CH393953A - Verfahren zum Herstellen und zum Aufbringen von Dichtungseinlagen auf Behälterverschlüsse - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum Herstellen und zum Aufbringen von
Dichtungseinlagen auf Behälterverschlüsse
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen und zum Aufbringen von Dichtungseinlagen auf   Behälterverschlüs se,    insbesondere auf Metall- oder Kunststoffkappen, welche auf Glasbehälter oder Flaschen aufgesetzt werden.



   Die meisten Behälterverschlüsse haben kautschukartige Dichtungseinlagen, welche in Form von in Wasser dispergierten Dichtungsmassen auf die Verschlüsse aufgetragen und dann getrocknet werden.



  Obwohl diese kautschukartigen und derart gebildeten Dichtungseinlagen im allgemeinen gute Abdichteigenschaften besitzen, zeigen sie sowohl hinsichtlich der Aufbringungsmethode als auch in den Eigenschaften der fertigen Dichtungseinlagen gewisse Nachteile.



   Die in Form von wässrigen Kautschukdispersionen aufgetragenen Dichtungseinlagen, wie beispielsweise die sogenannten  eingespritzten Dich  tungen ,    schwanken in ihrer Breite und Dicke und zwar insbesondere an der Stelle, wo sich der aufgebrachte oder aufgespritzte Dichstreifen bei der Aufbringung überlappt. Der Dickenunterschied zwischen dieser Stelle und den anderen Bereichen der Dichtungseinlage kann zeitweise bis zu 25 % betragen und trägt zu den schlechten Abdichteigenschaften bei oder führt sogar zu einem vollständigen Versagen der Dichtungseinlage bei hermetischen Abdichtungen.



   Derartige Dichtungseinlagen benötigen weiterhin eine erhebliche Trockenzeit, die oft 60 bis 90 Minuten erfordert; hierbei wandern die in den Massen enthaltenen Seifen oder andere Schutzstoffe oder Stabi  lisationszufsätze    in Richtung auf die   Berührungs-    fläche von Dichtungseinlage und Verschlusskappe oder konzentrieren sich an der Berührungsfläche. Dadurch ergibt sich oft eine schlechte Haftung zwischen Dichtungseinlage und Verschlusskappe bzw. dessen Schutzschicht.



   Zweck der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem masshaltige oder in ihren Abmessungen genaue Dichtungseinlagen auf Behälterverschlüsse aufgebracht werden können. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren werden insbesondere die sich überlappenden Bereiche vermieden und in ihrem Gesamtbereich gleichmässig breite und gleichmässig dicke Dichtungseinlagen erhalten. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Erzielung einer verbesserten Haftung zwischen der Dichtungseinlage und dem kappenartigen Verschluss, indem eine Wanderung der Stabilisationszusätze in der Dichtungsmasse in Richtung auf die Berührungsfläche zwischen Dichtungseinlage und Verschluss verhindert wird.

   Weiterhin wird mit der voliegenden Erfindung ein neues Verfahren zur Aufbringung von Dichtungseinlagen vorgeschlagen, welches äusserst schnell und wirtschaftlich durchzuführen ist und zu hochwertigen, gut haftenden Dichtungseinlagen mit ausgezeichneten Abdichteigenschaften führt.



   Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass man auf den Verschluss eine gleichmässig mit feinen Gasbläschen durchsetzte Dispersion aufbringt, aus dieser durch Erwärmen auf etwa 120 bis 2050 C innerhalb von höchstens 10 Minuten im wesentlichen die gesamte Trägerflüssigkeit austreibt und die erhaltene, am Verschluss haftende schwammartige Dichtungsmasse mit gleichmässig offenporiger Struktur nachfolgend unter im wesentlichen vollständigem Eindrücken der Hohlräume und zu einer bleibend kompakten Dichtungs  einlage mit glatter, geschlossener Oberfläche verdichtet.



   Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Beispieles näher erläutert werden, in welchem alle Mengenangaben in Gewichtsteilen aufgeführt sind.



