CH635795A5

CH635795A5 - SCREW CAP FOR A CONTAINER.

Info

Publication number: CH635795A5
Application number: CH366979A
Authority: CH
Inventors: Walter Wiedmer
Original assignee: Wiedmer Walter Ag Plastikform
Priority date: 1979-04-03
Filing date: 1979-04-03
Publication date: 1983-04-29
Also published as: ATA126180A; FR2453086B1; LU82315A1; DK144480A; DE3008838C2; AT385013B; DE8006293U1; GB2046720A; DE3008838A1; NL8001835A; GB2046720B; FR2453086A1; BE882587A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubverschluss für einen Behälter, aus elastischem Material und mit einem Innengewinde sowie einem Kappenteil, an dessen auf die Mündungsfläche des Behälterhalses aufzuliegen bestimmter Seite eine schräg aus der Ebene dieser Seite herausragende ringförmige Dichtlippe angeordnet ist. The invention relates to a screw cap for a container, made of elastic material and with an internal thread and a cap part, on the particular side of which lies on the mouth surface of the container neck, an annular sealing lip protruding obliquely from the plane of this side is arranged.

Das Problem bei solchen Schraubverschlüssen, die nicht aus Metall bestehen, liegt darin, dass sie trotz der Elastizität des Materials eine ausreichende Dichtung garantieren müssen, insbesondere dann, wenn der Behälter durch Erwärmung seines Inhaltes, beispielsweise beim Transport auf offenen Fahrzeugen, unter einem hohen Innendruck steht. Weil dieser Druck eine grosse axiale Kraft auf den Verschluss ausübt, muss dessen Innengewinde möglichst auf der ganzen Länge mit dem Aussengewinde des Behälters zusammenwirken. Behälter mit Schraubverschlüssen, vor allem Getränkeflaschen, weisen jedoch ein sehr kurzes Gewinde auf, weil dieses bei der vor Jahrzehnten erfolgten Normierung auf metallische Verschlüsse abgestimmt wurde. Eine Änderung dieses Gewindes ist wegen der riesigen Stückzahl der im Umlauf befindlichen Flaschen ausgeschlossen. Somit muss der Verschluss trotz seines gegenüber Metall weicheren Materials dem Behälter angepasst sein. The problem with such screw closures that are not made of metal is that, despite the elasticity of the material, they have to guarantee an adequate seal, in particular if the container is heated by a high internal pressure due to the heating of its contents, for example during transport on open vehicles stands. Because this pressure exerts a large axial force on the closure, its internal thread must cooperate with the external thread of the container as far as possible. However, containers with screw caps, especially beverage bottles, have a very short thread because this was matched to metallic closures during the standardization that took place decades ago. A change of this thread is impossible because of the huge number of bottles in circulation. Thus, the closure must be adapted to the container despite its material being softer than metal.

Die meisten Kunststoffverschlüsse weisen Dichtungselemente auf, die trotz des durch das Gewinde beengten Raumes mit der Aussenseite des Behälters oder dann mit der Innenseite seiner Mündung zusammenwirken. Dichtungselemente, die auf die ringförmige Mündungsfläche des Behälters einwirken, sind selten, weil der auf diese Fläche aufliegende Teil des Verschlusses, der sogenannte Kappenteil, durch den Druck des Inhaltes des Behälters von dieser Fläche abgehoben wird. Damit wird die Dichtung üblicherweise s problematisch. Es sind allerdings schon Vorschläge in dieser Hinsicht gemacht worden. An einem bekanntgewordenen Verschluss sind konzentrisch zueinander angeordnete, dünne, scharfkantig auslaufende Dichtungsleisten vorgesehen, die gegen die Achse des Verschlusses hin geneigt sind und eine io Höhe aufweisen, die grösser ist als der seitliche Abstand benachbarter Dichtungsleisten. Durch dieses Verhältnis zwischen Höhe und Abstand soll ein schuppenartiges Übereinan-derliegen der Dichtungsleisten und damit eine gute Dichtwirkung erzielt werden. Most plastic closures have sealing elements which, despite the space restricted by the thread, interact with the outside of the container or then with the inside of its mouth. Sealing elements which act on the ring-shaped mouth surface of the container are rare because the part of the closure lying on this surface, the so-called cap part, is lifted from this surface by the pressure of the contents of the container. This usually makes the seal problematic. However, suggestions have already been made in this regard. On a closure that has become known, concentrically arranged, thin, sharp-edged sealing strips are provided, which are inclined towards the axis of the closure and have a height that is greater than the lateral distance between adjacent sealing strips. This relationship between height and distance is intended to achieve a scale-like overlapping of the sealing strips and thus a good sealing effect.

