WO2011039054A1 - Kunststoff-verschluss mit einer schneide- und durchstossvorrichtung - Google Patents

Kunststoff-verschluss mit einer schneide- und durchstossvorrichtung Download PDF

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WO2011039054A1
WO2011039054A1 PCT/EP2010/063560 EP2010063560W WO2011039054A1 WO 2011039054 A1 WO2011039054 A1 WO 2011039054A1 EP 2010063560 W EP2010063560 W EP 2010063560W WO 2011039054 A1 WO2011039054 A1 WO 2011039054A1
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WO
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cutting
piercer
teeth
tooth
closure device
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PCT/EP2010/063560
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dan Barron
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
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Priority to EP10752834A priority patent/EP2483170A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D5/00—Rigid or semi-rigid containers of polygonal cross-section, e.g. boxes, cartons or trays, formed by folding or erecting one or more blanks made of paper
    • B65D5/42—Details of containers or of foldable or erectable container blanks
    • B65D5/72—Contents-dispensing means
    • B65D5/74—Spouts
    • B65D5/746—Spouts formed separately from the container
    • B65D5/747—Spouts formed separately from the container with means for piercing or cutting the container wall or a membrane connected to said wall
    • B65D5/748—Spouts formed separately from the container with means for piercing or cutting the container wall or a membrane connected to said wall a major part of the container wall or membrane being left inside the container after the opening

Definitions

  • the present invention relates to a closure device made of plastic for attachment to a closed container made of plastic film material, consisting of a lower part with a cylindrical spout and a flange for attachment to the container and a screw cap which is screwed on the lower part, and a cylindrical piercing with external thread, which is open on both sides in the axial direction and runs in the spout of the lower part in the internal thread, wherein means are provided in the screw cap, the screw at the first screw movement of the screw through the screw down, and that the cylindrical piercer on the cylindrical wall, on End which is directed to the container wall, has cutting teeth.
  • Closure device of the type mentioned above have been attached to today only made of laminated film material containers. These laminated films have at least three layers of different materials. On the one hand, such a material consists of one Cardboard layer, which gives the container the required rigidity, an aluminum layer which serves as aroma barrier and a plastic layer which guarantees the required tightness. In order to cut through these three layers, the corresponding piercer of a closing device mentioned at the beginning has to fulfill different functions. In order to sever the paperboard layer, a plurality of saw teeth are often suggested, while a raised tooth with a front cutting edge cuts through the aluminum layer while a perforating tooth pierces the plastic layer before the aforesaid cutting edge can further cut the plastic film.
  • the separation of the cardboard layer is a problem, especially if the serving for supporting partial punching that at least partially cuts through the cardboard layer does not match exactly with the cutting line of the piercer, so either the teeth are too weak or in the case of a large number of teeth, the cardboard material comes between the teeth and these can barely produce a perforated effect thereafter.
  • the present invention is a closure device which is applied to a pure plastic film material.
  • the container bag When using the closure device of the type mentioned, the container bag remains completely closed until the time of the first opening. This gives an increased shelf life.
  • the plastic film is much more robust and designed with a higher wall thickness than the very thin plastic film layer in a laminated film. This results in other requirements for the closing device.
  • Piercers such as those of US-A-5020690 or US-A-5141133 have a plurality of teeth. These adjacent teeth form virtually the shape of an annular saw blade. Such solutions have either resulted in a rondelle being completely cut out and dropped into the container or that due to the toughness of the foil individual teeth have broken off and fallen into the container. If it is the case here for containers for drinks, so this is completely unacceptable.
  • the Applicant has made experiments, with a piercer according to WO2007 / 030965 in which three teeth distributed over the circumference and minimally offset from a uniform distribution over the circumference, are present. While piercers of this type have been proven many times, there are always cases in which either the film has been completely cut out and the corresponding roundel in the container much, or in other cases, the films have been cut approximately equidistant only in three places and the film remained hang over the opening. From these findings, the applicant has sought in elaborate experiments an optimization that reliably realizes an opening cut, so that a stuck with the container in connection flap-like rondel gets stuck, which is pushed through the teeth from the open area of the piercer.
