DE1962088A1 - Kunststoff-Behaelter - Google Patents

Description

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gilt als

■anmelden Algirdas P. Augustinavicius Rexdale Ontario/Canada 58-296 Silverstone Drive

Ludwigshaf en/Rh., 10.12.1969 P A-721 I/lin"

Vertreter; Patentanwälte Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer Dipl.-Ing» Wolf-Dieter Fischer Ludwigshafen am Rhein Richard-Wagner-Straße

Kunststoff-Behälter

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von kegelförmig, dünnwandigen Behältern.

Die Erfindung besteht dabei in der Aufeinanderfolge
der Verfahrensschritte und zwar:

a) Einfüllen einer vorbestimmten, veränderbaren Menge von vorexpandierten Polystyrol-Perlen
in eine Form;

b) Erhitzen der Perlen in der Form um sie zu erweichen und aufzublähen;

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c) weiteres Schließen der Form unter Zusammenpressen der erweichten Perlen , um den dünnwandigen Behälter zu formen;¹

d) Abkühlen der Perlen, derart, daß sie die Form, in die sie gepresst wurden, beibehalten. · '

Weitere erfindungsgemäße Verfahrensschritte bestehen ferner darin, daß

a) die Form in eine vorerst noch, nicht völlig geschlossene Stellung gebracht wird, wobei der Spalt zwischen dem.Form-Unterteil und " dem Form-Oberteil so groß bleibt, daß die gebrauchte Menge von, vorexpandierten Polystyrol-Perlen eingefüllt werden kann;

b) der Hohlraum gleichmäßig mit vorexpandierten, aufblähbaren Polystyrol-Perlen gefüllt wird;

c) die Polystyrol-Perlen anschließend erwärmt werden, um'sie weich zu machen und aufzublähen;

• d) die Form in eine zweite, mehr geschlossene Stellung gebracht wird, derart, daß der-Spalt zwischen Oberteil und Unterteil . schmäler wird, wodurch die erweichten Polystyrol-Perlen zusammengepresst werden und einen dünnwandigen Behälter bilden;

e) Abkühlen der aufblähbaren Polystyrol-Perlen, damit sie in dem zusammengepreßten Zustand verbleiben; ' .

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Erfindungsgemäß kann man auch, so vorgehen, daß "bereits während des Einfüllens von aufblähbaren Polystyrol-Perlen in die Form, in ihrer ersten Stellung, Wärme auf die Perlen zur Einwirkung gebracht wird.

Die Erfindung bezieht sich ferner auch auf dünnwandige Behälter, die nach dem -vorstehend beschriebenen.V.erfahren hergestellt sind und besteht dabei darin, daß die Seitenwände des Behälters zu seiner in einer Schnittebene liegenden Behälterachse radial nach innen geneigt sind,' ,die^die. Wandt eile* bildenden Teilchen, nach Innen einen spitzen Winkel in der Schnittebene bilden. Die Seitenwände haben vorzugsweise eine Dicke von 0,88 mm bis 1,15

Die weitere Bauform des erfindungsgeinäßen Behälters sieht vor, daß die Außenfläche des Behälters, ganz oder teilweise, eine glänzende,fischschuppenähnliche Oberfläche besitzt, die sich daraus ergibt, daß eine deutlich wahrnehmbare, vornehmlich senkrecht verlaufende Erstreckung der oberflächlichen Begrenzungslinien besonders gelagerter Polystyrol-Perlen vorliegt, wobei diese Begrenzungslinien in etwa oval verlaufen.

Erfindungsgemäß kann der Behälter auch so ausgeführt sein, daß d^r.Behälter ein dünnwandiger Trinkbecher ist, der in Getränke-rVerkaufs automat en verwendbar ist und bei dem die aufblähbaren Polystyrol-Perlen so miteinander verschmolzen sind, daß der Behälter für Flüßigkeiten undurchlässig ist.

Es ist vorteilhafter den Behälter so zu gestalten, daß die mittlere Dichte des Fußteils des Behälters größer ist als die der Wände.

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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen dünnwandigen Behälter zu schaffen, der insbesondere auch in Verkaufsautomaten für Getränke Verwendung _; finden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wurde- darin gefunden, daß ein Behälter mit vorzugsweise nach dem Boden zu schräg verlaufenden Wänden geschaffen wurde,, der aus aufblähbaren Polystyrol-Perlen gepreßt wird und der eine Dicke von vorzugsweise 0,88 mm bis 1,15 aua (0,035 "bis 0,045 inches) aufweist.

Unter Behälter im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Becher, aber auch verschließbare Schüsseln, Schachtel und dergleichen mehr in allen Formen verstanden, ebenso wie Kanister und Schutzbehälter in der Schifffahrt und Luftfahrt und ähnliche Behälter mehr.

Selbstverständlich kann man derartige Behälter nur einmal verwenden, man kann sie aber auch aufbewahren und wiederholt verwenden.

