Handelsmarke 'Adcote' von Morton International,
Inc., Chicago, IL, USA, vertrieben werden, welche auf die Seitenwände des
Formlings 12B oder 40 aufgebracht werden, wenn
sie durch die Faltungs-Klebevorrichtung geführt werden. Diese Chemikalien
versprechen eine verbesserte Abdichtung der Seitennaht, und erhöhen damit
die Lebensdauer. Falzkerben 15 und 41 können in
die Seitenwand des Formlings eingepresst werden, nachdem dieser
ausgestanzt wurde und durch die Faltungs-Klebevorrichtung geführt wurde.
Dieser Arbeitsgang kann während
des Durchführens
zwischen die rotierenden Pressformen bewerkstelligt werden. Dieses
erlaubt die Herstellung von flachen Startformlingen (2A und 11A), welche auf üblichen Lochstanzen, welche
nicht die Eigenschaft der Kerbung aufweisen, effizienter hergestellt
werden können.
-
Verschiedene
Bauarten der Faltungskerben können
als Falzkerben 15 und 41 eingesetzt werden, wie
z. B. Rillenkerben, Eindruckkerben oder Schneidkerben (Perforationen).
Die Falzkerbe 15 ist vorzugsweise eine Rillenkerbe.
-
Wenn
gradwandige Behälter
hergestellt werden, sollten die Seitenwandformlinge nach 2A bis 3C und
nach 11A bis 12C durchgehend
gerade geschnitten werden, anstatt konisch geformt zu sein.
-
An
Stelle von Leim können
die Formlinge auch anderweitig in der gefalteten Anordnung gehalten
oder gebunden werden, wie z. B. durch Überzug des Formlings mit einem
wasserundurchlässigen Kunststoff
bevor er gefaltet wird, unter Einsatz von Hitze, um den Kunststoffüberzug zusammen
mit der Fläche 21 zu
sichern. Zudem kann der gefaltete Formling in dieser Fläche verformt
werden, um die Seiten der Faltung zusammenzuhalten.
-
Deshalb
wird der Leser gebeten den Kern der Erfindung so zu verstehen, wie
er durch die beigefügten
Ansprüche
und ihre geltenden Äquivalente gegeben
ist, und nicht durch die angegebenen Beispiele.