DE3307904A1

DE3307904A1 - Schraubkappe

Info

Publication number: DE3307904A1
Application number: DE19833307904
Authority: DE
Inventors: Kenneth Martin Huntingdon Cambridgeshire Sinnott
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co Conn
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1983-03-05
Publication date: 1983-09-22
Also published as: IT8319987A0; AU551351B2; NZ203414A; FR2523081B3; PH24143A; ZA831232B; JPS58171353A; MX155802A; DE3307904C2; US4585135A; AU1187083A; FR2523081A1; CA1219554A; IT1160530B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubkappe, beispielsweise für eine Flasche, welche aus Kunststoffmaterial geformt ist und einen gasdichten Abschluß für den Inhalt einer zu verschließenden Flasche bildet, wenn sich der Druck vom äußeren Atmophärendruck unterscheidet, beispielsweise weil der Inhalt kohlensäurehaltig ist und einen höheren Innendruck als der äußere Atmosphären-IS druck hat.

Das Verschließen von unter Druck stehenden Flüssigkeiten, beispielsweise von kohlensäurehaltigen Getränken, erforderte bislang verhältnismäßig starke Metallschraubkappen oder Kronenkorken mit Abschlußdichtung, welche den Metallverschluß gegenüber dem Behälterrand abdichtet.

Man hat auch versucht, Schraubkappen aus Kunststoff zu spritzen und als Flaschenverschlüsse bei überatmosphärischem Druck in der Flasche zu verwenden. Kunststoff-Kappenverschlüsse sind zwar für kohlensäurefreies Gut bekannt, wobei die Dichtungsbildung, beispielsweise eine flexible Rippe, ein einstückiger Teil des Kunststoffmaterials ist, welches die gespritze Kappe ergibt und es besteht daher keine Notwendigkeit für eine getrennt geformte Dichtung. Eine nachgiebigere Kunststoffdichtung ist jedoch für das Aushalten von Druck eines kohlensäurehaltigen Getränks erwünscht. Hierfür wurde in der britischen Patentanmeldung 1327583 ein mit Gewin-

Q _

de versehener Plastikverschluß vorgeschlagen, der eine Dichtungsauskleidung aufweist, die durch Mikrowellenstrahlung ohne Beschädigung der Verschlußkappe erwärmt wird.

Weitere Vorschläge für Kunststoff-Schraubkappen mit vei— hältnismäßig weicher Dichtungszusammensetzung sind in den britischen Patentanmeldungen 1164367, 1203068, 1255739, 1592793, 2022064 und 2026995 beschrieben, die

ΊΟ alle eine getrennt geformte Auskleidung verwenden, welche in ihren Aufnahmeort gedrückt oder in einen Fuß der Schraubkappe geschoben ist. Die britische Patentanmeldung Nr. 1577663 beschreibt ein Kunststoffkappe mit eingegossener Dichtung in Form einer ebenen, ringförmigen Bahn, die an der Innenfläche des Deckels liegt. Die Dichtungswirkung wird bei einem Flaschenhals ausschließlich durch Oberseitendichtung erreicht, indem die gesamte Dichtwirkung durch Zusammendrücken der Dichtungsbahn zwischen dem Deckel und dem Endrand des HaI-^ses einer Flasche, eines Behälters oder einer Kanne bewirkt wird, die mit der Kappe zu dichten ist.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Flüssigkeit unter Überdruck mit einer ausgekleideten Kunststoffschraubkappe gemäß internationaler Anmeldung WO 81/00822 und WO 81/00838 abzudichten, wobei die Dichtung eine ebene Zentralfläche aufweist, die an der entsprechenden Fläche der Deckfläche der Schraubkappe verankert und durch einen verdickten äußeren Dichtungsabschnitt begrenzt ist, welcher sich an einen kegelstumpfförmigen Halsrand des Behälters (eine hierfür besonders entworfene ' Flasche ) anlegt und gegen den Schraubkappendeckel durch einen angeformten Wulst der Schraubkappe gehalten wird, der an der Wurzel der Kappenschürze liegt. Ein Nachteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß ein

ungewöhnlich geformter Flaschenhals erforderlich ist, der ein sehr genau geformtes Außenprofil zur Abdichtung des Dichtungsumfangsrandes aufweisen muß.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen (WO 82/02181), eine sich radial nach innen erstreckende Rippe an der Wurzel der Kappenschürze vorzusehen, welche eine drehbare Dichtungsauskleidung zur Oberseitendichtung des Flaschenhalsrandes einer Kunststoffflasche festhält.
10

