DE1629265B1

DE1629265B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkoerpern,insbesondere Tuben aus Kunststoff oder Kunststoff-Metall-Schicht-Kombinationen

Info

Publication number: DE1629265B1
Application number: DE19661629265
Authority: DE
Inventors: Theodor Rydmann
Original assignee: CF Spiess and Sohn GmbH and Co
Current assignee: CF Spiess and Sohn GmbH and Co
Priority date: 1966-09-17
Filing date: 1966-09-17
Publication date: 1972-06-08

Description

Es ist weiterhin bekannt, einen vorgefertigten Tubenrumpf mit einem Bördelrand zu versehen, der mit einem Bördelrand einer vorgefertigten Tubenschulter ineinandergreifend verpreßt und verbunden, beispielsweise verklebt oder verschweißt wird (deutsches Gebrauchsmuster 1 905 943). Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es aus mehreren komplizierten Arbeitsgängen besteht und deshalb sehr aufwendig ist, wodurch die Herstellung solcher Tuben verteuert wird. Des weiteren ergeben sich große, materialabhängige Schwierigkeiten beim Verbinden der Bördelränder, sei es beim Verschweißen oder beim Verkleben, wodurch nicht immer eine dichte und haltbare Verbindung erzielt werden kann.
Schließlich ist auch noch ein Verfahren zur Herstellung von Tuben bekannt, das im wesentlichen darin besteht, daß ein vorgefertigter Schlauch auf einen Haltedorn gesteckt und in den etwas überstehenden Teil des Schlauches einer ebenfalls vorgefertigten Tubenschulter gegeben wird, die mit einem Gegenstempel, der gleichzeitig die ringförmige Kante des Schlauchabschnittes über die Schulter biegt, mittels Hochfrequenz- oder Ultraschall-Verschweißung mit dem Tubenschlauch verbunden wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß sich nur einige wenige Kunststoffmaterialien durch Hochfrequenz bzw. U1-traschall verschweißen lassen.
Die meisten Kunststoffe, insbesondere Verbundmaterialien mit einer Metallschicht, können auf diese Art nicht verarbeitet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tubenschulter, gleich welcher Form, Größe und Ausstattung mit einem Tubenrumpf zu verbinden, wobei sowohl gleiche als auch verschiedene Kunststoff- bzw. Kunststoff-Metall-Schicht-Kombinationen Verwendung finden können. Dabei soll eine Arbeitsgeschwindigkeit erreicht werden, die nach den bisherigen Verfahren und Vorrichtungen nur mit komplizierten Mehrfachwerkzeugen möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich darin, daß das Verbindungsmaterial beim Obergang in den spritzfähigen Zustand fast bis zum Zersetzungsbereich, mindestens jedoch so weit, daß eine Wärmekapazität ausreicht, den Tubenrumpf und die Tubenschulter im Verbindungsbereich zu plastifizieren, erwärmt und nur unmittelbar an der Verbindungsstelle des Tubenrumpfes und der Tubenschulter in Form eines Ringes angebracht wird. Somit wird gewährleistet, daß eine unlösbare Verbindung von Tubenrumpf und Tubenschulter entsteht.
Mit besonderem Vorteil kann gemäß der Erfindung die Verbindungsstelle des Tubenrumpfes, wie bekannt, durch Wärmeeinwirkung und entsprechende Werkzeuggestaltung zur Tubenschulter hin umgebördelt werden, wobei die Tubenschulter mit einem kleineren Durchmesser als der des umgebördelten Tubenrumpfes ausgebildet sein kann.
Gemäß der Erfindung kann das plastifizierte Verbindungsmaterial durch den Spalt zwischen dem umgebördelten Tubenrumpf und der Tubenschulter hindurchtreten und somit die Verbindungsränder der Tubenschulter und des Tubenrumpfes verbinden.
Hierbei ist es im Rahmen der Erfindung möglich, das plastifizierte Verbindungsmaterial mit dem äußeren Rand der Tubenschulter und mit der Innenseite des umgebördelten Randes des Tubenrumpfes zu verbinden. Es ist aber auch möglich, das plastifizierte Verbindungsmaterial mit dem äußeren Rand der Tubenschulter und sowohl mit der Innen- als auch mit der Außenseite des umgebördelten Randes des Tubenrumpf es zu verbinden.
Für die Durchführung des Verfahrens wird zweck- mäßig eine Vorrichtung mit einem Spritzkopf und einer daran befindlichen Form- und Verschlußhaube mit einer umfänglichen, inneren Anrundung zum Umbördeln eines vorgefertigten Tubenrumpfes sowie einem beweglichen, den Tubenrumpf und die vorgefertigte Tubenschulter aufnehmenden Haltedorn benutzt, die sich dadurch kennzeichnet, daß die Form-und Verschlußhaube gegen Federdruck axial zum Spritzkopf beweglich gelagert und kühlbar ist sowie mit wenigstens einer Vertiefung am Umfangsrand zur Aufnahme der Spritzdüse bzw. Spritzdüsen des Spritzkopfes versehen ist.
Der Haltedorn besitzt an seinem der Form- und Verschlußhaube zugewandten Ende eine Andrehung zur Aufnahme der Tubenschulter und bildet als Gegenwerkzeug zur Form- und Verschlußhaube mit dieser den für das Verbindungsmaterial vorgesehenen Hohlraum.
