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Verfahren zur Herstellung eines Falzrandes an einem Kunststoffbehälter
In der Verpackungsindustrie ist es heute allgemein bekannt, bei der Verpackung von Lebensmitteln Kunststoffbehälter, z. B. aus Polyvinylchlorid, zu verwenden. Diese Behälter sind durch Tiefziehen hergestellt und haben an ihrem Rand einen waagrechten Flansch. Mit diesem wird ein Deckel aus ähnlichem Material verschweisst. Die Befestigung kann durch Hochfrequenzscilweissung oder nach Art des üblichen Heissverschlussverfahrens erfolgen, bei dem die zu verbindenden Teile durch so grosse Hitze weich gemacht werden, dass sie aneinander festhaften. Nachdem der Deckel angefügt ist, wird der glatte, waagrechte Flansch gewöhnlich wellenförmig deformiert.
Solch einem deformierten Flansch fehlt aber die Eigenschaft, dem Behälter, der ohnedies aus weichem Material besteht, die notwendige Festigkeit zu verleihen.
Eine genügende Stabilität kann man erhalten, wenn der Flansch umgefaltet wird. Dies bringt jedoch eine grosse Schwierigkeit mit sich, da, nachdem der Deckel durch Erhitzung befestigt worden ist, der Behälter so weich ist, dass er ohne bleibende Deformierung keiner Behandlung unterzogen werden kann.
Es wurden daher Versuche angestellt, um eine Lösung des Problems auf andere Art zu finden, indem um den Flansch ein Metallring gepresst wird, der dem Behälter die notwendige Verstärkung gibt.
Die Erfindung enthält eine einfache und wirksame Lösung zur Verstärkung und Verbesserung des oberen Randes des Behälters.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass unmittelbar nach dem Verschliessen des Behälters der Rand, während er noch weich ist, unter gleichzeitiger Kühlung umgefaltet wird. Das Umfalten und Kühlen des verschweissten Randes erfolgt dabei erfindungsgemäss durch Hindurchführen durch einen ihn umfassenden Kühlring. Es ist daher nicht notwendig, den Behälter unmittelbar nach dem Verschliessen von der Maschine zu nehmen, so dass die Gefahr einer Beschädigung des Randes, der unmittelbar nach dem Verschliessen noch weich ist, vermieden wird. Der gefaltete Rand gibt dem oberen Rand des Behälters eine ausreichende Festigkeit und verbessert gleichzeitig sein Aussehen.
Die Vorrichtung zur Durchführungdieses Verfahrens besteht aus einem Tisch für den Behälter, welcher Tisch lotrecht innerhalb eines Halteringes für den Flansch des Behälters beweglich ist, und aus einem Verschlussring oder einer Verschlusselektrode, der bzw. die über dem Tisch angeordnet und ebenfalls lotrecht beweglich ist, und ist durch einen über dem Tisch angeordneten Kühlring gekennzeichnet, der den Durchgang des Verschlussringes oder der Elektrode gestattet und dessen Innendurchmesser kleiner als der Aussendurchmesser des waagrechten Behälterflansches ist, wobei sich der Kühlring innerhalb des Bewegungsbereiches des auf dem Tisch liegenden Behälters befindet.
Der Verschlussring oder die Elektrode können somit in der üblichen Weise betätigt werden und der Behälter kann nach dem Verschliessen mit Hilfe des Tisches durch den Kühlring nach oben bewegt werden. Der Flansch wird dabei umgefaltet und gleichzeitig gekühlt, so dass er im gefalteten Zustand steif wird.
Bei dieser Vorrichtung wird vorzugsweise ein Verschlussring, der das Verschliessen mittels Hitze ausführt, benutzt, da die auf diesem Gebiete häufig angewendete Hochfrequenzschweissung zu Betriebsstörungen führt.
Der Tisch kann zwischen einer obersten und einer untersten Stellung bewegt werden, wobei er in der
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letzteren unter Federspannung steht und durch eine Sperre niedergehalten wird, wobei Vorsorge zu treffen ist, dass die Sperre nach dem Verschliessen des Behälters gelöst wird und der Tisch den Behälter nach oben in den Kühlring drückt. Der Kühlring kann an der Tragvorrichtung des Verschlussringes aufgehängt sein und die Einrichtung zur Bewegung dieses Ringes kann so ausgebildet sein, dass die Bewegung des Tisches in seine unterste Stellung kontrolliert und die Sperre bei aer Rückbewegung gelöst wird, wenn der Verschlussring durch den Kühlring hindurchgegangen ist. Hiedurch wird vermieden, dass der Tisch den Behälter in den Kühlring druckt, bevor der Verschlussring diesen Kühlring verlässt.
