DE2835672A1

DE2835672A1 - Verfahren zum verschliessen von behaeltern, vorzugsweise von glasbehaeltern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2835672A1
Application number: DE19782835672
Authority: DE
Inventors: Peter Zimmermann
Original assignee: Aluminiumwerk Tscheulin GmbH
Current assignee: Tscheulin Rothal GmbH
Priority date: 1978-08-14
Filing date: 1978-08-14
Publication date: 1980-02-28

Description

Verfahren zum Verschließen von
Behältern, vorzugsweise von Glasbehältern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen von Behältern mittels folienartiger Verschlußdeckel (Deckelfolie) unter Wärme- sowie Andruck-Einwirkung (Heißsiegelung), wobei der Behälter aus einem Werkstoff, insbesondere Glas besteht, der beim Heißsiegeln unnachgiebig bleibt und dessen Anlagefläche für die Deckelfolie im Regelfalle Unebenheiten aufweist.
Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem mittels einer beheizten Siegelvorrichtung der zum Beispiel aus einer Aluminium-Folie bestehende, deckelartige Verschluß auf den Öffnungsrand des zu verschließenden Behälters unter Verwendung einer heißsiegelfähigen Schicht aufgesiegelt wird. Dabei erfolgt nicht nur ein Erwärmen der Siegelzone auf die notwendige Siegeltemperatur, sondern durch diese Wärmeeinwirkung wird auch der Öffnungsrand des in der Regel aus Kunststoff bestehenden Behälters genügend plastisch, so daß Unebenheiten an diesem Rand ausgeglichen werden können. Dadurch entsteht auch der erforderliche gleichmäßige Siegeldruck. Dies ist zur Erzielung eines durchgehend dichten Verschlusses notwendig.
Dieses Verfahren und die dazu vorgesehene Siegelvorrichtung haben sich für das Versiegeln von Kunststoff-Behältern mit Deckelfolien und dergleichen bewährt.
Es ist jedoch erwünscht, daß auch Behälter aus starrem, bei der Heißsiegeltemperatur nicht plastisch verformbarem Werkstoff auf vergleichbare Weise mit Hilfe von Deckelfolien und Heißsiegellack oder dergleichen thermoplastischen Beschichtungen, sicher dichtend miteinander verbunden werden können.
Bei den wärmeunnachgiebigen Behältern ist Glas wegen seiner bekannten, insbesondere im Lebensmittelbereich vorteilhaften Eigenschaften ein besonders erwünschter Werkstoff. Insbesondere bei Glasbehältern treten beim Versiegeln jedoch besondere Schwierigkeiten auf, da derartige Behälter aus Glas mit erheblichen Fertigungs-Toleranzen und Unebenheiten am Öffnungsrand werkstoff- und herstellungsbedingt versehen sind. Es hat sich herausgestellt, daß die Versiegelungseinrichtung für thermoplastische Kunststoff-Behälter und das entsprechende Verfahren auf Glasbehälter nicht gut anwendbar ist. Bei den bisherigen Siegelverfahren beziehungsweise der zugehörigen Vorrichtung mit einer starren Andruckfläche vermag diese nicht ausreichend den Toleranzen und Unebenheiten des meist flanschartigen Öffnungsrandes des Glasbehälters zu folgen. Dadurch ist nicht an jeder Stelle des Siegelbereiches der erforderliche gleichmäßige Druck vorhanden, so daß ein sicherer, dichter Verschluß nicht gewährleistet ist; dies gilt namentlich für eine fortlaufende Produktion.
Es wurden intern verschiedene Entwicklungen versucht, den Siegelkopf diesen Unebenheiten anzupassen; insgesamt haben diese Versuche jedoch nur zu unbefriedigenden Ergebnissen geführt, weil beispielsweise die Abpackleistung verhältnismäßig gering war. Ausserdem ergab sich dort das Problem einer geringen Wärmeleitfähigkeit. Neben diesem letztgenannten Problem ist bei einer anderen vorgeschlagenen Siegeleinrichtung ihr komplizierter Aufbau und die größere Verschleißempfindlichkeit nachteilig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Verschließen von Behältern mittels folienartiger Verschlußdeckel zu schaffen, wobei die Behälter aus gegenüber der Heißsiegeltemperatur unnachgiebig bleibendem Werkstoff, insbesondere aus Glas bestehen und wobei insbesondere bei geringem Aufwand ein dichtes Versiegeln des Behälter-Öffnungsrandes mit zum Beispiel einer Deckelfolie oder dergleichen gewährleistët ist.
Unter gegenüber der Heißsiegeltemperatur unnachgiebigem Werkstoff wird hier insbesondere Glas verstanden; darüber hinaus können jedoch auch andere Werkstoffe, wie zum Beispiel Duroplaste, Metalle usw. Anwendung finden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß der obere Behälterrand erwärmt, der Verschlußdekkel aufgelegt und an den Behälteröffnungsrand elastisch anpassend angedrückt wird. Durch das elastisch anpassende Andrücken des Verschlußdeckels zum Verschließen des Behälters erfolgt in vorteilhafter Weise eine Anpassung der Andruckfläche der Siegelvorrichttung an die herstellungsbedingten Unebenheiten des Öffnungsrandes.
Dadurch wird eine gleichmäßige Druckverteilung über den gesamten Siegelbereich erzielt, so daß der aufzusiegelnde Verschlußdeckel auch bei einem etwas unebenen Behälteröffnungsrand dicht mit diesem versiegelt wird.
