Drehverschluss mit inliegender, separat befüllbarer Kapsel mit
Folienversieqelunq zum Öffnen mittels Drehung
[0001] Diese Erfindung betrifft einen Drehverschluss, in den eine separat befüllbare Kapsel einsetzbar ist, und die dann beim Öffnen des Drehverschlusses automatisch geöffnet wird und deren Inhalt in den Behälter des mit dem Drehverschluss ausgerüsteten Behälters fällt.
[0002] Viele Getränke werden heute bereits durch Mischen eines Konzentrates mit Wasser erzeugt. Anstatt das fertige Gemisch zu distribuieren, wäre es viel effizienter, wenn die Flaschenabfüller vor Ort bloss Wasser abfüllen könnten, und das Konzentrat erst beim Konsumenten durch das erstmalige Öffnen der Flasche dem Wasser in der Flasche zugegeben und dann mit ihm gemischt würde. Das Gleiche gilt auch für Schüttgüter wie Brausepulver und Ähnliches.
[0003] Hierzu sind verschiedene solche Kapsel-Verschlüsse bekannt geworden, zum Beispiel aus WO2012/175317. Dieser befüllbare Verschluss dient zum Auslösen der Entleerung einer zu diesem Verschluss gehörenden, separat befüllten Kapsel. Er besteht aus einer auf den Gewindestutzen eines Behälters aufschraubbaren Verschlusskappe, in welche die separat befüllte Kapsel in geschlossenem Zustand von unten einsetzbar ist, mit nach unten gerichteter
Siegelfolie der Kapsel. Die Oberseite der eingesetzten Kapsel ist deformierbar ausgeführt und axial nach unten drückbar, sodass die nach unten gerichtete Siegelfolie der Kapsel bricht oder platzt. An der Unterseite der Verschlusskappe ist ein axial nach unten ragendes Profil angeformt, welches in eine zum Querschnitt dieses Profils passende Vertiefung in der deformierbaren Oberseite der eingesetzten Kapsel einpasst. Durch Niederdrücken des Profils in diese Vertiefung werden deren äussere untere Ecken auf die Siegelfolie der Kapsel gedrückt. Weil die Siegelfolie Schwächungslinien aufweist und die Ecken auf die Winkelhalbierenden der durch die Schwächungslinien gebildeten Kreissegmente auftreffen, sollen diese Kreissegmente nach Aufplatzen der Schwächungslinien von den Ecken nach unten geschwenkt und nach unten geschwenkt gehalten werden.
[0004] Eine andere Lösung zeigt WO/2009/100544. Hier besteht der befüllbare Verschluss mit Druckknopf zum Auslösen aus einem Stutzen zum Aufschrauben oder Aufprellen auf einen Behälterhals, und einer zu diesem Stutzen um eine Scharnierverbindung zum Stutzen auf denselben abschwenkbaren und einklickbaren Verschlusskappe. In den Stutzen ist ein separat befüllbarer Behälter einsetzbar, der unten mit einer aufstech- oder aufschneidbaren Siegelfolie verschlossen ist. Der Verschluss besteht aus zwei Bauteilen, nämlich aus einem Stutzen mit an seiner Unterseite angeordneter Stech- und Schneideinrichtung mit nach oben ragenden Zähnen, sowie einer Verschlusskappe als gemeinsames einstückiges Spritzteil einerseits, und dem separat hergestellten, befüllten und mit Siegelfolie verschlossenen Behälter andererseits. Die Verschlusskappe weist einen Kappendeckel mit einem deformierbaren äusseren Kreisring auf, sodass er eine in axialer Richtung unumkehrbar nach abwärts drückbare Drückerscheibe bildet. An ihrer Unterseite ist eine nach unten gerichtete, über den kopfüber in den Stutzen eingesetzten Behälter stülpbare Aufnahmehülse gebildet, die ausschliesslich in axialer Richtung beweglich ist und als Führungsorgan für den Behälter zu wirken bestimmt ist. Durch Abwärtsdrücken dieses Kappendeckels mit dem kopfüber mit Siegelfolie nach unten gerichtet im Stutzen eingesetzten, separat hergestellten und befüllten Behälter ist dieser abwärts drückbar. Deshalb wird die sich abwärts bewegende Siegelfolie vom Stech- und Schneidelement
durchstochen und aufgeschnitten.
