DE4414156A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verschließen des Einfüllendes eines röhrenförmigen Behälters - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verschließen des Einfüllendes eines röhrenförmigen Behälters

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Verschließen des Einfüllendes eines röhrenförmigen Behälters insbesondere zum Verschließen des Einfüllendes eines zu einer Tube zu formenden Behälters. In einer Variante betrifft die Erfindung ein Verfahren der vorgenannten Art, bei dem der Behälter überdies aus einem zumindest auf seiner Innenwand aus thermoplastischem Material besteht, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zum Verschließen des Einfüllendes eines zu einer Tube zu formenden röhrenförmigen Behälters durch Verschweißen nach dessen Befüllen mit einem Produkt ist es z. B. nach der DE-C-34 01 959 bekannt, eine Düsenvorrichtung mit radial gerichtetem Heißgasaustritt in die zu verschließende Füllöffnung des Hohlkörpers hineinzubewegen und einen definierten, in einer zur Längsachse des Behälters quer verlaufenden Ebene liegenden Innenwandabschnitt des Hohlkörpers zu erhitzen, um daran anschließend den Behälter im Bereich des aufgeheizten Innenwandabschnittes flachzulegen und die flachgelegten, sich gegenüberliegenden Wandungsteile zum Zwecke des Verschweißens miteinander gegeneinanderzupressen.
Bei dem beschriebenen Verfahren bleibt die Außenwand des Behälters im wesentlichen unverletzt, da die Temperatur des dem erwähnten Innenwandabschnitt gegenüberliegenden Bereiches der Außenwand wesentlich niedriger ist als die Temperatur im eigentlichen, innenliegenden Schweißbereich. Optisch unschöne Ausquellungen werden vermieden, weil es nicht wie im Fall von außen zugeführter Wärme zu einem unkontrollierten Fließen des Materials kommt.
Im Gegensatz zum auch von außen her durchführbaren Verschweißen der Füllöffnung, - also des Einfüllendes -, eines lediglich aus thermoplastischem Material wie beispielsweise PVC bestehenden Behälters kommt das vorbeschriebene Verfahren insbesondere in Betracht zum Verschweißen von aus Mehrschicht­ materialien bestehenden Behältern, insbesondere solchen Mehr­ schichtmaterialien, die eine Einlage aus Metallfolie und auf der dem Behälterinnern zugekehrten Seite eine Beschichtung oder Folie aus thermoplastischem Kunststoff enthalten.
Nachteilig bei dem beschriebenen Verfahren ist jedoch, daß trotz des schräg nach oben - also mit einer Richtungskomponente auf das Einfüllende des Behälters zu - gerichtet aus der Düsenvor­ richtung austretenden Heißgases nicht vermieden werden kann, daß Heißgas auch nach unten zu auf das in den Behälter gefüllte Produkt gelangt, so daß dieses infolge des Wärme­ einflusses in seiner Qualität verändert wird. Diese Gefahr besteht umso mehr, als zum Zwecke eines ökonomischen Material­ einsatzes der für das Verschließen benötigte und vorgesehene, oberhalb des Produktspiegels befindliche Wandungsbereich des Behälters möglichst kurz gewählt wird.
Aufgabe
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Möglichkeit einer nachteiligen Beeinflussung des in den Behälter eingefüllten Produktes infolge von im Zuge des Verschließens des Behälters durchgeführten Maßnahmen mit Sicherheit zu verhindern. Für den Fall des Verschließens des Behälters durch Verschweißen der betreffenden, von innen her erhitzten Wandungsbereiche des Behälters soll insbesondere verhindert werden, daß Heißgas - oder Heißluft - mit dem Produkt in Berührung kommt oder auch nur in dessen unmittelbare Nähe gelangt.
Lösung
Eine mögliche Lösung der vorstehend genannten, den Einsatz von Heißgas oder Heißluft für ein durch Verschweißen erfolgen des Verschließen eines Behälters betreffenden Aufgabe ist im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeben. Die abhängigen Ansprüche 2 und 3 geben bevorzugte weitere Ausgestaltungen an.
