WO1996000169A1 - Stapelbarer, dünnwandiger behälter - Google Patents

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WO1996000169A1
WO1996000169A1 PCT/EP1995/002420 EP9502420W WO9600169A1 WO 1996000169 A1 WO1996000169 A1 WO 1996000169A1 EP 9502420 W EP9502420 W EP 9502420W WO 9600169 A1 WO9600169 A1 WO 9600169A1
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counter
plateau
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PCT/EP1995/002420
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Ludwig Jahnen
Otto Schneiders
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Huhtamaki Grundstuecksverwaltungs GmbH Alf
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Polarcup GmbH
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    • B31B50/59—Shaping sheet material under pressure
    • B31B50/592—Shaping sheet material under pressure using punches or dies

Definitions

  • the invention relates to a stackable, thin-walled container, in particular plastic drinking cups which can be used in automatic beverage dispensers, the peripheral wall of which widens upwards at least in a range at an angle ⁇ in a plurality of successive steps, each step having a circumferential counter-conical wall section, the lower one Edge merges into a transition section forming a support shoulder in the interior of the container.
  • the invention also relates to a method for producing such containers and to a molding tool.
  • Such containers are known from DE 36 29 655 AI.
  • these cups When these cups are inserted into each other, not all of the levels of the inner cup lie on the stacking shoulders of the outer cup. Only when an axial pressure is exerted do all of the steps rest on the stack shoulders, the lower edge area of the steps that previously rested being elastically deformed. This results in axial suspension and in some cases in deformation of the cup walls, which can impair stacking safety.
  • stackable cups which have a stacking step with a counter-conical wall part in their upper part.
  • the stacking step has an annular shoulder projecting towards the inside of the container, on which the inner cup with its stacking step rests.
  • a holding part with support rings is provided below the stacking step, which are of no importance for the stacking because of their large distances from one another.
  • the transition section preferably has a flat plateau section, which preferably has an angle ⁇ 0 0 °, preferably 0-3 °, and thus runs horizontally or is inclined with respect to the horizontal. At an angle of ß> 0, the plateau section rises inwards.
  • the steps are thus in the form of an undercut, which has the advantage that the axial forces acting on the stack of containers, the Due to the inclination of the plateau sections, the plateau sections of the inner cup do not slide inwards but outwards. The individual stages can therefore not slide against each other in the axial direction, which can lead to jamming of the individual containers.
  • the larger the angle ß is chosen the easier the plateau abschmtte to move under axial load, whereby the counter-conical wall sections move towards each other, so that the support area A increases.
  • the contact area A of the plateau sections is at least one third of the width B of the plateau sections. With a large axial load and a large angle ⁇ , the plateau sections can shift so far that the entire width B of the plateau section is used as a support area.
  • the individual steps with their conical wall sections and the plateau sections are preferably designed such that when containers are inserted one into the other, all plateau sections except the upper plateau section of the inner cup rest on the plateau sections of the outer cup. With axial load, the force is immediately absorbed by all stages.
  • the advantage of the container is that due to the design of the individual stages, a high degree of stability is achieved, which also allows large axial forces to be absorbed. It is therefore possible to make the wall thickness of the containers correspondingly thin without impairing stack security. While conventional cups with a filling volume of 0.2 liters have a weight of 3.2 to 3.5 g, a cup according to the invention with the same filling volume has a weight of less than 3 g, preferably of 2.7 g. A reduction in weight is correspondingly also for smaller and larger containers with, for example, 150cc or 250cc Content possible. This results in a significant saving in material and weight.
  • the processing shrinkage for the diameter of the containers mentioned is, for example, 0.2 to 0.4 mm for polystyrene.
  • the undercut at an angle ⁇ of 6 ° and a width of the counter-conical wall section of approx. 4 mm is approx. 0.8 mm, i.e. at least twice the processing shrinkage.
  • the deep-drawn container is preferably subsequently the deep drawing for ejection from the mold is detected at its edge and at its bottom. The forces acting on the container are thus distributed more evenly so that damage to the container can be avoided.
  • the molding tool has corresponding counter-conical wall sections, which likewise have a counter-conicity angle ⁇ of more than 3 °, preferably of 3 to 6 °.
  • the horizontal wall sections of the mold are also inclined by an angle e of> 0 °, preferably 0 to 3 °.
  • air suction holes are provided in the area of the steps in the prior art, circumferential slots are made in the mold according to the invention, to which the additional vacuum is applied. In the deep-drawing process, the film to be drawn is pressed more or less into the slots in accordance with the pressures applied, so that sharp edges can form at the lower end of the steps.
