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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen gas- und flüssigkeitsdicht verschlossenen
Behälter
sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Derartige Behälter werden
beispielsweise in Form von Kartuschen für die Aufnahme von fließfähigen bzw.
pastösen
Kleb- oder Dichtungsmassen häufig
in der Industrie, der Automobilindustrie, im Heimwerkerbereich oder
im Bereich der Bautechnik verwendet.
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So
beschreibt die
DE 93
112 27 U1 einen hohlzylindrischen Vorratsbehälter aus
Aluminium für stark
diffundierende Stoffe, wie pastöse
Fugen-, Dichtungsmassen, Kleber oder dergleichen. Dieser Vorratsbehälter umfasst
eine Ausgabeöffnung
sowie im Innern einen verschiebbar aufgenommenen Ausdrückkolben,
um den Behälterinhalt
durch Krafteinwirkung auf den Ausdrückkolben durch die Ausgabeöffnung herauszudrücken. Der
Ausdrückkolben
verfügt über zumindest
zwei Außenrippen,
welche dichtend an der Behälterwand
anliegen und somit die Diffusionsdichtigkeit des Vorratsbehälters erhöhen sollten.
Erfahrungsgemäß reicht
diese Form der Behälterabdichtung
insbesondere bei hoch reaktiven und/oder feuchtigkeitsempfindlichen
Behälterinhalten
nicht aus, so dass mit derartigen Inhalten befüllte Behälter insbesondere vor der eigentlichen
Verwendung eine unzureichende Lagerfähigkeit aufweisen.
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Darüber hinaus
ist aus der
DE 44 18
394 C2 eine metallische Kartusche mit zylinderförmigem Kartuschenkörper bekannt,
die in ihrem Innenraum eine pastöse
oder geleeartige Masse aufnimmt. Der Innenraum des Kartuschenkörpers ist
an einem Ende mit einem Boden mit Abgabeöffnung und an seinem gegenüberliegenden
Ende mit einem Verschlusselement gegenüber der Umgebung verschlossen.
Dabei wird das Verschlusselement durch Falzen mit dem Kartuschenkörper verbunden.
Zum Ausbringen bzw. Auspressen der Masse aus dem Kartuschenkörpers besitzt das
Verschlusselement eine Sollbruchstelle, so dass das Verschlusselement
im Verwendungsfall, d. h. nach dem Aufbrechen der Sollbruchstelle,
einen verschiebbar im Kartuschenkörper angeordneten Kolben bildet.
Die Falzverbindung zwischen Kartuschenkörper und Verschlusselement
soll grundsätzlich
einen gas- und feuchtigkeitsdichten Abschluss der Kartusche sicherstellen.
Allerdings zeigt die Praxis, dass auch derartige Kartuschen nur
eine begrenzte Lagerfähigkeit
besitzen. Vor allem bei hoch reaktiven sowie feuchtigkeitsempfindlichen
Kartuscheninhalten reicht die Dichtwirkung des gefalzten Verschlusselements
nicht aus. Diese Dichtwirkung ließe sich für die bekannte Ausführungsform
nur durch zusätzliche
Dichtelemente erreichen, was wiederum einen erheblichen Mehraufwand
bedeuten würde.
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Angesichts
dessen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Gestaltung
eines gattungsgemäßen Behälters mit
einer ebenso einfachen wie wirkungsvollen Möglichkeit des gas- und flüssigkeitsdichten
Verschlusses des Behälterinnenraums.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch einen Behälter
mit einer Behälterwand,
die einen Innenraum zur Aufnahme eines insbesondere fließfähigen Füllgutes
begrenzt, mit einer Austrittsöffnung
für das Füllgut und
mit einem Deckel, der an der Behälterwand
befestigt ist, um den Innenraum gas- und flüssigkeitsdicht gegenüber der
Umgebung zu verschließen.
