Verfahren zur Herstellung von Flaschenverschlüssen aus Kunststoff, Anlage zur Durchführung des Verfahrens und nach dem Verfahren hergestellter Verschluss
In den letzten Jahren wurden verschiedene Flaschenverschlüsse aus Kunststoff auf den Markt gebracht. Diese Verschlüsse weisen einen Kopfteil und einen mit Wulsten, Ringlippen oder andern ringförmigen Abdichtungsorganen versehenen Körperteil auf. Diese Verschlüsse werden in Druckgiessformen gespritzt, die aus zwei sich in der Symmetrieebene des Verschlusses schliessenden Stücken gebildet sind.
Die in solchen Formen gespritzten Verschlüsse weisen eine Naht auf, die sich beidseitig des zylindrischen Körperteils parallel zur Achse dieses Teils erstreckt. Nun aber wirkt sich diese Naht nachteilig auf die Dichtheit des Verschlusses aus, so dass die Formen mit grösster Präzision hergestellt werden müssen, um diese Naht so klein und niedrig wie nur möglich zu halten.
Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein Verfahren zur Herstellung eines einen mit einem Kopfteil und einem mit Wulsten oder Ringlippen versehenen, zylindrischen Körperteil aufweisenden Verschlusses aus Kunststoff, das gegenüber bekannten Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass man den Verschluss in einer mehrteiligen Druckgiessform giesst, deren Schliessebene senkrecht zur Achse des zylindrischen Körperteils des Verschlusses steht, und dass man den zylindrischen Körperteil des Verschlusses mittels eines abgesetzten Ausstossbolzens ausstösst, wobei das Ende dieses Bolzens sich auf den innern Boden des Kopfteils und die Schulter dieses Bolzens sich auf die Stirnfläche des zylindrischen Körperteils des Verschlusses abstützen.
Das Patent betrifft ebenfalls eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, die sich dadurch kennzeichnet, dass sie ein mehrteiliges Druckgiesswerkzeug aufweist, dass ein Teil der Druckgiessform des Werkzeuges aus einer abnehmbaren Giessplatte besteht, welche Ausnehmungen aufweist, deren Form der äussern Form der zylindrischen Körperteile der herzustellenden Verschlüsse entspricht, und dass sie eine zum Aufnehmen dieser abnehmbaren Giessplatte vorgesehene Ausstossvorrichtung für die gespritzten Verschlüsse aufweist.
Das Patent hat noch zum Gegenstand einen nach dem Verfahren hergestellten Verschluss, der sich dadurch kennzeichnet, dass sein zylindrischer Körperteil nahtfrei ist.
Die Zeichnung zeigt schematisch und beispielsweise eine Ausführungsform der Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht des auf einer Presse montierten Druckgiesswerkzeuges in geöffneter Lage, wobei Teile im Schnitt dargestellt sind.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des geschlossenen Werkzeuges, in welcher Teile im Schnitt dargestellt sind.
Fig. 3 ist eine teilweise Draufsicht des Werkzeuges mit gespritzten Verschlüssen, wobei Teile des Werkzeuges und der Verschlüsse im Schnitt nach Linie III-III der Fig. 2 dargestellt sind.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Ausstossvorrichtung mit eingesetzter Giessplatte, wobei Teile der Vorrichtung und der Giessplatte im Schnitt dargestellt sind.
Nach der Zeichnung weist die Anlage zur Herstellung von Flaschenverschlüssen nach dem erfindungsgemässen Verfahren eine Presse 1 bekannter Bauart und eine Ausstossvorrichtung 2 auf. Die Presse 1 weist einen Tisch 3 und ein entlang Führungssäulen 4 bewegbares Joch 5 auf.
Auf dieser Presse ist ein mehrteiliges Druckgiesswerkzeug montiert. Dieses Werkzeug weist folgende Hauptteile auf:
1. Einen Sockel 6, der fest auf dem Tisch 3 angebracht ist und mit zwei Reihen von festen Bolzen 7 und mit einer aus drei übereinander angeordneten Nadellagern 8 gebildeten Führung versehen ist.
2. Eine Tragplatte 9, die einen Führungsbolzen 10 trägt, welcher in den Nadellagern 8 gleitet. Diese Tragplatte weist noch zwei Reihen von Bohrungen
11 auf, in die die Enden der Bolzen 7 eindringen.
Federn 12, deren Enden in in der Tragplatte und in dem Sockel vorgesehenen Ausnehmungen 13 abgestützt sind, tragen diese Tragplatte.
3. Eine Giessplatte 14, die mit zwei Reihen von Ausnehmungen 15 versehen ist. Die Form dieser Ausnehmungen entspricht der äussern Form des zylindrischen Körperteils des Verschlusses. Jede Ausnehmung besteht daher aus einer zylindrischen, mit Ringnuten 16 versehenen Bohrung. Die Giessplatte
14 weist zwei seitliche Längsnuten 17und 18 auf, die als Führung der äussern Käfige von auf der Tragplatte montierten Kugellagern 19, 20 dienen. Somit ist diese Giessplatte 14 leicht abnehmbar, und in ihrer Arbeitslage (in der Zeichnung dargestellte Lage) liegt je eine Ausnehmung 15 in der Verlängerung einer der Bohrungen 11 und somit in der Verlänge ning der Achse eines der Bolzen 7.
Das Ende jedes Bolzens 7 trägt einen zylindrischen Zapfen 45, welcher in Schliesslage des Werkzeuges (Fig. 2) in eine der entsprechenden Bohrungen 15 der Giessplatte 21 eindringt und diese dicht abschliesst.
4. Eine Schliessplatte 21, die fest an der Unterfläche des Joches 5 angebracht ist und Ausnehmungen 22 aufweist, die die äussere Form des Kopfteils des Verschlusses aufweisen. Diese Ausnehmungen 22 sind untereinander und mit einem Einspritzkanal 23 mittels Nuten 24 verbunden.
Die Ausstossvorrichtung weist einen Tisch 25 auf, welcher mit einer einen Kopf 26 tragenden Säule 27 versehen ist. Der Tisch 25 weist einen Ausstosskanal 28 und zur Aufsetzung der Giessplatte vorgesehene Stützflächen 29 auf.
Der Kopf 26 besitzt eine mittels eines Handhebels 30 und über ein Zahnrad 31 betätigte Zahnstange 32, deren unteres Ende eine mit zwei Reihen -von Ausstossern 33 versehene Platte 34 trägt. Jeder Ausstosser 33 weist einen axialen Kanal 35 auf, der über nicht dargestellte Kanäle mit Anschlussstutzen 36 in Verbindung steht. Der Durchmesser der Fussteile 37 der Ausstosser entspricht dem Durchmesser der in der Giessplatte 14 vorgesehenen Ausnehmungen 15. Der Kopfteil 38 der Ausstosser weist einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser der Aushöhlung 39 des zylindrischen Körperteils des Verschlusses gleich ist. Dieser Kopf 38 ist mittels eines auf einen kleineren Durchmesser abgedrehten Teils 40 mit dem Fuss 37 verbunden.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist folgende:
Eine Giessplatte 14 wird auf der Tragplatte 9 eingesetzt, und die in den Längsnuten 17 und 18 geführten äussern Käfige der Kugellager 19, 20 sorgen dafür, dass die Achsen der zylindrischen Ausnehmungen 15 in die gleichen Ebenen wie die Achsen der Bolzen 7 zu liegen kommen. Ein nicht dargestellter Anschlag bestimmt die Arbeitslage dieser Giessplatte, für welche die Achsen der Ausnehmungen 15 in den Verlängerungen der Achsen der Bolzen 7 liegen. Das Joch 5 wird nach unten gestossen, wobei erst die Schliessplatte 21 auf die Giessplatte zu liegen kommt, und dann die Tragplatte 9, entgegen der Wirkung der Federn 12, bis sie auf den Sockel zu liegen kommt, nach unten gedrückt wird. Dabei dringen die Enden der Bolzen 7 in die Bohrungen 11 der Tragplatte und die Zapfen 45 in die Bohrungen 15 der Giessplatte 14 ein.
Diese Zapfen 45 tragen noch einen kleineren Durchmesser aufweisende Verlängerungen 41, die in die Ausnehmungen 15 der Giessplatte eindringen. Der Durchmesser der Zapfen 45 ist dem Durchmesser der Ausnehmungen 15 gleich, so dass in geschlossener Lage des Druckgiesswerkzeuges diese Zapfen den untern Teil dieser Ausnehmungen dicht abschliessen. Die Verlängerungen 41 bilden dann Kerne, die die innere Aushöhlung der Verschlüsse bilden.
Der Kunststoff wird dann in bekannter Weise durch den Einspritzkanal 23 in das Druckgiesswerkzeug eingespritzt und füllt alle innern Hohlräume aus.
Nach erfolgter Einspritzung wird das Joch 5 wieder nach oben verschoben, wodurch das Öffnen des Druckgiesswerkzeuges bewirkt wird. Dabei werden die Kopfteile 42 der Verschlüsse aus den Ausnehmungen 22 der Schliessplatte herausgezogen, die Körperteile der Verschlüsse bleiben aber an der Giessplatte 14 haften, da ihre Ringlippen 43 mit den Ringnuten 16 der Ausnehmungen 15 in Eingriff stehen.
Die Giessplatte 14 wird dann abgenommen und in die Ausstossvorrichtung eingesetzt, wobei die obere Fläche 44 der Giessplatte auf die Stützflächen 29 zu liegen kommt. Nicht dargestellte Anschläge bestimmen die genaue Ausstosslage der Giessplatte, für welche die Achsen der Ausnehmungen 15 in den Verlängerungen der Achsen der Ausstosser liegen.
Durch Betätigung eines nicht dargestellten Hahns wird Druckluft durch die Kanäle 35 gepresst und in die Aushöhlungen 39 der warmen Verschlüsse eingeblasen. Dieser kalte Luftstrom bewirkt eine beschleunigte Abkühlung der Verschlüsse.
Durch Betätigung des Handhebels 30 werden die Ausstosser nach unten verschoben, so dass ihre Kopfteile 38 in die innern, zylindrischen Aushöhlungen 39 der Verschlüsse eindringen. Dabei stossen diese Kopfteile 38 auf die innern Böden 45 und gleichzeitig die Schultern 46 auf die Stirnflächen der zylindrischen Körperteile, so dass ein weiteres Betätigen des Handhebels 30 das Ausstossen der nun erkalteten Verschlüsse aus den Ausnehmungen 15 der Giessplatte 14 bewirkt.
Während dieses Ausstossens werden die Lippen 43 sowie die zylindrische Wand 48 jedes Körper teils elastisch verformt, wobei der abgedrehte Teil 40 jedes Ausstossers genügend freien Raum lässt, damit keine dauernde Verformung der Verschlüsse eintritt.
Es muss hier bemerkt werden, dass dank dieses Verfahrens die zylindrischen Körperteile der Verschlüsse nahtfrei sind, da die Schliessebene des Druckgiesswerkzeuges senkrecht zu den Achsen der Körperteile der Verschlüsse steht, und war in der Ebene der untern Flächen 47 der Kopfteile 42 dieser Verschlüsse. Dadurch erhalten die Lippen 43 ihre vollständige elastische Verformbarkeit, wodurch diese sich dicht an die innere Wand eines Flaschenhalses anschmiegen können.
Es hat sich gezeigt, dass dieses Herstellungsverfahren es erlaubt, einwandfreie Flaschenverschlüsse industriell herzustellen.
Das Druckgiesswerkzeug kann z. B. für das Spritzen von 10 oder 12 Verschlüssen vorgesehen werden, und es können, um die toten Zeiten möglichst herabzusetzen, für jedes Werkzeug drei Giessplatten 14 und zwei Ausstossvorrichtungen vorgesehen werden.
Die durchgeführten Versuche haben erwiesen, dass mittels einer erfindungsgemässen Anlage, die eine Druckgiesspresse, zwei Ausstossvorrichtungen und ein mit drei auswechselbaren Giessplatten 14 vorgesehenes Druckgiesswerkzeug aufweist, in einer Minute ungefähr drei Einspritzungen stattfinden können, das heisst es können mit Hilfe einer solchen Anlage sechsunddreissig Verschlüsse pro Minute hergestellt werden.
Process for the production of bottle closures from plastic, system for carrying out the process and closure produced according to the process
In recent years, various plastic bottle caps have been put on the market. These closures have a head part and a body part provided with beads, annular lips or other annular sealing elements. These closures are injected into die casting molds, which are formed from two pieces that close in the plane of symmetry of the closure.
The closures injection-molded in such forms have a seam which extends on both sides of the cylindrical body part parallel to the axis of this part. Now, however, this seam has a disadvantageous effect on the tightness of the closure, so that the molds have to be produced with the greatest precision in order to keep this seam as small and low as possible.
The subject of the present patent is a process for the production of a closure made of plastic with a head part and a cylindrical body part provided with beads or annular lips, which is characterized in comparison to known processes in that the closure is cast in a multi-part die casting mold, the closing plane of which is perpendicular stands to the axis of the cylindrical body part of the closure, and that the cylindrical body part of the closure is ejected by means of an offset ejector pin, the end of this pin being supported on the inner bottom of the head part and the shoulder of this pin being supported on the face of the cylindrical body part of the closure .
The patent also relates to a system for carrying out the method, which is characterized in that it has a multi-part die casting tool, that part of the die casting mold of the tool consists of a removable casting plate, which has recesses, the shape of which corresponds to the outer shape of the cylindrical body parts to be produced Corresponds to closures, and that it has an ejection device for the molded closures provided for receiving this removable casting plate.
The subject of the patent is a closure produced by the method, which is characterized in that its cylindrical body part is seamless.
The drawing shows schematically and by way of example an embodiment of the system for carrying out the method.
Fig. 1 is a side view of the die-casting tool mounted on a press in the open position, parts being shown in section.
Figure 2 is a side view of the closed tool with parts shown in section.
FIG. 3 is a partial top view of the tool with injection molded closures, parts of the tool and the closures being shown in section along line III-III of FIG.
4 is a side view of the ejection device with the pouring plate inserted, parts of the device and the pouring plate being shown in section.
According to the drawing, the plant for the production of bottle closures according to the method according to the invention has a press 1 of known design and an ejection device 2. The press 1 has a table 3 and a yoke 5 that can be moved along guide columns 4.
A multi-part die casting tool is mounted on this press. This tool has the following main parts:
1. A base 6 which is fixedly attached to the table 3 and is provided with two rows of fixed bolts 7 and with a guide formed from three needle bearings 8 arranged one above the other.
2. A support plate 9, which carries a guide pin 10 which slides in the needle bearings 8. This support plate still has two rows of holes
11, into which the ends of the bolts 7 penetrate.
Springs 12, the ends of which are supported in recesses 13 provided in the support plate and in the base, carry this support plate.
3. A casting plate 14 which is provided with two rows of recesses 15. The shape of these recesses corresponds to the outer shape of the cylindrical body part of the closure. Each recess therefore consists of a cylindrical bore provided with annular grooves 16. The casting plate
14 has two lateral longitudinal grooves 17 and 18 which serve to guide the outer cages of ball bearings 19, 20 mounted on the support plate. This casting plate 14 is thus easily removable, and in its working position (position shown in the drawing) there is a recess 15 in the extension of one of the bores 11 and thus in the extension of the axis of one of the bolts 7.
The end of each bolt 7 carries a cylindrical pin 45 which, in the closed position of the tool (FIG. 2), penetrates into one of the corresponding bores 15 of the casting plate 21 and seals it tightly.
4. A closing plate 21 which is firmly attached to the lower surface of the yoke 5 and has recesses 22 which have the external shape of the head part of the closure. These recesses 22 are connected to one another and to an injection channel 23 by means of grooves 24.
The ejection device has a table 25 which is provided with a column 27 carrying a head 26. The table 25 has an ejection channel 28 and support surfaces 29 provided for placing the casting plate.
The head 26 has a rack 32 which is actuated by means of a hand lever 30 and a toothed wheel 31, the lower end of which carries a plate 34 provided with two rows of ejectors 33. Each ejector 33 has an axial channel 35, which is connected to connecting pieces 36 via channels not shown. The diameter of the foot parts 37 of the ejector corresponds to the diameter of the recesses 15 provided in the casting plate 14. The head part 38 of the ejector has a diameter which is equal to the diameter of the cavity 39 of the cylindrical body part of the closure. This head 38 is connected to the foot 37 by means of a part 40 that is turned to a smaller diameter.
The described system works as follows:
A casting plate 14 is used on the support plate 9, and the outer cages of the ball bearings 19, 20 guided in the longitudinal grooves 17 and 18 ensure that the axes of the cylindrical recesses 15 come to lie in the same planes as the axes of the bolts 7. A stop, not shown, determines the working position of this casting plate, for which the axes of the recesses 15 lie in the extensions of the axes of the bolts 7. The yoke 5 is pushed downwards, the closing plate 21 first coming to rest on the pouring plate, and then the supporting plate 9, against the action of the springs 12, being pressed down until it comes to rest on the base. The ends of the bolts 7 penetrate into the bores 11 of the support plate and the pins 45 penetrate into the bores 15 of the pouring plate 14.
These pins 45 also have extensions 41 having a smaller diameter which penetrate into the recesses 15 of the casting plate. The diameter of the pin 45 is the same as the diameter of the recesses 15, so that in the closed position of the die casting tool, these pins seal off the lower part of these recesses. The extensions 41 then form cores which form the internal cavity of the closures.
The plastic is then injected in a known manner through the injection channel 23 into the die-casting tool and fills all the internal cavities.
After the injection has taken place, the yoke 5 is shifted upwards again, which causes the die-casting tool to open. The head parts 42 of the closures are pulled out of the recesses 22 of the closing plate, but the body parts of the closures adhere to the pouring plate 14 because their annular lips 43 are in engagement with the annular grooves 16 of the recesses 15.
The casting plate 14 is then removed and inserted into the ejection device, the upper surface 44 of the casting plate coming to rest on the support surfaces 29. Stops (not shown) determine the exact ejection position of the casting plate, for which the axes of the recesses 15 lie in the extensions of the axes of the ejectors.
By operating a cock, not shown, compressed air is pressed through the channels 35 and blown into the cavities 39 of the warm closures. This cold air stream accelerates the cooling of the closures.
By operating the hand lever 30, the ejectors are shifted downwards so that their head parts 38 penetrate the inner, cylindrical cavities 39 of the closures. These head parts 38 hit the inner bottoms 45 and at the same time the shoulders 46 hit the end faces of the cylindrical body parts, so that a further actuation of the hand lever 30 causes the now cooled closures to be ejected from the recesses 15 of the pouring plate 14.
During this ejection, the lips 43 and the cylindrical wall 48 of each body are partly elastically deformed, the turned part 40 of each ejector leaving enough free space so that no permanent deformation of the closures occurs.
It should be noted here that thanks to this process the cylindrical body parts of the closures are seamless, since the closure plane of the die casting tool is perpendicular to the axes of the body parts of the closures and was in the plane of the lower surfaces 47 of the head parts 42 of these closures. This gives the lips 43 their complete elastic deformability, as a result of which they can cling tightly to the inner wall of a bottle neck.
It has been shown that this manufacturing process allows perfect bottle closures to be produced industrially.
The die casting tool can, for. B. be provided for the injection of 10 or 12 closures, and it can be provided for each tool three casting plates 14 and two ejection devices in order to reduce the dead times as possible.
The tests carried out have shown that by means of a system according to the invention, which has a die-casting press, two ejection devices and a die-casting tool provided with three interchangeable casting plates 14, approximately three injections can take place in one minute, that is, thirty-six closures per minute can take place with the aid of such a system Minute.