DE69931964T2

DE69931964T2 - Isolierbecher und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69931964T2
Application number: DE69931964T
Authority: DE
Inventors: Claus E. San Francisco SADLIER
Original assignee: Insulair Inc Vernalis; Insulair Inc
Current assignee: Insulair Inc Vernalis; Dixie Consumer Products LLC
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: DE69931964D1; US6196454B1; US6085970A; CA2347777A1; EP1178930B1; CN1368927A; WO2000032482A8; AU2031000A; EP1178930A4; JP2002531332A; JP4246226B2; ATE329838T1; EP1178930A1; JP3936843B2; AU755839B2; DK1178930T3; US20010013537A1; ES2264587T3; WO2000032482A1; JP2007015771A

Description

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.
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.
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.
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.
Ihr einwandiger Aufbau macht sie zerbrechlich, so dass mit Flüssigkeit gefüllte große Becher nach längerer Benutzung zerbröckeln können.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, es gilt:
1 ist eine senkrechte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bechers.
2 ist eine Draufsicht eines Becherformlings, aus dem der Becher gemäß 1 gemacht wird.
2B ist eine Draufsicht einer Isolierschicht, wie sie bei dem Becher gemäß 1 verwendet wird.
2C ist eine Seitenansicht der Isolierschicht.
2D ist eine Draufsicht des Bodenformlings des Bechers.
2E ist eine Schnittansicht der 2D entlang der Linie 2E-2E.
3A ist eine Draufsicht eines Seitenwandformlings des Bechers während der Applizierung von Klebstoff.
3B ist eine Draufsicht des Seitenwandformlings nach dem Falten.
3C ist eine Seiten- oder Randansicht des Seitenwandformlings nach dem Falten.
4A ist eine Schnittansicht des Formlings nach dem Wickeln, jedoch vor dem Versiegeln.
4B ist eine Schnittansicht des Formlings nach dem Wickeln und Versiegeln.
5 ist eine Draufsicht eines ebenen, ungekerbten Formlings für die Mittelschicht.
6A ist eine Draufsicht eines folienlaminierten Formlings für die Mittelschicht.
6B ist eine Schnittansicht des folienlaminierten Formlings.
7 ist eine Draufsicht eines punktierten Formlings für die Mittelschicht.
8 ist eine Draufsicht, teils Perspektivansicht eines Schaumformlings für die Mittelschicht.
9A ist eine Draufsicht eines gerillten Pappformlings für die Mittelschicht.
9B ist eine Schnittansicht des gerillten Pappformlings, auf einen Deckkarton laminiert für die Mittelschicht.
10A ist eine Draufsicht eines schaumbeschichteten Pappformling-Blattes für die Mittelschicht.
10B ist eine Schnittansicht des schaumbeschichteten Pappformlings.
11A ist eine Draufsicht eines alternativen Startformlings für die Becher.
11B ist eine Draufsicht des alternativen Startformlings, nach Einbringen von Riefen in den isolierenden Abschnitt.
12A ist eine Draufsicht des Formlings nach dem Falten des isolierenden Abschnitts.
12B ist eine Draufsicht des Formlings nach dem Falten des isolierenden Abschnitts und des linken Abschnitts.
12C ist eine Seiten- oder Randansicht des Formlings nach dem Falten des isolierenden Abschnitts und des linken Abschnitts.
13A ist eine Schnittansicht des Formlings, nach dem Wickeln, jedoch vor dem Versiegeln.
13B ist eine Schnittansicht des Formlings nach Wickeln und Versiegeln.

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

Erste Ausführungsform - Abwicklung - 1 und 2A bis 2E
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Positionieren und Falten - 3A bis 3C
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.
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.
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.
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.
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.
Wickeln und Formen - 4A und 4B
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Alternative isolierende Materialien
Wie bereits erwähnt wurde, können verschiedene Arten von isolierenden Materialien als Ersatz für das isolierende Blattmaterial 18 eingesetzt werden (2D).
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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).
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.
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.
Wickeln - 13A bis 13B
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.
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.
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.

