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Diese
Erfindung betrifft einen mehrteiligen Verschlussstopfen mit kontrollierter
Durchlässigkeit zum
Verschließen
von Flaschen, insbesondere von Weinflaschen, bestehend aus einem
Körper
aus einem zusammenpressbaren Werkstoff wie beispielsweise Kork,
der zumindest an seinem dem Inhalt der zu verschließenden Flasche
zugewandten Ende mit komplementären,
dichtungsbildenden Mitteln versehen ist.
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Verschlussstopfen
dieses Typs sind beispielsweise in den französischen Patentschriften Nr. 983
488, 1 068 263, 1 100 335, 1 338 657, 1 573 650, 2 644 142 und 2
736 036 und in der europäischen
Patentanmeldung EP-A-0 532 367 beschrieben. Gemäß diesen Schriften können die
komplementären, dichtungsbildenden
Mittel aus Folien, dünnen
Folien, Beschichtungen, Scheibchen usw. aus Kunststoff, Gummi, Elastomer,
z. B. Silikonelastomer, bestehen, die zumindest die gesamte dem
Inhalt der zu verschließenden
Flasche zugewandte Endfläche
bedeckt.
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Die
Verwendung von Kork für
das Verschließen
von Weinflaschen beruht auf den außergewöhnlichen Eigenschaften dieses
Materials, nämlich
dass es praktisch nicht fault, dass es zusammenpressbar ist, sich
elastisch wieder ausdehnt, dicht ist, einfach aus der rohen Rinde
der Korkeiche herzustellen ist, fähig ist, ggf. den Austausch
von Gasen zuzulassen, dass er lange haltbar ist, usw.
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Der
Kork verursacht aber auf Grund einer Wechselwirkung mit dem Wein
auch gewisse organoleptische Veränderungen.
Ferner ist der Kork in Anbetracht seiner Bearbeitung, der zulässigen Toleranzen
und von Mängeln,
die manchmal schwierig zu erkennen sind, trotz strenger Kontrollen
nicht immer in der Lage, an der Grenzstelle zwischen Kork und Glas
eine absolute Dichtigkeit gegenüber
der Flüssigkeit
zu gewährleisten,
und daher rührt
das wohlbekannte Phänomen
des „Verdunstens" von Wein aus verkorkter
Flasche.
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Die
Vorschläge
der oben angeführten
Patentschriften sind nicht zufriedenstellend, insbesondere auf Grund
dessen, dass die komplementären Mittel,
die an mindestens einer Endseite des Verschlussstopfens vorgesehen
sind, das Verschließen in
dem Augenblick, in dem der Verschlussstopfen in den Flaschenhals
gedrückt
wird, schwierig machen. Da diese Mittel die gesamte Endseite des
Verschlussstopfens, die dem Flascheninhalt zugewandt ist, bedecken,
ist es das Material, aus dem diese komplementären Mittel bestehen, das im
Augenblick des Hineindrückens
des Verschlussstopfens nach dessen radialem Zusammenpressen in Berührung mit
dem Ende des Flaschenhalses kommt. Da das Material, aus dem diese
komplementären
Mittel bestehen, im Gegensatz zu den Kork, das den Körper des
Verschlussstopfens bildet, nicht zusammenpressbar ist, machen diese
komplementären
Mittel nicht die gleiche Verformung wie der Körper des Verschlussstopfens
mit und sind daher Veränderungen wie
Faltungen, Rissbildungen, Ablösungen
usw. ausgesetzt. Dazu muss angemerkt werden, dass das Verschließen einer
Flasche einen Vorgang des radialen Zusammenpressens des Verschlussstopfens durch
Pressbacken beinhaltet, wobei ein Verschlussstopfen für normalen
Wein von einem Durchmesser von 24 mm und ein Verschlussstopfen für Schaumwein
von einem Durchmesser von 31 mm auf einen Durchmesser von 15,5 mm
zusammengepresst wird, woraufhin der zusammengepresste Verschlussstopfen
in den Flaschenhals eingeschoben wird, wo er sich wieder auf den
Innendurchmesser des Halses ausdehnt, nämlich 19 mm bei normalem Wein
und 17 mm bei Schaumwein.
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Das
Einschieben der so zusammengepressten Verschlussstopfen ist unproblematisch,
wenn diese Verschlussstopfen vollkommen aus Kork besteht.
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Das
gilt aber nicht für
Verschlussstopfen, deren dem Inhalt der zu verschließenden Flasche
zugewandte Endseite mit einem komplementären Mittel in Form einer Folie,
einer dünnen
Folie, einem Scheibchen, einer Beschichtung aus Kunststoff überdeckt ist.
Denn gerade dieses komplementäre
Mittel kommt als Erstes in Berührung
mit dem Ende des Flaschenhalses und wird dabei bis zu einer Beschädigung belastet.
Zudem weist der Werkstoff, aus dem diese komplementären Mittel
bestehen, gegenüber
dem Glas des Flaschenhalses einen hohen Reibungskoeffizienten auf,
ganz im Gegensatz zu dem Kork der klassischen Verschlussstopfen,
die außerdem
häufig noch
bearbeitet werden, um das Gleiten noch zu verbessern.
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Aus
all diesen Gründen
konnten sich die mehrteiligen Verschlussstopfen gemäß den oben
genannten Patentschriften in der Praxis für das Verschließen von
Weinflaschen nicht durchsetzen.
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Diese
Erfindung sieht einen mehrteiligen Verschlussstopfen vor, mit dem
die Mängel
der gewöhnlichen,
gänzlich
aus Kork hergestellten Verschlussstopfen und zugleich die Mängel der
mehrteiligen Verschlussstopfen gemäß den obenstehend genannten
Patentschriften beseitigt werden.
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Der
mehrteilige Verschlussstopfen zum Verschließen von Flaschenhälsen, insbesondere
von Weinflaschen, besteht aus einem Körper aus einem zusammenpressbaren
Werkstoff wie beispielsweise Kork, der zumindest an seinem dem Inhalt
der zu verschließenden
Flasche zugewandten Ende mit komplementären, dichtungsbildenden Mitteln
versehen ist. Die dichtungsbildenden Mittel werden von einem Element
aus einem im wesentlichen nicht zusammenpressbaren Elastomer gebildet,
das praktisch vollständig
einen Hohlraum mit kreisförmigem
Querschnitt ausfüllt,
welcher konzentrisch in mindestens einer Endseite des Verschlussstopfenkörpers ausgeführt ist,
so dass um diesen Hohlraum herum ein Kranz der Endseite des Verschlussstopfenkörpers stehen
bleibt, wobei dieser Hohlraum ein Volumen dergestalt aufweist, dass
dieses Element sich unter der Einwirkung des Zusammenpressens des
Verschlussstopfenkörpers
beim Verschließen
vor der genannten Endseite dergestalt elastisch verformt, dass es
nach dem Verschließen
vor der genannten Endseite des Verschlussstopfenkörpers eine
dichte Dichtung bildet, die diese gesamte Endseite überdeckt und
sich in Kontakt mit der Innenseite des Flaschenhalses befindet,
so dass eine vollkommene Dichtigkeit gegenüber der in der Flasche enthaltenen
Flüssigkeit
entsteht.
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Gemäß dieser
Erfindung überdeckt
das Element aus im wesentlichen nicht zusammenpressbarem Elastomer,
das den Hohlraum der Endseite ausfüllt, vor dem Zusammenpressen
des Verschlussstopfenkörpers
nicht die gesamte Endseite des Verschlussstopfens, sondern lässt im Gegenteil
zwischen seinem Außenrand
und dem Außenrand
der Endseite einen Kork-Kranz stehen.
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Dieser
Kork-Kranz ermöglicht
es, dass der Vorgang des Abfüllens
auf Flaschen in der üblichen Weise
ohne Modifikation erfolgen kann, denn da die Formänderungsrelaxation
der verwendeten Elastomere mehr als 1 Sekunde beträgt und die
Zeitspanne zwischen dem Zusammenpressen der Verschlussstopfen und
dem Einschieben der Verschlussstopfen auf den üblichen Abfüllanlagen im Allgemeinen weniger
als 1 Sekunde beträgt,
hat das Elastomer nicht Zeit, um sich in Reaktion auf das Zusammenpressen des
Verschlussstopfenkörpers
vor dem Einschieben des Verschlussstopfens in den Flaschenhals vollständig zu
verformen. Daher kommt der Außenrand des
Kork-Kranzes im Augenblick des Einschiebens des Verschlussstopfens
in Berühung
mit der Oberseite des Flaschenhalses, so dass die Gleitbedingungen
des Verschlussstopfens im Flaschenhals die gleichen sind wie bei
den gänzlich
aus Kork bestehenden Verschlussstopfen.
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Mit
anderen Worten, der Vorgang des Verschließens wird durch das Vorhandensein
des Elastomerelements auf dem Verschlussstopfen gemäß dieser
Erfindung in keiner Weise verändert.
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Das
Volumen (Durchmesser und Tiefe) des mit Elastomer ausgefüllten Hohlraums
ist variabel und ändert
sich insbesondere in Abhängigkeit
von dem Grad des Zusammenpressens des Verschlussstopfenkörpers, der
je nach der Art des abzufüllenden
Weins variiert. Jedoch entspricht die Tiefe des Hohlraums vor dem
Zusammenpressen an der tiefsten Stelle des Hohlraums vorzugsweise
mindestens 1 mm.
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Dieser
Hohlraum kann beispielsweise eine im wesentlichen zylindrische Form
aufweisen, er kann aber vorzugsweise auch eine divergierende Form
haben, d. h. mit einem Durchmesser, der sich vom Boden bis zur Öffnung stetig
vergrößert.
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Das
Elastomer, aus dem das Element besteht, das diesen Hohlraum ausfüllt, kann
vorzugsweise ein Silikonelastomer von lebensmittelverträglicher
Art sein.
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Vorzugsweise
wird das Elastomer-Element geformt und vernetzt, bevor es in dem
Hohlraum angebracht wird, es kann aber auch durch Formen und Vernetzen
des Rohelastomers in dem Hohlraum des Verschlussstopfenkörpers hergestellt
werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann das Elastomer aus einem Elastomer bestehen, das für kleine
Gasmoleküle
wie H2, N2, O2, CO2 durchlässig und
für große Moleküle wie die
Moleküle
mit aromatischen Ringen, darunter auch diejenigen, die für den „Kork-Geschmack" verantwortlich sind,
undurchlässig
ist. So verändert
die von dem Elastomer-Element gebildete Dichtung in keiner Weise
den Austausch von Gasen mit kleinen Molekülen und lässt den Kork Moleküle mit aromatischen
Ringen, darunter auch diejenigen, die für den "Kork-Geschmack" verantwortlich sind, undurchlässig ist.
So verändert
die von dem Elastomer-Element gebildete Dichtung in keiner Weise
den Austausch von Gasen mit kleinen Molekülen und lässt den Kork des Verschlussstopfenkörpers alleine
seine übliche
Aufgabe der Kontrolle des Gasaustauschs erfüllen.
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten schematischen
Darstellungen erfolgt nun eine detailliertere Beschreibung eines
erfindungsgemäßen mehrteiligen
Verschlussstopfens in mehreren Ausführungsformen, die zur Darstellung
dienen und nicht einschränkend
sind, wobei
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1 und 2 einen erfindungsgemäßen Verschlussstopfen für Schaumwein
vor dem radialen Zusammenpressen des Verschlussstopfens bzw. nach
dem Einschieben des Verschlussstopfens in einen Flaschenhals darstellen,
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3 und 4 in entsprechenden Ansichten einen Verschlussstopfen
für normalen
Wein zeigen,
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5 und 6 in entsprechenden Ansichten eine bevorzugte
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verschlussstopfens
zeigen.
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Gemäß 1 besteht ein Verschlussstopfen 1 zum
Verschließen
einer Flasche mit Schaumwein, beispielsweise Champagner, aus einem
Verschlussstopfenkörper 2 aus
Naturkork oder Presskork oder einer Kombination von beidem, der
zylinderförmig oder
quaderförmig
mit abgerundeten Ecken ist und zwei ebene und parallele Endseiten
aufweist. In einer der Endseiten ist in konzentrischer Stellung
ein kreisförmiger
Hohlraum 3 in der Form eines Kessels oder einer Glocke
ausgeführt,
wobei der Rand des Hohlraums 3 von dem Rand der entsprechenden
Endseite beabstandet ist, so dass ein Kranz 4 der ebenen
Endseite des Verschlussstopfenkörpers 2 um
den Hohlraum 3 herum stehen bleibt. Der Hohlraum 3 ist
mit einem im wesentlichen nicht zusammenpressbaren Elastomer 5 ausgefüllt, beispielsweise
einem Silikon-Elastomer, und zwar bis zu der in dem Beispiel dargestellten
Endseite.
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2 zeigt den Verschlussstopfen 1 von 1 nach dem Einschieben in
einen Flaschenhals 6. Dazu wird der Verschlussstopfen 1 aus
Kork in der üblichen
Weise über
den Teil seiner Länge,
der in den Flaschenhals 6 eingeschoben werden soll, radial
von seinem Durchmesser von 31 mm auf 15,5 mm zusammengepresst. Auf
dieses radiale Zusammenpressen folgt Einschieben des Verschlussstopfens 1 in
den Flaschenhals 6 und Wiederausdehnung auf den Innendurchmesser
des Flaschenhalses (17 mm), einer elastischen Verformung vor der
Endseite, in der das Element 5 aus Elastomer angeordnet
ist, so dass das Element 5 in dem Flaschenhals 6 die
in 2 dargestellte Form
annimmt, indem es radial über
dem Kranz 4 so weit nach außen übersteht, dass es die Innenseite
des Flaschenhalses 6 berührt und so über die gesamte Endseite des
eine Verschlussstopfens 1 eine Dichtung bildet.
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In
Anbetracht der Relaxationszeit des Elastomers des Elements 5 ergibt
sich beim Einschieben des Verschlussstopfens 1 in den Flaschenhals 6 keine
Veränderung
im Vergleich zu dem Einschieben eines gänzlich aus Kork bestehenden
Verschlussstopfens insoweit, als lediglich der Kork des Verschlussstopfens 1 beim
Einschieben in Kontakt mit dem Glas des Flaschenhalses 6 kommt.
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3 zeigt einen Verschlussstopfen 11 für normalen
Wein, der einen Verschlussstopfenkörper 12 aus Kork umfasst,
der in jeder Endseite einen Hohlraum 13a, 13b in
der Form einer Glocke oder eines Kessels aufweist. Jeder Hohlraum 13a, 13b ist kreisförmig und
ist konzentrisch in der entsprechenden Endseite ausgeführt, so
dass um sie herum in der Ebene der Endseite ein Kranz 14a, 14b stehen bleibt.
Jeder Hohlraum 13a, 13b ist mit einem im wesentlichen
nicht zusammenpressbaren Elastomer ausgefüllt, das in dem dargestellten
Beispiel ein Element 15a, 15b mit konvexer Außenfläche bildet.
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Gemäß 4 wird der Verschlussstopfen 11 von 3 nach einem radialen Zusammenpressen des
Verschlussstopfens 11, bei dem dessen Durchmesser von 24
mm auf 15,5 mm verringert wird, in einen Flaschenhals 16 eingeschoben.
Diese radiale Kompression, die der Kork des Verschlussstopfenkörpers 12 durch
elastisches Zusammenpressen erfährt,
bewirkt nach einer Relaxationszeit von ca. 1 Sekunde eine axiale
Verformung der nicht zusammenpressbaren Elemente 15a, 15b,
wobei diese beiden Elemente 15a, 15b dadurch die
in 4 dargestellte Form
annehmen, wobei jedes Element 15a, 15b vor der
entsprechenden Endseite des wieder auf den Innendurchmesser des
Flaschenhalses (17 mm) ausgedehnten Verschlussstopfenkörpers 12 eine
radiale Ausdehnung erfährt,
bis es in Kontakt mit dem Glas des Flaschenhalses 16 kommt
und dort eine Dichtung gegen die in der Flasche enthaltene Flüssigkeit
bildet.
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Die
zweite Dichtung, die von dem Element 15b am freien Ende
des Flaschenhalses 16 gebildet wird, schützt den
Kork des Verschlussstopfenkörpers 12 gegen
jedes Feuchtwerden, Wurmbefall usw. von außen.
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Ein
kreisförmiger
Hohlraum, wie auch immer er im einzelnen geformt ist, kann direkt
in der Endseite des Verschlussstopfenkörpers ausgeführt sein. Um
einen zylinderförmigen
Hohlraum herzustellen, ist es möglich,
beispielsweise bei einem Verschlussstopfenkörper, der sich aus mehreren
Scheiben zusammensetzt, die letzte Scheibe auszuräumen (Verrohrung)
und sie auf den übrigen
Teil des Verschlussstopfenkörpers
zu kleben. Selbstverständlich
kann diese Technik auch bei einer anderen als zylindrischen Form
des Hohlraums verwendet werden.
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Das
Elastomer-Element kann beispielsweise durch Formen und Vernetzen
von „Roh"-Elastomer direkt in dem Hohlraum hergestellt
werden wird, es kann aber auch getrennt geformt und vernetzt werden,
um dann in den Hohlraum gesteckt und durch Kleben oder Festklemmen
darin befestigt zu werden.
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Damit
das Elastomer-Element in der Lage ist, seine Funktionen zu erfüllen, kann
der Hohlraum fast die gesamte Endseite des Verschlussstopfenkörpers einnehmen,
doch das Element lässt
hier vor dem radialen Zusammenpressen des Verschlussstopfens einen
Kranz 4 mit einer (radialen) Breite von mindestens 1 mm
stehen.
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Als
Beispiel kann dieser Kranz 4 bei einem Verschlussstopfen
für normalen
Wein mit 24 mm Durchmesser eine Breite von ca. 1 bis 2 mm und bei einem
Verschlussstopfen für
Schaumwein mit 31 mm Durchmesser eine Breite von ca. 1 bis 2 mm
haben.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
gemäß 5 und 6, die hier als Beispiel für das Verschließen eines
Flaschenhalses 26 für
normalen Wein dargestellt ist, aber praktisch ohne Veränderung
auch für
das Verschließen
von Flaschen mit Schaumwein verwendet werden kann, weist der Hohlraum 23,
der konzentrisch in einer Endseite des Körpers 22 eines Verschlussstopfens 21 ausgeführt ist
und dabei einen Außenkranz 24 dieser
Endseite stehen lässt,
einen Durchmesser auf, der sich vom Boden des Hohlraums zu dessen
Mündung
hin vergrößert, so
dass der Hohlraum ein trompetenförmiges
Profil aufweist. Mit anderen Worten, dieser Hohlraum besitzt Flanken,
die konvex geformt sind, anstatt konkav wie in den vorherigen Beispielen.
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Außerdem ist
zu bemerken, dass der Hohlraum 23 an seinem Boden eine
ringförmige
Auskehlung 27 aufweist, die dessen Tiefe vergrößert. Das vorgeformte
Elastomer-Element 25 weist einen äußeren Teil 28 in der
Form eines ringförmigen
Wulstes auf, der nach dem Einsetzen des Elements 25 in
dem Hohlraum 23 zumindest teilweise über die Endseite des Verschlussstopfenkörpers 21 hinausragt,
wobei sich der mittlere Teil 29 des äußeren Teils 28 des Elastomer-Elements 25,
der gegenüber
diesem Wulst 28 zurückgesetzt
ist, im wesentlichen in der Höhe
der Endseite (Kranz 24) des Verschlussstopfenkörpers befindet
(bevor dieser zusammengepresst wird).
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Es
ist ebenfalls zu bemerken, dass das Element 25 hier nur
mit der ringförmigen
Rippe 30, die an seinem Boden hervorsteht und dazu vorgesehen ist,
in die Auskehlung 27 des Hohlraums 23 eingesteckt
zu werden, an dem Verschlussstopfenkörper 22 befestigt
ist.
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Dadurch
wird die elastische Verformung des Elastomer-Elements 25 vor
der Endseite des Verschlussstopfenkörpers nach dem radialen Zusammenpressen
des Verschlussstopfenkörpers 22 und darauf
folgenden Verschließen
des Halses 26 erleichtert, wobei das Element 25 leicht über die
Flanken des Hohlraums 23 gleiten kann, so dass sich nach
dem Verschließen
der Wulst 28 in seiner Gesamtheit vollkommen an der Innenseite
des Halses 26 anlegt, wie 6 zeigt.
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Und
schließlich
weist das Element 25 hier an der Stelle seines in den Hohlraum 23 eingesenkten Teils,
der also in Reaktion auf das radiale Zusammenpressen des Verschlussstopfenkörpers 22 einer elastischen
Verformung unterliegt, einen kleineren Durchmesser als in den vorherigen
Beispielen auf, welcher etwa 50%, ja sogar einem noch geringeren Teil
des Durchmessers des Verschlussstopfenkörpers vor dem Zusammenpressen
entspricht, je nach Grad des Zusammenpressens des Verschlussstopfens.
Dafür ist
die (axiale) Stärke
des Elements 25 an seinem eingesenkten Teil größer und
kann bei einem Verschlussstopfen für normalen Wein mit 24 mm Durchmesser
oder bei einem Verschlussstopfen für Schaumwein mit 31 mm Durchmesser
mindestens 3 mm betragen.
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Es
muss angemerkt werden, dass das gemäß dieser Erfindung verwendete
Elastomer, das als „im
wesentlichen nicht zusammenpressbar" definiert ist, ein Elastomer ist, das
sich elastisch verformt, ohne im wesentlichen an Volumen zu verlieren,
wenn es zusammengepresst wird.
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Im
Rahmen dieser Erfindung beträgt
die Verringerung des Volumens des Elastomers vorteilhafterweise
weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%.
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Unter
den Elastomeren, die geeignet sind, im Rahmen dieser Erfindung verwendet
zu werden, können
insbesondere die heißvulkanisierten
Silikon-Elastomere (EVC), beispielsweise Polydimethyl/Vinylmethylsiloxan
(VMQ), genannt werden, die lebensmittelverträglich sind und geeignet sind,
formgegossen zu werden, und die eine Härte von ca. 35 bis 70 Shore
A aufweisen. Es wurden aufschlussreiche Versuche durchgeführt, zum
Beispiel mit einem platinkatalysierten EVC mit der Bezeichnung S
60 i 59 X der Firma VERNERET in LA MOTHE-AUX-AULNAIES, F – 89120
CHARNY, das eine Härte
von 60 Shore A aufweist.
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Ferner
wurden aufschlussreiche Versuche mit einem flüssigen Silikon-Elastomer mit
der Bezeichnung S 60 i 01 L der gleichen Firma, das eine Härte von
60 Shore A aufweist, durchgeführt.
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Anstelle
dieser Silikon-Elastomere, die für kleine
Gasmoleküle
durchlässig
sind, kann beispielsweise auch ein Clorbutylkautschuk mit der Bezeichnung
B 50 i 20 B der gleichen Firma verwendet werden, der lebensmittelverträglich ist
und eine Härte von
50 Shore A aufweist, oder auch ein entsprechender Brombutylkautschuk.
Diese Kautschukverbindungen haben die Besonderheit, dass sie vollkommen
undurchlässig
sind, auch für
kleine Gasmoleküle.
Die Verschlussstopfen, die mit dichtungsbildenden Elementen aus
solchen Kautschukverbindungen versehen sind, sind besonders für Weine
zu verwenden, die rasch getrunken werden, d. h. für Weine,
die nicht lange lagern müssen,
um ihre Qualität
zu entwickeln.