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In der Verpackungsindustrie besteht ein genereller Bedarf an wiederverschließbaren Behältern, insbesondere solchen für Lebensmittel oder dergleichen. Die Behälteröffnung soll mit einer Abdeckung möglichst gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen werden können, wobei die Abdeckung insbesondere als sogenannter Originalitätsverschluss ausgebildet sein soll, d.h. es soll für den Kunden beim ersten Öffnen des Behälters sofort ersichtlich sein, ob sich der Behälter noch im Originalauslieferungszustand befindet, oder ob er bereits geöffnet wurde.
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Herkömmliche Verpackungslösungen sehen dazu beispielsweise eine am Umfangsrand der Behälteröffnung den Behälter ringförmig umlaufende Außennut vor, in der der äußere Umfangsrand der Abdeckung soweit einsinkt, dass er sich von Hand zum Öffnen der Abdeckung nicht greifen lässt. Erst nach Entfernen eines ringsegmentförmigen Teils der Außennut kann der Kunde an dem dann freiliegenden Abschnitt des Außenumfangs die Abdeckung aus der Nut nach oben ziehen, um an den Inhalt des Behälters zu gelangen. Der entfernbare Teil der Außennut ist durch entsprechende Markierungen gekennzeichnet und als Materialsollbruchstelle ausgebildet. Er stellt ein sogenanntes Originalitäts-Versiegelungselement dar, weil der Kunde bei Entfernung desselben weiß, dass der Behälter nicht mehr in seinem Originalzustand ist, sondern bereits wenigstens einmal geöffnet wurde.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Lösung für ein Verschlusssystem mit Originalitäts-Versiegelungselement zu schaffen, insbesondere eine möglichst gas- und wasserdichte Abdeckung, die für möglichst viele Behältertypen geeignet ist, deren Öffnungs- und Schließmechanismus für den Kunden leicht zu verstehen und zu betätigen ist, und die sich möglichst material- und kostensparend herstellen lässt.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt durch die im Anspruch 1 definierte Abdeckung. Diese zeichnet sich durch einen sogenannten Schnappmechanismus aus, bei dem die Stirnwand in bistabiler Weise zwischen einem in Aufsteckrichtung gewölbten ersten Zustand und einem entgegen der Aufsteckrichtung gewölbten zweiten Zustand verformbar ist, wobei mit dieser Verformung eine Vergrößerung des Abdeckungs-Außenrandes einhergeht, die sich zur klemmenden Befestigung der Abdeckung an dem Behälter oder einem sonstigen durch die Abdeckung zu verschließenden Element eignet. Das Originalitäts-Versiegelungselement wird dadurch realisiert, dass an der Abdeckung oder dem Behälter ein Sperrelement angebracht ist, das Dehnungsabschnitte am Randabschnitt der Abdeckung daran hindert, die für die Verformung der Stirnwand zwischen den beiden bistabilen Zuständen erforderliche Veränderung des Außenumfangs der Abdeckung zu bewirken. Dadurch kann die Abdeckung erst nach Entfernen des Versiegelungselements zwischen den beiden bistabilen Zuständen hin- und herschnappen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Abdeckung sind in den Unteransprüchen angegeben. Zu der Erfindung gehört auch ein aus der erfindungsgemäßen Abdeckung und dem Behälter mit der zu verschließenden Öffnung gebildetes Verschlusssystem.
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Vorzugsweise ist das Versiegelungselement an der Abdeckung und/oder dem Wandbereich über eine von außen gut erkennbare Perforation oder Materialausdünnung angebracht. So soll das Versiegelungselement beim ersten Öffnen des Behälters leicht von Hand entfernbar sein, ohne dass beim Abreißen die Abdeckung oder der Behälter in sonstiger Weise beschädigt wird.
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Grundsätzlich genügt es, wenn sich das Versiegelungselement zumindest über einen so großen Teilbereich des mit den Dehnungsabschnitten versehenen Randabschnitts erstreckt, dass das Versiegelungselement die für das Umschnappen der Abdeckung erforderliche Aufweitung der Dehnungsabschnitte zuverlässig unterbindet. Vorzugsweise ist das Versiegelungselement aber ringförmig entlang des gesamten Außenumfangs der Abdeckung ausgebildet und insbesondere direkt am äußersten Außenumfang der Abdeckung angeformt.
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Der Schnappmechanismus der Abdeckung kann dadurch realisiert sein, dass am Randabschnitt Einfaltungen gebildet sind, die sich bei entferntem Versiegelungselement bis zum äußersten Außenrand der Abdeckung erstrecken und sich beim Umschnappen der Abdeckung von ihrem eingefalteten Zustand in einen ausgebreiteten Zustand aufspannen können, um so die gewünschte Vergrößerung des Abdeckungsaußenumfangs zu erzielen.