  • the horizontal wall section preferably continues outwards in the lower boundary wall of the slot. There are therefore no shoulders within the mold that could hinder the formation of sharp edges at the bottom of the steps.
  • the width of the slots is preferably 2 to 5 times the wall thickness of the deep-drawn container.
  • a floor ejector is provided for ejecting the deep-drawn containers, but also a scraper plate which has an annular projection for reaching under the container edge.
  • Scraper plate and bottom ejector are preferably moved uniformly, so that the forces necessary for demolding are distributed evenly over the entire container.
  • FIG. 1 shows the side view of a drinking cup
  • FIG. 2 shows the step section shown in FIG. 1 with two nested containers in an enlarged view
  • FIG. 3a shows a vertical section through the molding tool
  • FIG. 3b shows a vertical section through a molding tool according to the prior art
  • Figure 4 is an enlarged view of the drawn in Figure 3 a
  • Figure 5 is an enlarged view of the drawn in Figure 3 a
  • FIG. 1 shows a container in the form of a drinking cup 1, the peripheral wall 3 of which extends from the container bottom to the upper opening edge 5, which is flanged in the example shown, in three sections, namely a lower conical wall section 6, an upper smooth conical wall section 7 and a middle one Level section 9 expanded.
  • the two conical wall sections 6 and 7 have the same taper angle ⁇ of, for example, 9 °.
  • the step section 9 has a total of six steps 8a to 8f. The number of stages can also be chosen to be larger or smaller.
  • the step portion 9 of two nested cups 1 or 2 is shown enlarged.
  • the upper conical wall section 7 has an angle of inclination ⁇ , which in the example shown here is approximately 9 °.
  • the Angle a can be between 7 and 11 ° and, depending on the size and shape of the container, can also be larger or smaller.
  • the step section 9 has the same inclination angle c overall. on.
  • Each step 8a to 8f has a counter-conical wall section 10a to d, 20a to d with a counter-conicity angle ⁇ , which is 6 ° in the example shown here.
  • the counter-conical wall section 10a to d, 20a to d merges at the bottom via a sharp, outwardly pointing edge 14 into the transition section 12, which is designed as a plateau section 16.
  • the plateau section 16 of each step 8a to 8d is inclined downwards by an angle ⁇ , so that the plateau section 16 rises inwards.
  • the angle ⁇ which indicates the inclination with respect to the horizontal 18, is 3 ° in the example shown here.
  • the height H of the steps 8a to 8d and the width B of the plateau sections 16 are coordinated with one another, taking into account the angles and ⁇ , such that the cups 1, 2 can be separated without mutual hindrance. When plugging into one another or singularly, the edges 14 can pass through the inner shoulders 15 unhindered.
  • the formation of the steps 8a to 8d is selected taking into account the angle of inclination so that a contact area A is formed which is approximately half the width B of the plateau section 16.
  • the plateau surfaces 16 of the inner cup 1 slide on the plateau surfaces 16 of the outer cup 2 and shift outwards due to the angle of inclination ⁇ of the plateau sections 16.
  • the cups get caught under axial load and cannot slide against one another in the axial direction, with the result of damage to the peripheral wall.
  • the counter-conical wall sections 10a to 10d of the inner cup 10 can rest on the inner surfaces of the counter-conical wall sections 20a to 20d of the outer cup.
  • FIG. 3a shows the mold 30 which has a lower conical shape in accordance with the shape of the container to be deep-drawn Wall portion 34 and an upper conical wall portion 35, the inclination angle ⁇ is adapted to the angle a of the container.
  • a stepped section with bars 36a to 36f each step 36a to 36f having a counter-conical wall section 37.
  • the conical angle ⁇ of the conical wall section 37 is 6 ° and is adapted to the conical angle ⁇ of the container.
  • the horizontal wall section 38 of the sections 36a to 36f is also designed accordingly, the inclination of the wall section 38 having an angle e of 3 °. This can be seen in the enlarged illustration in FIG.
  • a floor ejector 31 and a scraper plate 32 are provided for ejecting the deep-drawn container.
  • the stripping plate 32 surrounds the respective molding tool 30 and has an annular projection 33a, b, c, with which the edge of the deep-drawn cup is gripped.
  • both the bottom ejector 31 and the scraper plate 32 are moved upwards. This is preferably done synchronously. If - as shown in FIG. 3b - only a floor ejector 31 is provided, this leads to damage to the lower conical wall section 6 and some steps 8d to 8f, because the upper steps 8a, 8b are still held in the tool due to the strong undercut.
