-
Verschluß für aus plastischem Material bestehende Flaschen sowie Spritzguß
apparat zu deren Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschluß für
aus plastischem Material bestehende Flaschen sowie auf einen Sprftzgußapparat -zu
deren Herstellung.
-
Das Verlangen nach absolut dichten und sicheren Flaschenverschlüssen
hat bereits zu einer Reihe von Lösungen geführt, die sich zum Teil für ihre spezielle
Anwendung als sehr günstig erwiesen haben. Es seien hier beispielsweise die Kappenverschlüsse
erwähnt, bei denen zur Erhöhung der Dichtung bereits: vorge schlagen wurde, im oberen
Bereich des Flaschenhalses nach oben offene ringförmige Rinnen mit schneidenförmigen
Rand vorzusehen, die in das Dichtungsmaterial eindringen.
-
All diesen Verschlüssen ist jedoch gemeinsam, daß sie an die Festigkeitseigenschaften
des Flaschen- und Verschlußmaterials hohe Anforderungen . - stellen.
-
Hauptsächlich sind es Druckkräfte, bei Schraubverschlüssen auch Torsionskräfte,
welchen das Flaschen- bzw. Verschluß material Widerstand bieten muß. Dies erfordert
wiederum eine starke Dimensionierung der Flaschen, insbesondere der mit. dem Verschluß
direkt in Verbindung stehenden Teile.
-
Soll die Flasche z. B. aus Versandgründen und Gründen der Materialersparnis
sehr leicht sein, was durch entsprechende geringe Dimensionierung der Wandstärke
erreicht werden kann, dann sind aber auch ihre Festigkeitseigenschaften dermaßen
gering geworden, daß ein Verschluß beispielsweise in der robusten Art der Bierflalschenverschlüsse
nicht mehr möglich wird. Auch Schranbverschiüsse - werden sie aus Gründen sicheren
Dichtens sehr fest angezogen. rufen im Innern des Flaschenmaterials derartige Spannungen
hervor, daß nach einiger Zeit infolge der bekannten Tatsache des Ermüdens der elastischen
Eigenschaften des Flaschenmaterials ein Zer-reißen - bzw.
-
Springen der Flasche eintritt.
-
Besonders bei aus thermoplastischem Kunststoff hergestellten Flaschen
lassen sich die robusten Verschlüsse nach Art der Bierflaschenverschlüsse nicht
gut anwenden.
-
Man hat daher in diesen Fällen - insbesonder bei Medizinfiaschen
- auf Spezialverschlüsse nach Möglichkeit verzichtet und versucht, mit den üblichen
Korkverschlüssen und Siegellack das Auslangen zu finden. Nun neigen aber gerade
viele medizinische Flüssigkeiten (Zuckerlösung) zu einem Aufsteigen in den Poren
des Korkes oder in den kleinsten Fugen zwischen Kork und Flaschenhals bzw. zwischen
Kork und Siegellack, im besonderen . bei Erschütterungen während des Versandes.
Durch die auf diese Art austretende Flüsigkeit werden oft ganze Paickungen von wertvollen
medizinischen Flüssigkeiten unbrauchbar.
-
Dieses auf Kapillarwirkungen beruhende Austretender Flüssigkeit konnte
auch durch die neuerdings in
mannigiachen Formen in Verwendung stehenden, aus Kunststoff
hergestellten Kappenverschlüssen nicht begegnet werden, trotz zusätzlicher Dichtungseinlagen
und Halteorganen an den Kappen, welche durch Einrasten oder Klemmen am Flaschenkopf
die Verschlußsicherheit beträchtlich erhöhen.
-
Ebenso hat die Ausbildung eines nach innen wulstförmig ausgebildeten
Dichtungsringes mit waagerechter oder nach oben abgerundeter unteren Begrenzungsfläche
in der Flaschenöffnung oder im Flaschenhals nicht zum Ziele geführt. Einmal deshalb,
weil durch einen solchen Ring die sichere, jede Bewegung serhinderndee Befestigung
des - Stöpsels im Flaschenhals in Frage gestellt ist. Ferner ist bei - einer solchen
Ausführung keine genügende Sicherheit des Verschlusses bei Erhöhung des Innendruckes
vorhang den. Das plastische Material des. Dichtungsringes biegt sich nämlich nach
oben, falls es nicht schon von vornherein abgerundet ist, und der Stöpsel kann herausgleiten.
