DE1919621C3 - Verfahren und Werkzeug zum Herstellen eines Verschlusses für einseitig offene Behälter - Google Patents

Description

wand auf den Randteil des Behältermantels mit Aus der USA.-Patentschrift 3 337 664 ist ein Ver-

dem Kolben (31) verschiebbar ist. fahren zur Herstellung von Kunststoffteilen bekannt,

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch ge- _mi_t denen auch solche Kunststoffteile in relativ einkennzeichnet, daß der Kühlkolben (30) aus einer _facner Weise herzustellen sind, die komplizerte zentral im Heizkolben (31) verschiebbar gelager- ₄₅ Formgebungen, insbesondere mit erheblichen Hinterten hohlen ein Kühlmittelrohr (35) umfassenden schneidungen aufweisen. So wird nach einer ersten Kolbenstange (32) besteht, an der eine hohle Ausführungsart d.eses bekannten Verfahrens mil Kühlplatte mit einer Kühlfläche (34) befestigt ist, _{Hilte einer} ebenfalls angegebenen Vorrichtung ein die eine Kühlmittelverteilplatte (36) umfaßt und suppenschüsselartiger Deckel hergestellt, der in seideren Größe und Form dem ebenen Boden der _{50 ner Mitte einen etwa} halbrunden, handgerechten Kappe entspricht. _Griff aufweist, dessen mit dem Deckel verbundene!

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch ge- Teil eine Hinterschneidung in Form einer ringförmikennzeichnet, daß der Heizring (38) des Heizkol- _gen Ausnehmung aufweist. Der Deckel wird dabei bens (31) aus einem mit einer Kammer (40) im _{auch nacr}, dem bekannten Verfahren aus einer Folie Heizkolben (31) mit Heizschlinge (41) zur ₅₅ gebildet, die mit Hilfe eines aus zwei mit Stempeln Warmluftzufuhr verbundenen, schräg zur Seiten- versehenen Teilen bestehenden Formwerkzeugen wand der Kappe (18) gerichteten Ringspalt zum _verformt wird. Die Folie wird dabei durch Ansaugen Ausblasen von Warmluft besteht. _{mit Hjlfe einer} Evakuierungsvorrichtung an einen ersten Formteil des Werkzeuges und durch Anblaser

60 mit Druckluft an etwa gegenüberliegende Teile des

Werkzeuges angepreßt, wodurch der Folie auch eine

relativ komplizierte Formgebung zu erteilen ist Durch entsprechende Bewegung der unterschiedlichen Formteile gegeneinander kann diese Formge-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein 65 bung weiter variiert werden, wobei die endgültige Verfahren zum Herstellen eines Verschlusses für ein- Formgebung durch Abkühlung der vorher erwärmter seitig offene Behälter, z. B. Dosen, Becher, Flaschen, Folie beibehalten wird und auch der durch das aus einer thermoplastischen Folie, die erwärmt durch Formwerkzeug verformte Teil der Folie abgetrcnni

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verdcn kann, wobei die Folie um das Werkzeug ierum festgespannt wurde. Mit Hilfe dieser bekannen Vorrichtungen und des bekannten Verfahrens sind zwar Kunststoffartikel mannigfaltigster Formge-3iing aus Kunststoffolien zu bilden, jedoch keine offenen Gefäße mit Hilfe eines die Schrumpfung von Kunststoffolien ausnutzenden Verfahrens zu verschließen.

Aus der USA.-Patentschnft 3 148 103 ist schließlich ein weiteres Verfahren zur Bildung von Kunststoffbehältern bekannt, die meist einstückig aus einem das eigentliche Gefäß bildenden Unterteil und einem mit diesem verbundenen Deckel ausgebildet sind. Der Deckel ist dabei mit einer Seite scharnierartig mit einer Kante des Gefäßes verbunden, wobei die dem Scharnier gegenüberliegende Kante des Dekkels eine elastische Umbördelung aufweist, die eine Verriegelung des Deckels im geschlossenen Zustand mit der dem Scharnier gegenüberliegenden Kante des Gefäßes gestattet. Auch bei diesem Verfahren werden zwar die Kunststoffbehälter nach herkömmlichen Tiefziehverfahren aus Folien hergestellt, jedoch werden auch hier die offenen Gefäße nicht mit Hilfe von geschrumpften Folien verschlossen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren und ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit denen in einfacher und zuverlässiger Weise Verpackungen, wie Dosen, Becher, Flaschen od. dgl., mit Hilfe einer Kunststoffolie durch Anwendung des bekannten Schrumpfungsprozesses verschlossen werden können, ohne daß dabei die Gefahr eines Verrutschens der Folie gegenüber dem zu verschließenden Gefäß vor dem Schrumpfungsprozeß und damit ein nur mangelhaftes uuer aber fehlerhaftes Verschließen des Gefäßes auftreten kann.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Verschlußteil eine mit Einspannrand tiefgezogenen Kappe dient, wobei dieser nach dem Tiefziehen abgetrennt worden ist und die Seitenwand der Kappe auf den Randteil des Behältermantels aufgeschrumpt wird.

