DE69502553T2

DE69502553T2 - Schraubkappe mit eingelegter Dichtung

Info

Publication number: DE69502553T2
Application number: DE69502553T
Authority: DE
Inventors: Bernard Guglielmini
Original assignee: Rical SA
Current assignee: Rical SA
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2015-07-20
Also published as: ES2116696T3; CA2154108A1; AU2505095A; HUT71938A; HU9502168D0; DK0693434T3; FR2722764B1; ATE166308T1; EP0693434B1; AU683755B2; EP0693434A1; DE69502553D1; US5875909A; PL309683A1; FR2722764A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verschlusskappe für den mit einem Gewinde versehenen Hals eines Behälters, etwa einer Flasche, mit einem Kappenkörper, der eine Bodenwand und eine von der Bodenwand vorspringende, mit einem Innengewinde versehene ringförmige Schürze sowie eine kreisförmige Dichtung mit einem Außendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser des Halses ist, aufweist, welche in den Kappenkörper in eine Lage nahe der Bodenwand eingesetzt ist, wobei der Kappenkörper mit Mitteln zum Anpressen der Dichtung gegen die Stirnseite und gegen den äußeren Rand des Behälterhalses versehen ist.
Kappen dieser Art sind beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-055 916 und dem US-Patent Nr. 4 658 976 bekannt.
Gemäß der Patentanmeldung EP-A-055 916 ist im Inneren des Kappenkörpers an der Schnittlinie zwischen der Bodenwand und der Schürze ein Randprofil oder eine Wulst vorgesehen. In Fig. 3 weist dieses Randprofil die Gestalt einer rechteckigen Stufe mit einer vertikalen Flanke, die im Wesentlichen mit der Außenseite des Halses fluchtet, einer horizontalen Flanke und einem konvexen Teil auf, der die beiden Flanken miteinander verbindet. Gemäß Fig. 6 kann das Randprofil die Gestalt einer allgemein mehr oder weniger kegelstumpfförmigen konvexen Wulst ohne horizontale und vertikale Flanken aufweisen, wobei sich diese Wulst jeweils über konkave Ausrundungen rechtwinklig zur Achse des Kappenkörpers an die Schürze und unter einem Winkel von etwa 45º an die Bodenwand anschließt. Entsprechend Fig. 7 ist das Randprofil eine einfache konkave Wulst, d.h. eine Ausrundung des Winkelbereichs der Verschneidung der Bodenwand mit der Schürze des Kappenkörpers. Zu bemerken ist, dass bei allen Ausführungsformen auf der Schürze ein Haltering vorgesehen ist, um die Dichtung lagerichtig zu halten.
Gemäß der Patentschrift US-A-4 658 976 ist eine ebenfalls eine vertikale und eine horizontale Flanke aufweisende ringförmige Stufe an der Verschneidung der Bodenwand mit der Schürze des Kappenkörpers vorgesehen. Die vertikale Flanke dieser Stufe fluchtet hier aber nicht mit der Außenseite des Behälterhalses, sondern sie ist gegenüber dieser Seite nach außen zu um einen Betrag versetzt der deutlich kleiner als die Dicke der Dichtung ist, derart, dass sich beim Aufschrauben der Kappe auf den Hals ein Abbiegen des Außenbereichs der Dichtung und ein Anpressen dieses Dichtungsbereiches an die Außenseite des Halses mit einer Andrückkraft dieses Teiles ergibt, die einer Verringerung der Dicke der Dichtung zwischen 40 und 60% entspricht.
Diese bekannten Kappen ergeben gute Ergebnisse, wenn sie zusammen mit Dichtungen aus einem weichen und biegsamen Material verwendet werden, beispielsweise einem Ethylvinylacetat-Copolymeren (EVA). Beim Einsatz dieser Dichtungen auf Kapselkörpern, die aus Kunststoffen, wie etwa Polypropylen hergestellt sind, ergibt sich aber der Nachteil, dass sowohl die für die Herstellung der Dichtungen verwendeten Materialien wie auch die für die Herstellung der Kappenkörper eingesetzten Materialien verhältnismäßig durchlässig für Gase, etwa Sauerstoff, Kohlensäure, Stickstoff sind. Aus diesem Grunde ist die Lebensdauer von in Flaschen, Flacons oder anderen mit solchen Kappen verschlossenen Behältern abgefüllten Produkten wegen des Gasaustausches über die Kappen beschränkt.
