Verfahren zum Anbringen eines Kunststoffendflansches an einen Behälter und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anbringen eines Kunststoffendflansches an einen Behälter.
Beim Herstellen von aus Fasermaterial gebildeten Behältern für Putzpulver, Reinigungsmittel oder dgl. war es allgemein üblich, an den Faserstoffbehältern verzinnte Stahlenden vorzusehen. Wenn auch diese Metall enden im allgemeinen ihren Zweck erfüllten, so erwiesen sie sich doch nicht als völlig zufriedenstellend, da sie unter bestimmten Umständen sehr anfällig für Rost und Korrosion waren. Weil die Bodenenden solcher Behälter beim normalen Gebrauch für beträchtliche Zeiträume auf feuchten oder nassen Oberflächen aufruhen, so ergibt sich durch diese Anfälligkeit häufig ein Rosten oder Korrodieren des metallenen Endbodens des Behälters, bevor das darin enthaltene Produkt vom Verbraucher gänzlich aufgebraucht wurde.
Das rostige Bodenende des Behälters sieht nicht nur hässlich aus, sondern hinterlässt auch zuweilen unschöne Ringe oder Markierungen an den behälterabstützenden Oberflächen und auch an den Händen des Benutzers. Obgleich sich dieses Problem durch Auftragen eines Schutzanstriches auf die Metallenden lösen lässt, so stellt ein solcher Arbeitsgang doch auch einen beträchtlichen Kostenaufwand dar.
Als Lösung dieses Problems wurde die Benutzung von nicht-korrodierenden, aus Kunststoff bestehenden Enden für diese Behälter vorgeschlagen. Dies erzeugte jedoch sofort wieder ein neues Problem, indem es sich als schwierig erwies, das Kunststoffende am Behältergehäuse so anzufalzen, dass der Endflansch, welcher anfänglich zum Anfügen an das Behältergehäuse nach aussen divergieren muss, später in gegenüberliegender, dichter Verbindung mit der Gehäusewand verbleibt. Der Grund für diese Schwierigkeit liegt darin, dass sich der übliche, flanschenwalzende Arbeitsgang, welcher einen Metallflansch bleibend neu formt, als nicht wirksam genug zeigt, um auch einen Kunststoffflansch bleibend umzuformen, mit dem Resultat, dass ein gewalzter Kunststoffflansch die Tendenz besitzt, seine nach aussen divergierende Form wieder anzunehmen.
Ein solcher Zustand ist ersichtlicherweise sehr unerwünscht, da die nach aussen divergierenden Flansche der fertigen Verpackungen nicht nur hässlich aussehen, sondern sich häufig auch während dem Transport oder der Lagerung aneinander verfangen, wodurch die Flansche oft rissig werden oder brechen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt daher die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Befestigen von Kunststoffendflanschen an Behältergehäusen, wobei diese Tendenz des Endflansches, seine ursprüngliche divergierende Form wieder anzunehmen, überwunden wird. Zum Erreichen dieses Zieles ist erfindungsgemäss ein neuartiges Verfahren zum Befestigen eines Kunststoffendflansches an einem Behältergehäuse vorgesehen, bei welchem das Kunststoffende zunächst über einen Endteil des Behältergehäuses so angeordnet wird, dass sich der Flansch vom Gehäuse nach auswärts erstreckt. Das Kunststoffende wird dann nach einwärts gegen das Behältergehäuse gedrückt und dabei zwecks Erweichens erhitzt.
Während der Endflansch noch gegen das Gehäuse angedrückt bleibt, wird dann der Endflansch gekühlt, um den Kunststoff zu härten, so dass der Flansch dauernd in seiner einwärts gepressten Lage eng gegen das Behältergehäuse anliegend verbleibt. Erwünschtenfalls kann ein Teil des Endes vor seinem Zusammenfügen mit dem Behältergehäuse mit einem thermoplastischen Klebemittel überzogen werden, und das vorliegende Verfahren zum Erhitzen und Kühlen des Flansches dient auch zum Erhitzen und Aushärten des thermoplastischen Klebemittels, um das Behälterende fest mit dem Gehäuse zu verbinden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines einfachen zuverlässigen Verfahrens und einer kompakten, billigen Vorrichtung zum bleibenden Anliegen eines aus Kunststoff bestehenden Endflansches an ein Behältergehäuse.
