-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine unter Druck stehende Dose und
insbesondere ein Stirnende, das zur Verwendung auf einer unter Druck
stehenden Nahrungsmitteldose geeignet ist. Bei einer unter Druck stehenden
Nahrungsmitteldose wird das Nahrungsmittelprodukt in die Dose eingebracht
und unter Druck darin aufbewahrt. Der erhöhte Druck in der Dose wird
erreicht, indem man den Kopfraum oberhalb des Nahrungsmittelprodukts
mit Druck beaufschlagt.
-
Stand der Technik
-
Die
Beaufschlagung des Kopfraums mit Druck kann in einer Reihe von verschiedenen
Wegen erreicht werden. Zum Beispiel kann vor dem Verschließen mit
dem Stirnende ein Tröpfchen
flüssiges
Inertgas in die Dose eingebracht werden, wie in der
US 2894844 (PASST BREWING COMPANY),
14.07.1959 beschrieben. Die Flüssigkeit
verdunstet dann und das resultierende Gas setzt den Kopfraum unter
Druck. Alternativ kann nach dem Verschließen ein Teil der Dose irreversibel
nach innen gedrückt
werden, um durch zwangsweise Verringerung des Volumens des Kopfraums
die Kopfraumgase in ähnlicher
Weise unter Druck zu setzen. Diese Technik ist in der
EP 0521642 B (CARNAUDMETALBOX
PLC), 22.12.1996 beschrieben. Das Dokument
GB 2089191 A (TOYO SEIKAN
KAISHA LTD), 23.06.1982 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der
Vorteil einer Beaufschlagung einer Dose mit Druck besteht darin,
dass die Dose aus einem Metall von wesentlich dünnerer Schichtdicke hergestellt
werden kann, welches unter Normalbedingungen verformbar ist. Der Innendruck
in der unter Druck stehenden Dose stützt die Wände der Dose ab, wobei er für die zur Handhabung
und zum Transport erforderliche Steifigkeit sorgt.
-
Jedoch
hat eine Dose, deren Inhalt unter Druck gehalten wird, den Nachteil,
dass der Druck im Inneren der Dose beim erstmaligen Öffnen schnell
in die Atmosphäre
freigesetzt wird, und der Strom von freigesetzten Gasen eine Produktmenge
mit sich führen
kann. Dieses Problem wird als "Spritzen" bezeichnet und ist
für den Verbraucher
hochgradig unerwünscht.
Unter extremen Umständen
kann ein solches "Spritzen" explosive Kraft besitzen,
was die Dose gefährlich
macht. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Milderung
oder sogar der Beseitigung des "Spritzens" beim erstmaligen Öffnen einer
unter Druck stehenden Dose. Die Erfindung ist durch die Merkmale
des Anspruchs 1 definiert.
-
Das
Volumen des Kopfraums (des freien Raums zwischen der Oberfläche des
Produkts und der Dose) wird minimiert. Dies vermindert das Volumen
des beim erstmaligen Öffnen
aus der Dose freigesetzten, unter Druck stehenden Gases. Jedoch
haben die Erfinder gefunden, dass die Höhe des Kopfraums an dem Punkt des
ersten Öffnens
(d. h. dem Punkt, an dem die Dose Atmosphärendruck ausgesetzt wird) maximiert
werden sollte. Man hat gefunden, dass die Höhe des Kopfraums am Punkt des
ersten Öffnens
bei der Feststellung, ob die Dosen "spritzen" wird, wenn sie von einem Benutzer geöffnet wird,
entscheidend ist.
-
Konventionelle
Nahrungsmitteldosen umfassen einen Hohlkörper, in dem das Produkt aufbewahrt wird,
und mindestens ein Stirnende, das mit dem freien Rand des Körpers verbunden
ist, üblicherweise
durch Falzen und insbesondere durch eine als Doppelfalzen bekannte
Technik. Konventionelle Stirnenden umfassen ein ebenes plattenartiges
Mittenfeld, das mit einem Falzteil (häufig als "Deckelhaken" bezeichnet) über eine Verschließkopflippe
verbunden ist, die während
des Doppelfalzprozesses einen Verschließkopf abstützt. An der Basis der Verschließkopflippe
ist normalerweise ein konkaver Verstärkungswulst (bei Betrachtung
von der Außenseite
der Dose her) vorgesehen, um das Stirnende zu verstärken und
den Falz abzustützen.
Konventionelle Dosenöffner
durchstechen die Dose als erstes an einem Punkt, der zum Verstärkungswulst
benachbart ist oder innerhalb desselben liegt. Es können auch
weitere flache Wülste
auf der Wand des Dosenkörpers und/oder
auf dem Stirnende vorgesehen sein, um die Dose zu verstärken.
-
Dementsprechend
stellt die Erfindung eine unter Druck stehende Dose bereit, umfassend
einen verschlossenen Behälter
mit einem Zugangsbereich, an dem der verschlossene Behälter als
erstes geöffnet
wird, und ein Produkt, das eine Produktoberfläche und einen Kopfraum definiert,
wobei das innerhalb des verschlossenen Behälters eingeschlossene Produkt
mit dem Kopfraum in Fluidverbindung mit dem Zugangsbereich angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass der verschlossene Behälter angepasst
ist, um das Volumen des Kopfraums zu minimieren, während die
Höhe des
Kopfraums oberhalb der Produktoberfläche am Zugangsbereich maximiert
wird.
