DE102020003059B3

DE102020003059B3 - Verschlüsse mit natürlich vorkommende Vorbilder nachahmenden Strukturen für Gefäßöffnungen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102020003059B3
Application number: DE102020003059.9A
Authority: DE
Inventors: Gregor Luthe
Original assignee: Smart Material Printing BV
Current assignee: Smart Material Printing BV
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2040-05-23
Also published as: WO2021233579A1

Abstract

Verschlüsse (1) für die Gefäßöffnungen (2.3) von Gefäßen (2) gemäß Figur 1, wobei die Verschlüsse (1) natürlich vorkommende, belebte und unbelebte Vorbilder nachahmende Strukturen (1.1; 1.3) enthalten oder hieraus bestehen, wobei die nachahmenden Strukturen (1.1; 1.3) von Vorbildern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus fraktalen Strukturen, baumartigen Strukturen, mit netzartigen Strukturen, schalenartigen Strukturen, skelettartigen Strukturen und pneumatischen Strukturen, abgeleitet sind; Verfahren zur Herstellung der Verschlüsse (1) und ihre Verwendung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verschlüsse mit natürlich vorkommende Vorbildern nachahmenden Strukturen für Gefäßöffnungen.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Verschlüssen mit natürlich vorkommenden Vorbildern nachahmenden Strukturen für Gefäßöffnungen.
Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der Verschlüsse als Massenprodukte, dekorative Teile, Standfüße, Schmuckteile und Designelemente.
Stand der Technik
Der Slogan „die Natur als Vorbild nehmen“ hat in den letzten Jahrzehnten zu zahlreichen Neuentwicklungen auf allen Gebieten der Technik geführt, die sich an natürlichen und insbesondere biologischen Strukturen orientieren und diese als Vorbild nehmen. Ein besonders berühmtes Beispiel ist das olympische Nationalstadion in Peking, das „Bird's Nest“.
Diese Orientierung an natürlich vorkommenden, biologischen und/oder mineralische Vorbildern aus der belebten und unbelebten Natur wird allgemein als „Biomimetik“ oder „Bionik“ bezeichnet. Vergleiche hierzu auch den Artikel von S. Arslan und A. G. Sorguc, „Similarities between „structures in nature" and „man-made structures": biomimesis in architecture", in Design and Nature II, M. W. Collins & C. A. Brebbia (Editors), 2004 WIT Press. ISBN 1-85312-721-3.
So zahlreich und vielfältig die Vorbilder aus der Natur sind, so breit ist auch ihre Anwendung. So geht aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2020/0 25541 A1 ein Wuchtgeschoss (Sabot) hervor, in dem bionische Strukturen vorgesehen sind. Die Strukturen werden durch einen additiven Herstellungsprozess während der Herstellung des Geschosses in definierter Weise in Bezug auf Größe, Form und/oder Volumen in gezielter Weise in Bezug auf die lokale und quantitative Einbindung in das Geschoss erzeugt.
Eine weniger martialische Anwendung geht aus dem chinesischen Gebrauchsmuster CN 208 698 123 U hervor. Dieses richtet sich auf eine mehrschichtige biomimetische Struktur, die mindestens eine zweischichtige Netzwerkstrukturschicht enthält. Die Apertur auf der Netzwerkstrukturschicht ist 1 nm bis 1000 nm. Die Dicke ist 1 µm bis 1000 µm. Diese mehrschichtige biomimetische Struktur, die mit Wolle und als ähnliche Struktur eines Seidenkokons hergestellt wird, ist gasdurchlässig und feuchtigkeitsdurchlässig und kann als Verband, Mullmaske oder Diffusionsbarriere verwendet werden.
Deckel oder Verschlüsse sind abnehmbare oder aufklappbare Teile von Gefäßen, die die Gefäßöffnungen verschließen. So sind beispielsweise Schraubverschlüsse von Flaschen, Dosen oder Tuben Massenwaren, die jedes Jahr millionenfach produziert werden und letztlich als Abfall anfallen. Meistenteils bestehen die Schraubverschlüsse aus Kunststoffen. Zwar ist jeder Schraubverschluss für sich gesehen klein, aber die schiere Menge macht sie zu einem Problem. Da die Schraubverschlüsse größtenteils vollwandig ausgeführt werden, ist der Verbrauch an Kunststoffen bei der Herstellung und bei der Abfallentsorgung nicht mehr zu vernachlässigen. Aufgrund ihrer hohen Anzahl addiert sich ihr gesamtes Gewicht zu einer nicht mehr vernachlässigbaren Höhe. Dies hat unter anderem zur Folge, dass die Energie und die Kosten, die für ihren Transport aufgewendet werden müssen, ebenfalls steigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zu Grunde, Verschlüsse für die Gefäßöffnungen von Gefäßen aller Art bereitzustellen, die bei deutlich niedrigerem Gewicht die gleichen, wenn nicht gar bessere, Gebrauchseigenschaften aufweisen als die entsprechenden vollwandigen Verschlüsse. Insbesondere sollen sie zu einer erheblichen Reduktion der Abfallmengen führen und den Energieverbrauch und die Kosten für ihren Transport signifikant erniedrigen.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird durch die Verschlüsse für Gefäßöffnungen von Gefäßen gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Verschlüsse gehen aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 hervor.