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Der Schnappmechanismus ist in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2015 103 036 A1 genauer beschrieben, auf deren Inhalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird. Die Einfaltungen lassen sich bei im Wesentlichen homogener Wandstärke besonders kostengünstig in einem Stück durch ein sogenanntes Thermoverfahren (auch Warmformen, Tiefziehen oder Vakuum-Tiefziehen genannt) aus Kunststoff herstellen. Als Basisstoffe eignen sich dabei insbesondere Dünnfilme aus thermoplastischen Kunststoffen wie PET, PS und PP. Alternativ lassen sie sich aber beispielsweise auch im Spritzgussverfahren herstellen, das insbesondere mehr Freiheiten bei der dreidimensionalen Formgebung erlaubt und auch ein Herstellen der Dehnungsabschnitte mit durch unterschiedliche Materialdicken gebildeten Dehnungsnuten bzw. Einfaltungen zulässt.
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Alternativ können die Dehnungsabschnitte statt der Einfaltungen auch aus einer weicheren Materialkomponente gebildet sein als der überwiegende Rest der Randabschnitte. Solche Abdeckungen lassen sich besonders gut in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren herstellen, und sind in der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung
DE 20 2015 105 951 U1 genauer beschrieben. Auf den Inhalt dieser Anmeldung wird ebenfalls in vollem Umfang Bezug genommen. Bevorzugte Materialien für die erste (weichere) Komponente sind: thermoplastische Elastomere (TPE) und thermoplastisches Urethan (TPU). Bevorzugte Materialien für die zweite (härtere) Komponente sind: Polycarbonat (PC), Akrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Polystyrol (PS).
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Wichtig für die vorliegende Erfindung ist unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Dehnungsabschnitts, dass der Randabschnitt durch das Originalitäts-Versiegelungselement, das im Folgenden auch als Siegelring bezeichnet wird, im Originalzustand zuverlässig daran gehindert wird, sich in dem für den Schnappmechanismus erforderlichen Umfang aufzuweiten bzw. zusammenzuziehen. Erst nach Entfernen des Siegelrings soll die Schnappfunktion der Abdeckung aktiviert sein.
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In der vorliegenden Beschreibung wird das Verschlusselement der zu verschließenden Öffnung allgemein als Abdeckung bezeichnet. Greift die Klemmbefestigung der Abdeckung außen an der Öffnungswand an, so wird die Abdeckung als Kappe bezeichnet; klemmt die Abdeckung hingegen innen gegen die Öffnungswand, so wird sie als Deckel bezeichnet.
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Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigt:
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1a eine Querschnittsansicht eines Verschlusssystems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Verschlusskappe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in geschlossener Stellung;
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1b einen vergrößerten Ausschnitt A der 1a;
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1c das Verschlusssystem gemäß 1a in offener Stellung;
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2a eine Querschnittsansicht eines Verschlusssystems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Verschlusskappe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in geschlossener Stellung;
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2b einen vergrößerten Ausschnitt B der 2a;
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2c eine erste modifizierte Bauart der Verschlusskappe des zweiten Ausführungsbeispiels in dem vergrößerten Ausschnitt;
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2d das Verschlusssystem gemäß 2a in geöffneter Stellung;
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3a eine Querschnitts-Teilansicht eines weiteren Verschlusssystems mit einer zweiten modifizierten Bauart der Verschlusskappe des ersten Ausführungsbeispiels;
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3b eine Querschnitts-Teilansicht eines weiteren Verschlusssystems mit einer dritten modifizierten Bauart der Verschlusskappe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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4a eine Querschnittsansicht eines Verschlusssystems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Verschlussdeckel gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in geschlossener Stellung;
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4b einen vergrößerten Ausschnitt C der 4a;
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4c das Verschlusssystem gemäß 4a in offener Stellung;
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5a eine Querschnittsansicht eines Verschlusssystems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Verschlussdeckel, bei dem ein viertes und ein fünftes Ausführungsbeispiel als alternative Varianten dargestellt sind, in geschlossener Stellung;
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5b einen vergrößerten Ausschnitt D der 5a;
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5c einen vergrößerten Ausschnitt E der 5a;
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5d das Verschlusssystem gemäß 5a in offener Stellung;
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6a eine Querschnitts-Teilansicht eines erfindungsgemäßen Verschlusssystems mit einer Variante des vierten Ausführungsbeispiels in geschlossener Stellung;
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6b eine Draufsicht auf die Teilansicht der 6a;
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6c eine Querschnitts-Teilansicht eines erfindungsgemäßen Verschlusssystems mit einer weiteren Variante des vierten Ausführungsbeispiels in geschlossener Stellung;
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6d eine Draufsicht auf die Teilansicht der 6c;
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7a eine Querschnittsansicht eines Verschlusssystems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Verschlussdeckel gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel in geschlossener Stellung;
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7b einen vergrößerten Ausschnitt F der 7a;
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8a eine Querschnitts-Teilansicht eines Verschlusssystems gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in geschlossener Stellung;
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8b Querschnitts-Teilansicht eines Verschlusssystems gemäß einer Variante des siebten Ausführungsbeispiels in geschlossener Stellung; und
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9a eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines in Mehrkomponenten-Spritzgusstechnik hergestellten Verschlussdeckels nach Entfernung des Versiegelungselements;
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9b eine Draufsicht auf den Deckel der 9a;
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10a eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer durch ein Thermoverfahren tiefgezogenen Verschlusskappe nach Entfernung des Versiegelungselements; und
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10b eine Draufsicht auf die Kappe der 10a.
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In der 1a ist eine Kappe 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, die in Klemmbefestigung außen an der Wand 2 einer zu verschließenden Öffnung 1 eines Behälters oder einem sonstigen durch die Abdeckung zu verschließenden Element sitzt. Die Kappe 10 weist eine Stirnwand 11 von im Wesentlichen kreisförmiger Grundform auf, an deren Umfangsrand ein ringförmiger Randabschnitt 12 angeformt ist. Der Randabschnitt 12 weist eine im Wesentlichen axial, d.h. entlang der Aufsteckrichtung, verlaufenden Mittelabschnitt 17 und einen quer dazu, d.h. in radialer Richtung verlaufenden, Lippenabschnitt 18 auf. An dem Mittelabschnitt 17 sind radial nach innen vorstehende Rastnoppen 19 ausgebildet, die zu einem klemmenden Eingriff in eine Ringnut 3 am Außenumfang der Öffnungswand 2 ausgelegt sind.
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Um den Winkel µ, den die Stirnwand 11 und der Randabschnitt 12 in ihrem Übergangsbereich einschließen für beide bistabilen Zustände konstant zu halten, sollte das Kappenmaterial über eine ausreichende Steifigkeit verfügen. Dies gelingt erfindungsgemäß bei einer im Thermoverfahren hergestellten Abdeckung mit im Wesentlichen homogener Wandstärke dadurch, dass im Übergangsbereich zwischen Stirnwand 11 und Randabschnitt 12 Versteifungsrippen 13 vorgesehen sind. Bei anderen Herstellungsverfahren, beispielsweise einem Spritzgussverfahren, können die Versteifungsbereiche 13 auch als Bereiche erhöhter Materialdicke ausgebildet sein. Bei einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren können diese Bereiche auch durch Verwendung einer härteren Materialkomponente ausgebildet sein. Die 1a zeigt einen Querschnitt durch die Kappe 10 in einem Umfangsabschnitt, in dem ein Versteifungsbereich 13 vorgesehen ist. Die Versteifungsbereiche können aber intermittierend nur an einigen Umfangsabschnitten vorhanden sein, während der Übergangsbereich zwischen Stirnwand 11 und Randabschnitt 12 ansonsten unversteift bleibt.
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An der Stirnwand 11 ist ferner ein zylinderförmiges Griffelement 15 (sogenannter Griffdom) angeformt, an dem sich die Kappe 10 gut greifen und in axialer Richtung ohne zu verkanten von der Öffnung 1 abziehen lässt. Zur Verbesserung der Griffigkeit können an einem Umfangsrand des Griffelements 15 zusätzliche Griffnoppen 16 angebracht sein, die die Abrutschsicherheit erhöhen.
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Wie in der 1b genauer dargestellt ist, weist der Lippenabschnitt 18 des Randabschnitts 12 erfindungsgemäß einen durch eine als Sollbruchstelle ausgebildete Materialverdünnung oder Perforation 18b abtrennbaren Siegelring 18a auf. Der Siegelring 18a ist über die Material-Perforation 18b mit dem Mittelabschnitt 17 verbunden und soll verhindern, dass sich (im Querschnitt der Zeichnung nicht dargestellte – siehe aber 9 und 10) Dehnungsabschnitte im Mittelabschnitt 17 bei einem Herunterdrücken des Griffdoms 15 nach unten aufweiten können. Dazu ist es wichtig, dass der Siegelring 18a keine derartigen Dehnungsabschnitte enthält, d.h. bei Herstellung der Kappe 10 in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren zumindest überwiegend und vorzugsweise durchgehend aus einer härteren Materialkomponente besteht als die Dehnungsabschnitte bzw. bei einer Herstellung in einem Tiefziehverfahren keine Einfaltungen aufweist, die bis an den äußersten Umfangsrand der Abdeckung 10 heranreichen.
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Wie in 1c dargestellt, soll sich die Kappe 10 erst nach Entfernung des Siegelrings 18a in den zweiten bistabilen Zustand verformen können, bei dem die Stirnwand 11 in eine konkave Form umschnappt, und sich der Randabschnitt 12 unter Beibehaltung eines unveränderten Übergangswinkels µ aufweitet. Die Aufweitung des Randabschnitts 12 ist nur deshalb möglich, weil ein Aufweiten der Dehnungsabschnitte bei fehlendem Siegelring 18a nicht mehr unterbunden wird. Durch Festhalten des Randabschnitts 12 und gleichzeitiges Anheben des Griffdoms 15 kann die in 1c gezeigte Abdeckung wieder in ihre geschlossene Stellung gebracht werden.
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Das zweite Ausführungsbeispiel der Verschlusskappe 20 wird unter Bezugnahme auf die 2a–d erläutert. Funktion und Bauart der Stirnwand 21, des Randabschnitts 22, der Versteifungsbereiche 23, des Griffdoms 25 und der Griffnoppen 26 sind analog zu dem in der 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel und sollen hier nicht nochmals erläutert werden. Ein Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht lediglich in dem Übergang von dem Mittelabschnitt 27 in den Lippenabschnitt 28. Dieser ist in zwei Varianten dargestellt, wobei die in der 2c gezeigte Variante gut im Thermoformverfahren herstellbar ist, während die in der 2b gezeigte Variante im Spritzgussverfahren, vorzugsweise in einem Mahrkomponenten-Spritzgussverfahren herstellbar ist.
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Wie in der 2c zu sehen, verläuft der Mittelabschnitt 27 in dem gezeigten Querschnitt so, dass er nicht mehr rechtwinklig in den Lippenabschnitt 28 übergeht (wie in der 1), sondern einen Krümmungsradius beschreibt, der durch das Ausbilden der Dehnungsabschnitte als Einfaltungen bzw. als Materialausbuchtungen im Mittelabschnitt 27 bedingt ist. Für das Funktionieren des äußersten Endes des Lippenabschnitts 28 als Originalitäts-Versiegelungselement 28a genügt es, wenn wenigstens der Siegelring 28a keine Dehnungsabschnitte aufweist und erst bei Entfernen des Siegelrings 28a entlang der Perforation 28b die Dehnungsnuten in dem Mittelabschnitt 27 und dem verbleibenden Lippenabschnitt 28c bis zum äußersten Außenrand der Abdeckung 20 heranreichen. Dann (und erst dann) kann sich die Kappe 20 beim Umspringen in den konkaven bistabilen Zustand der 2c in ihrem Randabschnitt 22 so aufweiten, dass die Kappe 20 von der zu verschließenden Öffnung 1 abgenommen werden kann. Der verbleibende Lippenabschnitt 28c kann nützlich sein, wenn die Abdeckung 20 nicht als Kappe sondern als Deckel eingesetzt werden soll, wie in der 4 und 5 genauer dargestellt und erläutert werden soll.
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In der 2c ist das gleiche Prinzip dargestellt, wobei allerdings hier die Materialstärke des Siegelrings 28a fertigungstechnisch bedingt größer sein kann als die der Stirnwand 21 und auch so dargestellt ist. 2d zeigt (analog zur 1c) die Kappe 20 in geöffneter Stellung bei entferntem Siegelring 28a.
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Die 3a und 3b zeigen zwei bevorzugte Varianten des ersten Ausführungsbeispiels der Kappe 10, die Vereinfachungen in der Herstellungstechnik betreffen. Bei der Variante gemäß 3a verläuft der Siegelring 18a in nach unten abgewinkelter Form. Ein solcher Winkelabschnitt lässt sich besonders gut in Tiefziehtechnik herstellen und hat (ebenso wie die Ursprungsvariante gemäß 1) den Vorteil, dass die Perforation 18b zwischen Siegelring 18a und Mittelabschnitt 17 nach dem Tiefziehvorgang durch ein Stanzwerkzeug von oben erfolgen kann.
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Bei der Variante gemäß 3b verläuft der Siegelring 18a in einem Winkel von etwa 45° schräg zum in Aufsteckrichtung verlaufenden Mittelabschnitt 17. Hier kann man die Perforation 18b zwischen dem Mittelabschnitt 17 und dem Siegelring 18a dadurch herstellen, dass ein die Kappe 10 von der Seite umgreifendes Stanzwerkzeug angesetzt wird. Solche Stanzvorgänge sind besonders bei einer Herstellung im Spritzgussverfahren üblich und leicht einsetzbar.
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Die 4a zeigt das dritte Ausführungsbeispiel bei dem die Abdeckung nicht mehr als von außen klemmende Kappe, sondern als innen in der Öffnungswand 2 sitzender Deckel 30 ausgebildet ist. Anders als bei der Kappe ist dann der konkave bistabile Zustand mit dem größeren Außendurchmesser der geschlossene Zustand, während der konvexe bistabile Zustand mit dem kleinere Außendurchmesser der geöffnete Zustand ist. Außerdem ist der Übergangswinkel µ zwischen Stirnwand 31 und Randabschnitt 32 hier nicht mehr größer sondern kleiner als 90°. Ansonsten ist die Funktion der Stirnwand 31, des Randabschnitts 32, des Versteifungsbereichs 33, des Mittelabschnitts 37 und des Lippenabschnitts 38 mit Perforation 38b und Siegelring 38c aber genauso wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel der 2 und soll daher hier nicht näher erläutert werden.