-
Konventionell
wird das Volumen des Kopfraums in einer Dose minimiert, weil jegliches
nicht für
Produkt verwendetes Volumen in der Dose Platz vergeudet und von
Verbrauchern schlecht aufgenommen wird. Bei einer unter Druck stehenden
Dose ist das Volumen des Kopfraums besonders wichtig, weil dieser "Raum" das unter Druck
stehende Gas enthält,
das die Dose unter Druck setzt und beim erstmaligen Öffnen der
Dose in die Atmosphäre
freigesetzt werden muss. Die Erfinder haben gefunden, dass die Höhe des Kopfraums
an dem Punkt des ersten Öffnens
für die
Spritzeigenschaften der Dose besonders wichtig ist und maximiert
werden sollte, um die Gefahr eines unakzeptablen Spritzens zu verringern.
Daher wird die Gestaltung der Dose einen Kompromiss zwischen der
Minimierung des Volumens des Kopfraums aus den oben erörterten
Gründen und
einer Maximierung des Abstands zwischen der Oberfläche des
Produkts und dem Punkt des ersten Öffnens der Dose beinhalten,
um die Wahrscheinlichkeit/das Maß des Spritzens zu verringern.
Dies kann erreicht werden, indem man die Höhe des Kopfraums innerhalb
eines Zugangsbereichs vergrößert, während man
die Höhe/das
Volumen des Kopfraums außerhalb
des Zugangsbereichs verkleinert.
-
Dort,
wo eine Dose unter Verwendung eines konventionellen Dosenöffners geöffnet wird,
oder dort, wo das Dosenstirnende ein sogenanntes "leicht zu öffnendes
Stirnende" (d. h.
EOLE®)
ist, wird die Dose üblicherweise
zum den Umfangsrand des Dosenstirnendes hin geöffnet. In dieser Situation
kann der mittlere Teil des Stirnendes eingebuchtet sein, so dass
er zur Oberfläche
des Produkts eng benachbart ist oder diese sogar berührt. Dies
gestattet es, das Kopfraumvolumen zu minimieren, während sichergestellt
wird, dass die Höhe des
Kopfraums am Punkt des ersten Öffnens
ausreichend groß ist,
um ein Spritzen zu verhindern oder das Maß des Spritzens zumindest signifikant
zu verringern.
-
Die
Erfinder führten
eine Reihe von Versuchen aus, wobei sie konventionelle Dosen mit
zwei verschiedenen Arten von Stirnenden (EOLE
® – leicht
zu öffnendes
Stirnende und NEO – nicht
leicht zu öffnendes
Stirnende), verschiedene Grade von Kopfraumdruck und eine Höhe des Kopfraums
am Punkt des ersten Öffnens von
8 mm verwendeten. Eine Kopfraumhöhe
von 8 mm wurde als guter Mittelwert der Kopfraumhöhe gewählt, die
in den meisten konventionellen Nahrungsmitteldosen vorgesehen ist.
Sämtliche
Versuche wurden bei einer Umgebungstemperatur von 25°C ausgeführt; man
ließ die
gefüllten
Dosen vor dem Öffnen
mindestens ½ Stunde
stehen, und die NEO-Proben
wurden unter Verwendung eines normalen Schmetterlings-Dosenöffners geöffnet. Das
Maß des
Spritzens aus der Dose beim erstmaligen Öffnen wurde aufgezeichnet,
indem man ein Blatt weißes
Papier über
das Stirnende der Dose hielt, um jegliche Produktspritzer, die ausgestoßen wurden, aufzufangen.
Dieser Versuch wird als Weißer-Handschuh-Test
(WGT) bezeichnet. Der Versuch soll den Grad des Spritzens wiedergeben,
den ein Benutzer erfahren würde,
wenn er die Dose öffnen
würde,
während
er weiße
Handschuhe trägt.
