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Die Erfindung umfasst ein Kronkorkenverschluss für Behälter, insbesondere für Flaschen (Glasflaschen), wobei ein Verschlusssystem gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 vorgesehenen ist und weiterhin ein Verfahren zum Verschluss von Behältern nach Oberbegriff des Anspruches 8.
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Kronkorken sind als Verschlüsse für Behälter, insbesondere für Getränkeflaschen aus Glas sehr üblich und bekannt, insb. für Bier- und Softdrinkflaschen. Dabei bestehen diese aus einem kreisförmigen Blechstück mit kronenförmig gebogenen Rand und einer dichtenden Einlage. Dies war anfänglich aus Kork, das als kompressibles Zwischenstück zwischen Flaschenhals und Blech für die nötige Dichtigkeit sorgte. Üblich sind heute Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyethylen (PE). Weiterhin sind aus Korrosionsschutzgründen Kronkorken in der Regel mit Schutzlacken überzogen.
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Der gebräuchlichste Kronkorken hat 21 Zacken, wobei der Vorteil der ungeraden Zackenzahl darin besteht, dass sich diese nicht direkt gegenüber stehen und somit ein Verkanten in den Zuführungsaggregaten verhindert wird.
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Kronkorken werden mittels Verschließmaschine auf die Behälter aufgesetzt, die mit Hilfe bspw. eines magnetischen Stempels zugeführte Kronkorken führt und diese auf den Flaschenhals drückt. Gleichzeitig senkt sich ein zylindrischer Bereich um den Kronkorken, der dafür sorgt, dass der Zackenrand umgebogen wird oder um den Mündungsbereich des Behälters umgebördelt wird.
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Die
DE 4018121 A1 offenbart ein solches Verfahren zum Verschließen von Behältern, bei dem auf das Mündungsende eines Behälters Kronkorken unter Bildung eines Dichtungspreßsitzes zwischen Verschlusselement und Behälter verschlossen werden, wobei in einer ersten Verschließphase eine vorläufige Klemmverbindung und in einer nachfolgenden Verschließphase der endgültige Dichtungspreßsitz hergestellt wird. Dabei wird die vorläufige Klemmverbindung des Verschlusselementes mit dem Behälter durch plastisches Verformen des Kronkorkens hergestellt. Der Verschlussvorgang gemäß der
DE 1018121 A1 ist dabei mehrstufig, mit unterschiedlichen, d. h. ansteigenden Verschlusskräften. Ein weiterer Kronkorkenverschließer wird in der
DE 4036306A1 offenbart, bei welchem ein Heftkopf vorgesehen ist, der vorstehende, zum Umbördeln des Kronenkorkenrandes bewegbare Stiftelemente aufweist. Dabei ist eine pneumatische Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Vorschubbewegung für den Heftkopf vorgesehen.
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Eine besonders hygienische Vorrichtung wird in der
DE 35 15 334 A1 offenbart, wobei hier der Verschluss des Behälters in einem Sterilraum erfolgt, der mittels eines Schutzgases erzeugt wird.
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Auch wenn das Verfahren und die hierfür üblichen Vorrichtungen weite Verwendung finden, besteht ein Problem darin, dass die Behältermündung beim Füllvorgang direkt vor dem Verschließer häufig mit Produkt benetzt wird, welches dann in dem Hohlraum, der sich unterhalb der angelegten und gebördelten Kronkorkenzähne ergibt, verderben kann, indem Schimmelbildung erfolgt. Auf jeden Fall bilden die Räume unterhalb des Kronkorkens einen teilweise offenen Hohlraum, in dem eine Verschmutzung nicht vermeidbar ist und mit welchem der Verbraucher mit den Lippen in Kontakt kommt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Kronkorkenverschluss oder -system zur Verfügung zu stellen, der verbesserte hygienische Eigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kronkorkenverschluss oder -system nach Anspruch 1 gelöst, wobei das Verschließen mit einem Verfahren nach Anspruch 8 gelöst wird.
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Bei einem derartigen kappenartigen Verschlusssystem für Behälter, sind Kronkorken vorgesehen, die eine Vielzahl von zacken- oder zahnartigen Formenden aufweisen. Diese sind in der Regel von einer ungeraden Anzahl, zur Vermeidung von Verblockungen in den Transportwegen. Diese Kronkorken sind mindestens teilweise aus einem metallischen und/oder aluminiumhaltigen Werkstoff (Grundkörper) gebildet und können eine innere Beschichtung aus einem oder mehren Lagen umfassen (Gummi, Kunststoff) zur Verbesserung der Abdichtung zw. der Gehältermündung und der Unterseite des Kronkorkens. Der Kronkorken ist dabei derart geformt, dass die Formenden nach der bestimmungsgemäßen, die Mündung des Behälters verschließenden Verformung, die grundsätzlich bekannte gewellte oder gezackte radiale Kontur aufweisen, so dass ein oder mehrere Hohlräume zwischen der äußeren mündungsnahen Behälteroberfläche und den Formenden gebildet werden, wobei im Bereich der Formenden ein verformbares Dichtmaterial vorgesehen ist, welches vorgenannte Hohlräume verschließt. Der Hohlraumverschluss muss dabei in axialer Richtung nicht vollständig sein, mindestens aber wird in Umfangsrichtung ein kranz- oder ringförmiger Verschluss- bzw. Dichtelement erreicht.
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Das Dichtmaterial ist auf den Grundkörper aufgeklebt, aufgepresst oder in einer sonstigen Weise geeignet befestigt. Diese Zusammenführung des Dichtmaterials und dem Grundkörper des Kronkorkens kann auf unmittelbar vor oder im Verschließer erfolgen, so dass Grundkörper und Dichtmaterial aus zwei unterschiedlichen Vorhalte- und Zu- bzw. Überleitsystemen bereitgestellt und vor dem Applizieren auf die Flasche zu einem einzigen Verschluss (Kronkorken) verbunden werden.
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Das Dichtmaterial kann dabei ein gummi- oder schaumstoffartiges Material sein, insb. ein gummi- oder schaumstoffartiges Material, dessen äußere Oberfläche im Verhältnis der inneren Oberfläche keine oder im Wesentlichen keinen Poren aufweist, um die Einlagerung von Verunreinigungen zu erschweren. Dabei kann wie keimabtötender oder vermehrungshemmender Inhaltsstoff dem Dichtmaterial beigefügt werden, wie Silber, Zink oder Kupferpartikel oder sonstige zulässige Stoffe.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Dichtmaterial ein scheiben- oder tellerartiges Formstück in der Art eines Dichtpads ausgeformt, das mindestens zwei mehr oder weniger konzentrische Bereiche aufweist. Der eine Bereich ist der radial äußere Bereich (Randbereich), der als wulstartige Kranz- oder Dichtkontur ausgeformt ist. Diese kann in geeigneter Weise passend zu den Formenden konturiert sein, d. h. auch eine zahnartige Struktur aufweisen. Der innere Bereich bildet das flachere Mittelteil, welches die Mündungsdichtung auf der Oberseite des Behälters bildet. Dieses kann ggf. eine zur Behältermündung passende Auflage oder Konturierung aufweisen, als Mündungsabdichtung.
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Das Dichtpad kann dabei derart mit dem Grundkörper selbst verbunden oder an diesem angebracht sein oder werden (vor dem Verschluss des Behälters), dass das Dichtpad vollflächig am Grundkörper anliegt, d. h. lagefixiert ist, bspw. durch Verkleben. Alternativ kann vorgesehen werden, dass nur eine Teilfläche des inneren und/oder des äußeren Bereichs am Grundkörper lagefixiert ist, so dass ein Dehnen oder eine Bewegung im Material des Dichtpads leicht möglich ist, zu Erreichung eine optimalen Dichtlage.
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Vorteilhafterweise wird ein Dichtmaterial eingesetzt, das hinsichtlich des Volumens ein aktivierbares Material ist. So kann der mit einem geringen Volumen an Dichtmaterial belegte Kronkorken platzsparend und insb. ohne Beschädigung des weicheren Dichtmaterials als lose Ware gelagert und transportiert werden. Die gewünschte Volumenvergrößerung zum Verschluss der unerwünschten Hohlräume wird nach der mechanischen Verformung der Kronkorken und dem Verschluss der Behälter veranlasst. Alternativ kann diese Aktivierung und Vergrößerung aber auch im Zuleitungsweg des Kronkorkens zum Behälter erfolgen, wenn dieser bereits in einer zumindest teilweise bestimmten Lage und/oder Orientierung vorliegt.
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Dabei erfolgt die Aktivierung insbesondere durch Eintrag von Wärmeenergie, indem sich das Dichtmaterial unter Wärmeeinfluss ausdehnt. Dabei kann der Grundkörper des Kronkorkens durch Kontakterwärmung, Strahler oder induktiv erwärmt werden, so dass mittels Wärmeleitung das Dichtmaterial mittelbar erwärmt wird.
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Da insb. bei Glasflaschen diese nach der Füllung durch das Füllgut kalt sind, in der Regel in einem Temperaturbereich unter 15°C, insb. unter 10°C, kann es vorteilhaft sein, dass die Wärme in einem sehr begrenzten Bereich von vertikal von oben in das Material des Kronkorkens eingeleitet wird, nämlich den die Mündungsöffnung des Behälters überdeckenden Abschnitt, so das keine oder nur eine sehr geringe Wärmeeinleitung in die Oberfläche des Behälters erfolgt, insb. das Dichtmaterial auch als eine thermische Isolierung dient.
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Alternativ kann dass Dichtmaterial einen so genannten Memoeffekt aufweisen, der darin besteht, dass eine komprimierte, verminderte Volumenform nach Druckverminderung eine Zeitlang behalten wird bzw. die ursprüngliche, vergrößerte Volumenform wieder langsam anstrebt wird. Die Volumenminderung kann derart vorgenommen werden, dass das Dichtmaterial der Kronkorken in der Zuleitung zum Behälter kurzzeitig gepresst wird oder die Kronkorken und das Dichtmaterial derart unter Pressung oder Druck gelagert werden, dass die Volumenverminderung im Sortier- und Zuleitsystem zum Verschließer respektive Behälter bereits gegeben ist. Hier sind bspw. Materialien aus einem Polyurethan oder dieses umfassende Materialien zu nennen. Der Rückformungsprozess kann auch mittels Energieeintrag in vergleichbarer Art und Weise unterstützt oder beschleunigt werden, wo oben ausgeführt.
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Eine weiter besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass das Dichtmaterial ein oder mehrere Aufträge eines Heiß- und/oder Schmelzkleber ist, der dann nach dem Verformen und Verschließen durch einen geeigneten Energieeintrag mindestens teilweise verschmolzen wird. Dabei kann insbesondere ein Schmelzkleber vorgesehen werden, der vor der vorgenannten Erwärmung weicher und elastischer ist, als nach dem Verschmelzen (Versprödung, Aushärtung). So dass das Öffnen des Kronkorkens bzw. des Behälters, eine Art Bruch im Kleber erzeugt, der insb. vom Verbraucher optisch leicht wahrgenommen werden kann.
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Eine Verbesserung des kappenartigen Verschlusssystems aller der vorgenannten Varianten besteht darin, dass das Dichtungsmaterial radial über die Formenden hinaus steht, dass dieses freie Dichtungsmaterial einen Art Sicherungsring oder -kranz bildet, der bei dem Öffnen des Behälters verletzt werden muss, weil er z. B. teilverformt, zerbricht und/oder sich spaltet. Somit dient das Dichtmaterial auch als Manipulationssicherung und Hygienenachweis.
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Dabei kann auf das Dichtmaterial zusätzlich zumindest noch bereichsweise, also räumlich begrenzt, eingewirkt werden, so dass das Dichtmaterial in diesem Bereich oder insgesamt stärker aushärtet oder versprödet. Ein solches Einwirken kann ggf. mittels UV-Strahlung, weiterem Energieeintrag, Kälteschock oder in einer sonstigen geeigneten Art und Weise erfolgen.
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Bei einer Variante enthält das Dichtmaterial bspw. Komponenten, die mittels UV aushärtbar sind. Dabei erfolgt eine chemische Reaktion bei der Aushärtung durch eine UV-Polymerisation. Sind nämlich im Dichtmaterial, ggf. nur im Randbereich, Fotoinitiatoren vorgesehen, die in der Ausgangsform in einer Doppelbindung vorkommen. Wird mittels Strahlern eine UV-Strahlung eingetragen, werden die Fotoinitiatoren aktiviert, wobei durch die energiereiche UV-Strahlung die Doppelbindung der Fotoinitiatoren aufgebrochen werden, sodass sich freie Radikale bilden und eine nicht reversible Vernetzung mit bspw. Füll- und Bindemitteln zu Makromolekülen erfolgt. Dies hat eine Aushärtung und Versprödung zur Folge.
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Somit ist auch ein Verfahren zum Verschluss von Behältern mit einem kappenartigen Verschlusssystem nach einem der vorherigen Ausführungsformen umfasst, bei welchem
sich nach dem Schritt der Verformung der Formenden ein Rückbildungs- und/oder Aktivierungsschritt anschließt, bei welchem durch Druckentlastung oder mittelbar über Energieeintrag in den Kronkorken oder unmittelbar durch Energieeintrag in freiliegende Flächen des Dichtmaterials, eine mindestens zeitweise Form- und/oder Zustandsänderung des Dichtmaterials veranlasst wird. Diese ist in der Regel eine Volumenvergrößerung des Dichtmaterials, bei dem die Hohlräume geschlossen werden.
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Eine Verbesserung besteht darin, dass nach der Verformung und Aktivierung des Dichtmaterials, das Dichtmaterial mit einem ring- oder kranzartigen Bereich die freien Formenden axial nach heraus ragt und durch die Aktivierung und/oder durch einen zusätzlichen Behandlungsschritt das überragende, freie Dichtmaterial derart insb. auch in radiale Richtung vergrößert wird, dass dieses die axial nach untern weisenden Kanten des Kronkorkens überdeckt und somit einen Ring oder Kranz unterhalb der freien Formenden bildet, der idealerweise den selben oder eine größeren äußeren Umfang hat, als der größte äußere Umfang der Formenden im verformten Verschlusszustand.
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Zur maschinenseitigen Realisierung der vorgenannten Ausführungsformen sind die entsprechenden Aggregate, wie Heizungen, Strahler, Verdichter usw. vorgesehen, die an geeigneter Weise angeordnet sind.
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Für die die ggf. sehr kleinflächige Erwärmung oder Bestrahlung sind vorteilhafterweise entsprechende Laser- und/oder Linsensysteme vorgesehen.
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So sind bspw. besonders vorteilhaft zur Verschmelzung eines Schmelzklebers nach dem Verschließen energiereiche Laser geeignet, die von schräg unten auf freie Oberflächen des Klebemittelauftrages gerichtet sind und/oder die radial nur auf den Bereich der Formenden gerichtet sind, unter welchen der Klebemittelauftrag angeordnet ist.
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Die sonstigen bekannten Prozessschritte vor und nach dem Verschließer, sind entsprechend in analoger Weise nach Bedarf kombinierbar. Dies sind geeignete Inspektions- und Kontrolleinheiten vor und/oder nach dem Verschließer, Reinigungs- und Hygienisierungseinheiten, um die Verunreinigungen abzusaugen und ggf. eine Entkeimung der Verschlüsse vorzunehmen. Insbesondere ist vorteilhafterweise nach dem Verschließer eine Verschlussinspektion vorzusehen, die die ordnungsgemäße Verschlussqualität und das Vorhandensein des Kronkorkens und ggf. erzeugte Sicherungsringe unterhalb des Kronkorkens überprüft
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Als Zuführsysteme dienen bekannte Einheiten, welche die Verschlüsse zum Verschließer transportieren und dabei die Ausrichtung und Lage berücksichtigen und festlegen. Die gewünschte Richtungsorientierung wird in derartigen Transporteinheiten beibehalten. Weiterhin erfolgt der Übergang der Kronkorken zum Verschließer über Pick & Place Station(en), über Einblasvorrichtungen oder sonstige geeignete Elemente.
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Bedarfsweise kann eine Mündungsdusche vor dem eigentlichen Verschließschritt vorgesehen werden, um bspw. Schaumreste wegzuspülen
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Der Verschließer selbst weist bekannte Verschließköpfe auf, die den beschriebenen Kronkorken applizieren können. Der Verschließer ist vorteilhafterweise ein Verschließer in umlaufender Bauweise mit einer Mehrzahl von Verschließerstationen, die mindestens je ein Verschlusswerkzeug umfassen.
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Dabei ist vorteilhafterweise nach der Verschließerposition oder -einheit eine Aushärt- und/oder Versprödungseinheit vorgesehen, diese kann aber auch ein integraler Bestandteil der Verschließerstation sein, die bedarfsweise aktiviert, d. h. zugeschaltet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4018121 A1 [0005]
- DE 1018121 A1 [0005]
- DE 4036306 A1 [0005]
- DE 3515334 A1 [0006]