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Anders als bei den zwei bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen weist der Wandabschnitt 2 der Behälteröffnung 1 keine außen liegende Umfangsnut, sondern eine innen liegende Nut 4 auf, die in einem nach innen vorspringenden Absatz 5 endet, der verhindern soll, dass der Deckel 30 in die Öffnung 1 hineinfällt. Außerdem ist das Griffelement 35 nicht mehr als Griffdom ausgebildet, sondern als Bügelgriff. Zwischen den verschiedenen Griffformen kann je nach Herstellungstechnik und den gewünschten Anforderungen an das Griffelement frei gewählt werden.
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Wie besonders gut in der 4c zu sehen ist, kann der nach Abreißen des Siegelrings 38a entlang der Perforation 38b verbleibende Lippenabschnitt 38c sich in die Innennut 4 einspreizen und so einen sicheren Sitz des Deckels 30 auf der zu verschließenden Öffnung 1 bewirken. Außerdem befindet sich der Griff 35 in der in 4a gezeigten geschlossenen Stellung so weit innerhalb der Öffnung 1, dass ein unbeabsichtigtes Öffnen durch einen Stoß auf den Griff 35 sehr unwahrscheinlich ist.
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5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Deckel 40 eine deutlich flachere Form aufweist als bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen. Der Übergangswinkel µ zwischen Stirnwand 41 und Randabschnitt 42 ist hier nämlich nicht mehr in der Nähe von 90° sondern ca. 160° bis 170°. Die Funktion der Stirnwand 41, des Randabschnitts 42, des Versteifungsbereichs 43 und des Griffelements 35 ist aber genauso wie in dem dritten Ausführungsbeispiel der 4 und soll daher hier nicht näher erläutert werden.
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5 erläutert anhand von zwei illustrativen Beispielen, wie der in der 4 nur schematisch gezeigte Siegelring 38a entfernt werden kann. Dazu wurden in der 5 zwei Modifikationen in einer einzigen schematischen Darstellung veranschaulicht. Auf der linken Seite der 5a endet der Siegelring 48a in einer aus der Innennut 4 herausragenden Lasche 48A, mittels der er von oben ergriffen und entlang der Perforation 48b entfernt werden kann. Diese Variante beruht im Wesentlichen auf dem in der 4 veranschaulichten Grundprinzip und unterscheidet sich von diesem nur in der Länge und der räumlichen Orientierung des Siegelrings 48a. Dahingegen ist auf der rechten Seite der 5a eine weitere Variante dargestellt, die sich von den bisher gezeigten Varianten und Ausführungsbeispielen grundsätzlich unterscheidet und weiter unten genauer erläutert wird.
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Der vergrößerte Ausschnitt D der 5b zeigt, dass der Siegelring 48a im Wesentlichen wie bei der 4 am radial äußersten Rand des Deckels 40 angeformt ist und sich durch einen beispielsweise während der Montage des Deckels 40 auf dem Behälter verbogenen Abkantungsfortsatz in Form einer Grifflasche 48A so weit aus dem Behälter nach oben erstreckt, dass er zum Entfernen des Siegelrings 48a leicht an der Perforation 48b von dem Randabschnitt 42 abgetrennt werden kann. Erst dann können sich die in dem Randabschnitt 42 gebildeten Dehnungsnuten (im hier gezeigten Schnitt nicht dargestellt – siehe aber 9) beim Umspringen zwischen den zwei bistabilen Zuständen der Stirnwand 41 aufweiten bzw. zusammenziehen.
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Bei der in der 5c gezeigten Variante sitzt der Siegelring 42a nicht mehr am äußersten radialen Ende des Randabschnitts 42, sondern darüber, erstreckt sich also ausgehend von dem Randabschnitt 42 nach oben entgegen der Aufsteckrichtung. An dieser Position lässt sich der Siegelring 42a beispielsweise in einem Spritzgussverfahren an der Abdeckung 40 anformen. Auch an dieser Position vermag der Siegelring 42a ein Aufweiten der Dehnungsabschnitte im Randabschnitt 22 zu verhindern, weil er die Bereiche zwischen zwei Dehnungsabschnitten verbindet und auf Grund seiner Materialeigenschaften (bei Mehrkomponenten-Spritzgusstechnik das härtere Material) die für die Dehnungsabschnitte vorgesehene Materialdehnung nicht bzw. nicht im geforderten Ausmaß mitgeht.
