EP0661218B1 - Verschlusskappe aus Kunststoffmaterial mit frühzeitig lüftender Innendichtung - Google Patents

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EP0661218B1
EP0661218B1 EP94810648A EP94810648A EP0661218B1 EP 0661218 B1 EP0661218 B1 EP 0661218B1 EP 94810648 A EP94810648 A EP 94810648A EP 94810648 A EP94810648 A EP 94810648A EP 0661218 B1 EP0661218 B1 EP 0661218B1
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EP
European Patent Office
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inner seal
venting
container
opening
cap
Prior art date
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EP94810648A
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English (en)
French (fr)
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EP0661218A1 (de
Inventor
Georg Pfefferkorn
Michael Kirchgessner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
obrist Closures Switzerland
obrist Closures Switzerlandroemerstrasse 83 Ch 41
Original Assignee
Crown Cork AG
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP0661218B1 publication Critical patent/EP0661218B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B65D41/00—Caps, e.g. crown caps or crown seals, i.e. members having parts arranged for engagement with the external periphery of a neck or wall defining a pouring opening or discharge aperture; Protective cap-like covers for closure members, e.g. decorative covers of metal foil or paper
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S215/00—Bottles and jars
    • Y10S215/01—Fins

Definitions

  • the invention relates to a screw cap Plastic material according to the preamble of claim 1.
  • screwable is to be understood here so that both Caps with screw thread and bayonet locks are recorded.
  • Such caps are already known and in use for a long time especially for closing bottles for carbonated Soft drinks used. Acting with the bottles often reusable glass or PET bottles. There the container mouth is common, particularly with reusable bottles damaged, are preferred for sealing the container inner seals protruding into the container mouth are used. As a result, the primary sealing section is somewhat inside offset the bottle mouth. Even if the mouth area is damaged optimal sealing effect is achieved. EP-118 267 shows such a closure cap.
  • This configuration of the inner seal leads to the upper area of the insertion section Container can close tightly when the actual Sealing section of the inner seal already outside the container mouth located. This leads to an unnecessarily late Pressure reduction when unscrewing the cap. Per se you could overcome this disadvantage by shortening the insertion section to encounter. However, a certain length of it is necessary to reliably and gently insert the inner seal.
  • the known inner seals have the further disadvantage that that the outer surface of the insertion section, which is connected to the container mouth be the first to come into contact with a smooth outer surface having. Rough, irregular, or damaged Places at the container mouth can therefore through the insertion are hardly smoothed and there is a risk of that the sealing area essential for sealing is injured becomes.
  • FR 2 607 786 is a closure system for bottles known which the escape of contained in the bottles Gases allowed. But it's not about carbonated Drinks, but primarily around pharmaceutical Products. This locking system is related to Carbonated drinks cannot be used because of the Thread of the cap with the bottle mouth except Encroachment while the inner seal is still sealing the inner surface of the container mouth. For carbonated Such a cap would be used for drinks Jump off unscrew.
  • the inner seal has a sealing section and an insertion section below the sealing section.
  • the Sealing section is that part of the inner seal that is attached to the Cap the container mouth on the inside touched and forms a seal.
  • the introductory section primarily serves the reliable and gentle introduction of Inner seal in the container mouth. This can be due to further subdivide their functions.
  • the foremost Section of the insertion section is the centering zone in which the outside diameter is smaller than the diameter of the container mouth is. It centers and guides the inner seal when putting on the sealing cap. After the centering zone follows a clamping zone in which the outside diameter is larger than the diameter of the container opening.
  • the ventilation recess forms a connection to the interior of the container, as soon as the sealing section is out of engagement with the container mouth is coming. It prevents the introducer from using the container mouth can form a seal and thus ensures for venting the container at the earliest possible Time. This ensures that the internal thread the cap until the vent is inserted engages with the external thread of the container neck. The danger of the cap suddenly jumping off when unscrewing them due to excessive internal pressure and venting the container too late is thus reduced.
  • the ventilation recess is designed so that it extends at least over the entire height of the clamping zone. This ensures that there is an open air duct as soon as the sealing section is out of engagement with the container mouth located.
  • the number of ventilation cutouts as well as their width and Depth affect the rate of venting at Open the container. It should be noted that the entry zone its management function in the area of the ventilation recess not fulfilled. To destroy the sealing section in the Preventing the area of the ventilation recess is an advantage made sure that the width of the vent recess Does not exceed 1/15 of the circumference of the inner seal.
  • a sliding zone in which the outer diameter to the lower Decreases towards the end.
  • the outer diameter of the inner seal has a local one Minimum value so that at the upper end of the sliding zone a locally maximum outer diameter arises that is larger than the diameter of the container mouth to be closed.
  • This is advantageously chosen to be as large as possible, but in such a way that when the cap is on, as soon as the sealing section penetrates into the container mouth, from the inner wall of the container is lifted off.
  • This configuration has the advantage that the insertion section when screwing on the The sealing cap rests on the inside surface of the mouth as soon as the sliding part has penetrated into the container mouth. In order to the friction effect of the insertion section is also in the area the inner surface of the mouth.
  • the shape of the ventilation cutout itself is also influenced sustained the friction effect of the insertion section.
  • the friction effect is advantageously strengthened when between ventilation cutouts Cutting edges for leveling irregular or Damaged edges of plastic containers provided are.
  • the venting recess is with the gap between compare two saw teeth.
  • the cap made of relatively soft plastic, were with achieves the best results at a rake angle of approximately 0 °.
  • the surface of the ventilation recess, on Screw-on direction of rotation looks at the front end of the same, the rake face, which is roughly at right angles along a cutting edge on the envelope surface of the insertion section connects.
  • the cutting edge is thus aligned so that when turning the cap in the screw-on direction can work as a cutting edge.
  • Optimal results are with Rake angles in the range of +/- 10 ° reached.
  • this primitive plastic cutter can also be used with plastic containers no actual machining process can be achieved. This is also not intended, otherwise plastic chips would fall into the drink. It actually does a kind of plastic deformation of burrs and Notches, which actually suggest a negative rake angle would. However, due to the soft cutting material nevertheless with best rake angles of about 0 ° reached.
  • the cap can therefore be further improve by adding several venting cutouts evenly distributed over the circumference of the inner seal will. Particularly good friction properties are achieved if the ventilation cutouts are evenly spaced from each other, especially if one Large number of ventilation cutouts directly next to each other to be ordered. This reduces the outside area the inner seal in the area where the ventilation recesses are touch on individual edges. At the Unscrew the cap is the contact surface in the Insertion zone consequently limited to individual edges what results in a high surface pressure. This has a positive effect on the friction and smoothing effect.
  • too symmetrical ventilation cutouts can be used. Out of it this results in a cutting edge geometry with a negative rake angle and positive clearance angle, both having the same value. This creates similar friction properties when screwing on and off reached. Good results are achieved with chip and Clearance angle of less than 60 ° reached.
  • Figure 1 shows the sectional view of a container mouth with a sealing cap, which is used until ventilation begins was unscrewed.
  • the cap consists of a cylindrical cap wall 1 and a closing this Cap base 2. Extends from the inner surface 3 of the cap base an inner seal 4 coaxial with the cap wall 1 towards the cap opening. The cap is complete screwed onto the container neck, so touches the outer surface the inner seal the inner surface 23 of the container mouth in a limited area. This area is called Sealing section 5 called. Your outside diameter is larger than the diameter 8 of the container mouth. Below the The sealing section is followed by the insertion section 6, in which the outer diameter decreases conically towards the bottom.
  • the insertion section remains in as long as it is unscrewed Make contact with the container mouth until the inner seal has expanded to its relaxed normal position.
  • the introductory section is thus divided into two areas: the lower one
  • the area of the insertion section is used to center the inner seal onto the container mouth, and the clamping zone begins there, where the outside diameter of the insertion section is 8 the container opening is reached.
  • the inner seal has several in the area of the insertion section Ventilation cutouts. These prevent the inner seal when unscrewing the cap in the area the clamping zone can form a seal.
  • the venting recesses 9 begin directly below the Sealing section. In the closure cap shown here the sealing section is just outside the container mouth. Gas from the container can pass through the vent cutouts 9 flow in the direction of the arrow y.
  • Figure 2 shows the sectional view of a container mouth with a sealing cap with a partially interrupted one Introductory section.
  • the vent holes used in this example are slits that define the lead-in zone divide into individual guide cams 22. This continuous Slots cause the container to vent very quickly, as soon as the sealing section is out of engagement with the container mouth is coming.
  • the cap has a right-handed one Screw thread, so that viewed in screw-on direction 17 located at the front end of the ventilation recess Part 16 of the recess surface when screwing on as Rake surface acts and with the outer surface of the inner seal forms a cutting edge.
  • the insertion cam 22 due to the clearance angle of 0 ° not actually from cutting Sense to speak is used in the here Terminology still includes the terms rake face and cutting edge used.
  • the sealing area is an inventive Cap shown in section.
  • the inner seal has a local maximum 15 in the area of the insertion section 6 on.
  • the centering and preload function of the insertion section will be below the maximum diameter mentioned Sliding zone 13 adopted.
  • the sliding zone itself is functionally divided into a centering zone 25, in which the Outside diameter is smaller than the diameter 8 of the container mouth, and a clamping zone 26 in which the outer diameter is larger than the diameter 8 of the container mouth.
  • the container mouth to be closed is through a dash-dotted line is indicated.
  • Between the local Maximum 15 and the sealing section 5 has an inner seal groove-shaped depression so that the outer diameter decreases to a local minimum 14. This will make the smoothing Frictional effect of the insertion zone in an advantageous manner the inner surface of the container mouth expanded.
  • the friction acts on the inside edge of the container mouth until the sliding zone 13 has penetrated completely into the container mouth.
  • the position becomes locally pushed maximum diameter into the container mouth and the frictional effect on the inner surface of the Container mouth moved. This also causes surface defects on the inside of the mouth through the insertion section smoothed.
  • the preload of the inner seal is in this Phase not further increased. Only if after further unscrewing the sealing section 5 penetrates into the mouth of the container the preload of the inner seal is slightly increased again, whereupon the main force of the preloaded inner seal on the Sealing area is a burden.
  • the maximum diameter of the introducer is advantageously chosen so that it is complete is relieved as soon as the sealing section into the container mouth penetrates.
  • Figure 4 shows the sectional view of the sealing area a screwed cap.
  • the clasp is in place in the fully unscrewed position and the inner seal touches the inside mouth surface 23 of the container only in the area of sealing section 5.
  • Figure 5 shows a cross section through the plane A-A according to Figure 6. This is an inner seal, the Outside diameter in the area of the insertion 6 a local Maximum.
  • FIG. 6 shows a section of the side view of an inner seal, whose outer diameter, as can be seen from Figure 5 is a local maximum in the area of the introductory section having.
  • the inner seal shows in the insertion entire scope a variety of directly adjacent Venting cutouts 9.
  • two adjacent ventilation cutouts touch each other 9 only in one point, namely where the Outside diameter of the insertion section is largest.
  • This Point is also the most important for the friction effect, there, as explained for Figure 3, by this point also at the A friction effect occurs inside the mouth.
  • the cutouts that directly adjoin each other are given the Introductory section a profile that has the character of a Cutting tool has, there is a positive clearance angle.
  • Figure 7 shows the inner seal shown in Figure 6 the view from below (direction B according to FIG. 6). From this The representation is the cutting-shaped embossing through the ventilation cutouts evident. On the screw-on direction looks at the front of the vent hole The rake face 16 forms an angle of approximately 90 ° with the Envelope surface of the inner seal, which has a rake angle of O ° corresponds. In the figure is a with dashed lines preferred range of +/- 10 ° for the selection of the rake angle ⁇ drawn. Closes at the rear end of the recess the free area 21 at a rather flat angle to the same Envelope surface. In this example, both free space 21 as well as rake face 16 as parallel to the cap axis standing level.

Description

Die Erfindung betrifft eine schraubbare Verschlusskappe aus Kunststoffmaterial gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Der Begriff "schraubbar" ist hier so zu verstehen, dass sowohl Verschlusskappen mit Schraubgewinde als auch Bajonettverschlüsse erfasst sind. Derartige Verschlusskappen sind bereits seit langer Zeit bekannt und gebräuchlich und werden vor allem zum Verschliessen von Flaschen für kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke eingesetzt. Bei den Flaschen handelt es sich häufig um Mehrwegflaschen aus Glas oder PET. Da die Behältermündung insbesondere bei Mehrwegflaschen häufig beschädigt ist, werden zum Abdichten der Behälter bevorzugt in die Behältermündung hineinragende Innendichtungen verwendet. Dadurch wird die primäre Dichtpartie etwas ins Innere der Flaschenmündung versetzt. Auch bei beschädigtem Mündungsbereich wird so optimale Dichtwirkung erreicht. Die EP-118 267 zeigt eine derartige Verschlusskappe.
Bei kohlensäurehaltigen Erfrischungsgetränken herrscht bei geschlossenem Behälter ein erhöhter Innendruck. Ein Problem bei derartigen Verschlusskappen besteht darin, dass der Innendruck erst abgebaut wird, wenn die Innendichtung vollständig aus der Behältermündung herausgelöst wird. Innendichtungen der genannten Art haben eine umlaufende Dichtpartie, deren Aussendurchmesser etwas grösser als der Innendurchmesser der Flaschenmündung ist. So ist sichergestellt, dass die Dichtpartie bei aufgesetzter Verschlusskappe gegen die Innenwand der Flaschenmündung gepresst wird. Unterhalb der Dichtpartie folgt eine Einführpartie, deren Aussendurchmesser nach unten etwa konisch abnimmt, so dass er am unteren Ende der Innendichtung kleiner als der Durchmesser der Behältermündung ist. Diese ist notwendig, um das beschädigungslose Einführen der Innendichtung beim Aufschrauben der Schraubkappe sicherzustellen. Diese Konfiguration der Innendichtung führt dazu, dass der obere Bereich der Einführpartie den Behälter dicht abschliessen kann, wenn sich die eigentliche Dichtpartie der Innendichtung bereits ausserhalb der Behältermündung befindet. Dies führt zu einem unnötig späten Druckabbau beim Abschrauben der Verschlusskappe. An sich könnte man diesem Nachteil durch Verkürzung der Einführpartie begegnen. Eine gewisse Länge derselben ist jedoch notwendig, um die Innendichtung zuverlässig und schonend einzuführen.
Die bekannten Innendichtungen haben im weiteren den Nachteil, dass die Aussenfläche der Einführpartie, welche mit der Behältermündung als erste in Kontakt kommt, eine glatte Aussenfläche aufweist. Rauhe, unregelmässige oder beschädigte Stellen an der Behältermündung können daher durch die Einführpartie kaum geglättet werden und es besteht die Gefahr, dass die für das Abdichten wesentliche Dichtpartie verletzt wird.
Aus der EP 0 010 837 ist es bekannt, bei einer konischen Innendichtung am unteren Ende Entlüftungsaussparungen vorzusehen. Diese Dichtungsanordnung erfordert ein konisches Gegenstück im Bereich der Behältermündung und lässt sich nicht auf Standardbehälter aufsetzen. Eine solche Verschlusskappe weist die von Olivendichtungen bekannten Vorteile, nämlich das Versetzen der Dichtzone in das Innere der Behältermündung, nicht auf.
Aus der FR 2 607 786 ist ein Verschlussystem für Flaschen bekannt, welches das Entweichen von in den Flaschen enthaltenen Gasen erlaubt. Dabei geht es aber nicht um kohlensäurehaltige Getränke, sondern in erster Linie um pharmazeutische Produkte. Dieses Verschlussystem ist im Zusammenhang mit kohlensäurehaltigen Getränken nicht einsetzbar, weil die Gewinde der Verschlusskappe mit der Flaschenmündung ausser Eingriff geraten, während die Innendichtung noch dichtend an der Innenfläche der Behältermündung anliegt. Bei kohlensäurehaltigen Getränken würde eine solche Verschlusskappe beim Abschrauben abspringen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden und insbesondere eine Verschlusskappe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Innendruck beim Abschrauben zuverlässig abgebaut wird, sobald sich die Dichtpartie der Innendichtung ausserhalb der Behältermündung befindet. Dabei soll das Einführen der Innendichtung in die Behältermündung auf keine Weise beeinträchtigt werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Einführpartie so zu gestalten, dass sie Unebenheiten der Behältermündung beim Aufschrauben egalisiert, so dass die Dichtpartie beim Aufschrauben nicht beschädigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Verschlusskappe und eine Behältermündung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Die Innendichtung weist eine Dichtpartie und unterhalb der Dichtpartie eine Einführpartie auf. Die Dichtpartie ist jener Teil der Innendichtung, der bei aufgesetzter Verschlusskappe die Behältermündung an ihrer Innenseite berührt und eine Abdichtung bildet. Die Einführpartie dient primär dem zuverlässigen und schonenden Einführen der Innendichtung in die Behältermündung. Diese lässt sich aufgrund ihrer Funktionen weiter unterteilen. Der vorderste Abschnitt der Einführpartie ist die Zentrierzone, in welcher der Aussendurchmesser kleiner als der Durchmesser der Behältermündung ist. Sie zentriert und führt die Innendichtung beim Aufsetzen der Verschlusskappe. Nach der Zentrierzone folgt eine Spannzone, in welcher der Aussendurchmesser grösser als der Durchmesser der Behälteröffnung ist. Beim Eindringen der Spannzone in die Behälteröffnung wird die Innendichtung zusammengepresst und damit vorgespannt. Im Bereich der Einführpartie weist die Aussenfläche der Innendichtung wenigstens eine Entlüftungsaussparung auf. Die Entlüftungsaussparung bildet eine Verbindung zum Innenraum des Behälters, sobald die Dichtpartie ausser Eingriff mit der Behältermündung kommt. Sie verhindert, dass die Einführpartie mit der Behältermündung eine Abdichtung bilden kann und sorgt somit für die Entlüftung des Behälters zum frühestmöglichen Zeitpunkt. Damit wird sichergestellt, dass das Innengewinde der Verschlusskappe bis zum Einsetzen der Entlüftung sicher mit dem Aussengewinde des Behälterhalses im Eingriff steht. Die Gefahr des plötzlichen Abspringens der Verschlusskappe beim Abschrauben derselben aufgrund von zu hohem Innendruck und zu spätem Lüften des Behälters wird damit verringert.
Die Entlüftungsaussparung ist so gestaltet, dass sie sich wenigstens über die gesamte Höhe der Spannzone erstreckt. Damit ist sichergestellt, dass ein offener Luftkanal besteht, sobald sich die Dichtpartie ausser Eingriff mit der Behältermündung befindet.
Die Anzahl der Entlüftungsaussparungen sowie deren Breite und Tiefe beeinflussen die Geschwindigkeit der Entlüftung beim Öffnen des Behälters. Zu beachten ist, dass die Einführungszone im Bereich der Entlüftungsaussparung ihre Führungsfunktion nicht erfüllt. Um einer Zerstörung der Dichtpartie im Bereich der Entlüftungsaussparung vorzubeugen, wird mit Vorteil darauf geachtet, dass die Breite der Entlüftungsaussparung 1/15 des Umfangs der Innendichtung nicht übersteigt.
Unter dem Durchmesser der Einführpartie ist, unabhängig von Entlüftungsaussparungen, der Durchmesser der äussersten Fläche zu verstehen. Liegen mehrere Entlüftungsaussparungen direkt nebeneinander, so kann die Aussenfläche auf einzelne Kanten reduziert werden. Daher wird stellenweise auch der Begriff Hüllfläche verwendet, womit die Aussenfläche ohne Entlüftungsaussparungen gemeint ist. Die Innendichtung wird häufig so gestaltet, dass ihr Aussendurchmesser im Bereich der Einführpartie zum unteren Ende hin abnimmt. Der nach unten hin stetig, in der Regel konisch abnehmende Aussendurchmesser führt dazu, dass die Innendichtung während dem Aufschrauben gleichmässig vorgespannt wird, bis die Dichtpartie in die Behältermündung eindringt. Während dieser Vorspannphase liegt die Einführpartie an der Innenkante der Behältermündung an. Die dabei durch das Drehen des Verschlusses auftretende Reibung wirkt egalisierend auf mögliche Unebenheiten im Mündungsbereich. Diese Reibwirkung kann durch geeignete Gestaltung der Entlüftungsaussparung gezielt verstärkt werden.
Bei einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Gestaltung der Einführpartie, hat diese lediglich in ihrem unteren Bereich eine Gleitzone, in welcher der Aussendurchmesser zum unteren Ende hin abnimmt. Zwischen der Gleitzone und der Dichtpartie weist der Aussendurchmesser der Innendichtung einen lokalen Minimalwert auf, so dass am oberen Ende der genannten Gleitzone ein lokal maximaler Aussendurchmesser entsteht, der grösser ist, als der Durchmesser der zu verschliessenden Behältermündung. Dieser wird mit Vorteil möglichst gross gewählt, jedoch so, dass er bei aufgesetzter Verschlusskappe, sobald die Dichtpartie in die Behältermündung eindringt, von der Behälterinnenwand abgehoben wird. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass die Einführpartie beim Aufschrauben der Verschlusskappe an der Mündungs-Innenfläche anliegt, sobald die Gleitpartie in die Behältermündung eingedrungen ist. Damit wird die Reibwirkung der Einführpartie auch im Bereich der Mündungs-Innenfläche wirksam.
Auch die Form der Entlüftungsaussparung selbst beeinflusst nachhaltig die Reibwirkung der Einführpartie. Die Reibwirkung wird vorteilhaft verstärkt wenn zwischen Entlüftungsaussparungen Schneidekanten zum Egalisieren unregelmässiger oder beschädigter Mündungskanten von Kunststoffbehältern vorgesehen sind. Zur Beschreibung der diesbezüglichen Aussparungsgestaltung werden die von der spanabhebenden Bearbeitung zum Definieren der Scheidengeometrie bekannten Begriffe verwendet. Dabei ist die Entlüfungsaussparung mit der Lücke zwischen zwei Sägezähnen zu vergleichen. Obwohl die Verschlusskappe aus relativ weichem Kunststoff besteht, wurden mit einem Spanwinkel von etwa 0° die besten Resultate erreicht. Dabei stellt die Oberfläche der Entlüftungsaussparung, am in Aufschraubdrehrichtung betrachtet vorderen Ende derselben, die Spannfläche dar, welche etwa im rechten Winkel entlang einer Schneidekante an die Hüllfläche der Einführpartie anschliesst. Damit ist die Schneidekante so gerichtet, dass sie beim Drehen der Verschlusskappe in Aufschraubdrehrichtung als Schneide arbeiten kann. Optimale Ergebnisse werden mit Spanwinkeln im Bereich von +/- 10° erreicht. Mit dieser primitiven Kunststoffschneide kann auch bei Kunststoffbehältern kein eigentlicher spanabhebender Vorgang erreicht werden. Das ist auch nicht beabsichtigt, da sonst Kunststoffspäne in das Getränk fallen würden. Tatsächlich handelt es sich um eine Art plastischer Deformierung von Graten und Kerben, was eigentlich einen negativen Spanwinkel nahelegen würde. Aufgrund des weichen Schneidenmaterials wurden aber dennoch mit Spanwinkeln von etwa 0° die besten Resultate erreicht.
Da die Einführpartie während des Aufschraubens der Verschlusskappe lediglich während des Bruchteils einer Umdrehung im Eingriff steht, reicht eine Entlüftungsaussparung nicht aus, um den gesamten Mündungsumfang im oben beschriebenen Sinne zu bearbeiten. Die Verschlusskappe lässt sich daher weiter verbessern, indem mehrere Entlüftungsaussparungen gleichmässig über den Umfang der Innendichtung verteilt angeordnet werden. Besonders gute Reibeigenschaften werden erreicht, wenn die Entlüftungsaussparungen in gleichen Abständen voneinander angeordnet werden, insbesondere wenn eine Vielzahl von Entlüftungsaussparungen unmittelbar nebeneinander angeordnet werden. Damit verringert sich die Aussenfläche der Innendichtung in jenem Bereich, wo sich die Entlüftungsaussparungen berühren, auf einzelne Kanten. Beim Aufschrauben der Verschlusskappe ist die Auflagefläche in der Einführungszone folglich auf einzelne Kanten beschränkt, was eine hohe Flächenpressung zur Folge hat. Dies wirkt sich positiv auf den Reib- und Glättungseffekt aus.
Bei direkt nebeneinanderliegenden Entlüftungsaussparungen werden bei Verwendung der bereits erwähnten Schneidengeometrie mit einem Spanwinkel um 0° die besten Resultate erreicht. Um dennoch die ausreichende Stabilität der einzelnen "Sägezähne" zu gewährleisten, wird die Oberfläche der Entlüftungsaussparung auf der gegenüberliegenden Seite, am in Aufschraubdrehrichtung betrachtet hinteren Ende der Entlüftungsaussparung, so gestaltet, dass sie als Freifläche in einem flachen Winkel an die Hüllfläche der Innendichtung anschliesst. Gute Ergebnisse wurden mit Freiwinkeln unter 30° erreicht.
Als Alternative zur sägezahnförmigen Gestaltung können auch symmetrische Entlüftungsaussparungen verwendet werden. Daraus ergibt sich eine Schneidengeometrie mit negativem Spanwinkel und positivem Freiwinkel, wobei beide den gleichen Wert aufweisen. Damit werden beim Auf- und Abschrauben ähnliche Reibeigenschaften erreicht. Gute Resultate werden mit Span- und Freiwinkeln von unter 60° erreicht.
Eine hohe Reibwirkung ohne Einschränkung der Zentrier- und Führungsfunktion der Einführpartie wurden mit Innendichtungen erreicht, die wenigstens 25 und höchstens 50 über den Umfang verteilte, Entlüftungsaussparungen aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
Die Schnittdarstellung einer Behältermündung mit einer Verschlusskappe, welche bis zum Einsetzen der Lüftung abgeschraubt wurde,
Figur 2
die Schnittdarstellung einer Behältermündung mit einer Verschlusskappe mit stellenweise unterbrochener Einführpartie,
Figur 3
die Schnittdarstellung des Dichtungsbereichs einer Verschlusskappe,
Figur 4
die Schnittdarstellung der Dichtpartie einer aufgeschraubten Verschlusskappe,
Figur 5
einen Querschnitt durch die Ebene A-A gemäss Fig. 6,
Figur 6
einen Ausschnitt der Seitenansicht einer Innendichtung mit einer Vielzahl von nebeneinander sägezahnartig angeordneten Entlüftungsaussparungen, und
Figur 7
einen Ausschnitt der in Figur 6 dargestellten Innendichtung von unten her gesehen (Richtung B gemäss Fig. 6).
Figur 1 zeigt die Schnittdarstellung einer Behältermündung mit einer Verschlusskappe, welche bis zum Einsetzen der Lüftung abgeschraubt wurde. Die Verschlusskappe besteht aus einer zylindrischen Kappenwand 1 und einem diese abschliessenden Kappenboden 2. Von der Innenfläche 3 des Kappenbodens erstreckt sich eine Innendichtung 4 koaxial mit der Kappenwand 1 zur Kappenöffnung hin. Ist die Verschlusskappe vollständig auf den Behälterhals aufgeschraubt, so berührt die Aussenfläche der Innendichtung die Innenfläche 23 der Behältermündung in einem beschränkten Bereich. Dieser Bereich wird als Dichtpartie 5 bezeichnet. Ihr Aussendurchmesser ist grösser als der Durchmesser 8 der Behältermündung. Unterhalb der Dichtpartie folgt die Einführpartie 6, in der der Aussendurchmesser nach unten hin konisch abnimmt. Beim Aufschrauben der Verschlusskappe kommt die Aussenfläche der Einführpartie 6 als erstes mit der Behältermündung in Kontakt; die Dichtpartie 5 erreicht die Behältermündung erst später. Der nach unten hin abnehmende Durchmesser der Einführpartie liegt an der Innenkante 24 der Behältermündung an. Er zentriert die Innendichtung auf die Behältermündung und sorgt dafür, dass diese schonend vorgespannt wird, bevor die Dichtpartie 5 die Behältermündung erreicht. Beim Abschrauben der Verschlusskappe findet der umgekehrte Vorgang statt. Zunächst wird die Dichtpartie aus der Behältermündung gezogen, die Innendichtung bleibt jedoch zunächst vorgespannt, weil die Einführpartie noch an der Behältermündung anliegt. Erst beim weiteren Abschrauben, wenn die Einführpartie aus der Behältermündung gezogen wird, kann sich die Innendichtung wieder aufweiten. Die Einführpartie bleibt beim Abschrauben solange in Kontakt mit der Behältermündung, bis sich die Innendichtung auf ihre entspannte Normalposition aufgeweitet hat. Die Einführpartie wird somit in zwei Bereiche unterteilt: der untere Bereich der Einführpartie dient dem Zentrieren der Innendichtung auf die Behältermündung, und die Spannzone beginnt dort, wo der Aussendurchmesser der Einführpartie den Durchmesser 8 der Behälteröffnung erreicht.
Im Bereich der Einführpartie weist die Innendichtung mehrere Entlüftungsaussparungen auf. Diese verhindern, dass die Innendichtung beim Abschrauben der Verschlusskappe im Bereich der Spannzone eine Abdichtung bilden kann. Um das Lüften des Behälters zum frühestmöglichen Zeitpunkt zu gewährleisten, beginnen die Entlüftungsaussparungen 9 direkt unterhalb der Dichtpartie. Bei der hier dargestellten Verschlusskappe befindet sich die Dichtpartie gerade ausserhalb der Behältermündung. Gas aus dem Behälter kann durch die Entlüftungsaussparungen 9 in Pfeilrichtung y abströmen.
Um das gleichmässige Vorspannen der Innendichtung durch die Einführpartie zu gewährleisten, ist darauf zu achten, dass die Breite 11 der Entlüftungsaussparungen nicht zu gross gewählt wird. Ist die Gleitfläche der Einführzone durch sehr breite Entlüftungsaussparungen unterbrochen, so besteht die Gefahr, dass die Innendichtung im Bereich dieser Aussparungen beim Aufschrauben lokal nach aussen gedrückt wird. Dies kann zur Verletzung der Dichtpartie beim Montieren der Verschlusskappen führen. Gute Resultate wurden mit Entlüftungsaussparungen erreicht, deren Breite 1/15 des Dichtungsumfangs nicht übersteigt.
Figur 2 zeigt die Schnittdarstellung einer Behältermündung mit einer Verschlusskappe mit stellenweise unterbrochener Einführpartie. Die in diesem Beispiel verwendeten Entlüftungsaussparungen sind Schlitze, welche die Einführungszone in einzelne Führungsnocken 22 unterteilen. Diese durchgehenden Schlitze bewirken sehr schnelles Lüften des Behälters, sobald die Dichtpartie ausser Eingriff mit der Behältermündung kommt. Die Verschlusskappe hat ein rechtsgängiges Schraubgewinde, so dass der in Aufschraubdrehrichtung 17 betrachtet am vorderen Ende der Entlüftungsaussparung befindliche Teil 16 der Aussparungsoberfläche beim Aufschrauben als Spanfläche wirkt und mit der Aussenfläche der Innendichtung eine Schneidekante bildet. Obwohl bei den Einführnocken 22 aufgrund des Freiwinkels von 0° nicht von Schneiden im eigentlichen Sinn zu sprechen ist, werden in der hier verwendeten Terminologie dennoch die Begriffe Spanfläche und Schneidekante verwendet.
