Flaschenverschluss
Der Erfinder hat früher einen Flaschenverschluss aus Kunststoff vorgeschlagen mit einem in Ver schlusslage über die Aussenseite der Flaschenmündung gestülpten Griffteil und einem in den Flaschenhals hineinragenden, hülsenförmigen Stöpselteil mit im Abstand von dessen oberem Ende auf der Aussenseite angeordnetem, ringförmigem Dichtungswulst sowie mit einem sich an das untere Ende des Stöpselteiles anschliessenden Abschliessteil in Form eines nach oben sich verjüngenden, abgestumpften Kegels mit einem oberen Deckelteil, wobei der hülsenförmige Stöpselteil oberhalb des Dichtungswulstes einen verdünnten Wandteil aufweist und auf der Innenseite mit Versteifungsrippen versehen ist.
Gemäss diesem Vorschlag ist ein solcher Verschluss mit einer ringförmigen, stützenden Verstärkung rings um das obere Ende des Stöpselteiles einerseits und mit einer ringförmigen, stützenden Verstärkung innerhalb des unteren Endes des Stöpselteiles andererseits versehen, sowie mit dünneren Wandteilen zwischen dem Dichtungswulst und diesen Verstärkungen.
Solche Verschlüsse sind aus verhältnismässig weichem Polyäthylen hergestellt worden und haben ausgezeichnete Dichtungs- und Haltbarkeitseigenschaften unter normalen Bedingungen in temperiertem Klima aufgewiesen. Dagegen haben sich diese Verschlüsse unter tropischen Bedingungen weniger haltbar gezeigt, da wo die Temperatur öfter als zufällig über 400 C steigt, und zwar sowohl wegen des erhöhten Druckes innerhalb der Flasche als auch wegen der bei derartigen Temperaturen merkbar verminderten Steifheit des Verschlussmaterials. Es genügt somit nicht, die Materialstärke zu erhöhen, um diejenigen Erhöhung der Steifheit zu erlangen, die dem erhöhten Innendruck widerstehen kann, sondern es müssen andere Massnahmen ergriffen werden, um der durch die höhere Temperatur verminderten Steifheit im Material selbst entgegenzuwirken.
Will man statt dessen einen Kunststoff verwenden, der eine höhere Erweichungstemperatur aufweist, muss man zu solchen Stoffen greifen, die bei niedriger Temperatur eine merkbar höhere Steifheit und Härte aufweisen als das für Verschlüsse gemäss dem obengenannten Vorschlag in temperiertem Klima geeignete Material, d. h. einen solchen Kunststoff wie z. B. ein Polyäthylen höherer Dichte oder Polypropylen.
Der grösseren Steifheit des für tropische Bedingungen gewählten Kunststoffes kann zum Erhalten einer gewissen elastischen Biegsamkeit gewisser Teile des Verschlusses dadurch entgegengewirkt werden, dass diese Teile dünner gemacht werden. Dies reicht doch nicht aus, um einen Verschluss zu schaffen, der unter tropischen Verhältnissen ebensogute Eigenschaften aufweist wie der früher vorgeschlagene Verschluss unter temperierten Verhältnissen, nämlich das gute Dichtungsvermögen, das nicht nur von der elastischen Biegsamkeit, sondern auch von der elastischen Zusammendrückbarkeit abhängig ist. Eine erhöhte Steifheit des Kunststoffes kann deshalb nicht dadurch ausgeglichen werden, dass die Wände des Verschlusses dünner gestaltet werden, denn dadurch wird die geringere elastische Zusammendrückbarkeit nicht kompensiert.
Die Erfindung geht von dem Grundsatz aus, dass die erforderliche Anpassbarkeit der Dichtungsiläche an die vorkommenden Verschiedenheiten in Form und Bemessung der Flaschenhülse durch eine geänderte Verteilung zwischen elastischer Biegsamkeit und elastischer Zusammendrückbarkeit erreicht werden kann. Bei der Formgebung des Verschlusses muss man auch auf diejenigen Änderungen in den auftretenden Belastungen Rücksicht nehmen, die infolge der geänderten Materialwahl beim Aufpressen des Verschlusses mit auf dessen oberen Endflächen angebrachtem Druck entstehen.
Zweckmässig wird die verminderte Zusammen- drückbarkeit des Dichtungswulstes zum Teil durch eine erhöhte elastische Biegsamkeit nach innen des unteren Teiles der Stöpselhülse kompensiert, indem die untere ringförmige Verstärkung und die Seitenwände des Abschlussteiles dünner gemacht werden als der Erhöhung der Steifheit entspricht, die durch die Wahl eines härteren Stoffes bedingt ist, gleich- zeitig wie diese Verminderung der Steifheit auf nur eine notwendige Richtung begrenzt wird, dagegen in einer anderen Richtung durch Anordnung der Versteifungsrippen wieder ausgeglichen wird.