Schließlich wird auch das Aufsteigen von Flüssigkeiten infolge-Eapillarxvirlung
durch eine derartige Ausbildung des Flaschenhalses nicht ge nügend gehemmt.
-
Diesem Mangel wird bei einem Verschluß für aus plastischem Material
bestehende Flaschen mit im oberen Bereich ihres Halses vorgesehenen ringförmigen
Widerlager,
das sich in das plastische Dichtungsmaterial eindrückt, erfindungsgemäß dadurch
abgeholfen, daß das Widerlager nach unten gerichtet ist und mit seiner freien Kant
in Schließlage dichtend auf der oberen Ansatzfläche eines am elastischen Stöpsel
vorgesehenen Ringwulstes aufliegt.
-
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt vor allem im
Zusammenwirken des verhältnismäßig scharfen, nach unten gerichteten ringförmigen
Widerlagers der Absatzfläche des Flaschenhalses mit der wulstförmigen Erweiterung
des aus gummielastischem Material hergestellten Stöpsels. Die schräge obere Ansatzfiäche
des Wulstes wird vermöge der elastischen Kraft des Stöpsels intensiv an das ringförmige
Widerlager- der Absatzfläche des Flaschenhalses gedrückt und bewirkt dort einen
hermetischen Abschluß. Steigt der Innendruck, z. B. durch Erwärmung, so wird der
zusätzliche Druck nach oben von dem Widerlager aufgenommen, das sich dann noch mehr
in den Wulst des gummielastischen Stöpsels eingräbt. Erst sehr hohe Drücke, wie
sie durch Erwärmung kaum auftreten können, vermögen den Stöpsel aus-dem Flaschenhals
herauszutreiben. Ein diesem Druck entsprechender Zug ist anzuwenden, um die Flasche
willkiirlich zu öffnen.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 im Längsschnitt eine Flasche mit dem erfindungsgemäßen
Verschluß, Fig. 2 bis 5 Längsschtiitte durch verschiedene Ausführungsformen des
Flaschenverschlusses, Fig. 6 die Werkzeuga;ordnung. bei spritzgußtechnischer Herstellung
der Flasche, wiederum im Längsschnitt dargestellt, und Fig. 7 und 8 Längsschnitt
durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem der Stöpsel mit einer Tropfeinrichtung
versehen ist.
-
Nach Fig. 1 weist die Flasche 1 am Hals einen dessen Innendurchmesser
nath unten erweiternden Absatz auf, wobei die Absatzfläche2 derart geneigt ist,
daß sie mit dem engen oleren Teil 3 des Flaschenhalses einen spitzen Winkel einschließt.
Dadurch entsteht an der Erweiterungsstelle des Flaschenhalses eine nach unten gerichtete
rtIngförmige Schneide 4. Als Verschluß wird ein Stöpsel. aus gummielastischem Material
verwendet, an der seinem unteren Ende einen Wulst 5 aufweist. Der Durchmesser des
oberen zylindrischen Stöpselteiles 6 ist int nicht in die Flasche eingeführten,
also im entspatmten Zustand ein wenig größer als der Innendnrchmesser der engeren
Flaschenmündung 3, während der Durchtnesser des Wulstes 5 etwas größer als der Innendurchmesser
des unteren Teiles 7 des Flaschenhalses ist. Der Stöpsel wird so weit in den Flaschenhals
eingeführt, daß die obere Ansatzfläche 8 des ririgförmigen Stöpselwulstes 5 gegen
die Schneide 4 zu liegen kommt. Durch die elastischen Reaktionskräft des in die
Flasche eingeführten und dort eingeengten Stöpsel wird die Ansatzfläche 8 intensiv
an die Schneide 4 gepreßt, und diese gräbt sich dichtend in das weiche Material
des Stöpsels ein.
-
Damit die obere Ansatzfläche 8 des Stöpselwulstes sicher gegenüber
der ringförmigen Schneide 4 zu stehen kommt, kann man den zylindrischen oberen Stöpselteil
6 mit einer breiteren, vornehmlich runden Griffplatte 9 abschließen. Wählt man noch
die Länge des Abstandes zwischen der Mitte der oberen Ansatzfläche 8 des Ringwulstes.