Ein derartiger Behälter
dient u. a. der Aufnahme von pastösen Füllgütern, wie Fugen-, Dichtungsmassen,
Kleber oder dergleichen, welche nicht selten hoch reaktive bzw.
feuchtigkeitsempfindliche Stoffeigenschaften aufweisen. Zur verbesserten
Abdichtung des Behälterinnenraums,
insbesondere vor der Verwendung des Füllgutes weist der Deckel einen ersten
Befestigungsabschnitt auf, der mittels Kaltschweißen mit
einem zugehörigen
zweiten Befestigungsabschnitt der Behälterwand verbunden ist, wobei
die beiden Befestigungsabschnitte gegenüber der Behälterwand nicht nach außen hervorstehen. Dabei
sind die Befestigungsabschnitte von Deckel und Behälterwand
vorzugsweise mittels Reibschweißen,
insbesondere Ultraschallschweißen,
miteinander verbunden. Die Schweißverbindung sorgt für einen zuverlässigen gas-
und flüssigkeitsdichten
Verschluss des Behälterinnenraums,
so dass sich selbst bei hoch reaktiven sowie feuchtigkeitsempfindlichen Füllgütern eine
hohe Lagerfähigkeit
des Behälters
erzielen lässt.
Die zuverlässige
Dichtwirkung der Schweißverbindung
wird hierbei vorteilhaft ohne den Einsatz zusätzlicher Dichtelemente erreicht.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführung
des Behälters
ergibt sich dadurch, dass dieser als zylindrische Kartusche ausgebildet,
wie sie häufig
im Bereich der in der Industrie, der Automobilindustrie, im Heimwerkerbereich
oder im Bereich der Bautechnik Verwendung findet. Zur weiteren Verbesserung
der Lagerfähigkeit
bestehen sowohl der Behälter
bzw. die Behälterwand
als auch der Deckel aus Metall, da metallische Materialien für die hoch
reaktiven Füllgüter eine
Diffusionssperre bilden. Somit ergeben sich für metallische Behälter längere mögliche Lagerzeiten.
Um gleichzeitig auch einen gewichtsparenden Behälter bereit zu stellen, bietet
sich beispielsweise Aluminium als geeignetes Material für den Behälter sowie
den Deckel an. Grundsätzlich
sind jedoch auch andere Materialkombinationen für den Behälter bzw. die Behälterwand
und den Deckel möglich,
da sich das bereits genannte Kaltschweißverfahren vorteilhaft auch
bei unterschiedlichen Materialien der zu verbindenden Bauteile anwenden
lässt.
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Zum
kontrollierten sowie fein dosierbaren Ausbringen des Füllgutes
aus dem Behälter
besitzt dieser einen verschiebbar im Innenraum angeordneten Kolben.
Der Kolben ist innenliegend zum Deckel angeordnet und wird unter
Krafteinwirkung beispielsweise eines entsprechenden Stempels innerhalb
des Innenraums verschoben. Eine sinnvolle Weiterentwicklung des
Behälters
sieht vor, den Deckel mit einer Sollbruchstelle zu versehen, damit
dieser zur Anwendung des Füllgutes
vom Behälter
entfernt oder in den Innenraum hineingedrückt werden kann. Dies ermöglicht die
einfache Anwendung kartuschenartiger Behälter beispielsweise in Verbindung
mit zugehörigen,
handelsüblichen
Kartuschenpistolen.
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Eine
weitere sinnvolle Ausführung
des Behälters
ergibt sich dadurch, dass die Befestigungsabschnitte des Deckels
und der Behälterwand
nach der Verschweißung
durch Umformung gegenüber
der Behälterwand
zumindest einfach abgewinkelt sind. Diese zusätzliche Umformung der Befestigungsabschnitte
verbessert Dichtigkeit des Behälters.
Gemäß einer
bevorzugten Behälterausführung sind
die Befestigungsabschnitte durch Umformung gegenüber der Behälterwand zumindest einmal gefaltet.
Dies verstärkt
die Verbindung der Befestigungsabschnitte und damit auch die Dichtwirkung.
Grundsätzlich
erfolgt die Umformung der Befestigungsabschnitte derart, dass diese
im Endzustand gegenüber
der übrigen
Behälterwand
nicht hervorstehen. Dies verbessert allgemein die Handhabung derartiger
Behälter, die
aus Gewichtsgründen üblicherweise
mit dünnen Behälterwandstärken realisiert
werden. Damit sind die Behälter
zunächst
anfällig
gegen Beschädigungen
der Behälterwand,
beispielsweise Eindrückungen
oder Risse der Behälterwand.