Besonders beim Einsatz von Kunststoff-Metall-Verbundmaterial für den Tubenrumpf ist eine Steuereinrichtung, z. B. ein Nocken zur axialen Verstellung des Haltedorns vorgesehen, die den auf den Haltedorn aufgeschobenen Tubenrumpf nach dem Umbördeln wieder so weit aus der Verschlußhaube herauszieht, daß der umgebördelte Verbindungsrand des Tubenrumpfes etwa in der Mitte des zwischen der Form- und Verschlußhaube und dem Haltedorn gelegenen freien Raumes liegt. Nach Ausfüllen dieses Raumes mit Spritzmasse ist dadurch eine sichere beiderseitige Verbindung von Tubenrumpf und Tubenschulter gewährleistet.
Gegenüber den bekannten Verfahren weist der Vorschlag gemäß der Erfindung eine Reihe wesentlicher Vorteile auf. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung ist es nicht nur möglich, alle spritzbaren Kunststoffmaterialien zu verarbeiten, sondern gemäß der Erfindung können auch Verbundmaterialien, wie Kombinationen aus Aluminium und Kunststoff, ohne Schwierigkeit und ohne komplizierte Schweißeinrichtungen miteinander verbunden werden. Es braucht dabei keine Rücksicht auf Schweißeigenschaften, wie elektrischen Widerstand oder Materialgleichheit, genommen werden. Voraussetzung ist lediglich, daß das zu verarbeitende Material spritzbar und annähernd gleiche Plastifizierungstemperaturen hat.
In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung, der mehrere Ausführungsformen der Vorrichtung zuläßt, verdeutlicht. Es zeigen Fig. 1, 2 und 3 die einseitige Verbindung von Tubenschulter und Tubenrumpf mit plastifiziertem Verbundmaterial in verschiedenen Phasen bei einer Tube aus reinem Kunststoffmaterial, F i g. 4 und 5 die beiderseitige Verbindung von Tubenschulter und Tubenrumpf bei Verwendung von Kunststoff-Metall-Verbundfolie.
In F i g. 1 besitzt der Haltedorn 1 einen verstellbaren Anschlag 2 zur Aufnahme der Tubenschulter 13.
Spritzvorrichtung und Haltedorn sind koaxial angeordnet. Der Spritzkopf 5 trägt eine gegen Federdruck beweglich gelagerte Form- und Verschlußhaube 3 mit eingearbeiteten Kühlkanälen 4. Durch einen Einfülltrichter 6 gelangt das Granulat in die auf dem Umfang angeordneten Spritzkanäle 7, die in Einspritzdüsen 8 enden. Im Plastifizierungsbereich sind Heizaggregate 9 angeordnet, die das Verbindungsmaterial 10 auf die gewünschte Temperatur bringen. Der Ringkolben 11 hat die Aufgabe, das Verbindungsmaterial 10 durch die Einspritzdüse 8 zu pressen.
Der Arbeitsgang spielt sich so ab, daß zunächst mit bekannten Mitteln ein vorgefertigter Tubenrumpf 12 und eine ebenfalls vorgefertigte Tubenschulter 13 auf den Haltedorn f geschoben werden. Sodann wird die Spritzvorrichtung, wie F i g. 2 zeigt, axial gegen den Haltedorn 1 gedrückt, wobei zunächst die Form-und Verschlußhaube3 den Tubenrumpf 12 an dem ihr zugekehrten Ende leicht umbördelt.
Sobald die Form- und Verschlußhaube 3 den Haltedorn 1 abgedichtet hat, setzt sich der Ringkolben 11 in Bewegung und preßt das durch die Heizaggregate 9 plastifizierte Verbindungsmaterial 10 durch die ringsherum an der vorderen Stirnkante des Spritzkopfes 5 angeordneten Einspritzdüsen 8 in den ringförmigen Spalt zwischen Tubenrumpf 12 und Tubenschulter 13.
Das heiße, plastifizierte Verbindungsmaterial 10 wird dabei in der Temperatur so hoch gehalten, daß es gerade unter dem Zersetzungsbereich des jeweils eingesetzten Materials liegt. Damit wird gewährleistet, daß das heiße Verbindungsmaterial 10 die Ränder des Tubenrumpfes 12 und der Tubenschulter 13 mit plastifiziert und somit eine unlösbare Verbindung zwischen beiden erzielt wird. Da die Einspritzpunkte unmittelbar an der Verbindungsstelle zwischen Tubenrumpf 12 und Tubenschulter 13 liegen, tritt kein Wärmeabfall vom Zeitpunkt des Austritts der Schmelze aus den Einspritzdüsen 8 bis zum Kontakt mit den Rändern der Tubenschulter 13 und des Tubenrumpfes 12 auf. Die Anzahl der Einspritzdüsen kann beliebig gewählt werden. Man wird zweckmäßigerweise bei einer kleinen Tube weniger, bei einer großen Tube mehr Einspritzpunkte wählen.
Das Verbindungsmaterial wird nach erfolgter Ein- spritzung sofort durch die wassergekühlte Form- und Verschlußhaube 3 abgekühlt. Dadurch ist es möglich, daß sich die Spritzvorrichtung sofort wieder von der Tube abheben kann, welches den wirtschaftlichen Vorteil hat, daß eine sehr hohe Taktzahl bei der Verarbeitung erreicht wird.
Fig 3 zeigt die fertig verschweißte Tube, die gerade vom Haltedorn 1 entfernt wird.
Die Haltedorne 1 sind zweckmäßigerweise in entsprechender Anzahl auf einem intermittierend sich bewegenden Rundtisch befestigt, welcher in verschiedene Arbeitsstationen aufgeteilt ist. So wird z. 3. bei einer Station der Tubenrumpf 12, bei der nächsten die Tubenschulter 13 zugeführt. Bei der dritten Station wird dann die Verbindung vorgenommen und bei der letzten Station wird die fertige Tube ausgestoßen.
Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit der Verschweißung einer Tube aus einem mehrschichtigen Verbundmaterial für den Tubenrumpf 12, z. B. eine Schichtkombination »Kunststoff-Aluminium-Kunststoff«.
Es bestand bisher immer die Schwierigkeit, den aus mehreren Schichten bestehenden Tubenrumpf 12 mit der Tubenschulter 13 zu verbinden, da sich nach dem Verbinden die oberen Schichten des Verbundmaterials, die keine Verbindung mit der Tubenschulter 13 direkt eingehen, von der Tubenschulter 13 lösen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Tubenrumpf 12 zunächst an der oberen Kante 14 des Haltedornes 1 umgebördelt und anschließend etwas vom Haltedorn zurückgezogen. Das eintretende Verbindungsmaterial 10 dringtnun-in den Hohlraum 15 und ummantelt den umgebördelten Verbindungsrand 16 des Tubenrumpfes 12 beidseitig. Es wird damit eine bessere Verbindung erreicht, und die Gefahr des Lösens einzelner Kombinationsschichten besteht nicht mehr.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere Tuben aus Kunststoff oder Kunststoff-Metall-Schicht-Kombinationen, bei dem ein in bestimmter Länge von einem endlosen Schlauch abgetrennter Tubenrumpf auf einen Haltedorn aufgeschoben und mit einer vorgefertigten Tubenschulter verbunden wird, wobei die Verbindung von Tubenrumpf und Tubenschulter durch Verbindungsmaterial, das durch Wärme plastifiziert wird, hergestellt wird, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß das Verbindungsmaterial beim Übergang in den spritzfähigen Zustand fast bis zum Zersetzungsbereich, mindestens jedoch so weit, daß seine Wärmekapazität ausreicht, den Tubenrumpf und die Tubenschulter im Verbindungsbereich zu plastifizieren, erwärmt und nur unmittelbar an der Verbindungsstelle des Tubenrumpfes und der Tubenschulter in Form eines Ringes angebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle des Tubenrumpfes, wie bekannt, durch Wärmeeinwirkung und entsprechende Werkzeuggestaltung zur Tubenschulter hin umgebördelt wird, wobei die Tubenschulter mit einem kleineren Durchmesser als der des umgebördelten Tubenrumpfes ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das plastifizierte Verbindungsmaterial durch den Spalt zwischen dem umgebördelten Tubenrumpf und der Tubenschulter hindurchtritt und somit die Verbindungsränder der Tubenschulter und des Tubenrumpfes verbindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das plastifizierte Verbindungsmaterial sich mit dem äußeren Rand der Tubenschulter und mit der Innenseite des umgebördelten Randes des Tubenrumpfes verbindet.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das plastifizierte Verbindungsmaterial sich mit dem äußeren Rand der Tubenschulter und sowohl mit der Innen- als auch mit der Außenseite des umgebördelten Randes des Tubenrumpfes verbindet.
6. Vorrichtung mit einem Spritzkopf und einer daran befindlichen Form- und Verschlußhaube mit einer umfänglichen, inneren Anrundung zum Umbördeln eines vorgefertigten Tubenrumpfes sowie einem beweglichen, den Tubenrumpf und die vorgefertigte Tubenschulter aufnehmenden Haltedorn zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Form- und Verschlußhaube (3) gegen Federdruck axial zum Spritzkopf (5) beweglich gelagert und kühlbar ist sowie mit wenigstens einer Vertiefung am Umfang zur Aufnahme der Spritzdüse bzw. Spritzdüsen (8) des Spritzkopfes (5) versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltedorn (1) an seinem der Form- und Verschlußhaube zugewandten Ende eine Andrehung zur Aufnahme der Tubenschulter (13) besitzt und als Gegenwerkzeug zur Form- und Verschlußhaube (3) mit dieser den für die Spritzmasse vorgesehenen Hohlraum (15) bildet.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung, z. B. ein Nocken zur axialen Verstellung des Haltedorns (1) vorgesehen ist, die den auf den Haltedorn (1) aufgeschobenen Tubenrumpf (12) nach dem Umbördeln wieder so weit aus der Verschlußhaube (3) herauszieht, daß der umgebördelte Verbindungsrand (16) des Tubenrumpfes (12) etwa in der Mitte des zwischen der Form-und Verschlußhaube (3) und dem Haltedorn (1) gelegenen freien Raumes liegt.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8 Bestandteil einer Mehrtaktmaschine, z. B. eines Revolver- oder Rundautomatenist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern, insbesondere Tuben aus Kunststoff oder Kunststoff-Metall-Schicht-Kombinationen, bei dem ein in entsprechender Länge von einem endlosen Schlauch abgetrennter Tubenrumpf auf einen Haltedorn aufgeschoben und mit einer vorgefertigten Tubenschulter verbunden wird, wobei'die Verbindung von Tubenrumpf und Tubenschulter durch Verbindungsmaterial, das durch Wärme plastifiziert wird, hergestellt wird.