  • a closure device of the type mentioned which is characterized in that the piercer has exactly two equal teeth, both of which are arranged within an angular range of 70 to 120 ° of the circumference.
  • This causes the plastic film to be cut to be pre-tensioned by the two teeth and at the same time perforate and cut the film at the same time, and after a short distance into the cutting area of the follower tooth Front tooth comes and thus becomes ineffective. If the perforation of the film follows practically immediately at the first contact, the film can nevertheless not be cut out in a completely circular manner and thus no plastic film rondel falls into the container.
  • the closure device according to the invention is applied to a container of pure plastic film material.
  • This single or multi-ply plastic film is substantially thicker than the plastic film which is used as a sealant layer in the composite film of various materials.
  • Figure 1 shows the closed plastic closure before the first use of a
  • FIG. 3 shows a simplified representation of FIG
  • Figure 4 shows the piercer and the lower part with flange as a one-piece semi-finished product before assembly, turn in
  • Figure 5 the same view rotated by 180 °.
  • Figures 6a-6c show various sectional images.
  • Figure 7 shows a suitable for harder plastic films piercing with two offset by an angle teeth with others
  • Figure 8 the same piercer rotated by 120 °.
  • Figure 9 shows a load-time diagram for the
  • the plastic closure device is designated overall by 1. This comprises three components, two of which can be produced in one piece in terms of manufacturing technology, as described below and illustrated in FIGS. 4 and 5.
  • the plastic closure device 1 has a screw cap 4, at the lower edge in alignment with the jacket wall of the screw cap, a guarantee strip 7 is formed via predetermined breaking point bridges 8. In the side view according to FIG. 1, only one flange 3, which is part of the lower part 2, of the closure device 1 can be seen.
  • the screw cap 4 has a jacket wall 9, as well as a cover surface 10.
  • the screw cap 4 has an internal thread 11 designed as a fine thread.
  • the lower part 2 with its flange 3, which serves the welding or adhesive bond with the container, has a cylindrical spout 6, which is tubular and open on both sides.
  • This spout 6 has an external thread 12 that is also designed as a fine thread and when screwing and unscrewing the screw cap 4 with the internal thread 11 of the screw cap 4 meshes.
  • the fine thread 11, 12 is preferably designed as a double-threaded thread.
  • the fine thread has the advantage of easy assembly by the internal thread of the screw cap can be pushed ratchet-like over the external thread 12 of the spout 6. This allows mounting without relative rotation of the parts to each other.
  • two diametrically opposed drivers 13 are present, which are integrally formed on the underside of the top surface 10 of the screw cap 4. These drivers 13 act together with driver 14 in Piercing 5. This piercing 5 is described in detail below with reference to Figures 4 and 5.
  • the piercer 5 and the lower part 2 are produced in one piece, as shown in FIG.
  • the lower part 2 and the piercer 5 together form a semi-finished product which can be produced by means of a single injection mold.
  • the piercer 5 is completely within the cylindrical spout 6 to lie.
  • the piercer 5 is formed over predetermined breaking points 15 at the upper edge of the spout 6.
  • the piercer 5 consists of a cylindrical tube section 16, the outside has a coarse thread 17. This coarse thread 17 with a large pitch, meshes with a suitably adapted trapezoidal thread 18 on the inside of the spout 6.
  • the piercer 5 also has two diametrically opposed driving rib 19, to which the previously mentioned driver 13 of the screw 4 at the corresponding screwing come to the concern.
  • two cutting teeth are formed, of which both are visible in Figure 2, while in Figure 5, only the trailing tooth is visible, while the leading tooth is cut away.
  • the leading tooth is designated by 20 and the trailing tooth by 21.
  • Both teeth 20, 21 have the same length 1. This length refers to the vertical distance from the lower edge 22 of the cylindrical tube section 16 to the tip 23 of the corresponding cutting tooth.
  • the piercer 5 moves in the opposite direction in the axial direction, the piercer performs a much larger translational vertical path per revolution, as the screw cap 4 in the opposite direction. In fact, the piercer 5 performs at most a rotational movement of about 330 °, while the screw cap performs one or more passages until complete unscrewing.