Der Versuch wird als erfolgreich angesehen, wenn der Benutzer die
Dose öffnen
konnte, ohne dass Markierungen die Handschuhe verunstalten. Die
Ergebnisse der Versuche sind in Tabelle 1 (unten) dargestellt. Tabelle 1
| Dose | Art
von Stirnende | Druck
psi (bar) | Kopfraumhöhe (mm) | Produkt | WGT | Kommentare |
| 1 | EOLE | 5(0,34) | 8 | Wasser | Durchgef. | Tröpfchen ausgestoßen |
| 2 | EOLE | 5(0,34) | 8 | Wasser | Bestanden | |
| 3 | EOLE | 5(0,34) | 8 | Wasser | Bestanden | |
| 1 | EOLE | 10(0,69) | 8 | Wasser | Durchgef. | Tröpfchen ausgestoßen |
| 2 | EOLE | 10(0,69) | 8 | Wasser | Durchgef. | Wasserspritzer |
| 3 | EOLE | 10(0,69) | 8 | Wasser | Durchgef. | Wasserspritzer |
| 1 | EOLE | 15(1,03) | 8 | Wasser | Durchgef. | Großer Wasserspritzer |
| 2 | EOLE | 15(1,03) | 8 | Wasser | Durchgef. | Explosives Öffnen |
| 3 | EOLE | 15(1,03) | 8 | Wasser | Durchgef. | Großer Wasserspritzer |
| 1 | NEO | 5(0,34) | 8 | Wasser | Bestanden | |
| 2 | NEO | 5(0,34) | 8 | Wasser | Durchgef. | Wasserspritzer |
| 3 | NEO | 5(0,34) | 8 | Wasser | Durchgef. | Wasserspritzer |
| 1 | NEO | 10(0,69) | 8 | Wasser | Bestanden | |
| 2 | NEO | 10(0,69) | 8 | Wasser | Durchgef. | Wasserspritzer |
| 3 | NEO | 10(0,69) | 8 | Wasser | Durchgef. | Großer Wasserspritzer |
| 1 | NEO | 15(1,03) | 8 | Wasser | Bestanden | |
| 2 | NEO | 15(1,03) | 8 | Wasser | Durchgef. | Großer Wasserspritzer |
| 3 | Wie
NEO | 15(1,03) | 8 | Wasser | Durchgef. | Großer Wasserspritzer |
-
Wie
durch diese Ergebnisse gezeigt wird, ist für beide Arten von Stirnenden
das "Spritzen" selbst beim niedrigsten
Grad der Druckbeaufschlagung von 5 psi (0,34 bar) problematisch.
Bei höheren
Graden der Druckbeaufschlagung wird das "Spritzen" unakzeptabel.
-
Dieselbe
Reihe von Versuchen wurde dann für
eine Kopfraumhöhe
am Punkt des ersten Öffnens
von 12 mm und eine Kopfraum-Druckbeaufschlagung von 10 psi (0,69
bar) und 15 psi (1,03 bar) ausgeführt, wobei wieder dieselbe
Art von konventionellen Dosen und Stirnenden benutzt wurde. Die
Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
| Dose | Art
von Stirnende | Druck
psi (bar) | Kopfraumhöhe (mm) | Produkt | WGT | Kommentare |
| 1 | EOLE | 10(0,69) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen/Kein Wasser |
| 2 | EOLE | 10(0,69) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen/Kein Wasser |
| 3 | EOLE | 10(0,69) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen/Kein Wasser |
| 1 | EOLE | 15(1,03) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen/Dampf? |
| 2 | EOLE | 15(1,03) | 12 | Wasser | Durchgef. | Wasser
ausgestoßen |
| 3 | EOLE | 15(1,03) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen/Kein Wasser |
| 1 | NEO | 10(0,69) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen /Tröpfchen |
| 2 | NEO | 10(0,69) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen/Tröpfchen |
| 3 | NEO | 10(0,69) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen /Tröpfchen |
| 1 | NEO | 15(1,03) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen /Tröpfchen |
| 2 | NEO | 15(1,03) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen /Tröpfchen |
| 3 | NEO | 15(1,03) | 12 | Wasser | Bestanden | Kein
Spritzen/Tröpfchen |
-
Durch
Vergleich der Ergebnisse aus den Tabellen 1 und 2 oben kann man
sehen, dass eine Kopfraumhöhe
von 12 mm am Zugangsbereich/Punkt des ersten Öffnens das Maß des Spritzens
sowohl bei EOLE- und NEO-Stirnenden signifikant verringert. Wie
erwartet, führt
eine geringere Druckbeaufschlagung des Kopfraums zu niedrigeren
Graden an Spritzen.
-
Diese
Theorie funktioniert gut für
flüssige
Produkte (d. h. Wasser) oder in einer Flüssigkeit enthaltene Produkte
(zum Beispiel Gemüse
in Salzlake), jedoch sind mit viskoseren Produkten (zum Beispiel
Chili con Carne und Tiernahrung) weitere Probleme festgestellt worden.
Wenn diese Produkte während
des Transports, der Handhabung usw. geschüttelt oder in einer umgedrehten
Position gelagert werden, braucht das Produkt länger, um mit dem Kopfraum in Verbindung
mit dem Zugangsbereich zu treten, und in einigen Fällen mag
dies nie stattfinden. Unter diesen Umständen ist es wahrscheinlich,
dass mindestens etwas Produkt innerhalb des Zugangsbereichs zurückgehalten
wird, der die größere Kopfraumhöhe am Punkt
des ersten Öffnens
aufweist. Folglich hat man gefunden, dass Behälter, die mit solchen viskosen
Produkten gefüllt
sind, beim ersten Öffnen des
Behälters
spritzen, obwohl die Dose an diesem Punkt eine maximierte Kopfraumhöhe besitzt.
-
Um
ein besseres Verständnis
dieser Erscheinung zu erlangen, wurde eine durchsichtige Dose mit
verschiedenen Produkten befüllt,
um die Wirkung des Produkts auf das Öffnen der Dose zu beobachten.
Es wurde beobachtet, dass die Oberflächenspannung von dickeren Produkten
bewirkt, dass die Produktoberfläche
an der Seitenwand der Dose nach oben kriecht, was die Gesamt-Kopfraumhöhe am Punkt
des ersten Öffnens verringert.
