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Schraubkappenverschluß Die Erfindung bezieht sich auf einen Schraubkappenverschluß
aus zäh-elastischem Werkstoff, zum Verschließen von Flaschen od.dgl., der mit seinem
Innenechraubgewinde im Kappenmantel auf ein etwas unterhalb der Mündung der zu verschließenden
Flasche od.dgl. vorgesehenes Außengewinde aufschraubbar ist und dabei ein mit seinem
Boden verbundenes Abdichtelement mit hohem elastischem Dichtungsdruck auf den Mündungsrand
oder in die Nündung preßt.
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Derartige Schraubkappenverschlllsse sind meist einstückig im S ritzgußverfahren
aus thermoplastischen, elastischen Kunststoffen, wie beispielsweise Polyäthylen,
hergestellt; an den Schraubkappenboden ist meist das Abdichtungselement angeformt,
beispielaweise in Form eines leicht konischen, in die PlaschenmUndung eindringenden
Kragens, eines Stopfens oder in Form einer sich auf den Nündungsrand verformend
auflegenden
umlaufenden Ringansatzes, der als Dichtlippe wirkt.
Zur Erzielung einer sicheren Abdichtung wird ein relativ hoher Dichtungsdruck benötigt,
der zu einer elastischen Verformung des Abdichtelements führt.
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Das Abdichtelement hat wegen der durch seine elastische Verformung
bedingen inneren Spannung die Neigung, sich aus der Mündung wieder herauszuschieben
bzw. auf den Kappenboden eine im Sinne des Lösens des Verschlusses wirkende Kraft
auszuüben. Wenn die Reibung in dem Aufschraubgewinde zwischen dem Werkstoff der
Schraubkappe und dem Material, aus dem der Flaschenhals besteht, relativ gering
ist oder das Schraubgewinde mit einer nur wenig unterhalb des Gleitwinkels liegenden
Steigung ausgeführt ist, um die Anzahl der für das dichtende Aufschrauben der Schraubkappe
auf den Mündungsteil der Flasche notwendigen Umdrehungen kleinzuhalten, kommt es
nicht selten vor, daß die Schraubverschlüsse sich lockern und die Abdichtung ungenügend
wird, so daß der Flascheninhalt heraussickern kann.
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Derartige Schwierigkeiten zeigen sich insbesondere bei auf modernen
Formmaschinen hergestellten Flaschen, bei denen die von den längsgeteilten Backenformen
herrührenden äußeren Längsgrate am Flaschenhals kaum noch bemerkbar sind und
infolgedessen
auch die in gewissem Sinne die Kappe gegen Lösen sperrende Wirkung dieser Grate
entfällt.
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Bei Glasflaschen, die auf neueren automatischen Maschinen erzeugt
werden, haben sich ferner Schäden durch im Flaschenmündungsteil vorhandene Haarrisse
gezeigt; wenn das Abdichtungselement des Kappenverschlusses ein unter hohem Druck
in die Flaschenmündung eingeführter Kragen oder kragenartiger Stopfen ist, so führt
dessen hoher Radialdruck nicht selten zu einem Auseinanderspringen der Mündungen
und zu einem Auslaufen des Flascheninhalts.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten
Nachteile elastischer Schraubkappenverschlüsse zu beseitigen und durch eine neuartige
Ausbildung der Schraubkappen eine Sicherung gegen das selbttätige Lösen der Kappen
sowie gegen das Auseinandersprengen der Glasflaschenmlindungen zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe löst der erfindungsgemäße Schraubkappenverschluß aus
zah-elastischem Werkstoff, zum Verschließen von Flaschen od.dgl., der mit seinem
Innenschraubgewinde im Kappenmantel auf ein etwas unterhalb der Mündung der zu verschließenden
Flasche od.dgl. vorgesehenes Außengewinde aufschraubbar ist und dabei ein mit seinem
Boden verbundenes Abdichtungselement mit hohem elastischem Dichtungsdruck auf den
Mündungerand
oder in die Mündung preßt; dieser Verschluß ist dadurch
gekennzeichnet', daß an die Kappenmantel-Innenfläche zwischen Kappenboden und Innengewinde
im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende nachgiebige Druckrippen oder-lamellen
angeformt sind, deren radiale Höhe wesentlich größer ist, als die Differenz der
Halbmesser von Kappenmantel-Innenfläche und Mundungsteil-Außenfläche.
