DE10311080A1

DE10311080A1 - Kartusche für fließfähige Massen

Info

Publication number: DE10311080A1
Application number: DE10311080A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich Dr. Herold; Stephan Neuhaus
Original assignee: Delo Industrieklebstoffe GmbH and Co Kgaa
Current assignee: Delo Industrieklebstoffe GmbH and Co Kgaa
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: DE10311080B4

Abstract

Eine Kartusche 10 zum blasenfreien Lagern und Ausbringen von fließfähigen Massen 18 ist durch einen Kolben 14 dicht verschlossen, der einen in das hintere Kartuschenende eingreifenden Ring 15 und eine mit diesem verbundene Folie 17 aufweist. Die Folie 17 ist gegenüber dem Ring 15 verschieblich, so dass sie temperaturbedingte Volumenänderungen des Kartuscheninhalts 18 ausgleichen kann, ohne dass in der Kartusche 10 ein Unterdruck mit der Gefahr eines Nachsaugens von Luft entsteht.

Description

Flüssigkeiten oder pastöse Massen werden häufig in Kartuschen abgefüllt und stehen in dieser Verpackung dem Endverbraucher zur Verfügung. In der Regel, insbesondere bei Kleb- und Dichtstoffen in der industriellen Fertigung, kommt es darauf an, dass die Materialien vom Hersteller absolut blasenfrei bereitgestellt werden.
So führt bereits ein kleiner Lufteinschluss im Material während der Fertigung und Montage von elektronischen Bauteilen zum Ausschuss teurer Produkte. Da für die Chipfertigung nur kleine Kleb- oder Dichtstoffmengen (z.B. 0,003 mg) benötigt werden, führt schon ein mit dem Auge kaum wahrnehmbarer Lufteinschluss zu Ausschuss. Oft muss dann die Fertigungsanlage gestoppt und gereinigt werden, da die aus einer feinen Dosiernadel austretende, stark komprimierte Luft beim Zerplatzen Kleb- oder Dichtstoffteilchen mitreißt, die sich auf der hoch-reinen Fertigungsanlage und den zu fertigenden Produkten verteilen.
Der Produzent von Kleb- und Dichtstoffen wird die Herstellung der Materialien in der Regel unter Vakuum durchführen. Auch das Befüllen der Kartuschen und ihr Verschließen mit einem Auspresskolben sollte unter Vakuum erfolgen. Damit wird sichergestellt, dass das Material blasenfrei in einer verschlossenen, versandfähigen Kartusche abgefüllt ist.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass beim Hersteller absolut blasenfrei abgefüllte Kartuschen, die anschließend versandt wurden, beim Endverbraucher große Lufteinschlüsse aufweisen können.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Kartusche und eingefülltem Material unterscheiden. In der Regel ist die thermische Ausdehnung von flüssigem Kunststoff (Füllgut) größer als die von festem Kunststoff (Kartusche). Sinkt die Lagertemperatur einer bei Raumtemperatur abgefüllten Kartusche, so wird sich die pastöse Flüssigkeit stärker zusammenziehen als die Kartusche selbst.
Der Verschlusskolben, der eine dichtende Funktion hat, ist in die Kartusche eingepresst und kann aufgrund seiner Wandreibung der Kontraktion des Füllmaterials nicht folgen. Somit entsteht zwischen Füllmaterial und Verschlusskolben ein Unterdruck. Kleine Unebenheiten in der Kartuschenwandung führen aufgrund von Undichtigkeiten über einen längeren Zeitraum zu einem Druckausgleich, so dass sich anschließend Luft zwischen Material und Kolben befindet. Bei Erwärmung der Kartusche über die Raumtemperatur hinaus schiebt das Füllmaterial den Verschlusskolben aus seiner bisherigen Position in Richtung Kartuschenende. Bei häufigem Temperaturwechsel kann man beobachten, dass auf diese Art der Verschlusskolben immer weiter nach hinten gepumpt wird.
Dieser Effekt wird um so deutlicher, je größer die Temperaturunterschiede sind. Im Bereich der elektronischen Fertigung werden vielfach Zweikomponenten-Kleb- und Dichtstoffe eingesetzt, die bereits beim Hersteller angemischt werden. Die Polymerisation wird bei niedrigen Temperaturen (–20 bis –50 °C) eingefroren. Der Transport erfolgt tiefgefroren, und die Kartuschen werden erst kurz vor dem Fertigungseinsatz wieder aufgetaut. Wird die Kühlkette während Transportes und Lagerung nicht perfekt eingehalten, so findet man extreme Lufteinschlüsse in einem vorher blasenfreien Material. Dabei verbleiben die eingesogenen Luftblasen nicht am Verschlusskolben selbst, sondern wandern abhängig von der Stellung der Kartusche bei der Lagerung durch das gesamte Füllmaterial.
Bei Einsatz von unter UV- oder Blaulicht aushärtenden einkomponentigen Kleb- oder Dichtstoffen sind die Kartuschen lichtundurchlässig eingefärbt. Eine optische Kontrolle auf Blasenbildung von außen ist daher völlig ausgeschlossen.
Eine Möglichkeit die Blasenfreiheit nach der Abfüllung zu erhalten, könnte darin gesehen werden, die Kartuschen vakuumdicht zu verpacken. Flüssige Kunststoffe neigen jedoch zum Ausgasen oder Aufschäumen unter Vakuum, weshalb diese Methode ausscheidet.

