DE102008053603A1

DE102008053603A1 - Abgedichteter Kunststoffbehälter und Verfahren zur Herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE102008053603A1
Application number: DE102008053603A
Authority: DE
Inventors: Wayne F. Olathe Schneider
Original assignee: Huhtamaki Consumer Packaging Inc
Current assignee: Huhtamaki Inc
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2009-07-30
Also published as: CA2641148A1; GB0819166D0; MX2008013413A; US8424275B2; US20090100805A1; US20100146911A1; GB2453869A

Abstract

Ein dichtgeschlossener Kunststoffbehälter und ein Verfahren zu seiner Fertigung werden angegeben. Das Verfahren zur Herstellung des dichtgeschlossenen Kunststoffbehälters beinhaltet die Arbeitsschritte Bereitstellung eines Behälterkörpers, aufweisend ein Ende, Bereitstellung eines Verschlusselementes, aufweisend einen Rand, Einfügen des Verschlusselements in den Behälterkörper, Aufheizen des Randes des Verschlusselements und des Endes des Behälterkörpers, nach innen Rollen des oberen Endes des Randes des Verschlusselements und des Endes des Behälters und dadurch Verbinden des Verschlusselements mit dem Behälterkörper.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Keine.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verfahren, um Kunststoffteile miteinander dichtzuschließen, sind weit verbreitet in der Verpackungsindustrie. Gängige Verfahren, die benutzt werden, um Kunststoffteile miteinander dichtzuschließen, beinhalten Ultraschallversiegeln und Impulsversiegeln. Sowohl Ultraschallversiegeln als auch Impulsversiegeln benötigen zwei zusammengespannte Flächen, um den Dichtschließprozess erfolgen lassen zu können.
Ultraschallversiegelungs- und Impulsversiegelungsprozesse haben begrenzte Anwendbarkeit, wenn sie angewendet werden, um Deckel auf Behältern dichtzuschließen, bei denen eine vollständige 360-Grad-Verschlussnaht verlangt ist. Ihre begrenzte Anwendbarkeit ist bedingt durch die Anforderung, dass die zwei Flächen zusammengespannt werden müssen. Um ein Dichtschließen entlang des Umfangs eines Behälters zu schaffen, müsste ein Behälterverschlusselement oder -stopfen fortlaufend um den gesamten Umfang der Behälterseitenwand gegen die Behälterseitenwand gespannt sein. Um einen Stopfen gegen die Behälterseitenwand zu spannen, müsste ein inneres Sicherungswerkzeug innerhalb der Stopfenöffnung angeordnet sein und ein äußeres Spannwerkzeug müsste außerhalb der Behälterseitenwand angeordnet sein.
Das innere Sicherungswerkzeug, angeordnet innerhalb der Stopfenöffnung, müsste aufgespalten sein, um in die Stopfenöffnung zu gelangen, ohne den Stopfen aus seiner Position innerhalb der Behälterseitenwand zu verschieben. Wenn sich das gespaltene Sicherungswerkzeug innerhalb der Stopfenöffnung befindet, müsste es bis zu einem Durchmesser, ungefähr gleich dem inneren Durchmesser des Stopfens, ausgedehnt werden. Diese Ausdehnung des inneren aufgespaltenen Sicherungswerkzeuges würde Lücken zwischen seinen Segmenten erzeugen, dabei Bereiche bei Kappe und Containerseitenwand hinterlassen, die nicht zusammengespannt und nicht dichtgeschlossen sind. Demzufolge wird eine vollständige 360-Grad-Verschlussnaht nicht ausgebildet.
Folglich besteht ein Bedarf für ein Verfahren zum Dichtschließen von Kunststoffbehältern, bei dem eine vollständige 360-Grad-Verschlussnaht ausgebildet sein kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zur Herstellung von dichtgeschlossenen Kunststoffbehältern, das die Arbeitsschritte Bereitstellung eines Behälterkörpers, aufweisend ein Ende, Bereitstellung eines Verschlusselementes, aufweisend einen Rand, Einfügen des Verschlusselements in den Behälterkörper, Aufheizen des Randes des Verschlusselements und des Endes des Behälterkörpers, nach innen Rollen des oberen Endes des Randes des Verschlusselements und des Endes des Behälters und dadurch Verbinden des Verschlusselements mit dem Behälterkörper beinhaltet.
