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"Flaschenversehluß aus Kunststoff" Die Erfindung betrifft einen Flaschenverschluß
aus elastischem Kunststoff mit einer Kappe, welche die Flasehenlippe mit einem Umfangsteil
übergreift, der zumindest angenähert an seinem freien Rand von einem Innenwulst
umlaufen wird, welcher die Flaschenlippe untergreift, und mit einem den Rand außen
umlaufenden Stützring, der längs einer den Umfangsteil umlaufenden Soll-Reißlinie
mit letzterem-verbunden ist und auf seiner ganzen Länge zumindest angenähert gleichen
Querschnitt aufweist, wobei die Soll-Reißlinie am Fuß einer ein steges V-Profil
aufweisenden Nut zwischen dem Stützring und der Außenseite des Umfangsteils verläuft.
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Das Verschließen üblicher Flaschen mit einer Mündungslippe mit Hilfe
von Kunststoffverschlußkappen bereitet solange wenig Schwierigkeiten, wie im Inneren
der Flasche keine nennenswerten Drücke auftreten. Enthält die Flasche jedoch unter
Druck stehende Flüssigkeiten, wie z.B. Bier, Limonade oder ineralwasser (das Verschließen
derartiger Flaschen ist auch das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung), so tritt
insofern eine wesentliche Problematik auf, als die Verschlußkappe zunächst ohne
übermäßigen Schließdruck unter elastischer Verformung auf die frisch gefüllte Flasche
aufsetzbar sein r;iuß. Danach soll die Verschlußkappe je nach den Umständen relativ
großen Innendrücken, die eine Mehrzahl von Atmosphären betragen können, standhalten
ohne abzuspringen.
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Beim öffnen muß sie wiederum leicht entfernbar sein.
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Weiter kommt als heute unabdingbare Forderung hinzu, daß man es der
Verschlußkappe ansehen muß, wenn sie bereits einmal geöffnet und wieder-auf die
Flasche aufgesetzt wurde. Die weitere Forderung der Möglichkeit der Herstellung
mit geringstem Aufwand und unter geringem Materialverbrauch ist ebenfalls zu beachten.
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Diese Forderungen werden bei den bekannten Verschlüssen der eingangs
umrissenen Art (CH-PS 430 479, Fig. 6 und 7) nicht in ausreichendem Maße erfüllt,
so daß sich dieser Verschluß auf dem Markt nicht durchsetzen konnte. Der bekannt
Verschluß
ist zwar verhältnismäßig einfach. Er benötigt jedoch,
was einen relativ hohen Materialaufwand darstellt, einen zentralen Dichtungszapfen.
Darüber hinaus bietet er einen relativ hohen Widerstand beim Aufsetzen, obwohl sein
Widerstand gegen Abspringen unter Innendruck in der Flasche relativ gering ist.
Schließlich kann ein derartiger Verschluß auch von Laien, wenn er an der Abdrücknase
vorsichtig abgehoben wird, von der Flasche entfernt werden, söhne daß man nach dem
Wideraufsetzen feststellen kann, daß er einmal entfernt wurde.
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Die hier vorliegenden Schwierigkeiten hat man dadurch bereits zu beseitigen
versucht, daß man dem Verschluß anstelle des den Innenwulst umlaufenden Stützringes
eine sich unterhalb des Innenwulstes erstreckende, mit diesem ebenfalls durch eine
Soll-Reißlinie verbundene Schürze gab, die abgerissen werden konnte. Derartige Verschlüsse
sind beispielsweise aus der DT-OS 2 015 778 bekannt. Auch diese Verschlüsse haben
den Nachteil relativ großen Werkstoffverbrauches für die Schürze. Sie lassen sich
bei einiger Vorsicht von der Flasche entfernen, ohne daß die als Garantieband dienende
Schürze verletzt wird. Schließlich erfordern sie ein aufwendiges Formwerkzeug für
die Herstellung.
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Gegenüber diesem Stand der Technik schafft die Erfindung eine
Flaschenverschlußkappe
der eingangs umrissenen Art, welche sich durch besonders einfache Form, verhältnismäßig
niedrigen Verschließdruck und hohen Widerstand gegen im Inneren der Flasche herrschenden
Überdruck bei dennoch geringem Werkstoffverbrauch und leichter Herstellbarkeit auszeichnet.
