DE3743522A1 - Schraubkappe zum dichtenden verschliessen von behaelter- oder verschlussstutzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mit einer DICHT- und SIEGEL- SCHEIBE ausgestattete Schraubkappe zum dichtenden Ver­ schließen der Mündung eines aus Kunststoff bestehenden Be­ hälter- und/oder Verschlußstutzens, bei der die Dicht- und Siegelscheibe eine elastische Schicht aufweist, die ein­ seitig mit einer dichtenden Kunststoffolie verbunden ist, auf die eine Wachsschicht aufgebracht ist, welche eine mindestens auf ihrer freien Seite kunststoffbeschichtete Metall, vorzugsweise eine Aluminiumfolie, trägt.

Derartige Verschlußkappen werden verbreitet zum dichtenden Verschließen von aus Kunststoff bestehenden Stutzen verwendet, die ent­ weder Teil eines Kunststoff-Behälters sind, oder die Teil eines in Entnahmeöffnungen von Behältern einsetzbaren, aus Kunststoff bestehenden Verschlusses sind. Nach Aufschrauben der Schraubkappe auf den Stutzen wird durch vorzugsweise mittels eines HF-Feldes bewirktes Aufheizen insbesondere der Metallfolie einerseits die dieser benachbarter und sie tragende dünne Wachsschicht derart erhitzt, daß sie teilweise oder ganz sich verflüchtet, mindestens aber ihren haltenden Zusammenhang verliert, und andererseits wird die auf die Metallfolie aufgebrachte dünne Kunststoffschicht so­ weit erwärmt, daß sie und Einwirkung des beim Aufschrauben aufgebrachten Andruckes mit der Stirnfläche des ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Stutzens verschweißt. Wird nun zum Anbruch des Behälters die Schraubkappe abgeschraubt, so hat sich durch die Entfernung bzw. Beeinträchtigung der haltenden Wachsschicht die Metallfolie von der eigentlichen dichtenden Scheibe getrennt: mit der Schraubkappe wird die dichtende Scheibe, nunmehr nur noch aus einer elastischen Schicht mit aufgebrachter Kunststoffolie bestehend, von der Öffnung des Stutzens (9) abheben lassen, welche durch die abgelöste Metallfolie getragene Kunststoffolie mit der Stirnfläche des Stutzens als den tatsächlichen Anbruch anzeigende Siegelscheibe verbunden ist. Beim Anbruch des Behälters ist somit nicht nur die Schraubkappe zu ent­ fernen, die die Mündung des Stutzens abdeckende Folie zeigt auch an, daß dem Behälter noch nichts entnommen wurde, und läßt sich nunmehr leicht, vorzugsweise mittels eines eckigen, kantigen bzw. scharfen Gegenstandes, mehr oder weniger völlig.entfernen. Zum anschließenden Ver­ schließen läßt sich die Schraubkappe wieder aufbringen. Durch mehr oder weniger starkes Anschrauben gegen den Stutzen wird hierbei zwischen Schraubkappe und Mündung des Stutzens die verbliebene Dichtscheibe gespannt, bei der eine mehr oder weniger elastische Grundschicht, bspw. aus Karton, einem zweckmäßig fibrösen oder schwammartigen Kunststoff, ein gleichmäßiger Andruck erreicht wird, während die eigentliche abdichtende Oberfläche mit einer praktisch nicht affinen und unlösbaren Kunststoffschicht bedeckt ist und den Behälterinhalt sicher abschließt.

Die Halterung der beim Einbringen noch als DICHT- und SIEGEL- SCHEIBE bezeichneten Scheibe, die nach dem Entfernen der Wachsschicht noch als Dichtscheibe in der Schraubkappe ver­ bleibt, kann durch eine Hinterschneidung des für den Stutzen vorgesehenen Gewindes bewirkt sein. In der Praxis hat es sich jedoch als erforderlich erwiesen, die Innenseite des Bodens der Schraubkappe mit mindestens einem zentral auf­ gebrachten Klebstoff-Tropfen zu versehen, um die Dicht­ scheibe sowohl bei der Montage als auch im Gebrauch sicher zu halten. Es hat sich jedoch hierbei herausgestellt, daß die Erhitzung der Metallfolie nicht nur in Bezug auf die zu bewirkende Verschweißung kritisch sein kann, auch die Auflösung, Verteilung bzw. Entfernung der Wachsschicht kann sich als kritisch erweisen. Bei nicht völlig ent­ fernter bzw. aufgebrochener Wachsschicht wird beim Ab­ drehen der Schraubkappe deren Dichtscheibe noch von der Siegelfolie gehalten, so daß bei der Verwendung nur eines Klebstoff-Tropfens stets die Gefahr besteht, daß der vom Klebstoff gebundene Oberflächenbereich der Dichtscheibe an der Innenwand des Bodens der Schraub­ kappe haften bleibt, während die übrigen Bereiche der Dichtscheibe unter Zerstörung derselben von dem haftenden Bereich abgedreht wird.

Um dieser Gefahr zu begegnen hat man bereits mehr als nur einen Klebstoff-Tropfen auf die Innenfläche des Bodens der Schraubkappe aufgebracht. Hierbei wird aber nicht nur die Montagezeit unliebsam erhöht, die nunmehr dichter am Rande der Scheibe unterzubringenden Klebstoff- Tropfen haben auch schon dadurch, daß sie sich nicht auf eine zu vernachlässigende Dicke zusammenpressen lassen, unliebsame Verformungen der Dichtscheibe bewirkt, welche sowohl den Siegel- als auch spätere Dichtvorgänge be­ einträchtigt.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine Dicht­ und Siegelscheibe zum Einlegen in Schraubkappen von Be­ hälterverschlüssen so auszubilden, daß einerseits sich kurze Montagezeiten ergeben, während andererseits eine sichere Verbindung zwischen der Schraubkappe und der sie abdichtenden Dichtscheibe erreicht werden soll, welche die Ebenheit der Dichtscheibe nicht beeinträchtigt.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Patentanspruches 1. Die Aufbringung einer kunst­ stoffkaschierten Metallfolie auch auf der dem Boden der Schraubkappe zugewandten Seite der Dichtscheibe gewähr­ leistet, daß auch diese Metallfolie mit aufgebrachter Kunststoffolie im HF-Feld entsprechend erhitzt wird, so daß unter Einwirkung von durch das Aufschrauben be­ wirktem Druck in Verbindung mit der Erhitzung eine Ver­ schweißung der aufgebrachten Kunststoffolie mit den aufgepreßten Kunststoffbereichen, in diesem Falle des Bodens der Schraubkappe, bewirkt wird. Es ist jetzt nur noch erforderlich, zur Montage die Dicht- und Siegelscheibe in die Öffnung der Schraubkappe einzubringen und diese auf den Stutzen des Behälters bzw. des Verschlusses aufzu­ schrauben und anschließend die ohnehin vorgenommene Er­ wärmung zu bewirken, um im gleichen Arbeitsgang, welcher die Siegelscheibe mit der Mündung des Stutzens verbindet, auch eine sichere und einwandfreie Verbindung zwischen der Dichtscheibe und der Schraubkappe zu bewirken.

Begrenzte und definierte Auflagebereiche und damit vorteil­ hafte Vorbedingungen für die Schweißung werden erreicht, wenn der Boden der Schraubkappe mit einem erhabenen Ring­ wulst ausgestattet ist, dessen INNEN- und AUSSENDURCHMESSER bzw. dessen mittlerer Durchmesser denen der Stirnfläche des zu verschließenden Gewindestutzens angeglichen sind. Hiermit läßt sich erreichen, daß nach dem Aufschrauben der mit der DICHT- und SIEGELSCHEIBE ausgestatteten Schraubkappe auf den mit einem Gewinde ausgestatteten Stutzen eines Behälters bzw. eines Verschlusses die auf die eine der Metallfolien aufkaschierte Kunststoffolie mit der Stirnfläche des Ringwulstes der Schraubkappe und die durch die andere Metallfolie gebildete Siegelscheibe mittels ihrer Kunststoffolie mit der Stirnfläche des sie aufnehmenden Stutzens thermisch verschweißt sind.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert.

Es zeigen hierbei:

Fig. 1 vergrößert und im Halbschnitt eine mit einer DICHT- und SIEGELSCHEIBE ausgestattete Schraub­ kappe auf einem abgebrochen dargestellten Stutzen, und

Fig. 2 im stark vergrößerten und beidseitig abgebrochenen Querschnitt einen Ausschnitt der Dicht- und Siegel­ scheibe der Fig. 1.

In Fig. 1 ist im Halbschnitt eine Schraubkappe 1 gezeigt, deren Mantel zur Verbesserung der Handhabung mit Rippen 2 versehen ist, und deren unterer Rand 3 zur Erhöhung der Stabilität verstärkt ausgeführt ist.

In die Schraubkappe eingelegt ist eine Scheibe 4, deren Komponenten sowohl zum Abdichten als auch zum Versiegeln einer Entnahmeöffnung dient.

Der Boden 5 der Schraubkappe 1 ist mit einem erhaben nach innen vorstehenden Ringwulst 6 ausgestattet. Der Innen­ mantel der Schraubkappe 1 weist eine geringfügig hinter­ schnittene Ringnut 7 auf, an die sich das Innengewinde 8 anschließt, mittels dessen die Schraubkappe 1 auf das Außengewinde des nur im geschnittenen Bereiche abgebrochen dargestellten Stutzens 9 aufgeschraubt ist. Dieser Stutzen kann Bestandteil eines bspw. durch Blasformen erstellten Kunststoffbehälters sein, die Schraubkappe kann aber auch in Verbindung mit Stutzen verwendet werden, die Bestand­ teil eines aus Kunststoff erstellten Verschlusses für Kunststoff- oder Blechbehälter sind.

Der Aufbau der Dicht- und Siegelscheibe 4 ist anhand eines stark vergrößerten, beidseitig abgebrochenen Querschnittes der Fig. 2 gezeigt, bei dem übereinanderliegende Schichten zwar durch Striche gegeneinander abgegrenzt sind, die Schnittflächen zur Vereinfachung der Zeichnung aber nicht dargestellt sind. Ebenso sind die Stärkenverhältnisse der einzelnen Schichten nur beispielhaft und nicht bindend angegeben. Träger der einzelnen Schichten ist eine mehr oder weniger elastische Trägerscheibe 11, die bspw. aus Karton bestehen kann, jedoch auch eine etwas stärkere Kunststoffolie sein kann oder zur Erhöhung der Elasti­ zität aus fibrösen oder schwammartig Zwischenräume auf­ weisenden Kunststoff bestehen kann. Um sicher dichtenden und absperrenden Abschluß zu erreichen ist diese Träger­ scheibe auf ihrer unteren, zum Behälterinneren weisenden Seite mit einer zweckmäßig aus einem praktisch nicht affinen und nicht anlösbaren Kunststoff gebildeten Dicht­ folie 12 versehen. Auf diese Dichtfolie 12 ist eine Wachs­ schicht 13 aufgetragen, die aus einem leicht aufschmelzenden und ggfl. auch verdampfbaren Material, vorzugsweise Wachs, besteht. Durch diese Wachsschicht ist die Dichtfolie mit einer dann folgenden Metallfolie 14 verbunden, die vor­ zugsweise als Aluminiumfolie ausgebildet ist. Diese wiederum ist mit einer Kunststoffolie, vorzugsweise aus PE, verbunden. Auf der Oberseite der Trägerscheibe schließt sich eine auf diese kaschierte Metallfolie 16 an, die zweckmäßig wiederum als Aluminiumfolie ausgeführt ist, und auf die ihrerseits wiederum eine Kunststoffolie 17, zweckmäßig wieder eine PE-Folie, aufgebracht ist.

Dann läßt sich folgendes erreichen: zur Montage wird in die Schraubkappe 1 der Fig. 1 einer DICHT- und SIEGEL- SCHEIBE 4 mit dem Aufbau der Fig. 2 eingedrückt. Ihr Außen­ durchmesser ist so bemessen, daß unter leichtem Druck die Scheibe das Innengewinde 8 zu passieren vermag und in der Ringnut 7 gehalten ist. Anschließend wird die so bestückte Schraubkappe 1 auf das Außengewinde des abzuschließenden Stutzens 9 geschraubt. Hierbei wird, entsprechend dem beim Aufbringen aufgebrachten Drehmoment, die Dicht­ und Siegelscheibe 4 zwischen den Stirnflächen des Ring­ wulstes 6 und des Stutzens 9 fest eingespannt. Da die Stirnflächen im wesentlichen einander gegenüberliegen und auch etwa die gleiche Größe haben ergeben sich auch etwa gleichartige und definierte Andruckver­ hältnisse. Andererseits besteht die Möglichkeit, durch bspw. Verringern oder Vergrößern der bereiteter Stirn­ fläche des Ringwulstes, ggfl. auch durch radiales Ver­ lagern derselben, Druckverhältnisse zu schaffen, welche die noch zu bewirkende Verschweißung begünstigen. Es ist hierbei auch möglich, den Querschnitt des Ringwulstes nicht, wie dargestellt, rechteckig auszuführen; wenn dieses für die zu bewirkende Verschweißung als zweck­ mäßig erkannt wird, besteht auch die Möglichkeit, die Stirnfläche des Querschnittes dieses Ringwulstes ggfl. konkav, konvex, keil- oder doppelkeil ggfl. mit zwischen­ geschalteten Ebenen, konvexen oder konkaven Bereich aus­ zuführen.

Nach Auffüllen des Behälters und Aufbringen der Schraub­ kappe 1 mit der Dicht- und Siegelscheibe 4 wird der Behälter in an sich bekannter Weise zwischen den ein HF-Feld und/oder polen eines ein magnetisches Wechsel­ feld bewirkenden Siegeleinrichtungen hindurchgeführt. Hierbei werden selektiv insbesondere die Metallfolien 14 und 16 aufgeheizt, die insbesondere und vorteilhaft durch Aluminiumfolien gebildet werden. Beim Aufheizen der Metallfolie 14 mit der angrenzenden Wachsschicht 13 und der Kunststoffolie 15 wird erstere so stark erhitzt, daß das Wachs nicht nur schmilzt und die Verbindung zwischen der Dichtfolie 12 und der Metallfolie 14 auf­ gehoben wird, Teile des Wachses verdampfen auch derart, daß die mechanische Verbindung zur aufgebrachten Aluminium­ folie 14 unterbunden wird. Die auf der anderen Seite der Aluminiumfolie 14 vorgesehene Kunststoffolie 15 wird gleich­ zeitig mit den Randbereichen der unter Druck aufliegenden Stirnfläche des Stutzens 9 derart aufgeheizt, daß unter Einwirkung von Druck und Temperatur die Kunststoffolie 14 mit dem Stirnbereich des Stutzens 9 verschweißt wird.

Die parallel hierzu und in den gleichen elektrischen und/ oder magnetischen Feldern aufgeheizte Metallfolie, vor­ zugsweise Aluminiumfolie, 16 bewirkt ihrerseits eine Erhitzung der auf sie kaschierten Kunststoffolie 17 und von Bereichen der Stirnfläche des Ringwulstes 6, so daß auch hier unter Einwirkung von Druck und Temperatur eine Verschweißung stattfindet und damit über die Kunststoffolie 17 die Aluminiumfolie 16 und die mit ihr verbundene Träger­ scheibe 11 und damit auch die Dichtfolie 12 mit dem Ring­ wulst 6 und damit dem Boden 5 der Schraubkappe 1 ver­ schweißt sind. Damit ist die herzustellende Verbindung zwischen den die Dichtscheibe bildenden Komponenten der Scheibe 4 und der Schraubkappe 1 aufgabengemäß ohne zu­ sätzliche Arbeitsgänge, wie bspw. das Auftragen von Kleb­ stoff oder dergleichen, bewirkt, und die ausgedehnte exakte AUFLAGE- und VERBINDUNGSFLÄCHE, die Stirnfläche des Ringwulstes 6, sichert nicht nur eine feste, hoch­ belastbare und sich praktisch über deren gesamten Umpfangs­ bereich erstreckende Verbindung mit der Schraubkappe 1, es wird gleichzeitig mit dem Fixieren auch eine exakte Planlage der Scheibe 4 und damit ihrer Dichtelemente erzielt, die selbst durch verbliebene Wachsreste und damit der beim ersten Abdrehen der Schraubkappe 1 möglicherweise erforderlichen Momente nicht beeinträchtigt wird.

Die Erfindung ist eine Reihe von Variationen möglich, die insbesondere die Materialien und die Stärken der einzelnen Schichten der Scheibe 4 sowie die Ausbildung des Ringwulstes 6 betreffen. So können an die Stelle von Aluminiumfolien Folien aus anderem Metall treten, und es ist auch möglich, die jeweiligen Kuststoffolien bzw. Kunststoffbeschichtungen einzeln oder insgesamt nicht durch PE, sondern durch andere Kunststoffe zu bilden. Ebenso ist es möglich, die während der Herstellung und Montage altende Wachsschicht durch andere Stoffe oder Gemische zu bilden, die im ursprünglichen Zustande eine ausreichende Haftung bewirken und nach entsprechender spontaner Erhitzung die zuvor bewirkte Bindung aufgeben. Die Varianten sind auch in der Stärke der einzelnen Schichten möglich und insbesondere können, bspw. soweit die verwendeten SCHWEIß- und SIEGELGERÄTE in unter­ schiedlicher Höhe gleich starke Filter bewirken, auch gleiche Stärken der Metallfolien gewählt werden; anderer­ seits kann den etwas unterschiedlichen Aufgaben der beiden Schweißverbindungen und/oder in den entsprechenden Bereichen unterschiedlichen Feldstärken der die Siegel­ verbindung bewirkenden Schweißeinrichtungen oder auch unterschiedlichen Wärmeleitverhältnissen Rechnung ge­ tragen werden, indem die Metallfolien mit entsprechend unterschiedlich bemessener Stärke und/oder Zusammen­ setzung zum Einsatz gelangen.

In allen diesen Fällen wird die erstrebte sicherer und definierter Halterung der Dichtscheibe in einer Schraub­ kappe ohne zusätzlichen Montage- bzw. Herstellungsauf­ wand erreicht.

Claims (3)

1. Mit einer DICHT-UND SIEGELSCHEIBE ausgestattete Schraubkappe zum dichtenden Verschließen der Mündung eines aus Kunststoff bestehenden Behälter­ und/oder Verschlußstutzens mit einer elastischen Schicht, deren eine Seite mit einer dichtenden Kunststoffolie verbunden ist, auf die eine Wachs­ schicht aufgebracht ist, welche eine mindestens auf ihrer freien Seite kunststoffbeschichtete Metall-, vorzugsweise eine Alufolie trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die freie, dem Boden (5) der Schraubkappe (1) zugewandte Grundfläche der DICHT- UND SIEGELSCHEIBE (4) mit einer mindestens auf ihrer freien Seite kunst­ stoffbeschichteten Metallfolie, vorzugsweise einer mit einer Kunststoffolie (16) versehenen Alu-Folie (15), kaschiert ist.

2. SCHRAUBKAPPE nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Boden (5) mit einem erhabenen Ringwulst (6) ausgestattet ist, dessen INNEN- und AUSSENDURCHMESSER bzw. dessen mittlerer Durchmesser denen der Stirnfläche des zu verschließenden Gewindestutzens angeglichen sind.

3. SCHRAUBKAPPE nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufschrauben derselben mit eingelegter Scheibe (4) auf das freie Ende des Stutzens (9) deren auf die Aluminiumfolie (15) kaschierte Kunststoffolie (16) mit der Stirnfläche ihres Ringwulstes und die Kunst­ stoffolie (14) der Metall-Folie (13) unter lösen bzw. entfernen der Wachsschicht (12) mit der Stirnfläche des sie aufnehmenden Stutzens (9) verschweißt sind.