Während
der Herstellung und dem Vertrieb der Behälter werden diese häufig auf
Trays bzw. entsprechenden Paletten gelagert. Beim Einsetzen oder
bei der Entnahme von Behältern
aus diesen Trays oder Paletten können
die einzelnen Behälter
leicht aneinander stoßen
und sich dabei gegenseitig beschädigen.
Vor allem scharfe Kanten oder Vorsprünge am Behälter erhöhen dieses Beschädigungsrisiko.
Demzufolge ist dafür
Sorge zu tragen, bei der Behältergestaltung
entsprechend unerwünschte
scharfe Kanten und Vorsprünge
zu vermeiden. Allgemein erschweren Behälterbeschädigungen in Form von Eindrückungen
der Behälterwand
die freie Verschiebbarkeit des Kolbens im Innenraum und Risse oder
Löcher
in der Behälterwand machen
das Füllgut
unbrauchbar. Beschädigungen des
Behälters,
die die Anwendung des Füllgutes
unmöglich
machen sind in höchstem
Maße unerwünscht, zumal
die Füllgüter in den
gattungsgemäßen Behältern häufig sehr
hochwertig und damit kostspielig sind.
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Beansprucht
wird ferner auch ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechend
zylinderförmigen,
metallischen Behälters
mit einer Behälterwand, die
einen Innenraum zur Aufnahme eines insbesondere fließfähigen Füllgutes
begrenzt, mit einer Austrittsöffnung
für das
Füllgut
und mit einem Deckel, der an der Behälterwand befestigt ist, um
den Innenraum gas- und flüssigkeitsdicht
gegenüber
der Umgebung zu verschließen.
Dabei wird zunächst
ein erster Befestigungsabschnitt des Deckels mittels Kaltschweißen, insbesondere
Reib- oder Ultraschallschweißen, mit
einem zweiten Befestigungsabschnitt der Behälterwand verbunden. Die verschweißten Befestigungsabschnitte
liefern ohne zusätzliche
Dichtungselemente einen gas- und flüssigkeitsdichten Verschluss
des Behälterinnenraums.
Darüber
hinaus erlaubt das Kaltschweißen
bzw. insbesondere das Ultraschallschweißen die Verwendung unterschiedlicher
Materialien für
die Behälterwand
und den Deckel. Anschließend
werden die Befestigungsabschnitte derart verformt, dass sie nicht
gegenüber
der Behälterwand
radial vorstehen, um die bereits genannten Vorteile in der Handhabung
der Behälter
zu gewährleisten.
Eine besonders materialschonende Art der Umformung der Befestigungsabschnitte
besteht im Bördeln
der Befestigungsabschnitte. Hierbei werden diese nach und nach gegenüber der
Behälterwand
umgeformt, so dass geschwungene bzw. abgerundete Formgebungen erzielt
werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des Herstellverfahrens besteht darin,
die Befestigungsabschnitte gegenüber
der Behälterwand
zunächst
radial nach außen
umzuformen werden und anschließend
mittels einer Neckbearbeitung radial nach innen zu verformen, bis
die Befestigungsabschnitte nicht mehr gegenüber der Behälterwand hervorstehen. Im einzelnen
wird der Behälter
während
der Neckbearbeitung zumindest mit demjenigen Abschnitt, an dem der
Deckel an der Behälterwand
befestigt ist, unter Krafteinwirkung in eine zugehörige Form
oder Matrize eingeschoben, wobei gegenüber der Behälterwand vorstehende Befestigungsabschnitte
radial nach innen verformt werden. Durch das angegebene Herstellverfahren
wird eine für
die Handhabung des Behälters
vorteilhafte Formgebung erreicht, die für den Behälter gleichzeitig noch eine
lange Lagerfähigkeit
aufweist.
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Weitere
Details der Erfindung ergeben sich auch aus dem in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiel,
das im Folgenden näher
erläutert wird.
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Dabei
zeigt:
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1 einen
erfindungsgemäßen Behälter mit
einem an einer Behälterwand
gas- und flüssigkeitsdicht
verbundenen Deckel in einer teilweise geschnittenen Ansicht;
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2 den Verbindungsbereich zwischen Behälterwand
und Deckel in drei Schnittdarstellungen, wobei unterschiedliche
Verfahrensschritte verdeutlicht werden;
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3 den
Vorgang einer Neckbearbeitung des Behälters in Prinzipdarstellung.
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Die
Figuren verdeutlichen einen zylindrischen, kartuschenförmigen Behälter 1,
wie er beispielsweise in der Industrie, in der Automobilindustrie,
im Heimwerkerbereich oder im Bausektor zur Aufnahme von fließfähigen bzw.
pastösen
Füllgütern zum
Einsatz kommt. Als mögliche
Füllgüter für einen solchen
Behälter 1 kommen
dabei insbesondere Fugen-, Dichtmassen oder Kleber und dergleichen
in Frage. Grundsätzlich
umfasst der Behälter 1 eine
Behälterwand 2,
die einen Innenraum 2 zur Aufnahme des jeweiligen Füllgutes
begrenzt sowie eine Austrittsöffnung 4,
aus der das Füllgut
zur Verwendung herausgedrückt
werden kann. Vor der eigentlichen Verwendung des Füllgutes
ist die Austrittsöffnung 4 mittels
einer Membran 5 verschlossen, die vor Gebrauch des Füllgutes
durchstoßen
wird. Zum Ausbringen des Füllgutes
ist im Innenraum 3 ein Kolben 6 vorgesehen, der
sich unter Krafteinwirkung innerhalb des Innenraums 3 verschieben
lässt.
Zur weiteren Abdichtung des Innenraums 3 vor allem vor
der eigentlichen Verwendung des Füllgutes ist das der Austrittsöffnung 4 gegenüberliegende
Ende des Behälters 1 mit
einem Deckel 7 gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen.
Dies erhöht
infolge der hoch reaktiven sowie feuchtigkeitsempfindlichen Stoffeigenschaften des
Füllgutes
die Lagerfähigkeit
des Behälters 1. Dazu
ist der Deckel 7 mit der Behälterwand 2 mittels Kaltverschweißung und
anschließender
Umformbearbeitung verbunden. Die eigentliche Verwendung des Füllgutes
er folgt dergestalt, dass der befüllte, kartuschenförmige Behälter 1 üblicherweise
in eine zugehörige
Kartuschenpistole (nicht gezeigt) oder dergleichen eingelegt wird,
die Membran 5 an der Austrittsöffnung 4 durchstoßen wird
und anschließend
unter Krafteinwirkung auf den Kolben 6, beispielsweise
mittels eines entsprechenden Stempels, das Füllgut durch die Austrittsöffnung 4 aus
dem Innenraum 3 herausgedrückt wird. In diesem Zusammenhang
weist der Deckel 7 eine in 2 veranschaulichte
Sollbruchstelle 8 auf, mittels der der Deckel 7 vor
der Anwendung des Behälters 1 von
diesem entfernt oder aber in den Innenraum 3 hineingedrückt werden
kann. Im Einzelnen ist die Sollbruchstelle 8 vorzugsweise
als einfache Kerbe, Rille oder entsprechend wirksamer Deckelabschnitt
mit reduzierter Wandstärke
ausgebildet.
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Der 2 sind in vergrößerter Darstellung die Einzelheiten
der gas- und flüssigkeitsdichten
Verbindung von Deckel 7 und Behälterwand 2 zu entnehmen.
Danach wird gemäß 2a zunächst ein
erster Befestigungsabschnitt 17 des Deckels 7 mit
einem entsprechenden zweiten Befestigungsabschnitt 12 der
Behälterwand 2 durch
Kaltschweißen
verbunden. Das Kaltschweißen
erfolgt gegenüber
den sonstigen Schweißverfahren
bei relativ geringen Temperaturen, so dass die zu verbindenden Bauteile
besonders materialschonend aneinander befestigt werden. Die Schweißverbindung 10 zwischen
den Befestigungsabschnitten 12, 17 von Behälterwand 2 und
Deckel 7 wird vorzugsweise durch Reib- oder Ultraschallschweißen erzeugt.
Diese Schweißverfahren
bieten den Vorteil der Verwendung von unterschiedlichen Materialien
für die
Behälterwand 2 und
den Deckel 7. Allerdings werden vor allem hoch reaktive
sowie diffusionsanfällige
Füllgüter in der
Regel rein in metallischen Behältern 1 abgefüllt, da
Metalle die beste Abschirmung solcher Füllgüter gegenüber der Umgebung gewährleisten.
