EP2566768B1

EP2566768B1 - Behältnis mit schraubverschluss

Info

Publication number: EP2566768B1
Application number: EP11709055.5A
Authority: EP
Inventors: Dirk Ekenhorst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2031-03-04
Also published as: CN102869580B; BR112012027867A2; DE102010028522A1; JP2013525223A; US20130058595A1; RU2012151561A; WO2011138062A1; EP2566768A1; CN102869580A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Behältnis mit einem Schraubverschluss, nämlich Folienbeutel, bestehend aus einem auf dem Folienbeutel angebrachten Ausguss mit Aussengewinde und mit einem Befestigungsflansch, sowie einer auf den Ausguss aufschraubbaren Kappe mit einer Mantelwand und einer Deckfläche.
Schraubverschlüsse für rigide Verpackungen, wie Glas- oder Kunststoffflaschen sind weit verbreitet. Bei diesen herkömmlichen, rigiden Verpackungen müssen die Schraubverschlüsse im Wesentlichen nur eine dichtende Funktion im vollständig geschlossenen Zustand sicherstellen. Dies geschieht mit verschiedenen Formen von Dichtungen, wobei insbesondere Dichtungen verwendet werden, die im Eckbereich zwischen der Mantelwand und der Innenseite der Deckfläche angeordnete Dichtelemente umfasst. Typische Beispiele solcher Dichtungen zeigen die WO-A-9011944 , die WO-A-9011232 , die WO-A-9731834 , oder auch WO-A-80/001061 . Ein anderer Typus von Dichtungen an Schraubverschlüssen stellen die sogenannten Dichtoliven dar, welche im Wesentlichen als eine koaxial zur Mantelwand der Schraubkappe verlaufende Ringwand gestaltet sind, die senkrecht nach unten gerichtet an der Unterseite der Deckfläche angeformt sind und die den Behälterhals bzw. den Ausguss auf der Innenseite abdichten. Ein typisches Beispiel einer solchen Dichtolive zeigen die Dokumente DE-A-44 01 751 oder die US-A-4,253,581 . Auch Kombinationen der beiden vorerwähnten Typen sind bekannt, wie dies beispielsweise die EP-A-417554 zeigt.
Bei Weichverpackungen, in der Form von Folienbeutel, wird der Ausguss aus einem separaten Teil gebildet, der aus dem eigentlichen, zylindrischen, rohrförmigen Ausguss besteht, mit einem einstückig daran angeformten Flansch, der zur Befestigung dieses Teiles des Schraubverschlusses auf der Weichverpackung dient. Bei dieser Form der Schraubverschlüsse sind im Prinzip zwei unterschiedliche Varianten bekannt, nämlich solche, bei denen im Bereich des Ausgusses in der Folie der Weichverpackung ein Loch ausgestanzt ist, welches in direkter, kommunizierender Verbindung mit dem Ausguss steht, und wobei der Flansch um dieses ausgestanzte Loch herum aufgeklebt oder aufgeschweisst ist. Die zweite Variante besteht darin, dass der Folienbeutel vollständig verschlossen ist, und dass auf der Innenwand des Ausgusses zusätzlich ein Innengewinde angeordnet ist, in dem ein ringförmiges Schneidelement transachsial beweglich angeordnet ist, welches über Mitnehmer an der Deckfläche der Kappe bewegbar ist, und mittels der Schraubbewegung der Kappe das Schneidelement, welches an der unteren Kante, zur Folie des Folienbeutels hin gerichtet, mindestens einen Schneidzahn aufweist, mittels dem die Folie des Folienbeutels aufschneidbar ist. Typische Beispiele dieser Art sind aus der CH-A-695019 oder der EP-A-1795456 und diversen anderen Dokumenten bekannt.
Bei beiden Typen dieser Schraubverschlüsse auf Folienbeutel können die Schraubkappen zusätzlich noch mit Garantiebänder versehen sein.