Dieser Gasaustausch kann beispielsweise dazu führen, dass Sauerstoff in das Behälterinnere eindringt und dort eine Veränderung der organoleptischen Eigenschaften empfindlicher Produkte, wie etwa von ungesättigten Fettstoffen, hervorruft. Bei aromatischen Substanzen kann er außerdem zu einem Aromaverlust führen. Darüber hinaus kann ein solcher Gasaustausch zur Folge haben, dass das in dem Behälter enthaltene Produkt unerwünschte äußere Gerüche, wie sie beispielsweise mit der Umwelt des Lagerplatzes dieser Produkte verbunden sind, annimmt. Aus diesem Grunde wurde für solche Einsatzfälle schon vorgeschlagen, Dichtungen zu verwenden, die bessere Eigenschaften hinsichtlich der Ausbildung einer Sperre gegen Gas oder andere flüchtige Substanzen haben. Solche Dichtungen weisen wenigstens eine als Gassperre wirkende Schicht aus Kunststoffmaterial mit einem hohen Gleitmodul auf, die gegebenenfalls mit wenigstens einer Schicht aus einem Kunststoffmaterial mit niedrigem Gleitmodul kombiniert ist. Beispielswise kann die als Gassperre wirkende Schicht mit hohem Gleitmodul aus PET (Polyethylenterephtalat), PA (Polyamid), PVDC (Polyvinylidenchlorid) oder E/VAL (Ethylen/Vinylalkohol)) bestehen, wobei sie einen Gleitmodul in der Größenordnung von 1300 bis 2200 MPa aufweist.
Es hat sich aber gezeigt, dass die Verwendung von Dichtungen dieser Art bei den aus den vorerwähnten Druckschriften bekannten Verschlusskappen deshalb wenig zufriedenstellend ist, weil diese steifen Dichtungen im Gegensatz zu den normalerweise bei solchen Verschlusskappen verwendeten weichen und flexiblen Dichtungen dazu neigen, sich nicht an die Gestalt der ringförmigen Dichtlippe anzuschmiegen, also den seitlichen Teil des Halses nicht genügend zu umschließen, oder sogar dazu, in dem Kappenkörper eine Schrägstellung bezüglich des Halses einzunehmen. In all diesen Fällen folgt daraus eine verringerte, ja sogar mehr oder minder zufällige Abdichtung. Die vorliegende Erfindung schafft eine Schraubkappe, die gute Abdichtungseigenschaften und eine gute Gasundurchlässigkeit dank der Verwendung einer Dichtung miteinander verbindet, welche aus einem als Gassperre wirkenden Kunststoff mit hohem Gleitmodul besteht oder wenigstens eine Schicht eines solchen Materials aufweist.
Die erfindungsgemäße Verschlusskappe für den mit einem Gewinde versehenen Hals eines Behälters besteht aus einem Kappenkörper und einer in den Kappenkörper eingesetzten kreisförmigen Dichtung. Der Kappenkörper weist eine Bodenwand und eine mit einem Innengewinde versehene, von der Bodenwand vorspringende ringförmige Schürze auf. Die Dichtung verfügt über einen Außendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Halses des zu verschließenden Behälters. Der Kappenkörper ist mit Mitteln versehen, um die Dichtung gegen die Stirnfläche und gegen den äußeren Rand des Halses anzupressen. Diese Mittel umfassen ein ringförmiges Randprofil von allgemein kegelstumpfförmiger Gestalt, das im Inneren des Kappenkörpers an der Verschneidung der Bodenwand mit der Schürze vorgesehen ist und sich jeweils über einen konkaven Abschnitt an die Bodenwand und an die Schürze anschließt. Erfindungsgemäß ist die Dichtung hergestellt aus einem oder enthält sie ein als Gassperre wirkendes Kunststoffmaterial, das einen Gleitmodul aufweist, der zwischen 1300 und 2200 MPa liegt, wobei die allgemein kegelstumpfförmige Profilform des Randprofils sich über eine Höhe erstreckt, die größer als die Dicke der Dichtung ist und einen Kegelwinkel aufweist, der gleich oder kleiner 90º ist.
Dank dieser Ausbildung des Randprofils kann die verhältnismäßig steife Dichtung sich doch so verformen, dass sie sich an die Gestalt des Randprofils anschmiegt und außerdem über ihren ganzen Umfangsbereich gegen die Stirnfläche des Halses angepresst wird und damit die Abdichtung an der Stelle dieses Randes bewirken kann, und zwar auch dann, wenn dieser Unregelmäßigkeiten aufweist, wobei das Ganze bei einer verhältnismäßig kleinen Zusammendrückung der Dichtung erreicht wird.
Vorzugsweise erstreckt sich das Randprofil über eine Höhe gleich wenigstens der zweifachen Dicke der Dichtung ist.
Der Kegelwinkel der allgemein kegelstumpfförmigen Profilform des Randprofils kann vorteilhafterweise zwischen 90 und 45º und vorzugsweise bei etwa 60º liegen.
Diese allgemein kegelstumpfförmige Profilform kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch zwei kegelstumpfförmige Abschnitte gebildet sein, von denen der eine einen Kegelwinkel zwischen 45 und 60º einschließt und sich über einen konkaven Abschnitt an die Bodenwand des Kappenkörpers anschließt, während der andere einen Kegelwinkel zwischen 60 und 90º aufweist und sich über einen konkaven Abschnitt an die Schürze des Kappenkörpers anschließt und wobei beide kegelstumpfförmige Abschnitte sich über einen konvexen Abschnitt aneinander anschließen.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen wird im Nachfolgenden eine der Veranschaulichung dienende, nicht beschränkende Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verschlusskappe im Detail beschrieben; in den Zeichnungen gilt:
Fig. 1 ist ein Axialschnitt einer Verschlusskappe gemäß der Erfindung vor dem Anpressen der zur Abdichtung dienenden Dichtung;
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung der Verschlusskappe nach Fig. 1 nach dem Anpressen der Dichtung durch Aufschrauben der Verschlusskappe auf einen Hals.
Die Schraubkappe 1, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ist zum Verschließen des Halses 2 einer Flasche ausgelegt, die beispielsweise ein mit Kohlensäure versetztes Getränkt enthält.
Die Kappe 1 besteht aus einem Kappenkörper 3 und einer eingefügten, zur Abdichtung dienenden Dichtung 4.
Der Kappenkörper 3 weist eine Bodenwand 5 und eine von der Bodenwand 5 abstehende ringförmige Schürze 6 auf. Die Schürze 6 ist innen mit einem Gewinde 7 versehen, das beim Aufschrauben der Kappe 1 auf den Hals 2 mit einem Außengewinde 8 des Halses 2 zusammenwirken kann.
Der Kappenkörper 3 weist innen an der Stelle der Verschneidung der Schürze 6 mit der Bodenwand 5 ein Randprofil 9 auf.
Das innenliegende Randprofil 9 ist von allgemein kegelstumpfförmiger Gestalt mit einem Kegeiwinkel kleiner 90º, im vorliegenden Falle in der Größenordnung von 60º. Diese allgemein kegelstumpfförmige Gestalt ist durch zwei kegelstumpfförmige Abschnitte 10 und 11 definiert, von denen der erste am einen Kegelwinkel von etwa 45º und der zweite einen Kegelwinkel von etwa 90º aufweist, wobei der Abschnitt 10 sich an die Bodenwand 5 über einen konkaven Abschnitt 12 und der Abschnitt 11 sich an die Schürze 6 über einen konkaven Abschnitt 13 anschließt. Die beiden Abschnitte 10 und 11 schließen sich aneinander über einen konvexen Abschnitt 14 an.
Zu beachten ist, dass die Höhe des Randprofils 9 größer ist als die Dicke der Dichtung 4. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Höhe des Randprofils 9 ungefähr gleich vier Mal der Dicke der Dichtung 4.
Die Dichtung 4 weist einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Schürze 6 in dem oberhalb des Gewindes 7 liegenden Bereich ist. Die in den Kappenkörper 3 zwischen dem Gewinde 7 und der Bodenwand 5 eingesetzte Dichtung 4 ist dazu bestimmt, beim Aufschrauben der Verschlusskappe 1 auf den Hals 2 dessen Abdichtung zu gewährleisten.
Wie in Fig. 2 dargestellt, muss diese Abdichtung einerseits durch das Anpressen der Dichtung 4 gegen die Stirnfläche 15 des Halses 2 und die Bodenwand 5 des Kappenkörpers 3 und auf der anderen Seite dadurch erzielt werden, dass die Dichtung 4 zwischen dem Außenrand 16 des Halses 2 und dem Randprofil 9 des Kappenkörpers 3 eingepresst wird. Die Dichtung 4 kann, selbst wenn sie steif ist, sich an die Gestalt des Randprofils durch eine Abbiegung um weniger als 90º, im vorliegenden Fall um etwa 60º anschmiegen, wobei sie keine verminderte Zusammendrückung erfährt.
Obwohl die Verschlußkappe, so wie sie im Vorstehenden beschrieben wurde, in Kombination mit eingesetzten Dichtungen aller Art, eingeschlossen weicher und flexibler Dichtungen, etwa aus Ethylvinylacetat-copolymeren oder aus Polyvinylchlorid verwendet werden kann, hat sie spezielle Vorteile in Kombination mit steifen Dichtungen, die speziell dazu ausgelegt sind, eine gute Gasundurchlässigkeit sicherzustellen. Es kann sich hier z.B. um zusammengesetzte Dichtungen handeln, die wenigstens eine Schicht mit hohem Gleitmodul aufweisen, gegebenenfalls kombiniert mit einer oder mehreren Schichten geringen Gleitmoduls. Eine solche zusammengesetzte Dichtung kann beispielsweise eine Mittelschicht, die aus einer Folie aus PET, PA, PVDC oder E/VAL einer Dicke zwischen 100 und 250um mit einem Gleitmodul zwischen ca. 1300 und 2200 MPa besteht und wenigstens zwei Außenschichten aufweisen, von denen jede von einer Folie eines PP-Elastomeren einer Dicke zwischen 300 und 550um gebildet ist, die einen Gleitmodul zwischen ca. 100 und 300 MPa aufweist. Eine solche zusammengesetzte Dichtung kombiniert, dank der Sperrwirkung der Mittelschicht hohen Gleitmoduls, Eigenschaften der Gasundurchlässigkeit und, dank der Außenschichten niedrigen Gleitmoduls, mit Eigenschaften der Abdichtung gegen Flüssigkeiten.
Eine einen Kappenkörper aus Polypropylen mit einer solchen steifen zusammengesetzten Dichtung kombinierende Verschlusskappe kann eine besonders vorteilhafte Anwendung beim Verschließen von Flaschen finden, die mit Kohlensäure versetzte Getränke enthalten.
Insbesondere bei der Verwendung einer solchen steifen Dichtung 4 kann es vorteilhaft sein, um jedes seitliche Verschieben der Dichtung zu verhüten, auf der Bodenwand 5 des Kappenkörpers 3 und zwar auf der Unterseite dieser Wand und vorzugsweise oberhalb der Stirnseite 15 des Halses 2, Sperrmittel vorzusehen, die beispielsweise in Gestalt einer durchgehenden oder unterbrochenen ringförmigen Rippe 17 unterschiedlichen Profils, vorzugsweise in V- Form, mit einem spitzen Scheitelwinkel oder in abgerundeter Form ausgebildet sind. Die Höhe dieser Sperrmittel kann z.B. zwischen 0,1 und 0,3 mm für eine Dichtung der oben beispielhaft beschriebenen Art liegen. Die Sperrmittel drücken sich beim Festklemmen der Verschlußkappe in die Dichtung 4 ein, wie dies die Fig. 2 zeigt.

Claims

1. Verschlußkappe (1) für den mit einem Gewinde versehenen Hals (2) eines Behälters, bestehend aus einem Kappenkörper (3), der eine Bodenwand (5) und eine von der Bodenwand vorspringende, mit einem Innengewinde (7) versehene, ringfömige Schürze (6) aufweist und aus einer kreisförmigen Dichtung (4) mit einem Außendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser des Halses ist, welche in den Kappenkörper in eine Lage nahe der Bodenwand eingesetzt ist, wobei der Kappenkörper mit Mitteln zum Anpressen der Dichtung gegen die Stirnseite und gegen den äußeren Rand des Behälterhalses versehen ist, die durch ein allgemein kegelstumpfförmiges Randprofil (9) gebildet sind, das an der Verschneidung der Schürze mit der Bodenwand des Kappenkörpers vorgesehen ist und sich über einen konkaven Bereich (12) an die Bodenwand (5) sowie über einen konkaven Bereich (13) an die Schürze (6) anschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) aus einem als Gassperre wirkenden Kunststoffmaterial hergestellt ist oder ein solches enthält, das einen Gleitmodul aufweist, der zwischen 1300 und 2200 MPa liegt und dass sich die allgemein kegelstumpfförmige Profilform über eine Höhe erstreckt, die größer als die Dicke der Dichtung (4) ist und einen Kegelwinkel aufweist, der gleich oder kleiner 90º ist.

2. Verschlußkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmige Profilform sich über eine Höhe erstreckt, die wenigstens gleich der zweifachen Dicke der Dichtung (4) ist.

3. Verschlußkappe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch, gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der kegelstumpfförmigen Profilform zwischen 90º und 45º liegt.

4. Verschlußkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der kegelstumpfförmigen Profilform in der Größenordnung von 60º liegt.

5. Verschlußkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen kegelstumpfförmige Profilform durch zwei kegelstumpfförmige Abschnitte (10, 11) gebildet ist, von denen der erste Abschnitt einen Kegeiwinkel zwischen 45º und 60º und der zweite Abschnitt einen Kegelwinkel zwischen 60º und 90º aufweist, wobei die beiden kegelstumpfförmigen Abschnitte (10, 11) sich über einen konvexen Abschnitt (14) aneinander anschliessen.

6. Verschlußkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenkörper (3) auf der Innenseite der Bodenwand (5), oberhalb der Stimseite (15) des Halses (2), vorspringende Verriegelungsmittel (17) aufweist, die sich beim Festziehen der Verschlußkappe in die Dichtung (4) eingraben.

7. Verschlußkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) mit wenigstens einer Schicht einer Dicke zwischen 100 und 250 um des vorgenannten Kunststoffmaterials mit einem Gleitmodul zwischen ca. 1300 und 2200 MPa ausgebildet ist.

8. Verschlußkappe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einer Folie aus PET, PA PVDC oder E/VAL besteht.

9. Verschlußkappe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) außerdem wenigstens eine Schicht mit einer Dicke zwischen 300 und 350um eines Kunststoffmaterials aufweist, dessen Gleitmodul zwischen etwa 100 und 300 MPa liegt.

10. Verschlußkappe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einer Folie aus PP-Elastomerem besteht.