[0001] Die Erfindung betrifft einen Verschluss für Kunststoffbehälter, insbesondere Kunststoffflaschen und Kunststoffdosen bzw. Weithalsgefässe, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Die in der Vergangenheit üblichen Behältnisse aus Weiss- oder Buntblech, aus Glas oder auch aus Keramik werden in zunehmendem Masse von Behältnissen aus Kunststoff abgelöst. Insbesondere für die Verpackung fluider Substanzen, beispielsweise von Getränken, Haushaltsprodukten, Pflegeprodukten, Kosmetika usw., kommen mittlerweile hauptsächlich Kunststoffbehältnisse zum Einsatz. Das geringe Gewicht und die geringeren Kosten spielen sicher eine nicht unerhebliche Rolle bei dieser Substitution. Die Verwendung rezyklierbarer Kunststoffmaterialien und die insgesamt günstigere Gesamtenergiebilanz bei ihrer Herstellung tragen auch dazu bei, die Akzeptanz von Kunststoffbehältnissen, insbesondere von Kunststoffflaschen, beim Konsumenten zu fördern.
[0003] In verschiedenen Anwendungen werden die Kunststoffflaschen, beispielsweise aus Sterilitätsgründen oder um die Fliesseigenschaften des Füllgutes zu verbessern, heiss oder zumindest warm abgefüllt. Unmittelbar nach dem Abfüllen werden die Behälter dicht verschlossen, und das Füllgut kühlt ab. Bei warm oder heiss abgefüllten Kunststoffbehältern hat die Dichtigkeit des Verschlusses zur Folge, dass sich der Behälter beim Abkühlen des Füllguts verformen kann. Die Verformung ist eine Folge der Druckdifferenz zwischen dem von aussen auf die Behälterwandungen einwirkenden Atmosphärendruck und dem infolge des Abkühlens im Inneren entstehenden Unterdruck. So kann kurz nach dem Abfüllen beispielsweise durch das Abdampfen der Flüssigkeit, durch Ausgasen des Produktes oder durch eine erhöhte Temperatur des Füllgutes im Behälterhalb bzw.
Kopfraum ein Überdruck entstehen. Nach dem Abkühlen des Behälters kommt es zumeist zu einem Unterdruck, da die Gase im Kopfraum und das Füllgut selbst durch den Temperaturunterschied ihr Volumen stark verändern, insbesondere verringern. Zusätzlich kann ein Unterdruck auch noch dadurch entstehen, dass ein Teil des im Kopfraum enthaltenen Gases sich im Füllgut löst bzw. mit diesem chemisch reagiert. Auch kann es vorkommen, dass bestimmte Inhaltsstoffe den Behälter durch Migrationsvorgänge durch die Behälterwandung verlassen und einen Unterdruck zurück lassen. So kann beispielsweise der Wasserverlust bei PET Gebinden schon nach einem Jahr deutlich über einem Prozent liegen. Bei anderen Materialien, wie z.B. den neuerdings eingesetzten Biokunststoffen, kann ein Wasserverlust in der angegebenen Grössenordnung auch bereits schon nach kürzerer Zeit auftreten.
[0004] Auch die Abfüllung und der Vertrieb von Kunststoffflaschen in unterschiedlichen Höhen kann zu Verformungen führen. So besteht bei Kunststoffflaschen, die beispielsweise in der Höhe von Mexiko City abgefüllt werden und dann an die Küste transportiert und angeboten werden, die Gefahr einer Verformung aufgrund des an der Küste herrschenden grösseren Luftdrucks. Insbesondere bei Kunststoffflaschen mit einer langgestreckten, im Wesentlichen zylindrischen Gestalt kommt es dadurch im zentralen Bereich ihrer axialen Erstreckung zu Verformungen, insbesondere Einbuchtungen, die für den Konsumenten optisch sofort als Makel erkennbar sind. Zwar hat diese Verformung der Kunststoffbehäl-ter im Allgemeinen keine Auswirkungen auf die Qualität des Füllguts. Für den Konsumenten ist aber oftmals die äussere Erscheinungsform eines Verkaufsartikels entscheidend für seine Wahl.
Ein Kunststoffbehälter, der Deformationen aufweist, kann daher oftmals zu der irrtümlichen Annahme des Kunden führen, dass das im Behälter enthaltene Produkt nicht mehr die gewünschten Qualitätseigenschaften aufweist.
[0005] Dieser Tendenz, sich beim Abkühlen des warm oder heiss abgefüllten Füllguts zu verformen, kann zwar durch eine grössere Wandstärke der Kunststoffbehälter entgegengewirkt werden. Durch den erhöhten Materialbedarf verteuert sich jedoch die Herstellung dieser Kunststoffbehälter und ihr Gewicht nimmt zu. Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen entlang der axialen Erstreckung der Kunststoffbehälter Versteifungen vorgesehen sind. Die mechanischen Versteifungen bedingen meist speziell geformte Extrusionsdüsen bzw. Spritzdüsen zur Herstellung der Preforms und eine besondere Prozessführung. Aus dem Stand der Technik sind auch Kunststoffflaschen bekannt, welche über ihren Umfang verteilt verformbare Bereiche aufweisen, welche die Druckunterschiede ausgleichen sollen.
Diese verformbaren Bereiche sind aber wiederum für das Anbringen von Etiketten auf der Flaschenoberfläche hinderlich.
