DE2104662A1

DE2104662A1 - Behalter

Info

Publication number: DE2104662A1
Application number: DE19712104662
Authority: DE
Inventors: Jack Vincent Woonsocket Swett James Baldwin Barrington R I Croyle (V St A) P
Original assignee: Dart Industries Ine , Los Angeles, Calif (V St A
Priority date: 1970-02-03
Filing date: 1971-02-02
Publication date: 1971-08-12
Also published as: ES165761U; ES165761Y; MY7500290A; BE762421A; NL163997B; SE369594B; OA03681A; NL163997C; IS929B6; DK139467B; FR2079210B1; DE2104662B2; FR2079210A1; NO131977B; CH540831A; DK139467C; NO131977C; AT309305B; FI52315B; IE34928B1

Description

PATENTANWÄLTE ^ '

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth * dipl.-ing. G. Dannenberg DR.V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

OR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

28.Januar 1971
Gu/gm

Dart Industries Inc. 8480 Beverly Boulevard Los Angeles,Calif 90054 RP-7724-M26

Behälter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter und auf einen Behälterverschluß oder Behälterdeckel,, welche Teile vorzugsweise aus deformierbarem Material hergestellt sind. Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf wiederverwendbare Kunststoff-Behälterverschlußteile für· Behälter mit einer Öffnung. Ferner befaßt sie sich mit einem Ver- -s Schluß und einem Dichtverfahren, das schnell und leicht ™ durchgeführt werden kann und das eine dauerhafte, zuverlässige hermetische Dichtung bewirkt.'

Behälter zur Aufbewahrung von Lebensmitteln, und zv/ar auch Kunststoffbehälter, sind'bereits viele Jahre in Gebrauch. Sie bestehen im allgemeinen aus einem rohrförmigen Gefäß in Gestalt eines Zylinders oder dergleichen und einem getrennten Verschlußteil oder Deckel, welches Teil aus verhältnismäßig biegsamem Material hergestellt ist. Als Verschluß für derartige Gefäße gibt es verschiedene Arten. Einer dieser Verschlüsse besitzt eine umgekehrte Umfangsrille,

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die auf die Oberkante einer Behälterwand gelegt wird und unter Anwendung von Druck eine hermetische Dichtung zwischen den beiden Teilen ergibt. Die Anwendung eines derartigen •Deckels erfordert im allgemeinen, daß der Benutzer auf den gesamten Umfang des Verschlu-ßteils drückt, um dieses wirklich auf den Behälter zu drücken. Ein anderer Verschlußteiltyp besitzt zwei stabile Lagen und das Verschlußteil kann in eine dieser beiden Lagen gebogen werden. In einer dieser Lagen kann das Verschlußteil leicht über die Kante oder in die Öffnung eines Behälters eingesetzt werden, wo es dann in die zweite Lage gebogen werden kann. Dieses Biegen expandiert oder zieht das Umfangsteil des Verschlußteils zusammen und ergibt dadurch'eine dichte verschließende Berührung mit der Oberkante oder der Innenseite der Behälterwand. Bei anderen bekannten Behältern wird ein Verschluß nach Art eines Korkens oder durch eine gelenkartige Wirkung bewirkt, wobei das Verschlußteil lose in die offene Behälteröffnung eingesetzt wird. Anschließend wird das Verschlußteil ausgedehnt und in Berührung mit der Innenwand des Behälters gebracht.

Diese bekannten Verschlüsse haben verhältnismäßig zufriedenstellend gearbeitet und waren auch einfach in der Herstellung. Jedoch ist keiner dieser bekannten Verschlüsse in sämtlichen Punkten vollständig einwandfrei. Beispielsweiße der Verschluß mit der umgekehrten Umfangsrille muß über die Außenkante des Behälters durch Fingerdruck an aufeinanderfolgenden Stellen längs des Umfangs gepreßt werden. Dies ist umständlich und erfordert Zeit, insbesondere, wenn der Behälter dicht schließen soll, wie es bei einer hermetischen Dichtung über längere Zeit gefordert wird. Auch wenn das Verschlußteil auf diese V/eise beansprucht wird, können Zugspannungen in einem derartigen Maß auftreten, daß sie zu Rissen oder zum B.ruch führen können. Außerdem neigen derartige Deckel zum Verziehen, v/eil sie nicht starr genug konstruiert sind. Sind sie aber verzogen, so wird das Abdichten erschwert und manchmal unmöglich gemacht.

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Bei dein Behälter mit den zwei Lagen wird eine gewisse Geschicklichkeit verlangt, wenn er richtig angewendet werden soll. Die Umfangskante dieses Deckels beispielsweise muß eng bei der Oberkante des Behälters gehalten werden, wenn die Oberwand des Deckels in die Verschlußlage gebogen

wird. Manchmal ist es hierbei nötig, daß das Verschlußteil an den Ecken gehalten und in derJMitte gebogen wird.

Auch bei den gelenkartig bzw. durch Rollen mit einer gelenkartigen Wirkung arbeitenden Verschlüssen wird eine gewisse Geschicklichkeit verlangt. Bei diesen Deckeln sind gewisse Gebiete nach Art von Gelenken bzw. Drehpunkten geschwächt ausgebildet und können daher eher beschädigt werden.- d Auch ist eine Herstellung dieser Teile im Spritzgußverfahren sehr schwer, wodurch die Materialien zur Herstellung derartiger Teile eingeschränkt werden. Wie auch bei der unter Anwendung von Druck dichtenden Ausführungsform, werden auch hier sehr starke Spannungen in dem Dichtteil erzeugt-, wodurch eine Rißbildung beschleunigt wird. Schließlich geht auch bisweilen die Dichtwirkung zwischen Deckel und Behälter bei den gelenkartigen Verschlußteilen verloren, wenn andere Gegenstände auf den Deckel gelegt werden.· Das Gewicht dieser Gegenstände drückt nämlich das gewölbeartige Mittelgebiet herunter, wodurch dieses gewölbeartige Gebiet d-azu neigt, in die zweite, dii«, in die gelöste Lage, zu geraten. Ferner haben diese Verschlüsse die Neigung, die Innenseite nach außen zu kehren, so daß der Benutzer das Verschlußteil umdrehen muß, bevor es von neuem als Dichtung eingesetzt wird. Dies ist nicht nur umständlich, sondern es verkürzt auch die Lebensdauer dieser Verschlußteile.

