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Überzugsmaterial auf der Außenseite von Weißblechabschnitten Die
Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Weißblechtafeln oder Wei#blechabschnitten
und daraus hergestellte Verschlußkappen für Flaschen oder Gläser od. dgl. Derartige
Verschlußkappen werden aus den Weißblechen ausgestanzt und geformt. Sie besitzen
innere Dichtungsaanschetten oder Auskleidungen, die mit dem Behälter bei Aufsetzen
der Verschlußkappe abdichtend zusammenwirken.
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Unter Verschlußkappen der in Frage stehenden Art werden im vorliegenden
Zusammenhang insbesondere Kronenkorken oder Kronenkappen, durch Klemmen gehaltene
Verschlußkappen, Schraubkappen oder unter Schnappwirkung aufdrückbare Kappen verstanden.
Derartige Verschlußkappen sind allgemein bekannt und im großen Umfange in praktischer
Verwendung.
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Bei der Herstellung solcher Verschlußkappen werden zunächst Tafeln
aus Weißblech auf ihrer Oberfläche sorgfältig bearbeitet und vorbereitet, bevor
die Verschlußkappen aus dem Blech
ausgestanzt oder in anderer Weise
herausgetrennt und verformt werden. Dabei wird in der Regel die Oberfläche einer
Blechtafel, welche die Außenseite der Kappe bildet, allgemein mit einem oder mehreren
Uberzügen aus Emaille oder eines Lack versehen und danach dekoriert oder bedruckt.
Auf der Unterseite wird in der Regel eine oder mehrere Schichten eines Speziallakkes
oder einer Spezialeraille aufgebracht, die geeignet sind, der Korrosion entgegenzuwirken
und einen festen Sitz der Dichtungsoanschette oder Auskleidung zu gewährleisten.
Die auf diese Weise vorbereiteten Weißblechtafeln oder-abschnitte haben in der Regel
Absessungen von etwa 74 x 86 cu.
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Bei den früher verwendeten Abdichtungs-aterialien, wie Kork od. dgl.,
war es üblich, bei der Herstellung der Kappen einen Uberzug aus einen Paraffin-Wachs
auf die vorbereitete äußere Oberfläche der Bleche aufzubringen, die während des
Ausstanzens oder Ausdrückens der Kappenschalen aus den Blechen und während der Verformungsvorgänge
als Schmiermittel diente. Gleichzeitig hatte die Wachsschicht die Aufgabe, eine
Beschädigung der dekorativen Gestaltung der Außenfläche der Kappe und ein Zusammenbacken
der Kappen während der Yerpackung und des Transportes sowie während der Zutübrung
bei einer Verschlußmaschine zu verhindern. Die Verwendung derartiger Wachse ist
jedoch seit dem Zoitpunkt nicht mehr möglich, seitdem man für die Auskleidung oder
Abdichtung solcher Kappen in der Cirse härtbare Plastisol oder Kunststoffe verwendet
hat. Diese Kunststoffe
werden in Form von Suspensionen oder Dispersionen
in die Kappen eingebracht oder eingeschwemmt, worauf die Kappen auf eine Temperatur
von beispielsweise 200-245°C erwärmt werden, um die Dichtungsmasse auszuhärten.
Die Erhitzung erfolgt beispielsweise über eine Dauer von etwa 1 Minute. Diese Erhitzung
führt zu einer vollständigen Verflüchtigung einer äuBeren Schutzschicht aus Paraffin-Wachs,
so daß diese Schicht ihre Funktion verliert.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den oben geschilderten
Schwierigkeiten bei der Verwendung von in der Wärme härtenden Auskleidungen für
Verschlußkappen wirksam zu begegnen und einen Schutz der äußeren Oberfläche der
Kappen auch bei den für die Aushärtung der Kunststoffmassen erforderlichen relativ
hohen Temperaturen zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung einer
Mischung aus geschmolzenem Paraffin-Wachs in einem Anteil zwischen 70 und 99 Gew.-%
und geschmolzenem Polyolefin-Harz in einem Anteil zwischen 30 und 1 Gew.-% als Überzugsmaterial
auf der Außenseite von Weißblechabschnitten, die zur Herstellung von auf der Innenseite
eine in der Wärme aushärtbare Kunstharzdichtung aufweisenden Verschlußkappen für
Flaschen oder Gläser dienen. Vorteilhafterweise wird dabei eine Mischung aus Paraffin-Wachs
und Polyäthylen verwendet.
