DE60200836T2

DE60200836T2 - Verfahren zur herstellung von kunststoffteilanordnungen

Info

Publication number: DE60200836T2
Application number: DE60200836T
Authority: DE
Inventors: Michel Bosshardt; Bertrand Gruau
Original assignee: Cebal SAS
Current assignee: Albea Tubes France SAS
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: DE60200836D1; EP1365903A1; US20040061256A1; BR0207591A; CN1265951C; US7022277B2; CN1491154A; JP2004520973A; RU2288096C2; EP1365903B1; AR032854A1; WO2002068171A1; CZ20032303A3; ES2225760T3; PL369224A1; FR2821288A1; ATE271963T1; MXPA03006639A; FR2821288B1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung in hohen Kadenzen von Anordnungen bestehend aus mindestens zwei Kunststoffteilen, die zueinander beweglich sind und die Kontaktflächen aus komplementären Formen aufweisen, so dass sie sich in mindestens einer geometrischen Konfiguration befinden, in der sie auf einer gemeinsamen Fläche in einem Kontakt und spielfrei fest miteinander verbunden sind.
Stand der Technik
Solche Anordnungen findet man in einer Vielzahl von Gegenständen, zum Beispiel in Gegenständen mit zwei temporär durch Verschraubung oder Einrastung verbundene Teile, wie weiche mit ihrem Verschluss versehene Tuben oder allgemeiner Behälterköpfe mit ihrer Verschlusskapsel versehen oder Gegenstände, die Elemente mit einer relativen Drehung zueinander aufweisen, wie Gelenkkugeln, Scharniere oder Deckel oder drehende gelochte Oberteile oder gar Gleitelemente wie Spritzenkolben, Schubladen für Schminkkästchen oder Reißverschlüsse.
Die Teile von einigen dieser Anordnungen, insbesondere von denen, die nicht Kugeln oder Scharniere betreffen, werden allgemein separat gefertigt und dann zusammengebaut. Die separaten Fertigungsschritte der Teile erfordern besondere Maschinen für ihre Formung und dann ihre Verlagerung in die Montageanlage. Seit langem wird versucht, die Fertigungskosten und die Fertigungskadenz solcher Anordnungen zu verbessern, indem versucht wird, die Teile in einem einzigen Fertigungszyklus, ohne sie montieren zu müssen, zu formen.
Aus DE 19 41 479 , EP 0 073 356 , US 3 281 295 , WO 91 01213, JP 61 047223 sind verschiedene Herstellungsverfahren bekannt, die darin bestehen, ein erstes Kunststoffteil an Hand einer Gussform aus mindestens zwei Teilen zu formen, den zweiten Teil der Gussform zu entfernen, wobei das Kunststoffteil mit dem ersten Teil der Gussform verbunden bleibt und dann das zweite Kunststoffteil durch Spritzgießen darauf abzuformen. Somit wird ein zweiter Kunststoff in einen Raum gespritzt, welcher einerseits von dem Hohlraum einer neuen Gussform, welche an das erste, noch mit dem ersten Kunststoffteil der Gussform verbundene Kunststoffteil anliegt, und andererseits von einem Teil der Oberfläche des ersten als Gussform verwendeten Kunststoffteils, abgegrenzt wird. Der Kunststoff des zweiten Kunststoffteils musste unbedingt einen niedrigeren Schmelzpunkt haben als der des ersten Kunststoffteils. Der Antrag WO 97/46362 der Anntragstellerin hat ein Verfahren derselben Kategorie vorgeschlagen, wobei jedoch bestimmte geometrische Eigenschaften der zu formenden Kunststoffteile ausgenutzt werden, wodurch eine solche Einschränkung bezüglich des Kunststoffes nicht mehr auferlegt war.
Aus FR 2 451 867 ist ein Fertigungsverfahren einer weichen Tube bekannt, mit einem eine Verteileröffnung umgebenden und mit einem Verschluss versehenen Hals, dadurch gekennzeichnet, dass eine weiche Tube benutzt wird, deren Außenseite mit einem Metallblatt beschichtet ist und in welchem die besagte Tube auf einen Stempel aufgezogen wird, welcher als Stütze dient und die Verteileröffnung verschließt, dass ein weibliches Gesenk vor den Hals, der als männliches Gesenk dient, angeordnet wird, dass geschmolzener Kunstharz in das weibliche Gesenk eingeführt wird und dass der besagte geschmolzenen Kunstharz in den Hohlraum, welcher durch das weibliche Gesenk und den Hals gebildet wird, komprimiert wird.
Gestelltes Problem
Die vorangehend beschriebenen Verfahren verwenden, abgesehen von dem letzteren, das Abformen des zweiten Kunststoffteils der Anordnung durch Spritzgießen. Dies erfordert eine ziemlich begrenzte Auswahl für das zweite Kunststoffvormaterial. Dieses muss einen Melt-Index aufweisen, der hoch genug ist, um in zufriedenstellenden Verhältnissen den Hohlraum zwischen der zweiten Gussform und dem als Gussform dienenden Teil der Oberfläche des ersten Kunststoffteils zu füllen. Es ist wohlbekannt, dass relativ schwache mechanische Eigenschaften mit einem hohen Melt-Index verbunden sind (sofortige Eigenschaften und Abnutzungsverhalten) und besonders eine ziemlich hohe Empfindlichkeit bezüglich Stress Cracking.
Das letzte Verfahren des vorherigen Standes der Technik, beschrieben in dem vorliegenden Antrag, ist ein Verfahren durch Formung durch Komprimierung, erfordert aber die Verwendung einer weichen Tube, deren Außenseite mit einem Metallblatt beschichtet ist.
Die Antragstellerin hat also versucht, ein Verfahren zur Formung von solchen Anordnungen zu entwickeln, welches es ermöglicht, zwei Teile ganz aus Kunststoffmaterial(ien) zu haben und die Auswahl der möglichen Kunststoffmaterialien des zweiten Kunststoffteils zu erweitern.