Es ist bekannt, Hohlkörper, insbesondere Tuben in der Weise herzustellen, daß ein vorgefertigter Tubenrumpf auf einen Haltedorn gesteckt und in eine Spritzgußform eingeführt wird, in welcher dann die Tubenschulter geformt und bei diesem Verformungsvorgang mit dem Rumpf verbunden wird (USA.-Patentschrift 3 260 777).

Der Nachteil bei diesem Verfahren liegt darin, daß nur Kunststoffmaterial, das einen relativ breiten Erweichungsbereich besitzt, wie es z. B. bei den Polyolefinen der Fall ist, zu verarbeiten ist. Material mit sehr engem Erweichungsbereich, wie z. B. Polyvinylchlorid, kann nach diesem Verfahren nicht oder nur sehr unvollkommen verarbeitet werden. Aber auch selbst der Verarbeitung von Materialien mit weitem Erweichungsbereich sind Grenzen gesetzt.

Komplizierte Tubenschultern, bei denen das eingespritzte plastifizierte Material einen langen Weg durch die Tubenschulterform machen muß, um an die Verbindungsstellen zu gelangen, sind nur sehr schwer mit dem Rumpf zu verbinden, da das plastifizierte Material schnell abkühlt und dann nicht mehr die nötige Temperatur hat, um noch den Rumpfrand zu plastifizieren.

Bei großen Tuben ergibt sich dagegen der Nachteil, daß infolge der großen Menge des eingespritzten Materials auch die Abkühlungszeit entsprechend lang ist.

Dadurch lassen sich nur sehr geringe Produktionsleistungen erreichen.