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Uberzugsmassen aus Paraffin-Wachs und Polyäthylen sind bekannt.
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So ist eine solche Oberzugsmasse aus der USA-Patentschrift 2 761 851
bekannt. Diese Überzugsmasse wird im bekannten Fall zur Herstellung von wasserabweisenden
oder wasserdichten Papieren und Kartons verwendet, wobei die Uberzugsmasse gleichzeitig
gewährleistet, daß die Tafeln oder Blätter aus diesem Papier oder Pappmaterial während
der Lagerung nicht aneinanderbacken. Aus der USA-Patentschrift 2 842 508 sind ebenfalls
Oberzugsmassen der beschriebenen Art bekannt, welche z. B.als Uberzugsmasse für
die Herstellung von Papierflaschen für Milch od. dgl. Materialien verwendet werden
können. Auch hier wird davon ausgegangen, daß die bis dahin üblichen Wachsüberzüge
Nachteile besitzen, insbesondere geringe Zugspannung, geringe Flexibilität, geringer
Widerstand gegen Zusammenbacken und ungeeigneter Schmelzpunkt oder Farbe. Ahnliches
gilt für die USA-Patentschrift 3 058 551. Auch hier geht es um die Herstellung von
wasserdichten Lebensmittelkartons unter Verwendung einer Oberzugsmasse der beschriebenen
Art.
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Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß diese an sich bekannte
Uberzugsasse bei Verwendung als Bedeckung für die äußere Oberfläche der Verschlußkappen
einen wirksamen Schutz dieser Oberfläche darstellt, zugleich als Schmiermittel beim
mechanischen Bearbeiten der Kappen geeignet ist und diese Funktionen auch nicht
verliert, wenn die Kappen zur Aushärtung der inneren Abdichtung auf höhere Temperaturen,
z. B. auf Temperaturen
zwischen 200 und 245°C erhitzt werden.
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Die in diesem Zusammenhang neue Uberzugsmasse zeigt sehr gute Eigenschaften
als Hochdruckschmiermittel während des Ausstanzens oder mechanischen Bearbeitung
der Kappen, wobei sowohl das Paraffin als auch das Polyolefin-Harz zu der Schmierwirkung
beitragen. Das Polyolefin-Harz verbleibt auch nach der Aushärtung der inneren Abdichtung
als durchgehender Uberzug auf der Außenseite der Kappe, so daß die notwendige Schutzfunktion
erhalten bleibt. Diese Schutzfunktion erstreckt sich nicht nur auf die Dekoration
auf der Außenseite, sondern verhindert auch eine Verschmutzung der Kappen sowie
ein Zusammenbacken der Kappen während der weiteren Verarbeitung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erlãutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Anordnung zum kontinuierlichen
Beschichten von Weißblechtafelabschnitten, deron Oberflächen für die Bildung von
VerschluBkappen vorbereitet sind.
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Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Anordnung, in der die bereits
vollständig vorbereiteten und mit einer Schicht versehenen Weißblechtafeln, die
in der Anordnung nach Fig. l gewonnen werden, zu Verschlußkappen verarbeitet werden.
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Fig. 3 zeigt in einem Schnitt im größeren Maßstab eine vollständig
vorbereitete und beschichtete Blechtafel, wie sie aus der Anordnung nach Fig. 1
heraustritt, während Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine fertiggestellte VerschluB-kappe
aus einem Blech nach Fig. 3 wiedergibt.