[0006] In der US 2007/0 228 058 ist für heiss abgefüllte Kunststoffflaschen ein Verschluss vorgeschlagen, der mehrere konzentrisch angeordnete Deckflächenabschnitte aufweist, die einander von aussen nach innen überragen und über ringförmige flexible Bereiche miteinander verbunden sind. Beim Abkühlens des Füllgutes können die konzentrischen Deckflächenabschnitte in Richtung des Flascheninneren abtauchen und so den in der Kunststoffflasche auftretenden Unterdruck bzw. einen Druckunterschied ausgleichen. Dadurch soll eine Verformung der Kunststoffflasche verhindert werden. Die Konstruktion dieses Verschlusses ist relativ aufwendig; entsprechend sind auch die Werkzeuge für dessen Herstellung relativ teuer.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diesen Nachteilen des Stands der Technik abzuhelfen. Es soll ein Verschluss für Kunststoffbehälter geschaffen werden, der einfach und kostengünstig herstellbar ist und für einen zuverlässigen Ausgleich von Druckunterschieden infolge von Heissabfüllung oder von Niveauunterschieden bei der Abfüllung und dem Vertrieb der abgefüllten Kunststoffflaschen sorgt. Dabei soll die Dichtigkeit des Verschlusses gewährleistet sein. Sichtbare Anzeichen des Druckausgleichs an der Kunststoffflasche und/oder am Verschluss sollen vermieden werden können.
[0008] Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss gelöst durch einen Verschluss für Kunststoffbehälter, insbesondere Kunststoffflaschen und Kunststoffdosen bzw. Weithalsbehälter, welcher die im Patentanspruch 1 aufgelisteten Merkmale aufweist. Weiterbildungen und/oder bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
[0009] Der erfindungsgemässe Verschluss für Kunststoffbehälter, insbesondere von Kunststoffflaschen und Kunststoffdosen bzw. Weithalsbehälter, weist einen zylindrischen Mantel, eine Deckfläche, sowie einen infolge eines Druckunterschiedes verformbaren Abschnitt auf, der im montierten Zustand des Verschlusses an das vom Kunststoffbehälter umschlossene Volumen angrenzt. Der verformbare Abschnitt ist zur Aussenseite des Verschlusses hin abgedeckt. Am Verschluss ist vorzugsweise eine gasdurchlässige Verbindung zu der im montierten Zustand vom Kunststoffbehälter abgewandten Seite des verformbaren Abschnitts vorgesehen.
[0010] Indem der verformbare Abschnitt am Verschluss nach aussen hin abgedeckt ist, ist für den Konsumenten an dem verschlossenen Kunststoffbehälter keine Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes erkennbar. Die gasdurchlässige Verbindung zur bei montiertem Verschluss vom Kunststoffbehälter abgewandten Seite des verformbaren Abschnitts gewährleistet einen zuverlässigen Druckausgleich. Gleichzeitig bleibt aber die Dichtigkeit des Verschlusses erhalten, damit die Qualität des Füllgutes nicht beeinträchtigt werden kann.
[0011] In einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist der verformbare Abschnitt an der Deckfläche selbst vorgesehen. Er wird dabei von wenigstens einem elastisch oder plastisch deformierbaren Bereich der Deckfläche gebildet, der unterhalb einer Abdeckfolie angeordnet ist. Im Falle eines plastisch bzw. irreversibel deformierbaren Bereichs wird dieser nach dem Abkühlprozess mechanisch, beispielsweise durch einen Stempel oder ähnliches, derart deformiert, das ein Druckausgleich im Behälter ermöglicht wird oder sogar ein geringer Überdruck entsteht. Für viele Anwendungen ist ein geringer Überdruck sogar von Vorteil, da dadurch der Behälter steifer wirkt. Dadurch kann sogar noch Material eingespart werden.
[0012] Die Abdeckfolie erstreckt sich zum Umfang des zylindrischen Mantels, wo sie in ihrem Randbereich mit der Aussenseite der Deckfläche verklebt ist bzw. nach der Deformation verklebt wird. Damit bei der Ausführungsvariante mit elastisch deformierbarem Bereich der Deckfläche der Druckausgleich ungehindert erfolgen kann, ist die Abdeckfolie mit wenigstens einer Belüftungsöffnung versehen. Die mit wenigstens einer Belüftungsöffnung versehene Abdeckfolie stellt die einfachste Art dar, einen Einzug des verformbaren Abschnitts des Verschlusses vom Betrachter zu verbergen. Die Abdeckfolie kann ein einfacher Aufkleber sein, der am Rand mit der Deckfläche des Verschlusses verbunden ist.
Zweckmässigerweise ist die Abdeckfolie ein bedruckbares bzw. bedrucktes Label, auf dem weitere Information beispielsweise für den Abfüller, für den Vertrieb oder auch für den Konsumenten aufgedruckt sein bzw. werden kann.
[0013] In einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Verschlusses ist der verformbare Abschnitt an einer Einlagefolie vorgesehen, die innerhalb des zylindrischen Mantels, in Nachbarschaft zur Deckfläche angeordnet ist. Im montierten Zustand des Verschlusses bildet die Einlagefolie wenigstens bereichsweise eine Dichtfläche. Die Deckfläche des Verschlusses weist wenigstens eine Belüftungsöffnung auf. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Deckfläche des Verschlusses nicht verformbar. Die Verformung zum Druckausgleich erfolgt statt dessen durch eine Einlagefolie, welche innerhalb des Mantels angeordnet ist und wenigstens bereichsweise verformbar ist. Die Einlagefolie bildet zur Mündung der Behälteröffnung eine Dichtfläche.
Die Belüftungsöffnung in der Deckfläche des Verschlusses erlaubt den erforderlichen Ausgleich eines Unterdruckes, der sich beim Abkühlen des heiss abgefüllten Füllgutes innerhalb des verschlossenen Behälters aufbaut. Gleichermassen gewährleistet die Belüftungsöffnung auch den Druckausgleich bei in grösserer Höhe abgefüllten und beispielsweise auf Meeresniveau vertriebenen Kunststoffbehältern, insbesondere Kunststoffflaschen. Dabei bleibt die Dichtigkeit des Verschlusses erhalten.