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Die verhältnismäßig große radiale Höhe der an die Innenseite des
oberen Kappenmantels angeformten nachgiebigen Druckrippen oder -lamellen führt dazu,
daß sich diese Rippen oder Lamellen in der letzten Phase des Aufschraubvorganges
der Schraubkappe mit großem radialen Druck von außen an die Mündungsteil-Außenfläche
anlegen. Dabei treten zwei im Sinne der Erfindung erwünschte Wirkungen gleichzeitig
eins a) Durch den radialen Druck der Rippen oder Lamellen auf die Außenfläche des
Mündungsteile wird eine hohe Umfangsreibung erzeugt, die das selbsttätige Lösen
bzw. Losschrauben der Schraubkappe verhindert; b) der auf die Außenfläche des Mündungsteils
einer Glasflasche ausgeübte hohe Preßdruck verhindert das Aufsprengen der Flaschenmündung
durch den hohen Dichtungsdruck eines in die Mündung hineingepreßten kragenartigen
Abdichtungsstopfens.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung zwei
Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schraubkappenverschlüssen veranschaulicht;
in der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schraubkappenverschluß für
eine Glasflasche, deren Abdichtung durch einen umlaufenden, an den Kappenboden angeformten
Dichtungs-Ringansatz erfolgt, der sich auf den NUndungarand unter Vrformen auflegt;
Fig. 2 einen senkrechten Axialschnitt durch einen Schraubkappenverschluß mit leicht
konischem, kragenartigem Abdichtungsstopfen, der unter radialem Zusammenpressen
in die zu verschließende Flaschenmündung hineingedrückt wird und sich mit hohem
elastischen Dichtungsdruck an dem inneren Mündungsrand anlegt; in einer Zwischenphase
des Aufschraubens ; Fig. 3 einen senkrechten Axialschnitt, der den Schraubkappenverschluß
nach Fig. 1 in seiner Verschlußstellung wiedergibt.
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Die zur Erläuterung der Erfindung ausgewählten Ausfffhrungsbeispiele
betreffen Schraubkappenverschlüsse für Glasflaschen; die Verschlüsse sind jedoch
ebensogut bei Flaschen oder Gefäßmündungen aus anderem Material, insbesondere aus
Kunststoff, verwendbar.
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An den Flaschenhals 1 ist unterhalb des Nündungerandes 2 ein Außengewinde
3 angeformt, dessen einzelne vorspringende
Gewindegänge einen verhältnismäßig
großen axialen Abstand voneinander haben, d.h. die Breite der Gewindegänge ist klein
im Verhältnis zur Gewindesteigung. Die Gewindegänge des Flaschenhalses beginnen
erst etwas unterhalb der Flaschenmündung, so daß der Mündungsteil der Flasche eine
glatte, praktisch zylindrische Außenfläche 4 hat.
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Die aus Polyäthylen gespritze Schraubkappe 5 hat bei dem Ausführungsbeispiel
nach Pig. 1 an der Innenseite des Kappenbodens 6 einen kragenartigen, von einer
ringförmigen Vertiefung 6a des Kappenbodens ausgehenden Ringansatz 7, der sich beim
Aufschrauben der Kappe auf die Flaschenmündung mit hohem elastischem Dichtungsdruck
auf den Mündungsrand 2 dichtend auflegt. Der Kappenmantel 8 trägt an seiner Innenseite
die Gewindegänge des Schraubkappen-Innengewindes 9, deren abgerundete Wulstform
im Querschnitt der der Gewindegänge am Flaschenhals etwa entspricht. Die Innengewindegänge
haben ebenfalls einen verhältnismäßig großen axialen Abstand voneinander.