Nach dieser Lehre wird also die zum Verschließen eines Behälters benutzte Folie zuerst in einer geeigneten Hohlform zu einer Kappe vorgeformt, die die jeweiligen, sich nach der Formgebung des zu verschließenden Behälters richtenden Abmessungen aufweist. Die in der Hohlform aus der Folie gezogene Kappe weist dabei eine, die öffnung des zu verschließenden Behälters umfassende Seitenwand auf, die sowohl ein sicheres Verschließen nach dem Schrumpfungsvorganp als auch ein sicheres und unverrutschbares Auflegen der Kappe auf dem Behälter gewährleistet. Durch die jeweils zum Vorlormen der Kappe benutzte Hohlform werden dabei gleichzeitig auch die erforderlichen Abmessungen der jeweils zum Verschließen des Behälters benötigten Folie festgelegt, so daß keine zu kleinen oder aber zu großen Folien beim Verschließen des Behälters benutzt werden. Der durch den Streckvorgang der Folie gebildete und als Kappe wirkende Körper weist durch diese Vorbehandlung eine radiale und tangentialc Orientierung der Plastikmoleküle vom Zentrum des Bodens zu den Umfangsteilen der Kappe hin auf, wobei sich der Streckvorgang auf die Umfangsteile der Kappe konzentriert. Beim Schrumpfen einer Folie, die ohne Vorbehandlung über die öffnung eines Behälters gelegt wird, wie dieses z. B. bei dem zuerst genannten.

bekannten Verfahren der Fall ist, besteht dagegen die Gefahr, daß infolge des großen Schrumpfvermögens der Folie in allen Richtungen bzw. in nur einer Richtung bei einer orientierton Folie dem Schrump-

fungsprozeß um den öffnungsteil eines Behälters herum in der jeweils gewünschten, richtigen Weise nicht durchzuführen ist, da bereits eine örtliche. Wärmekonzentration ein asymmetrisches Schrumpfen der Folie bedingt. Bei den bekannten Verfahren zum

ίο Verschließen von Behältern mit Hilfe unvorbereiteter Folien ist daher eine sehr genaue und möglichst trägheitslose Wärmeregelung der den Schrumpfungsvorgang vornehmenden Vorrichtung erforderlich. Diese Gefahr ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren

wirkungsvoll vermieden, da durch die entsprechende Vorbereitung der Folie sowohl hinsichtlich der Form, d. h., es sind ausreichend überstehende Seitenteile zur Verbindung mit den entsprechenden Wandteilen des Behälters vorhanden, als auch hinsichtlich der Orientierung der Plastikmoleküle die Arbeitsparameter für den eigentlichen Schrumpfungsvorgang sehr viel unkritischer sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden beim Tiefziehen der Folie zwei zylindrische, stufen-

s5 förmig einander folgende Seitenwände gebildet, deren innere dem Boden und deren äußere dem Einspannrand der Folie benachbart ist und deren äußere Seitenwand und mindestens ein Teil der beiden Seitenwände verbindenden Ringscheibe mit dem Einspannrand abgetrennt worden ist. Auf diese Weise ist der Verschluß bei relativ geringem Verschnitt an Folienmaterial mit Hilfe relativ einfacher Werkzeuge tiefzuziehen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird aus der Verbindungsscheibe eine zu dem ebenen Boden der Kappe parallele Aufreißzunge gebildet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Werkzeug zum Verschließen eines einseitig offe-

nen Behälters, z. B. zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geschaffen, das sich dadurch auszeichnet, daß es aus zwei relativ zueinander in derselben Richtung bewegbaren Kolben besteht, von denen der eine Kolben eine Kühlmittelzuleitung und am Kolbenende eine Kühlfläche aufweist, die gegen den ebenen Boden der Kappe vcrschiebbai ist, und der andere Kolben einen Anschluß an eine Wärmequelle und einen Heizring aufweist, der zum Schrumpfen der Kappenseitenwand auf den Randteil

des Benältermantels mit dem Kolben verschiebbar ist.