-
Jedoch
können
dieselben Oberflächenspannungskräfte dieser
dickeren Produkte auch genutzt werden, um dieses Problem durch die
sorgfältige
Platzierung von Anziehungsmerkmalen innerhalb des Kopfraums, jedoch
außerhalb
des Zugangsbereichs zu mildern. Wenn eine Einbuchtung vorgesehen
ist, die sich in den Kopfraum der Dose erstreckt, so dass sie die
Oberfläche
des Produkts berührt
oder sich eng an diese annähert,
werden solche viskosen Produkte dazu neigen, zur Einbuchtung hin
angezogen zu werden, die als "Anziehungsmerkmal" wirkt und das Produkt
vom Zugangsbereich wegzieht, wobei die Höhe des Kopfraums am Punkt des
ersten Öffnens
weitgehend frei bleibt.
-
Außerdem hat
man gefunden, dass der auf der Oberfläche des Produkts gebildete
Meniskus einen "Meniskussprung" in Richtung solcher
Anziehungsmerkmale macht, selbst wenn sie sich nicht im Kontakt
mit der Produktoberfläche
befinden. Daher wird das Anziehungsmerkmal noch immer Produkt vom
Zugangsbereich wegziehen, was die Kopfraumhöhe in diesem Bereich vergrößert, vorausgesetzt,
dass es sich weit genug in Richtung der Produktoberfläche erstreckt,
um es zu erlauben, dass der Meniskus einen "Meniskussprung" zu ihm hin macht. Die Viskosität und Zusammensetzung
des Produkts werden die Spaltgröße zwischen
der Produktoberfläche
und dem Anziehungsmerkmal und daher die Größe des "Meniskussprungs" bestimmen, den die Produktoberfläche machen
wird.
-
Bei
einer alternativen Ausführungsform
werden die Dose/das Stirnende so angepasst, dass beim erstmaligen Öffnen (ungeachtet
der Kopfraumhöhe/des
Volumens beim Befüllen
der Dose) die Dose/das Stirnende einer Volumenzunahme des Kopfraums
Rechnung trägt
und die Dose nicht zur Atmosphäre
hin entlüftet, bis
das Stirnende um eine vorbestimmte Höhe über die Oberfläche des
Produkts angehoben worden ist. Dies kann erreicht werden, indem
man eine Dose/ein Stirnende mit einem Gewinde vorsieht, bei denen
das Gewindeprofil abgewandelt ist, um es zu gestatten, dass das
Stirnende in Bezug zum Dosenkörper
angehoben wird, bevor es schließlich
abgeschraubt und der Kopfraum zur Atmosphäre hin entlüftet wird.
-
Diese
Anordnung hat mehrere Vorteile. Die Dose kann bis zu konventionellen
Füllhöhen gefüllt werden,
wobei ein Kopfraum verbleibt, der unter Druck steht. Während des Öffnens schraubt
ein Benutzer einfach das Stirnende ab. Das Gewindeprofil ist so
modifiziert, dass während
des Abschraubens das Stirnende zuerst in Bezug zum Dosenkörper angehoben
wird, ohne zur Atmosphäre
hin zu entlüften.
Dies vergrößert das
Volumen des Kopfraums, wodurch ein Teil des Innendrucks in der Dose
entlastet wird. Auch wird die Höhe
des Kopfraums, bevor die Dose erstmalig geöffnet wird (d. h. wenn die
Kopfraumgase zur Atmosphäre
hin entlüften),
vergrößert. Diese
beiden Wirkungen minimieren ein "Spritzen".
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt
einen seitlichen Schnitt durch eine konventionelle Nahrungsmitteldose
mit einem nicht leicht zu öffnenden
Ende (NEO), der die Höhe
des Kopfraums (h) am Punkt des ersten Öffnens angibt.
-
2 zeigt
einen seitlichen Schnitt durch eine Nahrungsmitteldose gemäß der Erfindung,
die ein Anziehungsmerkmal aufweist, das die Oberfläche des
Produkts berührt.
-
3 zeigt
eine alternative Ausführungsform
gemäß der Erfindung,
die ein Anziehungsmerkmal aufweist, das dazu bestimmt ist, sich
an die Oberfläche
des Produkts anzunähern,
diese jedoch nicht zu berühren, wobei
das Prinzip des "Meniskussprungs" veranschaulicht
wird.
-
4 zeigt
eine andere Ausführungsform
gemäß der Erfindung,
die ein Ende mit einer stufenförmigen Ausbildung
aufweist, das dazu bestimmt ist, eine verbesserte Festigkeit zu
liefern.
-
5 zeigt
eine auseinandergezogene Ansicht einer anderen Ausführungsform
gemäß der Erfindung, mit
einer Dose, die einen Körper
und einen Deckel umfasst, welche durch eine modifizierte Schraubgewinde- und
Vorsprung-Anordnung miteinander verbunden sind.
-
6 zeigt
eine Seitenansicht durch einen Teil der Dose entsprechend 5,
wobei sich der Deckel auf dem Dosenkörper in seiner geschlossenen
Position befindet (wobei die Höhe
des Kopfraums h angezeigt wird).
-
7 zeigt
eine andere Seitenansicht durch einen in den 5 und 6 dargestellten
Teil der Dose, wobei sich der Deckel auf dem Dosenkörper in
seiner teilweise offenen Position befindet (wobei die vergrößerte Kopfraumhöhe h' angezeigt wird).
-
8 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
der bei der Dose entsprechend den 5 bis 7 verwendeten Schraubgewindeanordnung.
-
9 zeigt
eine Seitenansicht durch einen Teil der Dose gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, wobei sich der Deckel auf dem Dosenkörper in
seiner geschlossenen Position befindet. Bei dieser Ausführungsform
weist die Dose eine Körperdichtung
nach Art eines gleitenden O-Rings auf.
-
10 zeigt
eine Seitenansicht durch einen Teil der in 9 dargestellten
Dose, wobei sich der Deckel in seiner teilweise offenen, angehobenen
Position befindet.
-
11 zeigt
eine Seitenansicht durch einen Teil der Dose gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, wobei sich der Deckel auf dem Dosenkörper in
seiner geschlossenen Position befindet. Bei dieser Ausführungsform
ist die gleitende Dichtung auf dem Rand des Deckels vorgesehen.
-
12 zeigt
eine Seitenansicht durch einen Teil des in 11 dargestellten
Deckels, wobei sich der Deckel in seiner teilweise offenen, angehobenen
Position befindet.
-
Zur
Erleichterung der Bezugnahme werden gleiche Merkmale über die
Zeichnungen hinweg unter Verwendung derselben Bezugszeichen bezeichnet.
-
Bezug
nehmend auf 1, weist eine konventionelle
Nahrungsmitteldose 1 einen Körper 2 und mindestens
ein Stirnende 3 auf, das mit dem offenen Ende des Körpers 2 durch
einen Falz 4, normalerweise einen Doppelfalz, verbunden
ist. Die Nahrungsmitteldose 1 kann entweder die Form einer
2-teiligen Dose annehmen, bei welcher der Körper 2 als Fußende und
integrale Seitenwand produziert wird, oder einer 3-teiligen Dose,
bei welcher die Seitenwand die Form eines offenen Zylinders annimmt,
und bei welcher dann auf beide Enden der zylindrischen Seitenwand
getrennte Stirnenden aufgefalzt werden. Ein Fußende wird vor dem Befüllen mit
Produkt 5 auf eines der offenen Enden des Zylinders aufgefalzt,
und danach wird das zweite obere Stirnende auf das andere Ende der
zylindrischen Seitenwand aufgefalzt.
-
Der
Körper 2 (umfassend
die Seitenwand und den Fuß)
wird bis zu einer vorbestimmten Füllhöhe mit einem Produkt 5 befüllt. Dort,
wo das Produkt 5 flüssig
ist, wird die Produktoberfläche 5 einen
Meniskus bilden, der im Wesentlichen eben ist. Aufgrund von Oberflächenspannungseffekten
wird die Produktoberfläche 55 dazu
neigen, die Seitenwand des Körpers 2 bis
zu einem Punkt 52, wo die Produktoberfläche 55 auf die Seitenwand
des Körpers 2 stößt, hinaufzukriechen.
Der freie Raum zwischen der Produktoberfläche 55 und dem Stirnende 3 wird
als Kopfraum 7 bezeichnet und ist mit Gas (normalerweise
Luft oder einem Inertgas) gefüllt. Bei
einer unter Druck stehenden Nahrungsmitteldose ist es dieser Kopfraum 7,
der unter Druck steht.
-
Konzentriert
man sich nun auf das obere Stirnende 3 der Dose, dessen
Umfangsrand zusammen mit dem offenen Ende des Körpers 2 zu dem Doppelfalz 4 umgeschlagen
ist. Das Stirnende 3 weist einen radial einwärts von
dem Falz 4 angeordneten, nach innen zu konkaven Verstärkungswulst 6 auf,
der das Stirnende 3 verstärkt. Konventionelle Dosenöffner durchstechen
die Dose 1 entweder an der Basis des Verstärkungswulstes 6 oder
durch die Seitenwand des Körpers
an der Basis des Falzes 4.
-
Betrachtet
man einen konventionellen Dosenöffner,
der die Dose zuerst an der Basis des Verstärkungswulstes 6 durchsticht,
so lehrt die Erfindung, dass die Kopfraumhöhe h zwischen dem Punkt des
ersten Öffnens
(d. h. dem Punkt, an dem der Dosenöffner die Dose als erstes durchsticht)
und der Produktoberfläche 55 so
groß wie
möglich
sein sollte, wenn ein "Spritzen" vermieden werden
soll. Jedoch ist es auch bekannt, dass bei einer unter Druck stehenden
Nahrungsmitteldose ein großes
Kopfraumvolumen unerwünscht
ist, weil ein großes
Kopfraumvolumen die Entlüftung
eines größeren Gasvolumens
notwendig macht, bevor der Druck in der Dose Atmosphärendruck
erreicht. Ein großer
Kopfraum 7 wird auch von Verbrauchern schlecht aufgenommen,
die sich durch die Tatsache betrogen fühlen, dass die Dose 1 nicht
so voll wie ursprünglich
angenommen ist. Daher muss ein Kompromiss erreicht werden zwischen
einer Maximierung der Höhe
h des Kopfraums 7, während
gleichzeitig das Gesamtvolumen des Kopfraums 7 in der Dose 1 kontrolliert
wird.
