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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Bügelverschluss für Flaschen mit einem Verschlussknopf aus Porzellan, Metall oder Kunststoff, einem Drahtgelenkbügel, mit welchem der Verschlussknopf an der Flasche anbringbar ist, sowie einem ringförmigen Dichtelement, das an dem Verschlussknopf angeordnet ist und mit welchem eine kreisförmige Flaschenöffnung durch Anpressen abdichtbar ist.
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Derartige Bügelverschlüsse sind seit langer Zeit bekannt. Ursprünglich bestanden die Verschlussknöpfe ausschließlich aus Porzellan mit einem wulstartigen Vorsprung, um welchen ein Dichtring aus Naturkautschuk angeordnet war. Dieses Material ist in den letzten Jahren wegen seiner problematischen Eigenschaften hinsichtlich der Hygiene mehr und mehr durch Elastomerdichtungen aus TPE verdrängt worden, die sich aber für den genannten Einsatzzweck ebenfalls als nicht optimal erwiesen haben.
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Grundsätzlich ist zu bedenken, dass bei der Herstellung von Flaschenmündungen Toleranzen bis 1 mm auftreten können, die zu erheblichen Abweichungen beim Anpressdruck des Dichtelements an den Rand der Flaschenöffnung führen. Hinzu addieren sich noch Fertigungstoleranzen bei der Drahtverarbeitung und den Porzellanknöpfen, wobei die Elastizitätseigenschaften des eingesetzten TPE-Materials grundsätzlich ungünstiger sind als von Naturkautschuk. Erschwerend kommt noch hinzu, dass durch plastische Deformationen beim erstmaligen Einsatz einer TPE-Kunststoff-Dichtung im Mehrwegsystem bereits mindestens 25 der Rückstellkräfte dauerhaft verloren gehen. All dies kann zusammen dazu führen, dass bei einem mehrmaligen Umlauf einer Pfandflasche, insbesondere bei einer Befüllung mit kohlensäurehaltigem Material, eine gute Abdichtung nicht immer gewährleistet ist.
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Es existieren bereits Bestrebungen, das nachteilige Elastizitätsverhalten von TPE durch konstruktive Maßnahmen am Verschlussknopf zu kompensieren.
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Bekannt ist es aus der
DE 10 2006 022 070 A1 , zwischen dem Drahtbügel und dem Verschlussknopf ein Federelement vorzusehen, um den gewünschten Anpressdruck in rein normaler Richtung sicherzustellen. Hierzu sind aufwendige Verschlussknöpfe mit integrierten Federn notwendig, die den Bügelverschluss erheblich verteuern.
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Die
DE 10 2007 029 383 A1 beschreibt einen Bügelverschluss, bei welchem in den Kopf eine Tellerfeder integriert ist, wobei der Kopf zweiteilig ausgebildet ist und derjenige Teil, an welchem das Dichtelement angeordnet ist, elastisch gegen den Drahtbügel beweglich ist. Problematisch bei dieser Ausführungsform ist, dass ein Hohlraum zwischen den beiden Teilen des Verschlussknopfes zur Aufnahme der Tellerfeder vorgesehen sein muss, in welchen Flascheninhalt eindringen kann und der nur sehr schwer gereinigt werden kann.
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Unter Einsatz der bereits erörterten TPE-Dichtungen sind auch Mehrkomponentenköpfe bekannt, bei welchen das TPE-Dichtmaterial unmittelbar auf den Kopf aus Kunststoff aufgespritzt ist oder, wie aus der
DE 10 2007 059 415 A1 bekannt, ein Mehrkomponentendichtelement mit einem harten Grundmaterial und einem elastischen Dichtmaterial auf einen Verschlussknopf aus Porzellan aufgesteckt wird. Bei diesen Lösungen tritt jedoch der Nachteil der geringfügigen Elastizität von Elastomermaterialien als Dichtung in Verbindung mit den Toleranzen des Porzellankopfes und der Flasche besonders deutlich zu Tage, so dass eine dauerhafte Abdichtung von Mehrwegflaschen schwierig ist. Im Umkehrfall kann es zu sehr großen Schließkräften kommen, die für den Verbraucher ergonomisch ungünstig sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Bügelverschluss der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine dauerhafte Dichtwirkung bei kostengünstiger Herstellung erreicht wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Bügelverschluss der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem das Dichtelement aus wenigstens zwei Komponenten besteht, nämlich einen elastischen Unterbau aus einem Weichschaummaterial und einen Dichtüberzug aus einem ungeschäumten Material aufweist.