Mit Hilfe dieses Werkzeuges kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach und schnell durchgeführt werden, d. h. die kappenförmigen Ver-

Schlüsse besonders einfach und gleichmäßig auf einen zu verschließenden Behälter aufgebracht werden.

Weitere Ausgestaltungen des Werkzeuges sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert Im einzelnen zeigt

F i g. 1 im Schnitt eine Form mit eingelegter Folk zur Herstellung eines als Kappe ausgebildeten Ver Schlusses,

F i g. 2 perspektivisch die Kappt noch mit den Einspannrand verbunden,

F i g. 3 die vom Einspannrand abgetrennte Kappe

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F i g. 4 den Teil eines Behälters auf den eine erstreckt sich die Kappe 18 über eine wulstförmige

Kappe aufgebracht jedoch noch nicht aufge- Kante 22 des Behälters 23 und schließt unter ihr an

schrumpft ist, der Wand 24 des Behälters an, an der die innere Sei-

Fig.5 der mit der Kappe bedeckte Behälter nach tenwand der Kappe 18 ohne Faltenbildung glatt andern Aufschrumpfen der Kappe und 5 liegt. Die um die Wand 24 des Bechers anliegende

Fig. 6 im Schnitt ein Ausführungsbeispiel des Seitenwand der Verschlußkappe 18 dient auch als

Werkzeuges zum Aufschrumpfen der Kappe auf Schutz gegen Verschmutzung, so daß ohne vorherige

einem zu verschließenden Behälter. Reinigung des Behälters aus diesem getrunken wer-

AIs Ausgangsmaterial zur Herstellung einer Kappe den kann.

dient eine gewöhnliche nichtorientierte Folie aus io D<e Mündung des Behälters kann auch ein Ge-

PVC, Polyäthylen oder Polypropylen oder auch eine winde aufweisen, wie bei einem Schraubglas, wobei

ähnliche durch Streckung orientierbare Folie. Die die Kappe um die Windungen herum geschrumpft

Folie 12 wird in eine in Fig. 1 gezeigte Form 10 ein- wird und unterhalb des Gewindes eine Bruchanwei-

gebracht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat sung für eine Abrißzunge erhalten kann, so daß sich

die Form 10 einen Hohlraum 11, über dem die Folie xs eine sowohl versiegelbare als auch wiederverschließ-

12 mit einem Halter 13 festgespannt wird. Die Folie bare Verpackung ergibt.

12 wird mit einem Stempel 14, der in seiner oberen Die Verpackung wird zweckmäßig so verschlossen.

Lage und mit gestrichelten Linien in seiner unteren daß die Kappe 18 mittels einem besonderen Mecha-

Lage gezeigt ist, in den Hohlraum 11 heruntergezo- nismus über dem Behälter 23 angebracht wird. Ein

gen. Die Folie 12 ist in ihrer gestreckten Lage eben- ao nicht gezeigter Halter wird über dem ebenen Teil

falls mit gestrichelten Linien gezeigt. Der Hohlraum oder Boden der Kappe 18 angebracht und hält die

11 hat zwei zylindrische Teile 15 bzw. 16 mit ver- Kappe an der Kante 22 des Bechers fest. Danach schiedenen Durchmessern, die mit einem Absatz 17 wird eine Wärmequelle an der Seitenwand der Kappe verbunden sind. Zum Herunterziehen der Folie in lic runtergeführt, so daß die der Wärme ausgesetzte den Hohlraum 11 muß nicht unbedingt der Stempel »s Folie zum Anliegen an die Seitenwand 24 des Behäl-14 benutzt werden, vielmehr kann das Anliegen der ters schrumpft. Dieser Verschluß genügt an und für Folie an den Wänden des Hohlraumes auch durch sich vollkommen zur Erzielung einer ordentlichen Druck und/oder Vakuum zu beiden Seiten der Folie Dichtung, vorzugsweise wird jedoch auch der Boden

12 erzielt werden. Das erfolgt auch im vorliegenden 21 der Kappe zum Zusammenziehen der Folie mit Fall zum Anlegen der Folie an die Teile 16, 17, 15. 30 Wärme beaufschlagt. Durch die radiale und tangen-Gemäß einem anderen Ausfühnmg^beispiel kann der tiale Streckung der Folie während des Tiefziehens Hohlraum 11 auch ganz zylindrisch sein, d.h. die wird am ganzen Umkreis des Behälters eine gecigtreppenförmige Quersektion vollkommen fortgelas- nete Spannungsverteilung für einen vollständig ebesen werden. ^nen Verschluß ohne Faltenbildung erreicht.