Der Kühlring selbst besteht vorzugsweise aus einer Anzahl von Segmenten, die durch ein elastisches Glied zusammengehalten werden. Das elastische Glied kann aus Schaumgummi oder Schaumstoff, aber auch aus einem elastischen Kühlrohr bestehen, welches gleichzeitig die Kühlung der Segmente bewirkt.
Es sei noch erwähnt, dass es zur Herstellung von Packungen für das Einhüllen fester Gegenstände in thermoplastische Folien, z. B. aus Azetilzellulose, bereits bekanntgeworden ist, die abstehenden Ränder des Deckblattes und der den Körper umhüllenden Folie miteinander zu verschweissen und den vereinigten Rand der Packung nach dem Umfalten nochmals mit dem Deckblatt der Packnngshülle zu verschweissen.
Die Erfindung wird im Nachstehenden an Hand der Zeichnung, die eine Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt, beispielsweise erläutert. Fig. 1 ist ein lotrechter Schnitt durch die Vorrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 2 zeigt die Rückseite eines Teiles der Maschine und Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kühlring mit teilweiser entfernter Abdeckung. Alle Figuren, besonders die Fig. 1 und 2, sind schematisch gehalten, indem alle Teile, die zur Erläuterùng überflüssig sind, weggelassen wurden.
Die Maschine besteht aus einem Rahmen l, in dem eine Säule 2 befestigt ist. An dieser Säule befindet sich eine Führungsbuchse 3, die durch eine Feder 4 nach oben gedrückt wird und einen waagrechten Arm 5 aufweist, der mit einer Stange 6, die an ihrem unteren Ende 7 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Fusshebel in Verbindung steht, verbunden ist. Das Ende des Armes 5 trägt mittels einer Aufhängevorrichtung den VerschluEringS, dessen Heizvorrichtung nicht gezeigt ist. Der Verschlussring 8 , hängt an einer lotrechten Stange 9, die durch eine Feder 10 in der tiefsten Stellung gehalten wird, aber unter Spannung dieser Feder 10 gegen den Arm 5 aufwärts bewegt werden kann. Die Stange 9 gleitet dabei durch die Buchse 11 am Ende des Armes 5.
Diese elastische Aufhängung ist notwendig, um einen elastischen Druck des Verschlussringes zu erzielen, wenn dieser die Teile des Behälters beim Verschliessen zusammenpresst. Der obere Teil der Maschine ist von einem Gehäuse 12 umgeben. Zu beiden Seiten der Tragvorrichtung des Verschlussringes 8 ist je eine waagrechte Leiste 13 angebracht, an der mittels Bolzen 14 ein zweiter Ring 15 so aufgehängt ist, dass er sich relativ zum Verschlussring 8 bewegen kann.
Dieser zweite Ring 15 ist der sogenannte Kühlring, der eine Anzahl von Segmenten 16 trägt. Diese sind durch einen elastischen Ring 17 radial zusammengepresst. Durch diesen Ring kann eine Kühlflüssigkeit fliessen, deren Zu- und Abfluss nicht gezeigt ist. Der Hohlraum 18 des Ringes 15 kann auch von einem andern elastischen Mittel, wie z. B. Schaumgummi oder Schaumstoff ausgefüllt sein. Der elastische Ring kann auch aus einem Kühlschlauch aus Gummi oder Kunststoff bestehen.
An der Buchse 3 ist eine Stange 19 befestigt, die bei 20 mit einer Stange 21 gelenkig verbunden ist, die mit einer auf der Säule 2 verschiebbaren Buchse 22 zusammenwirkt. Die Buchse 22 wird durch eine Feder 23 gegen ein an der Säule 2 befestigtes Widerlager 24 nach oben gedrückt.
An der Buchse 22 ist ein waagrechter Arm 25 angebracht, der gegen Drehung um die Säule 2 durch einen Block 26 gesichert ist, der in einem Schlitz einer Stütze 27, die am Rahmen 1 angebracht ist, in lotrechter Richtung beweglich ist. Am Ende des Armes 25 befindet sich ein Halter 28 für einen Tisch 29, der mittels Klemmschraube 30 in der Höhe verstellbar ist.
In Fig. 1 ist del Tisch 29 in seiner tiefsten, durch eine später beschriebene Sperre gesicherten Lage i gezeigt, während die Hülse 22 in ihrer höchsten Stellung ersichtlich ist. In der höchsten Stellung des Tisches, durch gestrichelte Linien angedeutet, liegt die Oberfläche des Tisches in der gleichen Ebene wie der Halterand eines am Rahmen 1 der Maschine befestigten Ringes 31 für den Flansch des Behälters. Am Ring 31 ist ein Ring 32 vorgesehen, der dem Kühlring 15 als Anschlag bzw. Stütze dient. Fig. 2 zeigt die Rückseite des Unterteils der Maschine, wobei alle überflüssigen Teile weggelassen sind, um die Steuerung des Tisches durch die Volrichtung zur Betätigung des Verschlussringes zu verdeutlichen. An der Buchse 22 ist eine Leiste 33 befestigt, die eine Öffnung 34 für den Eintritt der Kugel einer Kugelsperre 35 aufweist.
