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Durch einen Stopfen verschliessbarer Behälter und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf durch einen Stopfen verschliessbare Behälter, insbesondere für unter Druck stehende Flüssigkeiten, in denen die die Öffnung zur Aufnahme des Stopfens umge-
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Als Beispiele bisheriger Behälter dieser Art kommen Gummiflaschen für Heisswasser oder Kunststoffflaschen, z. B. aus Polyäthylen oder Polyvinyl in Frage. Die bisher vorgeschlagenen Behälter sind aber zur Aufnahme von zum Beispiel Bier, Sprudelgetränken, wie Orangeade oder sonstigen Flüssigkeiten, die sich unter einem nennenswerten Druck eines Gases, wie Kohlendioxyd oder Druckluft befinden, ungeeignet. Aus diesem Grunde müssen die oben erwähnten Getränke bzw.
Flüssigkeiten noch in Behältern vertrieben werden, welche mit besonderen Verschlüssen versehen sind,
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umständlich und kostspielig sind'und zumÖffnen oft besondere Werkzeuge erfordern.
Die Erfindung schafft daher in erster Linie einen besonders für Kunststoffbenhälter geeigneten Verschluss, bei welchem sowohl der Stopfen als auch dessen Sitz am Behälter glatte Eingriffsflächen auf-
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abgenommen werden kann und der Verschluss dabei erheblichen Innendrücken standhalten kann.
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derartigestellung von Behältern und diesbezüglichen Stopfen augenscheinlich sehr vereinfacht, wobei das Öffnen und Schliessen der Behälter ohne Schwierigkeiten vorgenommen werden kann.
Von der bisherigen Technik abweichend, bei der eine geeignete Profilierung des Stopfens und der
Hülsanwandung angestrebt und auf die Ausbildung dsr Hülsenwandung die grösste Aufmerksamkeit verwendet wurde, benützt die Erfindung die Hül- senwandung lediglich in dem zum Eingriff mit dem Stopfen unbedingt erforderlichen Mass, geht aber vom Gedanken aus, dass die Abdichtung des Ver- schlusses bei einem beliebigen Innendruck von phy- sikalischen und baulichen oder Form-Eigenschaften der der Hülsenwandung benachbarten Behälter- @ wandungen sowie von der Art und Weise, auf welche sich diese Wandungen unter dem Behälter- innendruck verformen, abhängt. Unter Würdigung dieses Gedankens wurde festgestellt, dass die bisherigen, Gummilbestandteile aufweisenden Verschlüsse ohne weiteres deshalb nicht in Frage kommen,
weil i sich eine gummiwandung unter einem Innendruck auf eine nicht vorauszusehende Weise und innerhalb von vornherein nicht zu kontrollierenden {;ren- zen je nach den äusseren Verhältnissen, in welchen sich der Behälter befindet, verformt. Ist der Be-
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n sämtlichen Stellen ballairdg aufblähen,dere Polyvinyl und Polyäthylen, bei höherer Biegsamkeit, insbesonders bei geringerer Stärke, unter einem Innendruck kaum ausdehnbar, wodurch deren Verformung leichter auf das gewünschte Mass beschränkt werden kanin.
Ferner geht die Erfindung auch von der Feststellung aus, dass es durch geeignete Ausbildung einer selbst dünnen Schicht aus Polyäthylen, öder Polyvinyl möglich ist,. eine Wandung zu schaffen, die einerseits unter der Wirkung von Innendruck verhältnismässig steif bleibt, anderseits fähig ist, auf
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innere Beänspruchungetiaufbläht.
Ein Behälter der oben angegebenen Art kenn-
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sich BehälterwandungimBereichderÖffnungzumindest zwei entgegengesetzte, eingestülpte Teile mit einer im wesentlichen kegelstumpfförmigen Ober-
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Der vorliegende Behälter kann in verschiedenen Formen zum Beispiel als Flachbeutel oder Flasche
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- wie sich aus nachstehender Beschreibung deutlicher er ergibt-hergestellt werden. Dabei wurde festgestellt, dass der Verschluss bei sämtlichen Ausbildungen selbst unter einem Druck, der den Behälter zu sprengen vermag, eine vollkommene Abdichtung gewährleistet.