Außerdem wurde das Verfahren zur Herstellung von Verschlüssen gemäß dem unabhängigen Anspruch 8 entwickelt. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 9 und 10.
Der unabhängige Anspruch 11 richtet sich auf vorteilhafte Verwendungen der Verschlüsse gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.
Vorteile der Erfindung
im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde lag, mithilfe der erfindungsgemäßen Verschlüsse, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung gelöst werden konnte.
Insbesondere überrascht, dass die erfindungsgemäßen Verschlüsse für die Gefäßöffnungen von Gefäßen aller Art bei deutlich niedrigerem Gewicht die gleichen, wenn nicht gar bessere, Gebrauchseigenschaften aufweisen als die entsprechenden herkömmlichen vollwandigen Verschlüsse. So sind speziell ihre Elastizität höher und ihre Zerbrechlichkeit niedriger als die von vergleichbaren vollwandigen Verschlüssen.
Insbesondere führen sie wegen ihres im Vergleich zu den vergleichbaren vollwandigen Verschlüssen geringeren Gewichts zu einer erheblichen Reduktion der Abfallmengen und erniedrigen den Energieverbrauch und die Kosten für ihren Transport signifikant.
Dadurch können die erfindungsgemäßen Verschlüsse einen bedeutsamen Beitrag zur Erniedrigung der Verschmutzung des Festlandes und der Erde durch Plastikabfälle leisten. Dies ist umso mehr von Bedeutung, als man kürzlich entdeckt hat, dass die berüchtigten Plastikwirbel in den Weltmeeren sich nicht nur an der Wasseroberfläche befinden, sondern sogar auch in den Tiefseegräben.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäßen Verschlüsse für die Gefäßöffnungen von Gefäßen aller Art zeichnen sich dadurch aus, dass sie natürlich vorkommende, belebte und unbelebte Vorbilder nachahmende Strukturen enthalten oder hieraus bestehen. Erfindungsgemäß sind die nachahmenden Strukturen von natürlichen Vorbildern abgeleitet, die aus der Gruppe bestehend aus Blattstegen, Blattrippen, Holzstrukturen, Wurzelwerken, Baumkronen, pflanzlichen Stützstrukturen, Vogelnestern, Skeletten von Diatomeen und Radiolarien, anorganischen Knochenstrukturen von Säugetieren, Vögeln und Reptilien, Spinnweben, Fledermausflügeln, Vogelflügeln, Insektenflügeln, tierischen Stützgeweben, Adernetzwerken, Fangarmen von Kopffüßern, Flossenstrahlen von Knochenfischen, Insektenbauten, Insektennestern, Insektenkokons, Kalk-, Kiesel- und Hornschwämmen, Skleriten, Seesternen, Korallenskelettten, Exoskeletten von Insekten, Kieferklauenträgern und Krebstieren, Schildkrötenpanzern, Seifenblasen, Hohltieren, verfilzten Kristallnadeln, Zeolithen, Bimsstein und Schichtsilikaten, ausgewählt sind. Erfindungsgemäß sind die Verschlüsse aus Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus faserverstärkten und unverstärkten Thermoplasten und Duroplasten, Gläsern, Metallen, Hölzern, Keramiken, Kalebassen, Flaschenkürbissen, Leder, Tierhäuten, wasserdichten Geweben, tierischen Blasen, Tonen und Verbundmaterialien aus mindestens zwei der vorstehend genannten Materialien aufgebaut.
Die nachahmenden Strukturen umfassen Stege und/oder Rippen sowie Öffnungen oder sie bestehen aus diesen Struktureinheiten. Die Stege und/oder Rippen können geradlinig, gebogen, spiralförmig, von konstantem oder variierendem Querschnitt sein. Die Öffnungen können Polygone wie regelmäßige oder unregelmäßige dreieckige, viereckige, fünfeckige sechseckige, siebeneckige, achteckige oder höhereckige sein, deren begrenzenden Stege und/oder Rippen konvex oder konkav gebogen sind. Außerdem können die Öffnungen kreisrund, oval, elliptisch oder nierenförmig sein. Die Anordnung aus Stegen und/oder Rippen sowie Öffnungen können in der Art eines Parketts angeordnet sein.
Vorzugsweise haben die Rippen und/oder Stege sowie die Öffnungen keine scharfen Kanten und Spitzen. Bevorzugt sind sie abgerundet. Besonders bevorzugt sind die Öffnungen so klein, dass sich keine Finger, insbesondere keine Finger von Kindern, darin verfangen können.