Dabei kommt die Verschlußkappe gemäß der Erfindung ohne einen dichtenden Innenzylinder
aus, wie er bei den beiden beschriebenen vorbekannten Konstruktionen erforderlich
ist.
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Der Flaschenverschluß gemäß der Erfindung geht von dem eingangs umrissenen
Verschluß aus und zeichnet sich dadurch aus, daß die Soll-Reißlinie in der Höhe
des unteren Randes des Innenwulstes verläuft.
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Diese anscheinend geringe Änderung bringt wesentliche Vorteile mit
sich. Bei der bekannten eingangs umrissenen Konstruktion erstreckt sich die den
Stützring vom Umfangsteil der Kappe trennende V-förmige Nut von der Unterseite der
Kappe nach oben. Dadurch liegt der Stützring, dessen Höhe sich etwa vom unteren
Rand des Innenwulstes bis zum oberen Rand des Innenwulstes erstreckt, am Umfangsteil
der Kappe in der Höhe des oberen Randes des Innenwulstes an, wo auch die Soll-Reißlinie
verläuft. Damit ist die Unterstützung, die der Innenwulst gegen radiales Nachaußendehnen
durch den
Stützring erfährt, sehr geringe da gerade der obere Rand
des Innenwulstes sowieso schon durch den Umfangsteil eine gewisse Stützung erfährt,
während der mittlere Bereich des Innenwulstes nicht abgestützt wird. Selbst wenn
er durch entsprechende vorhergehende elastische Verformung abgestützt wird, bleibt
diese Verformung verhältnismäßig gering. Der untere Bereich des Innenwulstes kann
weitgehend nach außen gedehnt werden, ohne daß er vom Stützring unterstützt wird.
Mit anderen Worten: Tm Schnitt gesehen kann bei auftretenden radialen Dehnungskråften
der Innenwulst um Seinen oberen Rand nach außen schwenken, ohne hier gegen wesentlichen
Widerstand durch den Stützring zu erfahren.
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Diese Möglichkeit wiederum erlaubt es bereits relativ ge--ringen Innendrücken
in der Flasche die Verschlußkappe nach oben abzusprengén. Demgegenüber wird durch
die erfindungsgemäße Ausbildung, bei welcher sich die Nut zwischen Umfangsteil und
Stützring von oben nach lunten bis etwa zum unteren Rand des Innenwulstes erstreckt,
der Innenwulst gerade dort unterstützt, wo er tatsächlich einer wesentlichen Unterstützung
bedarf, nämlich am unteren Rande. Am oberen Rande wird er wie gesagt auch Schon
vom Umfangsteil unterst'ützt Dadurch werden die Verformungskräfte, die erforderlich
sind, um die Verschlußkappe radial nach oben abzudrücken, wesentlich erhöht (ein
Blick auf Fig. 3, welche in der linken Hälfte die Verschlußkappe gemaß Erfindung
in aufgesetztem
Zustand mit Stützring und in der rechten Hälfte
ohne Stützring zeigt, läßt dies leicht erkennen). Von besonderem Vorteil ist bei
der Erfindung die Tatsache, daß (im Schnitt gesehen) der Hauptangriffspunkt des
Stützringes dadurch, daß er am unteren Rand des Innenwulstes liegt, mit einer Hebelwirkung
auf den Innenwulst wirkt, der an seinem oberen Rand ja bereits von dem Umfangsteil
der Kappe unterstützt wird. Wird bei einer Verschlußkappe gemäß Erfindung der Stützring
nach oben oder unten unter Zerstörung der Soll-Reißlinie abgedrückt, so wird hierdurch
die zum Abheben der Kappe erforderliche Kraft soweit verringert, daß die Kappe Je
nach der elastischen Vorspannung, die wieder vom zu erwartenden Innendruck im Inneren
der Flasche abhängt, mit jedem beliebigen kantigen Instrument, wie z.B. einem Schlüssel,
einem Kammrücken, einer Nagelfeile oder einem rückwärtigen Bleistiftendes nach oben
abgedrückt werden kann. Mit den gleichen Mitteln läßt sich auch der Stützring nach
unten oder nach oben abreißen, ohne daß es dabei notwendig wäre, die geschlossene
Form des Stützrings aufzureißen.