Mit Ausnahme von den Vorschlägen gemäß WO 81/00822, WO 81/00838 und gemäß GB-Patentanmeldung Nr. 1203068, die alle eine genaue Formanpassung von Dichtung und Flaschenrand erfordern, stützen sich alle anderen bekannten ausgekleideten Kunststoffschraubkappen lediglich auf eine Oberseiten- oder Deckflächendichtung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten ausgekleideten KunststoffVerschluß oder eine derartige Kappe zu schaffen, welche sowohl eine Oberseitendichtung als auch eine Eckendichtung ergibt und die zur Abdichtung von Behältern wie Glastöpfen oder Flaschen dient und die weniger enge Toleranzen als spritzgußgeformte oder glasgeformte Behälter mit Gewinde haben. Der erfindungsgemäße Verschluß oder die Kappe soll, falls gewünscht, auch an gespritzten oder geformten Kunststoffbehältern gleich gut anwendbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Schraubkappe mit einem Körper aus einem ersten Kunststoffmaterial, welcher einen Deckel und eine mit dem Deckel verbundene Schürze mit Innengewinde aufweist, wobei am Übergang des Deckels zur Schürze eine eingegossene Dichtung aus einem zweiten Kunststoffmaterial vorgesehen ist, welches weicher als das. erste Kunststoffmaterial ist,

und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die radial nach innen gerichtete Fläche der Schürze zur Bildung von ersten und zweiten Innenflächenabschnitten abgestuft ist, von denen der zweite Innenflächenabschnitt einen größeren Abstand zum Deckel hat und der erste Innenflächenabschnitt einen kleineren Durchmesser als der zweite Innenflächenabschnitt besitzt, und daß sich die Dichtung über den ersten Innenflächenabschnitt und über zumindest einen Teil des zweiten Innenflächenabschnitts erstreckt.

Der abgestufte und dadurch mit einer Schulter versehene Innenrand der Schürze gewährleistet, daß beim Aufbringen der Kappe auf einen Behälter die Kunststoffzusammensetzung der Dichtung in einem schmalen Spalt zwischen dem Äußeren des Behälterhalses und dem ersten Innenflächenabschnitt der Kappenschürze eingeschlossen wird, um in dem Spalt eng zusammengepreßt zu werden, insbesondere an der Schulter zwischen dem ersten und zweiten Innenflächenabschnitt, wenn die Kappe axial nach unten auf den Hals bewegt wird.

Die Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zum Verschließen eines Behälters, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein erstes Kunststoffmaterial zur Bildung .einer Kappe mit einem Deckel geformt wird, von dem sich eine mit Innengewinde versehene Schürze nach unten er-" streckt, die an ihrer radialen Innenfläche eine Schulter zwischen einem ersten Innenflächenabschnitt und einem zweiten Innenflächenabschnitt aufweist, dessen .Durchmesser größer als für den ersten Innenflächenabschnitt ist;" daß ein zweites Kunststoffmaterial, welches weicher als das erste Kunststoffmaterial ist, eingegossen wird und eine Dichtung bildet, die (a) zumindest den radialen Außenrand des Deckels, (b) den ersten

Innenflächenabschnitt der Schürze und (c) zumindest einen Teil des zweiten Innenflächenabschnitts der Schürze derart überdeckt, daß bei einer Relativdrehung von Kappe und einem mit dieser zu verschließenden Behälter ein Außenflächenbereich in der Nähe des Behälterrandes einen Ringspalt zusammen mit dem ersten Innenflächenabschnitt bildet, der kleiner als ein zweiter Ringspalt unmittelbar an der anderen Seite der Schulter ist, und daß die Relativdrehung zwischen Kappe und Behälterhals fortsetzbar ist, bis das zweite Kunststoffmaterial den ersten Ringspalt füllt und gegen die nach außen gerichtete Endwand des Flaschenhalses drückbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Glasflaschenhals des Typs MCA 1, jedoch mit weggelassener Dichtung;

-Figur- 2 eine Ansicht -ähnlich wie Figur 1,' jedoch in einer anderen Anordnung, wobei der Glasflaschenhals vom Typ MCA 2 oder GF 320 ist (eine Glasendbearbeitung, die für 28 mm Sicherheitsverschluß der Fa. Metal Closures • Ltd. und zwar mit eingelegter Dichtung);.

Figur 3 entspricht Figur 1, zeigt jedoch die Glasflaschen'bearbeitung des Typs GF 310 für 28 mm

Verschlüsse der Fa. Metal Closures; und

Figur 4 zeigt den Verschluß aus Figur·2, jedoch vor dem Aufbringen auf_teinen Flaschenhals.

Die Figuren zeigen eine geformte Kappe 1 mit einem Deckel 2 und einer Schürze 3, welche an den Deckel 2 zur Bildung einer Ecke 4 der Kappe 1 anschließt und ein im allgemeinen zylindrisches Äußeres hat, das geeignete Kerbungen zum leichteren Entfernen der Kappe 1 aufweist. Ein Innengewinde· 5 der Schürze 3 ist entweder ein eingängiges oder ein mehrgängiges Gewinde.

Als wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Kappe 1

-IO abgestuft, um eine Schulter 11 aufzuweisen, die in der Nähe der Ecke 4 zwischen dem Deckel 2 und der Schürze 3 radial nach innen zeigt, um an der Wurzel der Schürze 3 der Kappe 1 einen ersten Innenflächenabschnitt 11a von verringertem Durchmesser gegenüber einem zweiten Innen-

^₅ flächenabschnitt 11b zu ergeben. Der Zweck dieses reduzierten Durchmessers des ersten Innenflächenabschnitts 11a, der gemäß Zeichnung vorzugsweise zylindrisch ist, besteht darin, einen engen Spalt zwischen dem Innenprofil der Schürzenwurzel und der im wesentlichen zylindrischen Außenfläche 12 eines Flaschenhalses zu bilden, ohne daß die Gefahr besteht, der zweite Innenflächenab-"schnitt 11b könnte ein Außengewinde des Flaschenhalses verschmutzen. Wenn die Kappe 1 demnach auf das Ende des Halses beispielsweise einer Flasche nach unten bewegt wird, wird Dichtungsmaterial 13 gemäß den Figuren 2 und 4 in den Spalt zwischen dem Innenflächenabschnitt 11a * und der Außenfläche 12 gedrückt und liefert einen Bereich von hoher Druckfestigkeit, welche die Dichtungswirkung verstärkt. Diese Festigkeit ist an der Ecke der Schulter 11 am Übergang vom ersten Innenflächenabschnitt 11a zum zweiten Innenflächenabschnitt 11b besonders hoch. Wie bereits erwähnt, ist die Dichtungserhöhung gleich wirksam für Überdruck und Unterdruck im Behälter.

