DE1536203B1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines behaelters aus einem mit einer endkappe verbunde/ n mantel aus einer kunststoffolie - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters aus einem mit einer Endkappe mit gekrtimmtem Querschnitt verbundenen Mantel aus einer Kunststoffolie, bei dem eine ebene Folie zu dem Mantel gebogen wird, die seitlichen Ränder der Folie längs einer axialen Naht miteinander verbunden werden und die Endkappe mit dem Mantel verbunden wird.
• Ein derartiges Verfahren ist aus der französischen Patentschrift 872 149 bekannt. Ein Nachteil der nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Behälter ist die Schwäche des Mantels, der leicht einem seitlichen Druck nachgibt, der dann auf den Inhalt des Behälters wirkt. Ein weiterer Nachteil ist, daß Einknickdrücke auf die Enden des Behälters von dem Behältermantel nicht aufgenommen werden können.
• Es ist auch schon bekannt, biaxial orientierte Kunststoffolien für die Herstellung von Behältern zu verwenden (USA.-Patenischriften 2 967 654 und 3 019 957). Solche FoIien wurden auch schon kalt gefaltet (USA.-Patentschrift 2 954 725). Es ist weiter bekannt, Kunststoffolien mit Sternwalzen zick-zackförmig zu verformen (schweizer Patentschrift 213 471). Solche zick-zack-förmig gefalzte Folien lassen sich jedoch mit ihren Rändern schlecht mit Endverschlüssen verbinden, so daß sie nicht für die Herstellung von Behältern in großen Mengen geeignet sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter herzustellen, dessen Behälterwand so steif rist, daß sie Drücke, die auf sie wirken, besser aufnimmt als dies bei den nach dem bekannten Verfahren hergestellten Behältern der Fall ist, und wobei der Mantel des Behälters dennoch leicht mit Endkappen verbunden werden kann. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eine verformbare halbsteife Folie vor dem Biegen zum Mantel in ihrem Mittelbereich quer zu zwei glatt bleibenden Randstreifen faltenförmig geprägt wird, das Biegen zum Mantel mit den geprägten Falten in Achsrichtung des Mantels erfolgt und an beiden Enden des Mantels Endkappen mit gekrümmtem Querschnitt mit den glatten Randstreifen des Mantels verbunden werden. Vorteilhafterweise wird die Folie zum faltenförmigen Prägen ihres Mittelbereiches entlang den Faltkanten mit einem den Kunststoff zum Flie#en bringenden Druck beaufschlagt.
• Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung mit zwei einander zugeordneten antreibbaren PrägetrommeIn, in deren Spalt die Folie prägbar ist, die zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß jede Prägetrommel an ihrem Umfang in Abständen voneinander und gegenüber der anderen Präge trommel versetzt angeordnete elastisch verformbare Polster aufweist, zwischen denen jeweils einem der Polster der anderen Prägewalze gegenüberliegende Prägemesser angeordnet sind.
• Ein mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellter Behältermantel weist also glatte Ränder auf, die leicht mit den Endkappen verbunden werden können und ist zwischen diesen Rändern faltenförmig geprägt, so daß der Mantel höhere Drücke als ein glatter Mantel aufnehmen kann. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist verhältnisrnäßig einfach und wirtschaftlich zu bauen und kann mit großer Geschwindigkeit betrieben werden, um die gewünschten rohrförmigen Mäntel herzustellen.
• An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Ws zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitsbehälters, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. l, Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Falzvorrichtung, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Behältermantels, Fi g. 5 eine perspektivische Ansicht der einzelnen Teile des Behälters nach F i g. 1.
• F i g. 6 eine Teilansicht einer Vorrichtung zum Aufbringen einer Endkappe F i g. 7 einen Teilschnitt des oberen Teils eines Behälters, Fi g. 8 einen ähnlichen Schnitt wie F i g. 7 mit in der Endkappe eingerastetem 13ehälierverschluß und F i g. 9 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines l3ehälLrs mit ellyptischem Querschnitt.
• In den Fig. 1 und 2 ist ein Spendebehälter für Flüssigkeiten dargestellt. welcher einen rohrförmigen Mantel 2 aufweist, der aus einer halbsteifen Kunststoffolie hergestellt ist. Die bevorzugten Behälter weisen zwar einen kreisförmigen Querschnitt auf, es können jedoch auch andere gekrümmte Querschnitte, wie die einer Ellipse, verwendet werden, es muß jedoch darauf geachtet werden, jegliche engen Krümmungen zu vermeiden, welche übermäßige Spannungen an diesen Stellen erzeugen könnten.
• Die für den Mantels verwendete Kunststoffolie soll bei ausreichender Biegsamkeit halbsteif sein, um Belastungen und Stöße bei normaler Verwendung auszugleichen. Die Kunststoffolie soll um einen verhältnismäßig scharfen Faizwinkel faltbar sein. Beispiele für solche Kunststoffe sind biaxial orientiertes Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polyvinylchlorid-Acetat-Copolymer. Es können jedoch auch Kunststoffe, die nicht so scharf gefaltet werden können, wenn auch mit größerer Schwierigkeit bei der Kontrolle und der Bearbeitung, verwendet werden, wie Zelluloseacetat und -butyrat. Der am zweckmäßigsten verwendete Kunststoff ist biaxial orientiertes Polystyrol mit einer Dicke von etwa 0, lO bis 0,38 mm infolge seiner Klarheit, hohen Festigkeit, Wirtschaftlichkeit und Halbsteifheit zusammen mit ausreichender Elastizität und ; Biegsamkeit. um die erwünschten Falze 8, 10 und Widerstandsfähigkeit gegen normale Stöße zu erzielen. Eine obere Endkappe 4 und eine untere Endkappe 6 sitzen auf den Enden des Niantels 2, um die Endverschlüsse desselben zu bilden und die Behälterform festzulegen, wie nachfolgend näher ausgeführt wird. Der Mantel 2 weist eine Vielzahl von abwechselnden inneren Falzen 8 und äußeren Falzen 10 auf, welche sich um den Umfang desselben erstrecken und in axialer Rich. ung iiber den größeren Teil der Längsausdehnung des Mantels 2 verlaufen, jedoch innerhalb der Enden desselben enden, um Randstreiien 12, 14 zu bilden, die von Falzen frei sind. Die Falze 8. 10 sollen sich über mindestens die halbe Längsausdehnung und vorzugsweise über mindestens 34 der Längsausdehnung ne Mantels 2 erstrecken und dicht neben den Teilen der Endkappen 4, 6 enden, die darauf befestigt sind. Allgemein sind ungefalzte Randstreifen 12, 14 von etwa 3,2 bis 25,4mm Breite zufriedenstellend. obwohl etwa 6,3 bis 19,0 mm am zweckmäßigsten verwendet werden, um die Anpassung und Bindung der Endkappen 12, 14 zu erleichtern und gleichzeitig die gewünschte Festigkeit zu erzielen.
• Die Falze 8, 10 im Mantel 2 weisen abwechselnd nach innen und nach außen in einem Abstand, weleher zu einem gewissen Ausmaß vom Durchmesser oder der Weite des Behälters abhängt. Allgemein weisen die Falze 8, 10 einen gegenseitigen Abstand von etwa 3,2 bis 25,4 mm und vorzugsweise von etwa 4.8 bis 14.3 mm auf. Als höchst zufriedenstellende Abmessung für die meisten Anwendungen hat sich 6,3 mm erwiesen. Der Grad der Schärfe der Falze 8.
• 10 hängt vom Kunststoff und der Anzahl der gewünschten Falze 8, 10 ab. Für die meisten Anwenw dungen ist ein eingeschlossener Winkel von etwa 75° bis 1350 zufriedenstellend und etwa 830 bis 1150 sind am zweckmäßigsten. Die überlappenden Ränder 16, 18 werden in einer axialen Naht in Abhängigkeit von dem verwendeten Kunststoff durch Lösungsmittelsiegelung. hei#siegelung oder eine Zwischenschicth von Klebstoff fest zusammengehalten.
• Die untere Endkappe 6 weist einen kreisförmigen Querschnitt sowie einen ebenen Boden 20 und einen nach innen gekrümmten am Umfang verlaufenden Teil 22 auf. welcher eine nach oben offene Rille 24 bildet, die den unteren Randstreifen 14 des Mantels 2 aufnimmt. Ein äußerer Lippenteil 26 der Endkappe 6 liegt am Außenumfang des Mantels 2 an und verläuft um diesen. um einen kreisförmigen Anschlag zu bilden. Ein nicht gezeigter, wasserdichter Klebstoff wird zweckmäßigerweise zwischen die benachbarten Oberflächen des Teils 22 und des Randstreiofens 14 gelet. um eine feste Bindung zu erzielen und als Flü.ssigkeitsabdichtung zu wirken, obwohl auch eine Lösungsmittelsiegel ung oder Heißsiegelung zur Erzielung einer festen Verbindung zwischen diesen Teilen angewendet werden kann.
• Die obere Endkappe 4 ist eine Spende-oder Gießvorrichtung, welche aus einem Verschlußorgan 30 und einer Kappe 32 besteht. Das verschlußorgan 30 weist allgemein einen Kreisquerschnirt mit einer komplizierten Form auf, welche sich leicht durch Warmverformen herstellen läßt und am Umfang einen nach außen gekrümmten Teil 34 mit einer sich nach unten öffnenden, am Unfang verlaufenden Rille 36 aufweist, die den Randstreifen 12 des Mantels 2 aufnimmt. Ein äußerer Lippenteil des Randes 38 des Teils 34 erstreckt sich uln den Außenumfang des Randstreifens 12 des Martcs 2, um einen Lreiswo magen Anschlag zu bilden. Wie bei der unteren Eiltikappe wird zweckmäßigerweise ein nicht gezeigter waserichter Klebstoff zur Erzielung einer festen Bindung zwischen den beiden Teilen sowie als Fliissigkeitsabdichtung vorgesehen.
• Verschiedene Kunststoffe können zur Herstellung der Endkappen 4, 6 verwendet werden, was von dem gewünschten Herstellunsverfahren, den im Behälter aufzunehmenden Substanzen und der Verträglichkeit derselben mit dem Kunststoff des Mantels 2 abhängt.
• Unter den verschiedenen Kunststoffen, welche verwendet werden können, sind Polystyrol, Popypropyleil, Polyvinylchlorid, Polyvinyl clllorid-Acetat-Copolymer und Polyäthylen. Die Dicke der Endkappen 4.
• 6 hängt von der Natur des gewählten Kunststoffs und dem angewendeten Herstellungsverfahren ab. Warm verformte Endkappen 4, 6 aus biaxial orientiertem Polystyrol mit einer Dicke voll 0,13 bis 0,51 mm (5 bis 20 mils) haben sich als höchst zufriedenstellend herausgestellt.
• Der Körper der Verschlu#organs 30 wird mit abgesetzten inneren und äußeren, allgemein konisch verlaufenden Wandabschnitten 42,44 hergestellt, welche miteinander verbunden sind, um eine allgemein V-förmige Rinne 46 zwischen sich einzuschlie-#en. Der äußere Wandabschnitt 42 weist ein Paar von, einen diametralen Abstand einschließenden. radial verlaufenden, allgemein U-förmigen Gießschlitzen 48, 50 auf, welche so bemessen und geformt sind, daß der Basisteil derselben im Abstand unterhalb der Rinne 46 liegt, so daß Strömungsmittel frei durchtreten kann, um das Gießen zu erleichtern und ein Einschließen von Strömungsmittel in der Rinne 46 zu vermeiden.
• In seiner Mitte und am oberen Ende des Wandabschnitts 44 weist das Verschlußorgan 30 eine kreisförmige Spendeöffnung 52 auf, in welche ein zylindrischer Stöpselteil 54 der Kappe 32 bündig paßt. Ein im wesentlichen konisch verlaufender Rand 56 erstreckt sich vom oberen Ende des Stöpsetlteiles 54 nach unten und wirkt mit der Verjüngung des inneren Wandabschnitts 44 zusammen, so daß er dicht an diesem sitzt, und weist einen radial verlaufenden oder leicht nach außen gekrümmten Umfangsrand 58 auf, welcher innerhalb der Rinne 46 sitzt und bequem als Mittel zum Abheben der Kappe 32 vom Verschlu#organ 30 verwendet werden kann.
• Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung der nach innen und außen weisenden Falze S.
• 10 im Mantel 2 sind in Fig. 3 schematisch dargestellt, wobei ein Stück Kunststoffolie A in die Klemmstelle eines Paares von sich drehenden Pra getrommeln 60 und 62 geführt wird. Jede der Prägetrominseln 60, 62 weist ein zylindrisches Trägerelement 6-t auf, auf dessen Außenumfang elastisch verformbare, guminiartige Polster 66 angebracht sind, um elastisch verformbare Formkissen zu bilden. welche mit Prägemessern 68 der anderen Prägetrommel zusammenarbeiten. Das Trägerelement 64 ist mit langgestreckten Schlitzen 70 versehen, in welchen die Prägemesser68 gleitbar sitzen, und die elastisch verformbaren Polster 66 weisen damit zusammenwirkende Schlitze 72 zum Durchtreten der Prägemesser 68 auf.
• Das Trägerelement 64 dreht sich mit einer Welle 74, wie durch Tragspeichen 76 angezeigt. Eine Welle 87 ist demgegenüber fest in einem nicht gezeigten Geräterahmen gelagert. Jede Welle 78 weist einen sich gegen den Spalt zwischen den Prägetrommeln 60 und 62 erstreckenden Nocken auf. so daß in diese; Richtung der Abstand zu der Innenfläche des Trägerelements 64 verringert ist. Jedes Prägemesser 68 weist eine Nockenrolle 80 an seinem inneren Ende auf welche auf dem Nocken der Welle 78 abläuft, wenn sich die Welle 74 dreht, und die Präge messer 68 werden durch die Schlitze 70. 72 durch die Nokken der Wellen 78 am Spalt der Prägetrommeln 60.
• 62 herausgestoßen. Bei Fortsetzung der Drehung werden die Prägemesser 68 durch um dieselben angeordneten Federn 82 nach innen gezogen, welche zwischen Scheiben$4 und der Innenfläche des Trägerelements 64 zur Wirkung kommen, Das Prägemesser 68 drückt das Stück Kunststofffolie in das elastisch verformbare Polster 66 und bewirkt, daß das Polster 66 fließt oder sich verformt und die Kunststoffolie dicht um die Messerschneide und gegen die Seiten derselben faltet und an der Messerschneide einen dauerhaften Falz in demselben erzeugt. Die Form des Prägemessers 68 und der WXn kel der Messerschneide, welcher den Winkel bestimmt um welchen die Kunststoffolie A gefalzt wird, hängt vom jeweils gewählten Kunststoff und dem gewünschten Winkel der Falze 8, 10 des Mantels 2 ab.
• Die Prägemesser 68 der zwei Prägetrommdn 60 62 fluchten mit dem elastisch verformbaren Polster 66 der gegenüberliegenden Prägetrommel. Auf diese Weise wechselt die Richtung der Falze ab, wenn sich die Prägetrommeln 60, 62 drehen und die Kunststofffolie A durch dieselben geführt wird.
• Die Länge der Prägemesser 68 ist geringer als die Breite der Kunststoffolie A, so daß die Falze 8, 10 innerhalb der Randstreifen 12 14 enden, um diese ungefalzt zu lassen. Nach dem Falzen in der Vorrichtung und demVerfahren gemäß Fig. 3 wird die Kunststoffolie A durch die Falze 8, 10 einer Spannung unterworfen, so daß sie eine verzerrte Form annimmt, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist.
• Beim Zusammenbauen des Behälters wird die gefalzte Kunststoffolie A gemäß F i g. 4 um einen nicht gezeigten Dorn mit der gewünschten Querschnittsform gepreßt und die sich überlappenden seitlichen Ränder 16, 18 werden aneinander befestigt.
• Eine der Endkappen 4, 6 wird sodann über einen der Randstreifen 12, t4 geschoben und an diesem befestigt, wonach der Dorn herausgezogen wird. Die andere Endkappe wird sodann über den anderen Randstreifen geschoben und an diesem befestigt.
• Allgemein muß bei Seitenwänden von Teilen, welche durch Warmverformungsverfahren hergestellt werden eine Verjüngung vorgesehen werden, um ein leichteres Formen und Herausnehmen des geformten Teils aus der Preßform zu ermöglichen. Diese Verjüngung ist in der Darstellung der Teile in Fig. 5 gezeigt, wobei die warmgeformten Endkappen 4, 6 den leicht nach außen sich verjüngenden Lippenteil 25 bzw. Rand 38 aufweisen. Da es zweckmäßig ist, daß der Lippenteil 26 bzw. der Rand 38 dicht auf der Oberfläche des Mantels 2 liegt, ist der verwendete Kunststoff vorzugsweise durch Wärme schrumpfbar, so daß die Anwendung von Wärme nach dem Anbringen am Mantel 2 den Lippenteil 26 bzw. den Rand 38 dicht auf die Oberfläche des Mantels 2 aufschrumpft, während ursprünglich beim Zusammenbauen die Verjüngung als Führungsfläche für die Randstreifen 12, 14 des Mantels 2 verwendet werden kann, um das Einfügen in die Rillen 24, 36 zu erleichtern.
• Der Eingriff des Stöpselteils 54 der Kappe 32 in die Spendeöffnung 52 des Verschlußorgans 30 ist zwar für die meisten Anwendungen zufriedenstellend.
• Ein wirklicher mechanischer Eingriff wird jedoch bei der in den F i g. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsform einer Endkappe 4 a vorgesehen. Wie schematisch in F i g. 6 gezeigt, wird eine Abdichtvorrichtung mit einem Rahmen 90 in eine Stellung über der Endkappe 4 a gebracht, wobei die Kappe 32a im Verschlußorgan 30 a sitzt, und eine daran befindliche Tragstange 92 weist Endführungen 94 auf welche an Flanschen 96 des Rahmens 90 anliegen. Ein U-förmiges Organ 98 ist daran befestigt, welches Arme 100 mit Endflächen 102 aufweist, die eine mit der Verjüngung des Randes 56 a zusammenwirkende Verjüngung aufweisen. Ein Paar von inneren Armen 104 sind schwenkbar angelenkt und können eine Bewegung radial nach außen und nach innen in Abhängigkeit von einer axialen oder vertikalen Bewegung der Stange 106 ausführen, um gegen die Wand des Stöpselteiles 54 a zu drücken. Beide inneren Arme 104 und die Arme 100 werden erhitzt, zweckmäßigerweise durch Widerstandsheizung. so daß eine Drehung derselben, wenn sie gegen die benachbarten Oberflächen des Stöpselteiles 54 a und des Randes 56 a gedrückt werden, einen um den Umfang verlaufenden, sich radial nach außen erstreckenden Wulst 108 am Stöpsel teil 54 a unterhalb der Spendeöffnung 52 a mit größerem Durchmesser als diese ausbildet. wie aus F i g. 7 ersichtlich ist.
• Infolge der elastischen Biegsamkeit der Kappe 32 a und des Verschlußorgans 30 a kann die Kappe 32 a troztdem aus diesem herausgezogen werden, indem ein ausreichender Abhebdruclv auf den Umfangsrand 58 a ausgeübt wird, um die notwendige Verbiegung hervorzurufen. Der Benutzer kann zwar beabsichtigen, diese feste Verankerung wieder herzustellen, indem er die Kappe 32 a mit genügender Kraft auf das Verschlußorgan 30 a drückt. Für die meisten Anwendungen ist es jedoch allgemein ausreichend, die Kappe 32 a lediglich dicht aufzusetzen, indem die untere Oberfläche des NVulstes 108 verwendet wird, wie in F i g. 7 dargestellt.
• In F i g. 9 ist eine andere Ausführungsform des Behälters dargestellt, welcher einen elliptischen Querschnitt aufweist, der durch Endkappen 204 und 206 mit elliptischer Form bestimmt wird, welche auf den ungefalzten Randstreifen'12, 214 des Mantels 202 sitzen. Wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden von U-förmigen Umfangsteilen 223, 225 nicht gezeigte innere Rillen gebildet und Lippenteile 226, 238 derselben halten die Randstreifen 212, 214 gegen Verlormungsspannungen fest, welche durch die Falze 208, 210 hervorgerufen werden, Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Endkappen 204, 206 ebene mittlere WanCabschnitte 205, 207 auf, welche keine Öffnung besitzen, so daß sie durchstochen oder abgenommen werden müssen, um den Inhalt des Behälters herauszunehmen.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen eines Behälters aus einem mit einer Endkappe mit gekrümmtem Querschnitt verbundenen Mantel aus einer Kunststoffolie, bei dem eine ebene Folie zu dem Man:el gebogen wird, die seitlichen Ränder der Folie längs einer axialen Naht miteinander verbunden werden und die Endkappe mit dem Mantel verbunden wird, dadurch gekennzeichnet. daß eine verformbare halbsteife Folie vor dem Biegen zum Mantel in ihrem Mittelbereich quer zu zwei glatt bleibenden Randstreifen faltenförmig geprägt wird. das Biegen zum Mantel mit den geprägten Falten ill Achsrichtung des Mantels erfolgt und an beiden Enden des Mantels Endkappen mit gekrümmtem Querschnitt mit den glatten Randstreifen des Mantels verbunden werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie zum faltenförmigen Prägen ihres Mittelbereichs entlang den Faltkanten mit einem den Kunststoff zum Fließen bringenden Druck beaufschlagt wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 mit zwei einander zugeordneten antreibbaren Prägetrommeln, in deren Spalt die Folie prägbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Prägetrommel (60 bzw.

   62) an ihrem Umfang in Abständen voneinander und gegenüber der anderen Prägetrommel (62 bzw. 60) versetzt angeordnete elastisch verformbare Polster (66) aufweist, zwischen denen jeweils einem der Polster (66) der anderen Prägewalze (60, 62) gegenüberliegende Prägemesser (68) angeordnet sind
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägemesser (68) in den Prägetrommeln (60, 62) radial bewegbar und durch die Kraft von Federn (82) nach innen gedrückt gelagert sind und im Inneren der Prägetrommel (60, 62) je eine feststehende Welle (78) mit einem zum Spalt der Präge trommeln (60, 62) hin gerichteten Nocken zum radialen Auswärtsdrücken der Prägemesser (68) angeordnet ist.