EP0656857A1 - Verschlusseinheit aus kunststoff und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemäße Verschlußeinheit besteht aus einem Ausgußteil (10) und einem auch im geöffneten Zustand mit dem Ausgußteil verbundenen Verschlußteil (20), wobei die beiden Teile im geschlossenen Zustand der Verschlußeinheit durch ein Dichtflächenpaar gegeneinander abgedichtet sind. Die Verschlußeinheit weist einen Bereich aus einem Ausgußmaterial (A) und einen Bereich aus einem Verschlußmaterial (B) auf, welche beiden Bereiche durch eine Fließnaht miteinander verbunden sind. Die Fließnaht verläuft derart durch die Verschlußeinheit, daß wenigstens Teile der ausgußteilseitigen Dichtfläche aus dem Ausgußmaterial und wenigstens Teile der verschlußteilseitigen Dichtfläche aus dem Verschlußmaterial bestehen. Die Verschlußeinheit wird in einem Simultangießverfahren hergestellt. Die Materialpaarung und die Gießparameter der beiden simultan ablaufenden Gießprozesse sind dabei derart eingerichtet, daß die beiden Materialien an der für die Fließnaht vorgesehenen Position aufeinandertreffen und eine Fließnaht (31) bilden. Die Position und die Form der Fließnaht können zusätzlich durch bewegliche Gießformteile (Schieber) bestimmt werden.

Description

Verschlußeinheit aus Kunststoff und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Verschlußeinheit aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des ersten unabhängigen Patentanspruches sowie ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß dem Oberbegriff des entsprechenden Verfahrensanspruches.

Die Erfindung betrifft an zweiter Stelle auch einen Verschluß aus Kunststoff mit einem Öffnungsteil und einem Verschlußteil, die derart ausgestaltet sind, daß in geschlossenem Zustand der Verschlußeinheit mindestens eine Dichtfläche am Öffπungsteil mechanisch gegen eine entsprechende Dichtfläche am Verschlußteil gepreßt wird, sowie an dritter Stelle ein Verfahren zur Herstellung dieses Verschlusses, der in offenem Zustand durch Gießen hergestellt und nach der Herstellung geschlossen wird. Verschlußeinheiten aus Kunststoff, die einen Ausgußteil und einen Verschlußteil aufweisen, sind bekannt beispielsweise in Anwendungen an Gebinden aus Glas, Metall etc. Vorteilhafterweise sind solche Verschlußeinheiten derart ausgestaltet, daß der Verschlußteil auch in geöffnetem Zustand mit dem Ausgußteii verbunden ist, und daß sie auch nach dem ersten Öffnen einigermaßen dichtend wieder verschlossen werden können.

Derartige Verschlußeinheiten werden üblicherweise mit Spritzgußverfahren hergestellt Wenn die Verschlußeinheit aus einem Material besteht und in geöffnetem Zustand gegossen wird, besteht die Herstellung aus einem einzigen Gießschritt und ist dadurch sehr ökonomisch. Da aber die Funktion des Ausgußteiles eine andere ist als die Funktion des Verschlußteiles, ist es offensichtlich, daß bei einer Verschlußeinheit aus nur einem Material dieses Material nicht beide Funktionen optimal erfüllen kann, d.h. mit anderen Worten, daß bei der Wahl des Materials Kompromisse eingegangen werden müssen. Diese Kompromisse resultieren beispielsweise häufig in einer nicht sehr guten Dichtigkeit der verschlossenen oder wiederverschlossenen Verschlu߬ einheit.

Es sind auch Verschlußeinheiten aus zwei oder mehreren verschiedenen Materialien bekannt, mit denen der oben aufgeführte Nachteil vermieden werden kann. Derartige Verschlußeinheiten bestehen dann üblicherweise aus einem Ausgußteil und einem Verschlußteil oder Teilen dieser Teile, die separat und aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, wobei dann beispiels¬ weise in geöffnetem Zustand der Verschlußeinheit Ausgußteil und Verschlußteil nicht aneinander befestigt sind und nur in geschlossenem Zustand eine eigentliche Einheit bilden. Die einzelnen Teile werden dann üblicherweise in einem zusätzlichen Montageschritt beispielsweise durch Vereinigen vorgesehener Formschlußmittel, durch Verkleben, Verschweißen etc. miteinander verbunden, was die Herstellung natürlich verteuert.

Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, eine Verschlußeinheit zu schaffen, in der der Vorteil einer Verschlußeinheit aus mindestens zwei Materialien mit den Vorteilen einer Verschlußeinheit aus nur einem Material vereinigt sind. Das heißt mit anderen Worten eine Verschlußeinheit, an der die einzelnen Teile ihre Funktion dank geeignetem Material möglichst optimal erfüllen und die trotzdem in einem einfachen Gießverfahren und ohne zusätzliche Montageschritte zur Verbindung einzelner Teile hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfüllt durch die Verschlußeinheit und das Herstellungsverfahren, wie sie durch die Patentansprüche definiert sind. Die erfinduπgsgemäße Verschlußeinheit weist einen Ausgußteil und einen Verschlußteil auf, die auch im geöffneten Zustand der Verschlußeinheit miteinander verbunden sind, und sie besteht aus mindestens zwei Materialien, wobei die Bereiche der beiden Materialien durch eine Fließnaht miteinander verbunden sind. Diese Fließnaht befindet sich beispielsweise im Verbindungsbereich zwischen Ausgußteil und Verschlußteil, derart, daß der Ausgußteil ganz aus einem Ausgußmaterial besteht, der Verschlußteil ganz aus einem Verschlußmaterial. Die Fließnaht kann sich aber auch durch einen der Teile erstrecken, derart, daß dieser Teil aus beiden Materialien besteht. In jedem Falle verläuft die Fließnaht zwischen den Bereichen der beiden Materialien derart, daß das Dichtflächenpaar, durch das die Verschlußeinheit in geschlossenem Zustand dicht gehalten wird, mindestens teilweise aus einer ausgußteilseitigen Dichtfläche aus dem Ausgußmaterial und einer verschlußteilseitigen Dichtfläche aus dem Verschlußmaterial besteht

Die Fließnaht zwischen den beiden Materialien entsteht durch Aneinandergießen der beiden Materialien. Es kann sich dabei um eine Frontfließnaht handeln, die dadurch entsteht daß die beiden Materialien in gieß- bzw. fließfähigem Zustand aufeinandertreffen. Es kann sich auch um eine Kaltfließnaht handeln, die dadurch entsteht, daß eines der Materialien in gieß- bzw. fließfähigem Zustand auf das andere, bereits etwas ausgekühlte Material trifft Auch eine Scherfließnaht ist vorstellbar.

Die Verschlußeinheit wird hergestellt, indem in einen Gießhohlraum, der im wesentlichen das Negativ der Verschlußeinheit in geöffnetem Zustand darstellt, aus zwei oder mehreren verschiedenen Gießöffnungen die beiden Materialien eingegossen werden und indem die Gießparameter derart eingestellt werden, daß die beiden Materialien an der für die Fließnaht vorgesehenen Stelle des Hohlraumes im vorgesehenen Zustand aufeinandertreffen. Wie im folgenden noch im Detail beschrieben werden soll, kann es vorteilhaft oder notwendig sein, im Gießhohlraum Schieber vorzusehen, die während dem Gießen bewegt werden. Die für die Lage und die Qualität der Fließnaht relevanten Gießparameter sind für jedes Materialpaar und jede Form von Verschlußeinheit entsprechende Gießtemperaturen, Gießgeschwindigkeiten, zeitliche Koordination der beiden quasi simultanen Gießvorgänge sowie Dauer und Maß des Nachdruckes bzw. der Nachdrücke.

Das Ausgußmaterial ist der Art und Weise angepaßt, in der die Verschlußeinheit am Gebinde befestigt werden soll, d.h. mit anderen Worten, es ist beispielsweise schweißbar, klebbar etc. Die Materialpaarung von Ausgußmaterial und Verschlußmaterial ist derart gewählt, daß sie zusammen ein gut dichtendes Dichtflächenpaar bilden können; d.h., es ist vorteilhafterweise nur eines der Materialien starr, während das andere flexibel und anschmiegbar ist Bθispiθlsweisθ hat das Ausgußmaterial Eigenschaften derart, daß der Ausgußteil eine genügende Stabilität aufweist, um der Verschlußeinheit eine für Gebrauch, Transport etc. genügende mechanische Festigkeit zu verleihen. Das Verschlußmaterial hat Eigenschaften derart, daß es genügend flexibel und elastisch ist, um sich an Dichtflächen des Ausgußmaterials für eine möglichst dichte Verbindung anschmiegen zu können, und daß es genügend elastisch ist, um den beim Öffnen und Schließen der Verschlußeinheit unumgänglichen Deformationen standhalten zu können. Ferner kann das Verschlußmaterial beispielsweise Eigenschaften für gewünschte Dekorations-Funktionen haben.

Es kann aber auch das Verschlußmaterial starrer sein als das Ausgußmaterial.

Aus Gründen der Wiederverwertung ist es vorteilhaft, die beiden Materialien aus der gleichen Kunststoffgruppe zu wählen. Für die Herstellung stellt dies aber keine zwingende Bedingung dar. Als Materialpaare werden beispielsweise amorphes und teilkristallines Polypropylen (PP) vorgeschlagen oder Polyethylen mit niedriger Dichte (LD-PE) und Polyethylen mit hoher Dichte (HD-PE). Für chemisch beständige Verschlußeinheiten kommen auch weiches und hartes Polyvinylchlorid (PVC) in Frage. Es können auch Materialpaare, bestehend aus einem mit anorganischen Stoffen (z.B. Glas) gefüllten Polymer, und dasselbe Polymer ohne Füllstoff oder dasselbe Polymer in fester und geschäumter Form zur Anwendung kommen. Für Verschlu߬ einheiten mit einer hohen Gasdichte eignen sich Materialpaare bestehend aus einerseits Polyester (PET), Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) als Grundmaterial und andererseits Ethylen- Vinylalkohol-Copolymerisat (EVOH), semikristallines Polyamid (MXD-6) hergestellt durch Polykondensation von Metaxylendiamin und Adipinsäure, Flüssig-Kristall-Polymer (LCP), Polyethylenπaphthalat (PEN), Polyacrylonitril (PAN), amorphes Polyamid (APA), Polyviπyldien- chlorid (PVDC) oder ein mit Scavenger gefülltes Polymer als Barrierematerial.

