DE1923906A1

DE1923906A1 - Kunststoffbecher und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1923906A1
Application number: DE19691923906
Authority: DE
Inventors: Noel John A; Moore Roy E; Arthur Fibish; Ariz Phoenix; Schuff Richard William
Original assignee: Dart Industries Inc
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1968-05-20
Filing date: 1969-05-10
Publication date: 1969-11-27
Also published as: NL6907505A; US3897899A; FR2008931A1; GB1276723A; BE733328A; DK123208B; CA926573A

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk· dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dannenberg DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WE ! NHOLD

DR.D.GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN A Q r\ Q Q Q C

CR. ESCHENHEIMER STR. 39 1 »3 fr V? W

9. Mai 1969 ΕΓ-7608-Μ

Gu/RK

Dart Industries Inc.
8430 Beverly Boulevard

Los Angeles
California 90054, USA

Kunststoffbecher und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Becher aus Kunststoffschaum und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Sie bezieht sich insbesondere auf einen dünnwandigen Becher, aus Kunststoffschaum und ein Verfahren zu seiner Herstellung»

Kunststoffbecher sind im allgemeinen im Verhältnis au ihrem Gewicht ziemlich sperrig und unterliegen daher verglichen mit den meisten Handelsgütern verhältnismäßig hohen Iransportkosten» So brauchen z.B. viele der bekannten Polystyrolschaumbecher von einer Größe, daß sie etwa 1,7 1 (6 ounces) flüssigkeit aufnehmen können, fast 55,9 om Platz für 25 dieser im wesentlichen teleskopartig ineinandergeschobenen Becher» In vielen Fällen werden diese ineinandergeschobenen Becher zu jeweils 25 Stück in einem Kunststoffflachmaterial verpackt. Die Becher werden, in Gruppen von jeweils 25 Stück ineinandergeschoben, in Pappkartons gepackt, die so groß sein

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nüssen, dais sie die 25 Becher jeder 3-ruppe in ihrer Gesamtlänge aufnehmen können.

"ferner v/eist die Oberfläche- vieler bekannter Lecher aus Kunststoff schaum einen großen Prozentsatz, an loio.-t einzudrückenden Stellen auf, ".,-as mit einem wirtschaftlichen aufdrucken oder Aufprägen von ',/erbung oder anderen Angaben auf die Außenseite der Becher unvereinbar ist. Becher aus IZunststoffschaun sind als Werbemittel sehr gefragt; bisher v-..r es jedoch achvfieri~, sie auf diese Weise zu verwenden, da ihre Oberfläche keine sehr günstige Oberflächenstruktur für das wirtschaftliche Aufbringen von Druckfarbe bietet und uuch das Prägen dieser Oberfläche ziemlich schwierig ist_o

Die Erfindung betrifft einen Becher aus Kunststoffschaum und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Sie bezieht sich insbe- . sondere auf einen dünnwandigen.Becher aus Kunststoffschaum und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der erfinäun^sgemäße Becher weist im Verhältnis zu bekannten Bechern eine sehr dünne Jandstruktur auf, so da;3 im- Verhältnis zu bekannten Bechern mit vergleichbarer: iTassuneSverrao-en eine sehr groiBe Zahl von Bechern auf verhältnismäßig kleinen Raun sehr kompakt, ineinandergestapelt v/erden kann.. Ho können zum Beispiel 25 der ι erfindungsgemäßen Becher im wesentlichen telesko.partig so ineinandergeschoben werden, daü, alle 25 Becher zusammen einen Platz von weniger als 40 ciu einnehmen, während in gleicher Weise ineinandergeschobene bekannte Becher fast 55>9 on be-, anspruchen. Die erf indungsgemäiäen Becher haben im. Verhältnis zu vergleichbaren bekannten Bechern eine dichtere und glattere Oberfläche, die die für das Bedrucken gewünschten Eigenschaften liefert, und sie eignen sieh ebenso zum Prägen. Die erfindungsgemäßen Becher sind aus feinen (fine mesh) schäumbaren Kunststoffperlen, z. 3. ein Schäummittel enthaltenden irOlystyrolschciumperlen, geschäumt. Die Dicke der dünnen Wandstruktur eines jeden Bechers ist nicht größer als der doppelte

