EP3515679A1 - Verfahren zur herstellung eines flächigen verschlusselements für eine behälteröffnung mit wenigstens einer dünnstelle - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines flächigen verschlusselements für eine behälteröffnung mit wenigstens einer dünnstelle

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EP3515679A1
EP3515679A1 EP17749156.0A EP17749156A EP3515679A1 EP 3515679 A1 EP3515679 A1 EP 3515679A1 EP 17749156 A EP17749156 A EP 17749156A EP 3515679 A1 EP3515679 A1 EP 3515679A1
Authority
EP
European Patent Office
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plastic material
closure element
injection
mold cavity
closure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17749156.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Krammer
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Alpla Werke Alwin Lehner GmbH and Co KG
Original Assignee
Alpla Werke Alwin Lehner GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Alpla Werke Alwin Lehner GmbH and Co KG filed Critical Alpla Werke Alwin Lehner GmbH and Co KG
Publication of EP3515679A1 publication Critical patent/EP3515679A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B65D47/10—Closures with discharging devices other than pumps with pouring spouts or tubes; with discharge nozzles or passages having frangible closures

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a flat closure element for a container opening with at least one thin point according to the preamble of claim 1.
  • Flowable or liquid food, but also bulk material such as sugar, flour, coffee, powder for instant drinks, milk powder, toddler food etc. are often stored in containers having a relatively large opening in relation to the outer dimensions of the container. Examples of such containers are milk or yoghurt containers but also small capsule-type containers for coffee machines.
  • it is also intended to prevent outward diffusion of aromas or even exposure to radiation such as visible light or ultraviolet light.
  • the container walls are often constructed from composite materials and have one or more barrier layers which are intended to prevent the penetration of oxygen and / or water vapor or the outward diffusion of aromas.
  • the container opening is usually covered with a closure part made of a composite material in the form of a film, which forms a barrier layer against oxygen and / or water vapor and is usually connected to the opening edge by gluing or sealing.
  • closure members include various types of polymers, such as polyamide (PA), polypropylene (PP) or polyethylene (PE).
  • PA polyamide
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • connection of the closure part at the opening of the container is provided with a desired release point.
  • Target release points are always a weak point, because there is a risk that the closure part over time automatically triggers and the tightness against oxygen and water vapor is no longer guaranteed.
  • Containers are also known which are provided with a piercing or cutting device for the closure part made of composite material, which can be arranged inside a closure cap which can be screwed onto the opening.
  • piercing or cutting device for the closure part made of composite material which can be arranged inside a closure cap which can be screwed onto the opening.
  • closing parts with thin spots can be produced in an injection molding process.
  • injection molding of the plastic is also trying to form on the closure part thin bodies, which are to serve as predetermined breaking points later.
  • the thin spot limits the size of the injected part, since the plasticized plastic material during injection molding at the thin point solidifies too quickly or causes excessive pressure loss.
  • the thin point In order to still be able to produce larger closure parts, the thin point must be made relatively thick-walled, which can lead to problems when later breaking the closure part.
  • the plastic material must be very thin.
  • the injection molding process must be carried out with very high pressures and very short injection times. Typically, pressures of 1,800 to 2,500 bar and injection times of 0.1 to 0.4 sec. This leads to a very high mechanical stress on the injection molding tool and the injection molding.
  • the closure member for attachment to the opening of the container is prepared in a separate working step and must be brought together at the right time, usually at the bottler, with the container in order to perform the closing process can. This requires a considerable logistical and equipment expense, which makes the production and filling of the container more expensive.
  • the separate film usually consists of composite materials that are different from the materials from which the containers are made. This can prove to be disadvantageous in recycling and is therefore undesirable for ecological reasons. It is therefore an object of the present invention to modify a method for producing a closure element for a container opening with at least one thin location in such a way that materials of higher viscosity can also be processed.
  • a method for producing a closure element is to be provided, which allows the closure element to be integrally molded onto the pouring opening of the container or formed integrally with the pouring opening.
  • the solution of these objects consists in a method for producing a closure element for a container opening with at least one thin point, which has the features listed in claim 1. Further developments and / or advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the invention proposes a method for producing a closure element for closing a container opening, which has at least one thin spot of a predetermined minimum wall thickness, in which a predeterminable amount of a plasticized plastic material is introduced into a mold cavity of an injection mold of an injection molding device, the plastic material by cooling or a Crosslinking reaction brought to solidification and after opening the injection mold, the closure element is formed.
  • the inventive method is characterized in that the plasticized plastic material is introduced into the mold cavity of the not yet completely closed injection mold.
  • the mold cavity is only partially filled with the plastic material.
  • the injection mold is completely closed during or after the introduction of the plasticized plastic material. By closing the injection mold, the plastic material is distributed throughout the mold cavity and this completely filled. As a result, the closure element is formed with the at least one thin spot in the predetermined minimum wall thickness.
  • the introduction of the plastic melt takes place in the virtually pressureless, not completely closed injection mold.
  • the mold cavity is only partially with the Filled plastic material.
  • the injection mold is completely closed during or after the injection process. The thereby building up evenly
  • Closing pressure ensures a distribution of the injected plastic within the mold cavity and a complete filling of the mold cavity and thus the final formation of the closure part.
  • the at least one thin spot on the closure part is thereby forcibly generated, since the contour is formed to form the thin spot on Schlies steep and / or on the opposite Wermaschineteil the injection molding tool, respectively, is in one piece.
  • the embossing of the thin point (s) is decoupled from the closing of the Spritzgiesstechnik- tool by after the closing of the injection mold a separate die is delivered to an opposite tool part, in the inventive method no die is required , This simplifies the injection mold and its operation procedure.
  • the Schlies steep and the opposite tool part of the injection mold have the introduction of the plastic material in the mold cavity at those points where thin areas on the closure part to be formed, a sufficiently large distance that the plastic material can easily flow over these locations during injection.
  • the closing pressures occurring when closing the injection molding tool are lower than in the injection molding of the prior art. Since the injection molding tool is not yet completely closed when the plastic melt is introduced, the minimum wall thicknesses of the at least one thin point of the flat closure element are not limiting with regard to the usable plastic materials, in particular their viscosity, and with respect to the size of the closure element. Thus, even higher viscosity materials can be used. As a result of the injection molding tool, which has not yet been completely closed, the gap width at the at least one thin point can still be set so great that the risk of the plastic melt freezing out at the thin point or an excessively high pressure loss is virtually eliminated. In addition, the inner wall of the mold cavity can also be heated.
  • the at least one thin spot on the closure element can be formed very precisely in the embossing process following the material introduction by the complete closure of the injection molding tool.
  • the final wall thickness is set only by the embossing process, lower minimum wall thicknesses of the thin point can be achieved. This can prove to be very advantageous especially in closure elements with predetermined breaking point.
  • On separate Aufbrech- or cutting tools can be waived under certain circumstances, or they can be made less massive.
  • a functional part with a pouring opening which can be closed by a rotary closure, for example, and a shoulder are injection-molded onto the closure part.
  • the molded part of closure element and functional element can be removed from the injection mold.
  • a method variant of the invention can provide that the injection molding tool for introducing the plasticized plastic material is closed at least to the extent that leakage of the introduced plastic material from the mold cavity of the injection mold is prevented. This is not absolutely necessary; For example, a reservoir for excess plastic melt could be provided. However, by preventing leakage of the plastic melt from the mold cavity, unintentional contamination of the injection molding machine can be avoided.
  • the injection mold can remain open to different degrees.
  • the injection mold for the introduction of the plasticized plastic material is closed to at least 5%.
  • the inventive method allows the very precise formation of very thin-walled thin areas.
  • the at least one thin point can be formed with a wall thickness of 0.02 mm to 1 mm.
  • the at least one thin point can be formed with a wall thickness of 0.05 mm to 0.8 mm.
  • an alternative method variant can provide that the at least one thin point is formed with a wall thickness of only 0.1 mm to 0.4 mm.
  • wall thickness ranges for the thin point are not conclusive.
  • wall thickness ranges of only 0.02 mm to 0.05 mm or any wall thickness ranges can be produced within the specified limits for minimum and maximum wall thicknesses, it should be necessary and expedient for an intended molding, respectively closure element.
  • the closure element is produced with a barrier material against entry of oxygen and / or water vapor and / or radiation and / or outdiffusion of aromas.
  • a flat closure element can serve, for example, for the breakable closure of an opening of a food packaging whose contents are to be protected against the ingress of oxygen and / or water vapor and / or radiation and / or outdiffusion of aromas. Radiation can be visible light or ultraviolet light.
  • Such food packaging can be eg milk packs or yoghurt containers, but also capsule-type packages for powdered or liquid coffee concentrates for coffee machines.
  • the barrier material of the closure element is embedded on all sides in a plastic material, which may be different from the barrier material.
  • This variant of the method may be of advantage in particular for barrier materials which otherwise would be difficult to attach to a container opening.
  • the barrier material can be embedded in a material that bonds well with the container material.
  • a barrier material may be used which would chemically react with the container contents, such as EVOH.
  • Another variant of the process control can provide that the embedding of the barrier material in a 2-component or multi-component injection molding process is carried out. 2-component or multi-component injection molding methods are well proven and allow the production of molded parts, which consist of two or more plastic materials. In the simplest case, the plastic materials differ only in their color in order to achieve a specific design.
  • the 2-component or multi-component injection molding methods allow, in particular, the use of different materials in order to combine different natural shafts in a targeted manner.
  • barrier materials to oxygen and / or water vapor and / or radiation / and / or outdiffusion with low density polyethylene (LDPE) or with high density polyethylene (HDPE) or with polypropylene can be combined in this way.
  • PA polyamide
  • PEF polyethylene enfuranoate
  • PPF Polypropylenfuranoat
  • EVOH polyethylene vinyl alcohol
  • EVA polyethylene vinyl acetate
  • the inventive process also allows the processing of higher-viscosity plastic materials.
  • the plastic material introduced into the mold cavity of the injection molding tool can have a melt flow index of> 1 g / 10 min or even greater than 3 g / 10 min.
  • plastic materials are polypropylene (PP), high density polyethylene (HDPE), which are otherwise used primarily for the plastic blowing process.
  • a functional part can be injected onto the closure part.
  • the functional part can, for example, be part of a closure. It may be a dome-shaped portion of a packaging member which is liquid-tightly connected to a substantially cylindrical container.
  • the molded-on functional part can be designed for connection to a plastic-coated cardboard container of a milk package.
  • the functional part may be formed as a capsule-like container.
  • the previously produced closure element with thin spot can be designed such that the thin point breaks up under the effect of temperature and pressure after a predetermined time.
  • the molding of the functional part of the closure member is conveniently carried out with the aid of a cube tool, turntable tool or another form of 2-component or multi-component tools.
  • Injection molding machines with cube tools are space-saving and allow high productivity by simultaneously carrying out various production steps on the available sides of the cube tool.
  • the cube tool may be, for example, a 180 ° tool or a 90 ° tool.
  • Fig. 2 shows an enlarged view of a detail of Figure 1 with indicated thin spot.
  • FIG. 4 shows, in analogy to FIG. 2, an enlarged view from FIG. 3 with an indicated thin spot
  • the injection molding tool comprises a first tool part 1 and a relative to the first tool part 1 displaceably mounted second tool part 2.
  • the first tool part 1 may for example be a rotatably mounted middle segment of a cube tool.
  • the second tool part 2 is horizontally displaceable relative to the first tool part 1 and has an inlet 3 for a plastic material P which can be supplied via a feed channel 4, for example a hot runner.
  • the first tool part 1 and the second tool part 2 define a closed state Mold cavity 5, which determines the shape of an injection-molded closure element 6, as better seen in Figure 2.
  • the reference symbols 9 designate ejectors for the closure element 6 formed inside the mold cavity 5.
  • Fig. 1 shows the first tool part 1 and the second tool part 2 in not yet completely closed state.
  • the two tool parts 1, 2 are, for example, just as far facing each other that a leakage of the injected into the mold cavity 5 plasticized plastic material P is avoided.
  • the two tool parts 1, 2 are approximated to at least 5% of the closed state.
  • the distance d of a first bearing surface 11 on the first tool part 1 and a second bearing surface 21 on the second tool part 2, the casting mold 10 in the closed state of the mold abut against each other is at most 3 mm.
  • the at least one thin point 61 does not have its final minimum wall thickness, but is also widened by the distance d between the first and the second tool parts 1, 2.
  • the at least one thin spot 61 may be formed, for example, annular. It is understood, however, that the shape, the number and the arrangement of the thin bodies can be chosen differently depending on the respective requirements.
  • Fig. 1 and Fig. 2 further show that the mold cavity 5 is not completely filled, so that the complete closure of the two tool parts 1, 2 sufficient space for the displaced plastic material remains.
  • the processable materials therefore include high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), polypropylene homopolymer (PP-H), block copolymer polypropylene (PP-B), random copolymer polypropylene (PP-R), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene furanoate (PEF), polypropylene furanout (PPF), polystyrene (PS), polylactides (PLA), polyamide (PA), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polyoxymethylene (POM ), their copolymers and mixtures of said plastics.
  • HDPE high density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • PP-H polypropylene homopolymer
  • PP-B block copolymer polypropylene
  • P-R random copolymer polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • the injection mold 10 is shown in FIGS. 1 and 2 in the fully closed state.
  • the first and second abutment surfaces 11, 12 on the first and second tool parts 1, 2 abut each other and can be pressed together with a closing force of up to 10,000 N.
  • the mold cavity 5 is reduced to its nominal volume.
  • the thereby displaced plastic melt P fills the mold cavity 5 completely.
  • the complete closure of the injection mold is carried out during or after the injection of the introduced plastic melt.
  • the fixed by the mold cavity 5 surface closure element 6 is pressed or embossed by the closing process in its final form.
  • the at least one thin point 61 also receives its minimum wall thickness w predetermined by the mold cavity 5.
  • the at least one thin point 61 with a wall thickness w of 0.05 mm to 0.8 mm can be formed.
  • an alternative method variant of the invention can provide that the at least one thin point 61 is formed with a wall thickness w of 0, 1 mm to 0.4 mm.
  • the stated wall thickness ranges for the thin point 61 are not conclusive. For example, wall thickness ranges of only 0.02 mm to 0.05 mm, or 0.05 mm to 0.1 mm, or 0.4 mm to 0.8 mm, or 0.8 mm to 1 mm, or any Further wall thickness ranges are produced within the specified limits for minimum and maximum wall thicknesses, it should be necessary and expedient for an intended molding.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a closure element 6 with at least one thin point 61, to which a functional part 8 has been injection-molded.
  • the functional part 8 is, for example, a dome-shaped packaging part which can be connected in a liquid-tight manner to a container, for example a plastic-coated cardboard container of a milk packaging.
  • the flat closure part 6 extends within the functional part 8 at a transition from a shoulder portion 81 to a neck portion 82, which may be provided with an external thread 83 or the like, for example.
  • an internal thread 84 may be formed.
  • the internal thread may be provided in addition or alternatively to the external thread.
  • the external thread the mounting of a rotary closure on the neck portion 82 and the internal thread 84 allows the mounting of a piercing element.
  • the at least one thin point 61 is, for example, of annular design and forms a predetermined breaking point of the closure element 6 in order to access the contents of the container connected to the functional part.
  • the closure element 6 is breakable at the thin point 61 by pressure, or by means of an aid sliceable or pierceable.
  • a thickened indicated region in the center of the flat closure element 6 represents an injection point 62 of the closure part 6.
  • the injection molding of the functional part 8 on the closure element 6 can take place with the aid of a cube tool.
  • Injection molding machines of this type are space-saving and allow high productivity by simultaneously performing various manufacturing steps on the available sides of the die tool.
  • the cube tool may be, for example, a 180 ° tool or a 90 ° tool. Accordingly, the further production steps can be carried out on two opposite sides of the cube or on all four sides of the cube.
  • the flat closure element 6 may comprise a barrier material to oxygen and / or water vapor, and / or a barrier material prevents the outdiffusion of flavors or exposure to radiation such as visible light or ultraviolet light and is embedded in a different plastic from the barrier material.
  • the closure element 6 can also be made wholly from such a barrier material.
  • Such a flat closure element 6 can serve, for example, for breakable closure of an opening of a life-pack whose life is to be protected against the ingress of oxygen and / or water vapor.
  • Such food packaging can be, for example, milk packs or yoghurt containers, but also capsule-type packages for powdery or liquid coffee concentrates for automatic coffee machines.
  • the barrier material of the closure element 6 can be embedded on all sides in a plastic material, which is different from the barrier material. This may be particularly advantageous for barrier materials, which are otherwise difficult to attach to a container opening or chemically react with the container contents.
  • the embedding of the barrier material can be done, for example, in a material that can be very well connected to the container material.
  • the embedding of the barrier material of the closure element 6 can be carried out in a 2-component or multi-component injection molding process. Two-component or multi-component injection molding processes have been tried and tested and permit the production of molded parts consisting of two or more plastic materials. In the simplest case, the plastic materials differ only in their color in order to achieve a specific design.
  • barrier materials can be combined with oxygen and / or water vapor with low density polyethylene (LDPE) or with high density polyethylene (HDPE) or with polypropylene.
  • LDPE low density polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • polypropylene polypropylene
  • barrier materials polyamide (PA), polyethylene furanoate (PEF), polypropylene furananoate (PPF), polyethylene vinyl alcohol (EVOH), polyethylene vinyl acetate (EVA), their copolymers and mixtures of said plastics can be used.
  • PA polyamide
  • PEF polyethylene furanoate
  • PPF polypropylene furananoate
  • EVOH polyethylene vinyl alcohol
  • EVA polyethylene vinyl acetate
  • the functional part injection-molded with at least one thin spot following the production of the closure element according to the invention can be designed as a capsule-like container.
  • the previously produced closure element with thin spot can be designed such that the thin point breaks up under the effect of temperature and pressure after a predetermined time.
  • Such capsule-type containers can be used, for example, as so-called coffee capsules in conjunction with coffee machines.
  • the invention describes a method for producing a closure element for closing a container opening, which has at least one thin spot of a predetermined minimum wall thickness, in which a predeterminable amount of a plasticized plastic material is introduced into a mold cavity of an injection molding tool of an injection molding device, the plastic material by cooling or one Crosslinking reaction brought to solidification and after opening the Spritzgies- tool, the closure element is configured.
  • the plasticized plastic material is thereby introduced into the mold cavity of the not yet completely closed injection mold.
  • the mold cavity is only partially filled with the plastic material.
  • the injection molding tool is closed during or after the injection process. By closing the injection mold, the plastic material is distributed over the entire mold cavity and this filled completely.
  • the closure element is formed with the at least one thin spot in the predetermined minimum wall thickness.

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Abstract

Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselements (6) zum Verschließen einer Behälteröffnung, das wenigstens eine Dünnstelle (61) einer vorbestimmten Mindestwandstärke aufweist, beschrieben, bei dem eine vorgebbare Menge eines plastifizierten Kunststoffmaterials (P) in eine Formkavität (5) eines Spritzgiesswerkzeugs (10) einer Spritzgiessvorrichtung eingebracht, das Kunststoffmaterial (P) durch Abkühlung oder eine Vernetzungsreaktion zum Erstarren gebracht und nach dem Öffnen des Spritzgiesswerkzeugs (10) das Verschlusselement (6) ausgestaltet ist. Das plastifizierte Kunststoffmaterial (P) wird dabei in die Formkavität (5) des noch nicht völlig geschlossenen Spritzgiesswerkzeugs (10) eingebracht. Dabei wird die Formkavität (5) nur zum Teil mit dem Kunststoffmaterial (P) gefüllt. Das Spritzgiesswerkzeug (10) wird während oder nach dem Einspritzvorganges geschlossen. Durch das Schließen des Spritzgiesswerkzeugs (10) wird das Kunststoffmaterial (P) über die gesamte Formkavität (5) verteilt und diese vollständig gefüllt. Dabei wird das Verschlusselement mit der wenigstens einen Dünnstelle (61) in der vorgegebenen Mindestwandstärke ausgebildet.

Description

Verfahren zur Herstellung eines flächigen Verschlusselements für eine Behälteröffnung mit wenigstens einer Dünnstelle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Verschlusselements für eine Behälteröffnung mit wenigstens einer Dünnstelle gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Fliessfähige oder flüssige Lebensmittel, aber auch Schüttgut, wie beispielsweise Zucker, Mehl, Kaffee, Pulver für Instant-Getränke, Milchpulver, Kleinkindnahrung usw. werden vielfach in Behältern aufbewahrt, die eine relativ grosse Öffnung in Relation zu den Aussenabmessungen des Behälters aufweisen. Beispiele für derartige Behälter sind Milch- oder Joghurtbehälter aber auch kleine kapselartige Behälter für Kaffeeautoma- ten. Bei vielen Lebensmitteln, aber auch bei verschiedenem Schüttgut muss verhindert werden, dass Sauerstoff und/oder Wasserdampf in das Innere des Behälters gelangen und der Inhalt bei der Lagerung degradiert bzw. verdirbt. Bei bestimmten Produkten soll auch ein Ausdiffundieren von Aromen oder auch eine Einwirkung von Strahlung wie sichtbares Licht oder ultraviolette Licht verhindert werden. Dazu sind die Behälter- wandungen vielfach aus Verbundmaterialien aufgebaut und weisen eine oder mehrere Barriereschichten auf, die das Eindringen von Sauerstoff und/oder Wasserdampf oder das Ausdiffundieren von Aromen verhindern sollen. Die Behälteröffnung wird meist mit einem Verschlussteil aus einem Verbundmaterial in Form einer Folie abgedeckt, das eine Barriereschicht gegenüber Sauerstoff und/oder Wasserdampf bildet und üblicher- weise durch Kleben oder Siegeln mit dem Öffnungsrand verbunden wird. Beispielsweise umfassen solche Verschlussteile verschiedene Polymerarten, wie etwa Polyamid (PA), Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE). Damit der Inhalt des Behälters ausgegossen, entnommen oder sonstwie aus dem Behälter austreten kann, muss das Verschlussteil aus Verbundmaterial abgezogen, aufgeschnitten, eingedrückt oder in geeig- neter Form perforiert werden. Oft ist daher die Verbindung des Verschlussteils an der Öffnung des Behälters mit einer Soll-Lösestelle versehen. Soll-Lösestellen sind immer ein Schwachpunkt, weil die Gefahr besteht, dass sich das Verschlussteil mit der Zeit selbsttätig löst und die Dichtigkeit gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf nicht mehr gewährleistet ist. Es sind auch Behälter bekannt, die mit einer Aufstech- oder Aufschneidevorrichtung für das Verschlussteil aus Verbundmaterial ausgestattet sind, die innerhalb einer Verschlusskappe angeordnet sein können, die auf die Öffnung aufge- schraubt werden kann. Derartige Lösungen sind jedoch sehr aufwendig und teuer.
Zur Erleichterung des Aufbrechens des auf der Behälteröffnung angebrachten Verschlussteils sind auch bereits Verschlussteile mit Dünnstellen vorgeschlagen worden. Beispielsweise können derartige Verschlussteile in einem Spritz giessverfahren herge- stellt werden. Beim Spritzgiessen des Kunststoffs wird auch versucht, am Verschlussteil Dünnstellen auszubilden, die später als Sollbruchstellen dienen sollen. Die Dünnstelle limitiert jedoch die Grösse des gespritzten Teils, da das plastifizierte Kunststoffmaterial beim Spritzgiessen an der Dünnstelle zu schnell erstarrt oder einen zu hohen Druckverlust verursacht. Um dennoch grössere Verschlussteile herstellen zu können, muss die Dünnstelle relativ dickwandig ausgebildet werden, was beim späteren Aufbrechen des Verschlussteils zu Problemen führen kann. Für das Spritzgiessen von Verschlussteilen mit Dünnstellen muss das Kunststoffmaterial sehr dünnflüssig sein. Die dafür geeigneten und von den Kosten vertretbaren Kunststoffe weisen leider oft keine besonders guten Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff und/oder Wasserdampf auf. Der Spritzgiessprozess muss mit sehr hohen Drücken und sehr kurzen Spritzzeiten durchgeführt werden. Typisch sind Drücke von 1.800 bis 2.500 bar und Spritzzeiten von 0,1 bis 0,4 sec. Dies führt zu einer sehr hohen mechanischen Beanspruchung des Spritzgiess- werkzeugs und der Spritzgiessvorrichtung. Das Verschlussteil zum Anbringen an der Öffnung des Behälters wird in einem separaten Arbeits schritt hergestellt und muss zum richtigen Zeitpunkt, üblicherweise beim Abfüller, mit dem Behälter zusammengeführt werden, um den Verschliess Vorgang durchführen zu können. Dies erfordert einen nicht unerheblichen logistischen und apparativen Aufwand, der die Herstellung und Befüllung der Behälter verteuert. Zudem be- steht die separate Folie meist aus Verbundmaterialien, die verschieden sind von den Materialien, aus denen die Behälter hergestellt sind. Dies kann sich beim Rezyklieren als nachteilig erweisen und ist daher aus ökologischen Gründen unerwünscht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselements für eine Behälteröffnung mit wenigstens einer Dünnstelle dahingehend zu modifizieren, dass auch höherviskose Materialien verarbeitbar sind. Es soll ein Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselements geschaffen werden, welches es erlaubt, das Verschlusselement einstückig an die Ausgiessöffnung des Behälters anzuformen bzw. einstückig mit der Ausgiessöffnung auszubilden.
Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines Ver- Schlusselements für eine Behälteröffnung mit wenigstens einer Dünnstelle, welches die im Patentanspruch 1 aufgelisteten Merkmale aufweist. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselements zum Verschließen einer Behälteröffnung, das wenigstens eine Dünnstelle einer vorbestimmten Mindestwandstärke aufweist, vorgeschlagen, bei dem eine vorgebbare Menge eines plastifizierten Kunststoffmaterials in eine Formkavität eines Spritz giesswerkzeugs einer Spritzgiessvorrichtung eingebracht, das Kunststoffmaterial durch Abkühlung oder eine Vernetzungsreaktion zum Erstarren gebracht und nach dem Öffnen des Spritzgiess- werkzeugs das Verschlusselement ausgebildet ist. Die erfindungsgemässe Verfahrensführung zeichnet sich dadurch aus, dass das plastifizierte Kunststoffmaterial in die Formkavität des noch nicht völlig geschlossenen Spritzgiesswerkzeugs eingebracht wird. Dabei wird die Formkavität nur zum Teil mit dem Kunststoffmaterial gefüllt. Das Spritzgiesswerkzeug wird während oder nach dem Einbringen des plastifizierten Kunststoffmaterials komplett geschlossen. Durch das Schließen des Spritzgießwerkzeugs wird das Kunststoffmaterial in der gesamten Formkavität verteilt und diese vollständig gefüllt. Dadurch wird das Verschlusselement mit der wenigstens einen Dünnstelle in der vorgegebenen Mindestwandstärke ausgebildet.
Das Einbringen der Kunststoffschmelze erfolgt in das praktisch drucklose, nicht völlig geschlossene Spritzgiesswerkzeug. Dabei wird die Formkavität nur zum Teil mit dem Kunststoffmaterial gefüllt. Das Spritzgiesswerkzeug wird während oder nach dem Einspritzvorgang komplett geschlossen. Der sich dadurch gleichmässig aufbauende
Schliessdruck sorgt für eine Verteilung des eingespritzten Kunststoffs innerhalb der Formkavität und zu einem vollständigen Füllen der Formkavität und damit zur endgül- tigen Ausbildung des Verschlussteils. Die wenigstens eine Dünnstelle am Verschlussteil wird dabei zwangsweise erzeugt, da die Kontur zur Ausprägung der Dünnstelle am Schlies steil und/oder am gegenüberliegenden Werzeugteil des Spritz giesswerkzeugs ausgebildet ist, respektive einstückig ist. Während bei den Verfahren des Stands der Technik das Prägen der Dünnstelle(n) entkoppelt vom Schliessen des Spritzgiesswerk- zeugs erfolgt, indem nach dem Schliessen des Spritzgiesswerkzeugs ein eigener Prägestempel auf ein gegenüberliegendes Werkzeugteil zugestellt wird, ist bei dem erfin- dungsgemässen Verfahren kein Prägestempel erforderlich. Dadurch vereinfacht sich das Spritzgiesswerkzeug und dessen Bedienungsablauf. Das Schlies steil und das gegenüberliegende Werkzeugteil des Spritzgiesswerkzeug weisen beim Einbringen des Kunststoffmaterials in die Formkavität an denjenigen Stellen, an denen Dünnstellen am Verschlussteil ausgebildet werden sollen, einen ausreichend grossen Abstand auf, dass das Kunststoffmaterial beim Einspritzen problemlos über diese Stellen hinwegfliessen kann.
Die beim Schliessen des Spritzgiesswerkzeugs auftretenden Schliessdrücke sind niedriger als bei den Spritzgiessverfahren des Stands der Technik. Indem das Spritzgiesswerkzeug beim Einbringen der Kunststoffschmelze noch nicht völlig geschlossen ist, sind die Mindestwandstärken der wenigstens einen Dünnstelle des flächigen Verschlus- selements nicht limitierend hinsichtlich der einsetzbaren Kunststoffmaterialien, insbesondere deren Viskosität, sowie hinsichtlich der Größe des Verschlusselements. Somit können auch höherviskose Materialien verwendet werden. Durch das noch nicht vollständig geschlossene Spritzgiesswerkzeug kann die Spaltweite auch an der wenigstens einen Dünnstelle immer noch so gross eingestellt werden, dass die Gefahr eines Aus- frierens der Kunststoffschmelze an der Dünnstelle oder ein zu hoher Druckverlust praktisch beseitigt ist. Ergänzend kann die Innenwandung der Formkavität auch beheizt sein. Dadurch kann mit deutlich kleineren Spritzdrücken und längeren Spritzzeiten gearbeitet werden, was sich vorteilhaft auf die mechanische Beanspruchung der Spritz giessanlage und auf die mechanische Stabilität des Formteils auswirkt. Die wenigstens eine Dünnstelle am Verschlusselement kann im an die Materialeinbringung anschliessenden Prägevorgang durch das komplette Schliessen des Spritzgiesswerkzeugs sehr exakt ausge- bildet werden. Indem die endgültige Wandstärke erst durch den Prägeprozess eingestellt wird, sind auch geringere Mindestwandstärken der Dünnstelle erzielbar. Dies kann sich insbesondere bei Verschlusselementen mit Sollbruchstelle als sehr vorteilhaft erweisen. Auf separate Aufbrech- oder Schneidwerkzeuge kann dadurch unter Umständen verzichtet werden, bzw. können diese weniger massiv ausgebildet werden. Nach Abschluss des Prägens und Erstarren des Verschlusselements in seiner endgültigen Form wird das Spritzgießwerkzeug geöffnet. Es kann das Verschlusselement zur weiteren Verarbeitung entnommen werden oder im Spritzgießwerkzeug verbleiben Beispielsweise kann in einer anschließenden Station an das Verschlussteil ein Funktionsteil mit einer Ausgießöffnung, die beispielsweise durch einen Drehverschluss verschließbar sein kann, und einer Schulter angespritzt werden. Nach Erstarren des Funktionsteils kann das Formteil aus Verschlusselement und Funktionselement dem Spritzgieß Werkzeug entnommen werden.
Eine Verfahrensvariante der Erfindung kann vorsehen, dass das Spritzgiesswerkzeug für das Einbringen des plastifizierten Kunststoffmaterials zumindest soweit geschlossen wird, dass Leckagen des eingebrachten Kunststoffmaterials aus der Formkavität des Spritzgiesswerkzeugs verhindert werden. Dies ist zwar nicht unbedingt erforderlich; beispielsweise könnte ein Reservoir für überschüssige Kunststoffschmelze vorgesehen sein. Indem jedoch ein Austreten der Kunststoffschmelze aus der Formkavität verhin- dert wird, können unbeabsichtigte Verunreinigungen der Spritzgiessanlage vermieden werden.
Je nach Gestalt der Formkavität und des herzustellenden Formteils kann das Spritzgiesswerkzeug unterschiedlich weit geöffnet bleiben. Für die Herstellung eines flächi- gen Verschlussteils kann es zweckmässig sein, wenn das Spritzgiesswerkzeug für das Einbringen des plastifizierten Kunststoffmaterials zu wenigstens 5% geschlossen wird. Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt die sehr präzise Ausbildung von sehr dünnwandigen Dünnstellen. In einer weiteren Verfahrensvariante kann die wenigstens eine Dünnstelle mit einer Wandstärke von 0,02 mm bis 1 mm ausgebildet werden. In einer weiteren Variante kann die wenigstens eine Dünnstelle mit einer Wandstärke von 0,05 mm bis 0,8 mm ausgebildet werden. Schliesslich kann eine alternative Verfahrensvariante vorsehen, dass die wenigstens eine Dünnstelle mit einer Wandstärke von nur 0,1 mm bis 0,4 mm ausgebildet wird. Die angeführten Wandstärkebereiche für die Dünnstelle sind nicht abschliessend anzusehen. So können beispielsweise auch Wandstärkebereiche von nur 0,02 mm bis 0,05 mm oder beliebige Wandstärkebereiche innerhalb der angegebenen Grenzen für Minimal- und Maximalwandstärken hergestellt werden, sollte es für ein beabsichtigtes Formteil, respektive Verschlusselement, erforderlich und zweckmässig sein.
Bei einer weiteren Verfahrensvariante wird das Verschlusselement mit einem Barrie- rematerial gegenüber Eintritt von Sauerstoff und/oder Wasserdampf und/oder Strahlung und/oder Ausdiffundieren von Aromen hergestellt. Ein derartiges flächiges Verschlusselement kann beispielsweise zum aufbrechbaren Verschliessen einer Öffnung einer Lebensmittelverpackung dienen, deren Inhalt gegenüber dem Eintreten von Sauerstoff und/oder Wasserdampf und/oder Strahlung und/oder Ausdiffundieren von Aromen ge- schützt werden soll. Strahlung kann sichtbares Licht oder auch ultraviolettes Licht ein. Derartige Lebensmittelverpackungen können z.B. Milchpackungen oder Joghurtbehälter aber auch kapselartige Verpackungen für pulverförmige oder flüssige Kaffeekonzentrate für Kaffeeautomaten sein. In einer Verfahrensvariante ist das Barrierematerial des Verschlusselements allseitig in ein Kunststoffmaterial eingebettet, welches verschieden vom Barrierematerial sein kann. Diese Verfahrensvariante kann insbesondere bei Barrierematerialien von Vorteil sein, welche sich sonst nur schwer an einer Behälteröffnung befestigen lassen. Das Barrierematerial kann beispielsweise in ein Material eingebettet werden, das sich sehr gut mit dem Behältermaterial verbinden lässt. Auch kann durch die Einbettung ein Barrierematerial verwendet werden, welches mit dem Behälterinhalt chemisch reagieren würde, wie beispielsweise EVOH. Eine weitere Variante der Verfahrensführung kann vorsehen, dass das Einbetten des Barrierematerials in einem 2-Komponenten oder Mehrkomponenten Spritz giessverfah- ren durchgeführt wird. 2-Komponenten oder Mehrkomponenten Spritz giessverfahren sind hinlänglich erprobt und erlauben die Herstellung von Formteilen, die aus zwei oder mehreren Kunststoffmaterialien bestehen. Im einfachsten Fall unterscheiden sich die Kunststoffmaterialien nur durch ihre Farbe, um so ein bestimmtes Design zu erzielen. Die 2-Komponenten oder Mehrkomponenten Spritzgiessverfahren erlauben aber insbesondere den Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe, um dadurch unterschiedliche Eigen- Schäften gezielt miteinander zu kombinieren. So können auf diese Weise beispielsweise Barrierematerialien gegenüber Sauerstoff und/oder Wasserdampf und/oder Strahlung/und/oder Ausdiffundieren mit Polyethylen niederer Dichte (LDPE) oder mit Polyethylen hoher Dichte (HDPE) oder mit Polypropylen kombiniert werden. In einer Verfahrensvariante können als Barrierematerialien Polyamid (PA), Polyethyl- enfuranoat (PEF), Polypropylenfuranoat (PPF), Polyethylenvinylalkohol (EVOH), Polyethylen vinylacetat (EVA), deren Copolymere und Gemische der genannten Kunststoffe eingesetzt werden. Gerade bei allseitig eingekapselten Barrierematerialien bestehen bezüglich der Materialwahl für die Sauerstoff- und/oder Wasserdampf- und/oder Diffu- sions- und/oder Strahlungsbarriere kaum Einschränkungen.
Die erfindungsgemässe Verfahrensführung erlaubt auch die Verarbeitung von höherviskosen Kunststoffmaterialen. So kann in einer weiteren Verfahrensvariante das in die Formkavität des Spritzgiesswerkzeugs eingebrachte Kunststoffmaterial einen Schmelz - flussindex von > 1 g/10 min oder auch größer als 3 g/10 min aufweisen. Beispiele für derartige Kunststoffmaterialien sind Polypropylen (PP), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), welche sonst in erster Linie für den Kunststoffblasprozess eingesetzt werden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren sind auch bereits die Voraussetzungen für eine einfache Weiterverarbeitung des spritzgeprägten Verschlussteils geschaffen. So kann in einer weiteren Verfahrensvariante beispielsweise vor dem Entformen ein Funktionsteil an das Verschlussteil angepritzt werden. Das Funktionsteil kann beispielsweise ein Be- standteil eines Verschlusses sein. Es kann ein domartig ausgebildeter Abschnitt eines Verpackungsteils sein, der flüssigkeitsdicht mit einem im wesentlichen zylindrischen Behälter verbindbar ist. Beispielsweise kann das angespritzte Funktionsteil zur Verbindung mit einem kunststoffbeschichteten Kartonbehälter einer Milchverpackung ausge- bildet sein. In einer alternativen Ausführungsvariante kann das Funktionsteil als ein kapselartiger Behälter ausgebildet sein. Das zuvor hergestellte Verschlusselement mit Dünnstelle kann dabei derart ausgebildet sein, dass die Dünnstelle unter Temperatur- und Druckeinwirkung nach einer vorbestimmten Zeit aufbricht. Das Anspritzen des Funktionsteils an das Verschlussteil erfolgt zweckmässigerweise mit Hilfe eines Würfel Werkzeugs, Drehtellerwerkzeugs oder einer anderen Form von 2- Komponenten oder Mehr-Komponenten Werkzeugen. Spritzgiessanlagen mit Würfelwerkzeugen sind platzsparend und erlauben eine hohe Produktivität durch eine zeitgleiche Durchführung verschiedener Fertigungsschritte an den zur Verfügung stehenden Seiten des Würfel Werkzeugs. Das Würfelwerkzeug kann beispielsweise ein 180° Werkzeug oder ein 90° Werkzeug sein.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielsweisen Verfahrensführung unter Bezugnahme auf die nicht massstabsgetreuen schematischen Zeichnungen. zeigt einen Abschnitt eines Spritzgiesswerkzeugs im noch nicht vollständig geschlossenen Zustand unmittelbar nach dem Einbringen einer
Kunststoff schmelze;
Fig. 2 zeigt eine vergrösserte Ansicht eines Ausschnitts von Fig. 1 mit angedeuteter Dünnstelle;
Fig. 3 gt das Spritzgiesswerkzeug aus Fig. 1 im vollständig geschlossenen
Zustand; Fig. 4 zeigt in Analogie zu Fig. 2 eine vergrösserte Ansicht aus Fig. 3 mit angedeuteter Dünnstelle; und
Fig. 5 ein flächiges Verschlusselement für eine Behälteröffnung mit einer
Dünnstelle und angespritztem Funktionsteil.
In den Figuren sind gleiche Bauteile bzw. Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist schematisch ein Abschnitt eines Spritzgiesswerkzeugs dargestellt, das gesamthaft mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Das Spritz giesswerkzeug umfasst ein erstes Werkzeugteil 1 und ein gegenüber dem ersten Werkzeugteil 1 verlagerbar montiertes zweites Werkzeugteil 2. Das erste Werkzeugteil 1 kann beispielsweise ein drehbar gelagertes Mittelsegment eines Würfel Werkzeugs sein. Das zweite Werkzeugteil 2 ist horizontal gegenüber dem ersten Werkzeugteil 1 verlagerbar und weist einen Einlas s 3 für ein über einen Zuführkanal 4, beispielsweise einen Heisskanal, zuführbares plasti- fiziertes Kunststoffmaterial P. Das erste Werkzeugteil 1 und das zweite Werkzeugteil 2 begrenzen im geschlossenen Zustand eine Formkavität 5, welche die Form eines spritzgegossenen Verschlusselements 6, wie besser in Figur 2 ersichtlich, festlegt. Die Be- zugszeichen 9 bezeichnen Auswerfer für das innerhalb der Formkavität 5 ausgebildete Verschlusselement 6.
Fig. 1 zeigt das erste Werkzeugteil 1 und das zweite Werkzeugteil 2 in noch nicht vollständig geschlossenem Zustand. Dabei sind die beiden Werkzeugteile 1, 2 beispiels- weise gerade soweit aufeinander zugestellt, dass eine Leckage des in die Formkavität 5 eingespritzten plastifizierten Kunststoffmaterials P vermieden wird. Beispielsweise sind die beiden Werkzeugteile 1, 2 auf wenigstens 5 % des geschlossenen Zustands einander angenähert. Dabei beträgt der Abstand d einer ersten Anlagefläche 11 am ersten Werkzeugteil 1 und einer zweiten Anlagefläche 21 am zweiten Werkzeugteil 2, die im ge- schlossenen Zustand der Spritz giessform 10 aneinander anliegen maximal 3 mm. Die Formkavität 5, welche das Verschlusselement 6 zum Verschließen einer Behälteröffnung, welches wenigstens eine Dünnstelle 61 aufweist, festlegt, ist um den Abstand d zwischen dem ersten Werkzeugteil 1 und dem zweiten Werkzeugteil 2 erweitert. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist dadurch die wenigstens eine Dünnstelle 61 nicht ihre endgültige minimale Wandstärke auf, sondern ist ebenfalls um den Abstand d zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil 1, 2 erweitert. Die wenigstens eine Dünnstelle 61 kann beispielsweise kreisringförmig ausgebildet sein. Es versteht sich jedoch, dass die Gestalt, die Anzahl und die Anordnung der Dünnstellen in Abhängigkeit der jeweiligen Erfordernisse unterschiedlich gewählt sein können. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen weiters, dass die Formkavität 5 nicht vollständig gefüllt wird, damit beim vollständigen Schliessen der beiden Werkzeugteile 1, 2 ausreichend Platz für das verdrängte Kunststoffmaterial verbleibt.