Es zeigt sich, daß bei einer Materialpaarung mit einem kristallinen oder teilkristallinen und einem amorphen Kunststoff gute Fließnähte herstellbar sind, wenn ein Glasumwandlungspunkt des kristallinen Materials im Schmelzbereich des amorphen Materials liegt und die beiden Materialien in diesem Temperaturbereich aufeinandertreffen. Ein Beispiel für eine derartige Materialpaarung ist die bereits oben erwähnte Kombination von teilkristallinem und amorphem Polypropylen.

Zusätzlich zur Verbindung der beiden Materialien durch die Fließnaht kann diese formlich noch derart ausgestaltet sein, daß sie auch eine Formschlußverbindung darstellt

Der Verschluß, auf den sich die Erfindung an zweiter Stelle bezieht, weist auch einen Teil mit einer öffnung (Öffnungsteil) und einen die Öffnung des Öffnungsteils verschließenden Teil (Verschlu߬ teil) auf. Dabei ist der Öffnungsteil beispielsweise ein ganzes Gebinde aus Kunststoff mit einer Öffnung oder aber der Ausgußteil einer Verschlußeinheit, wie sie beispielsweise auf Glas- oder Metallgebinden zur Anwendung kommt. Der Verschluß wird durch Aufsetzen des Verschlußteils auf den Öffnungsteil verschlossen, bzw. durch Abheben oder Wegschwenken des Verschlußteils geöffnet. Verschlußeinheiten aus Kunststoff, die einen Ausgußteil (Öffnungsteil) und einen Verschlußteil aufweisen, werden, wie oben schon angedeutet, durch Spritzgießverfahren hergestellt: entweder einstückig mit einem Verbindungsteil, der Ausgußteil und Verschlußteil permanent verbindet, oder zweistückig als separater Ausgußteil und separater Verschlußteil. Auch Kunststoffgebinde und zugehörige Verschlußteile (Deckel) werden üblicherweise separat hergestellt. Üblicherweise werden also derartige Verschlüsse in offenem Zustand hergestellt und dann in einem weiteren Herstellungsschritt vor oder nach der Montage am Gebinde und/oder dessen Füllung geschlossen.

Die Gießformen für Öffnungsteil und Verschlußteil solcher Verschlüsse sind derart ausgestaltet, daß beide Teile Dichtflächen aufweisen, die durch einen mechanischen Schließvorgang gegeneinander gepreßt werden, wobei für diesen Schließvorgang durch vorgesehene Formschlu߬ mittel zwischen Verschlußteil und Öffnungsteil eine formschlüssige Verbindung hergestellt wird. Der Formschluß wird bewirkt beispielsweise durch ein Gewinde oder bei Schnappverschlüssen durch eine entsprechende Deformation mindestens des einen Teiles. Die Dichtung, die durch derartige, gegeneinander gepreßte Dichtflächen erzielt werden kann, ist üblicherweise absolut genügend für Pulver und Flüssigkeiten und bleibt auch gut dicht nach zahlreichem Öffnen und Wiederverschließen. Hingegen ist ihre Dichtigkeit für Gase und Keime insbesondere bei längerer Lagerung nicht genügend.

Um eine Dichtigkeit für Gase und Keime zu erlangen, werden in die oben beschriebenen Verschlüsse als zusätzliches Dichtungsmittel oder Gasbarriere beispielsweise Aluminiumfolien eingelegt, die dann beim ersten Öffnen entfernt werden müssen.

Es ist nun an zweiter Stelle Aufgabe der Erfindung, einen Kunststoffverschluß mit einem Öffnungsteil und einem Verschlußteil zu schaffen, der ohne zusätzliche Dichtungsmittel mindestens bis zum ersten Öffnen eine Gas- und Keimdichtheit aufweist, die der Gas- und Keimdichtheit des Verschlußmaterials im wesentlichen entspricht. Das heißt mit anderen Worten, die Dichtheit des erfindungsgemäßen Verschlusses soll im Neuzustand etwa so sein, wie wenn Öffnungsteil und Verschlußteil als untrennbares Teil vorgesehen wären. Femer ist es an dritter Stelle Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, nach dem die erfindungsgemäße Verschlußeinheit hergestellt wird.

Diese letztgenannte Aufgabe wird für den Kunststoffverschluß mit einem Öffnungsteil und einem Verschlußteil, die derart ausgestaltet sind, daß in geschlossenem Zustand der Verschlußeinheit mindestens eine Dichtfläche am Öffnungsteil mechanisch gegen eine entsprechende Dichtfläche am Verschlußteil gepreßt wird, dadurch gelöst, daß vor dem ersten Öffnen der Verschlußeinheit mindestens eine Dichtfläche am Verschlußteil und eine entsprechende Dichtfläche am Öffnungsteil so aneinander haften, daß der erste Öffnungsvorgang mehr Kraft erfordert als jeder folgende Öffnungsvorgang, daß aber beim ersten Öffnungsvorgang die Dichtflächen nicht beschädigt werden. Das an dritter Stelle betrachtete Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dichtflächenpaar derart thermisch behandelt wird, daß seine Dichtflächen dadurch so aneinander haften, daß sie beim ersten Öffnen mit einem zumutbaren Kraftaufwand voneinander getrennt werden können, ohne daß die Dichtflächen beschädigt werden.

