Verfahren zur Herstellung von Dichtungseinlagen in Verschlusskapseln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungseinlagen in Verschlusskapseln, die als Verschlüsse von Behältern, wie Flaschen oder dergleichen dienen.
Es ist bekannt, eine kreisrunde Scheibe aus Kork, aus einer Gummimischung oder aus einer Kunstharzpaste als Dichtungseinlage zu verwenden. Die Korkeinlage benötigt für die Herstellung mindestens drei in sich abgeschlossene Arbeitsgänge und muss, damit sie nicht in direkte Berührung mit dem Behälterinhalt, z. B. Lebensmittel, kommt und damit eine Geschmacksübertragung verhindert wird, mit einem indifferenten Stoff versehen werden. Bei Verwendung von Gummischeiben als Dichtungseinlagen kann nur eine plastisch verformbare Gummimischung verwendet werden, die sich beim Verschliessen der Flasche an die Unebenheiten des Flaschenrandes anpasst, jedoch bei Einfluss von Wärme durch den Gummigeschmack das Getränk nicht beeinflusst.
Bei Verwendung von Kunstharzpasten als Dichtungseinlagematerial muss nach bekannten Verfahren die Kunstharzpaste in die waagrecht gehaltene Kapsel eingebracht werden und bei bestimmter Temperatur durch die Wirkung von Zentrifugalkräften über die Kapselfläche verteilt und mittels eines geheizten Pressstempels verformt werden. Zu diesem Zweck werden verschiedene Verfahren angewendet. Einmal ist es bekannt, die Kunstharzpaste als Ring in die Krone zu spritzen und zu gelatinieren. Dabei kommt nach dem Verschliessen der Flasche der Flascheninhalt nur mit sehr wenig Kunstharzpaste in Berührung, um dadurch die Geruch- und Geschmackanfälligkeit zu verringern.
Ferner kann der Kunstharzpaste eine Substanz beigemischt werden, die sich bei ansteigender Gelatiniertemperatur zersetzt und ein Gas entwickelt. Der zersetzende Sauerstoff der Luft wird dadurch während des Gelatiniervorganges abgesperrt, was eine nachträgliche Oxydation verhindert und auf die Geruchund Geschmackabgabe vermindernd wirkt. Im weiteren wird ein auf die Gelatiniertemperatur thermostatisierter, elektrisch geheizter Gelatinierstempel verwendet, dessen Prägeform in die noch flüssige Kunstharzpaste gepresst wird, um in dieser Gestalt die Masse zu gelatinieren. Durch diesen Stempel wird ebenfalls der Zutritt des Luftsauerstoffes verhindert.
Alle diese Verfahren weisen den Nachteil des grossen Zeitbedarfes und des umfangreichen maschinellen Aufwandes auf; entweder für die Herstellung der kreisrunden Scheibe oder für die Gelatinierung und Verformung der Kunstharzpaste. Dieser Nachteil wirkt sich insbesondere bei der Verarbeitung von grossen Stückzahlen aus.
Gemäss der Erfindung wird für die Herstellung von Dichtungseinlagen aus Kunstharzpaste eine bedeutend verkürzte Gelatinierzeit und eine konstruktive Vereinfachung des maschinellen Aufbaues erreicht. Dabei wird von einer auf ihrer Innenseite mit einem Lacküberzug versehenen Verschlusskapsel ausgegangen, in die eine abgemessene Menge einer flüssigen Kunstharzpaste gefüllt wird, die nach Erwärmung als Mischung von Kunstharz und Weichmacher und anschliessender Abkühlung mit Formgebung ein gummiartiges Gel ergibt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die bei Raumtemperatur nicht gelatinierfähige Paste in die kalte Verschlusskapsel gespritzt, die Kunstharzpaste ohne Erwärmung geschleudert und anschliessend während einer abgemessenen Zeitdauer durch kurzwellige Infrarotstrahlen bei einer Temperatur höher als die Zersetzungstemperatur gelatiniert und während der Abkühlung mittels eines Kühlstempels in die vorbestimmte Form verformt wird.
