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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschlusskappe aus Kunststoff für eine Öffnung eines Flüssigkeitsbehälters, wobei die Verschlusskappe Einrichtungen zur formschlüssigen Verbindung mit der Öffnung beziehungsweise einem die Öffnung umgebenden Rand oder Behälterhals, sowie eine Kopfplatte aufweist, welche im Gebrauch die Öffnung abdeckt.
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Derartige Verschlüsse sind in zahlreichen Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt. In der Lebensmittel - bzw. Getränkeindustrie, aber auch in der chemischen Industrie werden bestimmte Flüssigkeiten vorwiegend oder ausschließlich in lichtundurchlässigen Behältern abgefüllt, um den Zustand zum Zeitpunkt der Abfüllung über längere Zeit aufrecht zu erhalten, da sich der Behälterinhalt ansonsten durch einfallendes Licht verändern würde. Licht im sichtbaren Bereich und erst recht im ultravioletten Bereich löst in manchen Flüssigkeiten chemische- oder biologische Prozesse aus, die für das betreffende Produkt in nachteiliger Weise verändern, zum Beispiel die Haltbarkeitsdauer reduzieren, und die deshalb unerwünscht sind. Zu entsprechend empfindlichen Flüssigkeiten zählt auch Milch, da die darin enthaltenen Vitamine leicht durch Licht im kurzwelligen sichtbaren und UV-Bereich zerstört werden. Wegen anderer Vorteile streben Molkereien zum Teil die Verpackung von Milch in lichtdichten Kunststoffflaschen an, für welche dann auch entsprechend lichtdichte Verschlüsse benötigt werden.
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Aus diesem Grund werden Behälter aus einem lichtundurchlässigen Material verwendet und auch ansonsten teilweise transparente Kunststoffbehälter werden entweder entsprechend eingefärbt oder beschichtet, sodass durch die Wand des Behälters keinerlei Licht in das Innere des Behälters eindringen kann.
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Die meisten derartigen Behälter weisen jedoch Kunststoffverschlüsse bzw. Verschlusskappen aus Kunststoff auf, die die Bedingung der Lichtundurchlässigkeit nicht erfüllen. Dem Einfluss der durch einen teilweise transparenten Kunststoffverschluss abgedeckten Behälteröffnung wurde bisher nur wenig Beachtung geschenkt, weil ein Verschluss bzw. eine Verschlusskappe nur einen kleinen Teil der Oberfläche eines verschlossenen Behälters ausmacht.
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Demzufolge kann es geschehen, insbesondere wenn die Behälter beispielsweise, wenn auch nur für kurze Zeit, einer direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, die auch möglicherweise noch senkrecht auf eine Verschlusskappe auftrifft, dass Licht in einem Umfang in das Behälterinnere eindringt, welches die unerwünschten chemischen, biologischen oder biochemischen Prozesse in dem Behälterinhalt auslöst.
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Dies schränkt allerdings die Verwendung von Kunststoffbehältern, insbesondere PET-Flaschen, die lichtundurchlässig beschichtet sind, unnötig ein.
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Die meisten Kunststoffe, die für Behälterverschlüsse verwendet werden, wie zum Beipiel HDPE (Hochdichtes Polyethylen) und PP (Polypropylen), sind zumindest in gewissen Wellenlängenbereichen des sichtbaren Lichtes transparent, jedenfalls in ausreichendem Umfang, um unter ungünstigen äußeren Bedingungen lichtempfindliche Flüssigkeiten in ansonsten lichtundurchlässigen Behältern zu beeinträchtigen. Dies gilt umso mehr, als im Zuge von Auflagen und Bedingungen für die Verwendung von Kunststoffmaterialien allgemein und Kunststoffverschlüssen im Besonderen die Tendenz besteht, die Verschlüsse immer dünnwandiger und leichter herzustellen, ohne jedoch ihre den Behälter verschließende und abdichtende Funktion zu beeinträchtigen.