Der an zweiter Stelle betrachtete erfindungsgemäße Verschluß weist mindestens ein Dicht¬ flächenpaar auf, dessen Dichtflächen vor dem ersten Öffnen nicht nur mechanisch gegeneinander gepreßt werden sondern zusätzlich aneinander haften. Diese zusätzliche Haftverbindung wird im wesentlichen durch eine thermische Behandlung von mindestens einer der Dichtflächen des Dichtflächenpaares erzeugt Die Wärmebehandlung wird bei aufeinandergepreßten Dichtfiächen, d.h. bei geschlossenem Verschluß oder unmittelbar vor dem Schließen des Verschlusses durchgeführt. Dabei ist die Wahl der Materialien von Öffnungsteil und Verschlußteil und die Wahl der Parameter der Wärmebehandlung derart, daß die Haftverbindung beim ersten Öffnen des Verschlusses durch den Verbraucher mit einem zumutbaren Kraftaufwand aufgelöst werden kann, wobei die Haftverbindung irreversibel zerstört wird, die mechanische Dichtfähigkeit des Dichtflächenpaares aber nicht vermindert wird.

Wird der Verschluß nach dem ersten Öffnen wieder verschlossen, wird das Dichtflächenpaar (oder die Dichtflächenpaare) wieder mechanisch gegeneinandergepreßt. Die zusätzliche Haftverbindung fehlt dann.

Ein weiterer Vorteil eines Verschlusses mit einer Haftverbindung zwischen den Dichtflächen des Öffnungsteils und des Verschlußteils besteht darin, daß die Innenseite oder die Außenseite des Verschlusses für eine weitere Erhöhung der Gasdichtigkeit mit einem Barrierematerial, beispielsweise mit Siliziumoxid oder Aluminium beschichtet werden kann, wobei die Gefahr, daß die Beschichtung durch eine Relativbewegung zwischen den beiden Teilen beschädigt wird, stark vermindert ist. Es ist auch möglich, daß die mechanische Dichtfunktion von der Haftverbindung quasi getrennt wird, derart, daß ein Dichtflächenpaar eine gute mechanische Dichtung bewirkt, während ein zweites Dichtflächenpaar eine weniger gute mechanische Dichtung darstellt und hauptsächlich die zusätzliche Dichtung durch Haftverbindung übernimmt

Die Dichtflächen werden zur Erstellung der Haftverbindung beispielsweise nach dem Schließen des Verschlusses als Paar mit Ultraschall leicht verschweißt Es kann auch eine oder es können beide Dichtflächen unmittelbar vor dem Schließen der Verschlußeinheit durch Warmluft oder mit einer Flamme erwärmt werden, wobei bei Verwendung einer entsprechenden Flamme die betroffenen Oberflächen gleichzeitig desoxidiert werden. Es ist auch eine Erwärmung durch Hochspannungsentladung denkbar. Es ist auch eine Reibschweißung zur Erstellung der Haftverbindung zwischen den Dichtflächen denkbar.

Die beiden durch die Wärmebehandlung zu verbindenden Dichtflächen können aus demselben Kunststoff oder aus verschiedenen Kunststoffen sein. Verschiedene Kunststoffe sind vorteilhaft, wenn die Anforderungen an die beiden Teile beispielsweise in Bezug auf Flexibilität verschieden sind, wie das bei einem Schnappverschluß der Fall sein kann. Beispiele für dazu anwendbare Materialpaare sind wiederum teilkristallines und amorphes Polypropylen, Polyethylen mit hoher und mit niedriger Dichte, hartes und weiches Polyvinylchlorid, mit einem anorganischen Stoff (z.B. Glas) gefülltes und ungefülltes Polymer, festes und geschäumtes Polymer. Weitere mögliche Materialpaarungen sind Polyester (PET), Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) als das eine Material und Ethylen-Vinylalkohol-Copolymerisat (EVOH), semikristallines Polyamid (MXD-6) hergestellt durch Polykondensation von Metaxylendiamin und Adipinsäure, Fiüssig-Kristall-Poiymer (LCP), Polyethylennaphthalat (PEN), Poiyacrylonitril (PAN), amorphes Polyamid (APA), Polyvinyldienchlorid (PVDC) oder ein mit Scavenger gefülltes Polymer als das andere Material.