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GemäB Fig. 1 werden Weißblechtafeln 6 auf dem oberen Trum 5 eines
Förderers zugeführt, dessen Abgabeende über eine angetriebene Umkehrrolle 7 läuft.
Wenn jeweils ein Blech 6 über die Rolle 7 läuft, wird das Blech auf einen Blechstapel
abgegeben, der sich auf einer Unterlage 8 bildet, die auf einer Plattform 10 einer
der Hoche nach kontrollierbaren Vorrichtung angeordnet ist, welche die oberste Tafel
6 des Stapels in der gewunschten Höhe hält. Diese Vorrichtung 11 weist einen hydraulischen
Zylinder 12 auf, der dazu dient, die obere Seite jeder Unterlage 8 von einer vorbestimmten
Höhenlage aus langsam in dem Maße abzusenken, wie zusätzliche Tafeln dem Stapel
zugeffigt werden. Die Tafeln 6 werden mit Hilfe eines Ausrichtgitters oder Führungsgliedes
13 gleichmäßig ausgerichtet.
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Wenn die Tafeln 6 auf dem oberen Trum 5 des Förderers herangeführt
werden, sind sie bereits auf ihrer Ober-und ihrer Unterseite entsprechend vorbereitet
für die Bildung von Verschlußkappenschalen oder Verschlußkappenrümpfen. So kann
beispielsweise die Unterseite dieser Tafeln aus Weißblech in geeigneter Weise
lackiert
oder mit einem Emailleüberzug versehen sein, wobei eine oder mehrere Schichten eines
geeigneten Lackes oder Emailles vorgesehen sind, welche dazu dienen, die Innenflächen
der Kappenschalen zu schützen. Andererseits können auf der Außenfläche der Tafeln
6 geeignete Emaille-oder Lackschichten vorgesehen sein. Außerde können diese Flächen
zu Werbezwecken dekoriert sein oder mit Namen und Angaben uber die Art des Inhalts
od. dgl. versehen sein, welche Angaben normalerweise auf der Außenseite von Verschlußkappen
dieser Art zu finden sind.
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Wenn die Tafeln 6 auf dem Förderer 5 entlang passieren, gelangen sie
unter eine Mehrzahl von Sprühköpfen, von denen einer bei 14 angedeutet ist. Jeder
dieser Köpfe enthält eine Lösung aus einem Polyolefin-Harz in geschmolzenem Paraffin-Wachs,
welche Lösung durch eine Leitung 15 zugeführt wird. Außerdem wird durch eine Leitung
16 Druckluft zum Zerstäuben der Lösung zugeführt.
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Die Leitung 16 ist mit einem Druckanzeigegerät versehen und kann außerdem,
falls dies gewünscht wird, ein automatisch arbeitendes Druckregulierventil 18 aufweisen.
Die Leitung 16 ist mit einer Druckluftquelle, beispielsweise mit einem Druckluftkompressor
20 verbunden.
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Die durch die Leitung 15 zugeführte Lösung wird in einem Tank 21 zubereitet
und in Yorrat gehalten, der vorzugsweise mit einem Deckel 22 versehen ist und außerdem
eine Heizspule 23 und eine Rührvorrichtung 24 aufweist, die durch einen Mischmotor
25 angetrieben
wird. Der Motor 25 wird durch eine Wechselstromquelle
gespeist, die bei 26 angedeutet ist. Die Speisung erfolgt über die Leitungen 27
und 28, wobei der Leiter 27 einen Schalter 30 umfaßt. Die elektrische Heizspule
23 wird ebenfalls von einer Stromquelle 26 über die Leitungen 31 und 32 gespeist,
wobei in der Leitung 31 ein Kontrollschalter 33 vorgesehen ist.
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Der Leiter 32 weist in Reihe geschaltet ein veränderliches Potentiometer
bekannter Art auf, das bei 34 zu erkennen ist.
