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Verfahren zur Herstellung von Dichtungseinlagen aus Kunststoff in Verschlusskapseln
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungseinlagen aus Kunststoff in Verschlusskapseln, bei welchem auf die lackierte Innenseite der Kapsel eine abgemessene Menge eines flüssigen Kunstharzes aufgebracht wird, welches pastenartige Konsistenz besitzt und als Mischung von zwei Komponenten bei Erwärmung und anschliessender Abkühlung mit Formgebung ein gummiartiges Gel bildet.
Bei der Verwendung von Kunstharzpasten als Dichtungseinlagematerial muss nach bekannten Verfahren das Plastisol in die waagrecht gehaltene Kapsel eingebracht und bei bestimmter Temperatur durch die Wirkung von Zentrifugalkräften über die Kapselfläche verteilt und mittels eines geheizten Pressstempels verformt werden. Dabei kann das Plastisol als Ring in die Kapsel eingespritzt und gelatiniert werden, so dass nach dem Verschliessen der Flasche der Flascheninhalt kaum mit der Dichtungeinlage in Berührung kommt, um dadurch die Geruchs- und Geschmacksanfälligkeit zu verringern.
Ferner kann dem Plastisol eine Substanz beigemischt werden, die sich bei steigender Gelatiniertemperatur zersetzt und ein Gas entwickelt, das während des Gelatiniervorganges den Sauerstoff der Luft abhält, was eine nachträgliche Oxydation verhindert und auf die Geruchs-und Geschmacksanfälligkeit vermindernd wirkt.
In das noch flüssige Plastisol wird ein auf die Gelatiniertemperatur erwärmter Stempel gepresst, der dem Plastisol die gewünschte Form verleiht und ebenfalls den Zutritt des Luftsauerstoffes verhindert.
Alle diese Verfahren weisen den Nachteil eines grossen Zeitbedarfes und eines umfangreichen maschinellen Aufwandes auf.
Es ist auch schon bekannt, zur Gelatinierung eines Plastisols Infrarotstrahlen zu verwenden. Dabei handelt es sich aber um Strahlen grösserer Wellenlänge, die eine verhältnismässig geringe Eindringtiefe aufweisen und die umgebende Luft miterwärmen, was eine ungleichmässige Gelatinierung zur Folge haben kann. Weiters ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Plastisol geschleudert und dann mittels eines Stempels verformt wird. Dabei wird die Masse aber zuerst geliert, dann abgekühlt und nachher erst mit einem geheizten Stempel wieder verformt und bis zum Festsitzen in der Kapsel gehalten, was langwierig und daher unwirtschaftlich ist.
Schliesslich ist es bekannt, trockenes pulverförmiges Vinylharz in eine Verschlusskapsel einzubringen, das Ganze hierauf einer Temperatur von 175 bis 1900 C auszusetzen und dann die gebildete Dichtungseinlage mittels eines kalten Kolbens zu verformen und so lange zu pressen, bis sie an der Kapsel haftet. Hiebei besteht die Gefahr, dass der auf der Oberseite der Kapsel befindliche Aufdruck durch die Temperatur zerstört wird.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung aller dieser Mängel durch ein Verfahren, das eine gleichmässige Gelatinierung des Plastisols bei Verkürzung der Gelatinierzeit und Vereinfachung der zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtung ohne Gefahr der Beschädigung des Kapselaufdruckes ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass in die Verschlusskapsel ein einen Alkoholweich-
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macher enthaltendes Plastisol gespritzt wird, das unter Wärmeeinwirkung sofort zu gelatinieren beginnt und seinen endgültigen Gelzustand nach seiner Verformung beim Abkühlen erreicht und dass das Plasti- sol ohne Erwärmung zwecks Verdickung der Randzone geschleudert und anschliessend während einer ab- gemessenen Zeitdauer durch kurzwellige Infrarotstrahlen bei einer Temperatur höher als die Zerset- i zungstemperatur gelatiniert wird,
wobei während der Gelatinierungszeit über der Oberfläche des Plasti- sols durch Verdampfen eines vorbestimmten Anteils des Weichmachers bei einer Temperatur über der
Zersetzungstemperatur des Plastisols in an sich bekannter Weise eine den Zutritt des Luftsauerstoffes ver- hindernde Gaszone mit erhöhtem Druck erzeugt wird, und dass das Plastisol während seiner mittels eines
Kühlstempels bewirkten Verformung zur Dichtungseinlage in den endgültigen Gelzustand gebracht wird.
Dabei können die Kurzwelligkeit der Energiestrahlen und die Schichtdicke des Plastisols derart aufein- ander abgestimmt werden, dass die restliche auf die Aussenseite der Kapsel fallende Strahlungsenergie für den dort aufgebrachten temperaturempfindlichen Aufdruck unwirksam wird. Die kurzwelligen Strah- len haben ausserdem den Vorteil grösserer Eindringtiefe, d. h. es kann die Dicke der Plastisolschicht auf die Eindringtiefe der Strahlen eingestellt werden, so dass eine gleichmässige und rasche Gelatinierung eintritt. Die Gleichmässigkeit der Gelatinierung ergibt sich auch daraus, dass die kurzwelligen Strah- len die Luft unmittelbar über dem Plastisol nicht zusätzlich erwärmen.
In den Zeichnungen sind die Stufen des erfindungsgemässen Verfahrens und eine nach diesem Ver- fahren hergestellte Verschlusskapsel beispielsweise dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 schematisch den Ab- lauf des Verfahrens, wobei einzelnen Stationen Darstellungen der jewelligen Operationen zugeordnet sind, Fig. 2 die kurzwellige Wärmeenergiequelle als Detail der Fig. l, und Fig. 3 einen Schnitt durch eine Verschlusskapsel.
Die Verschlusskapseln können in der üblichen Weise aus einer Stahl- oder Weissblechtafel herge- stellt werden, die auf ihrer einen Fläche mit einem Lacküberzug versehen ist. Aus diesen Blechtafeln werden in einer Presse mehrere hundert Kapselrohlinge gleichzeitig herausgearbeitet und geformt.
Die Dichtungsmasse besteht im wesentlichen aus einem Elastomer und einem Weichmacher auf Al- koholbasis. Der Weichmacher und sein Anteil sind so gewählt, dass der Elastomer bei Raumtemperatur emulgiert und der Gelatinierungsvorgang bei Erwärmung rasch eingeleitet wird. Hiebei verdampft ein
Teil des Weichmachers und bildet unmittelbar über der Plastisoloberfläche eine Gaszone. Bei etwa
1400 C geht die praktisch noch flüssige Masse langsam in einen gelartigen Zustand über und erreicht bei etwa 170-1800 C die geforderte gummiartige Festigkeit. Als elastomerer Bestandteil kann ein bekanntes Vinylharz. z. B. Polyvinylchlorid, und als Weichmacher ein Alkoholweichmacher, z. B. dass Octyl- phthalat im Verhältnis von 45 Teilen Weichmacher zu 55 Teilen Elastomer verwendet werden.
Gemäss Fig. 1 wird jeweils auf die waagrechtliegende, auf dem Spritzrad 1 sich befindende, kal- te Verschlusskapsel mittels einer bekannten Einspritzvorrichtung eine abgemessene Menge, z. B 350 g, der Dichtungsmasse mit hoher Austrittsgeschwindigkeit aus der Einspritzdüse aufgebracht. Über ein Um- lenkrad 2 gelangt die Kapsel auf eine Drehscheibe 3 und wird hier um ihre eigene Achse in Ro- tation versetzt, so dass sich die Paste gleichmässig über die ganze Kapselinnenfläche verteilt. Durch die
Schleuderwirkung wird die Randpartie mit einem erhöhten Wulst aus Plastisol versehen, jedoch wird durch nicht tixotropes Einstellen der Masse eine gute Benetzung über die ganze Oberfläche erreicht.
Das Ausschleudern der Kapsel ist beendet, bevor die Drehscheibe 3 die Kapsel zufolge ihrer eigenen Drehung an das Gelatinierrad 4 übergibt. Dadurch findet nach dem Ausschleudern ein leich - tes Zurückfliessen der Paste statt, was jedoch erwünscht ist. Die Kapseln werden auf dem Gelatinierrad dem Einfluss von Infrarot-Hellstrahlern ausgesetzt, indem sie in waagrechter Lage durch die Drehung des Rades unter den darüber angeordneten kurzwelligen Energiequellen 7 längs dem Umfang bewegt werden. Durch Einstellen der Drehgeschwindigkeit des Gelatinierrades 4 kann bei bestimmter konstanter Strahlungsenergie die üblicherweise lange Gelatinierzeit gesteuert werden.
Bei Verwendung von Hellstrahlern, die im Mittel ihres Spektrums bei grösster Strahlungsintensität eine Wellenlänge von etwa 1, 5 li und an ihrer Wendeloberfläche eine Temperatur von etwa 8000 C aufweisen, ergeben sich Gelatinierzeiten von etwa 10 bis 14 sec.
Diese ausserordentlich kurze Gelatinierzeit ist nur dadurch möglich, dass mittels der grossen Dichte der kurzwelligen Wärmeenergie pro cm2 Oberfläche eine hohe Gelatinierenergie der Paste zugeführt werden kann und die Tiefenwirkung der Wärmestrahlung gezielt auf die Dicke der Plastisolschicht eingestellt werden kann. An der Oberfläche des Plastisols entstehen dabei Temperaturen, die über der Temperatur des Zersetzungspunktes des Gemisches liegen. Da sich jedoch infolge des intensiven Energieaustausches sofort unmittelbar über der Oberfläche des Plastisols durch die teilweise Verdampfung des Weichmachers eine Gaszone 6 (Fig. 2) mit erhöhtem Druck gegenüber dem Aussendruck bildet,
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