'"■ '""'-' 330790Λ

Die Figuren 2 und 3 zeigen die gleichen wesentlichen Eigenschaften des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1, haben jedoch geringe Abwandlungen in der Form, um sich an unterschiedliche Glasformen von Glasflaschen anzupassen, die als Behälter verwendet werden.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 und 2 hat der Glaskörper einen tiefliegenden, kegelförmigen B&sisbereich 14 bzw. 14a, der in Figur 3 fehlt. Stattdessen ist dort ein lokalisierender Ringwulst 19 vorgesehen. Die Funktion der Basisbereiche 14 oder 14a besteht darin, einen Halterand für einen abnehmbaren Sicherungsfortsatz von bekannten Aluminiumkappen zu bilden und bei den Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 hat die Kappe 1 ein radial nach innen gerichtetes Profil am unteren Teil ihrer Schürze 3 in abgestufter Form, nämlich die Schultern 15 in Figur 1 und 15a in Figur 2, um als Führungseinrichtung für das freie Ende der Schürze 3 zu dienen, ohne eine wesentliche Kontaktfläche zwischen der Schürze 3 und dem Basisbereich 14 oder 14a zu bilden, der zu einem unnotwendig hohen Drehmoment für das Entfernen der Kappe führt.

Da der Ringwulst 19 in Figur 3 nicht die gleiche Führungswirkung für die Kappe 1 ausübt, ist dort kein Fortsatz der Kappe 1 nach unten vorgesehen, der sich wesentlich über das Ende * des Innengewindes 5 der Kappe 1 hinauserstreckt.

in ähnlicher Weise hat die Ausführungsform gemäß Figur 3 Unterschiede, die wiederum aus der unterschied-. liehen Glasbearbeitung resultieren, für welche die Kappe 1 vorgesehen ist. Dabei beginnt das Innengewinde 5 in größerem Abstand zur Schulter 11a an der Ecke 4 der Kappe 1 als das Innengewinde 5 von der Ecke 11 in der Ausführungsform.gemäß Figur 1 beabstandet ist.

Die Form des in Figur 2 dargestellten Dichtungsmaterials 13 ist für j'ede der Ausführungsformen im wesentlichen gleich, wobei allerdings geringere Abwandlungen hinsichtlich der Geometrie der Kappe 1 und der Glasform berücksichtigt werden. In jedem Fall ist folgendes gegeben: (a) Ein relativ flacher Bereich 13a, der zwischen einer Endfläche des Glaskörpers und dem Boden einer Dichtungsvertiefung 10 der Kappe 1 zusammengedrückt ist; (b) ein zylindrischer Abschnitt 13c, der unter hoher Kompression zwischen dem Innenflächenabschnitt 11a der Schürze 3 und der im wesentlichen zylindrischen Außenfläche 12 (Figur 1) des Behälterhalses an der Schulter 11 (Figur 1) steht; (c) ein Übergangsbereich 13b an der Ecke 4 der Dichtungsvertiefung 10 zwischen dem flachen Bereich 13a und dem zylindrischen Abschnitt 13c; (d) eine leicht zusammengedrückte Zone 13e, die radial nach innen von dem flachen Bereich 13a liegt, in welchem das Dichtungsmaterial um den Innenrand 16 eines Glaskörpers gedruckt wird; und (e) ein verhältnismäßig verformungsfreier Abschnitt 13d unter der Schulter 11, d.h. an dem zweiten Innenflächenabschnitt 11b der Schürze 3. ■ .

Figur 4 zeigt die Form des Dichtungsmaterials vor dem Zusammendrücken, wobei der Querschnitt eine glatt gekrümmte Fläche erkennen läßt, die im wesentlichen ein Fortsatz einer ebenen, freien Endfläche einer dichtungsbildenden Rippe darstellt, welche an dem Deckel 2 ansetzt.

Die dichtungsbildende Rippe 18 ist gemäß Figur 3 mit einer hinterschnittenen, radial nach außen gerichteten Fläche 18b versehen, die dazu dient, das radiale Einwärtswandern der Kunststoffmischüng bei der Bildung der Dichtung (im' Rotationsauskleidungsverfahren) und die

Lösung der Dichtungsmischung aus der Dichtungsvertiefung 10 durch ihre hinterschnittene Form zu verhindern.