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An den oberen Teil der Kappenmantel-Innenfläche 10 sind zwischen
Kappenboden 6 und Innengewinde 9 im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende
nachgiebige Druckrippen oder -lamehlen 11 angeformt, deren radiale Höhe h wesentlich
größer ist als die Differenz der Halbmesser R der Kappenmantelinnenfläche 10 und
r der Nündungsteil-Außenfläche 4. Diese Druckrippen oder
Lamellen
11 treten erst in der letzten Phase des Aufschraubvorganges der Schraubkappe in
Funktion, sie legen sich unter elastischer Verformung bei ihrem schraubenförmigen
tberschieben über die äußere Kante des Mündungsrandes 2 um und liegen dann in der
aus Fig. 1 ersichtlichen Verschlußstellung des Schraubkappenverschlusses mit hohem
radialen äuEeren Druck an der Nündungsteil-Außenfläche an. Die durch diesen elastischen
radialen Druck hervorgerufene Reibung verhindert eine Drehung der Schraubkappe im
Sinne des Lösens, so daß trotz der hohen Axial-Abdrückkraft des auf den Mündungsrand
2 aufliegenden Dichtungs-Ringansatzes 7 ein selbsttätiges Lockern des Verschlusses
ausgeschlossen ist.
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Wie die Fig. 1 erkennen läßt, verlaufen die Druckrippen oder -lamellen
11 bei diesem Ausführungsbeispiel wie die Gänge eines mehrgängigen Gewindes, das
etwa bis zum Kappenboden geht und die gleiche Steigung hat, wie die Steigung des
Schraubgewindes 9 der Kappe. Von den zwei übereinanderliegenden Druckrippen oder
-lamellen ii und lla verläuft die eine (11) genau in der Fortsetzung der Gewindegänge
des Innengewindes 9 der Schraubkappe, während die andere (11a) einen schmäleren
"dazwischengeschobenen"Gang darstellt.
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Bei einer derartigen Ausbildung der umlaufenden Druckrippen oder
-lamellen 11,11a wird die Herstellung des Werkzeuges für
das Spritzen
der Schraubkappen sowie das Lösen der Schraubkappen aus dem Werkzeug ganz wesentlich
vereinfacht; es ist nur nötig, in den Innenstempel der Schraubkappenform, der das
Innengewinde der Kappe formt, den oberen Teil dieses Gewindes mit einer größeren
Höhe hineinzuschneiden und Jeweils zwischen zwei Einschnitten im oberen Stempelteil
noch einen parallelen Gewindegang zusätzlich einzuarbeiten. Beim Lösen läßt sich
der Formstempel ganz einfach aus der Kappe herausdrehen, ohne daß eine Zwängung
an den Gewindegängen des Innengewindes erfolgt.
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Der Schraubenkappenverschluß nach den Fig. 2 und 3, in denen gleiche
Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind, zeigt praktisch
die gleiche Ausbildung des Innengewindes 9 und der Druckrippen oder Lamellen 11,11a
an der Innenseite des Kappenmantels 8; es ist hier lediglich als Abdichtelement
anstelle des kragenförmigen Ringansatzes (7 in Fig. 1) ein kragenförmiger, leicht
konischer Abdichtungsstopfen 12 vorgesehen, der sich beim Aufschrauben des Verschlusses
auf die Flaschenmündung an die abgerundete innere Kante 2a des Flaschenmündungerandes
2 unter elastischem Zusammendrücken anpreßt.
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In der Zwischenstellung des Schraubkappenverschlusses, wie sie in
Fig. 2 dargestellt ist, beginnt das Zusammendrücken des
Abdichtungsstopfens
12 im Mündungsteil der Flasche; der radial nach außen gerichtete Druck steigert
sich stetig mit weiterem Aufschrauben der Kappe; es beginnt aber auch sofort der
Aufbau eines von außen auf die Mündungsteil-Außenfläche 4 ausgeübten Gegendruckes
durch die Druckrippen oder Lamellen 11, 1pa, die sich von der Außenseite schraubend
über die Nündungsteil-Außenfläche 4 schieben, sich dabei nach oben umbiegen und
einen stetig wachsenden Gegendruck erzeugen.