An sich versteht der Fachmann unter "Heißsiegeln" -Verbinden zweier thermoplastischer Kunststoffe bei erhöhter Temperatur unter Druck- (Duden-Lexikon, Band 4, Seite 139). Im vorliegenden Fall erreicht man eine Heißsiegel-Verbindung, bei der der eine zu verbindende Teil (Behälter) nicht aus einem thermoplastischen Teil besteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Beispiel durchführbar, wenn die Deckelfolie im wesentlichen gleichzeitig unter Wärmezufuhr und elastischer Druckeinwirkung an den öffnungsrand des Behälters angebracht wird. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für vergleichsweise schnell ablaufende Versiegelungen mit kurzer notwendiger Einwirkzeit der Wärmezufuhr.
Vorzugsweise erfolgt zumindest die Druckzufuhr unter Verwendung von Flüssigkeitsdruck . Das elastisch anpassende, gleichmäßige Andrücken des Verschlußdeckels wird dabei durch die hydraulischen Eigenschaften bei der Druckzufuhr erzielt.
Zweckmäßigerweise wird die Wärme für die Versiegelung zumindest teilweise dem Hydraulik-Medium mitgeteilt, welches diese unter Zwischenschaltung einer in sich flexiblen Zwischenschicht an die Heißsiegelfläche abgibt, wobei sich diese Zwischenschicht der Form des zu versiegelnden Behälter-Öffnungsrandes anpassen kann. Somit erfolgt in der Siegelzone sowohl eine Druck- als auch eine direkte Wärmeübertragung. Dadurch wird gezielt im wesentlichen nur die eigentliche Siegelzone erwärmt, wodurch auch die Verlustwärme gering gehalten werden kann.
Bei gewissen, langsam reagierenden Siegelmedien und/oder abhängig von dem Füllgut des Behälters kann eine verhältnismäßig lange Siegelzeit notwendig sein. Dies kann ggf. auch zu einer stärkeren Erwärmung und damit Ausdehnung des sich oberhalb des Füllgutes im sogenannten "Kopfraum" befindlichen Luftpolsters in dem Behälter führen. Dies hätte bei einem bereits durch eine Deckelfolie od.dgl. abgedeckten Behälter ggf. zur Folge, daß der angesiegelte Deckel wegen der sofort nach dem Siegelvorgang auftretenden Belastung - durch das sich ausdehnende, die Deckelfläche von Innen her beaufschlagende Luftpolster - bei noch nicht ganz abgebundenem Heißsiegellack, in seinem Verbindungsbereich mit dem Behälterrand angehoben werden würde, so daß dadurch dann Undichtigkeiten auftreten könnten.
Um auch für den vorerwähnten Anwendungsfall eine sichere und dichte Versiegelung zu erzielen, ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, wenn insbesondere die Wärmezufuhr, die Anbringung der Deckelfolie sowie die Druckbeaufschlagung in zeitlich nacheinander versetzten Arbeitsschritten erfolgt.
Zweckeäßigerweise wird dabei zunächst der Behälter-Öffnungerand bei vorzugsweise im übrigen mindestens teilweise offenem Behälter aufgeheizt, danach die Deckelfolie auf den Öffnungsrand aufgelegt und diese dann elastisch auf den Öffnungsrand angedrückt. Durch das "offene" Erwärmen des Öffnungsrandes vermeidet man in vorteilhafter Weise die Erwärmung eines insbesondere durch eine Deckelfolie abgeschlossenen Luftpolsters, was bei einer notwendigerweise länger andauernden Wärmezufuhr Nachteile hätte. Die Deckelfolie wird nach diesem erfindungsgemäßen Vorschlag erst nach dem Erwärmen der Auflagefläche des Öffnungsrandes aufgelegt. Da nach diesem Auflegen in der Regel keine wesentliche weitere Wårmezufuhr erfolgt, wird eine Ausdehnung und damit Druckausübung durch das Luftpolster im Inneren des Behälters auf die Innenseite der Deckelfolie und damit ein fehlerhaftes Verschließen vermieden.
Wenn nötig, kann beim Andrücken der Deckelfolie noch zusätzlich Wärme zugeführt werden. In bestimmten, nacherwähnten Fällen kann dies wünschenswert sein. Andererseits besteht nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch die Möglichkeit, daß beim Festdrücken der Folie zumindest im Andruckbereich eine Kühlung erfolgt.
Das Erwärmen oder Abkühlen während des Andrückens der Deckelfolie kann je nach den praktischen Erfordernissen, zum Beispiel auch in Abhängigkeit von dem verwendeten Siegellack, den Behälter- sowie Deckelmaterialien, deren Materialstärke und dergleichen und auch von dem Füllgut des Behälters vorgesehen sein.
Es wurde herausgefunden, daß für unterschiedliche Füllungen und/oder Behälter- beziehungsweise Deckelwerkstoffe beziehungsweise Siegellacke und verschiedene Wärme- beziehungsweise Kühleinwirkungen dies besonders günstig ist.
Beim Aufbringen der Deckelfolie wird diese auf den ggf. aufgeheizten Öffnungsrand aufgelegt. Bereits durch dieses Auflegen ist die Deckelfolie durch Erweichen der thermoplastischen Siegelbeschichtung genügend gegen ein Belatiwerschieben zu dem Behälter gesichert, so daß ein störungsfreier Weitertransport des Behälters mit Deckelfolie erfolgen kann. Ggf. kann jedoch beim Aufbringen der Folie auf den Behälterrand auch ein leichtes Andrücken dieser Deckelfolie erfolgen. Dies kann zweckmäßigerweise mit dem Zubringerwerkzeug für die Deckelfolie vorganommen werden. Durch dieses leichte Andrücken der Deckelfolie auf den Behälter-Öffnungsrand wird diese zwar noch nicht dichtend befestigt, jedoch noch etwas sicherer festgelegt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß zumindest während des dichtenden Andrückens der Deckelfolie ein Kühlen des mittleren Bereiches der Deckelfolie erfolgt. Dadurch kann weitgehend vermieden bzw. vermindert werden, daß das im Kopfraun befindliche Luftpolster durch die noch vorhandene, vom Aufheizen des Behälterrandes herrührende Wärme mit aufgeheizt wird und sich ausdehnt, so daß die bereits vorerwähnten nachteiligen Folgen eintreten.