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ι η* ν BAD

Durchmesser der gs schcoii.it en Perlen in der Becherwand. Ferner liegt die Dichte der Vandstruktur des Bechers zwischen 68 und 80 g pro-Liter. Die "./andung des erfindungsgemäßen Bechers ist zwischen 1,65 im und 1,91 im.i dick, während sie "bei "bekannten Bechern etwa 2,29 mm dick ist_o Daraus ergibt sich der Grund für die kompakte Ineinanderstapelbarkeit der erfindungsgemaJien. Becher₀

Abgesehen von ihrer Kompaktheit, ihrer verhältnismäßig großen Dichte und ihrer glatten Oberfläche braucht man für einen etwa 1,7 1 (6 ounces) faseenden erfindungsgemäßen Becher etwa 0,03 g I.aterial. weniger als für vergleichbare bekannte Becher.

Das Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Becher schlieft die Auswahl einer Ilasse von Kunststoffperlen mit einem in ihnen enthaltenen Schäummittel ein, derart, _daß. diese I.iasse 75 bis 85 °f° Perlen von einer tlesh-G-röße von etwa 40 und 15 bis 20 fo Perlen von einer Ilesh-G-röße von etwa 45 enthält, die zunächst durch Y/äraewirkung auf eine liesh-G-röße zwischen 14 und 30 und eine Dichte zwischen .68 und 80 g pro Liter ausgedehnt werden, und die dann in einer Form zu ihrer endgültigen Form und Dichte gebracht werden, wozu Dampf mit einem Druck zwischen 1,96 kg/cm und 2,24 kg/cm verwendet wirdo

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Becher aus Kunststoffschaum und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, durch das das Verpacken und Versohicken dieser Becher wirtschaftlich und Haterial zur Herstellung dieser Becher gespart wird, und bei dem ferner die Becher eine hervorragende Oberflächendichte erhalten, wodurch die äußeren Abschnitte der 3echer leicht bedruckt und geprägt werden können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Bechers aus Kunststoffschaum, der neben seinem oberen Ende einen neuartig gekrümmten ilasenabschnitt aufweist, der sich von einer

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BAD ORIGINAL

dünnen "Jandstelle des Bechers aus zu seinem offenen Ende erstreckt, und der am Umfang des Bechers nahe dem offenen Ende gewöhnlich konkav ist, so daß ein Abschnitt entsteht, der sich bequem an die Lippen einer aus dem erfindungsgemäßen Becher trinkenden Person anlegt»

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Bechern aus Kunststoffschaum, bei dem durch ordnungsgemäße Auswahl kleiner schauEibarer Kunststoffperlen und Aufrechterhaltung kritischer Yerfahrensdrücke Becher mit sehr glatten und dichten Oberflächen und sehr dünnen V/andungen geschaffen werden, und bei dem bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Becher im Vergleich zur Herstellung bekannter Becher mit vergleichbaren Fassungsvermögen Material eingespart werden karuu - . " .

nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen vergrößerten senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Becher aus Kunststoffschaum;

Fig. 2 eine mikrophotographische Ansicht eines Schnittes durch die Yfand eines erfindungsgemäßen Bechers längs der linie 2-2 der Pig. 1 zur Darstellung der tatsächlichen Wanddicke des erfindungsgemäßen Bechers in zwanzigfacher Vergrößerung und zur Darstellung der in dem Wandabschnitt des Bechers zusammengeschmolzenen ' Schaumperlen aus Polystyrolschaum, und

Fig. 3 eine Ansieht ähnlich wie Fig. 2 zur-Darstellung von aufgeschäumten Kunststoffperlen -aus einem anderen als dem in Fig. 2 gezeigten Material, das eine wesentlich größere Schaumzellenstruktur aufweist, das jedock auch Schaumperlen aufweist, deren Größe im wesentlichen der der in Fig. 2 gezeigten, entspricht₀

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BAD ORiGiNAL

.Figo 1 zeigt einen als Ganzes mit 10 bezeichneten Becher aus Kunststoffschaum mit einem Boden 12 und einer im großen und

• ganzen ringförmigen Seitenwandstruktur 14» Die Seitenwand 14 bildet, wie in Fig. 1 ^ezeigt, zusammen mit dem Boden 12 ein. als Ganzes umgekehrtes kegelstumpfförmiges Gebilde. An der dem Boden 12 gegenüberliegenden Seite ist der Becher mit einem offenen Bndabschnitt 16 mit einer um den Umfang herumgehenden Nase 18 verwehen. Die Hase 18 weist einen um den Umfang herumgehenden konkaven Abschnitt 20 auf, der sich von einem dünnen \7andab schnitt 22 mit einer Dicke von etwa 1,73 r.iia aus erstreckt= Der konkave Abschnitt 20 reicht von diesem dünnen Wandabschnitt aus bis zu einer Kante 24 der Hase 18, die etwa doppelt so dick ist wie der V/an dab schnitt 22.

