DE4404984A1 - Schließkopf für innenseitig schmelzkleberbeschichtete Deckelfolien von Lebensmittelbehältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schließkopf für innenseitig schmelzkleberbeschichtete Deckelfolien von Lebensmittelbehäl­ tern entsprechend dem DE-GM 81 04 398.

Der vorbeschriebene bekannte Schließkopf ist in erster Linie zur Deckelversiegelung an Glasbehältern konzipiert worden. Das dem Schließkopfoberteil zugeordnete, eine ringförmige An­ druckfläche aufweisende Bauteil ist von einem entropieelasti­ schen, insbesondere gummielastischen, Druckring gebildet. Der Druckring besteht zu einem wesentlichen Anteil aus Metallpul­ ver, welches fein und gleichmäßig über den gesamten Quer­ schnitt des Druckringes verteilt ist.

Der bekannte Druckring entsprechend dem DE-GM 81 04 398 weist einen schwalbenschwanzförmig hinterschnittenen Quer­ schnitt auf und ist in einer korrespondierend profilierten hinterschnittenen Nut aufgenommen. Diese ist an der der Deckelfolie zugewandten Unterseite des aus Metall bestehenden Schließkopfoberteils, und zwar mit dem Randbereich der Deckelfolie fluchtend, vorgesehen. Das Schließkopfoberteil wird auf zweckmäßige Weise, wie z. B. mittels elektrischer Heizpatronen oder mittels einer elektrischen Heizmanschette, derart beheizt, daß am entropieelastischen Druckring eine für die Aufsiegelung des Deckels ausreichende Schmelzwärmemenge zur Verfügung steht.

Entsprechend dem DE-GM 81 04 398 muß der entropieelasti­ sche Druckring im Verhältnis zur hinterschnittenen Ringnut so ausgelegt sein, daß die zur Anlage am Randbereich der Deckel­ folie bestimmte ebene Kontaktfläche des Druckringes sich nicht konvex vorquellend deformieren kann. Ein derartiges konvexes Vorquellen der an sich ebenen Kontaktfläche soll nach Möglichkeit vermieden werden (vgl. DE-GM 81 04 398 Seite 10 Abs. 1).

Die radiale Quererstreckung des bekannten entropieela­ stischen Druckringes ist wesentlich größer als die radiale Quererstreckung des behälterseitigen Siegelflansches.

Während der Schließkopf entsprechend dem DE-GM 81 04 398 in Verbindung mit Glasbehältern erfolgreich eingesetzt wurde, ist die bekannte Bauart in Verbindung mit entweder im Tief­ ziehverfahren oder im Spritzgießverfahren hergestellten Be­ hältern aus thermoplastischem Kunststoff weniger gut ge­ eignet.

Und zwar sind die Siegelflansche derartige Thermoplast- Behälter nicht immer völlig plan, sondern es ergeben sich beim Tiefziehvorgang häufig leichte Wellungen oder beim Kunststoffspritzgießen Einfallstellen, die zu einem nicht vollständigen Siegelverschluß zwischen becherseitigem Siegel­ flansch und dem Randbereich der Deckelfolie führen. Die ge­ nannten Probleme lassen sich mit dem durch das DE-GM 81 04 398 bekannten Schließkopf nur sehr unvollkommen lö­ sen, obwohl der Druckring aus anschmiegsamem gummielastischen Kunststoff besteht.

Eine andere Schwierigkeit beim Versiegeln von Kunst­ stoffbechern besteht darin, daß, z. B. beim Abfüllen von Mol­ kereiprodukten, wie Joghurt od. dgl., Produktbestandteile, und seien es nur Produktspritzer, auf den behälterseitigen Siegelflansch gelangen, was einen ebenfalls unvollkommenen Siegelverschluß zur Folge hat.

Dieser Schwierigkeit versucht man mit einem Schließ­ kopfoberteil zu begegnen, dessen ringförmige Andruckfläche aus Metall besteht und etwa mittig bezüglich des vom Siegel­ flansch des Behälters untergriffenen Randbereichs der Deckel­ folie einen ringförmig umlaufenden angeformten federartigen Vorsprung aufweist. Mit diesem metallenen federartigen Vor­ sprung werden zwischen dem behälterseitigen Siegelflansch und dem aufliegenden Randbereich der Deckelfolie vorhandene stö­ rende Produktanteile seitlich weggequetscht.

Indessen ist auch dieser vorbekannte Schließkopf nach­ teilig, weil der umlaufende federartige Vorsprung nur eine sehr schmale Siegelnaht ergibt und zudem unschöne Beschädi­ gungsstellen auf der mit einem Werbeaufdruck versehenen An­ sichtsfläche des Deckels hinterläßt.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Schließkopf ge­ mäß dem DE-GM 81 04 398, liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, den lediglich für Glasbehälter vorteilhaft geeigne­ ten, jedoch in Verbindung mit Thermoplast-Behältern nur mit erheblichen Nachteilen einsetzbaren Schließkopf so umzuge­ stalten, daß er bei zu versiegelnden Thermoplast-Behältern eine vollkommene und dichte Siegelfuge gewährleistet und hierbei auch noch in der Lage ist, beim Siegelvorgang stö­ rende Produktanteile in einer für die Deckelfolie schonenden Weise zu beseitigen.

Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die ringförmige Andruckfläche eine wulstartige Rippe mit balligem Querschnitt bildet, dessen an der der Deckelfolie abgewandten Seite gemessene größte Radialer­ streckung im unverformten Zustand der Rippe wesentlich gerin­ ger ist als die Radialerstreckung des behälterseitigen Sie­ gelflansches, und wobei sich der ballige Querschnitt bei Druckanlage der wulstartigen Rippe auf dem Randbereich der Deckelfolie zunehmend abflacht.

Entsprechend der Erfindung bildet das entropieelasti­ sche, insbesondere gummielastische, Bauteil zur Beaufschla­ gung des vom Siegelflansch des Behälters untergriffenen Rand­ bereichs der Deckelfolie als ringförmige Andruckfläche eine wulstartige Rippe mit balligem Querschnitt. Wichtig ist, daß die größte Radialerstreckung der wulstartigen Rippe wesent­ lich geringer ist als die Radialerstreckung des behältersei­ tigen Siegelflansches. Und zwar ist die größte Radialer­ streckung der wulstartigen Rippe an dem der Deckelfolie abge­ wandten Querschnittsbereich zu messen. Auf diese Weise kann sich der ballige Querschnitt der wulstartigen Rippe bei deren Druckanlage auf dem Randbereich der Deckelfolie abflachen.

Im einzelnen geschieht folgendes: die wulstartige Rippe mit balligem Querschnitt kontaktiert den Randbereich der Deckelfolie zunächst linienförmig, um dann infolge des an­ steigenden Siegeldrucks eine sich beidseitig von der Berüh­ rungslinie zunehmend ausbreitende Abflachung zu bilden. Durch diese in Radialrichtung symmetrisch nach beiden Seiten zuneh­ mende Abflachung wird das unterseitig mit einer Siegelschicht versehene Deckelfolienmaterial, sei es aus Aluminium oder sei es aus Kunststoff, lückenlos an die Unebenheiten des behäl­ terseitigen Siegelflansches dichtend angepaßt, beispielsweise in Vertiefungen des deckelseitigen Siegelflansches gewisser­ maßen hineingeknetet.

Bei der vorbeschriebenen, von der ringförmigen Berüh­ rungslinie zunehmend ausgehenden Abflachung werden zugleich ggf. auf dem behälterseitigen Siegelflansch vorhandene Pro­ duktrückstände nach beiden Seiten radial weggequetscht.

Insgesamt ist es mit dem erfindungsgemäßen Schließkopf möglich geworden, Thermoplast-Behälter mit einem vollkomme­ nen, insbesondere möglichst breiten, dichten Siegelverschluß zu versehen. Zudem wird der Siegelverschluß schonend herbei­ geführt, ohne den Deckel-Werbeaufdruck in nachteiliger Weise zu beeinträchtigen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, daß der ballige Querschnitt in etwa eine Halbkreisfläche bildet.

Günstig ist es erfindungsgemäß, wenn die größte Radial­ erstreckung des unverformten balligen Querschnittes etwa der halben Radialerstreckung des behälterseitigen Siegelflansches entspricht.

Eine überaus zweckmäßige erfindungsgemäße Ausführungs­ form besteht darin, daß die wulstartige Rippe bezüglich des behälterseitigen Siegelflansches etwa mittig angeordnet ist.

Nach dem einen Teil einer Ausführungsalternative sieht die Erfindung vor, daß die wulstartige Rippe einstückig stoffschlüssiger Bestandteil eines Formringes ist, dessen größter Volumenanteil in einer zur Deckelfolie hin offenen ringförmigen Nut des Schließkopfoberteils aufgenommen ist.

Der andere Teil der erfindungsgemäßen Alternative ist gekennzeichnet durch einen zu einem wesentlichen Teil aus dem entropieelastischen thermoplastischen Werkstoff bestehenden Schließkopfoberteil, an dessen der Deckelfolie zugewandter Unterfläche die wulstartige Rippe einstückig stoffschlüssig angeformt ist.

Wesentliche Erfindungsmerkmale bestehen außerdem darin, daß die der Deckelfolie zugewandte Unterfläche des Schließ­ kopfoberteils im unmittelbaren Anschluß an die wulstartige Rippe zur Mitte hin, z. B. konusartig, eingezogen ist. Hiermit wird erreicht, daß die eigentliche Siegelzone von der aufge­ heizten wulstartigen Rippe kontaktiert werden kann. Insbeson­ dere wird durch die letztgenannten Erfindungsmerkmale ver­ mieden, daß Aufwölbungen der Deckelfolie in einen die be­ druckte Oberfläche beeinträchtigenden schädlichen Wärmekon­ takt mit dem metallenen Bereich des Schließkopfoberteils ge­ raten können.

Allgemein sei ergänzend noch nachgetragen, daß die Di­ mensionen der wulstartigen Rippe mit balligem Querschnitt zweckmäßig so bemessen sein sollten, daß bei endgültiger Druckanlage die abgeflachte wulstartige Rippe die Siegelzone zwischen deckelseitigem Randbereich und behälterseitigem Sie­ gelflansch gerade noch, vielleicht mit ein wenig Untermaß, überdeckt.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel entsprechend der Erfindung näher dargestellt, es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schließkopf mit Schließkopfoberteil und mit einem in ein Schließkopfun­ terteil eingehängten Thermoplast-Becher, wobei Schließkopf­ oberteil und Schließkopfunterteil noch relativ weit voneinan­ der distanziert sind;

Fig. 2 ein vergrößertes Detail, etwa entsprechend der in Fig. 1 mit II bezeichneten gestrichelten Einkreisung, wo­ bei jedoch gemäß Fig. 2 eine wulstartige Rippe mit balligem Querschnitt den Randbereich der Deckelfolie von oben her nur linienförmig kontaktiert und

Fig. 3 in Anlehnung an die Darstellung gemäß Fig. 2 den Schließkopf in seiner völlig zugestellten Siegelposition.

In den Zeichnungen ist ein Schließkopf insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 weist der Schließkopf 10 ein Schließ­ kopfoberteil 11 und ein Schließkopfunterteil 12 auf.

Das Schließkopfoberteil 11 ist ebenso wie das Schließ­ kopfunterteil 12 entlang den Bewegungs-Doppelpfeilen y und z auf und ab beweglich.

Das Schließkopfoberteil 11 und das Schließkopfunterteil 12 bestehen im wesentlichen aus Metall.

Der Becher 13 ist im vorliegenden Falle ein tiefgezoge­ ner Becher aus PP.

Der zur Siegelung vorgesehene Randbereich des Deckels D ist mit R und der ihn unterstützende behälterseitige Siegel­ flansch ist mit F bezeichnet. Die Radialerstreckung des Sie­ gelflansches F hat das Maß C.

Das Schließkopfoberteil 11 ist mit einer nicht näher dargestellten, elektrisch eingespeisten Heizmanschette verse­ hen, welche die für den Siegelverschluß zwischen dem deckel­ seitigen Randbereich R und dem becherseitigen Siegelflansch F erforderliche Schmelzwärmemenge bereitstellt.

Obwohl selbstverständlich, sei bezüglich eines Siegel­ verschlusses allgemein ergänzt, daß ein Siegelverschluß zwi­ schen dem aus PP bestehenden Siegelflansch F und der Unter­ seite U des Randbereichs R nur zustandekommt, wenn die Unter­ seite U des Foliendeckels D mit einer dem PP ähnlichen Schmelzkleberbeschichtung, z. B. in Form einer PP ähnlichen aufkaschierten Schmelzkleberfolie oder in Form eines PP ähn­ lichen Schmelzkleberlackes, versehen ist.

Der Schmelzwärmekontakt zwischen dem Schließkopfoberteil 11 und dem Randbereich R des aus Kunststoff oder aus Alumi­ nium bestehenden Deckels geschieht mittels eines Formringes 14 aus beheizbarem entropieelastischen Kunststoff.

Der entropieelastische Werkstoff kann - wie im DE-GM 81 04 398 beschrieben - z. B. aus mit fein verteiltem Me­ tall versehenem Silikonkautschuk oder aus Fluorkautschuk be­ stehen. Für gewisse Anwendungsfälle kann es auch genügen, den Formring 14 aus Hexafluorpropylen mit entsprechenden Zusät­ zen, ggf. mit Metallzusätzen, herzustellen. Ein derartiger Kunststoff (ohne Metallzusatz) ist beispielsweise unter dem Warenzeichen "VITON" der E.I. Du Pont de Nemours & Co. Inc. Wilmington, USA, bekanntgeworden. Die Härte des für den Form­ ring 14 verwendeten entropieelastischen Kunststoffes liegt zweckmäßig im Bereich von 50 bis 70 Shore A.

Die Siegeltemperatur sollte bei der Verwendung von PP-Be­ chern bei etwa 155°C liegen.

Der im Verhältnis zu Fig. 1 vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der Formring 14, welcher in einer mehr oder weniger stark schwalbenschwanzförmig hin­ terschnittenen ringförmig geschlossenen Nut 15 im metallenen Schließkopfoberteil 11 aufgenommen ist, mit dem balligen Querschnitt B seiner wulstartigen Rippe 16 den deckelseitigen Randbereich R, welcher vom Siegelflansch F unterstützt wird, gerade linienförmig berührt. Die ebene Anlagefläche 18 des Schließkopfunterteils 12 unterstützt den becherseitigen Sie­ gelflansch F als Druckwiderlager.

Aus Fig. 2 wird auch deutlich, daß der in der hinter­ schnittenen Nut 15 aufgenommene Volumenanteil V wesentlich größer ist, als der Volumenanteil des balligen Querschnittes B. Die größte Radialerstreckung des balligen Querschnittes, gemessen an der dem Deckel D abgewandten Seite des Ringes 16, trägt das Maß A.

Auf dem Weg von seiner Position gemäß Fig. 2 zur Posi­ tion gemäß Fig. 3, also während der Zustellung des Schließ­ kopfoberteils 11, flacht sich der ballige Querschnitt B, aus­ gehend von der Berührungslinie L (Fig. 2) symmetrisch in Ra­ dialrichtung zu beiden Seiten hin mehr und mehr ab. Dies ge­ schieht so lange, bis der völlig abgeflachte Zustand gemäß Fig. 3 erreicht ist, in welchem auch die Siegelung erfolgt, indem die Schmelzwärme über den relativ breiten deckelseiti­ gen Randbereich R auf die Siegelfuge optimal übertragen wird.

Während der Zustellung werden ggf. in der Siegelfuge vorhandene Produktreste durch die sich zunehmend abflachende Rippe 16 gezielt seitlich weggequetscht. Zudem wird der Rand­ bereich R des Deckels D an etwa vorhandene Unebenheiten des Siegelflansches F satt und lückenlos angedrückt, so daß ein vollkommener Siegelverschluß entsteht.

Damit die Ansichtsfläche, insbesondere ein etwaiger Wer­ beaufdruck, des Foliendeckels D im Falle einer Deckelaufbau­ chung nicht in nachteiliger Weise thermisch beeinflußt wird, ist der sich radial innen an die Nut 15 anschließende Bereich des Schließkopfoberteils 11 eingezogen, so daß sich der mit 17 bezeichnete etwa konusförmige Rücksprung ergibt.

Claims (7)

1. Schließkopf (10) für innenseitig schmelzkleberbe­ schichtete Deckelfolien (D) von Lebensmittelbehältern (13) mit einem einem Schließkopfoberteil (11) zugeordneten, eine ringförmige Andruckfläche aufweisenden Bauteil (14) aus be­ heizbarem entropieelastischen, wie z. B. gummielastischen, Werkstoff, zur Beaufschlagung des vom Siegelflansch (F) des Behälters (13) untergriffenen Randbereichs (R) der Deckelfo­ lie (D), dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Andruck­ fläche eine wulstartige Rippe (16) mit balligem Querschnitt (B) bildet, dessen an der der Deckelfolie (D) abgewandten Seite gemessene größte Radialerstreckung (A) im unverformten Zustand der Rippe (16) wesentlich geringer ist als die Radi­ alerstreckung (C) des behälterseitigen Siegelflansches (F) und wobei sich der ballige Querschnitt (B) bei Druckanlage der wulstartigen Rippe (16) auf dem Randbereich (R) der Deckelfolie (D) zunehmend abflacht.

2. Schließkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ballige Querschnitt (B) etwa eine Halbkreisfläche bildet.

3. Schließkopf nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die größte Radialerstreckung (A) des unverformten balligen Querschnittes etwa der halben Radi­ alerstreckung (C) des behälterseitigen Siegelflansches (F) entspricht.

4. Schließkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wulstartige Rippe (16) bezüglich des behälterseitigen Siegelflansches (F) etwa mittig angeordnet ist.

5. Schließkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wulstartige Rippe (16) einstückig stoffschlüssiger Bestandteil eines Formringes (14) ist, des­ sen größter Volumenanteil (V) in einer zur Deckelfolie (D) hin offenen ringförmigen Nut (15) des Schließkopfoberteils (11) aufgenommen ist.

6. Schließkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch einen zu einem wesentlichen Teil aus dem be­ heizbaren entropieelastischen thermoplastischen Werkstoff be­ stehenden Schließkopfoberteil (11), an dessen der Deckelfolie (D) zugewandter Unterfläche die wulstartige Rippe (16) ein­ stückig stoffschlüssig angeformt ist.

7. Schließkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der Deckelfolie (D) zugewandte Unter­ fläche des Schließkopfoberteils (11) im unmittelbaren An­ schluß an die wulstartige Rippe (16) zur Mitte hin, z. B. ko­ nusähnlich, eingezogen ist.