Ggf. ist auch bei einer nochnaligen Zuführung von Wärme im Siegelbereich während des Verschließens des Behälters, auch eine gleichzeitige Kühlung im mittleren Bereich der Deckelfolie und ggf. auch des Behälters selbst möglich.
Zweckmäßigerweise erfolgen die einzelnen Verfahrensschritte zum Anbringen der Deckelfolie in einem translatorisch fortschreitenden Arbeitsverfahren. Dadurch ergibt sich ein kontinuierlicher fließbandartiger Arbeitsablauf.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen, wobei diese Vorrichtung einen Siegelkopf mit einer Andrückfläche für die Dichtfläche des Behälters aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Aufheizvorrichtung für den Behälter-Offnungsrand, eine Auf legeeinrichtung für die Deckelfolie sowie eine elastische Andrückvorrichtung besitzt.
Mittels der Aufheizvorrichtung kann der Behälterrand auf die notwendige Siegeltemperatur aufgeheizt werden, dann kann die Deckelfolie durch die Auflegevorrichtung aufgelegt und durch die Andrückvorrichtung versiegelt werden. Diese Arbeitsschritte können kombiniert praktisch in einem einzigen Arbeitsgang oder aber nacheinander durchgeführt werden.
Eine besonders einfache Ausführungsform der Aufheizvorrichtung sieht vor, daß diese eine elektrische Heizspirale aufweist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Andrückvorrichtung eine auf den Öffnungsrand des Behälters abgestimmte elastische Ringzone besitzt, wobei vorzugsweise im Andruckbereich des Siegelkopfes ein wärmeleitendes, insgesamt ein hydraulisches System biidendes Andruckpolster vorgesehen ist.
Dieses Druckpolster kann sich gut den vorhandenen, beim Versiegeln unnachgiebigen Unebenheiten des Behälteröffungs- und auch Dichtrandes angleichen und dadurch für eine geschlossen anliegende Siegelzone des aufzusiegelnden Verschlußdeckels an dem Öffnungsrand des Behälters sorgen.
Zweckmäßigerweise ist das Andruckpolster auf seiner Beaufschlagungsseite durch eine dünne elastische Folie abgedeckt. Diese Folie bildet einerseits den andruckseitigen Abschluß des Andruckpolsters und gleichzeitig auch die Beaufschlagungsfläche, die bei der Siegelung den auf dem Öffnungsrand aufliegenden Deckel im Bereich der Siegelzone beaufschlagt.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt.
Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert.
Es zeigt zum Teil stärker schematisiert: Fig. 1 eine Stirnseitenansicht eines Siegelkopfes mit Andruckpolster, Fig. 2 einen Querschnitt des Siegelkopfes nach Fig. 1 mit angedeutetem, zum Verschließen angesetztem Behälter, Fig. 3 einen Teilquerschnitt des Siegelkopfes nach Fig. 1 und 2 mit abgewandelt ausgeführtem Kanal für das Andruckpolster, Fig. 4 einen vergrößert dargestellten Detail-Querschnitt des Siegelkopfes nach Fig. 1 bis 3, Fig. 5 eine etwas schematisiert dargestellte, abgewandelte Ausführungsform eines Siegelkopfes, Fig. 6 einen mit seinen zusammengehörigen Teilen auseinandergezogen dargestellten Siegelkopf, ähnlich dem nach den Fig. 1 bis 3, Fig. 7 einen Behälter mit einer auf seinen Öffnungsrand aufgesetzten Aufheizvorrichtung, Fig. 8 eine perspektivische, stark vergrößerte Ansicht eines Öffnungsrand-Abschnittes, Fig. 9 den in Fig. 7 gezeigten Behälter vor dem Aufsetzen der Deckelfolie mittels einer Auflegeeinrichtung, Fig. 1o den in Fig. 9 gezeigten Behälter-mit aufgelegter Deckelfolie vor dem Andrücken mittels einer An-.
drückvorrichtung, die zu einem mehrteiligen Siegelkopf gehört, Fig. 11 eine gegenüber Fig. 9 abgewandelte Auflegeeinrichtung mit einer gehaltenen Deckelfolie vor dem Auflegen auf einen Behälterrand und Fig. 12 eine abgewandelte Andrückvorrichtung.
Eine Siegelvorrichtung, von der im wesentlichen (Fig. 1 und 2) nur der Siegelkopf 1 dargestellt ist, dient zum dichten Verschließen von Behältern 3. Dabei wird z.B.
eine an ihrer Unterseite mit einer Heißsiegelschicht versehene, als Deckel 4 dienende Aluminiumfolie auf den ffnungsrand 2 des Behälters 3 aufgelegt und mittels des z.B.
beheizbaren Siegelkopfes 1 unter Wärmeeinwirkung auf den Öffnungsrand 2 aufgedrückt (Heißsiegelung). Die Siegelschicht verbindet dann den Behälter-Offnungsrand 2 mit dem Deckel 4.