Der konkave-Abschnitt 22 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, in senkrechter Richtung mindestens dreimal so lang wie die Wand 22 dick ist ο Die Dicke der Wand "bei 22 beträgt vorzugsweise 1,78 mm; sie kann jedoch zwischen 1,65 mm und 1,91 mm liegen,» Somit ist die Seitenwand des erfindungsgemäßen Bechers wesentlich dünner als die bekannter Becher, bei denen sie gewöhnlich etwa 2,29 mm dick ist*

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Querschnitt der Yfand 14 mit zusammengeschmolzenen Perlen aus Kunststoffschaum gefüllte Diese Perlen sind mit 26 bezeichnet» Hieran läßt sich der mittlere Durchmesser der Perlen 26 feststellen, deren Fläche etwa der Fläche A · B entspricht* Dieser mittlere Durchmesser der einzelnen Perlen 26 ist etwas größer als die halbe Wanddicke der Beeherwand, die in Fig. 2 bei G angedeutet ist«, Diese Abmessung Ö beträgt, wie vorstehend schon ausgeführt, vorzugsweise 1,78 mm.

Wie in Fig.-2 gezeigt, sind die geschäumten Perlen 26 zusammengeschmolzen und bilden die Wandstruktur 14. Diese Perlen haben einen durchschnittlichen Durohmesser gemäß dem Gebilde

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mit den Abmessungen A und 3. Dieser durchschnittliche 'Durchnesser beträgt in wesentlichen mehr als die halbe Dicke oder die Abmessung ΰ der ~,7andstruktur 14. Daher übersteigt die Dicke der /andstruktur nicht die Abmessung des doppelten durchschnittlichen Durchmessers der Schaumperlen, jeöbch kann die wandstruktur bei 0 dünner sein als ,der doppelte durchschnittliche Durchmesser der geschäumten Perlen,,

Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die w'andstruktur des 3echers aus' Kunststoff schaum aus geschäumten Perlen "2.8 aus einem Laterial hergestellt sein, das sich von dem der in Pig. 3 gezeigten Struktur uriterbCxieidet. Dabei weisen diese geschäumten Perlen 23 Abmessungen D und S auf, die ein-Gebilde bzw. einen durchschnittlichen Durchmesser der geschäumten Perlen 28 mit der in Pig. 3 gezeigten 'Janastruktur 14 darstellen. Di.se geschäunten Perlen 28 haben also einen durchschnittlichen Durchmesser, der nicht größer i^c3t als der doppelte durchschnittliche Durchmesser der './and, und duher beträgt-die Vianddicke G, ".;ie in Jig. 3 gezeigt, vorzugsweise etwa 1,78 mm und weniger als der doppelte durchschnittliche Durchmesser der gesch-.u:.iten Perlen 23.

Die Dichte der in Fig. 2 und 3 gezeigten Yfandstruktur liegt zwischen 53 und 65 g pro liter, und die Abmessung C, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, beträgt vorzugsweise 1,78 mm, sie kann jedoch auch zwischen 1,65 mm und 1,91 mm liegen« -

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein dünnv/andiger dichter Becher aus Kunststoff schaum mit V/andstrukturen wie in ?ig. 2 und 3 gezeigt geschaffen, die dichte glatte Außenflächenabschnitte 30 haben, wie in Fig. 2 und 3 gezeigte

Bei den erfindungsgemäüen Verfahren werden schkumbare Kunststoffperlen, s.3. Polystyrolschaumperlen oder ein ähnliches Llaterial verv,^rendet.