  • the detail X shown in FIG. 3a is shown enlarged in FIG.
  • the essentially horizontal wall sections 38 of the molding tool 30 have an inclination angle e of 3 ° and extend outward into the lower boundary wall 41 of the air suction slots 39a to 39f.
  • the width of the slots 39d to 39f is approximately twice Wall thickness of the deep-drawn container 1.
  • the detail Y shown in FIG. 3a is shown enlarged in FIG.
  • the air extraction slots 39a to 39f are not shown.
  • the annular projection 31a of the stripping plate 32 is adapted to the shape of the upper conical wall section 35 of the molding tool 30, so that there is a continuous round transition in the upper region when the stripping plate 32 is at rest.
  • the annular projection 33a engages under the opening edge 5 of the deep-drawn container 1 and engages it when the stripping plate 32 is moved upward in the direction of the arrow. Due to the interaction with the bottom ejector, which cannot be seen in FIG. 5, the deep-drawn container 1 is both pulled out by the scraper plate 32 and pushed out by the bottom ejector. The forces acting on the container 1 are thus evenly distributed.

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Abstract

Es wird ein stapelbarer, dünnwandiger Behälter (1) beschrieben, der mehrere Stufen (8a bis 8f) aufweist. Jede der Stufen (8a bis 8f) besitzt einen gegenkonischen Wandabschnitt (10) mit einem Gegenkonitzitätswinkel η, der grösser als 3° ist. Die gegenkonischen Wandabschnitte (10) gehen im unteren Rand unter Ausbildung einer Auflageschulter im Behälterinneren in einen Übergangsabschnitt (12) über, der sich unter Ausbildung einer scharfen nach aussen weisenden Kante an den gegenkonischen Wandabschnitt anschliesst. Der Übergangsabschnitt weist einen ebenen Plateauabschnitt (16) auf, der um einen Winkel β » 0 gegenüber der Horizontalen geneigt ist, so dass der Plateauabschnitt nach innen ansteigt.

Description

Stapelbarer, dünnwandiger Behälter
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen stapelbaren, dünnwandigen Behälter, insbesondere in Getränkeausgabeautomaten verwendbarer Trinkbecher aus Kunststoff, dessen Umfangswand sich zumindest in einem Bereich unter einem Winkel α in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Stufen nach oben erweitert, wobei jede Stufe einen umlaufenden gegenkonischen Wandabschnitt aufweist, der im unteren Rand unter Ausbildung einer Auflageschulter im Behälterinneren in einen Übergangsabschnitt übergeht. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Behälter und auf ein Formwerkzeug.
Derartige Behälter sind aus der DE 36 29 655 AI bekannt. Wenn diese Becher ineinandergesteckt werden, liegen nicht alle Stufen des inneren Bechers auf den Stapelschultern des äußeren Bechers auf. Erst wenn ein axialer Druck ausgeübt wird, liegen alle Stufen auf den Stapelschultern auf, wobei der untere Randbereich der Stufen, die bereits zuvor auflagen, elastisch verformt wird. Hierbei kommt es zu einer axialen Federung und teilweise auch zu einer Verformung der Becherwände, die die Stapelsicherheit beeinträchtigen kann.
Da der untere Randbereich der Stufen abgerundet ist, kann es hierbei zu einem Abrutschen der Stufen und somit zu einem Verklemmen der einzelnen Becher kommen, wenn die Wände nicht stabil genug ausgebildet sind. Stabile Becherwände sind aber nur über eine entsprechende Dicke zu erzielen, was dem Bestreben, Becher mit einem Gewicht unter 3 g herzustellen, entgegensteht. Aus der US-PS 3,223,305 sind dünnwandige becherförmige Behälter bekannt, bei welchen sich die Becherwand in einer Mehrzahl von Stufen nach oben hin erweitert und jede Stufe an ihrem unteren Rand einen radial nach außen vorspringenden Randring und eine radial nach dem Behälterinneren vorstehende ringförmige Schulter bildet. Die Ausbildung ist dabei derart getroffen, daß die Umfangswandbereiche jeder Stufe zylindrisch sind und der untere Randring jeder Stufe in Art eines Kolbenringes in dieser zylindrischen Wand geführt ist. Diese Behälter sind in solcher Wandstärke ausgebildet, die bei der oben angegebenen Dimensionierung für 0,2 1 Behälterinhalt ein Behältergewicht von etwa 4,5 g bis 5g ergeben. Trotz dieser stabilen und hohen Stapelsicherheit gewährleistenden Ausbildung lassen sich die aus der US-PS 3,223,305 bekannten Becher praktisch nur von Hand aus einem Stapel vereinzeln, weil durch die in dem zylindrischen Wandabschnitt laufenden Führungsringe der Luftzutritt zum Inneren der zu vereinzelnden Becher abgeschlossen ist.