Der Siegelkopf 1 ist im .Ausführungsbeispiel für Behälter mit rundem Öffnungsquerschnitt vorgesehen. Jedoch ist durch eine andere Formgebung auch eine entsprechende Anpassung an z.B. ovale oder eckige Öffnungsquerschnitte von Behältern möglich.
Der Siegelkopf 1 hat beispielsweise einen runden Grundkörper 5, dessen eine Stirnseite 6 die Andruck- und Siegelfläche 7 aufweist (Fig. 1 und 2). Innerhalb dieses Grundkörpers S ist eine Nut 8 vorgesehen, die ringförmig umläuft. Diese ist in ihren Abmessungen auf den Uffnungsrand 2 des zu versiegelnden Behälters 3 abgestimmt. Die Nut 8, die als Aufnahmehöhlung 25 für ein Hydraulik-Medium dient, ist zu der Stirnseite 6 des Grundkörpers 5 hin offen ausgebitdet und dort durch eine dünne elastische Folie lo abgedeckt. Die Außenseite dieser Folie lo bildet im Bereich der Nut 8 die Beaufschlagungsseite 13 für den Siegelvorgang. Innerhalb der Ringnut 8 ist, wie schon vorerwähnt, eine Flfl-ssigkeitsfüllung 11 (punktiert) dicht eingeschlos sen. Die Nut 8 mit ihrer elastischen Abdeckfolie lo sowie der Flüssigkeit 11 od.dgl. bilden dadurch ein hydraulisches Andruckpolster 12. Dieses ermöglicht einerseits durch seine hydraulische Wirkung und auch durch die elastische- Folie 70 eine gute Anpassung seiner Beaufschlagungsseite 13 an möglicherweise vorhandene Unebenheiten des Öffnungsrandes 2 eines Behälters 3.
Um eine genügende Anpassungsfähigkeit der elastischen Folie 1o an die Oberfläche des Öffnungsrandes 2 zu erhalten, ist diese vergleichsweise dünn ausgebildet. Sie kann eine Dicke von etwa o,o mm bis zu etwa 1 mm haben, wobei bevorzugt eine Foliendicke von o,o6 mm vorgesehen ist. Dies hängt unter anderem auch von dem verwendeten HydraulikMedium und der sich aus den Größenverhältnissen der Folie ergebenden Elastizität ab.
Als Hydraulik-Medium dient grundsätzlich ein Stoff, der zumindest bei der Siegeltemperatur flüssig oder zumindest pastenförmig od.dgl. ist und gute Wärmeleiteigenschaften besitzt Beispielsweise kann vorteilhaft Zinn als Hydraulik-Medium eingesetzt werden. Zinn besitzt eine Schmelztemperatur von 231,90C. Bei diesem Temperaturbereich ist eine schne-lle-und sichere Versiegelung insbesondere bei Glasbehältern mönlich-. Andererseits kann aber auch unter besonderen Umständen ein sehr niedrig schmelzendes Metall, z.B. Woodsches Metall od.dgl. als Hydraulik-Medium dienen. Derartige Hydraulik-Medien werden bei niedrig schmelzenden Siegelbeschichtunqen verwendet. Das jeweils vorgesehen Hydraulik-Medium kann somit in Anpassung an den jeweils vorhandenen Heißsiegel-Temperaturbereich gewählt werden. Dabei kann dieses auch Pulver und/oder Granulate,vorzugsweise in Verbindung mit bl od.dgl. wärmeleitfähiger Flüssigkeit enthalten. Das Pulver, z.B.
Metallpulver, übernimmt dabei in erster Linie die Wärmeleitung und Wärmespeicherung, während das bl od.dgl. die Verbindung mit den Pulverteilchen bildet und im wesentlichen den hydraulischen Effekt bewirkt. Auch das Öl od.dgl.
Flüssigkeit soll dabei eine möglichst gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Neben diesen vorerwähnten Hydraulik-Medien kommen auch andere, vorzugsweise gut wärmeleitende Werkstoffe, insbesondere niedrig schmelzende Metall-Legierungen in Frage.
Es sei erwähnt, daß die Folie lo bei vergleichsweise niedrigen Siegeltemperaturen - z.B. im Bereich von etwa 1000 C -auch aus Kunststoff sein kann. Bei höheren Siegeltemperaturen kommt dagegen bevorzugt Metall, insbesondere Edelstahl als Material für die Folie lo zur Anwendung.
Die bereits vorerwähnte Nut 8, die z.B. gemäß Fig. 1 und 2 als Ringnut ausgebildet ist, kann verschiedene Querschnitte aufweisen.
Fig. 2 zeigt dabei eine Nut 8 mit einem sich zu der Abdeckfolie lo hin verjüngenden Querschnitt mit Trapezform. Diese Formgebung hat den Vorteil, daß die Folie 10 bis nahe an die eigentliche Siegelzone mit dem beheizten Grundkörper 5 in Kontakt steht. Dadurch wird dann die Wärme nicht nur über das Hydraulik-Medium, sondern auch über den metallischen, in der Regel eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Grundkörper 5 übertragen. Dies begünstigt durch das schnellere Nachheizen der Siegelzone eine schnellere Arbeitsfolge.
Wegen einer günstigen Wärmeübertragung ist auch das Füllvolumen des Andruckpolsters 12 klein gehalten, was ebenfalls durch die vorerwähnte Formgebung der Nut 8 günstig ist.
Dabei sei jedoch erwähnt, daß das Volumen einen bestimmten Betrag wegen der Hydraulikfunktion nicht unterschreiten soll.