Da vielfach die Aufschraubbewegung der Schraubkappe eine relativ hohe Reibkraftüberwindung benötigen, muss der Benutzer die Weichverpackung mit relativ starker Kraft halten, während er gleichzeitig die Kappe aufschraubt. Durch diese hohe Haltekraft wird die Weichverpackung deformiert und der Innendruck in der Weichverpackung erhöht. Sobald nun die Schraubkappe mit der üblichen, im Eckbereich zwischen Mantelwand und Deckfläche angebrachten Dichtung nun auch geringfügig geöffnet wird, so ist diese Dichtung nicht mehr wirksam. Während dies bei rigiden Verpackungen kein Problem darstellt, ist dies bei Weichverpackungen äusserst problematisch, da der Benutzer auch weiterhin Kraft ausüben muss um den Verschluss vollständig zu öffnen, und da nun die erwähnte Dichtung nicht mehr wirksam ist, wird der Inhalt nach aussen gepresst, auch wenn dies nur in geringen Mengen ist, so ist dies unästhetisch, unhygienisch und führt oftmals auch zum Verkleben der Verschlüsse nach dem späteren Zusammenschrauben.
Bei einfachen Schraubverschlüssen ohne einem innen laufenden Schneidelement wäre es prinzipiell denkbar die Dichtung aufrecht zu erhalten mittels einer genügend tief in den Ausguss hineinragenden Dichtolive. Sobald aber der Schraubverschluss mit einem inneren Schneidelement versehen ist, so ist diese Art der Dichtung unmöglich. Auch eine Dichtung gemäss der DE-A-39 38 713 vermag diesbezüglich keine Abhilfe zu schaffen. Bei dieser Lösung sind an der Unterseite der Deckfläche der Schraubkappe zwei konzentrische Ringwände angeordnet, die beidseitig, also innenseitig und aussenseitig als Gleitdichtungen am Ausguss anliegen. Eine solche Lösung ist wiederum bei Schraubeverschlüssen die ein Schneidelement aufweisen, nicht realisierbar. Eine etwas exotische Lösung zeigt die US-Patentschrift US-A-4,371,091 . Hier ist an der Mantelwand der Schraubkappe direkt oberhalb des Innengewindes eine umlaufende Dichtnase angeformt, die bei vollständiger Verschraubung direkt im Bereich der Ausgussoberkante zum Anliegen kommt und geringfügig über diese Kante nach unten sich erstrecken kann. Auch bei einer solchen Lösung wird die Dichtung auch bei einem geringen Aufdrehwinkel bereits nicht mehr im Eingriff sein, und folglich für die hier interessierende Benutzung ebenfalls unbrauchbar sein. In den 60er Jahren des vorherigen Jahrhunderts liessen sich Kunststoffverschlüsse mit hoher Präzision noch kaum fertigen.
Die damals aufkommenden Dichtungen bei Schraubverschlüssen, die insbesondere aus gewölbten ringförmigen Dichtlippen an der Kappendeckflächeunterseite angebracht wurden, verlangten jedoch eine hohe Präzision, damit diese überhaupt entformbar waren. Aus diesem Grund wurde in der GB-1205887 A eine Lösung vorgeschlagen, bei der am oberen Ende des Ausgusses eine Gleitfläche vorgesehen war, an der ringförmige Dichtwulste auf der Innenseite der Schraubkappe oberhalb dessen Innengewinde dichtend anlagen. Da es sich hierbei um Flaschen handelte, hatte die Dichtung im Wesentlichen den Zweck den Verschluss im geschlossenen Zustand zu dichten. Nach einer gewissen Aufschraubbewegung befanden sich die Dichtungen nicht mehr mit dem Ausguss im Eingriff, was bekanntlich aber auch bei Flaschen nicht erforderlich ist.