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tienn oben davon gesprochen wird, daß die Soll-Reißlinie in der h8he
des unteren Randes des Innenwulstes verlaufen soll, so sind natürlich geringe Abweichungen
hiervon möglich. Wesentlich ist Jedoch, daß diese Abweichungen so gering bleiben,
daß die oben dargelegte Wirkung der esfindungsgemäßen
Anordnung
erhalten bleibt.
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Geeignete Werkstoffe für Verschlüsse gemäß Erfindung sind beispielsweise
Polyäthylen oder wenn es sich nicht um zum Verzehr bestimmte Flüssigkeiten handelt,
weichmacherhaltiges Polyvinylchlorid. Der bevorzugte Werkstoff ist Niederdruckpolyäthylen,
da dieses hohe Festigkeit mit hoher Elastizität verbindet.
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Aufgrund der Erfindungsdefinition, gemäß welcher eine ein steiles
V-Profil aufweisende Nut zwischen der Soll-Reißlinie und dem Umfangsteil der Kappe
verlaufen soll, muß sich der Stützring von der Höhe des unteren Randes des Innenwulstes,
der in der Regel auch mit dem Rand der Kappe zusammenfällt, ein wesentliches Stück
nach oben erstrecken.
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Dennoch ist es nicht unbedingt nötig, daß sich auch der untere Rand
des Stützringes auf gleicher Höhe mit dem unteren Rand der Kappe befindet. Bevorzugt
wird vielmehr, daß die Soll-Reißlinie an dem Stützring in der Höhe von dessen Mitte
anschließt. Das hat den Vorteil, daß beim Abdrücken des Stützringes nach oben jedes
verwendete Instrument zunächst einmal nur am Stützring selbst angreift und zunächst
die Verbindung desselben mit der Kappe längs der Soll-Reißlinie aufreiRt. Darüber
hinaus ist bei dieser Ausbildung praktisch ein Abdrücken der Kappe von der Flasche
ohne vorheriges Abreißen
des Stützringes unmöglich gemacht. Selbst
wenn der Stützring nur auf einem kurzen Teil seiner Länge von der Kappe abgerissen
wird, rutscht er wegen des nornialerweise mehr oder weniger konischen Verlaufes
des Umfangs teils der Kappe in diesem kurzen abgerissenen Bereich sofort ein Stück
nach oben oder unten, so daß die Verletzung erkennt bar wird.
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Um das Aufsetzen der mit dem Stützring versehenen Kappe auf die Flasche
nach dem Püllen zu erleichtern, erhält der Innenwulst vorteilhft ein Profil, welches
vom Wulstrücken zum unteren Wulstrand hin flacher abfällt als zum oberen Wulstrand
hin. Ein derartiges Profil ist z.B. aus der genannten CH-PS, Fig. 5 bekannt. Eine
derartige Profilgebung hat in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung des
Stützringes nicht nur den auch bei der vorbekannten Konstruktion gegebenen Vorteil
der besseren Zentrierung. Sie bietet weiter den Vorteil, daß beim Aufsetzen der
Kappe auf die Flasche der Stützring die maximale Dehnung des Innenwulstes nicht
voll mitzumachen braucht, da der Axialabstand der Soll-Reißlinie von dem Querschnitt
geringsten Innendurchmessers des Innenwulstes relativ groß gehalten werden kann.
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Vorzugsweise weist die dem Umfangsteil angehörende Wandung der V-Profil
aufweisenden Nut die gleiche geringe Konizität
auf, wie die Außenfläche
des Umfangsteils. Das erleiehtert die Fertigung ebenso wie die weitere bevorzugte
Ausbildung, bei welcher die dem Umfangsteil angehörende Wandung der Nut stufenlos
in die übrige Wandung des Umfangsteils übergeht Der Stützring weist vorzugsweise
etwa Rechteckprofil auf, wobei die längeren Seiten des Rechteckprofils in Axialrichtung
der Flasche bzw. der Kappe verlaufen. Da die Trennfuge der Form vorzugsweise mit
der Soll-Reißlinie zwischen dem Stützring und dem Umfangsteil der Kappe zusammenfällt,
erhält das Rechteckprofil des Stützringes vorzugsweise nach beiden Seiten einen
entsprechenden "Anzug", um das Entformen zu erleichtern.
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Die Soll-Reißlinie kann beispielsweise dadurch gebildet sein, daß
die Nut nicht ganz bis zum unteren Rande des Umfangsteils der Kappe durchgeht. Bevorzugt
wird es jedoch, daß die Soll-Reißlinie von einer Vielzahl in Umfangsrichtung im
Abstand voneinander angeordneter Brücken gebildet wird. Diese Brükken sollten sehr
kurz sein, damit die Nut an ihrem Fuß eng wird. Vorzugsweise liegen sie unmittelbar
am unteren Rand des Umfangsteils.
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Die Verschlußkappe gemäß Erfindung kann im Bereich der Flaschenlippe
einen Dichtungsüberzug aus gegenüber dem Werkstoff
der Kappe weicherem
Material tragen, wie dies an sich bekannt ist. Der Dichtungsüberzug kann dabei an
den Teilen des Kappenbodens liegen, die mit der Stirnfläche der Kappenmündung in
Berührung kommen. Er kann jedoch auch an der Innenseite des Umfangsteils liegen.
In jedem Fall muß dafür gesorgt sein, daß eine entsprechende Vorspannung den nötigen
Anpreßdruck liefert. Wenn gewünscht, kann auch sowohl am Kappenboden als auch am
Umfangsbereich eine relativ weiche Dichtungsauflage vorgesehen sein.
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Da bei der Ausbildung gemäß Erfindung durch vorheriges Abdrücken des
Stützringes der Widerstand gegen Abdrücken der Kappe nach oben stark verringert
wird, kann die Kappe gemäß Erfindung unter Verzicht auf gesonderte Abdrückvorsprünge,
wie sie beispielsweise bei der oben erwähnten CH-PS vorhanden sind, rotationssymmetrisch
ausgebildet werden. Das verbillig die Fertigung und wirkt darüber hinaus einem unbeabsichtigten
Abreißen der Kappe durch Anstreifen des Abdrückvorsprunges an harten Gegenständen
oder Kistenrändern entgegen. Wenn gewünscht, kann natürlich auch ein derartiger
Abdrückvorsprung vorgesehen werden. Wenn man aber den dargelegten Nachteil des höheren
Materialverbrauchs und der geringfügigen Erhöhung der Gefahr unbeabsichtigtenAbreißens
in Kauf nehmen will, so wird vorteilhaft die Abdrücknase am Stützring angebracht,
damit dieser leicht lediglich durch
Daumendruck nach oben abgedrückt
werden kann.
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Für hohe Innendrücke wird vorteilhaft der innere Kappenboden im mit
der Stirnfläche der Flaschenlippe oder der Flaschenmündung zusammenwirkenden Bereich
von außen nach innen sanft ansteigend und im Bereich der Flaschenmündung Steil zum
relativ dünnwandigen inneren die Flaschenmündung überspannenden Teil des Kappenbodens
abfallend ausgebildet. Eine derartige Konstruktion bietet den wesentlichen Vorteil,
daß der-Anpreßdruck des Kappenbqdens an die Stirnfläche der Flasche von einem Maximalbereich
radial nach außen stetig bis auf Nu71 oder einen geringen Wert abfällt, in welchem
die Verformung rein elastisch ist. Dadurch wird trotz bester Dichtung im Bereich
maximalen Druckes, in dem es stellenweise durchaus zu plastischen Verformungen kommen
kann, ein einwandfreies Dichten erzielt.
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Soweit nicht ausdrücklich anders erwähnt oder sich offensichtlich
etwas anderes ergibt, gilt die obige Beschreibung für die Verschlußkappe in ungespanntem,
also noch nicht auf die Flaschenmündung aufgesetztem Zustand.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand der den Erfindungsgegenstand
in seiner bevorzugten Ausführungsform als Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Flaschenverschlußkappe gemäß der Erfindung im Axialschnitt.
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Fig. 2 zeigt die Ansicht von oben auf einen Teil von Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt in gleicher Darstellung wie Fig. 1 eine Flaschenverschlußkappe
gemäß Erfindung in auf eine normale Flaschenmündung gemäß DIN 6094 Blatt 1 aufgeschobenem
Zustand. Die linke Hälfte zeigt dabei den Verschluß in unverletztem Zustand, während
die rechte Hälfte den Verschluß nach dem Entfernen des Stützringes zeigt.
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Die gezeigte Flaschenverschlußkappe besitzt einen Boden 1, einen sich
vom Boden leicht konisch zu seinem freien Rand hin erweiternden Umfangsteil 2, welcher
nahe seinem freien Rand 3 vom Innenwulst 4 umlaufen wird und einen Stützring 5,
der in seiner Mitte mittels kurzer, beispielsweise o,l bis o,2 mm langer und o,3
mm breiter und hoher Brücken 6 mit der Außenkante des Randes 3 des Umfangsteils
2 verbunden ist. Die Brükken haben voreinander einen Abstand von beispielsweise
6mm in Umfangsrichtung.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Außenfläche des Kappenbodens 1
eben, während sich die Innenfläche des Kappenbodens von der an den Umfangsteil 2
anschließenden ausgerundeten Kante zunächst sanft unter einem Winkel von beispielsweise
to
ansteigend zur Mitte der Kappe hin erhebt. Geringfügig innerhalb der öffnung der
Flaschenmündung, abo bei einer Verschlußkappe für eine Flaschenmündung nach DIN
6o94 Blatt 1 auf einem Radius von etwa 7,5 mm fällt die bis zum First 7 sanft ansteigende
Innenfläche steil zum relativ dünnwandigen Mittelteil 8 des Kappenbodens ab. Dadurch
wird die oben bereits dargelegte günstige Dichtungswirkung erzielt. Der sanft ansteigende
Teil 9 des Kappenbodens geht mit einem Krümmungsradius lo in die Innenfläche des
Umfangsteils 2 über2 welcher vorzugsweise kleiner ist als der entsprechende Krümmungsradius
der Flaschenlippe. Das gewährleis eine besonders gute elastische Axialdehnung und
damit ein einwandPreies Untergreifen der Lippe 1 der Flasche 12 durch die gewölbte
obere Schulter 13 des Innenwulstes 4.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Dichtung ausschließlich
durch die sanft ansteigende Fläche 9 ohne zusätzliche oder diese ersetzende Dichtungseinlagen,
die alternativ ebenfalls möglich sind.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Wanddicke der Verschlußkappe
im Bereich der Übergangskante zwischen Boden 1 und Umfangsteil 2 bei 14 etwas gröber
als im an den übergangsbereich anschließenden Bereich des Bodens 1 und des Umfangsteils
2. Das verbessert die Dichtungseigenschaften des Verschlusses,
Der
Innenwulst hat, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in seinem mit der von der Unterseite
der Flaschenlippe 11 gebildeten ausgerundeten Schulter zusammenwirkenden oberen
Bereich Viertelkreisprofil, welches in die Innenfläche des Umfangsteils 2 mit nur
sehr geringem Krümmungsradius übergeht. An den Viertelkreisprofil aufweisenden oberen
Teil 13 des Profils des Innenwulstes 4 schließt sich ein kurzer zylindrischer Teil
14 an. Diesem folgt als untere Oberfläche des Innenwulstes 4 ein mit einem Erweiterungswinckel
zu von etwa 300 sich nach außen und unten erweiternder konischer Oberflächenbereich
15,an den sich die ebene untere Randfläche 3 anschließt.
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Die Außenfläche des Umfangsteils 2 ist nach unten unter einem Winkel
von etwa 40 konisch erweitert.