Fig. 3 zeigt noch einen kreisabschnittförmigen Querschnitt einer Nut 8, während in Fig. 4 eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Nut 8 vorgesehen ist. Letztere hat insbesondere den Vorteil der sehr leichten Herstellbarkeit bei guten Wärmeübertragungseigenschaften.
Die wesentlichen Einzelteile des Siegelkopfes 1 sind in Fig. 6 in einer Explosions-Darstellung gezeigt. Neben dem bereits erwähnten Grundkörper 5, in dem sich auch die Nut 8 befindet und der Folie lo, sind noch ein Anschlußstück 14, eine Halteplatte 15, ein Haltering 16 sowie ein Kegelkörper 17 erkennbar. Die etwa kreisringförmige Abdeckfolie 1o ist in dieser Vormontagestellung noch eben.
Bei der Montage wird zunächst die plane Folie lo auf die die Nut 8 aufweisende Seite des Grundkörpers 5 aufgelegt und in ihrem Außenbereich durch den Haltering 16 gegen den Grundkörper 5 mittels Schrauben festgespannt. Dann wird der Kegelkörper 17 mit seinem zylindrischen Teil 18 durch die Innenlochung 19 der Folie 1o in die zentrale Innenhöhlung 20 eingesetzt, bis der Kegelabschnitt 21 bei dem Innenrand der ringförmigen Folie 1o anliegt. Die als Spannwiderlager dienende Halteplatte 15 wird dann in eine auf ihre Abmessungen abgestimmte, auf der der Folie 1o gegenüberliegenden Seite befindlichen Höhlungserweiterung 22 der Innenhöhlung 20 eingesetzt. Durch Schrauben 23 (Fig. 1 und 2), welche die Halteplatte 15 durchgreifen und in den Kegelkörper 17 einschraubbar sind, wird dann der Kegelkörper 17 in die Innenhöhlung 20 eingezogen. Der Grundkörper 5 weist an seiner der Folie lo zugewandten Seite der Innenhöhlung 20 eine kegelige Erweiterung 24 auf, die in ihren Abmessungen etwa denen des Kegelabschnittes 21 des Kegelkörpers 17 entsprechen.
Der Winkel i zwischen dem Kegelmantel des Kegelkörpers 17 und der Auflageseite des Siegelkopfes 1 liegt vorzugsweise bei 300. Auch die kegelige Erweiterung 24 weist einen entspresenden, passenden Kegelwlnkel au.
Die Folie lo wird beim Einspannen zwischen den kegeligen Flächen der Innenhöhlung 20 des Grundkörpers 5 sowie dem Kegelabschnitt 21 des Kegelkörpers 17 festgelegt (vgl.
auch Fig. 4).
Die vorbeschriebene, kegelige Ausbildung der inneren Einspannstelle der Folie 1o hat nun den Vorteil, daß die Folie 1o auch in ihrer radialen Erstreckung gespannt wird, so daß sie in Funktionsstellung glatt, straff und knitterfrei die Siegelzone bei der Nut 8 überspannt. Dies ist für eine einwandfreie, dichte Siegelung von Bedeutung.
Die für den Siegelvorgang notwendige Wärme kann z.B. durch Gesamterwärmung des Siegelkopfes 1 oder aber durch eine Erwärmung insbesondere der eigentlichen Siegelzone erfolgen. Fig. 3 läßt beispielsweise mehrere um die Nut 8 angeordnete Heizkanäle 27 innerhalb des Grundkörpers 5 erkennen, in die z.B. auch Heizdrähte od.dgl. eingelegt sein können.
Insbesondere bei zu verschließenden Gefäßen mit kleinerer Mündungsöffnung kann die in Fig.5 gezeigt, etwas schematisierte Ausführungsform eines Andruckpolsters 12a zweckmäßig sein. Dabei ist die Aufnahmehöhlung 25 zentral durchgehend ausgebildet, wobei sich die Folie 1o über die gesamte Öffnung von dieser Aufnahmehöhlung 25 erstreckt. Vorteilhaft ist dabei auch, daß Gefäße mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten mit einem einzigen Siegelkopf verschlossen werden können.
Dies gilt in gewissen Grenzen auch für eine ringförmige Nut 8 (Fig. 1), wenn diese in ihren radialen Abmessungen (b) entsprechend dimensioniert ist.
Erwähnt sei noch, daß die erfindungsgemäße Siegelvorrichtung zwar bevorzugt für das Aufsiegeln von Verschlußdeckeln auf Gefäße aus wärmeunnachgiebigem Material, insbesondere aus Glas geeignet ist; jedoch kann sie ebenfalls zum Versiegeln von Gefäßen aus zum Beispiel thermoplastischem Material verwendet werden. Dies macht den erfindungsgemäßen Siegelkopf 1 praktisch universell einsetzbar.
Insbesondere Fig. 2 läßt noch erkennen, daß die durch die Nut 8 gebildete Innenhöhlung zur Aufnahme des Hydraulik-Mediums eine Einfüll- und Entlüftungsöffnung 26 aufweist.
Eine insbesondere luftfreie Füllung des Hydraulik-Mediums in der Innenhöhlung (Nut 8) ist wegen dem vorgesehenen hydraulischen Effekt von wesentlicher Bedeutung.