Als Polystyrol-Perlen können die Produkte, die von verschiedenen Firmen hergestellt werden, Verwendung finden. Man kann zur Ausführung der vorliegenden Erfindung Perlen der verschiedensten Größen heranziehen, doch sind solche kleinerer Größe zu bevorzugen, wenn die Behälter eine größere Festigkeit aufweisen sollen. · ■

Es sind verschiedentlich Behälter dieser Art hergestellt Und verwendet worden, insbesondere als Trinkbecher für Kaffee, Säfte, Suppe und ähnliches. ,

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Diese verschiedentlich verwendeten Behälter sind von einer solchen Wandstärke, daß man wenn man einen solchen Becher in die Hand nimmt, nicht feststellen kann, ob das darin enthaltene -Getränk oder die Flüßigkeit heiß oder kalt ist, weil durch die Dicke der Wände dieses Werkstoffes keinerlei Wärmeleitung erfolgt.Dies deswegen, weil man.im allgemeinen Wandstärken von 2,5 mm und mehr verwendet hat, was sich aus der Verwendung von Polystyrol-Perlen ergab, die im Mittel einen Durchmesser von 1,65 mm (0,065 inches) haben. Davon ausgehend kam man dazu, daß die Formen zur Herstellung derartiger Gefäße einen freien Baum von mindestens 1,5 Perlen-Durchmesser aufweisen müßten also über 2,54 mm_'(0,1 inches)," wenn" man vermeiden wollte, daß die Form nicht durch größeren Durchmesser vorexpandierter Perlen blockiert wird.

Den kanadischen Patentschriften 640 554- und 700 4-08 kann die Lehre entnommen werden, derartige Becher mit einer Wandstärke von 1,5 mm (0,06 inches) herzustellen, doch konnte man in der Praxis derartige Becher bisher nirgends feststellen. Es ist bekannt, daß die große. Möglichkeit der Größenvariation von Perlen, die für den Preßvorgang verwendet- werden^Dwohl eine vollständige Füllung der Formen oft verhindert hat, als auch zur · Blockierung derselben geführt hat, wenn nicht genügend Spiel im Hinblick auf die möglichen Größen von Polystyrolperlen zur Verfugung steht. Aus diesem Grunde wird auch in der kanadischen Patentschrift 719 624-vorgeschlagen, die Polystyrol-Perlen dadurch auf ungefähr gleiche Größe zu bringen, indem man sie zwischen Walzen zusammenpreßt, ehe sie in die Form gefüllt werden.Es ist aber ein solcher vorbereitender Arbeitsgang nicht

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genau zu kontrollieren, abgesehen davon, daß, er zusätzliche Maschinen erfordert und daher auch entsprechende Kosten.

Ss ist bekannt, daß eine Stange, die durch Zusammenstecken von 25 bekannten, dickwandigen Bechern hergestellt wird, über einen halben Meter (20 inches) lang: ist. Dadurch werden die Hersteller gezwungen, größere und teurere Kartons für das Verschicken zu verwenden, zumal die Verpackung meist zu je 1000 Stück erfolgt. Dazu kommt, daß in einem solchen Karton üblicherweise in Säcke eingeschlossene Stangen von je 25 Bechern eingepackt werden, so daß man also auch eine große Zahl von teuren Polyäthylen-Säcke braucht. Schließlich ist zu beachten, daß ein solcher massiver Karton wesentlich teurer im Transport wird als der viel kleinere und leichtere Karton., wie er für die bekannten Papieroder aus Kunststofffolien hergestellen Becher, die sehr dünnwandig sind, verwendet werden kann, denn dort kann man die Becher viel dichter' ineinander stecken.

Die sehr große Hohe, die solche Becher, die aus Polystyrol-Perlen hergestellt wurden, ineinandergesteckt ergeben, begrenzte, daher auch die Verwendungsmöglichkeit in mancher Richtung. Aus diesem Grunde wurden derartige Becher auch für die Verwendung bei Verkaufsautomaten für Flüsigkeiten nicht herangezogen, weil eben nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl derartiger Becher in einem solchen Automat untergebracht werden können und eine häufige Bedienung des Automaten notwendig wird,' was bei Papierbechern und anderen Bechern wegfällt. .

Dazu kam aber auch ein weiteres Faktum, welches zu beachten ist, denn die Oberfläche der meisten be-

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kannten aus Polystyrol-Perlen hergestellten Becher sind ohne (alanz und werden daher von der Lebensmittelindustrie nicht gerne genommen.