5 und dem unteren Rand der Griffplatte 9 gleich der Länge des Abstandes der ringförmigen
Schneide 4 vom oberen Rand des Flaschen-
halses, so kommt bei Einführung des Stöpsels
bis zum Anschlag der Griffplatte 9 die obere Ansatzfläche 8 des Ringwulstes genau
in der Höhe der ringförmigen Schneide 4 zu stehen.
-
Zwischen dem zylindrischen Stöpselteil 16 und dem entsprechenden
oberen Teil 3 des Flaschenhalses findet entlang einer verhältnismäßig großen Fläche
eine innige Berührung statt, wodurch eine gute Führung des Stöpsels erzielt wird.
-
Der Stöpsel kann, wie in Fig. 2 dargestellt, einen nach unten offenen
zylindrischen Hohlraum 10 aufweisen. Dies wirkt sich dann günstig aus, wenn der
Innendruck der Flasche, z. B. durch Erwärmen, steigt.
-
Dieser erhöhte Innendruck bewirkt eine zusätzliche Verbesserung der
Dichtung, die bei massivem Stöpsel nach Fig. 1 lediglich durch die senkrecht auf
der oberen Ansatzfläche stehende Komponente des nach oben gerichteten Druckes wirken
wird, während bei hohlem Stöpsel auch - und zwar vornehmlich -radial gerichtete
Druckkräfte auftreten.
-
Ein besonders günstiger Fall zur Ausnutzung des erhöhten Innendruckes
für die Verbesserung der Dichtung tritt dann ein, wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, die
Innenwandungll des hohlen Stöpsels zumindest im Bereich der oberen Ansatzfläche
8 des Stöpselwulstes 5 mit der Außenwandung dieses Wulstes parallel verläuft, wodurch
- die Druckkräfte direkt, also nicht nur Komponenten derselben, senkrecht auf die
obere Ansatzfläche 8 wirkten, die dann am intensivsten gegen die ringförmige Schneide
4 am Flaschenhals gedrückt wird.
-
- Eine weitere Variation des Erfindungsgedankens zeigt Fig. 4. Hier
ist der Ringwulst 5 des Stöpsels sicht mit einer sanft ansteigenden oberen Ansatzfläche
versehen, wie in Fig. 1 bis 3, sondern mit einer plötzlich scharf ansteigenden.
Diese steile Ansatzfläche ist in Fig. 4 mit 12 bezeichnet. Weiter weist die Abschlußplatte
9 eine dem oberen Rand 13 des Flaschenhalses genau angepaßte Ring'kehle 14 auf.
-
Der Abstand der steilen Ansatzfläche 12 von .der Ringkehle 14 soll
etwas geringer sein als der - ent sprechende Abstand vom Rand 13 des Flaschenhalses
bis zur ringförmigen Schneide 4. Wird nun der Stöpsel eingeführt, dann wird zunächst
der Wulst 5 nicht unterhalb der ringförmigen Schneide 4 zu liegen kommen, sondern
erst dann, wenn auf die Platte 9 von außen ein hinreichend großer Druck ausgeübt
und dadurch das gummielastische Material des Stöpsels komprimiert wird, kann der
Wulst 5 unterhalb der Schneide 4 einrasten. Bei Aufhören des. Außendruckes wird
aber eine diesem Druck entsprechende Spannung zwischen Wulst 5 und Ringkehle 14
trachten, den Ringwulst 5 wieder nach oben zu ziehen, was die wie ein Widerhaken
wirkende Schneide 4 verhindert. Der Wulst wird mit seiner steilen oberen Ansatzfiäche
12 intensiv gegen die ringförmige Schneide 4 gezogen und bildet dort eine ganz hervorragende
Dichtung. Erst durch Dreh und Kippbewegungen des Stöpsels gelingt es, diesen aus
seiner Lage zu befreien und die Flasche zu öffnen.
-
Damit bei den aus gummielastischem Material aus gebildeten Stöpseln
auch bei stärkstem, nach oben wirkendem Innendruck kein Ausrasten- des Wulstes 5
aus der ringförmigen Schneide 4 stattfindet, kann man, wie in Fig. 5 gezeigt, verfahren.
Die-Flasche wird zunächst nach der in Fig. 4 gezeigten Art mittels eines gummielastischen
Stöpsels 15 verschlossen. Der untere schied besteht darin, daß der gummielastische
Stöpsel 15 eine nach außen offene, nach unten konisch verengte Höhlung aufweist.