Bei der anhand der Figuren 1 bis 6 vorbeschriebenen Siegelvorrichtung erfolgt nach dem Auflegen der Deckelfolie, kurz auch "Deckel 4" genannt, in einem Arbeitsgang ein Erwärmen und gleichzeitig ein Andrücken des Deckels 4 an den Öffnungsrand 2 des Behälters 3. Dies ist wegen der geringen Anzahl von Arbeitsschritten bei insbesondere kurzen Siegelvorgängen vorteilhaft. Figuren 7 bis 1o zeigen dagegen eine Heißsiegelung in mehreren, zeitlich nacheinander versetzten Arbeitsschritten. Dieses Verfahren ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Temperatureinwirkung beim Siegelvorgang über etwas längere Zeit erfolgen muß. Beispielsweise kann dies bei langsam reagierenden Siegelmedien und/oder abhängig von dem Füllgut des Behälters 3 notwendig sein. Unter längeren Siegelzeiten sind beispielsweise solche von bis zu 30 Sekunden oder mehr zu verstehen. Auch spielt die notwendige Siegeltemperatur eine wesentliche Rolle, da diese wiederum auch die Siegelzeit beeinflussen kann. Die Siegeltemperatur kann möglicherweise 3000 C oder mehr betragen Eine längere Siegelzeit könnte bei der Siegelung gemäß Fig. 2 zur Bildung eines Warmluftpolsters in dem Behälter führen, durch das sich wegen der bereits durch die Deckelfolie 4 verschlossenen Behälteröffnung ein Überdruck in dem Behälter 3 aufbauen kann. Nach dem Abheben des Siegelkopfes 1 könnte dann gegebenenfalls die noch heiße Siegelnaht aufreißen.
Deshalb wird nach einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Fig. 7 der Behälter-Öffnungsrand 2 bei im übrigen offenem Behälter 3 zunächst aufgeheizt. Die sich dabei oberhalb des Füllgutes 28 befindliche Luft kann sich dabei ungehindert ausdehnen und nach oben entweichen (Pfeil Pf. 1).
Als Aufheizvorrichtung 29 kann wegen ihrem einfachen Aufbau vorteilhaft zum Beispiel eine elektrische Heizspirale dienen, wie dies in Fig. 7 schematisch angedeutet ist. Andererseits kann aber auch eine Aufheizvorrichtung mit Heißluftdüsen vorgesehen sein.
Auch der Siegelkopf 1 (Fig. 2) läßt sich dazu verwenden, wobei jedoch die Deckelfolie 4 noch weggelassen und gegebenenfalls ein Abzugkanal (vgl. Pos. 36 in Fig. 10) vorgesehen wird.
Nach dem Aufheizen des Öffnungsrandes 2 auf eine für die Siegelung ausreichende Temperatur wird in einem zweiten Arbeitsschritt (Fig. 9) mit Hilfe einer Auf legeeinrichtung 30 eine Deckelfolie 4 genügend genau zentrisch auf die Öffnung des Behälters- 3 aufgelegt. Mittels der Auflegeeinrichtung 30 wird dabei zunächst eine Deckelfolie 4 ergriffen und dann auf die Behälteröffnung abgesenkt. Die Auflegeeinrichtung 30 kann im wesentlichen durch einen glockenartigen Saugheber 32 (Fig. 9) gebildet sein. Dieser besitzt z.B. einen Unterdruck-Anschluß 31, der mit einer hier nicht dargestellten Reguliereinrichtung in Verbindung steht. Der Saugheber 32 kann zum Beispiel aus einer Gummiglocke bestehen. Die Auflegeeinrichtung 30 ist dadurch besonders einfach im Aufbau.
Beim Aufsetzen der Deckelfolie 4 auf den vorgeheizten Offnungsrand 2 schmilzt deren Siegelbeschichtung 33, so daß eine klebende, wenn auch noch nicht dichtende Verbindung zwischen- der Deckelfolie 4 und dem Behälterrand erfolgt.
Die Deckelfolie 4 haftet dabei jedoch schon soweit an, daß sie bei der weiteren Bearbeitung nicht mehr verrutscht.
Die Auf legeeinrichtung 30 a gemäß Fig. 11 ist gegenüber der in Fig. 9 gezeigten etwas abgewandelt ausgeführt. Diese Auflegeeinrichtung 30 a weist ebenfalls einen Saugheber 32 auf, der jedoch zumindest in etwa dem Querschnittsprofil des Öffnungsrandes 2 angepaßt ist und trw etwas elastisch nachgiebig ausgebildet ist. Dadurch kann bereits beim Aufsetzen der Deckelfolie 4 auf den Öffnungsrand 2 in der Siegelzone ein gewisser Druck mittels der Auflageeinrichtung 30 ausgeübt werden, der die vorläufige Haftung der Deckelfolie 4 noch verbessert. Um diesen Vordruck ausüben zu können, ist die Auflegeeinrichtung 30 a aus etwas stabilerem Werkstoff.
Nach dem Aufsetzen der Deckelfolie und dem bereits-leichten Andrücken und Verkleben erfolgt der eigentliche Siegelvorgang (Fig. lo).
Dabei wird die Deckelfolie 4 elastisch auf den Öffnungsrand 3 angedrückt, wobei sich diese den herstellungsbedingten Unebenheiten des Öffnungsrandes anpaßt und eine dichte Verbindung eingeht.
Der Randausschnitt gemäß Fig. 8 zeigt noch einmal zur Verdeutlichung die Problematik, die insbesondere beim Verschließen von Glasbehältern mittels heißsiegelfähigen Deckelfolien auftreten kann. Dieser Öffnungsrand 2 eines Glasbehälters kann nämlich Unebenheiten, zum Beispiel ringförmig verlaufende Einfurchungen 34 und dergleichen sowie auch Höhendifferenzen im Verlauf des Randes aufweisen. Diese Unregelmäßigkeiten können sich beim Herstellen insbesondere durch Schrumpfung beim Abkühlen des Glases bilden.