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Erst nach Entfernung des Siegelrings 42a an der dafür vorgesehenen Perforation 42b bzw. Sollbruchstelle fällt diese Beschränkung weg und der Deckel 40 kann in die in 5d gezeigte offene Stellung umspringen. Zusätzlich kann bei der Variante gemäß 5c am äußersten Außenumfang des Randabschnitts 22 eine Gummidichtung 42c angebracht sein, die einen dichtenden Verschluss der Öffnung 1 durch ihren festen Sitz in der Innennut 4 ermöglicht.
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Das Ausführungsbeispiel des Deckels 40 gemäß der 5 unterscheidet sich insbesondere von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen durch den besonders großen Winkel µ im Übergangsbereich zwischen Stirnwand 41 und Randabschnitt 42. Dadurch hat der Deckel 40 eine ansprechende äußere Form und es kann eine besonders effektive Vergrößerung des Außendurchmessers beim Umspringen zwischen den zwei bistabilen Zuständen bewirkt werden.
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Die 6 soll Möglichkeiten veranschaulichen, wie der erfindungsgemäße Siegelring 48a beim erstmaligen Öffnen der Abdeckung von dem Behälter abgezogen werden kann. Dazu sind zwei Modifikationen des in der 5b gezeigten Ausführungsbeispiels dargestellt.
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In der 6b ist zu sehen, dass der obere Rand 6 der zu verschließenden Behälteröffnung 1 eine Aussparung 7 aufweist, durch die der Siegelring 48a wie in 6a gezeigt an seiner Lasche 48A von oben gut zu greifen ist. Es kann aber ebensogut ein nach unten aus der Aussparung hervorstehender Siegelring 48a vorgesehen werden, wie er in den 6c und 6d dargestellt ist.
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Der Siegelring 48a lässt sich in beiden Fällen dadurch von der Abdeckung entfernen, dass er an der Lasche 48A von Hand ergriffen und durch Ziehen nach rechts in der Zeichnung entlang seiner Perforation 48b entfernt wird. Ebensogut ist es auch möglich, den Siegelring 48a an seiner Lasche 48A festzuhalten, während man den Behälter dreht, so dass sich der Siegelring 48a entlang der Umfangsperforation 48b von dem Deckel löst.
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In der 7a ist ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verschlusssystems dargestellt. Hier ist der Siegelring 58a nicht nur am äußersten Umfangsrand des Randabschnitts 52 (als Teil von dessen Lippenabschnitt 58) angeformt, sondern auch mit dem obersten Umfangsrand 6 der Behälterwand 2 verbunden. Die Perforation 58b befindet sich dann an dem Punkt des Lippenabschnitts 58, an dem die Dehnungsabschnitte (nicht gezeigt – siehe aber 10) enden.
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Wie in der 7b dargestellt ist, sollte zwischen der Abstufung 5 und dem Lippenabschnitt 58 ein Luftspalt verbleiben, damit der Deckel 50 zum Ablösen des Siegelrings 58a ein Stück nach unten durchgedrückt werden kann. Nachdem die Perforation 58b gerissen ist, verbleibt der Siegelring 58a vorzugsweise am Wandabschnitt 2. Dann kann der verbleibende Lippenabschnitt 58c des Deckels 50 dichtend in den als Innennut 4 dienenden Spalt zwischen dem Siegelring 58a und der Abstufung 5 eingreifen, wenn er in die geschlossene Stellung (nicht gezeigt) gebracht wird.
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Die Funktion und Bauart der Stirnwand 51, des Randabschnitts 52, des Versteifungsbereichs 53, des Griffdoms 55 und der Griffnoppen 56 sind analog zu dem in der 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel und sollen hier nicht nochmals erläutert werden.
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Die 8 zeigt schematisch noch die Möglichkeit, den Siegelring nur an einem Abschnitt des Umfangsrands 6 der Behälterwand 2 anzubringen. Gemäß diesem siebten Ausführungsbeispiel bildet der Siegelring 6a, wie in der der 8a gezeigt, einen ausgehend vom Innenumfang des Umfangsrands 6 nach innen vorspringenden Fortsatz, der sich entlang der Perforation 6b von dem Wandabschnitt 2 der Behälteröffnung 1 lösen lässt. Der Deckel 60 weist dann keinen eigenen Siegelring mehr auf.
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Bei der Variante des siebten Ausführungsbeispiels, die in der 8b gezeigt ist, ist der ringförmige Siegelring 6a so ausgebildet, dass er das komplette obere Umfangsende der Behälterwand 2 bildet. In beiden Fällen sperrt der Siegelring 6a die für das Umspringen des Deckels 69 erforderliche vertikale Bewegung des Deckel-Randabschnitts und verhindert so, dass der Deckel 60 bei unversehrtem Siegelring 6a in seine geöffnete Stellung gebracht werden kann.
