DE865205C

DE865205C - Verfahren zur Herstellung von Verschluss-Dichtungen an Deckeln fuer Glas- oder Metall-Behaelter

Info

Publication number: DE865205C
Application number: DED5867A
Authority: DE
Inventors: Allen B Foye
Original assignee: Dewey and Almy Chemical Co
Current assignee: Dewey and Almy Chemical Co
Priority date: 1947-08-09
Filing date: 1950-09-22
Publication date: 1953-01-29
Also published as: NL75444C; BE483900A; US2489407A; CH270814A; FR968593A; GB645318A

Description

Ein beträchtliches Fachwissen und eine umfangreiche Fabrikationspraxis sind hinsichtlich der Verwendung von Harzen entwickelt worden, welche bei Zimmertemperatur in einem Weichmacher im wesentlichen unlöslich sind, aber in dem gleichen Weichmacher bei etwas höherer Temperatur praktisch völlig löslich sind. Wenn ein solches Gemisch erwärmt wird, löst sich das Harz in dem heißen Weichmacher auf, und beim Abkühlen der Lösung bildet sich ein permanentes Gel. In der Industrie der Plaste werden solche Massen mit Pasten bezeichnet. Eine ganze Reihe solcher Pasten ist auf den Markt gebracht worden, welche Gemische kleiner fester Harzteilchen mit einem flüssigen Weichmacher sind. Die Pasten haben einen großen Verwendungsbereich gefunden, und zwar als Verputzmittel, als Auskleidung für Behälter, als Überzüge und Appreturen für Gewebe und Leder und manchmal auch für Tauchmassen.

Der Arbeitsvorgang des Einbringens einer Dichtungsmasse in einen Behälterverschluß ist als Ausfüttern oder Auskleiden bekannt. Diese Ausfütterung wird letzten Endes zur Dichtung zwischen den Glasoder Metallteilen des Behälters. Solche Ausfütterungen werden auf Maschinen hergestellt, welche im wesentlichen aus einem sich drehenden Spannfutter bestehen, welches den Metall- oder Glasverschluß bzw. Deckel aufnimmt und denselben unter einer Düse in rasche Umdrehung versetzt, wobei durch die letztere eine

flüssige Masse auf den Deckel bzw. dessen Verschlußfuge fließt.

Verschlußausfütterungsmaschinen arbeiten heute in der Weise/ 2. B. bei aus einem Stück bestehenden Metalldeckehi von 63 mm Durchmesser (der übliche Verschluß, wie er bei Kaffee-, Marmelade- und Einmachgläsern verwendet wird), daß sie etwa 1800 mg einer flüssigen Masse am Umfang des Deckels aufbringen, wenn derselbe rotiert. Jedes Spannfutter, welches mit 250 Umdr./Min. rotiert, ergibt etwa 90 Deckel pro Minute. Nach Auftragen der flüssigen Masse werden die ausgefütterten Deckel ¹Z₄ Sekunde lang rotieren gelassen und gehen dann durch einen Trockner, in welchem das Wasser oder Lösungsmittel, welches gewöhnlich 45 °/₀ des Volumens der flüssigen Masse ausmacht, abgedampft wird. Die Verschlüsse bzw. Deckel müssen etwa 2 Stunden lang im Trockner verbleiben, bis das Lösungsmittel oder das Wasser gründlieh aus dem Ausfütterungsüberzug ausgetrieben worden ist. Eine getrocknete, in dieser Weise hergestellte Dichtung wiegt bei einem Deckel von 63 mm Durchmesser etwa 1200 mg und nimmt etwa 55 % des Volumens ein, welches ursprünglich von der flüssigen Masse eingenommen wurde. Pastenförmige Massen hingegen enthalten kein Material, welches durch Abdampfen oder Trocknen entfernt werden muß; sie fließen lediglich und gelieren beim Abkühlen. Sie verändern zwischen dem heißen Fließstadium und dem festen Gelstadium ihr Volumen nicht und erfordern keine längere Heizperiode. Es ist lediglich notwendig, daß man die Paste auf Fließtemperatur bringt und dann abkühlt, was je nach der Konstruktion des Fließofens in 3 Minuten bis herab zu einigen wenigen Sekunden vor sich gehen kann.