Ein zusätzlicher
Gewichtsvorteil ergibt sich bei Verwendung von Leichtmetallen, z.
B. Aluminium, für
den Behälter 1 bzw.
die Behälterwand 2 und
den Deckel 7. Die Schweißverbindung 10 der beiden
Befestigungsabschnitte 12, 17 bildet somit auf
einfache Art und Weise eine zuverlässige gas- und flüssigkeitsdichte
Abdichtung des Behälterinnenraums 3 ohne
den Einsatz zusätzli cher
Dichtungselemente. Bei der in 2 gezeigten
Behälterausführung erstrecken
sich die verschweißten
Befestigungsabschnitte 12, 17 zunächst senkrecht
zur sonstigen Behälterwand 2.
Grundsätzlich
ist aber auch eine andere Ausrichtung der Befestigungsabschnitte 12, 17 gegenüber der
Behälterwand 2 möglich, sofern
ein einfaches ansetzen der Kaltschweißwerkzeuge gestattet wird.
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Die
verschweißten
Befestigungsabschnitte 12, 17 von Behälterwand 2 und
Deckel 7 werden gemäß 2b anschließend einer
Umformbearbeitung unterzogen, wodurch die Haltbarkeit sowie Dichtigkeit
der Verbindung noch verstärkt
wird. Im Einzelnen besteht die Umformbearbeitung in einer Bördelbearbeitung
der Befestigungsabschnitte 12, 17, wonach die
Befestigungsabschnitte 12, 17 besonders materialschonend
nach und nach umgeformt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
nach 1, 2b werden die Befestigungsabschnitte 12, 17 radial nach
außen
abgewinkelt bzw. verformt und stehen nach der Bördelbearbeitung radial gegenüber der Behälterwand 2 vor.
Die radial vorstehenden Befestigungsabschnitte 12, 17 erfordern
eine Nachbearbeitung gemäß 2c bzw. 3,
um die problemlose Handhabbarkeit des kartuschenförmigen Behälters 1 nicht
unnötig
zu gefährden.
Alternativ zu diesem Ausführungsbeispiel
kann die Umformbearbeitung selbstverständlich auch radial nach innen
gerichtet sein.
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Zur
weiteren Umformbearbeitung des Behälters 1 nach 2b mit
radial nach außen
vorstehenden Befestigungsabschnitten 12, 17 wird
der Behälter 1 wie
in 3 in Prinzipdarstellung verdeutlicht an seinem
mit dem Deckel 7 verschlossenen Ende einer Neckbearbeitung
unterzogen. Hierbei wird der Behälter 1 mit
seinen radial vorstehenden Befestigungsabschnitten 12, 17 unter
Krafteinwirkung in Pfeilrichtung in eine Form bzw. Matrize 9 mit
topfförmiger,
leicht konischer Innenkontur 11 eingeschoben. Während dieses
Vorgangs werden die Befestigungsabschnitte 12, 17 unter
der Krafteinwirkung radial nach innen verformt, bis die Befestigungsabschnitte 12, 17 gegenüber der
Behälterwand 2 nicht
mehr radial vorstehen. Wie in 2c zu
sehen werden die Befestigungsabschnitte 12, 17 somit
gefaltet und legen sich an einander an. Dies führt zu einer äußerst haltbaren und
gleichsam gas- sowie flüssigkeitsdichten
Verbindung von Behälterwand 2 und
Deckel 7. Weiterhin wird durch die beschriebene Umformbearbeitung eine
abgerundete Außenkontur
des Verbindungsbereichs von Behälterwand 2 und
Deckel 7 erreicht. Dies erleichtert die Handhabung der
Behälter 1 und senkt
das Risiko der Behälterbeschädigung insbesondere
während
der Lagerung, des Transports und des Vertriebs der Behälter 1.
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Die
erfindungsgemäße Verbindung
von Behälterwand 2 und
Deckel 7 wurde vor allem am Beispiel eines zylindrischen,
kartuschenförmigen
Metallbehälters
erläutert.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich
jedoch ohne weiteres auch auf andere Behältergestaltungen übertragen.