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In den 9 und 10 soll nun noch das Grundprinzip eines Schnappdeckels in zwei Ausführungsvarianten erläutert werden. Beide gezeigten Varianten stellen die Abdeckung 70, 80 bei bereits entferntem Siegelring dar.
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Der in den 9a und 9b gezeigte Deckel 70 weist eine Stirnwand 71 von im Wesentlichen kreisförmiger Grundform auf, an deren Umfangsrand ein ringförmiger Randabschnitt 72 angeformt ist. Die 9a zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellt Seitenansicht. In der linken Hälfte der Figur ist der Deckel 70 von der Seite zu sehen, während er in der rechten Hälfte innen aufgeschnitten ist, so dass man die hintere Innenseite des Deckels 70 sieht.
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Der Deckel 70 ist in seiner offenen Stellung gezeigt, d.h. die Stirnwand 71 befindet sich, wie in der 7a zu sehen, in ihrem konvexen, nach oben gewölbten bistabilen Zustand. Schnappt die Stirnwand 71 in ihren konkav nach unten (d.h. in Aufsteckrichtung) gewölbten Zustand, so erhöht sich der Außenumfang des Randabschnitts 72, so dass ein radiales Ende des Randabschnitts 72 in Eingriff mit einer Innennut 4 im Wandbereich 2 der zu verschließenden Öffnung 1 gelangen kann.
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Um den Winkel µ, den die Stirnwand 71 und der Randabschnitt 72 in ihrem Übergangsbereich einschließen, konstant zu halten, sollte das Deckelmaterial über eine ausreichende Steifigkeit verfügen. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass der Übergang zwischen Stirnwand 71 und Randabschnitt 72 wenigstens in Teilabschnitten, vorzugsweise aber über den gesamten Umfang, eine höhere Materialstärke aufweist als der Zentralbereich der Stirnwand 71.
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Die Vergrößerung des Außenumfangs im (nicht gezeigten) konkaven bistabilen Zustand gegenüber dem in 9a gezeigten konvexen Zustand erfordert eine ausreichende Dehnungsflexibilität des umlaufenden Randabschnitts 72. Dies gelingt erfindungsgemäß durch umlaufend (vorzugsweise äquidistant) angeordnete Dehnungsabschnitte 74a aus der weicheren zweiten Materialkomponente, die sich mit Zwischenabschnitten 74b aus der härteren ersten Materialkomponente abwechseln. Wie in der 9b dargestellt, setzen die Dehnungsabschnitte 74a am Übergangsbereich zwischen Stirnwand 71 und Randabschnitt 72 an und verbreitern sich zum radialen Außenrand hin.
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Der Randabschnitt 72 endet sowohl in seinen Dehnungsabschnitten 74a als auch in seinen Zwischenabschnitten 74b in einem umlaufenden Rastring 79, der ebenfalls aus einer weicheren Materialkomponente geformt ist, vorzugsweise der gleichen, wie die Dehnungsabschnitte 74a. Dieser umlaufende Rastring 79 verleiht dem dünnwandigen Deckel 70 zusätzliche Formstabilität, ist aber auch ausreichend elastisch, um die Vergrößerung des Außenumfangs in der konkaven Umklapp-Position zu ermöglichen.
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Schließlich weist der Deckel 70 noch ein zentrisch an seiner Stirnwand 71 angeformtes Griffelement 75 in Form eines Henkels bzw. Bügels. Dieser lässt sich von Hand oder mit einem Haken oder dergleichen sicher und zuverlässig fassen, um den Deckel 70 auf die zu verschließende Öffnung 1 zu stecken und von dieser ohne seitliches Verkanten wieder abzuziehen.
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Als Herstellungsverfahren für den Deckel 70 eignet sich das bereits erwähnte Mehrkomponenten-Spritzgießen aus einem oder mehreren thermoplastischen Kunststoffen besonders gut. Durch die Mehrkomponenten-Technik kann für die Stirnwand 71 und die Zwischenabschnitte 74b eine erste (Basis-)Komponente gespritzt werden, während die Dehnungsabschnitte 74a ebenso wie der Rastring 79 aus einer weicheren zweiten Komponente in einem einzigen Herstellungsvorgang direkt angespritzt werden. Auch eine optionale dritte (besonders harte) Materialkomponente für den Übergangsbereich zwischen Stirnwand 71 und Randabschnitt 72 kann in einem einzigen Mehrkomponenten-Spritzguss direkt angespritzt werden.
