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Die Erfindung bezieht sich auf einen wiederverschließbaren Behälter, insbesondere auf eine Getränkedose, mit einem Behälterrumpf, mit einer Deckelwand, die einen Aufbrechbereich aufweist, und mit einem Deckeldrehverschluss, der zum Aufbrechen des Aufbrechbereichs und zum abdichtenden Verschließen des Aufbrechbereichs ausgebildet ist.
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Ein solcher Behälter mit Deckeldrehverschluss ist aus der
EP 1 265 792 B1 bekannt. Der Deckeldrehverschluss weist einen Aufbrechnocken auf, der beim Drehen des Deckeldrehverschlusses über eine Schrägfläche des Aufbrechbereichs aufreitet und dabei den Aufbrechbereich aufreißt. Dies setzt eine gewisse erhöhte Steifigkeit des Deckeldrehverschlusses voraus, was eine erhöhte Mindeststärke der Wandung des Deckeldrehverschlusses bedingt.
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Ein weiterer wiederverschließbarer Behälter ist aus
US 6739471 B2 bekannt und zeigt im Bereich der Drehachse eine Koppeleinrichtung zwischen Deckeldrehverschluss und Deckelwand, die einen stiftartigen, aus Teilen der Deckelwand tiefgezogenen Fortsatz der Deckelwand und eine kappenartige Klammer als Deckeldrehverschluss umfasst. Die Klamer weist spitze Zähne auf, die sich in die Außenwand des stiftartigen Fortsatzes eingraben, oder es sind Rastausbildungen am stiftartigen Fortsatz und an der Klammer vorgesehen. Wenn, wie erwünscht, geringe Wandstärken des Deckels und des Deckeldrehverschlusses eingehalten werden, kann wegen der Flexibilität dieser Wände nur eine schwache Kraft beim eingraben bzw. Einrasten zugelassen werden, was aber andererseits dazu führt, dass die Koppelkraft der Koppeleinrichtung keine genügende Abstützung beim Aufbrechen der Ausgabeöffnung liefert. Die bekannte Koppeleinrichtung ist deshalb nur dafür vorgesehen, die Wandung des Deckeldrehverschlusses (nach Aufbrechen und Wiederverschließen der Ausgabeöffnung) an die umlaufende Dichtung der Ausgabeöffnung heranzuführen, damit im Falle von CO
2-haltigen Getränken sich erneut ein Innendruck im Behälter aufbauen kann.
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Aus der
DE 10 2005 060 835A1 ist ein weiterer wiederverschließbarer Behälter bekannt geworden, dessen Deckelwand eine stufige Schrägfläche zur Zusammenarbeit mit dem Aufbrechnocken des Deckeldrehverschlusses aufweist, wobei ebenfalls eine relativ steife Ausbildung der Wandung des Deckeldrehverschlusses benötigt wird, um die nötige Abstützkraft beim Aufreißen des Aufbrechbereichs aufzubringen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den wiederverschließbaren Behälter so auszubilden, dass man mit minimalen Wandstärken zur Materialersparnis auskommt.
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Eine weitere Zielrichtung der Erfindung besteht darin, mit einer relativ kleinen Aufbrechkraft auszukommen, um den Behälter zu öffnen.
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Eine weitere Zielrichtung der Erfindung besteht darin, eine wirksame Abdichtung beim Wiederverschließen des Behälters zu erzielen.
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Eine weitere Zielrichtung der Erfindung besteht darin, eine einfach herzustellende Form der Schrägfläche zur Verfügung zu stellen, mit der im Zusammenwirken mit dem Aufreißnocken die Ausgabeöffnung des Behälters freigemacht wird.
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Schließlich besteht eine weitere Zielrichtung der Erfindung darin, eine einfache Montage des Deckeldrehverschlusses auf dem Behälter zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung ist eine Kopplungseinrichtung zwischen Deckeldrehverschluss und Deckelwand im Bereich der Drehachse vorgesehen, die in einer von der Montagestellung abweichenden Drehstellung des Deckeldrehverschlusses wirksam wird und dann den Deckeldrehverschluss gegen Ausweichen gegenüber der Deckelwand abstützt und so ermöglicht, eine relativ große Reaktionskraft am Aufbrechnocken beim Drehen des Deckelverschlusses aufzubringen. In der Montagestellung kann der Deckeldrehverschluss auf den Dosenfalzring geklipst werden, was eine einfache Montage bedeutet, wie es für die Massenfertigung wichtig ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann eine solche Schwächungslinie in der Deckelwand angewandt werden, die mit nur einer geringen Kraft aufgerissen werden kann, indem auf der Innenseite der Deckelwand eine Peelfolie über der Schwächungslinie aufgebracht wird, die einerseits Behälterinnendruck (im Falle von Getränkedosen) abfähigt, andererseits aber sich bei Druck von außen leicht löst.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Aufbrechbereich auch durch ein die Ausgabeöffnung überdeckendes, eingespritztes Einlegeteil gebildet werden. Das Einlegeteil ist so gestaltet, dass es Innendruck (im Falle von karbonisierten Getränken) abfängt und die erhebliche Innendruckkraft auf die Deckelwand überträgt, während bereits eine relativ schwache Außendruckkraft genügt, den Aufbrechbereich aufzureißen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Aufbrechbereich von einer Dichtung umgeben, die an der Innenseite des Deckeldrehverschlusses in der Geschlossenstellung des Behälters anliegt. Sich nach Öffnen einer Getränkedose aufbauender Innendruck kann dadurch in der Getränkedose gehalten werden, d. h. Ausgasen des Getränks kann verhindert werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Schrägfläche an dem Aufbrechbereich durch eine muldenförmige Rampe in Spiralform mit Flankenflächen gebildet sein, auf die der Aufbrechnocken drückt, wenn der Deckeldrehverschluss im Öffnungssinne gedreht wird, um den Aufbrechbereich aufzureißen. Damit dies durch einen plötzlichen Vorgang geschieht (bei dem der Konsument einen deutlichen Plop-Laut wahrnimmt) ist es günstig, wenn der Abstand der muldenförmigen Rampe von der Schwächungslinie möglichst klein ist und etwa ein Drittel des Radius der Deckelwand, von der Drehachse aus gerechnet, beträgt. Dadurch kann die Aufbrechkraft in der Nähe der Schwächungslinie aufgebracht werden, was zum schlagartigen Reißen der Schwächungslinie führt. Wenn der Aufbrechnocken beim Aufreißen der Ausgabeöffnung in der Nähe der Gelenkstelle gerät, bewirkt dies einen großen Schwenkwinkel der Deckelzunge, selbst wenn der Aufbrechnocken keine große Höhe aufweist.
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Um den Deckeldrehverschluss einfach montieren zn können, weist dieser zweckmäßig zurückgebogene, federnde Rastlappen auf, die hinter den Falzring bei dosenförmigen Behälter greifen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Getränkedose,
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2 die Getränkedose bei entferntem Deckeldrehverschluss,
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3 den Deckeldrehverschluss geschlossener Stellung der Dose,
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4 den Deckeldrehverschluss in geöffneter Stellung der Dose,
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5 den Dosendeckel von oben gesehen,
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6 eine Schnittansicht gemäß Schnitt A-A in 5,
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7 den Deckeldrehverschluss von oben gesehen,
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8 eine Schnittansicht gemäß Schnitt B-B in 8,
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9 eine vergrößerte Einzelheit des Dosendeckels aus 5
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10 die Einzelheit des Dosendeckels vom Doseninneren her gesehen,
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11 eine Peelfolie,
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12 eine Kopplungseinrichtung in der Montagestellung,
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13 die Kopplungseinrichtung in geöffneter Stellung der Dose,
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14 eine Schnittansicht gemäß Schnitt D-D in 12,
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15 eine Schnittansicht gemäß Schnitt C-C in 13,
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16 einen Zapfenhalter,
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17 einen Zapfen,
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18 die Kopplungseinrichtung in Montagestellung,
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19 die Kopplungseinrichtung in 30°-Stellung der Teile,
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20 die Kopplungseinrichtung in 45°-Stellung der Teile,
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21 die Kopplungseinrichtung in Endstellung,
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22 einen Teilschnitt durch den Dosendeckel,
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23 den Teilschnitt nach 22 bei geöffneter Dose,
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24 eine Draufsicht auf die Dosenzunge, und
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25 eine vergrößerte Einzelheit, das Zungenscharnier betreffend.
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1 und 2 zeigen den oberen Teil einer Getränkedose, deren hauptsächliche Teile einen Dosenrumpf 1, einen Dosendeckel 2 und einen Deckeldrehversehluss 3 umfassen. Der Behälterrumpf 1 weist eine Primäröffnung auf, die von dem Dosendeckel 2 unter Bildung eines drehsymmetrischen Verfalzungsringes 12 verschlossen ist, der eine Drehachse definiert und als Drehführung für den aufgesetzten Deckeldrehverschluss 3 dient.
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5 und 6 zeigen eine Draufsicht und einen Schnitt des Dosendeckels 2, der eine umlaufende Falzwand 21 und eine Deckelwand 22 aufweist.
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In der Deckelwand 22 befindet sich ein Aufbrechbereich 4 zur Bildung einer Ausgabeöffnung 40 für den Inhalt des Behälters, ferner ist am Drehpunkt der Deckelachse ein Zapfen 5 vorgesehen, der zur Zusammenarbeit mit einem Zapfenhalter 6 am Deckeldrehverschluss 3 zur Bildung einer Kopplungseinrichtung zusammenarbeitet.
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Der Aufbrechbereich 4 ist in 9 dargestellt und wird durch eine Schwächungslinie 41 umgrenzt, die durch eine Gelenkstelle 42 unterbrochen ist. An der Schwächungslinie 41 ist das Dosenblech bis auf eine geringe Wandstärke von z. B. 0,02 mm durchgestanzt worden, so dass es beim Aufbrechvorgang dort aufreißt und eine Deckelzunge 43 frei kommt, die an der Gelenkstelle 42 mit dem Deckel 2 verbunden bleibt. Auf der Innenseite des Deckels 2, um die Schwächungslinie 41 herum erstreckt sich ein Ausgabeöffnung-Randstreifen 23 (siehe 10). Eine Peelfolie 44 (10, 11 und 14, 15) ist auf der Innenseite des Deckels 2 über den Randstreifen 23 und den Aufbrechbereich 4 durch Hitzeeinwirkung geklebt, wobei die Haltekraft der Peelfolie auf dem Randstreifen 23 kleiner ist als auf dem Aufbrechbereich 4, sodass sie sich beim Aufbrechen von diesem Randstreifen 23 löst und die Zunge 43 nach innen der Dose schwenken kann. Die Haltekraft beträgt etwa 3 bis 5 N bei einer Getränkedose.
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Der Aufbrechbereich 4 weist noch eine Schrägfläche in Form einer muldenförmigen Rampe 7 auf, die einem Abschnit einer Spirale folgt, deren Mittellinie, in Öffnungsrichtung des Deckeldrehverschlusses 3 aus gesehen, sich von der Drehachse um einen Spiralsteigungsbetrag „S” in einem Zentriwinkelbereich von etwa 30° bis 40° entfernt, wobei S = 2 bis 4 mm beträgt. Die muldenförmige Rampe 7 bildet einen anfänglichen Freilauf ohne Schräge und geht am Muldenende 73 in eine Schrägfläche über. In die Mulde taucht ein Aufbrechnocken 38 des Deckeldrehverschlusses 3 am Rampenanfang 71 ein. Der mittlere Bereich 72 ist eben, um nahe des Nutendes 73 stark anzusteigen. Bemerkenswert ist die relative Nahe der muldenförmigen Rampe 7 zur Schwächungslinie 41 und zur Kopplungseinrichtung 5/6, was für günstige Kraftübertragungsverhältnisse beim Aufbrechen des Aufbrechbereichs 4 sorgt. So liegt der Abstand a der Mittellinie der Spirale von der Drehachse im Bereich von 0,25 bis 0,35 r, wobei r den Abstand der Drehachse vom Falzring 12 der Dose bezeichnet. Bemerkenswert ist ferner, dass der Abfbrechnocken 38 die Mulde in der Nähe der Gelenkstelle 42 verläßt, was zur Wirkung hat, dass die Deckelzunge 43 maximal von dem Aufbrechnocken 38 niedergedrückt wird.
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7 und 8 zeigen eine Draufsicht und einen Schnitt des Deckeldrehverschlusses 3. Dieser weist eine Ringwand 31 und eine Abdeckwand 32 auf. Die Abdeckwand 32 ist von einer Drehschieberöffnung 30 durchbrochen, die durch Drehen des Deckeldrehverschlusses 3 in und außer Überdeckung mit der Ausgabeöffnung 40 gebracht werden kann. Der Deckeldrehverschlusses 3 ist auf den Verfalzungsring 12 aufklipsbar und weist zu diesem Zweck an der Ringwand 31 einen rückgebogenen Innenabschnitt 33 auf, der durch Nutfreischnitte 34 in mehrere federnde Rastlappen 35 unterteilt ist, die unter den Verfalzungsring 12 greifen, sodass der Deckeldrehverschluss 3 sowohl gehalten als auch während der Drehung geführt wird. Zur Begrenzung der Drehung sind Anschläge 36, 37 vorgesehen, die mit einem Anschlag 26 des Deckels 2 zusammen arbeiten, um die Drehung des Deckeldrehverschlusses 3 auf etwa 70° Zentriwinkel zu begrenzen. Schließlich weist der Deckeldrehverschluss 3 noch einen Aufbrechnocken 38 auf, der mit der muldenförmigen Rampe 7 zusammen arbeitet, um den Aufbrechbereich 4 aufzureißen.
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Die Kopplungseinrichtung 5/6 wird anhand der 12 bis 21 beschrieben und enthält einen aus Wandteilen der Deckelwand 22 geformten Zapfen 5 sowie einen aus Wandteilen der Abdeckwand 32 geformten Zapfenhalter 6. Von oben gesehen weisen der Zapfen 5 und der Zapfenhalter 6 die Grundform von ineinander passenden Ovalen 50, 60 mit einem Nocken 51 bzw. einer Ausbuchtung 61 an einer Flanke des jeweiligen Ovals auf, die zur Seite der kleinen Achse des Ovals gelegen sind. Der Zapfen 5 besitzt einen Hals 52 und einen Kopf 53, die drehunsymmetrisch ausgebildet sind und zwischen denen eine Schulter 54 gebildet wird. Der Zapfenhalter 6 umfasst eine Engstelle 62 und einen Hinterschnittraum 63, ebenfalls unter Bildung einer Schulter 64. Die schmälste Abmessung des Kopfes 53 ist kleiner als die Engstelle 62, sodass der Kopf 53 in den Hinterschnittraum 63 eingeführt werden kann, was der Montagestellung der 14 entspricht. Die breiteste Abmessung des Kopfes 53 passt in den Hinterschnittraum 63 hinein, was einer Betätigungsstellung des Deckeldrehverschlusses 3 entspricht, wie in 15 dargestellt.
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Der Kopf 53 stellt einen Riegel dar, der durch Drehung zum Eingriff in den Hinterschnittraum 63 gelangt, wobei die Schultern 54 und 64 miteinander kooperieren. Behälterdeckel 2 und Drehschieberdeckel 3 sind dabei eng aneinander gekoppelt, d. h. Relativbewegungen der Elemente 2 und 3 bezüglich der Deckelebene werden verhindert, was eine Abstützung des Deckeldrehverschlusses 3 beim Aufbrechen der Ausgabeöffnung 40 bedeutet.
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Nähere Einzelheiten des Zusammenwirkens von Zapfen 5 und Zapfenhalter 6 werden anhand der 16 bis 21 erläutert. 16 zeigt das Oval 60 des Zapfenhalters 6 mit der Ausbuchtung 61 und 17 zeigt das Oval 50 des Zapfens 5 mit dem Nocken 51, wobei der Radialstrahl von der Drehachse bis zum Nocken 51 eine solche Länge hat, dass der Zapfen 5 im Zentriwinkelbereich von 70° in den Hinterschnittraum 63 hineinpasst. In 18 ist die Montagestellung dargestellt, und es gibt keinen Eingriff des Kopfes 53 hinter die Engstelle 62. Wenn der Deckeldrehverschluss 3 um 30° gedreht wird (19), gibt es eine Abstützstelle 56 zwischen dem Zapfen 5 und dem Zapfenhalter 6. Beim Weiterdrehen in die 45°-Position der 20 kommt noch eine weitere Abstützstelle 57 hinzuu, und es bleiben zwei Abstützstellcn 56, 57 beim Erreichen der 70°-Endstellung erhalten. Diese doppelte Abstützung ist sehr wertvoll, weil damit eine effektive Kraftübertragung zwischen Aufbrechnocken 38 und Schrägfläche 7 beim Aufbrechen der Ausgabeöffnung 40 erzielt wird. Wichtig ist, dass zunächst die Abstützstelle 56 erzeugt wird, bevor der Aufbrechnocken 38 zur Wirkung kommt. Auf diese Weise entsteht die gute Abstützung zwischen dem Deckeldrehschieber 3 und dem Dosendeckel 2 beim Aufbrechvorgang.
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Nach erstmaligen Öffnen des Aufbrechbereiches 4 klappt die Zunge 43 ins Innere der Dose und gibt den Weg frei für den Aufbrechnocken 38, der aus dem Gefängnis der muldenförmigen Rampe 7 gelangt und beim Wiederverschluss der Dose bis zum Rand der Ausgabeöffnung 40 gelangen kann. Dabei greifen Zapfen 5 und Zapfenhalter ineinander und stützen den Deckeldrehverschluss 3 am Deckel 2 ab. Dies ist beim Wiederverschließen wichtig.
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Um die Getränkedose wieder verschließbar zu machen, bedarf es einer Abdichtung der Ausgabeöffnung 40 nach Aufbrechen der Getränkedose. Zu diesem Zweck ist den Aufbrechbereich 4 von einer Lippendichtung 27 umgeben, die auf dem Randstreifen 23 aufgespritzt ist und mit der Innenseite des Deckeldrehverschlusses 3 zusammen arbeitet (siehe 14, 15). Zur Vermeidung jeglicher Grate an dieser Innenseite ist der Rand der Drehschieberöffnung 30 als Kragen nach außen verformt und bildet eine Abrundung 39.
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22 bis 25 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform des Aufbrechbereiches 4. Die Deckelzunge 43 ist als Einlegeteil in die vorgestanzte Ausgabeöffnung 40 mittels thermoplastischem Elastomer 45 eingespritzt und weist zu diesem Zweck eine Scharnier-Verankerungsstelle 46 (24, 25) auf, an der das Elastomer als Filmanguss die Deckelzunge 43 an einer Durchbrechung umklammert. Der Behälterdeckel 2 weist um die Ausgabeöffnung 40 herum eine stufenförmige Randzone 28 auf, die an den Ausgabeöffnung- Randstreifen 23 anschließt, der hier eine oder mehrere Angussöffnungen 47 aufweist, um das thermoplastische Elastomer 45 an der Deckelwand 22 zu verankern. Auf der Außenseite des Deckels 2 ist das Elastomer 45 zur Bildung der Lippendichtung 27 geformt, die mit der Innenseite des Deckeldrehverschlusses 3 kooperiert, um den Behälter wieder druckdicht verschließen zu können.
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Die hauptsächlichen Teile 1, 2 und 3 des Behälters werden getrennt hergestellt. Der Behälterrumpf 1 ist konventionell und wird nach Füllung des Behälters in der Abfallstation mit dem Deckel 2 durch Verfalzen geschlossen, wie es bekannt ist.