Bei diesen bekannten Verschlüssen besteht auch eine gewisse Beschränkung in der Materialauswahl und in den Gesamtabmessungen des Verschlusses, d.h. Wanddicke und dergleichen. -Meistenteils wird eine sehr hohe Biegsamkeit benötigt, so daß die Konstruktionen verhältnismäßig dünn ausgelegt sind. Daraus resultiert ein Verschluß, der bei Wärmeeinwirkung leicht

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beschädigt werden kann,

Auch die ausdehnbaren Verschlüsse nach Art £ines Korkens sind nachteilig, insbesondere falls Behälter mit großen Öffnungen verwendet werden. Zur Herstellung dieser Verschlüsse werden nicht nur komplizierte mechanische Einrichtungen benötigt, sondern wegen des großen Volumens dieser Verschlüsse verringert sich auch das verwendbare Volumen des Behälters selbst.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Der hiermit vorgeschlagene Behälter bzw. Verschluß stellt in jeder Beziehung einen Kompromiß zwischen den bekannten Verschlußteilen dar und vereinigt deren beste Eigenschaften. Seine Betätigung ist außerdem sehr einfach und es wird eine dauerhafte hermetische Dichtung erreicht. Der Verschluß ist so konstruiert, daß Spannungskonzentrationen verringert werden, wobei auch eine Beschädigung oder Zerstörung durch Hitze nicht mehr auftreten kann. Die Konstruktion ist so gewählt, daß ein Verschlußteil nach der Erfindung durch einfache Druckanwendung, etwa in der Mitte des Deckels, ein Schließ-en herbeigeführt werden kann.

Der Behälterverschluß nach der Erfindung besitzt gewisse konstruktive Eigenschaften, wodurch die Verwendbarkeit als Behälter zur Aufbewahrung von Lebensmitteln ermöglicht wird. Der Behälter nach der Erfindung kann aber auch auf ähnlichen Gebieten eingesetzt werden.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind darin zu sehen, daß eine vorgespannte Wand bzw. eine Wand mit einem konischen Mittelteil verwendet wird, die vorzugsweise eine geriefte, ■ gerippte oder auf ähnliche Weise gefaltete Konstruktion einschließt, wodurch ein Zusammenziehen und ein anschließendes Ausdehnen in die Ausgangslage der Umfangskante der Mittelwand ohne wesentliche Innenspannungen ermöglicht wird. Diese Umlaufkante schließt als einstückiges Teil eine Dichtwand ein, die in an einem Behälter abdichtender Lage die darin ent-

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haltenen Gegenstände außer Berührung mit den Teilen des Verschlusses hält, die sich oberhalb der Wand befinden oder sich über der Behälterkante erstrecken. Der Behälter nach der Erfindung ist daher sehr hygienisch, weil sich die Dichtung innen befindet.

Mit der Erfindung werden auch verschiedene Konstruktionsparameter angesprochen, die eine wirksame Verwendung derartiger Verschlüsse beeinflussen. Der weiter unten im einzelnen beschriebenen Erfindung liegt daher die Hauptaufgabe zugrunde, sowohl die inneren Spannungen innerhalb des Behälterverschlusses als auch die erforderliche Kraft für ein Zusammenfügen von Behälter -und Verschluß auf ein Minimum zu bringen. Gleichzeitig soll der Dichtdruck zwischen Behälter und Verschluß und die seitliche Kontraktion der Dichtwand des Verschlusses pro ausgeübte Kraft ein Maximum v/erden.

Schließlich soll der Verschluß nach der Erfindung leicht auf einen Behälter aufgesetzt werden können, wobei gleichzeitig eine wirksame und hermetische Dichtung herbeigeführt werden soll. Außerdem soll der Verschluß im Spritzgußverfahren oder durch Preßguß herstellbar sein. Er soll preisgünstig hergestellt werden können und eine lange Lebensdauer besitzen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale der Erfindung ergeben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Verschlußteil nach der

' Erfindung;
Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei das Verschlußteil auf einen Behälter aufgesetzt

ist;
Fig. 3 eine Teilansicht von unten des Verschlußteils nach

Fig. 1;
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch eine Abdichtung bei einer anderen Ausführungsform des Behälters;

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Fig,	7·
Fig.	8
Fig.	9
Fig.	10

-6-

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend Fig. 4 durch eine weitere Ausführungsform von Behälter und Verschlußteil; (

.Fig.. 6 einen weiteren Schnitt durch andere Ausführungsformen;-

einen Schnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 1; einen Schnitt entsprechend Fig. 2 durch eine v/eitere Ausführungsform;

.eine Ansicht von unten des Verschl-ußteils nach Fig. 8,und

einen Schnitt durch die Seitenwand eines Behälters nach Fig. 8, auf den das dort gezeigte Verschlußteil aufgesetzt wird.

