DE2704454A1

DE2704454A1 - Behaelterverschluss

Info

Publication number: DE2704454A1
Application number: DE19772704454
Authority: DE
Inventors: Erling Ingvar Nilsson; Lars Harald Nystroem
Original assignee: Tetra Pak Rausing and Co KG
Current assignee: Tetra Pak GmbH and Co
Priority date: 1976-02-04
Filing date: 1977-02-03
Publication date: 1977-08-11
Also published as: US4078688A; CH610850A5; DE2704454C2; CA1098486A; AU2186877A; SU710512A3; IT1078387B; JPS5296186A; AU508468B2; BE851127A; GB1535708A; JPS5713470B2; FR2351871A1; SE7601177L; SE410957B; NL7700746A; FR2351871B1

Description

Dr.Lh/fi

Patentanwälte
DIpI. In·* Huris-Jürgen Müller
Dr. rer. nat Thomas Berendt

B 8 München Θ0 LucUe-Giahn-Straß« 31

c N TAMvVALT

DR. IWü. LEYH

Tetra Pak Rausing & Co. EQ, Frankfurter-Straese,

6203 Hochheim/Main

Behälterverschluß

Die Erfindung betrifft einen Behälterverschluß, mit einer
Behälteröffnung mit einem nach innen vorstehenden Hals und einer Kappe, die die Behälteröffnung schließt, einem rohrförmigen Teil, der in die Behälteröffnung einsetzbar ist
und der ebenso wie die Behälteröffnung so geformt ist, daß die Kappe gegen die Wirkung eines Innendruckes im Behälter in dichtem Eingriff mit der Behälteröffnung gehalten wird.

Kappen der oben genannten Art werden aus Kunststoff hergestellt und in Kunststoff-Flaschen fUr Bier oder kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke verwendet. Die Kappe hat eine ringförmige Aussparung an ihrem unteren Ende fUr die mechanische Halterung der Kappe in der Behälteröffnung und eine Anzahl von Dichtelementen sind in einem Abstand oberhalb der Aussparung angeordnet, um eine Dichtung in Kontakt mit dem oberen Teil des einwärtsragenden Halses oder Randes des Behälters zu
bilden. Diese Art von Kappen hat sich bisher in Verwendung

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mit Flaschen aus steifem und dimonsionsstabilem Kunststoffmaterial als einigermaßen zufriedenstellend hinsichtlich der an sie gestellten Anforderungen gezeigt, d.h. sie sollte einerseits mechanischen Beanspruchungen bei der Handhabung und bein Stapeln der Behälter widerstehen, ohne daß die Kappe locker oder undicht wird, wobei die Dichtung ausreichend gut sein soll, um jede Leckage des Inhaltes, sei er in flüssiger oder gasförmiger Form, zu verhindern, selbst bei längerer Lagerung des gefüllten Behälters und auch beim Vorhandensein eines merklichen Innondrucks im Behälter.

Aus verschiedenen Gründen ist es erwünscht, bestimmte Arten von Verpackungsbehältern oder Flaschen aus Kunststoffmaterial herzustellen, das unter dem Warenzeichen Barex bekannt ist und das unter anderem Acrylnitril, Methylacrylat und Butadien enthält. Dieses Material hat eine sehr gute Gasundurchlässigkeit, die die Lagereigenschaften des abgepackten Produktes beträchtlich steigern im Vergleich mit den bisher für diesen Zweck verwendeten Kunststoffmaterialien. Das Material hat jedoch einen mechanischen Nachteil, da es unter Beanspruchungen oder Spannungen in merklichem Ausmaß kaltfließt oder kriecht. Diese änderung seiner Form führt zu einer nachfolgenden stärkeren Deformation, z.B. der Wände der Verpackung, an denen die Dichtringe der Kappe anliegen. Praktische Versuche haben übei^dies gezeigt, daß Verpackungsbehälter dieser Art, die mit der beschriebenen Kappe verschlossen sind, nach einer bestimmten Lagerzeit zu lecken beginnen, obwohl die Packungen nach dem Abfüllen und Aufbringen der Kappe vollständig dicht waren.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Behälterverschluß zu schaffen, der sich für einen Verpackungsbehälter aus einem nicht vollständig dimensionsstabilen Material eignet und der den oben aufgeführten Nachteilen nicht unterworfen ist.