Hierbei kann eine bei einer Temperatur höher als die Raumtemperatur derart gelatinierfreudige Kunstharzpaste mit Weichmacher verwendet werden, dass durch die infrarote Bestrahlung der Weichmacher teilweise so verdampft, dass unmittelbar über der Oberfläche der Paste eine Gaszone mit gegen die Umgebung erhöhtem Druck entsteht, wodurch der Zutritt des Luftsauerstoffes verhindert wird. Die Wellenlänge der Infrarotstrahlen und die Schichtdicke der Kunstharzpaste können für gleichmässige Gelatinierung derart aufeinander abgestimmt sein, dass die noch auf der Aussenseite der Kapsel wirkende Strahlungsenergie für den dort aufgebrachten temperaturempfindlichen Aufdruck unwirksam wird.
In der Zeichnung sind die Stufen des erfindungsgemässen Verfahrens und eine nach diesem Verfahren hergestellte Verschlusskapsel beispielsweise dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch den Ablauf des Verfahrens;
Fig. 2 die kurzwellige Wärmeenergiequelle als Detail der Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Verschlusskapsel gemäss der Erfindung.
Die Verschlusskapseln können in der üblichen Weise aus einer Stahl- oder Weissblechtafel hergestellt werden, die auf ihrer einen Fläche mit einem Lacküberzug versehen ist. Die so mit einem Über- zug versehenen und gebrannten Blechtafeln werden dann in üblicher Weise durch Pressen geschickt, in denen mehrere hundert Kapselrohlinge gleichzeitig aus einer einzigen Platte herausgearbeitet und geformt werden.
Die Dichtungseinlage besteht in der Hauptsache vorzugsweise aus einem Elastomer und einem Weichmacher. Der Weichmacher und sein Anteil ist so gewählt, dass der Elastomer bei Raumtemperatur gelöst ist und bei Erwärmung der Gelatinierungsvorgang rasch eingeleitet wird. Hierbei verdampft ein Teil des Weichmachers und bildet unmittelbar über der Kunstharzoberfläche eine Gaszone. Bei ca. 1400 C geht die praktisch noch flüssige Masse langsam in einen gelartigen Zustand über und erreicht bei ca.
1700 bis 1800 C die geforderte gummiartige Festigkeit. Als elastomerer Bestandteil kann ein bekanntes Vinylharz, z. B. Polyvinilchlorid und als Weichmacher ein Alkoholweichmacher, z. B. Dioctylphthalat im Verhältnis 45 Teile Weichmacher zu 55 Teilen Elastomer verwendet werden.
Die Dichtungsmasse wird dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren zur Herstellung der Dichtungseinlage unterworfen. Auf die waagrecht liegende auf dem Spritzrad 1 sich befindende kalte Verschlusskapsel wird mittels einer bekannten Einspritzvorrichtung eine abgemessene Menge, z. B. 350 g, der Dichtungsmasse mit hoher Austrittsgeschwindigkeit aus der Düse eingespritzt. Über ein Umlenkrad 2 gelangt die Kapsel auf ein Rotierrad 3 und wird hier um ihre eigene Achse in Rotation versetzt, so dass sich die Paste gleichmässig über die ganze Kapselinnenfläche verteilt. Durch die Schleuderwirkung wird die Randpartie mit einem erhöhten Wulst aus Kunstharzpaste versehen, jedoch wird durch nicht thixotropes Einstellen der Masse über die ganze Oberfläche eine gute Benetzung erreicht.
Das Ausschleudern der Kapsel ist beendet, bevor das Rotierrad 3 durch seine eigene Drehung die Kapsel an das Gelatinierrad 4 übergibt.
Dadurch findet nach dem Ausschleudern ein leichtes Zurückfliessen der Paste statt, was jedoch gewünscht ist. Die Verschlüsse werden auf dem Gelatinierrad dem Einfluss von Inirarot-Hellstrahlern 7 ausgesetzt, indem sie in waagrechter Lage durch die Drehung des Gelatinierrades unter den darüber angeordneten kurzwelligen Energiequellen 7 längs dem Umfang vorwärts transportiert werden. Durch Einstellen der Drehgeschwindigkeit des Gelatinierrades 4 kann bei bestimmter konstanter Strahlungsenergie die normalerweise lange Gelatinierzeit gesteuert werden. Bei Verwendung von Hellstrahlern, die im Mittel ihres Spektrums bei grösster Strahlungsintensität eine Wellenlänge von ca. 1,5 My und an ihrer Wendeloberfläche eine Temperatur von ca. 800" C aufweisen, ergeben sich Gelatinierzeiten von ca. 10 bis 14 Sek.