Die Benutzung des Stempels 14 ermöglicht jedoch 35 Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Werkeine Regulierung der Folienfläche, die gestreckt bzw. zenpes zum Schrumpfen einer Kappe der beschriebe orientiert werden soll, während der Absatz 17 in ein- nen Art auf einen Behälter. Das Werkzeug weist fächer Weise das Abschneiden der äußeren, dem einen zentralen Ko'ben 38 auf, der in einem äußeren Einspannrand benachbarten Seitenwand 19 der Kolben 31 verschiebbar gelagert ist. Der innere KoI-Kappe 18 zuläßt. Dadurch, daß die äußere Seiten- 40 ben 30 hat eine Kolbenstange 32 und eine Kühlplatte wand 19 der Kappe entfernt wird, hat die fertige 33 mit einer Kühlfläche 34. Kolbenstange und Kühl-Kappe die in F i g. 3 gezeigte Form und auch an der platte sind hohl und weisen für Kühlmittel, beispielsäußersten Seitenwand eine starke Streckung: und weise Wasser, eine zentral in der Kolbenstange 32 Orientierung, so daß ein starkes Schrumpfen und da- angebrachte Kühlmittelzuleitung 35 und eine in der mit gutes Schließen um den Behälter 23 hemm er- 45 Kühlplatte angebrachte Kühlmittelverteilplatte 36 zieltwird. An der Kappe 18 kann eine Abrißzunge auf, die sich im wesentlichen auf die Umfangskanten 20 angebracht werden, die in dem in F i g. 2 und 3 der Kühlplatte erstreckt und durch die die Kühlmitgezeigten Ausführungsbeispiel als von der inneren, telzuleitung 35 in der Weise mündet, daß das Kühldem Boden 21 benachbarten Seitenwand der fertigen mittel gezwungen wird, zu beiden Seiten der Kühl-Kappe abstehender Teil geformt ist. Durch das For- 50 mitlelverteilplatte 36 zu strömen, zurück durch die men der Abrißzunge 20 an einem stark gestreckten Kolbenstange um die Kühlmittelzuleitung 35 herum Teil der Folie wird der Vorteil erzielt, daß während und zu einem Abfluß 37 für das Kühlmittel. Durch des Schrumpfens auch die Abrißzunge zum Anliegen die verschiebbare Lagerung des Kolbens 30 im äußean der Verpackungswand gebracht wird. Wie bereits ren Kolben 31 wird die Kühlplatte 33 mit ihrer Kühlenvähnt, läßt sich jedoch auch bei einer Kappe, die 55 fläche 34 in einer Abwärtsbewegung des Werkzeuges in einem gleichförmig zylindrischen Hohlraum in der zuerst mit der Kappe und dem Behälter, der verForm 10 geformt ist, die äußere Seitenwand 19 ab- schlossen werden soll, in Berührung gebracht. Die schneiden und eine Zunge formen, die sich haupt- Bewegung kann auch zwangläufig und unabhängig sächlich winkelrecht zum ebenen Teil der Kappe er- von der Bewegung des äußeren Kolbens 31 gesteuert streckt. ^6o werden. Die Kühlplatte 33 mit ihrer Kühlfläche 34

Nach dem Tiefziehen der Folie in der Form 10 dient sowohl zum Festhalten der Folie beim Anlie-

wird die Folie abgekühlt, damit die Kappe die durch gen an den Kanten des Behälters, als auch zur Küh-

Strecken erzielte Orientierung beibehält. Diese lung des zentralen Teiles der Folie, um während des

Orientierung ist hauptsächlich radial, teilweiss auch Schrumpfens der Seitenwand der Kappe eine Erwär-

tangential. ⁶5 mung des Bodens der Kappe zu verhindpr^ ~ Er-

In Fig. 4 ist die Kappe 18 vor dem Schrumpfen wärmung zum Festschrumpfen der Seitenv. ij der

auf einem Behälter 23, in F i g. 5 nach dem Schrump- Kappe erfolgt mit Hilfe des äußeren Kolbens 31, der

fen gezeigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel an seinem unteren Ende eine Wärmezone aufweist.

die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Heizring 38 zur Zufuhr von Warmluft gebildet ist.

Die Wärmezone kann auch aus mehreren, ringförmig angeordneten Löchern oder einer elektrischen Heizwicklung bestehen. Dem Heizring 38 wird über einen Anschluß 39 von einer Luftkammer 40 im äußeren Kolben 31 Warmluft zugeführt. Die Luftkammer 40 kann, wie links in der Figur angedeutet ist, eine Heizwicklung 41 aufweisen, um bei der Erwärmung der Luft mitzuwirken oder als einzige Heiz-

quelle zu dienen. Außen um den äußeren Kolben ist eine Isolierung 42 angebracht.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, kann der äußere Kolben, wenn der innere Kolben 30 auf dem zu vet schließenden Behälter ruht, weiter abwärts "verschoben werden, so daß die Wärmezone an der Seitenwand der Kappe 18 vorbei verschoben wird. Wenn unter Druck Luft aus dem Heizring 38 strömt, wird die Seitenwand schnell erwärmt und schrumpft ίο unterhalb der Kante des Behälters zum Anliegen an der Seitenwand des Behälters.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Schrumpfen zum festen Anliegen an den Randteil Patentansprüche: des Behältermantels gebracht wird, sowie auf ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens.

1. Verfahren zum Herstellen eines Verschlus- Ein solches aus der deutschen Patentschrift ses für einseitig offene Behälter, z.B. Dosen, Be- 5 1 157 134 bekanntes Verfahren ist zum Verschließen eher, Flaschen, aus einer thermoplastischen Fo- von relativ flachen, schalenfönnigen Gefäßen vorgehe, die erwärmt durch Schrumpfen zum festen sphen. Nach diesem bekannten Verfahren wird eine Anliegen an den Randteil des Behältermantels Folie über die öffnung des zu verschließenden Gefägebracht wird, dadurch gekennzeich- ßes gelegt, wobei die Folie eine ausreichende Flänet, daß als Verschlußteil eine mit Einspann- io chenabmessung aufweisen muß, um die durch den rand tiefgezogene Kappe dient, wobei dieser nach Öffnungsquerschnitt des Gefäßes und die Randpardem Tiefziehen abgetrennt worden ist und die tien der Seitenwände des Gefäßes gegebene Gesamt-Seitenwand der Kappe auf den Randteil des Be- fläche noch ausreichend nach allen Seiten hin zu hältermantels aufgeschrumpft wird. überragen. Die bei dem bekannten Verfahren be-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 nutzte Folie besteht aus einem möglichst dünnen und kennzeichnet, daß beim Tiefziehen der Folie zwei schwachen Material, so daß sich die über den öffzylindrische, stufenförmig einander folgende Sei- nungsquerschnitt des Gefäßes überstehenden Randtenwändo gebildet werden, deren innere dem Bo- partien der Folie von selbst nach unten umlegen, also den und deren äußere dem Einspannrand der Fo- den Wandteilen des Gefäßes benachbart sind. Mil lie benachbart ist und deren äußere Seitenwand ao Hilfe einer Vorrichtung zur Durchführung dieses be- und mindestens ein Teil der beide Seitenwände kannten Verfahrens werden die von der Folie zuminverbindenden Ringscheibe mit dem Einspannrand dest teilweise überdeckten Wandteile des Gefäßes abgetreten worden ist. mit Heißluft angeblasen, so daß durch die Erwär-

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch ge- mung der Folie ein Schrumpfprozeß stattfindet, wokennzeichnet, daß aus der Verbindungsscheibe 35 durch die überhängenden und den Wandteilen des eine zu dem ebenen Boden der Kappe parallele Gefäßes benachbarten Randbereiche der Folie in fe-Aufreißzunge gebildet wird. sten Kontakt mit diesen Wandteilen gelangen. An-

4. Werkzeug zum Verschließen eines einseilig schließend wird die das Gefäß überdeckende Folie offenen Behälters, z. B. Dose, Becher, Flasche, _aUch noch von oben mit Heißluft angeblasen, so daß z. B. zum Durchführen des Verfahrens nach 30 auch der unmittelbar über der öffnung des Gefäßes einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- sich befindende ebene Teil der Folie erwärmt und zeichnet, daß es aus zwei relativ zueinander in durch nachfolgende Schrumpfung glattgespannt wird. derselben Richtung bewegbaren Kolben (30, 31) Bei der bekannten Vorrichtung zur Durchführung besteht, von denen der eine Kolben (30) eine dieses Verfahrens wird die vor dem Schrumpfungs-Kühlmittelzuleitung (35) und am Kolbenende 35 prozeß auf die öffnung des Gefäßes aufgelegte Folie eine Kühlfläche (34) aufweist, die gegen den ebe- _auf dem Gefäß durch die Folie beaufschlagende Förnen Boden der Kappe (18) verstellbar ist und der derbänder niedergehalten, die mit der gleichen Geandere Kolben (31) einen Anschluß (39) an eine schwindigkeit umlaufen, wie ein das Gefäß während Wärmequelle (41) und einen Heizring (38) auf- des Verschließvorganges transportierendes weiteres weist, der zum Schrumpfen der Kappenseiten- 40 Förderband.