Ein weiterer Dichtungshalterand 21 ragt bei der Ausführung gemäß Figur 4 von der Schürze 3 radial nach innen, um die Aufwärtswanderung äer Dichtungszusammensetzung während der Rotationsauskleidung an der Schürze zu begrenzen. Während das Dichtungsmaterial 13 die Schulter 11 überdecken soll und daher einen Teil des zweiten Innenflächenabschnitts 11b überdecken darf, trägt die Dichtungszusammensetzung in einem Bereich 13f nicht wesentlich zur Dichtungswirkung bei und wird daher durch den Dichtungshalterand 21 minimal gehalten. Ein solcher Dichtungshalteflansch entspricht dem in den

-J₅ internationalen Anmeldungen WO 82/00822 und WO 82/00838 sowie in der britischen Patentanmeldung 2092999 beschriebenen Flansch.

In den Zeichnungen ist die Symmetriachse 20 strichpunktiert dargestellt, um eine Vorstellung über das Gesamtaussehen der Kappe 1 zu verleihen, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Kappe 1 lediglich zur Hälfte im Schnitt gezeigt ist. Die strichpunktierte Umrißlinie für den Glaskörper zeigt den zulässigen ·Mindestinnendurchmesser für einen damit verwendbaren Flaschenhals an.

Das Auskleiden der bereits geformten Kappe 1 wird dadurch erreicht, indem eine Kunststoffzusammensetzung, die weicher als jene, aus der die Kappe 1 geformt ist, in die Dichtungsvertiefung 10 der bereits gespritzen Kappe 1 eingebracht und die Dichtungszusammensetzung gleichmäßig in der Dichtungsvertiefung 10 geformt wird, und zwar an „der Seite der Schürzenwurzel.aufwärts über den gesamten ersten Innenflächenabschnitt 11a, auf die

Schulter 11 der Schürze 3 und' üben die Schulter 11, um sicherzustellen, daß die Schulter 11 über den gesamten Kappenumfang überdeckt ist. Wichtig ist dabei, daß der Ringraum zwischen der im wesentlichen zylindrischen Außenfläche 12 des Flaschenhalses und des ersten Flächenabschnitts 11a der Kappenschürzen-Innenfläche (a) mit Kunststoffzusammensetzung gefüllt ist, wenn die Kappe 1 auf der Flasche sitzt, und Cb) einer hinreichend großen Druckbeanspruchung ausgesetzt ist, um die Dichtungswirkung bei vollständig auf die Flasche aufgebrachter und letztere verschließender Kappe zu erhöhen.

Die Kappe 1 kann aus jedem geeigneten thermoplastischen oder thermohärtenden Polymeren hergestellt sein, bei- -\ 5 spielsweise aus einem Olef inpolymeren. Beispiele hierfür sind Polypropylen, Polyethylen, ein Ethylen-Propylen-Copolymeres und eine Mischung aus Polypropylen und Polyethylen.

Die Dichtung kann auf irgendeine von verschiedenen möglichen Arten geformt sein, ein bevorzugtes Verfahren ist jedoch das Wirbeln oder Rotieren, eines Plastisols, d.h. einer Dispersion eines Harzes (beispielsweise eines Vinylharzes) in einem Weichmacher, in der Dichtungsvertiefung 10 der vorgewärmten Kappe 1, deren Vorwärmung in einem Heißluftofen durchgeführt wird, und das anschließende Fließenlassen des Plastisols, d.h. Anwendung von Wärme, damit das Vinylharz den Weichmacher absorbiert und eine sogenannte feste Lösung bildet, die bei der_ Abkühlung eine verfestigte Dichtung' ergibt. Die Wärme wird vorzugsweise durch Mikrowellenstrahlung aufgebracht, beispielsweise gemäß britischer Patentschrift 2051660 A. Darin sind verschiedene mögliche Stoffe für die Verwendung sowotil als Harz, als auch als Weichmacher beschrieben und es ist ferner

angegeben, daß durch Mikrowellenstrahlung geformte Kappen mit einer Dichtung aus bekanntem PVC-Harzplastisol versehen werden kann. Die Kappe 1 ist für die Mikrowellenstrahlung im wesentlichen durchlässig und daher läßt sie das Plastisol ohne Verzerrung der zuvor spritzgeformten Kappe 1 fließen.

Ein weiteres Verfahren zur Auskleidung der Kappe 1, das sich wiederum der Rotationsauskleidungstechnik bedient, besteht darin, ein thermoplastisches Dichtungsmaterial, das auf flüssige oder andere Form erwärmt und wahlweise mit einem' schäumenden Gas vermischt wird, in die Dichtungsvertiefung 10 bei sich drehender Kappe 1 einzubringen, wobei sich die Kappe 1 in einem Spannfutter befindet. Wenn sich das Dichtungsmaterial abkühlt, bildet es in der Kappe 1 eine Dichtung aus geschlossenporigem Schaum. Keine weitere Erwärmung ist dabei für das Fließendmachen oder Schmelzen der Dichtung vorgesehen. Ein solches Schäumverfahren ist in 'der europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 0031673 beschrieben. Hierfür geeignete Zusammensetzungen umfassen Ethylenhomopolymere und/oder Copolymere, beispielsweise Ethylenvinylacetatcopolymeres und ein oder mehrere Harze, beispielsweise vom Typ Harzester. Die Zusammensetzungen können außerdem ein Tensid, ein Kernbindungsmittel und Pigment enthalten. Wie bereits erwähnt, werden . die Plastisolverbindung und " das geschmolzene thermoplastische Material durch Rotationsauskleidung in die Kunststoffkappe eingebracht.