Das erfindungsgemäße, elastische, gegebenenfalls hydraulische Andruckpolster 12 (zum Beispiel Fig. 2 und 1o) schafft hier jedoch einen Ausgleich, durch den die Deckelfolie 4 über den gesamten Siegelbereich gut dichtend angedrückt wird.
Die elastische Andrückvorrichtung 35 kann auch durch den in Fig. 1 gezeigten Siegelkopf 1 gebildet sein. Dabei kann auch bei der Versiegelung gemäß Fig. 7, 9 und lo gegebenenfalls noch Wärme zugeführt werden.
Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, -daß zur Beschleunigung des Abkühlprozesses nach dem Versiegeln beim Andrücken der Deckelfolie. zumindest im Andruckbereich eine Kühlung erfolgt. Dazu kann das Andruckpolster auch als- Hydraulik-Medium eine Kühlflüssigkeit aufweisen. Man erreicht dadurch ein beschleunigtes Abbinden der Siegelbeschichtung.
In Fig. 10 erkennt man noch an der Andrückvorrichtung 35 einen Abzugskanal 36, der bei einer sonst geschlossenen Bauform, zum Beispiel auch wie der Siegelkopf 1 (Fig. 1 und 2), einen Abzug expandierter Gase ermöglicht. Dies ist insbesondere auch bei Verwendung des"Siegelkopfes" als Aufheizvorrichtung von Bedeutung.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann zumindest während des dichtenden Andrückens der Deckelfolie auch eine Kühlung des mittleren Bereiches dieser Deckelfolie 4 erfolgen. Dadurch kann ein Druckaufbau im Kopfraum bei aufgesetzter Deckelfolie 4 weitgehend vermieden werden. Diese zusätzliche Kühlung wäre insbesondere auch bei einer Siegelung mittels dem Siegelkopf 1 (Fig. 1,2 vorteilhaft.
Aus Platzgründen ist jedoch diese ggf. vorgesehene Kühlung des mittleren Bereiches der Deckelfolie in Fig. 10 durch die strichpunktierten Kanäle 37 angedeutet. Durch die Pfeile ist dabei der Kühlmitteleintritt und -austritt gekennzeichnet. Vorzugsweise kommt hier Kühlluft infrage.
Häufig werden bedruckte Deckelfolien 4 verwendet, wobei die Druckfarben längere Siegelzeiten beziehungsweise hohe Siegeltemperaturen insbesondere bei gleichzeitiger mechanischer Belastung im Siegelbereich nicht ohne Beschädigung oder Verblassen oder Abheben überstehen. Auch für diesen Fall ist das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung dafür gemäß Fig.
7 bis 12 vorteilhaft. Die stärkste Wärmebelastung tritt dabei nämlich auf der Rückseite der Deckelfolie 4 durch den vorbeheizten Behälter-Öffnungsrand 2 auf, so daß die Wärmebelastung des auf der äußeren Vorderseite befindlichen Bedruckes wesentlich reduziert ist. Beschädigungen können dadurch vermieden werden.
Fig. 12 zeigt noch eine besonders einfache Andrückvorrichtung 35 a,die im wesentlichen aus einer elastischen Andruckplatte besteht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine z.B. mit einer hier nicht gezeigten Hubeinrichtung verbindbare, mindestens den Öffnungsquerschnitt des zu verschließenden Behältnisses überdeckende Metallplatte 38 vorgesehen, die die eigentliche elastische Andruckplatte 39 z.
B. aus Silikonkautschuk trägt. Anstatt einer durchgehenden Andruckplatte 39 könnte auch eine ringförmige Andruckplatte, die ggf. in einer Nut der Metallplatte 38 od.dgl. gelagert ist, vorgesehen sein.
Gegenüber zum Beispiel Fig. 1 und 2 zeigen die Figuren 7,9 und 10 einen abgewandelten, mehrteiligen Siegelkopf 101.
Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Verschließen von Behältern mittels folienartiger Verschlußdeckel (Deckelfolie) unter Wärme- sowie Andruck-Einwirkung (Heißsiegelung), wobei der Behälter aus einem Werkstoff, insbesondere Glas besteht, der beim Heißsiegeln unnachgiebig bleibt und dessen Anlagefläche für die Deckelfolie im Regelfalle Unebenheiten aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der obere Behälter-Offnungsrand (2) erwärmt, der Verschlußdeckel (4) aufgelegt und an den Behälter-öffnungsrand (2) elastisch anpassend angedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelfolie (4) im wesentlichen gleichzeitig unter Wärmezufuhr und elastischer Druckeinwirkung an den öffnungsrand (2) des Behälters (3) angebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Druckzufuhr unter Verwendung von Flüssigkeitsdruck erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme für die Versiegelung zumindest teilweise dem Hydraulik-Medium mitgeteilt wird, welches diese unter Zwischenschaltung einer in sich flexiblen Zwischenschicht an die Heißsiegelfläche abgibt, wobei sich diese Zwischenschicht der Form des zu verschließenden Behälter-öffnungsrandes (2) anpassen kann.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere die Wärmezufuhr, die Anbringung der Deckelfolie (4) sowie die Druckbeaufschlagung, in zeitlich nacheinander versetzten Arbeitsschritten erfolgen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Behälter-Offnungsrand (2) bei vorzugsweise im übrigen mindestens teilweise offenem Behälter (3) aufgeheizt, danach die Deckelfolie (4) auf den öffnungsrand (2) aufgelegt und diese dann elastisch auf den öffnungsrand (2) angedrückt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Andrücken der Deckelfolie (4) zusätzlich Wärme zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Andrücken der Deckelfolie (4) zumindest im Andruckbereich eine Kühlung erfolgt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der Deckelfolie (4) auf den Behälter-Offnungsrand (2) bereits ein Andrücken dieser Deckelfolie (4) erfolgt.
