[发明专利]纸质材料的杯子以及制造方法和装置

说明书

发明涉及一种纸质材料杯子，它具有一个可盛装的内腔，这内腔由一个锥形外壳和一个底部组成，其中底部在内腔的下端处与一个边缘部位(Zarge)基本上流体密封地固定在外壳上，其中在限制住内腔的外壳上设有一个凸肩，用于在堆叠多个杯子时保持一个同样形式的杯子。

发明还涉及一种制造纸质材料杯子的方法，这种杯子由一个锥形外壳和一个在外壳的较小圆周范围里通过一个边缘部位而流体密封地固定的底部组成，其中在外壳上成形有一个凸肩，它用于在堆叠多个杯子时保持一个同样形式的杯子。

发明还涉及一种制造纸质材料杯子的装置，它具有一个用于纸杯的锥形外壳和底部的接收芯棒，其中接收芯棒具有一个台阶用于在外壳上形成一个凸肩。

“凸肩”的概念应该这样来理解：凸肩形成了外壳的一种突然的大小变化。从杯子底部向开口看，凸肩表示出一种突然的断面扩展。凸肩也可以称为“凹槽(Sicke)”。凸肩或者凹槽是一种用于保持同样形式的另一个杯子的措施。为了运输将许多同样形式的杯子相互堆叠起来。为了使杯子相互不会卡住而且也能够容易地又取出，设置了凸肩作为在外壳里用于堆叠的措施。

DE102004 056 932 A1说明了开头所述形式的一种纸杯，制造方法和装置的现有技术。已知的纸杯具有一个凸肩，它赋予纸杯相当好的堆叠性能。在制造已知的纸杯时应用一种预制的纸杯作为半成品，在这种纸杯中，底部已经与边缘部位流体密封地固定在外壳上。凸肩通过模具在向着锥形外壳的较大圆周的方向上的轴向移动而成型。模具的内径大于底部和边缘部位的外径，以便使模具能够从下面起移动超过边缘部位，而不会损伤边缘部位和影响密封性。因此强制要求，外壳在凸肩之下的的半径大于在底部高度上的。因此限制了在凸肩处的外壳的突然大小变化的数值。

发明的任务是进一步改进开头所述一种纸杯的堆叠性能。

这任务在这纸杯中通过如下途径来解决：外壳的半径(向着纸杯的中心轴线看)在凸肩之下最多正好与底部的半径相同。优选使外壳的半径在凸肩之下甚至小于在底部高度上的半径。

在这种方法中这任务通过如下来解决：为了形成凸肩使外壳的一个部位变形到一个半径(向着纸杯的中心轴线看)，这半径小于在底部高度上制成纸杯的外壳半径。优先在底部基本上流体密封地与外壳连接之前成型出凸肩。在这装置中这任务如下来解决：在接收芯棒的台阶邻接着一个部位，在这部位里接收芯棒的半径(向着接收芯棒的中心轴线看)小于纸杯底部的外半径。

一种这样的纸杯的堆叠性能改进了，因为外壳在凸肩处的突然大小变化加大了。凸肩的稳定性和力承载能力提高了，从而也能够使得许多堆叠的纸杯不会相互卡住，并且又能没有问题地拆开。

纸杯外壳的横断面是什麽形状并不重要。外壳横断面优选为圆形，但也可以备选地例如是椭圆或者带圆角的矩形。在圆形横断面时纸杯具有一种大致类似于截圆锥的形状，而在外壳是一种矩形横断面时则具有一种棱锥台形状。当外壳为非圆形横断面时，外壳的半径定义为外壳的一个部位至纸杯中轴线的距离。当外壳的横断面为圆形时，这半径定义为直径的一半。

所谓这组成底部和外壳的“纸质材料”的概念可以理解为不同的材料，它们具有至少一层纸、纸板或者厚纸。此外这材料可以具有一层或多层塑料和/或铝。也可以设计成使这材料上蜡或涂漆，以便相对于充注入内腔里的流体具有稳定性。纸质材料优选为至少在限制住内腔的侧面上涂有一层薄薄的塑料层，优先是聚乙烯。与纯粹的塑料材料不同，这种纸质材料的可成型性，尤其是可延展性受限。在变形太强时纸质材料本身，或者所设计的涂覆层可能会撕开，从而影响密封性。

因此在纸质材料的杯子中边缘部位是一种不能放弃的重要结构特征。边缘部位对于外壳和底部之间的连接来说是必需要的。在边缘部位上在厚度方向上至少有两层材料，就是底部的材料和限制住内腔的外壳的材料彼此靠置。底部优选地设计成罐形，其敞开侧背对着纸杯的充注口。所述至少两层材料优选沿着罐形底部的壁而布置。此外可以设计使外壳例如围住底部的材料四周卷入，而且边缘部位由三个或更多材料层组成。底部材料在边缘部位区域与壳体的材料粘贴或者密封，以便至少对于一定的时间段来说是流体密封的。