  • the piercer 5 with a view of the teeth in the direction of the axis of rotation of the cylindrical pipe section 16 is shown. If one draws radii from the two tooth tips to the center of the longitudinal axis, an angle CC forms between them. This angle CC must be within an angular range between 70 ° and 120 °. In addition, it is advantageous if one chooses the external thread of the penetrator 5 and the internal thread 18 of the spout 6 so steep that during the unscrewing movement of the screw cap 4, the cutting teeth 20, 21 in the cutting direction from the point of contact on the plastic film to be cut through the container until complete completed Abschraubterrorism the screw cap 4, a maximum cutting path of 210 ° passes.
  • the leading tooth 20 and the trailing cutting tooth 21 include each other, namely an angle of 120 ° thereto, this results in one maximum cutting line extending over 330 °. This leaves a sufficient connection between the plastic film of the container and the mentioned tab L.
  • the perforation of the film takes place and the angle between the two cutting teeth only 70 ° is, so the front tooth still performs a minimum cutting line of 120 °, while the trailing tooth 21 through the additional 70 °, so even in the worst case, a cutting line of more than 180 ° is formed.
  • plastic films are available in many different qualities. They differ not only in the choice of the plastics used, but also in the thickness, the toughness, in the hardness and so on.
  • the one comparable To have strength such as those of multilayer laminates with cardboard Hessen not open reliably with the previously known plastic thinning devices such plastic films. The tighter the film used was the greater the wall thickness of the teeth had to be and thus Hessen then hardly open the slides without too high a torque was required, which is not reasonable for the users.
  • tubular bag as a whole made of these relatively thick and hard material, but punched therein an opening and closed this opening with a film section, which was much softer and for cutting with the usual plastic shuttering devices was possible, which was then welded onto the film section is.
  • the piercer itself is denoted overall by 5.
  • This also has a cylindrical tube section 16 on the outside of a coarse thread 17 is formed. In this coarse thread then engages the trapezoidal thread 18 in the cylindrical spout 6 a.
  • the cylindrical portion 16 is provided on the inside with driving ribs 19.
  • the cylindrical portion 16 is reduced in diameter in this variant in the lower, cutting region 26 in diameter by approximately the depth of the coarse thread 17. At the lower edge of this tapered cutting region 26, in turn, a leading cutting tooth 20 and a trailing cutting tooth 21 is provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Closures For Containers (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

Bei einer Verschlussvorrichtung (1) aus Kunststoff zur Anbringung auf einem geschlossenen Behälter aus Kunststofffolienmaterial wird vorgeschlagen, an deren zylindrischen Durchstosser (5) lediglich zwei gleich hohe Schneidzähne (20, 21) anzubringen, die innerhalb eines Winkelbereiches von 70° bis 120° des Umfanges angeordnet sind. Hierdurch läuft der nachfolgende Zahn mit seinem Schnitt in den Schnitt des vorlaufenden Zahnes, wodurch ein gesichertes Öffnen erreicht wird, ohne dass dabei die Gefahr besteht, eine Rondelle aus der Kunststofffolie des Behälters vollständig auszuschneiden. Auch wird vermieden, dass hierdurch lediglich zwei Teilschnitte entstehen, ohne dass eine Öffnung im Behälter entsteht.

Description

KUNSTSTOFF-VERSCHLUSS MIT EINER SCHNEIDE- UND DURCHSTOSSVORRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung aus Kunststoff zur Anbringung auf einen geschlossenen Behälter aus Kunststofffolienmaterial , bestehend aus einem Unterteil mit zylindrischem Ausguss und einem Flansch zur Befestigung auf das Behältnis und einer Schraubkappe die auf der Unterteil schraubbar gehalten ist, sowie einen zylindrischen Durchstosser mit Aussengewinde, der in axialer Richtung beidseitig offen ist und im Ausguss des Unterteiles in dessen Innengewinde läuft, wobei in der Schraubkappe Mittel vorhanden sind, die bei der erstmaligen Schraubbewegung der Schraubkappe den Durchstosser schraubenförmig nach unten bewegen, und dass der zylindrische Durchstosser an deren zylindrischen Wand, am Ende welches zur Behälterwandung gerichtet ist, Schneidezähne aufweist.
Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art wurden bis heute nur auf aus laminiertem Folienmaterial gefertigten Behältern angebracht. Diese laminierten Folien weisen mindestens drei Schichten unterschiedlicher Materialien auf. Zum einen besteht ein solches Material aus einer Kartonschicht, welche dem Behältnis die erforderliche Steifigkeit gibt, einer Aluminiumschicht die als Aromasperre dient und einer KunststoffSchicht die die erforderliche Dichtigkeit garantiert. Um diese drei Schichten zu durchtrennen muss der entsprechende Durchstosser einer eingangs erwähnten Verschlussvorrichtung unterschiedliche Funktionen erfüllen. Um die Kartonschicht zu durchtrennen sind oftmals eine Vielzahl von Sägezähnen vorgeschlagen, während ein erhöhter Zahn mit einer vorderen Schneidkante die Aluminiumschicht durchschneidet, während ein Perforierzahn die KunststoffSchicht durchstösst bevor die zuvor genannte Schneide die Kunststofffolie weiter schneiden kann. Bei diesen Behältnissen aus laminiertem Folienmaterial stellt im Prinzip die Durchtrennung der Kartonschicht ein Problem dar, insbesondere dann, wenn die zur Unterstützung dienende Teilstanzung, die zumindest die Kartonschicht halbwegs durchtrennt, nicht exakt mit der Schneidlinie des Durchstossers übereinstimmt, so sind entweder die Zähne zu schwach oder bei einer Vielzahl von Zähnen kommt das Kartonmaterial zwischen die Zähne und diese können danach kaum noch eine perforierte Wirkung erzeugen.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich jedoch um eine Verschlussvorrichtung die auf einem reinen Kunststofffolienmaterial aufgebracht wird. Solche
Schlauchbeutel, in der Fachsprache meist Pouches genannt, wurden bisher nicht mittels vorgenannten Verschlussvorrichtungen geöffnet, sondern eine Öffnung war bereits ausgestanzt und ein Verschluss wurde mit seinem Ausguss lagekorrekt aufgeschweisst oder zwischen zwei Folienlagen eingeschweisst . Da hierdurch die Lagebeständigkeit des abgefüllten Lebensmittels oder Getränkes somit nur noch von der Dichtigkeit des Verschlusses abhängig ist, wurden solche Verschlüsse praktisch nur in unproblematischen Bereichen, insbesondere im Bereich der Kosmetik, verwendet.
Bei der Verwendung der Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art bleibt der Behältnisbeutel bis zum Zeitpunkt der Erstöffnung vollständig verschlossen. Damit ist eine erhöhte Lagerfähigkeit gegeben. Hinzu kommt, dass bei solchen Lösungen auch die Kunststofffolie wesentlich robuster und mit höherer Wandstärke gestaltet ist als die sehr dünne Kunststofffolienschicht bei einer laminierten Folie. Hierdurch ergeben sich andere Anforderungen an die Verschliessvorrichtung . Erste Versuche mit Verschliessvorrichtungen der bekannten Art ergaben keine vertrauenswürdigen Resultate.
Durchstosser wie beispielsweise aus den US-A-5020690 oder US- A-5141133 besitzen eine Vielzahl von Zähnen. Diese aneinandergrenzenden Zähne bilden praktisch die Gestalt eines ringförmigen Sägeblattes. Solche Lösungen haben entweder dazu geführt, dass eine Rondelle vollständig ausgeschnitten wurde und in den Behälter fiel oder das durch die Zähigkeit der Folie einzelne Zähne abgebrochen sind und in den Behälter gefallen sind. Handelt es sich wie hier üblich um Behälter für Getränke, so ist dies völlig unakzeptabel.
Bisher ging man davon aus, dass eine Vielzahl von Zähnen vorteilhaft ist, da dadurch eine Vielzahl von Perforationen entstehen. Tatsächlich hat man jedoch festgestellt, dass eine Mehrzahl von Perforationen an sich keinen Vorteil ergibt. Vielmehr hat sich gezeigt, dass eine Vielzahl von Zähnen automatisch dazu führt, dass diese Zähne relativ schwach sein müssen. Dies führt zu dem bereits oben erwähnten Nachteil.