.Die auf zuvor beschriebene Weise mit Dichtungen versehenen Kappen 1 werden dann auf die Flaschenhälse aufgeschraubt, beispielsweise auf' die Glaskörper gemäß den Figuren 1, 2 öden 3, nachdem der Behälter gefüllt wurde, vorzugsweise mit einer kohlensäurehaltigen

Flüssigkeit, um die Druckhalteeigenschaften der Dichtung der erfindungsgemäßen Kappe 1 zu prüfen.

Es ist klar, daß das Verschließen des Halses durch die Kappe 1 durch Schraubwirkung unter Verwendung eines geeigneten rotierenden Futters erfolgt, welches die Kappe 1 relativ zum Hals hält, während der Behälter und/oder die Kappe gedreht werden.

"l° Anschließend kann die Kappe 1 vom Benutzer zum Öffnen des Behälters abgeschraubt werden. Falls gewünscht, kann der Behälter durch Wiederaufschrauben der Kappe 1 erneut verschlossen werden.

^c Um die Haftwirkung der Dichtung an der Kappe 1 zu verbessern, kann die Kappe 1 gemäß Figur 3 mit einer radialen äußeren Hinterschneidung 18c versehen sein und es kann ferner der Boden 9 (Figur 1) der Dichtungsvei— tiefung 10 eine rauhe Oberfläche aufweisen. Letztere

2Q kann bei der Spritzgußformung eingerichtet werden.

Zur Feststellung der mit der Erfindung erzielbaren Verbesserungen wurden .Vergleichsversuche mit einer 28 mm Kappe 1 gemäß den Figuren 1 und 2 und einer Vergleichskappe mit den gleichen allgemeinen Abmessungen durchgeführt, die jedoch nicht den abgestuften Innenflächenbereich an der Wurzel der Schürze 3 hatte, so daß sich, der größere Radius des zweiten Innenflächenabschnitts 11b im wesentlichen bis zur Ebene des Bodens 9 der

3Q Dichtungsvertiefung 10 erstreckte. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit wies die Vergleichskappe jedoch einen kleinen" v.erkeilenden Flansch in der Nähe des Überganges von der Schürze zum Deckel der Kappe 1 auf, um die Positionierung der Dichtung in der Kappe zu erleichtern. Bei den Kappen gemäß den Figuren 1 und 2 wurde

kein ähnlicher Flansch verwendet. . ■ ·

AS a © a ι« {* α f> Q ft • Β O O » 9 O Ö ä (» O H ι*« «a on * · _no

- 19 -

Die verwendete Dichtungszusammensetzung war ein heißschmelzendes Kunststoffmaterial, das bei Raumtemperatur und bei Temperaturen bis zu seinem Schmelzpunkt fest ist, welcher hoch genug ist, um über allen Temperaturen zu liegen, die bei einer handelsüblichen Packung während der Lagerung auftreten, der jedoch geringer als der Schmelzpunkt des für die Kappe 1 selbst verwendeten Kunststoffmaterials ist. Die Ergebnisse der Vergleichsversuche sind in den nachfolgenden Beispielen niedergelegt:

Es wurde eine Reihe von Prüfläufen durchgeführt, indem eingegossene Dichtungen in eine Reihe von Kappen 1 gemäß den Figuren 1 und 2 und in einer ähnlichen Anzahl von Vergleichskappen eingeformt wurden, wobei letztere die erfindungsgemäß abgestufte Innenfläche nicht aufwiesen. Die Kappen wurden jeweils mit drei unterschiedlichen Mengen von Dichtungszusammensetzung ausgekleidet.

Bei den Kappen gemäß den Figuren 1 und 2 ist die kleinste Menge das Minimum, welches zur Abdeckung der Schulter 11 im Falle von Kappen 1 erforderlich ist, welche also die Abstufung an der Innenfläche der Schürzenwand aufweisen, und die beiden anderen Mengen waren jeweils 10 % bzw. 20 % größer als diese Mindestmenge.

Im Fall der Vergleichskappen betrug die. 'Mindestmenge mehr als der Mittelwert für die Kappen gemäß den Figuren 1 und 2 und es wurden wiederum außerdem zwei weitere, entsprechend größere Mengen, verwendet.

Die ausgekleideten Kappen wurden dann auf eine Standardgruppe von Glasflaschen mit unterschiedlichen Aufbringdrehmomenten aufgebracht, deren, genaue Werte .zwar nicht gemessen wurden, die jedoch in der ersten Spalte der

Tabellen I und II unter der Bezeichnung "Maschineneinstellung¹¹ durch eine Zahl verdeutlicht ist, welche die Anzahl der schnittweisen Erhöhungen beim Vorspannen einer Feder darstellen, welche die Aufbringkupplung steuert. Kappen, die mit der Maschine in der Einstellung "1" aufgebracht waren, schlossen nicht richtig und Vergleichskappen, die mit der Maschineneinstellung "10" aufgebracht waren, brachen aufgrund von übermäßiger Belastung. Die Maschineneinstellung "7" entsprach einem Aufbringungsdrehmoment von 13,8 kpcm.