[0005] Weitere bekannte Lösungen arbeiten mit einer aus dem Verschluss selbst auf seiner Unterseite gebildeten gewölbeartigen Kapsel, die unten von einer Siegelfolie verschlossen ist. Zum Öffnen kann die Kapsel niedergedrückt werden, wodurch ein Schneidorgan die Siegelfolie von unten her und von einer Randseite her durchsticht oder mittels eines in ihrem Innern angeordneten Stempels zum Aufplatzen bringt. Stets erfolgt aber das Öffnen der Siegelfolie einigermassen unkontrolliert. Entweder wird sie bloss von einer Seite her aufgeschnitten, sodass oftmals ein Teil des Kapselinhalts nicht ausfliesst oder ausgeschüttet wird, oder aber sie wird zunächst vom Stempel bzw. Öffnungsorgan von innen gespannt und schliesslich platzt sie an der gerade schwächsten Stelle, wodurch die entstandene Öffnung nicht regelmässig und definiert ist, sondern zufällig entsteht und ebenfalls keine zuverlässige Entleerung sicherstellt.
[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Drehverschluss mit separat befüllbarer Kapsel zu schaffen, die mindestens Sauerstoff- und wasserdampfdicht ist, und bedarfsweise auch UV-dicht ausführbar ist, wobei der Drehverschluss noch einfacher konstruiert sein soll, sodass dessen inliegende Kapsel durch einfaches Drehen der Drehkappe sicher und vollständig öffnenbar sein soll. Damit soll sichergestellt werden, dass der Kapselinhalt erstens optimal vor äusseren Einflüssen geschützt wird, und bei Bedarf bzw. beim erstmaligen Öffnen des Drehverschlusses zuverlässig und vollständig in den Behälter fällt, der mit diesem Drehverschluss ausgerüstet ist. Ausserdem soll die Kapsel bei einem bestimmten Stutzendurchmesser grössere Füllvolumina bieten als die herkömmlichen Lösungen.
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst von einem Drehverschluss mit inliegender, separat befüllbarer Kapsel mit Folienversiegelung, zum Einsetzen derselben in diesen Drehverschluss, wobei die Siegelfolie der Folienversiegelung öffnenbar ist, sodass der Kapselinhalt in den mit dem Verschluss ausgerüsteten Behälter fällt, und die sich dadurch auszeichnet, dass der Verschluss dreiteilig ausgeführt ist und aus einer Drehverschlusskappe, einer in gestürzter Lage in sie einsetzbaren,
folienversiegelten und becherförmigen Kapsel und einem Behälteraufsatz zum Aufschrauben auf den Stutzen eines Behälters besteht, wobei die Kapsel wenigstens Sauerstoff- und wasserdampfdicht ausgeführt ist, indem sie aus einem Wasserdampf absorbierenden Polymer hergestellt ist und mit einer sauerstoffdichten Siegelfolie verschlossen ist, und dass die Kapsel bei Drehung der Drehverschlusskappe zunächst im Behälteraufsatz rein axial nach unten treibbar ist, und nach diametralem Aufschneiden der Siegelfolie durch ein diametrales Sägeblatt mit auf jeder Radialseite mindestens einem nach oben ragenden Schneidezahn mit scharfen Schneidkanten am unteren Ende des Behälteraufsatzes durch Auflage an demselben rotierbar ist, sodass die Siegelfolie ihrem äusseren Umfang entlang von zwei rechtwinklig vom Sägeblatt abstehenden Schneidorganen um annähernd 180° aufschneidbar und wellenförmig zusammenraffbar ist.
[0008] In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel dieses mit einer Kapsel beladbaren Drehverschlusses zum Entleeren dargestellt. Anhand dieser Figuren wird der Drehverschluss nachfolgend beschrieben und seine Funktion wird erklärt.
Es zeigt:
Fig. 1 Den Drehverschluss mit seinen drei Teilen vor dem Zusammenbau von der Seite her gesehen;
Fig. 2 Die drei Teile des Drehverschlusses auf derselben Rotationsachse angeordnet, in einer Ansicht von schräg oben;
Fig. 3 Die drei Teile des Drehverschlusses auf derselben Rotationsachse angeordnet, in einer Ansicht von schräg unten;
Fig. 4 Den zusammengebauten Drehverschluss mit seinen drei Teilen in einem Schnitt, leicht vor dem Diameter mit dem Sägeblatt;
Fig. 5 Das Sägeblatt mit den äusseren Schneidorganen beim Aufschneiden
der Siegelfolie.
[0009] In Figur 1 sieht man den Verschluss mit seinen drei Teilen von der Seite her gesehen, vor dem Zusammenbau. Er besteht aus einer Drehverschlusskappe 1 , einer Kapsel 2, die hier einen gestürzten Becher bildet, der am offenen Ende mit einer Siegelfolie 26 verschlossen ist, sowie einem Behälteraufsatz 3. Die Drehverschlusskappe weist aussen eine Riffelung 4 auf, damit sie besser ergreifbar und drehbar ist. Am unteren Rand ist sie mit einem Garantieband 5 ausgerüstet, das über einige feine Materialbrücken an der Drehverschlusskappe 1 gehalten ist. Die Kapsel 2 ist vorzugsweise aus einem Wasserdampf absorbierenden Polymeren hergestellt. Ein Hauptpolymer sorgt als Grundkomponente für die Struktur des Verpackungs-Produkts, wobei eine aktive Polymer-Komponente die gewünschten Eigenschaften wie der Absorption von Feuchtigkeit und Sauerstoff erbringt. Als Alternative oder Zusatz kann die Innenoder Aussenseite der Kapsel 2 oder es können beide Seiten mit einer Sperrschicht gegen einen Sauerstoff- und Wasserdampfdurchgang beschichtet sein. Mit einer Sperrschicht innen oder aussen kann auch die UV-Dichtigkeit der Kapsel 2 erreicht werden. Diese Kapsel 2 weist einen besonders gestalteten Boden auf. Dieser Boden, hier wegen der gestürzten Lage oben liegend, ist so ausgeformt, dass er um den Umfang verteilt mehrere schiefwinklige, radial gegen aussen abfallende V-förmige Vertiefungen 8 bildet, die je einen V-förmigen Querschnitt aufweisen. Auf dem Boden sind mehrere in Richtung des Umfangs ansteigende Rippen 6 angeformt, welche je eine im Uhrzeigersinn ansteigende Rampe bilden. Unten ist die Kapsel 2 von einer Siegelfolie verschlossen, die nach dem separaten Befüllen in aufrechter Lage der Kapsel aufgesiegelt wird. Dieses Befüllen und Versiegeln der Kapsel 2 kann örtlich weit getrennt vom Ort des Zusammenbaus der drei Teile erfolgen. Unten kragt der Rand 7 der Kapsel 2 seitlich leicht aus, wobei er an einigen Stellen durch Ausnehmungen 9 unterbrochen ist. Unterhalb der Kapsel 2 erkennt man den Behälteraufsatz 3. Auf seiner Oberseite, die einen ebenen Kreisring bildet, stehen zwei kreisbogenförmige Rippen 10, zwischen deren Enden je ein Zwischenraum 12 offengelassen ist. Aussen sind jeweils in der Mitte der kreisbogenförmigen Rippen 10 nach aussen abstehende Erker 1 1 an denselben angeformt. Unten läuft der Behälteraufsatz 3 in eine Muffe 13 mit
reduziertem Durchmesser aus, und an dieser ragen temporäre Stützen 14 leicht nach innen. Aussen am Behälteraufsatz 3 sind noch an einander diametral gegenüberliegenden Stellen zwei Nocken 15 angeformt. Die Funktion aller dieser Elemente wird im Folgenden anhand der Beschreibung der Funktion des Drehverschlusses klar.