15 Das ist jedoch nicht unbedingt der Fall. Offenbar bewirkt das schuppenartige Aufeinanderlegen eher das Gegenteil vom beabsichtigten Zweck, indem nämlich die jeweils obere Dichtungsleiste durch die darunterliegende Spitze der benachbarten Dichtungsleiste von der Mündungsfläche mindestens teil-20 weise abgehoben ist und daher trotz ihrer langen und dünnen Form ihrer eigenen Spitze nicht mehr mit genügendem Druck auf der Mündungsfläche aufliegt. Wird dann der genannte Kappenteil infolge des Druckes im Behälter leicht angehoben, so behält zwar die Dichtleiste ihren Kontakt mit der Mün-25 dungsfläche bei, der aber für eine einwandfreie Dichtung offenbar nicht mehr ausreicht. 15 However, this is not necessarily the case. Apparently, the scale-like stacking rather does the opposite of the intended purpose, namely that the respective upper sealing strip is at least partially lifted from the mouth surface by the underlying tip of the neighboring sealing strip and therefore, despite its long and thin shape, no longer suffices with its own tip There is pressure on the muzzle surface. If the cap part mentioned is then raised slightly as a result of the pressure in the container, the sealing strip maintains contact with the surface of the mouth, but this is apparently no longer sufficient for a perfect seal.