Die vorliegende Erfindung ist auch gerichtet auf einen dichtgeschlossenen Kunststoffbehälter, der eine Seitenwand, versehen mit einem offenen Ende, ausgelegt zur Aufnahme eines Verschlusselementes und ein Verschlusselement, aufweisend eine Verschlussplatte und einem ringförmigen Rand, der sich davon erstreckt, beinhaltet. Das Verschlusselement ist derart innerhalb der Seitenwand angeordnet, dass der ringförmige Rand des Verschlusselements dem offenen Ende der Seitenwand benachbart ist. Der ringförmige Rand des Verschlusselements und das offene Ende der Seitenwand sind nach innen gerollt und miteinander verbunden, um das offene Ende der Seitenwand dichtzuschließen.
BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ZEICHNUNGSANSICHTEN
Weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden jenen ersichtlich werden, die sachkundig sind auf dem Fachgebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, durch Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, wobei:
1 eine vergrößerte Teilschnittansicht ist, die die Seitenwand des Behälterkörpers und den Rand des Verschlusselements übergerollt zeigt, dadurch das offene Ende des Behälters, entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verschließend;
2 eine vergrößere Teilschnittansicht des Verschlusselements entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine vergrößerte Teilschnittansicht ist, die ein innerhalb des Behälterkörpers angeordnetes Verschlusselement entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
4A eine geschnittene Vorderansicht ist, die ein Verschlusselement, das in den Behälterkörper eingeführt wird, entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
4B eine geschnittene Vorderansicht ist, die ein Verschlusselement, das innerhalb des Behälterkörpers angeordnet ist, entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
4C eine geschnittene Vorderansicht ist, die einen Heizkopf entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, der angeordnet ist, um erwärmte Luft zum Verschlusselement und zum Behälterkörper zuzuführen;
4D eine geschnittene Vorderansicht ist, die einen Stempel entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, der über dem Verschlusselement und dem Behälterkörper angeordnet ist, um den Rand des Verschlusselements und die Seitenwand des Behälterkörpers nach innen zu rollen; und
4E eine geschnittene Vorderansicht eines Behälterkörpers mit einem offenen Ende ist, der durch ein Verschlusselement entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung dichtgeschlossen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird jetzt unter Bezug auf die gezeichneten Abbildungen beschrieben, bei denen gleiche Bezugsziffern durchgehend auf gleiche Bauelemente verweisen. Zum Zweck der Deutlichkeit der Darstellung der Eigenschaften der vorlie genden Erfindung sind Größenverhältnisbeziehungen der Elemente in den gezeichneten Abbildungen nicht unbedingt beibehalten.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf einen dichtgeschlossenen Kunststoffverschluss 10 und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet der dichtgeschlossene Kunststoffverschluss 10 im Allgemeinen einen Behälterkörper 12, der eine Seitenwand 14 aufweist, und ein Verschlusselement oder -stopfen 30. Im Dichtschließprozess werden die Seitenwand 14 des Behälterkörpers und das Verschlusselement 30 nach innen gerollt.
Der Behälterkörper 10 beinhaltet eine Seitenwand 14, die eine Innenfläche 16, eine Außenfläche 18 und zwei Enden 22, 24 aufweist. Die zwei Enden 22, 24 und die Seitenwand 14 begrenzen eine Lagerkammer 28, die geeignet ist zur Lagerung von Lebensmitteln und Ähnlichem. In einer Ausführungsform können beide Enden 22, 24 geöffnet sein und geeignet, um entsprechend der vorliegenden Erfindung dichtgeschlossen zu werden. In einer anderen Ausführung kann ein Ende 24 durch eine Stirnwand 26 geschlossen sein. In einer Ausführungsform ist die Seitenwand 14 allgemein zylindrisch, sowohl innerhalb als auch außerhalb. Dennoch ist es selbstverständlich, dass andere, unrunde Querschnittsformen genutzt werden können. Die Seitenwand 14 kann durch Extrusion oder Spritzguss hergestellt sein, oder kann rollenförmig gewickelt und geschlossen sein, um einen überlappenden seitlichen Rand zu formen. Vorzugsweise besteht die Seitenwand 14 aus einem Polypropylen-Werkstoff, der eine Materialstärke ungefähr von etwa 0,381 mm (0,015 Zoll) bis ungefähr 0,584 mm (0,023 Zoll) aufweist. Der Werkstoff, der genutzt wird, um die Seitenwand 14 zu gestalten, kann auch Beimengungen beinhalten, wie zum Beispiel Calziumcarbonat und Polyethylen, um die Elastizitätseigenschaften der Seitenwand 14 zu verbessern.