Aus der DE-AS 11 36 599 sind stapelbare Becher bekannt, die in ihrem Oberteil eine Stapelstufe mit einem gegenkonischen Wandteil aufweisen. Die Stapelstufe weist eine nach dem Behälterinneren vorstehende ringförmige Schulter auf, auf der der innere Becher mit seiner Stapelstufe aufliegt. Unterhalb der Stapelstufe ist ein Halteteil mit Stützringen vorgesehen, die für die Stapelung aufgrund ihrer großen Abstände zueinander keine Bedeutung haben.
Aus dem DE-GM 1953558 ist ein ineinanderschachtelbarer Behälter bekannt, dessen einziger Stapelring durch Vorspränge unterbrochen ist, welche intermittierend um den Stapelring angeordnet sind. Da die Behälter beim Ineinanderstapeln im wesentlichen nur auf diesen Vorsprüngen aufliegen, wird keine ausreichende Stapelsicherheit erreicht. Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen stapelbaren dünnwandigen Behälter, insbesondere einen in Getränkeausgabeautomaten verwendbaren Trinkbecher, an seiner Stapeleinrichtung derart zu verbessern, daß hohe Stapelsicherheit mit Fähigkeit zur Aufnahme erheblicher auf einen Behälterstapel ausgeübte Axialdrücke mit erheblich geringerem Gewicht der Behälter und der Fähigkeit der selbsttätigen Vereinzelung vereint werden. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Formwerkzeug zur Herstellung solcher Behälter bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einem Behälter gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Verfahren ist Gegenstand des Patenanspruchs 10 und das Formwerkzeug ist Gegenstand des Patentanspruchs 13.
Aufgrund der stärkeren Neigung des gegenkonischen Wandabschnittes mit einem Gegenkonizitätswinkel γ von mehr als 3°, vorzugsweise 3-6°, wird bei vorgegebenem Winkel der Umfangswand ein breiterer Übergangsabschnitt ausgebildet, als dies bei den Behältern nach dem Stand der Technik der Fall ist. Dadurch, daß der Übergangsabschnitt sich unter Ausbildung einer scharfen, nach außen weisenden Kante an den gegenkonischen Wandabschnitt anschließt, wird eine flächige Auflage der Stufen geschaffen, die die Stapelsicherheit erhöht. Bei großen axialen Kräften, die auf einen Behälterstapel wirken, kann somit kein axiales Verrutschen oder Verklemmen der Behälter mehr stattfinden, da alle sich berührenden Stufen gegenseitig verhaken.
Vorzugsweise weist der Übergangsabschnitt einen ebenen Plateauabschnitt auf, der vorzugsweise einen Winkel ß ≥ 0°, vorzugsweise 0-3°, aufweist und somit horizontal verläuft bzw. gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Bei einem Winkel von ß > 0 steigt der Plateauabschnitt nach innen an. Die Stufen sind somit in Form einer Hinterschneidung ausgebildet, was den Vorteil bietet, daß bei axialen Kräften, die auf den Behälterstapel wirken, die Plateauabschnitte des jeweils inneren Bechers aufgrund der Neigung der Plateauabschnitte nicht nach innen sondern nach außen verrutschen. Die einzelnen Stufen können somit nicht in axialer Richtung gegeneinander verrutschen, was zu einem Verklemmen der einzelnen Behälter führen kann. Je größer der Winkel ß gewählt wird, desto leichter verschieben sich bei axialer Belastung die Plateauabschmtte, wobei sich die gegenkonischen Wandabschnitte aufeinanderzubewegen, so daß sich der Auflagebereich A vergrößert.
Der Auflagebereich A der Plateauabschnitte beträgt mindestens ein Drittel der Breite B der Plateauabschnitte. Bei großer axialer Belastung und einem großen Winkel ß können sich die Plateauabschnite soweit verschieben, daß die gesamte Breite B des Plateauabschnittes als Auflagebereich genutzt wird.
Die einzelnen Stufen mit ihren gegekonischen Wandabschnitten und den Plateauabschitten sind vorzugsweise so ausgebildet, daß beim Ineinanderstecken von Behältern alle Plateauabschnitte mit Ausnahme des jeweils oberen Plateauabschnitts des inneren Bechers auf den Plateauabschnitten des äußeren Bechers aufliegen. Bei axialer Belastung wird somit sofort die Kraft von allen Stufen aufgenommen.
