CH683985A5 - Schnappscharnierverschluss aus Kunststoff. - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schnapp-scharnierverschluss aus Kunststoff, bestehend aus einem Oberteil und einem Unterteil, die über mindestens einer Gelenkstelle einstückig miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein die Schnappwirkung erzeugendes Zwischenelement vorgesehen ist, welches über je eine Anbindestelle an der Mantelwand, sowohl am Unter-, wie am Oberteil fest verbunden ist.

Schnappscharnierverschlüsse dieser Art sind in diversen Formen bekannt. So beschreibt die EP-A 0 147 423 Kunststoffverschlüsse, welche ein oder mehrere Spannbänder aufweisen, die in einer Ebene liegen, welche den Verschluss schneiden. Hier werden Varianten gezeigt, bei dem die Spannbänder direkt an der Verschlussmantelwand befestigt sind und solche, deren Anbindestellen von der Mantelwand abstehend auf Konsolen angeordnet sind.

Auch die EP-A 0 208 413 (Owens Illinois) zeigt einen Kunststoffverschluss mit längenunveränderbaren Spannbändern, die jedoch in Nischen in der Mantelwand angeordnet sind. Ferner ist als relevanter Stand der Technik noch die EP-A 0 056 469 (Zeller) zu erwähnen, in welchem Kunststoffverschlüsse dargestellt sind, deren Zwischenelemente zwischen Anbindestellen angeordnet sind, die geneigt zur Hauptachse der Gelenkstelle verlaufen, welche Unter- und Oberteil des Verschlusses verbindet.

All diese Varianten haben gemeinsam, dass die Zwischenelemente, meist Spannbänder, auf Zug belastet werden zur Erzeugung der Schnappwirkung. Dabei werden die Anbindestellen in zweifacher Hinsicht strapaziert. Zum Einen erfolgt im Bereich der Anbindestelle die stärkste Krümmung und zum anderen tritt eine Kerbwirkung hervorgerufen durch den Materialdickensprung auf. Somit ergibt sich eine doppelte Wechselbelastung, nämlich eine wechselnde Zugbelastung und eine wechselnde Biegebelastung. Beide, sich überlagernde Belastungen führen immer wieder zu einer Zerstörung der Zwischenelemente im Bereich der Anbindestellen.

Diesem Problem wurde versucht auf zwei Arten entgegen zu wirken. So wurde bei Verschlüssen nach der EP-A 0 056 469 vorgeschlagen, die Zwischenelemente über Filmscharniere mit dem Unter-, beziehungsweise Oberteil des Verschlusses zu verbinden, was zwar eine erhöhte Flexibilität bewirkt, die ein verbessertes Verhalten bezüglich Biegewechselbelastungen ergibt, jedoch einen verminderten Widerstand auf Zugbelastung und eine erhöhte Kerbwirkung zur Folge hat.

Wie alle Verschlüsse mit längenunveränderbaren Zugbändern wird die Federkraft zur Erzeugung der Schnappwirkung, dadurch erzielt, dass diese für die Schwenkbewegung eigentlich zu kurz sind und folglich der Unter- oder Oberteil des Verschlusses elastisch deformiert werden muss. Diese Zugkraft ist relativ gross. Seit kurzer Zeit sind nun Kunststoffverschlüsse auf dem Markt, die längenveränderbare Zugbänder, beispielsweise wellenförmige, aufweisen. Dies löst zwar die Probleme weitgehend, da hierdurch eine erhöhte Flexibilität des Bandes bei gleichzeitiger Verringerung der Zugkräfte erreicht wird. Hingegen ist der Übergang vom starren Behälter zu den eher filigranen elastischen Bändern eher problematisch.

Noch schwieriger hat sich das Problem der Anordnung von Zwischenelementen, die nicht in einer Ebene verlaufen, erwiesen. Insbesondere Zwischenelemente, die der Wandung eines gerundeten Verschlusses angepasst sind, durchlaufen beim Öffnen und Schliessen des Verschlusses eine Torsionsbewegung, die die Zwischenelemente noch mehr belasten.

Eine weitere, generelle Schwierigkeit bestand in der Dimensionierung der Zwischenelemente. Wurden diese zu kurz gewählt, so rissen sie bereits nach wenigen Öffnungs- und Schliessvorgängen. Wählte man eine grössere Länge der Zwischenelemente, so stellte sich keine Schnappwirkung mehr ein. Die korrekte Länge zu ermitteln war ein empirischer Prozess, der oft eine mehrfache Änderung der Spritzform verlangte. Während dieses Problem bei längenveränderbaren Zwischenelementen weniger heikel ist, ist die Dimensionierung von längenunveränderbaren Zwischenelementen besonders komplex, weil hier die Zwischenelemente in der Spritzstellung gewölbt verlaufen.