Auf diese Grundsätze gestützt, besteht die Erfindung in einer neuen Konstruktion, die die oben gestellten Bedingungen erfüllt, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die kegelige Wand des Abschlussteiles mit dem Stöpselteil durch eine biegsame Verbindungswand verbunden ist, und dass die axialen Versteifungsrippen vom unteren Teil des Stöpselteiles aus nach innen über diese Verbindungswand und nach oben über wenigstens einen Teil der kegeligen Wand des Abschlussteiles verlängert sind.
Weitere Einzelheiten sind aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, die auf der beigefügten Zeichnung veranschaulicht ist. Es zeigen:
Fig. 1 einen halben Axialschnitt durch den Verschluss nach der Linie I-I in Fig. 2 und
Fig. 2 einen Quadranten eines horizontalen Schnittes nach der Linie II-II in Fig. 1.
Auf der Zeichnung bezeichnet 1 den hülsenförmigen Stöpselteil, der einen ringsumlaufenden Dichtungswulst 2 auf der Aussenseite im Abstand vom oberen Ende trägt. Das obere Ende des Stöpselteiles 1 schliesst sich an einen nach aussen und unten verlaufenden Griffteil 3 an, der die obere Flaschenmündung umschliessen soll und der mit einem inneren Wulst 4 unter einen Randwulst der Flaschenmündung greift. Das obere Ende des Griffteiles ist als eine ringförmige Verstärkung 5 ausgebildet, die das obere Ende des Stöpselteiles 1 abstützt. Zwischen diesem und der ringförmigen Verstärkung 5 ist ein dünnerer, biegsamer Wandteil 6 vorgesehen. Der untere Teil des Stöpselteiles 1 ist zur Erleichterung seiner Einführung in den Flaschenhals mit einer kegelig verjüngten Führungsfläche 7 versehen.
Der das untere Ende des Stöpselteiles 1 abschliessende Abschlussteil besteht aus einem oberen, mittleren Deckelteil 8 und einer in Form eines abgestumpften Kegels sich nach unten erweiternden Wand 9, deren unteres Ende durch eine Verbindungswand 10 an das untere Ende des Stöpselteiles 1 angeschlossen ist. Diese Verbindungswand ist im Längsschnitt bogenförmig und bildet einen sanften Übergang von der kegeligen Wand 9 des Abschlussteiles und schliesst sich radial an den Stöpselteil 1 an. Auf der Innenseite ist der hülsenförmige Stöpselteil 1 mit axial verlaufenden, um den Umkreis gleichförmig verteilten Versteifungsrippen 11 versehen.
Diese Versteifungsrippen erstrecken sich vom obersten Rand der Innenwand des Stöpselteiles oder von einer Stelle nahe an diesem oberen Rand bis zum unteren Ende des Stöpselteiles und sind von dort aus nach innen über die Verbindungswand 10 zwischen dem Stöpselteil und dem unteren Ende der kegeligen Wand 9 des Abschlussteiles sowie längs dieser kegeligen Wand 9 wenigstens über einen Teil von deren Höhe verlängert. Sowohl giessereitechnisch als auch hinsichtlich der richtigen Funktion des Verschlusses ist es äusserst wichtig, dass diese Versteifungsrippen richtig ausgeführt sind.
Infolge der verhältnismässig geringen elastischen Nachgiebigkeit des verhältnismässig harten Stoffes ist es für die Anpassung an vorkommende grosse Toleranz der Flaschenhalsabmessungen notwendig, dass der Stöpselteil eine elastische Biegsamkeit in Umkreisrichtung aufweist, wodurch der Mangel an elastischer Zusammendrückbarkeit ausgeglichen wird.
Diese erhöhte Biegsamkeit darf jedoch nicht in der Axialrichtung des Stöpselteiles 1 vorkommen, da sich dieser sonst balgenartig zusammendrückt, wenn er in den Flaschenhals hineingedrückt wird. Die erforderliche Steifigkeit gegen ein solches Zusammenfalten wird durch die axialen Versteifungsrippen 11 erreicht. Die gute Biegsamkeit am unteren Ende des Stöpselteiles 1, die das Anpassen des Dichtungswulstes 2 an den Flaschenhals ermöglichen soll, wird dadurch erreicht, dass die kegelige Wand 9 des Abschlussteiles und die Verbindungswand 10 zwischen dieser und dem Stöpselteil dünner gemacht werden als der erhöhten Steifigkeit des Stoffes entspricht.