Gegenstand der Erfindung
Der erfindungsgemäße Gegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen oder Teilen von Gegenständen bestehend aus einer Anordnung mit mindestens zwei Kunststoffteilen, die wenigstens mit einem Freiheitsgrad zueinander beweglich sind und deren jeweilige Oberflächen zumindest teilweise eng an komplementären Formen anliegen, derart, dass die sich in mindestens einer geometrischen Konfiguration befinden, in der sie auf einer gemeinsamen Fläche in engem Kontakt und spielfrei fest miteinander verbunden sind, mit folgenden Schritten:

a) Spritz- oder Pressgießen eines ersten Teils aus einem oder mehreren Kunststoffen, resultierend aus dem Gegeneinanderbewegen eines ersten Werkzeuges und eines zweiten Werkzeuges, dessen Hohlraum die gemeinsame Fläche beinhaltet, wobei die zusammengefügten Hohlräume der beiden Werkzeuge nach dem Gegeneinanderbewegen das Volumen des ersten Kunststoffteils begrenzen;
b) Wegrücken des zweiten Werkzeuges, wobei das erste Kunststoffteil mit dem ersten Werkzeug, das anschließend als Stützwerkzeug dient, verbunden bleibt;
c) Herstellen eines Vormaterials bestehend aus einer bestimmten Menge eines oder mehrerer thermoplastischer Kunststoffe, wobei der oder die Kunststoffe, die den Randbereich des Vormaterials einnehmen, nicht mit dem oder den Kunststoffen mischbar ist, die den Randbereich des ersten Kunststoffteils einnehmen, und das Vormaterial eine Temperatur hat, die höher ist als die Erweichungstemperatur des oder der thermoplastischen Kunststoffe, aus denen es besteht;
d) Aufbringen des Vormaterials auf die Oberfläche der mit dem Stützwerkzeug verbundenen ersten Kunststoffteil-Anordnung oder Einbringen in den Hohlraum eines dritten Gießwerkzeuges;
e) Positionieren des dritten Gießwerkzeuges vor die mit dem Stützwerkzeug verbundene erste Kunststoffteil-Anordnung, wobei das dritte Werkzeug einen Hohlraum hat, der, wenn er mit dieser mit dem Stützwerkzeug verbundenen ersten Kunststoffteil-Anordnung in Kontakt kommt, mit der Oberfläche des ersten Kunststoffteils und eventuell einem Teil des im Stützwerkzeug ausgebildeten Hohlraums das Volumen des zweiten Kunststoffteil begrenzt;
f) Gegeneinanderbewegen der mit dem Stützwerkzeug verbundenen ersten Kunststoffteil-Anordnung und des dritten Werkzeuges bis sie miteinander in Kontakt kommen, wobei dieses Gegeneinanderbewegen die Kompression des Vormaterials bewirkt, bis die gewünschte Form des zweiten Kunststoffteils erreicht ist;
g) Wegrücken des Stützwerkzeuges und des dritten Werkzeuges und Entnahme der Anordnung mit den beiden so ausgeformten Kunststoffteilen.

Der Schritt a) entspricht einem herkömmlichen Formungsverfahren, so wie Spritz- oder Mehrspritzgießen von einem oder mehreren thermoplastischen Kunststoffen oder Pressgießen eines thermoplastischen härtbaren Kunststoffes. Beide Verfahren erfordern die Gegeneinanderbewegung der ersten und zweiten Werkzeuge, entweder vor dem Spritzgießen oder bei dem Pressgießen.
Nach der Formung wird das zweite Werkzeug weggerückt und das erste Kunststoffteil entweder aus der Anordnung herausgenommen oder auf dem ersten Werkzeug in Platz gehalten.
Wenn das erste Kunststoffteil aus der aus dem ersten und zweiten Werkzeug bestehenden Anordnung herausgenommen wird, um auf Zwischenschritte, die nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind, zu folgen, wird es anschließend auf ein Stützwerkzeug aufgebracht, welches eine Kontaktfläche aufweist, welche mechanisch der zwischen dem ersten Kunststoffteil und dem ersten Werkzeug vorhandenen Fläche entspricht. Es wird derart auf das Stützwerkzeug aufgebracht, dass es stets die besagte gemeinsame Fläche nach außen hin aufweist, damit diese Letztere als Hohlraum der Gussform für das zweite Teil dienen kann. Die Kontaktfläche entspricht wie gesagt mechanisch der Fläche, welche mit dem ersten Werkzeug vorhanden war in der Hinsicht, dass es sich um eine Fläche mit ähnlicher Erstreckung handelt, so dass die durch das Stützwerkzeug gewährleistete mechanische Stütze die Gleiche ist, wie die, die vor dem ersten Werkzeug hätte gewährleistet werden können. Es handelt sich also nicht unbedingt um eine wirklich identische Fläche, da die Rauhigkeit und die Mikro-Unebenheiten nur eine geringe Rolle in den Stützbedingungen spielen.
Wenn das erste Kunststoffteil auf dem ersten Werkzeug gehalten wird, wird dieses Letztere eventuell abgekühlt, um die Abkühlung des ersten Kunststoffteils zu beschleunigen und dient für die weiteren Schritte des Verfahrens als Stützwerkzeug. Was den Rest der Beschreibung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte betrifft, sind die Begriffe „erstes Werkzeug" und „Stützwerkzeug" synonym.
Das erste Kunststoffteil wird also auf sein Stützwerkzeug aufgesetzt. Es ist dazu bestimmt, als Teil der Gussform für die Ausformung des zweiten Kunststoffteils zu dienen. Das Stützwerkzeug kann auch einen Teil aufweisen, welcher als Hohlraum zur Bildung eines Teiles des zweiten Kunststoffteils außerhalb der gemeinsamen Fläche dient. Falls das Stützwerkzeug das erste Werkzeug ist, muss dieser Hohlraumabschnitt bei der Ausformung des ersten Kunststoffteils verdeckt sein. Das Spritzgießen des ersten Kunststoffteils kann beispielsweise durch Verdeckung des besagten Hohlraumabschnittes des ersten Werkzeuges durch das zweite Werkzeug durchgeführt werden.
Andererseits wird ein Vormaterial für das zweite Teil bestehend aus einer bestimmten Menge eines oder mehrerer thermoplastischen Kunststoffe, welche mit dem oder den Kunststoffen des ersten Kunststoffteils nicht mischbar sind, gefertigt. Es ist ausreichend, dass der oder die Kunststoff(e) am Randbereich des Vormaterials nicht mit dem oder den Kunststoff(en) am Randbereich des ersten Kunststoffteils mischbar sind. Die Menge der bzw. des Kunststoffe(s) wird im voraus bestimmt, da das Vormaterial etwa dasselbe Volumen wie das zweite Kunststoffteil aufweisen muss. Es kann beispielsweise durch Extrudieren oder Koextrudieren erhalten werden, da dieses Verfahren es ermöglicht, auf zufriedenstellende Weise die das Vormaterial bildenden Menge zu kontrollieren.
Vorzugsweise besteht der Randbereich des ersten Kunststoffteils aus einem ersten Kunststoff und der Randbereich des Vormaterials aus einem zweiten Kunststoff, welcher mit dem ersten Kunststoff nicht mischbar ist. Die miteinander in Kontakt kommenden Werkstoffpaare, die erfindungsgemäß empfohlen werden, sind thermoplastisch und nicht miteinander mischbar. Vorzugsweise werden folgende Paare ausgewählt: Polypropylen – Polyethylen, Polyester – Polyethylen, Polyester – Polypropylen, Polyamid – Polypropylen, Polymaid – Polyethylen.
In einer anderen Ausführung der Erfindung wird das Vormaterial durch das Koextrudieren von mehreren Kunststoffen gewonnen, wobei der zweite Kunststoff einen Kunststoff mit verbesserten Barriereeigenschaften umgibt, z. B. ein EVOH-Copolymer (Ethylen Vinylalkohol) oder ein Polyamid.
Einer der durch Extrudieren gewonnene Kunststoffe kann einen Füllstoff enthalten, der typischerweise aus Kalziumcarbonatteilchen Glimmerteilchen oder nanogroßen Tonteilchen wie Montmorillonit besteht.