Die Ernndung bezieht sich ferner auf Verfahren zur Herstellung dieser Behälter. Sämtliche Merkmale dieser Verfahren sowie weitere Merkmale dier Behälter ergeben sich aus nachstehender Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche einige Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen.
Es zeigen Fig. l die schaubildliche Ansicht eines Behälters nach der Erfindung im'ersten Schritt
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Fig. 1 und 2 im fertigen Zustand, Fig. 4 einen Schnitt in der Schnittebene IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt in der Schnittebene V-V der Fig. 3, Fig. 6 eine sohaubildliche Ansicht des Stopfenverschlusses für den in Fig. 3 gezeigten Behälter, Fig. 7 einen Schnitt in der Schnittebene VII-VII der Fig. 6, Fig. 8 einen Schnitt in der
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einen der Fig. 9 ähnlichen Schnitt durch einen - Behälter mit einem anders ausgeführten Stopfenverschluss, Fig. 12 ein Schaubild des Stopfens nach
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gewandelten Behälters, Fig. 14 einen Schnitt durch einen abgewandelten Behälter nach der Erfindung, Fig.
15-17 Schnitte durch einen grundsätzlich dem in der Fig. 14 dargestellten, entsprechenden Behälter in drei Herstellungsstufen, Fig. 18 den verbesserten Verschluss an einem Glasbehälter, Fig. 19 den verbesserten Verschluss an einem Me- tallbahälter, Fig. 20 und 21 den verbesserten Verschluss an einem Behälter aus Karton, Pappe od. dgl.
Fig. 1 zeigt einen Behälter mit einer flachen Kegelstumpfform und weist eine breite Basis'3, zwei Seitenkanten La und lb und eine Kopflinie 2 auf. Der Behälter kann in üblicher Weise aus einem flachen Rohr oder einer Rachen Hülle aus Plastik, etwa aus Polyäthylen, dadurch gewonnen werden, dass die Kanten la und H zusammenge- schweiss werden. Dadurch ist es möglich, die Behälter in Massen ohne Verlust billig herzustellen, indem das Schweissen und Schneiden nach einem in der Plastikbearbeitung bekannten Verfahren gleichzeitig geschieht.
Da der Behälter die erläuterte Hache Form besitzt, wird durch Abscheren in der Mitte seiner Schmalseite 2 Material weggeschnitten, wodurch in seinen vorne bzw. hinten liegenden Flächen 1, 2 halbkreisförmige Ausschnitte entstehen, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Beim nächsten Schritt der Herstellung wird die Oberkante 2 des Behälters in Richtung des Pfeiles F eingedrückt, so dass eine im wesentlichen sattelförmige Kopffläche 2a gemäss Fig. 2 entsteht.
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Abscherens wird inmit einer Anschlagscheibe 6 an der Stelle verse hen, an der die Querschnittsfläche des Dornes grösser als die Fläche der Öffnung 4 ist, und zwar in einem Verhältnis der Querschnittsflächen, das
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festgelegtver sein kann, und zum Ausgiessen des Inhaltes bei Gebrauch. Darüber hinaus dient die Verlängerung 7 als Sitz für die Aufnahme des Stopfenverschlusses.
Wie. aus Fig. 5 ersichtlich ist, liegt die Oberkante der Hülse 7 auf einer im wesentlichen un-
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genen Höhe. Sie liegt insbesondere um einen Abstand H unterhalb. der Horizontalebene, die durch die beim Schweissen des ursprünglichen Rohres entstandenen Spitzen der Seiten 4 und 5 geht und
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steifung des Behälters beitragen.
Der Werkstoff des Behälters 1 ist, an der Hülse 7 so weit dauerhaft verarmt, dass die Elastizität des Werkstoffes nicht beeinträchtigt wird.