Die nachahmenden Strukturen können einander durchdringen und/oder übereinandergeschichtet, zweidimensional, dreidimensional, geometrisch regelmäßig, fraktal, chaotisch, gewellt, eben und/oder gewölbt sein. Mindestens zwei dieser strukturellen Eigenschaften können in einer derselben nachahmenden Struktur vorliegen.
Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Verschlüsse Schraubverschlüsse, Steckverschlüsse, Nockendrehverschlüsse, Bajonettverschlüsse, Klickverschlüsse, Laminierverschlüsse, Bördelverschlüsse, Dichtungnippel, Pfropfen und Stöpsel und Klappverschlüsse.
Bevorzugt sind die Gefäße Flaschen, Kopfstehflaschen, Krüge, Tuben, Dosen, Kannen, Vasen, Schalen, Kasten, Kisten, Kartonagen, Taschen, Körbe, Tanks, Becher, Tassen, Schlüssel, Töpfe, Gläser, Hörner, Eimer und Fässer.
Die erfindungsgemäßen Verschlüsse können durchlässig oder undurchlässig sein. Beispiele für durchlässige Verschlüsse sind Deckel für Salzstreuer, Pfeffersteuer, Gewürzstreuer oder Zuckerstreuer.
Die erfindungsgemäßen Verschlüsse können einmal oder mehrfach verwendet werden. Nach dem Öffnen können die erfindungsgemäßen Verschlüsse von den Gefäßen getrennt vorliegen oder sie können stofflich oder formschlüssig miteinander verbunden sein.
Bei einer besonderen Ausführungsform können mindestens zwei Gefäßöffnungen eines Gefäßes durch einen gemeinsamen erfindungsgemäßen Verschluss verschlossen sein.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform können die mindestens zwei Gefäßöffnungen zu mindestens zwei Gefäßen gehören, die durch mindestens einen, insbesondere einen, erfindungsgemäßen Verschluss zusammengehalten werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlüsse können die Rippen und/oder Stege mit entsprechend verkleinerten, natürlich vorkommende Vorbilder nachahmenden Strukturen wie Erhebungen und Vertiefungen versehen sein. Die verkleinerten nachahmenden Strukturen verbessern den Griff, indem sie ein Ab- oder Verrutschen von Händen und/oder Werkzeugen verhindern.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlüsse sind auf deren Innenseite erhabene und/oder vertiefte Strukturen vorhanden, die zu den Strukturen an den Gefäßöffnungen komplementär sind, wie beispielsweise für Schraubverschlüsse oder Bajonettverschlüsse.
Die erfindungsgemäßen Verschlüsse können neben der technischen Funktion auch eine ästhetische Funktion haben, indem sie die räumliche Form und/oder die Umrisse von Gefäßen abrunden, nachbilden oder variieren. Des Weiteren können sie insbesondere bei Kopfstehflaschen zusätzlich als Standfüße dienen.
Die Oberfläche der erfindungsgemäßen Verschlüsse kann strukturiert, marmoriert, durchlöchert, aufgeraut, gefärbt, bedruckt, bemalt, mit dekorativen Materialien verziert und/oder mit Markennamen versehen sein.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verschlüsse können mithilfe additiver Fabrikatoren, abtragender Fabrikatoren, Duroplastpressen, Spritzgussmaschinen, Strangpressen, Rotationsgussmaschinen, Metallschleudergussmaschinen, Stanzen oder Vakuumformmaschinen erfolgen.
Vorzugsweise werden digital gesteuerte, additive Fabrikatoren, insbesondere 3D-Drucker, verwendet, wobei die Geometrie der erfindungsgemäßen Verschlüsse durch CAD/CAM-Programme vorgegeben wird.
Bevorzugt werden 3D-Drucker verwendet, die für das selektive Laserschmelzen, das selektive Elektronenstrahlschmelzen, das selektive Lasersintern, die Stereolithografie, das Digital Light Processing, das Polyjet-Modeling, das Kaltgasspritzen oder das Schmelzschichten ausgelegt sind.
Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Verschlüsse ist, dass sie zum einen als Massenprodukte und zum anderen als dekorative Teile, Schmuckteile und Designelemente verwendet werden können, insbesondere dann, wenn sie aus wertvollen Materialien hergestellt werden.
So können die erfindungsgemäßen Verschlüsse, die aus Platin, Palladium, Silber und Gold hergestellt wurden, gefasste Edelsteine wie Diamanten, Rubine, Smaragde, Turmaline oder Opale tragen.
Im Folgenden werden die erfindungsgemäßen biomimetischen Verschlüsse anhand der 1 bis 11 näher erläutert. Die 1 bis 11 zeigen schematisch die Strukturen der erfindungsgemäßen biomimetischen Verschlüsse, die sich in vorteilhafter Weise variieren und erweitern lassen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Weil die Strukturen und die Funktionen der erfindungsgemäßen biomimetischen Verschlüsse schematisch erläutert werden, sind die 1 bis 11 nicht maßstabsgetreu und grenzen auch nicht die Erfindung ein.