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Der Deckel 2 umfasst die Besonderheiten des Aufbrechbereiches 4 und des Zapfens 5. Der Aufbrechbereich 4 wird mittels Stanz- und Spritzgießwerkzeugen hergestellt. Der Zapfen 5 wird aus dem Material der Deckelwand 22 in mehreren Schritten tiefgezogen und anschließend wird der Kopf 53 durch Stauchen gegen ein Widerlager gebildet. Zu Versteifungszwecken wird die Deckelwand 22 und die Deckelzunge 43 mit Versteifungssicken 29 versehen, außerdem wird der Anschlag 26 nach außen des Deckels 2 tiefgezogen. Der Deckeldrehverschluss 3 stellt ein Tiefziehteil mit nach innen gefalteten, federnden Rastlappen 35 dar. Der Zapfenhalter 6 wird in mehreren Schritten aus dem Material der Abdeckwand 32 tiefgezogen und anschließend wird das äußere Ende des Tiefziehabschnittes gegen ein Widerlager gedrückt, um den Hinterschnittraum 63 zu bilden. Zu Versteifungszwecken können Versteifungssicken 39 vorgesehen sein.
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Die Handhabung des wieder verschließbaren Behälters wird anhand der 1 bis 4 erklärt. Es sei angenommen, dass eine mit karbonisiertem Getränk gefüllte Getränkedose vorliegt. In einem solchen Fall kann sich in der Dose bis zu 6 bar Innendruck entwickeln, dem der Aufbrechbereich 4 standhalten muss, während die Kraft zum Öffnen der Dose durch Handbetätigung aufgebracht werden muss, also nicht allzu groß sein darf. Der hohe Innendruck wird durch die aufgeschweißte Peelfolie 44 bzw. durch die stufenförmige Randzone 28 der Ausgabeöffnung 40 aufgefangen, während die Öffnungskraft auf dem Aufbrechbereich 4 demgegenüber mäßig sein kann. Beim Drehen des Deckeldrehverschlusses 3 in Öffnungsrichtung (1) gibt es den Hebelarm r für die Hand und die Kraftübersetzung an der Schrägfläche der Rampe 7, sodass mit wenig Handkraft auf langem Weg eine bedeutende Öffnungskraft am Aufbrechbereich 4 aufgebracht werden kann. In der Praxis führt dies dazu, dass der Aufbrechbereich plötzlich aufreißt, beginnend mit der Stelle 41a in 9 und endend mit der Stelle 41e, was mit einem charakteristischen Geräusch verbunden ist, das der Konsument mit Befriedigung feststellen kann, zeigt es ihm doch an, dass die Getränkedose jungfräulich ist.
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Mit Öffnen der Dose stößt der Anschlag 36 gegen den Anschlag 26 (4) wobei die Drehschieberöffnung 30 in Überdeckung mit der Ausgabeöffnung 40 kommt. Die Deckelzunge 43 ist jetzt weit ins Innere der Dose zurückgebogen und gibt so einen weiten Trinkdurchlass frei.
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Zum Wiederverschließen der Dose wird der Deckeldrehverschluss 3 von der Stellung der 4 in die Stellung der 3 zurückgedreht. Dabei gleitet die Dichtung 27 über die Innenseite des Deckeldrehverschlusses 3, bis die Drehschieberöffnung 30 außer Überdeckung mit der Ausgabeöffnung 40 gerät und der Anschlag 37 auf den Anschlag 26 trifft. Wegen der Kopplung des Deckeldrehverschlusses 3 an dem Deckel 2 wird die Dichtung 27 an die Innenseite des Deckeldrehverschlusses gepresst gehalten, was eine gute Abdichtung des Doseninneren ergibt und sich (bei karbonisierten Getränken) erneut Doseninnendruck entwickelt. Dies ist ein Zeichen der Güte des Verschlusses und dafür, dass das Getränk nicht durch Ausgasen schal wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1265792 B1 [0002]
- US 6739471 B2 [0003]
- DE 102005060835 A1 [0004]