Das besagte Vormaterial wird auf die Oberfläche der Stützwerkzeug- und erste Kunststoffteil-Anordung, welche als Gusshohlraum dient, aufgebracht oder in den Hohlraum eines dritten Gießwerkzeuges eingebracht. Vorzugsweise, aus Verstauungsgründen, findet diese Aufbringung vor Mitbringung des dritten Werkzeugs vor der mit dem Stützwerkzeug verbundenen ersten Kunststoffteil-Anordnung statt. Die Auswahl des Aufbringungsortes hängt von der Ausführungsvorrichtung ab. Wenn man beispielsweise entscheidet, das Vormaterial durch (Ko)Extrudieren zu erzeugen, ist es vorzuziehen, die mit dem Stützwerkzeug verbundene erste Kunststoffteil-Anordnung zum Extruder hin zu bewegen. So kann man also ein Entnahmesystem anwenden, in dem eine Nuss aus extrudiertem bzw. extrudierten Kunststoff(en) einer vorbestimmten Menge am Ausgang des Extrudermundstücks genommen wird und diese durch Schwerkraft auf das untere Werkzeug (die Stützwerkzeug und erste Kunststoffteil-Anordnung in unserem Beispiel) aufgebracht wird.
Ein drittes Werkzeug wird vor die erste Werkzeug und erste Kunststoffteil-Anordnung gebracht. Es handelt sich natürlich um eine relative Bewegung: je nach der ausgewählten Ausführungsvorrichtung werden entweder das zweite und dritte Werkzeug oder die erste Werkzeug und erste Kunststoffteil-Anordnung bewegt. Dieses dritte Werkzeug weist einen Hohlraum auf, der, wenn er mit der ersten Werkzeug und ersten Kunststoffteil-Anordnung in Kontakt kommt, mit der besagten Fläche des ersten Kunststoffteils das Volumen des zweiten Kunststoffteils abgrenzt. Die Gegeneinanderbewegung des Werkzeuges mit der mit dem Stützwerkzeug verbundenen ersten Kunststoffteil-Anordnung ergibt eine Komprimierung des im Spalt gefangenen Vormaterials zwischen dem Hohlraum des dritten Werkzeugs und der Oberfläche der mit dem Stützwerkzeug verbundenen ersten Kunststoffteil-Anordnung, welche als komplementärer Hohlraum dient und die gemeinsame Fläche umfasst.
Das Vormaterial wird bis zur Erhaltung der erwünschten Form des zweiten Teils komprimiert. Dann wird das Stützwerkzeug und das dritte Werkzeug weggerückt. Die Anordnung der zwei somit gewonnenen Kunststoffteile kann entweder direkt entfernt werden oder während ihrer Abkühlung mit einem der Werkzeuge verbunden bleiben.
Die gewonnene Anordnung ist die voran beschriebene geometrische Konfiguration, bei der die besagten Kunststoffteile auf einer gemeinsamen Fläche in engem Kontakt und spielfrei fest miteinander verbunden sind. Das erste Kunststoffteil dient mit dieser gemeinsamen Fläche als Teil der Gussform. Die besagte gemeinsame Fläche kann mehr oder weniger ausgeprägte Reliefs aufweisen. Der Ausdruck „in engem Kontakt und spielfrei" bedeutet nicht eine kontinuierliche Verbindung bei den Mikro-Unebenheiten, sondern bestimmt eine Kontaktqualität, welche sonst nur unter wirtschaftlich unzufriedenstellenden Bedingungen erreicht werden könnte, und in jedem Fall besser ist als eine Qualität, die durch eine getrennte und minuziöse Bearbeitung der in Kontakt zu bringenden Teile erreicht werden könnte. Die Spielfreiheit kann durch einen Abstand zwischen den beiden Flächen, der durchschnittliche nicht 10 μm überschreitet, betrachtet werden.
Wenn die Anordnung entformt ist, sind die Kunststoffteile dazu bestimmt, voneinander abgetrennt zu werden, vorzugsweise von dem Endverbraucher selber: in diesem Fall muss die Abtrennung unter annehmbaren Bedingungen erfolgen, d. h. mit einer weder zu großen noch zu kleinen Anstrengung und ohne Abreißen oder unpassender Bildung von unregelmäßigem und willkürlichem Relief auf der gemeinsamen Kontaktfläche, wobei diese oft eine temporär dichte Kontaktfläche sein soll.
Der letzte Schritt der Entformung des zweiten Kunststoffteils besteht in einer Relativbewegung eines Kunststoffteils zum anderen: es braucht nur der jeweilige Teil der Kunststoffteile, welcher an der gemeinsamen Kontaktfläche liegt, bewegt zu werden. Diese Bewegung wird vorzugsweise nach der vollständigen thermischen und dimensionellen Stabilisierung durchgeführt, wobei sie idealerweise in einer gewöhnlich vom Endverbraucher durchgeführten Operation miteinbegriffen ist. Doch soll dieser keine zusätzliche Anstrengung aufzubringen haben.
Vorzugsweise wird die somit ausgeformte Anordnung abgekühlt und die Relativbewegung eines Kunststoffteils zum anderen erfolgt erst nach der vollständigen Stabilisierung der beiden Kunststoffe. Diese Bewegung bildet in gewisser Weise die letzte Phase der Entformung des zweiten Kunststoffteils. Da das zweite Kunststoffteil durch die Komprimierung eines einer relativ niedrigen Temperatur ausgesetzten Vormaterials gewonnen wird, ist die vollständige Stabilisierung der Anordnung ziemlich schnell. Dies verhindert es nicht, weitere, zusätzliche Fertigungsschritte mit der Anordnung dieser beiden Kunststoffteile, welche während der Abkühlung fest miteinander verbunden bleiben, durchzuführen.
Somit, wenn die Anordnungen weiche, mit ihrem Verschluss versehene Tuben sind, können sie mit dem Produkt, welches sie enthalten sollten, gefüllt werden. Der Tubenkopf mit seinem an Hand dieses Verfahrens versehenen Verschluss wird auf einen weichen Mantel geschweißt und umgedreht, um das besagte Produkt zu empfangen, ohne dass auf die vollständige Stabilisierung der Kunststoffe gewartet werden muss. Die letzte Phase der Entformung des Verschlusses wird von dem Endverbraucher selber ausgeführt, indem er die Aufschraubung zur ersten Öffnung der Tube selber durchführt.
Eine Variante des besonderen vorhergehenden Verfahrens besteht darin, eine Tube bestehend aus einem weichen, zylindrischen Teil und einen Kopf herzustellen, wobei der Kopf als erstes Kunststoffteil durch Spritz- oder Pressgießen von Kunststoff(en) ausgeformt wird, weiche(r) bei dem Gießen auf das Ende des Tubenmantels durch Autogenschweißen geschweißt wird.