[0014] Bei geeigneter Ausbildung und Anordnung der Einlagefolie kann auch ein innerhalb des verschlossenen Behälters entstehender Überdruck abgebaut werden, ohne dass die Dichtigkeit des Verschlusses beeinträchtigt ist. Beispielsweise kann die Einlagefolie eine Ausstülpung aufweisen, die weg von der Deckfläche des Verschlusses weist. Die Einlagefolie ist dabei derart angeordnet, dass zwischen der Einlagefolie und der Unterseite der Deckfläche ein Luftvolumen frei bleibt. Im Falle eines im Kunststoffbehälter auftretenden Überdrucks wird die Ausstülpung in Richtung der Deckfläche des Verschlusses verformt. Dabei wird die im zwischen der Einlagefolie und der Unterseite der Deckfläche eingeschlossene Luft durch die Belüftungsöffnung ausgestossen. Der Verschluss selbst behält seine Form bei. Von aussen ist der erfolgte Druckausgleich nicht ersichtlich.
[0015] Je nach Anwendungsfall erweist sich für die Folie eine Dicke von 0.05 mm bis 1.5 mm als zweckmässig. Für die meisten Anwendungsfälle reichen Foliendicken von ca. 0.3 mm bis 1 mm aus.
[0016] Als Materialien für die Einlagefolie kommen Polyethylen oder Polypropylen oder deren Abmischungen, oder thermaplastisches Polyurethan, thermoplastische Elastomere, Silikon oder dergleichen in Frage. Einlagefolien aus diese Materialien sind kostengünstig; sie weisen die erforderliche Elastizität auf und besitzen gute Dichteigenschaften.
[0017] Die Einlagefolie kann lose in den Verschluss eingelegt sein. Aus Gründen der besseren Handhabbarkeit ist sie zweckmässigerweise in ihrem Randbereich mit der Innenseite der Deckfläche verklebt.
[0018] Der verformbare Abschnitt kann nur an einem Teilbereich der Einlagefolie vorgesehen sein oder sich über den gesamten Foliendurchmesser erstrecken. Entsprechend können auch verschieden grosse Druckunterschiede ausgeglichen werden.
[0019] In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung weist der verformbare Abschnitt, der entweder an der Deckfläche oder an der Einlagefolie vorgesehen sein kann, mehrere konzentrisch angeordnete Ringabschnitte auf. Die konzentrischen Ringabschnitte sind von einem zentralen Ringabschnitt zu den zum zylindrischen Mantel hin anschliessenden Ringabschnitten mit zunehmendem Druckunterschied nacheinander elastisch verformbar. Bei dieser Ausführungsvariante des Verschlusses erfolgt der Druckausgleich gestaffelt. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass der Kunststoffbehälter ja ohnehin auch eine gewisse Eigensteifigkeit aufweist und einem gewissen Unterdruck oder Überdruck ohne eine Verformung des Behälterkörpers standhält.
[0020] Die konzentrischen Ringabschnitte sind durch Bereiche unterschiedlicher Wandstärke und/oder unterschiedlicher geometrischer Gestaltung, beispielsweise gewellte, gerillte oder dergleichen ausgebildete Strukturen, miteinander verbunden. Die unterschiedliche Ausbildung der Verbindungsbereiche erlaubt eine gezielte Auslegung des Verschlusses auf die zu erwartenden Druckunterschiede, welche ausgeglichen werden sollen.
[0021] Der erfindungsgemässe Verschluss ist bei Kunststoffbehältern mit kleinen Öffnungsdurchmessern ebenso einsetzbar wie bei grösseren Öffnungsdurchmessern. Als zweckmässig erweisen sich Verschlussinnendurchmesser von ca. 25 mm bis 220 mm, typischerweise ca. 38 mm bis 160 mm. Bei diesen Durchmessern können die verformbaren Abschnitte ausreichend gross ausgebildet werden, dass sie die zu erwartenden Druckunterschiede ausgleichen können, ohne dabei die erforderliche Eigensteifigkeit zu verlieren.
[0022] Der zylindrische Mantel und die Deckfläche des Verschlusses bestehen aus Polyethylen oder Polypropylen oder deren Abmischungen, oder aus PET, PET-G, oder PCT-G, Biokunststoffen bzw. aus Polystyrol Abmischungen. Diese Materialien sind im Zusammenhang mit Verschlüssen vielfach erprobt und weisen die erforderlichen Eigenschaften auf. Dabei kann der Verschluss ein oder mehrschichtig aufgebaut sein. Bei der Ausführungsvariante mit Einlegefolie kann der Verschluss auch aus Metall, beispielsweise aus Blech, gefertigt sein.
[0023] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:
<tb>Fig. 1<sep>zeigt eine perspektivische Ansicht eines mit einem erfindungsgemässen Verschluss versehenen Kunststoffbehälters;
<tb>Fig. 2<sep>zeigt den Kunststoffbehälter aus Fig. 1mit Verschluss ohne Abdeckfolie;
<tb>Fig. 3<sep>und 4 zeigen zwei Schnittdarstellungen des Verschlusses aus Fig. 1;
<tb>Fig. 5<sep>zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kunststoffbehälters mit einem alternativ ausgebildeten Verschluss;
<tb>Fig. 6 und 7 <sep>zeigen zwei Schnittdarstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Verschlusses;
<tb>Fig. 8 und 9 <sep>zeigen zwei Schnittdarstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Verschlusses; und
<tb>Fig. 1Cund 11 <sep>zeigen zwei Schnittdarstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Verschlusses.
