FASERVERSTÄRKTES SPRUNGSCHARNIERGELENK SOWIE VERFAHREN ZU FIBER REINFORCED JUMP HINGE AND METHOD FOR
SEINER HERSTELLUNGHIS PRODUCTION
Die Erfindung betrifft ein Sprungschamiergelenk, einen damit ausgestatteten Verschluss für Flaschen, Tuben, Schachteln sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Verschlusses.The invention relates to a hinge hinge, a closure for bottles, tubes, boxes equipped therewith and a method for producing such a closure.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf sog. Klappdeckelverschlüsse mit in die Öffnungsstellung aufspringendem Klappdeckel.The invention relates in particular to so-called hinged-lid closures with hinged lid opening up into the open position.
Ziel der Erfindung ist es, ein Scharniergelenk sowie einen Klappdeckelverschluss mit über lange Zeitdauer gewährleisteter automatischer Sprungfunktion zu schaffen.The aim of the invention is to provide a hinge joint and a hinged lid closure with an automatic snap function guaranteed over a long period of time.
Erreicht wird dies dadurch, dass zwischen einem Unterteil und einem Oberteil des Verschlusses eine im Zwei-Komponenten-Spritzgiessverfahren (2K-Verfahren) im aufgeklappten Zustand eingespritzte Brücke oder Gelenkverbindung, bei der es sich vorzugsweise um ein Spannband handelt, aus einem mit Fasern verstärktem Kunststoff so angeordnet ist, dass die Endbereiche der Gelenkverbindung in ein Unterteil und ein Oberteil eines Verschlusses eingreifen. Die Endbereiche sind vorzugsweise dickwandiger als die Brücke selbst. Bevorzugt wird ein sog. LFT-Kunststoff (Langfaserverstärktes thermoplastisches Kunststoffmaterial) verwendet, der 1 bis 10 mm, vorzugsweise 5 bis 10 mm, lange Fasern umfasst, was eine starke Vernetzung des elastischen Faser-Festkörpers mit dem weichelastischen Kunststoffmaterial hervorruft.
Man erzielt so einen Effekt der Dauerelastizität, wie er von Glasfiberstäben her bekannt ist. Dabei soll die Brücke mit einem Film verbunden oder von ihm umgeben sein, der sich zwischen dem Unterteil und Oberteil erstreckt und ebenfalls spritzgeformt wird. Dies dient einerseits der Stabilisierung des Scharniers und andererseits der Beständigkeit gegenüber Lastwechseln. Das Einspritzen der teilweise stark verdickten Endbereiche der Brücke in den Ober- und Unterteil ist für die Funktionstüchtigkeit des Scharniers wichtig. Es führt dazu, dass nach dem Umklappen des Oberteiles auf den Unterteil die vorgespannte Brücke sich nicht von den Teilen oder dem Film lösen kann. Dagegen würde ein unverstärkter Kunststoff im Laufe von Monaten der Lagerung unter Spannung kriechen. Dies wird durch die erfindungsgemässe Anordnung des Scharniers verhindert. Ausserdem führt das Umspritzen der Brücke mit einem Film aus weicheren Kunststoff zur Erhöhung der Wechselfestigkeit und kann auch aus hygienischen Gründen gewünscht sein.This is achieved by the fact that between a lower part and an upper part of the closure, a bridge or articulated connection, which is preferably a tension band, is injected in the two-component injection molding process (2K process) when opened, and is made of a fiber-reinforced plastic is arranged so that the end regions of the articulated connection engage in a lower part and an upper part of a closure. The end regions are preferably thick-walled than the bridge itself. A so-called LFT plastic (long-fiber-reinforced thermoplastic material) is preferably used, which comprises 1 to 10 mm, preferably 5 to 10 mm, long fibers, which strongly crosslinks the elastic fiber solid with the soft elastic plastic material. An effect of permanent elasticity is achieved, as is known from glass fiber rods. The bridge should be connected to or surrounded by a film that extends between the lower part and the upper part and is also injection molded. This serves on the one hand to stabilize the hinge and on the other hand to ensure resistance to load changes. Injecting the partially thick end portions of the bridge into the upper and lower part is important for the functionality of the hinge. As a result, after the upper part has been folded over onto the lower part, the prestressed bridge cannot become detached from the parts or the film. In contrast, an unreinforced plastic would creep under tension over months of storage. This is prevented by the arrangement of the hinge according to the invention. In addition, encapsulation of the bridge with a film made of softer plastic increases the fatigue strength and may also be desirable for hygienic reasons.