Anhand der folgenden Figuren soll nun die erfindungsgemäße Verschlußeinheit und das Verfahren zu deren Herstellung an beispielhaften Ausführungsformen mehr im Detail beschrieben werden. Dabei zeigen:

Figur 1 eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlußeinheit in unmittelbar hergestelltem, also offenem Zustand (Schnitt); Figur 2 die Verschlußeinheit gemäß Figur 1 in geschlossenem Zustand (Schnitt);

Figur 3 ein Detail eines Gießhohlraumes mit Schieber;

Figuren 4 bis 6 weitere beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verschlußeinheit; Figuren 7 und 8 zur Erläuterung der Herstellung der Verschlußeinheit gemäß Figur 6 ein Schnitt durch die Verschlußeinheit zur Darstellung der Schieberbewegung (Figur 7) und ein Zeitdiagramm des Gießverfahrens (Figur 8);

Figur 9 ein quasi endloses Band von erfindungsgemäßen Verschlußeinheiten;

Figur 10 ein Schema einer Anordnung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verschlu߬ einheiten; und

Figur 11 im Schnitt und in geschlossenem Zustand einen erfindungsgemäßen Kunststoffver¬ schluß in der Form einer Verschlußeinheit für die Montage an einem beispielsweise halslosen Gebinde. Diese Verschlußeinheit stellt eine beispielhafte Ausführungs¬ form des Verschlusses dar. Wie bereits eingangs dargelegt, sind viele weitere Ausführungsformen denkbar.

Figur 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlußeinheit im Schnitt, und zwar so wie sie hergestellt wird, also in offenem Zustand. Die Verschlußeinheit weist einen Ausgußteil 10, einen Verschlußteil 20 und einen Verbindungsteil 30 auf, wobei der Ausguβteil aus einem Ausgußmaterial A und der Verschlußteil aus einem Verschlußmaterial B besteht. Die beiden Teile sind im Bereich des Verbindungsteils 30, durch eine Fließnaht 31 miteinander verbunden. Mögliche Positionen der beiden Eingießöffnungen im Gießhohlraum zur Herstellung der dargestellten Verschlußeinheit sind mit den beiden Pfeilen A und B angedeutet.

Figur 2 zeigt dieselbe Verschlußeinheit wie Figur 1 in geschlossenem Zustand. Es ist aus einem Vergleich der Figuren 1 und 2 ersichtlich, daß beim Schließen und beim öffnen der Verschlu߬ einheit der Verbindungsteil 30 und die zur Dichtung zwischen Ausgußteil und Verschlußteil dienenden Bereiche 22 des Verschlußteiles stark deformiert werden. Damit die Verschlußeinheit zahlreiche Öffnungs- und Schließvorgänge schadlos überlebt und damit auch nach vielen derartigen Vorgängen die Verschlußeinheit noch genügend dicht abschließt, muß das Material dieser Bereiche entsprechend weich und elastisch sein. Dies bedingt aber andererseits, daß das Material des Ausgußteiles entsprechend starr ist, um die mechanische Stabilität der Verschlu߬ einheit zu gewährleisten. Soll die Verschlußeinheit durch Schweißen an einem Gebinde befestigbar sein, muß das Ausgußmaterial auch schweißbar sein.

Alle obigen Bedingungen werden erfüllt durch das Materialpaar Polypropylen kristallin und amorph, mit dem im Bereich des Verbindungsteils 30 auch eine feste Fließnaht 31 zwischen den beiden Materialien A und B herstellbar ist.

Die Verschlußeinheit wird hergestellt durch im wesentlichen simultanes Eingießen der beiden Materialien in einen Gießhohlraum, der das Negativ der Verschlußeinheit in geöffnetem Zustand darstθllt, beispielsweise durch je einen Gießeingang im Bereich des Ausgußteils (Pfeil A) und des Verschlußteils (Pfeil B). Der genaue Startpunkt und die Geschwindigkeiten der beiden simultanen Gießvorgänge sind dabei derart eingerichtet, daß die beiden Materialien im Bereich des Verbindungsteils aufeinandertreffen.

Die genaue Position der Fließnaht zwischen den beiden Materialien und deren Form werden bestimmt durch die Form des Gießhohlraumes, durch Anfangspunkt und Geschwindigkeit der beiden simultanen Gießvorgänge und durch den Zustand der beiden aufeinandertreffenden Materialien (Temperatur, Viskosität). Position und Form der Fließnaht sind dadurch einer verfahrensgemäßen Streuung unterworfen. Zur Vermeidung dieser Ungenauigkeit oder zur Herstellung einer bestimmten Form der Naht, können an der für die Fließnaht vorgesehenen Positionen auch Schieber im Gießhohlraum vorgesehen sein, die unmittelbar nach dem Eintreffen mindestens des einen der beiden Materialien an der Fließnahtposition gezogen werden. Eine mit Schieber hergestellte Fließnaht ist genau positioniert und hat eine genaue, vorgegebene Form. Ihre Haftung wird aber geringer sein als bei einer entsprechenden Fließnaht, die ohne Schieber hergestellt wurde.

Ein Schieber ist insbesondere notwendig, wenn das eine Material zur Herstellung einer Kaltfließnaht schon etwas abgekühlt sein soll, wenn es mit dem anderen Material zusammentrifft, und aus diesem Grunde die Nahtposition etwas früher erreichen soll. Schieber können ebenfalls verwendet werden, wenn die Berührungsfläche der beiden Materialien derart geformt sein soll, daß die beiden Materialbereiche auch formschlüssig miteinander verbunden sind.