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Die Brücken 6 schließen an den Stützring 5 an, der, wie aus der Zeichnung
ersichtlich, ein aufrechtstehendes Rechteckprofil aufweist. Dieses ist jedoch, wie
ebenfalls aus der Zeichnung ersichtlich, von der durch die Fläche 3 definierten
Ebene aus nach oben und unten mit leichtem Anzug versehen. Durch die Konizität der
Außenfläche 15 des Umfangsteils 2 und den zylindrischen Verlauf der oberen Hälfte
16 der inneren Oberfläche des Stützring 5 ist eine V-Profil aufweisende Nut 17 gebildet,
die nach unten auch durch die Zwischenräume zwischen den Brükken
6
offen ist. Am Fuß hat die Nut eine Breite von der Länge der Brücken 6, also von
o,l bis o,2 mm. Diese Breite sollte jedoch möglichst klein gehalten werden.
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Der Stützring 5, dessen Dicke etwa gleich der mittleren Wanddicke
der Verschlußkappe ist, hat eine Höhe von etwa der 2 1/2-fachen bis 3-fachen mittleren
Wanddicke, also z.B. von 4 mm. Er ist außen bei 18 geriffelt.
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Oben wurde der Verschluß gemäß Fig. 1 in ungespanntem Zustand beschrieben.
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Fig. 3 zeigt den Verschluß nach dem Aufsetzen auf die IBIündung nach
DIN 6094 Blatt 1 einer Flasche 12. Man erkennt, daß die sanft ansteigende Innenfläche
9 des Flaschenbodens 11 dichtend an der Stirnfläche der Flaschenmündung anliegt,
wobei eine maximale Verformung des Flaschenbodens etwa am Punkt 20 gegeben ist.
Man erkennt ferner, daß die Ausrundung zwischen dem Boden und dem Umfangsteil 2
nicht satt an der Flaschenlippe anliegt, sondern einen leichten Spalt frei läßt.
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In der linken Hälfte, die den unverletzten Verschluß zeigt, sieht
man, wie sich unter der radialen Dehnung de Verschlußkappe durch das Aufsetzen der
untere Bereich des Umfangsteils 2 gegen den Stützring 5 gelegt hat und diesen unter
praktisch vollständigem Plattdrücken der Brücken 6 geringfügig nach
außen
gedehnt hat. Der Umfangsteil 2 hat dabei die aus Fig.
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3 ersichtliche Wölbung erhalten. Man erkennt ferner, daß der VierteXlkreisprofil
aufweisende obere Bereich 13 des Innenwulstes 4 satt an der gewölbten Schulter unter
der Flaschenlippe 11 anliegt. In dieser Anlage wird er durch den Stützring 5 gehalten,
der dadurch, daß er an der Außenfläche des Umfangsteils 2 weitestmöglich unten angreift,
ein im Axialschnitt gesehen günstiges Biegemoment ausübt.
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Das wird unter nur geringer Belastung des Stützrings 5 erreicht, der
infolge der günstigen HebeWirkung nur eine relativ geringe Radialkraft auszuüben
braucht. Dennoch ist der Widerstand gegen Ab drücken der Verschlußkappe unter dem
in der Flasche herrschenden Innendruck, der, wie aus Fig. 3 ersichtlich, den mittleren
Teil 8 des Bodens auswölbt, hoch.
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Die rechte Hälfte von Fig. 3 zeigt den Zustand der Verschlußkappe
nach dem Abdrücken des Stützringes 5. Durch den Fortfall der radial von letzterem
auf den unteren Rand des Umfangsteils 2 ausgeübten Kräfte wird unter dem Einfluß
der von der Oberfläche der gewölbten Schulter an der Unterseite der Flaschenlippe
11 auf den Bereich 13 des Innenwulstes 4 ausgeübten Kräfte der untere Teil der Verschlußkappe
in der in Fig. 3 rechts übertrieben dargestellten Weise radial nach außen gedrückt,
so daß der Widerstand, den der Innenwulst 13 dem Abdrücken der Verschlußkappe nach
oben entgegensetzt,
nunmehr auf ein Mindestmaß verringert ist.
Die Flasche kann nun leicht durch Ansetzen eines beliebigen harten Gegenstandes
mit einer entsprechenden Kante geöffnet werden.
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Ein öffner ist nicht mehr erforderlich.
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In Fig. 2 ist strichpunktiert bei 3o die Möglichkeit, einen Abdrückvorsprung
anzubringen, angedeutet. Dieser dient bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch lediglich
zum leichteren Entfernen des Stützringes 5.
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Ansprüche: