DE69016166T2

DE69016166T2 - Verfahren zur Herstellung eines Sprühkopfes entsprechende Sprühkopf und Spender.

Info

Publication number: DE69016166T2
Application number: DE69016166T
Authority: DE
Inventors: Michel Rebeyrolle; Bernard Schneider
Original assignee: Cebal SAS
Current assignee: Albea Tubes France SAS
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2010-10-30
Also published as: DK0426580T3; FI905429A0; FR2653757A1; EP0426580A1; NO904751L; CA2028976A1; PT95767A; EP0426580B1; IE66835B1; DE69016166D1; FI93436C; US5183188A; ES2067004T3; IS3640A7; IE903938A1; FR2653757B1; NO904751D0; ATE117266T1; FI93436B; PT95767B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines am oberen Ende des starren Körpers eines Gehäuses zu befestigenden Kopfes, um eine Aerosol-Verteilervorrichtung oder eine Pumpen-Verteilervorrichtung zu bilden, wobei das Innenvolumen dieser Verteilervorrichtung nicht unterteilt ist. Die Erfindung betrifft ferner den auf diese Weise erhaltenen Kopf und eine diesen Kopf aufweisende Verteilervorrichtung.
Wie in der Druckschrift FR-A 2 606 686 angegeben ist, ist bereits ein Körper aus einem metallischen Gehäuse bekannt, der Bestandteil einer Aerosol-Treib-Verteilervorrichtung ist, wobei dieser Körper einstückig durch Schlagstrangpressen aus einem Plättchen aus Aluminium oder einer Legierung und durch anschließende Bildung des offenen oberen Endes des zylindrischen Körpers in Form eines eingeschnürten Bereichs oder einer Haube, üblicherweise mit einem umgebogenen Rand als Abschluß, hergestellt wird. Dieser Behälterkörper wird anschließend mit einem flüssigen oder cremeartigen Produkt gefüllt. Das Verteilerventil wird oben durch Falzverbindung der Befestigungsschale des Ventils um den vorgenannten umgebogenen Rand befestigt. In dieser Ausführungsform ist der in mehreren Schritten hergestellte eingeschnürte Bereich des oberen Endes kompliziert aufgebaut.
Ferner gibt es Behälter, deren Körper aus Weißblech zylindrisch geformt ist, wobei der Boden gefalzt ist und die Befestigungsschale des Ventils am oberen Ende des Körpers nach Einfüllen des Produkts ebenfalls durch Falzbildung befestigt wird. Bei diesen Metall/Metall-Falzverbindungen besteht trotz der Beschichtung die Gefahr der Korrosion.
Ferner ist aus EP-A-251 863 ein biegsames Rohr aus Kunststoff bekannt, an das ein Wulst auf einem Flansch eines Pumpenkörpers angeformt ist. Der steife Wulst ist direkt mit einer biegsamen Mantelfläche verbunden, wobei die beschriebene Verbindung fragil ist.
Die Anmelderin hat versucht, eine Verteilervorrichtung bereitzustellen, die einen leicht herzustellenden Behälterkörper aufweist und die für die zusammengebaute Verteilervorrichtung keine Korrosionsgefahr bietet.