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Es hat sich gezeigt, dass durch diesen Aufbau, bei welchem unter dem eigentlich abdichtenden Material ein Material mit erheblich elastischeren Eigenschaften angeordnet ist, eine gute dauerhafte Dichtwirkung erreichen lässt, wobei sich die Dichtflächen aus dem nicht geschäumten Material gut reinigen lassen und damit auch die Hygienevorschriften für Lebensmittel problemlos eingehalten werden können. Der große Federweg bietet auch ergonomisch Vorteile für den Verbraucher beim Öffnen und Wiederverschließen der Flasche, weil die Schließkräfte weniger streuen.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Dichtelement als Ringscheibe ausgebildet, bei welcher der Dichtüberzug das Weichschaummaterial allseitig umschließt, wobei die Ringscheibe auf einem Zapfen des Verschlussknopfes aufgesteckt ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Bügelverschluss sehr ähnlich herkömmlichen Bügelverschlüssen ausgebildet und das Dichtelement erfindungsgemäß mit dem Weichschaumunterbau ausgestattet, so dass das Formänderungsvermögen der Dichtscheibe im Vergleich zu einer massiven Dichtscheibe aus einem Elastomerkunststoff erheblich verbessert wird und auch bessere Langzeiteigenschaften aufweist.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Dichtelement an dem Verschlussknopf angeformt ist. Bei dieser Ausführungsform, bei welcher der Verschlussknopf vorzugsweise ebenfalls aus einem Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, besteht, sind das Weichschaummaterial und der Dichtüberzug unmittelbar mit dem Verschlussknopf verbunden, wobei es denkbar ist, diese beiden Materialien unmittelbar an den Verschlussknopf anzuspritzen oder zunächst das Dichtelement mit der Weichschaumeinlage vorzufertigen und dann mit dem Verschlussknopf zu verkleben.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Dichtüberzug das Weichschaummaterial gegen den Verschlussknopf hermetisch abdichtet, so dass dieses gar nicht mit dem Flascheninhalt in Berührung kommen kann. Je nach eingesetztem Weichschaummaterial, beispielsweise offenporigem Schaum, könnte dies zu Nachteilen bei der Hygiene führen. Durch die hermetische Abdichtung ist diese Gefahr unabhängig von der Materialwahl für den Weichschaum ausgeräumt.
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Um bei einem Verschleiß des angeformten Dichtelements nicht gleich den gesamten Bügelverschluss austauschen zu müssen, kann es von Vorteil sein, den Verschlussknopf zweiteilig auszuführen, wobei an einem ersten Teil der Metallbügel festgelegt ist und an einem zweiten Teil das Dichtelement angeformt ist, wobei der zweite Teil austauschbar ist.
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Die Materialien für den Weichschaum und den Dichtüberzug können grundsätzlich aus einer Vielzahl geeigneter Materialien ausgewählt werden, wobei es bei der Auswahl des Weichschaumes auf ein gutes elastisches Formänderungsvermögen mit möglichst geringen Anteilen plastischer Verformung ankommt. Durch die mögliche hermetische Abdichtung und aufgrund des Umstandes, dass der Weichschaumbereich nicht mit dem Flascheninhalt in Berührung kommt, sind die Anforderungen hinsichtlich der Verwendung im Lebensmittelbereich nicht allzu streng zu werten. Geeignete Materialien für den Weichschaum können beispielsweise Polyethylen-(PE) oder Polyurethan-(PUR)-Schaum sein. Denkbar wäre aber auch die Ausbildung des Weichschaumkerns des Dichtelements aus Moosgummi oder Zellkautschuk, wobei unter Moosgummi offenporige Schaumwerkstoffe und unter Zellkautschuk geschlossenporige Schaumwerkstoffe verstanden werden. Geeignete Grundwerkstoffe für Zellkautschuk sind beispielsweise Naturkautschuk, EPDM und weitere. Bei der Verwendung von offenporigem Moosgummi ist es auf jeden Fall empfehlenswert, diesen mit dem Dichtüberzug hermetisch zu kapseln, sei es in der Ausbildung eines losen Dichtelements oder durch hermetisches Einschließen des Moosgummis zwischen dem Verschlussknopf und dem Dichtüberzug.
