DE2237322B2

DE2237322B2 - Verschlußanordnung für einen Behälter

Info

Publication number: DE2237322B2
Application number: DE2237322A
Authority: DE
Inventors: Leo Joseph Toledo Ohio Kennedy (V.St.A.)
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1971-08-12
Filing date: 1972-07-29
Publication date: 1980-05-08
Also published as: JPS4833994A; US3767076A; FR2148645B1; DE2237322C3; DE2237322A1; FR2148645A1; GB1376775A; CA964227A; JPS5311909B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschlußanordnung für einen Behälter mit einer Öffnung, die von einem nach innen und oben gerichteten Flansch umgeben wird, an dessen höchstgelegenem Abschnitt eine mit thermoplastischem Material beschichtete Metallmembran zur Abdichtung der Öffnung fest haftet, wobei Öffnung und Membran von einem Deckel übergriffen werden, der eine Deckelplatte und einen sich nach unten erstreckenden ringförmigen Rand besitzt.

Bei dieser, aus der DE-GMS 18 82 966 bekannten Verschlußanordnung wird die beschichtete Metallmembran mit Hilfe eines Siegelkopfes gegen den Flansch gedrückt und unter Wärmeeinwirkung festgesiegelt. Nachteilig an dieser Membran ist, daß sie direkt an der Stelle, an der sie befestigt ist, abschließt, wodurch eine Befestigung mittels Induktionswärme erschwert wird, worauf weiter unten noch näher eingegangen wird.

Bei Metallmembranen, die eine Metallasche aufweisen, kommt es aufgrund unterschiedlicher Wärmeleitung zu örtlichen Verbrennungen des thermoplastischen Kunststoffs und unter Umständen zum Schmelzen des Metalls, aus dem die Membran besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behälterverschlußanordnung der eingangs genannten Art vorzusehen, bei welcher die Befestigung der die Behälteröffnung flüssigkeitsdicht verschließenden Metallmembran durch Induktionserwärmung, die eine Aktivierung des thermoplastischen Klebematerials hervorruft, mit dem die Membran beschichtet ist, bewirkt wird. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der höchstgelegene Abschnitt als ringförmiger Wulst ausgebildet ist, wobei die Membran entlang des lu gesamten Wulstes über ihn hinausragt, und daß der Deckel eine Schulter zwischen Deckelplatte und ringförmigen Rand besitzt, die beim Deckelaufsetzen außerhalb des Wulstes und radial außerhalb des Membranrandes in Eingriff mit dem Behälter kommt. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Behälter ist vorzugsweise aus Kunststoff. Der Deckel, der auf den Behälterhals aufgesetzt, leicht einrastet, hält die Membran während des Abdichtungs- 2u Vorgangs in einer Stellung auf dem Behälterhals fest. So ist eine schnelle und wirksame Versiegelung von Membran und Behälter mittels Induktionserwärmung möglich, während der Deckel mit dem Behälter in Eingriff ist. Die Abdichtung erfolgt unter Belassung eines über die Abdichtung hinausragenden umlaufenden Randes der Membran, der als Abreißlappen dienen kann.

Die erfindungsgemäße Verschlußanordnung ist insbesondere für Behälter für Farben und andere Flüssigkei-M ten geeignet, die während des Versands eine flüssigkeitsdichte Versiegelung erforderlich machen und die nach Entfernung der flüssigkeitsabdichtenden Membran, nach dem Versand oder dergleichen, ohne abdichtende Membran wieder verschlossen werden J"> müssen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Es zeigt

F i g 1 eine auseinandergezogene perspektivische w Darstellung der Verschlußanordnung,

Fig.2 einen vergrößerten Teilschnitt des mit einer Metallruembran abgedichteten Behälters mit dem Induktionsspulenkörper, der zur Versiegelung von Membran und Behälter benutzt wird,
Fig.3 eine Draufsicht auf den Behälter und die in F i g. 2 gezeigte Spule,

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt des mit Membran versiegelten Behälters, jedoch ohne Deckel,

Fig.5 einen Teilschnitt zur Darstellung des bekannten Versiegelungsverfahrens.

Obwohl auch andere Geräte benutzt werden können, um die Membran mit dem Kunststoffbehälter zu verbinden, ist doch eine Versiegelung mittels einer Induktionsheizvorrichtung besonders gut geeignet. Eine solche Heizvorrichtung erzeugt in der Metallmembran in dein zu versiegelnden Bereich einen Streustrom und bewirkt so eine Versiegelung des thermoplastischen Materials auf der Membran mit dem Kunststoffbehälter. Die für die Induzierung einer solchen Wärme benutzten bo Spule wird auf die besondere Behältergröße und dessen Gestalt zugeschnitten, so daß die Wärme in dem besonderen zu versiegelnden Bereich konzentriert wird, ohne daß überschüssige Wärme in den nicht versiegelten Umfangsrand strömt, der als Abreißlappen benutzt Ί5 werden kann.

Es wird nun auf die Figuren bezug genommen, in denen der mit Deckel versehene Behälter mit dem Bezu^szeichen !0 bezeichne? ist Die Figuren zeigen

einen Behälter 12, eine scheibenförmige Abdichtungsmembran 26 sowie einen Deckel 16. Gegebenenfalls kann der Decke! 16 mit einem Lappen 17 versehen sein. Der Behälter 12 weist einen Hauptabschnitt 18 auf, der an seinem oberen Ende in einen Halsteil 19 ausläuft. Zwischen Hals 19 und Hauptteil 1» ist eine ringförmige Nut 20 gebildet. Der Hals 19 hat einen allgemein nach innen und leicht nach oben geneigten Flansch 22. Der äußere Abschnitt 22a des Flansches 22 ist allgemein waagerecht, während der Innenabschnitt 22b schräg in einem Winkel von etwa 15° zur Waagerechten nach innen und oben verläuft, wenn sich der Behälter in aufrechter Stellung befindet. Der innere nach oben geneigte Abschnitt 22£>des Flansches 22 endet in seinem innersten Bereich in einem hochstehenden ringförmigen Wulst 23, der den Umfang der Behälteröffnung 24 begrenzt. Obwohl der Winkel A, an welchem der Innenabschnitt 22b des Flansches 22 vorzugsweise etwa 15° von der Waagerechten beträgt, wenn sich der Behälter in aufrechter Stellung befindet, könnte doch dieser Winkel auch nur 10° oder sogar 25—30° betragen.

An dem ringförmigen Wulst ist eine geschichtete scheibenförmige Membran 26 abdichtend aufgebracht, die verschiedene Materialschichten aufweist. Obwohl verschiedene Arten von Schichtungen benutzt werden können, wird doch eine Membran 26 bevorzugt, die eine Binderschicht 27 aus thermoplastischem Material und eine Metallfolienschicht 28 einschließt. Zusätzlich kann eine Stützschicht 29 aus Kraftpackpapier oder 'iunststoffmaterial oder dergleichen vorgesehen werden, wenn die Metallfolienschicht 28 nicht stark oder dick genug ist, um den Inhalt des Behälters 12 im Behälter zurückzuhalten. Die thermoplastische Binderschicht 27 kann aus jedem beliebigem Kunststoff sein, der mit dem Kunststoffbehälter heißversiegelbar ist. Wenn beispielsweise der Behälter 12 aus Polyäthylen hoher Dichte hergestellt is:, dann kann die thermoplastische Binderschicht 27 aus einem Polyesterfilm, Polyäthylen oder Polypropylen bestehen. Eine Membranscheibe, die sich bereits als geeignet erwiesen hat, besteht aus drei Schichten, nämlich aus Polyester, Metallfolie und Kraftpapier.

Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich, haftet die Membranscheibe 26 nur an dem ringförmigen Wulstabschnitt 23 des Behälters. Ein Umfangsabschnitt der Membran 26 erstreckt sich von dem ringförmigen Wulst 23 radial nach außen und bildet einen Abreißlappen 31, der zur leichteren Entfernung der Membran 26 von dem Behälter bequem erfaßt werden kann. Der Abreißlappen 31 erstreckt sich um den ganzen Umfang der Membran 26 herum und bildet so effektiv einen Abreißlappen von 360°. Obwohl zur Entfernung der Membran vom Behälter ein kürzerer Abreißlappen genügen würde, ist das Merkmal des Abreißlappens 31 von 360°, also eines umlaufenden Abreißlappens erforderlich, um Induktionswärme zum Versiegeln von Membran und Behälter anwenden zu können.

Ein kürzerer Abreißlappen ist zum Versiegeln mittels Induktionserwärmung ungeeignet, denn in dem kurzen schmalen Lappenbereich würde sich übermäßige Wärme aufbauen, was zum Verbrennen der Stützschicht 29 und möglicherweise zum Schmelzen der Metallfolien 28 führen würde. Durch die Anordnung eines Abreißlappens 31, der sich über den ganzen Umfang der Scheibe herum erstreckt, wird jedoch die Wärme, die sich während des Versiegeins mittels Induktionserwärmung äu.~3ui, gut a^ge.eüst, ο,.ρ.ε «SuSi ^sn ^appcn 3ί zu verbrennen oder in anderer Weise zu beschädigen. Außerdem führt die Form des Behälters aufgrund des nach oben stehenden ringförmigen Wulstes 23 und der nach oben geneigten Schrägung des inneren Abschnitts 22b des Flansches 22 dazu, daß der Umfangsabschnitt der Membran 26, welcher den Abreißlappen 31 bildet, immer aus einer Berührung mit dem Kunststoffbehälter herausgehalten wird, so daß sichergestellt ist, daß der Lappen 31 während des Induktionsheizvorganges nicht

ίο unabsichtlich versiegelt wird, selbst dann nicht, wenn er heiß genug wird, daß die Binderschicht 27 schmilzt. Es ist ersichtlich, daß die Formgebung des Deckels 16 auch dazu beiträgt, den Umfangsabschnitt 31 der Membran 26 aus einer Berührung mit dem Flansch 22 herauszuhalten.

Der Deckel 16 hat eine obere Deckelplatte 34 und einen ringförmigen Rand 35, der von der Platte herabhängt. Der Rand 35 weist in seinem unteren Abschnitt einen nach innen verlaufenden Wulst 36 auf.

der die ringförmige Nut 20 des Behälters 12 erfaßt und dadurch den Deckel 16 an dem Behälter sichert. An der Verbindung zwischen dem Rand 35 und der oberen Platte 34 ist der Deckel mit einem waagerechten Anschlag oder einer Schulter 38 versehen, welche so

r> angeordnet ist, daß sie den äußeren Abschnitt 22a des Flansches 22 erfaßt und dadurch die Abwärtsbewegung des Deckels 16 begrenzt, wenn er teleskopartig über den Behälterhals 19 geschoben wird. Von dem inneren Abschnitt der Schulter 38 erstreckt sich ein kurzer

j(i senkrechter Wandabschnitt 39 nach oben und stellt eine Verbindung mit der Deckelplatte 34 her. Gegebenenfalls kann ein ringförmiger Kamm 40 vorgesehen werden, der sich dann vom Umfang der Deckelplatte 34 als eine Verlängerung der Wand 39 nach oben erstreckt,

r> um dem Deckel 16 zusätzliche Starrheit zu verleihen und Mittel zur Stabilisierung der verschlossenen Behälter beim Aufeinanderstapeln zu schaffen.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist die Höhe der Wand 39 abhängig von der Höhe des ringförmigen Wulstes 23

4i) über dem äußeren Abschnitt 22a des Flansches 22, bestimmt durch die radiale Ausdehnung des inneren Abschnitts von 22£> und dem Winkel, in dem er liegt, und der Größe des ringförmigen Wulstes 23. Es sollte daher, wie aus einer Beschreibung des Versiegelungsvorgangs hervorgeht, die Höhe der Wand 39 derart sein, daß die Deckelplatte 34 die Membran 26 bündig und fest gegen den ringförmigen Wulst 23 drückt, wenn der Deckel 16 mit dem Behälter 12 in Eingriff gebracht wird, d. h., wenn der ringförmige Wulst 36 in die Nut 20 eingreift.

So bewirkt die Deckelplatte 34 bei Aufsetzen des Deckels 16 auf den Behälter 10 ein Gegendrücken der Membran 26 gegen den ringförmigen Wulst 23, wodurch der innere Abschnitt 22f> des Flansches 22 leicht nach unten gedrückt wird. Das Ausmaß der Abwärtsbewegung des inneren Flansches 22a ist jedoch begrenzt durch die Schulter 38, die so angeordnet ist, daß sie den äußeren Abschnitt 22a des Flansches 22 erfaßt, und dadurch sicherstellt, daß sich der Umfangsabschnitt 26a der Membran 25 immer in einem Abstand

M> vom Flansch 22 befindet. Ein solcher Abstand zwischen Umfangsabschnitt 26a und Flansch 22 stellt sicher, daß der Umfangsabschnitt 26a während des Versiegeins i.icht versehentlich mit dem Flansch versiegelt wird.

Am zweckmäßigsten ist es, die Versiegelung der

bi Membran 26 mit dem ringförmigen Wulst vorzunehmen, nachdem der Deckel 16 auf dem Behälter 12 in Stellung gebracht ist. Ein solches Vorgehen ermöglicht

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vorzusehen, so daß Membran und Deckel in einem Arbeitsvorgang auf den Behälter aufgebracht werden können. Ein solches Vorgehen ermöglicht auch, daß die Membran während des Versiegeins durch den Deckel in der richtigen Lage relativ zum Behälter 12 gehalten ■■, wird. Wenn so der Deckel 16 und die Membran 26 auf dem Behälter 12 in Stellung gebracht sind, kann das Versiegeln von thermoplastischer Binderschicht 27 der Membran 16 mit dem ringförmigen Wulst 23 des Behälterhalses 19 in einer Induktionserwärmung be- _w wirkt werden, wobei die Metallfolie 28 genügend erwärmt wird, um die thermoplastische Binderschicht 27 auf eine Temperatur zu bringen, bei welcher sie mit dem Wulst 23 versiegelt wird.

Das Verschmelzen oder Versiegeln einer thermoplastischen Schicht, die einen Teil einer Membran mit einer Metallschicht bildet, durch Induktionserwärmung ist in den US-PS 29 37 481 und 34 60 310 offenbart. Wegen des sich über 360° erstreckenden Abreißlappens und der Schwierigkeiten, die durch übermäßigen Wärmeaufbau ₂u in dem Abreißlappenbereich bei Anwendung der bekannten Induktionswärmeverfahren auftraten, war es notwendig, wesentliche Veränderungen beim Versiegeln des Behälters mit der Membran gemäß der Erfindung vorzunehmen. ,5

F i g. 2 zeigt, wie das Versiegeln bei dem vorstehend beschriebenen Verschluß durch Induktionswärme vorgenommen werden kann, ohne den Abreißlappen ungünstig zu beeinflussen; dieses Verfahren wird im folgenden im Vergleich zu dem in F i g. 5 gezeigten jn bekannten Verfahren beschrieben. Nach Fig. 2 ist eine Induktionsspule 45 mit mehreren Windungen oder Schleifen vorgesehen, die zur Erläuterung gezeigt sind, und zwar 45a als die äußerste Schleife und dann fortschreitend nach innen 456, 45c und 45c/, die die j-, innerste Schleife ist. Die Spule 45 ist in üblicher Weise mit Klemmen 46 an eine geeignete Energiequelle angeschlossen, z. B. einen 2V₂ KW-Generator. Die Spule ist vorzugsweise aus einem hohlen elektrisch leitenden Rohrmateria! gebildet, um die Zirkulierung _4Ü eines kühlenden Strömungsmittels, z. B. Wasser zu gestatten. Bei Induktionserwärmung einer Scheibe, z. B. der Membran 26 wird die größte Hitze bzw. maximale Wärme unmittelbar unter der innersten Windung 45c/ der Induktionsspule entwickelt. Es wird auf F i g. 5 Bezug genommen, die den Bereich der innersten Windung 45c/ als den »Bereich maximaler Wärme« zeigt.

Es sind Versuche gemacht worden, den Verschluß gemäß der vorliegenden Erfindung nach der herkömmliehen Induktionserwärmungsmethode zu versiegeln, bei der die innerste Windung der Spule unmittelbar über oder etwas außerhalb des Umfangs der Membran lag. Diese Versuche waren erfolglos, da übermäßige Wärme in dem Abreißlappenbereich erzeugt wurde, mit dem Ergebnis, daß der Abreißlappen 31 versengt oder verbrannt wurde und dadurch der Verschluß den Anforderungen nicht genügte. Es sind außerdem Versuche gemacht worden. Membranen zu versiegeln, deren Abreißlappen sich nur über eine kurze bogenförmige Strecke, z. B. 30° und nicht über den gesamten Umfang erstreckten. Auch diese Versuche waren nicht erfolgreich, weil beim Übergang der Scheibenform von einer kreisförmigen auf eine nicht kreisförmige Gestalt die erzeugte Hitze in dem Lappenbereich konzentriert wurde. Eine derartige Wärmekonzentration in dem relativ kleinen Lappenbereich führte zu zwei Schwierigkeiten. Erstens wurde die Scheibe in all ihren Bereichen um den Umfang des Behälters herum mit ihm versiegelt, abgesehen von dem Bereich neben dem kleinen Lappen, der überhaupt nicht versiegelt war. Zweitens haben Versuche, dieses durch Erhöhung der erzeugten Wärme zu korrigieren, zurr¹. Verbrennen des Abreißlappens geführt.

Deshalb wurde eine Spule 45 hergestellt, wie in F i g. 2 gezeigt, deren innerste Windung 45c/ in der Größe dem Durchmesser des ringförmigen Wulstes 23 des Behälters weitgehend entsprach. Die innerste Windung der Spule ist natürlich ein Teil einer Spirale, und daher kein genauer Kreis; es erwies sich jedoch, daß sie sich in ihrer Form einem Kreis genügend nähen, um die erwünschte Funktion auszuüben. Somit führte die Verwendung einer Spule, bei welcher die innerste Windung 45c/ im wesentlichen den ringförmigen Wulst 23 überlagert, zu einer wirksamen Versiegelung der Membran 26 an einem solchen Wulst ohne Beschädigung des sich über 360° erstreckenden Abreißlappens 31.

Es ist bekannt, daß Induktionserwärmung im allgemeinen einen Wärmefluß nach außen in den Außenumfang der Metallfolie 28 der zu versiegelnden Membran verursacht. Trotz dieser unvermeidlichen Neigung war die Versiegelung, wie vorstehend beschrieben, unter Verwendung einer Spule, bei welcher die innerste Windung 45c/ den ringförmigen Wulst 23 im wesentlichen überlagert, erfolgreich, weil der ringförmige Wulst 23 offensichtlich als ein Wärmegefälie wirkt und die Wärme in dem Bereich ableitet, während die Abschnitte der Membran 26 in dem Lappenbereich 31 aus einer Berührung mit dem Behäiterflansch 22 herausbiieben. Weil er aus einer Berührung herausblieb, haftet der Lappenbereich nicht an, obwohl die thermoplastische Sinderschicht 27 in einem solchen Lappenbereich sehr wohl bis zum Erweichungspunkt des Kunststoffs erwärmt worden sein mag.

Die Erfindung schafft eine Behälterverschlußanordnung, mit welcher sich leicht eine wirksame flüssigkeitsfeste Abdichtung herstellen läßt, und zwar mit einem Mindestmaß an Handhabung des Deckels und der Membran. Der versiegelte Behälter kann dennoch vom Benutzer leicht geöffnet werden, indem dieser einfach an einem beliebigen Punkt seines Umfangs von 360° den Abreißlappen erfaßt und die Membran abreißt Der Behälter kann bei Entfernung eines Teiles des Inhalts zeitweilig einfach durch erneutes Aufsetzen des Deckels 16 wieder verschlossen werden. Obwohl der Behälter mit einem Schnappdeckel 16 gezeigt wurde, konnte er doch auch auf einen Behälter 12 mittels der bekannten Gewinde aufgebracht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verschlußanordnung für einen Behälter mit einer Öffnung, die von einem nach innen und oben gerichteten Flansch umgeben wird, an dessen höchst-gelegenem Abschnitt eine mit thermoplastischem Material beschichtete Metallmembran zur Abdichtung der Öffnung fest haftet, wobei Öffnung und Membran von einem Deckel übergriffen werden, der eine Deckelplatte und einen sich nach unten erstreckenden Seitenring besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der höchst-gelegene Abschnitt als ringförmiger Wulst (23) ausgebildet ist, wobei die Membran (26) entlang des gesamten Wulstes über ihn hinausragt, und daß der Deckel (16) eine Schulter (38) zwischen Deckelplatte (34) und ringförmigem Rand (35) besitzt, die beim Deckelaufsetzen außerhalb des Wulstes und radial außerhalb des Membranrandes in Eingriff mit dem Behälter kommt.

2. Verschlußanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus Kunststoff ist.

3. Verschlußanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel über eine innen am ringförmigen Rand (35) angebrachte Ausstülpung (36) verfügt, die in eine entsprechende Nut (20), die um den Behälterhals angebracht ist, eingreift, wenn sich der Deckel in Schließstellung befindet.

4. Verschlußanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ausstülpung (36) von der Deckelplatte (34) etwa gleich dem Abstand der Nut (20) von dem Wulst (23) ist, so daß die Oberseite des Deckels in Schließstellung auf den Wulst drückt.

5. Verschlußanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch, wenn der Behf.lter aufrechtsteht, mit der Horizontalen einen Winkel von mindestens 10° einschließt.