Darstellung der Erfindung

Hauptgegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Verteilerkopfes (Sprühkopfes) bereitzustellen, der aus einer starren ringförmigen Haube aus Kunststoffmaterial besteht, über der ein Aerosolventil oder eine Verteilerpumpe für ein flüssiges oder cremeartiges Produkt angeordnet ist, wobei das Ventil oder die Pumpe mit einem ringförmigen überstehenden Befestigungsrand versehen ist, dessen Umfang zumindest außen aus Kunststoff besteht, wobei die Haube an ihrem unteren Ende ein ringförmiges Element zur Befestigung am Ende des starren Körpers eines Behälters trägt, wobei man:
a) das Ventil oder die Pumpe zwischen Werkzeugen anordnet, die aus einem unteren zentralen Werkzeug und einem oberen zentralen Werkzeug bestehen, die über einer zentralen Ausnehmung einen oberen umlaufenden Rand bzw. eine zentrale Ausnehmung mit einer umlaufenden Auflagefläche, die sich direkt gegenüber dem oberen umlaufenden Rand befindet, aufweisen, wobei der Rand und die Fläche in hermetischer Weise den ringförmig überstehenden Rand einschließen und das Ventil oder die Pumpe mit einem Spielraum, der die Erwärmung während der Formgebung begrenzt, festhält;
b) um die o.g. Werkzeuge ringförmige Werkzeuge anordnet, die mit den o.g. Werkzeugen einen ringförmigen Zwischenraum begrenzen, der von oben nach unten folgende Bestandteile aufweist: mindestens einen innen verbreiterten Bereich, der in hermetischer Weise den ringförmigen überstehenden Befestigungsrand des Ventils oder der Pumpe einschließt, wobei das Ende des ringförmigen gebogenen Rands sich im ringförmigen Zwischenraum in einem radialen Abstand von mindestens 0,8 mm befindet, anschließend einen Bereich zu zunehmendem Durchmesser, gefolgt von mindestens einem ringförmigen Raum am unteren Ende, der durch ein ringförmiges unteres Werkzeug verschlossen ist, wobei der ringförmige Zwischenraum mindestens eine Einspritzdüse für Kunststoffmaterial aufweist;
c) geschmolzenes Kunststoffmaterial durch die Einspritzdüse(n) in den ringförmigen Zwischenraum einspritzt, es abkühlen läßt und den erhaltenen Veteilerkopf entformt.
Bei dem erhaltenen vormontierten Kopf wird jede Korrosionsgefahr beim Zusammenbau mit einem Behälterkörper aus Metall, Metall-Kunststoff oder Kunststoff vermieden. Er ermöglicht ein Einfüllen von normalerweise flüssigem oder cremeartigem Produkt, was einen großen Vorteil darstellt, wobei das Einfüllen durch Einsatz von mehreren gleichzeitigen Ausflüssen erheblich verkürzt werden kann. Wie aus einigen Beispielen ersichtlich ist, wird die hermetisch dichte Montage des Kopfes am oberen Ende des Behälterkörpers durch Kunststoff- Verkleben, -Verschweißen oder -Verriegeln durchgeführt, wobei alle dieseVerfahrenzuverlässig sind und keine Korrosionsgefahr wie bei Metall/Metall-Montagen mit sich bringen.
Die oberen Werkzeuge bedecken den oberen Teil des ringförmigen Zwischenraums, mit Ausnahme von einer oder mehreren Einspritzstellen, wobei die einzelnen Einspritzstellen mit geringem Durchmesser, typischerweise 0,5 bis 1 mm, sich am Boden einer Bohrung oder Ausnehmung befinden, in die man üblicherweise ein Heizgießrohr ("hot runner system"; Heißkanalsystem) einführt, um das Spritzgießen von Kunststoffmaterial im ringförmigen Hohlraum vorzunehmen.
Entsprechend der Geometrie der vorzunehemenden Gießverbindung kann man eine einzige Einspritzdüse oder vorteilhafterweise und typischerweise 2 bis 5 Düsen zum gleichzeitigen Einspritzen des Kunststoffmaterials vorsehen. Die Einspritzbedingungen werden so gewählt, daß die Gießverbindung in 0,6 bis 3 Sekunden erhalten wird, wobei die Abkühlzeit vor dem Entfernen der Werkzeuge zum Entformen vorzugsweise mindestens das 3-fache der Einspritzzeit beträgt.
Es wurde festgestellt, daß es zur Aufrechterhaltung der Qualität des Ventils oder der Pumpe während der erfindungsgemäßen Formgebung wichtig ist, um dieses Ventil oder diese Pumpe während der Formgebung gut angeordnete Spielräume auszusparen. Insbesondere der Bereich des Ventils oder der Pumpe ist durch Erhitzung am meisten gefährdet, so daß man ferner für eine exakte Anordnung des ringförmigen überstehenden Rands des Ventils oder der Pumpe sorgen muß. Die folgende Anordnung wurde ausgearbeitet: die das Ventil oder die Pumpe enthaltenden Werkzeuge umfassen ein unteres Werkzeug, über dem sich ein oberer umlaufender Rand befindet, auf dem der ringförmige überstehende Rand des Ventils oder der Pumpe aufliegt, wenn letzteres sich in der Ausnehmung befindet, wobei der ringförmige überstehende Rand um mindestens 0,8 mm über den oberen umlaufenden Rand hinausgeht, und wobei die Ausnehmung in ihrem oberen Bereich und in einer Höhe von mindestens 5 mm einen diametralen Spielraum von mindestens 0,2 mm in Bezug zum Ventil oder zur Pumpe aufweist und vorzugsweise darunter einen zentrierten Bereich von mindestens 3 mm Höhe und einem maximalen diametralen Spielraum von 0,2 mm in Bezug zum Ventil oder zur Pumpe aufweist.
Um die innere Erwärmung der Pumpe noch weiter zu minimieren, ist es wünschenswert, daß das mittlere obere Werkzeug den oberen Bereich des Ventils oder der Pumpe mit einem seitlichen Spielraum von mindestens 0,3 mm Durchmesser bedeckt.
Allgemein sind die Abmessungen der verschiedenen Werkzeuge so eingestellt, daß sie durch Einspannen vor dem Einspritzen des Kunstoffmaterials ein hermetisches Einspannen des ringförmigen überstehenden Rands des Ventils oder der Pumpe zwischen der umlaufenden Stützfläche und dem umlaufenden Stützrand des zentralen oberen Werkzeugs und des unteren Werkzeugs ergeben. Der ringförmige überstehende Rand des Ventils oder der Pumpe gehen vorzugsweise um 1 bis 3 mm über den oberen umlaufenden Rand des Werkzeugs hinaus.