1o Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während des dichtenden Andruckens der Deckelfolie (4) ein Kühlen des mittleren Bereiches der Deckelfolie erfolgt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verfahrensschritte zum Anbringen der Deckelfolie in einem translatorisch fortschreitenden Arbeitsverfahren erfolgt.
12. Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mittels folienartiger Verschlußdeckel, mit einem Siegelkopf, der eine Andruckfläche für die Dichtfläche (öffnungsrand) des Behälters aufweist, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Aufheizvorrichtung (29) für den Behälter-öffnungsrand (2), eine Auf legeeinrichtung (30) für die Deckelfolie (4) oder dergleichen sowie eine elastische Andrückvorrichtung (35) besitzt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheiz-Vorrichtung (29) eine elektrische Heizspirale aufweist.
14 Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheiz-Vorrichtung (29) wenigstens eine Heißluftdüse besitzt.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückvorrichtung (35t eine auf den öffnungsrand (2) des Behälters (3) abgestimmte, elastische Ringzone besitzt, wobei vorzugsweise im Andruckbereich des Siegelkopfes ein wärmeleitendes, insgesamt ein hydraulisches System bildendes Andruckpolster (12) vorgesehen ist
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Andruckpolster (12> auf seiner Beaufschlagungsseite (13) durch eine dünne elastische Folie C1-o) abgedeckt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Andruckpolster (12) als Hydraulik-Medium einen zumindest bei der Heißsiegeltemperatur flüssigen oder zumindest pastenförmigen oder dergleichen Stoff aufweist, der insbesondere gute Wärmeleitereigenschaften besitzt und daß beispielsweise als Hydraulik-Medium Zinn oder dergleichen, bei einer Temperatur oberhalb von ca. 2400 C flüssiges Medium und bei vergleichsweise niedrig schmelzenden Heißsiegelbeschichtungen z.B.Xtcdsches Metall od.dgl. dient.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Andruckpolster (12) ein wärmeleitfähiges Pulver, vorzugsweise Metallpulver und/oder Granulate vorzugsweise in Verbindung mit öl oder dergleichen wärmeleitfähiger Flüssigkeit enthält.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (1o) zur beaufschlagungsseitigen Abdeckung des Andruckpolsters (12) bei vergleichsweise niedrigen Siegeltemperaturen vorzugsweise aus Kunststoff, Gummi oder dergleichen und bei höheren Siegeltemperaturen aus Metall vorzugsweise aus Edelstahl besteht und zweckmäßigerweise in einem Bereich von o,ol mm bis 1 mm, vorzugsweise insbesondere bei Zinn als Hydraulik-Medium eine Dicke von o,o6 mm aufweist.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydraulik-Medium eine Kühlflüssigkeit dient.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheiz- und/oder Folien-Auflege- und/oder Andrück-Einrichtung mit einem Wärmeabzugskanal (36) und gegebenenfalls einem Kühlmittel-Zuführkanal versehen ist.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Auflegeeinrichtung (30) für die Deckelfolien (4) Saugheber (32) vorgesehen sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Saughebers (32) zumindest in etwa dem Querschnittsprofil des öffnungsrandes (2) des Behälters (3) angepaßt ist und vorzugsweise etwas elastisch nachgiebig ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Siegelkopf (1) eine in ihren Abmessungen dem öffnungsrand (2) des zu versiegelnden Behälters (3) angepaßte Nut (8) oder dergleichen Aufnahmehöhlung aufweist, in der sich das Hydraulik-Medium befindet, wobei die Nut (8) oder dergleichen durch die elastische Folie (10) abgedeckt ist und die Beaufschlagungsseite (13) für die Siegelung bildet.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (8) eine sich zu ihrem offenen Ende hin verjüngenden Querschnitt mit vorzugsweise etwa halbkreisförmigem Querschnitt aufweist.
26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeck-Folie (1o) etwa kreisringförmig ausgebildet ist und in Funktionsstellung jeweils radial seitlich der Nut (8) durch Halteelemente zwischen diesen und dem Siegelkopf-Grundkörper (5) festgelegt ist und daß die Folie (lo) in dem Siegelkopf (1) vorzugsweise im wesentlichen plan eingespannt ist.
27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung der Folie(10) in ihrem Außenbereich ein etwa in Funktionsstellung mit seiner Klemmfläche parallel zur Stirnfläche des Grundkörpers (5) des Siegelkopfes (1) liegender Haltering (16) und beim Innenbereich der Folie (1o) vorzugsweise ein Kegelkörper (17) dient, wobei der Kegelkörper (17) den Innenrandbereich der Folie (1o) mit einem Kegelmantel-Abschnitt gegen eine entsprechende kegelige Ausnehmung des Grundkörpers festlegt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel o( zwischen dem Kegelmantel des Kegelkörpers (17) und der Auflageseite des Siegelkopfes (1) 20 Grad bis 45 Grad vorzugsweise 30 Grad beträgt.
29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgebung der Nut (8) oder dergleichen Aufnahmehöhlung (25) Heiz-Kanäle (27) oder dergleichen für eine Heizung vorgesehen sind.
30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) des Andruckpolsters (12) derart bemessen ist, daß Behälter (3) mit unterschiedlichen Querschnitts-Abmessungen ihrer zu verschließenden Öffnung durch das Andruckpolster (12) beaufschlagbar sind.