Ein weiterer Zweck dieser Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung von einfacher Konstruktion, welche das Erhitzen und Kühlen eines Kunststoffendflansches unter Aufrechterhaltung einer vollständigen Überwachung zu allen Zeiten gestattet.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines erfindungsgemäss gebildeten Endteiles eines Behälters,
Fig. 2 eine vergrösserte Schnittansicht nach der Linie 2-2 in Fig. 1, und
Fig. 3 eine Teilschnittansicht der erfindungsge mässen Vorrichtung, wobei ein Behältergehäuse mit einem am Bodenteil desselben angeordneten, geflanschten Kunststoffende in dem Zustand dargestellt ist, wo es gerade in die Vorrichtung eingeschoben werden soll.
Die Fig. 1 und 2 zeigen als bevorzugtes Ausführungsbeispiel einen Behälter 10 mit einem Fasergehäuse 12 und einem am einen Ende des Gehäuses 12 befestigten Kunststoffendteil 14. Der Endteil 14 ist aus einem Thermoplast, beispielsweise aus Polystyrol, Polyäthylen, oder Polypropylen hergestellt und besteht aus einer flachen, kreisrunden, mittleren Scheibe 16, einer ringförmigen, versenkten Wand 18, einem ringförmigen, oberen Wandteil 20 und einem anfänglich nach aussen divergierenden Flansch 22.
Gemäss Fig. 3 ist ein rohrförmiger Kopf 24 vorgesehen, um den Flansch 22 des Kunststoffendteils 14 gegen den Behälterkörper 12 zu drücken und dann den Flansch in seiner einwärts gedrückten Lage bleibend durch Aushärten festzuhalten. Der Kopf 24 ruht auf einem Tragteil 28 von passender Konstruktion auf und besitzt einen äusseren Stahlmantel 26, der mit einer isolierenden, keramischen Auskleidung 27 versehen ist. Innerhalb des Gehäusemantels 26 befindet sich ein Heizraum 30 und ein axial dazu ausgerichteter Kühlraum 32. Die Räume 30 und 32 sind durch einen Isolierungsring 34 getrennt, welcher aus einem isolierenden Material mit harter Oberfläche, wie beispielsweise aus einer Keramikmasse, einem hitzebeständigen Glas oder ähnlichem Material, hergestellt ist und dessen Aufgabe darin besteht, jegliche Wärmeübertragung zwischen den getrennten Räumen 30 und 32 zu verhindern.
Der Heizraum 30 weist ein Rohr 36 aus wärmeleitendem Material, wie Stahl, Aluminium oder Kupfer auf, in welchem ein elektrisches oder Induktionsheizelement untergebracht ist. Der Kühlraum 32 besitzt ein Rohr 40, das aus einem guten Wärmeleiter, z. B. aus Stahl, Aluminium oder Kupfer, mit einer darin angeordneten Kühlschlange 42 gebildet ist, durch welche ein passendes, flüssiges Kühlmittel hindurchgeleitet wird.
Die Innendurchmesser oder die Querabmessungen des Heizrohres 36, des Isolierungsringes 34 und des Kühlrohrs 40 sind die gleichen und entsprechen dem Aussendurchmesser oder den Querabmessungen des Kunststoffendteils 14, wenn dessen Flansch 22 gegen das Behältergehäuse 10 in dichter, gegenüberliegender Berührung damit gepresst wird, wie es die Fig. 1, 2 zeigen und in Fig. 3 durch unterbrochene Linien dargestellt ist. Die innere Oberfläche des Heizrohres 36 ist mit einem konisch erweiterten Einführungsteil 44, benachbart ihrem Aussenende, für einen später erklärten Zweck versehen.