Eine weitere Schwierigkeit kommt noch hinzu. Wie schon erwähnt, müssen die Verschlüsse auf das Behältergewinde abgestimmt sein. Dies hat vor allem zur Folge, dass der Ab-30 stand von der Unterseite des Kappenteils bis zum Anfang des Innengewindes am freien Ende des Gewindeteils wegen der Normierung konstant sein muss. Der durch eine automatische Verschlussmaschine aufzusetzende Verschluss wird solange rotiert, bis die erwähnte Unterseite auf der Mündungsfläche 35 aufzuliegen kommt, worauf die Rotation sofort aufhört (eine Rutschkupplung fängt dieses schlagartige Anhalten auf). Daraus ergeben sich mehrere Schlussfolgerungen. Erstens ist ersichtlich, dass der Verschluss mit einer rotierenden Bewegung schleifend auf der Mündungsfläche des Behälters auf-40 setzt. Eine solche Schleifbewegung mit nachfolgendem hohen Aufsetzdruck ist jedoch für lange dünne Dichtlippen, die sich zudem aufeinanderlegen sollten, wegen der dabei auftretenden Reibungs- und Druckkräfte sehr ungünstig und kann zur Beschädigung der Dichtlippen und damit zum Verlust der 45 Dichtwirkung führen. Zweitens besteht die Gefahr, dass die langen dünnen Dichtlippen zu elastisch sind und daher sich zu stark zusammenbiegen, auch dann, wenn ihre Form und Anordnung im aufeinandergelegten Zustand theoretisch die Einhaltung des erwähnten Normalabstandes gewährleisten 50 müssten. Bei zu starkem Zusammenbiegen wird jedoch der Verschluss stärker auf den Behälter aufgewindet als das Gewinde des letzteren dies zulässt; das Verschlussgewinde kommt dann auf den zylindrischen Teil des Behälterhalses zu liegen und dadurch wird der Verschluss an seinem freien 55 Ende aufgeweitet. Bei zu kräftigen Dichtlippen tritt das Gegenteil auf; der Verschluss wird nicht über die ganze Gewindelänge aufgeschraubt. In beiden Fällen sind ein Verlust an Zusammenwirkung zwischen den beiden Gewinden und damit eine erhöhte Gefahr des Abspringens des Verschlusses 60 vom Behälter die Folge. Another difficulty arises. As already mentioned, the closures must match the container thread. The main consequence of this is that the Ab-30 standing from the underside of the cap part to the beginning of the internal thread at the free end of the threaded part must be constant because of the standardization. The closure to be put on by an automatic sealing machine is rotated until the bottom side mentioned comes to rest on the mouth surface 35, whereupon the rotation stops immediately (a slip clutch absorbs this sudden stop). This leads to several conclusions. First, it can be seen that the closure rubs on the mouth surface of the container with a rotating movement. However, such a grinding movement with subsequent high contact pressure is very unfavorable for long thin sealing lips, which should also lie on top of one another, because of the friction and pressure forces that occur, and can damage the sealing lips and thus lead to a loss of the sealing effect. Secondly, there is a risk that the long, thin sealing lips are too elastic and therefore bend too much, even if their shape and arrangement in the superimposed state would theoretically have to ensure compliance with the normal distance mentioned 50. In the event of too much bending, however, the closure is wound onto the container more than the thread of the latter permits; the closure thread then comes to rest on the cylindrical part of the neck of the container and as a result the closure is widened at its free end. The opposite occurs when the sealing lips are too strong; the closure is not screwed on over the entire thread length. In both cases, there is a loss of interaction between the two threads and thus an increased risk of the closure 60 coming off the container.

Die Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile zu vermeiden. Der Verschluss der eingangs erwähnten Art ist erfin-dungsgemäss durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet. The invention now aims to avoid these disadvantages. The closure of the type mentioned at the outset is characterized according to the invention by the features of claim 1.

65 Er wird anhand der beiliegenden Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen: 65 It is explained in more detail with reference to the accompanying drawings in one embodiment; show it:

Fig. 1 einen Teil des Verschlusses im Querschnitt, und Fig. 2 denselben Teil bei aufgeschraubtem Verschluss. Fig. 1 shows a part of the closure in cross section, and Fig. 2 shows the same part with the closure screwed on.

Der aus elastischem Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehende Verschluss weist einen Kappenteil 1, einen von diesem abstehenden Gewindeteil 2 mit Innengewinde 3 und einen ebenfalls abstehenden Mittelteil 4 auf; der letztere ist gemäss Fig. 2 dazu bestimmt, in die Mündung der Flasche 5 eingeführt zu werden und dort eine erste Abdichtung zu bewirken. Die Flasche 5 ist mit dem üblichen genormten Aussengewinde 6 versehen, das mit dem Innengewinde 3 des Verschlusses zusammenwirkt. Mit 7 ist die ringförmige Mündungsfläche der Flasche bezeichnet, auf welche der Verschluss aufzuliegen kommt, wenn er durch die automatische Verschliessmaschine auf die Flasche aufgesetzt wird. The closure, which is made of elastic material, preferably plastic, has a cap part 1, a threaded part 2 protruding therefrom with an internal thread 3 and a central part 4 also protruding; 2, the latter is intended to be inserted into the mouth of the bottle 5 and to effect a first seal there. The bottle 5 is provided with the usual standardized external thread 6, which interacts with the internal thread 3 of the closure. With 7 the ring-shaped mouth surface of the bottle is designated, on which the closure comes to rest when it is placed on the bottle by the automatic sealing machine.