Üblicherweise setzt man für solche Scharniere als Kunststoffmaterialien PE oder PP ein. Das erfindungsgemässe Scharniergelenk als eine separates Teil kann aus anderem Material bestehen, z.B. langfaserverstärktem PA und POM. Der Oberteil und Unterteil können einen Verschluss für eine Flasche für Kosmetika bzw. ein passender Klappdeckel sein. Vorgesehen ist auch der Einsatz für Kunststoffschachteln, Haushaltdosen und Verpackungen.Usually PE or PP is used for such hinges as plastic materials. The hinge joint according to the invention as a separate part can consist of other material, e.g. long fiber reinforced PA and POM. The upper part and lower part can be a closure for a bottle for cosmetics or a suitable hinged lid. It is also intended to be used for plastic boxes, household cans and packaging.
Weitere Erläuterungen zur vorliegenden Erfindung sind den nachfolgenden Beispielen und Figuren zu entnehmen. Dabei zeigen:Further explanations of the present invention can be found in the following examples and figures. Show:
Fig. 1 und 2 ein Sprungsscharniergelenk nach der Erfindung in Verbindung mit seiner Anwendung an einem Klappdeckelverschluss, wobei Fig. 2 ein Detail von Fig. 1 zeigt,1 and 2, a snap hinge joint according to the invention in connection with its application to a hinged lid closure, wherein Fig. 2 shows a detail of Fig. 1,
Fig. 3 bis 5 eine Schachtel mit einem Sprungscharniergelenk nach der Erfindung, wobei Fig. 4 und 5 Details von Fig. 3 zeigen,
Fig. 6 einen Klappdeckelsverschluss mit einem Sprungscharniergelenk nach der3 to 5 a box with a hinge hinge according to the invention, with FIGS. 4 and 5 showing details of FIG. 3, Fig. 6 shows a hinged lid lock with a hinge hinge after the
Erfindung für Kosmetika,Invention for cosmetics,
Fig. 7 bis 9 ein dreilagiges Sprungscharniergelenk nach der Erfindung in Verbindung mit seiner Anwendung an einem Klappdeckelverschluss, wobei Fig. 8 eine geschnittene Ansicht längs der Schnittlinie A-A in Fig.7 und Fig.9 ein Detail von Fig. 8 längs der Schnittlinie B-B zeigt,7 to 9 show a three-layer hinge hinge according to the invention in connection with its application on a hinged lid closure, FIG. 8 showing a sectional view along the section line AA in FIG. 7 and FIG. 9 a detail of FIG. 8 along the section line BB .
Fig. 1 und 2 zeigen ein komplettes Sprungscharniergelenk mit einer Gelenkverbindung oder Brücke 4 aus einem mit langfaserigen Glasfasern verstärkten LFT-Kunststoff zwischen einem Unterteil 1 und einem Oberteil 2, die aus PP bestehen können. In der gezeigten aufgeklappten Lage wird der Spritzvorgang vorgenommen. Die Glasfasern sollen 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise 5 bis 10 mm lang und gerichtet sein. Bei der Brücke 4 handelt es sich vorzugsweise um ein Spannband, das sich zwischen dem Unterteil 1 und Oberteil 2 erstreckt und in der gezeigten Öffnungsposition gekrümmt verlaufen kann. Die Brücke 3 könnte auch als kurzer Anbindungsbereich ähnlich einem Filmscharnier ausgebildet sein.1 and 2 show a complete hinge joint with an articulated connection or bridge 4 made of an LFT plastic reinforced with long-fiber glass fibers between a lower part 1 and an upper part 2, which can consist of PP. The spraying process is carried out in the opened position shown. The glass fibers should be 1 mm to 10 mm, preferably 5 to 10 mm long and directed. The bridge 4 is preferably a tensioning strap which extends between the lower part 1 and the upper part 2 and can be curved in the open position shown. The bridge 3 could also be designed as a short connection area similar to a film hinge.