Das Mass der Verformung hängt von dem Verhältnis des Durchmessers der ursprünglichen Bohrung 4 zum Durchmesser A des Dornes 5 am Flansch 6 ab. Dieses Verhältnis ist seinerseits wie-
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ser Harze aus den von Harzlieferanten mitgegebe- nen Tabellen bestimmt werden. Einwandfreie Ergebnisse werden beispielsweise bei Herstellung eines Behälters mit einem Polyäthylengrad 7 und mit einer Stärke von 0, 2 mm durch Einsetzen eines Domes mit einem Durchmesser A von 6 mm in eine Bohrung von 4, 5 mm Durchmesser erzielt.
Der Dom ? kann beim axialen Eintreiben in die Öffnung gleichzeitig gedreht werden. Darüber hinaus kann der Dom erhitzt werden-beispielsweise bei Verwendung von Polyäthylen. auf 110 bis 1150 C-, wodurch eine Erweichung und ein Schieben des Materials entsteht und eine Hülse 7 mit einer wulstigen und damit verstärkten Kante gebildet wird.
Bei einem abgewandelten Herstellungsverfahren
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wird der Dom, immer noch für Polyäthylen, auf 80-100 C erwärmt, wodurch das umgestülpte Gebiet teilweise von seiner kristallinen. Struktur in die amorphe übergeführt wird. Dadurch wird die das Behältermundstück bildende Hülse 7 stabilisiert.
In einer weiteren Abwandlung wird der Dorn kalt eingesetzt, danach auf etwa 70 C erhitzt und wiederum ein", zwei-oder dreimal eingeführt, um den Werkstoff auszubacken, wodurch die Orientierung der kristallinen Bereiche, die infolge des Kaltziehens entstanden ist, festgehalten und die Zugfestigkeit verbessert wird.
Der Stopfenverschluss wird in die im dben beschriebenen Verfahren hergestellte Hülse 7 einge- setzt. Er weist einen zylindrischen Schenkel 8 auf, dessen Durchmesser grosser als die Bohrung d (in den Fig. 4 und 5) der Hülse 7 ist.
Das Verhältnis des Durchmessers des Schaftes 8
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7hängt von den oben angegebenen Einmissgrössen ab, nämlich von den Eigenschaften des Werkstoffes und der Stärke der Hülse 7.
Beim oben bsschrcebenen Fall, bei dem die
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nisse durch die Verwendung eines Stopfens mit einem 8 mm starken Schaft 8 erzielt werden. Der zylindrische Teil des Schaftes 8 ist an seinem un- teren Ende 80 halbkugelförmig. Eine Kopfscheibe 9 dient zum Erfassen des Stopfens und ist am Oberteil des Schaftes 8 fest. angebracht. Die Unterfläche der Scheibe 9, die auf dem sattelförmigen
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weise so geformt, dass sie sich anpasst, wie bei 10 in den Fig. 7 und 8 der Zeichnung angegeben ist.
Wenn der oben beschriebene, mit Flüssigkeit oder Pulver gefüllte Behälter keinen Innendruck aufweist, wird der Inhalt darin durch die Hülse 7 gehalten, die den Stopfen, auf ihrer ganzen Höhe nachgiebig umgibt. Die Berührungsflächen sind sowohl infolge. des Herstellungsverfahrens als auch von Natur aus geglättet mnd gewährleisten einen dichten Verschluss. Die Dichte des Verschlusses ist dauerhaft wenn das Aufweiten der Behälteröffnung sorgfältig ausgeführt worden ist, und begrenzt die Ausdehnung des Umfanges innerhalb des Elastizi- tätabereiches.
Wenn der beschriebene Behälter einem Innendruck unterworfen ist, ergibt sich die Dichte des Verschlusses aus den beiden folgenden, miteinander in Einklang stehenden Einflussgrössen :
1. Der Druck auf der Aussenfläche der Hülse 7
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im enger BerührungZylinderteil 8-zu. halten.
2. Der Druck auf den Teil 2a ist bestrebt, diesen
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stellung zurückzudrücken. Um, diese Stellung wieder einzunehmen, muss die Hülse 7 verformt werden, um von der zylindrischen Form in eine abgeflachte, im wesentlichen elliptische Form zu gelangen. Dieser Verformung wird jedoch dadurch entgegengewirkt, dass ein praktisch unverformbarer
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eine weitere grundsätzliche Ursache für die Dichte. Mit zunehmendem Innendruck im Behälter wird, die Dichte verbessert.