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Die Fig. 3 zeigt deutlich, wie in der Verschlußstellung des Schraubkappenverschlusses
dem durch den Abdichtungsstopfen 12 ausgeUben"Aufsprengdruck"ein Stütz- oder Gegendruck
durch die Druckrippen oder Lamellen 11,11a entgegenwirkt, der durch entsprechende
Querschnittsgestaltung dieser Rippen oder Lamellen leicht etwas größer gemacht werden
kann, als der Stopfendruck, (der sich durch die Wanddicke des Kragens oder Stopfens
12 und die Tiefe der ringförmigen Boden-Vertiefungen 6a,6b beiderseits des Kragens
beeinflussen läßt), so daß ein Aufsprengen der Mündung ausgeschlossen ist, selbst
wenn der Mündungsrand ein solches Aufsprengen begünstigende Haarrisse aufweist.
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Es sei ausdrücklich hervorgehoben, daß die Druckrippen oder -lamellen,
die auf die Nündungsteil-Außenfläche drücken, keine Abdichtungsfunktion haben, dies
ergibt sich schon allein daraus, daß sie vorzugsweise als Gänge eines mehrgängigen
Bewindes
ausgeführt werden, bei dem die Zwischenräume zwischen
den vorspringenden Gewindegängen nicht geschlossen werden.
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Es sei noch erwähnt, daß die gewünschte Reibungs- bzw.
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Stützwirkung der zwischen Kappenboden und Innengewinde der Schraubkappe
angeformten Druckrippen oder -lamellen sich sowohl beim Aufschrauben als auch beim
Abschrauben des Schraubkappenverschlusses deutlich bemerkbar macht. Bis zu der Lage
des Verschlusses gemäß Fig. 2 läßt sich die Schraubkappe wie üblich ganz leicht
auf das Außengewinde des Flaschenhalses aufschrauben. Von diesem Augenblick an erhöht
sich das zum Aufschrauben notwendige Drehmoment wesentlich stärker als dies bei
einer üblichen Schraubkappe mit einfachem Innengewinde und einem sich verformenden
Abdichtelement der Fall wäre, bis beim Festziehen des Verschlusses ein relativ großes
Moment aufzuwenden ist. Entsprechend ändern sich auch die Drehmomente beim Abschrauben
des Verschlusses: das zum Lösen aufzubringende Drehmoment ist zunächst relativ hoch,
es nimmt erst dann wesentlich ab, wenn die Druckrippen oder -lamellen nicht mehr
an der MUndungsteil-Außenfläche mit hohem Druck anliegen.
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Mit Mustern des neuen Schraubkappenverschlusses gemäß Fig. 2 und
3 durchgeführte Versuche, bei denen Glasflaschen verwendet wurden, haben gezeigt,
daß nach Entfernen der Druckrippen oder -lamellen 11,11a die Flaschenmündungen bei
schtkfem Aufschrauben der Schraubkappen auf die Flaschenmündungen leicht gesprengt
wurden;
außerdem genügten bereits verhältnismäßig kleine Drehmomente im Abschraubsinn, um
den Verschluß zu lösen.
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Mit den Druckrippen zur Erzeugung eines größeren Stützdruckers und
einer den Verschluß sichernden Reibung wurden keine Flaschenmündungen mehr gesprengt
und auch ein Lösen der Verschlüsse erforderte so hohe Drehmomente, daß ein selbsttätiges
Lösen selbst unter ungünstigen Bedingungen, ausgeschlossen ist. Durch die unter
Anwendung der Erfindung mögliche Vergrößerung des Abdichtungsdruckes war auch die
Abdichtung vollkommen gesichert.