Eine weitere Variante besteht darin, den Verschluss als erstes Kunststoffteil auszuformen, ihn in das Innere einer als Stützwerkzeug dienende Gussform zu legen und einen Stempel, der mit einem Mantel, dessen Ende leicht über die Schulter des Stempels herausragt, bedeckt ist, vor diese Anordnung zu legen. Der Stempel weist eine solche Form auf, dass bei seinem Kontakt mit der mit dem Verschluss versehenen Gussform, die Fläche seines Endes und der des Hohlraums der mit dem Verschluss versehenen Gussform das Volumen des herzustellenden Tubenkopfes abgrenzen. Das hervorragende Ende des Mantels wird in diesem Volumen eingefangen. Ein Vormaterial wird in die Spalte zwischen dem mit dem Mantel versehenen Stempel und der mit dem Verschluss versehenen Gussform eingeführt und der Stempel und die Gussform gegeneinander bewegt, bis sie in Kontakt kommen. Somit wird der Kopf durch Pressgießen erhalten und wird während des besagten Gießens autogen mit dem Mantel verschweißt.
Die vollständige Stabilisierung der nicht mischbaren Kunststoffe kann aufgrund der differentiellen Ausdehnungen z. B. zu einer Erhöhung des Lösungsmoments führen. Um diese Schwierigkeit auszugleichen, sind zwei kombinierbare Lösungen erfolgreich angenommen worden: man spielt entweder mit den Werkstoffen der Bestandteile oder mit der Geometrie der Oberfläche, insbesondere mit den Detail mit denen sie versehen sind. Oft sind die komplementären Kontaktflächen mit Mitteln zur temporären Verbindung der beiden Kunststoffteile versehen, wie z. B. Gewinde und man kann mit deren Form spielen. Wenn sie sinnvoll gestaltet sind, können diese Gewinde wirkungsvoll zur abschließenden Entformung des zweiten Kunststoffteils durch die Abtrennung der beiden Flächen beitragen. Es sind schnelle, mehrfache, konische und flache Gewinde. Sie brauchen nicht lang zu sein und müssen sich nicht über die gesamte gemeinsame Kontaktfläche erstrecken. Solche Mittel bilden auf der gemeinsamen Fläche angebrachte Unebenheiten, und ihre Geometrie muss derart gestaltet sein, dass sie bei dem Komprimieren so wenig Verformung wie möglich erfahren. Ihre Geometrie wird in den folgenden Beispielen genauer beschrieben.
Im Allgemeinen und überraschenderweise verträgt die Abformung durch Pressgießen die Anwesenheit von Relief oder Unebenheiten auf der gemeinsamen Fläche besser als die Abformung durch Spritzgießen. Man hätte annehmen können, dass aufgrund der durchschnittlich tieferen Arbeitstemperatur, die bei dem Pressgießen betriebene Beanspruchung höher ist, was zu einer stärkeren Verformung der auf der gemeinsamen Fläche angebrachten Unebenheiten, welche von dem Ausguss des zweiten Kunststoffes mitgerissen werden, hätte führen sollen. Dennoch ist dem nicht der Fall, wenigstens nicht bei den Geometrien, die getestet wurden und hiernach beschrieben werden.
Es wurde in der Tat festgestellt, dass die auf der Oberfläche des ersten Kunststoffteils, welche der gemeinsamen Fläche entspricht, angebrachten Unebenheiten, welche relativ schlank sind (Verhältnis Höhe/Basis bis zu 1) und ziemlich scharfe Winkel aufweisen (Winkelanlauf von etwa 2/10 mm), ihre Geometrie und scharfen Winkel nach dem Pressgießen des zweiten Kunststoffteils gänzlich bewahren. Dies ist zweifellos darauf zurückzuführen, dass diese Unebenheiten bei einer tieferen Temperatur sind und sich bei dem Pressgießen eher weniger verformen als der mittlere Teil des Vormaterials, und besonders darauf, dass der zwischen der besagten gemeinsamen Fläche und dem dritten Werkzeug bestehende Spalt vom Anfang des Pressgießens an bis zum letzten Moment, in dem die Werkzeuge in Kontakt kommen, wesentlich breiter ist als der Spalt, auf dem der Kunststoff beim Spritzgießen trifft. Dies ergibt Scherungen, die längst nicht so intensiv sind wie beim Spritzgießen und ist wahrscheinlich der Grund, weswegen die Unebenheiten beim Pressgießen relativ verschont bleiben.
Ein solches Verhalten ist besonders vorteilhaft, wenn ein zweites Kunststoffteil abgeformt werden muss, welches dünn ist, mit einer Dicke, die typischerweise kleiner als 2 mm ist. Dies gilt also für weiche, mit ihrem Verschluss versehene Tuben, bei denen das zweite abgeformte Teil entweder ein Verschluss oder ein Tubenkopf sein kann. Ein weiterer Grund für das gute mechanische Verhalten der Oberfläche des ersten Kunststoffteils liegt auch in diesem Fall daran, dass das besagte erste Kunststoffteil auch dünn ist (Dicke kleiner als 2 mm) und dass es somit über eine wirkungsvolle mechanische Stütze verfügt.
In dem Fall, in dem die Oberflächen, welche auf der gemeinsamen Fläche gestützt werden, keine Gewinde aufweisen können, oder wenn diese Gewinde präzisen Normen entsprechen müssen, ist es möglich, mit einem und/oder dem anderen der Kunststoffe zu spielen, indem ihnen Gleitstoffe wie z. B. Zinkstearat inkorporiert werden.
Um die Anstrengungen zur Lösung der beiden Kunststoffteile zu vermindern, kann auch mit dem Einfluss des Gehaltes des Füllmaterials (Glimmerteilchen, Kalziumcarbonat, Kaolin, Aluminiumhydrooxyd, usw.) des Kunststoffes auf sein Zusammenziehen gespielt werden: allgemein desto mehr ein Kunststoff chargiert ist, desto weniger zieht er sich zusammen. Dieser Zusammenzug kann von einigen (ohne Füllmaterial) bis 0% reichen. Wenn die Möglichkeit besteht, diese Anteile zu variieren, kann das Zusammenziehen erhöht werden (wenn das zweite abgeformte Kunststoffteil ein zu der gemeinsamen Fläche konvexe Fläche aufweist) oder das Zusammenziehen gemindert werden (wenn das zweite abgeformte Kunststoffteil eine zu der gemeinsamen Fläche konkave Fläche aufweist).
Was die Anordnung Hals-Verschluss betrifft, wird der Gebrauch von Zinkstearat im pharmazeutischen, parapharmazeutischen oder kosmetischen Bereich kaum empfohlen. In diesem Fall kann ein Hals-Verschluss System ohne Gewinde entworfen werden, in dem den Kontaktflächen des Halses und des Verschlusses zylindrische Formen, aber mit orthogonalem, elliptischem Schnitt verliehen werden, wobei das Verhältnis der kleinen Achse zur großen Achse über einem kritischen Wert bleiben muss. In der Tat, unterhalb dieses Wertes, kann eine nicht wieder rückgängig zu machende Verformung der Oberflächen nicht verhindert werden, In dem Falle von aus Polypropylen geformten Verschlüssen, die auf Hälse aus Polyethylen abgeformt werden, wobei diese Verschlüsse einen durchschnittlichen Durchmesser zwischen 15 und 45 mm aufweisen und eine Manteldicke zwischen 0,5 und 2 mm, muss das Verhältnis der kleinen Achse zur großen Achse mehr als 0,9 bleiben.
Dieses selbe Prinzip kann für andere Geometrien als die Paare Hals-Verschluss verallgemeinert werden: wenn die relative Bewegung eines Teils mit Bezug auf das andere eine Drehachse erlaubt und wenn diese Achse mit einer Symmetrie-Achse der gemeinsamen Kontaktfläche übereinstimmt, kann verhindert werden, dass, wenn diese Drehung keine besondere und permanente Funktion der Anordnung erfüllt, (wie es der Fall bei Scharnieren und Gelenkkugeln ist), diese Achse eine achsensymmetrische Achse ist: somit führt die Drehung zwangsweise zu einer globalen elastischen Verformung dieser Kunststoffteile und diese Verformung der Anordnung trägt zu der Lösung der beiden Flächen bei.
Die Ausführungsmöglichkeiten sind zahlreich, die Auswahl der Werkstoffe der beiden Kunststoffteile und/oder der Geometrie ihrer gemeinsamen Kontaktfläche ermöglicht in den meisten Fällen die Entformung des zweiten Kunststoffteils von dem ersten. Dieses Verfahren ermöglicht auch, eine bemerkenswerte Dichte zu erhalten, welche bis heute bei in hohen Kadenzen hergestellten Kunststoffteilen nicht erreicht worden ist.
Wenn das besagte zweite Kunststoffteil einmal abgetrennt ist, ist es dazu bestimmt, erneut mit dem ersten Teil angeordnet zu werden, wobei es ihm gegenüber beweglich bleibt, aber in einer Position festgehalten werden kann, in der ihr Kontakt auf der besagten gemeinsamen Fläche gestützt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung der besonderen Vorrichtungen der Erfindung hervor, welche hiernach als nicht begrenzende Beispiele aufgeführt werden.
1 stellt im Axialschnitt einen Tubenkopf mit einem darauf durch Pressgießen abgeformten Verschluss ohne Verschraubmittel dar.
2 stellt im Axialschnitt einen Tubenkopf mit einem darauf durch Pressgießen abgeformten Verschluss dar, mit Verschraubgewinde, wobei das Letztere nur den unteren Teil des Halses einnimmt.
3.1, 3.2 und 3.3 zeigen in Axialschnitten die Schritte des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens zur Herstellung des Tubenkopfes der 2, wobei das Verschraubgewinde nicht dargestellt ist.
4.1 und 4.2 zeigen in Axialschnitten die Schnitte einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens.
Beispiele
Die Beispiele veranschaulichen einige Varianten bezüglich der Herstellung von weichen Tuben mit ihrem Verschluss versehen. Sie können allgemeiner die Herstellung jeglichen Kopfes aus Kunststoff, welcher auf einen Behälter mit jeglicher Form aus jeglichem Stoff angepasst werden, mit einer von einem Hals umgebenen Verteileröffnung und durch einen Verschluss verschlossen. In dem gesamten vorliegenden Text sind die Begriffe „Verschluss", eher für weiche Tuben bevorzugt, und „Kapsel", eher für Behälter bevorzugt, synonym.
Üblicherweise werden die Kapsel und der Kopf separat hergestellt. Früher oder später muss die Kapsel mit dem Kopf fest verbunden werden, sei es um das in dem Behälter enthaltene Produkt zu schützen und zu verhindern, dass es ausfließt. Diese Verbindung wird ein erstes Mal unter industriellen Fertigungsverhältnissen des Behälters oder der Füllung des Produktes erreicht. Das resultierende Verschließen muss bis zu dem ersten Gebrauch hermetisch bleiben. Dieselben Verbindungsmittel müssen dann mehrmals bei der ganzen Verwendung des Produktes dienen.
In dem Falle der in großen Serien und hohen Kadenzen hergestellten weichen Tuben, wie z. B. Tuben zur Enthaltung und Verteilung von Zahnpasta wird der Verschluss am Ende des Fertigungsbandes mittels komplexer automatischer Maschinen auf den Kopf aufgeschraubt. Diese Maschinen bringen bei einer Kadenz von mehreren Hunderten pro Minute einen Verschluss vor jeden Kopf, wobei dieser Letztere mit einem genau an den ihm gegenüberliegenden Kopf angepassten Gewinde versehen sein muss, und bringen anschließend den Kopf hinsichtlich des Verschlusses in Drehung und in relative Translation. Diese automatische Verschrauboperation des Verschlusses erfordert die Investierung in komplexen automatischen Maschinen und setzt eine besondere Vorbereitung, dimensionelle Prüfung und Aussortierung der Teile voraus, um die Ausfallrate zu begrenzen.
Um die Kosten der ersten Verbindung des Verschlusses mit dem Kopf zu mindern, wurde versucht, den Verschluss direkt auf den die Verteileröffnung umgebenden Hals abzugießen. Die globale Geometrie der Außenfläche des Halses und der Innenfläche des Verschlusses ist zylindrisch oder vorzugsweise leicht keilförmig. Je nach Verwendungszweck und Verschluss und Dichtegarantie, welchen die Tube unterliegt, ist der Hals mit Mitteln zur temporären festen Verbindung versehen oder auch nicht.
Mehrere Paare Tube-Verschluss können durch die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden. Einige werden in den ersten drei Beispielen vorgestellt. Das Verfahren wird zur Herstellung von solchen Tuben mit zwei möglichen Varianten veranschaulicht. Das Detail der Phasen der ersten Variante wird in Beispiel 3 veranschaulicht. Beispiel 4 erörtert die andere Variante.
Für alle hiernach angegebenen Beispiele, in denen der Verschluss oder die Kapsel mit dem Hals durch Verschraubung verbunden ist, ist es möglich, Gussformen, die zur direkten Abformung des Verschlusses auf den Hals so anzupassen, dass am unteren Teil dieses Letzteren ein Streifen zur Unversehrtheits-Garantie angebracht werden kann.
Ein solches Verfahren ermöglicht auch die Herstellung von Tubenköpfen der in den Beispielen 4 bis 8 (2b, 5a, 5b, 6a, 6, 7a und 7b) des Antrags WO 97/46362 veranschaulichten Tuben.
Beispiel 1: Tube mit direkt auf dem Hals abgeformtem Verschluss, ohne Verschraubungsmittel (1)
In diesem in 1 dargestellten ersten Beispiel ist die Tube 1 mit einem Kopf 10 versehen, bestehend aus einer Schulter 2 und einem Hals 3, welcher an seinem oberen Ende durch eine Verteileröffnung 4 durchbohrt ist. Der Hals 3 weist keine Unebenheiten auf und der Verschluss 5 ist durch Pressgießen direkt auf die Außenfläche des Halses 3 abgeformt. Der enge Kontakt zwischen der Oberfläche des Verschlusses 5 und des Halses 3 auf der gemeinsamen Fläche 11, durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten, gewährleistet einen völlig dichten Halt des Verschlusses 5 auf dem Hals 3 während der ganzen Verwendung der Tube.
In diesem Beispiel sind der Hals und der Verschluss keilförmig mit einem Halbwinkel an der Spitze zwischen 2° und 3° aber um die abschließende Entformung des Verschlusses zu vereinfachen, ist es auch möglich, ihnen eine zylindrische Form mit orthogonalem elliptischem Schnitt zu verleihen, wobei das Verhältnis zwischen der kleinen Achse und der großen Achse über 0,9 bleibt.