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 Wärmestrahlen gezielt auf die Dicke der Kunstharzschicht eingestellt werden kann. An der Oberfläche der Paste entstehen dabei Temperaturen, die über der Temperatur des Zersetzungspunktes des Gemisches liegen.
Da sich jedoch infolge des intensiven Energieaustausches sofort unmittelbar über der Oberfläche der Kunstharzpaste durch die teilweise Verdampfung des Weichmachers eine Gaszone 6 in Fig. 2 mit erhöhtem Druck gegenüber dem Aussendruck bildet, kann sich die Zersetzungstemperatur nicht auswirken, weil das Zutreten von Luftsauerstoff verhindert ist Die hohe Temperatur erlaubt die Gelatinierung in kurzer Zeit durchzuführen, wobei durch die Kurzwelligkeit der Wärmequelle eine rasche und gleichmässige Gelatinierung erfolgt, ohne dass der auf der Aussenseite der Kapsel angebrachte, vielfach nicht wärmebeständige Aufdruck zerstört wird.
Nach dem Gelatinierrad folgt unmittelbar die Abkühlung und Verformung auf dem Kühlrad. Das Kühlrad 5 ist mit darüber angeordneten Kühlstempeln 8 versehen, welche die gelatinierte Masse im Warmfluss von innen nach aussen verformt und gleichzeitig die Temperatur bis unterhalb der Zersetzungstemperatur erniedrigt. Gleichzeitig wird der Zutritt von Luftsauerstoff verhindert und eine nachträgliche Oxydation vermieden. Durch den Kühlstempel werden ferner eventuell im Innern noch vorhandene unregelmässig ausgelatinierte Stellen, welche durch Ausschwitzen von Weichmacher den Flascheninhalt beeinflussen können, durch die Druckwärme nachgelatiniert.
Process for the production of sealing inserts in sealing capsules
The invention relates to a method for the production of sealing inserts in closure capsules which serve as closures for containers such as bottles or the like.
It is known to use a circular disc made of cork, a rubber mixture or a synthetic resin paste as a sealing insert. The cork insert requires at least three self-contained operations for the production and must so that it does not come into direct contact with the container contents, e.g. B. food, and thus a taste transfer is prevented, are provided with an indifferent substance. If rubber washers are used as sealing inserts, only a plastically deformable rubber mixture can be used, which adapts to the unevenness of the bottle edge when the bottle is closed, but does not affect the drink when exposed to heat due to the rubber taste.
If synthetic resin pastes are used as sealing insert material, the synthetic resin paste must be introduced into the horizontally held capsule according to known methods and distributed over the capsule surface at a certain temperature by the action of centrifugal forces and deformed by means of a heated plunger. Various methods are used for this purpose. It was once known to inject the synthetic resin paste into the crown as a ring and gelatinize it. After the bottle is closed, the contents of the bottle come into contact with very little synthetic resin paste in order to reduce the susceptibility to smell and taste.
Furthermore, the synthetic resin paste can be mixed with a substance which decomposes when the gelatinization temperature rises and develops a gas. The decomposing oxygen in the air is blocked during the gelatinization process, which prevents subsequent oxidation and has a reducing effect on the odor and taste. In addition, an electrically heated gelatinizing stamp thermostated to the gelatinizing temperature is used, the embossing form of which is pressed into the still liquid synthetic resin paste in order to gelatinize the mass in this shape. This stamp also prevents atmospheric oxygen from entering.
All of these methods have the disadvantage that they take a long time and are expensive in terms of machinery; either for the production of the circular disc or for the gelatinization and deformation of the synthetic resin paste. This disadvantage is particularly important when processing large quantities.
According to the invention, a significantly shortened gelatinization time and a structural simplification of the mechanical structure are achieved for the production of sealing inserts from synthetic resin paste. This is based on a sealing capsule with a lacquer coating on its inside, into which a measured amount of a liquid synthetic resin paste is filled, which after heating as a mixture of synthetic resin and plasticizer and subsequent cooling with shaping results in a rubber-like gel.
The invention is characterized in that the paste, which cannot be gelatinized at room temperature, is injected into the cold closure capsule, the synthetic resin paste is thrown without heating and then gelatinized for a measured period of time by short-wave infrared rays at a temperature higher than the decomposition temperature and, while cooling, into the is deformed in a predetermined shape.