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Die Lösung aus Polyolefin-Harz in geschmolzenem Wachs, die in dem
Tank 21 enthalten ist, kann in einer von mehreren Weisen vorbereitet werden. Gemäß
einem Verfahren wird das Paraffin-Wachs zunächst geschmolzen und auf einer Temperatur
von etwa 90°C in dem Tank 21 gehalten. Sorge ist dafür zu treffen, daß keine Erhitzung
über 93°C erfolgt, da bei dieser Temperatur das Wachs dazu neigt, sehr schnell zu
oxydieren und bei diesen Temperaturen ranzig wird. Es werden dann kleine Stücke
oder Kügelchen des Polyolefin-Harzes in der gewünschten Menge zugefügt, wobei die
Betätigung der Rühreinrichtung 24 in dem geschmolzenen Wachs fortgesetzt wird, bis
diese Kügelchen alle vollständig aufgelöst und gleichförmig in dem Tank 21 verteilt
sind.
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Eine etwas raschere Methode zur Vorbereitung der geschmolzenen Lösung
in dem Tank 21 besteht darin, daß zunächst getrennte Schmelzen des Paraffin-Wachs
und des Polyolefin-Harzes hergestellt
werden. Hierbei wird das
Paraffin-Wachs in einem getrennten Behälter auf eine Temperatur von etwa 82°C erhitzt,
während das Polyolefin-Harz davon getrennt bei einer Temperatur von etwa 107°C geschmolzen
wird. Das gesch olsene Harz wird dem geschrolzenen Wachs langea unter Rührung zugefügt,
bis eine vollständige Lösung erhalten wird. Das Umrühren muß sorgfältig ohne Einfangen
von Luft in die Schmelze erfolgen.
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Da die dem Paraffin zugefügte Menge des Polyolefin-Harzes gering ist,
nämlich etwa 1-30 Gew.-% aus-acht, stellt die Tatsache, da# sich das Harz auf einer
Temperatur oberhalb 93°C befindet, keine Gefahr dar, da sich beim Einmischen in
das Paraffin-Wachs, das sich auf einer Temperatur etwas unterhalb 93°C, beispielsweise
auf 82°C befindet, eine resultierende Temperatur einstellt, die unterhalb von 93°C
liegt.
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Vorzugsweise wird vollständig raffiniertes Paraffin-Wachs bei der
Herstellung der Lösung im Tank 21 verwendet. Als Polyolefin-Harz kann eines derjenigen
Harze verwendet werden, die handelsüblich leicht zu bekommen sind, beispielsweise
Polyäthylen oder Polypropylen. Es wird ein Polyolefin-Harz bevorzugt, das nicht
emulgierbar ist und ein niedriges Molekulargewicht aufweist, insbesondere ein Polyäthylen-Harz,
das handelsüblich unter des Handelsnamen"Epolene N-11" erhältlich ist. Dieses insbesondere
handelsübliche Kunstharz ist durch folgende Eigenschaften charakterisiert :
Ring-un
Kugelerweichungspunkt bei 107, 5 0C ; Durchdringungshärte bei 100 g/5 sek/25QC bei
0, 2 as einer Dichte bei 25°C von 0, 925 ; eine Brookfield-Viskosität bei 125°C
von 390 Centipoise, und einen Molekulargewicht von annähernd 1500 sowie einer Farbe
des Farbwertes 1 auf der Gardnar-Skala.
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Natürlich können auch andere ähnliche Polyolefin-Harze, beispielsweise
Polyäthylen-oder Polypropylen-Harze verwendet werden.
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Die Lösung in dem Tank 21 mu# genügend Polyolefin-Harze enthalten,
so da# dann, wenn der Hauptteil des Paraffin-Wachses verflüchtigt ist, während der
Aushärtung der Dichtung oder der Auskleidung aus Kunststoffmaterial genügend Harz
verbleibt, un den notwendigen Schutzfilm oder die Abdeckung auf der AuBenfläche
der Kappenschalen in der beschriebenen Weise zu bilden.