Bei den in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen besitzt ein Verschlußteil 10 im wesentlichen drei Teile, nämlich eine am Umfang vorgesehene Lippe 12 in Form eines umgedrehten U, eine konisch oder radial vorgespannte mittlere Hauptwand 14 und ein im wesentlichen ebenes Gebiet 16, das in der Mitte des Verschlußteils ausgebildet ist. Die Hauptwand 14 wird vorzugsweise aus einer Vielzahl von aufrechtstehenden, sich verjüngenden Rücken bzw. Firsten 18 ausgebildet, die eine geriefte, gerippte, geriffelte oder gefaltete Konstruktion ausbilden, die weiter unten noch näher erläutert wird. Diese Riefungen (vgl.Fig. 7) erstrecken sich von dem im wesentlichen ebenen Gebiet 16 und enden an oder in der Nähe einer Umfangskante 24 der Hauptwand 14. Die Lippe'12 ist einstückig mit der Umfangskante 24 verbunden und Teile dieser Lippe bewirken die Abdichtung zwischen dem Verschlußteil 10 und einem Behälter 20.

An der Umfangskante 24 der Hauptv/and erstreckt sich einstückig nach oben eine Seitenwand 26. Diese Seitenwand 26 reicht normalerweise über die Hauptwand 14 und bildet die Innenwand des Us der Lippe 12 im Verschlußteil 10. Diese Lippe mit der Rille werden durch eine nach unten gerichtete Wand 37 und eine Verbindungswand 33 vervollständigt, die sich im wesentlichen

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horizontal erstreckt. Der Außenteil 28 der Seitenwand 26 fluchtet mit der Innenseite einer Wand 30, die ihrerseits die Öffnung des Behälters 20 bildet. Durch diese Ausbildung wird die hermetische Dichtung erzielt, die eingangs erwähnt wurde, wodurch der beschriebene Behälter insbesondere zum Aufbewahren von Lebensmitteln geeignet wird.

Die Wände 33 bzw. 37 positionieren in ähnlicher Weise den Deckel am Behälter 20 und schaffen zusätzlich eine Greifkante, falls der Verschlußteil oder Deckel 10 vom Behälter 20 abgehoben werden soll.

Zur Schaffung der Eingriffsflächen zwischen der Wand 30 und % dem Außenteil der Seitenwand 26 ist es wichtig, daß die innere Umlaufkante der Wand 30 in enger Nachbarschaft mit der oberen inneren Kante der Seitenwand 26 steht. Diese nahe Nachbarschaft bzw. ein derartiges Anliegen kann dazu beitragen, ein Biegemoment gegen eine Neigung der Hauptwand 14 zu erzeugen, falls diese eine nach oben gerichtete konvexe Ausbildung annehmen will.

Die vorgespannte oder konische Hauptwand 14 schließt daher bei einem bevorzugten Ausfülirungsbeispiel eine geriffelte oder gewellte Struktur ein, wie sie beispielsweise durch die Vielzahl von nach oben und außen verjüngten Firste 18 er- M reicht wird. Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, schließen die Oberkanten 38 der Rücken 18 einen-Winkel bezüglich des ebenen Gebiete 16 ein, so daß die Ümfangskanten 24A in einer Ebene liegen, die von der. des Gebiets 16 entfernt ist. Die Unterkanten 40 der Rücken oder Rippen liegen in einer im wesentlichen parallelen Ebene, die der des Gebiets 16 benachbart ist, falls auf das Verschiußteil keine äußeren Kräfte einwirken, wie es aus der Form kommt. 1st das Verschlußteil jedoch* auf den Behälter aufgesetzt, so bilden auch die Unterkanten 14 mit dem Gebiet 16 einen Winkel.

Die Höhe der Rippen an der Umfangskante 24, d.h. also der

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Verbindungspunkt rait der einstückig nach oben gehenden Seitenwand 26, hängt von der Größe des Verschlußteils wie auch von den anderen oben angeführten Parametern' ab. Entsprechend wird es bevorzugt, wenn die Oberkante 38 etwa der Hauptdichtstelle oder einer Randwulst 32 entgegengesetzt vorgesehen ist, die weiter unten noch erläutert wird. Wenn auch die seitlichen Abmessungen des Außenteils 28 an der Randwulst 32 etwas größer sind als die des Innendurchmessers des Behälters, so bewirkt dennoch die Anwendung von Druck im Gebiet 16 in ausreichender Weise eine seitlich und nach innen gerichtete Bewegung der Seitenwand 26, so daß das Verschlußteil leicht auf den Behälter gleitet.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 4 ist das lokal deformierbare Verschlußteil zusammenziehbar und kann wieder ausgedehnt werden, so daß die Seitenwand 26 mit der Umfangs kante 24 der'Hauptwand 14 versetzt werden kann.

Um dies zu erreichen müssen die Federungseigenschaften und das elastische Gedächtnis der Materialien berücksichtigt werden. Insbesondere muß die Hauptwand sorgfältig konstruiert werden, um die betreffenden Materialeigenschaften optimal ausnutzen zu können. Die sich radial erstreckende und vor-, gespannte Hauptwand 14, die sich zwischen dem Mittelteil oder dem ebenen Gebiet 16 zur Umfangskante 24 erstreckt, w ist daher für die Erfindung sehr wichtig. Wegen ihrer Vorspannung neigt die Hauptwand 14 dazu,-bei leichter Anwendung von Druck im'Gebiet 16 in sich zusammen·-zu—fallen. Dabei wird die Umfangskante 24 im wesentlichen gleichförmig nach innen verrrückt, wobei sie die Seitenwand 26 mit sich zieht. Wenn nicht der verstärkende und versteifende Effekt der Seitenwand 26 wäre, würde die gesamte Hauptwand 14 schirmartig zusammenfallen. Trotz dieser Versteifung wirkt die Hauptwand 14 wie beschrieben. In der Tat trägt die Seiten-.wand 26 dazu bei, daß der Verschlußteil nach Jeder Deformierung praktisch in seine Ursprungsform zurückkehrt.

