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Flaschenverschluss und Verfahren
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zu seiner herstellung Die Erfindung betrifft einen Flaschenverschluss
in Art eines sogenannten Kronkorken mit einem Verschlusskörper, der an seinem Umfang
eine kreisförmige Ringnut aufweist, die eine ringartige Aussenwand, eine ringartige
Oberwand und eine ringartige Innenwand hat und in die der Oberrand eines Flaschenhalses
abdichtend einsteckbar ist.
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Ferner befasst sich die Erfindung noch mit mehreren Verfahren zum
Herstellen dieser Flaschenverschlüsse.
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Als Stirnabdichtende Flaschenverschliisse werden bekannterweise solche
bezeichnet, bei deren Verwendung die Sperre gegen Materienaustausch zwischen dem
Innern der abzudichtenden Flasche und dem umgehenden Raum sich im wesentlichen auf
der Stirnfläche der Flaschenmündung befindet. Da die Flaschenmündung im wesentlichen
hohlzylindrisch ist, stellt diese Dichtfläche in idealisierter Form eine Ringfläche
dar. Der Verschluss wird gegen diese Stirnfläche gepresst. Dies geschieht indem
man zunächst eine Kreisscheibe endlicher Dicke aus elastischem, abdichtendem Material
auf die Stirnfläche auflegt (dichtender Teil). Da für die Dichtung stets ein, je
nach Anwendungsfall verschieden hoher Mindestdruck erforderlich ist, wird die Dichtungsscheibe
mittels eines topfförmigen Formstückes (Halteteil), welches umgekehrt über die Dichtscheibe
gestülpt wird, an die Stirnfläche angepresst. Dazu wird das Topfstück um einen Wulst
an der Aussenseite der Flaschenmündung, der die Mündung rinformig direkt an der
Stirnkante umgibt, herumgebördelt. Vorher wird das Topf stück mit einem je nach
Bedarf wechselnden Vordruck axial gegen die Dichtscheibe gepresst, wodurch das dichtende,
elastische Material komprimiert wird. Dieses entwickelt infolge seines elastischen
Verhaltens Rtickstellkräfte, die einen Teil der nach dem Aufbringen des Verschlussystems
vorhandenen Dichtkräfte darstellen. Der Rest der Dichtkrfte wird dadurch erzeugt,
dass der 'hoden" des topf förmigen tTherwurfs elastisch vorgespannt wird und so
stänclig Druck auf die Dichtscheibe ausübt. Dieses beschriebene System wird allgemein
mit sogenannten Kronkorken ausgeübt.
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Das Funktionieren dieses Verschlussystems setzt zweierlei voraus:
1. Die verwendeten Materialien des dichtenden Teils müssen flüssigkeits- und in
nur geringem Masse gasdurchlässig sein.
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2. Der Elastizitätsmodul des Materials, aus dem der topfförmige Ubertzurf
(haltender Teil) gefertigt ist, muss einen Mindestwert überschreiten.
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Die elastischen Kräfte, die die Dichtkräfte darstellen, müssen durch
die Umbördelung des Topfrandes um den Flaschenwulst überkompensiert werden, damit
eine gewisse Sicherheit der Abdichtung erreicht wird.
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Für die Umbördelung kann man feststellen, dass der Verformungswiderstand,
der sich im Elastizitätsmodul ausdrückt, dafür sorgt, dass der Topfrand hinter dem
Wulst hleibt und damit den Kronkorken gegen die elastischen öffnungskräfte festhält.
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Von der physikalischen Seite her gesehen, ist ein metallischer Werkstoff,
wie beispielsweise Eisen, mit hohem Elastizitätsmodul am besten für einen Kronkorken
geeignet. Die Verwendung von z.B. Eisen als Kronkorkmaterial für den. haltenden
Teil hat jedoch auch gewisse Nachteile: 1. Wenn die Dichtscheibe durch eine Beschädigung
perforiert wird, korrodieren die meist wcissrigen Flascheninhalt den 1ronkorkwerkstoff
und es kommt zu Reeinträchtigungen des Flascheninhalts.
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2. Beim Entfernen des Verschlusses wird meistens die Grenze der elastischen
Verformung des Kornkorkens überschritten und es erscheint der typische Sehnenknick
im Boden des Rronkorkens. Dadurch ist eine Wiederverschliessung der Flasche mit
demselben Kronkorken durch den Verbraucher ausgeschlossen.
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Es ist nun bereits ein Flaschenverschluss aus Kunststoff bekannt,
Dabei wird zuerst ein gehärteter Verschlusskörper geformt, der wenig elastisch ist.
Der Körper hat dahei eine Ringnut mit Aussenwand, Oberwand und Innenwand. Ausserdem
ist an einem mittleren Teil der Innenwand ein membranartiges Plittelstück angebracht.
Die Nachteile des Kornkorkens aus metallischem Werkstoff werden zwar bei an sich
bekannten Kunststoffverschlüssen vermieden, doch treten hier folgende Nachteile
auf: 1. Die Abdichtung mit Hilfe eines Pfropfenteils, der an der Innenfläche des
Mündungshohlzylinders anliegen soll, gelingt nicht immer, da die Durchmesser der
Flaschenmündungen zu grosse Schwankungen aufweisen.
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2. Die elastische Vorspannung des Kornkorkens lässt im Laufe der Zeit
nach, da der Kunststoff durch die Kriechneigung an Spannung verliert (US-PS 2 325
309).
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er Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flaschenverschluss
zu schaffen, der, ohne erwärmt werden zu müssen, eine sichere innere Abdichtung
am Flaschenrand erreicht, der eine erhöhte Langzeitstandfestigkeit, d.h. erniedrigte
Kriechneigung gegenüber den bekannten Kunststoffverschlüssen aufweist und der in
der Lage ist, Schwankungen im Durchmesser der Flaschenränder auszugleichen.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Flaschenverschluss gemäss
der Erfindung dadurch gelöst, dass die Oberwand und die Innenwand mindestens zum
Teil an ihren der Ringnut zu gerichteten Seiten eine elastische Schaumstoffstruktur
aufweisen. Damit ergibt sich der Vorteil, dass durch die Schaumstoffstruktur die
Fertigungstoleranzen an den Flaschenmndugen sicher ausgeglichen werden.
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Als Schaumstoff kann ein natürlicher Schaumstoff, wie beispielsweise
Kork, verwendet werden, also ein Schaumstoff, der eine Dichte von ungefähr 200 kg/m²
aufweist. Statt eines natürlichen Schaumstoffes kann auch ein kiinstlicher Schaumstoff
aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, hergestellt werden, und
zwar beispielsweise von der 3 Dichteklasse 450 bis EQO kg/m .
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Bei der Kompression des Schaumstoffes tritt im Kraft-Stauchungsdiagramm
ein breiter Sattel auf, d.h. die Kompressionskräfte ändern sich über einen relativ
weiten Bereich der Stauchung
nur wenig. Gerade daher sind Schäume
zum Ausgleich der Flaschentoleranzen ausgezeichnet geeignet. Ferner entstehen in
vorteilhafter Weise Dichtflächen, deren Grösse gegenüber den bereits bekannten Verschlüssen
vervielfacht ist.
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Wie bereits erwähnt, ist die Ermüdung des Werkstoffes ein grosser
Nachteil der bisherigen Flaschenverschlüsse. Es hat sich herausgestellt, dass eine
erfindungsgennsse Peimischung von Verstärkungsstoffen die Ermüdungserscheinung herabsetzt.
Beispielsweise kann durch das Beimischen von ungefahr 20 Gewichtsprozenten Glasfasern
die Verformung durch Kriechen nach einer Stunde gemessen bereits um einen Faktor
6 gesenkt werden.
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Der Schaumstoff kann nun bei dem erfindungsgemässen Flaschenverschluss
in Art einer Schicht vorhanden sein, wobei dann der eigentliche Träger des Verschlusses
aus einem anderen Material, beispielsweise einem nicht geschäumten thermoplastischen
Kunststoff oder sogar auch aus Metall, wie Eisen,- sein kann. In vorteilhafter Weise
kann jedoch auch der ganze Verschlusskörper aus geschäumtem Kunststoff bestehen,
der jedoch dann im Hinblick auf die erforderliche Festigkeit mit Verstärkungsstoffen
verstärkt sein sollte.
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Von besonderer Wichtigkeit ist bei der Erfindung, dass die Abdichtung
nicht nur auf dem stirnseitigen Rand eines Flaschenhalses vorgenommen wird, sondern
auch an der Innenseite des Flaschenhalses, also an zwei zueinander benachbarten
Ringflächen. Gerade durch diese doppelte Abdichtung ergibt sich unter Verwendung
von Schaumstoff eine wesentlich bessere
Dichtung von langer Lebensdauer
als dies bisher bei den bekannten Kronkorken möglich war.
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Es genügt dabei, wenn die ringartige Oberwand und die ringartige Innenwand
nur zum Teil eine elastische Schaumstoffstruktur aufweisen. Günstig ist es jedoch,
wenn beide Wände ganz mit Schaumstoff belegt sind.
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Wenn nun der Schaumstpff eine Schicht bildet, so ist es fÜr die Fertigung
günstig, wenn auch än der inneren kreisförmigen Fläche des Verschlusskörpers eine
solche Schicht aufgetragen ist. Es ergibt sich dann eine napfartige Schaumstoffschicht
mit einem ringförmigen Flansch.
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Diese letztere Form eignet sich ganz besonders für die erstellung
des erfindungsgemässen Flaschenverschlusses. Es kann nun nämlich der Träger und
die Schaumstoffschicht als getrennte Körper hergestellt und zugleich in die richtige
Form gebracht werden. Anschliessend wird dann die Schaumstoff schicht durch Einsetzen
des Körpers in den Träger an den gewünschten Flächen angebracht. Die Schaumstoffschicht
kann dahei unter elastischer Spannung aufgebracht und/oder aufgeklebt werden.
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Der erfindungsgemässe Flaschenverschluss kann auch dadurch hergestellt
werden, dass der Träger und die Schicht in eine gemeinsame Form in entsprechend
erwärmtem Zustand getrennt eingespritzt werden, so dass dann an den gewünschten
Stellen eine Schaumstoffstruktur entsteht.
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Die verschiedenen Merkmale, die ein Flaschenverschluss nach der Erfindung
aufweisen kann, ergeben auch Flaschenverschlüsse von unterschiedlichen Eigenschaften.
Auch die Innendrücke von
Flaschen sind unterschiedlich, wie auch
verschiedenartige Materialien in solchen Flaschen aufbewahrt werden. Es bleibt nun
dem Fachmann überlassen, aus dem Parameterfeld, das sich aus den Flaschenverschlüssen
mit unterschiedlichen Merkmalen ergibt, den Verschluss auszuwählen, der die gestellten
Anforderungen erfüllt. Dahei spielen auch die technischen und maschinellen Möglichkeiten
der erstellung und Kostenaufwand eine Rolle.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt nach Linie 1 -t der Fig.2.
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Fig. 2 eine Untersicht gemäss Fig.1.
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Der Verschlusskörper weist einen als Ganzes mit 10 bezeichneten Träger
auf, der eine napfartige Form mit einer kreisförmigen Querwand 12 und einer zylindrischen
Umfangswand 1!1 hat. An die letztere schliesst sich ein ringförmiger Flansch 16
an, der in einen Ringrand 18 übergeht, der ungefähr parallel zur Umfangswand 14
ist und einen Ringwulst 20 aufweist.
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Ferner ist mit 30 ein Schaumstoffkörper bezeichnet, der ebenfalls
eine napfartige Gestalt mit einem Boden 32, einer ITmfangswand 34 und einem Flansch
36 hat. Dieser Schaumstoffkörper 30 ist als Schicht ausgebildet, die gegen die Unterseite
der Querwand 12, gegen die Umfangswand 14 und den Flansch 16 anliegt.
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Damit bilden nun die Teile 18, 34 und 36 die Wände einer Ringnut 40,
und zwar 18 die Aussenwand, 36 die Oberwand und 34 die Innenwand dieser Ringnut.
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Bei 50 ist noch strichpunktiert der Flaschenhals angedeutet, auf den
der Verschluss aufgesteckt werden soll.
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