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Als Material für den Dichtüberzug kann beispielsweise EPDM, TPE, Synthesekautschuk oder Silikon-Gummi eingesetzt werden.
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EPDM ist in jüngerer Zeit als Dichtwerkstoff im Lebensmittelbereich vorgeschlagen worden, während mit TPE hinsichtlich der Lebensmittelverträglichkeit und Dauerhaltbarkeit bereits in der Vergangenheit Erfahrungen gesammelt werden konnten.
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Auch der Einsatz von Polytetrafluorethylen als Material des Dichtüberzuges oder auch als Beimengung kann vorteilhaft sein. Auch Nanobeschichtungen zur Verbesserung der Eigenschaften sind denkbar.
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Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines Verschlussknopfes eines Bügelverschlusses;
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2 einen Schnitt längs der Linie A-A in 1.
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In 1 ist ein Verschlussknopf 10 gezeigt, der Bestandteil eines Bügelverschlusses mit einem Drahtbügel (nicht gezeigt) ist, mit Hilfe dessen der Verschlussknopf 10 an einer Flasche (ebenfalls nicht gezeigt) festlegbar ist. Der Verschlussknopf 10 besteht aus Polypropylen, kann aber auch aus einem anderen geeigneten Kunststoff oder auch aus Porzellan bestehen. Er verfügt über einen Durchgangskanal 12, durch welchen der Drahtbügel schwenkbar eingesteckt ist.
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An seiner Unterseite verfügt der Verschlussknopf 10 über einen Zapfen 14, der in die Mündung der Flasche ragt. Um den Zapfen 14 ist ringscheibenförmig ein Dichtelement 16 angeordnet, das im gezeigten Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Verschlussknopf 10 verbunden ist.
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Das Dichtelement 16 besitzt einen Unterbau 18 aus einem Weichschaummaterial, im Beispielsfall aus Polyurethanschaum. Für den Unterbau sind aber auch andere Schaummaterialien einsetzbar, wie z. B. PE-Schaum, Moosgummi oder Zellkautschuk.
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Der Unterbau 18 wird von einem Dichtüberzug 20 hermetisch umschlossen, d. h. der Unterbau 18 steht weder mit der Umgebung noch mit dem Flascheninhalt in unmittelbarem Kontakt. Beispielsweise kann der Dichtüberzug 20 auch den Zapfen 14 vollständig überdecken. Als geeignete Materialien für den Dichtüberzug 20 haben sich EPDM und TPE erwiesen, auch der Einsatz sonstiger Synthese-Kautschuke oder Silikon-Gummi ist denkbar, solange die lebensmitteltechnischen Anforderungen erfüllt werden.
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Der Vorteil des kombinierten Aufbaus des Dichtelements 16 bestehend aus einem weichelastischen Unterbau 18 und einem Dichtüberzug 20 besteht darin, dass durch Anpressen des Dichtelementes auf den kreisförmigen Flaschenrand das Dichtelement 16 vergleichsweise stark nachgeben kann, wobei die Abdichtung durch den Kontakt des Dichtüberzuges 20 mit dem Glasmaterial der Flasche gewährleistet wird. Dabei steht ein vergleichsweise großer Federweg zur Verfügung, der zum einen Toleranzen bei der Herstellung der Flasche und des Drahtbügels ausgleichen kann und zum anderen auch bereits eventuelle Federwegverluste im Mehrwegbereich durch plastische Formänderungen berücksichtigen kann. Vorteilhaft sind auch die über die Lebensdauer homogeneren Schließkräfte. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verschließt der Dichtüberzug 16, der selbst aus einem leicht zu reinigenden und lebensmittelechten Material besteht, den Unterbau 18 vollständig, so dass sich die Materialwahl für diesen Unterbau auf die optimierten Elastizitätseigenschaften konzentrieren kann.
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Denkbar ist es auch, das Dichtelement gelöst von dem Verschlussknopf 10 als separates Teil auszubilden, wobei dann der Dichtüberzug 20 den Unterbau 18 allseitig vollständig umschließt, damit letzterer nicht mit Flascheninhalten in Berührung kommen kann. Das Dichtelement sitzt in einem solchen Fall auf einem Zapfen, der an seinem Ende hin verdickt ist, so dass das Dichtelement nicht abfallen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006022070 A1 [0005]
- DE 102007029383 A1 [0006]
- DE 102007059415 A1 [0007]