Figur 3 zeigt im Detail den Bereich der Fließnaht in einem Gießhohlraum zur Herstellung einer formschlüssigen Fließnaht. Es sind an der vorgegebenen Position der Fließnaht zwei Schieber 40 vorgesehen. Die Bewegung dieser Schieber ist mit dem Gießvorgang derart koordiniert, daß sie nach Eintreffen des Materials A, aber vor dem Eintreffen des Materials B, aus dem Gießhohlraum entfernt werden (Pfeile S). Dies bedeutet, daß das Material A eine Grenzfläche erhält, die der Form der Schieber entspricht und eine Anformung 41 bildet. Diese wird nach Entfernen der Schieber vom Material B umgössen, wodurch zusätzlich zur Verbindung der Fließnaht eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Materialien entsteht.

Figur 4 zeigt sehr schematisch eine weitere, beispielhafte Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Verschlußeinheit Bei dieser Ausführungsform besteht der Ausgußteil 10 ganz aus dem Ausgußmaterial A, der Verschlußteil 20 teilweise aus Verschlußmaterial B, teilweise aus Ausgußmaterial A. Die Fließnaht 31.1 verläuft über den ganzen Verschlußteil, derart, daß für die Hersteliung dieser Verschlußeinheit nur eine sehr kleine Menge des Verschlußmaterials B benötigt wird. Positionen für die Eingießöffnung sind wiederum mit Pfeilen A und B angedeutet.

Eine Verschlußeinheit, wie sie in der Figur 4 dargestellt ist, ist vorteilhaft, wenn das Ver¬ schlußmaterial B teuer ist, wie dies beispielsweise für EVOH der Fall ist. EVOH ist aber wegen seiner hohen Gasdichtheit als Barriereschichtmaterial für Verschlußeinheiten, die beispielsweise für kohlesäurehaltige Getränke eingesetzt werden, äußerst vorteilhaft. Mit PET als Ausgußmaterial und EVOH als Verschlußmaterial stellt die Ausführungsform gemäß Figur 4 aus diesen Gründen eine bezüglich Aufwand für Material eine gute, gasdichte Verschlußeinheit dar.

Zur Herstellung der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist in der Gießform ein Schieber 42 notwendig, der in der Figur ebenfalls angedeutet ist Dieser ist zu Beginn des Gießvorganges in einer Position, die um die Dicke des Materials A im Verschlußteil höher ist, als die in der Figur 4 dargestellte Position des Schiebers. Die beiden, quasi simultanen Gießvorgänge der Materialien A und B werden derart koordiniert, daß der Gießvorgang des Materials B abgeschlossen ist und der Schieber 42 in seine untere Position bewegt ist (Pfeil S), bevor das Material A den Bereich des Verschlußteiles erreicht. Die entstehende Fließnaht ist eine Kaltfließnaht

Figur 5 zeigt, wiederum sehr schematisch, eine weitere beispielhafte Ausführungsform, bei der der Bereich des Verschlußmaterials B weiter reduziert ist Das Verschlußmaterial B bildet eigentlich nur noch diejenigen Bereiche des Verschlußteiles 20, die die Dichtflächen für die geschlossene Verschlußeinheit bilden. Auch zur Herstellung dieser Verschlußeinheit ist ein beweglicher Schieber 42 im Gießhohlraum notwendig. Die einzelnen Teile der Verschlußeinheit und die Herstellung entsprechen im wesentlichen denjenigen der Verschlußeinheit gemäß Figur 4 und sind deshalb auch mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Figur 6 zeigt eine weitere, beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlußeinheit, in der nun der Bereich des Ausgußmaterials A im wesentlichen auf die Dichtflächen reduziert ist, derart, daß das Ausgußmaterial A nur einen durch eine Fließnaht mit dem eigentlichen Ausgußteil 10 verbundenen Dichtring 11 bildet und der Rest der Verschlußeinheit, insbesondere die verschlußteilseitige Dichtfläche aus dem Verschlußmaterial B besteht.

Figuren 7 und 8 zeigen schematisch, wie die Verschlußeinheit gemäß Figur 6 hergestellt wird, mit einer Schnittzeichnung, aus der die Schieberbewegung ersichtlich ist (Figur 7), und einem Zeitdiagramm (Figur 8) der beiden quasi simultanen Gießvorgänge (A und B) und der Schieberbe¬ wegung (S). Der Schieber 43 ist im Bereich des Verschlußteiles 10 angeordnet und hat zwei Positionen, eine obere Position o, wie sie für das Gießen des Ausgußmaterials A, bzw. des Dichtringes 11 notwendig ist und gegen rechts in der Figur dargestellt ist, und eine untere Position u, in der der Dichtring 11 seine definitive Position gegenüber dem Ausgußteil 10, bzw. gegenüber dem Gießhohlraum für die restlichen Teile der Verschlußeinheit, einnimmt und die links dargestellt ist.

