DE3906361A1 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung der dichtigkeit eines flexiblen kunststoffbehaelters - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung der Dichtigkeit eines im Gebrauchszustand mit einer auf einen Gießstutzen aufgeschraubten Schraubkappe verschlossenen flexiblen kollabierbaren Kunststoffbehälters; die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Flexible Verpackungen für Flüssigkeiten werden aus ökolo­ gischen Gründen verstärkt für Getränke- und Chemieprodukte eingesetzt. Besonders bewährt haben sich dabei für teure und/oder gefährliche Produkte halbflexible Kunststoffbe­ hälter in stabilen Faltkisten, sogenannte Zweistoff- Flüssigkeitsverpackungen. Mit diesem Verpackungskonzept wird bei geeigneter konstruktiver Ausgestaltung der einzel­ nen Elemente ein gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis, sowie eine hohe Zuverlässigkeit erreicht. Die anwendungsbedingt ver­ wendeten Kunststoffmaterialien und die vorgesehenen Wand­ dicken der Behälter verursachen jedoch vereinzelt ungleich­ mäßige Spannungsverteilungen, Faltenbildungen und ver­ ringerte Schweißnahtfestigkeiten. Mit der Zeit, d.h. nach einer gewissen Lagerzeit, führen die genannten Unzuläng­ lichkeiten zu Mikrolöchern und/oder Mikrorissen in den flexiblen Behältern, so daß letztlich deren bestimmungsge­ mäße Funktion mehr oder weniger stark beeinträchtigt wird.

Es hat sich gezeigt, daß eine der Fertigung unmittelbar nachgeschaltete Kontrolle der Dichtigkeit oder eine all­ gemeine Funktionskontrolle allein nicht ausreichend ist, um die im Hinblick auf bestimmte Gefahrengüter zu fordern­ de absolute Sicherheit zu gewährleisten. Um die auf Mikro­ löcher und/oder Mikrorisse zurückzuführenden Fehler völlig auszugrenzen, ist eine 100%ige Funktionsprüfung nach einer bestimmten Lagerzeit, z.B. von 4 Wochen, erforderlich.

Die üblicherweise bei Hohlkörpern angewandte Methode zur Dichtigkeitsprüfung mittels Differenzdruckgeräten wird bei den Anwendern der beschriebenen Verpackungen meist un­ mittelbar vor dem Befüllen verwendet. Diese Methode ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Behälter bereits in den tragenden Außenkarton der Zweistoff-Flüssigkeitsverpackung eingesetzt sind, weil dann ein höherer Prüfdruck verwendet werden kann. Sollen die über eine gewisse Zeit gelagerten, bereits gefalteten Behälter einer solchen Prüfung unter­ zogen werden, so ist jedoch ein hoher Handhabungsaufwand notwendig.

Ein Höchstmaß an Sicherheit kann nur bei einer Prüfung nicht gefalteter Behälter erzielt werden. Das nach der Prüfung erforderliche erneute Falten ist dann ohne zusätz­ liche Aufheizung der Behälter jedoch mit Risiken verbunden, da hierbei erneut Faltkanten und Knickstellen und wiederum Mikrolöcher und/oder Mikrorisse entstehen können. Ein weiterer Nachteil der Druckprüfmethode an nicht im Außen­ karton abgestützten Behältern ist die relativ lange Prüf­ zeit bei den nur kleinen Beschädigungen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be­ steht darin, ein Verfahren zur Prüfung der Dichtigkeit eines flexiblen Behälters anzugeben, das die vorgenannten Nach­ teile nicht aufweist, das einfach ausgeführt werden kann, und das sichere, insbesondere den genannten Zeitfaktor be­ rücksichtigende Prüfergebnisse erbringt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 wiedergegebenen Verfahrensschritte ge­ löst.

Der zu prüfende Behälter wird also unmittelbar nach seiner Fertigung evakuiert und dicht verschlossen und zwar nach­ dem der Gießstutzen montiert und der Behälter bereits um seine sogenannte Invertiernaht in sich gefaltet (invertiert) ist. Nur wenn der Behälter absolut dicht ist, bleibt er in seiner gefalteten Form - sollte auch nur die geringste Undichtigkeit vorhanden sein, so würde sich der Behälter aufgrund des Rückstellvermögens (Relaxationsvermögens) des Kunststoffmaterials mit der Zeit entspannen. Auch kleinste Undichtigkeiten führen nach relativ kurzer Zeit, z.B. bereits nach 2 Stunden, zu einer Entspannung der faltigen Behälterwandungen, so daß mit bloßem Auge bereits der Unterschied zwischen einem dichten und einem undichten Be­ hälter sichtbar wird.