Der einfache Kontakt des Halses 3 und des Verschlusses 6 auf ihrer gemeinsamen Fläche 11 gewährleistet den Halt der Anordnung, d. h. des Verschlusses der Öffnung unter zufriedenstellenden Bedingungen aber, wenn eine bessere Verschlusssicherheit gewährleistet werden soll, reicht es, wenn am unteren Teil des Halses 3 ein Vorsprung 6 hinzugefügt wird. Bei der Abformung durch Pressgießen verjüngt der obere Winkel dieses Vorsprungs 6, so dass seine senkrechte Wand 7' leicht in Gegenschräge liegt. Komplementär, weist die Innenseite des Verschlusses an ihrem Ende 8 ein inneres Relief auf, welches mit der Wand in Gegenschräge des Vorsprungs 7 verbunden ein kaum merkliches Einrasten des Verschlusses am Ende des Eintreibens ermöglicht und ein Hindernis zu dem unpassenden Öffnen des Verschlusses ist, auch nach mehreren Anwendungen.
Eine solche Tube, sehr einfach, ästhetisch, ist für die wirtschaftliche Verpackung von Mustern, für die eine begrenzte Anzahl von Öffnungen und Verschließungen vorgesehen ist, perfekt geeignet.
Beispiel 2: Tubenkopf mit einem abgeformten Verschluss aus einem mit Zinkstearat bereicherten Kunststoff
In diesem zweiten Beispiel weist der Hals ein herkömmlich gebrauchtes Verschraubgewinde, bestehend aus einem einzigen Gewinde mit trapezförmigen Schnitt und schraubenlinienartig mit mehr als 2 Windungen, allgemein 3 bis 4 Windungen.
Die Kapsel ist in diesem Fall mit einem Kunststoff abgeformt, welcher ein Gleitmittel wie z. B. Zinkstearat enthält. Das Lösungsmoment bei der Entformung ist erheblich aber für Verschlüsse, die die Handhabung durch den Verbraucher vereinfachen, akzeptabel. Ihre Außenwand ist mit Griffmitteln ohne Gleiten versehen, wie z. B. Rillen, und hat einem großen Durchmesser, was der Lösungsanstrengung eine Mehrfachwirkung verleiht. Wenn man von der Standard Form des Gewindes abweichen kann, wird ein halbrunder Schnitt bevorzugt.
Beispiel 3: Tubenkopf mit abgeformten Verschluss mit kurzen und flachen Verschraubgewinden versehen (2 und 3.1 und 3.3)
Das dritte Beispiel erlaubt es, an Hand der verschiedenen, in den 3.1, 3.2 und 3.3 schematisierten Schritten, das erfindungsgemäße Verfahren, an den in 2 illustrierten Tubenkopf angewandt, zu beschreiben.
3.1 stellt die Formung durch Pressgießen eines Tubenkopfes 10' aus Polyethylen mit niedriger Dichte auf einen Mantel 100 aus thermoplastischen Werkstoffen (es handelt sich im vorliegenden Fall um einen mehrschichtigen Mantel mit einer Barriereschicht). Der Mantel 100 wird um einen Stempel 40 aufgezogen, welcher als erstes Werkzeug dient, wobei sein Ende als Hohlraum für die Bildung der Innenwand des Kopfes dient, d. h. Innenwand des Halses 3' und der Schulter 2. Der Stempel 40 wird von einem Fortsatz 42 erhöht, welcher auf das obere Werkzeug 51 aufpresst, welches das zweite Werkzeug ist, um die Öffnung 4 zu bilden.
Das obere Werkzeug 51 bestimmt die Außenfläche des Halses 3' und die Außenfläche der Schulter 2.
Eine Nuss 200 aus Polyethylen mit niedriger Dichte, welche am Ausgang des Extruders entnommen wurde, wird auf den Stempel aufgebracht. Sie wird durch die Gegeneinanderbewegung des ersten und zweiten Werkzeuges bis zur Erreichung der erwünschten Form des Kopfes komprimiert. Bei dieser Operation wird das Ende der Schulter 2 eng mit dem Ende des Mantels 100 verschweißt.
Der somit geformte Hals 3 ist in diesem Beispiel am unteren Ende seiner keilförmigen Außenwand mit einem Verschraubgewinde 20 versehen, das kurz, mehrfach, schnell und eines besonderen Schnittes ist, durch eine geringe Reliefhöhe von 0,3 mm gekennzeichnet. Die Schraubschräge ist recht steil, zwischen 15° und 25°. Die winklige Länge des Gewindes ist nur 30°: der größte Teil der Halsoberfläche bleibt glatt, wodurch er sauber aussieht, was den Verbraucher in einer ästhetischen so wie hygienischen Hinsicht zufrieden stellt, da es weniger Gefahr gibt, dass das von der Tube verteilte Produkt hängen bleibt.
Das zweite Werkzeug 51 wird anschließend weggerückt und der Kopf 10' bleibt fest mit dem Stempel 40 verbunden. Ohne auf die vollständige Abkühlung des Kopfes zu warten, wird eine weitere Nuss 210 aus Polypropylen am Ausgang des Extruders entnommen und auf den Kopf aus Polyethylen, der im Laufe des vorangehenden Schrittes geformt worden war und noch fest mit dem Stempel 40 verbunden ist, aufgebracht.
Ein drittes Werkzeug 55 wird vor der Anordnung der mit ihrem Kopf und Stempel versehenen Tube positioniert, wodurch die Nuss 210 aus Polypropylen (vgl. 3.2) eingefangen wird. Wenn sich das dritte Werkzeug nähert und an der Tuben-Stempel Anordnung 110 anliegt, grenzen der Hohlraum des besagten dritten Werkzeuges 55, die Außenfläche des Halses 3' und der Fortsatz 42 des Kerns 40 ein Volumen mit geringer Dicke ab, welches von dem zukünftigen Verschluss 5' besetzt wird. Durch dieses Verfahren kann viel Werkstoff eingespart werden, da der Verschluss halb so dick sein kann wie wenn er separat gefertigt wird. In diesem Fall wird ein Verschluss mit einer durchschnittlichen Dicke von 0,7 mm gebildet.
Durch die Gegeneinanderbewegung der Werkzeuge (55, 3' und 52) wird die Nuss 210 aus Polypropylen bis zur Erhaltung des Verschlusses 5' (vgl. 3.3) komprimiert. Dieser Letztere wird perfekt geformt, er besitzt am Ende seines Mantels ein Verschraubgewinde, das komplementär zu dem 20 des Halses 3' ist. Dieses Letztere ist also hohlförmig, mit geringer Tiefe (0,3 mm), steil und mehrfach; dies vereinfacht die Zentrierung beim Einführen des Verschlusses bei einer ersten Verschließung.