[0024] Fig. 1 zeigt einen Kunststoffbehälter 1, insbesondere eine Kunststoffflasche, der mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten Verschluss 2 ausgestattet ist. Bei dem Kunststoffbehälter 1 handelt es sich beispielsweise um eine Weithalsflasche, wie sie u.a. für Milch-und Joghurtgetränke zum Einsatz kommt. Der Kunststoffbehälter 1 weist einen Behälterkörper 11 auf, an den ein Hals 12 anschliesst. Der Hals 12 ist mit Aussengewindeabschnitten oder dergleichen Vorsprüngen ausgestattet und mit einem Verschluss 2, der mit entsprechend ausgebildeten Innengewindeabschnitten oder dergleichen Vorsprüngen versehen ist, verschlossen. Bei dem Verschluss handelt es sich beispielsweise um einen Schraubverschluss oder einen Bajonettverschluss. Der Verschluss 2 weist einen zylindrischen Mantel 21 und eine Deckfläche 22 auf.
Eine Abdeckfolie 4 erstreckt sich über die Aussenseite der Deckfläche 22 und ist an ihrem Rand mit der Deckfläche 22 verklebt. Die Abdeckfolie 4 ist zweckmässigerweise ein bedruckbares Label und kann beispielsweise Informationen für den Abfüller, den Vertrieb und/oder für den Konsumenten aufgedruckt haben. In der Abdeckfolie 4 ist wenigstens eine Belüftungsöffnung 43 vorgesehen.
[0025] Fig. 2 zeigt den Kunststoffbehälter 1 aus Fig. 1ohne die Abdeckfolie. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente. Insbesondere ist aus der Darstellung ersichtlich, dass der Verschluss 2 einen mittig angeordneten verformbaren Abschnitt 3 aufweist, der normalerweise durch die Abdeckfolie verdeckt ist. Der verformbare Abschnitt 3 des Verschlusses 2 dient zum Ausgleich eines im Kunststoffbehälter 1 auftretenden Unterdrucks, beispielsweise infolge des Abkühlens eines heissabgefüllten Füllgutes im verschlossenen Behälter 1 oder durch den Druckunterschied eines auf grösserer Höhe abgefüllten und verschlossenen und beispielsweise auf Meeresniveau vertriebenen Behälters 1. Dadurch wird eine Verformung des Behälterkörpers 11 verhindert.
[0026] Fig. 3 und 4 zeigen den Verschluss 2 in seiner Ausgangsstellung (Fig. 3) und nach einem erfolgten Druckausgleich (Fig. 4). Der Verschluss 2 ist auf den Hals 12 eines Kunststoffbehälters aufgeschraubt. Dazu sind an der Innenseite seines zylindrischen Mantels 21 Gewindeabschnitte vorgesehen, die mit korrespondierenden Gewindeabschnitten am Behälterhals 12 zusammenwirken. Der etwa mittig an der Deckfläche 22 des Verschlusses 2 vorgesehene verformbare Abschnitt trägt wiederum das Bezugszeichen 3. Er setzt sich aus zwei konzentrisch angeordneten Ringabschnitten 31, 32 zusammen, die durch Verbindungsbereiche 34, 35 miteinander verbunden sind (Fig. 4). Die Verbindungsbereiche 34, 35 weisen beispielsweise eine geringere Wandstärke auf und/oder sind durch geometrisch Ausgestaltung, beispielsweise als gewellte oder gerillte Strukturen, zur elastischen Verformung fähig.
Im Fall mehrerer konzentrischer Ringabschnitte können die Verbindungsbereiche derart ausgebildet sein, dass je nach der Grösse des auftretenden Druckunterschieds nach und nach eine elastische Verformung von der inneren Ringstruktur ausgehend zu den in Richtung des Verschlussrandes anschliessenden Ringstrukturen erfolgt. Der elastisch verformbare Abschnitt 3 ist nach aussen hin durch die Abdeckfolie 4 abgedeckt, so dass der Konsument den Einzug der miteinander verbundenen Ringabschnitte 31, 32 nicht erkennen kann. Die Belüftungsöffnung 43 in der Abdeckfolie 4 erlaubt dabei den für den Druckausgleich erforderlichen Luftzutritt zur Aussenseite der mit dem elastisch verformbaren Abschnitt 3 versehenen Deckfläche 22.
[0027] Zur Vergrösserung des ausgleichbaren Druckunterschieds kann der verformbare Abschnitt unmittelbar nach dem Verschliessen des Kunststoffbehälters auch noch nach aussen gestülpt sein. Beispielsweise ist dazu der verformbar Abschnitt der Deckfläche des Verschlusses als eine Art bistabile Kippstufe ausgebildet. Die Ausstülpung des verformbaren Abschnittes kann unmittelbar vor dem Aufschrauben des Verschlusses erfolgen, beispielsweise indem ein Stössel gegen die Innenseite der Deckfläche drückt. Alternativ kann die Ausstülpung auch nach dem Verschliessen des Behälters erzeugt werden, beispielsweise durch Anwendung eines Vakuumsaugers. Es versteht sich, dass bei diesen Anwendungen die Abdeckfolie erst nach dem Druckausgleich angebracht wird.
[0028] Fig. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Kunststoffbehälter 1, der mit einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verschlusses verschlossen ist. Der Verschluss ist aus Gründen des besseren Verständnisses wiederum gesamthaft mit dem Bezugszeichen 2 versehen und besitzt einen zylindrischen Mantel 21 und eine Deckfläche 22. Der Verschluss 2 ist auf den an den Behälterkörper 11 anschliessenden Hals 12 des Behälters 1 aufgeschraubt. In der Deckfläche 22 des Verschlusses 2 ist wenigstens eine Belüftungsöffnung 23 angebracht, deren Funktion im Folgenden näher erläutert wird.