Die Brücke 4 hat Endbereiche 5, 5', die in den Oberteil 2 - einen Klappdeckel 2' - und den Unterteil 1 - eine Verschlusskappe 1' - eingebettet sind. Dabei schliessen die Endbereiche 5, 5' mit den Seitenwandungen von Oberteil 2 und Unterteil 1 nahezu bündig ab. Dadurch bleibt das Sprungscharniergelenk über Monate der Lagerung unter Vorspannung fest mit beiden Teilen 1 und 2 verbunden. Anstelle von Glasfasern könnten auch feine Kohlenstofffasern oder Metallfasern aus nichtrostendem Material innerhalb des Brücke 4 vorgesehen sein. Letztere kann man gerichtet einspritzen oder auch mit Hilfe eines Magnetfeldes innerhalb des Spritzgiesswerkzeuges in Richtung der Verbindungsachse 8 von Oberteil 2 und Unterteil 1 ausrichten.
Es wird zuerst das Spannband 4 mit Überlänge und den Endbereichen 5, 5' spritzgegossen. In einem folgenden Arbeitsgang wird in der gleichen Maschine der Unterteil 1 und der Oberteil 2 zusammen mit einem beide Teile 1 , 2 verbindenden Film 6 spritzgegossen und dabei die Verankerung des Sprungscharniergelenkes in dem Kunststoffmaterial des Unter- und Oberteils erzielt, indem die Endbereiche 5 darin fest eingebettet werden. Die Reihenfolge könnte, wenn erwünscht, auch umgekehrt sein.The bridge 4 has end regions 5, 5 'which are embedded in the upper part 2 - a hinged cover 2' - and the lower part 1 - a closure cap 1 '. The end areas 5, 5 'are almost flush with the side walls of the upper part 2 and lower part 1. As a result, the hinge hinge remains firmly connected to both parts 1 and 2 for months under pretensioning. Instead of glass fibers, fine carbon fibers or metal fibers made of stainless material could also be provided within the bridge 4. The latter can be injected in a directed manner or aligned with the aid of a magnetic field within the injection mold in the direction of the connecting axis 8 of the upper part 2 and lower part 1. The tensioning strap 4 with excess length and the end regions 5, 5 'are first injection molded. In a subsequent operation, the lower part 1 and the upper part 2 are injection molded in the same machine together with a film 6 connecting both parts 1, 2, and the anchoring of the hinge joint is achieved in the plastic material of the lower and upper part by the end regions 5 being fixed therein be embedded. The order could be reversed if desired.
In Fig. 3 bis 5 ist eine Schachtel mit einem Oberteil 2 und einem Unterteil 1 gezeichnet, die durch ein Sprungscharniergelenk nach der Erfindung verbunden sind. Als erster Schritt werden hier der Oberteil 2 und der Unterteil 1 zusammen mit einem Film 6 aus einem z.B. transluzenten Kunststoff, wie PP spritzgegossen. Im folgenden Schritt wird das Spannband 4 aus mit 5 bis 10 mm langen Glasfasern verstärktem LFT-Kunststoff um den Film 6 herum gespritzt. Ein Langfaser-verstärktes Kunststoffmaterial, wie Polyamid (PA) erreicht etwa die Zugfestigkeit von Aluminium und eine extrem hohe Dauerbiegefestigkeit. Dabei verbinden sich auch die überstehenden Endbereiche 5 und 5' mit dem Oberteil 2 und dem Unterteil 1 wie Dübel. Dies ermöglicht eine Wechselbelastbarkeit und über Jahre dauernde Lagerfähigkeit des vorgespannten Sprungsscharniergelenkes, ohne dass diese seine Spannkraft verliert.3 to 5, a box with an upper part 2 and a lower part 1 is drawn, which are connected by a hinge hinge according to the invention. As a first step, the upper part 2 and the lower part 1 are here together with a film 6 made of e.g. translucent plastic, like injection molded PP. In the following step, the tensioning band 4 made of LFT plastic reinforced with 5 to 10 mm long glass fibers is injected around the film 6. A long fiber reinforced plastic material such as polyamide (PA) achieves the tensile strength of aluminum and an extremely high flexural strength. The projecting end regions 5 and 5 'also connect to the upper part 2 and the lower part 1 like dowels. This enables the resilient hinge joint to be able to withstand alternating loads and be able to be stored for years without losing its resilience.