Um nun bei hohem Innendruck ein
Aus rasten, des Wulstes 5 aus der
ringförmigen Schneide zu verhindern, wird ein zweiter Stöpsel 16, welcher aus hartem,
schwerdeformierbarem Material besteht, in die konische Höhlung des Verschluß stöpsels
15 gesteckt.
-
Die Anwendung eines Sicherheitsstöpsels ist auch bei den Beispielen
nach den Fig. 1 bis 3 möglich, wenn nur der Verschlußstöpsei entsprechend ausgebildet
ist.
-
Zur Herstellung der Flasche eignen sich eine Reihe von Materialien,
z. B. Glas, Metall oder gewisse Kunststoffe. Bei den Kunststoffen ist die Verwendung
von Polystyrol sehr vorteilhaft, einerseits wegen der Glasklarheit, andererseits
wegen der Möglichkeit, die Flasche im Spritzgußverfahren herzustellen, wobei auf
bequeme Weise die exakte Ausführung der für die Erfindung so wesentlichen ringförmigen
scharfen Schneide 4 durchführbar ist.
-
In Fig. 6 ist schematisch die Anordnung eines spritzguß technischen
Werkzeuges gezeigt, mit welchem die ganze Flasche, mit Ausnahme des Flaschenbodens,
in einem einzigen Arbeitsgang herstellbar ist. Dabei ist mit 17 die Düse, mit 18
die- Ausgußbüchse, mit 19 der Mantel, mit 20 der Kern und mit 21 der Auswurfring
bezeichnet. Für die in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiele ist es wichtig,
daß der Abstand des oberen Randes 13 des Flaschenhalses von der ringförmigen Schneide
4 sehr genau bemessen ist. Aus diesem Grunde wird, wie in Fig. 6 gezeigt, das flüssige
Polystyrol etwas unterhalb des oberen Endes 13 des Flaschenhalses in den Spritzraum
22 eingeführt. Dadurch wird der obere Rand des Flaschenhalses sehr sauber ausgebildet
und bedarf keiner Nachbearbeitung, was eine schädliche Abstandsveränderung zwischen
der Schneide 4 und dem Flaschenkopf 13 herbeiführen könnte.
-
In einem zweiten Arbeitsgang kann mit Hilfe eines der üblichen Klebemittel
der Flaschenboden angebracht werden.
-
Der Verschluß stöpsel soll erfindungsgemäß aus gummielastischem Material
bestehen. Es eignen sich hier auch wiederum besonders gewisse Kunststoffarten, beispielsweise
Polyäthylen, mit einem Molekular gewicht von mehr als 10 ooo: Der inFig. 5 dargesteLlte
Sicherheitsstöpsel 16 hingegen muß aus schwerdeformierbarem Material bestehen, wie
Metall, Glas, Holz oder jenen Kunststoffen, welche auch für die Herstellung der
Flasche selbst verwendet sind, a-lso z. B. Polystyrol.
-
Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist unbeschränkt. Besonders vorteilhaft
wirkt sich die Erfindung jedoch für Medizinflaschenverschlüsse aus, bei denen bisher
wegen des schwachen Flaschenmaterials noch kein, selbst bei ungünstigen Verhältnissen
z. B. beim Versand absolut dichter Verschluß möglich war.
-
Ein weiteres, vorteilhaftes Anwendungsgebiet eröffnet sich der Erfindung
bei Spezialflaschen zur Lieferung von Bier, Mineralwasser usw. in Gebirgsgegenden,
speziell auf Schutzhütten. An diese Spezialflaschen wird vor allem die Forderung
gestellt, daß sie sehr leicht sind. Diese Forderung kann aber nur auf Kosten der
Festigkeit des Flaschenmaterials erfüllt werden, was wiederum die Verwendung der
üblichen, absolut dichten, aber robusten Verschlüsse unmöglich macht. Hier kann
man sich helfen, wenn man eine Flasche aus Polystyrol verwendet und sie mit dem
in Fig. 5 gezeigten Verschluß verschließt. Man hat dadurch eine Flasche, welche
der Anforderung, leicht zu sein und trotzdem gut zu schließen, gerecht wird.
-
Durch eine einfache Maßnahme kann, wie die Fig. 7 und 8 zeigen, der
erfindungsgemäße Flaschenverschluß
mit einer Tropfvorrichtung ausgestaltet werden.
Zu diesem Zweck wird der Stöpsel unterhalb; des Ringwulstes 5 nach unten verlängert
undin diesem ver-Längeren zylindrischen Bereich 23 ein weiterer Ring wulst 24 angeordnet.