-
Nunmehr
Bezug nehmend auf 2, kann eine Nahrungsmitteldose 1 gemäß der Erfindung
ebenfalls eine Konfiguration aus einem Körper 2, einem Stirnende 3,
einem Falz 4 und einem Verstärkungswulst 6 aufweisen,
wie oben beschrieben. Jedoch ist die Dose 1 zusätzlich mit
einem oder mehreren Anziehungsmerkmalen 11 versehen, die
das Produkt 5 vom Punkt des ersten Öffnens (an der Basis des Verstärkungswulstes 6)
wegziehen, wodurch an diesem Punkt eine deutliche Kopfraumhöhe h aufrechterhalten
wird. Das Anziehungsmerkmal 11 umfasst eine Einbuchtung,
die so bemessen und angeordnet ist, dass sie die Oberfläche 55 des
Produkts 5 berührt.
Die Produktoberfläche 55 wird
durch Oberflächenspannungskräfte zum
Anziehungsmerkmal 11 hin angezogen, wodurch ein Meniskus
mit Anziehungspunkten 51 und 52 gebildet wird.
Dieser zieht Produkt 5 von dem Punkt weg, an dem die Dose
zuerst durchstochen wird (an der Basis des Verstärkungswulstes 6).
Die Einbuchtung (Anziehungsmerkmal 11) weist auch den Vorteil
auf, dass sie das Gesamtvolumen des Kopfraums 7 verringert,
was das Volumen des unter Druck stehenden Gases vermindert, das
entlüftet
wird, wenn die Dose 1 erstmalig geöffnet wird.
-
3 zeigt
eine andere Ausführungsform
der Erfindung, bei der das Prinzip eines Anziehungsmerkmals 11 angewandt
worden ist. Die Nahrungsmitteldose 1 umfasst einen Körper 2 und
ein Stirnende 3, die durch einen Doppelfalz 4 dicht
miteinander verbunden sind. Wie zuvor beschrieben, weist die Dose
einen Verstärkungswulst 6 auf,
und viele konventionelle Dosenöffner-Konstruktionen
sind dazu bestimmt, die Nahrungsmitteldose 1 zuerst an
der Basis dieses Wulstes 6 zu durchstechen. Die Dose 1 ist
bis zu einer vorbestimmten Höhe
mit einem Produkt 5 gefüllt.
Ein Teil des Dosenstirnendes 3, der im Abstand radial einwärts vom
Verstärkungswulst 6 angeordnet
ist, ist nach innen zu um ein Maß eingebuchtet, das ausreichend
ist, um sich an die Oberfläche
des Produkts 5 anzunähern,
diese jedoch nicht zu berühren.
Bei dieser Ausführungsform
berührt das
Anziehungsmerkmal 11 die Oberfläche 55 des Produkts 5 nicht,
nähert
sich jedoch ausreichend eng an diese an, dass die Anziehung der
Produktoberfläche 55 zum
Anziehungsmerkmal 11 bewirkt, dass die Produktoberfläche 55 einen "Meniskussprung" 50 macht,
der den Spalt zwischen der Produktoberfläche 55 und dem tiefsten
Punkt des Anziehungsmerkmals 11 überbrückt. Dieser Meniskussprung 50 zieht
ein sogar noch größeres Volumen
an Produkt 5 weg vom Punkt des ersten Öffnens 6, wobei sichergestellt
wird, dass der Kopfraum 7 an diesem Punkt frei bleibt.
-
4 zeigt
eine andere Ausführungsform
einer unter Druck stehenden Nahrungsmitteldose 1, bei der dieses
Prinzip angewandt worden ist. Die Nahrungsmitteldose 1 umfasst
einen Körper 2 und
ein Stirnende 3, die durch einen Doppelfalz 4 dicht
miteinander verbunden sind. Wiederum weist das Stirnende einen Verstärkungswulst 6 und
eine im Abstand radial einwärts
davon angeordnete Einbuchtung auf, die als Anziehungsmerkmal 11 wirkt.
Bei dieser Ausführungsform
wird das Anziehungsmerkmal 11 von einer Reihe von Einbuchtungen
(Wülsten)
im Dosenstirnende (3) gebildet, das annähernd die Form einer Kurve
C besitzt. Von der Herstellung von Druckbehältern her ist es bekannt, dass
eine gewölbte
Gestalt (entweder konkav oder konvex) die größte Festigkeit besitzt, um
einen Druck auszuhalten. Die Ausbildung einer stabilen Kuppel ist
schwierig, wenn dünnes
Metall verwendet wird (wie dies bei der Herstellung von Nahrungsmitteldosen
der Fall ist). Jedoch gibt es bereits Technologie zur Bereitstellung
komplexer Wulstprofile in Dosenstirnenden, und diese Technologie
kann angewandt werden, um ein Stirnende 3 mit dem in 4 dargestellten
Profil zu erzeugen. Indem man die Form und Position der Stufen anpasst,
kann bewirkt werden, dass sich die im Dosenstirnende 3 erzeugte
Einbuchtung an die Kurve C annähert,
was dem Stirnende 3 einige der Festigkeitsvorteile eines gewölbten Stirnendes
verleiht, während
es sich einfacher und preiswerter mit hoher Geschwindigkeit aus
relativ dünnem
Metall herstellen lässt.