Die zwischen dem Gewindeteil 2 und dem Mittelteil 4 liegende Unterseite 8 des Kappenteils 1 weist, in radialer Richtung von aussen nach innen, eine ebene Ringfläche 9 auf, an welche sich eine ringförmige Dichtlippe 10 und eine ebensolche Vertiefung 11 anschliessen. Die Dichtlippe 10 ist gemäss Fig. 1 schräg nach unten in Richtung auf die Mittelachse 12 gerichtet und ragt aus der Ebene der Unterseite 8 bzw. aus der durch die Ringfläche 9 gebildeten Ebene nach unten heraus. Ihre an diese Fläche 9 angrenzende Unterseite 10a endet in einer Spitze 10b. Die Oberseite 10c bildet die eine Seite der Vertiefung 11. Die Dichtlippe nimmt von ihrer Wurzel lOd aus in der Breite rasch ab, ist also keilförmig, wodurch sie zwar relativ steif wird, dennoch aber sich, wie noch gezeigt wird, gut elastisch durchbiegen kann. The underside 8 of the cap part 1, which lies between the threaded part 2 and the middle part 4, has, in the radial direction from the outside inwards, a flat annular surface 9, to which an annular sealing lip 10 and a corresponding recess 11 adjoin. 1, the sealing lip 10 is directed obliquely downward in the direction of the central axis 12 and protrudes downward from the plane of the underside 8 or from the plane formed by the annular surface 9. Its underside 10a adjoining this surface 9 ends in a tip 10b. The top 10c forms one side of the depression 11. The sealing lip rapidly decreases in width from its root 10d, that is to say it is wedge-shaped, as a result of which it becomes relatively stiff, but, as will be shown, can nevertheless bend elastically well.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der Verschluss soweit aufgeschraubt, bis die Ringfläche 9 auf die Mündungsfläche 7 aufliegt. Der Abstand dieser Mündungsfläche 7 vom Ende 6a des Aussengewindes 6 ist genormt und bei allen Flaschen gleich. Das Innengewinde 3 des Verschlusses muss daher in einer solchen Lage angeordnet sein, dass es beim Aufsetzen der Ringfläche 9 auf die Mündungsfläche 7 über seine gesamte Länge mit dem Aussengewinde 6 der Flasche 5 zusammenwirkt, um den Druck aufnehmen zu können, der durch den Inhalt der Flasche vor allem bei deren Erwärmung erzeugt wird und der auf den zentralen Teil des Kappenteils 1, im Bereich innerhalb des Mittelteils 4, vertikal nach oben drückt. Es folgt daraus, dass auch der Abstand der Ringfläche 9 vom in Fig. 2 tiefsten Punkt 3a des Innengewindes 3 festgelegt sein muss. Wäre er grösser, würde das Innengewinde 3 über das Ende 6a des Aussengewindes 6 hinauslaufen, d.h. der Punkt 3a würde schliesslich im zylindrischen Teil 5a unterhalb des Gewindes anstehen, der, wie aus Fig. 2 ersichtlich, einen grösseren Durchmesser aufweist. Der Verschluss würde also aufgeweitet, was gleichzeitig auch nachteilig für das Zusammenwirken zwischen den beiden Gewinden wäre. As can be seen from FIG. 2, the closure is screwed on until the ring surface 9 lies on the mouth surface 7. The distance of this mouth surface 7 from the end 6a of the external thread 6 is standardized and the same for all bottles. The internal thread 3 of the closure must therefore be arranged in such a position that it cooperates with the external thread 6 of the bottle 5 over its entire length when the ring surface 9 is placed on the mouth surface 7 in order to be able to absorb the pressure caused by the contents of the bottle Bottle is generated especially when it is heated and which presses vertically upwards on the central part of the cap part 1, in the area within the middle part 4. It follows from this that the distance of the annular surface 9 from the lowest point 3a of the internal thread 3 in FIG. 2 must also be fixed. If it were larger, the internal thread 3 would extend beyond the end 6a of the external thread 6, i.e. the point 3a would finally be in the cylindrical part 5a below the thread, which, as can be seen in FIG. 2, has a larger diameter. The closure would thus be widened, which would also be disadvantageous for the interaction between the two threads.