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Auf der anderen Seite steigt dann, wenn eine zu gro#e Menge an Polyolefin-Harz
zugegen ist, der Schmelzpunkt etwas über 93° an. Dies kann dazu führen, da# sich
ein resultierender Schmelzpunkt ergibt, der zu hoch liegt. Aus praktischen Gründen
ist der nützliche Konzentrationsbereich des Polyolefin-Harzes zwischen 1 - 30 Gew.-%
der gesamten Losungsmischung anzusetzen, wobei der Rest in wesentlichen oder vollständig
durch Paraffin-Wachs gebildet wird.
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Wenn einual die Lösung sorgfältig hergestellt und eine vollständig
gleichmäßige Mischung erhalten ist, kann die Rühreinrichtung 24 angehalten werden,
da die Lösung stabil bleibt, ohne da# eine weitere Rührung notwendig ist, solange
die Lösung in dem geschrolzenen Zustand bei einer Temperatur zwischen etwa 82° und
93°C gehalten wird.
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Es ist ersichtlich, daß eine zusätzliche Lösungsmenge von Zeit zu
Zeit hergestellt werden kann, so da# die Vorrichtung kontinuierlich betrieben werden
kann.
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Die zusätzliche Lösung kann in dem Tank 21 oder in einem getrennten
Tank hergestellt werden und dann zugefügt werden. Es kann aber auch die Lösung in
oinem getrennten Tank hergestellt werden, der dann an die Leitung 15 angeschlossen
wird, wenn der Tank 21 leer oder nahezu geleert ist.
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Die Menge der auf die Oberflächen der Blechtafeln 6 aufgebrachten
Lösung kann zwischen 0, 0000105 und 0, 0000423 g/cn2 variieren. Da der Film oder
der Uberzug, die durch die Sprühköpfe 14 aufgebracht werden, relativ dünn sind,
verfestigen sich die Lösungen auf den Blechen 6 schnell, obwohl ein Beblasen mit
Kühlluft angewendet werden kann, falls dies erwunscht ist.
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Das vollständig vorbereitete und beschichtete oder besprühte Blech
6 bildet auf der Unterlage einen Stapel, und zwar unter
der Kontrolle
der Einrichtung 11, bis die geeignete Anzahl von Blechen auf dem Stapel erreicht
ist. Die Unterlage wird dann mit dem Stapel entfernt und eine neue Unterlage angeordnet,
so daß sich ein neuer Stapel aufbauen kann. Der abgenommene Stapel wird dann auf
dem Tisch 40 einer anderen Vorrichtung zur Kontrolle der Stapelhohe aufgesetzt,
die allgemein bei 41 angedeutet ist und einen hydraulischen Zylinder 42 umfaBt.
In dieser Einheit verändert der hydraulische Zylinder 42, wenn die Bleche von der
Oberseite des Stapels mit Hilfe einer Unterdruckabnahmevorrichtung 43 bekannter
Art abgenommen werden, die Stapelhöhe, um die Oberseite annähernd in Höhe des oberen
Trums 44 eines Förderers bekannter Art zu halten. Die Unterdruckabnahmevorrichtungen
überführen die Bleche 6 auf das obere Trum, mit dem die Bleche in eine Ausstanz-und
Formeinrichtung bekannter Art eingeführt werden, die schematisch bei 45 angedeutet
ist. Die zum Ausstanzen oder Ausschneiden der Kappenschalen aus den Blechen 6 verwendeten
Maschinen sind für diese Zwecke gut bekannt und es ist daher eine ins einzelne gehende
Beschreibung und Darstellung nicht erforderlich. Die Kappenausschnitte oder leeren
Schalen werden dann in der Vorrichtung 45 geformt und auf das obere Trum des Förderers
abgegeben, welcher bei 46 angedeutet ist. Die leeren Schalen gelangen dann in eine
Einrichtung, in der die die Abdichtung bildende Kunststoffmasse eingebracht wird.