Es zeigen

1 einen erfindungsgemäßen Verschluss 1 mit biomimetischer Struktur für eine Weinflasche 2,
2 einen erfindungsgemäßen Verschluss 1 mit biomimetischer Struktur und einem Spund oder Stöpsel 1.4 für einen Tonkrug 2 mit Spundloch 2.3,
3 die Draufsicht von oben auf einen halbkugelförmigen Verschluss 1 mit biomimetischer Struktur für eine Salbentube 2 mit einer Auslassöffnung 2.3,
4 die Seitenansicht des halbkugelförmigen Verschluss 1 mit biomimetischer Struktur gemäß der 3,
5 die Draufsicht auf den der Längsschnitt durch einen Ausschnitt aus einer Salbentube 2 mit einer Auslassöffnung 2.3, die mit dem halbkugelförmigen Verschluss 1 mit biomimetischer Struktur gemäß den 3, 4 verschlossen ist,
6 die Draufsicht auf den Längsschnitt durch einen Ausschnitt aus einer mithilfe eines doppelten Verschlusses mit biomimetischer Struktur 1 zusammengehaltenen und verschlossenen Anordnung aus zwei aneinander liegenden Spenderflaschen 2a; 2b,
7 die Draufsicht auf die Oberseite 1.2 des doppelten Verschlusses 1 mit biomimetischer Struktur 1.1; 1.3 gemäß der 6;
8 die Seitenansicht des doppelten Verschlusses 1 mit biomimetischer Struktur 1.1; 1.3 mit den beiden aneinander liegenden Spenderflaschen 2a; 2b gemäß den 6 und 7,
9 die Draufsicht auf den Längsschnitt durch eine Dose 2, die mit einem Verschluss 1 mit biomimetischer Struktur 1.1; 1.3, der von „Krakenarmen“ 1.11 gehalten wird, verschlossen ist,
10 die Seitenansicht eines Verschlusses 1 mit biomimetischer Struktur 1.1; 1.3 mit einem hohlen Glasschliffstöpsel 1.4 für eine Glaskaraffe 2 und
11 die Seitenansicht eines Verschlusses 1 mit biomimetischer Struktur 1.1; 1.3 für einen Tubenhals 2.7.

In den 1 bis 11 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:

1: Verschluss mit biomimetischen Strukturen für Gefäßöffnungen
1.1: Tragender Steg, tragende Rippe
1.2: Oberes Teil, Abdichtung, Lasche, Dach, Deckel
1.2.1: Verzierung, Zierknopf
1.2.2: Griffvorsprung
1.2.3: Eingreifender Clip
1.2.4: Dichtungsmasse
1.3: Öffnung, Strukturen
1.4: Verschlussstöpsel, Verschlusspfropfen,
1.4.1: Zusammengepresster Einschnitt
1.4.2a, b: Verschlusspfropfen
1.4.2c, d: Auslassöffnung
1.4.3: Glasschliff
1.5: Dünne Materialfläche
1.6: Unterer Rand
1.7: Den oberen umlaufenden Rand des Flaschenhalses 2.2 umgreifender Steg 1.1
1.8: Aufnahmeteil für den eingreifenden Clip 1.2.3
1.9: Biegsame Verbindung zwischen der Abdichtung 1.2 und dem unteren Teil des Verschlusses 1
1.10: Hohles Mittelteil
1.11: „Krakenarm“
1.11.1: Saugnapf
1.11.2: Angepresster Saugnapf 1.11.1
1.11.3: Horizontale Scheibe
1.12: Ziergriff, Knopf zur besseren Handhabung
1.13: Abdichtung mit zentrierter, vertikaler Dichtungsnadel
2: Gefäß, Tonkrug, Flasche, Dose, Tube, Karaffe
2a, b: An einander anliegende Tuben oder Flaschen
2.1: Gewindebereich
2.2: Flaschenhals
2.3: Gefäßöffnung
2.3.1: Die Gefäßöffnung 2.3 umlaufender Rand
2.4: Gewölbte Gefäßwand
2.5: Auflagefläche
2.5.1: Zusätzliche Auflage
2.6: Gefäßwand
2.6.1: Die Gefäßöffnung 2.3 umgebende, gewölbte Gefäßwand
2.6.2: Flache Gefäßwand
2.6.3: Gefäßboden
2.7: Tubenhals zur Feindosierung von Salben, Klistierspritze

Ausführliche Beschreibung der Figuren
Figur 1
Der Deckel 1.2 und die tragenden Stege 1.1 oder Rippen 1.1 des erfindungsgemäßen Schraubverschlusses 1 oder der erfindungsgemäßen Schraubverschlusskappe 1 mit biomimetischen Strukturen 1.2; 1.3 der 1 für eine Schraubflasche 2 bestehen aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) (verdeckt). Die abdichtende Masse im Inneren des Deckels 1.2 besteht aus Saranex^® (Polyvinylidendichlorid). Die biomimetische Struktur aus den tragenden Rippen 1.1 und den Öffnungen 1.3 ist von der inneren anorganischen Struktur von Knochen abgeleitet, die von Natur aus einen geringen Aufwand an Material mit einer hohen mechanischen Festigkeit verbinden. Auf der Innenseite der biomimetischen Struktur 1.2; 1.3 sind die zu dem Gewinde im Gewindebereich 2.1 des Flaschenhalses 2.2 komplementären Gewindestrukturen (verdeckt) angeordnet. Die biomimetische Struktur weist des Weiteren Rippen 1.7 oder Stege 1.7 auf, die den oberen Rand des Flaschenhalses 2.2 umgreifen. Der untere Rand 1.6 der biometrischen Struktur 1.2; 1.3 wird von einem umlaufenden Steg gebildet.