Was die Beschaffenheit der durch das Spritzgießen erzielten Verbindung zwischen der Haube und dem ringförmigen überstehenden Rand des Ventils oder der Pumpe betrifft, wurde festgestellt, daß es sich dann, wenn die Kunststoffe der Haube und des ringförmigen überstehenden Rands die gleiche Natur aufweisen, bei dieser Verbindung um eine Verschweißung handelt. Die Breite des ringförmigen überstehenden Rands, die an dieser Verschweißung beteiligt ist, kann nur bei Kenntnis des vorhandenen Pumpentyps festgelegt werden. Wenn die Kunststoffmaterialien der Haube und des überstehenden ringförmigen Rands unterschiedlich sind, handelt es sich bei der erzielten Verbindung offensichtlich um eine Verklebung mit inniger Haftung ohne Umschmelzen. Man hat festgestellt, daß diese Verbindung dennoch eine gute hermetische Abdichtung ergibt. Um den mechanischen Widerstand und die Zuverlässigkeit dieses Endbereichs zu verbessern, ist es ratsam, den ringförmigen überstehenden Rand in dem von der Formgebung betroffenen Bereich mit einer kleinen ringförmigen Rippe zu versehen, beispielsweise von 0,4 x 0,4 mm, die beispielsweise am Randende oder auf einer Fläche dieses überstehenden Rands in der Nähe dieses Endes angeordnet ist. Im Hinblick auf die Festigkeit der erhaltenen Verbindung ist es bevorzugt, das der innere Wulst der Haube den ringförmigen überstehenden Rand in einer Breite von 1 bis 3 mm festklemmt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein am starren rohrförmigen Körper eines Behälters zu befestigender Verteilerkopf, der gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren, wie es im Anspruch 7 angegeben ist, erhältlich ist. Dieser Kopf besteht aus einer ringförmigen Haube, die in hermetischer Weise am ringförmigen überstehenden Befestigungsrand eines Ventils oder Pumpe geformt ist, wobei die Haube aus einem Stück ist und von oben nach unten lediglich die folgenden Bereiche aufweist:
- einen oberen ringförmigen Bereich, der einen inneren Wulst umfaßt, der den ringförmigen überstehenden Rand einspannt, indem er ihn als Folge der Formgebung auf einer Breite von mindestens 0,8 mm festklemmt;
- anschließend einen Bereich in Form eines ringförmigen Mantels mit einem nach unten zunehmenden Durchmesser, dessen Dicke zwischen 1,2 und 4 mm liegt;
- anschließend einen unteren ringförmigen Bereich zur Befestigung am Behälterkörper, der eine Verlängerung des Mantels darstellt und ein ringförmiges Mittel zur Befestigung am oberen Rand des röhrenförmigen Behälterkörpers aufweist.
Insbesondere im Fall einer Pumpe, aber auch im Fall eines Ventils kann der obere ringförmige Bereich der Haube nach oben durch einen longitudinalen Kranz verlängert sein, der als Schutz für die Verteilereinrichtung dient.
Das ringförmige Befestigungsmittel der Haube und somit des Kopfes am Behälterkörper besteht entweder aus einer ringförmigen Rille mit einem zumindest teilweise halbkreisförmigen Profil, die das Einsetzen des gebogenen Rands des Behälters ermöglicht, oder aus einem Mantel mit einer ringförmigen inneren, typischerweise senkrechten Fläche, was es ermöglicht, das typischerweise gerade, obere, eingeschnürte Ende des Behälters aufzunehmen.
Die Haube, d. h. das gesamte ringförmige Formgebungsprodukt, von dem ein Bereich den ringförmigen vorstehenden Rand des Ventils oder der Pumpe festklemmt, besteht aus einem der folgenden Kunststoffmaterialien: Polyamide, Polycarbonate, Polyester, Polyacetal, Polypropylen und Polyethylen. Je nach Wahl des Kunststoffmaterials kann die Haube des erfindungsgemäßen Kopfes bezüglich Gewicht und minimaler Dicke stark variieren, wobei die Dicke des ringförmigen Mantels typischerweise im Bereich von 1,5 bis 3 mm liegt. Die Durchführung der Formgebung des Kopfes ermöglicht es, einen asymmetrischen Mantel zu erhalten, der es dann gestattet, über eine Verteilung in schräger oder seitlicher Richtung zu verfügen.
Ein dritter Gegenstand der Erfindung besteht in einer Verteilervorrichtung, die einen vormontierten, erfindungsgemäßen Kopf und einen Behälterkörper aufweist, wobei der Kopf mit seinem ringförmigen Befestigungsmittel am oberen Ende des Behälterkörpers befestigt ist.
Unter den Befestigungsverfahren bedienen sich diejenigen, die für eine Serienfertigung beim Verarbeiter am geeignetsten sind, der folgenden Prinzipien: Verkleben; Verschweißen eines Verbindungsstücks; Herstellen einer Verriegelung aus Kunststoff im Innern des oben am röhrenförmigen Körper befindlichen gebogenen Rands, beispielsweise durch Rotationsschweißen (= durch Reibung) eines Stücks aus Kunststoff, das vom gebogenen Rand eingeschlossen wird; und Reibungsschweißen am oberen Ende des Behälterkörpers für den Fall, daß der Behälterkörper aus Kunststoff besteht.
Die sich dabei ergebenden unterschiedlichen Verfahren und Vorrichtungen werden durch die Beispiele erläutert.
Im häufigen Fall eines metallischen Behälterkörpers, der typischerweise aus Aluminium, einer Legierung oder Weißblech besteht, können diese Materialien mit Kunststoff und/oder mit Lack überzogen sein, wobei es sich typischerweise entweder um einen durch Strangpressen, Tiefziehen oder Tiefziehen/Abstrecken erhaltenen Behälterkörper mit einem einstückigen metallischen Boden oder um einen Behälterkörper mit einem hermetisch dichten, gefalzten Boden handelt.
Bei diesem Bautyp kann das obere Ende des Behälterkörpers eine schwache Einschnürung aufweisen, bei der es sich um eine gerade Einschnürung oder eine Einschnürung, über der sich ein äußerer gebogener Rand befindet, handelt. Die ringförmige Haube des Kopfes fungiert als Durchmesseradapter. In sämtlichen vorstehenden Fällen und typischerweise in dem Fall eines metallischen Behälters aus Al oder einer Al-Legierung entspricht die Einschnürung des oberen Endes des röhrenförmigen Körpers typischerweise einem Unterschied zwischen dem über alles gemessenen Durchmesser des Körpers und dem Innendurchmesser seiner oberen verengten Öffnung, wobei dieser Unterschied von 4 bis mehr als 12 mm geht. Die Dicke der Seitenwand ist, wie bereits erwähnt, vermindert und entspricht in folgender Weise dem Außendurchmesser dieser Wand, wobei die in Klammern angegebenen Dickenwerte einen herkömmlichen stranggepreßten Röhrenkörper betreffen:
33 mm bis < 47 mm : Dicke 0,15 bis 0,20 mm (0,30 bis 0,35 mm)
47 mm bis < 55 mm : Dicke 0,20 bis 0,25 mm (0,35 bis 0,4 mm)
55 mm bis < 80 mm : Dicke 0,25 bis 0,35 mm (0,4 bis 0,6 mm)
Diese Werte für die Einschnürung und die Dicke gelten in gleicher Weise für erfindungsgemäß verwendete Körper aus Weißblech. Die schwache Einschnürung des Behälterkörpers und die damit verbundene Einsparung an Metall stellen für die großtechnische Anwendung sehr wichtige Vorteile dar.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäß erzielten Vorteile lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:
- Unterdrückung der erheblichen Korrosionsgefahren an der Stelle der hermetischen Befestigung der Verteilervorrichtung mit einem derartigen vormontierten Kopf, da nur Kunststoff/Metall-Kontakte möglich sind;
- Einfachheit der Füllung des Behälterkörpers;
- Einfachheit der Montage von Kopf/Behälterkörper, wobei verschiedene Verfahren verfügbar sind;
- erstaunliche Vereinfachung der Herstellung des Behälterkörpers aus Metall, da die Bildung einer Haube überflüssig ist und die Einschnürung geringer ist;
- aufgrund dieser Tatsache eine starke Verringerung der Dicke der Seitenwand des Behälterkörpers, typischerweise um 35 bis 50 %;
- Einfachheit der Formung des vormontierten Kopfes (Haube + Ventil oder Pumpe), wobei die Verwendung dieses Kopfes die vorerwähnten Vorteile mit sich bringt.