Die Dichtungseigenschaften jeder der Kappen wurde in Form von Druck gemessen, bei dem die Kappe entlüftete, wenn die geschlossene Flasche den nachfolgenden Prüfver-

-|5 fahren unterworfen wurde. Zu Beginn wurde der Druck auf 689 kPa erhöht und auf diesem Druck eine Minute lang gehalten. Anschließend wurde der Druck auf 1034 kPa gesteigert und auf diesem Wert 2 Minuten lang gehalten. Danach wurde der -Druck auf 1207 kPa erhöht und 2 Minuten lang auf diesem Wert gehalten, worauf schließlich eine Erhöhung auf 1379 kPa erfolgte, der 10 Sekunden beibehalten wurde, bis ein Druckablaß erfolgte-. Die Versuche wurden unter Verwendung von GF 320 Glaskörpern (die MCA 2 Körpern entsprechen) durchgeführt und die Kopfbelastung für den Kappenaufbringer wurde auf 40 kg eingestellt. Die nachfolgende Tabelle I gibt die Drücke

• * · an, bei denen das Einsetzen des Abblasens beobachtet wurde. Der Versuch wurde bei geschlossenem Flaschenhals unmittelbar unter der Oberfläche eines Wasserbades in einem Sicherheitsdichtungsprüfgerät der Fa. Owens Illinois durchgeführt und das Abblasen wurde in Form von Bläschen be'obachet, die zwischen der Kappe und dem Glaskörper austraten.

Der Versuch zur Bestimmung des Abschraubdrehmoments wurde unter Verwendung eines Federdrehmomentprüfgeräts der Fa. Owens Illinois zur Entfernung der Kappe 2 Minuten nach dem Schließen der Flasche durchgeführt. Die Flasche der Bearbeitungsart GF 320 war mit Schweppes Tonic Water bei 4° C gefüllt und das den Dichtungsbereich umgebende Glas wurde vor dem Schließen befeuchtet.

10 Tabelle I

	Vergleichskappe	290	300	330	Kappe	gem. Figur	1 und 2
Maschinen	mg	mg	mg	260	280	300
einstellung	1102+	1102+	1296+	mg	mg	mg
7	841	875	923	1378+	1378+	1378+
2	1378+	1378+	1371+

Iⁿ der obigen Tabelle I und in den nachfolgenden Tabellen if und III sind die Filmvolumen als Filmgewicht ausgedrückt, welches leichter bestimmbar ist. Die Abblasdrücke in Tabelle I sind in Kilopascal kPa angegeben, die Entfernungsdrehmomente in Tabelle II in kpcm

25 ausgedrückt.

Man erkennt" aus Tabelle I, daß der Abblasdruck für eine mit einem Drehmoment bei der Maschineneinstellung "7" verschlossenen Flasche, welcher 13,8 kpcm entspricht, einen Abblasdruck von mindestens 1378 kPa ergibt für Kappen gemäß den Figuren 1 und 2, während Vergleichsversuche an Vergleichskappen nur Abblasdrücke von etwas mehr als 1103 kPa im Falle des minimalen und des mittleren .Filmvolumens und von 1296 'kPa im Falle des größten

35 Filmvolumens ergeben.

Wenn das Aufbringdrehmoment auf die Maschineneinstellung "2" reduziert wurde, ergab dies bei Kappen gemäß den Figuren 1 und 2 praktisch unveränderte Abblasdrücke, während bei der Vergleichskappe der Abblasdruck auf 841 kPa bis 923 kPa gesunken war.

Die nachfolgende Tabelle II vergleicht die Entfernungsdrehmomentwerte, die unter vergleichbaren Prüfbedingungen an den zwei Kappenarten erzielt wurden. Die Werte ΊΟ iⁿ Klammern sind in kpcm angegeben, die nicht in Klammern stehenden Werte in lbs/inch.

Tabelle II

Maschi nerie in- ■stellung	Vergleichskappe	290 mg	300 mg	330 mg	Kappe gemäß Figur 1 und 2	260 mg	280 mg	300 mg
9 8 7 6 . 5 4 3 2	15,4 <17,7) 14,6 (.16,8) 13,2 (15,2) 12,2 .(14,0) 13,4 {15,4) 11,4 .(13,1) 10,8 (12,4) 9,6 (11,0)	21,4 (24,6) 16,2 (18,6) 15,2 (17,5) 12,6 (14,5) 12,0 (13,8) 11,4 (13,1) 9,8 (11,3) 9,4 (10,8)	21,4 (24,6) 16,6 (19,1) 15,0 (17,2) 12,0 (13,8) 11,8 (13,6) 11,0 (12,7) 10,4 (12,0) 9,6 (11,0)	16,8 (19,3) 15,0 (17,2) 14,2 (16,3) 12,6 (14,5) 13,6 (15,6) 12,6 (14,5) 12,2 (14,0) 10,0 (11,5)	20,6 (23,7) 16,6 (19,1) 15,2 (17,5) 12,4 (14,3) 13,0 (15,0) 12,4 (14,3) 10,6 (12,2) 10,0 (11,5)	20,8 (23,9) 16,8 (19,3) 15,0 (17,2) 12,8 (14,7) 13,6 (15,6) 12,0 (13,8) 11,0 (12,7) 10,2 (11,7)