Der Vorteil der Behälter besteht darin, daß aufgrund der Ausbildung der einzelnen Stufen eine hohe Stabilität erreicht wird, die auch das Auffangen großer axialer Kräfte ermöglicht. Es ist daher möglich, die Wandstärke der Behälter entsprechend dünn auszubilden, ohne die Stapelsicherheit zu beeinträchtigen. Während herkömmliche Becher mit einem Füll volumen von 0,2 Litern ein Gewicht von 3,2 bis 3,5 g aufweisen, besitzt ein erfindungsgemäßer Becher mit demselben Füllvolumen ein Gewicht unter 3g, vorzugsweise von 2,7g. Entsprechend ist eine Gewichtsreduzierung auch bei kleineren und größeren Behältern mit beispielsweise 150ccm oder 250ccm Inhalt möglich. Man erzielt dadurch eine deutliche Material- und Gewichtersparnis .
Für die Ausbildung stark geneigter gegenkonischer Wandabschnitte und scharfkantiger Stufen, die zu einer Art Sägezahnstruktur führt, ist auch ein neues Herstellungsverfahren und ein entsprechendes Formwerkzeug erforderlich. Um die scharfkantige Ausbildung der Stufen zu erzielen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß während des Tiefziehens im Behälterinneren ein Überdruck und im Bereich des unteren Randes des gegenkonischen Wandabschnittes jeder Stufe ein zusätzlicher Unterdruck angelegt wird. Dadurch wird die tiefzuziehende Folie im Kantenbereich der Stufen so weit nach außen gedrückt, daß sich scharfe Kanten ausbilden. Die Wahl des Unterdruckes und des Überdruckes hängt von der Größe des Tiefziehartikels und somit von der Wandstärke der tiefzuziehenden Folie ab. Es hat sich herausgestellt, daß für übliche Bechergrößen von 0,2 bis 0,251 Inhalt ein Überdruck von 4 bis 8 bar und ein zusätzlichen Unterdruck von 0,5 bis 1 bar, vorzugsweise 0,9 bar, die gewünschte scharfkantige Ausbildung der Stufen gewährleistet.
Aufgrund der Vielzahl der Stapelstufen mit den starken Hmterschneidungen ist es nicht mehr möglich, die Behälter in üblicher Art und Weise zu entformen. Trinkbecher werden meistens durch Bodenauswerfer entformt. Das Wirken der Auswurfkraft am Becherboden würde jedoch bei den erfindungsgemäßen Behältern zu einer Verbeulung und damit Beschädigung des unteren Teils des Bechers führen, weil aufgrund der Hmterschneidungen der Behälter im Bereich der Stufen im Formwerkzeug zu stark zurückgehalten wird. Die Verarbeitungsschwindung für den Durchmesser der genannten Behälter beträgt beispielsweise bei Polystyrol 0,2 bis 0,4 mm. Der Hinterschnitt bei einem Winkel γ von 6° und einer Breite des gegenkonischen Wandabschnittes von ca. 4mm beträgt ca. 0,8mm, also mindestens das Doppelte der Verarbei ngsschwindung. Vorzugsweise wird der tiefgezogene Behälter nach dem Tiefziehen zum Auswerfen aus dem Formwerkzeug an seinem Rand und an seinem Boden erfaßt. Die auf den Behälter wirkenden Kräfte werden somit gleichmäßiger verteilt, so daß eine Beschädigung des Behälters vermieden werden kann.
Das Formwerkzeug weist entsprechende gegenkonische Wandabschnitte auf, die ebenfalls einen Gegenkonizitätswinkel δ von mehr als 3 ° , vorzugsweise von 3 bis 6°, aufweisen. Die horizontalen Wandabschnitte des Formwerkzeuges sind ebenfalls um einen Winkel e von >0°, vorzugsweise 0 bis 3°, geneigt. Während beim Stand der Technik Luftabsauglöcher im Bereich der Stufen vorgesehen sind, sind erfindungsgemäß umlaufende Schlitze im Formwerkzeug eingebracht, an denen der zusätzliche Unterdruck angelegt wird. Beim Tiefziehvorgang wird die teifzuziehende Folie entsprechend den angelegten Drücken mehr oder weniger in die Schlitze hineingedrückt, so daß sich scharfe Kanten am unteren Ende der Stufen ausbilden können.
Vorzugsweise setzt sich der horizontale Wandabschnitt nach außen in der unteren Begrenzungswand des Schlitzes fort. Es gibt somit keinerlei Absätze innerhalb des Formwerkzeuges, die die Ausbildung der scharfen Kanten am unteren Ende der Stufen behindern könnten. Die Breite der Schlitze beträgt vorzugsweise das 2- bis 5-fache der Wandstärke des tiefgezogenen Behälters.
Zum Auswerfen der tiefgezogenen Behälter ist nicht nur ein Bodenauswerfer vorgesehen, sondern zusätzlich eine Abstreifplatte, die einen ringförmigen Vorsprung zum Untergreifen des Behälterrandes aufweist. Abstreifplatte und Bodenauswerfer werden vorzugsweise gleichförmig bewegt, so daß die zum Entformen notwendigen Kräfte gleichmäßig auf den gesamten Behälter verteilt werden.
Beispielhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 die Seitenansicht eines Trinkbechers,
Figur 2 den in Figur 1 gezeigten Stufenabschmtt mit zwei ineinandergesteckten Behältern in vergrößerter Darstellung,
Figur 3a einen Vertikalschnitt durch das Formwerkzeug,
Figur 3b einen Vertikalschnitt durch ein Formwerkzeug nach dem Stand der Technik,
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der in Figur 3 a eingezeichneten
Einzelheit X und
Figur 5 eine vergrößerte Darstellung der in Figur 3 a eingezeichneten
Einzelheit Y.
In der Figur 1 ist ein Behälter in Form eines Trinkbechers 1 dargestellt, dessen Umfangswand 3 sich vom Behälterboden zu dem im dargestellten Beispiel gebördelten oberen Öffnungsrand 5 hin in drei Abschnitten, nämlich einem unteren konischen Wandabschnitt 6, einem oberen glatten konischen Wandabschnitt 7 und einem mittleren Stufenabschnitt 9 erweitert. Die beiden konischen Wandabschnitte 6 und 7 weisen einen gleichen Konizitätswinkel α von beispielsweise 9° auf. Der Stufenabschnitt 9 weist insgesamt sechs Stufen 8a bis 8f auf. Die Anzahl der Stufen kann auch größer oder kleiner gewählt sein.
In der Figur 2 ist der Stufenabschnitt 9 von zwei ineinandergesteckten Bechern 1 oder 2 vergrößert dargestellt. Der obere konische Wandabschnitt 7 weist einen Neigungswinkel α auf, der im hier gezeigten Beispiel ca. 9° beträgt. Der Winkel a kann zwischen 7 und 11° betragen, und je nach Größe und Form des Behälters auch größer oder kleiner sein. Der Stufenabschnitt 9 weist insgesamt den gleichen Neigungswinkel c. auf. Jede Stufe 8a bis 8f besitzt einen gegenkonischen Wandabschnitt 10a bis d, 20a bis d mit einem Gegenkonizitätswinkel γ, der im hier gezeigten Beispiel 6° beträgt. Der gegenkonische Wandabschnitt 10a bis d, 20a bis d geht unten über jeweils eine scharfe, nach außen weisende Kante 14 in den Übergangsabschnitt 12 über, der als Plateauabschnitt 16 ausgebildet ist. Der Plateauabschnitt 16 jeder Stufe 8a bis 8d ist um einen Winkel ß nach unten geneigt, so daß der Plateauabschnitt 16 nach innen ansteigt. Der Winkel ß, der die Neigung gegenüber der Horizontalen 18 angibt, beträgt in dem hier gezeigten Beispiel 3°. Die Höhe H der Stufen 8a bis 8d und die Breite B der Plateauabschnitte 16 ist unter Berücksichtigung der Winkel und ß so aufeinander abgestimmt, daß sich die Becher 1 ,2 ohne gegenseitige Behinderung vereinzeln lassen. Beim Ineinanderstecken bzw. Vereinzeln können die Kanten 14 die innenliegenden Schultern 15 ungehindert passieren.
Die Ausbildung der Stufen 8a bis 8d ist unter Berücksichtigung des Neigungswinkels so gewählt, daß ein Auflagebereich A zustande kommt, der etwa der Hälfte der Breite B des Plateauabschnittes 16 beträgt. Wenn axiale Kräfte auf die Becher 1, 2 einwirken, gleiten die Plateauflächen 16 des inneren Bechers 1 auf den Plateauflächen 16 des äußeren Bechers 2 und verschieben sich aufgrund des Neigungswinkels ß der Plateauabschnitte 16 nach außen. Somit verhaken sich die Becher bei axialer Belastung und können nicht in axialer Richtung gegeneinander verrutschen mit der Folge von Beschädigungen der Umfangswand. Im Extremfall können die gegenkonischen Wandabschnitte 10a bis lOd des inneren Bechers 10 an den Innenflächen der gegenkonischen Wandabschnitte 20a bis 20d des äußeren Bechers anliegen.
In der Figur 3a ist das Formwerkzeug 30 dargestellt, das entsprechend der Formgebung des tiefzuziehenden Behälters einen unteren konischen Wandabschnitt 34 und einen oberen konischen Wandabschnitt 35 aufweist, deren Neigungswinkel ϋ an den Winkel a des Behälters angepaßt ist. Zwischen dem unteren und dem oberen konischen Wandabschnitt 34 bzw. 35 ist ein gestufter Abschnitt mit Stafen 36a bis 36f angeordnet, wobei jede Stufe 36a bis 36f einen gegenkonischen Wandabschnitt 37 aufweist. Der Gegenkonizitätswinkel δ des gegenkonischen Wandabschnitts 37 beträgt 6° und ist an den Gegenkonizitätswinkel γ des Behälters angepaßt. Dementsprechend ist auch der horizontale Wandabschnitt 38 der Stafen 36a bis 36f ausgebildet, wobei die Neigung des Wandabschnitts 38 einen Winkel e von 3° aufweist. Dies ist in der vergrößerten Darstellung der Figur 4 zu sehen. Im unteren Bereich der Stufen 36a bis 36f, wo die Kanten 14 des Behälters ausgebildet werden sollen, befinden sich Luftabsaugschlitze 39a bis 39f, an die zusätztlicher Unterdruck beim Teifziehvorgang angelegt wird.
Zum Auswerfen des tiefgezogenen Behälters ist ein Bodenauswerfer 31 und eine Abstreifplatte 32 vorgesehen. Die Abstreifplatte 32 umgibt das jeweilige Formwerkzeug 30 und besitzt einen ringförmigen Vorsprung 33a, b, c, mit dem der Rand des tiefgezogenen Bechers Untergriffen wird. Beim Ausstoßen des tiefgezogenen Behälters werden sowohl der Bodenauswerfer 31 als auch die Abstreifplatte 32 nach oben bewegt. Dies geschieht vorzugsweise synchron. Wenn - wie in der Figur 3b dargestellt ist - lediglich ein Bodenauswerfer 31 vorgesehen ist, führt dies zur Beschädigung des unteren konischen Wandabschnittes 6 und einiger Stufen 8d bis 8f , weil aufgrund der starken Hinterschneidung die oberen Stufen 8a, 8b noch im Werkzeug gehalten werden.
In der Figur 4 ist die in der Figur 3 a eingezeichnete Einzelheit X vergrößert dargestellt. Die im wesentlichen horizontalen Wandabschnitte 38 des Formwerkzeugs 30 besitzen einen Neigungswinkel e von 3 ° und gehen nach außen in die untere Begrenzungswand 41 der Luftabsaugschlitze 39a bis 39f fort. Die Breite der Schlitze 39d bis 39f ist etwa gleich der doppelten Wandstärke des tiefgezogenen Behälters 1. Durch das Anlegen eines Unterdruckes an die Luftabsaugschlitze 39d bis 39f und das Anlegen eines Überdruckes im Inneren des Behälters 1 drückt sich das Material des Behälters 1 in die Schlitze 39d, 39f, so daß sich die scharfen Kanten 14 am unteren Ende der jeweiligen Stufe ungehindert ausbilden können.
In der Figur 5 ist die in der Figur 3a eingezeichnete Einzelheit Y vergrößert dargestellt. Die Luftabsaugschlitze 39a bis 39f sind nicht eingezeichnet. Der ringförmige Vorsprung 31a der Abstreifplatte 32 ist an die Formgebung des oberen konischen Wandabschnittes 35 des Formwerkzeuges 30 angepaßt, so daß sich im oberen Bereich bei Ruhestellung der Abstreifplatte 32 ein kontinuierlicher runder Übergang ergibt. Der ringförmige Vorsprang 33a untergreift den Öffnungsrand 5 des tiefgezogenen Behälters 1 und erfaßt diesen, wenn die Abstreifplatte 32 in Pfeilrichtang nach oben bewegt wird. Durch das Zusammenwirken mit dem Bodenausstoßer, der in der Figur 5 nicht zu sehen ist, wird der tiefgezogene Behälter 1 sowohl durch die Abstreifplatte 32 herausgezogen als auch durch den Bodenausstoßer herausgedrückt. Die auf den Behälter 1 wirkenden Kräfte werden somit gleichmäßig verteilt.