Wie aus dem Zeitschema (Figur 8) ersichtlich ist, beginnt das Gießen des Materials B gegenüber dem Gießen des Materials A um t, verzögert. Der Schieber 43 wird von seiner oberen (o) in seine untere (u) Position bewegt, sobald das Material A gegossen ist, und das Material B den Bereich des Dichtringes noch nicht erreicht hat. Der Zeitbereich t, stellt die Komprimierzeit unter Nachdruck dar, auf den der Abkühlungsbereich folgt. Zum Gießzyklus gehören auch das Öffnen der Gießform, das Ausstoßen der Verschlußeinheit und das Wiederschließen der Form, während dem auch der Schieber 43 wieder in seine obere Stellung verschoben wird. Alle diese Vorgänge unterscheiden sich nicht von den entsprechenden Vorgängen beim Gießen mit nur einem Material und sind in dem Zeiteliagramm nicht dargestellt

In ähnlicher Weise, wie gemäß Figuren 6 bis 8 ein Dichtring hergestellt wird, der durch eine Fließnaht mit dem Ausgußteil verbunden ist, ist es vorstellbar, einen Dichtring herzustellen, der mit einer Fließnaht im Verschlußteil befestigt ist.

Figur 9 zeigt schematisch ein quasi endloses Band von erfindungsgemäßen Verschlußeinheiten. Diese sind auf zwei Fäden 50 aufgereiht Ein derartiges Band wird hergestellt, indem das Fadenpaar durch den Gießhohlraum geführt wird und koordiniert mit dem Gießzyklus vor¬ geschoben wird. Vorteilhafterweise sind die Fäden nicht ganz eingegossen, da sie in diesem Falle bei der Weiterverarbeitung der Verschlußeinheiten zerschnitten werden müßten oder die Verschlußeinheiten beim Lösen von den Fäden gefährdet wären, sondern die Fäden sind nur teilweise umgössen, so daß die Verschlußeinheiten zwar sicher an ihnen befestigt sind, daß sie aber einfach und ohne Beschädigung auch abgetrennt werden können.

Ein derartiges quasi endloses Band von Verschlußeinheiten kann in aufgerolltem Zustand einfach gelagert werden, kann kontinuierlich in eine Apparatur zur Weiterverarbeitung, beispielsweise zur Befestigung der Verschlußeinheiten auf entsprechenden Gebinden, eingespeist werden, und die Fäden können wiederverwendet werden.

Anstelle eines Fadenpaares kann als Transport- und Lagerhilfsmittel für die erfϊndungsgemäßen Verschlußeinheiten auch nur ein Faden, mehrere Fäden oder ein Folienband zur Anwendung kommen.

Figur 10 zeigt noch schematisch eine Anordnung zur Herstellung von erf dungsgemäßen Verschlußeinheiten in Form eines quasi endlosen Bandes, wie es beispielsweise in der Figur 9 dargestellt ist. Die Anordnung weist eine an sich bekannte Spritzgußmaschine 60 auf, die für das simultane Gießen zweier Materialien A und B eingerichtet und entsprechend gesteuert ist Ein Fadenpaar 50 oder ein anderes quasi endloses Transport- und Lagerhilfsmittel wird mittels Vorschubrollen 62 ab einer Vorratsrolle 61 durch den Gießhohlraum der Maschine gezogen. Das Fadenpaar 50 befördert die gegossenen Verschlußeinheiten aus der Gießmaschine in Form eines quasi kontinuierlichen Bandes 51. Dieses wird über eine Umlenkrolle 63 umgelenkt und auf einer Lager Transportrolle 64 aufgewickelt

Die Verschlußeinheit nach der weiteren Ausführungsform der Figur 11 besteht aus einem Ausgußteil (Öffnungsteil) 1 , einem Verschlußteil 2 und einem Verbindungsteil 3. Zwischen Verschlußteil und Ausgußteil ist ein inneres Dichtflächenpaar 21 und ein äußeres Dichtflächenpaar 22a vorgesehen. Beispielsweise besteht der Ausgußteil aus einem im wesentlichen starren Material, der Verschlußteil aus einem flexiblen und elastischen Material, wobei die beiden Materialien im Bereich des Verbindungsteiles 3 mittels einer Fließnaht miteinander verbunden sind. Beim Schließen der Verschlußeinheit und beim Öffnen wird der Verschlußteil deformiert, derart, daß im geschlossenen Zustand die Dichtflächenpaare aufeinandergepreßt werden.

Für die in der Figur 11 dargestellte Ausführungsform des erfinduπgsgemäßen Verschlusses ist das äußere Dichtflächenpaar 22a insbesondere geeignet als mechanische Dichtung. Das innere Dichtflächenpaar 21 ist insbesondere im geschlossenen Zustand der Verschlußeinheit für eine thermische Behandlung besser zugänglich, so daß dort beispielsweise durch eine Verschweißung der bereits aufeinanderiiegenden und gegeneinandergepreßten Dichtflächen die zusätzliche Verbindung durch Haftung erzeugt werden kann.

Selbstverständlich könnte auch beispielsweise nur das äußere Dichtflächenpaar vorgesehen sein und dessen Dichtflächen durch eine Haftverbindung miteinander verbunden sein.