CO CO CD -J CD CD

Tabelle II zeigt, daß in den meisten Fällen das Abschraubungsdrehmoment geringfügig größer bei den Kappen gemäß den Figuren 1 und 2 als bei den Vergleichskappen ist. Ein Drehmoment von etwa 20,7 kpcm wird jedoch als unannehmbar hoch für eine wieder verschließbare Flaschenkappe angesehen und es folgt aus den Resultaten klar, daß lediglich bei Erhöhung des Aufbringungsdrehmoments auf die Maschineneinstellung "9" das Abschraubungsdrehmoment zu groß ist. Im Falle der Kappen gemäß den Figuren 1 und 2 bleibt das Drehmoment unter 20,7 kpcm und ist bei der Einstellung "2" nur 11,51 kpcm groß, wobei letztere Einstellung das Mindestauf br ingungsdrehmoment zum sicheren Verschließen durch eine Vergleichskappe ist.

Unter Berücksichtigung, daß der Aufbringkopf die Möglichkeit von 5 Zwischeneinstellungen zwischen Stellung "8" und "2" einstellen kann, welches die Maximalwerte und Minimalwerte des Prüfversuchs waren, verhält sich die erfindungsgemäße Kappe wesentlich besser, da ihr Abschraubungsdrehmoment stets innerhalb vertretbarer Grenzen liegt und der Abblasdruck praktisch in jedem Fall höher als 1378 kPa ist. Bei der Vergleichskappe sind die Abschraubdrehmomente zwar geringfügig kleiner, die Abblaseigenschaften sind jedoch nicht wesentlich verbessert.

Es wurde ein weiterer Prüfversuch in herkömmlicher Weise ausgeführt, um die kommerzielle Akzeptanz zu bestimmen, wobei die Entlüftungseigenschaften in einem Coca Cola (RTM) Prüfgerät mit einem Durchflußmesser durchgeführt wurden, welcher'die Strömung von Druckluft in und aus einer Prüfflasche bei zunehmender Entfernung der Kappe durch aufgezeichnete Drehung mißt. Die Kappe soll nach einer Drehung über nicht mehr als 100° aus voll-

• ff fr*

- 25 -

ständig geschlossener Position entlüften und an dem Flaschenhals durch die in Eingriff stehenden Gewinde über alle Winkel von weniger als 270 der Kappendrehungsbewegung gehalten werden. Außerdem soll die Luftströmung während der Belüftung für Winkel bis zu 250

3
mehr als 11,33 m /hr betragen. Die Resultate dieser Verschlußbelüftungseigenschaften sind in Tabelle III zusammengestellt .

	Belüftungs winkel	• Tabelle III	12,88 12,46 8,92	3 m /hr bei 200°	Trennung erfolgt bei
Film gewicht	35° 30° 30°	Strömungsraten 100° 150°		4,16 13,88 13,31	280° 280° 290°
265 mg 265 mg 265 mg	8,92 8,78 8,92

Bei den Prüfversuchen über die Verschlußbelüftungseigenschaften" haben sich die Kappen gemäß den Figuren 1 und 2 hinsichtlich der Prüfbedingungen als erfolgreich er-' wiesen und.werden daher als kommerziell akzeptabel angesehen. Es wurden keine Verschlußbeluftungstests mit der Vergleichskappe durchgeführt, da sie bereits im Druckhaltetest versagt hatte. · ■

Weitere Prüfversuche wurden unter weiter abgewandelten 3Q- 28 mm Kappen der erfindungsgemäßen Bauart vorgenommen, wobei die axiale Länge des ersten Innenflächenabschnitts 11a hinsichtlich der ansonsten identischen Kappe gemäß den Figuren 1 und 2 aus vorhergehenden .Prüfversuchen verlängert waren. Die Resultate zeigten geringfügig höhere Entfernungsdrehmomente und keine Verbesserung hinsichtlich der Dichtungswirkung.

HU/wo

Claims

Patentansprüche

Schraubkappe mit einem Körper aus einem ersten Kunststoffmaterial, welcher einen Deckel (2) und eine init dem Deckel (2) verbundene Schürze (3) mit Innengewinde aufweist, wobei am Übergang des Deckels (2) zur Schürze (3) eine eingegossene Dichtung (13) aus einem zweiten Kunststoffmaterial vorgesehen ist, welches weicher als das erste Kunststoff mater ial ist, dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach innen gerichtete Fläche der Schürze (3) zur Bildung von ersten und zweiten Innenflächenabschnitten (11a, 11b) abgestuft ist, von denen der zweite Innenflächenabschnitt (11b) einen größeren Abstand zum Deckel (2) hat und der erste

Innenflächenabschnitt (11a) einen kleineren Durchmesser als der zweite Innenflächenabschnitt (11b) besitzt, und daß sich die Dichtung (13) über den ersten Innenflächenabschnitt (11a) und über zumindest einen Teil des zweiten Innenflächenabschnitts, (11b) erstreckt.
2. Kappe nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der erste Innenflächenabschnitt (11a) im wesent-

"Ό liehen zylindrische Form hat.
3. Kappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Innenflächenabschnitt