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BAD ORSGlMAL

Zun.v-ciist wird eine Hasse von Kunststoffperlen mit einen darin enthaltenen Scrulunmittel ausgewählt. Die in der Hasse enthaltenen Perlen habe:] eine bestirnte Größe, so daß 75 bis 85 # de?r Perlen'eine kesh-GröiSe pro Soll von etwa 40 und 15 bis 20 fo ■ eine kesh-'J-röiie pro Zoll von etwa 45 aufweisen.

Dann wird diese Perlemaässe einer 'Hlime ausgesetzt, die groß genug ist, da., sie sich auf eine Iröße von 14 bis 30 mesh und eine Dichte von zwischen 68 und SO g pro liter vergrößern. Dann werden, diese ^. ¹I¹. ausgedehnten Perlen in die Höhlung einer Form eingegeben, deren Wände einen Abstand von 1,65 mm bis ä 2,16 mm voneinander haben. Der bevorzugte Vandabstand beträgt 1,65 Eun bis 1,7.8 n,;u " -

Diese z. T. ausgedehnten Perlen werden in einer solchen Iieiige in die Forin gegeben, die ausreicht, die Fom zu füllen, wenn die Perlen in der Form weiter auf einen Durchmesser ausgedehnt werden, der etwas größer ist als der halbe Abstand zwischen den im Abstand voneinander angeordneten V/änden der Höhlung«, Diese z.T. ausgedehnten Perlen werden in die Form gegeben, und die Form' wird erhitzt, wodurch sich die Perlen weiter ausdehnen.

Die weiter ausgedehnten Perlen werden dann in der Form der Wirkung von in die Form eingeführtem Dampf ausgesetzt, wodurch die i woitere Ausdehnung der Pe:?len iiu wesentlichen beendet wird. Dabei-wird der Dampfdruck in einem Bereich zwischen 1,96 kg/cm und 2,24 kg/cm gehaltene

Dann wird die Dampfzufuhr- unterbrochen und die Form abgekühlt, woraufhin ein Kunststoffbecher mit einer Dichte zwischen 55 und 65 g pro Liter aus der Form herausgenommen werden kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung des Verfahrens ist ersichtlich, daß bei der Auswahl der Masse von achäumbaren Kunststoffperlen, eine Unterscheidung zwischen den Perlengrößen zu"

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BAD

beachten ist, so daß relativ kleine· Perlen mit einer Mesh-G-röße von 40 "bis 45 ausgewählt werden., Werden diese Perlen zwischen den vorzugsweise 1,65 nun Ms 1,78 mm voneinander entfernten V/.änden der Höhlung ausgedehnt, so dehnen sich die Perlen auf einen Durchmesser aus, der bei den Gebilden der Abmessungen A und B in Pig. 2 und der Abmessungen D und E ih !Pig. 3 gezeigt ist, so daß der durchschnittliche Durchmesser der geschäumten Perlen etwas siehr als die halbe Dielte; der Becherseitenwand beträgt. Somit, führt die Auswahl von kleinen Perlen, die Anordnung der Wunde der ϊοώϊι mit Abstand und die Steuerung des Kochdrucks des Dampfes zu einem Becher aus Schaum mit sehr dünnen Y/anden und einer sehr dichten und glatten äußeren Oberfläche 30, die wenige Lücken bzw. Unebenheiten aufweist und sich daher sehr gut zum Bedrucken eignet, so daß das Äußere des erfindungsgemäßen Bechers mit-WerbeaufSchriften versehen werden kann. _:

Die dichte Struktur, wie sie in Mg. 2 und 3-gezeigt ist,- weist eine erwünschte Eigenschaft auf, indem sie derart zu prägen ist, daß die Präge eindrücke scharf und klar begrenzt sind«, Das beruht darauf, daß die dichte Struktur und die glatte Oberfläche 30.sich leicht dauerhaft verändern lassen, was bei den relativ schwammartigen elastischen Eigenschaften weniger dichter Becher nicht der Fall ist₀

Es ist ersichtlich, daß diese Wandstrukturen 14» wie sie in Mg. 2 und 3 gezeigt sind, im Verhältnis- zu den Y/andungen bekannter Becher verhältnismäßig dicht sind und tatsächlich weniger Material erfordern« So kann z.B. ein bekannter Becher mit einem Fassungsvermögen von 1,698 1 2,5g-wiegen, während ein ähnlicher, nach der Erfindung hergestellter Becher nur 2,2g wiegt, wodurch bei der Herstellung eines jeden Bechers 0,3 g -_v-Material gespart werden. l~; _:

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ORlQiNA INSPECTED

Auch die Oberfläche des konkaven Absclinitts 20 der Ease und des oberen Abschnitts der !Fase 18 sind glatt und dicht, so daß eine sehr glatte, dichte und feste Hase an offenen Ende 16 des Bechers 10 geschaffen wird (Fig. 1)_O

Obgleich die Yfandung der erfindungsgemäi3en Becher weniger dick ist als bei bekannten Bechern uit vergleichbarem Fassungsvermögen, wird durch die verstärkte Diohte der Struktur des erfindungsgemäßen Bechers genügend Widerstandsfähigkeit gegenüber der normalen Handhabung, Verpackung und der schließlichen Verwendung als Getränkebehälter durch den Verbraucher f geschaffen, der eine Flüssigkeit aus den erfindungsgemäßen Bechern trinkt,,

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Claims

9. kai 1969 Dart Industries Inc,

Gu/RK - RP-7608-M

Patentansprüche

1. Becher aus ^eschäuinte, susaix-engeschmolzene Kunststoffperlen aufweisendem Kunststoffschaum, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (0) der Wandstruktur (14) kleiner oder gleich dem doppelten durchschnittlichen Durciamesser (A, B, Dj S) der geschäumten Perlen ist»

Becher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Wandstruktur zwischen 55 und 65 g pro Liter liegt.

3ο Becher nach Anspruch 1 oder 2, -dadurch, gekennzeichnet, daß die Dicke der Wandstruktur zwischen 1,65 mn und 1,91 mm liegt. ' .

4. 3echer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffperlen (26, 28) zumindest zum Teil aus Polystyrol bestehen.

Kunststoffbecher mit einem im wesentlichen kegelstumpfförmigen hohlen Becharkorper, einem Boden und einer ringförnigen Seitenwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Seitenwand (14) zv/ischen 1,65 Eirri und 1,91 mm liegt und die in einem offenen 3nde (16) nit einer einstückig mit der ringförmigen Seitenwand ausgebildeten ITase (18) endet, welche das offene Ende umgibt und etwa doppelt so dick ist wie die Seitenwand am offenen Snde, wobei sie an ihrem Umfang konkav ausgebildet ist und der konkave Abschnitt sich von einem äußeren Wandabschnitt der Seitenwand mit der erstge-

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-Χnannten Dicke um einen Betrag erstreckt, der mindestens dreimal so groß ist wie die Dicke der Seitenwand.

Verfahren zur Herstellung von. Bechern aus Kunststoffschaum, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse aus schäumtaren, ein Schäummittel enthaltenden Kunststoffperlen ausgewählt wird, von denen 75?» bis 85$ eine Mesh-G-röße pro Zoll von etwa 40 und 15/S bis 20^ eine He sh-G-röße pro Zoll von etwa 45 haben, daß diese Perlenmasse einer Wärme ausgesetzt wird, die ausreicht, die Perlen teilweise auf eine Mesh-Größe pro Zoll im Bereich von 14 bis 30 und eine Dichte von-zwischen. 68 und 80 g pro \ Liter' auszudehnen," daß- dann, eine "bestimmte Menge der zum leil ausgedehnten Perlen in die Höhlung einer Form gegebenwerden, deren Wände einen Abstand von zwischen 1,65mm und 2,16 mm voneinander haben, daß dann die Form erwärmt wird, um zu bewirken, daß die teilweise-ausgedehnten Perlen sich ausdehnen und daß die sich ausdehnenden Perlen in der Höhlung Dampf ausgesetzt werden, wodurch die Ausdehnung der Perlen auf eine Dichte im Bereich zwischen 55 und 65 g pro" liter im wesentlichen beendet wird, daß anschließend der Dampf abgeschaltet und die Form gekühlt wird, und daß schließlich ein-Kunststoffbeeher aus der Form en-tnoiaiuen wird» ■"'_"".■■

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der ausgedehnten Perlen ausreicht, die Form zu füllen, wenn die Perlen auf einen durchschnittlichen Durchmesser von etwas mehr als dem halben Abstand zwischen den voneinander entfernten Wänden der Höhlung ausgedehnt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet,

cg/cm beträgt»

Der Patentanwalt\i

daß der Druck 1,96 bis 2,24 kg/cm² beträgt

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