DE3929665A1 - Formstabiles verschlusselement fuer flexible kunststoffbehaelter - Google Patents

Description

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf ein form­ stabiles Verschlußelement für flexible Kunststoffbehäl­ ter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flexible Kunststoff-Behälter mit formstabilen Anschluß­ elementen wie zum Beispiel Füll- und/oder Entnahme­ stutzen, oder auch einstückigen Tandemgarnituren mit integriertem Füll- und Entnahmestutzen sind zum Teil lange bekannt und sie haben sich als sogenannte Flüs­ sigkeitsverpackungen auch gut bewährt. Behälter der genannten und bekannten Art gibt es in unterschied­ lichsten geometrischen Ausführungen. Bezüglich der Herstellungsverfahren unterscheidet man nach dem Stand der Technik sogenannte Flachfolienbehältnisse und Behältnisse, die aus verformtem Folienmaterial beste­ hen, wobei letzteres Verfahren als sogenanntes Vakuum- Tiefzieh-Verfahren von Flachfolienbahnen, oder in Form des Extrusions-Blas-Verfahrens von Folienschlauch­ material ausgeht.

Zum Befüllen mit flüssigem oder zumindest fließ- oder rieselfähigem Medium oder/und auch zum Entnehmen dieses Mediums weisen die bekannten Behälter sogenannte An­ schlußelemente auf, über die gewissermaßen der Innen­ raum des Behälters mit dem Außenraum kommunizieren kann.

Bei den genannten Flachfolienbehältern werden die Anschlußelemente nach der Herstellung des Behälters flächig auf eine Folienhälfte aufgeschweißt; bei den aus verformter Folie hergestellten dreidimensional verformten Behältern werden die Anschlußelemente form- und kraftschlüssig in einer Öffnung des geformten Behälters fixiert.

Den bekannten Behältern ist somit gemein, daß die Verbindung der Behälter mit den jeweiligen Anschluß­ elementen stets nach der Herstellung der Behälter erfolgt und zwar unabhängig von der Behälterfertigung an sich. Die Anbringung der Anschlußelemente erfolgt also stets nach dem Formen und Verschweißen der Folien in einem getrennten Montageschritt.

In Verbindung mit dem genannten Extrusions-Blas-Ver­ fahren ist es zwar bereits bekannt, die Anschlußele­ mente auf dem Blasdorn in der Trennebene des Formwerk­ zeugs zu positionieren und über den Innnendruck im Formwerkzeug nach Art einer Preßschweißung mit der Folie zu verschweißen. Diese Verfahrensweise ist jedoch nur in Verbindung mit einem diskontinuierlichen Betrieb der Maschine anwendbar, so daß relativ lange Zyklus­ zeiten resultieren; darüber hinaus ist dieses Verfahren von der Fertigungsqualität her nicht ganz unproblema­ tisch.

In Verbindung mit dem genannten Vakuum-Tiefzieh-Ver­ fahren war trotz dessen Wirtschaftlichkeit und ökolo­ gischer Vorteile aufgrund der möglichen Dünnwandigkeit der Behälter bisher davon abgesehen worden, die An­ schlußelemente unmittelbar nach der Extrusion des Folienmaterials mit diesem zu verbinden. Als problema­ tisch wurde dabei angesehen, daß die Anschlußelemente beim Einbringen zwischen die Folienbahnen mit diesen nicht nur an den für die Verschweißung vorgesehenen Stellen in Kontakt kommen, sondern auch an anderen Stellen, und daß dadurch Ausschuß entstehen würde.

Die Qualität der Schweißverbindung zwischen dem Ver­ schlußelement und dem Kunststoffbehälter wird zum ganz wesentlichen Teil von der Flächenpressung zwischen dem Folienmaterial und dem Verschlußelement, und von der Wärmeabfuhr im Bereich der zu verschweißenden Flächen bestimmt.

Die der vorliegenden Neuerung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein gattungsgemäßes Verschlußelement anzugeben, das im Hinblick auf die vorgenannten Grund­ forderungen bezüglich der Fertigungsqualität optimiert ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die flansch­ artige Erweiterung umfangsseitig eine in sich geschlos­ sene Oberfläche aufweist, und daß sie von der dem Rohransatz abgewandten Seite her hinterschnitten ist. Weiterbildungen dieses Verschlußelements sind Gegen­ stand der Ansprüche 2 und 3.

Die Einzelheiten des neuerungsgemäßen Verschlußelements werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Vorrichtung zum Vakuum-Tiefziehen von Behältern;

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der Einzelheit "A" nach Fig. 1 durch ein Verschlußelement in Verbindung mit den zum Verständnis der Neuerung erforderlichen Details einer durch eine Tiefziehform geführten Folien­ bahn.

In Fig. 1 ist eine Strangpresse angedeutet, die ge­ schmolzenen Kunststoff über ein Doppelmundstück 1 in Form von zwei getrennten Folienbändern 3, 4 aus­ stößt. Die nicht dargestellten beiden Öffnungen des Doppelmundstücks 1 sind im Abstand zueinander angeord­ net, so daß die Folienbänder 3, 4 ebenfalls im Abstand zueinander ausgepreßt werden.

Die Folienbänder 3, 4 werden dann - in gehörigem Ab­ stand von der Strangpresse - längs ihrer seitlichen Längskanten mittels eines Abziehmechanismus gefaßt und abgeführt. Letztendlich wird dann ein fertiger Behälter 2 aus den Rest-Folienbändern ausgetrennt. Die Ausstoßrichtung der Folienbänder 3, 4 ist mit X gekennzeichnet.

Das eigentliche Funktionselement der Vorrichtung ist eine aus zwei Formhälften 5, 6 bestehende Form, in der der Behälter 2 gebildet wird. Die Formhälften 5, 6 weisen je eine Kavität 7, 8 auf, an die von außen her Vakuum angelegt wird, wodurch der Teil des Folien­ bandes 3 beziehungsweise 4 der gerade vor der Kavität 7, 8 der entsprechenden Formhälfte 5, 6 zu liegen kommt in diese Kavität 7, 8 hineingezogen und zu einer Behälterhälfte verformt wird. Durch gleichzeitiges Zusammenpressen der Formhälften 5, 6 wird sodann das noch plastische Material der Folienbänder 3, 4 längs einer Kante um die Kavität 7, 8 miteinander ver­ schweißt.

Nach Ablauf einer vom Material der zu formenden Behäl­ ter 2 abhängigen Kühlzeit wird die Form dann wieder geöffnet und der fertige Behälter 2 kann aus dem rest­ lichen als Trägerfolie dienenden Folienband ausgetrennt werden.

Die einzelnen Verfahrensschritte werden nochmals kurz skizziert:

Zunächst befinden sich die Formhälften 5, 6 in ihrer Ausgangsstellung, der sogenannten Zusammenfahrstellung, unterhalb der Strangpresse. Die Formhälften 5, 6 sind geöffnet und zwischen ihnen werden die Folienbänder 3, 4 hindurchgeführt und zwar mit einer vorgegebenen Ausstoßgeschwindigkeit.

Die beiden Formhälften 5, 6 weisen an ihren den Folien­ bändern 3, 4 zugewandten Seiten je eine halbkreis­ förmige zur Außenseite hin erweiterte Hinterschneidung auf. Der kleinere Radius dieser Hinterschneidungen entspricht dem Durchmesser eines runden Verschlußele­ ments; der größere Radius der Hinterschneidung bildet zwischen den den Kavitäten 7, 8 benachbarten kleineren Radius und der Außenseite der Formhälften 5, 6 einen Freiraum, der letztlich dazu dient, eine Anlage des Folienmatierials am eingesetzten und einzuschweißenden Verschlußelement zu verhindern.

Zwischen die beabstandeten Folienbänder 3, 4 wird bei geöffneten Folienhälften 5, 6 mittels einer Posi­ tioniereinrichtung, zum Beispiel eines Handhabungs­ geräts, ein Verschlußelement 10 eingeführt. Nunmehr wird an die Kavitäten 7, 8 der Formhälften 5, 6 Vakuum angelegt und die Folienbänder 3, 4 verformen sich, d. h. sie legen sich flächig an die Wände der Kavitäten 7, 8 an.

Gleichzeitig werden die Formhälften 5, 6 zusammenge­ fahren, bis schließlich die Tiefziehform als Ganzes geschlossen und ein fertiger Behälter 2 in den komple­ mentären Kavitäten 7, 8 eingeschlossen sind. Beim Schließen der Formhälften 5, 6 ist das Verschlußelement 10 richtig positioniert und es wird beim Zusammenfahren der Hinterschneidungen gegen deren kleineren Durchmes­ ser gedrückt, verschweißt und abgequetscht. Somit ist also in einem einheitlichen Arbeitsschritt ein Behälter 2 mit einem verschweißten Verschlußelement 10 fertig.

Anschließend wird die Tiefziehform wieder geöffnet, d. h. es werden die Formhälften 5, 6 auseinandergefah­ ren. Der Behälter 2 hängt nunmehr an den kontinuierlich ablaufenden Folienbahnrändern und wird von der Tief­ ziehform wegtransportiert - während diese (vergleiche DE-PS 35 13 399) in die Ausgangsstellung zurückgefahren wird.

Der fertige und abgekühlte Behälter 2 wird sodann aus der Trägerfolie ausgetrennt.

Ein Problempunkt in Verbindung mit der vorstehend erläuterten Vorrichtung liegt im Bereich der genannten Hinterschneidungen, da während der Zuführung des Ver­ schlußelements 10 und der Verformung der Folienbänder 3, 4 gewährleistet sein muß, daß keine gegenseitigen Berührungen auftreten. Darüber hinaus ist auch sicher­ zustellen, daß die Verschweißung zwischen dem Ver­ schlußelement 10 und dem anliegenden Teil der Folien­ bänder 3, 4 qualitativ einwandfrei ist.

Zur Lösung dieser Problematik ist das Verschlußelement 10 spezifisch ausgestaltet. Dies soll anhand der in Fig. 2 vergrößert dargestellten Einzelheit "A" der Darstellung nach Fig. 1 erläutert werden.

In Fig. 2 ist ein Teil eines Verschlußelements 10 dargestellt, das beispielsweise ein Rohrstutzen mit einem Gewindeansatz 11 und einer flanschartigen Er­ weiterung 12 sei. Das genannte Handhabungsgerät faßt dieses Verschlußelement 10 am Gewindeansatz 11 und führt das Verschlußelement 10 so zwischen die Folien­ bänder 3 (4), daß die flanschartige Erweiterung 12 korrespondierend zur Oberkante der Kavität 7 (8) zu liegen kommt. Beim Zusammenfahren der Formhälften 5 (6) wird das Folienband 3 (4) gegen die flanschartige Erweiterung 12 gedrückt und abgetrennt. Die Preßkanten der Formhälften 5 (6) sind entsprechend konisch aus­ gebildet, so daß eine Schneidkante 13 entsteht. Mit dem Zusammenfahren der Formhälften 5 (6) werden somit einerseits die verformten Folienbänder 3 (4) abge­ quetscht und andererseits über den Wärmeinhalt der Folienbänder 3 (4) an die flanschartige Erweiterung 12 des Verschlußelements 10 angeschweißt.

Um die Qualität der letztgenannten Verschweißung be­ ziehungsweise den Wärmefluß vom Folienband 3 (4) zur flanschartigen Erweiterung 12 zu optimieren, ist dieser so ausgebildet, daß er mit seiner Umfangsseite 14 formschlüssig an der korrespondierenden Umlaufkante der Formhälften 5, 6 anliegt, jedoch außerhalb des der Schneidkante 13 gegenüberliegenden Bereichs materialmäßig geschwächt ist. Dies ist so realisiert, daß die flanschartige Erweiterung 12 von der freien Seite her hinterschnitten ist, so daß die Schneidkante 13 gegen einen massiven Bereich stößt, während der benachbarte Teil relativ dazu geschwächt ist. Damit entsteht - wie in der Zeichnung dargestellt - für den Zwickel zwischen der Schneidkante 13 und der kor­ respondierenden Kante der Kavität 7 (8), in den Kunst­ stoffmaterial eingequetscht wird, ein optimaler Wärme­ übergang zum Verschlußelement 10 hin. Andererseits wird durch die Verjüngung der flanschartigen Erweite­ rung 12 zum Innenraum der Form, d. h. zu den Kavitäten 7 (8) hin eine elastische Anlage der Formhälften 5, 6 gegen die stirnseitige Kante der Erweiterung 12 ge­ währleistet, womit die Beanspruchung des Folien­ materials reduziert wird - die Gefahr der Brüchigkeit des Folienmaterials des fertigen Behälters 2 ist somit minimiert.

Zur Versteifung der flanschartigen Erweiterung 12 können radiale Rippen 15 vorgesehen sein, die sich gegebenenfalls auch längs der Innenwandung des Rohr­ stutzens fortsetzen können (siehe Zeichnung). Diese Innenwandung, die an einem - nicht dargestellten - Haltedorn für das Verschlußelement 10 anliegt, kann dabei von der flanschartigen Erweiterung 12 ausgehend konisch konvergierend ausgebildet sein, wobei dann von den radialen Rippen 15 ausgehende konische Verstär­ kungsrippen 16 axial zum Haltedorn verlaufen. Über diese beim Schließ- und Schweißvorgang am Haltedorn anliegenden Verstärkungsrippen 16 wird die Krafteinlei­ tung von der Schneidkante 13 zum Verschlußelement 10 verbessert.

Abschließend soll noch angemerkt werden, daß das neue­ rungsgemäße Verschlußelement nicht nur in Verbindung mit dem vorbeschriebenen Vakuum-Tiefzieh-Verfahren vorteilhaft anwendbar ist, sondern auch in Verbindung mit dem Extrusions-Blas-Verfahren.

Claims (3)

1. Formstabiles Verschlußelement,
insbesondere für Füll- oder Gießstutzen zum Einschweißen in aus verformter Folie gefertigte flexible dünnwandige Kunststoffbehälter während derer Herstellung in einer Hohlform,
beispielsweise in einer Tiefzieh- oder in einer Blasform,
wobei ein nach außen abstehender Rohransatz vorge­ sehen ist, der eine umlaufende flanschartige Er­ weiterung aufweist, mit der das Folienmaterial des Kunststoffbehälters verschweißt, dadurch gekennzeichnet,
daß die flanschartige Erweiterung umfangsseitig eine in sich geschlossene Oberfläche aufweist, und
daß sie von der dem Rohransatz abgewandten Seite her hinterschnitten ist.

2. Verschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschartige Erweiterung von der dem Rohransatz abgewandten Seite her so hinterschnitten ist, daß über den Umfang verteilt Rippen ver­ bleiben.

3. Verschlußelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Rohransatzes von der Seite der flanschartigen Erweiterung ausgehend zur freien Stirnseite hin konvergierend hinter­ schnitten ist und in der Verlängerung der Rippen angeordnete Verstärkungsrippen aufweist.