Um das Zusammenfügen des Kunststoffendteils 14 mit dem Behältergehäuse 12 zu erleichtern, wird das Kunststoffende 14 in irgendeiner passenden Weise zu der gewünschten Ausbildung geformt, wobei sein Randflansch 22 sich anfänglich, wie in Fig. 3 gezeigt, nach aussen erweiternd ausbiegt. Das Kunststoffende 14 wird dann am einen Ende des Behältergehäuses 12 so angeordnet, dass seine versenkte Wand 18 innerhalb des Behältergehäuses zu liegen kommt, während sich sein Flansch 22 nach auswärts vom Gehäuse 12 etwas wegerstreckt. Falls erwünscht, kann auch ein passendes Klebemittel zwischen der Wand 18 und dem Gehäuse 12 eingefügt werden, um eine primäre Abdichtung zwischen dem Gehäuse 12 und dem Endteil 14 vorzusehen.
Daraufhin wird das Behältergehäuse 12 zusammen mit dem an seinem vorderen Ende angebrachten Kunststoffendteil 14 durch den darüber hinwegschleifenden Kopf 24 hindurchgeschoben, wobei irgendein passendes Mittel angewandt wird, wie beispielsweise ein in Fig. 3 dargestellter Plunger 46, welcher mittels einer geeigneten Vorrichtung, so z. B. ein pneumatischer oder ein hydraulischer Zylinder, eine Kurbel, eine Nockenscheibe usw., veranlasst werden kann, einen Vorwärts- und Rückwärtshub auszuführen.
Der konisch erweiterte Abschnitt 44 des Heizrohrs 36 dient dazu, um beim Einfügen des Kunststoffendteils 14 und des Behältergehäuses in den Heizraum 30 den nach aussen gebogenen Flansch 22 passend aufzunehmen und ihn allmählich gegen das Gehäuse 12 so zu drücken, dass der Flansch beim Hindurchgelangen durch den kegelförmigen Abschnitt 44 dann durch die innere zylindrische Oberfläche des Heizrohres 36 in einwärts gegen das Gehäuse 12 gedrückter Lage gehalten bleibt. Der Heizraum 30 wird auf einer genügend hohen Temperatur gehalten, um das Thermoplastmaterial des Flansches 22 während des Zeitraumes, in welchem sich der Flansch innerhalb des Raumes 30 befindet, auf einen Zustand zu erweichen, in welchem es eine dauernde Deformation annimmt.
Die erforderliche Temperatur und die Zeitspanne hängen vom Typ des verwendeten Thermoplasts, von der Länge des Heizrohres 36 und von der Durchlaufgeschwindigkeit ab, mit welcher der Endteil 14 zusammen mit dem Behälters häuse 12 durch die Heizröhre hindurchgelangen.
Erwünschtenfalls kann ein, nicht gezeigter, thermoplastischer Klebemittelbelag an der inneren Oberfläche des Flansches 22 vorgesehen werden, um eine haftende Verklebung zwischen dem Flansch und dem Behältergehäuse 12 zu erzielen. Dieser Klebemittelbelag würde im Heizraum 30 erhitzt werden und würde einen niedrigeren Schmelzpunkt als der Kunststoffflansch aufweisen, da letzterer die Temperatur verringern würde, die erforderlich ist, um das Klebemittel auf Verschlusstemperatur zu bringen, und somit würde die Notwendigkeit behoben werden, den Flansch 22 übermässig aufzuweichen. Unter gewissen Umständen kann die erzielte Klebeverbindung zwischen Flansch und Gehäuse genügen, um die hauptsächliche Verbindung zwischen dem Endteil und dem Gehäuse herzustellen.
Unter anderen Umständen kann sie nur eine sekundäre Verbindung zur erstgenannten Verbindung zwischen der versenkten Wand 18 und dem Gehäuse 12 vorsehen.
Nachdem das Kunststoffende mit dem Behältergehäuse durch den Heizraum 30 hindurchgelangt sind, werden sie am Isolierungsring 34 vorbei axial vorwärtsgefördert und wandern in und durch den Kühlraum 32 hindurch, um dann, wie durch unterbrochene Linien in Fig. 3 gezeigt, an der linken Seite des Kopfes 24 auszutreten. Im Kühlraum 32 wird der erhitzte und aufgeweichte Flansch 22 genügend gekühlt, um in seiner einwärts gegen das Gehäuse 12 gedrückten Lage auszuhärten. Ist ein Thermoplastklebemittel am Flansch aufgetragen, so wird dieses Klebemittel in ähnlicher Weise durch den Kühlraum 32 auch gehärtet. Beim Verlassen des Kühlraumes 32 verbleibt daher der Flansch 22 in seiner einwärts gedrückten Lage, dicht gegen das Behältergehäuse anliegend, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Es ist jedoch zu beachten, dass der Flansch 22 dauernd in dieser einwärtsgedrückten Lage verbleibt, ganz gleich, ob er mit einem Thermoplastklebemittel versehen ist oder nicht.
Nachdem der fertiggestellte Behälter vollständig hindurchgeschoben und aus dem Kopf 24 hinausgefördert ist, wird der Plunger 46 nach rückwärts durch den Kopf hindurch zu seiner Ausgangslage bewegt, wie sie in voll ausgezogenen Linien in Fig. 3 dargestellt ist, und befindet sich dann in Bereitschaftslage zur Aufnahme eines nachfolgenden Behälters für den nächsten Arbeitskreislauf der Vorrichtung.
Vorzugsweise wird der Kunststoffendteil 14 am Boden des Behältergehäuses 12 befestigt, da es der Behälterboden ist, welcher am meisten für Rost und Korrosion empfänglich ist. Der Behälter wird dann mit einem Produkt, wie beispielsweise Reinigungspulver, gefüllt und hernach wird ein oberer Endteil am Behältergehäuse angebracht. Der obere Deckelteil kann entweder aus Kunststoff oder aus Metall sein, und kann durch irgendein passendes Verfahren, einschliesslich das beschriebene, am Behältergehäuse befestigt werden.
Die Prinzipien der Erfindung sind nicht auf die beschriebene und in der Zeichnung veranschaulichte Vorrichtung und das erklärte Verfahren beschränkt, sondern es können auch verschiedene Abänderungen vorgenommen werden, ohne den Erfindungsbereich zu verlassen. So braucht zum Beispiel das Behältergehäuse 12 nicht aus einem Fasermaterial hergestellt werden, sondern kann auch aus Metall, Kunststoff oder anderem passenden Material gebildet sein. Ferner ist es nicht erforderlich, dass das Behältergehäuse und der druckausübende Kopf 24, wie in der Zeichnung dargestellt, zylindrisch ausgebildet sind; ersichtlicherweise könnte ein Behälter von einem quadratischen, rechteckigen, elliptischen oder irgendeinem anderen, erwünschten Querschnitt auch unter Benutzung vorliegenden Verfahrens und Vorrichtung zusammengefügt werden.
Ferner könnte auch irgendein anderes, passendes Heizmittel und Kühlmittel im druckausübenden Kopf 24 anstelle der hier beschriebenen Mittel benutzt werden, und der Druckknopf braucht nicht, wie in Fig. 3, horizontal angeordnet sein, sondern lässt sich auch vertikal oder schräg anordnen.
Method for attaching a plastic end flange to a container and device for carrying out the method
The present invention relates to a method and apparatus for attaching a plastic end flange to a container.
When manufacturing containers made of fiber material for cleaning powder, cleaning agents or the like, it was common practice to provide tinned steel ends on the fiber material containers. While these metal ends generally did their job, they were not found to be entirely satisfactory because, under certain circumstances, they were very susceptible to rust and corrosion. Because the bottom ends of such containers rest on damp or wet surfaces for considerable periods of time during normal use, this susceptibility often results in rusting or corroding of the metal end base of the container before the product contained therein has been completely used up by the consumer.
The rusty bottom end of the container not only looks ugly, but also sometimes leaves unsightly rings or marks on the container-supporting surfaces and also on the user's hands. Although this problem can be solved by applying a protective coating to the metal ends, such an operation also represents a considerable expense.
As a solution to this problem, the use of non-corrosive plastic ends has been proposed for these containers. However, this immediately created a new problem in that it turned out to be difficult to fold the plastic end on the container housing in such a way that the end flange, which initially has to diverge outwards for attachment to the container housing, later remains in an opposite, tight connection with the housing wall. The reason for this difficulty is that the usual flange-rolling operation which permanently reshapes a metal flange is not found to be effective enough to permanently reshape a plastic flange, with the result that a rolled plastic flange has a tendency to reshape itself externally diverging shape again
Such a state is obviously very undesirable, since the outwardly diverging flanges of the finished packaging not only look ugly, but also often get caught during transport or storage, whereby the flanges often crack or break.
The present invention therefore aims to provide a method and apparatus for attaching plastic end flanges to container housings which overcomes this tendency for the end flange to revert to its original divergent shape. To achieve this aim, the invention provides a novel method for attaching a plastic end flange to a container housing, in which the plastic end is first arranged over an end part of the container housing so that the flange extends outward from the housing. The plastic end is then pushed inward against the container body while being heated to soften it.
While the end flange still remains pressed against the housing, the end flange is then cooled in order to harden the plastic so that the flange remains permanently in its inwardly pressed position, tightly against the container housing. If desired, a portion of the end may be coated with a thermoplastic adhesive prior to joining it to the container body, and the present method of heating and cooling the flange also serves to heat and cure the thermoplastic adhesive to firmly bond the container end to the body.
The present invention aims to provide a simple, reliable method and a compact, inexpensive device for the permanent abutment of a plastic end flange on a container housing.
Another purpose of this invention is to provide an apparatus of simple construction which allows heating and cooling of a plastic end flange while maintaining full control at all times.
An example embodiment of the subject of the invention is shown in the accompanying drawing.
It shows:
1 is a diagrammatic view of an end part of a container formed according to the invention,
FIG. 2 shows an enlarged sectional view along the line 2-2 in FIG. 1, and
Fig. 3 is a partial sectional view of the device according to the invention, wherein a container housing with a flanged plastic end arranged on the bottom part of the same is shown in the state where it is about to be inserted into the device.
1 and 2 show as a preferred embodiment a container 10 with a fiber housing 12 and a plastic end part 14 attached to one end of the housing 12. The end part 14 is made of a thermoplastic, for example polystyrene, polyethylene, or polypropylene, and consists of a flat, circular, central disk 16, an annular, countersunk wall 18, an annular, upper wall part 20 and an initially outwardly diverging flange 22.
According to FIG. 3, a tubular head 24 is provided in order to press the flange 22 of the plastic end part 14 against the container body 12 and then to hold the flange permanently in its inwardly pressed position by curing. The head 24 rests on a supporting part 28 of suitable construction and has an outer steel jacket 26 which is provided with an insulating, ceramic lining 27. Inside the housing jacket 26 there is a heating space 30 and an axially aligned cooling space 32. The spaces 30 and 32 are separated by an insulating ring 34, which is made of an insulating material with a hard surface, such as a ceramic compound, a heat-resistant glass or similar material , and the function of which is to prevent any heat transfer between the separate spaces 30 and 32.
The heating space 30 has a tube 36 made of thermally conductive material, such as steel, aluminum or copper, in which an electrical or induction heating element is accommodated. The cooling space 32 has a tube 40 made of a good heat conductor, e.g. B. made of steel, aluminum or copper, is formed with a cooling coil 42 arranged therein, through which a suitable liquid coolant is passed.
The inside diameter or the transverse dimensions of the heating tube 36, the insulating ring 34 and the cooling tube 40 are the same and correspond to the outside diameter or the transverse dimensions of the plastic end part 14 when its flange 22 is pressed against the container housing 10 in close, opposite contact therewith, as is the case with the Figures 1, 2 and shown in Figure 3 by broken lines. The inner surface of the heating tube 36 is provided with a flared insertion portion 44 adjacent its outer end for a purpose explained later.