Claims

Thermisch isolierter Behälter, bestehend aus: einer Seitenwandverkleidung (12), welche ein Innenvolumen umschließt, die Verkleidung weist ein Deckel- und ein Bodenteil auf, wobei das Deckelteil eine Öffnung aufweist, und einen Bodenverschluss (11), welcher an dem Bodenteil befestigt ist, die Seitenwandverkleidung ist aus einem gefalteten Blatt mit sich gegenüberliegenden Endteilen gebildet, das Blatt hat erste und zweite Abschnitte, die an einer Falzlasche (22) zusammengefügt sind, welche eine der sich gegenüberliegenden Endteile umfasst, die Enden des ersten und zweiten Abschnitts sind beabstandet von der Falzlasche (22), welche die anderen der sich gegenüberliegenden Endstücke umschließt und mit dem ersten Endteil verbunden ist, um aus dem gefalteten Blatt eine Seitenwandverkleidung (12) zu bilden, derart, dass der erste Abschnitt eine innere Schicht (24) der Verkleidung und der zweite Abschnitt eine äußere Schicht der Verkleidung bildet, wobei das gefaltete Blatt eine innere Oberfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt aufweist, und die Seitenwandverkleidung weist weiterhin ein Mittel zur Befestigung des ersten und zweiten Abschnitts miteinander auf, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel Mittel aufweist, welche erste und zweite Abschnitte direkt in einem getrennten Bereich (21) miteinander verbindet, angrenzend an der Falzlasche auf der inneren Oberfläche.
Behältnis nach Anspruch 1, worin das Befestigungsmittel den ersten und zweiten Abschnitt in einer Distanz, nicht weiter beabstandet als 5,1 Zentimeter von dem Falzrand (22) miteinander befestigt.
Behältnis nach Anspruch 1 oder 2, worin das Befestigungsmittel einen Klebestreifen aufweist.
Behältnis nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin das gefaltete Blatt eine vorbestimmte Materialdicke aufweist, welches entfernt von einem Bereich, benachbart zu der Falzlasche (22) ist.
Behältnis nach einem der vorangegangen Ansprüche, welches ferner eine isolierte Mittelschicht (25) zwischen den inneren und äußeren Schichten einschließt, die Mittelschicht (25) ist aus einem separaten Stück eines blattförmigen Materials gebildet.
Behältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches ferner eine isolierte Mittelschicht (25) zwischen den inneren und äußeren Schicht einschließt, die Mittelschicht ist aus einem aufgeschäumten Material gebildet.
Behältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches ferner eine Mittelschicht (25) zwischen den inneren und äußeren Schichten einschließt, die Mittelschicht (25) ist aus einem dritten Abschnitt gebildet, welche mit dem ersten Abschnitt gegenüberliegend zum zweiten Abschnitt verbunden ist, der dritte Abschnitt hat integrierte Verformungen, welche einen Luftraum zwischen den inneren und äußeren Schichten bereitstellen.
Behältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die zweite Schicht des gefalteten Blattes und folglich die äußere Schicht, eine Vielzahl von integrierten Verformungen aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Behältnisses (50), bestehend aus: Vorsehen eines Bodenverschlusses (11), Vorsehen eines Blattes, welches erste und zweite Abschnitte aufweist, welche eine gemeinsame Falzkerbe haben, Zusammenfalten des ersten und zweiten Abschnitts an der Falzkerbe, um eine vielschichtig gefaltete Seitenwandform zu bilden, welche eine Falzlasche (22) und eine innere Oberfläche zwischen dem ersten und eine zweiten Abschnitt aufweist, das Formblatt weist sich gegenüberliegende Endteile auf, der Falzlasche (22) besteht aus einem dieser Endteile und die Enden des ersten und zweiten Abschnitts sind von dieser Falzlasche beabstandet, welche die anderen sich gegenüberliegenden Seitenteile aufnimmt, Verbinden des ersten und zweiten Teils miteinander, Biegen des Formblattes zu einer röhrenförmige Form und Verbinden der gegenüberliegenden Endteile miteinander, um eine Seitenwandverkleidung (12) zu bilden, welche ein Deckel und Bodenteil aufweist, worin der erste und der zweite Abschnitt jeweils die innere und äußere Schicht der Seitenwandverkleidung bilden, und die Abdichtung des Bodenverschlusses (11) zu dem Fußteil, wodurch ein Behältnis (50) gebildet ist, gekennzeichnet, durch die Schritt des Befestigens des ersten und zweiten Abschnitts miteinander, und die direkte Befestigung der Abschnitte miteinander umfasst, ausschließlich in einem getrennten Bereich (21), benachbart zu der Falzlasche (22) auf der inneren Oberfläche.
Verfahren nach Anspruch 9, welches das Befestigen des ersten und zweiten Abschnitts miteinander in einer Distanz, welche nicht größer ist als 5,1 cm von der Falzlasche (22) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, welches das miteinander Befestigen des ersten und zweiten Abschnitts mit einem klebenden Band vorsieht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, welches das Entfernen einer vorbestimmten Materialdicke an der Stelle des Blattes vorsieht, welches benachbart zu der Falzlasche ist.
Verfahren nach Anspruch 12, welches das Entfernen einer vorbestimmten Materialdicke durch Abtrennung einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, welches weiterhin das Vorsehen eines getrennten Isolierblatts und Befestigung des Blattes an eine der Abschnitte und das Falten des Blattes zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt einschließt, um eine isolierende Mittelschicht (25) zu der Seitenwandverkleidung (12) zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, welches weiterhin das Vorsehen einer aufgeschäumten Schicht und die Anfügung der Schicht auf mindestens einem der Abschnitte und das Falten der Schicht zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt, um Vorsehen eine isolierte Mittelschicht (25) der Seitenwandverkleidung (12) vorzusehen.
Verfahren nach einem Ansprüchen 9 bis 13, worin das Blatt einen dritten Abschnitt aufweist, welcher darin gebildete integrierte Verformungen vorsieht und weiterhin die Faltung des dritten Abschnitts zwischen den beiden ersten und zweiten Abschnitten vorsieht, wodurch eine isolierte Mittelschicht (25) der Seitenwandverkleidung (12) gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, worin das Verkleben, das Verwenden von Klebstoffen auf einem Bereich des Blattes vorsieht, welcher benachbart zur Falzkerbe ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, worin der zweite Abschnitt des Blattes und folglich die äußere Schicht eine Vielzahl von integrierten Verformungen beinhaltet.