DE3039502C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine einteilige Garantie-Verschlußkappe für einen ein Halsgewinde und unterhalb desselben einen auswärts hervor­ stehenden Bund aufweisenden Behälter der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs angegebenen Gattung nach dem Patent Nr. 30 06 773.

Eine solche einteilige Garantie-Verschlußkappe weist eine Schraubkappe mit einer oberen Endwand, einer ein Gewinde aufweisenden Umfangswand, eine Anzahl von am unteren Rand derselben abwärts weisenden, nach un­ ten über den Bund verlängerten Stegen und einen mit den Stegen ver­ bundenen Garantiering auf, der bei vollständig auf den Behälter aufge­ setztem Verschluß unterhalb des Bundes den Hals des Behälters unter­ greift; der unterhalb des Bundes angeordnete Garantiering ist wärme­ schrumpfbar und hat wenigstens eine durch eine Querschnittsverrin­ gerung gebildete Sollbruchstelle von verringerter Festigkeit derart, daß beim Abschrauben der Verschlußkappe der Garantiering aufreißt, die Stege aber unbeschädigt bleiben.

Bei einer solchen einteiligen Garantie-Verschlußkappe werden die Sollbruchstellen durch vorgeformte Querschnittsverringerungen ge­ bildet, so daß zu ihrer Herstellung zusätzliche, sehr exakt auszu­ führende Arbeitsgänge erforderlich sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einteilige Garantie-Verschlußkappe der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die Ausbildung der als Sollbruchstellen dienenden Querschnitts­ verringerungen vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß keine zusätzlichen Arbeitsgänge für die Ausgestaltung der als Sollbruch­ stellen dienenden Querschnittsverringerungen erforderlich sind, sondern durch entsprechende Verfahrensführung beim Wärmeschrumpfen diese Querschnittsverringerungen und damit Sollbruchstellen entste­ hen. Eine solche einteilige Garantie-Verschlußkappe wird durch ein Spritzgußverfahren hergestellt, bei dem ein geschmolzener, thermo­ plastischer, hochpolymerer Werkstoff in einen zwischen einer Ma­ trize und einer Patrize ausgebildeten Formhohlraum injiziert wird. Der Werkstoff wird in der Regel in Nähe des Mittelpunktes der Deckelwandung in den Formhohlraum eingespritzt, so daß er radial nach außen fließt, um die für die Formung der Deckelwand und an­ schließend der Umfangswand vorgesehenen Bereiche des Formhohlraums zu füllen. Anschließend fließt der Werkstoff dann durch die zur Ausgestaltung der Stege dienenden Bereiche des Formhohlraums in den Bereich, der Garantiering bildet. Der aus dem Bereich für die Stege austretende Werkstoff fließt dann auf beiden Seiten der Austritts­ stelle in Umfangsrichtung des Hohlraumbereiches für den Garantie­ ring, bis er mit dem an einer anderen Austrittstelle austretenden Werkstoff zusammentrifft.

An dieser, etwa in der Mitte zwischen den beiden Austrittsstellen liegenden Stelle, entsteht durch das Zusammentreffen der beiden Werkstoffströme eine Art "Schweißstelle", aus der beim Wärme­ schrumpfen des Materials eine Querschnittsverringerung und damit schließlich die gewünschte Sollbruchstelle entsteht.

Die zwischen jeweils zwei benachbarten Stege vorhandenen "Schweiß­ stellen" sind zwar mit bloßem Auge kaum erkennbar, haben jedoch ein Gefüge, das von dem Gefüge der anderen Bereiche des Ringes ver­ schieden ist.

Es besteht Grund zu der Annahme, daß der Werkstoff an dieser Schweißstelle zwei verschiedene Molekulargefüge hat. Im inneren Teil dieser Schweißstelle liegt wahrscheinlich ein durchgehend gleichförmiges Molekulargefüge vor, welches dadurch entsteht, daß die aus den Formhohlraumbereichen für die Ausgestaltung der Stege austretenden Werkstoffströme an dieser Stelle im geschmolzenen Zu­ stand aufeinander treffen.

In den äußeren Bereichen dieser Schweißstelle liegt jedoch kein durchgehend gleiches Molekulargefüge vor, da sich der in diesen Be­ reichen fließende Werkstoff durch Berührung mit der kälteren Form­ wand so weit abkühlt, daß er teilweise erstarrt; dadurch können al­ so die Werkstoffströme der äußeren Bereiche nicht im geschmolzenen Zustand aufeinander treffen.

Außerdem hat der kältere Umfangsbereich der Werkstoffströmung auf­ grund seiner Reibung an der Formwand eine geringere Fließgeschwin­ digkeit, so daß der im Innenbereich fließende, geschmolzene Werk­ stoff fortlaufend die kühlere Haut durchbricht, die sich am vorde­ ren Ende des Werkstoffstromes bildet. Beim Zusammentreffen der bei­ den Werkstoffströme kommen die an ihren vorderen Enden gebildeten kühleren Häute in Berührung und werden von dem noch unter dem Ein­ spritzdruck stehenden, viskosen Werkstoff aneinander gepreßt. Dabei durchbrechen nur kleinere Mengen des geschmolzenen Werkstoffs aus dem Innenbereich der beiden Ströme die kühleren Häute, wodurch eine stoffschlüssige, homogene Verbindung entsteht.

Es ergibt sich also ein ringförmiges Schichtgefüge, bei dem die äußeren Schichten ohne molekulare Vernetzung aneinander stoßen, während die innere Schicht aufgrund des Zusammenfließens der ge­ schmolzenen Werkstoffströme ein homogenes Molekulargefüge hat.

Wie bereits oben angedeutet wurde, hat der Garantiering, mit bloßem Auge betrachtet, vor seiner Erwärmung einen gleichförmigen Quer­ schnitt. Während seiner Erwärmung, die beispielsweise mittels eines heißen Luftstromes erfolgen kann, beginnt der aus einem thermopla­ stischen Werkstoff bestehende Garantiering zu schrumpfen und zieht sich unter dem vorstehenden Rand des Behälters zusammen. Dabei wer­ den die nicht molekular vernetzten äußeren Schichten an den Schweißstellen auseinander gezogen.

Im inneren Bereich der Schweißstellen, in denen ein durchgehendes, gleichmäßiges Molekulargefüge vorliegt, dehnt sich der Werkstoff geringfügig aus, um sich der Schrumpfung des Garantieringes anzu­ passen.

In Verbindung mit den oben beschriebenen Eigenschaften der Schweiß­ stellen führt diese Dehnung des Werkstoffes zur Bildung von Quer­ schnittsverringerungen, also von Stellen, deren Querschnittsfläche kleiner ist als diejenigen der übrigen Bereiche des Garantieringes.

Eine nun auf die Verschlußkappe ausgeübte Axialkraft will den ge­ schrumpften Garantiering über den Rand des Behälters ziehen. Da der Durchmesser des geschrumpften Ringes jedoch kleiner ist als der Außendurchmesser des Behälterrandes, reißt der Garantiering an den Sollbruchstellen auf. Diese Zerstörung des Garantierings an den Sollbruchstellen ist deutlich sichtbar, so daß die gewünschte Ga­ rantie-Funktion der Verschlußkappe sicher erfüllt wird.

Bei der Erwärmung des Garantieringes und der Stege müssen die Be­ handlungs-Zeit und -Temperatur aufeinander abgestimmt werden. Je höher die Temperatur ist, umso kürzer wird die Behandlungszeit, und umgekehrt.

Bei einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Abfüllanlage, in der beispielsweise etwa 240 bis 600 Flaschen pro Minute gefüllt und verschlossen werden, steht für das Schrumpfen der Stege und der Ga­ rantieringe nur eine sehr kurze Zeitspanne zur Verfügung. Deshalb werden relativ hohe, das Schrumpfen des thermoplastischen Werk­ stoffes bewirkende Temperaturen eingesetzt, wobei die Behandlungs­ zeit sorgfältig abgestimmt werden muß, um einerseits eine ausrei­ chende Wärmeschrumpfung zu erzielen, andererseits jedoch eine Be­ schädigung der Garantie-Verschlußkappe zu vermeiden.

Angestrebt wird dabei eine Schrumpfung des Garantieringes, bei der dieser sich unter dem Behälterrand soweit zusammenzieht, daß sein Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Rands wird; an den Schwachstellen, d. h. an den oben erläuterten Schweißstellen, muß eine Querschnittsverringerung auftreten, ohne daß der Garantiering bei seiner Erwärmung und damit Schrumpfung an diesen Sollbruchstel­ len aufreißt; schließlich soll das Abziehen dieser Garantie-Ver­ schlußkappe dazu führen, daß die Sollbruchstellen bei einer Aufwei­ tung des Garantieringes durch den Behälterrand über die elastische Streckgrenze des thermoplastischen Werkstoffes hinaus gedehnt wer­ den, also reißen.

Um diese Bedingungen bei einer schnell arbeitenden Flaschenfüllan­ lage zu realisieren, wird ein Heißluftstrom durch einen waagerech­ ten Schlitz auf den Garantiering der Verschlußkappe gerichtet; beim Durchlaufen dieses Heißluftstroms werden die Flaschen in Drehung versetzt.

Die Steuerung der Lufttemperatur erfolgt bei Verwendung einer elek­ trischen Wärmequelle mittels eines Regeltransformators; wird eine mit Gas oder einem anderen Brennstoff betriebene Wärmequelle ver­ wendet, so können zum gleichen Zweck Ventile eingesetzt werden.

Außerdem wird auch die Geschwindigkeit des Heißluftstromes mittels Ventilen gesteuert.

Die Vorschubgeschwindigkeit der Transporteinrichtung für die Fla­ schen wird so eingestellt, daß sich die jeweils richtige Behand­ lungszeit für die Ausbildung des Garantierings und seiner Soll­ bruchstellen ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer einteiligen Garantie-Verschlußkappe,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Garantie-Verschlußkappe nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht von der Unterseite der Garantie-Verschlußkap­ pe nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Teil-Ansicht einer Garantie-Verschlußkappe bei der Erwärmung zum Schrumpfen des Garantieringes,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Garantie-Verschlußkappe nach Fig. 4 beim Abnehmen von einem Behälter und dem dadurch bewirkten Aufreißen des Garantierings, und

Fig. 7 eine Teil-Schnittansicht der Garantie-Verschlußkappe nach Fig. 1 mit einem weiteren Dichtungsrand.

In den Fig. 1 bis 6 ist eine Garantie-Verschlußkappe 10 darge­ stellt, die auf einem aus den Fig. 4 bis 6 ersichtlichen Behälter 30 befestigt werden kann. Die Garantie-Verschlußkappe 10 weist eine obere Endwand 12 und eine ein Innengewinde 24 enthaltende, nach un­ ten vorstehende Umfangswand 14 mit geriffelter Außenfläche auf.

Das Innengewinde 24 der so gebildeten Schraubkappe kann auf ein Schraubgewinde 38 des Behälters 30 geschraubt werden.

Als Alternative hierzu sind auch andere Verbindungen möglich, bei­ spielsweise ein Bajonettverschluß, ein Schnappverschluß oder ähnli­ ches.

An der Innenseite der oberen Endwand 12 ist eine Dichtungseinlage 22 angebracht.

Am unteren Rand der Umfangswand 14 stehen mehrere Stege 16 nach un­ ten vor. Diese sind an ihren unteren Enden mit einem Garantiering 18 verbunden, der mehrere Sollbruchstellen 20 von verringerter Fe­ stigkeit aufweist. Bei dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Zustand haben die Sollbruchstellen 20 im wesentlichen die gleichen Quer­ schnittsabmessungen wie die übrigen Bereiche des Garantierings 18.

Die Stege 16 sollen im Gegensatz zu den Sollbruchstellen 20 nicht abreißen und sind daher so bemessen, daß sie den bis zum Aufreißen des Garantierings 18 an einer Sollbruchstelle 20 auf sie wirkenden Zugkräften widerstehen können.

Aufgrund des verwendeten Herstellungsverfahrens wechseln sich die Sollbruchstellen 20 längs des Garantierings 18 mit den Ansatzstel­ len der Stege 16 ab, d. h. die Zahl der Sollbruchstellen 20 ist gleich der Zahl der Stege 16.

Eine in Fig. 7 dargestellte andere Ausführungsform entspricht in wesentlichen Teilen, welche mit den gleichen Bezugszeichen bezeich­ net sind, der in Fig. 1 bis 6 gezeigten. Zum Unterschied zu dieser weist die in Fig. 7 gezeigte Verschlußkappe keine ebene Dichtung auf, sondern enthält einen Dichtungsrand 35. Dieser Rand 35 hat Ringform und ist so bemessen, daß er auf dem oberen Rand des Behäl­ ters aufsitzt.

Der Behälter 30 hat einen abstehenden Kragen 32 zum Festhalten des Behälters in einer Abfüllanlage. Unterhalb des Schraubgewindes 38 ist ein nach außen vorstehender Rand 34 vorgesehen, der sicher vom Garantiering 18 untergriffen werden kann.

Nach Verlassen der Fülleinrichtung gelangt der Behälter 30 zu einer Verschlußstation, in der die Verschlußkappe 10 auf den Behälter 30 aufgeschraubt wird. An dieser Stelle verlaufen die Stege 16 der Verschlußkappe im wesentlichen senkrecht bzw. vertikal, und der Durchmesser des Garantierings 18 ist vorzugsweise größer als der­ jenige des Behältergewindes 38, so daß das Aufschrauben der Ver­ schlußkappe 10 auf den Behälter 30 nicht durch die Stege 16 oder den Ring 18 behindert wird.

Nach dem Anbringen der Verschlußkappe 10 am Behälter 30 werden die Stege 16 und der Ring 18 erwärmt. Dies kann, wie in Fig. 4 darge­ stellt, mittels aus einer Blasdüse H ausgeblasener Heißluft HA ge­ schehen. Die Stege 16 und der Ring 18 sind relativ dünn, so daß sie bei der anschließenden Abkühlung nach innen schrumpfen, bis der Ring 18 den hervorstehenden Rand 34 untergreift (Fig. 4, 5). Der Ring 18 hat nun einen Durchmesser, der beträchtlich kleiner ist als der Außendurchmeser des Rands 34. Außerdem weisen die Sollbruch­ stellen 20 nun, wie man in Fig. 5 erkennt, eine verringerte Quer­ schnittsfläche auf.

Zum Abnehmen der Verschlußkappe 10 vom Behälter 30 wird sie in Axialrichtung bewegt, um den Garantiering 18 über den hervorstehen­ den Rand 34 zu ziehen. Die dadurch in Umfangsrichtung des Rings 18 ausgeübte Zugkraft bewirkt, daß er an wenigstens einer der Soll­ bruchstellen 20 aufreißt. Anschließend kann die Verschlußkappe zwar erneut benutzt werden, zeigt jedoch, daß der Behälter 30 bereits geöffnet wurde.

Da die Stege 16 nicht abreißen, bleibt der Ring 18 an der Kappe 10 hängen und kann beim Ausschütten oder Umfüllen des Behälterinhalts nicht abfallen. Die Stege 16 brauchen nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, im wesentlichen rechteckige Querschnittsform haben, sie können vielmehr jede zwekmäßige, beispielsweise eine runde Form aufweisen. Ferner kann auch der vorspringende Rand 34 des Behälters 30 andere Formen aufweisen, wobei es lediglich darauf ankommt, daß er, wie vorstehend beschrieben, formschlüssig vom Garantiering 18 untergriffen werden kann.

Claims (1)

1. Einteilige Garantie-Verschlußkappe für einen ein Halsgewinde und unterhalb desselben einen auswärts hervorstehenden Bund aufweisenden Behälter mit den folgenden Merkmalen:

   • - eine Schraubkappe mit einer oberen Endwand, einer ein Gewinde aufweisenden Umfangswand, einer Anzahl von am unteren Rand der­ selben abwärtsweisenden, nach unten über den Bund verlängerten Stegen und einem mit den Stegen verbundenen Garantiering,
   • - der Garantiering untergreift bei vollständig auf den Behälter aufgesetzten Verschluß unterhalb des Bundes den Hals des Be­ hälters,
   • - der unterhalb des Bundes angeordnete Garantiering ist wärme­ schrumpfbar, und
   • - der Garantiering hat wenigstens eine durch eine Querschnitts­ verringerung gebildete Sollbruchstelle von verringerter Festig­ keit derart, daß beim Abschrauben der Verschlußkappe der Ga­ rantiering aufreißt, die Stege aber unbeschädigt bleiben, nach Patent Nr. 30 06 773 dadurch gekennzeichnet, daß
   • - die als Sollbruchstelle dienende Querschnittsverringerung beim Wärmeschrumpfen des Garantierings (18) an einer Stelle (20) etwa in der Mitte zwischen zwei benachbarten Stegen (16) gebildet wird, an der beim Spritzgießen des Garantierings (18) die von den benachbarten Stegen (16) kommenden Materialströme aufeinander­ treffen.