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Lrfindur.gsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der einwärts gerichtete Hals der Behälteröffnung eine Innenfläche hat, die sich nach unten konisch vorengt und die am unteren Ende des Halses die untere Endfläche des Halses unter einen spitzen Winkel abschneidet, wodurch die so gebildete ringföriuige

Schnittlinie oder der ringförmige Hand so angeordnet ist, daß er in eine ilut des rohrförmigen Teiles der Kappe eingreift, so daß er beim Aufliegen gegen ilfe untere Grenzfläche der Nut die Kappe in der Behälteröffnung hält, während die Innenfläche des Halses in einem ringförmigen Dereich, der etwas über den Rand liegt, so angeordnet ist, daß sie einen dichten Verschluß für den Behälter bildet, indem sie auf einen lippenförmigen üichtring aufsitzt, der an der oberen Grenzflüche der Nut angeordnet ist.

Vorzugsweise Ausführungsformen des Eehälterverschlusses nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Infolge der speziellen Form des erfindungsgemäßen Behälterverschlusses v/erden die von der Kappe herrührenden, auf den Behälterverschluß wirkenden Koirpressionskräfte auf einen ringförmigen Teil am unteren Ende des nach innen gerichteten Randes oder halses konzentriert. Dies ist vorteilhaft, da dieser Teil beträchtlich weniger empfindlich gegen diese Wirkung ist als der obere Teil des einv/ärts gerichteten HaJaes. Unter der Wirkung eines unter Druck stehenden Inhaltes im Behälter, der die Kappe aus dem Hals herauszudrücken sucht, wird der ringförmige Halsteil, auf den die voir Dichtring der Kappe kommenden Kräfte einwirken, infolge der Zusammenwirkung zwischen dem unteren Rand des Halses und der Nut der Kappe, weiter stabilisiert und an einer Ausdehnung gehindert. Der lippenförmige Dichtring, der am unteren Degrenzungsrand der Nut angeordnet ist, ist relativ dünn und elastisch und er wird bei der speziellen Einsetzbewegung, die durch die Form

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ues Behälterverschlüssen bestiiamt ist, nach dem vollständigen Aufsetzen der Kappe, niüdergefaltet, worauf der Druck zwischen dem lippenförmigen üichtring und der Oberfläche des Halses infolge des Innendruckes iia Behäher zunimmt. Schließlich wird durch die zusammenwirkenden Formen cfes unteren Endes des Halses und des unteren Begrenzungsrandes der Nut die Kappe in der Behälteröffnung gehalten und die Dichtwirkung weiter erhöht, v/enn die Kappe durch innere oder äußere Kräfte sich nach oben aus der Dehälterüffnung heraus zu bewegen sucht. Dieser Selbst-Arretierungseffekt kann ohne jeden Nachteil naximiert werden, da ein unterer Teil der Kappe nach dem Aufsetzen der Kappe die Behälteröffnung nicht verlassen soll bzw. verläßt. Statt dessen wird der Behälter geöffnet durch Lntfernen des oberen Teiles der Kappe längs einer Schwächungslinie im Material.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der

Fig. 1 eine bekannte Kappe vor dem Einsetzen in eine Behälteröffnung zeigt.

Fig. 2 zeigt die Kappe nach Fig. 1 nach dem Einsetzen in eine Behälteröffnung.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Kappe vor dem Einsetzen in die Behälteröffnung; und

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Kappe in ihrer Position in der Behälteröffnung nach dem Aufsetzen der Kappe auf den Behälter.

Der erfindungsgemäße Behälterverschluß nach den Figuren 3 und umfaßt, wie auch der Verschluß nach den Figuren 1 und 2, eine

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Kappe 1, die in eine Behälteröffnung eingesetzt werden und diese schließen soll. Die Kappe 1 hat einen oberen Teil oder einen Deckel 2 und einen unteren rohrförmigen Teil 3. Der Deckel 2,der über eine reißbare Verbindung 4 in flüssigkeits- und gasdichter Weise mit dem rohrförmigen Teil 3 verbunden ist, hat an seinem Umfang einen nicht gezeigten Handgriff zum Ziehen.

Der rohrförmige Teil 3 ist an seinem oberen Ende mit einem bund 5 versehen, der sich auswärts erstreckt und so angeordnet ist, daß er den Abstand begrenzt, um den die Kappe in die Eehälteröffnung eingeschoben werden kann. Direkt unter dem Bund 5 des rohrförmigen Teiles ist die Kappe mit Dichtelementen in Form von zwei Dichtringen 6, 7 (Fig. 1, 2) versehen, die nahe beieinanderliegen. In einem Abstand unterhalb des unteren Dichtringes 7 hat der rohrförmige Teil 3 der Kappe eine ringförmige Aussparung 8, die im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt besitzt. Der rohrförmige Teil 3 der Kappe hat an seinem unteren Ende eine Eintrittsfläche in Form eines Kegels bzw. Kegelstumpfes.

Fig. 2 zeigt die Kappe nach Fig. 1 in ihrer Position in einer Behälteröffnung. Von dem Behälter ist nur ein oberer Teil gezeigt, der so geformt ist, daß er mit der Kappe zusammenwirkt und der einen Rand oder einen Hals 11 hat, der nach innen gefaltet ist und an dessem unteren Ende ein Bund 12 ansetzt, der nach innen gerichtet ist und die Halsöffnung definiert. Der Bund 12 greift in die Umfangsnut 8 im rohrförmigen Teil 3 der Kappe ein und verhindert jede Bewegung der Kappe heraus aus der Behälteröffnung aufgrund des Innendruckes oder aus anderen Gründen. Die Figur zeigt ferner die Art und Weise, in der der Bund 5 am oberen Ende des rohrförmigen Teiles der Kappe dazu dient, den Abstand zu begrenzen, um den die Kappe 1 in die BehMlteröffnung einsetzbar ist. Die

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Dichtringe 6, 7, die zwischen den. Bund 5 und der Aussparung Ό liegen, sind in Dichteingriff mit öer Fläche der, eingeleiteten Teiles cos iialser,. Da die Kappe 1 aus einen, relativ weichen Kunststoffmaterinl ber.tcht und da die Uichtringe 0, 7 relativ dünn und elastisch sind, verdon sie bein Linsetzen der Kappe? in die Behältoröf f nun<j aufwärtsgeLogen, vie sich aus dor Zeichnung ergibt.

Da der Lehiil terverschluß nach den Figuren 1 unci 2 verwendet ν j rc] zur Schließen einer Verpackung aus einem Material, das die Neigung zuir I'altfließen oder Kriechen hat, bedeutet dies, wie oben erwähnt, daß der Behälterverschluß nach einer gevissen Lagorperiode zu lecken beginnt. Es wurde gefunden, daß dies davon abhängt, daß die Kraft, die erforderlich ist, um die Dichtringe G, 7 sicher auf der Fläche des eingefalteten Teiles des Halses 11 aufsitzen zu lassen, ausreichend groß ist, ur eine Lxpansion der Behälteröffnung zu erzeugen. Genauer gesagt, es ist insbesondere der obere '!eil des Halses 11, der nach innen gerichtet ist, der sich ausdehnt, während die Ausdehnung im unteren Teil, wo der Bund 12 liegt, beträchtlich geringer ist, was teilweise durch die Ansammlung von Material im Bund 12, teilweise dadurch erklärbar ist, daß die Bean spruchungen der Kappe im oberen Teil am stärksten sind, wo die Dichtringe 6, 7 liegen.

Die erfindungsgemäße Kappe ist in Fig. 3 vor dem Einsetzen in die Behälteröffnung gezeigt, während sie in Fig. 4 in die letztere eingesetzt ist. Die Kappe hat, wie die bekannte Kappe, einen oberen Deckel 2, einen unteren rohrförmigen Teil 3 und eine ringförmige Aufreißverbindung 4. Am oberen Ende des rohrförmigen Teils der Kappe ist ferner ein Bund 5 ausgebildet, der hier auch dazu dient, die Position der Kappe 1 in der Behälteröffnung zu fixieren. Direkt unter dem Bund 5 hat der rohrförmig^ Teil 3 der Kappe eine relativ lange zylindrische

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!'lache IJ, an deren unterem Ende eine Ur.fangsnut 14 aungebildet ist. Das untere Lnde des Teiles 13 iJt r.it einem Lintrittsteil 'J vrsrsrhen.

I ir Vergleich mit der bekannten Kappe fehlen also der erfindungsgenuißen Kappe dio beiden Dichtringe 6, 7. Bei der trfindungsgemüßen Kappe übernimmt- r>tatt dessen dor untere, an der Kut 11 gelearne Teil eine halte- und eine Dichtfunktion. hies wird dadurch erreicht, daß die Nut 14 einen in wesentlichen schwalbenschwanz fc"rm igen Querschnitt hat und ir.it einen Lichtriny 15 nit etwa dreieckigem Querschnitt versehen ist, der an der oberen äußeren Grenz fläche der fiut 14 angeordnet ist, daß ferner eine untere Grenzfläche IG vorgesehen ist, die verhältnismäßig fest und unelastisch ist und die etwas nach einwärts zum Grund der Hut 14 geneigt ist. Ferner hat der ilalsteil 11 des Verpackungsbehälter eine etwas andere Form erhalten, insofern, als der Bund weggefallen ist. Statt dessen hat der oingefaltete Teil des Halses eine Materialdicke, die gleichmäßig in Richtung zum unteren Ende zunimmt und n.it einer konischen Innenflache 17 versehen ist. Der Hair, endigt an seinem unteren Ende in einer konischen Endfläche 18, die auf die Innenfläche 17 trifft und zusaii.n.en mit dieser eine relativ scharfe ringförmige Linie oder Kante bildet.

Aus Fig. 4 ergibt sich, wie .h-.c behälterverschluß nach der Erfindung funktioniert. Di° Kappe 1 ir.t in der Position, in der dar Liehälter geschlossen iüt und der Hand an unteren Ende des einwärts gerichteten Halses 11 des Verpackungsbehälters befindet sich in Eingriff mit der Hut 14. Der Jichtring 15, der im oberen Grenzbe.roich der Hut 14 ausgebildet ist, liegt an der Fläche des einwärts gerichteten Halsen 11 direkt oberhalb dem Bund 12 an und es ist zu sehen, daß der elastische üichtring nach unten ui.xjefaltet οJor umgelegt wird. Beim Einsetzen der Kapov· 1 in den I'laachenhals, wird dio Kappe zuerst

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bi.s hinter Ihr»¹ äußerste i'osition g-.-drückt. Wiihrenu diosns :iio(lorr>f.?3s-'jns hat der !> Lchtr Li.g Ij infolge clrr Form des unttreii i,ndes d-T Kappe keiner. Kontakt mit dtr,. einwärts jr r ich te ton Tt il 11 .Ic.·; Halsf-r;. '..'rnn ..lit- Kappe in diene untere Position hinahgtdrückt '-/ird und die Preßkrnft cuinn ciufhürt, sprinrt die r.app : infolge ihror Forn; zurück und etwas nach oben in Lhrt uußerstf öler L'ndpos i tion. Während dieser Auf^/ärtsbowccrunf; qelin';t nie riüche 17 dos Ilalr.cs 11, di».· die Lehälttrc'iffnuiKj bildet, in Kontakt nit der.· Jichtriruj und infolge der I'.eibuny zv/iijclion clLest-ii und der Ilalsflacho wird uor Uiruj nach unton in alt; in Figur 4 geznirjtc Position ■jeurückt und uiugolji/t. J ic Art und Weise, in dt^r uie Kappe und die üehült^rüffnuncj v/ahrend des Einsetzens der Kappe zusanrii'env/irken, v/ird nachfolrjend noch ira Detail beschrieben.

Wenn die Kappe 1 in die LJehältüröffnung eingesetzt wird, gelangt die Lintrittsflache 9 zuerst in Kontakt π it dem oboren Randteil des einwärts gerichteten Halses 11. Oa die Kappe und der V^rpackungsbehälter aus einem etwas flexiblen Material hergestellt sind, kann die Lintrittsflache 9 während des fortgesetzten Jiederpressens eier Kappe die üehciLtoröffnung etwas ausdehnen und zwar zur gleichen Zeit, Ln der der rohrförmige Teil 3 dor Kappe zusammengedrückt v/ird. Dies erlaubt es dem breitesten Abschnitt des rohrförmigen Teiles 3 der Kappe an dem Teil der Behälteröffnung vorbeizugehen, der den kleinsten Durchmesser hat, d.h. dem unteren Ende des Halsteiles 11. Während dieses Abschnittes des Niederpressens v/ird der rohrfürmige Teil der Kappe zusammengedrückt und der Teil 11 des liaises wird zur Seite gezwängt, in einen solchen Umfang, daß seine Innenfläche 17, die zur Behälteröffnung blickt, wedt-r auf der zylindrischen Kappen fläche 13, noch der' IHchtring Ij aufliegt, der am unteren Lnde der Fläch:? 13 angeordnet ist. Wenn die Kappe 1 bis zum Maximum niedergedrückt ist, d.h. über ihre endgültige

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üichtposition hinaus, wird jedes weitere Eindringen dadurch verhindert, daß der bund 5, der während der Lndphase auf deir oberen Rand der Behälteröffnung aufliegt, gegen den Deckel 2 gedrückt wird. In dieser maximal eingedrückten oder eingepreßten Position ist der Außenrand der unteren Grenzfläche der Nut 14 vorbeigegangen und liegt nun unterhalb der Endfläche 11i des Halses 11, was bedeutet, daß das untere Ende des Halses 11 in seine ursprüngliche Position zurückspringen kann. Wenn dies geschieht, erv/eitert sich auch der rohrförmige Teil der Kappe, so daß der Rand zwischen den Flächen 17 und air f'rund der Nut 14 aufsitzt und wenn das nicht gezeigte Einbauv/orkzeug zurückgezogen wird, springt die Kappe wiederum infolge der Flexibilität des Bundes 5 aufwärts zurück, bis die untere Fläche 1t! des Halses 11 an der Fläche 16 anliegt. Während dieser /\ufw.irtsbevegung liegt der bichtring 15 an der Fläche 17 des Halses 16, die zur Behälteröffnung hin gerichtet ist, auf und wegen der Reibung wird der Dichtring 15 abwärts in die in Fig. 4 gezeigte Position gefaltet oder umgelegt.

Aus dem obigen ergibt sich, daß im Laufe des Einsetzens der Kappe infolge ihrer speziellen Form, ihr eine solche Bewegung erteilt wird, daß der lippenförmige Dichtring 15 eine optimale Form zur Verhinderung einer Leckage aus dem Behälter heraus erhält. Es ist hierbei nur der Dichtring 15, der sich in Dichtkontakt mit der Behälteröffnung befindet. Der Inhalt kann daher zwischen das untere Ende des Halses und die Nut 14 eintreten, was vorteilhaft ist, da der erhöhte Druck von innen und außen den Dichteffekt der Lippendichtung erhöht. Diese spezielle einwärts geneigte Form der unteren Grenzfläche der Nut 14 und die Form der Fläche 17 bringen es mit sich, daß ein Innendruck im Behälter, der die Kappe aus der Behälteröffnung herauszudrücken sucht, nur den Durchmesser am unteren LnUe der Behälteröffnung reduziert und die Kontaktkraft zwischen dem üichtring 15 und dem unteren Teil des einwärts gerichteten

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Halses 11 erhöht, so daß das oben erwähnte Problem der sukkzeasiven Ausdehnung des Halsdurchmessers eliminiert worden ist. Eine solche Ausdehnung kann eventuell am oberen Ende des Halses 11 auftreten, aber diese ist ohne Bedeutung, da in diesem oberen Bereich des Halses keine Dichtflächen vorhanden sind.