Aufgabe der Erfindung ist es sicherzustellen, dass blasenfrei abgefüllte Kartuschen auch nach mehrfachen und/oder extremen Temperaturwechseln nur blasenfreies Material abgeben.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der in Anspruch 1 gekennzeichneten Kartusche. Der danach vorgesehene verschiebliche Teil der Kolben-Querwand vermag Volumenänderungen des Kartuscheninhalts zu folgen, ohne dass eine Kontraktion der abgefüllten Masse zu einem Unterdruck führt. Bei der erfindungsgemäßen Kartusche wird so die Gefahr vermieden, dass bei Temperaturänderungen Luft nachgezogen wird.

Bezüglich der Wirksamkeit und vom Standpunkt der Fertigung vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben. Die Anordnung nach den Ansprüchen 8 bis 10, die eine eigene Erfindung darstellen kann, ist insofern besonders zweckmäßig, als sie Lufteinschlüsse in der Masse beim Öffnen der Kartusche vermeidet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigt

1 einen Längsschnitt durch eine Kartusche,

2 einen Längsschnitt durch den Kolben der Kartusche nach 1 im Ausgangszustand,

3 denselben Kolben und einen Einpress-Stempel beim Befüllen der Kartusche, und

4 eine Anordnung zum Ausbringen des Kartuscheninhalts in eine Produktleitung.

Die in 1 gezeigte Kartusche 10 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 11, das am vorderen (in 1 unteren) Ende eine mit einer Kappe 12 versehene Ausbringöffnung 13 aufweist und an seinem hinteren (oberen) Ende durch einen Kolben 14 dicht verschlossen ist.

Der Kolben 14 ist in 2 in seinem ursprünglichen Zustand gezeigt. Er besteht aus einem Ring 15, der an seinem vorderen (unteren) Ende eine Dichtkante 16 zur Abdichtung gegenüber der Innenwand des Kartuschengehäuses 11 bildet. Die Querwand des Kolbens 14 ist von einer flexiblen Folie 17 gebildet, deren Fläche deutlich größer ist als die innere Querschnittsfläche des Rings 15, so dass sie in dem in 2 gezeigten Zustand eine stark gewölbte Form aufweist.

Die Folie 17 kann aus dem gleichen Kunststoff wie der Ring 15 des Kolbens 14 gebildet und im Spritzwerkzeug einstückig mit diesem hergestellt sein. Alternativ kann es sich auch um eine Folie handeln, die, wie in 2 angedeutet, mit der Stirnseite des Rings 15 verschweißt ist. Jedenfalls besteht die Folie 17 aus einem zwar flexiblen, aber im wesentlichen unelastischen Material.

3 zeigt den Kolben 14 in dem Zustand, in dem er nach Befüllen der Kartusche 10 mit der auszubringenden fließfähigen Masse 18 mit Hilfe eines Einpress-Stempels 19 gegen die Masse gedrückt wurde. Dabei ist die Folie 17 zwischen dem ebenen Boden 20 des Stempels 19 und der Masse 18 zusammengedrückt worden, so dass die in 2 gezeigte Wölbung der Folie 17 verschwunden ist und die Folie 17 die in 3 angedeutete gefaltete, im wesentlichen quer zur Zylinderachse der Kartusche 10 verlaufende Form angenommen hat.

Nach Entfernen des Eintrittsstempels befindet sich somit die Folie 17 des Kolbens 14 in einer mittleren Lage. Dehnt sich die fließfähige Masse 18 infolge Temperaturerhöhung stärker aus als die aus verhältnismäßig steifem Kunststoff bestehende Kartusche 10, so wird sie die Folie 17 des Kolbens 14 nach außen wölben. Zieht sich die Masse 18 bei Temperaturerniedrigung zusammen, so kann die Folie 17 dieser Kontraktion nach innen folgen.

Beide Bewegungen führen wegen der flexiblen aber unelastischen Folie 17 zu keiner Druckänderung im Innern der Kartusche 10. Daher besteht auch keine Tendenz, dass die kontrahierende Masse 18 durch etwaige Undichtigkeiten zwischen der Dichtkante 16 und der Zylinderinnenwand der Kartusche 10 hindurch Luft nachzieht. Die Masse 18 bleibt daher auch bei längerer Lagerung und extremen Temperaturwechseln blasenfrei.

Zum Ausbringen der Masse 18 wird die Kappe 12 entfernt, so dass eine die Ausbringöffnung 13 versiegelnde Folie 21 freigelegt wird; siehe 4. Die Folie 21 wird mit der Spitze 22 eines Anschlussteils 23 durchstoßen, das an seinem entgegengesetzten Ende einen Nippel 24 zum Anschluss einer (nicht gezeigten) Produktleitung aufweist. Die Spitze 22 wird von einem Kreuzmesser 25 gebildet, das an einem verjüngten Endabschnitt 26 des Anschlussteils 23 ausgebildet ist.

Der Außendurchmesser des Endabschnitts 26 ist kleiner als der Innendurchmesser der Ausbringöffnung 13, so dass beim Einführen des Endabschnitts 26 in die Ausbringöffnung 13 ein schmaler Ringraum zur Aufnahme von Teilen der durchstoßenen Folie 21 verbleibt. Dadurch wird vermieden, dass derartige Folienteile in die aus der Kartusche 10 in das Anschlussteil 23 und durch dieses hindurch in die Produktleitung strömende Masse gelangt.

Während des Ausbringens wird das Anschlussteil 23 durch einen zwischen dem Endabschnitt 26 und dem im Durchmesser größeren Griffteil 27 des Anschlussteils 23 vorgesehenen O-Ring 28 gegenüber der Ausbringöffnung 13 abgedichtet.

Claims

Kartusche zum Lagern und Ausbringen von fließfähigen Massen (18) mit einem zylindrischen Gehäuse (11), das am vorderen Ende eine Ausbringöffnung (13) aufweist und am hinteren Ende durch einen Kolben (14) dicht verschlossen ist, der einen in das hintere Kartuschenende eingreifenden Ring (15) und eine mit diesem verbundene Querwand (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (17) einen gegenüber dem Ring (15) verschieblichen Teil aufweist.
Kartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (17) des Kolbens (14) im wesentlichen unelastisch ist.
Kartusche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Querwand (17) größer ist als die innere Querschnittsfläche des Rings (15).
Kartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (17) eine mit dem Ring (15) verbundene Folie (17) ist.
Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (17) mit dem Ring (15) einstückig ausgebildet ist.
Kartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwand (17) vorgewölbt oder gefaltet ist.
Kartusche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbringöffnung (13) durch eine Folie (21) dicht verschlossen ist.
Anordnung zum Ausbringen einer fließfähigen Masse (18) aus einer Kartusche (10), die an ihrem vorderen Ende eine Ausbringöffnung (13) aufweist, insbesondere einer Kartusche (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbringöffnung (13) durch eine Folie (21) dicht verschlossen ist, und dass ein in die Ausbringöffnung (13) einführbares Anschlussteil (23) vorgesehen ist, dessen Eintrittsende eine Spitze (22) zum Durchstoßen der Folie (21) aufweist, wobei Anschlussteil (23) und Ausbringöffnung (13) so bemessen sind, dass zwischen der Innenwand der Ausbringöffnung (13) und der Außenwand des Anschlussteils (23) ein Ringraum zur Aufnahme von Teilen der durchstoßenen Folie (21) verbleibt.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (22) des Anschlussteils (23) als Kreuzmesser (25) gestaltet ist.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (23) eine Anschlagfläche mit einem Dichtungselement (28) zum Eingriff mit einer am vorderen Ende der Ausbringöffnung (13) der Kartusche (10) vorhandenen Gegenfläche aufweist.