Die erfindungsgemäßen Schraubverschlusses 1 können in einfacher Weise durch 3D-Druck hergestellt werden. Dadurch können die erfindungsgemäßen Schraubverschlüsse individualisiert und speziellen Anforderungen angepasst werden Die Verwendung von 3D-Druck macht die Verwendung teurer Spritzgussmaschinen obsolet.
Wegen der biomimetischen Strukturen 1.2; 1.3 weist der erfindungsgemäße Schraubverschluss 1 bei gleicher Festigkeit aufgrund der Materialersparnis ein sehr viel geringeres Gewicht als herkömmliche Schraubverschlüsse auf. Die Materialersparnis mag nun, bezogen auf einen einzigen Schraubverschlusses 1, vernachlässigbar erscheinen. Indes ist zu bedenken, dass Schraubverschlüsse weltweit millionenfach, wenn nicht gar milliardenfach, hergestellt verwendet und als Abfall entsorgt werden. Aufgrund dieser enorm hohen Anzahl der Massenartikel multipliziert sich die auf den ersten Blick geringe Materialersparnis bei einem Einzelstück in einem ungeahnten Ausmaß. Außerdem ist zu beachten, dass diese nicht mehr zu vernachlässigende Materialersparnis zu einer signifikanten Einsparung von Energie beim Transport führt. Nicht zuletzt wird die Abfallmenge signifikant reduziert.
Figur 2
Der erfindungsgemäße Verschluss 1 mit biomimetischen Strukturen 1.1; 1.3 der 2 weist in seinem Dach 1.2, das ebenfalls eine biomimetische Struktur 1.1; 1.3 aufweist, einen zentral angeordneten Verschlussstöpsel 1.4 oder Verschlusspfropfen 1.4 für die Gefäßöffnung 2.3 im Flaschenhals 2.2 eines Tonkrugs 2 auf. Zum Verschließen des Tonkrugs 2 wird der Verschluss 1 einfach auf den Flaschenhals 2.2 aufgesetzt. Der Verschluss 1 besteht aus Polyoxymethylen, das sich durch eine hohe Steifigkeit, niedrige Reibwerte und eine hohe Dimensionsstabilität auszeichnet. Die Öffnungen 1.3 der biomimetischen Struktur 1.1; 1.3 sind an einander grenzende gewölbte Polygone 1.3, die von gebogenen geradlinigen Rippen 1.1 oder Stegen 1.1 umschlossen werden. Das „Polygonenparkett“ wird von stärkeren Rippen 1.1 durchkreuzt. Sein unterer Rand 1.6 wird von einem etwas stärkeren, umlaufenden Steg 1.6 gebildet.
Das „Polygonenparkett“ ist von der Struktur eines Vogelnestes abgeleitet, etwa so wie das olympische Nationalstadion in Peking (Bird's Nest).
Mit dem erfindungsgemäßen Verschluss 1 gemäß der 2 werden die gleichen Vorteile wie mit dem erfindungsgemäßen Verschluss 1 gemäß der 1 erzielt.
Figuren 3, 4 und 5
Der erfindungsgemäße Verschluss 1 oder die erfindungsgemäße Verschlusskappe 1 mit biomimetischen Strukturen 1.1; 1.3 der 3, 4 und 5 weist die Form einer hohlen Halbkugel auf, deren biomimetische Struktur 1.1; 1.3 sich von der Skelettstruktur von Diatomeen oder Radiolarien ableitet. Der erfindungsgemäße Verschluss 1 wird aus Polypropylen, das, bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung, mit 2 Gew.-% an den bioziden Natriumsalzen der Polyoxometallate H₄[Si(W₃O₁₀)₄]. xH₂O (CAS-Nr. 12027-43-9) und H₃[P(W₃O₁₀)₄]. xH₂O (CAS-Nr. 12501-23-4) im Gewichtsverhältnis 1:1 enthält, durch 3-D-Druck hergestellt (vgl. die Patentanmeldung WO 2016/116259 A1 ).
