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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines Verschlusses für einen
Behälter
mit einem Gewindehals und einem Befestigungskragen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Diese Erfindung betrifft insbesondere
das Verschließen
von Behältern
für eventuell
mit Kohlensäure
versetzte Getränke,
für die
die Anforderungen an Dichtheit und Unverletzlichkeit sehr streng
sind.
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Die
US
4 801 031 und die
EP
0 390 412 beschreiben Verschlüsse mit einem oberen Dichtungselement,
das dazu bestimmt ist, auf den Gewindehals eines Behälters mit
Befestigungskragen geschraubt zu werden, und einem unteren Unverletzlichkeitselement,
das dazu bestimmt ist, einerseits von dem Kragen und andererseits
am oberen Element durch eine Verbindungszone gehalten zu werden,
die in der Lage ist, zumindest teilweise beim Abschrauben durchbrochen
zu werden, wobei das untere Element eine äußere seitliche Schürze umfasst,
die an ihrem unteren Teil durch ein flexibles Band verlängert ist, das
mit Vorsprüngen
versehen ist. Das Dokument EP 0752373A beschreibt einen Verschluss
und demnach ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verschlusses
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei diesen Ausführungsformen wird das flexible
Band indessen immer in einer unteren Position geformt und dann vor
seiner Verwendung oder beim Verschließen des Behälters nach der Verpackung des
Getränks
nach innen gewendet.
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Das Verschrauben des Verschlusses
auf dem Hals des Behälters
bewirkt somit beim Durchtritt des Befestigungskragens einen radialen
Versatz des unteren Elements nach außen. Dieser nachteilige Effekt
resultiert aus dem Widerstand des Bandes gegen die Faltung nach
innen, des wegen des Formgedächtnisses
des Materials unter Spannungen steht.
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Diese Ausführungsformen haben ebenso Schwierigkeiten
bei der automatischen Verschraubung auf Abfüllstraßen zur Folge, da die aufzuwendenden
Kräfte den
Deformationswiderstand des unteren Elements überwinden müssen; dies wirkt sich auf das
anzulegende Moment und die Festigkeit der Verbindungszone aus.
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Diese Ausführungsformen können zudem kein
zufrieden stellendes Maß an
Unverletzlichkeit bereitstellen, da das flexible Band direkt am
unteren Rand der seitlichen Schürze
angebunden ist, wodurch in der umgefalteten Position zwischen dem
unteren Element und dem Behälter
ein Raum frei bleibt, der genügt,
um die Einführung
eines Werkzeugs und das Ablösen
des Verschlusses ohne Brechen der Verbindungszone zu gestatten.
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Die US 5.846.471 offenbart ein Herstellungsverfahren
für einen
Verschluss, bei dem das Unverletzlichkeitselement Rippen aufweist,
die durch Formen hergestellt werden und nach innen und oben orientiert
sind, mittels einer Presse.
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Bei dem Zurückziehen des Kerns bei der Ausstoßung aus
der Form kehren die Rippen jedoch wegen des Elastizitätsverlusts,
der aus einem vorhergehenden Schritt des Umkehrens beim Herauslösen aus
der Form resultiert, nicht in ihre Position des Formens zurück.
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Zudem gestattet der herkömmliche
Schritt des Abstreifens allein keine vollständige Rückkehr in die natürliche Position
des Formens.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, diese technischen Probleme auf zufriedenstellende
Weise zu lösen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines
Herstellungsverfahrens für
einen Verschluss der vorstehenden Art mittels einer Presse gelöst, das dadurch
gekennzeichnet ist, dass vor dem Abkühlen des flexiblen Bandes dessen
elastische Rückkehr
in seine natürliche
Position des Formens mechanisch unterstützt und geführt wird.
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Gemäß einem vorteilhaften Merkmal
wird die Dicke der Wand des inneren Bandes des unteren Elements
mit einem durchschnittlichen Wert zwischen 20% und 50% des durchschnittlichen
Wertes der Dicke der äußeren Schürze und
vorzugsweise, in Abhängigkeit
von dem verwendeten Material, zwischen 0,2 mm und 0,4 mm bei einem
Standardhals von 28 mm hergestellt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal werden
die Vorsprünge
des flexiblen Bandes mit im Wesentlichen dreieckigen Flächen in
Form von umgekehrten Halbpyramiden hergestellt.
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Gemäß einer ersten Ausführungsvariante
erfolgt das mechanische Unterstützen
und Führen
des flexiblen Bandes vor dem Ausstoßen des Verschlusses mit Hilfe
einer relativen Verschiebung des Kerns der Form.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante erfolgt
das mechanische Unterstützen
und Führen des
flexiblen Bandes mit Hilfe eines Elements, das bereits am Ausgang
der Presse und nach dem Ausstoßen
des Verschlusses wirkt.
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Gemäß einem vorteilhaften Merkmal
des Verfahrens wird die Verbindungszone in einer äußeren Umfangsnut
ausgeführt.
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Außerdem ist es möglich, die
Anbindung des Bandes an die Innenfläche der seitlichen Schürze durch
eine gekrümmte
Zone auszuführen.
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Gemäß einer Variante wird am unteren
Rand der seitlichen Schürze
ein freier Endabschnitt ausgeführt,
der sich unter dem Niveau der gekrümmten Zone erstreckt.
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Gemäß einer weiteren Variante wird
in der gekrümmten
Zone mindestens eine Öffnung
ausgeführt,
die die Beseitigung eventueller Rückstände ermöglicht.
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Gemäß einem weiteren Merkmal ist
auf der Innenseite der Schürze
ein Zentrierring für
das untere Element ausgeführt,
der dazu bestimmt ist, mit dem Befestigungskragen radial in Kontakt
zu kommen, um die Unverletzlichkeit zu gewährleisten.
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Der erfindungsgemäße Verschluss passt sehr leicht
zu verschiedenen, bei automatischen Abfüllstraßen verwendeten Werkzeugen
und insbesondere zu allen Arten von Maschinenschraubern, einschließlich denjenigen,
die "fliegend" mit sehr hohen Taktraten arbeiten.
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Das obere Element dieses Verschlusses kann
selbstdichtend sein oder irgendeine Art von Dichtung aufnehmen,
ohne dass dies die durch das untere Element gewährleistete Unverletzlichkeit
beeinträchtigen
könnte.
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Die Montage des Verschlusses an dem
Behälter
kann demnach mit sehr geringen Kräften erfolgen, da das flexible
innere Band in der zurückgewendeten
Position keinerlei Spannung ausgesetzt ist und folglich in dieser
Position ein erhebliches elastisches Deformations- und/oder Biegevermögen besitzt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht in der Verminderung des Gewichts des Verschlusses insbesondere
durch die Verminderung der Dicke der Wände des oberen Elements beziehungsweise
des unteren Elements (äußere Schürze und/oder
inneres Band).
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Dieser Materialgewinn, der auf wirtschaftlicher
Ebene von großer
Bedeutung ist, geht nicht mit einer Verschlechterung von Qualitäten einher,
die für den
Verschluss sowohl hinsichtlich Dichtheit als auch Unverletzlichkeit
erforderlich sind.
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Die Erfindung wird durch das Studium
der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die folgenden beigefügten Zeichnungen
besser verständlich:
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– die 1A und 1B geben
Schnittansichten zweier Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verschlusses
wieder;
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– die 2 gibt eine Schnittansicht einer Ausführungsformvariante
des Verschlusses der 1A nach der Montage
auf dem Hals eines Behälters
wieder;
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– die 3 gibt eine Schnittansicht einer Variante
der Verschlüsse
der 1A und 1B nach
der Montage auf dem Hals eines Behälters wieder;
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– die 4A, 48, 4C, 4D, 4E und 4F geben schematische
Halbansichten verschiedener Phasen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
des Verschlusses wieder.
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Der in den 1A und 1B dargestellte Verschluss umfasst ein
oberes Element 1, das dazu bestimmt ist, auf den Gewindehals C (siehe 2 und 3)
eines Behälters
mit Befestigungskragen A geschraubt zu werden, um dessen Dichtheit
zu gewährleisten.
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Hierzu ist das obere Element 1 mit
einem Gewinde F und einer Dichtung J versehen.
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Der erfindungsgemäße Verschluss umfasst außerdem ein
unteres Element 2, das die Unverletzlichkeit des Behälters gewährleistet.
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Das untere Element 2 ist
dazu bestimmt, einerseits von dem Befestigungskragen A des
Halses C und andererseits am oberen Element 1 durch
eine Zone 12 gehalten zu werden, die in der Lage ist, zumindest
teilweise beim Abschrauben des oberen Elements 1 bei der
ersten Öffnung
des Behälters
durchbrochen zu werden.
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Das untere Element 2 umfasst
eine äußere seitliche
Schürze 21,
die an ihrem unteren Teil durch ein inneres flexibles Band 22 verlängert ist,
das mit Vorsprüngen 22a versehen
ist.
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Die Vorsprünge
22a sind beispielsweise
von der in dem Patent
EP 0 635
434 beschriebenen und dargestellten Art, bei der sie im
Wesentlichen dreieckige Flächen,
die umgekehrte Halbpyramiden begrenzen, oder Wellen umfassen.
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Der obere Rand des inneren Bandes 22 ist dazu
bestimmt, bei der Abschraubung des oberen Elements 1 oben
an der unteren Fläche
des Kragens A zum Anschlag zu kommen; dadurch wird das
untere Element 2 nach unten gehalten und das zumindest teilweise
Brechen der Verbindungszone 12 bewirkt.
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Die Verschlusseinheit wird erfindungsgemäß in einem
einzigen Stück
durch Formen (Pressen oder Einspritzen) hergestellt, wobei das flexible
Band 22 direkt nach innen und nach oben gerichtet ist,
das heißt,
es befindet sich wie in den 1A und 1B dargestellt in einer entspannten und
zum oberen Element gebogenen Position.
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Im Unterschied zum Stand der Technik
bedingt die Ausführungsform
der Erfindung nach der Formung keine erzwungene spätere Rückkehr des Bands 22 nach
innen, da es sich bereits in dieser Position im Inneren der Form
befindet.
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Die 4A bis 4F sind Schnitthalbansichten des Verschlusses
in der Herstellungsform, von der nur vier Teile dargestellt sind.
Die in den Figuren dargestellte vertikale Anordnung mit dem Band 22 im
unteren Teil ist willkürlich
gewählt;
für das
Formen könnte
jede andere Orientierung gewählt
werden.
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Das obere Teil a formt das
obere Element 1 des Verschlusses, während der Kern b sein
freies Innenvolumen begrenzt.
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Die unteren Teile c, d sind
ihrerseits dazu bestimmt, das untere Element 2 des Verschlusses
herzustellen (4A).
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Beim Öffnen der Form verschieben
sich die Teile a, b, c und d in
Richtung der Pfeile.
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Die Teile a und d werden
zuerst entfernt ( 4B).
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Das Zurückziehen des Teils d gibt
das flexible Band 22 frei, das durch die Schulter b1 des
Kerns b bei axialer Verschiebung nach unten geschoben wird
und sich dabei aufbiegt (4C).
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Das Band 22 weicht aus, indem es
in der Ausnehmung c1 mit komplementärem Profil zu liegen kommt,
die in der Innenfläche
des seitlichen Teils c ausgebildet ist, und dabei den Kern b passieren läßt.
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Sobald es vom Kern b freikommt,
beginnt das Band 22, auf natürliche Weise in seine Position des
Formens (4D) zurückzukehren, wobei die Schürze 21 im
Eingriff mit dem Stück c verbleibt
und darin festgehalten wird. Vor seiner Abkühlung wird das Band 22 während seiner
Rückkehr
vorzugsweise mechanisch unterstützt
und geführt,
entweder in einem ersten Fall durch ein Element der Form, wie beispielsweise
Kern b, das sich relativ zu Teil c (4E) bewegt, oder in einem zweiten Fall
durch ein (nicht dargestelltes) spezielles Organ, das bereits am
Ausgang der Presse nach dem Ausstoßen des Verschlusses wirkt.
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In beiden Fällen erfordert das Ausstoßen des Verschlusses
die Ablösung
der Schürze 21 von
dem seitlichen Stück c.
Diese Ablösung
kann durch das Stoßen
eines mittigen Ausstoßers
und/oder die Relativbewegung des seitlichen Stücks c (4F) und/oder durch Druckluft erreicht
werden. Der freigegebene Verschluss wird dann auf einer (nicht dargestellten)
Förderstraße gesammelt.
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Die Lösung des unteren Elements 2 aus
der Form kann somit durch erzwungene Deformation des Bands 22 erfolgen,
das sich nach außen
und zur Unterseite des Verschlusses hin elastisch öffnet.
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Das Band 22 erstreckt sich folglich
schon bei der Herstellung des Verschlusses radial nach oben ins
Innere des unteren Elements 2 in seine Ruheposition, so
dass es keinerlei Spannung in dieser Position ausgesetzt ist.
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Daraus ergibt sich, dass zur Montage
des Verschlusses auf dem Hals C sich das Band 22 beim Durchtritt
des Befestigungskragens A leicht verformen und/oder elastisch
nach außen
nachgeben kann, bis es eventuell mit der Innenfläche 21a der Schürze 21 in
Kontakt kommt. Diese Verschiebbarkeit geht jedoch nicht mit einem
Versatz der Schürze 21 einher,
wodurch es insbesondere ermöglicht
wird, den Verbindungsbereich 12 maximal zu schwächen, ohne
bei der Verschraubung ein Brechen zu riskieren.
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Das Vorhandensein der Vorsprünge 22a sorgt
nämlich
für eine
große
Biegsamkeit des Bandes 22, dessen Innendurchmesser dadurch
variieren kann, um den Durchtritt des Kragens A unabhängig von
den Abmessungstoleranzen dieses Kragens zu erleichtern.
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Bei der Ausführungsform der 1A und 1B sind die Erzeugenden der Innenfläche 21a der
seitlichen Schürze 21 mit
den Erzeugenden der seitlichen Innenfläche des oberen Elements 1 unter
dem Gewinde F ausgerichtet.
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Die durchschnittliche Dicke der Wand
des inneren Bandes 22 ist geringer als die durchschnittliche Dicke
der äußeren seitlichen
Schürze 21,
und ihr Wert liegt zwischen 20% und 50% der durchschnittlichen Dicke
der Schürze 21,
wobei er bei einem Standardhals von 28 mm vorzugsweise in Abhängigkeit von
dem verwendeten Material zwischen 0,2 mm und 0,4 mm liegt.
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Das Band 22 ist an der Innenfläche der Schürze 21 durch
eine gekrümmte
Zone 23 angebunden, die beim Umschlagen des Bandes 22 die
Rolle des Gelenks spielt. Der untere Rand der Schürze 21 ist,
wie in den Figuren dargestellt, vorzugsweise frei und begrenzt einen
Endabschnitt 24, der sich unterhalb der Ebene der gekrümmten Zone 23 nach
unten erstreckt.
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Die Länge des Abschnitts 24 ist
an die Geometrie des Halses C angepasst, um jede Möglichkeit des
Zugriffs über
den Verschluss ins Innere oder jegliche Einführung eines Werkzeugs oder
auch jede Manipulation, die zu einer betrügerischen Öffnung des Behälters führen könnte, ohne
Abtrennung des unteren Elements 2 zu unterbinden.
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Gegebenenfalls wird zumindest eine Öffnung 23a durch
die Zone 23 hindurch ausgebildet, wie im rechten Teil der 3 dargestellt ist. Diese Öffnung ist
dazu bestimmt, die Entleerung eventueller flüssiger Produktrückstände zu gestatten,
die von einem Reinigungsvorgang und/oder einem defekten Füllvorgang
des Behälters
stammen, und dadurch Risiken einer Verschmutzung oder einer bakteriellen Verunreinigung
zu vermeiden. Die Öffnung 23a kann in
Abhängigkeit
von der Art und insbesondere der Viskosität des Reinigungsprodukts und/oder
des verpackten Produkts unterschiedliche Formen annehmen.
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Bei der Ausführungsform der 1A und 1B ist die Verbindungszone 12 durchgängig und
umfasst geformte Brückenstücke oder
unterbrochene Einschnitte in Umfangsrichtung, die beispielsweise durch
Schlitzung ausgeführt
werden.
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Gemäß einer nicht dargestellten
Variante ist es vorgesehen, auch auf der ganzen Höhe der Schürze 21 bis
zur Verbindungszone 12 einen oder mehrere axiale und/oder
geneigte Einschnitte auszuführen,
die zumindest ein beständiges
Brückenstück begrenzen,
das es gestattet, zumindest teilweise die Verbindung zwischen dem
oberen Element 1 und dem unteren Element 2 nach
dem Abschrauben des Verschlusses zu erhalten.
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Diese Variante ist besonders bei
Pfandverpackungen oder recycelbaren Verpackungen nützlich,
bei denen der Behälter
und der Verschluss wegen unterschiedlicher Materialien getrennt
verarbeitet werden müssen.
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Bei der Ausführungsform der 1A, 2 und 3 liegt
die Verbindungszone in einer Umfangsnut 20, die auf der
Außenfläche 21b der
Schürze 21 ausgebildet
ist.
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Bei der Ausführungsform der 3 trägt die Innenfläche 21a der
Schürze 21 einen
durchgehenden Ring oder Zentrierstifte 25, die dazu bestimmt sind,
in radialen Kontakt mit dem Befestigungskragen A zu kommen,
um eine korrekte Positionierung des unteren Elements 2 an
dem Hals C des Behälters hinsichtlich
einer Perfektionierung der Unverletzlichkeit zu gewährleisten.