Eeispiele

Figg. 1 bis 3 stellen jeweils einen erfindungsgemäßen Verteilerkopf bei der Formgebung im axialen Halbschnitt dar, wobei die im Kopf enthaltene Pumpe jedoch nicht im Schnitt dargestellt ist.
Fig. 4 stellt einen durch Formgebung gemäß Fig. 3 erhaltenen Kopf dar.
Fig. 5 stellt einen durch Formgebung gemäß Fig. 1 erhaltenen Kopf dar.
Fig. 6 stellt eine Aerosolverteilervorrichtung im axialen Schnitt dar.
Fig. 7 stellt eine Pumpenverteilervorrichtung ohne Luftrückführung im axialen Schnitt dar.
Fig. 8 stellt eine Pumpenverteilervorrichtung mit einem Gleitkolben im axialen Schnitt dar, wobei der Gleitkolben über dem sich das in die Verteilervorrichtung gefüllte Produkt befindet, in der auf der rechten Seite dargestellten Halbansicht ersichtlich ist.
Figg. 9 bis 12 stellen verschiedene Ausführungsformen zur Montage der Haube eines erfindungsgemäßen Kopfes und eines Behälterkörpers in Teilansicht in axialem Halbschnitt dar.

1. Erstes Beispiel des Verfahrens für die erfindungsgenäße Formgebung

Bei der Pumpe 1 von Fig. 1 handelt es sich um den VP3- Typ der Firma Etablissements VALOIS (FR) ohne Luftrückführung. Sie ist mit Polypropylen verkleidet und ihr ringförmiger überstehender Befestigungsrand 2, der sich im wesentlichen auf halber Höhe ihres Körpers befindet, weist einen Außendurchmesser von 17,5 mm und eine Dicke von 1 mm auf, wobei auf der Oberseite davon in der Nähe der Außenkante eine umlaufende Rille von rechteckigem Querschnitt von 0,4 x 0,4 mm vorliegt. Der untere Teil 3, der den Pumpenmechanismus enthält, weist unterhalb des ringförmigen vorstehenden Rands 2 einen Bereich 4 mit 17 mm Höhe und einem Durchmesser von 8 mm sowie einen Stutzen 5 zum Einlaß des Produkts auf. Es muß vermieden werden, den Bereich 4 über 70ºC zu erwärmen, wobei die Temperatur nach Möglichkeit 50ºC nicht überschreiten soll. Der obere Teil 6, der die Oberseite des Mechanismus und einen hohlen Schaft oder Ausgangsschaft zur Betätigung und zum Ausstoß des Produkts aufweist, weist einen Bereich 7 von 8 mm Höhe und 11 bis 11,5 mm Durchmesser und einen Ausgangsschaft 8 von 3 mm auf.
Die zentralen Werkzeuge 10 und 11 nehmen die Pumpe 1 unter Einhaltung eines Spielraums auf, indem sie in hermetischer Weise den ringförmigen überstehenden Rand 2 der Pumpe festklemmen. Das untere zentrale Werkzeug 10 weist eine zentrale Ausnehmung 12 auf, über der ein oberer umlaufender Rand 13 angeordnet ist. Der untere Teil 3 der Pumpe 1 befindet sich in der Aushnehmung 12, wobei der ringförmige überstehende Rand 2 am oberen umlaufenden Rand 13 abgestützt ist.
Der ringförmige überstehende Rand 2 steht 1,2 mm über den oberen umlaufenden Rand 13, der eine Breite von 3,15 mm aufweist, über. Die zentrale Ausnehmung 12 weist in ihrem oberen Bereich 14 einen Durchmesser von 8,8 mm über eine Höhe von 18 mm und eine Gesamttiefe von 23 mm auf. In diesem oberen Bereich 14 besteht ein Spielraum von 0,4 mm Durchmesser zum empfindlichen Teil 4 der Pumpe 1.
Das obere zentrale Werkzeug 11 liegt auf dem ringförmigen überstehenden Rand 2 mit einer umlaufenden Fläche 17 von 1,1 mm Breite auf, die sich direkt am oberen Auflagerand 13 befindet, wodurch auf diese Weise der ringförmige überstehende Rand 2 fest eingespannt wird, wobei dieser Rand im Radius von 1,2 mm über die Auflagefläche 17 vorsteht, d. h. um die Breite, die bereits an der unteren Seite freiliegt. Die zentrale Ausnehmung 18 des oberen Werkzeugs 11 gewährleistet außerhalb der Stützfläche 17 am überstehenden Rand 2 einen Spielraum um den oberen Bereich der Pumpe 1. Insbesondere weist die Ausnehmung 18 oberhalb der Stützfläche 17 einen ersten zylindrischen Bereich mit einem Durchmesser von 13,5 mm und einer Höhe von 8,5 mm auf, der im Durchmesser einen Spielraum von 0,6 mm in Bezug zum Teil 19 der Pumpe 1, das sich unmittelbar oberhalb ihres ringförmigen überstehenden Rands 2 befindet, aufweist.
Es gibt drei übereinander angeordnete ringförmige Werkzeuge 20, 21 und 22, die mit den zentralen Werkzeugen 10 und 11 und dem ringförmigen überstehenden Rand 2 der Pumpe 1, an dem sich die zentralen Werkzeuge 10 und 11 schließen, einen ringförmigen Zwischenraum 23 definieren, dessen Darstellung in den Figuren sowohl den Zwischenraum 23 als auch das Kunststoffmaterial bedeutet, das eingespritzt wird und eine ringförmige Haube um die Pumpe 1 oder ein Ventil bildet. Das ringförmige untere Werkzeug 20 weist eine innere senkrechte Fläche 25 auf, die an der Außenseite des unteren zentralen Werkzeugs 10 gleitet und das untere Ende 26 des ringförmigen Zwischenraums 23 begrenzt, wobei aus dem Ende 26 nach der Formgebung das Ende des Mantels 27 zur Befestigung an der senkrechten Innenfläche 28 der ringförmigen Haube 24 entsteht.
Das zwischenliegende ringförmige Werkzeug 21 bildet die Außenseite des ringförmigen Zwischenraums 23, wobei der Abstand zwischen diesem ringförmigen Werkzeug 21 und dem zentralen unteren Werkzeug 10 die Breiten dieses Zwischenraums 23 und damit die Dicken der ringförmigen Haube 24 festlegen. Das ringförmige Werkzeug 22, das in Stoßverbindung das obere zentrale Werkzeug 11 umgibt, schließt das obere Ende 29 des ringförmigen Zwischenraums 23 und weist an seinem Umfang eine oder mehrere Ausnehmungen 30 auf, in die eine oder mehrere Eingießhülsen mit ihrem Heizsystem 32 und ihrer Einspritzdüse 33, die sich direkt am oberen Ende 29 des ringförmigen Zwischenraums 23 befindet, eingelassen sind.
Im vorliegenden Fall ist wie in den Figuren 2 und 3 die Formarbeit nur mit einer einzigen Einspritzstelle 33 möglich; um jedoch über eine ringförmige Haube 24 zu verfügen, die in Serienherstellung eine hohe Regelmäßigkeit aufweist, werden vorzugsweise drei, im regelmäßigen Abstand voneinander angeordnete Einspritzstellen verwendet.
Der die ringförmige Haube 24 ergebende ringförmige Zwischenraum 23 weist einen Außendurchmesser von 44 mm auf, während der ringförmige vorstehende Rand 2 einen Außendurchmesser von 17,5 mm aufweist. Die Dicke des kegelstumpfförmigen Bereichs 34 des den Mantel 34 der Haube 24 bildenden Zwischenraums beträgt 2,3 mm. Die Haube 24 besteht aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE).
Die Bereiche der zentralen Werkzeuge 10 und 11, die den ringförmigen überstehenden Rand 2 der Pumpe 1 festklemmen, definieren mit dem oberen ringförmigen Werkzeug 22 eine ringförmige Ausnehmung 35, die einen Wulst 35 von 4 mm Dicke bildet, der in ausreichender Breite das Ende dieses überstehenden Rands 2 umhüllt und zur Festigkeit und zur Abdichtung der erhaltenen Verbindung beiträgt. Die übliche Abkühlung der Werkzeuge von außen reicht allein nicht aus, um eine ausreichende Begrenzung der Erhitzung der Pumpe zu erzielen, vielmehr wird diese Begrenzung aufgrund der Konzeption der Werkzeuge und aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Spielräume erreicht.
Für die Formarbeit ordnet man die Pumpe 1 zwischen den zentralen Werkzeugen 10 und 11 an, anschließend werden die ringförmigen Werkzeuge 20 bis 22 um diese zentralen Werkzeuge angeordnet, wobei das zwischenliegende Werkzeug 21 in Bezug zur Symmetrieachse 350 so zentriert, daß man einen ringförmigen Zwischenraum 23 erhält, der an seinem gesamten Umfang die gleiche Breite aufweist. Anschließend werden die drei Eingießhülsen 31 in ihren Sitzen 30 plaziert und aus demselben Vorratsbehälter mit unter Druck geschmolzenem HDPE von 260 bis 290ºC versorgt, wobei man das gleichzeitige Einspritzen des Kunststoffmaterials durch die drei Einspritzdüsen gemäß Bezugszeichen 33 in den ringförmigen Zwischenraum 23 und das Füllen dieses Zwischenraums 23 durchführt. Das Einspritzen dauert etwa 3 Sekunden. Anschließend werden die Eingießhülsen entfernt. Vor dem Entformen durch relatives Verschieben der Werkzeuge führt man eine Abkühlung von 12 Sekunden durch.

2. Weitere Beispiele für die erfindungsgemäße Formarbeit

Die Anordnung und die wesentlichen Funktionen der Werkzeuge 10, 11, 20 bis 22 sind im Fall der Figuren 2 und 3 die gleichen wie im Fall von Fig. 1.
Im Fall von Fig. 2 wird die Höhe des ringförmigen Zwischenraums 23 durch Anfügen eines senkrechten ringförmigen Bereichs 36 oberhalb der umhüllenden Ausnehmung 35 vergrößert, wobei aus diesem Bereich 36 nach der Formarbeit ein Kranz 36 entsteht, der die Verbindung Haube/ringförmiger vorstehender Rand 2 noch besser gegen Schläge schützt. Das zwischenliegende ringförmige Werkzeug 21 ist in gleicher Weise verdickt, und die Einspritzdüsen 33 befinden sich im Bereich der halben Dicke des oberen Endes der Position 36.
Im Fall von Fig. 3 ist im Vergleich zu Fig. 2 eine Veränderung des Mittels zur Befestigung des unteren Rands der Haube 24 am Behälterkörper vorgesehen. Der untere Rand 26 des ringförmigen Zwischenraums ist mit einer Ausnehmung versehen, die nach der Formarbeit ein ringförmiges Profil mit einem axialen Querschnitt definiert, der einen halbkreisförmigen Boden 37 und gerade Eingangsflächen aufweist, wobei die innere Eingangsfläche 38 abgeschrägt ist, um das Einsetzen des gebogenen Rands eines Behälters zu erleichtern. Dieses untere, mit einer Ausnehmung versehene Ende 26 wird wie die unteren Enden der Figuren 1 und 2 durch das untere ringförmige Werkzeug 20 gebildet.

3. Beispiele für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Verteilerköpfe (Figuren 4 und 5)

Der Kopf 40 von Fig. 4 ist als einfacher axialer Schnitt seiner Haube 24 dargestellt, wobei die Pumpe 1 und ihr ringförmiger überstehender Rand 2 nicht geschnitten sind. Dieser Kopf 40 wird mit der Formgebungsvorrichtung von Fig. 3 erhalten. Die ringförmige Haube 24 ist aus HDPE. Ihrem kegelstumpfförmigen Mantel 34 mit einer Dicke von 2,3 mm folgt ein unterer erweiterter Bereich 41 mit einem Außendurchmesser von 45 mm und einem Innendurchmesser von 39 mm, wobei das untere Ende 26 mit einer offenen Rille mit einem Durchmesser von 1,5 mm im axialen Schnitt und einem mittleren Durchmesser von 42 mm versehen ist. Dieser Kopf 40 kann leicht durch Verklebung am gebogenen Rand eines Behälters befestigt werden. Die Verklebungsversuche bei dieser Konfiguration haben ergeben, daß es notwendig war, zunächst eine Oxidation der Oberfläche der kreisförmigen Rille 37 (Koronabehandlung oder Flammenbehandlung) durchzuführen und anschließend vorzugsweise einen Cyanoacrylat-Kleber zu verwenden.
Der Kopf 42 von Fig. 5 ist ebenfalls dargestellt und weist auch eine Pumpe ohne Luftrückführung vom Typ VP3 der Firma Etablissements VALOIS (FR) mit Polypropylen-Ummantelung auf, wobei die geformte Haube 24 ebenfalls aus Polypropylen (PP) besteht. Dieser Kopf 42 wird durch die Verformungsvorrichtung von Fig. 1 erhalten. Diese Haube 24, deren Mantel 34 eine Dicke von 2,3 mm aufweist, umfaßt einen kreisförmigen, zylindrischen, senkrechten Befestigungsmantel 27 mit einem Außendurchmesser von 45 mm und einem Tnnendurchmesser von 41 mm, der die Einschnürung eines Behälterkörpers aufnehmen kann und woran dieser daran nach einem geeigneten Verfahren, zum Beispiel durch Verkleben oder Reibungsschweißen, befestigt werden kann. Die Pumpe 1 ist mit einem Tauchrohr 43 ausgestattet, wobei der Kopf 42 am Behälterkörper mit dichtem Boden befestigt werden muß, um eine darin enthaltene Flüssigkeit zu verteilen.

4. Beispiele von Verteilervorrichtungen mit einem erfindungsgemäßen Kopf (Fig. 6 bis 8)

Fig. 6 zeigt eine Aerosol-Verteilervorrichtung 90 mit einem Kopf 40 gemäß Fig. 4, der durch Verkleben seiner ringförmigen Befestigungsrille 37 am gebogenen Rand 44, der die leichte Einschnürung des oberen Endes 45 eines aus einer durch Tiefziehen-Abstrecken erhaltenen Behälterkörpers 46 abschließt, befestigt worden ist. Die Pumpe 1 ist dabei durch ein Ventil 100 ersetzt. Der Boden des Behälterkörpers 46 ist mit einer Öffnung und einem Stöpsel 47 zum Einbringen von Aerosol versehen.
Fig. 7 zeigt eine Verteilervorrichtung 91 für ein flüssiges oder cremeartiges Produkt. Die Vorrichtung umfaßt einen Kopf 42 von Fig. 5, der am Behälterkörper 48 aus einer Aluminiumlegierung mit einem einstückigen dichten Boden, der durch Tiefziehen-Abstrecken wie der Behälter 46 von Fig. 6 erhalten worden ist, befestigt ist. Der Befestigungsmantel 27 der Haube 24 des Kopfes 42 ist mittels eines Cyanoacrylat-Klebers an der geraden Einschnürung 49 des oberen Endes des Behälterkörpers 48 verklebt.
Um eine zufriedenstellende Verteilung von flüssigem oder cremeartigen Produkt, das in der Verteilervorrichtung 91 enthalten ist, zu erreichen, ist der Einlaßstutzen der Pumpe 1 mit einem Tauchrohr 43 versehen, das bis zum Boden des Behälterkörpers 48 geht, wobei die anfängliche Füllung mit dem enthaltenen Produkt auf 70 % des Innenvolumens beschränkt ist. Tatsächlich haben Versuche ergeben, daß bei einem Füllstand von 80 % und mehr die verwendeten Pumpen ohne Luftrückführung nicht in zufriedenstellender Weise funktionieren und daß bei einem Füllstand von 70 % die Funktionsweise immer zufriedenstellend war. Diese Versuche lassen den Schluß zu, daß eine maximale Füllung von 75 % bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung (Fassungsvermögen typischerweise unter 1 Liter) berücksichtigt werden muß, um eine störungsfreie Verteilung zu erreichen, wobei Füllungen von 60 bis 75 % bevorzugt sind.
Fig. 8 zeigt eine Verteilervorrichtung 92 für flüssiges oder cremeartiges Produkt, die ebenfalls einen Kopf 42 von Fig. 5 aufweist, wobei in diesem Fall kein Tauchrohr vorgesehen ist und der Kopf an einem Behälterkörper 48 befestigt ist, in den vor Herstellung der geraden Einschnürung 49 der Gleitkolben 50 eingeführt ist. Bei Durchführung des Verteilungsvorgangs durch Pumpen steigt der Kolben 50, der die regelmäßige Verteilung gewährleistet.

5. Verfahren zur Montage des erfindungsgemäßen vormontierten Kopfes und eines Behälterkörpers (Figg. 9 bis 12)

Die ringförmige Haube 24 kann am gebogenen oder mit einem Wulst versehenen äußeren Rand oder mit einem eingeschnürten Ende unterschiedlicher Typen von Behälterkörpern aus Metall, Kunststoff, Glas oder Keramik verklebt werden. Bestimmte spezielle Verfahren und bestimmte spezielle Fälle verdienen eine Erwähnung und eine Erläuterung durch Beispiele.
Fig. 9 stellt die Befestigung einer Haube 24 am Behälterkörper 48 mit Hilfe eines ringförmigen Verbindungsstücks 51 dar, das gleichzeitig mit dem Kunststoffmaterial der Haube 24 (hier HDPE) und dem Metall des Behälterkörpers 48 (hier geringfügig legiertes Aluminium) verträglich ist. Dieses Stück 51 mit einer Dicke von 0,2 mm besteht aus einem Verbundwerkstoff, der das gleiche Polyolefin wie die Haube 24, d. h. PE und EAA, enthält.sein Außenrand wird am Ende des gebogenen Rands 44 eingerastet. Nach Anbringen der Haube 24 mittels der kreisförmigen Rille 37 am Verbindungsstück 51 wird eine Verschweißung nach einer der folgenden Methoden durchgeführt: Hochfrequenz-Induktionsschweißen, Rotationsschweißen oder Ultraschallschweißen, wobei man die Form der Haube mittels eines Ultraschallwandlers modifiziert.
Die Befestigungsart von Fig. 10 bedient sich eines ringförmigen Formstücks 52 aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie die Haube 24, deren oberes Teil nicht dargestellt ist, wobei dieses Stück 52 an der Schulter oder dem eingeschnürten Bereich 53 des Behälterkörpers vor dem Umbiegen des äußeren Rands angebracht wird. Dieses Stück 52, das hier wie die Haube 24 aus PE besteht, umfaßt eine Basis 54, die auf der Schulter 53 des Behälterkörpers aufliegt, einen oberen Bereich 55, der gemäß der Darstellung durch die Biegung 44 des oberen Außenrands des Behälterkörpers 48 gefalzt ist, sowie eine oder mehrere Flächen, hier 2 Flächen nämlich die senkrechte 56 und die waagrechte 57, die in Kontakt mit dem äußeren Mantel 27 der Haube 24 kommen. Nach Anbringen des Formstücks 52 des gebogenen Rands 44 und der Haube 24 wird die hermetisch dichte Befestigung durch Rotationsschweißen der ringförmigen Flächen 56 und 57 gegen den ringförmigen Bereich 27 der Haube 24 durchgeführt. Die Befestigung kann auch durch HF-Induktionsschweißen oder durch Ultraschallschweißen vorgenommen werden.
Der Behälterkörper 60 von Fig. 11 besteht aus Kunststoff, in diesem Fall aus HDPE mit einer Dicke von 0,6 mm im zylindrischen Bereich. Der geformte Behälterkörper 60 weist ein oberes zylindrisches Ende 61 mit einem verringertem Außendurchmesser von 40 mm auf, während die Haube 24 an ihrem unteren Ende einen geraden Mantel 27 aufweist, dessen zylindrische Innenfläche mit einem Durchmesser von 39,8 mm durch Einspannen das Ende 61 aufnimmt. Die Befestigung wird sodann durch Rotationsschweißen (Reibungsschweißen) vorgenommen. Alternativ kann die Befestigung durch Verkleben vorgenommen werden, wobei der gerade Mantel 27 einen Durchmesser von 40,2 mm besitzt und das Ende 61 vorzugsweise leichte Vertiefungen zur Aufnahme von Klebstoff aufweist, die untereinander durch Ausnehmungen, die Brücken mit einer typischen Tiefe von 0,03 bis 0,08 mm bilden, verbunden sind. Die gleiche Struktur wird auch zur Befestigung einer Kunststoffhaube 24 am eingeschnürten Ende 71 eines Metallbehälters 70 verwendet (die Bestandteile sind ebenfalls durch die Figur 11 wiedergegeben). Ein Verbindungsring 51 der gleichen Art wie in Fig. 9 wird sodann um das Ende 71 gelegt, und der Schweißvorgang wird typischerweise durch HF-Induktions- oder Rotationsschweißen durchgeführt. Der Innendurchmesser des Mantels 27 der Haube 24 und die Dicke des Rings oder Reifs 51 werden so gewählt, daß sich vor dem Schweißen eine leichte Klemmwirkung ergibt. Eine Verklebung ist ebenfalls möglich, wobei das Innere des Kunststoffmantels 27 vorher oberflächlich oxidiert wird und die Außenseite des Behälterkörpers 70 vorzugsweise lackiert ist.
Fig. 12 stellt einen geformten Behälter 80 aus HDPE mit einer Dicke von 0,6 mm im zylindrischen Bereich dar. Dieser geformte Behälter weist am oberen Ende 81 einen Stutzen 82 von rechteckigem axialem Querschnitt auf, der unter Klemmwirkung zwischen den inneren Mantel 83 und den äußeren Mantel 84 der Haube 85 eingesetzt wird, wobei der Stutzen 82 mit seinem horizontalen Ende auf den Boden der Kerbe 86 trifft. Die Befestigung wird vorzugsweise durch Rotationsschweißen durchgeführt, kann aber auch durch Kleben vorgenommen werden. Die waagrechte ringförmige Fläche 87 und das Ende 88 des äußeren Mantels 84 der Haube 85 können ebenfalls bei dieser Befestigung beteiligt sein. Im Fall von Rotationsschweißen wird die Reibung durch diese Anordnung begünstigt, was zu einer guten Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und der erzielten Dichtung führt.

Anwendungen

Der erfindungsgemäße vormontierte Kopf weist zahlreiche verschiedene Anwendungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Abpackung von flüssigen und cremeartigen Produkten in Aerosolverteilervorrichtungen oder Pumpenvorrichtungen auf, wobei eine zeitlich ausgedehnte Konservierung ermöglicht wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Verteilerkopfes (40, 42), der aus einer starren ringförmigen Haube (24) aus Kunststoffmaterial besteht, über der ein Aerosolventil (100) oder eine Verteilerpumpe (1) für ein flüssiges oder cremeartiges Produkt angeordnet ist, wobei das Ventil (100) oder die Pumpe (1) mit einem ringförmigen überstehenden Befestigungsrand (2) versehen ist, dessen Umfang zumindest außen aus Kunststoff besteht, wobei die Haube (24) an ihrem unteren Ende (26) ein ringförmiges Element (27, 37) zur Befestigung am Ende (44, 49, 61, 71, 81) des starren Körpers eines Behälters (46, 48, 60, 70, 80) trägt, wobei man:

a) das Ventil (100) oder die Pumpe (1) zwischen Werkzeugen (10, 11) anordnet, die aus einem unteren zentralen Werkzeug (10) und einem oberen zentralen Werkzeug (11) bestehen, die über einer zentralen Ausnehmung (12) einen oberen umlaufenden Rand (13) bzw. eine zentrale Ausnehmung (18) mit einer umlaufenden Auflagefläche (17), die sich gegenüber dem oberen umlaufenden Rand (13) befindet, aufweisen, wobei der Rand (13) und die Fläche (17) in hermetischer Weise den ringförmig überstehenden Rand (2) einschließen und das Ventil (100) oder die Pumpe (1) mit einem Spielraum, der die Erwärmung während der Formgebung begrenzt, festhalten;

b) um die o.g. Werkzeuge (10 und 11) ringförmige Werkzeuge (20, 21, 22) anordnet, die mit den o.g. Werkzeugen einen ringförmigen Zwischenraum (23) begrenzen, der von oben nach unten folgende Bestandteile aufweist: mindestens einen innen verbreiterten Bereich (35), der In hermetischer Weise den ringförmigen überstehenden Befestigungsrand (2) des Ventils (100) oder der Pumpe (1) einschließt, wobei das Ende des ringförmigen gebogenen Rands (2) im ringförmigen Zwischenraum (23) sich in einem radialen Abstand von mindestens 0,8 mm befindet, anschließend einen Bereich (34) von zunehmendem Durchmesser, gefolgt von mindestens einem ringförmigen Raum (26) am unteren Ende, der durch ein ringförmiges unteres Werkzeug (20) verschlossen ist, wobei der ringförmige Zwischenraum (23) mindestens eine Einspritzdüse (33) für Kunststoffmaterial aufweist;

c) geschmolzenes Kunststoffmaterial durch die Einspritzdüse(n) (33) in den ringförmigen Zwischenraum (23) einspritzt, es abkühlen läßt und den erhaltenen Verteilerkopf (40, 42) entformt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Einspritzdüsen (33) in einer Anzahl von 2 bis 5 vorhanden sind und bei dem man das Kunststoffmaterial gleichzeitig durch diese Düsen einspritzt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem man das geschmolzene Kunststoffmaterial innerhalb von 0,6 bis 3 s einspritzt, es anschließend mindestens dreimal so lang abkühlen läßt und schließlich durch relatives Verschieben der Werkzeuge (10, 11, 20, 21, 22) entformt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Ausnehmung (12) in ihrem oberen Bereich (14) und in einer Höhe von mindestens 5 mm einen diametralen Spielraum von mindestens 0,2 mm in bezug zum Ventil oder zur Pumpe (100, 1) aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der ringförmige überstehende Rand (2) des Ventils (100) oder der Pumpe (1) über den oberen umlaufenden Rand (13) um 1 bis 3 mm vorsteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Einspritzdüsen (33) für das Kunststoffmaterial im ringförmigen Zwischenraum (23) für den Einspritzvorgang mit einer heißen Vorrichtung zur Versorgung mit dem geschmolzenen Kunststoffmaterial (31 und 32) bedeckt sind.

7. Verteilerkopf (40, 42) zur Befestigung auf dem starken röhrenförmigen Körper (46, 48, 60, 70, 80) eines Behälters, erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus einer ringförmigen Haube aus Kunststoff (24, 85), die um den ringförmigen überstehenden Rand (2) zur hermetisch dichten Befestigung eines Ventils (100) oder einer Pumpe (1) geformt ist, wobei die einstückige Haube (24, 85) von oben nach unten nur die folgenden Bestandteile aufweist:

- einen oberen ringförmigen Bereich (35, 36), der einen inneren Wulst (35) umfaßt, der den ringförmigen überstehenden Rand (2) einspannt, indem er ihn als Folge der Formgebung auf einer Breite von mindestens 0,8 mm festklemmt;

- anschließend einen Bereich in Form eines ringförmigen Mantels (34) mit einem nach unten zunehmenden Durchmesser, dessen Dicke zwischen 1,2 und 4 mm liegt;

- anschließend einen unteren ringförmigen Bereich (27; 41; 83 und 84) zur Befestigung am Behälterkörper (46; 48; 60; 70; 80;), der eine Verlängerung des Mantels (34) darstellt, und ein ringförmiges Mittel (27; 37; 83 und 84) zur Befestigung am oberen Rand (44; 49; 61; 71; 81) des röhrenförmigen Behälterkörpers aufweist.

8. Kopf (40) nach Anspruch 7, wobei der obere Bereich (35, 36) der Haube (24) oberhalb des inneren Wulstes (35) zur Befestigung des ringförmig überstehenden Rands (2) einen longizudinalen Schutzkranz (36) aufweist.

9. Kopf (40; 42) nach Anspruch 7, in dem der innere Wulst (35) der Haube (24) den ringförmigen überstehenden Rand (2) in einer Breite von 1 bis 3 mm festklemmt.

10. Kopf (40; 42) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das ringförmige Mittel zur Befestigung der Haube (24) entweder aus einer ringförmigen Rille (37) mit einem zumindest teilweise halbkreisförmigen Profil, das die Aufnahme des gebogenen Rands (44) eines Behälterkörpers (46) ermöglicht oder aus einem Mantel (27) mit einer ringförmigen senkrechten Innenfläche, die die Aufnahme der geraden Einschnürung (49; 61; 71; 81) eines Behälterkörpers (48; 60; 70) ermöglicht, besteht.

11. Kopf (40; 42) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dessen Haube (24) aus einem Kunststoffmaterial der folgenden Gruppe besteht: Polyamide, Polycarbonate, Polyester, Polyacetal, Polypropylen, Polyethylen.

12. Verteildervorrichtung (90; 91; 92), umfassen einen Kopf (40; 42) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 und einen Behälterkörper (46; 48; 60; 70; 80), wobei dieser Kopf in hermetisch dichter Weise durch das Befestigungsmittel (27; 37; 83 und 84) der Haube (24; 85) am oberen Ende (44; 49; 61; 71; 81) des Behälterkörpers entweder durch Verkleben oder durch Verschweißen eines ringförmigen Zwischenstücks aus Kunststoffmaterial (51; 52) befestigt wird.

13. Verteilervorrichtung (90; 91; 92) nach Anspruch 12, wobei der röhrenförmige Körper (46; 48, 70) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung mit einem Außendurchmesser und einer Dicke, die den folgenden Angaben entsprechen, besteht:

33 mm bis < 47 mm : Dicke 0,15 bis 0,20 mm

47 mm bis < 55 mm : Dicke 0,20 bis 0,25 mm

55 mm bis < 80 mm : Dicke 0,25 bis 0,35 mm.