Es zeigt sich, daß Verschlußeinheiten, wie in Figur 1 dargestellt, gute Eigenschaften aufweisen, wenn ihr Ausgußteil aus einem kristallinen oder teilkristallinen, ihr Verschlußteil aus einem amorphen Material hergestellt sind. Insbesondere eignet sich kristallines und amorphes Polypropylen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verschlußeinheit aus Kunststoff, die einen Ausgußteil (10), einen auch im geöffneten Zustand der Verschlußeinheit mit dem Ausgußteil verbundenen Verschlußteil (20) und ein die beiden Teile (10 und 20) im geschlossenen Zustand der Verschlußeinheit gegenein¬ ander abdichtendes Dichtflächenpaar aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinheit einen Bereich aus einem Ausgußmaterial (A) und einen Bereich aus einem Verschlußmaterial (B) aufweist, wobei die ausgußteilseitige Dichtfläche des Dichtflächenpaares mindestens teilweise aus dem Ausgußmaterial (A) und die verschluß- teilseitige Dichtfläche des Dichtflächenpaares mindestens teilweise aus dem Ver¬ schlußmaterial (B) besteht, und daß die beiden Materialbereiche durch eine Fließnaht (31) miteinander verbunden sind.

2. Verschlußeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgußteil (10) ganz aus dem Ausgußmaterial (A) besteht, daß der Verschlußteil (20) ganz aus dem Verschlußmaterial (B) besteht und daß die Fließnaht (31) im Bereich eines den Ausgußteil flexibel mit dem Verschlußteil verbindenden Verbindungsteil (30) liegt

3. Verschlußeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgußmaterial in den Verschlußteil reicht und die Fließnaht sich in das Verschlußteil erstreckt oder das Verschlußmaterial in den Ausgußteil reicht und die Fließnaht sich im Ausgußteil erstreckt

4. Verschlußeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Materialien einen Dichtring (11) bildet, der durch die Fließnaht im Ausgußteil oder im Verschlußteil befestigt ist.

5. Verschlußeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Materialien flexibler und elastischer ist als das andere.

6. Verschlußeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Materialien im wesentlichen kristallin oder teilkristallin, das andere im wesentlichen amorph ist und daß ein Glasumwandlungspunkt des kristallinen oder teilkristallinen Materials im Schmelzbe- reich des amorphen Materials liegt.

7. Verschlußeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Materialien ein mit einem anorganischen Stoff, vorzugsweise mit Glas gefülltes und ein nicht gefülltes Polymer sind.

8. Verschlußeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der beiden Materialien Polyester (PET), Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) ist und das andere Material Ethylen-Vinylalkohol-Copolymerisat (EVOH), semikristallines Polyamid (MXD-6) hergestellt durch Polykondensation von Metaxylendiamin und Adipinsäure, Flüssig-Kristall- Polymer (LCP), Poiyethylennaphthalat (PEN), Polyacrylonitril (PAN), amorphes Polyamid (APA), Polyvinyldienchlorid (PVDC) oder ein mit Scavenger gefülltes Polymer ist

9. Verschlußeinheit mit einem Öffnungsteil (1) und einem Verschlußteil (2), die derart ausgestaltet sind, daß in geschlossenem Zustand der Verschlußeinheit mindestens eine Dichtfläche am Öffnungsteil mechanisch gegen eine entsprechende Dichtfiäche am Verschlußteil gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet daß vor dem ersten Öffnen der Verschlußeinheit mindestens eine Dichtfiäche am Verschlußteil (2) und eine entsprechende Dichtfläche am Öffnungsteil (1 ) so aneinanderhaften, daß der erste Öffnungsvorgang mehr Kraft erfordert als jeder folgende Öffnungsvorgang, daß aber beim ersten Öffnungsvorgang die Dichtflächen nicht beschädigt werden.

10. Verschlußeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialpaar für die Dichtflächen teilkristallines und amorphes Polypropylen, Polyethylen mit hoher und niedriger Dichte, hartes und weiches Polyvinylchlorid, ein mit einem anorganischen Stoff gefülltes und ein ungefülltes Polymer oder ein festes und ein geschäumtes Polymer ist

11. Verfahren zur Herstellung der Verschlußeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Gießhohlraum, der im wesentlichen das Negativ der Verschlußeinheit in geöffnetem Zustand darstellt, im wesentlichen simultan durch eine Eingießöffnung im Bereich des Ausgußteiles das Ausgußmaterial (A) und durch eine Eingießöffnung im. Bereich des Verschlußteiles das Verschlußmaterial (B) eingegossen wird und daß die beiden Gießvorgänge derart koordiniert sind, daß die beiden Materialien (A, B) an der für die Fließnaht vorgesehenen Stelle des Gießhohiraumes aufeinander¬ treffen und eine Fließnaht (31) bilden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Positionierung und/oder Formung der Fließnaht einzelne Teile der Gießform während des Gießvorganges bewegt werden und daß vorzugsweise die beweglichen Gießformteile derart ausgestaltet sind, daß die Kaltfließnaht (31) zwischen den beiden Materialien (A, B) auch eine formschlüssige Verbindung darstellt.

13. Verfahren zur Herstellung einer Verschlußeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Verschluß in offenem Zustand durch Gießen hergestellt und nach der Herstellung geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dicht¬ flächenpaar (21) thermisch behandelt wird.