Eine weitere, grundsätzliche Lösung für den Fall des durch Verschweißen erfolgenden Verschließens des Behälters ist im Anspruch 9 angegeben, mit Hinweisen in den abhängigen Ansprüchen 10 und 11 auf bevorzugte Möglichkeiten hierfür.
Anspruch 4 schließlich nennt eine dritte, grundsätzliche Lösung für ein erfindungsgemäßes Verschließen eines Behälters, und zwar durch Verkleben. Die abhängigen Ansprüche 5 bis 8 geben hierfür detailliert Möglichkeiten an.
Der Anspruch 12 betrifft eine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 vorgesehene, bevorzugte Vorrichtung, zu der weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen den Ansprüchen 13 bis 17 zu entnehmen sind.
Vorteile
Bei einem nach Maßgabe der erfindungsgemäßen Verfahren erfolgenden Verschließen eines röhrenförmigen Behälters, insbesondere eines zu einer Tube zu formenden Behälters, wird sicher verhindert, daß das in den Behälter eingefüllte Produkt durch die Besonderheiten der zum Verschließen dienenden Verfahrensschritte in seiner Qualität verändert wird, sei es unter dem Einfluß von Heißgas oder Heißluft, sei es durch zum Verschweißen oder Verkleben eingesetzte Materialien.
Erläuterung der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
Anhand der einzigen Figur der Zeichnung werden das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und eine zum Durchführen dieses Verfahrens bevorzugt verwendete Vorrichtung im folgenden näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung und begrenzt auf die wesentlichen Merkmale.
Die Vorrichtung weist einen Träger 1 für jeweils gegeneinander wirkend steuerbare Vorpreßbacken 2 und 3 sowie Hauptpreß­ backen 4 und 5 auf. Während die Vorpreßbacken 2, 3 am unteren Ende eines Betätigungshebels 6 bzw. 7 befestigt sind, sind die Hauptpreßbacken 4, 5 am unteren Ende eines Betätigungshebels 8 bzw. 9 befestigt.
Die Betätigungshebel 8, 9 sind um eine gemeinsame geometrische Schwenkachse 10 schwenkbar an einem am Träger 1 befindlichen, mit 15 bezeichneten Hauptlager gelagert; die Betätigungshebel 6, 7 sind um jeweils eine gesonderte geometrische Schwenkachse 11 bzw. 12 schwenkbar an einem Nebenlager 13 bzw. 14 gelagert. Die geometrischen Schwenkachsen 10, 11 und 12 verlaufen parallel zueinander und liegen vorzugsweise in einer horizontalen Ebene. Die gemeinsame geometrische Schwenkachse 10 der Hauptpreßbacken 4, 5 liegt zwischen den geometrischen Schwenkachsen 11 und 12 der Vorpreßbacken 2 und 3.
Am Träger 1 bzw. am Hauptlager 15 stützt sich das nicht näher dargestellte Stellelement eines Stellmotors 16 für die Betätigungshebel 8, 9 der Hauptpreßbacken 4, 5 ab, während für die Betätigungshebel 6, 7 der Vorpreßbacken 2, 3 jeweils ein Stellmotor 17 bzw. 18 vorgesehen ist. Die Stellmotoren 16, 17 und 18 sind vorzugsweise als pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen ausgeführt.
Zwischen den Vorpreßbacken 2, 3 bzw. den Hauptpreßbacken 4, 5 ist unterhalb des Hauptlagers 15 eine Düsenvorrichtung 19 am Träger 1 befestigt, die der Abgabe eines nach unten zu in Richtung auf den mit 20 bezeichneten Zwischenraum gerichteten Heißgasstromes dient.
Auf der der Düsenvorrichtung 19 gegenüberliegenden Seite der Vorpreßbacken 2, 3 und der Hauptpreßbacken 4, 5 - also unterhalb des Trägers 1 - befinden sich Fördermittel 21, z. B. in Form eines drehend antreibbaren Transportsternes oder eines linear bewegten Gliederbandes, die Aufnahmemittel 22 zum vereinzelten Aufnehmen von zu verschließenden Behältern 23 tragen und fördern. Die Fördermittel 21 bewegen die Aufnahme­ mittel 22 bevorzugt in einer horizontalen Ebene, wobei die Behälter 23 mit dem Einfüllende nach oben bei vorzugsweise lotrechter Längsachse 24 der Behälters 23 transportiert und in dieser Lage auch das mit 25 bezeichnete Einfüllende jedes Behälters 23 verschlossen wird.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt:
Taktweise gesteuert fördert das Fördermittel 21 die Aufnahme­ mittel 22 mit jeweils einem darin befindlichen, zuvor mit einem Produkt befüllten Behälter 23 in den dicht unter dem Auslaß der Düsenvorrichtung 19 befindlichen Raum. Die zu diesem Zeitpunkt noch etwa kreisförmigen Querschnitt aufweisende Wandung des Behälters 23 wird nun zunächst mittels der vorzugsweise keil­ förmig auslaufenden Vorpreßbacken 2, 3 flachgelegt, darüber­ hinaus werden die Vorpreßbacken mit einer gewissen Kraft gegeneinandergedrückt, so daß das Innere des Behälters gegenüber der äußeren Atmosphäre zumindest im wesentlichen abgeschlossen ist. Zweckmäßig wird diese Kraft so groß gewählt, daß es darüberhinaus auch zu einem gewissen Fließen des auf der Innenwandung - und nur auf dieser - befindlichen Wandungsmaterials, beispielsweise einer Beschichtung aus Polyäthylen, kommt. Letzteres bewirkt, daß sich die Behälter­ wandung bereits in einer relativ geringen Entfernung von der durch die Vorpreßbacken 2, 3 eingenommenen Position aufgrund innerer Materialspannungen wieder aufweitet, während eine ohne eine derartige Unterstützung durch die erwähnte äußere Druck­ einwirkung erfolgende Aufweitung erst in einem im Vergleich zu dem erstgenannten Abstand größeren Abstand zu erwarten ist.
Die erwähnte Aufweitung hat - unmittelbar anschließend an die durch die Vorpreßbacken 2, 3 eingenommene Position - die Form eines langgezogenen, vom Einfüllende 25 her in Richtung auf die Vorpreßbacken 2, 3 zu sich verengenden Spaltes. In den somit gebildeten, in der Zeichnung nicht näher dargestellten spalt­ förmigen Raum wird sodann mit Hilfe der Düsenvorrichtung 19 ein heißes Gas oder Gasgemisch, vorzugsweise Heißluft, derart eingeblasen, daß sich das Material der inneren Behälterwandung in einem an die Position der Vorpreßbacken anschließenden Innenwandabschnitt etwa bis zum Schmelzbeginn erhitzt. Hierauf wird dann zweckmäßig die Zufuhr des heißen Gases - zumindest im wesentlichen - unterbrochen und die Hauptpreßbacken werden - unter Flachlegen auch dieses Teils der Behälterwandung - auf den dem erwähnten Innenwandabschnitt gegenüberliegenden Außenwandabschnitt der Behälterwandung zubewegt und pressen sodann die sich an dieser Stelle befindlichen Wandungsteile mit vorbestimmter oder vorbestimmbarer Kraft und über einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Zeitraum gegeneinander, wodurch das sich im Bereich des erwähnten Innenwandabschnittes befindende thermoplastische Kunststoffmaterial der beiden so gebildeten Wandungsteile des Behälters 23 verschweißt.
Ergänzend zu erwähnen ist noch, daß die Düsenvorrichtung durch entsprechende Anordnung von Düsenbohrungen derart ausgeführt sein kann, daß der austretende Heißgas- bzw. Heißluftstrom das oben beschriebene Aufweiten der Wandung in unmittelbarer Nähe zur Position der Vorpreßbacken unterstützt.
Wenngleich das zusammen mit der vor beschriebenen Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Zeichnung erläuterte Verfahren als bevorzugt angewendet anzusehen ist, so sind doch auch die im wesentlichen einen ähnlichen Erfindungsgedanken enthaltenden Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 9 ebenfalls mit Vorteil einsetzbar.
Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung stellt selbstver­ ständlich nur eine - wenn auch eine bevorzugte - von mehreren Möglichkeiten für die gegenständliche Verwirklichung des Erfindungsgedankens dar; bei Kenntnis der Erfindung fällt es einem Fachmann nicht schwer, weitere konstruktive Ausführungs­ formen zu entwerfen, ohne daß es dazu noch eines besonderen erfinderischen Bemühens bedürfte.

Claims (18)

1. Verfahren zum Verschließen des Einfüllendes eines röhrenförmigen Behälters aus einem zumindest auf seiner Innenwand aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Material, insbesondere zum Verschließen des Einfüllendes eines zu einer Tube zu formenden Behälters,
  • a) bei dem ein mit Abstand vom Einfüllende befindlicher, in einer zur Längsachse des Behälters quer oder schräg verlaufenden Ebene liegender, in sich geschlossener Innenwandabschnitt des Behälters einem gerichteten Heißgasstrom ausgesetzt wird,
  • b) und sodann der Behälter im Bereich des erwähnten Innenwandabschnittes zum Zwecke des Verschweißens flachgelegt und die flachgelegten Wandungsteile gegeneinandergepreßt werden,
dadurch gekennzeichnet,
  • c) daß zunächst der Behälter an einer in einem gewissen Abstand vom Einfüllende befindlichen Stelle flachgelegt wird und die flachgelegten Wandungsteile gegeneinander­ gedrückt werden unter Bildung eines zum Einfüllende hin sich öffnenden, an die genannte Stelle des flachgelegten Behälters unmittelbar anschließenden spaltförmigen Raumes zwischen den sich gegenüberliegenden Wandungsteilen,
  • d) daß sodann in den erwähnten spaltförmigen Raum Heißgas eingeblasen wird,
  • e) und daß schließlich die an die genannte Stelle des flachgelegten Behälters unmittelbar anschließenden, den erwähnten spaltförmigen Raum bildenden Wandungsteile zum Verschweißen gegeneinandergepreßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stelle des flachgelegten Behälters die Wandungsteile mit einer solchen Kraft gegeneinandergedrückt werden, daß das Material der Innwand des Behälters an dieser Stelle unter der Druckeinwirkung zu fließen beginnt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Innenwand des Behälters gleichzeitig einer gewissen Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird.
4. Verfahren zum Verschließen des Einfüllendes eines röhrenförmigen Behälters, insbesondere zum Verschließen des Einfüllendes eines zu einer Tube zu formenden Behälters,
  • a) indem zunächst der Behälter an einer in einem gewissen Abstand vom Einfüllende befindlichen Stelle flachgelegt wird und die flachgelegten Wandungsteile gegeneinander­ gedrückt werden unter Bildung eines zum Einfüllende hin sich öffnenden, an die genannte Stelle des flachgelegten Behälters unmittelbar anschließenden spaltförmigen Raumes zwischen den sich gegenüberliegenden Wandungsteilen,
  • b) sodann in den erwähnten spaltförmigen Raum Kleber eingebracht wird,
  • c) und schließlich die an die genannte Stelle des flachgelegten Behälters unmittelbar anschließenden, den erwähnten spaltförmigen Raum bildenden Wandungsteile zum Verkleben gegeneinandergepreßt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einkomponentenkleber verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Zweikomponentenkleber verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schmelzkleber verwendet wird, der in flüssigem Zustand in den erwähnten spaltförmigen Raum eingebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schmelzkleber verwendet wird, der in festem Zustand in den erwähnten spaltförmigen Raum eingebracht und einem Heißgasstrom ausgesetzt wird.
9. Verfahren zum Verschließen des Einfüllendes eines röhrenförmigen Behälters, insbesondere zum Verschließen des Einfüllendes eines zu einer Tube zu formenden Behälters,
  • a) daß zunächst der Behälter an einer in der Nähe des Einfüllendes befindlichen Stelle flachgelegt wird und die flachgelegten Wandungsteile gegeneinandergedrückt werden,
  • b) und daß sodann die gegeneinandergedrückt gehaltenen Wandungsteile aus einer etwa in der Ebene der Längsachse des Behälters liegenden, vorzugsweise zur Längsachse des Behälters etwa parallelen Richtung mittels strahlförmig abgegebener Wärme oder in Wärme umwandelbarer Energie im Berührungsbereich durch Schmelzschweißen miteinander verbunden werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme mit Hilfe einer Gasflamme an die Wandungsteile abgegeben wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme mit Hilfe eines Laserstrahles an die Wandungsteile abgegeben wird, dessen Energie beim Auftreffen auf das Material der Wandungsteile in Wärme umgewandelt wird.
12. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
  • a) zwei gegeneinanderwirkend steuerbare, an einem Träger um parallel zueinander verlaufende und und in einer horizontalen Ebene liegende geometrische Schwenkachsen (11, 12) schwenkbare Vorpreßbacken (2, 3) zum Flachlegen des Einfüllendes (25) des röhrenförmigen Behälters (23) und Ausüben eines gewissen Druckes auf die flachgelegten, aneinanderliegenden Wandungsteile,
  • b) ferner zwei gegeneinanderwirkend steuerbare, an dem erwähnten Träger (1) um parallel zueinander und zu den geometrischen Schwenkachsen (11, 12) der Vorpreßbacken (2, 3) verlaufende und in einer horizontalen Ebene liegende geometrische Schwenkachsen (Schwenkachse 10) schwenkbare Hauptpreßbacken (4, 5),
  • c) Betätigungshebel (6, 7 bzw. 8, 9) für die Vorpreßbacken (2, 3) bzw. die Hauptpreßbacken (4, 5),
  • d) Antriebsmittel (Stellmotore 16, 17, 18) für die Betätigungshebel (6, 7, 8 und 9),
  • e) Aufnahmemittel (22) zum vereinzelten Aufnehmen nach oben zu offener Behälter (23),
  • f) Fördermittel (21) für die Aufnahmemittel (22) zum Fördern der Aufnahmemittel (22) in einer horizontalen Ebene in den Wirkungsbereich der Vorpreßbacken (2, 3) bzw. Hauptpreßbacken (4, 5),
  • g) eine auf der den Aufnahmemitteln (22) gegenüberliegenden Seite der Hauptpreßbacken (4, 5) in der Nähe des von den Hauptpreßbacken (4, 5) beim Schweißvorgang gebildeten, die erwähnten Wandungsteile einschließenden Zwischenraumes (20) und mittig zu diesem am Träger (1) angeordnete Düsenvorrichtung (19) zum auf den erwähnten Zwischenraum (20) und/oder unmittelbar dazu benachbarte Bereiche gerichteten steuerbaren Abgeben eines Heißgases oder Heißgas­ gemisches, insbesondere Heißluft,
  • h) und elektrische und/oder fluidische Steuermittel zum Steuern der Antriebsmittel (Stellmotore 16, 17, 18) der Vorpreß- bzw. Hauptpreßbacken (2, 3 bzw. 4, 5), der Fördermittel (21) und der Düsenvorrichtung (19).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpreßbacken (2, 3) eine Heizeinrichtung aufweisen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Öffnungsquerschnitt der für das Austreten des Heißgases bzw. der Heißluft vorgesehenen Öffnungen der Düsenvorrichtung (19) in vorbestimmtem Maße veränderbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen Schwenkachsen (11, 12 bzw. 10) von Vorpreßbacken (2, 3) und Hauptpreßbacken (4, 5) etwa in einer Ebene liegen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen Schwenkachsen (10) der Hauptpreßbacken (4, 5) zwischen den geometrischen Schwenkachsen (11, 12) der Vorpreßbacken (2, 3) liegen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpreßbacken (4, 5) um eine gemeinsame Schwenkachse (10) schwenkbar sind.
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