Die Anordnung des Dichtringes 15 direkt am Rand der geneigten oberen Grenzfläche der Nut 14 ist von Bedeutung, da hierdurch der Dichtring sehr elastisch und flexibel wird, «o daß eine kDrrekte Abwärtsumfaltung des Dichtringes in die Nut gewährleistet ist, wenn die Kappe in der Behälteröffnung angebracht wird.

Die untere Randfläche 16 der Nut 14 ist etwas nach innen zum Grund der Nut 14 geneigt, was dazu beiträgt, den Eingriff des Halses in der Nut zu gewährleisten bzw. zu verbessern. Selbst wenn jedoch die Fläche 16 keine solche Einwärtsneigung hat, wird das untere Ende des Halses 11 in der Nut 14 gehalten, wegen der Elastizität bzw. Federkraft des Materials und der Neigung der Fläche 16.

Um im Falle einer Beschädigung des unteren Endes der Haiefläche 17 eine Leckage zu verhindern, kann die Kappe mit einem weiteren Dichtring versehen sein, der dann sweckmäßigerweiee an der Fläche 13 in der Nähe oder in einem geringen Abstand oberhalb des Dichtringes 15 angeordnet ist.

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Patentansprüche

Behälterverschluß für eine Behälteröffnung mit einem nach innen gerichteten Hals und einer Kappe, die die Behälteröffnung verschließt, einem rohrförmigen Teil, der in die Behälteröffnung einsetzbar ist und der ebenso wie die Behälteröffnuny so geformt ist, daß die Kappe gegen die Wirkung eines Innendruckes im Behälter in dichtem Lingriff mit der Behälteröffnung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet , daß der einwärts gerichtete Hals (11) der Behälteröffnung eine Innenfläche (17) hat, die sich konisch verengend abwärts verläuft und die am unteren Ende des Kalses die untere Endfläche (18) des Halses unter einem spitzen Winkel schneidet, wodurch die ringförmige Schnittlinie oder der ringförmige Rand so angeordnet ist, daß er in eine Nut (14) im rohrförmigen Teil (3) der Kappe (1) eingreift, derart, daß er auf der unteren Grenzfläche (16) der Nut (14) aufsitzt und dadurch die Kappe (1) in der Lehälteröffnung hält, während die Innenfläche des Halses in einem ringförmigen Bereich oberhalb des Randes so ausgebildet ist, daß sie einen dichten Verschluß für den Behälter (10) dadurch bildet, daß sie an einem lippenförmigen Dichtring (15) anliegt, der an der oberen Grenzfläche der Nut (14) ausgebildet ist.
2. Behälterverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die untere Endfläche (18) des Halses sich schräg nach unten und einwärts auf die Mittellinie der Behälteröffnung zu erstreckt.
3. Behälterverechluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Teil (3) der Kappe (1) eine im wosentlichen zylindrische Fläche (13)

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aufweist, an derem unteren Ende die Nut (14) ausgebildet ist, daß ein weiterer zylindrischer Teil an die Nut (14) angrenzt, der einen etwas größeren Durchmesser als der erstgenannte zylindrische Teil hat und der in eine konische Fläche (9) übergeht, die am unteren Ende des rohrförmigen Teils (3) ausgebildet ist.
4. Behälterverschluß nach etiem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Nut (14) einen schwalbenschwanzförnigen Querschnitt hat.
5. Behälterverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtring (15) einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist und an der zylindrischen Kappenfläche (13) direkt im Bereich der Schnittlinie zwischen der zylindrischen Fläche (13) und der oberen Grenzfläche der Nut (14) ausgebildet ist.
6. Behälterverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtring (15) aus einem Stück mit der Kappe geformt ist.
7. Behälterverschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein weiterer Dichtring an der Fläche (13) im Abstand oberhalb des Dichtringes (15) ausgebildet ist.
8. Behälterverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß er aus einem elastischen Kunststoffmaterial hergestellt ist.

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