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Die Ausfiihrungsformen des Verschlußteils nach Fig. 2,4 und 6 weisen ferner- eine nach außen weisende Randwulst 32 auf, die sich um den Umfang des Außenteils 28 der Seitenwand 26 erstreckt. Fig. 4 zeigt ferner eine Hinterschneidung bzw. einen umgedrehten Absatz unterhalb dessen die Randwulst 32 gegen das Innenwandgebiet der vorstehenden V/and 30 des Behälters dichtend anliegen kann. Dieser Absatz 34 wird durch eine Neigung 36 dieses Wandgebiets erzeugt, die in dem Absatz endet. An dieser Stelle, die sich in der Nähe der oberen Kante der Wand 30 befindet, beginnt wieder die Form der normalen Innenwand.

Die Entfernungen zwischen d<er inneren Oberseite 27 und der ^ U-förmigen Rille sowie der Randwulst 32 und zwischen der Wand 30 und dem Absatz 34 sind vorzugsweise derart gewählt, daß sich die gesamte Randwulst 32 unterhalb und außer Berührung mit dem Absatz befindet, wenn der Behälter und der.Verschlußteil dichtend zus-ainmengesetzt sind. Dadurch wird sichergestellt, daß zwischen der Randwulst 32 oder der Seitenwand 26 und der Seitenwand des Behälters eine Dichtung erfolgt, und nicht an dem Absatz 34. Zusätzlich kann es erwünscht sein, einen schmalen Steg 21 an der Außenseite der Randwulst 32 vorzusehen, wodurch eine noch bessere Dichtung zwischen dem Verschlußteil 10 und dem Behälter 20 erreicht wird.

Der angeführte Unterschied in den Abmessungen zwischen der Oberseite 27 und der Randwulst 32 sowie zwischen der Wand und dem Absatz 34 verringert ferner die einzuhaltenden Toleranzen. . Für eine gute und dauerhafte Dichtung zwischen Randwulst und Absatz müßte man nämlich sicherstellen, daß die gedachte Berührungslinie zwischen diesen Teilen eingehalten bleibt, weil sie entsprechend ausgeformt sind. Bei der beschriebenen Anordnung ist es jedoch lediglich notwendig, die Randwulst 32 unterhalb des Absatzes 34 derart zu halten, daß die Dichtung gegen eine flache Wandfläche erzielt wird.

Der Absatz 34 gibt daher eine hörbare Anzeige, wenn der

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Verschlußteil seine normale Dichtstellung eingenommen hat. Ferner hält er den Verschlußteil auf der Öffnung des Behälters. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, daß der Absatz '34 unterbrochen oder auch durchgehend ausgeführt sein kann. Auch können Absatz und Randwulst gegeneinander vertauscht sein, falls dies gewünscht wird.

Wie auch die Fig. 2,5 und 6 zeigen, braucht der Absatz nicht unbedingt vorgesehen zu sein, wie es die bevorzugte Ausführungs form zeigt. Der oberste Teil der Wand 30 kann sich beispielsweise kelchartig erweitern, wie es die Fig. 2 und 5 zeigen. Die Lippe 12 braucht sich fernerhin nicht nach unten über den Behälterrand zu erstrecken, sondern kann an der Oberwand enden, vie es Fig. 5 zeigt. Dort erstreckt sie sich im wesentlich horizontal über die Wand 30 hinaus. Schließlich kann die Randwulst 32 auch entfallen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist an der Innenseite der Außenwand 37 eine Rippe 35 vorgesehen. Dadurch wird eine doppelte Dichtung erzielt, wodurch weiterhin die Dichtigkeit und Unzerstörbarkeit der gesamten Dichtung verbessert wird. Es können ferner Rippen 25 vorgesehen sein, wie sie Fig. 2 zeigt. Diese Rippen sind unter Abstand voneinander an der Unterseite der Verbindungswand 33 vorgesehen, so daß die Luft aus dem Behälter entweichen kann, wenn der Verschlußteil 10 aufgesetzt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß immer dann Luft aus dem Behälter entvächt , wenn der Verschlußteil 10 auf einen sonst geschlossenen Behälter aufgesetzt wird. Dadurch wird eine geringe Druckdifferenz am Verschlußteil geschaffen, die den'Verschlußteil zusätzlich hält.

Ein Hauptziel der Erfindung ist, wie angegeben, darin zu sehen, die Kräfte zur Anwendung derartiger Verschlußteile, •die Dichtdrucke und die Innenspannungen zu optimalisieren. Erwünscht wird ein hoher Dichtdruck, eine geringe Verschlußkraft und niedrige Innenspannungen. Es ist daher wichtig, das Verhältnis zwischen der verwendeten Axialkraft (das ist

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die Kraft, mit der der Verschlußteil nach unten gedrückt wird) der seitlichen Kontraktion oder Abrücken der Seitenwand 26, der Innenspannungen des Verschlußteils und dem > Dichtdruck zu analysieren.

Die Fig. 8 und 10 zeigen einen anderen Aspekt der Konstruktion.

Dort sind Rippen 42 vorgesehen, die sich von der Seitenwand 26 längs der Unterseite der Verbindungsv/and 33 und von dort nach unten längs der Innenseite der Außenwand 37 erstrecken.

Diese Rippen erstrecken sich unter Abstand voneinander um die Lippe 12, so daß Luft aus dem Behalten 20 beim Aufsetzen eines Verschlußteils 10 entweichen kann. Dad-urch, daß sich

die Rippen 42 an der Außenwand 37 nach unten erstrecken, A

wird verhindert, daß bereits eine Dichtung beim Aufsetzen des Verschlußteils auf den Behälter erfolgt. Dadurch kann ein größtmöglicher Betrag an Luft aus dem Behälter entweichen, wodurch im Behälter optimale Bedingungen geschaffen worden.