[0010] Zunächst aber zeigt die Figur 2 den Drehverschluss mit seinen drei Teilen auf derselben Rotationsachse angeordnet in einer Ansicht von schräg oben. Man erkennt die flache Oberseite der Drehverschlusskappe 1 , den flachen Boden der becherförmigen Kapsel 2 mit den schiefwinkligen, im Querschnitt V-förmigen Vertiefungen 8, die nach aussen abfallend in den Rand des Kapselbodens eingeformt sind, sowie die Rippen 6, die am Kapselboden längs seines äusseres Umfangsrandes verlaufen. Am Behälteraufsatz 3 erkennt man wiederum die kreisbogenförmigen Rippen 10 mit den Zwischenräumen 12 zwischen ihren Enden, sowie die aussen angeformten Erker 1 1 . Im Innern des Behälteraufsatzes 3 sind erstens axiale Führungsschienen 19 ausgeformt, sowie Temporärstützen 14, die wenig in den Innenraum hineinragen und die als temporäre Stützen für den Rand 7 der Kapsel 2 dienen, wenn letztere in den Behälteraufsatz 3 eingesetzt wird. Die Temporärstützen 14 halten die Kapsel 2 in dieser Position, solange der Drehverschluss nicht betätigt wird. Sie stellen sicher, dass die Siegelfolie 26 an der Kapsel 2 bis zum bewussten Öffnen unversehrt bleibt.
[0011] Die Figur 3 zeigt die drei Teile des Drehverschlusses auf derselben Rotationsachse angeordnet, in einer Ansicht von schräg unten. Hier ist der Blick ins Innere der Drehverschlusskappe 1 freigegeben und man erkennt darin einen Aufnahmestutzen 16, in welchen die Kapsel 2 mit ihrem Boden voran eingesetzt wird. Die schiefwinkligen Vertiefungen 8 kommen dabei unterhalb der Rippen 18 im Innern des Aufnahmestutzens 16 zu liegen, welche aussen an einem Ring 17 in radialer Richtung verlaufend angeformt sind, wobei der Ring als Abstützung für den Kapselboden wirkt. Im Innern der Drehverschlusskappe 1 erkennt man weiter zwei diametral zueinander angeordnete Anschlagnocken 24, welche als Drehbegrenzer wirken. Das nächste Bauteil ist die Kapsel 2, die hier ohne Siegelfolie 26 dargestellt ist, sodass der Blick in sie hinein freigegeben ist. Oben
bzw. am Boden der Kapsel 2 erkennt man die Vertiefungen 8. Zuunterst ist der Behälteraufsatz 3 dargestellt. An ihm erkennt man in dieser Ansicht die Muffe 13, in welche beim Zusammenbau der Teile die Kapsel 2 zu liegen kommt. Dabei wird die Kapsel 2 mit ihren Ausnehmungen 9 in ihrem Rand 7 über die axialen Führungsschienen 19 gestülpt, und ihr Rand 7 findet schliesslich einen Anschlag an den Temporärstützen 14. Bei hinreichendem Druck auf dieselben geben sie nach und lassen den Rand 7 der Kapsel 2 unter leichter Deformation des Randes an ihnen vorbeiziehen. Über die untere lichte Weite der Muffe 13 erstreckt sich ein diametrales Sägeblatt 20 mit nach oben gerichteten Schneidezähnen. Im hier gezeigten Beispiel sind das eine ganze Anzahl dreieckförmige Schneidezähne, wobei die nach oben gerichteten Seiten als scharfe Schneidkanten ausgeführt sind. Das Sägeblatt 20 kann aber auch so ausgeführt sein, dass es auf jeder Radialseite bloss einen einzelnen Schneidzahn mit schief zur Folienebene verlaufenden Schneidkante ausbildet. Hauptsache ist, dass die Schneidkanten schiefwinklig zur Folie verlaufen, damit sich beim Absenken der Folie über das Sägeblatt am mindestens einen Schneidezahn oder an den mehreren Schneidezähnen eine Schneidbewegung ergibt. Der Behälteraufsatz 3 ist mit einem Innengewinde 21 ausgerüstet, sodass er auf das Aussengewinde eines üblichen Behälterstutzens aufschraubbar ist. Auf einer Aussenschulter 25 auf etwa halber Höhe des Behälteraufsatzes 3 sind zwei diametral zueinander angeordnete Anschlagnocken 15 angeformt, die mit den Anschlagnocken 24 an der Drehverschlusskappe 1 zusammenwirken, sodass diese beim Öffnungsvorgang zunächst knapp etwas weniger als um 180° gedreht werden kann. Nur mit verstärkter Kraft kann die Drehverschlusskappe 1 weiter in Löserichtung gedreht werden, wobei sie dann den Behälteraufsatz 3 mitdreht und ihn vom Behälterstutzen wegschraubt.
[0012] Die Funktion des Drehverschlusses wird anhand von Figur 4 beschrieben. Diese zeigt den zusammengebauten Drehverschluss mit seinen drei Teilen in einem Schnitt, leicht aus der Zeichnungsblattebene gehoben vor dem Diameter mit dem Sägeblatt 20. Die Kapsel 2 sitzt jetzt im Aufnahmestutzen 16 innerhalb der Drehverschlusskappe 1. Die Rippen 18 verlaufen genau innerhalb der schiefwinkligen Vertiefungen 8 im jetzt oben liegenden Kapselboden. Unten ruht
der Kapselrand 7 auf den Temporärstützen 14 und ist mit den Ausnehmungen 9 im Rand 7 über die axial verlaufenden Führungsschienen 19 gestülpt, sodass er an denselben verdrehsicher gehalten und geführt ist und die Kapsel 2 im Innern des Behälteraufsatzes 3 folglich nicht rotieren kann. Die Siegelfolie 26 verläuft in dieser Ausgangsposition, in welcher der Verschluss mit der befüllten Kapsel 2 in seinem Innern an die Flaschenabfüller ausgeliefert wird, knapp oberhalb der Spitzen der Schneidezähne des Sägeblattes 20. In dieser Konstellation kann der Drehverschluss auf einen Behälterstutzen aufgeschraubt werden, bis die Rippen 22 an seinem unteren umlaufenden, an einer Dünnstelle oder einigen Materialbrücken gehaltenen Garantieband 27 unter einer umlaufenden Auskragung am Behälterstutzen einrasten. Dann ist der Drehverschluss sicher und mit einer Erstöffnungsgarantie auf dem Behälter montiert.
[0013] Zum Öffnen wird die Drehverschlusskappe 1 von oben gesehen im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Zunähst bricht dabei das Garantieband 5 an der Drehverschlusskappe 1 los und sie kann weitergedreht werden. Dadurch wird die Kapsel 2 mittels der Rippen 18 an der Drehverschlusskappe 1 , die dabei auf die schrägen Flächen der schiefwinkligen Vertiefungen 8 wirken, ohne Rotation nach unten getrieben. Wegen der Führung der Ausnehmungen 9 an den Führungsschienen 19 kann sich die Kapsel 2 jedoch nicht drehen. Sie vollführt daher eine reine Axialbewegung nach unten, und dabei wird schliesslich der Rand 7 der Kapsel über die Temporärstützen 14 weiter nach unten gedrückt und die Siegelfolie 26 über die Schneidezähne des Sägeblattes 20 hinuntergedrückt. Es entsteht ein sauberer diametraler Schnitt in der Siegelfolie 26 und schliesslich ruht die Kapsel 2 mit ihrem Rand 7 auf der am unteren Muffenende nach innen ragenden Auskragung 23. Wenn sie in dieser Position angelangt ist, hat der untere Rand 7 das untere Ende der Führungsschienen 19 passiert und die Kapsel 2 damit für eine Rotation freigegeben. Bei weiterem Drehen der Drehverschlusskappe 1 wird die Kapsel 2 in der Folge mitgedreht.
[0014] Wie die Siegelfolie dann geöffnet wird, erschliesst sich aus der Figur 5, wobei das hier gezeigte Sägeblatt als Variante an seinen beiden Radialen je einen Schneidezahn mit nach oben gerichteter scharfer Schneidkante aufweist. Die ganz
aussen um 90° abgewinkelten, in Umfangsrichtung zeigenden Schneidorgane 28 weisen je eine schräg abfallende scharfe Schneidkante auf und zeigen von oben gesehen in Richtung des Uhrzeigersinns. Beim Rotieren der Kapsel 2 schneiden diese Schneidorgane dann die Siegelfolie 26 längs ihres Umfangs an jeweils diametral gegenüberliegenden Seiten in gleicher Richtung wie mit dem Pfeil eingezeichnet auf. Dabei die raffen die nachfolgenden Sägeblätter-Radialen das vor ihnen liegende halbkreisförmige Siegelfoliensegment wie einen Vorhang wellenförmig zusammen, sodass der Durchgang hinunter in den Behälter maximal freigegeben wird und der Kapselinhalt daher zuverlässig in den Behälter fällt. Wird jetzt noch weiter an der Drehverschlusskappe 1 gedreht, so nehmen die Anschlagnocken 24 im Innern der Drehverschlusskappe 1 die Nocken 15 am Behälteraufsatz 3 mit und drehen damit den ganzen Behälteraufsatz 3 in Öffnungsrichtung. Er wird unter Wegbrechen des Garantiebandes 27 vom Behälterstutzen 3 losgeschraubt und der Inhalt des Behälters kann sodann ausgegossen werden.
[0015] Die Geometrie dieser Verschlusskonstruktion ermöglicht die Gestaltung besonders grosser Kapselvolumina in Bezug auf einen auszurüstenden Behälterstutzen. Bei einem 28er-Behälterstutzen können Kapseln mit einem Füllvolumen von bis zu 6 ml realisiert werden, wie gemäss der Ausführung, die in den Zeichnungen dargestellt ist. Die Öffnung der Siegelfolie 26 erfolgt sicher und das Öffnen des Verschlusses ist nicht erklärungsbedürftig, indem nur an der Drehverschlusskappe 1 in einer einzigen Richtung - der logischen Öffnungsrichtung - gedreht zu werden braucht, bis der Verschluss komplett vom Behälterstutzen entfernt ist. Das Zudosieren der Substanz aus der Kapsel 2 in den Behälter erfolgt dabei automatisch wie oben beschrieben.
Ziffernverzeichnis
1 Drehverschlusskappe
2 Kapsel
3 Behälteraufsatz
4 Riffelung an Drehverschlusskappe 1
5 Garantieband an Drehverschlusskappe 1
6 Rippe am Kapselboden
7 auskragender Rand der Kapsel 2
8 schiefwinklige Vertiefungen im Boden der Kapsel 2
9 Ausnehmungen im Rand 7
10 kreisbogenförmige Rippe oben auf Behälteraufsatz 3
1 1 Erker an Kreisbogenrand
12 Zwischenraum zwischen den Kreisbogenenden
13 Muffe
14 Tem porärstützen
15 Nocken aussen am Behälteraufsatz 3
16 Aufnahmestutzen innen am Drehverschluss
17 Ring am Boden des Aufnahmestutzens
18 Rippe innen im Aufnahmestutzen
19 Axiale Führungsschienen innen an der Muffe 13
20 diametrales Sägeblatt mit zwei Radialen
21 Innengewinde am Behälteraufsatz 3
22 Rippen am Garantieband 27 des Behälteraufsatzes 3
23 am unteren Muffenende nach innen auskragender Rand
24 Anschlagnocken an Drehverschlusskappe 1
25 Schulter aussen an Behälteraufsatz 3
26 Siegelfolie
27 Garantieband am Behälteraufsatz 33
28 Schneidorgan rechtwinklig zum Sägeblatt 20 verlaufend