DE102011000494A1

DE102011000494A1 - Verfahren zum Herstellen eines Deckels aus Kunststoff für einen Aufbewahrungsbehälter

Info

Publication number: DE102011000494A1
Application number: DE102011000494A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: EMSA GmbH
Current assignee: EMSA GmbH
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2031-02-04
Also published as: DE102011000494B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Deckels (10) aus Kunststoff für einen Aufbewahrungsbehälter, welcher Deckel (10) wenigstens zwei Rastlaschen (11) umfasst, die jeweils über ein Filmgelenk (12) an den Außenrand eines Basisbereichs (13) angebunden sind und die zur Verbindung mit Verriegelungsvorsprüngen des Aufbewahrungsbehälters dienen, und zwar mit folgenden Verfahrensschritten: a) Herstellen eines Deckels (10) mit dem Basisbereich (13) und den Rastlaschen (11) aus einem harten thermoplastischen Kunststoff durch Spritzgießen in eine Spritzgießform; b) Abkühlen der Kunststoffschmelze in der Spritzgießform bis zum Erstarren; c) Entformen des Deckels (10) aus der Spritzgießform. Um die Lebensdauer der Filmgelenke zu erhöhen, bleibt im Schritt b) der Bereich der Filmgelenke (12) partiell ungekühlt bleibt und unmittelbar nach dem Entformen des Deckels (10) werden die Filmgelenke (12) im noch warmen Zustand über mehrfaches Auf- und Abbewegen der Rastlaschen (11) wechselseitig umgebogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Deckels aus Kunststoff für einen Aufbewahrungsbehälter, welcher Deckel wenigstens zwei Rastlaschen umfasst, die jeweils über ein Filmgelenk an den Außenrand eines Basisbereichs angebunden sind und die zur Verbindung mit Verriegelungsvorsprüngen des Aufbewahrungsbehälters dienen, mit wenigstens folgenden Verfahrensschritten:

a) Herstellen eines Deckels mit dem Basisbereich und den Rastlaschen aus einem harten thermoplastischen Kunststoff durch Spritzgießen in eine Spritzgießform;
b) Abkühlen der Kunststoffschmelze in der Spritzgießform bis zum Erstarren;
c) Entformen des Deckels aus der Spritzgießform.

Ein solchermaßen hergestellter Deckel ist beispielsweise aus der EP 1172304 A1 oder aus der US 2004/0084464 A1 bekannt. Die Rastlaschen ermöglichen eine feste und flüssigkeitsdichte Verriegelung mit einem zugehörigen Behälter. Die Anbindung der Rastlaschen über Filmgelenke stellt eine kostengünstige, aber auch Platz sparende Möglichkeit der Verbindung dar, denn eine wenige Millimeter breite Lasche als Filmgelenk reicht für eine gute Anbindung aus, die zudem eine Verformung um einen großen Winkel erlaubt. Das Filmgelenk, auch Filmscharnier genannt, kann in einem Produktionsschritt mit den anderen Bereichen des Deckels und kann aus dem gleichen Material gebildet werden wie diese.
Der Nachteil besteht darin, dass innerhalb des Filmgelenks die Molekülketten bei starker und häufiger Beanspruchung reißen können. Es kommt dann zunächst zum Weißbruch, also zur Bildung mikroskopisch kleiner Bereiche, deren Begrenzungsflächen mit einzelnen extrem verstreckten Materialsträngen überbrückt sind und die durch eine milchig weiße Verfärbung erkennbar werden. Weißbruch ist eine Vorschädigung des Materials und kann der Beginn eines vollständigen Materialbruches sein. Reißt die Rastlasche dann ab, wird der Deckel unbrauchbar.
Aufgabe ist es daher, die Haltbarkeit der Filmgelenke so zu verbessern, dass die Filmgelenke bei üblicher Beanspruchungsart über die vorgesehene Produktlebenszeit funktionsfähig bleiben.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass im Schritt b) der Bereich der Filmgelenke partiell ungekühlt bleibt und dass unmittelbar nach dem Entformen des Deckels, im noch warmen Zustand die Filmgelenke über mehrfaches Auf- und Abbewegen der Rastlaschen wechselseitig umgebogen werden.
Durch diese Maßnahme wird folgendes erreicht:
Die Molekülketten werden im Moment des Einspritzens ohnehin durch die Formgebung im Spritzgießwerkzeug so ausgerichtet, dass sie sich möglichst vom zentralen Bereich des Deckels hin zu den Rastlaschen und damit quer zu der Längserstreckung des Filmgelenks ausrichten.
Dadurch, dass bewusst keine direkte Kühlung des Formteils in dem Bereich der Filmscharniere erfolgt, kann eine besonders gleichmäßige Orientierung erreicht werden, da ein frühzeitiges Einfrieren der Molekülstruktur vermieden wird. Das Wechselbiegen führt zudem dazu, die Molekülketten zu strecken und auszurichten. Durch die Streckung und die Ausrichtung in Beanspruchungsrichtung kann das frühzeitige Entstehen von Weißbruch im späteren Gebrauch vermieden werden.
Um dieses Verfahren zur Konditionierung der Filmgelenke in einer industriellen Serienproduktion anwenden zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Entformen mittels eines Manipulators erfolgt und dass das wechselseitige Umbiegen der Filmgelenke durch die folgenden Schritte bewirkt wird:

d) Bereitstellen einer Deckelschablone mit wenigstens einer Ausnehmung, deren Öffnungskontur größer ist als die Umfangskontur des Deckels mitsamt den rechtwinklig dazu angestellten Rastlaschen jedoch kleiner ist als die Umfangskontur des Deckels mitsamt den in der Deckelebene nach außen abgespreizten Rastlaschen;
e) Hindurchführen des Deckels durch die Ausnehmung in der Deckelschablone, wobei die Außenbereiche der Rastlaschen am Rand der Ausnehmung zunächst zurückgehalten werden und sich mit zunehmender Verformung der Filmgelenke die Rastlaschen in Bewegungsrichtung des Manipulators ausrichten;
f) Erneute Verformung der Filmgelenke durch Zurückziehen des Deckels durch die Ausnehmung;
g) Wiederholung der Schritte e) bis f).

Ein separates Greifen oder Einspannen aller Rastlaschen ist somit nicht notwendig. Vielmehr kann der Manipulator, der ohnehin eingesetzt wird, um den Deckel aus dem Spritzgießwerkzeug zu entnehmen, den Deckel zentral im Basisbereich greifen, um ihn durch die Schablone zu ziehen, wodurch die Filmgelenke der seitlich angebundenen Rastlaschen umgebogen werden. Alle randseitig angebundenen Rastlaschen können dadurch in einer gemeinsamen Bewegung zugleich behandelt werden.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Querschnitt des Manipulatorarms mindestens so groß sein kann wie der Basisbereich des Deckels, nämlich maximal so groß, dass er noch durch die Ausnehmung in der Schablone passt. Es werden also keine filigranen Handhabungsgeräte benötigt.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1 einen Deckel mit Rastlaschen vor einer Schablone;
2a–2c das Umbiegen der Rastlaschen beim Durchdrücken des Deckels in einer Abwärtsbewegung und
3a–3b das Umbiegen der Rastlaschen beim Durchziehen des Deckels in einer Aufwärtsbewegung.
1 zeigt einen rechteckigen Deckel 10 mit einem Basisbereich 13. An allen vier Kanten sind Rastlaschen 11 über Filmgelenke 12 angebunden.
Hinter dem Deckel 10 ist schematisch eine Schablone 20 mit einer Ausnehmung 21 dargestellt. Die Ausnehmung 21 ist, wie man aus 1 deutlich sieht, kleiner als die Umfangskontur des Deckels 10, sofern die Rastlaschen 11 seitlich abgespreizt sind. Sie ist aber andererseits so groß, dass sie ein Durchtauchen des gesamten Deckels 10 mitsamt der Rastlaschen 11 erlaubt, wenn sich die Rastlaschen 11 umbiegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren unter der bevorzugten Verwendung einer Schablone 20 stellt sich damit wie folgt dar:
Der Deckel 10 wird in dem Basisbereich 13 zentral gegriffen, insbesondere wird er schon im geöffneten Spritzgießwerkzeug gegriffen und aus diesem entnommen. Dazu kann ein Saugheber eines Manipulators benutzt werden.
Drückt man den Deckel 10 aus der in 1 gezeigten Lage oberhalb der Schablone 20 durch die Ausnehmung 21 nach unten, dann ergibt sich die Bewegungsabfolge an den seitlichen Rastlaschen 11, die in den 2a und 2b skizziert ist.
2a zeigt eine zu 1 korrespondierende Ausgangslage.
Bei der weiteren Bewegung bleiben die Rastlaschen 11 zunächst am Rand der Ausnehmung 21 an der Schablone hängen, während der Basisbereich 13 bereits tiefer durch die Ausnehmung 21 abtaucht, wie 2b zeigt. Dadurch verändert sich der Winkel der Rastlaschen 11 in Bezug auf den Basisbereich und dadurch werden die Filmgelenke 12 zunehmend gebogen.
Die Abwärtsbewegung erfolgt soweit, bis sich der Deckel 10 samt Rastlaschen vollständig unterhalb der Schablone 20 befindet.
Der Deckel 10 wird dann anschließend durch die Ausnehmung 21 in der Schablone 20 wieder hochgezogen, was in den 3a bis 3c dargestellt ist.
Zunächst, entsprechend 3a, legen sich die Rastlaschen 11 wieder an die Unterseite der Schablone 20 an.
Wenn bereits der Basisbereich 13 durch die Ausnehmung 21 gezogen wird, so bleiben jedoch die Rastlaschen 11 zunächst randseitig hängen, vgl. 3b.