   Beispiel
Ein Gemisch aus 50 Teilen Oleinsäure, 50 Teilen Paraffinöl, 150 Teilen Wasser und 20 Teilen einer 28 % igen Ammoniaklösung wurde innig miteinander vermischt. Anschliessend wurden 15 Teile Eisenoxyd und 2000 Teile Baryt langsam zu dem Gemisch gegeben, worauf solange gerührt wurde, bis eine glatte   Dispersion    der Füllstoffe erreicht wurde. Darauf wurden 600 Teile einer zu 60 % konzentrierten, natürlichen Kautschuklatex zu der Füllstoffdispersion zugesetzt, worauf anschliessend noch 300 Teile für Latex geeignetes Talkum zugegeben wurden. Die Masse wurde solange gerührt, bis sie geschmeidig und glatt war, worauf so viel einer 40 % igen Bentonitlösung und 5 % igen Karaya-Gum-Lösung zugesetzt wurde, dass die Masse die gewünschten rheologischen Eigenschaften zeigte.



   Die nach dem obigen Verfahren hergestellte Dichtungsmasse enthielt eine beträchtliche Luftmenge in Form von sehr kleinen Blasen, welche in der ganzen Masse dispergiert waren. Die vorhandene Luftmenge betrug etwa 20   Vol %    der Masse und war derart stabil in dieser dispergiert, dass die Masse mehrere Monate ohne wesentliche Luftverluste aufbewahrt werden konnte.



   Um ein vorzeitiges Härten der Masse zu verhindern, wurde eine getrennte Härtungskomponente bereitet und der Masse unmittelbar vor ihrer Verwendung zugesetzt. Die Härtungskomponente bestand aus 3 Teilen   Schwefel,    3 Teilen Butylzimat (Zinkdi-butyl-dithiocarbamat), 10 Teilen Zinkoxyd und 16 Teilen Wasser, welche zur innigen Mischung in einer Kugelmühle behandelt worden waren. Diese Masse wurde in die Dichtungsmasse eingerührt, worauf die nunmehr einsatzfähige endgültige Masse mittels einer Düse auf mehrere Metallverschlüsse aufgebracht wurde.



   Die Verschlüsse oder Deckel wurden dann etwa 1 Minute in einen Ofen von 1930 C gebracht, anschliessend herausgenommen und auf Zimmertemperatur abgekühlt. Die Dichtungsmasse war vollständig getrocknet und hatte sich in eine stark geblähte Masse mit kleinen gleichmässig verteilten und miteinander verbundenen   Luftzellen    umgewandelt. Diese zellförmige Masse zeigte weiterhin eine vollständig offene Struktur, d. h. die Oberfläche der Dichtungsmasse bildete keinen festen Film, sondern war durch eine Vielzahl kleinster Öffnungen unterbrochen, welche mit den Zellen in der Dichtungseinlage in Verbindung standen.



   Diese zellförmige Masse war jedoch noch nicht ein annehmbares   Dichtungsmaterial,    da sie zu weich und schwammig war und bei Verwendung als Dichteinlage für   Olasbehälter    zu einem äusserst hohen Prozentsatz schlecht abgedichtete Behälter ergab. Zur Umwandlung der   zellförmigen    Masse zu einer geeigneten Dichtung wurden die Deckel unter eine Form geführt und anschliessend auf die aufgeblähten Dichtungseinlagen ein Druck von 23   kg/cm3    ausgeübt. Durch den Druck wurde die aufgeblähte Struktur zusammengedrückt und die erhaltenen Dichtungseinlagen waren glatt, zusammenhängend, von äusserst gleichmässiger Dicke und zeigten eine hervorragende Haftung an den Verschlüssen oder Deckeln.

   Insbesondere besassen die Dichtungseinlagen keine ungleichmässigen Bereiche an den Stellen. wo sich die flüssige Masse während des Aufbringens überlappte. Durch die Druckbehandlung waren alle Spuren der überlappenden Bereiche beseitigt.



   Die nach dem obigen Beispiel hergestellten Dichtungseinlagen waren glatt, zusammenhängend und von genauen Abmessungen und zeigten im allgemeinen ausgezeichnete Dichteigenschaften. Die Eigenschaften dieser Dichtungseinlagen sind tatsächlich im Hinblick auf die früheren bei der Herstellung von Dichtungsmaterial für Behälterverschlüsse gewonnenen Erfahrungen völlig überraschend, da bislang bei Herstellung derartiger in Wasser dispergierten Dichtungsmaterialien immer Wert darauf gelegt wurde, die gesamte Luft aus der Masse zu entfernen, um gerade die Bildung von Luftblasen und Löchern in den Dichtungsmassen zu verhindern. Aus diesem Grunde hat man bislang auch im allgemeinen das Dichtungsmaterial während der Herstellung einem Vakuum ausgesetzt. Bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird jedoch ganz im Gegenteil und freiwillig Luft in die flüssige Masse eingebracht.

   Es ist weiterhin auch überraschend, dass eine einmal gebildete schwammartige Dichtungseinlage unter Druck zu einer zusammenhängenden Masse verdichtet werden kann. Obwohl der Grund hierfür noch nicht vollständig aufgeklärt ist, so wird doch angenommen, dass die erfindnugsgemässen Dichtungseinlagen eine bestimmte, dem Material innewohnende, innere Klebrigkeit besitzen, welche es zulässt, dass der Kautschuk eine zusammenhängende Masse bildet, wenn die miteinander verbundenen Zellen durch den auf die Dichtungseinlage ausgeübten Druck zerstört werden.



   Die Anwesenheit einer angemessenen Luftmenge in der flüssigen Masse scheint für die Durchführung der vorliegenden Erfindung wesentlich, da dadurch die Bildung einer schwammartigen leicht zusammendrückbaren Dichtungseinlage möglich ist, welche unter angemessenem Druck zu ihrer endgültigen Grösse und Gestalt verdichtet werden kann. Es ist darüber hinaus notwendig, dass die vorhandene Luft in sehr feinverteiltem Zustand vorliegt und gleichmässig in der flüssigen Masse verteilt ist. Es wurde festgestellt, dass flüssige Massen, welche fein dispergierte Luft enthalten, schwammartige oder schwammige   Dichtungseinlagen    ergeben, welche durch - das erfindungsgemässe Verfahren zu Dichtungseinlagen mit ausgezeichneten Dichteigenschaften umgeformt werden können.

   Andererseits sind flüssige Massen, in  welchen die Luft in Form von grossen und unregelmässig verteilten Blasen vorhanden ist, für das verbesserte Verfahren völlig ungeeignet, das aus diesen Massen stark aufgeblähte und blasige Dichtungseinlagen erhalten werden, die nicht zufriedenstellend durch Druck verformt oder nachgeformt werden können.



   Es bestehen mehrere Wege, um Luft in die Latexmasse einzuführen, beispielsweise durch Rühren nach Ausbildung der Latex oder durch Einführen eines getrennt hergestellten Schaumes oder Seifensudes. Da bei diesen Verfahren leicht grosse Luftblasen in die Masse eingebracht werden können, wird das in dem Beispiel erwähnte Verfahren bevorzugt, bei welchem die Luft mit den Füllstoffen zugeführt wird. Es ist eine allgemein bekannte Tatsache, dass grosse Luftmengen von fein verteilten Füllstoffen okkludiert werden können oder auf andere Weise an diesen Füllstoffen anhängen, und dass Luft in fein verteilter Form in eine Latexmasse eingebracht wird, wenn man diese Füllstoffe der Latex zusetzt. Die Füllstoffe können als trockenes Pulver zugesetzt werden, wenn die Latex ausreichend stabilisiert ist oder sie können zuerst in eine Lösung des Stabilisators eingerührt werden.

   Ein Benetzen der Füllstoffe mit gewöhnlichem Wasser vor dem Zufügen zu der Latex ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren nicht praktisch, da die eingeschlossene Luft durch das Wasser verdrängt und demzufolge auch keine Luft in die Latex eingebracht wird. Wenn andererseits die Füllstoffe zuerst in einer wässrigen Lösung einer stabilisierenden Seife dispergiert werden, so wird die Luft in Form von sehr kleinen Blasen eingeschlossen, welche in der Stabilisatorlösung gleichmässig dispergiert sind. Wenn die   Fülistoffdispersion    der Latex zugesetzt wird, so verteilen sich die kleinen Luftblasen gleichmässig in der gesamten flüssigen Masse.



  Dichtungseinlagen, die durch Aufbringen einer derartigen Masse und schnelles Trocknen hergestellt sind, haben eine feine, gleichmässige   Zefistruktur    und können nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Druck nochmals verformt werden.



   Die Anwesenheit von Luft in der Dichtungsmasse hat noch andere und sehr wichtige Wirkungen. Wie bereits erwähnt, neigen die stabilisierenden und andere schützende Zusatzstoffe in den auf Latex basierenden Dichtungsmassen zu einer Wanderung in Richtung auf die Berührungsfläche von Dichtungseinlage und Verschluss, wenn das Trocknen und Koagulieren wie üblich durchgeführt wird. Die in den erfindungsgemässen Dichtungsmassen nunmehr vorhandenen   Luttzellen    wirken anscheinend als Reservoir oder als Luftfalle für das stabilisierende Material und verringern die Wanderung in Richtung auf den Verschluss.

   Weiterhin verhindert die Luft zusammen mit dem   verhältnismässig    kleinen Kautschukanteil und der grossen Füllstoffmenge die Ausbildung eines kontinuierlichen Kautschukfilmes oder eines Häutchens auf der Oberfläche der Dichtung während des Trocknens. Da das Dichtungsmaterial offen und porös bleibt, kann das Wasser sehr leicht aus der Masse entweichen, und ein sehr schnelles Trocknen ist möglich. Das schnelle Trocknen stört auch die Wanderung der Stabilisatoren, so dass die erfindungsgemässen Dichtungseinlagen eine ungewöhnlich feste Haftung an den Behälterverschlüssen zeigen. Die schnelle Verdampfung des Wassers durch die poröse Masse ergibt weiterhin eine ausreichende Kühlwirkung, so dass sogar bei den hohen Ofentemperaturen des erfindungsgemässen Verfahrens das Wasser in der Masse nicht siedet.

   Es ist wichtig, das Sieden zu verhindern, da sonst die Dichtungsmasse blasig wird.



  Schnelles Trocknen hat selbstverständlich noch den weiteren und sehr wesentlichen Vorteil, dass die Herstellung von verdichteten Behälterverschlüssen schneller erfolgt; ausserdem wird sowohl der Brennstoffverbrauch für die Trockenöfen als auch die notwendige Ofenfläche wesentlich verringert.



   Es wurde festgestellt, dass die Luftmenge in der flüssigen Masse innerhalb recht beträchtlicher Grenzen schwanken kann. Obwohl die in dem obigen Beispiel erwähnte Luftmenge 20 Vol % der flüssigen Masse ausmachte, kann auch ein angemessenes Aufblähen mit nur 10 % oder sogar 5 % erzielt werden, wenn die Luftblasen sehr klein sind. Die obere Grenze der in der Masse dispergierten Luftmenge bestimmt sich im   wesentlichen    durch praktische Erwägungen, wie beispielsweise das Eigenvolumen der Masse, der leichteren Handhabung usw. Im allgemeinen wird vorzugsweise nicht mehr als etwa 30 % Luft in die Masse eingebracht.



   Der Anteil an Kautschukfeststoffen und fein verteilten Füllstoffen ist nicht besonders wesentlich, solange der   Feststoffgèhalt    an Kautschuk so klein ist, dass die Masse beim Trocknen keine undurchlässige Haut bildet. Es wurde festgestellt, dass im allgemeinen etwa 200 bis 900 Gewichtsteile feinverteilter   Füll-    stoff je 100 Teile Kautschukfeststoffe zu guten Ergebnissen führt.



   Die als Stabilisator in der flüssigen Dichtungsmasse verwendete ammoniakalische Seife aus dem obigen Beispiel dient offensichtlich einem doppelten Zweck: Diese Seife zersetzt sich beim Erwärmen, wobei das ausgetriebene Ammoniak als zusätzliches Blähmittel während des Aufblähens der Dichtung wirkt. Die bei der Zersetzung der Seife erzeugte freie Fettsäure reagiert dann noch mit dem Zink in der Härtungskomponente, wobei eine unlösliche Zinkseife ausfällt. Die Anwesenheit einer derartigen unlöslichen Seife in dem getrockneten Film erhöht die Wasserfestigkeit des Dichtungsmaterials erheblich.



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf den im Beispiel erwähnten Stabilisator, nämlich Ammoniumoleat, beschränkt; es können vielmehr auch andere Stoffe, wie Ammoniumseifen anderer   Fett,    säuren und Harzsäuren verwendet werden.



   Das Trocknen kann bei jeder Temperatur durchgeführt werden, welche das gewünschte Aufblähen der Masse hervorruft und auch eine schnelle Koagulation mit sich bringt. Es wurde festgestellt, dass im  allgemeinen Temperaturen in einem Bereich von 120 bis 2050 C geeignet sind. Bei diesen Temperaturen können die allgemein zum Abdichten von Glasbehältern und Flaschen verwendeten Dichtungseinlagen, welche in ihrem aufgeblähten Zustand etwa 1,5 mm dick sind, in einem Zeitraum von 1 bis 3 Minuten trocknen. Dichtungseinlagen für Verschlüsse von Eimern oder grösseren Gefässen sind jedoch erheblich dicker, beispielsweise 7,6 mm, und erfordern eine Trockenzeit von 5 bis 10 Minuten. Andererseits können die manchmal für besondere Dichtungszwecke eingesetzten sehr dünnen, etwa 0,5 mm dicken Dichtungseinlagen schon in etwa 30 Sekunden getrocknet werden.

   Die Stärke des Metalls oder anderen Materials, aus welchem die Behälterverschlüsse gemacht werden, hat ebenfalls einen gewissen Einfluss auf die Trockengeschwindigkeit und muss demzufolge bei Festlegung der Trocknungstemperatur berücksichtigt werden. Zum Trocknen wird vorzugsweise ein Trockenofen gemäss USA-Patentschrift   2 610 131    verwendet, in welchem erhitzte Luft mit grosser Strömungsgeschwindigkeit über das zu trocknende Material geführt wird.



   Wie bereits erwähnt, müssen die erfindungsgemässen Dichtungen in ihrem getrockneten, schwammartigen Zustand leicht verdichtet werden und müssen genügend natürlichen Zusammenhalt besitzen, so dass sich das Dichtungsmaterial bei Ausübung eines Druckes zu einer festen kompakten Masse ausbildet.



  Natürliche Kautschuklatex ist für diesen Zweck am besten geeignet und wird daher für die vorliegende Erfindung bevorzugt. Es können jedoch auch andere Kautschuklatices oder wässrige Dispersionen von kautschukartigen Polymeren verwendet werden, wie beispielsweise Latices oder wässrige Dispersionen von Butadien/Styrol-Mischpolymeren, Butadien/Acrylni   tril - Mischpolymeren, Butadien / Styrol/Acrylnitril-    Terpolymeren, Polychloropren (Neopren),   Poily-    sulfidkautschuk (Thiokol), und Butylkautschuk. Im vorliegenden Fall wurden der Einfachheit halber die Latices und wässrigen Dispersionen derartiger kautschukartiger Polymere und auch die natürlichen Kautschuklatices als Kautschuklatex bezeichnet. Es wurde auch festgestellt, dass das Dichtungsmaterial vor dem Zusammendrücken nicht zu stark gehärtet werden muss.



   Zur Erzielung optimaler Ergebnisse muss das schwammartige Dichtungsmaterial im wesentlichen vollständig trocken sein oder darf nicht mehr als höchstens etwa 5 % und vorzugsweise nicht mehr als etwa   2 %    Feuchtigkeit zu dem Zeitpunkt enthalten, wenn die nachträgliche Verformung durchgeführt wird. Bei Vorhandensein grösserer Wassermengen während des Zusammenpressens kann die Haftung der Dichtung an dem Verschluss während des Zusammendrückens erheblich beeinträchtigt werden.



   Das nachträgliche Verformen der Dichtungen kann bei jedem Druck durchgeführt werden, bei welchem die schwammartige Struktur zerstört und die gewünschte endgültige Gestalt der Dichtung aufgedrückt werden kann. Die Festlegung des Druckes liegt im Rahmen des Könnens eines Fachmannes und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung.



  Ebenfalls kann die Temperatur, bei welcher die nachträgliche Verformung ausgeführt wird, je nach den Umständen ausgewählt werden, obwohl in vielen Fällen vorzugsweise bei Zimmertemperatur oder bei nur wenig höheren Temperaturen gearbeitet wird, um eine Zerstörung der Schutzschicht oder des Schutzlackes auf dem Behälterverschluss zu vermeiden.



   Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Dichtungen haben noch zusätzlich einen weiteren Vorteil; es wurde nämlich festgestellt, dass man auf die Dichtung in ihrem schwammigen Zustand jede beliebige Ausbildung oder Oberflächengestaltung eindrücken kann, welche für den besonderen Abdichtungszweck erwünscht ist. Die Dichtung kann beispielsweise eine vollkommen flache Dichtfläche erhalten oder kann nach Wunsch sowohl am Innenoder Aussenrand mit einer Wölbung versehen werden. Die erfindungsgemässen Dichtungseinlagen haben darüber hinaus eine derart hohe Dimensionsstabilität oder Masshaltigkeit, dass sie die genaue durch die Verformung aufgedrückte Gestalt unbeschränkt beibehalten.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Herstellen und zum Aufbringen von Dichtungseinlagen auf Behälterverschlüsse, bei welchem man auf den Verschluss eine fliessfähige Dispersion eines Elastomeren in einer Trägerflüssigkeit aufbringt und die Dispersion in der Wärme unter Austreiben der Trägerflüssigkeit zu einer mit gasgefüllten Hohlräumen durchsetzten Dichtungseinlage verfestigt, dadurch gekennzeichnet, dass man auf den Verschluss eine gleichmässig mit feinen Gasbläschen durchsetzte Dispersion aufbringt, aus dieser durch Erwärmen auf etwa 120 bis 2050 C innerhalb von höchstens 10 Minuten im wesentlichen die gesamte Trägerflüssigkeit austreibt und die erhaltene, am Verschluss haftende schwammartige Dichtungsmasse mit gleichmässig offenporiger Struktur nachfolgend unter im wesentlichen vollständigem Eindrücken der Hohlräume und zu einer bleibend kompakten Dichtungseinlage mit glatter,

   geschlossener Oberfläche verdichtet.

   UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Dispersion verwendet, welche einen Kautschuklatex, eine ammoniakalische Seife und feinteilige Füllstoffe enthält und vorzugsweise durch Einmischen eines konzentrierten Naturkautschuklatex in eine durch ammoniakalische Seife stabilisierte wässrige Dispersion der Hauptmenge der Füllstoffe hergestellt wurde.

   2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Dispersion mit einem Gewichtsverhältnis Füllstoff: Kautschukfeststoff von 2 bis 9:1 und/oder einem Luftgehalt von 5 bis 30 Vol. % verwendet 3. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man aus der aufgebrachten Dispersion durch Erwärmen auf vorzugsweise etwa 1930 innerhalb von höchstens 5, vorzugsweise höchstens 2 Minuten, die Trägerflüssigkeit im wesentlichen vollständig, vorzugsweise bis auf einen Flüssigkeitsgehalt der erhaltenen offenporigen Dichtungsmasse von höchstens 5, insbesondere 2 %, austreibt und die erhaltene offenporige Dichtungsmasse nachfolgend unter einem Druck von etwa 23 Kg/Cm2 verdichtet.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei vollständigem Eindrücken der Hohlräume die Dichtungseinlage gleichzeitig verformt wird.