Bas erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dort von großem Vorteil,' v/o das Erhitzen der Polystyrol-Perlen bereits beginnt, ehe der Preßvorgang einsetzt, Venn man nämlich eine vorexpandierte Polystyrol-Perle mit Hilfe einer Rasierklinge auseinander.schne.idet und sie dann unter einem starken Vergrößerungsglas betrachtet , wird man feststellen, daß zwischen der plastischen Masse eine große Zahl von ganz kleinen Gaszellen vorhanden sind. Durch die Expansion dieses in den Zellen vorhandenen Gases erfolgt während der Erhitzung das Aufblähen der Perlen. Es wurde bisher übersehen, daß der Erwärmungsvorgang noch eine weitere,wichtige Funktion hat, nämlich den plastischen Kunststoff selbst weich zu machen, so daß er zusammengedrückt werden kann trotz der Kraft die die sich ausdehenden Gase in jeder Zelle aufwenden. Von dieser Überlegung ausgehend, kommt man zu der Feststellung, daß die Perlen, wenn man sie' vor dem Erhitzen zusammenpreßt teilweise zerstört werden, weil manche der Gaszellen in der vorexpandierten Perle brechen werden, wodurch eine ■(/olle Expansion und Verschmelzung der Perlen während der Erhitzung in Fortfall kommt. Der Erfolg ist dann, daß auf diese Art hergestellte Becher schlecht verschweißte Wände aufweisen. In der Tat haben Unter-. suchungen von auf die bekannte Art hergestellten Bechern gezeigt, daß sie schlecht verschweißt sind und daß sie daher auch undicht sind. Es ist daher die kalte Bearbeitung von vorexpandierten Perlen unrichtig.

Aus diesem Grunde ist die Wärmeanwendung vor dem Zu-

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sammenpressen der Perlen ein wesentlicher Fortschritt bei der Herstellung derartiger Behälter, weil bei dieser Arbeitsweise das Zerbrechen der Gaszellen vermieden wird. Bei dieser warinen Behandlung der vorexpandierten Perlen werden sie, .dadurch daß sie Tiieich gemacht wurden, gut ineinander gepreßt und verschweißen gut miteinander, so daß die Behälter tatsächlich dicht sind. Es hau sich in der Praxis gezeigt, daß 3eeher die auf diese Art hergestellt wurden auch für alkoholische Getränke, gleichgültig welcher Art auch immer, verwendet werden können, weil in Folge des hohen Grades der Verschweißung der Perlen eine sichere Undurchlässigkeit gegeben ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen. .

Es zeigen, in 'schematisehen Skizzen, -

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Form zum Herstellen eines Behälters nach dem Vorschlag der Erfindung

Fig. 2 einen Schnitt durch eine etwas abgeänderte Form,

Fig. 3 einen teilweise aufgeschnittenen Aufriß eines dünnwandigen Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. A- eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 3 mit IV an der Seitenwand des Behälters angegebenen Teils und

..Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines aus der Seitenwand in Fig. 3 geschnittenen Teils, der mit V bezeichnet ist. - " :

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Fig. 1 zeigt eine-Form zum Herstellen eines dünnwandigen, kegelförmigen, offenen Behälters wie sie als. Kaffeebecher in Verkaufsautomaten verwendet werden, -sowie zur Aufnahme von Fleisch, Früchten und Gemüse, wobei als Werkstoff expandierte Polystyrol-Perlen verwendet werden. Es muß betont werden, daß diese Behälter nicht auf Behälter mit rundem Querschnitt beschränkt sind, wie zum Beispiel Kaffeebecher, sondern es können dünnwandige Behälter von jedem Querschnitt", also rechteckig, dreieckig oder dergleichen« geformt werden unter Anwendung des-erfindungsgemafien-Verfahrens.

Die Form In Fig. 1 zeigt ein um eine Achse A-A angeordnetes Unterteil 1, das einen kegelförmigen Kern 3 hat. Ein dazu passendes Oberteil 2 enthält eine zu dem Kern 3 gehörende Hohlform 4. Zu bemerken ist, daß die Form und jedes der Formteile 1,2 ein Stück sein kann oder aus einer Anzahl von Seilen zusammengesetzt sein kann. Der Umriß des kegelförmigen Teils 3 wird durch die aufeinanderfolgenden Punkte b,c,d, und e,bei dem vertikalen Querschnitt bestimmt. Ähnlich wird der Umriß der kegelförmigen Hohlform 4 durch die aufeinanderfolgenden Punkte a'^c',d' und f', bei dem vertikalen Querschnitt bestimmt. Manchmal ist es n±ht notwendig, daß die Seitenwand eine gleichmäßige Dicke aufweist, aber meistens ist es vorzuziehen, daß dies der Fall ist, ausgenommen dort, wo eine andere oberflächliche Gestaltung erwünscht ist.

Es ist bei solchen Behälter mit dünner Seitenwand vorteilhaft, die Seitenwandteile bc und a'c¹ der Oberfläche 3 und 4 nach innen zu dem Bodenteil cd und c'd¹ schräg abfallend zu gestalten, um ein dichteres Stapeln

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zu ermöglichen. Dami"j hcc man auch einen Offnuncswinkel der Oberflächen von ungefähr 5 ₅ der in Formen erforderlich ist, die nur zwei bewegliche Teile haben, um solche Behälter darin herzustellen. . ^-

Die Form kann- durch Aufwärts-bzw. Abwärtbewegungen des Oberteils 2 geöffnet und geschloßen werden. Die I'Ii-ΰΰel für eine solche Verschiebung sind bekannt, z.B. pneumatische Betätigung, und erfordern keine Erklärung. Da ferner die mi"c dem Herstellen solcher Erzeugnisse 3eschäftigüen mit den herkömmlichen Hitreln zum Füllen " einer Form miü Polystyrol-Perlen, mit den Vorgängen zum Emit ζ en oder Erkalten des in der Form eingescnloßenen Werkstoffs vertraut sind, werden solche I^-IiO^-CeI weder in aller Einzelheit beschrieben, noch in den Zeichnungen gezeigt, um klarer und deutlicher die !Neuheit der vorliegenden Erfindung darzustellen..