Die Werkzeuge werden weggerückt und die Anordnung (vgl. 3.4 wird herausgenommen. Die Anordnung wird abgekühlt, bis eine vollständige dimensionelle Stabilisierung des Halses und des Verschlusses erreicht ist. Das verhindert nicht die Handhabung der somit gebildeten Anordnung, beispielsweise um die Tube mit dem Produkt zu füllen, das sie enthalten und verteilen soll. Die letzte Phase der Entformung des Verschlusses wird von dem Endverbraucher durchgeführt, indem die erste Öffnung ausgeführt wird, auf herkömmliche Weise und ohne besondere Schwierigkeit, da das Lösungsmoment schwach ist.
Der enge Kontakt der Oberflächen des Verschlusses 5' und des Halses 3' auf der gemeinsamen Fläche 11' durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten gewährleistet einen völlig dichten Halt des Verschlusses 5' auf dem Hals 3' während der ganzen Verwendung der Tube.
Beispiel 4: Verfahren genannt „Intrakomrimierung", in welchem der Tubenkopf durch Pressgießen zwischen einem Stempel und einer mit Kapsel versehenen Gussform geformt wird und durch Autogenschweißen mit einem Ende eines um den Stempel aufgezogenen Mantels verschweißt wird (4.1 und 4.2)
Das Verfahren von diesem Beispiel unterscheidet sich von den Verfahren des vorigen Beispiels dadurch, dass es weniger Schritte zur Fertigung der weichen Tube erfordert. In dieser Variante wird nicht der Verschluss als zweites gebildet, sondern der Tubenkopf selber.
4.1 und 4.2 stellen die Gussform 56 dar, in deren Hohlraum ein Verschluss 5'', welcher als erstes geformtes Kunststoffteil dient, angebracht worden ist und der Stempel 45, auf welchem ein weicher zylindrischer Mantel 101 aufgezogen ist. Das Ende 102 des Mantels 101 ragt leicht vor dem Vorsprung 46 hervor, welcher auf dem Stempel 40, welcher als drittes Werkzeug dient, angebracht ist.
Der Verschluss 5' weist eine durchschnittliche Dicke von 1 mm auf. Die Innenfläche des Verschlusses, eventuell mit einem oder mehreren Verschraubgewinden versehen, bestimmt die Außenfläche des zu formenden Halses. Der Teil des Hohlraums der nicht von dem Verschluss bedeckten Gussform 56 bestimmt die Außenfläche des Vorsprungs. Die Gussform 56 dient als Stützwerkzeug, da die Form ihres Hohlraums in dem Abschnitt, in welchem sie den Verschluss aufnimmt, derjenigen des Hohlraums der Gussform, die zur Formung des Verschlusses 5'' gedient hat, entspricht.
Ein ringförmiges Vormaterial 201 aus Polyethylen mit niedriger Dichte, am Ausgang des Extruders entnommen, wird in dem Hohlraum der Gussform 56 abgelegt. Es wird durch die Gegeneinanderbewegung des Stempels und der Gussform bis zur Erhaltung der erzielten Form des Kopfes komprimiert. Unter der Wirkung dieser Translation wird das Vormaterial 201 verformt und das Ausfließen des Kunststoffes von der freien Fläche des Spaltes, dessen Volumen progressiv vermindert, geführt. Wenn der Stempel 45 und die Gussform 56 aneinandergereiht sind, bestimmen sie einen Gusshohlraum, in welchem das Ende 102 des Mantels eingefangen ist. Unter der Wirkung des Komprimierens fließt der Kunststoff des Vormaterials aus und füllt die verschiedenen Teile des von den Hohlräumen des Stempels und der Gussform abgegrenzten Volumen. Er kommt insbesondere mit dem Ende 102 des Mantelteils in Kontakt. Die Kunststoffe des Kopfes und des Mantels werden eng miteinander verschweißt ohne Einbringung von Wärme oder Werkstoff. Sie bleiben nach einer leichten Unterdruckhaltung und nach der Abkühlung miteinander verschweißt.
Die Werkzeuge werden weggerückt und die Anordnung herausgenommen. Die Anordnung wird abgekühlt, bis eine vollständige dimensionelle Stabilisierung des Halses und des Verschlusses erreicht ist.
Dieses Verfahren, insbesondere die in den Beispielen 3 und 4 beschriebenen Varianten, kann vorteilhaft umgesetzt werden, mittels Vorrichtungen, in welchen die verschiedenen Pressgießwerkzeuge eine kontinuierliche Bewegung erfahren, die rechtwinklig zu der Richtung ihrer Gegeneinanderbewegung ist. Ein Übertragungsmittel, welches die Bekleidung der Stempel mit einem weichen Mantel ermöglicht, wird dort beschrieben. Ein zusätzliches Mittel ermöglicht die Versorgung der Gussform mit Verschlüssen. Diese Verschlüsse, die allgemein separat gefertigt werden, werden lose zusammengeführt und dann einzeln in einen Kanal geführt, welcher gerade vor der Passage der kontinuierlich bewegenden Gussformen mündet, und fallen durch Schwerkraft in die Hohlräume der Gussform.
Vorteile
Das durch Pressgießen gewonnene abgeformte Kunststoffteil weist keine auf Spritzgießen zurückzuführende Spuren auf. In der Tat erfordert das Spritzgießverfahren durch kalte Kanäle die Verwendung von Kernen, welche entfernt werden müssen. Diese zusätzliche Operation in dem Fertigungsband der Tube wird somit vermieden: kostengünstiger und keine Spuren auf dem Verschluss.
Spritzgießen kann ebenfalls bei der Fertigung in großen Serien durch warme Kanäle erfolgen. Dieses Verfahren ist komplexer und kostspieliger und hinterlässt dennoch Spuren auf dem Verschluss, auch wenn sie nicht so ausgeprägt sind wie bei dem Spritzgießen durch kalte Kanäle.
Pressgießen stellt einen Vorteil zum Spritzgießen dar: es ist besser geeignet für die Herstellung eines Fertigungsbandes in kontinuierlicher Kinematik, wo Kapseln durch die Komprimierung von Nüssen zwischen der fest mit einem beweglichen Stempel verbundener Tube und einem dritten, ebenfalls beweglichen Werkzeug wären, wobei die Bewegung des Stempels in einer senkrecht zur Gegeneinanderbewegung der Werkzeuge Ebene begleitet wird. Allgemein können die zweiten Kunststoffteile in kontinuierlicher Kinematik geformt werden, durch Komprimierung eines Vormaterials aus Kunststoff, welcher zwischen dem ersten, mit dem ersten Werkzeug fest verbundenen Kunststoffteil und einem dritten, ebenfalls beweglichen Werkzeug extrudiert wird, wobei die Anordnung des ersten, mit dem Stützwerkzeug fest verbundenen Kunststoffteils und das dritte Werkzeug eine kontinuierliche Bewegung erfahren, welche senkrecht zu der Richtung ihrer Gegeneinanderbewegung ist.
Da das Vormaterial in den Spalt zwischen der Anordnung des ersten Werkzeuges – ersten Kunststoffteils, bei einer niedrigeren Temperatur als der beim Spritzgießen verwendeten Temperatur eingespeist wird, weist die Anordnung global eine niedrigere Temperatur auf, was die Abkühlungsdauer verkürzt.
