DE2428907B2 - Verschlusseinsatz aus kunststoff fuer das thermoplastische verschweissen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschlußeinsatz aus Kunststoff für das thermoplastische Verschweißen mit einer Behälterwandöffnung, mit einem diesen überragenden, zylindrischen Hals, der ein Innengewinde und Führungsmittel zum Zentrieren des Einsatzes in der Behälterwandöffnung aufweist, und mit einem sich seitwärts erstreckenden ringförmigen Flansch, sowie mit einem durch Induktionswirkung erhitzbaren, zwischen den Oberflächen des Flansches und der Behälterwand angeordneten ringförmigen Leiterelement.

Es ist ein Kunststoffverschluß bekannt, der in der Öffnung einer thermoplastischen Behälterwand mittels Induktionsschweißung dauerhaft befestigt ist (US-PS 53 849). Dabei wir ein ringförmiges Leiterelement vor dem Schweißvorgang zwischen Behälterwand und Verschlußeinsatz eingesetzt, das sich gegen eine Ringfläche des Verschlußeinsatzes abstützt. Nach dem Verschweißen bleibt das seine körperliche Form nicht verändernde Leiterelement zwischen Verschlußeinsatz und Behälterwand eingebettet. Bei dieser Art der Verschweißung besteht die Gefahr einer unmittelbaren Einwirkung auf die Qualität der sich ergebenden Verbindung zwischen den benachbarten Oberflächen des Flansches und der Behälterwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschlußeinsatz aus Kunststoff für das thermoplastische Verschweißen zu schaffen und so auszubilden, daß die Verschweißung mit einem Leiterelement eine feste und innige Verbindung zwischen Verschlußeinsatz und Behälterwand gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das elektrische aus einem Kunststoff-Bindemittel mit MetaHpartikeln bestehende Leiterelement von einer in axialer Richtung offenen, ringförmigen Nut in der einen der Flansch-Oberflächen aufgenommen wird und während des Schmelzvorgangs durch einen am äußeren Umfang der Nut von der Flanschoberfläche abstehenden Vorsprung abgedichtet ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen

insbesondere darin, daß bei einer beträchtlichen Vereinfachung des Schweißvorgangs und seiner Vorbereitung die Verbindung selbst zwischen Behälterwand und Behälterwandflansch einstückig und vollständig gleichmäßig ausgeführt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Verschlußflansch zum Teil im Schnitt, zum Teil in Seitenansicht,

F i g. 2 eine Draufsicht auf denselben,

F i g. 3 einen vergrößert dargestellten Teilschnitt, der den Flansch in der Stellung für sein Anschweißen an die Innenseite einer Behälterwand wiedergibt,

F i g. 4 einen Teilschnitt ähnlich dem in F i g. 3 darge-

stellten, der den Flansch in der Stellung für sein Anschweißen an der Außenseite einer Behälterwand wiedergibt und

F i g. 5 einen Teilschnitt der in F ι g. 3 wiedergegebenen Einheit nach Beendigung des Verbindungsvor-

gangs.

Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, besteht der aus Kunststoff geformte Verschlußflansch 1 aus einem aufrechtstehenden, zylindrischen Hals 2, der einen mit Innengewinde versehenen Teil 3 aufweist. Das obere

Ende des Flanschhalses hat einen kurzen, gewindelosen Abschnitt 4 und endigt in einer in Umfangsrichtung verbreiterten Wulst 5. Die Außenfläche des Flanschhalses 3 beginnt an einer hinterschnittenen Oberfläche 6 unter der Wulst 5, die sich an einen kurzen Abschnitt 7 von vermindertem Durchmesser anschließt. Unterhalb des Abschnitts 7 ist der Flanschhals wieder in Umfangsrichtung zu einem Einführabschnitt 8 verdickt und von einem sich seitlich erstreckenden ringförmigen Bund 9 umgeben, der eine nach oben gerichtete Oberfläche 10 und eine nach unten gerichtete Oberfläche 11 aufweist.