[0029] Fig. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsvariante des in Fig. 5 dargestellten Verschlusses 2. Der Verschluss 2 besitzt wiederum einen zylindrischen Mantel 21 und eine Deckfläche 22. Die Belüftungsöffnung trägt das Bezugszeichen 23. Der Verschluss 2 ist auf den Hals 12 eines Kunststoffbehälters aufgeschraubt. Innerhalb des vom zylindrischen Mantel 21 und der Deckfläche 22 umschlossenen Raums ist eine Einlagefolie 5 angeordnet. Die Einlagefolie 5 kann lose in den Verschluss 2 eingelegt sein, sie kann aber auch an ihren Rändern mit der Innenseite der Deckfläche 22 verklebt sein. Die Einlagefolie 5 bildet an ihrem Rand in einem Anlagebereich 51 zur Mündung des Halses 12 des Behälters eine Dichtfläche.
Die derart an ihrem Rand eingespannte Einlegefolie 5 bildet gesamthaft einen verformbaren Abschnitt 3, der beim Ausgleich eines im Behälter auftretenden Unterdrucks zu eine Einstülpung der Einlegefolie 5 führt. Dies ist in Fig. 7angedeutet. Die dabei angesaugte Luft gelangt über die Belüftungsöffnung 23 in den von der Deckfläche 22 und der Einlegefolie 5 begrenzten Raum gelangen. Die Abdichtung am eingespannten Rand 51 der Einlegefolie 5 verhindert, dass die Luft in den Behälter gelangt und verhindert so eine Beeinträchtigung des Füllgutes, beispielsweise durch Oxidation.
[0030] Fig. 8 und 9 bzw. Fig. 10und 11zeigen Schnittdarstellungen von zwei weiteren Ausführungsbeispielen eines Verschlusses gemäss Fig. 5. Der Verschluss ist jeweils wiederum gesamthaft mit dem Bezugszeichen 2 versehen und besitzt einen zylindrischen Mantel 21 mit einer Deckfläche 22. Nicht näher bezeichnete Innengewindeabschnitte wirken mit korrespondierenden Aussengewindeabschnitten am Hals 12 des Behälters zusammen. Die wenigstens eine Belüftungsöffnung in der Deckfläche 23 des Verschlusses 2 trägt wiederum das Bezugszeichen 23. Bei dem in Fig. 8und 9 in der Ausgangsstellung und nach erfolgtem Druckausgleich gezeigten Verschluss 2 ist die Einlegefolie 5 mit einer ringförmig umlaufenden, gewellten Struktur 55 versehen. Diese erleichtert die Verformung des zentralen verformbaren Abschnitts 3 der Einlegefolie.
Bei dem in Fig. 10und 11dargestellten Ausführungsbeispiel des Verschlusses 2 ist die Einlagefolie derart ausgebildet, dass bereist im Ausgangszustand zwischen dem verformbaren Abschnitt 3 der Einlegefolie 5 und der Deckfläche 22 ein gewisser Raum frei bleibt. Dieser erlaubt es der Einlegefolie, sich im Fall eines im Behälter auftretenden Überdrucks in Richtung der Deckfläche 22 auszustülpen (Fig. 11). Die dabei verdrängte Luft wird durch die Belüftungsöffnung 23 ausgestossen. Umgekehrt kann die Einlegefolie 5 bereits in der Ausgangssituation in Richtung der Deckfläche 22 ausgestülpt sein. Zum Ausgleich eines Unterdruckes kann sich der elastisch verformbare Abschnitt 3 der Einlegefolie in Richtung des Behälterhalses 12 einstülpen (Fig. 10). Dabei strömt Luft durch die Belüftungsöffnung 23 in den von der Einlegefolie 5 und der Deckfläche 22 begrenzten Raum nach.
Für den Konsumenten des Kunststoffbehälters sind diese Vorgänge nicht ersichtlich, da sie sich innerhalb des Verschlusses 2 abspielen. Die Einlegefolie 5 kann wiederum nur in den Verschluss 2 eingelegt sein, oder sie kann an ihren Rändern mit der Deckfläche 22 verklebt sein.
[0031] Die erfindungsgemässen Verschlüsse mit Einlegefolie sind am Beispiel von Belüftungsöffnungen in der Deckfläche des Verschlusses erläutert worden. Es versteht sich, dass auch Verschlussvarianten machbar sind, bei denen die Be- bzw. Entlüftung durch wenigstens einen Schlitz am Übergang des zylindrischen Mantels zur Deckfläche erfolgt.
[0032] Als Materialien für die Einlagefolie kommen Polyethylen oder Polypropylen oder deren Abmischungen, oder thermoplastisches Polyurethan, thermoplastische Elastomere, Silikon oder dergleichen in Frage. Die Dicke der Einlagefolie beträgt je nach Anwendungsfall von 0.05 mm bis 1.5 mm, vorzugsweise ca. 0.3 mm bis 1 mm. Der zylindrische Mantel und die Deckfläche des Verschlusses bestehen aus Polyethylen oder Polypropylen oder deren Abmischungen, oder aus PET, PET-G, oder PCT-G. Dabei kann der Verschluss ein oder mehrschichtig aufgebaut sein. Bei den Ausführungsvarianten mit Einlegefolie kann der Verschluss auch aus Metall, beispielsweise aus Blech, gefertigt sein. Der erfindungsgemässe Verschluss ist bei Kunststoffbehältern mit kleinen Öffnungsdurchmessern ebenso einsetzbar wie bei grösseren Öffnungsdurchmessern.