Es ist folglich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schnappscharnierverschluss gemäss Oberbegriff des Patentanspruches zu schaffen, bei dem unabhängig von der Anordnung und der Gestaltungsform des mindestens einen Zwischenelementes, die Gefahr der Zerstörung der Zwischenelemente im Bereich der Anbindestellen vermindert werden soll.

Dieses seit Jahren bestehende Problem löst ein Schnappscharnierverschluss mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch, dass die beiden Anbindestellen als Biegefederelemente ausgebildet sind.

Die abhängigen Ansprüche 2-7 zeigen verschiedene Ausgestaltungsformen und unterschiedliche Anordnungen der Anbindestellen am Verschluss auf, während die Ansprüche 8-13 diverse Kombinationen der neu gestalteten Anbindestellen mit der bekannten Variante der Zwischenelemente nennen.

Alle bisher bekannten Kunststoffschnappscharnierverschlüsse verlangten wegen den hohen auftretenden Kräfte eine Fertigung aus Polypropylen.

Mit der erfindungsgemässen Ausführung ist es nun möglich, diese Schnappscharnierverschlüsse erstmals aus Polyaethylen zu fertigen. Da die Verschlüsse meist auf Kunststoffbehälter aus Polyaethylen angebracht sind, war die Recyclierung problematisch, weil niemand die meist schwer entfernbaren Verschlüsse aus Polypropylen von den Behältern aus Polyaethylen trennte. Dies ist nun nicht mehr erforderlich, wenn die Behälter die Verschlüsse aus demselben Material herstellbar sind. Damit leistet die Erfindung auch einen bedeutenden Beitrag zum Umweltschutz.

In der Zeichnung sind etliche Ausgestaltungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, doch sind die Variationsmöglichkeiten fast unbegrenzt.

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Die hier dargestellten Beispiele dienen lediglich zur Erläuterung der Erfindung. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Schnappscharnierverschlusses mit gegenüber der Mantelwand aussen abstehenden Biegefederele-mente;

Fig. 2 ein vergrösserter Teilausschnitt des Schnappscharnieres nach Fig. 1 im vollständig geöffneten Zustand und

Fig. 3 in der Totpunktlage, sowie

Fig. 4 in der vollständig geschlossenen Lage desselben Verschlusses;

Fig. 5 eine Ansicht auf einen Kunststoffver-schluss im vollständig geöffneten Zustand, der mit längenveränderbaren Zwischenelementen versehen ist;

Fig. 6 eine Seitenansicht auf das Zwischenelemente gemäss dem Verschluss nach Fig. 5 in grösserem Massstab;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Kunststoffverschlusses mit integrierten Zwischenelementen;

Fig. 8 eine Seitenansicht auf die Innenkante des Zwischenelementes und

Fig. 9 dieselbe Ansicht auf die Aussenkante des Zwischenelementes des Verschlusses nach Fig. 7 in grösserem Massstab.

Der generelle Aufbau, der hier zur Debatte stehenden Schnappscharnierverschlüsse aus Kunststoff, ist aus der Fig. 1 ersichtlich. Sie bestehen aus einem Oberteil und einem Unterteil, die miteinander über eine Gelenkstelle 3 einstückig miteinander verbunden sind. Der Oberteil kann ein Deckel eines verschliessbaren Behältnisses oder eine Kappe eines Flaschenverschlusses darstellen. Entsprechend kann der Unterteil 2 ein geschlossenes Aufnahmebehältnis oder ein auf einem festen oder deformierbaren Behälter befestigbarer Teil mit entsprechender Entnahmeöffnung sein, welche durch den Oberteil 1 verschlossen wird. Die Gelenkstelle 3, welche den Oberteil mit dem Unterteil verbindet, stellt die Schwenkachse dar. Die Gelenkstelle 3 wird vorzugsweise als Filmscharnier ausgebildet. Dieses Filmscharnier kann relativ breit und einstückig sein, oder aber auch in mehreren Teilen unterteilt sein, wobei dann die Filmscharniere der mehrteiligen Gelenkstelle fluchtend auf einer Linie angeordnet sind, welche die gemeinsame Schwenkachse bildet.

Das Oberteil 1 und das Unterteil 2 sind ferner über mindestens ein die Schnappwirkung erzeugendes Zwischenelemente 4 miteinander verbunden. Üblicherweise besteht das Zwischenelement 4 aus einem eine Zugkraft übertragenden Band, welches bezüglich der Schwenkachse, das heisst hier bezüglich der Gelenkstelle 3 näher zum Zentrum des Verschlusses versetzt angeordnet ist. Üblich sind zwei verschiedene relative Anordnungen der Gelenkstelle und des Zwischenelementes, beziehungsweise der Zwischenelemente gebräuchlich. Im einen Fall wird mit nur einem Zwischenelement 4 gearbeitet, welches mindestens annähernd fluchtend in den Mantelwänden 6, 7 des Ober-, beziehungsweise Unterteiles angeordnet ist und einer Gelenkstelle 3, die zweiteilig gestaltet ist, wobei je ein Teil auf jeder Seite des Zwischenelementes 4 sich befindet. Die hier dargestellten Lösungen jedoch zeigen die zweite, häufig verwendete Anordnung. Hierbei befindet sich die Gelenkstelle 3 in der Mitte und beidseits davon ist je ein Zwischenelement 4 angebracht.

Die Gestaltungsform des Oberteiles 1 und des Unterteiles 2 ist für die erfindungsgemässe Lösung nicht von Bedeutung. Wesentlich ist nur, dass die Mantelwand 6 des Oberteiles und die Mantelwand 7 des Unterteiles in Bereiche des Scharnieres im geschlossenen Zustand des Verschlusses fluchtend übereinander liegen.

Die Ausführungsform gemäss den Fig. 1 bis 4 entspricht dem vorher beschriebenen Typus, mit einer mittigen einstückigen Gelenkstelle 3, zu dessen beiden Seiten je ein Zwischenelement 4 angeordnet ist. Die Zwischenelemente sind gerade, auf zugbelastete Bänder, die in einer gemeinsamen Ebene liegen, welche parallel zur Schwenkachse verläuft, welche durch die Gelenkstelle 3 definiert ist. Die Gelenkstelle ist hier als Filmscharnier ausgebildet. Zur Bildung der Gelenkstelle 3 sind am Oberteil 1 und am Unterteil 2 je eine starre Konsole 9 angeformt, welche ein gleichschenklig, rechtwinkliges Dreieck als Querschnittsfläche aufweist. Die Zwischenelemente 4 in der Gestalt von Spannbändern sind bezüglich den Mantelwänden 6, 7 nach aussen versetzt. Die Verbindung zwischen der Mantelwand 6 und dem Zwischenelement 4, beziehungsweise zwischen der Mantelwand 7 des Unterteiles 2 und dem Zwischenelement 4 erfolgt über Anbindestellen 5. Der Ort, an dem die Anbindestellen 5 an die Mantelwände 6, beziehungsweise 7 angelascht sind, werden nachfolgend jeweils die Verbindungsstelle 8 bezeichnet. Die Anbindestellen 5 sind somit immer zwischen dem Zwischenelement 4 und der Verbindungsstelle 8 verlaufend. Bei den bisher bekannten Konstruktionen waren diese Anbindestellen entweder starre Konsolen oder direkte, starre Verbindungen vom Zwischenelement zum Oberteil, beziehungsweise Unterteil. Gemäss der Erfindung sind nun diese Anbindestellen 5 als Biegefederele-mente ausgebildet. In der Ausführung gemäss den Fig. 1 bis 4 sind die Zwischenelemente 5 nach aussen gewölbte Biegefedern. Die Anbindestellen können, wie hier dargestellt, voneinander weg gerichtete, gewölbte Blattfedern sein, oder falls dies aus ästhetischen oder geometrischen Gründen bevorzugt wird, auch zueinander gerichtete, gewölbte Blattfedern sein. Für die Beurteilung, ob die Biegefedern gegeneinander oder voneinander weg gerichtet, gewölbt sind, geht man von der vollkommen geschlossenen Lage des Verschlusses aus, wie dies beispielsweise die Fig. 4 zeigt.

Schnappscharnierverschlüsse dieser Art werden üblicherweise aus Kunststoff in der vollkommen geöffneten Lage gespritzt. Diese vollständig geöffnete Lage zeigt die Detailzeichnung gemäss der Fig. 2. In dieser Lage sind die Biegefedern 5 vollkommen entspannt und haben ihre maximale Wölbung. Das Zwischenelement 4 verläuft gestreckt zwischen den beiden Anbindestellen 5. Auch das Zwischenele-

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ment 4 ist in der vollkommen geöffneten Lage entspannt. Nach einer Schwenkung des Oberteiles 1 um 90° wird die labile Gleichgewichtslage oder Totpunktlage erreicht, wie dies die Fig. 3 zeigt. In dieser Lage liegen die Zwischenelemente 4 und die Gelenkstelle 3 in einer gemeinsamen Ebene. Die Anbindestellen 5 in der Gestalt von gewölbten Biegefedern sind hier durch das sie verbindende Zwischenelement 4 aufeinander zu gezogen. Sie haben nun die maximale Abweichung von der Ruhelage, das heisst im hier dargestellten Beispiel in der maximal gestreckten Lage. Nach einer weiteren Schwenkung des Oberteiles 1 um 90°, befindet sich der Schnappscharnierverschluss in der geschlossenen Lage. Das Zwischenelement 4 ist nun nach wie vor gestreckt, jedoch mindestens weitgehend entspannt und die beiden Anbindestellen 5, in der Form von nach aussen vorstehenden, voneinander weg gewölbten Blattfedern, befinden sich nun ebenfalls wieder mindestens annähernd in der vollkommen entspannten Lage.

Aus der Variante gemäss den Fig. 5 und 6 erkennt man, dass der Schnappscharnierverschluss ohne weiteres eine von einem Kreiszylinder stark abweichende Form haben kann. Hier wird, beispielsweise ein Schnappscharnierverschluss aus Kunststoff in der vollständig geöffneten Lage dargestellt, mit einem etwa ovalen Grundriss. Abweichend von der vorher beschriebenen Lösung sind hier die Zwischenelemente 4 nicht als gerade, flächige, längenunveränderbare Bänder dargestellt, sondern als elastische, längenveränderbare Bänder. Die Längenveränderbarkeit wird dadurch erreicht, dass jedes Band aus einer Vielzahl von Teilelementen besteht, welche jedes für sich mindestens geringfügig aufspreizbar ist. Gemeinsam bilden diese Teilelemente ein Wellenband, welches ähnlich einem Faltenbalg in die Länge gezogen werden kann. Die Anbindestellen 5 sind hier als winkelförmige Biegefedern ausgestaltet. Unter Zug verformen sich diese Anbindestellen der Gestalt, dass die Winkel der winkelförmigen Biegefedern aufgespreizt, das heisst gestreckt werden. Die Fig. 6 zeigt das Zwischenelement 4 des Verschlusses nach Fig. 5 in der vollkommen entlasteten Lage, welche in der hier dargestellten vollkommen geöffneten Herstellungslage, der Verschluss einnimmt.

Auch bei der hier beschriebenen Ausführungsform steht das Zwischenelement 4, bezüglich den Mantelwänden 6, 7 ab. Das dies jedoch nicht unbedingt so sein muss, zeigt die Ausführungsform gemäss den Fig. 7 bis 9. Hier ist wieder ein Schnappscharnierverschluss mit kreiszylindrisch, gestalteten Mantelwänden 6, 7 dargestellt. Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Varianten sind die Zwischenelemente 4 jedoch in die Mantelwände 6, 7 fluchtend integriert. Die Anordnung der Zwischenelemente relativ zur Gelenkstelle 3, entspricht den beiden vorher beschriebenen Lösungen. Da jedoch die Zwischenelemente 4 hier in die Mantelwände 6, 7 integriert sind, liegen sie nicht mehr in einer gemeinsamen Ebene, welche parallel zur Gelenkstelle 3 verläuft. Hierdurch ergibt sich eine eigentümliche Gestaltung der Anbindestelle 5. Diese sind nun nicht mehr allein in einer Richtung gewölbt, sondern sphärisch gewölbt. Entsprechend ist ihre Seitenansicht unterschiedlich je nach dem, ob man sie von der Innenkante 11, wie dies Fig. 8 zeigt, oder von der Aussenkante 12, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, betrachtet. Das Zwischenelement 4 ist hier wiederum als ein längenveränderbares Wellenband gezeichnet, welches jedoch relativ kurz ist. Die Anbindestellen 5 sind in Nischen 10 angeordnet.

Die Anbindestellen 5 sind in den beiden Endlagen wiederum federunbelastet. In der vollkommen offenen Stellung gemäss der Fig. 8 sind ihre beiden Aussenflächen 13 im Bereich der Innenkante 11 parallel zu den entsprechenden Mantelwänden 6, 7. Die Querschnittsfläche der Anbindestellen 5 nimmt von der Verbindungsstelle 8 bis zur Übergangsstelle zum Zwischenelement 4 kontinuierlich ab. Dies ist jedoch nur an der Innenkante (siehe Fig. 8) ersichtlich. An der Aussenkante 12 bleibt die Dicke der Anbindestellen 5 über die gesamte Länge gleich. Durch diese etwas sonderbare Gestaltungsform werden die zur Schnappwirkung erforderlichen Kräfte relativ nahe zur Gelenkstelle 3 verlegt. Damit wird aber gerade die schwierig zu dimensionierende und auf Kerbwirkung besonders gefährdete äussere Phase des Zwischenelementes 4 entlastet.

Würde man das Zwischenelement 4 mittig zwischen zwei Teile einer zweiteiligen Gelenkstelle 3 anordnen, so würde man die Querschnittsform der Anbindestelle 5 über die ganze Breite desselben so gestalten, wie dies Fig. 8 zeigt. Sowohl die Ausführung gemäss den Fig. 5 und 6, wie auch jene, gemäss den Fig. 7 bis 9, könnten statt längenveränderbare Zwischenelemente 4, wie hier dargestellt, mit längenunveränderbaren, glatten Zwischenelemente, wie in der ersten Ausführungsform, ausgestaltet sein.

Die viel grössere Elastizität des Schnappschar-nieres gemäss der Erfindung hat trotz ihrer scheinbaren Einfachkeit immense Vorteile. Die grössere Elastizität vermeidet nun ein Abreissen der Zwischenelemente, was selbstverständlich die wichtigste Funktion ist. Die grössere Elastizität führt jedoch auch dazu, dass weniger exakt dimensioniert werden muss. Die Toleranzen, die ohne Schaden vom Verschluss aufgenommen werden können, sind erheblich grösser. Die zahllosen empirischen Versuche zur Optimierung fallen somit weitgehend weg. Dies ergibt hohe Kosteneinsparungen bei der Fertigung der Spritzformen. Besonders fallen jedoch auch ins Gewicht, dass die erhöhte Elastizität und damit die verringerten Kräfte es zulassen, Kunststoffverschlüsse, statt wie bisher aus Polypropylen, aus Polyaethylen zu fertigen. Somit lässt sich ein solcher Verschluss aus demselben Material fertigen, aus dem auch die meisten Kunststoffbehälter bestehen. Durch die Einheitlichkeit der Materialien von Verschluss und Behälter ist somit auch erstmals eine Kunststoff-Recyclierung für Kunststoffbehälter mit Verschluss möglich.

Claims (14)

Patentansprüche

1. Schnappscharnierverschluss aus Kunststoff bestehend aus einem Oberteil (1) und einem Unterteil (2), die über mindestens einer Gelenkstelle (3)

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einstückig miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein die Schnappwirkung erzeugendes Zwischenelement (4) vorgesehen ist, welches über je eine Anbindestelle (5) an der Mantelwand (6, 7), sowohl am Unter-, wie am Oberteil fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anbindestellen (5) als Biegefederelemente ausgebildet sind.

2. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindestellen (5) gegenüber der Mantelwand (6, 7) des Verschlusses nach aussen abstehende Biegefederelemente sind.

3. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindestellen (5) mit der Mantelwand (6, 7) des Verschlusses mindestens annähernd fluchtende Biegefedern sind, die von der Verbindungsstelle (8) mit dem Verschlussunterteil (2), beziehungsweise Verschlussoberteil (1) zum Zwischenelement (4) einen kontinuierlich abnehmenden Querschnitt aufweist (Fig. 8).

4. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindestellen (5) als winkelförmige Biegefedern ausgebildet sind (Fig. 6).

5. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindestellen (5) als gewölbte Biegefedern ausgebildet sind.

6. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ein Zwischenelement (4) begrenzenden Anbindestellen (5) zueinander gerichtet, gewölbt verlaufen.

7. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ein Zwischenelement (4) begrenzenden Anbindestellen (5) voneinander weg gerichtet sind.

8. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zwischenelement (4) ein längenunveränderbares, in der Schliessstellung des Verschlusses, gestrecktes Band ist.

9. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zwischenelement (4) ein längenveränderbares Band ist.

10. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Gelenkstellen (3) aufweist, zwischen denen ein einziges bandförmiges Zwischenelement (4) angeordnet ist.

11. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch

I, dadurch gekennzeichnet, dass er eine einzige Gelenksteile (3) aufweist, die mittig zwischen zwei Zwischenelementen (4) angeordnet ist.

12. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch

II, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zwischenelemente (4) im geschlossenen Zustand des Verschlusses in einer gemeinsamen Ebene liegen.

13. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zwischenelemente (4) im geschlossenen Zustand des Verschlusses mindestens annähernd fluchtend mit der Mantelwand (6, 7) des Verschlusses verlaufen.

14. Schnappscharnierverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss aus Polyaethylen gefertigt ist.

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