CN102548852A - 具有切割和穿孔装置的塑料封闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由塑料制成的、用于安装到由塑料薄膜材料制成的封闭容器上的封闭装置(1)，在该封闭装置的圆柱形的穿孔装置(5)上仅仅设有两个相同高度的切割齿(20，21)，这两个切割齿设置在圆周的70°至120°的角度范围内。由此后续齿以其切口进入到在先的齿的切口中，由此实现可靠的打开，而在此不存在如下危险，即从容器的塑料薄膜完全切下圆形物。也避免了由此仅产生两个部分切口，而不在容器中形成开口。

Description

具有切割和穿孔装置的塑料封闭装置

技术领域

本发明涉及一种由塑料制成的、用于安装到由塑料薄膜材料制成的封闭容器上的封闭装置，该封闭装置包括：下部部件，该下部部件具有圆柱形的倾注件和用于固定到所述容器上的法兰；和螺旋盖，该螺旋盖可旋紧地保持到所述下部部件上；以及具有外螺纹的圆柱形的穿孔装置，所述穿孔装置在轴向方向上两侧敞开并且在所述下部部件的倾注件中进入到该倾注件的内螺纹中，其中，在所述螺旋盖中设有装置，所述装置在所述螺旋盖的第一次螺旋运动中使所述穿孔装置螺旋形地向下运动，并且所述圆柱形的穿孔装置在其圆柱形的壁上、在指向容器壁的端部上具有切割齿。

背景技术

开头提到类型的封闭装置迄今为止仅安装在由层压的薄膜材料制成的容器上。这些层压的薄膜具有至少三个不同材料的层。一方面，这种材料包括纸板层、铝层和塑料层，该纸板层赋予容器所需的刚性，铝层用作芳香壁垒，塑料层保证所需的密封性。为了切断这三个层，开头提到的封闭装置的相应穿孔装置必须满足不同的功能。为了切断纸板层，通常建议多个锯齿，具有前切削刃的增高的齿切断铝层，在之前提到的刀片能够进一步切割塑料薄膜之前穿刺齿穿透塑料层。在由层压的薄膜材料制成的容器中，原则上纸板层的切断是个问题，尤其是当用于支持的局部冲压部(其至少半途地切断纸板层)不精确地与穿孔装置的切割线重合时，因此或者这些齿过软或者在许多齿的情况下纸板材料进入这些齿之间并且这些齿然后几乎不能产生穿刺作用。

发明内容

但是本发明涉及一种封闭装置，它被安装在纯的塑料薄膜材料上。这样的软管袋，在专业术语中大多称为囊，迄今为止不能借助上述的封闭装置打开，而是已经冲压出开口并且一个封闭装置以其倾注件位置准确地被焊接上或者焊入两个薄膜层之间。因为所填充的食物或者饮料的保质期由此仅仅取决于封闭装置的密封性，所以这样的封闭装置实际上仅用在没有问题的领域、尤其是化妆品领域中。

在开头提到的类型的封闭装置的应用中，容器袋直到第一次打开为止保持完全封闭。由此得到增加的保质期。另外，在这样的方案中塑料薄膜也构造得比在层压薄膜时非常薄的塑料薄膜层明显更坚固并且具有更大的壁厚。由此得到对封闭装置的其它要求。用已知类型的封闭装置的最初研究没有得出可信赖的结果。

例如由US-A-5020690或US-A-5141133公开的穿孔装置具有许多齿。这些相互交界的齿实际上形成环形锯片构型。这样的方案或者导致圆形物体完全被切下并且掉入容器中或者导致通过薄膜的韧性使各个齿断裂并且掉入容器中。在此通常指的是用于饮料的容器，因此这是完全不能接收的。

迄今人们从以下情况出发：多个齿是有利的，因为由此形成多个穿刺部。但是人们实际上发现，多个穿刺部本身没有优点。已经证明的是，多个齿自动地导致这些齿必然比较弱。这导致已经在上面提到的缺点。