Von dem zentralen Dach 1.2 der Halbkugel 1, das gegebenenfalls einen Zierknopf 1.2.1 aufweist, verlaufen tragende Rippen 1.1 radial bis zu dem umlaufenden unteren Rand 1.6. Die Rippen 1.1 sind mit dünnen Polypropylenflächen 1.5 verbunden, die runde, ovale und elliptische Öffnungen 1.3 aufweisen. Diese Anordnung bringt eine erhebliche Gewichtsersparnis im Vergleich zu einer Hohlkugelform mit kompakter Wand mit sich.
An dem zentralen Dach 1.2 ist ein Verschlusspfropfen 1.4 mit kreisrundem Querschnitt und einem zusammenpressbaren bzw. zusammengepressten Einschnitt 1.4.1 befestigt. Der erfindungsgemäße Verschluss 1 wird auf die gewölbte Gefäßwand 2.4 einer Tube gedrückt, wodurch der Verschlusspfropfen 1.4 die Tubenöffnung 2.3 verschließt. Die die Tubenöffnung 2.3 umgebende, nach außen gewölbte Gefäßwand 2.6.1 hat unmittelbar an der Tubenöffnung 2.3 eine Stärke, die der Länge des Verschlusspfropfens 1.4 entspricht. Zum Inneren der Tube 2 hin bilden die Endfläche des Verschlusspfropfens 1.4 und die Innenseite der Gefäßwand 2.6.1 eine horizontale, scheibenförmige Fläche, die in die gewölbte Gefäßwand 2.4 übergeht. Dort, wo die gewölbte Gefäßwand 2.4 in die gerade Gefäßwand 2.6 übergeht, befindet sich eine umlaufende Auflagefläche 2.5 für den unteren Rand 1.6 der erfindungsgemäßen Verschlusskappe 1.1.
Mit dem erfindungsgemäßen Verschluss 1 gemäß den 3, 4 und 5 werden die gleichen Vorteile wie mit dem erfindungsgemäßen Verschluss 1 gemäß den 1 und 2 erzielt.
Figuren 6, 7 und 8
Der erfindungsgemäße doppelte Verschluss 1 mit biomimetischen Strukturen 1.1; 1.3 für zwei an ihren Seiten 2.6.2 flach aneinander anliegenden Spenderflaschen 2a; 2b aus biegsamem Kunststoff zum simultanen Auspressen zweier unterschiedlicher pastöser Produkte dient nicht nur dem Verschließen und Öffnen, sondern auch dem sicheren aber dennoch wieder lösbaren Zusammenhalt der beiden Spenderflaschen 2a; 2b.
Der erfindungsgemäße doppelte Verschluss 1 mit biomimetischen Strukturen 1.1; 1.3 wird aus pigmentiertem Polycarbonat durch 3-D-Druck gefertigt. Je nach Produkten können die Farbpigmente unterschiedlich sein und einen Herkunftshinweis auf die Produkte und deren Art geben. Der doppelte Verschluss 1 umfasst einen scheibenförmigen Deckel 1.2, der mit einem biegsamen Kunststoffstreifen 1.9 mit dem unteren Teil des doppelten Verschlusses 1 verbunden ist. Außerdem ist am Deckel 1.2 ein Griffvorsprung 1.2.2 angeordnet, der das Öffnen des Deckels 1.2 oder der Lasche 1.2 durch das Herausziehen des eingreifenden Clips 1.2.3 aus dem Aufnahmeteil 1.8 erleichtert. Die gedachte Verbindungslinie zwischen der Mitte des Ansatzes des biegsamen Kunststoffstreifens 1.9 und der Mitte des Ansatzes des Griffvorsprungs 1.1.2 verläuft genau durch den Mittelpunkt der Scheibe. Diese gedachte Linie verbindet auch die beiden Verschlusspfropfen 1.4; 1.4.2a und 1.4; 1.4.2b mit den zusammenpressbaren oder zusammengepressten Einschnitten 1.4.1, die die beiden komplementären Auslassöffnungen 1.4.2c und 1.4.2d verschließen.
Der untere Teil des doppelten Verschlusses 1 ist so gestaltet, dass er auf die beiden flach aneinander liegenden, biegsamen Kunststoffflaschen 2a; 2b formschlüssig gepresst werden kann. Dabei werden die beiden Flaschenhälse 2.2 durch das hohle Mittelteil 1.10 und durch die tragenden Stege 1.1 oder Rippen 1.1 fixiert. Die Stege 1.1 sind derart geformt, dass sie sich genau an die Gefäßwände 2.6 an die beiden Auflageflächen 2.5 und 2.5.1 anpressen.
Die biomimetischen Strukturen aus den tragenden Rippen 1.1 und den Öffnungen 1.3 sind von den inneren anorganischen Strukturen von Knochen abgeleitet, die von Natur aus einen geringen Aufwand an Material mit einer hohen mechanischen Festigkeit verbinden.