In bevorzugter Ausgestaltung des Grundgedankens der vor­ liegenden Erfindung wird der zu prüfende Behälter nach seiner Evakuierung mit der Schraubkappe dicht verschlossen, die auch im Gebrauchszustand den flexiblen (Innen-) Behälter (der Zweistoff-Flüssigkeitsverpackung) verschließt.

Damit wird gleichzeitig mit der Prüfung der Dichtigkeit des Behälters auch die Dichtigkeit der Schraubverbindung zwischen der Schraubkappe und dem Gießstutzen geprüft. Eine derartige Prüfung des Behälterverschlusses, d.h. der Schraubkappe, war mit dem bekannten Differenzdruck-Prüf­ verfahren nicht möglich, da hierbei jeweils mit einem und zwar stets mit ein und demselben Adapter gearbeitet wird.

Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäß im evakuierten Zustand gelagerten und gegebenenfalls transportierten Be­ hälter liegt darin, daß aufgrund des verringerten Behälter­ volumens eine noch höhere (Ver-)Packungsdichte erreicht wird.

Das vorstehend genannte Verfahren wird mit der im Patent­ anspruch 3 charakterisierten Vorrichtung ausgeführt. Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 4 und 5.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens näher er­ läutert. Diese Vorrichtung ist in der Zeichnung in Form einer Prinzipdarstellung gezeigt.

Das Basiselement der Vorrichtung zur Ausführung des Ver­ fahrens zur Prüfung der Dichtigkeit eines flexiblen Be­ hälters ist eine Saugglocke 1, die im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Rohr 2 besteht. Dieses Rohr 2 weist an der einen Stirnseite einen Deckel 3 auf, der seinerseits einen zur Rohrachse koaxialen hohlen Lager­ zapfen 4 aufweist. Die zweite Stirnseite des Rohres 2 weist einen innenliegenden umlaufenden Kragen 5 auf, an den von der Stirnseite her eine Ringdichtung 6 anlegbar ist. Die Saugglocke 1 weist zusätzlich einen Anschluß­ stutzen 7 für eine Anschlußleitung einer - nicht ge­ zeichneten - Vakuumpumpe auf. Der Lagerzapfen 4 dient zur Führung und Halterung einer Führungsstange 8 eines Schraubkopfes 9, der eine geeignete Aufnahme für eine Schraubkappe 20 eines zu prüfenden Behälters 21 umfaßt.

Der Schraubkopf 9 ist mit Hilfe der Führungsstange 8 koaxial zur Achse des Rohrs 2 und damit der Saugglocke 1 verschiebbar (Pfeil X); der Schraubkopf 9 ist darüber­ hinaus um die Achse der Führungsstange 8 drehbar (Pfeil Y).

Die Funktion der Vorrichtung, d.h. das mit ihr auszuführen­ de Verfahren ist wie folgt:

In die Saugglocke 1 und zwar in die entsprechende Auf­ nahme des Schraubkopfes 9 wird eine serienmäßige Schraub­ kappe 20 für einen Behälter 21 eingelegt. Dieser Be­ hälter 21 wird nun seinerseits mit seinem Gießstutzen 22 voraus über die zweite Stirnseite des Rohrs 2 an dieses angesetzt bzw. angelegt, und zwar so, daß er mit einem Dichtflansch 23 des Gießstutzens 22 an der Ring­ dichtung 6 aufliegt. Der Behälter 21 , der vor dem Anlegen bzw. Auflegen auf die Saugglocke 1 invertiert worden ist, liegt nun auf der Saugglocke 1 auf und er ragt mit seinem Gießstutzen 22 in den Innenraum der Saug­ glocke 1 hinein. In diesem Ausgangszustand liegt der Schraubkopf 9 mit der Schraubkappe 20 im Abstand zum Gießstutzen 22.

Nunmehr wird die - nicht gezeichnete und auch nicht detail­ liert zu beschreibende - Ablaufsteuerung aktiviert.

Diese schaltet nun die Vakuumpumpe an, die über die am An­ schlußstutzen 7 angekoppelte Anschlußleitung den Innen­ raum der Saugglocke 1 evakuiert. Nach Erreichen eines vorgegebenen (Unter-) Drucks in der Saugglocke 1 wird sodann die Führungsstange 8 in Richtung zum Gießstutzen 22 hin axial bewegt. Sobald die Schraubkappe 20 am Gieß­ stutzen 22 anliegt, wird ein Drehmoment begrenzender Luftschrauber angesteuert. Dieser dreht die Schraubkappe 20 auf den Gießstutzen 22 auf.

Ist das vorgegebene Drehmoment erreicht, so wird die An­ schlußleitung zur Vakuumpumpe bzw. das entsprechende Vakuum­ ventil geschlossen.

Nunmehr kann der evakuierte und mit der Schraubkappe 20 dicht verschlossene Behälter 21 , gegebenenfalls nach Einleiten von Druckluft in die Saugglocke 1 wieder ent­ nommen werden.

Sollte er irgendeine Undichtigkeit aufweisen, so wird dies innerhalb sehr kurzer Zeit durch entsprechende Rückstell­ momente der Behälterwandungen ohne weiteres sichtbar.

Das vorstehend beschriebene Verfahren, sowie die Vor­ richtung zur Ausführung dieses Verfahrens, wurden in Verbindung mit der Prüfung der Dichtigkeit von soge­ nannten kollabierbaren Kunststoffbehältern erläutert. Dieser Anwendungsfall soll jedoch die Erfindung an sich nicht einschränken.

So ist es in besonderer Verwendung des erfindungsge­ mäßen Grundgedankens auch möglich, formstabile Behälter, z.B. Kanister, auf ihre Dichtigkeit zu prüfen. Wird ein formstabiler Behälter so weit evakuiert, daß seine Wandungen sich dem Vakuum entsprechend verformen, so kann auch hier die Dichtigkeit überprüft werden. Der form­ stabile Behälter wird nach der Evakuierung fest und dicht verschlossen, und er bleibt in der verformten Ge­ stalt, wenn er wirklich dicht ist.

Ein weiterer besonderer Anwendungsfall des erfindungs­ gemäßen Verfahrens bezieht sich auf die isolierte Prüfung von Behälterverschlüssen, insbesondere Schraubkappen. In diesem Falle wird der zu prüfende Verschluß dicht auf einen evakuierten Behälter aufgebracht und dieser Be­ hälter behält seine dem Vakuum entsprechende Form bei, wenn der Verschluß auch wirklich dicht ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Prüfung der Dichtigkeit eines im Gebrauchszustand mit einer auf einen Gieß­ stutzen aufgeschraubten Schraubkappe ver­ schlossenen flexiblen kollabierbaren Kunst­ stoffbehälters, insbesondere eines flexiblen Innenbehälters einer Zweistoff-Flüssigkeitsverpackung, dadurch gekennzeichnet,
daß der Behälter unmittelbar nach seiner Her­ stellung evakuiert wird,
daß der evakuierte und kollabierte Behälter am Gießstutzen dicht verschlossen wird, und
daß der dicht verschlossene kollabierte Be­ hälter dem atmosphärischen Luftdruck ausge­ setzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den evakuierten und kollabierten Be­ hälter die Schraubkappe aufgedreht wird, die im Gebrauchszustand verwendet wird.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine an eine Vakuumpumpe angeschlossene hohlzylindrische Saugglocke vorgesehen ist,
daß die Saugglocke an der einen Stirnseite einen axial beweglichen und verdrehbaren Schraubkopf aufweist, und
daß an der zweiten Stirnseite der Saugglocke koaxial zum Schraubkopf eine zum Einführen des Gießstutzens geeignete Bohrung mit einem Dichtring vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubkopf eine Aufnahme für eine Schraubkappe aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablaufsteuerung vorgesehen ist, die bei Erreichen eines bestimmten Unterdrucks im Behälter den Schraubkopf in Richtung Gießstutzen bewegt und die Schraubkappe aufdreht, und die nach dem Aufdrehen der Schraubkappe die Verbindung zur Vakuumpumpe abschaltet, so daß der Behälter abgenommen werden kann.

6. Verfahren zur Prüfung der Dichtigkeit eines Kunststoffbehälters, nach Anspruch 1, wobei der Behälter evakuiert, dicht ver­ schlossen und anschließend atmosphärischem Luftdruck ausgesetzt wird, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei der Prüfung der Dichtigkeit von formstabilen Behältern, wie z.B. Kanistern.

7. Verfahren zur Prüfung der Dichtigkeit eines Kunststoffbehälters, nach Anspruch 1, wobei der Behälter evakuiert, dicht ver­ schlossen und anschließend atmosphärischem Luftdruck ausgesetzt wird, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei der Prüfung der Dichtigkeit von Behälterverschlüssen, insbe­ sondere Schraubkappen.