Fig. 6 zeigt einen kompletten Klappdeckelverschluss für Kosmetika, an dessen Oberteil 2 eine sich plastisch abhebende Taste 9 angeformt ist. Diese dient zum Verriegeln des Ober- gegenüber dem Unterteil in der Schieissposition des Oberteiles. Das freie Ende 16 der Taste kann dazu auf einer Schrägfläche 17 des Unterteiles 1, 1' gleiten und dabei den Ober- oder Deckelteil 2 entriegeln, indem eine Innenhülse 14 am Oberteil 2 ausser Eingriff mit einer Düse 13 am Unterteil 1 gebracht wird. Die Taste 9 ist seitlich von je einer Membran 12 umgeben, die die Beweglichkeit der Taste 9 garantiert. Gleichzeitig können sich so kein Duschgel oder Cremereste an dem Bereich der Taste 9 festsetzen. Wie dargestellt, ist das Spannband 4 mit einer Filmschicht 6 aus dem Kunststoffmaterial des Ober- und Unterteils 1 , 2 versehen.
Fig. 7 bis 9 zeigen einen KLappdeckelverschluss in Draufsicht und im Schnitt. Deutlich zu sehen ist in der Detailansicht nach Fig. 9 das mit Kohlenstofffasern verstärkte Spannband 4 mit den überstehenden Endbereichen 5, 5', die im ersten Arbeitsgang gespritzt werden. Im folgenden Arbeitsgang werden in der gleichen Spritzgiessmaschine der Unterteil 1 , der Oberteil 2 und der Film 6 gespritzt, so dass der Film 6 das Spannband 4 vollständig umgibt. Letzteres ist aus Forderungen des Gesundheitsschutzes erforderlich, wenn der Verschluss für Babypflegemittel verwendet werden soll. Die Verstärkungsfasern können so nicht mit dem Produkt oder mit der Hand in Berührung kommen.
FIG. 6 shows a complete hinged lid closure for cosmetics, on the upper part 2 of which a plastic key 9 is molded. This serves to lock the upper part against the lower part in the firing position of the upper part. For this purpose, the free end 16 of the button can slide on an inclined surface 17 of the lower part 1, 1 'and unlock the upper or cover part 2 by bringing an inner sleeve 14 on the upper part 2 out of engagement with a nozzle 13 on the lower part 1. The key 9 is laterally surrounded by a membrane 12, which guarantees the mobility of the key 9. At the same time, no shower gel or cream residue can stick to the area of the button 9. As shown, the tensioning band 4 is provided with a film layer 6 made of the plastic material of the upper and lower part 1, 2. 7 to 9 show a flap lid closure in plan view and in section. 9 clearly shows the tension band 4 reinforced with carbon fibers with the protruding end regions 5, 5 'which are injected in the first operation. In the following operation, the lower part 1, the upper part 2 and the film 6 are injected in the same injection molding machine, so that the film 6 completely surrounds the tension band 4. The latter is necessary due to health protection requirements if the closure is to be used for baby care products. The reinforcing fibers cannot come into contact with the product or with the hand.