EP2205500B1

EP2205500B1 - Kunststoffverschluss

Info

Publication number: EP2205500B1
Application number: EP08800438A
Authority: EP
Inventors: Werner Dubach
Original assignee: Deltona Innovations AG
Current assignee: Deltona Innovations AG
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: ES2365537T3; RU2471694C2; PL2205500T3; US8376195B2; EP2205500A1; EP2203357B1; BRPI0817557A2; CN101896406B; PL2203357T3; EP2203357A1; ATE506274T1; CN101932513A; BRPI0817557B1; CN101932513B; RU2010118616A; BRPI0817556A2; US20110000870A1; ATE513759T1; RU2461507C2; US20100320235A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen ein- oder mehrteiligen Kunststoffverschluss zur Befestigung auf dem Behälterhals einer flexiblen Flasche zur Abgabe von thixotropen Flüssigkeiten, mit einem Unterteil mit einer Mantelwand und einer Deckfläche in der eine Ausgussöffnung eingeformt ist.
Thixotrope Flüssigkeiten sind Flüssigkeiten mit einem nicht Newton' schen Fliessverhalten. Ein typisches Beispiel einer solchen Flüssigkeit ist Ketchup. Auch verschiedene flüssige Seifen haben thixotropisches Verhalten, genau so wie viele Dispersionen. Heute werden solche Flüssigkeiten in flexiblen Kunststoffbehälter angeboten die mit Verschlüssen mit einer sogenannten Verschlussmembran versehen sind. Verschlüsse mit einer sogenannten Verschlussmembran sind in vielen Ausgestaltungen bekannt geworden. Es wird beispielsweise auf die EP-A-545 678 , die EP-A-442 379 oder auch die US-A-2 175 052 verwiesen. Der grosse Vorteil von Verschlüssen mit einer Verschlussmembran ist darin zu sehen, dass der bereits geöffnete Behälter auf dem Kopf gehalten werden kann, ohne dass dabei die Flüssigkeit ausfliesst. Durch Druck auf die flexible Flasche wird die Verschlussmembran verformt, wie bei der WO 2006/11915 oder die meist schlitzförmige Öffnung spreizt sich, und die Flüssigkeit kann aus der Flasche hinausgepresst werden, wie dies die zuvor genannten Dokumente zeigen. Hierbei besteht das Problem, dass je straffer die Membran gehalten ist, umso besser die Schliesskraft und umso schneller schliesst der Verschluss, wenn der Druck auf den Behälter nachlässt. Hierdurch entsteht mit der Zeit im Behälter ein immer grösserer Unterdruck, so dass einerseits die Flasche sich während des Gebrauches immer stärker verformt und zudem der erforderliche Druck zur Abgabe der Flüssigkeit erhöht werden muss. Ist die Verschlussmembran weniger straff gespannt, so kann zumindestens teilweise jeweils eine gewisse Menge der verdrängten Luft wieder in den Behälter zurückfliessen, wobei gleichzeitig aber der Verschluss zum Nachtropfen neigt. Zudem, je straffer die Verschlussmembran gespannt ist umso mehr neigt der Verschluss unter Druck explosionsartig zu öffnen, so dass ein Strahl mit hoher Geschwindigkeit austritt und entsprechend zum Spritzen neigt.
Um diese Problematik zu reduzieren sind verschiedene komplexe Verschlussmembranverschlüsse auf den Markt gelangt, bei denen die Verschlussmembran in der Gestalt immer komplexer wird und der ausgesprochen kleine Bauteil bezüglich der Montage in den Verschluss immer aufwendiger wird. Bei diesen komplexen Verschlussmembranen ist es jedoch möglich, eine Schliesswirkung zu erzeugen bzw. ein Öffnen des schlitzförmigen Verschlusses, sobald eine Druckdifferenz zwischen der Atmosphäre und dem Innendruck der Flasche besteht. Durch diese Möglichkeit ist somit auch die Belüftung von Kunststoffflaschen sichergestellt. Diese Kunststoffflaschen mit Verschlussmembran bleiben aber allein schon aus der Verschiedenheit der Materialien die hier verwendet werden müssen, nämlich einerseits die Membran die meist aus einem Silikonkautschuk gefertigt werden muss und andererseits dem eigentlichen Verschluss der aus einem Polypropylen gefertigt ist, nicht die Möglichkeit dies in derselben Maschine beim selben Spritzvorgang auf einmal zu fertigen. Zudem ist der Silikonkautschukteil ein relativ kostspieliger Teil und bereits aus diesem Grunde wünscht man diesen Teil möglichst klein zu gestalten. Je kleiner dieser Teil jedoch ist und bei seiner gleichzeitig hohen Flexibilität ist die maschinelle Montage äusserst komplex und störungsanfällig.
Die US-A-4460101 zeigt einen mehrteiligen Schraubverschluss eines flexiblen Behälters zur Abgabe von Flüssigkeiten, mit einem unterteil mit einer Mantelwand und einer Deckfläche, die eine Ausgussöffnung aufweist. Unterhalb der Deckfläche und von dieser beabstandet befindet sich eine Stützfläche mit achsial verlaufenden Öffnungen, die den achsialen Durchgang vom Behälterhals zur Ausgussöffnung sperrt.
Die hier erwähnten Kunststoffverschlüsse mit Verschlussmembran sind beispielsweise aus der EP 1 216 932 oder der DE-A-196 406 29 bekannt. Verschlüsse dieser Art sind aber nicht nur für thixotrope Flüssigkeiten geeignet, sondern praktisch für alle Flüssigkeiten mit Ausnahme von sehr niedrig viskosen Flüssigkeiten oder für Flüssigkeiten mit einem Kohlensäurenanteil. Beim erfindungsgemässen Verschluss hat man sich darauf beschränkt einen Verschluss zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile meidet aber gleichzeitig in der Anwendung auf thixotrope Flüssigkeiten beschränkt ist. Unter Thixotropie versteht man die Eigenschaft eines Nicht-Newton'schen Fluids bei dem bei konstanter Scherung über eine gewisse Zeit die Viskosität abbaut. Nach Aussetzung der Scherbeanspruchung wir die Ausgangsviskosität wieder aufgebaut. Mit anderen Worten, je länger eine thixotrope Flüssigkeit bewegt wird, umso dünnflüssiger wird sie, wobei meist auch gilt, je schneller die Bewegung durchgeführt umso schneller baut sich die Viskosität ab. Mit anderen Worten stellt man sicher, dass bei einem solchen Verschluss die Durchströmungsrichtung geändert und gleichzeitig die Strömung beschleunigt wird, so wird eine gute Fliessfähigkeit der thixotropen Flüssigkeit erreicht, während gleichzeitig bei geringer Viskosität eine einfache Sperre in Fliessrichtung genügt um ein Auslaufen zu verhindern. Von diesen Kenntnissen macht die Erfindung Gebrauch und schafft folglich einen Kunststoffverschluss der ausserordentlich preiswert und einfach in der Herstellung und Montage ist, und sogar einteilig herstellbar ist.
Diese Aufgabe eines Verschlusses der das Fliessverhalten von thixotropen Flüssigkeiten auf einfache Art nutzt geht aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 hervor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
Es zeigt:

Fig. 1: stellt einen diametralen Vertikalschnitt durch den Unterteil eines Kunststoffverschlusses gemäss einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dar, in der Stellung wie dieser in einer Kunststoffspritzform gefertigt wird, während
Fig. 2: denselben Unterteil gemäss der Figur 1 in derselben Position, jedoch um einen Winkel von 45° gedreht zeigt;
Fig. 3: zeigt den Unterteil gemäss der Darstellung wie in Figur 2, jedoch in der Gebrauchsstellung;
Fig. 4: die Darstellung gemäss Figur 1, ebenfalls in der Gebrauchsstellung;
Fig. 5: den Kunststoffverschluss mit anders angeordneten Zungen im montierten Zustand bzw. der Gebrauchsstellung im Blick auf die Unterseite;
Fig. 6: in einem vertikalen Diametralschnitt im vollständig montierten, mit einem Deckel versehen Zustand;
Fig. 7: einen Horizontalschnitt entlang der Linie A-A gemäss der Figur 6,
Fig. 8: eine perspektivische Darstellung des Unterteiles eines Kunststoffverschlusses in der Lage gemäss der Figur 1, jedoch in der Ausgestaltung gemäss den Figuren 5 bis 7;
Fig. 9: einen einteiligen Kunststoffverschluss mit Deckel in der offenen Position im montierten Zustand und
Fig.: 10 denselben Kunststoffverschluss gemäss Figur 9 in einem diametralen Vertikalschnitt.

In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Kunststoffverschluss gesamthaft als 1 bezeichnet und der Unterteil mit 2. Der Unterteil 2 besitzt eine Mantelwand 3 die endständig durch eine Deckfläche 4 abgeschlossen wird. In der Deckfläche 4 ist eine Ausgussöffnung 5 eingeformt. Die Deckfläche 4 kann, wie in den Figuren dargestellt, mit einer Erhebung 7 versehen sein. Ist eine solche Erhebung 7 nicht erwünscht, so lässt sich dieselbe Erfindung jedoch ohne weiteres realisieren, indem man praktisch den gesamten Aufbau der Erhebung 7 mit allen darin untergebrachten Elemente unterhalb der Deckfläche 4 in Richtung zum Flaschenhals hin verlegt. Auf eine derartige Variante wird in der Zeichnung jedoch verzichtet. Dies würde im Prinzip zur selben Darstellung führen, bei der lediglich die Erhebung insgesamt soweit nach unten versetzt wird, bis deren Oberfläche bzw. Deckfläche 4' mit der Deckfläche 4 des Unterteiles 2 fluchtet. Auf der Unterseite der Deckfläche 4 ist ein ringförmiger Haltewulst 10 angeformt. Diese dient lediglich der Funktion der Dichtung gegenüber dem Flaschenhals und kann zur Befestigung einer Versiegelungsfolie 30 dienen.
In dieser Ausführungsform ist in der Erhebung 7 in dessen Deckfläche 4' eine Ringnut 9 um die Ausgussöffnung 5 geformt. So bildet sich eine Tülle 8. Diese erstreckt sich im hier dargestellten Beispiel jedoch nicht unterhalb der Deckfläche 4' der Erhebung 7. Die Erhebung 7 besitzt eine umlaufende Mantelwand 20. Auf der Unterseite der Deckfläche 4' der Erhebung 7 sind in der achsialen Verlängerung der Ausgussöffnung 5, und mit dessen Innenwand etwa fluchtend, mehrere Streben 21 angeformt, die ebenfalls in achsialer Richtung verlaufen. Diese achsialen Streben 21 sind in der Figur 2 in der Schnittebene verlaufend dargestellt. Üblicherweise wird man etwa vier solcher Streben 21 vorsehen. Diese Streben halten einen oben geschlossenen, hohlen Zapfen 22. Der hohle Zapfen 22 besitzt eine Abdeckung 23. Der Zapfen 22 ist im Durchmesser mindestens annähernd gleich gross wie die Ausgussöffnung 5.
An der Innenseite der umlaufenden Mantelwand 20 der Erhebung 7 sind Teilelemente der Stützfläche 12 angeformt. Diese Teilelemente sind hier als schwenkbare Zungen 24 ausgestaltet. Diese Zungen 24, die, wie bereits erwähnt, Teilelemente der Stützfläche 12 sind, sind über bevorzugterweise Filmscharniere 25 mit der Innenfläche der ringförmigen Mantelwand 20 der Erhebung 7 verbunden. Dank diesen flexiblen Filmscharniere 25 lassen sich die Zungen 24 zum Zapfen 22 hin bewegen und verklemmen sich mit dem hohlen Zapfen 22. So entsteht eine kraftschlüssige Verbindung. Bevorzugterweise ist jedoch am Dichtzapfen ein umlaufender Stützwulst 26 angeformt. Dieser Stützwulst 26 stellt sicher, dass die Zungen 24 nicht nur kraftschlüssig, sondern auch einrastend und damit formschlüssig am hohlen Zapfen 22 gehalten sind.
Prinzipiell könnten die Zungen so ausgelegt sein, dass sie vollständig dichtend aneinander zu liegen kommen. Wäre dies der Fall, so müsste in den Zungen 24 achsial verlaufende Durchgangsöffnungen 13 eingeformt sein. Dies ist zwar eine möglich Variante, doch herstellungstechnisch eher komplex. Stattdessen sind die Zungen 24 etwas schmäler gestaltet, so dass zwischen Ihnen spaltförmige Durchgangsöffnungen 27 frei bleiben. Diese spaltförmigen Durchgangsöffnungen 27 sind achsial verlaufende Durchgangsöffnungen. Somit besteht die Stützfläche 12 einerseits aus der Abdeckung 23 des hohlen Zapfens 22 und andererseits aus den Zungen 24, welche Teilelemente dieser Stützfläche 12 sind.
Wie bereits bei der Figurenaufzählung erwähnt, zeigen die Figuren 1 und 2 die Herstellungsposition des Unterteiles 2. In dieser Herstellungs- bzw. Spritzstellung verlaufen die Zungen 24 schräg abwärts zur Zentrumsachse. Hierzu genügt es im Unterteil der Spritzgussform einen zentrisch separat beweglichen Teil zu haben. Nach dem Öffnen der Form fährt nun der äussere Teil zuerst weg, während der innere Teil der Form in seiner Position verbleibt. Ist der äussere Teil der unteren Form weggefahren, so kann der innere Teil der unteren Spritzgussform herausgezogen werden, wobei gleichzeitig die Zungen 24 nach aussen schwenken.
Bei dieser erfindungsgemässen Ausführungsform bildet sich unterhalb der Deckfläche 4' der Erhebung 7 aber oberhalb der Stützfläche 12, welche durch die Zungen 24 gebildet worden ist, ein Raum 17. Hier liegt der statische, hydraulische Druck des Flascheninhaltes auf der Stützfläche 12 auf und das Nicht-Newton'sche Fliessverhalten führt dazu, dass auch im offenen Zustand des Verschlusses die thixotrope Flüssigkeit nicht ausströmt. Bei einem Druck auf den flexiblen Behälter strömt die thixotrope Flüssigkeit durch die spaltförmigen Durchgangsöffnungen 27, die am deutlichsten ersichtlich in der Figur 5 dargestellt sind. Nun gelangt die Flüssigkeit bei Strömung in achsialer Richtung in den Raum 17, worauf dieser gefüllt wird und die Flüssigkeit zwischen den Streben 21 und den hohlen Zapfen strömt. Es tritt somit dank der Verengung ein Bernoulli-Effekt auf, und der Raum 17 wird bei der Rückverformung der flexiblen Flasche praktisch nach dem Venturi-Prinzip geleert. Damit diese Effekte auftreten, muss prinzipiell die Querschnittsfläche der Ausgussöffnung 5 kleiner sein als die Summe der Flächen der spaltförmigen Durchgangsöffnungen 27. Bezüglich des Raums 17 müssen folglich in Ausströmungsrichtung die Durchgangsöffnungen 27 grösser sein als die Querschnittsfläche der Ausgussöffnung 5. In Ausströmungsrichtung wird damit gesorgt, dass trotz der Thixotropie der Flüssigkeit die erforderlichen Kräfte um die Flüssigkeit aus der Flasche zu drücken nicht zu gross werden, was beispielsweise bei labyrinth-artigen Ausströmungsöffnungen, wie sie beispielsweise bei gewissen Dosiervorrichtungen üblich sind, der Fall wäre. In der Gegenrichtung bei der Rückführung von Luft in die Flasche entsprechend des verdrängten Volumens wird durch die Grössenverhältnisse der Ausgussöffnung und der Durchgangsöffnungen 27 eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erreicht, wobei diese durch die Querschnittsverengungen besonders optimal realisiert ist.
Wie bereits zuvor erwähnt, ist in den Figuren 9 und 10 ein einteiliger Scharnierverschluss aus Kunststoff dargestellt. Dieser wird einteilig gespritzt und der Deckel 6 ist hier über ein Filmscharnier 18 mit seitlich dazu angeordneten Spannbändern 19 dargestellt. In dieser Form stellt der Kunststoffverschluss ein Schnappscharnierverschluss dar. Des weiteren ist im Deckel 6 ein Dichtzapfen 28 angeformt der im geschlossenen Zustand des Verschlusses in die Ausgussöffnung 5 dichtend eingreift. Dies ist am deutlichsten ersichtlich in der Figur 6, indem ein zweiteiliger Kunststoffverschluss in einem vertikalen Diametralschnitt gezeigt ist und zwar im geschlossenen Zustand. Hier handelt es sich aber nicht um einen Scharnier- oder Schnappscharnierverschluss, sondern um einen einfachen Schraubverschluss. Insbesondere in der Figur 6, die einen Schnitt entlang der Linie A-A darstellt, ist auch die Anordnung der Streben 21 deutlich erkennbar. Zwischen diesen Streben 21 hindurch findet die radiale Strömung oberhalb der Stützfläche 12 in die Ausgussöffnung 5 statt. In der Figur 6 ist am deutlichsten erkennbar, dass bei dieser Ausführung als Variante die Zungen 24 nicht an der Innenwand der ringförmigen Mantelwand 20 angeformt sind, sondern hier besitzt diese ringförmige Mantelwand 20 eine geringfügig nach unten gerichtete Verlängerung 29 und an deren unteren, peripheren Rand sind wiederum über Filmscharniere 25 die Zungen 24 angeformt. Entsprechend sieht diese Ausführungsform in perspektivischer Darstellung, wie in Figur 8 gezeigt, im nicht-montierten Zustand etwas anders aus. Ansonsten entspricht auch diese Ausführungsform gemäss den Figuren 5 bis 10 praktisch den Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 1 bis 4. Durch die unterschiedliche Anordnung der Zungen 24 verlaufen die Stützflächen in den genannten beiden Varianten verschieden. Im einen Fall verläuft die Stützfläche 12 trichterförmig nach oben gerichtet, wie dies in den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, während im anderen Fall die Stützfläche 12 zwar ebenfalls trichterförmig gestaltet ist, hingegen mit der weiten Öffnung zum Flaschenhals hin. Auf die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Kunststoffverschlusses hat dies jedoch keine Auswirkung.

Bezugszeichen:

1: Kunststoffverschluss
2: Unterteil
3: Mantelwand
4: Deckfläche
4': Deckfläche der Erhebung
5: Ausgussöffnung
6: Deckel
7: Erhebung
8: Tülle
9: Ringnut
10: ringförmiger Haltewulst
12: Stützfläche
17: Raum
18: Filmscharnier
19: Spannbänder
20: ringförmige Mantelwand der Erhebung 7
21: Streben
22: hohler Zapfen
23: Abdeckung
24: Zungen, Teilelemente der Stützfläche
25: Filmscharniere
26: Stützwulst
27: Spaltförmige Durchgangsöffnungen
28: Dichtzapfen
29: Verlängerung
30: Versiegelungsfolie

Claims

Ein- oder mehrteiliger Kunststoffverschluss (1) zur Befestigung auf dem Behälterhals einer flexiblen Flasche zur Abgabe von thixotropen Flüssigkeiten, mit einem Unterteil (2) mit einer Mantelwand (3) und einer Deckfläche (4) in der eine Ausgussöffnung (5) eingeformt ist, wobei unterhalb der Deckfläche (4) und davon in achsiale Richtung distanziert eine Stützfläche (12) vorhanden ist, welche den freien achsialen Durchgang vom Behälterhals zur Ausgussöffnung (5) sperrt, und dass in der Stützfläche (12) achsial verlaufende Durchgangsöffnungen (27) angeordnet sind, welche bezüglich der Ausgussöffnung (5) radial versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (12) einstückig mit dem Unterteil (2) geformt und aus Teilelementen und der Fläche (23) eines zentralen Zapfens (22) zusammengesetzt ist.
Kunststoffverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Querschnittsflächen aller achsial verlaufenden Durchgangsöffnungen (27) gleich oder grösser als die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung (5) ist.
Kunststoffverschlusses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfläche (4) eine Erhebung (7) aufweist in der die Ausgussöffnung (5) tüllenförmig (8) angeordnet ist.
Kunststoffverschluss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (12) unterhalb der Erhebung (7) angeordnet ist.
Kunststoffverschluss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Erhebung begrenzende ringförmige Mantelwand (20) bis unterhalb der Deckfläche (4) hinunter gezogen ist.
Kunststoffverschluss nach einem der Ansprüche 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente schwenkbare Zungen (24) sind, die an der ringförmigen Mantelwand (20) über Filmscharniere (25) angeformt sind.
Kunststoffverschluss nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Ausgussöffnung mittels achsial verlaufenden Streben (21) der Zapfen (22) gehalten ist, auf dem die schwenkbaren Zungen (24) in montiertem Zustand des Verschlusses (1) mit ihren freibeweglichen Enden einrastend aufliegen.
Kunststoffverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen in den Teilelementen beziehungsweise Zungen (24) eingeformt sind.
Kunststoffverschluss nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (27) durch verbleibende Spalten zwischen den Zungen (24) gebildet sind.
Kunststoffverschluss nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (22) mit einer Ringwulst (26) versehen ist auf der die Zungen gestützt aufliegen.
Kunststoffverschluss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Deckfläche (4') der Erhebung (7) um die Ausgussöffnung (5) eine Ringnut (9) verläuft.