Das Verhalten des Behälters unter der Wirkung des Innen druckes ist in Fig. 10 erläutert.
Die Pfeile F1 geben die Kraft an, die die Hülse gegen den Stopfenkörper zu drücken versucht, während die Pfeile F die Kraft bezeichnen, die die Rückkehr des Teiles 2a in seine ursprüngliche gabübsn. e Lage zu bewirken sucht. Der zylindrische Schaft 8 des Stopfens kann mit einem Ringwulst 8b' (Fig. 9) versehen sein, der mit der Unterkante der Hülse 7 zusammenwirkt, um den Stopfen besser zu halten.
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wandlungsform besitzt der untere halbkugelförmige Teil 8c des'Stopfens einen grösseren Durchmesser als der zylindrische Teil, woraus sich zwischen, den
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11ergibt. Bei dar Benutzung passt sich der Vorsprung aussen der Unterkante der Hülse 7 an, wodurch
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Herausgleiten aus dem Behälter gegeben ist.
Diese Sicherung kann weiter dadurch verbessert werden,
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wieder verriegelt zu werden brauchen, nachdem sie erst einmal geöffnet worden sind.
Der in den Fig. 11 und 12 dargestellte Stopfen ist noch mit einer auf dem Kopf befindlichen gebogenen Verlängerung versehen, die das Greifen mit den Fingern zur Abnahme des Stopfens erleichtern und die gleichzeitig als Anzeichen für einen einwandfreien Sitz des Stopfens dienen, wenn der Stopfen in den Behälter eingesetzt ist.
Dies geschieht durch'Betrachtung der Asymmetrie der Unterkante 10 der Scheibe 9.
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9 flach ist und über der ein Klebeband 14 ange- ordne : ist, das zur weiteren Sicherung des Stopfens gegen ein Herausgleiten auf die Wände des Behälters 1 geklebt ist.
Fig. 14 zeigt den Oberteil eines Behälters nach
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ErfindungRohr in eine Form geblasen wird. Die Stärke der Behälterwand und somti auch des Mundstückes ist beträchtlich kleiner als bei ähnlichen bisher vorge- schlagenen Behältern, und zwar wegen der oben angegebenen Tatsache, dass kein dickwandiger, ; starr. er Hals für die Dichtheit wesentlich ist und dass ein flexi. bler Hals diesem Zweck entgegenkommt.
De ; Behälterkörper ist mit 22, der Hals mit 23 und die einen Stopfen 25 aufnehmende zylindrische Hülse mit 24 bezeichnet. Der Stopfen 25 ist in 1 der Zeichnung schaubildlich als Zylinder dargestellt. Er wird am besten ebenfalls aus Plastik, wie etwa aus Polyäthylen, hergestellt. Die Oberkante der Hülse 24 liegt um den Abstand H unterhalb
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des Oberrandes des Behälterhalses 23 und taucht über einen Kegelstumpfteil 26 in diesen Hals 23 ein.
Die Grössenverhältnisse der verschiedenen Teile sind der Klarheit wegen in der Zeichnung etwas geändert worden. Aus der Zeichnung geht hervor, dass der Druck im Behälter die Hülse 24 gegen den Stopfen 25 drückt, der schon zu Anfang in
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26 ist bestrebt, diesen Teil so zu drehen, dass er nach aussen kippt.
Um den Teil 26 in seine bei 26a durch eine ge-
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Durchmessers wirkt der Stopfen 25 in der Hülse 24 entgegen. Versuche haben gezeigt, dass bei Verwendung eines Stopfens au's einem Stoff, der unter der Wirkung von einschnützenden Kräften bleibend verfc'rmt werden kann, dieser Stopfen an
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Um die Dichtheit soweit wie möglich zu verbessern, is : in zahlreichen Versuchen festgestellt worden, dass der Innendurchmesser D des Behälterh3lses wenigstens 1, 5mal so gross wie der Innendurchmesser d der Hülse 24 sein und die Nei- gung c des Kegelstumpf teiles 26 gegenüber der Horizontalen vorzugsweise zwischen 30 und 60 liegen sollte.
Eins einwandfreie Abdichtung ohne übermässige Beanspruchung des Plastikstoffss während des Ein- führen : ; des Stopfens lässt sich bei einer Neigung von c : == 45 erneichen.
Die Fig. 15, 16 und 17 zeigen dreinacheinanderfolgende Verfahrensschritte zur Bildung eines, im wesentlichen dem in Fig. 14 dargestellten entsprechenden Behälters. Der Hals 23 weist eine kegelstumpfförmige Verlängerung 34 mit einer Zentralbohrung34aauf. DieseVerlängerungwirdnachfolgend in einer zur Behälterachse senkrecht stehenden Ebene 35 abgeschnitten. Dadurch entsteht
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abgeschrägte Kantelich abnimmt.
Die Verlängerung 34 wird danach mittels eines Dornes, der je nach Art und Stärke des Materials
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wird und heiss oderund die Hülse 24 gebildet wird. Infolge des vor- hergehenden Abschneidens wird die Hülse so dünn und biegsam, dass sie als Sitz für den Stop- fen 27 dienen kann. Die Dichtheit ist ebenso wie in den vorhergehend beschriebenen Ausführungs- formen gewährleistet.
Die Fig. 18-21 zeigen den Verschluss nach der
Erfindung in Verbindung mit Behältern, die vor- wiegend aus anderem als plastischem Werkstoff hergestellt sind, wie etwa Glasflaschen und -ballons, Metallblechbehältern, Pappgefässen und
Gefässen aus ähnlichen nichtdehnbar flächenarti-
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spiel aus einem ringförmigen Körper 39, derbeispielsweiseinheissemZustand-dichtpassend auf dam Mundstück einer Glasflasche 40 angebracht wird und den Wulst 40a der Flasche rundherum übergreift. Der Körper 39 ist mit einer ke- gelige Fläche 26 versehen und besitzt eine Hülse 24, die den oben beschriebenen Ausführungsformen entspricht. Der Stopfenschaft 27 wird in
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gedrückt.
In der in Fig. 19 angegebenen Ausführungsform ist ein MetaHMechbshälter mit 41 und der Ver- schlussltörper mit 42 bezeichnet. Der Verschlusskörper besitzt eine ringförmige Rille 42a, in den rundherum die Kante einer durch den Behälter 41 gebohrten Öffnung eingreift. Der Teil 42 besteht aus eine : Kegelstumpffläche 26 und einer Hülse 24.
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ter aus undurchlässig gemachtem Karton oder aus ähnlichen, sehr dünnen Hächenhaften Werkstof- fen. die nicht aus Plastik bestehen.
Zwei Plastikscheiben 44, 45 ? sind auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Behälters 43
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geschweisst und weiterhin in ihrem Mittelteil, durch den eine öffnung 46 gebohrt ist, zusammen-
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Danach werdensis eine Kegelstumpffläche 26 und eine als Sitz für den Stopfen 27 dienende Hülse 24 bilden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Durch einen Stopfen verschliessbarer Behälte :, insbesondere für unter Druck stehende Flüs-
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tsn, dessenStopfens umgebende Wandung hülsenförmig sich in das Innere des Behälters erstreckt, wobei sie den Stopfen dicht umschliesst und festhält, da-1 durch gekennzeichnet, dass die Behälterwandung im Bereich der Öffnung (4) zumindest zwei einander entgegengesetzte, eingestülpte Teile mit einer im wesentlichen kegelstumpfförmigen Oberfläche (2a)aufweist,unddassdieBehälterwandung zumindest im Bereich des hulsenförmigen Teiles (7) und der Einstülpungen aus weichem, biegsa- men Kunststoff, wie Polyäthylen oder einem Kunststoff mit ähnlichen elastischen Eigenschaften besteht und eine verhältnismässig geringe,
vorzugs- weise gleichförmige Dicke hat.