3c zeigt den Moment, in welchem die Filmgelenke 12 soweit umgebogen sind bzw. die Rastlaschen 11 einen solchen Winkel einnehmen, dass nun der gesamte Deckel 11 durch die Ausnehmung 21 passt.
Es reichen einige Vorgänge, insbesondere ein etwa 4 bis 10faches Umbiegen, aus. In dieser Zeit kühlt der Kunststoff im Bereich soweit ab, dass die mit dem Umbiegen bewirkte Orientierung der Moleküle in den Filmgelenken 12 endgültig eingefroren wird.
Wesentlich ist also, dass die Massetemperatur sich beim Umbiegen in einem Bereich befindet, der noch eine Beeinflussung der Molekülstruktur erlaubt. Vorteilhaft ist es daher, wenn das Umbiegen sehr schnell beginnt und abgeschlossen wird, nämlich am besten innerhalb von etwa 5 Sekunden nach der Entformung.
Wird zur Fertigung des Deckels beispielsweise ein Polypropylen verwendet, dann sollte das wechselseitige Umbiegen bei einer Massetemperatur von mehr als 50°C durchgeführt werden.
Die Rastlaschen sollten, je nach Geometrie von Deckel und Schablone, um einen möglichst großen Winkel von 120°–180° umgebogen werden, um eine nachhaltige Molekülorientierung zu bewirken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1172304 A1 [0002]
US 2004/0084464 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Deckels (10) aus Kunststoff für einen Aufbewahrungsbehälter, welcher Deckel (10) wenigstens zwei Rastlaschen (11) umfasst, die jeweils über ein Filmgelenk (12) an den Außenrand eines Basisbereichs (13) angebunden sind und die zur Verbindung mit Verriegelungsvorsprüngen des Aufbewahrungsbehälters dienen, mit wenigstens folgenden Verfahrensschritten: a) Herstellen eines Deckels (10) mit dem Basisbereich (13) und den Rastlaschen (11) aus einem harten thermoplastischen Kunststoff durch Spritzgießen in eine Spritzgießform; b) Abkühlen der Kunststoffschmelze in der Spritzgießform bis zum Erstarren; c) Entformen des Deckels (10) aus der Spritzgießform; dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) der Bereich der Filmgelenke (12) in der Spritzgießform partiell ungekühlt bleibt und dass unmittelbar nach dem Entformen des Deckels (10), im noch warmen Zustand die Filmgelenke (12) über mehrfaches Auf- und Abbewegen der Rastlaschen (11) wechselseitig umgebogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entformen mittels eines Manipulators erfolgt und dass das wechselseitige Umbiegen der Filmgelenke (12) durch die folgenden Schritte bewirkt wird: d) Bereitstellen einer Deckelschablone (20) mit wenigstens einer Ausnehmung (21), deren Öffnungskontur größer ist als die Umfangskontur des Deckels (10) mitsamt den rechtwinklig dazu angestellten Rastlaschen (11), jedoch kleiner ist als die Umfangskontur des Deckels (10) mitsamt den in der Deckelebene nach außen abgespreizten Rastlaschen (11); e) Hindurchführen des Deckels (10) durch die Ausnehmung (21) in der Deckelschablone (20), wobei die Außenbereiche der Rastlaschen (11) am Rand der Ausnehmung (21) zunächst zurückgehalten werden und sich mit zunehmender Verformung der Filmgelenke (12) die Rastlaschen (11) in Bewegungsrichtung des Manipulators ausrichten; f) Erneute Verformung der Filmgelenke durch Zurückziehen des Deckels (10) durch die Ausnehmung (21); g) Wiederholung der Schritte e) bis f).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte e) und f) 4mal bis 10mal wiederholt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dass die Schritte e) und f) innerhalb von 5 Sekunden nach der Entformung durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten e) und f) die Rastlaschen (11) um jeweils 120° bis 180° umgebogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polypropylen ist und die Schritte e) bis f) bei einer Massetemperatur von mehr als 50° durchgeführt werden.