Als zweckmässig erweisen sich Verschlussinnendurchmesser von ca. 25 mm bis 220 mm, typischerweise ca. 38 mm bis 160 mm.
The invention relates to a closure for plastic containers, in particular plastic bottles and plastic cans or wide-necked vessels, according to the preamble of patent claim 1.
The usual in the past containers made of white or stained, glass or ceramic are increasingly being replaced by plastic containers. In particular, for the packaging of fluid substances, such as beverages, household products, care products, cosmetics, etc., now mainly plastic containers are used. The low weight and the lower costs certainly play a significant role in this substitution. The use of recyclable plastic materials and the overall more favorable overall energy balance in their production also contribute to the consumer's acceptance of plastic containers, in particular of plastic bottles.
In various applications, the plastic bottles, for example, for reasons of sterility or to improve the flow properties of the filling material, hot or at least hot filled. Immediately after filling, the containers are sealed, and the contents cool down. In the case of hot or hot-filled plastic containers, the tightness of the closure results in the container being able to deform during cooling of the product. The deformation is a consequence of the pressure difference between the atmospheric pressure acting from the outside on the container walls and the negative pressure arising as a result of the cooling in the interior. Thus, shortly after filling, for example, by the evaporation of the liquid, by outgassing of the product or by an elevated temperature of the contents in the container half or
Headspace create an overpressure. After cooling of the container, there is usually a negative pressure, since the gases in the headspace and the contents themselves by the temperature difference their volume change greatly, in particular reduce. In addition, a negative pressure may also arise because a part of the gas contained in the head space dissolves in the contents or reacts chemically with them. It may also happen that certain ingredients leave the container by migration processes through the container wall and leave a negative pressure. For example, water loss in PET containers can be well over one percent after one year. For other materials, such as the recently used bioplastics, a loss of water in the specified order of magnitude already occur after a shorter time.
The bottling and distribution of plastic bottles at different heights can lead to deformations. For example, plastic bottles, which are bottled, for example, at the height of Mexico City and then transported and offered to the coast, are in danger of being deformed due to the greater atmospheric pressure prevailing on the coast. In particular, in the case of plastic bottles with an elongated, substantially cylindrical shape, deformations occur in the central region of their axial extent, in particular indentations which are visually instantly recognizable to the consumer as a flaw. Although this deformation of the plastic container generally has no effect on the quality of the product. For the consumer, however, the outward appearance of a sales item is often decisive for his choice.
A plastic container having deformations can therefore often lead to the erroneous assumption of the customer that the product contained in the container no longer has the desired quality properties.
Although this tendency to deform during cooling of the hot or hot filled product, can be counteracted by a greater wall thickness of the plastic container. Due to the increased material requirements, however, the production of these plastic containers becomes more expensive and their weight increases. There are also known solutions in which stiffeners are provided along the axial extent of the plastic container. The mechanical stiffeners usually require specially shaped extrusion nozzles or spray nozzles for producing the preforms and a special process control. Plastic bottles are also known from the prior art, which have deformable areas distributed over their circumference, which are intended to compensate for the pressure differences.
However, these deformable areas are again a hindrance to the application of labels on the bottle surface.
In US 2007/0 228 058 a closure is proposed for hot-filled plastic bottles, which has a plurality of concentrically arranged cover surface portions which project beyond each other from the outside in and are connected to each other via annular flexible regions. When cooling the filling material, the concentric cover surface portions can dive in the direction of the bottle interior and thus compensate for the negative pressure or a pressure difference occurring in the plastic bottle. This is to prevent deformation of the plastic bottle. The construction of this closure is relatively expensive; Accordingly, the tools for its production are relatively expensive.
Object of the present invention is therefore to remedy these disadvantages of the prior art. It is a closure for plastic containers are created, which is simple and inexpensive to produce and ensures a reliable balance of pressure differences due to hot filling or level differences in the filling and distribution of the filled plastic bottles. The tightness of the closure should be ensured. Visible signs of pressure equalization on the plastic bottle and / or on the closure should be avoided.
These objects are achieved according to the invention by a closure for plastic containers, in particular plastic bottles and plastic cans or wide-mouth container, which has the features listed in claim 1. Further developments and / or preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
The closure according to the invention for plastic containers, in particular of plastic bottles and plastic cans or wide-mouth container, has a cylindrical shell, a top surface, and a deformable due to a pressure difference portion adjacent to the enclosed plastic container in the assembled state of the closure. The deformable portion is covered towards the outside of the closure. A gas-permeable connection to the side of the deformable section facing away from the plastic container in the assembled state is preferably provided on the closure.
By the deformable portion is covered on the closure to the outside, no impairment of the appearance of the consumer of the sealed plastic container can be seen. The gas-permeable connection to the side of the deformable section facing away from the plastic container when the closure is mounted ensures reliable pressure equalization. At the same time, however, the tightness of the closure is maintained, so that the quality of the filling material can not be affected.
In a first embodiment of the invention, the deformable portion is provided on the top surface itself. It is thereby formed by at least one elastically or plastically deformable region of the top surface, which is arranged below a cover film. In the case of a plastically or irreversibly deformable region of this is mechanically deformed after the cooling process, for example by a stamp or the like, so that a pressure equalization in the container is made possible or even a slight overpressure. For many applications, a slight overpressure is even advantageous because it makes the container look stiffer. This can even save material.
The cover extends to the periphery of the cylindrical shell, where it is glued in its edge region with the outside of the top surface and is glued after the deformation. Thus, in the embodiment with elastically deformable region of the top surface of the pressure compensation can be carried out unhindered, the cover is provided with at least one ventilation opening. The masking foil provided with at least one ventilation opening represents the simplest way of concealing an indentation of the deformable section of the closure from the observer. The cover film may be a simple sticker which is connected at the edge to the top surface of the closure.
