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Metallkronenkappe für Flaschen und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf Kronenkappen aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung (nachstehend allgemein als Aluminium bezeichnet), die geeignet ist, eine Flasche zu verschliessen und abzudichten, welche unter Druck eine Flüssigkeit, z. B. Bier oder ein mit einem Gas versetztes Mineralwasser, oder eine Flüssigkeit enthält, die nach Aufbringen der Kronenkappe erhitzt wird, um den Inhalt der Flasche, z. B. Milch oder Fruchtsaftgetränke, zu sterilisieren oder zu pasteurisieren.
Die bisher in Benutzung befindliche übliche Kronenkappe besteht aus einer Kappe aus Weissblech mit einem Deckelteil und einem gewellten Rand, die mit einer Korkscheibe versehen ist, die sich, sobald der gewellte Rand unter den Randflansch oder den Befestigungswulst um den Flaschenhals einwärts gebogen wird, dichtend gegen die Mündung der Flasche legt. In einigen Fällen ist die Korkscheibe durch eine Scheibe oder einen Ring aus nachgiebigem Plastikmaterial, z. B. Polyäthylen, ersetzt worden, die bzw. der mit ringförmigen Rippen auf der Oberfläche versehen ist, um die Nachgiebigkeit bzw. Federung der Dichtung gegen die Mündung der Flasche zu vergrössern.
In anderen Fällen ist die Innenseite des Deckelteiles der Kappe ganz oder durch einen Ring nur teilweise mit einer eingeflossenen, elastisch nachgiebigen Dichtungsmasse versehen, die fest an der Unterseite der Kappe haftet und gegen die Mündung der Flasche gepresst wird, wenn der gewellte Rand um den Randwulst der Flasche einwärts gebogen wird.
Da die vorhandenen Kronenkappen eine Abdichtung dadurch erreichen, dass die Korkscheibe oder der Dichtungsbelag gegen die Flaschenmündung gepresst wird, kann ein Anheben oder Auswölben der Kronenkappe unter dem Gasdruck in der Flasche zu Undichtigkeiten führen. Die Kappe wird daher beim Einwärtsbiegen auf eine Flasche mit hohem Druck (270 kg ist normal) abwärts gegen die Flasche gedrückt, um die Korkscheibe oder den Dichtungsbelag auf eine erheblich reduzierte Dicke zusammenzudrücken und dadurch einen gasdichten Abschluss herzustellen und aurrechtzuerhalten. Wenn der Dichtungsbelag aus einer einfliessenden Dichtungsmasse hergestellt ist, wird diese Masse im allgemeinen in eine Ausnehmung oder einen Kanal um den Umfang der Unterseite des Kappendeckels eingebracht, um zu verhindern,
dass die Masse unter dem angewendeten Dichtungsdruck aus ihrer abdichtenden Lage plastisch wegfliesst.
Es ist auch eine Kronenkappe bekannt, deren Dichtung aus einem gesonderten Ring aus einer festen hochpolymeren Substanz, z. B. Polyäthylen, besteht. Der Ring liegt bei dieser bekannten Ausführung lose in der Kappe und wird durch den Druck beim Aufbringen der Kappe auf die Flasche plastisch verformt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Kronenkappe mit einem Dichtungsbelag herzustellen, der derart in der Metallkappe liegt, und derart mit der Metallkappe zusammengefügt ist, dass der Gasdruck in der Flasche auf den Dichtungsbelag in einer Weise einwirkt, dass die Abdichtung aufrechterhalten wird.
Die Erfindung bezieht sich daher auf eine Kronenkappe aus Metall, vorzugsweise Aluminium, mit Deckelteil und gewelltem Rand, der gegen den Randwulst am Hals einer Flasche einwärtsgebogen wird, und mit einem ringförmigen Dichtungsbelag aus einer elastisch oder plastisch deformierbaren Dichtungsmasse, z.