Claims

PCI7EP95/0242011Patentansprüche :
1. Stapelbarer, dünnwandiger Behälter, insbesondere in Getränkeausgabeautomaten verwendbarer Trinkbecher aus Kunststoff, dessen Umfangswand sich zumindest in einem Bereich unter einem Winkel in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Stafen nach oben erweitert, obei jede Stufe einen umlufenden gegenkonischen Wandabschnitt aufweist, der im unteren Rand unter Ausbildung einer Auflageschulter im Behälterinneren in einen Übergangsabschnitt übergeht,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gegenkonizitätswinkel γ des gegenkonischen Wandabschnittes (10) mehr als 3° beträgt und
daß der Übergangsabschnitt (12) sich unter Ausbildung einer scharfen, nach außen weisenden Kante (14) an den gegenkonischen Wandabschnitt (10a, b, c, d, 20a, b, c, d) anschließt.
2. Behälter nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkonizitätswinkel γ 3 - 6° beträgt.
3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsabschnitt (12) einen ebenen Plateauabschnitt (16) aufweist.
4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Plateauabschnitt (16) um einen Winkel ß ≥ 0 gegenüber der Horizontalen (18) geneigt ist, so daß der Plateauabschnitt (16) nach innen ansteigt.
5. Behälter nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ß 0° - .3° beträgt.
6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Plateauabschnitte (16) mit Ausnahme des oberen Plateauabschnitts (16) des inneren Bechers (1) auf den Plateauabschnitten (16) des äußeren Bechers (2) aufliegen.
7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagebereich A der Plateauabschnitte (16) mindestens ein Drittel der Breite B der Plateauabschnitte (16) beträgt.
8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht eines 0,2 1-Behälters (1, 2) unter 3 g liegt.
9. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel a zwischen 7 und 11° beträgt.
10. Verfahren zur Herstellung stapelbarer, dünnwandiger Behälter, insbesondere in Getränkeausgabeautomaten verwendbarer Trinkbecher aus Kunststoff, dessen Umfangswand sich zumindest in einem Bereich unter einem Winkel c. in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Stufen nach oben erweitert, wobei jede Stufe einen gegenkonischen Wandabschnitt aufweist, der im unteren Rand unter Ausbildung einer Auflageschulter im Behälterinneren in einen Übergangsabschnitt übergeht, bei dem eine extradierte Kunststoffolie in ein Formwerkzeug durch Anliegen eines Unterdrucks tiefgezogen, der tiefgezogene Behälter danach ausgestanzt und anschließend aus dem Formwerkzeug ausgeworfen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß während des Tiefziehens im Becherinneren ein Überdruck und ein zusätzlicher Unterdrück im Bereich des unteren Randes des gegenkonischen Wandabschnittes jeder Stufe angelegt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Unterdruck 0,5 bis 1 bar und der Überdruck 4 bis 8 bar beträgt.
12. Verfahren nach Ansprach 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Tiefziehen der tiefgezogene Behälter zum Auswerfen aus dem Formwerkzeug an seinem Rand und an seinem Boden erfaßt wird.
13. Formwerkzeug zur Herstellung stapelbarer, dünnwandiger Behälter, insbesondere in Getränkeausgabeautomaten verwendbarer Trinkbecher aus Kunststoff, dessen Umfangswand sich zumindest in einem Bereich unter einem Winkel ϋ in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Stufen nach oben erweitert, wobei jede Stufe einen gegenkonischen Wandabschnitt und einen im wesentlichen horizontalen Wandabschnitt aufweist, wobei im unteren Bereich der gegenkonischen Wandabschmtte Luftabsaugöffnungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gegenkonzitätswinkel δ des gegenkonischen Wandabschnitts (37) mehr als 3° beträgt,
daß der horizontale Wandabschnitt (38) um einen Winkel e ≥ 0 geneigt ist und
daß die Luftabsaugöffnungen umlaufende Schlitze (39a - f) sind.
14. Formwerkzeug nach Ansprach 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkonizitätswinkel δ 3° - 6° und der Winkel e 0° - 3° beträgt.
15. Formwerkzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Wandabschnitt (38) sich nach außen in der unteren Begrenzungswand (40) des Schlitzes (39a - f) fortsetzt.
16. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (39a - f) gleich dem 2- bis 5-fachen der Wandstärke des tiefgezogenen Behälters (1,2) beträgt.
17. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug (30) von einer Abstreifplatte (32) zum Auswerfen des tiefgezogenen Behälters (1,2) umgeben ist, die einen ringförmigen Vorsprang (33a,b,c) zum Untergreifen des Behälterrandes (4) aufweist.
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