(11a) bis zum Deckel (2) erstreckt. 15
4. Kappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die Dichtung (13) Ringform hat und an ihrem radialen Innenrand durch eine Rippe (18) begrenzt ist, die sich von der im allgemeinen ebenen Innenfläche des Deckels (2) nach innen erhebt.
5. Kappe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (18) an ihrer radial außen liegenden Fläche (18b) zum Halten der Dichtung (13) hinterschnitten ist.
6. Kappe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtung (13) über die durch Abstufung gebildete Schulter (11) zwischen dem ersten Innenflächenabschnitt (11a) und dem zweiten Innenflächenabschnitt (11b) erstreckt.
7. Kappe nach einem der. Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine weitere Schulter (15) in der

• * ♦ *

• 90*0 > · * · ft*

Schürze (3), welche einen Übergang von dem Ende des im Abstand zum Deckel (2) entfernt liegenden zweiten Innenflächenabschnitts (11b) zu einem im wesentlichen zylindrischen, dritten Innenflächenabschnitt der Schürze (3) bildet, wobei der Durchmesser des letzteren größer als der des zweiten Innenflächenabschnitts (11b) ist.
8. Kappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Schürze (3) mit Rändelungen zur Erleichterung des Abschraubens von einem Flaschenhals versehen ist.
9. Kappe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (13) durch Rotationsauskleidung eines Dichtungsmaterials gebildet ist, das in der Nähe des radialen äußeren Endes der Innenfläche des Deckels (2) angeordnet ist.
10. Kappe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper im Spritzgußverfahren geformt und das erste Kunststoffmaterial ein Olefinharz ist.
11. Kappe nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen .sich radial nach innen erstreckenden Dichtungshalterand (21) an dem zweiten Innenflächenabschnitt (11b) der Schürze (3) zur Begrenzung der Wanderung des zweiten Kunststoffmaterials während der Rotationsauskleidung.
12. Verfahren zur Herstellung einer Schraubkappe, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Kunststoffmaterial zur Bildung einer Kappe (1) mit einem Deckel (2) geformt wird, von dem sich eine mit

Innengewinde versehene Schürze (3) nach unten erstreckt, die an ihrer radialen Innenfläche eine Schulter (11) zwischen einem ersten Innenflächenabschnitt (11a) und einem zweiten Innenflächenabschnitt (11b) aufweist, dessen Durchmesser größer als für den ersten Innenflächenabschnitt (11a) ist; daß ein zweites Kunststoffmaterial, welches weicher als das erste Kunststoffmaterial ist, eingegossen wird und eine Dichtung (13) bildet, die

-IO (a) zumindest den radialen Außenrand des Deckels

(2), (b) den ersten Innenflächenabschnitt (11a) der Schürze (3) und (c) zumindest einen Teil des zweiten Innenflächenabschnitts (11b) der Schürze (3) derart überdeckt, daß bei einer Relativdre-

-\ 5 hung von Kappe (1) und einem mit dieser zu verschließenden Behälter ein Außenflächenbereich in der Nähe des Behälterrandes einen Ringspalt zusammen mit dem ersten Innenflächenabschnitt (11a) bildet, der kleiner als ein zweiter Ringspalt unmittelbar an der anderen Seite der Schulter (11) ist, und daß die Relativdrehung "zwischen Kappe (1) und Behälterhals fortsetzbar.ist, bis das zweite Kunststoffmaterial den ersten Ringspalt füllt und gegen die nach außen, gerichtete Endwand des Flaschenhal-

25 ses drückbar ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (13) durch Einbringung des zweiten Kunststoffmaterials in fließfähigem Zustand, in die den Körper der Kappe (1) umgebende Ecke (4) zwischen Deckel (2) und erstem Innenflächenabschnitt (11a) der Schürze (3) gebildet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, 'daß das Einbringen des Dichtungsmaterials

(13) in die Ecke (4) eine Drehung der Kappe (1) um ihre Symmetrieachse umfaßt, um eine gleichmäßige Verteilung des Dichtungsmaterials (13) am Umfang des Deckels (2) zu gewährleisten.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Kunststoffmaterial ein Plastisol verwendet wird und daß Schmelzwärme aufgewandt wird, um das zweite Kunststoffmaterial bei

-|0 Abkühlung verfestigen zu lassen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwendung von Wärme auf das zweite Kunststoffmaterial dadurch erfolgt, indem der Kör-

-\5 per der Kappe (1) und das zweite Kunststoffmaterial mit Mikrowellenstrahlung bestrahlt werden, welche für das erste Kunststoffmaterial im wesentlichen durchlässig ist.
17. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Kunststoffmaterial ein bei Raumtemperatur und' bis zu einer erhöhten Schmelztemperatur festes Material verwendet wird, wobei die Schmelztemperatur unter der Schmelztemperatur des Kappenkörpers liegt, und daß das zweite Kunststoffmaterial in die Ecke (4) der Kappe (1) bei einer Temperatur eingebracht wird, die höher als ihr Schmelzpunkt, jedoch tiefer als der Schmelzpunkt des ersten Kunststoffmaterials ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Innenflächenabschnitt (11b). der Schürze (3), der einen sich radial nach innen erstreckenden Dichtungshalteflansch bildet, von dem zweiten Kunststoffmaterial

überdeckt wird, um den zweiten Innenflächenabschnitt (11b) zwischen der Schulter (11) und dem Dichtungshalterand (21) zu überdecken.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kunststoffzusammensetzung ein Schäummittel enthält, welches die Dichtung (13) zu einer Zellstruktur macht.