Conveniently, the cover is a printable or printed label on which further information can be printed for example for the bottler, for distribution or for the consumer or can be.
In a further embodiment of the closure according to the invention, the deformable portion is provided on an insert film, which is disposed within the cylindrical shell, adjacent to the top surface. In the mounted state of the closure, the insert film at least partially forms a sealing surface. The top surface of the closure has at least one ventilation opening. In this embodiment, the top surface of the closure is not deformable. The deformation for pressure compensation takes place instead by a liner, which is arranged within the shell and at least partially deformable. The insert film forms a sealing surface to the mouth of the container opening.
The ventilation opening in the top surface of the closure allows the necessary compensation of a negative pressure, which builds up during cooling of the hot-filled filling material within the sealed container. Equally, the ventilation opening also ensures the equalization of pressure when filled at a higher level and sold, for example, at sea level plastic containers, especially plastic bottles. The tightness of the closure is retained.
With a suitable design and arrangement of the insert film and a resulting inside the sealed container pressure can be reduced without the tightness of the closure is impaired. For example, the insert sheet may have a protuberance facing away from the top surface of the closure. The insert film is arranged such that an air volume remains free between the insert film and the underside of the cover surface. In the case of an overpressure occurring in the plastic container, the protuberance is deformed in the direction of the top surface of the closure. The trapped between the liner and the bottom of the top surface air is expelled through the vent. The closure itself maintains its shape. From the outside of the pressure equalization is not apparent.
Depending on the application proves to be a thickness of 0.05 mm to 1.5 mm for the film as appropriate. For most applications, film thicknesses of about 0.3 mm to 1 mm are sufficient.
Suitable materials for the insert film are polyethylene or polypropylene or their blends, or thermally plastic polyurethane, thermoplastic elastomers, silicone or the like in question. Insertion films of these materials are inexpensive; they have the required elasticity and have good sealing properties.
The liner can be loosely inserted into the closure. For reasons of better handling, it is expediently glued in its edge region with the inside of the top surface.
The deformable portion may be provided only at a portion of the insert sheet or extend over the entire film diameter. Accordingly, also different pressure differences can be compensated.
In a further embodiment of the invention, the deformable portion, which may be provided either on the top surface or on the liner, a plurality of concentrically arranged ring sections. The concentric ring sections are successively elastically deformable from a central annular section to the annular sections which follow the cylindrical jacket with increasing pressure difference. In this embodiment of the closure of the pressure equalization is staggered. This takes into account the fact that the plastic container so anyway also has a certain inherent rigidity and withstands a certain negative pressure or pressure without deformation of the container body.
The concentric ring sections are connected by areas of different wall thickness and / or different geometric design, such as corrugated, grooved or the like structures formed together. The different design of the connection areas allows a targeted design of the closure on the expected pressure differences, which should be compensated.
The inventive closure can be used in plastic containers with small opening diameters as well as larger opening diameters. Closure internal diameters of about 25 mm to 220 mm, typically about 38 mm to 160 mm, prove to be expedient. With these diameters, the deformable sections can be formed sufficiently large that they can compensate for the expected pressure differences, without losing the required inherent rigidity.
The cylindrical shell and the top surface of the closure are made of polyethylene or polypropylene or their blends, or of PET, PET-G, or PCT-G, bioplastics or polystyrene blends. These materials have been tested many times in connection with closures and have the required properties. In this case, the closure can be constructed in one or more layers. In the embodiment with insert film, the closure can also be made of metal, for example made of sheet metal.
Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the schematic drawings. It shows in not to scale representation:
<Tb> FIG. 1 <sep> shows a perspective view of a plastic container provided with a closure according to the invention;
<Tb> FIG. Fig. 2 shows the plastic container of Fig. 1 with closure without cover foil;
<Tb> FIG. Figures 3 <sep> and 4 show two sectional views of the closure of Figure 1;
<Tb> FIG. 5 <sep> shows a perspective view of a plastic container with an alternatively formed closure;
<Tb> FIG. FIGS. 6 and 7 show two sectional views of a second embodiment of the closure according to the invention;
<Tb> FIG. 8 and 9 <sep> show two sectional views of a third embodiment of the closure according to the invention; and
<Tb> FIG. 1C and 11 <sep> show two sectional views of a further embodiment of the closure according to the invention.
Fig. 1 shows a plastic container 1, in particular a plastic bottle, which is equipped with a closure 2 formed according to the invention. The plastic container 1 is, for example, a wide-mouth bottle, as used inter alia. is used for milk and yoghurt drinks. The plastic container 1 has a container body 11, to which a neck 12 connects. The neck 12 is provided with male threaded portions or the like protrusions and closed with a shutter 2 provided with correspondingly formed female threaded portions or the like protrusions. The closure is, for example, a screw cap or a bayonet closure. The closure 2 has a cylindrical jacket 21 and a cover surface 22.
A cover 4 extends over the outside of the top surface 22 and is glued at its edge to the top surface 22. The cover 4 is conveniently a printable label and may, for example, have printed information for the bottler, the distributor and / or for the consumer. In the cover 4, at least one ventilation opening 43 is provided.
Fig. 2 shows the plastic container 1 of Fig. 1 without the cover. Like reference numerals designate like elements. In particular, it can be seen from the illustration that the closure 2 has a centrally arranged deformable section 3, which is normally covered by the covering film. The deformable portion 3 of the closure 2 is used to compensate for a negative pressure occurring in the plastic container 1, for example, due to the cooling of a hot filled filling material in the closed container 1 or by the pressure difference of a filled at a higher level and sealed and sold for example at sea level container 1. Thus, a Deformation of the container body 11 prevented.
3 and 4 show the closure 2 in its initial position (FIG. 3) and after pressure has been equalized (FIG. 4). The closure 2 is screwed onto the neck 12 of a plastic container. For this purpose, 21 threaded portions are provided on the inside of its cylindrical shell, which cooperate with corresponding threaded portions on the container neck 12. The deformable section, which is provided approximately centrally on the top surface 22 of the closure 2, in turn bears the reference numeral 3. It is composed of two concentrically arranged ring sections 31, 32, which are interconnected by connecting regions 34, 35 (FIG. 4). The connecting regions 34, 35 have, for example, a smaller wall thickness and / or are capable of elastic deformation due to their geometric configuration, for example as corrugated or grooved structures.
In the case of a plurality of concentric ring sections, the connecting regions can be designed such that, depending on the magnitude of the pressure difference that occurs, an elastic deformation takes place progressively from the inner ring structure to the ring structures adjoining in the direction of the closing edge. The elastically deformable section 3 is covered to the outside by the cover 4, so that the consumer can not recognize the collection of the interconnected ring sections 31, 32. The ventilation opening 43 in the covering film 4 permits the air access required for the pressure compensation to the outside of the cover surface 22 provided with the elastically deformable section 3.
To increase the compensatable pressure difference of the deformable portion may be slipped immediately after the closure of the plastic container also to the outside. For example, the deformable portion of the top surface of the closure is designed as a kind of bistable flip-flop. The protuberance of the deformable portion can take place immediately before the closure is screwed on, for example by pressing a plunger against the inside of the top surface. Alternatively, the protuberance can be generated even after the closure of the container, for example by using a vacuum suction. It is understood that in these applications, the cover is attached only after the pressure equalization.
Fig. 5 shows a perspective view of a plastic container 1, which is closed with a further embodiment of the inventive closure. The closure is again provided with the reference numeral 2 for reasons of better understanding and has a cylindrical jacket 21 and a cover surface 22. The closure 2 is screwed onto the neck 12 of the container 1 adjoining the container body 11. In the top surface 22 of the closure 2, at least one ventilation opening 23 is attached, whose function will be explained in more detail below.
6 and 7 show an alternative embodiment of the closure 2 shown in Fig. 5. The closure 2 in turn has a cylindrical shell 21 and a top surface 22. The ventilation opening bears the reference numeral 23. The closure 2 is on the neck 12 of a Plastic container screwed on. Within the space enclosed by the cylindrical shell 21 and the top surface 22 a liner 5 is arranged. The insert film 5 may be loosely inserted into the closure 2, but it may also be glued at its edges with the inside of the top surface 22. The insert film 5 forms at its edge in a contact region 51 to the mouth of the neck 12 of the container a sealing surface.
The insert film 5 clamped on its edge in such a manner forms a deformable section 3 as a whole, which leads to an indentation of the insert film 5 when a negative pressure occurring in the container is compensated. This is indicated in Fig. 7. The thereby sucked air passes through the ventilation opening 23 in the limited by the top surface 22 and the insert sheet 5 space. The seal on the clamped edge 51 of the insert film 5 prevents the air from entering the container and thus prevents any impairment of the contents, for example by oxidation.
8 and 9 and Fig. 10 and 11 show sectional views of two further embodiments of a closure according to FIG. 5. The closure is again in turn provided with the reference numeral 2 and has a cylindrical shell 21 with a top surface 22. Not closer designated internally threaded portions cooperate with corresponding male threaded portions on the neck 12 of the container. The at least one ventilation opening in the top surface 23 of the closure 2 again bears the reference numeral 23. In the closure 2 shown in FIGS. 8 and 9 in the starting position and after pressure equalization has taken place, the insert film 5 is provided with an annular, corrugated structure 55. This facilitates the deformation of the central deformable portion 3 of the insert film.
In the exemplary embodiment of the closure 2 illustrated in FIGS. 10 and 11, the insert film is designed in such a way that a certain space remains free in the initial state between the deformable section 3 of the insert film 5 and the cover surface 22. This allows the insert film to protrude in the case of an overpressure occurring in the container in the direction of the top surface 22 (FIG. 11). The thereby displaced air is expelled through the ventilation opening 23. Conversely, the insert film 5 may already be everted in the direction of the top surface 22 in the initial situation. To compensate for a negative pressure, the elastically deformable section 3 of the insert film can be inverted in the direction of the container neck 12 (FIG. 10). In this case, air flows through the ventilation opening 23 into the space bounded by the insert film 5 and the cover surface 22.
For the consumer of the plastic container, these processes are not apparent, since they take place within the closure 2. The insert film 5 may in turn be inserted only in the closure 2, or it may be glued at its edges to the top surface 22.
The inventive closures with insert film have been explained using the example of ventilation openings in the top surface of the closure. It is understood that also closure variants are feasible, in which the ventilation takes place through at least one slot at the junction of the cylindrical shell to the top surface.
Suitable materials for the insert film are polyethylene or polypropylene or their blends, or thermoplastic polyurethane, thermoplastic elastomers, silicone or the like in question. The thickness of the insert film is depending on the application of 0.05 mm to 1.5 mm, preferably about 0.3 mm to 1 mm. The cylindrical shell and the top surface of the closure are made of polyethylene or polypropylene or their blends, or of PET, PET-G, or PCT-G. In this case, the closure can be constructed in one or more layers. In the embodiment variants with insert film, the closure can also be made of metal, for example of sheet metal. The inventive closure can be used in plastic containers with small opening diameters as well as larger opening diameters.
Closure internal diameters of about 25 mm to 220 mm, typically about 38 mm to 160 mm, prove to be expedient.