Ohne auf Theorien eingeschränkt sein zu wollen, scheint es so, daß die Hehrzahl der Materialien, aus denen der Verschlußteil 10 hergestellt werden kann, insbesondere Kunststoff, keine Richtungspräferenz haben und daher isotrop sind. Die vorgespannte Konstruktion und die Einführung von Riefen oder Wellungen bewirken es jedoch, daß die Dehn- und Biegesteifheit in Umfangsrichtung weicher ist als in radialer j Richtung. Diese unterscheidliche Steifheit in zwei aufeinander " senkrecht stehenden Richtungen, die als Ortotropy bezeichnet wird, wird als wesentliches Herkmal des Verschlußteils nach der Erfindung angesehen.

Der Verschlußteil 10 wurde rechnerisch unter der Annahme analysiert, daß er etwa als flache, ortotrope, dünne, elastische, konische Drehschale betrachtet wird, bei der die Seitenwand 26 als Versteifung für die Kante dient. Dabei wurde gefunden, daß Spitzenbelastungen im Verschlußteil 10 während des nach unten drückens des Verschlußteils erfolgen. Die Hauptspannungen treten an den Kanten des Gebiets 16 auf und

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-12-er strecken sich in radialer und in Umfangsrichtung. Ferner wurde gefunden, daß Scheerspannungen von geringerer Bedeutung sind. Durch Variierung wurde ferner gefunden, daß die radiale Kontraktion pro Einheit der nach unten gerichteten Kraft für einen gewellten Verschlußteil viel größer ist als bei einem flachen Verschlußteil, auch wenn dieser flache Verschlußteil in einer nicht-linearen Analyse als Platte "behandelt wird. Die radiale Kontraktion bei einem sanft konisch ausgebildetem Verschl-ußteil, einer isotropen Schale, deren meridiale Abdachung etwa die Hälfte der Oberkante 38 beträgt, nähert sich der eines gewellten Versdrlußteils, jedoch nur dann, wenn die Seitenv/andkonstruktion sehr steif ist. Ist die Seitenwand jedoch verhältnismäßig flexibel, so ist die radiale Kontraktion eines sanft konisch ausgebildeten Verschlußteils theoretisch lediglich etwa ein Drittel des Betrags bei einem gewellten Verschlußteil. Ein derartiger konischer Verschlußteil besitzt zumindest den weiteren Nachteil, daß die Spitzenspannungen etwa zweimal größer als die bei einem gewellten Verschlußteil sind.

Der Grund hierfür ist in der niedrigen Biegesteifigkeit und ' Strecksteifigkeit in Umfangsrichtung zu suchen. Diese Eigenschaften werden auch dadurch gekennzeichnet daß die radiale oder seitliche Auslenkung pro Einheit der nach unten gerichteten angewendeten Kraft mit der Höhe und Anzahl der Riffelungen wächst. Daraus folgt, daß bei einer gegebenen seitlichen Versetzung die Dichtung bei einer größeren Anzahl von Rippen eine geringere Verschließkraft erfordert, wodurch andererseits die Spitzenspannungen verringert werden.

Eine Reduzierung dieser Spitzenspannungen kann auch durch Vergrößern des Radius des ebenen Gebiets 16 erreicht werden. Dies ist wahrscheinlich darin begründet, daß die Verringerung der Spannungskonzentration entsprechende Verluste wegen größerer Strecksteifigkeit überwiegen. Die Spannungen können weiterhin dadurch verringert werden, daß die Dichtlippe 12 biegsamer ausgebildet wird, oder daß das Verhältnis der Rip-

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penhöhe an der Seitenwand zur Rippendicke an der Seitenwand größer gemacht wird. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß diese Verringerungen den Spitzenspannungen nicht unbegrenzt möglich sind und daß an einem gewissen Punkt an der Kante des Gebiets 16 keine Spitzenspannungen mehr auftreten. Die Spitzenspannungen können ebenfalls fühlbar dadurch verringert werden, daß das seitliche Versetzen beim Auf-setzen des Verschlußteils auf den Behälter verringert wird. Dadurch wird jedoch auch der Dichtdruck zwischen den beiden Teilen erniedrigt, wodurch diese Maßnahme zu einem gewissen Teil eingeschränkt wird.

Eine zusätzliche Analyse zeigt, daß ein Maß für den Dicht- ΐ druck des Verschlußteils die radiale Spannung an der Außenkante der gewellten Dichtung darstellt, nachdem der Verschlußteil auf den Behälter aufgesetzt worden ist und die nach unten gerichtete Kraft entfernt wurde. Der Dichtdruck wächst mit wachsendem Verhältnis Rippenhöhe an der Seitenwand/Basisbreite der Rippen an der Seitenwand. Derselbe Effekt kann auch dadurch erhalten werden, daß das Verhältnis zwischen dem Radius des Gebiets 16 und dem Radius der Seitenwand 26 vergrößert wird. Da bekannt ist, wie die nach unten gerichtete Kraft, das seitliche Versetzen, die Spitzenspannungen und der Dichtdruck nit der Konstruktion sich ändern, können die verschiedenen Konstruktionparameter Jj in geeigneter V/eise jeweils nach dem erstrebten Ziel ausgerichtet und ausgewählt werden.

V/ie bereits erwähnt, wurde der Verschlußteil 10 vor-

zugsweise aus deformierbarem Kunststoff hergestellt, beispielsweise Polyäthylen» niedriger Dichte. Es können jedoch auch Polyäthylen hoher Dichte,.Polypropylen, Mischungen von Polyolefinen oder ähnlichen Materialien verwendet werden. Der Behälter 20 (Fig.2,4,5 und 6) wird vorzugsweise ebenfalls aus diesen Materialien hergestellt. Es sei jedoch darauf verwiesen, daß die Verschlußteile auch zusammen mit Behältern verwendet werden können, die aus anderen Materiali-

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en hergestellt sind.

Beim Arbeiten mit einem Verschlußteil nach der Erfindung neigt dieses dazu, innerhalb des gewellten Gebiets 18 seitlich auszuweichen, falls Druck auf das Gebiet 1b etwa in der Mitte der Hauptwand 14 ausgeübt wird. Die vorgespannte oder einseitig eingestellte Konstruktion unterstreicht · dieses Ausweichen, da sich die Hauptwand nach Art eines Akkordeons auffaltet. Dadurch wird die Seitenwand 26 nach innen gezogen, wodurch der Eintritt der Hauptwand 16 in die Öffnung des Behälters 20 erleichtert wird. Nach dem Einsetzen und beim Wegnehmen der Kraft nimmt der federnde Verschlußteil wegen seines elastischen Gedächtnisses seine entspannte Lage (Ursprungslage) mehr oder weniger wieder an, wodurch die Seitenwand 26 gegen den Innenteil,der Behälterwand gepreßt wird, so daß der Behälter hermetisch abgedichtet wird. Um den Verschlußteil abzunehmen,muß auf die Dichtlippe 12 lediglich ein nach oben gerichteter Druck ausgeübt werden, wodurch der Verschlußteil von der Wand 30 des BehäliBfs abgehoben wird.

-Patentansprüche

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Claims

28.1.1971 Dart Industries Inc.

Gu/gm RP-7724-M-26

Patentansprüche

1. Zusaramenziehbarer und dehnbarer, örtlich deformierbarer Verschlußteil aus Kunststoff mit elastischem Gedächtnis, der eine Öffnung eines anderen Teils abdichten kann, gekennzeichnet durch

a.) eine mittlere Hauptwand (14) mit einem vorgespannten Gebiet, das sich von einem mittleren Gebiet (16) auf eine Umfangskante (24) hin·erstreckt, wobei die Hauptwand etwa in ihrer Mit- ^ te Druck aufnehmen kann, wobei sich das vorgespannte Gebiet zusammenfaltet und die Umfangskante im wesentlichen gleichförmig versetzt, bis der Verschlußteil (10) auf einem Teil (20) mit einer Öffnung leicht anbringbar ist, und durch

b.) eine einstückige Dichtung, die um die Umfangskante (24) angeordnet ist und ähnlich wie diese mit ihr versetzbar ist, wobei-wenigstens ein Teil der Dichtung bei Nachlassen eines auf die Hauptwand (14) einwirkenden Drucks wegen der federnden Eigenschaften und des elastischen Gedächtnisses dichtend in enge Wirkverbindung mit Jj den V/änden des Teils (20) gerät.

2. Zusammenziehbarer und dehnbarer, örtlich deformierbarer, einstückig aus einem Thermoplast gespritzter Verschlußteil mit elastischem Gedächtnis, der eine Öffnung eines anderen Teils abdichten kann, gekennzeichnet durch

a.) eine mittlere Hauptwand (14) mit einer Vielzahl · von Riefelungen (18), die sich radial von einem mittleren Gebiet (16) zu einer Umfangskante (24) erstrecken, v/obei die Hauptv/and etwa in ihrer Mitte Druck aufnehmen kann derart, daß die Rie-

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feiungen (18) in sich zusammenfalten und die Umfangskante im wesentlichen gleichförmig versetzen, bis der Verschlui3teil (10) leicht auf der Öffnung des Teils (20) anbringbar ist, und durch
b.) einstückig sich erstreckende Seitenwände, die

um die Umfangskante (24) angeordnet sind und die ähnlich wie die Umfangskante versetzbar 'sind, derart, daß wenigstens ein Teil der Seitenwände bei Nachlassen eines auf die Hauptwand einwirkenden Drucks wegen der feiernden Eigenschaften und des elastischen Gedächtnisses dichtend in enge Wirkverbindung mit den Wänden des Teils (20) gerät.

3. Verschlußteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Gebiet (16) und zumindest Teile der Umfangskante (24) in verschiedenen aber im wesentlichen zueinander parallelen Bezugsebenen liegen.

4. Örtlich deformierbarer Verschlußteil zur Verwendung mit einem Behälter mit einer Öffnung, gekennzeichnet durch

a.) eine mittlere Hauptwand (14) mit einem zentral angeordneten ersten Gebiet (16), von dem sich ein zweites, vorgespanntes Gebiet zu einer Umfangskante (24) hin erstreckt, wobei wenigstens Teile der Umfangskante (24) in einer Bezugsebene liegen, die von der Ebene des ersten Gebiets verschieden sind und im wesentliehen sich parallel dazu erstrecken, wodurch ein Zusammenfallen des zv/eiten Gebiets in sich erleichtert wird, und durch

b.) einstückig sich erstreckende Seitenwände, die

um die Umfangskante (24) der mittleren Hauptwand vorgesehen sind und innerhalb der Öffnung eines

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Behälters (20) aufgenommen werden können und einen kontinuierlichen Umfangsteil besitzen, der geringfügig größere seitliche Abmessungen als die Öffnung des Behälters (20) besitzt, wobei der kontinuierliche Umfangsteil bei der Anwendung eines Drucks auf das erste Gebiet (16) sich radial zusammenzieht und bei einem Nachlassen des Drucks sich ausdehnt, wodurch der Mittelteil und die Seitenwände innerhalb des Behälters (20) eintreten können und eine Dichtverbindung des kontinuierlichen Umfangsteils'gegen den Behälter (20) herbeigeführt v/ird.

