EP0575987A2

EP0575987A2 - Verschlusskappe für Getränkeflaschen

Info

Publication number: EP0575987A2
Application number: EP93110032A
Authority: EP
Inventors: Marcel Dr. Wunderli; Wilhelm Dipl.-Ing. Wazel
Original assignee: Mouldtec PVG AG
Current assignee: Mouldtec PVG AG
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 1993-12-29
Also published as: EP0575987A3; DE4221004A1

Abstract

Eine Verschlußkappe aus Kunststoff für Getränkeflaschen, insbesondere für Kunststoff-Milchflaschen, besteht aus einem Kappenboden (1), einer Kappenseitenwand (2) mit an ihrer Innenfläche vorgesehenen Besfestigungsmitteln (5) und gegebenenfalls einem an ihrem unteren Rand angebrachten Originalitätssicherungsring (3), wobei am Kappenboden eine innere Dichtlippe (6) und eine äußere Dichtlippe (7) angeformt sind, die in Verschlußstellung die Verschlußkappe gegenüber der Flaschenhalsmündung zentrieren und unter Wirkung von durch die Dichtlippen vermittelten elastischen Vorspannkräften abdichten. Zwischen den Dichtlippen ist eine Ringnut (13) vorgesehen, auf deren Boden eine Verspannungslippe (8) angebracht ist, die in Verschlußstellung der Verschlußkappe gestaucht wird, woraus sich eine zusätzliche Verspannung und Dichtwirkung der Verschlußkappe ergibt. Der Originalitätssicherungsring (3) weist einen mit der Kappenseitenwand (2) fest verbundenen Abschnitt (20) und einen Abreißabschnitt (21) auf, der über Abreißnocken (26) mit dreieckförmigem Querschnitt mit der Kappenseitenwand (2) verbunden ist. Die Verschlußkappe kann im Spritzgußverfahren aus Polyethylen hergestellt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine auf einen Flaschenhals aufsetzbare Verschlußkappe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Verschluß von Getränkeflaschen werden neben Kronkorken in starkem Maße Schraubkappen eingesetzt, die wegen ihrer Mehrfachverwendbarkeit, dem günstigen Einsatz auf Kunststoffflaschen und der Recyclefähigkeit vorteilhaft sind und zur Sicherstellung der Abfüllungsoriginalität mit sogenannten Originalitätssicherungsringen versehen werden. Bislang werden Schraubverschlußkappen aus Kunststoff insbesondere auf Getränkeflaschen mit einem Durchmesser der Flaschenhalsmündung von rund 25 mm eingesetzt.
Verschiedene bekannte Formen von Schraubverschlußkappen mit Originalitätssicherungsringen werden in den Druckschriften DE-32 06 245, DE-30 38 453 und EP-0 335 949 beschrieben.
Beim Einsatz von Schraubverschlußkappen der bekannten Bauformen zum Verschluß von Getränkeflaschen, insbesondere von Milchflaschen, die üblicherweise einen Mündungsdurchmesser von rund 40 mm aufweisen, ergeben sich eine Reihe von Stabilitäts- und Dichtungsproblemen. Diese rühren daher, daß bei entsprechender Vergrößerung der bekannten Schraubverschlußkappen deren Biegesteifigkeit nachläßt, wodurch einerseits der sichere Sitz der Verschlußgewinde gefährdet und andererseits die durch die Aufnahme der Flaschenmündung in der Verschlußkappe erreichte Dichtung verschlechtert wird. Das zuletzt genannte Problem tritt besonders dann auf, wenn Getränkeflaschen aus Kunststoffmaterial eingesetzt werden, deren Mündungen gegebenenfalls erhebliche Toleranzabweichungen aufweisen oder unter mechanischem Druck Ovalitäten ausbilden.
Weiterhin tritt beim Einsatz der bekannten Schraubverschlußkappen auf Getränkeflaschen mit großer Mündungsöffnung das folgende Problem auf. Der Originalitätssicherungsring wird üblicherweise über eine Anzahl gleichmäßig beabstandeter Brücken, die die jeweilige Sollbruchlinie bilden, mit der Verschlußkappe verbunden. Diese Brücken reißen bei Abdrehen der Verschlußkappe durch die über die Gewindesteigung vermittelte Zugspannung auf. Werden nun bei einer entsprechend vergrößerten Schraubkappe die Brücken im gleichen Abstand wie bei den bekannten Bauformen gesetzt, so muß eine erhöhte Anzahl von Brücken durchtrennt werden, wozu gegebenenfalls die durch die Schraubbewegung vermittelte Zugspannung nicht ausreicht. Werden andererseits die Brücken in größeren Abständen gesetzt, ergeben sich wiederum Stabilitätsprobleme oder etwa die Gefahr, durch Überdehnung des Sicherungsringes die Flasche ohne dessen Zerstörung zu öffnen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Verschlußkappe aus Kunststoff für Getränkeflaschen, insbesondere für Kunststoffmilchflaschen, anzugeben, die sich durch eine verbesserte Dichtheit und hohe Stabilität auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch eine Verschlußkappe mit den im Hauptanspruch enthaltenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verschlußkappe sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Verschlußkappe geht von einer bekannten Bauform aus, die insbesondere eine am Kappenboden angeformte und nach unten vorstehende umlaufende Dichtlippe und ein gemeinsam mit der Dichtlippe die Aufnahme für die Flaschenhalsmündung bildendes Zentrierungselement enthält, das ebenso wie die Dichtlippe am Kappenboden angeformt ist und von diesem nach unten vorsteht. Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dieses Zentrierungselement als eine elastische äußere Dichtlippe auszubilden, die in der Verschlußstellung der Schraubkappe radial von außen an die Wand der Flaschenhalsmündung gedrückt wird. Die erfindungsgemäße äußere Dichtlippe besitzt den Vorteil, neben der Zentrierungsfunktion zusätzlich eine Dichtfunktion zu erfüllen, was insbesondere bei Kunststoffflaschen mit großem Mündungsdurchmesser von Bedeutung ist. Die Dichtfunktion wird dadurch erreicht, daß aufgrund der Elastizität der äußeren Dichtlippe diese in Verschlußstellung gegenüber dem Flaschenhals radial verspannt wird, wodurch die von der inneren Dichtlippe auf die Flaschenhalsinnenwand ausgeübten Kräfte über den gesamten Umfang der inneren Dichtlippe ausgeglichen werden.
Vorteilhafterweise ist der Querschnitt der äußeren Dichtlippe abgerundet und zu ihrem Ende hin sich verjüngend ausgebildet, so daß beim Verschluß der Flasche mit der erfindungsgemäßen Kappe die Flaschenhalsmündung sicher in die durch die innere und die äußere Dichtlippe gebildete Aufnahme geführt wird und sich die oben genannten ausgleichenden Kräfte voll ausbilden, sobald die Verschlußstellung erreicht ist. Demgegenüber wird der Querschnitt der äußeren Dichtlippe günstigerweise so gestaltet, daß diese mit einer C-profilförmigen Wölbung von innen an den Flaschenhalsrand anliegt, wobei im Fußbereich der inneren Dichtlippe eine ein elastisches Gelenk bildende Verjüngung vorgesehen ist. Diese Verjüngung kann durch die Ausformung einer zwischen der äußeren und der inneren Dichtlippe umlaufenden Nut bereitgestellt werden, die im Bereich der inneren Dichtlippe diese hinterschneidet.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlußkappe ist es möglich, im Boden der nutförmigen Aussparung zwischen den Dichtlippen eine weitere Verspannungslippe vorzusehen, die einen von einem breiten Fuß ausgehenden im wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist. Diese Verspannungslippe ragt in die Flaschenhalsaufnahme zwischen den Dichtlippen und wird gestaucht, sobald sich die Verschlußkappe auf dem Flaschenhals in Verschlußstellung befindet. Durch diese Stauchung wird in dem Kappenmaterial eine weitere Verspannung bewirkt, die die Dichtfunktion der Dichtlippe vorteilhaft verbessert. Dabei wird insbesondere eine Hebelwirkung auf die innere Dichtlippe ausgelöst, die daraufhin in Verschlußstellung mit zusätzlicher Spannung gegen die Flaschenhalsinnenwand drückt. Die Basis der Verspannungslippe ist gegenüber dem Boden der umlaufenden Nut abgerundet, wodurch einerseits die Stabilität der Verspannungslippe erhöht als auch die Hebelwirkung verbessert wird.
Entsprechend einer weiteren Gestaltungsform ist vorgesehen, den Boden der erfindungsgemäßen Verschlußkappe mit einer Versteifung zu versehen, die insbesondere in Form von aus einer in der Mitte des Kappenbodens angeformten Ringversteifung strahlenförmig ausgehenden Vielzahl von Versteifungsrippen ausgebildet sein kann. Die damit erreichte Stabilisierungsfunktion der Verschlußkappe ist insbesondere bei Bauformen größeren Durchmessers von Vorteil.
Durch die Ausbildung des an der erfindungsgemäßen Verschlußkappe angebrachten Originalitätssicherungsringes mit einem über einen verhältnismäßig weitem Winkelbereich am Kappenrand fest angeformten Ringabschnitt, einer V-förmigen Sollbruchstelle und Abreißnocken mit dreieckförmigem Querschnitt wird eine Erhöhung der Funktionsssicherheit des Originalitätssicherungsringes und eine Erleichterung bei seinem Gebrauch erreicht. Aufgrund der Formung des Abreißnockenquerschnittes wird erreicht, daß auch im Falle der durch den vergrößerten Umfang des Sicherungsringes erhöhten Zahl von Abreißnocken diese mit der beim Öffnen der Verschlußkappe gegenüber der Gewindesteigung wirkenden Zugkraft sicher unterbrochen werden können.
Eine effektive und sichere Handhabung der erfindungsgemäßen Verschlußkappe und der mit ihr verschlossenen Flasche kann erreicht werden, wenn in die Außenseite des Kappenbodens ein Stapelabstand eingesenkt und in die Außenseite des Kappenrandes eine Rillierung eingeformt wird.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlußkappe anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine geschnittene Halbansicht durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschlußkappe,
Fig. 2a: eine Ansicht der Verschlußkappe von unten,
Fig. 2b: eine Seitenansicht der Verschlußkappe mit einer teilweisen Schnittdarstellung,
Fig. 2c: eine vergrößerte Ansicht der Kappenrandaußenfläche in dem in Fig. 2a mit einem Kreis gekennzeichneten Bereich,
Fig. 3: eine Schnittdarstellung durch den Originalitätssicherungsring entlang der in Fig. 2b mit Pfeilen gekennzeichneten Linie,
Fig. 4: eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der in Fig. 3 angegebenen Linie C-D,
Fig. 5: ein vergrößerter Ausschnitt des Originalitätssicherungsringes entsprechend der in Fig. 3 mit S bezeichneten Seitenansicht,
Fig. 6: ein vergrößerter Ausschnitt des Originalitätssicherungsringes entsprechend der in Fig. 3 mit R bezeichneten Seitenansicht mit zwei Schnittdarstellungen entlang der Linien E - F und G - H,
Fig. 7: eine Schnittdarstellung des Originalitätssicherungsringes entlang der in Fig. 5 angegebenen Linie A-B , sowie
Fig. 8: eine Einzelheit in vergrößerter Darstellung, welche die innere Dichtlippe in einer alternativen Ausführung zeigt.

Die Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Verschlußkappe gemäß Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt des Kappenbodens 1 und der Kappenseitenwand 2 mit dem Originalitätssicherungsring 3. Die Kappenseitenwand 2 enthält auf ihrer Außenseite eine Rillierung 4 und auf ihrer Innenseite die Gewindeführung 5.
Der nicht gezeigte Mündungsbereich des Flaschenhalses wird in Verschlußstellung zwischen der inneren Dichtlippe 6 und der äußeren Dichtlippe 7 aufgenommen, die sich jeweils entsprechend an die Innen- bzw. Außenseite des Flaschenhalses anlegen. Zwischen den Dichtlippen ist eine ringförmige Nut 13 ausgeformt, wobei durch die Hinterschneidung der inneren Dichtlippe 6 der verjüngte Gelenkbereich 12 gebildet wird. Vom Boden der Ringnut 13 aus ragt die umlaufende Verspannungslippe 8 in den Aufnahmebereich für den Flaschenhals.
Die äußere Dichtlippe 7 besitzt einen sich zu ihrem Ende hin verjüngenden Querschnitt, wobei die Innenseite der äußeren Dichtlippe zur Aufnahme des Flaschenhalses abgerundet ist. Die innere Dichtlippe 6 besitzt einen C-förmigen Querschnitt, dessen Wölbung auf der Außenseite der inneren Dichtlippe 6 in Verschlußstellung an der Innenseite des Flaschenhalses anliegt. Die Verspannungslippe 8 ist mit einem V-förmigen Querschnitt ausgebildet. Die Fußbereiche sämtlicher umlaufenden Lippen 6, 7 und 8 sind gegenüber dem Kappenboden abgerundet. Sowohl die Dichtlippen 6, 7 als auch die Verspannungslippe 8 sind elastisch deformierbar, um die oben beschriebenen Wirkungen hervorrufen zu können.
Durch die auf der Innenseite des Kappenbodens 1 mittig angeformte Ringversteifung 15 mit den von dieser strahlenförmig ausgehenden Versteifungsrippen 16 wird eine Versteifung der erfindungsgemäßen Verschlußkappe erreicht. Dabei nimmt die Höhe der Versteifungsrippen 16 von der Höhe der Ringversteifung 15 bis zum Fuß der inneren Dichtlippe 6 radial nach außen ab. Außerdem ist in der Kappenbodenmitte eine Wölbung 17 als Fließhilfe beim Spritzvorgang vorgesehen.
Auf der Außenseite des Kappenbodens ist ein Stapelabstand 9 vorgesehen, dessen Aussparung gegebenenfalls den entsprechend geformten Fuß einer weiteren Flasche aufnehmen kann.
Die Form der Versteifungselemente 15, 16 und 17 ist der Ansicht der Verschlußkappe von unten (d.h. aus Richtung des Flaschenhalses) gemäß Fig. 2a zu entnehmen. Es ist möglich, eine von der dargestellten Ausführungsform abweichende Anzahl von Versteifungsrippen auszubilden. Der mit einem Kreis versehene Ausschnitt der Kappenseitenwand ist in Fig. 2c vergrößert dargestellt. Die Anzahl der auf der Kappenseitenwand mit einem wellenförmigen Profil angebrachten Griffrillen beträgt vorteilhafterweise 120.
Die in Höhe der Abreißnocken 26 gemäß Fig. 2b geschnittene Darstellung des Originalitätssicherungsringes 3 in Fig. 3 zeigt den mit dem Kappenrand fest verbundenen Halteabschnitt 20, der sich über einen Winkelbereich von 80° - 150°, insbesondere 85°, erstrecken kann und den Abreißabschnitt 21, der sich über den übrigen Umfang erstreckt.
Der Abreißabschnitt 21 ist über gleichmäßig beabstandete Abreißnocken 26 mit dem die Kappenseitenwand 2 abgerundet abschließenden Kappenrand verbunden. Die Funktion des Originalitätssicherungsringes 3 wird dadurch erfüllt, daß die einen entsprechenden Wulst am Flaschenhals hintergreifende Wölbung 25 auf der Innenseite des Sicherungsringes im Bereich des Abreißabschnittes 21 unter Wirkung der beim Öffnen auftretenden Zugkräfte nach außen gedrückt wird, worauf die Abreißnocken 26 brechen und sich somit die Verbindung zum Kappenrand 2 löst (Fign. 4, 5 und 7). Im Abreißbereich können weiterhin abschnittsweise Aussparungen 27 vorgesehen sein.
Fig. 6 zeigt die am Übergang vom Halteabschnitt 20 zum Abreißabschnitt 21 ausgebildete Sollbruchstelle 23 in Seitenansicht mit Schnittdarstellungen entlang der Linien E - F und G - H. Im Bereich des Halteabschnittes 20 ist der Originalitätssicherungsring 3 mit der Kappenseitenwand 2 über die durchgehende Verbindungsbrücke 28 verbunden.
Im Bereich der Sollbruchstelle 23 besitzt der Sicherungsring einen verminderten Querschnitt 24, der durch einen in Seitenansicht V-förmigen Einschnitt im Sicherungsring hervorgerufen wird. Diese Einkerbung 22 besitzt vorteilhafterweise einen Öffnungswinkel von 60°.
Eine weitere Einzelheit des Originalitätssicherungsringes ist der Fig. 7 zu entnehmen. Die Abreißnocken 26, die den Sicherungsring 3 mit dem Kappenrand im Bereich des Abreißabschnittes 21 verbinden, besitzen einen dreieckförmigen Querschnitt. Das Spitzverlaufen der Nockenränder ermöglicht ein besseres Abreißen bei ersten Öffnen der Flasche. Außerdem ergeben sich aus der Nockenquerschnittsform Vorteile beim Herstellungsprozeß.
Die erfindungsgemäße Verschlußkappe wird vorteilhafterweise aus Kunststoff, insbesondere aus Polyethylen (HDPE), im Spritzgußverfahren hergestellt. Die mit der Kappe verschlossene Flasche kann aus beliebigem Material, vorteilhafterweise jedoch auch aus Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, bestehen.
Fig. 8 zeigt die Dichtlippe 6 in vergrößerter Darstellung, und zwar in einer bevorzugten Ausführungsform. Die Dichtlippe ist insgesamt V-förmig gestaltet, wobei der Winkel α vorzugsweise im Bereich von 19,5° bis 30° und der Winkel β vorzugsweise im Bereich von 25° bis 30° liegt. Die Maße a und b werden durch die spezifische Mündung bestimmt, wodurch alle anderen Maße der Innendichtung festgesetzt sind. Dies deswegen, da diese Maße eine Funktion von a und b sowie der Winkel α und β sind. Wie aus der Fig. 8 deutlich hervorgeht, ist die Dichtung an der Mündungsinnenseite der Flasche linienförmig, so daß ein linienförmiger innenlaufender Dichtkontakt gewährleistet ist. Dadurch ergibt sich eine geringe Reibung beim Auf- und Abdrehen des Verschlusses, d.h., das Schließ- und Öffnungsdrehmoment ist vergleichsweise gering.

Claims

Verschlußkappe aus Kunststoff für Getränkeflaschen, insbesondere für Kunststoff-Milchflaschen, mit
einem Kappenboden (1),
einer Kappenseitenwand (2), die an ihrer Innenfläche Befestigungsmittel für die Verschlußstellung mit der Flasche und an ihrem unteren Rand gegebenenfalls einen Originalitätssicherungsring (3) aufweist,
einer am Kappenboden angeformten, nach unten vorstehenden und umlaufenden inneren Dichtlippe (6), die in Verschlußstellung vorzugsweise in die Flaschenmündung greift, hierbei radial nach innen gedrückt wird und mit elastischer Vorspannkraft dichtend an der Innenwand des Flaschenhalses anliegt, und
einem am Kappenboden angeformten, nach unten vorstehenden und umlaufenden Zentrierungselement, das in Verschlußstellung die Flaschenmündung von außen umgreift, dadurch gekennzeichnet, daß
das Zentrierungselement durch eine elastische äußere Dichtlippe (7) gebildet wird, die in Verschlußstellung von der Außenwand des Flaschenhalses radial nach außen gedrückt wird.
Verschlußkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Dichtlippe (7) eine auf ihrer Innenseite ausgebildete Abrundung aufweist, wodurch sich der Querschnitt der äußeren Dichtlippe (7) vom Kappenboden (1) her verjüngt, und daß die Innenseite der äußeren Dichtlippe (7) in Dichtstellung an der Flaschenhalsaußenwand anliegt.
Verschlußkappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Dichtlippe (6) im Schnitt C-profilförmig mit im wesentlichen radial nach außen gerichteter Wölbung ausgebildet ist und in Dichtstellung mit ihrer Wölbfläche an der Flaschenhalsinnenwand anliegt.
Verschlußkappe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (6) über eine ein elastisches Gelenk (12) bildende Verjüngung in den Kappenboden (1) übergeht.
Verschlußkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kappenboden (1) unmittelbar zwischen der äußere Dichtlippe (7) und der inneren Dichtlippe (6) eine umlaufende nutförmige Aussparung (13) vorgesehen ist.
Verschlußkappe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden der nutförmigen Aussparung (13) eine umlaufende Verspannungslippe (8) vorgesehen ist, die in die durch die äußere und die innere Dichtlippe (6,7) gebildete Aufnahme der Flaschenmündung hineinragt und in Verschlußstellung deformiert wird.
Verschlußkappe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannungslippe (8) einen V-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Übergang zum Kappenboden (1) abgerundet ist und dessen unteres Ende im wesentlichen spitz ausläuft.
Verschlußkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gegebenenfalls am Rand der Kappenseitenwand (2) angebrachte Originalitätssicherungsring (3) einen Halteabschnitt (20), einen Abreißabschnitt (21) mit Abreißnocken (26) und eine Sollbruchstelle (23) enthält, wobei der Halteabschnitt (20) vorzugsweise einen Bereich mit einem Winkel von 80° bis 150°, insbesondere 85°, einnimmt.
Verschlußkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Kappenbodens (1) eine als Stapelabstand wirkende Aussparung (9) vorgesehen ist.
Verschlußkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe im wesentlichen V-förmig ausläuft und die V-Seite der Dichtlippe (6), die der Mündungsinnenfläche der Flasche gegenüberliegt, über einen Knick in eine in den Kappenboden auslaufende im wesentlichen geradlinige Abschlußfläche übergeht, so daß durch den Schnittpunkt der beiden Flächen ein linienförmiger Dichtkontakt gegenüber der Mündungsinnenseite der Flasche definiert ist, wobei der Winkel α und β der beiden Flächen vorzugsweise im Bereich von 19,5° bis 30° und 25° bis 30° liegen.