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Die in den 10a und 10b gezeigte Verschlusskappe 80 lässt sich in besonders materialsparender und kostengünstiger Weise durch ein Thermoverfahren herstellen. Die Kappe 80 weist eine Stirnwand 81 von im Wesentlichen kreisförmiger Grundform auf, an deren Umfangsrand ein ringförmiger Randabschnitt 82 angeformt ist. Der Randabschnitt weist, einen im Wesentlichen axial, d.h. entlang der Aufsteckrichtung verlaufenden Mittelabschnitt 87 und einen quer dazu, d.h. in radialer Richtung verlaufenden Lippenabschnitt 88 auf. An dem Mittelabschnitt 87 sind vorzugsweise radial nach innen vorspringende Rastnoppen 89 ausgebildet, die zu einem klemmenden Eingriff in eine Öffnungs-Außenwand (insbesondere in eine darin vorgesehene Ringnut) ausgelegt sind.
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Die Kappe 80 ist in ihrer offenen Stellung gezeigt, d.h. die Stirnwand 81 befindet sich, wie in der 10a zu sehen, in ihrem konkav nach unten (d.h. in Aufsteckrichtung) gewölbten bistabilen Zustand. Schnappt die Stirnwand 81 in ihren konvexen, nach oben gewölbten Zustand, so verringert sich der Innen- und Außenumfang des Randabschnitts 82, so dass die Rastnoppen 89 in Eingriff mit dem Wandbereich der zu verschließenden Öffnung gelangen.
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Entscheidend für das Funktionieren des Schnappmechanismus ist es, den Winkel µ, den die Stirnwand 81 und der Randabschnitt 82 in ihrem Übergangsbereich einschließen, für beide bistabile Zustände konstant zu halten. Dazu sollte das Kappenmaterial über eine ausreichende Steifigkeit verfügen. Dies gelingt erfindungsgemäß bei im Thermoverfahren hergestellten Abdeckungen 80 mit im Wesentlichen homogener Wandstärke dadurch, dass im Übergangsbereich zwischen Stirnwand 81 und Randabschnitt 82 Versteifungsrippen 83 vorgesehen sind. Diese Versteifungsrippen 83 verlaufen vom radial äußeren Bereich der Stirnwand 81 radial nach außen und erstrecken sich bis in den Mittelabschnitt 87 des Randbereichs 82. Sie stellen somit nach dem Prinzip der Sicke eine quer zur Materialebene verlaufende Erhebung bzw. Vertiefung dar, die eine Versteifung der Abdeckung 80 im Bereich des Winkels µ schafft.
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Die Vergrößerung des Außenumfangs im gezeigten konkaven bistabilen Zustand gegenüber dem (nicht gezeigten) konvexen Zustand erfordert ferner eine ausreichende Dehnungsflexibilität des umlaufenden Randbereichs 82. Dies gelingt erfindungsgemäß durch umlaufend (vorzugsweise äquidistant) angeordnete Dehnungsnuten 84a, die am oberen, an die Stirnwand 81 angrenzenden Rand des Mittelabschnitts 87 ansetzen und von dort schräg nach außen zum radial äußeren Rand des Lippenabschnitts 88 verlaufen, während der Mittelabschnitt 87 im übrigen Bereich 84b abseits der Dehnungsnuten 84a ja axial, d.h. längs der Aufsteckrichtung nach unten verläuft und von dort im Wesentlichen rechtwinklig in den Lippenabschnitt 88 übergeht.
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Die so geschaffenen Einfaltungen des Randabschnitts 82 schaffen Dehnungsnuten 84a, die in ihrem Aufbau Schwimmhäuten ähneln und eine gewünschte Vergrößerung des Außenumfangs bzw. Durchmessers der Abdeckung 80 zwischen den beiden bistabilen Zuständen ermöglichen. Es ist darauf zu achten, dass die Einfaltungen bis zum äußersten Außenrand reichen, d.h. dass die Dehnungsnuten 84a am Außenumfang des Lippenabschnitts 88 radiale Öffnungen 84c bilden. Mit diesen etwa halbkreisförmigen Öffnungen 84c kann sich der Randabschnitt 82 im konkav nach unten geklappten Zustand tatsächlich "auffalten" und seinen Außenumfang gegenüber dem konvex nach oben geklappten Zustand vergrößern.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine mit einem bistabilen Schnappmechanismus arbeitende Abdeckung 10...80 zum Aufstecken auf eine zu verschließende Öffnung 1 eines Behälters oder einem sonstigen durch die Abdeckung zu verschließenden Element. An der Abdeckung 10...80 und/oder einem Behälter-Wandbereich 2 ist ein beim ersten Öffnen des Behälters zu entfernendes Originalitäts-Versiegelungselement 18a...58a; 42a; 6a angebracht, das vor seiner Entfernung einen für den Schnappmechanismus erforderlichen Dehnungsabschnitt 74a, 84a daran hindert, die für die Verformung der Abdeckungs-Stirnwand 11...81 zwischen den beiden bistabilen Zuständen erforderliche Veränderung des Außenumfangs der Abdeckung 10...80 zu bewirken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015103036 A1 [0009]
- DE 202015105951 U1 [0010]