Örtlich deformierbarer Verschlußteil zur Verwendung bei einem Behälter mit einer Öffnung, gekennzeichnet durch

a.) eine im wesentlichen konisch ausgeformte Mittelwand, von der sich Teile nach außen von einem in der Mitte vorgesehenen ersten Gebiet aus zu einer Umfangskante (24) hin erstrecken, wobei die Teile in sich zusammengefaltet werde-n können, so daß die Umfangskante im wesentlichen gleichförmig bei Anwendung von Druck auf das Mittelgebiet versetzt werden kann, wodurch der Verschlußteil (10) auf dem Behälter mit der öffnung anbringbar ist, M und durch

b.) eine einstückige Dichtung, die um die Umfangskante (24) angeordnet ist und ähnlich wie diese mit ihr versetzbar ist, so daß zumindest ein Teil der Dichtung wegen der federnden Eigenschaften und des elastischen Gedächtnisses der mittleren Hauptwand mit den Wänden des Behälters (20) in V/irkverbindung bringbar und dort dichtend anlegbar ist, wobei die Eigenschaften der mittleren Hauptwand deren Rückkehr in einen spannungslosen Zustand nach Nachlassen des Drucks erleichtern.

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Zusammen2ieht>arer und dehnbarer Verschlußteil mit einem elastischen Gedächtnis, der eine Behälteröfoiung dichten kann, gekennzeichnet durch

a.) eine mittlere Hauptwand (14) mit seitlich sich erstreckenden, gewellten Teilen, die in einer Umfangskante (24) enden, wobei wenigstens Segmente dieser Umfangskante in einer Ebene liegen, die von der des mittleren Gebiets (16) der Hauptwand (14) verschieden ist, und durch b.) ein sich davon erstreckendes einstückiges Dichtteil, das rings um die Umfangskante (24) angeordnet ist, welches Dichtteil deformierbar auf ' eine etwa in der Mitte der Hauptwand (14) angewendete Kraft anspricht, wodurch die Anordnung des Verschlußteils (10) auf der Behäüfcr öffnung ermöglicht wird, unip/elches bei Nachlassen der Kraft mit einer Längenänderung antwortet.

örtlich deformierbarer Verschlußteil zur Verwendung bei einem Behälter mit einer Öffnung, gekennzeichnet

a.) eine im wesentlichen konisch angeformte Mittelwand, von der sich Teile nach außen von einem in der Mitte vorgesehenen ersten Gebiet zu einer Umfangskante (24) hin erstrecken, wobei die Teile in sich zusammengefaltet werden können, so daß die Umfangskante im wesentlichen gleichförmig bei Anwendung von Druck auf das Mittelgebiet versetzt werden kann, wodurch der Verschlußteil (10) auf d-em Behälter mit der Öffnung anbringbar ist, und durch

b.) einstückig sich erstreckende Dichtanordnungen, die sich um die Umfangskante der Hauptwand erstrecken und derart miteinander verbunden sind, daß im Querschnitt eine im wesentlichen U-förmig ausgebildete Lippe vorgesehen ist, die die Sei-

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tenwande der Behälteröffnung überlappen, wobei die beiden im wesentlichen parallele Wände _}der Lippe fernerhin im wesentlichen kontinuierliche, einander entgegengesetzte umlaufende und vorstehende Teile besitzen, die an den Seitenwänden im Preßsitz anliegen und eine Dichtung. zwischen dem Verschlußteil (10) und dem Behälter (20) hervorrufen, und dadurch, daß die innere der beiden im wesentlichen parallelen Wände mit der Umfangskante versetzbar ist, so daß eines der hervorstehenden Teile mit der Innenwand des Behälters in dichtende Wirkverbindung bringbar ist und zwar wegen des elastischen Gedächtnisses der Hauptwand , \^odurch diese in eine spannungsfeie Lage zurückzugehen neigt, wenn der Druck vermindert wird.

8. Örtlich deformierbarer Verschlußteil aus einstückig

gegossenem Kunststoff, der zusammenziehbar und dehnbar konstruiert ist und ein elastisches Gedächtnis aufweist und der die Öffnung eines Behälters dichtend abschließen kann, gekennzeichnet durch a.) eine mittlere Hauptwand (14) mit einer Vielzahl von Riffelungen (18), die in radialer Richtung von einem mittleren Gebiet (16) sich zu einer Umfangskante (24) erstrecken, wobei die mittlere Hauptwand (14) weiterhin dadurch gekennzeich- ■ net ist, daß das Gebiet (16) und zumindest Teile der Umfangskante (24) in verschiedenen aber im wesentlichen parallelen Bszugsebenen liegen, wodurch die Hauptwand (14) zur Aufnahme von Druck in ihrem mittleren Gebiet (16) derart geeignet ist, daß die Riffelungen (18) in sich zusammenzufallen neigen und die Umfangskante (24) im wesentlichen gleichförmig versetzen, bis der Verschlußteil (10) leicht auf die Behälteröffnung aufsetzbar ist, und durch

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b.) einstückig sich erstreckende Seitenwände, die um die Umfangskante (24) der Hauptwand ange-j ordnet sind, wobei die Seitenwände weiterhin einen im wesentlichen ununterbrochenen, umlaufenden, vorstehenden Teil einschließen und beide Bauteile ähnlich wie die Umfangskante (24) versetzbar sind, so daß der vorstehende Teil der Seitenwände sich dichtend an die Seitenwände des Behälters (20) anlegt und zwar wegen der federnden Eigenschaften und des elastischen Gedächtnisses des Verschlußteils, sobald der Druck nachläßt.

9. Zusammenziehbarer und dehnbarer Verschlußteil mit einem elastischen Gedächtnis derart, daß der Verschlußteil die Öffnung eines Behälters hermetisch abdichten kann, gekennzeichnet durch

a.) eine mittlere Hauptwand (14) mit seitlich sich erstreckenden gewellten Teilen (18), die sektorweise orientiert sind und deren Größe in Richtung auf eine Umfangskante (24), in der sie enden, wächst, wobei zumindest Segmente dieser Umfangskante in einer anderen Ebene liegen, als die des mittleren Gebiets (16) der Hauptwand (14), und durch

b.) ein einstückiges Dichtteil, das sich rings um die Umfangskante (24) erstreckt, welches Dichtteil unter Deformation auf einen etwa im mittleren Bereich der Hauptwand (14) angewendeten Druck mit einer Deformation reagiert, wodurch der Verschlußteil (10) auf dio Öffnun-g des Behälters (20) aufgesetzt werden kann und wobei das Dichtteil bei einer Druckverminderung sich dehnt.