Indem die Formkavität 6 und insbesondere die wenigstens eine Dünnstelle 61 um den Abstand d zwischen der ersten und zweiten Anlagefläche 11, 21 erweitert ist, können neben den üblichen, im Schmelzezustand relativ dünnflüssigen Kunststoffmaterialen auch Kunststoffe verarbeitet werden, die einen Schmelzflussindex von > 1 g/10 min aufweisen. Die verarbeitbaren Materialien umfassen daher High Density Polyethylen (HDPE), Low Density Polyethylen (LDPE), Linear Low Density Polyethylen (LLDPE), Polypropylen-Homopolymer (PP-H), Block-Copolymer Polypropylen (PP-B), Random- Copoloymer Polypropylen (PP-R), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylenfuranoat (PEF), Polypropylenfuranout (PPF), Polytstyrol (PS), Polylactide (PLA), Polyamid (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat (ABS), Polyoxymethylen (POM), deren Copolymere und Gemische der genannten Kunststoffe.
In Fig. 3 und in der Detaildarstellung in Fig. 4 ist die Spritz giessform 10 aus Fig. 1 und 2 im vollständig geschlossenen Zustand dargestellt. Die ersten und zweiten Anlageflächen 11, 12 am ersten und zweiten Werkzeugteil 1, 2 liegen aneinander an und können mit einer Schliesskraft von bis zu 10.000 N zusammengepresst werden. Die Formkavi- tät 5 ist auf ihr Nennvolumen verringert. Die dabei verdrängte Kunststoffschmelze P füllt die Formkavität 5 vollständig aus. Das vollständige Schliessen der Spritz giessform erfolgt während oder nach dem Einspritzen der eingebrachten Kunststoffschmelze. Das durch die Formkavität 5 festgelegte flächige Verschlusselement 6 wird durch den Schliessvorgang in seine endgültige Form gepresst bzw. geprägt. Dabei erhält auch die wenigstens eine Dünnstelle 61 ihre durch die Formkavität 5 vorgegebene Mindestwandstärke w. Diese kann von 0,02 mm bis 1 mm betragen. In einer Variante kann die we- nigstens eine Dünnstelle 61 mit einer Wandstärke w von 0,05 mm bis 0,8 mm ausgebildet werden. Schliesslich kann eine alternative Verfahrensvariante der Erfindung vorsehen, dass die wenigstens eine Dünnstelle 61 mit einer Wandstärke w von 0, 1 mm bis 0,4 mm ausgebildet wird. Die angeführten Wandstärkebereiche für die Dünnstelle 61 sind nicht abschliessend anzusehen. So können beispielsweise auch Wandstärkebereiche von nur 0,02 mm bis 0,05 mm, oder 0,05 mm bis 0,1 mm, oder 0,4 mm bis 0,8 mm, oder 0,8 mm bis 1 mm, oder beliebige weitere Wandstärkebereiche innerhalb der angegebenen Grenzen für Minimal- und Maximalwandstärken hergestellt werden, sollte es für ein beabsichtigtes Formteil erforderlich und zweckmässig sein. Durch das Verpressen der in die Formkavität 5 eingebrachten Kunststoffschmelze sin der minimalen Wandstärke w der Dünnstelle 61 sowie der räumlichen Ausdehnung des Verschlusselements 6 nahezu keine Grenzen gesetzt.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verschlusselements 6 mit wenigstens einer Dünnstelle 61, an welches ein Funktionsteil 8 angespritzt wurde. Bei dem Funktionsteil 8 handelt es sich beispielsweise um ein domartig ausgebildetes Verpackungsteil, das flüssigkeitsdicht mit einem Behälter, z.B. mit einem kunststoffbeschichteten Kartonbehälter einer Milchverpackung, verbindbar ist. Das flächige Verschlussteil 6 erstreckt sich innerhalb des Funktionsteils 8 an einem Übergang von einem Schulterabschnitt 81 zu einem Halsabschnitt 82, der beispielsweise mit einem Aussengewinde 83 oder der- gleichen versehen sein kann. In Fig.5 ist weiters angedeutet, dass am Halsabschnitt auch ein Innengewinde 84 ausgebildet sein kann. Das Innengewinde kann in Ergänzung oder alternativ zu dem Aussengewinde vorgesehen sein. Das Aussengewinde das Montieren eines Dreh verschlusses am Halsabschnitt 82 und das Innengewinde 84 erlaubt das Montieren eines Durchstechelements. Die wenigstens eine Dünnstelle 61ist beispielweise kreisringförmig ausgebildet und bildet eine Sollbruchstelle des Verschlusselements 6, um an den Inhalt des mit dem Funktionsteil verbundenen Behälters zu gelangen. Beispielsweise ist das Verschlusselement 6 an der Dünnstelle 61 durch Druck aufbrechbar, oder mit Hilfe eines Hilfsmittels aufschneidbar oder durchstechbar. Ein verdickt angedeuteter Bereich im Zentrum des flächigen Verschlusselements 6 stellt einen Anspritzpunkt 62 des Verschlussteils 6 dar. Das Anspritzen des Funktionsteils 8 an das Verschlusselement 6 kann mit Hilfe eines Würfel Werkzeugs erfolgen. Spritz giessanlagen dieser Bauart sind platzsparend und erlauben eine hohe Produktivität durch eine zeitgleiche Durchführung verschiedener Fertigungsschritte an den zur Verfügung stehenden Seiten des Würfelwerkzeugs. Das Würfelwerkzeug kann beispielsweise ein 180° Werkzeug oder ein 90° Werkzeug sein. Ent- sprechend können die weiteren Fertigungsschritte an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Würfels bzw. an allen vier Seiten des Würfels durchgeführt werden.
Das flächige Verschlusselement 6 kann ein Barrierematerial gegenüber Sauerstoff und/oder Wasserdampf umfassen, und/oder auch ein Barrierematerial das Ausdiffundie- ren von Aromen oder Einwirkung von Strahlung wie sichtbares Licht oder ultraviolette Licht verhindert und in einem von dem Barrierematerial verschiedenen Kunststoff eingebettet ist. Das Verschlusselement 6 kann jedoch auch zur Gänze aus einem solchen Barrierematerial hergestellt sein. Ein derartiges flächiges Verschlusselement 6 kann beispielsweise zum aufbrechbaren Verschliessen einer Öffnung einer Leben smittelver- packung dienen, deren Inhalt gegenüber dem Eintreten von Sauerstoff und/oder Wasserdampf geschützt werden soll. Derartige Lebensmittelverpackungen können z.B. Milchpackungen oder Joghurtbehälter, aber auch kapselartige Verpackungen für pulver- förmige oder flüssige Kaffeekonzentrate für Kaffeeautomaten sein. Das Barrierematerial des Verschlusselements 6 kann allseitig in ein Kunststoffmaterial eingebettet werden, welches verschieden vom Barrierematerial ist. Dies kann insbesondere bei Barrierematerialien von Vorteil sein, welche sich sonst nur schwer an einer Behälteröffnung befestigen lassen oder mit dem Behälterinhalt chemisch reagieren. Das Einbetten des Barrierematerials kann beispielsweise in ein Material erfolgen, das sich sehr gut mit dem Behältermaterial verbinden lässt. Das Einbetten des Barrierematerials des Verschlusselements 6 kann in einem 2- Komponenten oder Mehrkomponenten Spritzgiessverfahren durchgeführt werden. 2- Komponenten oder Mehrkomponenten Spritzgiessverfahren sind hinlänglich erprobt und erlauben die Herstellung von Formteilen, die aus zwei oder mehreren Kunststoff - materialien bestehen. Im einfachsten Fall unterscheiden sich die Kunststoffmaterialien nur durch ihre Farbe, um so ein bestimmtes Design zu erzielen. Das 2-Komponenten oder Mehrkomponenten Spritzgiessverfahren erlaubt aber insbesondere den Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe, um dadurch unterschiedliche Eigenschaften gezielt miteinander zu kombinieren. So können auf diese Weise beispielsweise Barrierematerialien gegenüber Sauerstoff und/oder Wasserdampf mit Polyethylen niederer Dichte (LDPE) oder mit Polyethylen hoher Dichte (HDPE) oder mit Polypropylen kombiniert werden.
Als Barrierematerialien können Polyamid (PA), Polyethylenfuranoat (PEF), Polypropy- lenfuranoat (PPF), Polyethylen vinylalkohol (EVOH), Polyethylen vinylacetat (EVA), deren Copolymere und Gemische der genannten Kunststoffe eingesetzt werden. Gerade bei allseitig eingekapselten Barrierematerialien bestehen bezüglich der Materialwahl für die Sauerstoff- und/oder Wasserdampfbarriere kaum Einschränkungen.
In einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann das im Anschluss an die erfindungsgemässe Herstellung des Verschlusselements mit wenigstens einer Dünnstelle angespritzte Funktionsteil als ein kapselartiger Behälter ausgebildet sein. Das zuvor hergestellte Verschlusselement mit Dünnstelle kann dabei derart ausgebildet sein, dass die Dünnstelle unter Temperatur- und Druckeinwirkung nach einer vorbestimmten Zeit aufbricht. Derartige kapselartige Behälter können beispiels- weise als sogenannte Kaffeekapseln in Verbindung mit Kaffeeautomaten eingesetzt werden.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselements zum Verschließen einer Behälteröffnung, das wenigstens eine Dünnstelle einer vorbestimm- ten Mindestwandstärke aufweist, beschrieben, bei dem eine vorgebbare Menge eines plastifizierten Kunststoffmaterials in eine Formkavität eines Spritz giesswerkzeugs einer Spritzgiessvorrichtung eingebracht, das Kunststoffmaterial durch Abkühlung oder eine Vernetzungsreaktion zum Erstarren gebracht und nach dem Öffnen des Spritzgiess- werkzeugs das Verschlusselement ausgestaltet ist. Das plastifizierte Kunststoffmaterial wird dabei in die Formkavität des noch nicht völlig geschlossenen Spritzgiesswerkzeugs eingebracht. Dabei wird die Formkavität nur zum Teil mit dem Kunststoffmaterial ge- füllt. Das Spritz giesswerkzeug wird während oder nach dem Einspritzvorganges geschlossen. Durch das Schließen des Spritzgiesswerkzeugs wird das Kunststoffmaterial über die gesamte Formkavität verteilt und diese vollständig gefüllt. Dabei wird das Verschlusselement mit der wenigstens einen Dünnstelle in der vorgegebenen Mindestwandstärke ausgebildet.
Die vorstehende Beschreibung dient nur zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens und ist nicht als einschränkend zu betrachten. Vielmehr wird die Erfindung durch die Patentansprüche und die sich dem Fachmann erschliessenden und vom allgemeinen Erfindungsgedanken umfassten Äquivalente definiert.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Verschlusselements (6) zum Verschließen einer Behälteröffnung, das wenigstens eine Dünnstelle (61) einer vorbestimmten Mindestwandstärke (w) aufweist, bei dem eine vorgebbare Menge eines plastifizierten Kunststoffmaterials (P) in eine Formkavität (5) eines Spritzgiesswerkzeugs (10) einer Spritzgiessvorrichtung eingebracht, das Kunststoffmaterial (P) durch Abkühlung oder eine Vernetzungsreaktion zum Erstarren gebracht und nach dem Öffnen des Spritzgiesswerkzeugs (10) das Verschlusselement (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das plastifizierte Kunststoffmaterial (P) in die Formkavität (5) des noch nicht völlig geschlossenen Spritzgiesswerkzeugs (10) eingebracht wird, wobei die Formkavität (5) nur zum Teil mit Kunststoffmaterial (P) gefüllt wird, und dass das Spritzgiesswerkzeug (10) während oder nach dem Einbringen des plastifizierten Kunststoffmaterials komplett geschlossen wird, wobei durch das Schließen des Spritzwerkzeugs (10) das Kunststoffmaterial (P) in der gesamten Formkavität (5) verteilt und diese gefüllt und das Verschlusselement (6) mit der wenigstens einen Dünnstelle (61) in der vorgegebenen Mindestwandstärke (w) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgiesswerkzeug (10) für das Einbringens des plastifizierten Kunststoffmaterials (P) zumindest soweit geschlossen wird, dass Leckagen des eingebrachten Kunststoffmaterials (P) aus der Formkavität (5) des Spritzgiesswerkzeugs (10) verhindert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgiesswerkzeug (10) für das Einbringen des plastifizierten Kunststoffmaterials (P) zu wenigstens 5% geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dünnstelle (61) mit einer Mindestwandstärke (w) von 0,02 mm bis 1 mm ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dünnstelle (61) mit einer Mindestwandstärke von 0,05 mm bis 0,8 mm ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dünnstelle (61) mit einer Mindestwandstärke (w) von 0,1 mm bis 0,4 mm ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (6) mit einem Barrierematerial gegenüber Eintritt von Sauerstoff und/oder Wasserdampf und/oder Strahlung und/oder Ausdiffundieren von Aromen hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Barrierematerial der Verschlusselements (6) allseitig in ein Kunststoffmaterial eingebettet wird, welches verschieden vom Barrierematerial ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (6) in einem 2-Komponenten oder Mehrkomponenten Spritz giessverfahren hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Barrierematerial Polyamid (PA), Polyethylenfuranoat (PEF), Polypropylen- furanoat (PPF), Polyethylenvinylalkohol (EVOH), Polyethylenvinylacetat (EVA), deren Copolymere und Gemische der genannten Kunststoffe eingesetzt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Formkavität des Spritzgiesswerkzeugs eingebrachte Kunststoffmaterial (P) einen Schmelzflussindex von > 1 g/10 min aufweist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Entformen ein Funktionsteil (8) an das Verschlussteil (6) ange- pritzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anspritzen des Funktionsteils (8) an das Verschlussteil (6) mit Hilfe eines Würfelwerkzeugs, eines Drehtellerwerkzeugs oder einer anderen Form von 2-Komponenten oder Mehr-Komponenten Werkzeugen erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsteil (8) als ein domartiger Verpackungsteil ausgebildet wird.
15. Formteil umfassend ein Verschlusslelement (6), das gemäss einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt ist, und ein Funktionsteil (8), wobei das Formteil als ein Behälter ausgebildet ist bzw. für eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit einem Behälterkörper vorgesehen ist.
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