Es ergibt sich daraus, dass die in Fig. 1 vorstehende Dichtlippe 10 das Aufsetzen der Ringfläche 9 auf die Mündungsfläche 7 nicht behindern darf. Sie darf also nicht nur umgebogen werden, sondern muss bei dieser Umbiegung auch noch It follows from this that the sealing lip 10 protruding in FIG. 1 must not impede the placement of the annular surface 9 on the mouth surface 7. So it must not only be bent, but must also be made during this bending

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in die Ebene der Ringfläche 9 bzw. der Unterseite 8 zurückweichen können. Dies wird durch die erwähnte Vertiefung 11 erreicht. Diese muss daher eine Breite und Tiefe aufweisen, dass die sich umbiegende Dichtlippe 10 völlig in ihr verschwinden kann, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Auf diese Weise legt sich die Unterseite 10a praktisch über ihre ganze Länge flach gegen die Mündungsfläche 7 an; zusammen mit der Ringfläche 9 ergibt sich dadurch bis auf einen kleinen Bereich am Übergang zwischen Ringfläche 9 und Unterseite 10a eine Dichtwirkung, die praktisch über die ganze Breite der Mündungsfläche 7 vorhanden ist. Ohne Vertiefung 11 würde die Dichtlippe 10 allein auf der Mündungsfläche 7 aufliegen, und die Dichtwirkung wäre somit auf die Länge der Unterseite 10a beschränkt Zu beachten ist, dass die elastische Durchbiegung der Dichtlippe in die Vertiefung hinein zur Folge hat, dass die genannte Unterseite 10a mit besonders hohem Druck auf der Mündungsfläche 7 aufliegt. can retreat into the plane of the ring surface 9 or the underside 8. This is achieved through the aforementioned recess 11. This must therefore have a width and depth that the bending sealing lip 10 can completely disappear into it, as can be seen from FIG. 2. In this way the underside 10a lies flat against the mouth surface 7 practically over its entire length; apart from a small area at the transition between the annular surface 9 and the underside 10a, this together with the annular surface 9 results in a sealing effect which is practically present over the entire width of the mouth surface 7. Without a recess 11, the sealing lip 10 would rest solely on the mouth surface 7, and the sealing effect would thus be limited to the length of the underside 10a. It should be noted that the elastic deflection of the sealing lip into the recess means that the underside 10a mentioned also particularly high pressure rests on the mouth surface 7.

Dieser Druck kann unter Umständen noch höher werden. Gemäss Fig. 2 bildet sich wegen des abgerundeten Übergangs zwischen der Oberseite 10c der Dichtlippe nahe ihrer Wurzel lOd und der dieser Seite gegenüberliegenden Wand der Vertiefung beim Durchbiegen der Dichtlippe 10 ein Hohlraum oder eine Tasche 13. Diese kann in sich geschlossen sein oder noch eine enge Verbindung mit dem von der Dichtlippe nicht ausgefüllten Teil der Vertiefung 11 haben. Der Gasdruck kann, wenn er einen hohen Wert annimmt, an dem an der Innenseite der Flaschenmündung anliegenden Mittelteil 4 vorbeiwandern, worauf er schliesslich diese Tasche 13 erreicht, entweder über die schon erwähnte enge Verbindung oder dann, indem er sich eine solche durch Aufweiten schafft (es ist zu beachten, dass zwischen den beiden Wänden der Vertiefung, auch bei umgebogener Dichtlippe, nur ein geringer gegenseitiger Anpressdruck herrscht sofern diese Wände sich überhaupt berühren). Dieser erhöhte Druck wirkt nun auf die Oberseite 10c der Dichtlippe und unterstützt somit ihre federnde Wirkung, wodurch sich der Anpressdruck der Unterseite 10a an die Mündungsfläche 7 noch weiter erhöht. (Gasdruck plus Federkraft der Dichtlippe). This pressure can possibly be even higher. 2, because of the rounded transition between the top 10c of the sealing lip near its root 10d and the wall of the recess opposite this side, a cavity or a pocket 13 is formed when the sealing lip 10 is bent. This can be closed or a narrow one Have connection with the part of the recess 11 which is not filled by the sealing lip. If it assumes a high value, the gas pressure can migrate past the middle part 4 lying against the inside of the bottle mouth, whereupon it finally reaches this pocket 13, either via the close connection already mentioned or then by creating one by expanding ( It should be noted that there is only a slight mutual contact pressure between the two walls of the recess, even if the sealing lip is bent if these walls touch at all). This increased pressure now acts on the upper side 10c of the sealing lip and thus supports its resilient effect, as a result of which the contact pressure of the lower side 10a against the mouth surface 7 increases even further. (Gas pressure plus spring force of the sealing lip).