Aus dieser Erkenntnis heraus, sind entsprechend Weiterentwicklungen getätigt worden, bei denen einerseits die Zahl der Zähne reduziert und andererseits die Form der Zähne unterschiedlich gestaltet wurde. So ist beispielsweise aus der EP-A-1415926 eine Lösung mit lauter gleichen, jedoch ungleichmässig über den Umfang verteilten Zähnen bekannt. Ferner ist aus der US-A-6279779 eine Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt mit einem Durchstosser, der lediglich noch einen einzigen Zahn aufweist. Dieser Zahn ist entsprechend stark gestaltet und weist verschiedene Flächen mit unterschiedlicher Wirkung auf. Die Ein-Zahn- Version hat sich eindeutig nicht bewährt. Die Abläufe des Durchtrennens der Folie sowie deren Perforation, das nachfolgende Schneiden und schliesslich das Wegklappen des ausgeschnittenen Teiles, haben sich nicht in einem einzigen Element optimieren lassen. Daher hat die Anmelderin Versuche gefahren, mit einem Durchstosser gemäss der WO2007/030965 bei dem drei Zähne über den Umfang verteilt und minim von einer gleichmässigen Verteilung über den Umfang versetzt, vorhanden sind. Während Durchstosser dieser Art sich vielfach bewährt haben, kommen immer wieder Fälle vor, bei denen entweder die Folie vollständig ausgeschnitten wurde und das entsprechende Rondell in das Behältnis viel, oder bei anderen Fällen die Folien lediglich an drei Stellen etwa gleichweit eingeschnitten worden und die Folie blieb verschliessend über der Öffnung hängen. Aus diesen Erkenntnissen hat die Anmelderin in aufwendigen Versuchen eine Optimierung gesucht, die zuverlässig einen öffnenden Schnitt realisiert, sodass eine mit dem Behältnis in Verbindung bleibende klappenartiges Rondell hängenbleibt, welches auch durch die Zähne aus dem offenen Bereich des Durchstosser geschoben wird.
Diese komplexe Aufgabe löst eine Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art, die sich dadurch auszeichnet, dass der Durchstosser genau zwei gleich hohe Zähne aufweist, die beide innerhalb eines Winkelbereichs von 70 bis 120° des Umfanges angeordnet sind. Dies bewirkt, dass die aufzuschneidende Kunststofffolie von den beiden Zähnen vorgespannt wird und danach gleichzeitig die Folie perforieren und zu schneiden beginnen und dabei der Folgezahn nach einer kurzen Strecke in den Schneidbereich des Vorderzahnes kommt und damit unwirksam wird. Folgt die Perforation der Folie praktisch sogleich bei der ersten Berührung, so kann trotzdem die Folie nicht vollständig kreisförmig ausgeschnitten werden und somit fällt auch kein Kunststofffolienrondell in den Behälter. Erfolgt die Perforation und der folgende Schnitt relativ spät, so wird immer noch ein genügend langer Schnitt erzeugt, der sicherstellt, dass der Schnitt des Folgezahnes im Bereich des Schnittes des vorderen Zahnes hineinläuft und hierdurch wird immer noch ein Schnitt, der sich über mehr als 180° erstreckt, erzielt, sodass die Folie genügend weit aufgeschnitten ist, um einen genügenden Durchfluss zu erzielen . Wie bereits erwähnt wird die erfindungsgemässe Verschlussvorrichtung auf einen Behälter aus reinem Kunststofffolienmaterial angebracht. Diese ein- oder mehrlagige Kunststofffolie ist wesentlich dicker als die Kunststofffolie die als Dichtigkeitsschicht in der Kompositfolie aus diversen Materialien verwendet wird.