Die beiden Spenderflaschen 2a und 2b können unterschiedliche Volumina aufweisen. Der erfindungsgemäße doppelte Verschluss wird dann entsprechend angepasst. So kann zum Beispiel die größere Spenderflasche 2a Ketchup und die andere, kleinere Spenderflasche 2b eine alkoholische Flambierpaste enthalten. Die beiden pastösen Massen können nach Öffnen des Deckels 1.2 gleichzeitig auf Grillgut zu appliziert werden, so dass die Flambierpaste eine Schicht auf der Ketchup-Schicht bildet. Anschließend kann das Grillgut direkt flambiert werden. Sind die beiden Spenderflaschen 2a; 2b geleert, kann der doppelte Verschluss ohne Weiteres entfernt und auf zwei neue Spenderflaschen 2a; 2b aufgesetzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung aus den beiden Spenderflaschen 2a; 2b und dem erfindungsgemäßen doppelten Verschluss 1 kann daher mit Vorteil in Restaurants oder bei Veranstaltungen mit hohen Umsätzen an Grillgut verwendet werden. Außerdem ist diese erfindungsgemäße Vorrichtung leicht, sodass für den Transport einer größeren Anzahl eine geringe fossile und/oder elektrische Energie aufgewendet werden muß.
Figur 9
Die Porzellandose 2 mit einer runden Öffnung 2.3, einem scheibenförmigen Boden 2.6.3 und einer umlaufenden Gefäßwand 2.6, deren oberer, die Öffnung 2.3 umlaufender Rand 2.3.1 abgerundet ist, ist durch einen scheibenförmigen Deckel 1.2 mit einer Dichtungsmasse 1.2.4 aus Saranex® (Polyvinylidendichlorid) geschlossen. Der Deckel wird durch sechs „Krakenarme“ 1.11, die wegen ihrer Form unter Spannung stehen, festgehalten. Die „Krakenarme“ 1.11 enthalten regelmäßig angeordnete Stege (1.1) mit rundem Querschnitt und elliptische Öffnungen (1.3) (beides nicht wiedergegeben). An den Druckstellen können noch kleine Saugnäpfe 1.11.1 (noch nicht angepresst) oder 1.11.2 (angepresst) angebracht werden, die die Halterung des Deckels 1.2 weiter verbessern. Der Deckel 1.2 und die „Krakenarme“ 1.11 bestehen aus vergoldetem Silber. Dadurch ergeben sich auch besondere ästhetische Effekte. Die „Krakenarme“ werden individuell durch Metallschleuderguss hergestellt und mit dem Deckel 1.2 verbunden.
Figur 10
Der Verschluss 1 wird als Zierverschluss 1 für die Öffnung 2.3; 2.3.1 des Flaschenhalses 2.2 einer wertvollen Karaffe 2 aus Kristallglas verwendet. Dazu wird in die Öffnung 2.3; 2.3.1 ein Verschlussstöpsel 1.4 aus Glas mit Glasschliff 1.4.3 eingeschoben. Der Verschlussstöpsel 1.4 wird durch „Krakenarme“ 1.11 (vgl. die Beschreibung von 9), die an einer horizontalen Scheibe 1.11.3 befestigt sind, gehalten. Auf der horizontalen Scheibe 1.11.3 ist mittig ein Ziergriff 1.12 aus einer kleinen Säule und einer Kugel mit Zierknopf 1.2.1 angeordnet. Die Struktur des Ziergriffs 1.12 mit den Stegen 1.1 und den Öffnungen 1.3 leitet sich von den mechanisch stabilen und trotzdem leichten, anorganischen Knochenstrukturen von Vogelknochen ab. Durch die Verwendung einer Goldlegierung ergeben sich zusätzlich zu der leichten Struktur besondere ästhetische Effekte. Die „Krakenarme“ 1.11 und der Ziergriff 1.12 werden individuell durch Metallschleuderguss hergestellt und anschließend mit der Scheibe 1.11.3 zusammengefügt. Danach wird die resultierende Anordnung mit dem Verschlussstöpsel 1.4 verbunden.
Figur 11
Der spitzkegelförmige Verschluss 1 für den Tubenhals 2.7 zur Feindosierung von Salben wird mithilfe des 3D-Drucks aus Polyoxymethylen hergestellt. Er weist einen unteren Rand 1.6 und mehrere vertikale, aufeinander zulaufende Längsstege 1.1 auf, die mit horizontal verlaufenden Querstegen 1.1 verbunden sind. Die Stege 1.1 umschließen viereckige Öffnungen 1.3 von unterschiedlicher Größe. Diese Struktur leitet sich von einer Skelettstruktur von Radiolarien ab. Die Längsstege 1.1 laufen an der Abdichtung 1.13 mit zentrierter, vertikaler Dichtungsnadel (nicht sichtbar) zusammen. Auf der Abdichtung 1.13 ist ein kugelförmiger Knopf 1.12 zur besseren Handhabung befestigt. Dessen Struktur ist von anorganischen Knochenstrukturen mit Stegen 1.1 oder Rippen 1.1 und Öffnungen 1.3 abgeleitet, weswegen dieser Verschluss 1 besonders leicht und stabil ist. Der Verschluss 1 gemäß der 11 wird durch Spritzguss hergestellt.