Das Verschlusselement 30 beinhaltet eine Platte oder Wand 32 und einen ringförmigen Rand 34, sich davon allgemein senkrecht erstreckend. Der ringförmige Rand 34 hat eine Innenfläche 36, eine Außenfläche 38 und eine obere Kante 40. Benachbart der oberen Kante 40 hat der ringförmige Rand 34 einen Bereich reduzier ter Dicke, die einen dünnen Flansch 42 ausbildet. Der dünne Flansch 42 begrenzt den gesamten Umfang des ringförmigen Randes 34. Der dünne Flansch 42 ist vorgesehen, um das Verfahren des Dichtschließens des Verschlusselements 30 mit der Seitenwand 14 zu fördern, wie dies weiter unten behandelt wird. In einer Ausführung sind die Wand 32 des Verschlusselements und der ringförmige Rand 34 allgemein zylindrisch. Abermals, andere unrunde Querschnittsformen können dennoch genutzt werden. Das Verschlusselement 30 kann durch Extrusion oder Spritzguss hergestellt sein. Vorzugsweise besteht das Verschlusselement 30 aus Polypropylen-Werkstoff, der eine Materialstärke ungefähr von etwa 0,889 mm (0,035 Zoll) aufweist. Die Dicke des dünnen Flansches 42 ist vorzugsweise ungefähr etwa 0,254 mm (0,010 Zoll). Der Werkstoff, der genutzt wird, um das Verschlusselement 30 zu gestalten, kann auch Beimengungen beinhalten, wie zum Beispiel Calziumcarbonat und Polyethylen, um die Elastizitätseigenschaften des Verschlusselements 30 zu verbessern.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines dichtgeschlossenen Kunststoffbehälters 10 ist ein Verschlusselement 30 in den Behälterkörper 12 eingefügt, wie in 4A gezeigt. Wie in 4B dargestellt, ist das Verschlusselement 30 derart innerhalb der Seitenwand 14 des Behälterkörpers orientiert, dass sein Randbereich 32 innerhalb der Seitenwand angeordnet ist und sich sein Flanschbereich 42 benachbart dem Ende 22 der Seitenwand befindet. Vorzugsweise ist die obere Kante 40 des Verschlusselements im Wesentlichen bündig mit dem Ende der Seitenwand 14.
Sobald das Verschlusselement 30 richtig innerhalb der Seitenwand 14 angeordnet ist, werden der dünne Flansch 42 und das Ende 22 der Seitenwand erwärmt. In einer Ausführung werden der dünne Flansch 42 und das Ende 22 der Seitenwand durch das Aufbringen von erwärmter Luft erwärmt. Wie in 4C gezeigt, wird ein Heizkopf 46, aufweisend einen Luftverteiler 48, über der Seitenwand 14 und dem Verschlusselement 30 abgesenkt. Der Luftverteiler 48 weist waagerecht orientierte Öffnungen auf (nicht gezeigt), durch die die erwärmte Luft verteilt wird. Die Öffnungen sind derart am Luftverteiler 48 angeordnet, dass die erwärmte Luft in einem 360-Grad-Raster ausströmt. Wie gezeigt, ist der Luftverteiler 48 derart in einer Ebene angeordnet, dass er vertikal zentriert zum dünnen Flanschbereich 42 des Verschluss elements ist. Folglich ist der Luftverteiler 48 derart angeordnet, dass seine Öffnungen die erwärmte Luft in Richtung des dünnen Flansches 42 richten. Sobald der Heizkopf 46 positioniert ist, wird erwärmte Luft mit einer Temperatur von ungefähr 177 Grad Celsius bis 188 Grad Celsius (370 Grad Fahrenheit bis 390 Grad Fahrenheit) auf den dünnen Flansch 42 aufgebracht. Die erwärmte Luft wird ungefähr fünf bis sieben Sekunden lang aufgebracht. Der Fachmann wird es zu schätzen wissen, dass die Lufttemperatur und die Dauer, mit der die erwärmte Luft aufgebracht wird, variiert werden kann. Zum Beispiel wenn wärmere Luft aufgebracht wird, wird die Dauer kürzer. Wenn kühlere Luft aufgebracht wird, wird die Dauer länger.
Durch Wärmeleitung wird ein Teil der Wärme, die auf den Bereich des dünnen Flansches 42 des Verschlusselements aufgebracht wird, zum angrenzenden Ende 22 der Seitenwand geführt. Wenn die erwärmte Luft aufgebracht wird, wird der Bereich des dünnen Flansches 42 zu schmelzen beginnen und das Ende 22 der angrenzenden Seitenwand wird erweichen, aber nicht vollständig schmelzen. In einer anderen Ausführung wird die erwärmte Luft eher auf die Außenfläche 18 der Seitenwand als auf den Flansch 42 des Verschlusselements aufgebracht. In dieser Ausführung wird ein Teil der Wärme, die auf die Seitenwand 14 aufgebracht wird, auf den Flansch 42 des Verschlusselements übertragen. Wie oben erläutert ist das Verschlusselement 30 mit einem dünnen Flansch 42 versehen, so dass der Werkstoff des Verschlusselements 30 schneller schmilzt als der Werkstoff der Seitenwand 14. Wie weiter unten beschrieben, unterstützt dies das Verfahren des Dichtschließens des Verschlusselements 30 mit der Seitenwand 14. Während des Erwärmungsvorgangs beginnen das Verschlusselement 30 und die Seitenwand 14, miteinander zu verschmelzen.
Sobald das Verschlusselement 30 und die Seitenwand 14 erwärmt sind, werden beide nach innen gerollt, um eine Dichtung zu erzeugen. Wie in 4D dargestellt, wird ein Stempel 50 auf das Verschlusselement 30 und die Seitenwand 14 abgesenkt. Der Stempel 50 hat ein Profil, das es ermöglicht, den Flansch 42 des Verschlusselements und die Seitenwand 14 zu rollen. Wie in 4D gezeigt, ist der äußerste Bereich des Stempels 50 eine nach innen geneigte Wand 52, die seinen gesamten Umfang umschließt. Die nach innen geneigte Wand 52 führt die Anordnung aus Behälterkörper 12 und Verschlusselement 30 zur Ausrichtung mit dem Stempel 50. In ihrem höchsten Bereich schließt die nach innen geneigte Wand 52 in einem Radius 54 ab. Sobald der Radius 54 auf die obere, äußere Kante 20 der Seitenwand trifft, beginnen das Ende 22 der Seitenwand und der Flansch 42 des Verschlusselements, nach innen zu rollen. Dieser nach innen gerichtete Rollvorgang hält an bis der Flansch 42 des Verschlusselements herum- und auf sich selbst zurückgerollt ist, wie in 1 zu sehen. Während dieses Rollvorgangs verschmelzen der geschmolzene Werkstoff des Flansches 42 des Verschlusselements und der erweichte Werkstoff des Endes 22 der Seitenwand miteinander aufgrund der relativ kleinen Größe des Radius 54. Dieses Verschmelzen erzeugt eine Dichtung zwischen dem Flansch 42 des Verschlusselements und dem Ende 22 der Seitenwand, die sich um ihren gesamten 360-Grad-Umfang erstreckt. 4E zeigt den sich ergebenden heißversiegelten Behälter, der mit diesem Verfahren gestaltet wird.
Aus dem Vorhergehenden kann erkannt werden, dass der dichtschließende Kunststoffbehälter und das Verfahren zu seiner Herstellung besonders gut geeignet sind für die vorgestellten Verwendungszwecke. Darüber hinaus, da bestimmte Änderungen an obiger Erfindung gemacht werden können, ohne ihren Rahmen zu verlassen, ist es beabsichtigt, dass alle Gegenstände, die in den obigen Beschreibungen enthalten sind oder in den begleitenden Zeichnungen gezeigt werden, als Veranschaulichungen und nicht in einem einschränkenden Sinn interpretiert werden. Es ist auch selbstverständlich, dass die folgenden Ansprüche allgemeine und hier beschriebene spezifische Eigenschaften abdecken sollen.