Wie auch aus F i g. 3 und 4 ersichtlich, ist die obere

Bundoberfläche 10 mit einer nach oben gerichteten, ringförmigen Nut 12 versehen, die in radialer Richtung von dem Hals 2 entfernt ist. Ein elektrischer Leiter 13, der aus einem in thermoplastischen Werkstoff eingebetteten Metallpartikel besteht, ist in der Nut 12 untergebracht. Zu einem noch genauer zu erläuternden Zweck ist die radial innere Wand der Nut 12 an ihrer Übergangsstelle 14 in die obere Bundoberfläche 10 abgerundet. Ferner erstreckt sich die äußere Wand der Nut 12 über die Oberfläche 10, um so den Leiter 13 sicherer in der Nut 12 zu halten, und endigt in einem scharfen, ringförmigen Vorsprung 15. Die untere Oberfläche des Bundes 9 ist in ähnlicher Weise mit einer nach unten offenen Nut 16 versehen, wobei die innere Wand der Nut an ihrer Übergangsstelle 17 in die untere Bund-Oberfläche U abgerundet ist und die äußere Wand der Nut sich in einem scharfen, ringförmigen Vorsprung 18 unter die Oberfläche 11 erstreckt. Das untere Ende des Flansch-Halses 2 endigt in einem gewindelosen, unteren Einführungsteil 19, der sich unter die untere Bund-Oberfläche 11 erstreckt. Ein ringförmiger Hohlraum 20 ist innerhalb des Flanschhalses an-

geordnet und erstreckt sich von der unteren Bund-Oberfläche 11 bis zu einer Stelle oberhalb der oberen Bund-Oberfläche 10.

Für die Befestigung des Flansches 1 an einem Behälterwandabschnitt 21, der mit einer ebenen Öffnung 22 versehen ist, läßt sich aus einsm Vergleich von F i g. 3 und 4 ersehen, daß der Flansch mit gleicher Leitigkeit entweder an der Innenseite oder an der Außenseite der Behälterwand anbringbar ist. Beispielsweise erfordern große, einteilige, im Blas-Preß-Verfahren hergestellte Trommeln, daß der Verschlußflansch an der Außenfläche angebracht wird, während im Spritzgußverfahren hergestellte, zweiteilige Eimer erfordern können, daß der Flanschhals sich nach oben durch die Öffnung in dem Eimerdeckel erstreckt, um das für die Stapelbarkeit erforderliche niedrige Profil zu erzielen. F i g. 3 veranschaulicht die gegenseitige Lage der Teile vor dem Verbindungsvorgang, wenn der Flansch an der Unterseite eines Eimerdeckels zu befestigen ist. Hier ist ersichtlich, daß der verbreiterte Halsteil 8 als Vorläufer für das Zentrieren des Flanschhalses 2 in der Behälterwandöffnung 22 wirkt, so daß die Unterfläche der Behälterwand 21 auf den Halsvorsprung 15 aufruht und auch an der oberen Oberfläche des Leiters 13 anliegt. Bei Aufbringung eines abwärts gerichteten Druckes und Einbringung der Einheit in ein magnetisches Feld ist der Flansch 1 bereit für seine Induktionsschweißung an die Behälterwand 21. Wenn der Induktionsschweißvorgang beginnt, fängt das Kunststoff-Bindemittel in dem Leiter 13 an, mit den Wänden der Nut 12 zusammenzuschmelzen. Der Vorsprung 15 fängt ebenfalls an zu schmelzen, indem er die obere Oberfläche 10 des Bundes 9 veranlaßt, sich auf die Unterfläche der Behälterwand 21 zuzubewegen. Wenn diese Bewegung stattfindet, wirkt der Vorsprung 15 als ein Damm gegen das Ausfließen des Kunststoff-Bindemittels, während die abgerundete Übergangsstelle 14 den radial nach innen gerichteten Fluß des Bindemittels begünstigt. Im Ergebnis werden, wie aus F i g. 5 ersichtlich, der Bund und die Behälterwand einteilig durch eine homogene Verbindung der zueinander benachbarten Oberflächen des Flansches und der Behälterwand aneinander angeschlossen. Als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme während des Verbindungsvorgangs verhindert der Hohlraum 20 die Übertragung einer möglichen Wärmekonzentration direkt auf den mit Gewinde 3 versehenen Teil, der ein unerwünschtes Verziehen in diesem Bereich zur Folge haben könnte. Wie aus' Pi g. 4 ersichtlich, kann der vorerwähnte Verbindungsvorgang alternativ dadurch durchgeführt werden, daß die untere Bund-Oberfläche 11 mit der Oberseite der Behälterwand 21 verbunden wird In diesem Fall sichert der Flansch-Einführungsteil 19 das ordnungsgemäße und leichte Zentrieren des Bundes 9 in der Behälterwandöffnung 22. Wie bei der Anordnung nach F i g. 3 verursacht der Vorsprung 18 zusammen mit der abgerundeten Übergangsstelle 17 ein leichtes, radial nach innen gerichtetes Fließen des Bindemittels in dem Leiter 13. Das Ergebnis ist wiederum eine homogene, thermoplastische Verbindung des Flansches mit der Außenseite der Behälterwand, wie sie für nach dem Blasformverfahren hergestellte Behälter erforderlich sein würde.