Claims

Verschlüsse (1) für die Gefäßöffnungen (2.3) von Gefäßen (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlüsse (1) aus Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus faserverstärkten und unverstärkten Thermoplasten und Duroplasten, Gläsern, Metallen, Hölzern, Keramiken, Kalebassen, Flaschenkürbissen, Leder, Tierhäuten, wasserdichten Geweben, tierischen Blasen, Tonen und Verbundmaterialien aus mindestens zwei der vorstehend genannten Materialien aufgebaut sind und natürlich vorkommende, belebte und unbelebte Vorbilder nachahmende Strukturen (1.1; 1.3) enthalten oder hieraus bestehen, wobei die nachahmenden Strukturen (1.1; 1.3) von Vorbildern nachgeahmt sind, die aus der Gruppe, bestehend aus Blattstegen, Blattrippen, Holzstrukturen, Wurzelwerken, Baumkronen, pflanzlichen Stützstrukturen, Vogelnestern, Skeletten von Diatomeen und Radiolarien, anorganischen Knochenstrukturen von Säugetieren, Vögeln und Reptilien, Spinnweben, Fledermausflügeln, Vogelflügeln, Insektenflügeln, tierischen Stützgeweben, Adernetzwerken, Fangarmen von Kopffüßern, Flossenstrahlen von Knochenfischen, Insektenbauten, Insektennestern, Insektenkokons, Kalk-, Kiesel, und Hornschwämmen, Skleriten, Seesternen, Korallenskeletten, Exoskeletten von Insekten, Kieferklauenträgern und Krebstieren, Schildkrötenpanzern, Seifenblasen, Hohltieren, verfilzten Kristallnadeln, Zeolithen, Bimsstein und Schichtsilikaten, abgeleitet sind.
Verschlüsse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die natürlich vorkommende Vorbilder nachahmenden Strukturen (1.1; 1.3) Stege (1.1) und/oder Rippen (1.1) sowie Öffnungen (1.3) ohne scharfe Spitzen und Kanten umfassen oder hieraus bestehen.
Verschlüsse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die natürlich vorkommende Vorbilder nachahmenden Strukturen (1.1; 1.3) einander durchdringen und/oder übereinandergeschichtet, zweidimensional, dreidimensional, geometrisch regelmäßig, fraktal, chaotisch, gewellt, eben und/oder gewölbt sind und/oder mit entsprechend verkleinerten, natürlich vorkommende Vorbilder nachahmenden Strukturen (1.1; 1.3) versehen sind.
Verschlüsse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlüsse (1) Schraubverschlüsse, Steckverschlüsse, Nockendrehverschlüsse, Bajonettverschlüsse, Klickverschlüsse, Laminierverschlüsse, Bördelverschlüsse, Dichtungnippel, Pfropfen und Stöpsel (1.4) und Klappverschlüsse und die Gefäße (2) Flaschen, Kopfstehflaschen, Krüge, Tuben, Dosen, Kannen, Vasen, Schalen, Kasten, Kisten, Kartonagen, Taschen, Körbe, Tanks, Becher, Tassen, Schlüssel, Töpfe, Gläser, Hörner, Eimer und Fässer sind.
Verschlüsse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlüsse (1) durchlässig oder undurchlässig sind und nach dem Öffnen von den Gefäßen (2) getrennt sind oder mit den Gefäßen (2) stofflich oder formschlüssig verbunden bleiben.
Verschlüsse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Gefäßöffnungen (2.3) durch einen gemeinsamen Verschluss (1) verschlossen sind.
Verschlüsse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Gefäßöffnungen (2.3) zu mindestens zwei Gefäßen (2) gehören, die durch den mindestens einen Verschluss (1) zusammengehalten sind.
Verfahren zur Herstellung von Verschlüssen (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 mithilfe additiver Fabrikatoren, abtragender Fabrikatoren, Duroplastpressen, Spritzgussmaschinen, Strangpressen, Rotationsgussmaschinen, Metallschleudergussmaschinen, Stanzen oder Vakuumformmaschinen.
Verfahren zur Herstellung von Verschlüssen (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als additive Fabrikatoren digital gesteuerte 3D-Drucker verwendet werden, wobei die Geometrie der Verschlüsse (1) durch CAD/CAM-Programme vorgegeben wird.
Verfahren zur Herstellung von Verschlüssen (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass 3D-Drucker, die für das selektive Laserschmelzen, das selektive Elektronenstrahlschmelzen, das selektive Lasersintern, die Stereolithografie, das Digital Light Processing, das Polyjet-Modeling, das Kaltgasspritzen oder das Schmelzschichten ausgelegt sind, verwendet werden.
Verwendung der Verschlüsse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und der gemäß dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 hergestellten Verschlüsse (1) als Massenprodukte, dekorative Teile, Standfüsse, Schmuckteile und Designelemente.