DE1273799B

DE1273799B - Verfahren zum Herstellen eines rohrfoermigen Behaelters aus thermoplastischem Kunststoff sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1273799B
Application number: DET22556A
Authority: DE
Inventors: Myron H Downs
Original assignee: Rexall Drug and Chemical Co
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1962-08-03
Filing date: 1962-08-03
Publication date: 1968-07-25

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

ι AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3-23/00

Nummer: 1273 799

Aktenzeichen: P 12 73 799.4-16 (T 22556)

Anmeldetag: 3. August 1962

Auslegetag: 25. Juli 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem in das Ende eines vorgefertigten Rohres aus thermoplastischem Kunststoff eine Scheibe aus thermoplastischem Kunststoff eingebracht und an ihrem Rand mit dem Ende des Rohres verschweißt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In jüngster Zeit ersetzen Behälter aus Kunststoff, und zwar aus festem wie aus biegsamem Kunststoff, nach und nach weiche metallene Behälter, Glasröhren od. dgl., zumindest für bestimmte Anwendungszwecke, wie zum Aufbewahren von Kosmetika, medizinischen Präparaten, Farben u. dgl. Dies, weil die Herstellungskosten derartiger Verpackungen niedrig liegen. Besonders günstig sind solche Verpackungen aus biegsamem Kunststoff. Für den Hersteller bedeutet aber jede solche Verpackung eine erhebliche Ausgabe, um so mehr, als die Behälter oft teurer als das in ihnen enthaltene Gut sind.

Es ist bereits bekannt, rohrförmige Behälter aus Kunststoff herzustellen, indem man einen kalten, in sich im wesentlichen starren Ringscheibenkörper aus plastischem Werkstoff auf das Ende eines Domes aufsteckt, der ein Kunststoffrohr trägt. Das Ende des as Domes wird dann in eine Matrize oder eine Form gebracht, die so erwärmt wird, daß die Kunststoffringscheibe zum Schmelzen durch Verschieben des Domes in Eingriff mit dem offenen Ende des Kunststoffrohres gebracht wird. Die Ringscheibe muß hierbei über einen Stiftfortsatz eines Domes gesteckt werden und hierzu eine Öffnung aufweisen. Dies bedingt, daß kein völliger Abschluß für das Rohr, zumindest in einem Arbeitsgang erreicht werden kann, da das wenn auch kleine Loch wieder geschlossen werden muß. Damit trägt aber das bekannte Verfahren zur Erhöhung der Kosten, wie oben geschildert, für den Verpackungsbehälter bei.

Wesentlich billiger und schneller läßt sich das eingangs genannte Verfahren dadurch ausführen, daß erfindungsgemäß das Rohr in einen Lochschneidstempel eingesetzt und dieser mit dem Rohr gegen eine auf einer Unterlage liegende, bis an die Schmelztemperatur erhitzte Platte aus thermoplastischem Kunststoff gedrückt wird, um die Scheibe aus der Platte auszustanzen und dabei in das Ende des Rohres einzudrücken.

Vorteilhaft wird nach einem weiteren Erfindungsmerkmal unmittelbar nach dem Verschweißen auf die Scheibe zu deren Formung in eine bestimmte Gestalt Druck aufgebracht.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn erfin-Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen
Behälters aus thermoplastischem Kunststoff
sowie Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens

Anmelder:

Rexall Drug and Chemical Company,

Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr
und Dipl.-Ing. S. Staeger, Patentanwälte,
8000 München 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:

Myron H. Downs, Caldwell, N. J. (V. St. A.)

dungsgemäß die Scheibe unter leichter Kräuselung am Innenrand der Schweißverbindung durch einen Stempel in eine Matrize gedrückt wird.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte kennzeichnet sich gemäß der Erfindung durch einen ringförmigen, innen das Rohr aus Kunststoff aufnehmenden Lochschneidstempel mit einer Schneidkante, dessen Längsachse senkrecht zu einer als Unterlage dienenden Platte ausgerichtet ist.

Hierbei kann erfindungsgemäß die Schneidkante des Stempels nach innen keilförmig spitz zulaufen.

Zweckmäßig ist gemäß der Erfindung innerhalb des Lochschneidstempels unter Belassen ausreichenden Spielraums in radialer Richtung für das Rohr aus Kunststoff ein Formdom relativ zum Lochschneidstempel verschiebbar geführt, dessen Ende insbesondere in an sich bekannter Weise entsprechend dem Innenprofil des herzustellenden Behälterrandes ausgebildet ist, und eine in oder unter der als Unterlage dienenden Platte angeordnete, mit dem Formdom zusammenwirkende und der Außenform des Behälterrandes angepaßte Matrize vorgesehen.

Besonders günstig ist es, wenn nach der Erfindung der Formdorn aus zwei koaxial zueinander angeordneten Teilen gebildet ist, der Innenteil mit einem als Anschlag dienenden Kopf versehen und gegenüber dem Außenteil durch eine Feder abgestützt ist.

Durch die Erfindung wird eine schnelle und wirtschaftliche Produktion solcher Behälter in großen Stückzahlen erreicht. Mit einfachster Ausrüstung kann

809 587/526

3 4

eine große Anzahl von Scheiben geschmolzenen es sei denn, daß bestimmte Farbunterschiede von Kunststoffs schnell ausgestanzt werden. Rohr 7 und Scheibe 10 gewählt werden. Nach etwa Es hat sich gezeigt, daß eine genau ausgebildete 5 Sekunden kann das mit der Scheibe 10 verschweißte Stoßfuge sich zwischen Rohr und Scheibe beim er- Rohr 7 aus der Vorrichtung entnommen werden, findungsgemäßen Verfahren bildet. Der Grund hier- 5 Um zu gewährleisten, daß die Scheibe 10 während für ist nicht bekannt, es wird jedoch vermutet, daß des Abkühlens nicht verspannt wird, sondern im der schmelzflüssige Kunststoff flüssig genug ist, um wesentlichen flach bleibt, wird entweder Luft unter in das Ende des Rohres einzutreten, ohne letzteres zu geeignetem Druck oder ein relativ zum Stempel 5 verformen. Wahrscheinlich wird-auch nicht genügend hin- und herbewegbarer flacher Formdorn 13 gemäß Wärme auf das Stirnende des Rohres übertragen, da- io Fig. 1 mit ausreichendem radialem Spiel in das Inmit dieses verformt werden könnte. nere des Rohres 7 eingeführt, der die Scheibe 10 an Besonders vorteilhaft ist es, daß das Herstellen des die Unterlage 9 andrückt, wobei das Ende dieses Rohlings durch Ausschneiden, das Einbringen des Domes 13 entsprechend dem Innenprofil des herzu-Rohlings in das Rohrende und das Verschweißen mit stellenden Behälterrandes ausgebildet ist. Da der dem Rohr praktisch gleichzeitig vor sich gehen. Beim 15 Dorn 13 Raumtemperatur aufweist, nimmt derselbe Verschweißen wird die im ausgeschnittenen Rohling die Wärme der Scheibe 10 auf, so daß sich ein bzw. der Scheibe vorhandene Wärmeenergie ausge- flacher gleichmäßiger Stirnabschluß für den Kunstnutzt; es spielt hierbei keine Rolle, ob der Behälter Stoffbehälter ergibt.

am Schluß völlig geschlossen oder mit einer Durch- Beim Ausstanzen der Scheibe 10 aus der erhitzten

gangsöffnung gewünscht wird. 20 Platte 8 muß eine verhältnismäßig hohe Kraft von

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der z. B. etwa 70 kg auf den Stempel 5 einwirken, wenn

schematischen Zeichnungen für Ausführungsbeispiele die Unterlage 9 aus Metall besteht und Umgebungs-

erläutert. In den Zeichnungen zeigt temperatur aufweist. Diese Kraft kann jedoch be-

F ig. 1 die Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur trächtlich bis auf etwa 2,5 kg verringert werden, wenn

erfindungsgemäßen Herstellung eines Behälters, 25 man eine geschichtete Kunststoffunterlage aus einem

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Schnittdarstellung, Material geringer Wärmeleitfähigkeit mit einem das

jedoch zu einem späteren Zeitpunkt in der Behälter- Schmelzen verhindernden Mittel verwendet, falls dies

herstellung, zur Vermeidung eines Anklebens erforderlich sein

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Schnittdar- sollte. Der Druck läßt sich auch dadurch verringern,

stellung zur Erläuterung eines weiteren Arbeits- 30 daß man eine metallische Unterlage 9 auf einer Tem-

schrittes in der Behälterherstellung, peratur hält, die näher an der Schmelztemperatur des

Fig. 4 eine-Schnittdarstellung für ein gegenüber Materials der Platte 8 liegt.

F i g. 2 abgeändertes Ausführungsbeispiel der Erfin- Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung ist ähnlich dung, ausgebildet wie die Vorrichtung nach Fi g. 1; sie ent-F ig. 5 einen Teilschnitt für die Darstellung einer 35 hält nur zusätzlich eine Matrize 14, die mit dem Kopfweiteren Arbeitsstufe der Behälterherstellung nach . ende eines Formdornes 16 zusammenarbeitet. Durch F i g. 4 und diese Ausbildung ist es möglich, der mit dem Kunst-Fig. 6 eine Seitenansicht eines fertigen, einseitig stoffrohr 7 verbundenen Scheibe 10, während sie vom offenen rohrförmigen Kunststoffbehälters, der nach Verbindungsvorgang her noch heiß ist, eine geder Vorrichtung gemäß Fig. 4 und 5 hergestellt 40 wünschte Gestalt zu geben. Hierfür ist eine Matrize worden ist. 14 vorgesehen, deren Hohlraum ein Querschnittspro-F i g. 1 zeigt einen ringförmigen, metallenen Loch- fil aufweist, das dem gewünschten Außenprofil des schneidstempel 5 z. B. aus Messing oder Stahl mit Stirnabschlusses für den fertigen Behälter entspricht, einer Schneidkante 6, die nach innen keilförmig spitz Der Lochstempel 5 mit eingesetztem Rohr 7 und an zuläuft. Der Innendurchmesser des Stempels 5 ist so 45 demselben angeschweißter Scheibe 10 wird in diese bemessen, daß er mit Paßsitz ein vorgeformtes Rohr 7 Matrize eingesetzt, bis die Kante der Schneide 6 auf aus thermoplastischem Kunststoff, z. B. Polyäthylen, einer Schulter 15 der Matrize 14 aufsitzt. Dann wird aufnehmen kann. Um die Stirnseite eines rohrförmi- ein Formdorn 16 mit einer passend abgerundeten gen Behälters auszubilden, wird die Schneidkante 6 Stirnfläche 17 innerhalb des Rohres 7 nach unten gedes Lochstempels 5 bei eingesetztem Rohr 7 unter 50 drückt, so daß die Stirnfläche 17 des Domes 16 die Ausüben eines geeigneten Druckes durch eine noch heiße, jedoch bereits an der Kante 12 mit dem Platte 8 aus thermoplastischem Kunststoff geeigneter Rohr 7 verschweißte Scheibe 10 nach unten in den Dicke gedrückt, die von der gewünschten Endform Hohlraum der Matrize 14 hineindrückt. Da die Ma^ des Behälters abhängt. Diese Platte 8 liegt dabei auf trize 14 und der Dom 16 Umgebungstemperatur aufeiner Unterlage 9, z. B. aus Metall wie Stahl od. dgl., 55 weisen, wird die verformte heiße Scheibe 10 schnell auf, zu welcher die Längsachse des Lochschneid- abgekühlt und gehärtet, wobei sie die Form des stempeis S senkrecht ausgerichtet ist, und ist bis an Matrizenhohlraumes beibehält (F i g. 3). Hierbei tritt ihre Schmelztemperatur von etwa 200° C erhitzt. Die jedoch keine Zerstörung und Schwächung an der Schneidkante 6 des Stempels 5 stanzt dabei eine Schweißstelle.bei der Kante 12 ein, so daß stets eine^ Scheibe 10 aus der Platte 8 aus, die gleichzeitig in das 60 dichte feste Verbindung verbleibt. Das einzige krioffene Ende des Rohres 7 eingedrückt wird. Da die" tische Moment bei der vorbeschriebenen Herstellung Scheibe 10 dabei noch im wesentlichen Schmelztem- eines rohrförmigen Behälters liegt in der Dauer der peratur aufweist, wird die Kante 12 derselben unmit- Zeit zwischen dem Ausstanzen der Scheibe 10, dem telbar mit dem angrenzenden Rand des Rohres 7 Einsetzen des Stempels 5 mit Inhalt 7, 10 in die Madurch Schmelzen der inneren Umf angsfläche dieses 65 trize 14 und dem Anwenden von Druck auf den Dorn Rohrendes verschweißt, wodurch sich eine so homo- 16. Wenn dies nicht schnell genug geschieht, verurgene Verbindung ergibt, daß nach dem Verschweißen sacht der Hitzeverlust der Scheibe 10 durch Wärmekeine scharf begrenzte Verbindungsstelle sichtbar ist, leitung zu der Matrize 14 und dem Dom 16 eine

solche Abkühlung, daß die Scheibe 10 nur noch mit beträchtlich größerem Druck verformt werden kann. Falls eine zu hohe Abkühlung eingetreten ist, läßt ^ich dieselbe auch nicht mehr durch einen wenn auch |ioch so hohen Druck ausgleichen, um die Plastizität fmr Herstellung einer einwandfreien Formgebung der Scheibe 10 zu erreichen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 wird ein zweiteiliger Formdorn verwendet. Beibehalten ist jedoch auch in diesem Fall ein metallischer Lochschneidstempel 5 mit einer nach innen keilförmig spitz zulaufenden Schneidkante 6 zum Ausstanzen einer Scheibe 10, deren Kante 12 mit dem inneren Umfangsbereich des einen Endes eines Kunststoffrohres 7 verschweißt wird. Der Formdorn besteht aus einem hohlen Außenteil 20 mit einem stirnseitig offenen Ende sowie aus einem vollen Innenteil 22, der unter dem Rückholdruck einer Schraubenfeder 27 steht und innerhalb des Außenteils koaxial hin- und herbewegbar ist. Nach dem Einsetzen dieses zweitei- ao ligen Formdornes 20, 22 in das vom Stempel 5 aufgenommene und mit der Scheibe 10 verschweißte Rohr 7 werden diese Teile unter Anwendung von Druck auf das obere Ende des unter der Federspannung stehenden Formdorninnenteils 22 derart in die Matrize 24 eingeführt, daß sich diese Scheibe 10 dem Profil des Matrizenhohlraumes anpaßt, der aus stufenförmigen Absätzen von abnehmendem Durchmesser und einem Gewindestück 19 mit Zapfenansatz besteht.

Wenn die Abwärtsbewegung des Stempels 5 durch eine Schulter 25 der Matrize 24 beendet wird, dann setzt der zweiteilige Formdorn 20, 22 zusammen mit dem Rohr 7 und der angeschweißten Scheibe 10 die Abwärtsbewegung in den Hohlraum der Matrize 24 fort, bis die Stirnfläche der Scheibe 10 den auf die Mittelachse hin schräg zulaufenden Wandbereich des Matrizenhohlraumes erreicht. Zu diesem Zeitpunkt berührt der Flansch 26 des im Stempelhohlraum selbst geführten stärkeren Schaftteils des Formdornaußenteils 20 den oberen Rand des Stempels 5, so daß eine weitere Abwärtsbewegung des Rohres 7 und des Formdornaußenteils 20 verhindert ist. Bei weiter aufrechterhaltenem Druck erfolgt jedoch eine Abwärtsbewegung des Formdorninnenteils 22 entgegen dem Druck der Rückholfeder 27, so daß sich die gewünschte Gestaltung der Scheibe 10 entsprechend dem Hohlraum der Matrize 24 und damit der in F i g. 6 dargestellte fertige Behälter 18 ergibt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Scheibe 10 unter leichter Kräuselung am Innenrand (bei 12) der Schweißverbindung durch den Formdorn in die Matrize gedrückt. Dies ergibt sich daraus, daß der Abstand zwischen dem abgestuften Stirnende des Formdorninnenteils 22 und den züge-Ordneten Stufen des Matrizenhohlraumes so groß ist, paß bei der hohen Temperatur der Scheibe 10 und (3em angewendeten Druck ein Fließen des geschmolzenen Materials der Scheibe 10 zwischen dem Dorninnenteil 22 und den Wänden des Matrizenhohl-Jraumes eintritt. Diese leichte Kräuselung ist dann, !renn man für das Rohr 7 und die Scheibe 10 Matejrial unterschiedlicher Farbe wählt, deutlich erkennbar, wie es in F i g. 5 angedeutet ist. Hierdurch ist mit jgroßer Wahrscheinlichkeit eine besonders zuverläsfeige Schweißung die Folge. Offenbar können durch Verändern des Abstandes der Formdornenden voneinander, der angewendeten Drücke und der Relativbewegung der beiden Formdorne eine Vielzahl von Ausbildungsarten der Verbindungsbereiche erreicht werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders zur Mechanisierung der Herstellung von Behältern der genannten Art. Es kann z. B. ein Drehtisch od. dgl. verwendet werden, der bei einer Vielzahl von Stellungen einrastet, in denen die aufeinanderfolgenden Vorgänge, wie das Einführen des Rohres 7 in den Lochschneidstempel 5, das Ausstanzen der heißen Scheibe 10 aus einem kontinuierlich zugeführten, im wesentlichen geschmolzenen Plattenmaterial 8, das Verschweißen der Scheibe 10 mit dem Rohr 7, die Formgebung der Scheibe 10 zu dem jeweiligen Stirnabschluß des Behälters durch Hin- und Herbewegung des oder der Formdorne innerhalb des Stempels 5 sowie das Herausnehmen des fertigen Behälters, einfach und schnell ausgeführt werden können. Da die Arbeitsgeschwindigkeit und die Verweilzeit in jeder Arbeitsstellung genau eingestellt werden können, läßt sich der vorerwähnte kritische Vorgang beim Abkühlen der Scheibe 10 leicht steuern. Durch Anwendung der Mechanisierung werden nicht nur die Herstellungskosten für Kunststoffbehälter wesentlich verringert, sondern das Fertigprodukt weist auch einen besonders gleichmäßigen, mit dem Behälterrohr fest und praktisch unsichtbar verbundenen Stirnteil auf.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem in das Ende eines vorgefertigten Rohres aus thermoplastischem Kunststoff eine Scheibe aus thermoplastischem Kunststoff eingebracht und an ihrem Rand mit dem Ende des Rohres verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr in einen Lochschneidstempel eingesetzt und dieser mit dem Rohr gegen eine auf einer Unterlage liegende, bis an die Schmelztemperatur erhitzte Platte aus thermoplastischem Kunststoff gedrückt wird, um die Scheibe aus der Platte auszustanzen und dabei in das Ende des Rohres einzudrücken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Verschweißen auf die Scheibe zu deren Formung in eine bestimmte Gestalt Druck aufgebracht wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe unter leichter Kräuselung am Innenrand der Schweißverbindung durch einen Stempel in eine Matrize gedrückt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ringförmigen, innen das Rohr aus Kunststoff aufnehmenden Lochschneidstempel (5) mit einer Schneidkante (6), dessen Längsachse senkrecht zu einer als Unterlage dienenden Platte (9) ausgerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (6) des Stempels nach innen keilförmig spitz zuläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Lochschneidstempels (5) unter Belassen ausreichenden Spielraumes in radialer Richtung für das Rohr aus Kunststoff ein Formdorn (13, 16, 22) relativ zum

Lochschneidstempel (5) verschiebbar geführt ist, dessen Ende insbesondere in an sich bekannter Weise entsprechend dem Innenprofil des herzustellenden Behälterrandes ausgebildet ist, und daß eine in oder unter der als Unterlage dienenden Platte (9) angeordnete, mit dem Formdörn (16, 22) zusammenwirkende und der Außenform des Behälterrandes angepaßte Matrize (14, 24) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formdorn aus zwei koaxial zueinander angeordneten Teilen (20, 22) gebildet ist, der Innenteil (22) mit einem als Anschlag dienenden Kopf versehen und gegenüber dem Außenteil (20) durch eine Feder (27) abgestützt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 947 035.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen