-
Die
Erfindung betrifft eine Schraubkappe für einen Behälter, wobei die Kappe aus Kunststoff
gefertigt ist und umfaßt
einen inneren kreisförmigen Kragen
an einer inneren Deckenfläche
der Kappe zur Abdichtung gegen eine Innenfläche einer Öffnung des Behälters, wenn
die Kappe auf den Behälter
aufgesetzt ist und eine Abstützstruktur,
die an der inneren Deckenfläche
der Kappe vorgesehen ist und mit dem inneren Kragen verbunden ist
und einen äußeren Kragen
an der inneren Deckenfläche
der Kappe, der koaxial um den inneren Kragen und beabstandet von
einer Seitenwand der Kappe angeordnet ist und zur Abdichtung gegen
eine Außenfläche der Öffnung des
Behälters
dient.
-
Schraubkappen
werden vielfach verwendet für
eine Vielzahl verschiedener Behälter
wie Flaschen oder Gläser. Üblicherweise
wird der Inhalt des Behälters
durch ein Dichtband versiegelt, daß der Schraubkappe eingefügt ist.
Jedoch sind dichtungslose Kappen hinsichtlich der Kosteneffizienz,
der Haltbarkeit und des effektiven Recyclings vorzuziehen. Bei dichtungslosen
Kappen werden spezielle Mittel zur Abdichtung des Verschlusses mit
der Öffnung
des Behälters
benötigt,
insbesondere wenn die Kappen aus einem einzigen Kunststoff in einem
einzigen Formgebungsschritt (insbesondere Pressen) herzustellen
ist.
-
Zu
diesem Zweck weisen dichtungslose Kappen üblicherweise einen inneren
kreisförmigen Kragen
an einer inneren Deckenfläche
der Kappe auf. Der Kragen ist so dimensioniert, daß er gegen eine
innere Fläche
der Behälteröffnung abdichtet,
d. h. gegen den zylindrischen Abschnitt des Behälterstutzens und/oder den gerundeten
Abschnitt am Kopfende der Öffnung.
Während
die Kappe auf den Behälter
aufgesetzt wird, d. h. während
des Aufschraubens der Kappe auf den Behälter, kontaktiert der innere
Kragen die innere Fläche
der Behälteröffnung und
wird in diese Öffnung über eine
bestimmte Distanz eingeführt.
Während
des Einführens
wird der Kragen leicht deformiert, so daß er eine bestimmte Kraft gegen
die Behälteröffnung ausübt.
-
Um
zuverlässig
abzudichten, ist der Kragen steif ausgeführt, was durch Wahl eines steifen
Materials oder einer entsprechenden Dimensionierung des Kra gens
erreicht wird. Dies führt
möglicherweise zu
Problemen hinsichtlich des Verschließens und Wiederverschließens des
Behälters
wegen des hohen Gegendrucks, der durch die Öffnung des Behälters gegen
den inneren Kragen der Kappe ausgeübt wird.
-
Die
internationale Patentanmeldung
WO 97/10154 (Vesag
Verpackungssystem AG) offenbart eine Schraubkappe für einen
Behälter
mit einem inneren Kragen, der eine vorbestimmte Biegesteifigkeit aufweist,
wobei eine Abstützstruktur
in Form einer ringförmigen
Rippe dem Kragen zugeordnet ist. Wenn die Kappe auf den Behälter aufgesetzt
wird, wird das Ende des Behälterstutzens
in eine Ausnehmung zwischen einer Seitenwand der Kappe und dem inneren
Kragen eingeführt.
Dadurch wird der innere Kragen deformiert und schließlich kontaktiert
er die Abstützstruktur.
Die Kombination eines recht schwachen und deshalb flexiblen inneren
Kragens mit der Abstützstruktur
ermöglicht
die Verwendung von harten Kunststoffen für die Kappenherstellung. Schraubkappen
mit ähnlichen
Abstützstrukturen
werden ferner offenbart in der
FR
1 378 226 (Gaston Vignon), der
GB 2 099 800 (René E.L. Barre) und der
FR 2 205 451 (Saint-Gobain).
-
Dennoch
ist das Schließ-
und Wiederverschließverhalten
des Behälters
mit solchen Kappen nicht vollständig
zufriedenstellend, insbesondere wegen kaum vermeidbarer Herstellungstoleranzen
bei der Kappe und/oder dem Behälter.
In anderen Fällen ist
die Dichtheit des Abschlusses gefährdet worden, als das Design
der Kombination von innerem Kragen/ringförmiger Rippe hinsichtlich des
einfachen Öffnens
und Wiederverschließens
optimiert worden ist.
-
Das
US-Patent 4,560,077 (Sun
Coast Plastics) beschäftigt
sich mit einer Kunststoff-Verschlußkappe mit zwei Dichtlippen
an ihrer Innenseite, die sich von der inneren Oberfläche der
Kappe erstrecken und einen Winkel von etwa 10° mit der vertikalen Achse einschließen. An
der Innenseite der inneren Dichtlippe ist eine durchgehende Abstützlippe
für die
innere Dichtlippe vorgesehen. Wenn die Kappe auf den Behälter aufgesetzt
wird, wird die Abstützlippe
durch die innere Dichtlippe kontaktiert und dadurch zurück- und
niedergedrückt.
-
Das
US-Patent 4,442,947 (Continental
White Cap) zeigt ebenfalls eine Kunststoff-Verschlußkappe mit
zwei Dichtlippen, die sich winklig von der Innenseite der Deckenfläche der
Kappe erstrecken. Innerhalb der inneren Dichtlippe ist ein ringförmiges Abstützelement
vorgesehen, das etwa von der Mitte der inneren Dichtlippe kontaktiert
wird, wenn die Kappe auf den Behälter
aufgesetzt ist. Der Querschnitt des Abstützelements ist konisch, wobei
seine radiale Ausdehnung ausgehend von der inneren Deckenfläche abnimmt.
-
Die
beiden Dichtlippen verbessern insgesamt die Festigkeit der Abdichtung.
Der unabhängige äußere Kragen
ist insbesondere vorteilhaft in Zusammenhang mit der Abstützstruktur,
die für
den inneren Kragen vorgesehen ist, indem die Öffnung des Behälters zuverlässig geführt und
gehalten wird zwischen zwei vergleichsweise steifen Elementen, nämlich dem äußeren Kragen
und der Abstützstruktur, wobei
der innere, flexiblere Kragen eine festsitzende Abdichtung des Behälters garantiert
und gleichzeitig das Öffnen
und Wiederverschließen
des Behälters erleichtert.
Darüber
hinaus ist es nicht erforderlich, daß die Seitenwand der Kappe,
die das Schraubgewinde zur Befestigung der Kappe auf dem Behälter aufweist,
zusätzlich
gegen die äußere Fläche der
Behälteröffnung abdichtet,
d. h. gegen den zylindrischen Abschnitt des Behälterstutzens und/oder den gerundeten
Abschnitt am Kopfende des Behälters. Dadurch
werden keine zusätzlichen
Kräfte
auf die Seitenwand der Kappe ausgeübt und der fortwährende Eingriff
des Schraubengewindes der Kappe mit dem Behälterschaft ist gesichert.
-
Jedoch
ist die Flexibilität
dieser bekannten Verschlüsse
gering. Es kann im Falle (sogar geringer) Fertigungstoleranzen oder
wenn die Kappe geringfügig
während
des Aufbringens verkantet ist, schwierig sein, einen Verschluß auf einen
Behälter aufzubringen.
-
Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Schraubkappe der eingangs
erwähnten
Art zu schaffen, die einfaches Verschließen und Wiederverschließen und
eine zuverlässige
Abdichtung des Behälters
gewährleistet.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung ist
gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß umfaßt die Abstützstruktur
eine Mehrzahl von Elementen, die beabstandet voneinander angeordnet
sind, wobei je des der Mehrzahl von Elementen derart ausgebildet
und angeordnet ist, daß es
von einem zugeordneten Segment des inneren Kragens kontaktiert wird,
wenn die Kappe auf den Behälter
aufgesetzt ist.
-
Anstelle
der bekannten Kombination von zwei koaxialen Kragen (innerer Kragen/ringförmige Rippe),
die innerhalb der Behälteröffnung angeordnet
sind, weist die erfindungsgemäße Kappe
einen einzigen koaxialen Kragen (den inneren Kragen) und eine Mehrzahl
von zugeordneten Abstützelementen innerhalb
der Öffnung
und einen weiteren koaxialen Kragen (den äußeren Kragen) außerhalb
der Öffnung auf.
-
Die
Mehrzahl von Elementen, die den inneren Kragen an beabstandeten
Stellen kontaktieren, gewährleisten
eine hohe Umfangsflexibiltät
des inneren Kragens. Das liegt daran, daß der Kragen mehr Möglichkeit
zur Deformation hat im Vergleich zu der bekannten Lösung, bei
der die Abstützstruktur
ein koaxialer Kragen ist. Die verbesserte Flexibilität und das
lokal unabhängige
Abstützen
des inneren Kragens sind vor allem dann wichtig, wenn die auf den inneren
Kragen ausgeübten
radialen Kräfte
nicht konstant entlang des Umfangs des Kragens verlaufen, was z.
B. aufgrund von Herstellungstoleranzen der Kappe und/oder des Behälters oder
aufgrund eines leichten Verkantens der Kappe beim Aufsetzen der
Fall sein kann. In diesen Fällen
wird das Öffnen und
Wiederverschließen
des Behälters
vereinfacht durch das Wechselspiel des eher steifen äußeren Kragens
mit der Abstützstruktur
mit dem eher flexiblen inneren Kragen.
-
Vorzugsweise
sind die Mehrzahl von Elementen gleich beabstandet voneinander entlang
eines Kreises angeordnet, der koaxial zu und innerhalb von dem inneren
Kragen liegt. Die gleichmäßige Beabstandung
der Elemente als auch ihre gleiche radiale Distanz zu dem inneren
Kragen gewährleistet
sogar eine Abstützung
für den
inneren Kragen. Vorteilhafterweise sind alle Elemente gleichartig
ausgestaltet, vorzugsweise sind sie segmentförmige Ansätze, die einen keilförmigen radialen
Querschnitt haben. Die tangentiale Breite der Elemente und daher
die potentielle Kontaktfläche
mit dem inneren Kragen und die korrespondierende Weite der Abstände zwischen
den Elementen können
angepaßt
werden, um die Flexibilität
der Kombination von innerem Kragen/Abstützstruktur zu optimieren. Wenn
eine hohe Flexibilität
erforderlich ist, kann die tangentiale Breite der Elemente reduziert
werden. Um in einem Extremfall maximale Flexibilität zu erzielen,
können
die Elemente radial orientierte Ansätze sein, die den inneren Kragen
nur in einer sehr kleinen, faßt
punktartigen Fläche
berühren.
-
Vorzugsweise
ist die Anzahl der Elemente wenigstens 8, vorzugsweise 12 oder mehr.
Daher ist ein Segment des inneren Kragens, das einem der Elemente
zugeordnet ist, recht kurz und deshalb ist der Unterstützungseffekt
eines einzelnen Elements auf einen beschränkten Bereich des Kragens begrenzt,
was eine gute Abstützung
und gleichzeitig eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Deformation
des inneren Kragens gewährleistet.
-
Vorteilhafterweise
sind die Mehrzahl von Elementen an einem ringförmigen Kranz angeordnet, der
an der inneren Deckenfläche
der Kappe vorgesehen ist. Der Kranz dient dazu die individuellen
Elemente zu tragen und wird niemals direkt von dem inneren Kragen
kontaktiert. Durch den ringförmigen Kranz
wird die Flexibilität
der Elemente der Abstützstruktur
reduziert. Deshalb kann die gewünschte Steifigkeit
der Elemente durch Abstimmung der Abmessungen des ringförmigen Kranzes
und der individuellen Elemente erzielt werden.
-
Alternativ
werden die Elemente der Abstützstruktur
direkt von der inneren Deckenfläche
der Kappe getragen, oder die Elemente sind angeformt an die äußere Oberfläche einer
Struktur oder einer Mehrzahl von Strukturen, die in einer größeren radialen
Distanz zu dem inneren Kragen angeordnet ist/sind als die Elemente
selbst.
-
Vorzugsweise
weist jedes der Mehrzahl von Elementen eine innere konische Flanke
auf, so daß eine
radiale Dicke des Elements von der inneren Deckenfläche der
Kappe her abnimmt. Das gewährleistet
eine gute Abstützung
des inneren Kragens und gleichzeitig einen minimierten Materialverbrauch. Darüber hinaus
werden auf die Elemente der Abstützstruktur
wirkende Kräfte
schonend auf die Oberfläche
der Kappe übertragen.
Die äußere Fläche der Elemente,
d. h. die durch den inneren Kragen kontaktierte Fläche, kann
senkrecht zu der inneren Oberfläche
der Kappe ausgerichtet sein oder einen besonderen Sitz für den inneren
Kragen aufweisen.
-
Vorzugsweise
liegt die Höhe
eines jeden der Mehrzahl von Elementen zwischen der Hälfte der Höhe des inneren
Kragens und der vollen Höhe
des inneren Kragens, vorzugsweise bei etwa ¾ der Höhe des inneren Kragens. Deshalb
kann sich der innere Kragen sogar dann, wenn er vergleichsweise
flexibel ist, in einer kontrollierten Weise deformieren, wenn seine
untere Hälfte
den inneren Rand der Behälteröffnung kontaktiert
hat. Im Gegensatz zu dieser bevorzugten Situation kontaktiert das
Kopfende des Kragens die Abstützstruktur
zuerst, wenn die Höhe des
Elements die Höhe
des inneren Kragens überschreitet.
Demzufolge wird die Deformation des Kragens möglicherweise ungleichmäßig von
statten gehen, wenn der innere Kragen in unkontrollierter Weise
zwischen die Öffnung
und die Abstützstruktur
gedrückt
wird. Auf der anderen Seite wird der Einfluß der Elemente auf den Kragen
vernachlässigbar
sein, wenn die Höhe
der Elemente wesentlich geringer ist als die Höhe des inneren Kragens, sofern
nicht die Deformation des Kragens sehr groß wird.
-
Vorzugsweise
weist eine äußere Fläche des inneren
Kragens eine kreisförmige
Aufwölbung
auf, um die Innenfläche
der Öffnung
des Behälters
zu kontaktieren, d. h. die äußere Fläche des
inneren Kragens weist zwei im wesentlichen konische Abschnitte auf,
die sich mit ihrem maximalen Durchmesser in einer zentralen Höhe des Kragens
berühren. Der
untere konische Abschnitt nahe dem unteren Ende des Kragens gewährleistet,
daß der
innere Kragen sanft von der Behälteröffnung kontaktiert
wird und daß seine
Deformation und deshalb auch die Anzugskraft sich graduell erhöhen. Aufgrund
seines verringerten Querschnitts wird der obere konische Abschnitt,
der näher
zu der inneren Deckenfläche
der Kappe ist, hauptsächlich
dann deformiert, wenn die Kappe auf den Behälter aufgesetzt ist. Deshalb
wird der innere Kragen gebogen anstelle von gestaucht, was den Einsatz
von harten Kunststoffen erleichtert (so wie Poplypropylen), und
Radialkräfte
werden reduziert, die zu der Oberfläche der Kappe übertragen werden.
Eine Stauchung findet ausschließlich
in einem abschließenden
Stadium statt, wenn der innere Kragen die Abstützstruktur kontaktiert. Die
resultierenden Kräfte
werden hauptsächlich
durch die Elemente der Abstützstruktur übertragen.
-
Wenn
der innere Kragen eine kreisringförmige Aufwölbung aufweist, schließt vorzugsweise
jedes der Mehrzahl von Elementen mit einer Höhe ab, die mit dem unteren
konischen Abschnitt der radialen Aufwölbung des inneren Kra gens korrespondiert. Das
gestattet die kontrollierte und flexible Deformation des inneren
Kragens. Vorzugsweise weist die Aufwölbung etwa die Hälfte der
Größe des inneren
Kragens auf, so daß die
Größe der Elemente
zwischen der Hälfte
der Größe des Kragens
und der vollen Größe des Kragens
liegt.
-
Vorzugsweise
endet der äußere Kragen etwa
in einer Höhe,
die mit dem Maximum der Wanddicke der radialen Aufwölbung des
inneren Kragens korrespondiert. Dadurch werden während des Aufbringens der Kappe
auf den Behälter
sowohl der äußere Kragen
als auch der innere Kragen gleichzeitig kontaktiert. Das gewährleistet,
daß der
Schaft des Behälters
zuverlässig
zwischen der Kombination von innerem Kragen/Abstützstruktur und dem äußeren Kragen
geführt
wird.
-
Wenn
eine erfindungsgemäße Schraubkappe
zur Heißverfüllung verwendet
wird, entspricht die Höhe
des inneren Kragens vorzugsweise etwa der 2-4-fachen Höhe des äußeren Kragens. Wenn der Behälter durch
Aufdrehen der Kappe geöffnet
wird, gewährleistet
der lange innere Kragen die zuverlässige Abdichtung des Behälters zumindest
so lange, bis ein manipulationsanzeigender Ring der Kappe aufgebrochen
wird. Erst nachdem dies geschehen ist, verliert der innere Kragen
Kontakt mit der Öffnung des
Behälters
und Außenluft
kann in den Behälter einströmen, womit
sie das durch den Heißverfüllungsprozeß erzeugte
Vakuum zerstört.
Um zu gewährleisten,
daß der
innere Kragen in kontrollierter Weise deformiert wird, wird die
Länge der
Abstützstruktur
entsprechend vergrößert, d.
h. bis sie der Hälfte
der Größe des inneren
Kragens bis zur vollen Größe des inneren
Kragens entspricht.
-
All
dies steht im Gegensatz zu der Situation bei Behälterkappen für kohlensäurehaltige
Softdrinks (carbonated soft drinks, CSD), bei denen das in dem Behälter befindliche
Kohlendioxid-Gas den Container verläßt, bevor der manipulationsanzeigende
Ring gebrochen ist. Deshalb weisen erfindungsgemäße, mit CSD-Behältern zu
verwendende Schraubkappen grundsätzlich
innere Kragen mit einer Höhe
von weniger als der 2-fachen, vorzugsweise etwa der 1.5-fachen Höhe des äußeren Kragens
auf.
-
Vorzugsweise
ist ein radialer Querschnitt des äußeren Kragens im wesentlichen
konstant, wobei sowohl eine innere Fläche als auch eine äußere Fläche des äußeren Kragens
im wesentlichen senkrecht zu der inneren Deckenfläche der
Kappe stehen. Dies resultiert in einer Federkraft, die um so mehr
ansteigt, je mehr der Schaft zwischen den inneren und den äußeren Kragen
eingeführt
wird. Deshalb wird die Öffnung
des Behälters
allmählich
zu einer gewünschten Endposition
geführt,
bei der die äußere Fläche des Schafts,
die den gerundeten Abschnitt nahe der Schaftöffnung umfaßt, eng an der inneren Fläche des äußeren Kragens
aufliegt.
-
Alternativ
kann die Federeigenschaft des äußeren Kragens
durch Auswahl eines nicht konstanten radialen Profils eingestellt
werden; d. h. die Zunahme der Federkraft kann erhöht werden,
wenn der äußere Kragen
einen keilförmigen
radialen Querschnitt mit einer konischen äußeren Flanke aufweist.
-
Vorteilhafterweise
ist ein ringförmiger
Wulst an der inneren Deckenfläche
der Kappe vorgesehen, der koaxial zwischen dem inneren Kragen und
dem äußeren Kragen
angeordnet ist. Der ringförmige Wulst
kontaktiert die Oberseite der Öffnung
des Containers und schafft dadurch eine weitere Dichtung zwischen
den durch den inneren und den äußeren Kragen
gebildeten Dichtungen und verbessert dadurch die Dichtheit des Verschlusses.
-
Der
Kunststoff ist vorzugsweise Polypropylen (PP). Polypropylen ist
strapazierfähig,
leichtgewichtig, und kann einfach verarbeitet werden durch Injektions-
oder Preßformung
(Gefäße und Dichtungen).
Darüber
hinaus hat es hervorragende chemische Widerstandsfähigkeit
und ist bei hohen Temperaturen stabil und deshalb verträglich mit
hohen Fülltemperaturen,
wie sie beispielsweise bei Heißverfüllungsprodukten
verwendet werden, wie Orangensaft, Sirupen etc.
-
Wahlweise
ist die Erfindung anwendbar mit anderen Kunststoffen, wie Polyethylen
(PE), Polyethylen-Terephtalaten (PET), Polystyrol (PS) oder Polyvinylchlorid
(PVC).
-
Vorzugsweise
ist eine erste Dicke einer oberen Wand der Kappe in einer ringförmigen Region, die
sowohl den inneren kreisförmigen
Kragen als auch die Abstützstruktur
aufweist, größer als
eine zweite Dicke der oberen Wand in einer zentralen Region der
Kappe. Deshalb sind die Dichtungsstrukturen der Kappe stabil, während gleichzeitig
die Materialanforderungen und das Gewicht der Kappe niedrig gehalten
werden können.
-
Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
und Merkmalskombinationen sind ersichtlich anhand der untenstehenden
detaillierten Beschreibung und anhand der Gesamtheit der Ansprüche.
-
In
der Zeichnung zur Erläuterung
der Ausführungsbeispiele
zeigen:
-
1 ein
vertikales Schnittbild einer erfindungsgemäßen Schraubkappe, die geeignet
ist für Behälter für kohlensäurehaltige
Softdrinks,
-
2A eine
detaillierte Darstellung von 1, die den
inneren und äußeren Kragen
und die Abstützstruktur
für den
inneren Kragen zeigt, bevor die Kappe auf eine Flasche aufgebracht
ist,
-
2B eine
detaillierte Ansicht von 1, die den inneren und äußeren Kragen
und die Abstützstruktur
für den
inneren Kragen zeigt, wenn die Kappe auf eine Flasche aufgesetzt
ist,
-
3 einen
horizontalen Schnitt durch die erfindungsgemäße Schraubkappe,
-
4A eine
detaillierte Ansicht eines vertikalen Schnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Schraubkappe,
die für
Behälter
zur Heißverfüllung geeignet
ist,
-
4B die
detaillierte Ansicht von 4A, mit
einer auf eine Flasche aufgesetzten Schraubkappe.
-
In
den Figuren sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Alle Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgerecht.
-
1 zeigt
einen vertikalen Schnitt entlang eines Durchmessers einer erfindungsgemäßen Schraubkappe,
die für
Behälter
für kohlensäurehaltige
Soft drinks (CSD) geeignet ist. Die Kappe 1 ist in einzigem
Schritt ausgeformt und aus Polypropylen (PP) hergestellt. Sie besteht
im wesentlichen aus einem kreisförmigen
Kopfabschnitt 2 und einer zylindrischen Seitenwand 3.
Die äußere Fläche der
Seitenwand 3 weist Rändelungen 4 zur
Verbesserung der Handhabung der Kappe 1 durch einen Nutzer
und durch Schließköpfe auf,
die zum erstmaligen Aufschrauben der Kappe 1 an den Hals
einer Flasche angesetzt werden. Ein erster Abschnitt 3a der
Seitenwand 3, die benachbart zu dem Kopfabschnitt 2 ist, weist
eine erste konstante Wanddicke auf. Die innere Fläche eines
zweiten Abschnitts 3b der Seitenwand 3 weist ein
Schraubgewinde 5 zum Aufschrauben der Kappe 1 auf
den Schaft des Containers auf, wobei der Schaft ein korrespondierendes
Gewinde aufweist. Der erste Abschnitt 3a und der zweite
Abschnitt 3b machen etwa die Hälfte der Höhe der Seitenwand 3 aus.
-
Ein
dritter Abschnitt 3c der Seitenwand 3 weist wiederum
eine konstante Wanddicke auf, die geringer ist als die Dicke des
ersten Abschnitts 3a. Der unterste vierte Abschnitt 3d der
Seitenwand 3 hat wiederum eine noch dünnere konstante Wanddicke. Ein
manipulationsanzeigendes Band 6 ist mit dem vierten Abschnitt 3d verbunden.
Alle Typen von manipulationsanzeigenden Bändern 6 können mit
der Erfindung verwendet werden. Im allgemeinen ist das Band 6 innenliegend
zusammengefaltet bevor die Kappe 1 auf den Behälter aufgesetzt
wird. Nach dem Aufsetzen wirkt sein freies Ende mit einem ringförmigen Kragen
zusammen, der am Schaft des Behälters vorgesehen
ist. Wenn der Behälter
erstmalig geöffnet wird,
wird das Band von der Seitenwand 3 der Kappe 1 entlang
einer vorbestimmten Bruchlinie aufgerissen. Deshalb garantiert ein
intaktes Band 6 dem Verbraucher, daß keine Manipulation vorgenommen worden
ist, nachdem die Kappe 1 auf den Behälter aufgesetzt worden ist.
-
Die
innere Fläche 2a des
Kopfabschnitts 2 der Kappe 1 weist eine Mehrzahl
von Strukturen auf, die detailliert in den 2A, B
dargestellt sind.
-
2A ist
eine Detailansicht von 1 und zeigt den äußeren Bereich
des Kopfabschnitts 2 der Kappe 1 als auch den
benachbarten ersten und zweiten Abschnitt 3a, 3b der
Seitenwand 3. Die innere Fläche 2a des Kopfabschnitts 2 weist
vier Arten von Vorstülpungen
auf (von der Außenseite
zum Zentrum der Kappe), einen äußeren Kragen 7,
einen Wulst 8, einen inneren Kragen 9 und ein
Abstützsegment 10. Die
Hauptachsen der Vorstülpungen
stehen senkrecht zur der Innenfläche 2a des
Kopfabschnitts 2.
-
Der
ringförmige äußere Kragen 7 ist
in radialer Distanz innerhalb des ersten Abschnitts 3a der Seitenwand 3 angeordnet.
Sein Querschnitt ist im allgemeinen konstant, abgesehen davon, daß seine
Innenfläche
nahe dem Fußende
abgerundet ist. Beispielsweise ist der Querschnitt des äußeren Kragens 7 bei
einer 28 mm Schraubkappe ungefähr
0,5 mm stark und seine Höhe
beträgt
etwa 1,5 mm. Der ringförmige
Wulst 8 hat einen annähernd
dreieckigen radialen Querschnitt mit einem abgerundeten Grat. Die Höhe des Wulstes 8 beträgt ungefähr nur 1/8
der Höhe
des äußeren Kragens 7.
-
Benachbart
zu dem Kopfabschnitt 2 weist der innere ringförmige Kragen 9 einen
ersten Abschnitt 9a auf, der einen konstanten radialen
Querschnitt hat. Zwei im wesentlichen konische Abschnitte 9b, 9c bilden
des weiteren den inneren Kragen 9, wobei sie mit ihren
maximalen Querschnitten auf einer zentralen Höhe des Kragens 9 zusammentreffen und
eine Aufwölbung 9d formen.
Die Oberfläche
des oberen konischen Abschnitts 9b schließt einen
Winkel α von
etwa 20° mit
der Hauptachse des inneren Kragens 9 ein. Die äußere Fläche des
unteren Abschnitts 9b schließt einen Winkel β von etwa
30° mit der
Hauptachse ein. Die innere Fläche
aller Abschnitte 9a–c
des inneren Kragens 9 ist gerade und parallel zu der Hauptachse
des inneren Kragens 9.
-
Der
Querschnitt des ersten Abschnitts 9a des inneren Kragens 9 korrespondiert
in etwa zu dem Querschnitt des äußeren Kragens 7.
In Höhe
der Aufwölbung 9d ist
der Querschnitt etwa 1,5-fach größer. Am
Fußende
des untersten Abschnitts 9c beträgt der Querschnitt des inneren
Kragens 9 nur etwa 1/3 verglichen mit dem oberen Ende.
Die Gesamthöhe
des inneren Kragens 9 beträgt in etwa die 1,5-fache Höhe des äußeren Kragens 7.
-
Die
radiale Distanz zwischen dem äußeren Kragen 7 und
dem ersten Abschnitt 9a des inneren Kragens 9 ist
geringfügig
kleiner als die Wanddicke des Schafts eines Behälters, auf den die Kappe 1 aufzusetzen
ist. In der freien Position, die in der 2A gezeigt
ist, ragt die an der äußeren Fläche des
inne ren Kragens 9 ausgebildete Aufwölbung 9d radial in
die Ausnehmung zwischen den beiden Kragen 7, 9.
-
Das
Abstützelement 10 ist
mit einem radialen Abstand innerhalb des inneren Kragens 9 angeordnet.
Es ist auf einem ringförmigen
Kranz 11 vorgesehen, der in der inneren Fläche 2a des
Kopfabschnitts 2 ausgeformt ist. Das Segment 10 ist
im wesentlichen keilförmig,
wobei die zum inneren Kragen 9 benachbarte äußere Flanke 10a gerade
ist und rechtwinklig zu der inneren Fläche 2a des Kopfabschnitts 2 steht. Die
innere Flanke 10b ist derart konisch ausgebildet, daß der radiale
Querschnitt des Segments 10 von dem ringförmigen Kranz 11 zu
dem Fußende
des Segments 10 um etwa die Hälfte des ursprünglichen Querschnitts
abnimmt. Der Keilwinkel γ beträgt in etwa
bis zu 20°.
Die Fußkanten
des Segments 10 sind abgerundet. Die Gesamthöhe des Abstützsegments 10 (inklusive
des ringförmigen
Kranzes 11) entspricht in etwa der 0,7-fachen Höhe des inneren Kragens 9.
Deshalb korrespondiert das Fußende
des Abstützsegments 10 mit
der Höhe
des unteren konischen Abschnitts 9c des inneren Kragens 9.
-
Die
Wanddicke der zentralen Region 2b des Kopfabschnitts 2 der
Kappe 1, d. h. jenes Bereichs innerhalb des ringförmigen Kranzes 11,
der das Segment 10 aufweist, beträgt etwa das 0,85-fache der Wanddicke
des ringförmigen
Bereiches 2c, in dem die beschriebenen Ausstülpungen
vorgesehen sind.
-
2B ist
wiederum eine Detailansicht von 1, die nunmehr
den inneren und äußeren Kragen 7, 9 und
die Abstützstruktur 10, 11 für den inneren Kragen 9 zeigt,
wenn die Kappe 1 auf eine Flasche 12 aufgesetzt
ist. Die Flasche 12 umfaßt einen Hals 13,
der eine kreisförmige Öffnung 14 zum
Befüllen und
Ausgießen
aufweist. An seiner Außenseite
weist der Hals 13 ein Schraubgewinde 15 auf, das
mit dem korrespondierenden Schraubgewinde 5 im Abschnitt 3b der
Seitenwand 3 der Kappe 1 wechselwirkt.
-
Während des
Aufsetzens der Kappe 1 auf die Flasche 12 kontaktiert
die Öffnung 14 die
Innenfläche
des äußeren Kragens 7 und
die Außenfläche des
inneren Kragens 9. Aufgrund des abgerundeten Fußendes des äußeren Kragens 7 und
aufgrund des konischen Abschnitts 9c des inneren Kragens 9 wird die Öffnung 14 behutsam
entlang der benachbarten Flächen
der Kragen 7 und 9 geführt. Anfangs sind der äußere Kragen 7 und
der innere Kragen 9 etwa in gleicher Weise deformierbar.
Je mehr die Öffnung 14 in
die Kappe eingeführt
wird, desto mehr steigt der Gegendruck des äußeren Kragens 7 an.
Die Federkraft des inneren Kragens 9 ändert sich jedoch nur geringfügig, da
die Deformation hauptsächlich
in dem oberen Abschnitt 9a, benachbart zu dem Kopfabschnitt 2,
stattfindet. Dadurch wird die Öffnung 14 in ihre
gewünschte
Endposition geleitet, wo die Außenfläche der Öffnung 14 fest
durch die Innenfläche
des äußeren Kragens 7 abgestützt wird.
Die Innenfläche der Öffnung 14 wird
sowohl abgestützt
durch die Aufwölbung 9d als
auch durch die innere Flanke der oberen Region 9a des inneren
Kragens 9.
-
Nahe
dem abschließenden
Aufsetzen der Kappe 1 auf die Flasche 12, d. h.
kurz bevor die Frontfläche
der Öffnung 14 den
ringförmigen
Wulst 8 berührt,
kontaktiert die Innenfläche
des inneren Kragens 9 das Abstützsegment 10. Dies
führt zu
einem plötzlichen
Ansteigen des Gegendrucks der Kombination von innerem Kragen/Abstützsegment 9, 10 gegen
die Innenfläche
der Öffnung 14.
Die resultierende radiale Kraft wird aufgeteilt auf die Kontaktkräfte zwischen
dem äußeren Kragen 7 und
der Öffnung 14 und
dem inneren Kragen 9 und der Öffnung 14. Zunächst führt dies
zu einer bestimmten Deformation des äußeren Kragens 7, der
flexibler als der innere Kragen 9 ist, nachdem der innere
Kragen 9 die Abstützstruktur 10, 11 kontaktiert
hat. Letztendlich resultiert dies in zwei zuverlässigen unabhängigen Abdichtungen
gegen den inneren Kragen 9 und den äußeren Kragen 7, die
ergänzt
werden durch eine dritte Abdichtung zwischen dem ringförmigen Wulst 8 und der
Frontfläche
der Öffnung 14.
Die Tatsache, daß der
radiale Querschnitt des Halses 13 geringfügig größer ist
als die radiale Distanz zwischen dem äußeren Kragen 7 und
dem ersten Abschnitt 9a des inneren Kragens 9,
gewährleistet,
daß sowohl
der äußere Kragen 7 als
auch der innere Kragen 9 in der Endposition der Öffnung 14 deformiert
sind und deshalb beide Elemente einen Gegendruck gegen die äußere und
die innere Fläche
des Halses 13 ausüben.
-
3 zeigt
einen horizontalen Querschnitt (entlang Linie A-A in 1)
der erfindungsgemäßen Schraubkappe 1,
der die Anordnung der Abstützsegmente 10 zeigt.
24 gleiche Segmente 10 sind entlang eines Kreises angeordnet,
der koaxial zu und innerhalb des inneren Kragens 9 verläuft. Die
Segmente 10 sind an dem unsegmentierten ringförmigen Kranz 11 vorgesehen
und durch Ausnehmungen 16 voneinander beabstandet, wobei
in dem dargestellten Beispiel ein Segmentwinkel eines Segments 10 etwa dem
6-fachen des Segmentwinkels einer Ausnehmung 16 entspricht,
d. h. der Segmentwinkel eines Segments beträgt etwa 13° und der Segmentwinkel einer
Ausnehmung beträgt
in etwa 2°.
Ferner sind in 3 der ringförmige Wulst 8 und
der äußere Kragen 7 sichtbar.
-
4A zeigt
eine Detailansicht eines vertikalen Querschnitts eines weiteren
Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Schraubkappe,
die für
Heißbefüllungsbehälter geeignet
ist. In den meisten Gesichtpunkten entspricht die Kappe 101 der Kappe
für CSD-Behälter, die
in Verbindung mit den 1 bis 3 beschrieben
worden ist. Deshalb konzentrieren wir uns im folgenden auf die Unterschiede
zu dem ersten Ausführungsbeispiel,
und wir werden nicht alle gemeinsamen Merkmale erläutern. Die
Bezugszeichen hinsichtlich des zweiten Ausführungsbeispiels sind mit einem
Offset von 100 im Vergleich zu den Bezugszeichen hinsichtlich
des ersten Ausführungsbeispiels
versehen. Der Hauptunterschied betrifft den inneren Kragen 109 und
die Abstützsegmente 110.
Die Länge
des ersten Abschnitts 109a des inneren Kragens 109,
der benachbart zu der Innenfläche 102a des
oberen Abschnitts der Kappe 101 ist, ist derart vergrößert, daß die Gesamthöhe des inneren
Kragens 109 etwa das 2,5-fache der Höhe des äußeren Kragens 107 beträgt. Die
anderen Abschnitte des inneren Kragens 109, nämlich die
konischen Abschnitte 109b, 109c, die die Auswölbung 109d bilden,
korrespondieren im allgemeinen zu ihren Gegenstücken aus dem ersten Ausführungsbeispiel.
-
Die
Höhe des
Abstützsegments 110 ist
entsprechend vergrößert, so
daß es
auf einer Höhe
endet, die mit dem unteren konischen Abschnitt 109c des
inneren Kragens 109 korrespondiert. Die Höhe des Abstützsegments 110 (inklusive
der Höhe
des ringförmigen
Kranzes 111) beträgt
in etwa das 0,85-fache der Länge
des inneren Kragens 109.
-
4B zeigt
den inneren und äußeren Kragen 107, 109 und
die Abstützstruktur 110, 111 für den inneren
Kragen 109, wenn die Kappe 101 auf die Flasche 112 aufgesetzt
ist. Wiederum umfaßt
die Flasche 112 einen Hals 113, der eine kreisförmige Öffnung 114 zum
Befüllen
und Ausgießen
aufweist. An seiner Außenseite
weist der Hals 113 ein Schraubgewinde 115 zum
Eingriff mit dem korrespondierenden Schraubgewinde 105 in
der Seitenwand 103 der Kappe 101 auf.
-
Während die
Kappe 101 auf die Flasche 112 aufgesetzt wird,
kontaktiert die Öffnung 114 zuerst die
Außenfläche des
inneren Kragens 109. Während die Öffnung 114 in
die Kappe eingeführt
wird, ändert sich
der Gegendruck des inneren Kragens 109 nur wenig, da die
Deformation hauptsächlich
in dem oberen Abschnitt 109a, benachbart zu dem Kopfabschnitt 102,
stattfindet. Nachdem die Öffnung 114 die Innenfläche des äußeren Kragens 107 gut
kontaktiert hat, wird sie vorsichtig von den benachbarten Oberflächen der
beiden Kragen 107, 109 hin zu ihrer gewünschten
Endposition geleitet, wobei die Außenfläche der Öffnung 114 fest von
der Innenfläche
des äußeren Kragens 107 abgestützt wird.
Die Innenfläche der Öffnung 114 wird
sowohl abgestützt
durch die Aufwölbung 109d als
auch durch die Innenfläche
des oberen Bereichs 109a des inneren Kragens 109.
-
Wiederum
kontaktiert die Innenfläche
des inneren Kragens 109 das Abstützsegment 110 erst, wenn
das Aufsetzen der Kappe 109 auf die Flasche 112 nahezu
vollendet ist, was zu einer Deformation des äußeren Kragens 107 führt. Letztendlich
resultiert dies wiederum in zwei zuverlässigen, unabhängigen Abdichtungen
gegen den inneren Kragen 109 und den äußeren Kragen 107,
ergänzt
durch eine dritte Abdichtung zwischen dem ringförmigen Wulst 108 und
der Frontfläche
der Öffnung 114.
-
Wenn
der Behälter
durch Abschrauben der Kappe geöffnet
wird, bleibt er in einer ersten Phase des Öffnungsprozesses verschlossen
aufgrund der großen
vertikalen Ausdehnung der Aufwölbung 109d des
inneren Kragens 109, die die Außenfläche der Öffnung 114 von der
Innenfläche 102a des
Kopfabschnitts 102 der Kappe 101 abdichtet. Dadurch
ist gewährleistet,
daß das
manipulationsanzeigende Band der Kappe zerstört wird, bevor die Außenluft
in die Flasche 112 einströmt.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die
Formen der unterschiedlichen Elemente der Schraubkappe können modifiziert
werden, insbesondere zur Anpassung an unterschiedliche Arten von
Behältern
oder wenn anderen Kunststoffe benutzt werden. Für eine gegebene Anwendung können sowohl
die Abdichtungseigenschaften als auch der Bedienungskomfort gleichzeitig
optimiert werden durch Modifizieren der Dimensionierung und der
Formen der Ausstülpungen,
die die Innenfläche
des Kopfabschnitts aufweist, insbesondere der inneren und äußeren Kragen
und der Abstützstruktur
für den
inneren Kragen. Beispielsweise wird die Flexibilität des inneren
Kragens verbessert, wenn der radiale Querschnitt des inneren Kragens
reduziert wird, der Segmentwinkel des Abstützelements reduziert und/oder
die Höhe
des Abstützelements
verringert wird.
-
Darüber hinaus
ist es möglich
eine weitere Abstützstruktur
für den äußeren Kragen
vorzusehen, der gleich der Abstützstruktur
des inneren Kragens ist. Bei bestimmten Anwendungen kann auf den
ringförmigen
Wulst zwischen dem inneren und dem äußeren Kragen verzichtet werden.
-
Zusammenfassend
kann festgestellt werden, daß die
Erfindung eine Schraubkappe hervorbringt, die das einfache Verschließen und
Wiederverschließen
und die zuverlässige
Abdichtung eines Behälters gewährleistet.