Zwischen dem Ringwulst 5 und dem Ringwulst 24 weist der Stöpsel eine in das Flascheninnere
führende Öffnung 25 anf.
-
Bei einem hohlen Stöpsel (Fig. 7 und 8) ist diese Öffnung lediglich
eine Ausnehmung im hülsenförmigen Schaft des Stöpsels unterhalb des Ringwulstes
5, bei vollem Stöpsel muß außerdem noch ein Kanal vorgesehen sein, der die Öffnung
25 mit dem unteren Ende des Stöpsels verbindet.
-
Im eingeführten Zustand des Stöpsels (Fig. 7) ist ein vollkommen
dichter Abschluß des Flascheninneren nach außen durch das Zusammenwirken des oberen
Ringwulstes 5 mit der ringförmigen Schneide 4 gegeben.
-
Wird nun der Stöpsel ein Stück herausgezogen, und zwar bis -der untere
Ringwulst 24 an der ringförmigen Schneide 4 anliegt, dann kommt die Öffnung 25 oberhalb
des Flaschenhalses zu stehen. Beim Neigen- -der Flasche gelangt die Flüssigkeit
in den Bereich der Öffnung 25, kann aber noch nicht aus rinnen, da wegen des dichtenden
Anliegens des unteren Ringwulstes 24 an der ringförmigen Schneide 4 keine Luft in
das Flascheninnere eindringen kann. Erst wenn auf den Flaschenkörper ein leichter
Druck -ausgeübt wird, entsteht im Inneren der Flasche der Überdruck gegen den Außendruck,
der für den-Austritt der Flüss,igkeit durch die Öffnung 25 erforderlich ist. Dàdurch
hat man es in der Hand, Anzahl und sogar die Größe der Tropfen genau zu überwachen,
ja man kann sogar einen Tropfen, welcher sich noch nicht von der Öffnung gelöst
hat, erYorderlichenfalls durch Aufheben des Druckes auf den Flaschenkörper zurücksaugen.
-
Voraussetzung für die beschriebene Wlrkungsweise ist einmal, daß
der Abstand der tWffnung 25 vom unteren Rin-gwulst 24 größer als der Abstand des
Flaschenmündungsrandes 13 von der ringförmigen Schneide 4 ist und ferner daß der
Flaschenkörper elastisch nachgiebig ist, damit einDruck auf den Flaschenkörper eine
Deformation desselben hervorruft, die ihrerseits die Ursache eines Überdruckes im
Flascheninneren ist.
-
Von Vorteil ist es, die Öffnung 25 knapp unterhalb des oberen Ringwulstes
anzuordnen, da dadurch die Länge des Stöpsels möglichst gering gehalten werden kann.
-
Es ist ferner von Vorteil, den Stöpsel nicht in seiner ganzen Länge
hohl auszuführen, sondern den oberen Teil bis knapp oberhalb der Öffnung voll. Auf
diese Weise kann der gesamte Inhalt der Flasche durch die Öffnung 25 ausgetropft
werden, was bei einem Stöpsel nach Fig. 6 und 7 nicht der Fall ist, da die Flüssigkeit,
die sich beim Neigen der Flasche im Hohlraum des Stöpsels über die Öffnung befindet,
keine Möglichkeit mehr hat, auszutropfen. Bei manchen Flüssigkeiten ist dies gleichgültig,
bei wertvollen Flüssigkeiten jedoch wäre dies aber ein unangenehmer Verlust.
-
Für die Form des unteren Ringoulstes 24 ist es am zweckmäßigsten,
eine in bezug auf den Stöpselmantel steile obere Ansatzfläche 26 zu wählen. Bei
einer solchen Formgebung sind einmal die Dichtungseigenschaften äußerst günstig,
und ferner bietet ein derartiger Ringwulst eine bessere Sicherung gegen ein ungewolltes
vollständiges Herausziehen des Stöpsels.
-
An Stelle eines Ringwulstes 24 können auch deren mehrere voneinander
distanzierte unterhalb der Öffnung 25 vorgesehen sein. Dies würde einer weiteren
Sicherheitsmaßnahme
gegen ungewolltes vollständiges Herausziehen des Stöpsels gleichkommen. Von Vorteil
kann dabei die Stärke der Ringwulste nach unten hin zunehmen.