Die Kappenschalen werden mit ihrer Oberseite nach unten in diese Maschine eingeführt,
die schematisch bei 47 angedeutet ist. Auch diese Maschine ist allgemein bekannt
und
handelsüblich. Die Kappenschalen, mit ihrer Oberseite nach
unten weisend, werden dann mit einem Niederschlag oder einer Schicht aus des Kunststoffdichtungsmaterial
versehen und aus der Einrichtung 47 bei 48 abgegeben und durch einen Aushärtungsofen
bekannter Art hindurchgeführt, dessen Temperatur zwischen etwa 204° und 246°G schwanken
kann. Die Zeit, mit der die Kappen durch den Ofen wandern, kann annähernd etwa eine
Minute betragen. Diese Einrichtung ist bei 50 schematisch angedeutet. Die Kunststoffmaterialien
für die Auskleidung oder Abdichtung erhärten in der Einrichtung 5Q und wenn sie
aus dem Ofen entladen werden, laufen sie unter einer Blaseinrichtung für Kühlluft
hindurch, die durch eine oder mehrere Düsen 51 gebildet wird. Die Kappen selbst
sind bei 52 angedeutet. Die fertigen Kappen 52 werden dann von dem Förderer in einen
Transportkarton abgegeben.
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Der Wachsgehalt plus dem Gehalt an Polyolefin-Harz in der aufgesprühten
Lösung innerhalb des Tankes 21 reicht aus, um einen entsprechenden Schutz für das
Metall während des Ausstanzens oder Ausschneidens der Kappenschalen beim Passieren
durch die Einrichtung 45 zu gewährleisten. Während der größte Anteil des Paraffins
bei der Wanderung der Kappen durch die Einrichtung 50 verflüchtigt, bleibt das Polyolefin-Harz
auf der Oberfläche, wobei nur eine kleine oder gar keine Verflüchtigung auftritt.
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In der in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Einrichtung können mehrere
Abwandlungen vorgenommen werden. Beispielsweise können die Spritzköpfe oder Spritzpistolen
14 durch andere Beschichtungseinrichtungen, beispielsweise durch Beschichtungsrollen
oder-bürsten oder dgl. ersetzt werden. Jedoch eignen sich Sprühköpfe 14 der bekannten
Art gut für die Beschichtungszwecke.
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Die vollständig vorbereiteten und beschichteten Bleche können auch
in anderer Weise als dies dargestellt wurde gesammelt werden. Auch kann in der Produktionsstraße,
die in Fig. 2 gezeigt ist, eine Unterbrechung vorgesehen sein, und zwar zwischen
den Vorgängen in der Einrichtung 45, 47 und 50. Anstelle der Anwendung von Kühlluft
zum Abkühlen der Kappen nach dom Austreten aus dem Ofen kann auch die Kühlung durch
eine längere Verweilzeit der Kappen auf dem Förderer erreicht werden.
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In Fig. 3 ist eines der Bleche 6 in vergrößertem Querschnitt gezeigt.
Die Darstellung ist nicht maßstabsgerecht. Das Weißblech ist bei 55 angedeutet,
während die vorbereitete innere Kappenoberfläche, welche den Kunststoffbelag oder
die Abdichtung erhält, bei 56 angedeutet ist. Die Emaille-oder Lackschichten auf
der Außenfläche sind mit 57 bezeichnet, während die Schicht aus verfestigter Polyolefin-Paraffin-Lösung
bei 58 angedeutet ist.
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Die Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus einer drehbaren, bajonettartig verschließbaren
Kappe 60, die eine ringförmige Kunststoffdichtung 61 auf der Innenseite und einen
verbliebenen Film aus
Polyolefin auf der AuBenseite bei 62 aufweist.
Wie oben dargelegt wurde, ist der verbleibende Film 62 übriggeblieben, nachdem die
Kappe 60 dem Aushartungsvorgang unterworfen und der Paraffin-Wachs-Gehalt der Beschichtung
58 in Fig. 3 verflüchtigt ist.
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Patentansprüche