由这些知识得出，相应地实现进一步开发，其中一方面减小齿的数量并且另一方面不同地设计这些齿的形状。因此，例如由EP-A-1415926公开了一种具有声称相同的、但是不均匀地分布在圆周上的齿的方案。由US-A-6279779还公开了一种开头提到类型的具有穿孔装置的封闭装置，该穿孔装置仅仅仍具有一个唯一的齿。该齿相应地构造得很强并且具有不同作用的不同面。该单齿方案明显得不到验证。薄膜的切断以及薄膜的穿刺过程、接下来的切割和最后切下的部分的翻折不能在一个唯一的元件中被优化。因此，申请人用根据WO2007/030965的穿孔装置做过研究，其中三个齿分布在圆周上并且至少从在圆周上的均匀分布错开。虽然这种穿孔装置多次得到验证，但是始终出现以下情况：要么薄膜完全被切下并且相应的圆形物掉落到容器中，要么在其它情况下薄膜仅仅在三个部位大致相同宽度地被切开并且薄膜保持封闭地悬挂在开口上。出于这些认识，申请人在复杂的试验中研究一种优化方案，该优化方案可靠地实现了打开的切口，使得与容器保持连接的翻折式的圆形物保持悬挂，该圆形物也通过齿从穿孔装置的敞开区域被推出。

开头提到类型的封闭装置解决该复杂的任务，其特点在于，穿孔装置具有恰好两个同样高的齿，这两个齿设置在圆周的70°至120°之间的角度范围内。这导致：这两个齿预张紧待切开的塑料薄膜并且然后同时穿刺该薄膜并且开始切割并且在此后齿在一个短的路程之后进入到前齿的切割区域中并且由此变得无效。如果薄膜的穿刺实际上在第一次接触时立即地实现，则仍然不会完全圆形地切下薄膜并且由此也没有塑料薄膜圆形物掉入到容器中。如果穿刺和接下来的切割比较晚地进行，则始终仍能产生足够长的切口，该切口保证：后齿的切口进入到前齿的切口区域中并且由此始终仍然实现一个在超过180°上延伸的切口，使得薄膜足够宽地被切开，以便实现足够的贯穿。

如已经提到那样，根据本发明的封闭装置安装在由纯塑料薄膜材料制成的容器上。该单层或多层的塑料薄膜比作为由不同材料制成的复合薄膜中的密封层使用的塑料薄膜厚得多。

在薄的薄膜中由于其高的弹性，穿刺必须最先进行，以保证可靠的打开，而这在现在使用的薄膜中不再起核心作用。在较强的增大方案中的研究已经证明，薄膜显然在形成切屑的条件下被划开。

因此，本发明的附加任务是考虑该知识，类似于在加工钢的刀片中那样给齿设置导屑装置。实际上在迄今为止的解决方案中切屑积聚在齿尖上并且相应地迄今为止施加的转矩功率比在根据权利要求6的本解决方案中高得多。

附图说明

本发明主题的优选实施例在附图中示出并且在下面说明。附图示出：

图1在第一次使用之前封闭的塑料封闭装置的侧视图；和

图2同一塑料封闭装置的沿直径的竖直剖视图；

图3以简化视图从下方以向着具有两个切割齿的边缘的视角示出穿孔装置；

图4又以沿直径的竖直剖视图示出在装配之前作为一体的半成品的穿孔装置和具有法兰的下部部件；和

图5旋转180°的同一视图；

图6a-6c示出不同的剖视图；

图7示出具有两个错开一个角度的、具有不同切削特性的齿的适合于较硬的塑料薄膜的穿孔装置；和

图8旋转120°的同一穿孔装置；

图9示出根据图7和8的穿孔装置的负载-时间图表；而

图10示出具有根据图4和5的齿构型的穿孔装置的这样的负载-时间图表。

具体实施方式

塑料封闭装置整体上用1表示。它包括三个部件，其中两个部件能够在制造技术上一体地制造，如在下面描述和在图4和5中所示。该塑料封闭装置1具有螺旋盖4，在该螺旋盖的下边缘上与该螺旋盖的周壁齐平地通过给定断裂部位连接桥8成形上一个保证带7。在根据图1的侧视图中，仅还能看到塑料封闭装置1的法兰3，该法兰是下部部件2的部分。

在根据图2的剖视图中看到，螺旋盖4具有周壁9以及盖面10。该螺旋盖4具有构造为细螺纹的内螺纹11。下部部件2具有圆柱形的倾注件6，该倾注件是管形的并且两侧敞开，该下部部件的法兰3用于与容器焊接或粘接连接。倾注件6具有外螺纹12，该外螺纹同样构造为细螺纹并且在旋上和旋下螺纹盖4时与螺纹盖4的内螺纹11啮合。细螺纹11、12优选被构造为双头螺纹。细螺纹具有装配简单的优点，其方式是螺旋盖的内螺纹能够快速地推套到倾注件6的外螺纹12上。这允许在这些部件相互没有相对扭转的情况下实现装配。在螺旋盖4中存在两个相互成对角线相对置的携动件13，这些携动件成形在螺旋盖4的盖面10的下侧上。携动件13与穿孔装置5中的携动件14配合作用。该穿孔装置6在下面借助图4和5详细地描述。

如已经提到那样，人们将穿孔装置5和下部部件2制造为一体，以及其在图4中所示。在此下部部件2和穿孔装置5一起形成半成品，该半成品能够借助唯一的压力铸造模具制造。为了装配，下部部件2和穿孔装置5能够简单地对接。在此穿孔装置5完全位于圆柱形的倾注件6内部。在作为半成品的该位置中，穿孔装置5通过给定断裂部位15成形在倾注件6的上边缘上。该穿孔装置5包括圆柱形的管区段16，该管区段在外部具有粗螺纹17。具有大螺距的粗螺纹与倾注件6内侧上的相应适配的梯形螺纹18啮合。穿孔装置5此外具有两个成对角线相对置的携动肋19，螺旋盖4的之前已经提到的携动件13在相应的螺旋运动中贴靠到携动肋上。在穿孔装置5的下边缘上成形上两个切割齿，在图2中这两个切割齿都是可见的，而在图5中仅可看到在后的齿，而在先的齿被剖掉了。在先的齿用20表示并且在后的齿用21表示。这两个齿20、21具有同样的长度1。该长度表示从圆柱形的管区段16的下棱边22直到相应的切割齿的尖端23的竖直路程。

在组装状态中，如图2所示，穿孔装置5完全位于圆柱形的倾注件6内部。在此，切割齿20、21的尖端或两个尖端大致位于下部部件2的法兰3的下棱边的高度上。在螺旋盖4的旋下运动中，穿孔装置5在轴向方向上反向运动，其中，穿孔装置执行的每转平移竖直路程比螺旋盖4在反方向上的每转平移竖直路程大得多。实际上，穿孔装置5最多执行约330°的旋转运动，而螺旋盖执行一个或多个回转直到完全旋下为止。

视软管袋的塑料薄膜的强度、弹性和其它性质，尤其是塑料薄膜的预应力方面的性质而定，塑料薄膜或早或晚地被穿破。实践中，切割齿20、21同时实现穿破。因此形成如在图6a至c中所示的切割图。在图6a中，在后的齿的局部切口尚未向前推进到在先的齿的切口中。而在图6b中，在后的齿的局部切口已经向前推进到在先的齿的切口中。该图示出在最坏情况中获得的切割线，该切割线实际上位于200至240°的数量级中。如果这是最终位置，则原则上该在先的齿向下挤压接片形的部分L，使得在该情况下穿孔也至少敞开超过50％。但是在正常情况中，切割线以大约330°的部分圆延伸。该情况在图6c中示出。

在图3中以在圆柱形的管区段16的旋转轴线的方向上看向这些齿的视角简化地示出穿孔装置5。如果画出从两个齿尖到纵轴线的中心的半径，则在它们之间形成一个角度α。该角度α必须在70°和120°之间的角度范围内部。此外有利的是，穿孔装置5的外螺纹和倾注件6的内螺纹18选择得这样陡，即在螺旋盖4的旋下运动中切割齿20、21在切割方向上从在待穿透的容器塑料薄膜上的接触点直到螺旋盖4的旋下运动完全结束为止经过210°的最大的切割路程。如果现在将在先的齿20和在后的齿21相互夹成的最大角度、即120°的角度加到该210°上，则得到在330°上延伸的最大切割线。因此，在容器的塑料薄膜和所提到的接片L之间仍保留有足够的连接。但是如果从最坏的情况出发，即只有在转过四分之一转、即90°之后才完成对薄膜的穿刺并且两个切割齿之间的角度仅为70°，那么前齿始终仍然执行120°的最小切割线，而在后的齿21执行附加的70°，从而在最坏的情况下也仍形成在180°上的切割线。

因为在封闭装置的该变型中，出现在切割齿上的力远大于在多个小齿时的力，所以有利的是，切割齿20、21的壁厚选择得大于穿孔装置的圆柱形管区段16的壁厚。这在图5中能够最清楚地看到。在图4中不是这种情况，而是仅仅表示在此切割线通过携动肋19延伸。

已知的是塑料薄膜以非常不同的质量获得。它们不仅在所用的塑料的选择上、而且在厚度、韧性、硬度等等上不同。对于应当具有与那些由多层的纸板层压件制成的软管袋类似的强度的软管袋的制造而言，通过迄今为止已知的塑料封闭装置不能可靠地打开这些塑料薄膜。所用的薄膜强度越大，则齿的壁厚也必须越大并且由此几乎不能在无需对于使用者要求过高的大转矩的条件下打开薄膜。相应地，虽然软管袋整体上由相对厚且硬的材料制成，但是在软管袋中冲压出开口并且用薄膜区段封闭该开口，该薄膜区段可以软得多且用迄今为止常见的塑料封闭装置切割，该塑料封闭装置然后被焊接到薄膜区段上。

人们希望背离该技术并且已经证明，这当在先的齿和在后的齿如在图7和8中所示那样被设计时是可行的。人们在迄今已知的齿中特别重视对薄膜的穿刺，而现在要重视对薄膜的切割。在较软的塑料薄膜中，出现强烈得多的延展并且相应地比较重要的是，两个齿大约同时碰上薄膜并且将薄膜张紧，从而然后发生穿刺，接着薄膜本身沿着相应齿的切削刃实际上无阻力地被切割。这例如由根据图10的时间-负载图表得出。而图9示出根据图7和8的具有新的齿配置的穿孔装置的负载-时间图表。两个曲线目前不能直接比较，因为在图10的情况中薄的、显著更加弹性的薄膜被切割，而在图9的图表中较厚的薄膜被切割，该较厚的薄膜显著更硬但是弹性较少。

人们在图10中看到，转矩较缓慢地上升直到两个齿中的第一个齿的穿刺的时间点为止，接着转矩立即下降直到第二齿开始作用并且接下来非常陡地下降。

相对于此，在借助具有新设计的齿形状的穿孔装置穿切较厚的薄膜时，待施加的负载较快地上升直到在薄膜上实现最大压力并且切割作用开始。负载下降现在连续地下降直到第一后续齿开始作用并且在下降的区域中人们仍然看到另外的后续齿的附加作用。尽管该薄膜硬得多，但是所需的力耗费实际上保持不变。该令人惊讶的结果与以下现象相关：在较厚的薄膜时该薄膜几乎不被撕裂，而是必须相应被更多地切割，其中，切割特性类似于在车削刀具中的刀片。通过显微镜发现，塑料在形成切屑的条件下被切割并且切屑必须能被引导到一个空间中，以防止切屑到达齿的实际切割点并且由此防止转矩显著提高。

下面根据图7和8描述穿孔装置的新设计的齿的优选实施例。穿孔装置本身在整体上用5表示。该穿孔装置也具有圆柱形的管区段16，在该管区段的外侧上成形上粗螺纹17。圆柱形的倾注件6中的梯形螺纹18然后配合到该粗螺纹中。圆柱形的区段16在内测设有携动肋19。在该变型中，该圆柱形的区段17在直径上在下部的切割区域26中在直径上以大约粗螺纹18的深度减小。在该缩小的切割区域26的下棱边上又设有在先的切割齿20和在后的切割齿21。在这些切割齿的之前描述的变型中在切割方向上在先地设有一个直的、比较陡的切割面，在此在先的切割齿被分级并且分级地设有多个后续齿24，这些后续齿在不同的高度上分级。视穿透深度而定，这些后续齿一个接着另一个投入使用。分别在最前面的在先的切割齿21和在后的切割齿20与在切割方向上设置在前面的切割齿24之间存在一个切屑接收室25，它大致弧形地延伸。在每两个相邻的后续齿24之间也各存在一个这样的切屑接收室25。这在图7中能够最清楚地看到。

在所示的第一解决方中，这些齿实际上仅具有借助一个穿刺尖端23的穿刺作用并且然后在先的切割齿28作用，与该第一解决方案不同，在此不仅两个主齿、即在先的切割齿20和在后的切割齿21而且分级的后续齿24全部同时地工作并且全部一起具有切除切屑的切割作用。因此，在在先的齿和在后的齿20、21穿过薄膜之后，后续齿24必须承担其功能。因此这些后续齿也在高度上分级地设置，因为穿孔装置5在螺旋作用中始终更深地穿入到要切开的容器中。后续齿也切除切屑地作用并且相应地这些后续齿也分别各设有一个切屑接收室25。有意义的是，最先作用的切屑接收室25大于后续作用的切屑接收室。

Claims (7)

1.由塑料制成的、用于安装到由塑料薄膜材料制成的封闭容器上的封闭装置(1)，该封闭装置包括：下部部件(2)，该下部部件具有圆柱形的倾注件(6)和用于固定到所述容器上的法兰(3)；和螺旋盖(4)，该螺旋盖可旋紧地保持到所述下部部件(2)上；以及具有外螺纹的圆柱形的穿孔装置(5)，该穿孔装置在轴向方向上两侧敞开并且在所述下部部件(2)的倾注件(6)中进入到内螺纹中，其中，在所述螺旋盖(4)中设有装置(44)，所述装置在所述螺旋盖(4)的第一次旋下运动中使所述穿孔装置(5)螺旋形地向下运动，并且所述圆柱形的穿孔装置(5)在其圆柱形的壁上、在装配状态中指向容器壁的端部上具有切割齿，其特征在于，所述穿孔装置具有恰好两个相同高度的切割齿，这两个切割齿设置在圆周的70°至120°的角度范围内。

2.根据权利要求1的封闭装置，其特征在于，这两个切割齿的壁厚比所述穿孔装置的圆柱形的周壁的壁厚更厚。

3.根据权利要求1的封闭装置，其特征在于，所述穿孔装置(5)的外螺纹(12)和所述倾注件(6)的内螺纹(18)选择得这么陡，使得在所述螺旋盖(4)的旋下运动中在切割方向上延伸的齿从在所述容器的塑料薄膜上的接触点直到所述盖的旋下运动完全结束为止经过210°的最大切割路程。

4.根据权利要求1的封闭装置，其特征在于，所述倾注件的外螺纹是双头细螺纹。

5.根据权利要求1的封闭装置，其特征在于，所述穿孔装置的外螺纹和所述倾注件的内螺纹具有梯形的螺纹型廓。

6.根据权利要求1的封闭装置，其特征在于，这两个切割齿(20，21)中的至少一个各具有许多分级的后续齿(24)，这些后续齿以下降的方式设置在不同的高度上，使得视所述穿孔装置在待切割的薄膜中的穿透深度而定一个后续齿接着另一个后续齿作用，并且在各个最前面的切割齿(20，21)和紧接着作用的后续齿之间以及在两个相邻的后续齿之间各设有一个切屑接收室(25)。

7.根据权利要求6的封闭装置，其特征在于，最先作用的切屑接收室(25)大于后续作用的切屑接收室。

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