Als der Versuch gemacht wurde, Pasten zu verwenden, um dicke Verschluß-Dichtungen herzustellen, wie sie bei vielen Typen von Deckeln für Glasoder Metall-Behälter gebraucht werden, schlug derselbe fehl, und zwar aus dem Grund, daß dann, wenn die Temperatur bis zu dem Grade erhitzt wurde, bei welchem das Harz begann, sich im Weichmacher aufzulösen, die Paste flüssig wurde und hinwegfloß. Es war also die Unfähigkeit der Paste, die einmal eingenommene Lage auf dem Deckel beizubehalten, welche die Verwendung der Pasten auf dem Gebiet der Verschlußausfütterung verhinderte, obwohl derartige Massen, falls sie mit Erfolg angewendet werden könnten, das Fabrikationsverfahren erheblich beschleunigen wurden.

Es ist nun gefunden worden, daß man eine Paste zur Herstellung von Verschluß-Dichtungen für alle Deckeltypen von Glas- und MetaH-B ehältern verwenden kann unter der Voraussetzung, daß Füllmittel in solchen Mengen hinzugesetzt werden, daß die Massen, selbst wenn sie auf die sogenannte Fließtemperatur erhitzt werden, d. h. auf die Temperatur, bei welcher das Harz sich im Weichmacher auflöst, niemals flüssig sind, sondern steife plastische Systeme bleiben. Füllmittel sind solche Stoffe, wie z. B-. inerte, feinverteilte anorganische feste Stoffe, wie z. B. Metalloxyde, Talkum, Ton, Calciumcarbonat, Schiefermehl usw.; es können jedoch auch organische Stoffe sein, wie z. B. Baumwollflocken, Holzmehl, Lignin, gemahlener Kork, Hartkautschukfeinmehl oder gemahlener Abfall von hitzehärtbaren Plasten.

Bei der Untersuchung des Verhaltens der steifen, plastischen Massen, wie sie durch Hinzufügen von Füllstoffen zu einem pastebildenden Harz-Weichmacher-Gemisch bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, ist gefunden worden, daß dann, wenn die Masse durch die Düse einer Ausfütterungsmaschine gepreßt wurde, der Druck, welcher angewendet werden muß, um eine Bewegung der plastischen Masse hervorzurufen, zunächst zu beträchtlicher Höhe anstieg und hernach die Masse beginnt, längs einer Oberfläche dicht neben der Innenwandung der Düse dahinzustreichen. Das Material, welches sich in Nachbarschaft der Düsenachse befindet, bleibt ungestört und wird schließlich als fester Stopfen aus der Düse herausgeschossen. Dies ist ein Spezialfall des wohlbekannten Phänomens des Stopfenflusses plastischer Systeme. Da nun aber ein Deckel ein Dichtungselement haben muß, welches eine praktisch gleichmäßige Dicke aufweist, und da eine automatische Deckelausfütterungsmaschine normalerweise einen gleichmäßigen Streifen bzw. ein Band einer flüssigen Dichtungsmasse in Nachbarschaft des Deckelumfanges aufträgt, würd e ein Stopfen oder ein Klumpen der schweren Masse auch einen Klumpen in der Ausfütterung bilden, welcher nach dem Ausfließen und nachfolgenden Erstarren der Masse den richtigen Sitz, des Verschlusses verhindert und manchmal sogar verhindert, daß derselbe überhaupt zum Behälter paßt.

Der Anteil an Füllmaterial, welcher der Harz-Weichmacher-Paste hinzugefügt werden muß, schwankt erheblich, je nach dem spezifischen Füllmittel. Etwa 8 °/o (auf das Gesamtgewicht der Masse bezogen) feinverteilten blättchenförmigen Talkums ergeben die erforderlichen hohen Plastizitäten, wohingegen ein sehr viel höherer Anteil an wasserhaltigem Magnesiumsilicat oder Calciumcarbonat notwendig ist, um die erforderliche Plastizität herbeizuführen.