-
Die 5 bis 8 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, die angepasst ist, um den Effekt des "Spritzens" zu mildern, wenn
die Dose 1 erstmalig geöffnet
wird. Bei dieser Ausführungsform
ist die Produktfüllhöhe weniger
entscheidend, weil die Öffnungsanordnung
dazu bestimmt ist, das Stirnende 3 im Bezug zum Körper 2 anzuheben,
bevor man die Dose zum ersten Mal entlüften lässt. Indem man das Stirnende 3 während des Öffnens auf
dem Körper 2 anhebt,
wird das Innenvolumen der Dose 1 vergrößert, und dadurch wird der
Innendruck verringert (wie in den 6 und 7 dargestellt).
Außerdem
wird während
des Öffnungsvorgangs
am Punkt des ersten Öffnens
die notwendige Höhe
des Kopfraums h' erzeugt
(siehe 7).
-
Die
Dose 1 kann einen Körper 2 und
einen Deckel 3 umfassen, die durch eine Schraubgewindeanordnung
miteinander verbunden sind. Die Schraubgewindeanordnung ist derart
modifiziert, dass sich der Deckel 3 während des Losschraubens um
ein festgelegtes Maß nach
oben bewegen kann. Dies vergrößert das
Innenvolumen der Dose und verringert daher ihren Innendruck, ohne
dass die Gase im Kopfraum 7 entlüftet werden.
-
Bezug
nehmend auf 8, nimmt die modifizierte Gewindeanordnung
die Form von einem auf einem von dem Körper 2 oder dem Deckel 3 mitgeführten Vorsprung 43 und
von einem oder mehreren, auf dem anderen von dem Körper 2 oder
dem Deckel 3 mitgeführten
Gewinden 42 an. In 5 ist der
Vorsprung 43 als vom Deckel 3 mitgeführt dargestellt,
und eine Mehrzahl von Gewinden 42 sind auf dem Körper 2 begrenzt
dargestellt.
-
Bezug
nehmend auf 8, nimmt das Gewinde 42 eine "z-förmige" Form an, die zwei
Gewindeabschnitte 421 aufweist, die durch einen vertikalen
Hubabschnitt 422 miteinander verbunden sind. Die beiden Gewindeabschnitte 421 dienen
demselben Zweck wie ein konventionelles Schraubgewinde, und der
Hubabschnitt 422 ist der im Wesentlichen vertikale Abschnitt
des Gewindes 42, der es gestattet, den Deckel 3 in
Bezug zum Körper
anzuheben, ohne den Behälter
zu entlüften.
Wie in 8 dargestellt, braucht der vertikale Hubabschnitt 422 nicht
exakt vertikal sein, sondern ist tatsächlich steil geneigt. Der Grund
dafür besteht
darin, dass ein vertikaler Abschnitt 422 für die gewünschte Anhebung
sorgen würde,
das Stirnende 3 jedoch dazu neigen würde, sich mit einem Ruck nach
oben zu bewegen, was dem Benutzer, der den Behälter öffnet, einen Schlag versetzen
würde.
Außerdem
kann dieser Schlag zu einer Verlagerung des Vorsprungs 43 aus
dem Gewinde 42 führen.
-
Wenn
der Vorsprung 43 aus dem Gewinde 42 verlagert
wird, kann der Deckel 3 mit ausreichender Kraft vom Behälter weggeschossen
werden, um den Benutzer zu verletzen.
-
Aus 8 kann
man auch sehen, dass die Abschlussenden des Gewindeabschnitts 42 geformt
sind, um ein Rückhaltemerkmal 425 bereitzustellen.
Am unteren Abschlussende des Gewindes 42 (wo der Vorsprung 43 angeordnet
ist, wenn der Deckel 3 ganz geschlossen ist) hält das Rückhaltemerkmal 425 den
Vorsprung 43 fest und verhindert ein übermäßiges Festziehen des Deckels 3,
wenn er auf den Körper 2 geschraubt
wird. Am oberen Abschlussende des Gewindes (wo der Vorsprung 43 angeordnet
ist, kurz bevor der Behälter
erstmalig geöffnet
wird) hält
das Rückhaltemerkmal 425 den
Vorsprung 43 auf dem Schraubgewinde 42 und verhindert,
dass der Deckel aus dem Behälter
ausgestoßen
wird, bevor die Gase im Inneren aus dem Behälter entlüftet worden sind.
-
Wie
in 6 dargestellt, wird zwischen dem Körper 2 und
dem Deckel 3 der Dose unter Verwendung einer Dichtungsmasse 8 eine
Dichtung gebildet. Die Dichtungsmasse 8 bildet eine Flächendichtung 84 zwischen
dem Deckel 3 und dem Körper 2 der
Dose. Wenn der Deckel 3 verdreht wird, bewegen sich die
Vorsprünge 43 sehr
schnell die Schräge
auf dem Gewinde 42 nach oben, bevor sie am Rückhaltemerkmal 425 anhalten.
Die Dichtungsmasse-Flächendichtung 84 wird
aufgebrochen, da jedoch die Volumenausdehnung der Dose sehr schnell
stattfindet, wird der Innendruck verringert, bevor eine Entlüftung stattfinden
kann. Dieser Effekt verringert die Menge an Produkt 5 stark,
die in den anschließend
entlüftenden
Gasen mitgerissen wird.
-
Die 9 und 10 zeigen
eine alternative Ausführungsform
einer Schraubdose gemäß der Erfindung.
Die Gewinde-/Vorsprung-Anordnung ist dieselbe wie diejenige, die
in den 5 bis 8 dargestellt ist. Jedoch weist
bei dieser Ausführungsform
der Deckel einen erweiterten Teil 35 auf, der von einem
weiteren Durchmesser als der Rest des Deckels 3 ist. Die
Dichtung zwischen dem Körper 2 und
dem Deckel 3 der Dose wird von einer gleitenden Körperdichtung 85 bereitgestellt,
die sich um den Umfang des offenen Endes des Körpers 3 herum erstreckt.
Die gleitende Körperdichtung 85 verhindert
eine Entlüftung
der Dose, bis der Vorsprung 43 das "offene" Ende des Gewindes 42 erreicht
und der Deckel 3 bis zu dem Punkt angehoben worden ist,
an dem der erweiterte Teil 35 das offene Ende des Körpers 2 passiert.
An diesem Punkt kann jeglicher Restdruck in der Dose (der nach der
durch das Anheben des Deckels 3 verursachten Volumenausdehnung
verbleibt) in die Atmosphäre
entlüftet
werden (wie durch die Pfeile in 10 angezeigt).
-
Die 11 und 12 zeigen
eine andere Ausführungsform
einer Schraubdose gemäß der Erfindung.
Wieder ist die Gewinde-/Vorsprung-Anordnung dieselben, wie diejenige,
die in den 5 bis 10 dargestellt
ist, und der Deckel weist einen erweiterten Teil 35 auf,
der von einen weiteren Durchmesser als der Rest des Deckels 3 ist
(wie in den 9 und 10 dargestellt).
Eine gleitende Deckeldichtung 86 ist vorgesehen, um den
Körper 2 und
den Deckel 3 der Dose während
des Öffnens
gegeneinander abzudichten. Die gleitende Deckeldichtung 86 wird
gebildet, indem man Dichtungsmasse um die Innenseite eines Teils
der oberen Wand und der Seitenwand des Deckels 3 herum
einbringt, und verhindert eine Entlüftung der Dose, bis der Vorsprung 43 das "offene" Ende des Gewindes 42 erreicht
und der Deckel 3 bis zu dem Punkt angehoben worden ist,
an dem der erweiterte Teil 35 das offene Ende des Dosenkörpers 2 passiert.
An diesem Punkt kann jeglicher Restdruck in der Dose (der nach der
durch das Anheben des Deckels 3 verursachten Volumenausdehnung
verbleibt) in die Atmosphäre
entlüftet
werden (wie durch die Pfeile in 12 angezeigt).
-
Obwohl
die in den 5 bis 12 dargestellte
Schraubgewinde-/Vorsprung-Anordnung
eine Ausdehnung des Innenvolumens der Dose und daher eine Entlastung
von einem Teil des Innendrucks erlaubt, ist es noch immer wichtig,
dass jeglicher restliche Überdruck
in der Dose sicher zur Atmosphäre
hin entlüftet
werden kann, bevor die Dose geöffnet
wird. Obwohl die 5 bis 12 Beispiele
zeigen, bei denen die Gewindeanordnung ein Gewinde 42 und
einen Vorsprung 43 umfasst, der angeordnet ist, um sich
am Gewinde 42 entlang zu bewegen, ist für den Fachmann weiter ersichtlich,
dass dies durch eine Anordnung miteinander zusammenwirkender Schraubgewinde
oder durch irgendein anderes System ersetzt werden könnte, das
eine kontrollierte Vergrößerung des
Volumens/Kopfraums des Behälters
gestattet, während
sie eine unkontrollierte Entlüftung
verhindert.
-
Schließlich ist
der Deckel 3 bei den in den 9 bis 12 dargestellten
Anforderungen so beschrieben, als dass er einen erweiterten Teil 35 aufweist.
Jedoch wird der Fachmann verstehen, dass der erweiterte Teil auf
dem Deckel durch einen verjüngten
Abschnitt des offenen Endes des Körpers ersetzt werden kann. Alternativ
kann die Gewindeanordnung ein Innengewinde auf dem Dosenkörper umfassen,
und der Deckel kann die Form eines Stopfens annehmen. In diesem
Fall kann der erweiterte Teil am offenen Ende des Körpers statt
auf dem Deckel vorgesehen sein.