In order to facilitate the joining of the plastic end part 14 to the container housing 12, the plastic end 14 is shaped in any suitable manner to the desired configuration, its edge flange 22 initially expanding outwardly, as shown in FIG. 3. The plastic end 14 is then arranged at one end of the container housing 12 such that its recessed wall 18 comes to lie within the container housing, while its flange 22 extends somewhat outwardly from the housing 12. If desired, a suitable adhesive can also be inserted between the wall 18 and the housing 12 to provide a primary seal between the housing 12 and the end portion 14.
The container housing 12, together with the plastic end part 14 attached to its front end, is then pushed through the grinding head 24, using any suitable means, such as, for example, a plunger 46 shown in FIG. 3, which is secured by means of a suitable device, e.g. B. a pneumatic or a hydraulic cylinder, a crank, a cam disc, etc., can be made to perform a forward and backward stroke.
The conically flared section 44 of the heating tube 36 serves to accommodate the outwardly curved flange 22 when the plastic end part 14 and the container housing are inserted into the heating space 30 and to gradually press it against the housing 12 so that the flange passes through the tapered portion 44 then remains held by the inner cylindrical surface of the heating tube 36 in inwardly pressed against the housing 12 position. The heating space 30 is maintained at a sufficiently high temperature to soften the thermoplastic material of the flange 22 during the period in which the flange is located within the space 30 to a state in which it assumes a permanent deformation.
The required temperature and the period of time depend on the type of thermoplastic used, the length of the heating tube 36 and the rate at which the end portion 14 together with the container housing 12 pass through the heating tube.
If desired, a thermoplastic adhesive coating, not shown, can be provided on the inner surface of the flange 22 in order to achieve an adhesive bond between the flange and the container housing 12. This adhesive coating would be heated in the boiler room 30 and would have a lower melting point than the plastic flange, as the latter would reduce the temperature required to bring the adhesive to the sealing temperature and thus eliminate the need to over-soften the flange 22 . Under certain circumstances, the adhesive connection achieved between the flange and the housing can be sufficient to produce the main connection between the end part and the housing.
In other circumstances it may only provide a secondary connection to the former connection between the recessed wall 18 and the housing 12.
After the plastic end with the container housing has passed through the heating space 30, they are conveyed axially forward past the insulating ring 34 and migrate into and through the cooling space 32 and then, as shown by broken lines in FIG. 3, on the left side of the head 24 to resign. In the cooling space 32, the heated and softened flange 22 is cooled sufficiently to harden in its position pressed inwardly against the housing 12. If a thermoplastic adhesive is applied to the flange, this adhesive is also hardened in a similar manner by the cooling space 32. When leaving the cooling space 32, the flange 22 therefore remains in its inwardly pressed position, lying tightly against the container housing, as shown in FIG. 2.
It should be noted, however, that the flange 22 remains in this depressed position at all times, whether or not it is provided with a thermoplastic adhesive.
After the completed container has been pushed completely through and conveyed out of the head 24, the plunger 46 is moved backward through the head to its original position, as shown in solid lines in FIG. 3, and is then in the ready position for reception a subsequent container for the next working cycle of the device.
Preferably, the plastic end portion 14 is attached to the bottom of the container housing 12 since it is the container bottom which is most susceptible to rust and corrosion. The container is then filled with a product such as detergent powder, and thereafter an upper end portion is attached to the container body. The top lid portion can be either plastic or metal and can be attached to the container housing by any suitable method including that described.
The principles of the invention are not limited to the apparatus and method described and illustrated in the drawing, but various modifications can also be made without departing from the scope of the invention. For example, the container housing 12 need not be made of a fiber material, but can also be made of metal, plastic or other suitable material. Furthermore, it is not necessary that the container housing and the pressurizing head 24, as shown in the drawing, are cylindrical; it will be apparent that a container of square, rectangular, elliptical, or any other desired cross-section could also be assembled using the present method and apparatus.
Furthermore, any other suitable heating means and cooling means could also be used in the pressure-exerting head 24 instead of the means described here, and the push button need not be arranged horizontally as in FIG. 3, but can also be arranged vertically or at an angle.