Claims

Verfahren zum Dichtschließen von Kunststoffbehältern, das die folgenden Arbeitsschritte aufweist: Bereitstellen eines Behälterkörpers, mit einer Seitenwand, einem ersten Ende und einem zweiten Ende; Bereitstellen eines Verschlusselements, mit einer Basis mit einem Umfang und einem Rand, der sich davon allgemein senkrecht erstreckt, wobei der Rand in einer oberen Kante abschließt; Einfügen des Verschlusselements in den Behälterkörper benachbart zu mindestens einem der Enden, derart, dass die obere Kante des Randes im Wesentlichen bündig mit einem der Enden ist; Erwärmen der oberen Kante des Randes und des Endes des Behälterkörpers; und nach innen Rollen der oberen Kante des Randes und des Endes des Behälterkörpers und dadurch Verschmelzen des Verschlusselements mit dem Behälterkörper.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Behälterkörper aus einem Polypropylen-Werkstoff besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Rand des Verschlusselements aus einem Polypropylen-Werkstoff besteht.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Rand des Verschlusselements benachbart zu seiner oberen Kante einen Umfangsbereich reduzierter Dicke aufweist.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Erwärmens das Richten von erwärmter Luft in Richtung des Bereiches des Verschlusselements mit reduzierter Wandstärke beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Schritt des Erwärmens den Bereich reduzierter Wandstärke des Verschlusselements schmilzt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die erwärmte Luft durch eine Heizeinrichtung mit einem Luftverteiler zugeführt wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Erwärmens beginnt, den Behälterkörper und das Verschlusselement miteinander zu verschmelzen.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Rollens das Erfassen der oberen Kante des Randes und des Endes des Behälterkörpers mit einem Stempel aufweist, der ein Profil mit einem Radius, der das nach innen Rollen der oberen Kante des Randes und des Endes des Behälterkörpers unterstützt, aufweist.
Verfahren zum Dichtschließen von Kunststoffbehältern, das die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Behälterkörpers, versehen mit einer Seitenwand und einem offenen Ende mit einer Endkante; Bereitstellen eines Stopfens, versehen mit einem Körper und einem sich daraus erstreckenden umlaufenden Rand, der in einer Endkante endet; Positionieren des Stopfens innerhalb des offenen Endes des Behälterkörpers mit einer Ausrichtung derart, dass die Endkante des Randes des Stopfens unmittelbar benachbart zu der Endkante des Behälterkörpers ist; Erwärmen der Endkante des Randes des Stopfens und der Endkante des Behälterkörpers und Rollen der Endkante des Randes des Stopfens und der Endkante des Behälterkörpers und dadurch Dichtschließen des offenen Endes des Behälterkörpers.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Stopfen einen Umfangsbereich reduzierter Dicke benachbart zu seiner Endkante hat.
Dichtgeschlossener Kunststoffbehälter, mit: einer Seitenwand, beinhaltend ein offenes Ende, ausgelegt zur Aufnahme eines Verschlusselements; einem Verschlusselement, beinhaltend eine Verschlussplatte und einen sich davon erstreckenden ringförmigen Rand, der an einer Endkante endet; wobei das Verschlusselement derart innerhalb der Seitenwand angeordnet ist, dass der ringförmige Rand des Verschlusselements zu dem offenen Ende der Seitenwand benachbart ist und wobei der Rand des Verschlusselements und das offene Ende der Seitenwand nach innen gerollt sind, um das offene Ende der Seitenwand dichtzuschließen.
Dichtgeschlossener Kunststoffbehälter nach Anspruch 12, bei dem die Seitenwand aus Polypropylen-Werkstoff besteht.
Dichtgeschlossener Kunststoffbehälter nach Anspruch 12 oder 13, bei dem der Rand des Verschlusselements aus Polypropylen-Werkstoff besteht.
Dichtgeschlossener Kunststoffbehälter nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem der Rand des Verschlusselements sich im Wesentlichen senkrecht von der Verschlussplatte erstreckt.
Dichtgeschlossener Kunststoffbehälter nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem der Rand des Befestigungselements einen umlaufenden Bereich reduzierter Wandstärke benachbart seiner Endkante hat.
Dichtgeschlossener Kunststoffbehälter nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem der Rand des Verschlusselements und das offene Ende der Seitenwand zusammengeschmolzen sind.