Die erforderliche Steifigkeit dieser Teile in axialer Richtung, die das Anbringen des Aufpressdruckes auf das obere Ende des Stöpselteiles 1 und der kegeligen Wand 9 des Abschlussteiles gestattet, wird durch die Verlängerung der Versteifungsrippen über diese Teile hin erreicht.
Infolge der grösseren Steifigkeit des Stoffes ist es besonders wichtig, dass bei einem Verschluss nach der Erfindung eine möglichst vollkommen kreisrunde Aussenfläche des Dichtungswulstes 2 erhalten wird.
Wie bekannt, entstehen aber beim Formen von Kunststoffgegenständen mit ungleichmässiger Wandstärke Vertiefungen gegenüber den verdickten Teilen.
Es muss deshalb eine bestimmte Regel für das Verhältnis zwischen der Höhe der Versteifungsrippen 11 und der zusammengelegten Dicke des Stöpselteiles und des Dichtungswulstes beobachtet werden, um solche Giessvertiefungen am äusseren Umfang des Dichtungswulstes zu vermeiden. Es hat sich gezeigt, dass dies erreicht werden kann, wenn die Versteifungsrippen 11 eine Höhe a erhalten (Fig. 1), die nicht grösser ist als die Hälfte der zusammengelegten Stärke b der Stöpselhülse 1 und des Dichtungswulstes 2.
Bei den hohen radialen Zusammendrückungen, denen der Stöpselteil 1 beim Einpressen in den Fla schenhals unterworfen werden muss, um den notwendigen Dichtungsanpressdruck zu erhalten, haben die dünnen Wandteile des Stöpselteiles eine gewisse Neigung, sich nach innen zu falten. Betreffend die Grösse der radialen Zusammendrückung muss man beachten, dass ein Dichtungswulst mit Rücksicht auf den erforderlichen Anpressdruck und auf die Verschiedenheiten in Durchmesser der Flaschen bei einem Aussendurchmesser von 17,5 mm in einen Flaschenhals mit einem Durchmesser von 14,8 mm hineingedrückt werden können soll. Dies entspricht einer Verminderung des Stöpselteiles in Umfangsrichtung der Grössenordnung 9 mm.
Es ist deshalb ausserordentlich wichtig, dass die Versteifungsrippen mit der nach der oben angegebenen Regel begrenzten Höhe mit solcher Breite und solcher Verteilung dem Umkreis entlang angebracht werden, dass sie der Hülsenwand eine genügende Stütze gegen Einbiegung geben, ohne die für die Aufnahme der Zusammendrückung erforderliche Elastizität zu stark zu begrenzen. Es hat sich gezeigt, dass ein Verhältnis von 3 : 10 der Breite c (Fig. 2) der Versteifungsrippen 11 und dem Abstand d in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Versteifungsrippen ein befriedigendes Ergebnis gibt.
Es ist wichtig, dass die Ubergangswand 10 zwischen der kegeligen Wand 9 des Abschlussteiles und dem unteren Ende des Stöpselteiles sanft abgerundet ist. Eine scharfe Ecke zwischen der kegeligen Wand 9 und einem anschliessenden radialen Übergangsteil würde zu Materialanhäufungen leiten, da wo eine ebenfalls im scharfen Winkel verlaufende Versteifungsrippe diese Ecke überkreuzen würde. Einerseits erschwert eine solche scharfe Ecke das Fliessen des Kunststoffes beim Giessen, das zweckmässig von einem Einlass in der Mitte des Deckelteils 8 in der Form erfolgt. Der Stoff wird gewöhnlich unter sehr hohem Druck eingespritzt, so dass er mit hoher Geschwindigkeit (etwa 400 m/s) von der Einführstelle zu dem äussersten Rand des Verschlusses fliesst.
Zur Erhaltung einer gleichförmigen Stoffqualität ist es deshalb wichtig, dass der Stoff so schnell und so frei wie möglich zu den äussersten Teilen der Form hinaus fliessen kann. Die verhältnismässig dünnen Seitenwände 9 des Abschlussteiles würden zusammen mit scharfen Ecken zwischen dieser und der Stöpselhülse 1 diesen Stoffluss hemmen. Die Verlängerung der Versteifungsrippen 11 über den Übergangsteil hinaus und längs den kegeligen Wänden 9 sowie die Abrundung des Übergangsteiles 10 tragen dazu bei, das Ausfüllen der Form zu erleichtern, worüber hinaus sie, wie oben angegeben, dafür wirken, die durch die Verdünnung der Wände verminderte Steifigkeit in axialer Richtung zu kompensieren.