10. Behälter mit einer Öffnung und mit einem zusammenziehbaren und dehnbaren, örtlich deformierbaren Verschlußteil aus Kunststoff mit einem elastischen Ge-

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dächtnis, der den Behälter dicht abschließen kann, gekennzeichnet durch ,

a.) einen Behälter (20) mit einer Seitenv/and (30), die die Behälteröffnung ausbildet, und in der wenigstens Teile der Seitenwand nahe der Oberkante hinterschnitten sind, durch

b.) einen Verschlußteil (10)'mit einer mittleren Hauptwand (14) mit einem vorgespannten Gebiet, das sich von einem mittleren Gebiet (16) auf eine Umfangskante (24) hin erstreckt, wobei . die Hauptwand etwa in ihrer Mitte Druck aufnehmen kann, wobei sich das vorgespannte Gebiet zusammenfaltet' und die Umfangskante im wesentliehen gleichförmig versetzt, bis der Verschlußteil (10) auf einem Teil (20) mit einer Öffnung leicht anbringbar ist, und durch

c.) 'eine einstückige Dichtung, die um die Umfangskante (24) angeordnet ist und ähnlich wie diese mit - ihr versetzbar ist, derart, daß v/enigstens ein Teil der Dichtung bei Nachlassen eines auf die. Hauptwand (14) einwirkenden Drucks wegen der federnden Eigenschaften und des elastischen Gedächtnisses des Verschlußteils (10) dichtend in enge Wirkverbindung mit dem Behälter (20) unterhalb der Hinterschneidung (34) gerät.

11. Behälter mit einer Öffnung und einem zusammenziehbaren und dehnbaren Verschlußteil' mit einem elastischen Gedächtnis, der auf den Behälter dichtend aufbringbar ist, gekennzeichnet durch
a.) einen Behälter (20) mit einer Seitenwand (30),.

die die Behälteröffnung ausbildet,und in der wenigstens Teile der Seitenv/and nahe der Oberkante hinterschnitten sind, durch

b.) eine mittlere Hauptwand (14) mit seitlich sich erstreckenden, gewellten Teilen, die in einer Umfangskante (24) enden, wobei wenigstens Segmen-

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■ . te dieser Umfangskante in einer Ebene liegen, die von der des mittleren Gebiets (16) der'¹ Hauptwand (14) verschieden sind, und durch o.) ein sich davon erstreckendes einstückiges Dichtteil, das rings um die Umfangskante (24) angeordnet ist, welches Dichtteil deformierbar auf eine etwa in der Mitte der Hauptwand (14) angewendete Kraft anspricht, wodurch die Anordnung des Verschlußteils (10) auf der Behälteröffnung ermöglicht wird, und v/elches bei Nachlassen der Kraft mit einer Längenänderung antwortet, wobei das Dichtteil an der Seitenwand (30) unterhalb der Hinterschneidung (34) dichtend anliegt,

12. Verfahren zum dichtenden Abschließen eines Behälters, wobei ein örtlich deformierbarer, zusammenziehbarer und dehnbarer Verschlußteil auf den Behälter gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a.) der Verschlußteil (10) auf die Behälteröffnung gelegt v/ird, wobei der Verschlußteil (10) eine vorgespannte mittlere Hauptwand (14) besitzt, b.) daß Druck etwa im Mittelpunkt der Hauptwand

(14) derart angewendet wird, daß das vorgespannte Gebiet in sich zusammenzufallen neigt und dessen Umfangskante (24) im wesentlichen gleichförmig versetzt,
c.) daß weiterhin Druck angewendet wird, bis der

Verschlußteil (10) dichtend auf der Öffnung des Behälters (20) aufliegt und

d.) daß der Druck verringert wird, so daß der Verschlußteil (10) wegen der federnden Eigenschaften und des elastischen Gedächtnisses sich streckt und die Umfangskante (24) dichtend an die Seitenwände (30) des Behälters (20) anlegt.

13. Verfahren zum dichtenden Verschließen eines Kunst-

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stoffbehälters, wobei ein zusammenziehbarer und dehnbarer Kunststoff- Verschlußteil auf den Behälter gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a.) der Verschlußteil (10) über die von Seitenwänden (30) des Behälters (20) gebildete Öffnung gelegt wird, wobei der Verschlußteil (10) eine geriffelte mittlere Hauptwand (14) besitzt,

b.) daJ3 Druck etwa in der Mitte der Hauptwand (14) derart angewendet wird, daß die Riffelungen nach Art eines Akkordeons in sich selbst zusammenzufallen neigen,

c.) daß Druck weiterhin angewendet wird, so daß die Umfangskante (14) der Hauptwand (16) im wesent- J liehen gleichförmig derart zusammengezogen wird, ' daß der Verschlußteil (10) in eine Dichtlage am Behälter (20) schlüpft und

d.) daß der Druck nachläßt, so daß der Verschlußteil (10) wegen dessen federnder Eigenschaften und seines elastischen Gedächtnisses sich ausdehnt und die Umfangskante gegen die Seitenwand des" Behälters dichtet.

14. Verschlußteil nach einem .der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtung eine im wesentlichen U-förmig ausgebildete Rinne (26,33, | 37) mit miteinander verbundenen inneren, äußeren (

und oberen Wänden besitzt, wobei die obere Wand (33) und die Außenwände (24,37) Innenflächen besitzen, auf denen eine Vielzahl von einstückigen Rippen (25,42) unter Abstand angeordnet sind.

Der Patentanwalt

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