In sehr ähnlicher Weise, jedoch wesentlich komplexer in der Ausgestaltung ist eine Lösung gemäss der DE-1935874 U . Hier ist die Dichtung bereits nach praktisch einer einzigen Umdrehung nicht mehr gegeben, was aber, wie bereits erwähnt, für relativ rigide Flaschen kein Problem darstellt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Behältnis mit einem Schraubverschluss für Weichverpackungen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem der Verschluss auch bei anliegendem, erhöhten Druck auf die Weichverpackung, der Schraubverschluss bis zur vollständigen, abgeschlossenen Abschraubbewegung die erforderliche Dichtheit zu garantieren vermag.
Hierbei soll die Lösung sowohl für herkömmliche Schraubverschlüsse anwendbar sein, deren Ausguss über einen bereits vorhandenen Öffnung in der Weichverpackung angebracht ist, wie auch insbesondere für Weichverpackungen die vollständig aseptisch verschlossen sind, und innen im Ausguss ein Schneidelement aufweisen, welches die Weichverpackung beim Öffnen des Schraubverschlusses aufschneidet.
In der anliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und in der nachfolgenden Beschreibung im Detail erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: die Handhabung eines Schraubverschlusses auf einer Weichverpackung in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2: einen diametralen Vertikalschnitt durch einen Schraubverschluss gemäss der Erfindung ohne Schneidelement,
Fig. 3: eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Schraubverschlusses, wiederum in einem diametralen Vertikalschnitt, diesmal mit einem Schneidelement in der vollständig geschlossenen Position,
Fig. 4: denselben Schraubverschluss in einer teilweise geöffneten Zwischenposition, bei dem die Gewinde am Ausguss und der Schraubkappe noch im Eingriff sind,
Fig. 5: wiederum denselben Schraubverschluss, wobei die Schraubkappe soweit geöffnet ist, dass die erwähnten Gewinde nicht mehr im Eingriff sind, jedoch noch eine dichtende Situation vorhanden ist, während
Fig. 6: den erfindungsgemässen Schraubverschluss in einer vollständig geöffneten Position zeigt.

In der Figur 1 ist die Schraubsituation beim Öffnen eines Schraubverschlusses, der auf einer Weichverpackung 1 angebracht ist, dargestellt. Die Weichverpackung kann eine laminierte Kartonverpackung sein oder, wie hier insbesondere von Bedeutung, ein Folienbeutel, wie dies die Figur 1 zeigt. Bei der Öffnung des Folienbeutels 1 hält der Benutzer den Beutel mit der einen Hand, während er gleichzeitig den Schraubverschluss 2 mit der anderen Hand aufschraubt. Hierbei übt er auf den Folienbeutel eine Kraft F aus. Durch diese Kraft wird der Innendruck im Folienbeutel erhöht. Handelt es sich beim Schaubverschluss 2 um eine herkömmliche Ausführung, so führt der erhöhte Innendruck dazu, dass Flüssigkeit zwischen Ausguss und Schraubkappe 5 austreten kann. Die erfindungsgemäss Lösung schafft hier Abhilfe.
In der Figur 2 ist nun eine erste Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Der Schraubverschluss wird insgesamt mit 2 gezeigt. Hierunter wird einerseits eine Schraubkappe 5 und andererseits ein unterer Teil verstanden, der aus einem rohrförmigen, zylindrischen Ausguss 3 besteht, an dessen unterem Rand einstückig ein radial abstehender Flansch 4 angeformt ist. Auf der Aussenseite des rohrförmigen Ausgusses 3 ist ein Aussengewinde 6 angeformt. Oberhalb des Aussengewindes 6 ist ein gewindefreier Abschnitt am Ausguss 3 erkennbar. Der gewindefreie Abschnitt 7 ist bevorzugterweise mindestens gleich lang wie der in axialer Richtung verlaufende Abschnitt 8, in dem das Aussengewinde 6 angebracht ist.
Die Kappe 5 weist im Wesentlichen den generellen Aufbau von Schraubkappen auf. Sie besitzt eine Deckfläche 50 an der eine Mantelwand 51 nach unten gezogen anschliesst. Die Mantelwand 51 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet. Ungewöhnlich ist lediglich, dass an der Mantelwand 51, im unteren Bereich, ein Innengewinde 52 vorgesehen ist, welches auf das bereits erwähnte Aussengewinde 6 des Ausgusses 3 passt. Oberhalb des Innengewindes 52 folgt nun ein innengewindefreier Bereich 53, der in etwa gleich gross ist, wie der gewindefreie Abschnitt 7 des Ausgusses 3.