Während bei der dünnen Folie wegen deren hohen Elastizität die Perforation erst erfolgen muss um eine sichere Öffnung zu gewährleisten, scheint dies bei der nun verwendeten Folie nicht mehr die zentrale Rolle zu spielen. Untersuchungen bei starker Vergrösserung habe gezeigt, dass offenbar die Folie aufgeritzt wird, unter Bildung von Spänen. Es ist daher eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung dieser Erkenntnis rechnungtragend die Zähne ähnlich wie bei einer stahlverarbeitenden Schneidplatte mit Spanleitmittel zu versehen. Tatsächlich haben sich bei den bisherigen Lösungen diese Späne an der Zahnspitze aufgestaut, und entsprechend war die bisher aufzubringende Drehmomentleistung wesentlich höher als bei der nun vorliegenden Lösung gemäss Patentanspruch 6.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 den geschlossenen Kunststoffverschluss vor der Erstbenutzung einer
Seitenansicht und
Figur 2 denselben m einem diametralen
Vertikalschnitt
Figur 3 zeigt in vereinfachter Darstellung den
Durchstosser von unten mit Blick auf den
Rand mit den beiden Schneidzähnen
Figur 4 zeigt den Durchstosser und den Unterteil mit Flansch als einteiliges Halbfabrikat vor der Montage, wiederum in
diametralen Vertikalschnitt und
Figur 5 dieselbe Ansicht um 180° gedreht.
Figuren 6a-6c zeigen verschiedene Schnittbilder.
Figur 7 zeigt einen für härtere Kunststofffolien geeigneten Durchstosser mit zwei um einen Winkel versetzten Zähne mit anderer
Schneidcharakteristik und
Figur 8 denselben Durchstosser um 120°gedreht. Figur 9 zeigt ein Last-Zeit Diagramm für den
Durchstosser gemäss den Figuren 7 und 8, während
Figur 10 ein solches Last-Zeit Diagramm für den
Durchstosser mit der Zähnekonfiguration gemäss den Figuren 4 und 5 darstellt.
Die KunststoffVerschlussvorrichtung ist insgesamt mit 1 bezeichnet. Diese umfasst drei Bauteile von denen zwei herstellungstechnisch einstückig gefertigt sein können, wie dies nachfolgend beschrieben und in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist. Die KunststoffVerschlussvorrichtung 1 besitzt eine Schraubkappe 4, an deren unteren Rand fluchtend mit der Mantelwand der Schraubkappe, ein Garantieband 7 über Sollbruchstellenbrücken 8 angeformt ist. In der Seitenansicht gemäss der Figur 1, ist von der Verschlussvorrichtung 1 lediglich noch ein Flansch 3, der Teil des Unterteiles 2 ist, erkennbar .
In der SchnittZeichnung gemäss der Figur 2 erkennt man, dass die Schraubkappe 4 eine Mantelwand 9 aufweist, sowie eine Deckfläche 10. Die Schraubkappe 4 hat eine Innengewinde 11, dass als Feingewinde gestaltet ist. Der Unterteil 2 mit seinem Flansch 3, der der Schweiss- oder Klebverbindung mit dem Behälter dient, besitzt einen zylinderischen Ausguss 6, der rohrförmig ist und beidseitig offen. Dieser Ausguss 6 hat ein Aussengewinde 12, dass ebenso als Feingewinde gestaltet ist und beim Auf- und Abschrauben der Schraubkappe 4 mit dem Innengewinde 11 der Schraubkappe 4 kämmt. Das Feingewinde 11, 12 ist bevorzugterweise als zweigängiges Gewinde gestaltet. Das Feingewinde hat den Vorteil einer einfachen Montage, indem das Innengewinde der Schraubkappe ratschenartig über das Aussengewinde 12 des Ausgusses 6 geschoben werden kann. Dies erlaubt eine Montage ohne Relativverdrehung der Teile zueinander. In der Schraubkappe 4 sind zwei einander diametral gegenüberstehende Mitnehmer 13 vorhanden, die auf der Unterseite der Deckfläche 10 der Schraubkappe 4 angeformt sind. Diese Mitnehmer 13 wirken zusammen mit Mitnehmer 14 im Durchstosser 5. Dieser Durchstosser 5 wird nachfolgend anhand der Figuren 4 und 5 detailiert beschrieben.