Anorganische Füllstoffe sind für die vorliegenden Zwecke vorzuziehen, obwohl auch organische Stoffe von Nutzen sein können. Insbesondere solche Stoffe, wie a-Celluloseflocken und Lignin, verleihen der Masse eine sehr hohe Plastizität bei verhältnismäßig niedrigem Anteil des hinzugefügten Füllstoffs.

Die Grenzen für die Füllstoffe sind daher durch die Fließcharakteristik der Masse bei der Temperatur gesetzt, welche für deren Auftragen auf den Deckel gewählt wird, und werden durch das Hinzufügen wachsender Mengen des gewählten Füllmittels zu dem Harz-Weichmacher-Gemisch bestimmt, wobei man die Zusätze beispielsweise in einem Mörser zermahlt. Die richtige Menge des zuzusetzenden Füllstoffs ist gefunden, wenn eine Säule der Masse, so hoch wie die beabsichtigte Dicke des Überzuges, bei Erhitzen auf die Fließtemperatur jedem Fluß und Zusammensacken widersteht. Diese Massen zeigen kalten Fluß, der sich über eine lange Zeit erstreckt. Demgemäß bedeuten die Bezeichnungen widerstandsfähig gegenüber Fluß oder Zusammensacken oder zeigt keinen Fluß oder Zusammensacken und ähnliche Ausdrücke

in der Beschreibung und cen Ansprüchen, daß während der für den beschriebenen Arbeitsgang erforderlichen Zeit (Ausfüttern, Fließen usw.) der Fluß oder das Zusammensacken der Masse unbedeutend ist und bleibt.

Es ist gefunden worden, daß durch erhebliche Erhöhung der Geschwindigkeit, mit welcher das Spannfutter den Deckel unter der Düse rotieren läßt, wenn der Deckel ausgefüttert wird, auf die Masse eine Zentrifugalkraft ausgeübt wird, welche dazu ausreicht, die erheblich erhöhten Streckwerte, welche die Masse durch das Hinzufügen der Füllstoffe angenommen hat, zu überwinden, und daß dieser Schub den Klumpen oder Pfropfen, welcher durch die Stopfenflußcharakteristik des Materials, wenn es durch die Düse hindurchgeht, gebildet wird, beseitigt bzw. glättet.

Verwendet man beispielsweise einen Deckel von 63 mm Durchmesser, dann wird bei einer Drehung des Spannfutters von 500 Umdr./Min. eine Kraft von etwa dem 8,2fachen der Schwerkraft entwickelt. Diese Kraft reicht bei weitem dazu aus, ein mit Klumpen besetztes Band zu einem gleichmäßigen Ring zu formen. Im allgemeinen wurde festgestellt, daß eine Masse unter dem Einfluß der Schwerkraft bei Fließtemperatur nicht fließen oder zusammensacken wird, wenn sie bei Zimmertemperatur einer Kraft von etwa dem 3fachen der Schwerkraft ohne Deformierung widersteht. Geeignete Massen zum Auskleiden von Behältern bzw. Deckeln auf Ausfütterungsmaschinen, welche einen radialen Schub bzw. eine Zentrifugalkraft von dem 3fachen und mehr der Schwerkraft ausüben, sind in den nachfolgenden Beispielen angeführt;

Stufe ι Gewichtsteile

A B C
Polyvinylchloridacetatharz

(97 % Vinylchlorid) 3000 3000 ·—

Polyvinylchlorid — — 3000

Wärmestabilisator für Harzkompositionen — — 30

Wasserhaltiges Magnesiumsilicat von faseriger Struktur 1000 — 1600¹)

Wasserhaltiges Calciumsilicat — 500 —

Stufe 2

25%ige Lösung von Zinkresi-

nat in Dioctylphthalat.... 216 216 210

Dioctylphthalat 3300²) — 2300

Trikresylphosphat —· 5000³) —

Tributylphosphat 360 — —

!) Halte 400 Teile zur endgültigen Einstellung der Plastizität zurück.

²) Halte 9oo Teile zur endgültigen Einstellung der Viskosität zurück.

³) Halte 500 Teile zur endgültigen Einstellung der Viskosität zurück.

Anweisungen für die Herstellung: Bringe die Gemische der Stufe 1 in einen Kollergang. Füge die Materialien der Stufe 2 hinzu.

Masse A: Halte den Kollergang 40 Minuten lang bei rund yj° in Betrieb. Füge dann stufenweise 300, 200 und 400 Teile des zurückbehaltenen Dicctylphthalats hinzu. Lasse den Kollergang zwischen jedem Hinzufügen laufen und schließlich nochmals, bis die Mischung glatt und gleichmäßig ist.

Masse B: Halte den Kollergang 20 Minuten lang bei rund 77⁰ in Betrieb. Vermindere dann die Viskosität durch Hinzufügen der zurückbehaltenen 500 Teile Trikresylphosphat in kleinen Teilmengen. Mahle, bis die Masse glatt und gleichmäßig ist.

Masse C: Lasse den Kollergang 20 Minuten lang bei rund 77⁰ laufen. Füge dann langsam unter dauerndem Mahlen die zur Einstellung der Plastizität zurückbehaltenen 400 Teile faserigen Magnesiumsilicats hinzu. Mahle, bis die Masse gleichmäßig ist.

Die Viskositäten der obengenannten Massen wurden bei rund 49⁰ mit einem Brookfield-Viskosimeter Modell LV 8 mit 5fach-Zugfeder bei den angegebenen Drehzahlen wie folgt gemessen:

Umdr./Min.

Viskosität in Centipoise

	A	B	C
6ο 30	19500 26 000	17 000 26 000	45 600 69 200
12 6 3 1.5	41250 62 500 96 000 160 000	42 000 88000	137 500 240 000
ο,6 ο,3	325 000 650 000

Die Massen A, B und C zeigen keinen Fluß, wenn sie am Umfang eines aus einem Stück bestehenden Deckels von 70 mm Durchmesser aufgetragen werden und mit 250 Umdr./Min. gedreht wird; die Zentrifugalkraft belauft sich in diesem Fall auf das 2,5fache der Schwerkraft. Bei 336 Umdr./Min. auf die Dauer von ι Sekunde betrug die Zentrifugalkraft das 4,2fache der Schwerkraft, wobei kein Fluß wahrzunehmen war. Nach einer Rotation von 30 Sekunden machte sich ein leichter Fluß bemerkbar. Bei 400 Umdr./Min. (bei einer Kraft von dem 8fachen der Schwerkraft) fließen alle drei Massen zu einem glatten Bande zusammen.

Die Massen A und B können durch die üblichen Verschlußausfütterungsmaschinen, welche mit einem Hochdruckmassespeiseapparat ausgerüstet sind, aufgetragen werden. Der Druck an der Düse sollte sich für die Massen A und B auf etwa 5,7 Atm. belaufen, während für die Masse C der Druck an der Düse etwa 10 Atm. betragen sollte.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es daher, Dichtungsmassen auf alle Typen von Deckeln für Glas- und Metall-Behälter mit mehr als der 2fachen heute üblichen Geschwindigkeit aufzutragen; sie setzt ferner die Zeit, während welcher der Deckel weiterbehandelt werden muß, um eine feste Verschluß-Dichtung zu erzielen, von etwa 2 Stunden auf ein Maximum von 5 Minuten herab.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zur Herstellung von Verschluß-Dichtungen an Deckeln für Glas- und Metall-Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß das in die rotierenden Deckel eingebrachte Dichtungsmaterial aus Kunst-

harz, Weichmacher und Füllstoff eine Zusammensetzung aufweist, daß es einer Kraft vom 3fachen der Schwerkraft ohne Formänderung widersteht, und daß die Deckel mit einer Geschwindigkeit rotieren, die einen Schub von mehr als dem 3fachen der Schwerkraft hervorruft und damit das Dichtungsmaterial zum Fließen bringt und hierdurch Ungleichheiten in der Deckelausfütterung ausgleicht, worauf man die Deckel von der rotierenden Unterlage entfernt, dann erhitzt, bis die Kunstharzteilchen im Weichmacher gelöst sind, und schließlich wieder abkühlt.

©J682 1.