In this case, a synthetic resin paste with plasticizer that is so easy to gelatinize at a temperature higher than room temperature can be used that the plasticizer partially evaporates due to the infrared radiation in such a way that a gas zone with increased pressure against the environment is created directly above the surface of the paste, whereby the access of the Atmospheric oxygen is prevented. The wavelength of the infrared rays and the layer thickness of the synthetic resin paste can be matched to one another for uniform gelatinization in such a way that the radiation energy still acting on the outside of the capsule is ineffective for the temperature-sensitive print applied there.
In the drawing, the steps of the method according to the invention and a closure capsule produced according to this method are shown, for example. It shows:
1 schematically shows the sequence of the method;
FIG. 2 shows the short-wave heat energy source as a detail of FIG. 1;
3 shows a section through a closure capsule according to the invention.
The sealing capsules can be produced in the usual way from a sheet of steel or sheet metal which is provided with a lacquer coating on one of its surfaces. The sheet metal sheets, provided with a coating and fired, are then sent through presses in the usual way, in which several hundred capsule blanks are simultaneously machined and shaped from a single plate.
The sealing insert consists mainly of an elastomer and a plasticizer. The plasticizer and its proportion are selected so that the elastomer is dissolved at room temperature and the gelatinization process is initiated quickly when heated. During this process, part of the plasticizer evaporates and forms a gas zone directly above the synthetic resin surface. At approx. 1400 C the practically still liquid mass slowly turns into a gel-like state and at approx.
1700 to 1800 C the required rubber-like strength. As the elastomeric component, a known vinyl resin, e.g. B. polyvinyl chloride and as a plasticizer an alcohol plasticizer, z. B. dioctyl phthalate in a ratio of 45 parts plasticizer to 55 parts elastomer can be used.
The sealing compound is subjected to the method shown in FIG. 1 for producing the sealing insert. By means of a known injection device, a measured amount, e.g. B. 350 g, injected the sealant with high exit speed from the nozzle. The capsule arrives at a rotating wheel 3 via a deflection wheel 2 and is set in rotation here about its own axis, so that the paste is evenly distributed over the entire inner surface of the capsule. Due to the centrifugal effect, the edge area is provided with a raised bead made of synthetic resin paste, but good wetting is achieved over the entire surface by non-thixotropic setting of the mass.
The spinning out of the capsule is completed before the rotating wheel 3 transfers the capsule to the gelatinizing wheel 4 by its own rotation.
This causes the paste to flow back slightly after it has been spun out, but this is desirable. The closures are exposed to the influence of infrared light radiators 7 on the gelatinizing wheel by being transported forward along the circumference in a horizontal position by rotating the gelatinizing wheel under the short-wave energy sources 7 arranged above. By adjusting the speed of rotation of the gelatinizing wheel 4, the normally long gelatinizing time can be controlled with a certain constant radiation energy. When using bright radiators, which have a wavelength of approx. 1.5 microns on the average of their spectrum at the greatest radiation intensity and a temperature of approx. 800 ° C. on their filament surface, gelatinization times of approx. 10 to 14 seconds result.
This extremely short gelatinization time is only possible because the high density of short-wave thermal energy per cm2 of surface means that a high gelatinization energy can be supplied to the paste and the depth effect of the heat rays can be adjusted to the thickness of the synthetic resin layer. Temperatures arise on the surface of the paste that are above the temperature of the decomposition point of the mixture.
However, as a gas zone 6 in Fig. 2 with increased pressure compared to the external pressure is formed immediately above the surface of the synthetic resin paste as a result of the intensive energy exchange due to the partial evaporation of the plasticizer, the decomposition temperature cannot have any effect because the ingress of atmospheric oxygen is prevented high temperature allows gelatinization to be carried out in a short time, with rapid and uniform gelatinization taking place due to the short waves of the heat source without the often non-heat-resistant imprint on the outside of the capsule being destroyed.
After the gelatinizing wheel, cooling and shaping on the cooling wheel follow immediately. The cooling wheel 5 is provided with cooling plungers 8 arranged above it, which deform the gelatinized mass in the hot flow from the inside to the outside and at the same time lower the temperature to below the decomposition temperature. At the same time, the entry of atmospheric oxygen is prevented and subsequent oxidation is avoided. Due to the cooling stamp, any irregularly gelled areas still present inside, which can influence the bottle contents through exudation of plasticizer, are further gelatinized by the heat of pressure.