Das Unterteil 1 und das Oberteil 2 berühren sich gegen- seitig dadurch, daß 2eile von ihnen röhrenförmig ineinander greifen, wobei es vorteilhaft ist;, daß diese ineinandergreifenden 'üeile einen runden ^uerschr-ivü- aufweisen; sie können aber auch ^ede andere beliebige Form - .■. haben. Das unterteil 1 (Fig.Ό weist einen ringförmigen Spalt 5 s-uf dem G-runde auf, dessen Durchmesser durch die Punkte a,f bestimmt ist. Dieser Spalt hat; eine' Breite,-die sich durch die Sn^-Cf ernung a bis b und e bis f er- ■ gibt. Das Oberteil 2 weist einen zylindrischen Ansatz auf, mit einem solchen Durchmesser, daß er sich an der äußeren Fläche des Spalres 5 entsprechend dem,- Durchmesser(a bis f) führt. Im übrigen ist der Kern 3 in der Abschrägung seiner Sei"cenwandflachen koaxial- zu den Abschrägungsflächen des Gberteils 2 geführt und der Spalx; A-zwischen diesen beiden Flächen wird durch die Flächen b,c,a' ,."c' bzw. e,d,f^fd' gebilde'j.Es muß dafür gesorgt werden, daß

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sich, der Zylinder 6 in der zylindrischen Bohrung 5 alt Gleirspiel führt, so dc.3 diese Verschiebung ohne Hindernis s vorsichgehen kann, gleichseitig aber auch dafür gesorgt v.ird, daß ein Entweichen der eingeschlossenen Polystyrol-Perlen ausgeschloßen is'c.

Die beiden zylindrischen ieilo 5 'cnu. 6 soliden in .--ch.3-richtung auf eine 'liefe "L" von mindestens 0,5 an ineinander greifen, besser ist es aber wenn dieser gegenseitige Übergriff etwa 2,5 a aufweise. Liese Entfernung "L" giere; den Maximalwert wie wei"c die beiden Eingflachen 7,5 a&s Unterteils 1 bzw. Oberteils 2 voneinander entfernt .werden können, ua ein 3ntv;eichen von Polystyrol-Perlen aus der ?crs sicher uu veraeiden. 1/iese Länge "L" gibü auch aie Maxi aal öffnung an, die zwischen den beiden Forziteilen möglich ist, wenn sie fLLr die füllung in dio erste Stellung ineinander geschoben werden. Liese erste Stellung isx; in !"ig. 1 gezeigt. Diese erste Stellung ist durch den Abstand "s" gegeben. Es zeigt sich, daß in diesea Pail ein Spalt g^., zwischen den Seitenwänden von Oberteil und Unterseil, also z.3. bc und a'c' gegeben is"C. Das !'laß von g- solide e"jwa 2,5 i^a betragen.₇ ua eine stets gleichaa3ige Füllung der ?cra in dicker ersten Stellung air Polystyrol-Perlen zu gewährleisten, die vorher alt einea en^sorechenden Gerat vor wurden. Es ist jedoch dabei zu beachuen, daß g^ einen-" größeren oder kleineren Verü anniaat, der von der C-röie und Menge der vorexpandierter- Perlen abhängt, daaix; eine einheitliche Füllung erreich« wird.

Wenn Ober- und Unterteil in der Stellung sind, wie dies in Fig. 1 in vollen Strichen (Abstand "s") angegeben ist;, in. der . sie. air vorexpandieruen Polysiiy.rol-Perler^ gleichmäßig gefüllt wurde, ist es vorteilhaft auf die Perlen Värae

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einwirken zu lassen, um sie zu erweichen und damit nach-•giebig zu machen. Die notwendige Wärme kann auf die ver- . schiedensöe Art aufgebracht werden, z.B. dadurch., daß man Dampf in das Innere der Form einleitet 'oder Dampf in Zwischenräume der Form einleitet oder sonst irgendwie die Formteile erhitzt.

Anschließend wird dann die Form in die. zweite Stellung gebrachö, also geschloßen; es werden dann die beiden Flächen 7» von Unterteil und Oberteil aufeinander aufliegen und die sehr porösen vorexpandierten und durch.die Wärmeeinwirkung erweichten Perlen stark zusammengepreßt. Das Unterteil der Form und das Oberteil der Form befinden sich dann zueinander in .jener Stellung, die durch die strichlierte Linie a'b"c"d"e"f" gegeben ist. Hier ergibt sich dann ein Spalt g2, der wesentlich enger -ist als der vorher zur Verfugung gestandene Spai^ g^.