B. einer Kautschukmasse, die um die innere Eckzone der Kappe zwischen dem Deckelteil und dem Rand in halbflüssigem Zustand eingebracht wird, und besteht darin, dass der Dichtungsbelag, dessen
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Innendurchmesser grösser ist als der Durchmesser der Flaschenhalsbohrung, an der Innenfläche der Kappe nur mit solcher Kraft haftet, dass er in der Lage ist, unter dem inneren Gasdruck, der auf ihn nach Befestigung der Kappe auf der Flasche einwirkt, sich durch Gleiten der Masse am Deckelteil gegen den Rand der Kappe zu bewegen und damit unter Ausfüllung aller Hohlräume zwischen Kappe und Flaschenwulst eine Selbstabdichtung der Kappe auf der Flasche zu bewirken.
Nach einer Ausführung der Erfindung wird die Masse auf einem vorher auf die Innenfläche der Kappe aufgebrachten Belag eines Materials aufgebracht, an dem die Masse nicht fest haftet.
Wenn der Rand einer Kronenkappe nach der Erfindung auf einer Flasche sinwärtsgebogen wird, wird der Ring der Dichtungsmasse gegen den oberen Umfangsbereich des Randwulstes gepresst und da die Masse nicht an der Kappe haftet, kann der Gasdruck in der Flasche die Masse bewegen, um dadurch irgendwel- che Räume abzudichten, die nach dem Einwärtsbiegen vorhanden sein konnten oder die sich durch Anheben oder Auswölben der Kappe infolge eines anwachsenden Druckes ergeben können, der später in der Flasche auftreten kann.
Die Kappe ist damit selbst dichtend und braucht nicht mehr auf der Flasche unter Anwendung eines solchen erheblichen abwärts gerichteten Drackes auf den Flaschenhals abgedichtet werden, wie er bei üblichen Kronenkappen erforderlich war.
Weiter besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung von Kmsenkappen, wie es nachstehend beschrieben wird.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele wiedergibt, erläutert.
Es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Oberansicht einer Kronenkappe nach der Erfindung, Fig. 2 eine perspektivische Unteransicht einer Kappe nach der Erfindung, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Flaschenhals mit aufgesetzter Kronenkappe vor dem Einwärtsbiegen des Kappenraades, Fig. 4 einen der Fig. 3 gleichen Schnitt nach dem Einwärtsbiegen der Kappe auf der Flasche, Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Flaschenhals mit einer abgeänderten Dichtungsausführung einer Kappe vor dem Einwartsbie- gen, Fig. 6 einen der Fig. 5 gleichen Schnitt nach dem Einwärtsbiegen der Kappe.
Entsprechend dem Beispiel der Fig. 1 - 4 wird die Kappe 1 aus einem Aluminiumblech oder Aluminiumstreifen (z. B. aus einer Aluminiumlegierung BA21 der Britischen Aluminium Ltd. oder einer Aluminiumlegierung 57S derNorthern Aluminium Ltd.) mit einer üblichen Dicke von etwa 0, 3 mm ausgestanzt und wird unter Erzeugung des Deckelteiles 2 und des nach unten gerichteten gewellten Randteiles 3 geformt, wobei der Kantenteil 4 des Randes nach aussen abgebogen ist. Um die Innenfläche der Kappe im Eckbereich zwischen dem Deckel 2 und dem Rand 3 wird in halbflüssigem Zustand ein Ring 5 aus einer elastisch deformierbaren Dichtungsmasse,'vorzugsweise einer Kautschukmasse, eingebracht. Die Masse kann unter Drehung der Kappe mittels einer Düse einfliessen. Die Masse dann verfestigt, z.
B. durch Wärmeeinwirkung, durch die auch eine Vulkanisation bewirkt wird, die allenfalls notwendig ist, um einen festen ringförmigen Dichtungsbelag zu bilden. Eine geeignete Dichtungsmasse ist z. B. eine solche, die unter der Nummer G. 485 von der Firma Dewey und AlmyLimited gehandelt wird.
Die Masse wird entweder direkt auf die Aluminiumfläche oder auf einen Bslag aufgebracht, der vor- her auf der Innenfläche der Kappe angeordnet wird, wobei dieser Belag ein solcher ist, dass die Dichtungmasse nicht an ihm festklebt. Geeignete "nichthaftende" Beläge für die oben erwähnte Masse sind Lacke aus Epoxy-Phenolharzen-In jedem Fall klebt die Dichtungsmasse oder haftet die Dichtungsmasse nicht an der Kappe, obgleich, sobald die Masse trocken ist, die dichte Flächenberührtmg zwischen dem Dichtungsbelag und der Fläche, auf die er aufgebracht ist, einen ausreichenden"Haftsog"zwischen dem Belag und der Kappe erzeugt,
um den Belag in seiner Lage in der Kappe beim Aufsetzen der Kappe auf eine abzudichtende Flasche und während des Füllens in einer Maschine zum Aufbringen von Kappen auf Flaschen zu halten.