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Es versteht sich, dass durch einen Kunststoffverschluss umso mehr Licht in einen Behälter eindringen kann, je dünnwandiger die Verschlusskappe und insbesondere deren Kopfplatte ist, welche die Behälteröffnung abdeckt. Durch Einfärbung des Kunststoffes kann man zwar die Transparenz und insbesondere die transparenten Frequenzbereiche des Kunststoffmaterials eingrenzen, jedoch gelingt es mit den üblich farbigen Kunststoffmaterialien in ökonomisch sinnvollen und rechtlich zulässigen Pigmentkonzentrationen nicht, den in Durchtritt von Licht im gesamten sichtbaren Frequenzbereich und eventuell noch darüber hinaus ausreichend zu verhindern.
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Andererseits sind Verschlusskappen aus farbigen Kunststoffe von den Herstellern beziehungsweise Abfüllern der Flüssigkeit häufig auch ausdrücklich erwünscht, um beispielsweise ein entsprechendes Branding zu erzeugen oder um beispielsweise unterschiedliche Varianten der abgefüllten Produkte beziehungsweise Flüssigkeiten schon anhand der Verschlussfarben zu unterscheiden.
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Gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verschlusskappe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kopfplatte des Verschlusses mindestens eine Schicht aufweist, die für Licht im sichtbaren Frequenzbereich undurchlässig ist.
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Dadurch, dass der Verschluss bzw. dessen Kopfplatte lediglich eine Schicht aufweist, die für Licht im sichtbaren Bereich undurchlässig ist, kann die Verschlusskappe ihre ansonsten übliche Farbgestaltung ohne weiteres behalten und die Farbgestaltung kann auch beliebig variiert werden, ohne dass damit die Lichtundurchlässigkeit der Kopfplatte insgesamt beeinträchtigt wird, da die lichtundurchlässige Schicht nach außen nicht sichtbar sein muss.
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Im Prinzip bekannt sind bereits Abdeckungen für Behälteröffnungen, die aus Aluminium bzw. einer metallisierten Kunststofffolie bestehen, wobei entsprechende Abdeckschichten entweder direkt durch eine schwache Klebeschicht auf dem Rand einer Behälteröffnung aufgebracht sind oder aber in Form von Dichtungs- oder Abdeckscheiben in das Innere einer Verschlusskappe eingelegt sind. Eine solche Ausgestaltung erfordert jedoch zusätzliche und teure Maßnahmen, zum Aufbringen oder Einlegen dieser von der Verschlusskappe im Prinzip getrennten Zusatzschichten, was durch die vorliegende Erfindung vermieden wird, da die lichtundurchlässige Scheich mit der Kopfplatte fest verbunden und vorzugsweise auch mit der Kopfplatte bzw. der gesamten Verschlusskappe in einem Stück spritzgegossen wird.
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Um dies in einfacher Weise zu ermöglichen, ist gemäß der Erfindung eine Ausführungsform vorgesehen, dass die Schicht aus dem gleichen Grundmaterial wie die übrige Kopfplatte besteht und mit einem lichtundurchlässigen Material gefüllt ist, insbesondere mit einem lichtundurchlässigen Pigment eingefärbt ist.
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Die Erfinder haben herausgefunden, dass graues Pigment, welches sich gut mit den für Kunststoffverschlüsse üblicherweise verwendeten Kunstoffen (HDPE und PP) mischen und verbinden lässt, bei einer ausreichenden Dichte von zum Bespiel drei Volumenprozent und einer ausreichenden Dicke der Schicht in sichtbaren Frequenzbereich im Wesentlichen Licht undurchlässig ist. Die Dicke der lichtundurchlässigen Schicht kann zum Beispiel zwischen 0,1 und 0,5 mm liegen.
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Die Schicht kann zum Beispiel zwischen 0,5 und 5 Vol%, vorzugsweise zwischen 1 und 3 Vol% graue Pigmente enthalten. Bei dem Volumenanteil der Pigmente ist zum einen die Benetzungsfähogkeit der Pigmente mit dem Kunstoffmaterial und andererseits die Haft- bzw. Verbindungsfähigkeit des die Pigmente entahltenden Kunststoffs an bzw. mit dem übrigen Verschlussmaterial zu berücksichtigen.
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Die senkrecht zur Fläche der Schicht bzw. der Kopfplatte gemessene Flächendichte der Pigmente in der Schicht sollte gemäß einer Ausführungsform zwischen 0,005 und 0,05 g/cm2, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,03 g/cm2 betragen, wobei diese Flächendichte bei gegebenem Volumenanteil der Pigmente wiederum proportional zur Dicke der lichtundurchlässigen Schicht ist.
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Gemäß anderen Varianten der Erfindung ist es jedoch auch möglich, andere spritzgussfähige Materialien als Schicht in bzw. auf die Kopfplatte aufzubringen, die entsprechend lichtundurchlässig eingefärbt sind. Zweckmäßig sind aber auf jeden Fall Materialien, die gut an dem Kunststoffmaterial des übrigen Verschlusses haften. Identisches oder ähnliches Kunststoffmaterial erfüllt diese Bedingung und erleichtert auch die Wiederverwertung gebrauchter Verschlüsse oder Abfälle.
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Zwar wäre es in Anbetracht dieser Erkenntnis möglich, die Verschlusskappe insgesamt aus mit grauem Pigment eingefärbtem Kunststoff herzustellen, die graue Farbe gilt jedoch im Allgemeinen als äußerst unattraktiv und Hersteller und Abfüller entsprechender Flüssigkeiten, vor allem wenn es sich um Flüssigkeiten für Endverbraucher handelt, wie zum Beispiel Milch, sind im Allgemeinen nicht bereit, derartige graue Kunststoffverschlüsse an ihren Behältern anzubringen, da Sie vor allem auch von den Kunden als unattraktiv und unansehnlich angesehen werden.
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Da aber die vorliegende Erfindung vorsieht, dass lediglich eine Schicht der Kopfplatte lichtundurchlässig sein muss, kann man diese Schicht in einem von außen nicht sichtbaren Bereich der Verschlusskappe anordnen, wie zum Beispiel an der Innenfläche der Kopfplatte oder aber in einer Zwischenschicht der Kopfplatte, die beidseitig von anders gefärbtem, nicht vollständig lichtundurchlässigem Kunststoffmaterial bedeckt ist.
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Die Verschlusskappe kann je nach Art des Behälters und nach Ausgestaltung der Behälteröffnung, die gegebenenfalls durch einen Behälterhals gebildet wird, unterschiedlich ausgestaltet sein und ist in einer Ausführungsform eine Schraubkappe mit Innengewinde.
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In einer anderen Ausführungsform kann die Verschlusskappe ein sogenannter Schnappdeckel sein, derzum Beispiel über einen Haltering an einem Behälterhals befestigt und über ein Scharnier relativ zu dem Haltering bewegbar ist. Der Schnappdeckel hat an seinem äußeren Rand mindestens einen axialen Vorsprung oder Mantelabschnitt, der sich mindestens über einen Teil des Umfangs des Schnappdeckels hinweg erstreckt und der zusätzlich einen radial einwärts gerichteten Vorsprung aufweist, um einen entsprechend nach außen weisenden Wandvorsprung an einem Behälterhals, (Schnapprand) zu hintergreifen.
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Bei der Ausgestaltung eines entsprechenden Verschlusses als Schnappverschluss, wird eine Schnappdeckel über einen Haltering , welcher einen Behälterhals umgreift, an diesem festgehalten, wobei die eigentliche Verschlusskappe bzw. der Schnappdeckel über ein Scharnier relativ zu dem Haltering bewegbar ist und von der Öffnung des Behälterhalses hochgeklappt werden kann.
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Im geschlossenen Zustand hintergreift ein radial einwärts ragender Vorsprung an einem sich axial erstreckenden Mantelabschnitt des Schnappdeckels einen entsprechend nach außen vorgewölbten Schnapprand am Behälterhals, und eine Innendichtung, welche sich von der Innenfläche des Schnappdeckels abwärts in Richtung der Behälteröffnung erstreckt, ist so bemessen, dass sie beim Verschließen der Kappe mit der Innenfläche eines Behälterhalses bzw. mit dessen oberen Rand in Eingriff tritt und das Behälterinnere nach außen hin abdichtet.
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Eine Greifnase am radial äußeren Ende und gegenüber dem Scharnier des Schnappdeckels ‘ erleichtert das Öffnen eines solchen Schnappverschlusses. Der an einem Kappenmantel vorgesehene Vorsprung muss sich, ebenso wie der Kappenmantel insgesamt, nicht über den vollen Umfang eines solchen Schnappverschlusses erstrecken, sondern kann insbesondere in dem Bereich der Scharnierverbindung zu dem Haltering aussparen.
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Unabhängig von der Ausgestaltung als Schnappdeckel oder Schraubverschluss kann die Kopfplatte jeweils eine sich mehr oder weniger senkrecht zu der Kopfplatte erstreckende Innendichtung aufweisen, die mit der Innenfläche eines Behälterhalses in dichtenden Eingriff treten kann. In manchen Ausführungsformen ist zusätzlich eine Außendichtung vorgesehen, die sich ebenfalls von der Kopfplatte weg nach innen erstreckt und mit der Außenseite eines Behälterhalses in dichtenden Eingriff treten kann.
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Die Verschlusskappe ist vorzugsweise aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) hergestellt, und zwar einschließlich der lichtundurchlässigen Schicht. Alternativ kommt auch Polypropylen (PP) in Betracht. Die lichtundurchlässige Schicht weist in einem Ausführungsbeispiel einen Volumenanteil von 1-3 % graue Pigmente auf und ist in diesen Fall zum Beispiel zwischen 0,2 und 0,6 mm dick. Insbesondere sollte die Flächendichte der Pigmente in der Schicht (bei senkrechter Draufsicht auf die Schicht) zwischen 0, 005 und 0,05 g/cm2, insbesondere 0,01 - 0,03 g/cm2 betragen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugter Ausführungsform und der dazu gehörigen Figuren. Es zeigen:
- 1 eine die Achse eines Verschlusses enthaltende Schnittansicht sowie zwei perspektivische Ansichten einer Schraubkappe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine der 1 entsprechende Ansicht sowie zwei perspektivische Ansichten einer zweiten Ausführungsform einer Schraubkappe, und
- 3 eine weitere Variante eines Schraubverschlusses gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht sowie in zwei perspektivischen Ansichten.
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Alle drei Figuren zeigen jeweils einen Schraubverschluss in drei verschiedenen Ansichten, wobei die wesentlichen Merkmale am besten in der jeweiligen Schnittansicht zu erkennen sind
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Man erkennt in 1 einen Verschluss 10 in Form einer Schraubkappe, die unter anderem in einem die Achse enthaltenden Schnitt dargestellt ist und der eine Kopfplatte 1 und einen Kappenmantel 2 mit einem Innengewinde 3 aufweist. Von der Kopfplatte 1 aus erstreckt sich in etwa senkrecht zur Kopfplatte 1 eine Innendichtung 4, die dafür vorgesehen ist, in das Innere eines (nicht dargestellten) Behälterhalses einzugreifen. Weiterhin ist erkennbar eine sich in etwa parallel zu der Innendichtung ringförmig um die zentrale Achse 50 der Schraubkappe erstreckende Außendichtung 6, die mit der Außenseite eines entsprechenden Behälterhalses in dichtenden Eingriff treten soll, wenn die Schraubkappe 10 auf einen Behälterhals mit Außengewinde aufgeschraubt wird.
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Auf der Innenseite der Kopfplatte 1 radial innerhalb der ringförmig umlaufenden Innendichtung 4 erkennt man eine lichtundurchlässige Schicht 5, die vorzugsweise durch Anspritzen einstückig mit der Kopfplatte 1 hergestellt ist und vorzugsweise aus demselben Kunststoffmaterial wie die Kopfplatte 1 besteht, jedoch mit grauem Pigment eingefärbt ist.