Ss ist in der Praxis wichtig, daß die Perlen vor dem Zusammenpreßen auf eine entsprechende Temperatur gebracht; werden, wobei es in manchen Fällen empfehlenswert ist, die Oberflächen der Form zu erhitzen bevor die vorexpandierten Perlen eingefüllt werden. Wenn die Perlen und/oder die Form vor dem Preßen der Perlen erhitzt; werden, dann hat sich in der Praxis gezeigt., daß sich die so erweichten Perlen besser miteinander verschweissen und man einen fiüßigkeitsundurchläßigen· Behälter erhäit. Durch das Abkühlen der Perlen nachdem Preßen wird dieser gepreßte Zustand- erhalten, so daß ein . ■ ;-solcher Behälter dann dauerhaft seine dünnwandige . ,.. Form behält. ■ ..._;

Die einzelnen vorexpandierten Polystyrol-Perlen, haben eine sehr poröse Beschaffenheit, aber durch das Er- , "■ ■■

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weichen in der Hitze und das Verformen unter Druck, wird dann der gevjünschte, dichce, dünnwandige Behälter gebildet. Die Dicke der Seitenwände-wurde von einem Wert g,, von ungefähr 3_S5^ ^ (0,1 inch) auf einen Wert ^ ^von ungefähr 2 mn bis auf 0,25 am (0,08 inch bis auf 0,09 inch) ■herabgesetzt. Ss wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäß hergestellten kegelförmigen 3ehälter an dar Ober- fläche Druckeinwirkungen als auch oberflächliche Schereinwirkungen zeigen, während der innere Bodenteil nur Druckeinwirkungen aufweist.- Man sieht daraus, daß die Massendichte des Bodenteils des Behälters größer ist als die der Seitenwände, K&n kann also davon ausgehen, daß die Seitenwände nur dann gepreßt werden können, wenn die Oberflächenformen, also jene Flächen,die die Seitenwände des Behälters bilden, entsprechend geneigt sind.

In Figur2 ist eine ähnliche Ausführung der erfindungsgemäßen Forra dargestellt; diejenigen !Teile, die mit der Skizze der Figur T übereinstimmen, sind mi;c den selben Bezeichnungen benannt worden. Sin wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Bauformen von Figur 1 und Figur 2 liegt darin, daß die ineinandergreifenden Seile 5>6 miteinander vertauscht worden sind. In Figur 2 ist eine Form skizziert, bei der das Oberteil 2 miT; einem, zylindrischen Ring 5, &.ezi am Unterteil 1 vorgesehenen Zylinder 6 umgreift, wobei der Zylinder 6 den Durchmesser af entspricht.Er ist^ dann nach innen auf den Durchmesser b.p abgesetzt, woran sich der kegelförmige Kern 3 anschließt,- -dessen oberer kleinerer Durchmesser c,d ist. Das Formoberteil 2 geht von dem Durchmesser a',f der Zylinderbüchse 5 zu den Kegelwänden über, -die parallel zu dem Kern J- sind-und deren obere kleinere Fläche den Durchmesser c^r,d' "aufweist. Der Durchmesser^ des Zylinders 6 ist mindestens so groß wie der Durch-

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messer ajf, wobei-dafür· -jssor:" werden -muß, da3 die Bohrung 5 mit dem Zylinder δ einen guten uleitsitz aufweist.

Eine weitere i-.bwandlung gegenüber der Form, von Figur 2 ist auch dadurch gegeben, daß eine BIlIe 14- in Form— oberteil 2 vorgesehen ä» dort wo der Zylinderring 5 in die schräge Fläche der Seitenwand übergeht. ?:an erhält dadurch eine etwas abgewandelte Gestaltung der inneren Oberfläche eines Eecliors, nämlich eine Art Reifen an dem Rand, der meistens dazu dient, daß der Becher durch einen Deckel verschloßen werden kann, der sich dort festsetzt.

In Figur 3 ist ein erfindungsgemäß hergestellter Becher, .-wie er z.3. als Zaffeetasse für Verkaufsautomaten Verwendung findet, dargestellt.Der kegelig geformte Becher weist von einex Bodenteil 11 schräg nach au.3en . aufsteigende Wände 9 auf, so daS .das obere offene Zn.ä.e

einen -..'-esentlich.- größeren Burclimesser hat, als der Boden. Die Wandstärke t der Seitenwandteiie beträgt meistens zwischen 0,5 und 2 mm (0,020 bis 0,060 inches), sie liegt aber häufig auch zwischen o,S9 mm und 1,2>" mm ( 0,035 bis 0,04-5 inches). Ss zeigt sicn also ,daß die Werte von t und g2 ungefähr gleich. gro3 sind. Vorteilhaft ist -es, wenn man solche Becher-siit 3öi-senwandstärken von etwa Ί mm (0,04-0 inches) ausführt₄ denn dann kann man die Becher zusammenstecken wie nicht isolierte Papier— oder Hartplastikbecher ivie sie der-zeit in den Verkaufsautomaten benutzt werden. .-..„._