Wie ferner aus F i g. 5 ersichtlich, wird die Verschlußeinheit durch den Gewindeeingriff eines Verschlußstopfens 23 in den Flanschhals 2 vervollständigt, der einen in Umfangsrichtung verbreiterten Kopf 24 mit einem selbstabdichtenden Teil 25 in abdichtendem Eingriff mit dem Flanschwulst 5 aufweist. Eine eingriffsichere Kappenversiegelung 26 wird dann über dem Flansch und dem Stopfen angebracht, die eine Deckelplatte 27, einen herabhängenden Mantel 28 und eine ringförmige Dichtung 29 aufweist. Der Mantel 28 wird dicht gegen die unterschnittene Oberfläche 6 an dem Halswulst gebördelt, so daß die Dichtung 29 fest gegen die Wulst 5 und den Stopfenkopf 24 gepreßt wird.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß eine vollständig abgedichtete Verschlußeinheit wirksam einteilig mit der Wand eines Kunststoffbehälters verbunden ist. Die Beschreibung behandelte zwar die Anwendung des Induktionsverbindungsvorgangs, es ist aber darauf hinzuweisen, daß andere thermoplastische Verbindungsverfahren, wie Ultraschallschweißung und Reibungsschweißung (spin welding) gleichfalls bei der erfindungsgemäßen Bauweise verwendbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verschlußeinsatz aus Kunststoff für das thermoplastische Verschweißen mit einer Behälterwandöffnung mit einem diesen überragenden, zylindrischen Hals, der ein Innengewinde und Führungsmittel zum Zentrieren des Einsatzes in der Behälterwandöffnung aufweist, und mit einem sich seitwärts erstreckenden ringförmigen Flansch, sowie mit einem durch Induktionswirkung erhitzbaren, zwischen den Oberflächen des Flansches und der Behälterwand angeordneten ringförmigen Leiterelement, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische aus einem Kunststoff-Bindemittel mit Metaiipartikeln bestehende Leiterelement (13) von einer in axialer Richtung offenen, ringförmigen Nut (12) in der einer der Flansch-Oberflächen (10, U) aufgenommen wird und während des Schmelzvorgangs durch einen am äußeren Umfang der Nut (12) von der Flanschoberfläche (10,11) abstehenden Vorsprung (15,18) abgedichtet ist

2. Verschlußeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12) sowohl auf der oberen als auch der unteren Flanschoberfläche (10, 11) ausgebildet ist und das thermoplastische Verschweißen des Flansches (9) entweder mit der inneren oder der äußeren Oberfläche der Kunststoffbehälterwand (21) stattfindet.

3. Verschlußeinsatz nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Hohlraum (20), der innerhalb des Flanschhalses (9) zwischen dem Halsgewinde (3) und dem elektrischen Leiterelement (13) ausgebildet ist.