Spritzgießen erfordert Einspeisungskanäle für den Kunststoff, welche einen minimalen Durchmesser aufweisen, um den Chargenverlust ohne zu hohen Energieaufwand zu besiegen: dies erfordert eine minimale Dicke für das gespritzte Kunststoffteil. Bei Pressgießen können dünnere Kunststoffteile erhalten werden, also leichtere Teile. Dies ergibt eine Werkstoffeinsparung.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Gegenständen oder Teilen von Gegenständen bestehend aus einer Anordnung mit mindestens zwei Kunststoffteilen (10 und 5; 10' und 5'), die wenigstens mit einem Freiheitsgrad zueinander beweglich sind und deren jeweilige Oberflächen zumindest teilweise eng an komplementären Formen anliegen, derart, dass sie sich in mindestens einer geometrischen Konfiguration befinden, in der sie auf einer gemeinsamen Fläche (11; 11') in engem Kontakt und spielfrei fest miteinander verbunden sind, mit folgenden Schritten: a) Spritz- oder Pressgießen eines ersten Teils (10, 10') aus einem oder mehreren Kunststoffen, resultierend aus dem Gegeneinanderbewegen eines ersten Werkzeuges (40) und eines zweiten Werkzeuges (51), dessen Hohlraum die gemeinsame Fläche (11; 11') beinhaltet, wobei die zusammengefügten Hohlräume der beiden Werkzeuge nach dem Gegeneinanderbewegen das Volumen des ersten Kunststoffteils begrenzen; b) Wegrücken des zweiten Werkzeuges, wobei das erste Kunststoffteil (10, 10') mit dem ersten Werkzeug (40), das anschließend als Stützwerkzeug (60) dient, verbunden bleibt; c) Herstellen eines Vormaterials (210) bestehend aus einer bestimmten Menge eines oder mehrerer thermoplastischer Kunststoffe, wobei der oder die Kunststoffe, die den Randbereich des Vormaterials einnehmen, nicht mit dem oder den Kunststoffen mischbar ist, die den Randbereich des ersten Kunststoffteils einnehmen, und das Vormaterial eine Temperatur hat, die höher ist als die Erweichungstemperatur des oder der thermoplastischen Kunststoffe, aus denen es besteht; d) Aufbringen des Vormaterials auf die Oberfläche der mit dem Stützwerkzeug (60) verbundenen ersten Kunststoffteil-Anordnung (110) oder Einbringen in den Hohlraum eines dritten Gießwerkzeuges (55); e) Positionieren des dritten Gießwerkzeuges (55) vor die mit dem Stützwerkzeug verbundene erste Kunststoffteil-Anordnung (110), wobei das dritte Werkzeug einen Hohlraum hat, der, wenn er mit dieser mit dem Stützwerkzeug verbundenen ersten Kunststoffteil-Anordnung in Kontakt kommt, mit der Oberfläche des ersten Kunststoffteils und eventuell einem Teil des im Stützwerkzeug ausgebildeten Hohlraums das Volumen des zweiten Kunststoffteils begrenzt; f) Gegeneinanderbewegen der mit dem Stützwerkzeug verbundenen ersten Kunststoffteil-Anordnung (110) und des dritten Werkzeuges (55), bis sie miteinander in Kontakt kommen, wobei dieses Gegeneinanderbewegen die Kompression des Vormaterials (210) bewirkt, bis die gewünschte Form des zweiten Kunststoffteils erreicht ist; g) Wegrücken des Stützwerkzeuges (60) und des dritten Werkzeuges (55) und Entnahme der Anordnung (300) mit den beiden so ausgeformten Kunststoffteilen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch modifiziert, dass der Schritt b) durch folgende Schritte ersetzt wird: b1) Wegrücken des ersten Werkzeuges und des zweiten Werkzeuges und Entnahme des ersten Kunststoffteils (5''); b2) Aufsetzen des ersten Kunststoffteils (5'') auf ein Stützwerkzeug (56), das eine Kontaktfläche (11'') mit dem ersten Kunststoffteil aufweist, die mechanisch derjenigen entspricht, die zwischen dem ersten Werkzeug und dem ersten Kunststoffteil vorlag, wobei das Aufsetzen auf das Stützwerkzeug so erfolgt, dass das erste Kunststoffteil die gemeinsame Fläche nach außen gerichtet aufweist, damit letztere als Form zum Ausformen eines Teils des zweiten Kunststoffteils dienen kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ergänzt durch folgenden Endschritt: h) Abkühlung und vollständige Stabilisierung der beiden Kunststoffe vor der abschließenden Entformungsphase des zweiten Kunststoffteils (5; 5'; 10), die in einer Relativbewegung eines Kunststoffteils (5; 5'; 5'') oder eines Teils eines Kunststoffteils zum anderen (10; 10'; 10'') besteht.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Randbereich des ersten Kunststoffteils aus einem ersten Kunststoff und der Randbereich des Vormaterials aus einem zweiten Kunststoff besteht, der mit dem ersten Kunststoff nicht mischbar ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei der das Paar erster und zweiter Kunststoff dem unter den folgenden Paaren gewählten Werkstoffpaar angehört: Polypropylen – Polyethylen, Polyester – Polyethylen, Polyester – Polypropylen, Polyamid – Polypropylen, Polyamid – Polyethylen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das erste Teil aus einem einzigen Material gegossen wird, bei dem es sich um den ersten Kunststoff handelt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Vormaterial aus einem einzigen Material exetrudiert wird, bei dem es sich um den zweiten Kunststoff handelt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Vormaterial durch Koextrudieren mehrerer Kunststoffe gewonnen wird, wobei der zweite Kunststoff einen Kunststoff mit verbesserten Barriereeigenschaften umgibt, z. B. ein EVOH-Copolymer (Ethylen-Vinylalkohol) oder ein Polyamid.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem mindestens einer der Kunststoffe einen (Füllstoff enthält, der typischerweise aus Kalziumcarbonatteilchen, Glimmerteilchen oder auch nanogroßen Tonteilchen wie Montmorillonit besteht.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der erste oder der zweite Kunststoff ein Gleitmittel enthält.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das erste Kunststoffteil ein Tubenkopf (10, 10') und das zweite Kunststoffteil ein Verschluss (5, 5') ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das erste Kunststoffteil ein Tubenverschluss (5'') und das zweite Kunststoffteil ein Tubenkopf (10'') ist, wobei das dritte Werkzeug (45) ein Stempel ist, um den herum ein weicher Mantel (101) aufgezogen ist, dessen Ende (102) in den Gießhohlraum hineinreicht, derart, dass sich die Kunststoffe des Kopf- und Mantelteils ohne weitere Wärme- oder Stoffeinbringung eng miteinander verschweißen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die zweiten Kunststoffteile in kontinuierlicher Bewegungsvorgängen durch Komprimieren eines Vormaterials zwischen einer beweglichen Anordnung, welche das mit dem Stützwerkzeug verbundene erste Kunststoffteil aufweist, und einem ebenfalls beweglichen dritten Werkzeug gegossen werden, wobei die Gießwerkzeuge quer zu ihrer beiderseitigen Gegeneinanderbewegungsrichtung stetig bewegt werden.