In Figur 3 ist der Dichtungsbereich einer erfindungsgemässen Verschlusskappe im Schnitt dargestellt. Die Innendichtung weist im Bereich der Einführpartie 6 ein lokales Maximum 15 auf. Die Zentrier- und Vorspannfunktion der Einführpartie wird von der unterhalb des genannten Maximaldurchmessers liegenden Gleitzone 13 übernommen. Die Gleitzone selbst ist funktional aufgeteilt in eine Zentrierzone 25, in welcher der Aussendurchmesser kleiner ist, als der Durchmesser 8 der Behältermündung, und eine Spannzone 26, in welcher der Aussendurchmesser grösser ist, als der Durchmesser 8 der Behältermündung. Die zu verschliessende Behältermündung ist durch eine strichpunktierte Linie angedeutet. Zwischen dem lokalen Maximum 15 und der Dichtpartie 5 weist die Innendichtung eine rillenförmige Vertiefung auf, so dass der Aussendurchmesser auf ein lokales Minimum 14 abnimmt. Damit wird die glättende Reibwirkung der Einführzone in vorteilhafter Weise auch auf die Innenfläche der Behältermündung ausgedehnt. Die Reibung wirkt an der Innenkante der Behältermündung, bis die Gleitzone 13 ganz in die Behältermündung eingedrungen ist. Beim weiteren Zudrehen der Verschlusskappe wird jene Stelle mit lokal maximalem Durchmesser in die Behältermündung hineingeschoben und die Reibwirkung damit auf die Innenfläche der Behältermündung verlagert. Dadurch werden auch Oberflächenfehler an der Mündungsinnenseite durch die Einführpartie geglättet. Die Vorspannung der Innendichtung wird in dieser Phase nicht weiter erhöht. Erst wenn nach weiterem Aufschrauben die Dichtpartie 5 in die Behältermündung eindringt, wird die Vorspannung der Innendichtung nochmals leicht verstärkt, worauf die Hauptkraft der vorgespannten Innendichtung auf der Dichtpartie lastet. Der maximale Durchmesser der Einführpartie wird mit Vorteil so gewählt, dass diese vollständig entlastet wird, sobald die Dichtpartie in die Behältermündung eindringt.
Figur 4 zeigt die Schnittdarstellung des Dichtungsbereichs einer aufgeschraubten Verschlusskappe. Der Verschluss befindet sich in vollständig aufgeschrauber Position und die Innendichtung berührt die Mündungsinnenfläche 23 des Behälters lediglich im Bereich von Dichtpartie 5.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch die Ebene A-A gemäss Figur 6. Dabei handelt es sich um eine Innendichtung, deren Aussendurchmesser im Bereich der Einführpartie 6 ein lokales Maximum aufweist.
Figur 6 zeigt einen Auschnitt der Seitenansicht einer Innendichtung, deren Aussendurchmesser, wie aus Figur 5 ersichtlich ist, im Bereich der Einführpartie ein lokales Maximum aufweist. Diese Querschnittskonfiguration der Innendichtung wurde bereits im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 erläutert. Die Innendichtung weist in der Einführpartie am gesamten Umfang eine Vielzahl von direkt nebeneinanderliegenden Entlüftungsaussparungen 9 auf. In diesem Beispiel berühren sich zwei nebeneinanderliegende Entlüftungsaussparungen 9 lediglich in einem Punkt, nämlich dort, wo der Aussendurchmesser der Einführpartie am grössten ist. Dieser Punkt ist gleichzeitig der für den Reibeffekt Wesentlichste, da, wie zu Figur 3 erklärt, durch diese Stelle auch an der Mündungsinnenseite eine Reibwirkung eintritt. Durch die direkt aneinander anschliessenden Aussparungen erhält die Einführpartie eine Profilierung, die den Charakter eines Schneidewerkzeugs aufweist, es entsteht ein positiver Freiwinkel.
Figur 7 zeigt die in Figur 6 dargestellte Innendichtung aus der Sicht von unten (Richtung B gemäss Fig. 6). Aus dieser Darstellung ist die schneidenförmige Prägung durch die Entlüftungsaussparungen ersichtlich. An der in Aufschraubdrehrichtung betrachtet vorderen Seite der Entlüftungsaussparung bildet die Spanfläche 16 einen Winkel von etwa 90° mit der Hüllfläche der Innendichtung, was einem Spanwinkel von O° entspricht. In der Figur ist mit gestrichelten Linien ein bevorzugter Bereich von +/- 10° für die Wahl des Spanwinkels α eingezeichnet. Am hinteren Ende der Aussparung schliesst die Freifläche 21 in einem eher flachen Winkel an dieselbe Hüllfläche an. In diesem Beispiel wurden sowohl Freifläche 21 als auch Spanfläche 16 als parallel zur Verschlusskappen-Achse stehende Ebene ausgebildet. Daraus ergibt sich aufgrund des gewählten, aus Figur 5 ersichtlichen Dichtungsquerschnitts, dass sich die einzelnen Aussparungen lediglich in einem Punkt berühren. Weitere Ausführungsformen der Entlüftungsaussparungen zum Optimieren der gewünschten Reibwirkung sind möglich. Diese liegen im Ermessen des Fachmanns. Insbesondere können die Aussparungen auch so gestaltet werden, dass sie nicht nur in einem Punkt, sondern entlang einer Schneidekante aneinanderstossen.

Claims (12)

  1. Kombination aus einer schraubbaren Verschlusskappe aus Kunststoffmaterial und einem Behälter mit einer mit der Verschlusskappe verschliessbaren Behälteröffnung,
    wobei die Verschlusskappe eine zylindrische Kappenwand, mit einem mit einem Aussengewinde der Behälteröffnung in Eingriff bringbaren Innengewinde, und einen diese abschliessenden Kappenboden aufweist, von dessen Innenfläche sich eine Innendichtung erstreckt, die an ihrer Aussenseite eine umlaufende Dichtpartie zum innenseitigen Abdichten einer zylindrischen Innenfläche der Behälteröffnung aufweist,
    wobei die Innendichtung unterhalb der Dichtpartie eine Einführpartie (6) aufweist, deren Aussendurchmesser an ihrem unteren Ende (7) in einer Zentrierzone kleiner und im Bereich einer Spannzone (26) grösser als der Innendurchmesser der zu verschliessenden Behälteröffnung ist,
    und wobei die Aussenfläche der Innendichtung im Bereich der Einführpartie (16) wenigstens eine Entlüftungsaussparung (9) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Innendichtung (4) im Bereich der Dichtpartie (5) einen maximalen Aussendurchmesser aufweist, dass sich die Entlüftungsaussparung (9) wenigstens über die ganze Höhe der Spannzone (26) erstreckt, so dass eine Entlüftung einsetzt, sobald die Dichtpartie ausser Eingriff mit der Innenfläche der Behältermündung kommt, und dass die Dichtpartie und die Entlüftungsaussparungen so angeordnet sind, dass die Verschlusskappe bis zum Einsetzen der Entlüftung sicher mit dem Aussengewinde des Behälterhalses in Eingriff steht.
  2. Kombination gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser der Innendichtung im Bereich der Einführpartie (6) zum unteren Ende (7) hin abnimmt.
  3. Kombination gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführpartie (6) in ihrem unteren Bereich eine Gleitzone (13) aufweist, in welcher der Aussendurchmesser zum unteren Ende hin abnimmt und dass der Aussendurchmesser zwischen der Gleitzone (13) und der Dichtpartie (5) einen lokalen Minimalwert (14) aufweist, so dass am oberen Ende der genannten Gleitzone ein lokal maximaler Aussendurchmesser (15) entsteht, der grösser ist als der Innendurchmesser (8) der zu verschliessenden Behälteröffnung.
  4. Kombination gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite (11) der Entlüftungsaussparung 1/15 des Umfangs der Innendichtung nicht übersteigt.
  5. Kombination gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem in Aufschraubdrehrichtung (17) betrachtet vorderen Ende der Entlüftungsaussparung (11) die Oberfläche (12) derselben als Spannfläche (16) etwa im rechten Winkel entlang einer Schneidekante (18) an die Hüllfläche der Einführpartie anschliesst.
  6. Kombination gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Entlüftungsaussparungen (9) über den Umfang der Innendichtung verteilt angeordnet sind.
  7. Kombination gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Entlüftungsaussparungen Schneidkanten zum Egalisieren unregelmässiger oder beschädigter Mündungskanten von Kunststoffbehältern vorgesehen sind.
  8. Kombination gemäss einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsaussparungen in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind.
  9. Kombination gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsaussparungen (9) unmittelbar nebeneinander liegen.
  10. Kombination gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am in Aufschraubdrehrichtung (17) betrachtet hinteren Ende (19) der Entlüftungsaussparung (9) die Oberfläche der Entlüftungsaussparung als Freifläche (21) in einem flachen Winkel an die Hüllfläche der Einführpartie anschliesst.
  11. Kombination gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innendichtung wenigstens 25 und höchstens 50 Entlüftungsaussparungen (9) aufweist.
  12. Verwendung einer Verschlusskappe, mit einer zylindrischen Kappenwand (1) und einem diese abschliessenden Kappenboden (2), von dessen Innenfläche (3) sich eine Innendichtung (4) erstreckt, die an ihrer Aussenseite eine umlaufende Dichtpartie aufweist, die (5) zum innenseitigen Abdichten einer zylindrischen Innenfläche der zu verschliessenden Behälteröffnung bestimmt ist,
    wobei die Innendichtung unterhalb der Dichtpartie (5) eine Einführpartie (6) aufweist, deren Aussendurchmesser nach unten hin abnimmt,
    und wobei die Innendichtung (4) im Bereich der Dichtpartie (5) einen maximalen Aussendurchmesser und die Einführpartie (6) eine Zentrierzone und eine Spannzone (26) aufweist,
    wobei die Aussenfläche der Innendichtung im Bereich der Einführpartie (16) wenigstens eine Entlüftungsaussparung (9) aufweist,
    wobei die Innendichtung (4) mit der Zentrierzone in die Behälteröffnung einführbar ist,
    wobei die Innendichtung in Eingriff mit der Behälteröffnung bringbar und vorspannbar ist,
    und wobei sich die Entlüftungsaussparung (9) wenigstens über die gesamte Höhe der Spannzone (26) erstreckt, so dass eine Entlüftung einsetzt, sobald die Dichtpartie ausser Eingriff mit der Innenfläche der Behältermündung kommt, in einer Kombination aus einer Verschlusskappe und einem Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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