Versuche haben gezeigt, dass die Dichtlippe 10 zusammen mit der Ringfläche 9 eine ausserordentlich grosse Dichtwirkung auszuüben vermag, und dass auf diese Weise bei maschinell abgefüllten Flaschen der Anteil an nicht dichthaltenden Flaschen gegenüber der Verwendung anderer Verschlüsse, die ebenfalls schon niedrige Ausschussquoten ergeben, nochmals drastisch gesenkt werden kann. Experiments have shown that the sealing lip 10 together with the annular surface 9 can exert an extraordinarily large sealing effect, and that in this way the proportion of non-sealing bottles in machine-filled bottles is drastically even more than when using other closures, which also result in low reject rates can be lowered.

Der zwischen der Vertiefung 11 und dem Mittelteil liegende Teil 14 des Kappenteils 1 kann entweder in der Ebene der Unterseite 8 bzw. der Ringfläche 9 liegen (gestrichelt eingezeichnet) oder zwecks Materialersparnis etwas über derselben liegen, ohne dass deswegen die Dichtwirkung messbar herabgesetzt wird. The part 14 of the cap part 1 lying between the recess 11 and the middle part can either lie in the plane of the underside 8 or the annular surface 9 (shown in dashed lines) or, in order to save material, lie somewhat above the same without the sealing effect being measurably reduced.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

V V

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Screw cap for a container, made of elastic material and with an internal thread (2) and a cap part (1), on the certain side (8) of which lies on the mouth surface (7) of the container neck, an oblique from the plane of this side (8) protruding annular sealing lip (10) is arranged, characterized in that in this side (8), adjacent to the sealing lip (10), a recess (11) is provided which serves to receive the sealing lip which bends when the closure is fitted.

2. Screw cap according to claim 1, characterized in that the recess (11) on the radially inner side of the sealing lip (10) is arranged, and this protrudes obliquely against the central axis of the closure from said plane.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Screw cap according to claim 1 or 2, characterized in that the recess (11) has such a shape and width that when the closure is attached, the flank (10a) of the sealing lip facing away from the recess in the plane of the said side (8) of the cap part lies.

4. Screw cap according to claim 3, characterized in that said flank (10a) together with a radially outer on the sealing lip arranged annular surface (9), which lies in said plane, to cover the entire width of the mouth surface (7) of the container forms a certain sealing surface.

5. Screw cap according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing lip (10) from its root (lOd) tapers in a wedge shape against its tip (lOd).

6. Screw cap according to one of claims 1, 2 and 5, characterized in that the depression (11) in the area adjacent to the root (lOd) of the sealing lip is shaped in such a way that when the sealing lip (10) is bent back into the depression Area an annular pocket (13) for receiving any gas pressure generated by the contents of the container and the sealing lip, in addition to its elasticity, pressing against the mouth surface (7).