In Figur 4- ist ein Oberfläehenteil IV (siehe Figur 3). ■' vergrößert dargestellt_t-ua zu zeigen -wie die Wirkung: ■ , ;;. des bei der Herstellung.-'sicii- ergebenden Scherdruckes. ,"

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auf dieser Oberfläche sichtbar v;ird, was damit zusammenhängt, daß die Polystyrol-Perlen vor dem Zusammenpreßen durch das Erhitzen erweicht worden sind. Die äußeren Flächen der Seiteziwanäteile zeig&n meistens bei derartigen Behältern ein glänzendes, fischschuppenähnliches Aussehen, v;as vornehmlich darauf zurückzuführen ist, daß eine allgemeine Dehnung der Teilchen in vertikaler Richtung an der Oberfläche erfolg*, wie 12a,i2b,i2c,12d,12e₅12f,12g zeigen, das heißt jede der Polystyrol-Perlen durch die Dehnung einen Ob er flächenuiariß erhält, der etv;a oval oder ellipsenföraig ist. Ss greife dabei das-obere-Z'nde 12b' des entsprechend ausgedehnten Oberflachenuarißes 12b

otwas über die Oberfläche des genau darüber liegenden Umrißes 12c usv?,usv;, so daß die Cberflächenränder der einzelnen Polystyrol-Perlen v;ie die Schindeln eines Daches oder Fischschuppen üborc-inander zu liegen kommen.

An der inneren Fläche dar Soi^enwände, die niclrc gezeigt ist, verläuft das tlbereinandergreifen gerade umgekehrt. Die inneren und äußeren Flächen des Bodenueils weisen eine solche Dehnung der Umriße der einzelnen Perlen auf, so daß .dort kein derartiges Aussehen entstehen kann. Diese besondere -.usbildung der Oberfläche derartiger Behälter, v;ird durch den erfindungsgemä^en Formungsvorgang hergestellt, insbesondere der sich daraus ergib*, daß die äußere Oberfläche der Seixienvjande 9 ^z"4 dem offenen oberen Z'nde 10 gebogen v.^:ird, v:ährend die innere Oberfläche der Seitenv.ände zu dem stärkeren Bodenteii hingezogen wird. Zs hat sich ferner gebälgt, daß die auf die erfindungsgemäße Art und ¥eise hergestellten Behälter in den V;andveilen die Perlen so gegeneinander gelagert haben., daß sie an einer Bruchlinie,'die in einem gewißen Vinkel zur Waagerechten steht, aneinander liegen.In Fig, 5isu eine Vergrößerung eines Seils der

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aufgebrochenen Seitenwand gezeigt gemäß V in Figur J. Wenn man nämlich, den Versuch macht, eine Seitenwand 9 entlang einer Ebene T-T zu brechen, dann wird dieser Bruch nach einer Linie_v.die unter einem gewißen Winkel zu der Linie T-T verläuft erfolgen, da die einzelnen gepreßten Teilchen IJ eine gewiße '.Jinlcelorientierung aufweisen, wie aus Figur 5 zu sehen ist. Dieser Bruchwinkel ist meist größer als 4-5° und liegt im allgemeinen um 60°^. Dieser besondere Brucheffekt ergibt sich nur bei Behälter, die' nach dem Vorschlag der Erfindung hergestellt worden sind und so kann man auf diese Art resten, was für eine krt Becher oder sonstigen Behälter man vor sich, hat» Wenn nur besonders kleine Polystyrol-Perlen zur Verfügung stehen, ist es meist schwierig an der Oberfläche ein fischschuppenähnliches Aussehen zu schaffen, so daß dann nur dieser spitzwinklige Bruch ein Beweis für die besondere λτζ dieser Behälter darstellt.

Wenn nach den erfindungsgemäßen Vorschlägen gearbeitet wird, dann hat der Bodenteil eines solchen Behälters eine wesentlich höhere Lichte als die' Seitenwandteile, was sich daraus orjibt, daß der Druck auf dem Bodenteil eben ■'■* wesentlich größer lsi;, !lan könnte also eine einheitliche rlass andichte in dem Behälter nur dadurch erreichen, daß eine Form verwendet wird, bei der auf alle'"""" Teile des Behälters der gleiche Druck einwirkt. """*

Wenn man.derart arbeiten wollte, müßte man Formen'herstellen, bei denen der Unüerösil aus zwei Teilen be- " " '^: stünde, nämlich einem Bodeiite-il und einem Teil für die Seitenwände, wobei der Bcdenteil in Form eines Zylinders ausgebildet sein müßte, dessen eines Ende die äußere" ' Oberfläche das Behälters ergeben würde. Das Unterteil ' für die Herstellung der Seizenwände würde einem umgedrehten Crichrer entsprechen, dessen engeres Ende eine ' '

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zylindrische Bohrung besitzen v;ürde, in die dar Bodenteil hineingleiten kann. Der >.i\rcaltail des For—oberteils würde gleichfalls kegelförmig ausgebildet wardens um die 'äußere Oberfläche -dar Behälterwand© zu formen., während sein breiteres Ende mit einem zweiten zylindrischen Sing ausgerüstet werden müßte, der mit de~ Zylinder 6 des Unterteils 1 (vergleiche Figur 2) zusammenarbeiten würde. Wenn dann alle diese Teile einer solchen F

unabhängig von einander in Sichtung Achse A-A bewegbar sind, kann die Wandstärke und die durchschnittliche Massendichte des Bodenteiis ULid der-Seitenwände des Behälters unabhängig ver-ä—der·* werden.