Im Eckbereich zwischen der Deckfläche 50 und der Mantelwand 51 sind hier umlaufende Dichtwulste 54 vorhanden. Diese Dichtwulste 54 bilden im geschlossenen Zustand des Verschlusses eine statische Dichtung die auch hohen Innendruckbelastungen stand hält.
Auf der Innenfläche der Mantelwand 51 der Kappe 5 ist eine Gleitdichtung 10 angeformt. Diese Gleitdichtung 10 liegt mit einem vorgegebenen Andruck an der Aussenseite des Ausgusses 3 an.
Im hier dargestellten Beispiel der Figur 2 ist die Schraubkappe 5 bereits ein Stück weit aufgeschraubt. Wäre die Schraubkappe 5 in der vollständig festgeschraubten Position gezeigt, so würden die Dichtwulste 54 auf den oberen Rand des Ausgusses 3 aufliegen und die Gleitdichtung 10 würde knapp oberhalb des Bereiches 8 des Aussengewindes 6 am Ausguss 3 anliegen. Bei dieser Anordnung lässt sich nun die Kappe soweit aufschrauben, dass das Aussengewinde 6 des Ausgusses 3 mit dem Innengewinde 52 der Kappe 5 gerade nicht mehr im Eingriff steht und die Gleitdichtung 10 gerade noch an Aussenfläche des Ausgusses 3 anliegt.
Die hier gewählte Form der Gleitdichtung 10 ist eine mögliche Ausgestaltungsform unter vielen. Wesentlich ist nur, dass die Gleitdichtung unter einer gewissen Verformungskraft anliegt. Der Ausguss 3 muss zur Entformung einen gewissen Anzug haben, so dass der Innendurchmesser am oberen Rand geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser im Bereich des Flansches 4. Zudem nimmt aber auch die Wandstärke des Ausgusses 3 vom Bereich des Flansches zum oberen Rand geringfügig ab, so dass insgesamt der Ausguss 3 im gewindefreien Abschnitt 7 leicht konisch verläuft und die Gleitdichtung 10 muss dieser Konizität folgen können und auch im obersten Bereich noch mit einer gewissen Andruckkraft anliegen.
Da das Aufsetzen der Schraubkappe problematisch ist, wenn die Gleitdichtung zu stark nach innen ragt, kann es auch sinnvoll sein, statt der hier dargestellten Ausführungsform, bei der die Gleitdichtung die Gestalt einer umlaufenden nach unten, d.h. mit seiner biegsamen Spitze zum Flansch hin gerichteten Schürze sein. Alternativ kann man die Gleitdichtung auch feiner gestalten, als sogenannte Dichtlippe, die an sich weniger Kraft aufzunehmen vermag. In diesem Fall wird man dann bevorzugterweise mehrere solcher umlaufenden Dichtlippen vorsehen. Diese Dichtlippen können beispielsweise praktisch senkrecht von der Mantelwandinnenseite abstehen, und beim Aufsetzen werden diese automatisch nach oben umgewölbt. Dies hat den grossen Vorteil, dass der Innendruck, der auf die Dichtlippen wirkt, die Dichtlippe verstärkt an den Ausguss drückt. Zudem wirken die mehreren Dichtlippen praktisch auch noch gleich einer Labyrinthdichtung. Eine solche, hier nicht dargestellte Lösung, vermag daher trotz der Feinheit dieser Dichtlippen, hohe Innendrücke zurückzuhalten. Im Prinzip ist das Ausstossen einer solchen Schraubkappe aus der Spritzgussform problematisch. Jedoch ist die Technik längst bekannt, dass man bei solchen Schraubkappen die Kappe erst gesamthaft aus der Form nimmt und danach den ins Innere ragende Kern herauszieht, wobei die Mantelwand 51 nun nach aussen federn kann, so dass sowohl das Innengewinde 52 als auch die Gleitdichtung 10, ohne Schaden zu nehmen, beim Herausziehen des Kerns verbleiben.
In den Figuren 3 - 6 ist wiederum ein Schraubverschluss 2 auf einer Weichverpackung 1 dargestellt. Der Ausguss 3 und dessen Flansch 4 ist mit Ausnahme eines Innengewindes 22 unverändert. Im Ausguss 3 ist das bereits erwähnte Schneidelement 20 schraubbeweglich gelagert. Ein Mitnehmer 23, auf der Innenfläche des Schneidelementes, dient als Anschlag für einen zweiten Mitnehmer 24 der senkrecht von der Deckfläche 50 der Kappe nach unten ragt. Beim Aufdrehen der Schraubkappe 5 wird das Schneidelement 20 mit einem Aussengewinde 25, welches im Innengewinde 22 des Ausgusses 3 läuft nach unten bewegt und schneidet dabei mittels dem mindestens einen Schneidzahn 21 die Folie F auf. Auch bei dieser Version ist wiederum, gleich wie zuvor, anhand der Figur 2 beschrieben, eine Gleitdichtung 10 vorhanden, die deutlich in der Figur 6 ersichtlich ist. Insbesondere bei dieser Ausführungsform ist klar ersichtlich, dass eine Dichtung auf der Innenseite des Ausgusses hier nicht möglich ist. Die bereits beschriebene, erfindungsgemässe Lösung erlaubt jedoch, praktisch unverändert, auch bei dieser Version eines Schraubverschlusses eingesetzt werden zu können.
Bei dieser Version, genau gleich wie bei der Version gemäss der Figur 2, kann die Schraubkappe zusätzlich mit einem Garantieband 40 versehen sein, das formschlüssig hinter einem umlaufenden Kragen 30 am Ausguss 3 unterhalb des Aussengewindes angebracht sein kann. Beim Abschrauben wird das Garantieband 40, welches mittels Sollbruchstellenbrücken 41 am unteren Rand 55 der Schraubkappe 5 angeformt ist, abgerissen und verbleibt unterhalb des erwähnten Kragens 30 hängen. Diese Situation ist in der Figur 2 rechts dargestellt, während auf der linken Seite ein Garantieband 40, welches zwar ebenfalls den Kragen 30 hintergreift, dargestellt ist, doch dieses Garantieband wird beispielsweise mittels einer Abreisslasche entfernt, wobei wiederum die Sollbruchstellenbrücken, welche das Garantieband mit der Schraubkappe verbinden, zerstört. In der Zeichnung sind die Sollbruchstellenbrücken mit 41 bezeichnet. Die Sollbruchstellenbrücken sind jedoch nur in der durchtrennten Form ersichtlich, einerseits als Resten am Garantieband 40 und andererseits am unteren Rand 55 der Schraubkappe 5.
Prinzipiell lässt sich die erfindungsgemässe Lösung auch realisieren, indem man die Gleitdichtung statt an der Mantelwand 51 der Kappe 5 an der Aussenseite des Ausgusses anbringt. In diesem Fall kommen zwei Varianten in Frage, nämlich, entweder die Gleitdichtung direkt oberhalb des Gewindes anzubringen oder im Bereich des oberen Randes des Ausgusses 3. Bei der ersten Variante muss die Gleitdichtung dann relativ lang gestaltet sein, um über die Unebenheiten des Gewindes hinweg dichten zu können. Bei der zweiten Variante kann die Gleitringdichtung in der radialen Erstreckung kürzer sein und folglich kommen hier auch mehrere Dichtlippen in Frage, während bei der ersten Version vorzugsweise eher schürzenartige Gleitringdichtungen sinnvoll sind.

Bezugszeichenliste:

1: Weichverpackung bzw. Folienbeutel
2: Schraubverschluss
3: Ausguss
4: Flansch
5: Kappe/Schraubkappe
6: Aussengewinde
7: gewindefreier Wandbereich
8: Abschnitt mit Gewinde
10: Gleitdichtung
20: Schneidelement
21: Schneidzahn
22: Innengewinde
23: Mitnehmer
24: zweiter Mitnehmer
25: Aussengewinde am Schneidelement
30: Kragen
40: Garantieband
41: Sollbruchstellenbrücken
50: Deckfläche
51: Mantelwand
52: Innengewinde
54: Dichtwulst
55: unterer Rand der Schraubkappe

P: Kraft

Claims

Behältnis mit einem Schraubverschluss (2), umfassend einen Ausguss (3) mit Aussengewinde (6), sowie einer auf den Ausguss (3) aufschraubbaren Kappe (5) mit einer Mantelwand (51) mit Innengewinde (52) und einer Deckfläche (50), wobei über dem Aussengewinde (6) am Ausguss (3) ein gewindefreier Wandbereich (7) vorhanden ist, der als Gleitfläche für eine an der Innenseite der Mantelwand (51) der Kappe (5) angeordneten umlaufenden Gleitdichtung (10) dient, wobei die Gleitdichtung (10) oberhalb des Innengewindes (52) an der Innenseite der Mantelwand (51) angeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis ein Folienbeutel (1) ist und der Ausguss (3) mit dem Aussengwinde (6) aus einem rohrförmigen Teil mit endständigem Befestigungsflansch (4) besteht der auf den Folienbeutel (1) angebracht ist und dass die Gleitfläche und die Gleitdichtung solange in dichtender Verbindung stehen bis das Innengewinde (52) der Kappe (5) und das Aussengewinde (6) des Ausgusses (3) nicht mehr im Eingriff stehen und die bei der Abschraubbewegung der Kappe vom Benutzer auf den Folienbeutel ausgeübte Verformkraft entfällt.
Behältnis mit einem Schraubverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Innengewinde (52) der Kappe (5) ein gewindefreier Wandbereich vorhanden ist, der als Gleitlager für eine an der Aussenseite des Ausgusses oberhalb und distanziert zu dessen Aussengewinde angeordnete umlaufende Gleitdichtung dient.
Behältnis mit einem Schraubverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdichtung eine L-Dichtung in Form einer Schürze ist.
Behältnis mit einem Schraubverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdichtung (10) in aufgesetztem Zustand der Schraubkappe (5) zum unteren Rand (55) der Mantelwand (51) hin geneigt gerichtet ist.
Behältnis mit einem Schraubverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdichtung (10) in aufgesetztem Zustand in Richtung zur Deckfläche (50) der Kappe (5) hin geneigt gerichtet ist.
Behältnis mit einem Schraubverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Ausgusses (3)zusätzlich ein Innengewinde (22) angeordnet ist, in dem ein ringförmiges Schneidelement (20)mit Aussengewinde (25) transachsial mit Mitnehmer (23) beweglich angeordnet ist, welches über zweite Mitnehmer (24) an der Deckfläche (50) der Kappe (5) bewegbar ist und mittels der Schraubbewegung der Kappe (5) das Schneidelement (20), welches an der unteren Kante zur Folie des Folienbeutels hin gerichtet, mindestens einen Schneidzahn (21) aufweist, mittels dem die Folie des Folienbeutels aufschneidbar ist, axial verschoben wird.
Behältnis mit einem Schraubverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Eckbereich zwischen Mantelwand (51) und Deckfläche (50) der Kappe (5) eine zusätzliche Dichtung in Form mindestens einer Dichtwulst (54) vorhanden ist, die im geschlossenen Zustand des Schraubverschlusses (2) an die Stirnfläche des Ausgusses (3) dichtend anliegt.
Behältnis mit einem Schraubverschluss nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erstreckung der Gleitdichtung (10) grösser ist als der Abstand von der Innenseite der Mantelwand (51) der Kappe (5) zur Aussenseite des Ausgusses (3).