Die Stange 21 trägt am unteren Ende einen Arm 36 mit einer Rolle 37, die auf einer im Rahmen 1 gelagerten Führung 38 abrollen kann.
An einem am Rahmen 1 befestigten Ständer 39 ist eine Nockenscheibe 40 angeordnet (Fig. 1 und 2). i Diese Scheibe steuert die Bewegung einer an der Stange 19 gelenkig aufgehängten, am freien Ende einen Haken 49 aufweisenden Stange 41, die durch eine Feder 42 an die Säule 2 herangezogen wird. Die Stange 21 hat eine Rast 43, die mit einem an der Buchse 22 befindlichen Stift 44 zusammenwirkt.
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Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise. Wenn sich der Tisch 29 in seiner höchsten Stellung (gestrichelt in Fig. l) befindet, wird ein ebenfalls gestrichelt dargestellter gefüllter Behälter darauf gestellt.
Auf den Behälter wird die Verschlussplatte gelegt, worauf die Stange 6 durch Betätigung einzs nicht gezeigten Fusshebels nach abwärts bewegt wird. Der Verschluss-ing 8 und der Kühlring 15 bewegen sich hiebei gleichzeitig nach -unten und die Stange 21 erfasst mit ihrer Rast 43 den Stift 44, wodurch der Tisch gesenkt wird, bis die Kugel der Sperre 35 in die Öffnung 34 springt und den Tisch in der vollgezeichneten Stellung festhält. Der Flansch 45 des Behälters ruht dabei auf dem Halterand 46 des Ringes 31. Die Füh-
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durch auch der Stange 21 der Tisch nicht weiter nach unten bewegt wird.
Während dieser Abwärtsbewegung kam der Stift 48 der Stange 41 mit der Nockenscheibe 40 in Berührung, die ein Seitwärtsschwingen der Stange 41 (in Fig. 2 nach links) bewirkte, so dass diese an einer Berührung der Buchse 22 gehindert war und unter der Wirkung der Feder 42 sich nicht wieder gegen die Säule 2 bewegen konnte, bis der Haken 49 einen Punkt, der unterhalb der Unterkante der Buchse 22 liegt, erreicht hat (Stellung in Fig. 2).
Der Tisch 29 ist jetzt, wie erwähnt, in seiner tiefsten Stellung. Bei einer weiteren Abwärtsbewegung der Stange 6 kommt der Kühlring 15 auf den Ring 32 zu liegen, worauf der Verschlussring 8 durch den Kühlring J 5 hindurchtritt, auf dem Flansch des Behälters zum Aufliegen kommt und durch seine Wärme das Verschliessen des Behälters bewirkt.
Hierauf wird der Fusshebel in der entgegengesetzten Richtung bewegt. Der Verschlussring 8 geht unter der Wirkung der Feder 4 durch den Kühlring 15 nach oben zurück. Während der Aufwärtsbewegung untergreift der Haken 49 der Stange 41 die Buchse 22, u. zw. in dem Augenblick, in dem der Verschluss- ring 8 wieder über dem Kühlring 15 steht, aber letzterer noch auf dem Ring 32 ruht. Der Haken 49 nimmt nun die Buchse 22 mit, bis die Kugelsperre überwunden ist, worauf die Feder 23 den Tisch 29 nach oben schnellt. Der Behälter mit dem noch weichen Flansch gelangt in den Kühlring, wobei die Segmente desselben den Flansch nach unten umfalten und gleichzeitig durch Kühlung festigen.
Bei diesem Vorgang werden die Segmente 16 etwas radial nach aussen gedrängt, da ihr innerer Durchmesser etwas kleiner als der äussere Durchmesser des oberen Randes des Behälters ist. Während seiner weiteren Aufwärtsbewegung bringt der Verschlussring 8 den Kühlring 15 wieder in seine Ausgangsstellung, so dass der Behälter frei wird und fortgenommen werden kann. Die Stange 21 wird dabei durch die Führung 38 in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt, so dass die Maschine zum Verschliessen des nächsten Behälters bereit ist.
Fig. 3 zeigt den Kühlring 15 in Draufsicht. Die rechte Hälfte seiner oberen Abdeckung ist weggelassen, um die Segmente 16 deutlicher zu zeigen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Falzrandes an einem Kunststoffbehälter, dessen oberer Rand einen waagrechten Flansch aufweist, mit dem ein Deckel aus ähnlichem Material verschweisst wird, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Verschliessen des Behälters der Rand, während er noch weich ist, unter gleichzeitiger Kühlung umgefaltet wird.