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Mit 7 sind in den 1 - 3 einige flache Erhebungen auf der Innenseite der Kopfplatte 1 bezeichnet, die der effektiven Vergrößerung der Haftfläche dienen und den Halt der aufgespritzten Schicht 5 an der Innenfläche der Kopfplatte 1 verbessern sollen. Die Form dieser Erhebungen ist dabei weitgehend beliebig und kann zum Beispiel ringförmig oder sternförmig sein.
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Eine Möglichkeit der Herstellung eines solchen Verschlusses bzw. einer solchen Schraubkappe 10 bestünde darin, dass ein innerhalb der Innendichtung 4 anliegender Stempel der entsprechenden Spritzgussform so weit vorgeschoben wird, dass als Spritzgusshohlraum der Raum zur Verfügung steht, der für die Verschlusskappe 10 ohne die Schicht 5 benötigt wird, wobei nach dem Einspritzen des Kunststoffs und vor dem Aushärten des Kunststoffmaterials der betreffende Stempel ein Stück weit zurück gezogen wird, um den durch die Schicht 5 auszufüllenden Raum frei zugeben, in den dann das mit grauem Pigment gefüllte Kunststoffmaterial eingespritzt wird, das sich einstückig mit dem übrigen Kunststoffmaterial verbindet.
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Alternativ könnten die Kunststoffe gleichzeitig von zwei verschiedenen Positionen der Form eingespritzt werden, insbesondere wenn die lichtundurchlässige Schicht der Kopfplatte beidseitig von einem anders gefärbten Kunststoffmaterial bedeckt im Inneren der Kopfplatte verlaufen soll.
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Herstellungstechnisch am einfachsten ist jedoch das Aufspritzen einer zusätzlichen Schicht auf der Innenseite der Kopfplatte und gegebenenfalls der Innendichtung, noch bevor der Verschluss aus der Form ausgestoßen wird.
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Im Falle der Ausführungsform der 1 könnte theoretisch noch Licht durch den Zwischenraum zwischen der Innenfläche des Flaschenhalses und dem äußeren Rand der lichtundurchlässigen Schicht 5 in Längsrichtung durch die Innendichtung 4 hindurchdringen. Allerdings bildet die Innendichtung 4 nur einen sehr schmalen, ringförmigen und teiltransparenten Abschnitt entsprechend der Dicke der Innendichtung 4, und die Schichtdicke, durch welche Licht hindurch treten müsste, entspricht der axialen Höhe bzw. Länge der Innendichtung 4, sodass die hier gezeigte Anordnung der lichtundurchlässigen Abdeckung gemäß 1 im Allgemeinen ausreichend ist, um die an eine lichtundurchlässige Schraubkappe gestellten Bedingungen zu erfüllen .
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Eine Möglichkeit, den - wenn auch sehr geringen - Lichteinfall durch einen von der Innendichtung 4 selbst effektiv gebildeten transparenten Spalt noch weiter zu reduzieren, ist in 3 dargestellt und besteht darin, auch die Innendichtung 4 selbst auf ihrer Innenseite noch mit der entsprechenden lichtundurchlässigen Schicht 5' zu versehen. Dabei ist außerdem die Innendichtung 4 im Falle der 2 und 3 gegenüber der Innendichtung 4 in 1 deutlich länger und dicker.
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In 2 erkennt man auf der Innenseite der Innendichtung 4 eine Vielzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten und sich axial erstreckenden Rippen 9, die zum einen die elastische radiale Rückstellkraft der Innendichtung beeinflussen, zum anderen aber einer Beschichtung 5' einen verbesserten Halt bieten, wie sie in 3 dargestellt ist. Die entsprechenden Rippen 9 können auch auf der Innenfläche der Innendichtung 4 gemäß 3 vorhanden sein, wären dort aber durch die Beschichtung 5' verdeckt.