Die Menge der zugeführten Dichtungsmasse ist so gewählt und wird so in die Ecke der Kappe eingebracht, dass der innere Durchmesser des Dichtungsbslages auch nach Deformation durch Aufpressen der Kappe auf eine Flasche grösser ist als der Durchmesser der Flaschenhalsbohrung. Für eine Kronenkappe mit einem Standarddurchmesser von 26 mm reicht eine Menge von 175 bis 200 mg der Masse aus, um den Dichtungsbelag zu bilden.
Sobald die Kappe auf die Flasche 6 entsprechend Fig. 3 aufgebracht'wird, liegt der Dichtungsbelag 5 der oberen bogenförmigen Umfangsfläche des Randwulstes 8 der Flasche gegenüber. Der Rand der Kappe 1 wird durch eine übliche Kappenaufsetzmaschine auf der Flasche einwärts gebogen, wobei der nach aussen gerichtete Teil 4 des Randes sich unter den Randwulst biegt, wie sich aus Fig. 4 ergibt, um die Kappe auf der Flasche zu halten, wobei der Dichtungsbelag 5 gegen die Kurvenfläche 7 des Randwulstes gepresst wird.
Während des Einbiegevorganges verformt sich das Metall der Kappe an der Ecke zwischen dem Deckel und dem Rand und passt sich besser dem Bogenverlauf des gekrümmten Teiles 7 des Kantem'l1l1stes
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an und unterstützt dadurch das Andrücken des Dichmngsbelages gegen die Kurvenfläche 7 des Flaschenhalswulstes.
Der Druck auf den Dichtungsbelag presst die Masse sowohl in die Räume an den Oberende der Kanäle der gewellten Fläche des oberen Teiles des Randes als auch gegen die ihr gegenüberliegende Umfangsfläche des Randwulstes, also nach innen um den Oberteil der Kurvenfläche 7. Der innere Gasdruck der Flasche, der auf den Dichtungsbelag einwirkt, wie mit dem Pfeil A in Fig. 4 angedeutet ist, presst die Masse nach aussen, und da der Belag nicht an der Innenfläche der Kappe klebt, sondern frei gegen die Randzone der Kappe weggleiten kann, so kann der innere Druck den Belag etwas bewegen und zwingt die Masse dazu, die oberen Enden der durch die Randwellung gebildeten Kanäle zu füllen und ebenso dazu, irgendwelche Spalte zwischen der inneren Ecke der Kappe und der Kurvenfläche des Halswulstes völlig zu schliessen, womit ein gasdichter Abschluss gewährleistet wird.
Wenn die Kappe nach dem Einbiegevorgang versucht, sich etwas anzuheben oder etwas auszuwölben, wie gestrichelt in Fig. 4 angedeutet ist, z. B. infolge erhöhten inneren Gasdruckes in der Flasche, so wirkt sich dieser erhöhte innere Druck auch auf den Dichtungsbelag in Richtung des Pfeiles A aus, und da die Masse nicht an der Innenfläche der Kappe haftet, führt dieser Druck dazu, dass sich die Masse etwas bewegen kann, bis sie dicht zusammengepresst in kompakter Form zwischen der Kappe und dem Randwulst liegt und dabei gezwungen wird, in die Wellungen einzudringen, um den gasdichten Abschluss aufrecht zu erhalten. Je grösser der innere Gasdruck ist, um so mehr wird die Masse zwischen der Kappe und dem Flaschenrandwulst dichtend zusammengedrückt.
Wenn der innere Gasdruck in der Flasche nachlässt, reduziert sich die Auswölbung des Kappendeckels und damit presst die Kappe den Dichtungsbelag fest gegen den Flaschenrandwulst.
Die Kronenkappe nach der Erfindung ist damit eine selbstdichtende und passt sich automatisch den Änderungen des inneren Gasdruckes an. Versuche haben gezeigt, dass Kappen der oben beschriebenen Ausführung der Erfindung, die mit einem nichthaftenden Dichtungsbelag aus 175 - 200 mg Dichtungsmasse einen gasdichten Abschluss bis zu Drücken von etwa 10 kg pro cm2 aufrecht erhalten. Ähnliche Kronenkappen aus Aluminium jedoch mit an der Kappe fest haftenden Dichtungsbelägen, die daher keine selbstabdichtenden Kappenmerkmale entsprechend der Erfindung besitzen, können nur bis zu Drücken von etwa 5 kg pro cm2 abdichten.
Die selbstdichtende Eigenschaft der Kronenkappe nach der Erfindung lässt es zu, dass der Dichtungsbelag aus einer sehr kleinen Menge einer Dichtungsmasse gebildet werden kann, womit eine besonders wirtschaftliche Herstellung erreicht wird. Da nur eine kleine Menge einer Dichtungsmasse zur Herstellung des Dichtungsbelages benutzt wird, kann die Höhe des Kappenrandes ebenfalls herabgesetzt werden, womit eine weitere Wirtschaftlichkeit in bezug auf den Metallaufwand erreicht wird.
Wenn der Inhalt einer mit Kappe versehenen Flasche pasteurisiert oder sterilisiert werden soll, so führt die erforderliche Wärmebehandlung zu einem Anwachsen des Druckes in der Flasche, wobei dieser erhöhte Druck die Dichtungsmasse zwingt, die Abdichtung in der oben erwähnten Weise aufrechtzuerhalten. Wenn die Temperatur der Wärmebehandlung so hoch ist, dass die Masse etwas weich wird, so wird der Innendruck die Masse immer noch in irgendwelche Spalten zwischen der Fläche 7 des Flaschenhalswulstes und der Kappe und in die oberen Enden der Wellungen pressen. Nachdem die Flasche und ihr Inhalt von selbst oder künstlich abgekühlt ist wölbt sich der Deckel wieder zurück und übt damit wieder einen grösseren Druck auf den Dichtungsbelag aus.
Wie oben erwähnt, erzeugen Epoxy-Phenolharzlacke Deckschichten, an denen die Kautschukdichtungsmassen, z. B. G. 485, nicht haften. Der das Haften verhindernde Belag kann direkt auf den Metallstreifen aufgebracht werden, aus dem die Kappe hergestellt werden soll.
Wenn es erforderlich ist, den Inhalt der Flasche gegen direkte Berührung mit dem Aluminium der Kappe zu schützen, ist es vorteilhaft, die Innenfläche der Kappe mit einem an der Dichtungsmasse nichthaftenden Lack der oben beschriebenen Art zu versehen, bevor die Dichtungsmasse eingebracht wird.
Wenn es gewünscht wird, dass dieser Schutz durch einen Vinyl-Lack od. dgl. erreicht werden soll, an dem die Dichtungsmasse festhaftet, so wird dieser haftende Lack nur aui den Mittelteil 9 der Kappendeckelunterseite innerhalb des Ringes 5 aufgebracht, entweder direkt auf das Metall oder als eine zweite Schicht auf einen an der Dichtungsmasse nicht haftenden Belag. Der haftende Lack kann als Kreisfleck auf die Metallkappe aufgebracht werden, bevor die Dichtungsmasse zugeführt wird, u. zw. in einer solchen Grösse, dass die Dichtungsmasse den haftenden Belag nicht überlappt. Alternativ kann der haftende Lack nach dem Aufbringen der Dichtungsmasse oder im wesentlichen gleichzeitig hiemit aufgebracht werden.
Sobald z. B. die Dichtungsmasse in üblicher Weise aus einer Düse, unter Drehung der Kappe um eine im wesentlichen vertikale Achse, gespritzt wird, kann der Lack entweder gleichzeitig oder anschliessend auf-
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gebracht werden, indem man einen Lacktropfen auf die Mitte der Kappe aufbringt, z. B. tropfen lässt, wobei die Drehung der Kappe den Lack durch Zentrifugalkraft über die innere Kappenfläche innerhalb des Ringes aus Dichtungsmasse verteilt. Der Augenblick, in dem der Lacktropfen aufgebracht wird, wird so eingestellt, dass der Lack sich durch Zentrifugalkraft nicht bis zu einem Teil der Eckzone verteilt, die mit der Dichtungsmasse abzudecken ist, bevor der Ring aus Dichtungsmasse zugeführt worden ist.
Alternativ kann der Lack an einer zweiten Station der Maschine zugeführt werden, in die die Kappe nach der Zufuhr der Dichtungsmasse gelangt. Der Lack und die Dichtungsmasse können gleichzeitig durch die anschliessende Wärmebehandlung stabilisiert bzw. vulkanisiert werden.
Die Kappe kann mit einem zweiten Ring aus einer Dichtungsmasse versehen sein, die auf der Innenfläche des Kappenrandes entsprechend der österr. Patentschrift Nr. 202478 in einer solchen Lage aufgebracht wird, dass dieser zweite Ring aus Dichtungsmasse gegen die Unterseite des Flaschenhalswulstes gepresst wird, sobald der Kappenrand gegen die Flasche einwärts gebogen wird. Diese Ausführung ist in den Fig. 5 und 6 der Zeichnung dargestellt, in denen der zusätzliche Ring aus Dichtungsmasse mit 10 bezeichnet ist. Der Ring 10 aus Dichtungsmasse muss im Gegensatz zu dem Ring 5 fest am Kappenrand haften, so dass der Randbereich, der mit dem Ring 10 versehen ist, vorher von einem Hafüack, z. B. einem Vinyllack, belegt sein muss.
Dieser Lack soll sich jedoch nicht bis unter den Ring 5 erstrecken oder muss alternativ dort, wo der Ring 5 angeordnet wird, mit einer Deckschicht eines nichthaftenden Lackes versehen sein.
Wenn auch besondere Ausführungsformen beschrieben wurden, so ist verständlich, dass verschiedene Abänderungen innerhalb des Lösungsgedankens der Erfindung getroffen werden können. Beispielsweise kann sich der Ring 5 aus Dichtungsmasse etwas weiter in Richtung zur Mitte der Kappendeckelunterseite erstrecken als dargestellt ist, jedoch muss Vorsorge getroffen werden, dass der innere Durchmesser des Dichtungsbelages grösser ist als der Durchmesser der Flaschenhalsbohrung, so dass der Belag nicht über die Lippe der Bohrung gepresst wird, was das freie Gleiten des Belages herabsetzt und verhindern würde, dass der Innendruck in der Lage ist, den Dichtungsbelag zur Aufrechterhaltung der Dichtung nach aussen zu drie- ken.
Obgleich die Erfindung an Hand einer Kronenkappe aus Aluminium erläutert wurde, kann die Kappe auch aus einem andern Metall, z. B. Weissblech, hergestellt sein.
Es ist weiterhin verständlich, dass, wenn andere elastisch nachgiebige Dichtungsmassen erzeugt werden können, die an Vinyl-Lacken od. dgl., (an denen die zur Zeit verfügbaren Dichtungsmassen fest ankleben) nicht haften, in diesem Fall auch solche Lacke, die vorstehend als Haftlacke bezeichnet sind, als nichthaftende Lacke für solche andern Dichtungsmassen zur Herstellung von Kronenkappen nach der Erfindung benutzt werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Metallkronenkappe mit Deckelteil und gewelltem Rand, der gegen den Randwulst am Hals einer Flasche einwärts gebogen wird, und mit einem ringförmigen Dichtungsbelag aus einer elastisch oder plastisch deformierbaren Dichtungsmasse, z. B. einer Kautschukmasse, die um die innere Eckzone der Kappe zwischen dem Deckelteil und dem Rand in halbflüssigem Zustand eingebracht wird, dadurch gekennzeich- net, dass der Dichtungsbelag (5), dessen Innendurchmesser grösser ist als der Durchmesser der Flaschenhalsbohrung, an der Innenfläche der Kappe (1) nur mit solcher Kraft haftet, dass er in der Lage ist, unter dem inneren Gasdruck, der auf ihn nach Befestigung der Kappe auf der Flasche einwirkt, sich durch Gleiten der Masse am Deckelteil (2) gegen den Rand (3)
der Kappe zu bewegen und damit unter Ausfüllung aller Hohlräume zwischen Kappe und Flaschenwulst eine Selbstabdichtung der Kappe auf der Flasche zu bewirken.