Es gibt jetzt auch schon Polystyrol-Perlen von geringerer Größe, bei deren Verwendung —an Behälter mit einer Wand— dicke von 1,5 jom (O₅OS inches) herstellen kann» Biese Behälter sind aber stumpf, h~han keine glänzende Oberfläche, so daß sie nicht gerne verwendet werden, abgesehen davon, daß man irgendweiche yerbungstexte auf eine solche stumpfe Oberfläche nicht gut aufdrucken kar.ru Diese Perlen, die einer wese-r-ulich geringeren liaschengröße entsprechen, können natürlich mit dem erfindu.ngsgemäßen Verfahren 'bearbeitet ■',.'erden, wenn man Becher oder sonstige Behälter hersteilen will, die eine ge-* ringe Wanddicke aufweisen wie etwa 0,9 mm (0,035 inches) oder noch weniger. Derartige achizale Perlen werden dort bevorzugt verwendet, wo" eine größere Belastungsmögiichlceit; für die Seitenwände .gewünscht wird. Bei Verwendung derartiger Polystyrol-Perlen _v wird man die erste öffnung. der Form so wählen,„daß ein. Spalt von 1 j52 mm (0,Qq inches) zur Verfügung steht,- wahr^τ&.ζζζχ, dann in der' zweiten geschloßenen:Stellung, zu. der gewünschten Stärke der Seiten-■wand von etwa 0,89.mm (0,035 inches) kommen wird»

Als - ein Beispiel ,sei ein Becher, der· für Verkauf saut ο -«

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maten verwendet. v;,irc v„^ini;, dessen Seitenwand uircer einen Winkel von S⁰ angecrdniw sind. I'Ian kann ei~& Kessingfom verwenden, die vorteilhaft an den Flächen, die mit dem. Werkstoff in Berührung kommen,verchrome is^. Die interessierende. Ka£e einer solchen Form, sind etwa folgende: .

S₁ = 1,64 mal (Q,06p inches)

Sp = 1,10 ma (0,04-0 inches) . s ■= ^? 57 sua (0,180 inches)

L- = 7,δ2 mm (ungefähr) (0.,3GQ inches)

Las Unterteil der Form, war von einem Dampfmantel umgeben, während das Unterteil einen Dampfgurtel in seinem Inneren aufnahm, wobei vorteilhaft eine Dampf das z- am oberen flachen Ende des Unterteils vorgesehen Kar. Das Formoberteil war an einer senkrecht auf- und abbeweglichen Platte befestigt, die in Führungen gleiten konn^i., die parallel- zu dar Mittelachse der Form liefen, um eis. Verklemmen der. Form zu verhindern-, während das Formunterteil an einer festen Plaste angebracht war, die unterhalb der beweglichen Plaste lag. Die obere bewegliche Platte wurde mit Hilfe eines pneumatischen Zylinders auf-und abbeweg^ _? wä-irend ein zweiter derartiger Zylinder dazu verwenden -;rarde, die bewegliche Platte in der erstgebrauchten Stellung, gegen die SIraxö; des pneumatischen Zylinders_Λ festzuhalten. Wo man mehr als eine Form zwischen den gleichen Platten verwenden will, ist es vorteilhaft an Stalle von pneumatischen Zylindern, 'Hydraulikzylinder zu verwenden.

In diese Form wurden in der ersten Schließstellung Polystyrolperlen eingefüllt _s die eine Feinmaschen-Größe aufwiesen entsprechend den Kode "110" der Dow Chemical Company in Canada und die zu einer Dichte von 160,2 kg pro m^vorexpandiert wurden.

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Es wurde dann trockener überhitzter Dampf zugeführt und während > Sekunden zur Einwirkund gebracht,. \n die Polystyrol-Perlen durch diese Hitzeeinwirkung zu erweichen. Anschließend wurde in den zweiten pneumatische: Zylinder der Druck langsam nachgelassen, so daß der erste pneumatische Zylinder das Schließen der Jörn herbeiführte. Durch Zuleitung vor. V/asser in die zuerct mit; Dampf gefüllten Leitungen, wurde dann innerhalb von 5 Sekunden die gebrauchte Abkühlung erzielt., worauf die Form wei-c geöffnet wurde und der fertige Becher nlv Hilfe von Luftdüsen aus der l?orm ausgeworfen wurde.

Der fertige Becher hat eine Vanddicke t von ur.g£iär.r 1 ζ (0,0A- inches) und ein Gewicht von etwa 3,1 Granm. Lerartige 3echer kann nan so f es-j· wie Papierbechar oder Becher aus Harrplastik zusarr.r. anstecken und lauf er. ohne sich irgendwie au verkle^_en durch den Vervellerkopf eines Münzautomaten.

Bei den Versuch die Seirenhance derart;iger Becher inner. entlang einer radialen Zbene, senkrecht zur Achse des Bechers, au brechen_} wurde ein Brochwinkeivon unrefähr 60° ernittel'J. .Dieses ^r^ebnis "craf auf alle 200 Stücke zu, die man aus erv;a 3000 Stücken ausgewählt hatte ,die nach dem vor^ ruhend aufgeführter. Arbeitsvorgang hergestellt waren.

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BAD

Claims (8)

1. Pat ent ans ό rüc he"

   Verfahren zu£l Herstellen von kegelförmigen, dünnwandigen Behältern, gekennzeichnet durch die Aufeinanderfolge folgender Schritte:

   a) Einfüllen' einer vorbestimmten,' veränderbaren Menge von vorexpandierten Polystyrol-Perlen - in eine Form;

   b) Erhitzen der Perlen in der Form, um sie.zu erweichen und aufzublähen;

   c)" weiteres .Schließen der Form unter Zusamnenpreßen der erweichten Perlen um den dünnwandigen Behälter zu formen;

   d) Abkühlen der Porle-r__v derart, daß sie die Form, in die sie gepre5"c wurden, beibehalten.' -
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten, einander folgenden Schritte-

   a) Die For:; wird in ei.'.e vorerst noch r.ich^ völlig geschlo2ene Söellüng gebracht, wobei der Spai~o zwischen dem Form-Unterteil und dem Form-Gberteii so groß bleibt„ da3 die gebrauchte Men~3 von vorexpandierten Polystyrol-Perlen eingefüllt werden kann;

   b) der Hohlraum wird gleichmäßig mit vorex-pandierten, aufblähbaren Polystyrol-Perlen gefüllt;

   c) die Polystyrol-Perlen werden anschließer erwär^ü, um -sia weich zu mache* unot α«* blähen;

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   d) die Form wird in sine 27,¹Si^-Ge, neiir ,re— schloßene Stellung gebracht, derart, dai> der Spalt zwischen Oberteil und Unterteil schmäler wird, wodurch die erweichten Poly- ' s~«;yrol-Perlen zusammengepreßt werden und einen dünnwandigen Behälter bilden;

   e) Abkühlen der aufblähbaren Polystyrol-Perlen_s damit sie in den zusammengepreßten Zustand verbleiben.
3. 3) Verfahren nach Anspruch 2_V dadurch gekennzeichnet, daß bereits während des Einfüllens von aufblähbaren" Polystyrol-Perlen in die Form, in ihrer ersten Stellung j Wärme auf die Perlen zur Einwirkung gebracht wird.
4. 4) Dünnwandiger Behälter, hergestellt nach dem Verfahren, gemäß den Ansprüchen 1 bis J, der oben offen ist und. dessen Seitenwände zu dem Boden kegelig abfallen, xiobax er aus aufblähbaren Pclystyrol-Perlen hergestellt is^,, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenxvände des Behälters zu seiner in einer Schnittebene liegenden Behälterachse radial nach innen geneigt sind, wobei öie die Wandteile bildenden Teilchen nach Innen einen spitzen Winkel in der Schnittebene bilden. - -
5. 5) Behälter nach Anspruch 4._; dadurch gekennzeichnet, da3 die Seitenwände vorzugsweise eine Dicke von C,83 msl bis 1,15 Hirn (0,035 "bis 0,045 inches) aufweisen.
6. 6) Behälter nach Anspruch 4 und 5i dadurch gekennzeichnei;, •_;,, daß die Außenfläche des Behälters, ganz oder teilweise, eine glänzende fischschuppenähnliche OberfläcLa besitzt, die sich daraus ergibt, daß eine deutlich.

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   • wahrnehmbare; vornehmlich serJkrecht verlaufende Erstreckung der oberflächlichen Begrenzungsiir-ien besonders gelagerter Polystyrol-Perlen vorliege., wobei diese 3egrenzungsli:i±eii in etwa oval verlaufen.
7. 7) Behälter nach. Anspruch. ^,5 oder 6 dadurch gekenr.-zeichneü, daß der Behälter ein dünnvjandiger irinic— becher ist, der in Getränke-Verkaufsautomaten verwendbar ist und bei dem die aufblasbaren Polystyrol-Perlen so miteinander verschmolzen sind, da3 der Behälter für Flüsigkeit undurchläßig ist.
8. 8) Behälter nach Anspruch. ^- oder 5 dadurch gekemzeichnet,_y daß die mittlere Sichte des Fußteils des Behälters größer ist als die der Vände.

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