Wie bereits erwähnt, fertigt man den Durchstosser 5 und den Unterteil 2 einstückig, sowie dies in der Figur 4 dargestellt ist. Hier bilden der Unterteil 2 und der Durchstosser 5 zusammen eine Halbfabrikat, das mittels einer einzigen Spritzgussform herstellbar ist. Zur Montage können Unterteil 2 und Durchstosser 5 einfach zusammengestossen werden. Hierbei kommt der Durchstosser 5 vollständig innerhalb des zylindrischen Ausgusses 6 zu liegen. In dieser Position als Halbfabrikat ist der Durchstosser 5 über Sollbruchstellen 15 am oberen Rand des Ausgusses 6 angeformt. Der Durchstosser 5 besteht aus einem zylindrischen Rohrabschnitt 16, der aussen ein Grobgewinde 17 besitzt. Dieses Grobgewinde 17 mit einer grossen Steigung, kämmt mit einem entsprechend angepassten trapezförmiges Gewinde 18 auf der Innenseite des Ausguss 6. Der Durchstosser 5 besitzt zudem zwei einander diametral gegenüberstehende Mitnehmerrippe 19, an die die bereits zuvor genannten Mitnehmer 13 der Schraubkappe 4 bei der entsprechenden Schraubbewegung zum Anliegen kommen. Am unteren Rand des Durchstossers 5 sind zwei Schneidzähne angeformt, von denen in der Figur 2 beide sichtbar sind, während in der Figur 5 nur der nachlaufende Zahn ersichtlich ist, während der vorlaufende Zahn weggeschnitten ist. Der vorlaufende Zahn ist mit 20 und der nachlaufende Zahn mit 21 bezeichnet. Beide Zähne 20, 21 weisen dieselbe Länge 1 auf. Diese Länge bezeichnet die vertikale Strecke von der Unterkante 22 des zylindrischen Rohrabschnittes 16 bis zur Spitze 23 des entsprechenden Schneidzahnes. Im zusammengebauten Zustand, wie dies die Figur 2 zeigt, liegt der Durchstosser 5 vollständig innerhalb des zylindrischen Ausgusses 6. Hierbei liegt die Spitze resp. die beiden Spitzen der Schneidzähne 20, 21 etwa auf der Höhe der Unterkante des Flansches 3 des Unterteiles 2. Bei einer Abschraubbewegung der Schraubkappe 4 bewegt sich der Durchstosser 5 in axialer Richtung gegenläufig, wobei der Durchstosser einen wesentlich grösseren translatorischen Vertikalweg pro Umdrehung durchführt, als die Schraubkappe 4 in der Gegenrichtung. Tatsächlich führt der Durchstosser 5 maximal eine Rotationsbewegung um ca. 330° durch, während die Schraubkappe ein oder mehrere Umgänge bis zum vollständigen Abschrauben durchführt.
Je nach der Festigkeit, Elastizität und sonstigen Gegebenheiten, insbesondere bezüglich der Vorspannung der Kunststofffolie des Schlauchbeutels, wird die Kunststofffolie früher oder später durchstossen . Praktisch immer erfolgt der Durchstoss der Schneidzähne 20, 21 gleichzeitig. So entstehen die Schnittbilder, wie diese in den Figuren 6a bis c dargestellt sind. In der Figur 6a sind die Teilschnitte des nachfolgenden Zahns noch nicht bis in den Schnitt des vorlaufenden Zahns vorgedrungen. In der Figur 6b hingegen, ist dies bereits geschehen. Diese Figur zeigt die im schlechtesten Fall erwirkte Schnittlinie, die praktisch in der Grössenordnung von 200 bis 240° liegt. Wäre dies die Endposition, so würde im Prinzip der vorlaufende Zahn den laschenförmigen Teil L nach unten drücken, sodass auch in diesem Falle der Durchfluss mindestens zu mehr als 50% offen ist. Im Normalfall wird jedoch die Schnittlinie sich um einen Teilkreis von rund 330° erstrecken. Diese Situation ist in der Figur 6c gezeigt.
In der Figur 3 ist vereinfacht der Durchstosser 5 mit Blick auf die Zähne in Richtung der Rotationsachse des zylindrischen Rohrabschnittes 16 dargestellt. Zieht man von den beiden Zahnspitzen Radien zum Zentrum der Längsachse, so bildet sich dazwischen ein Winkel CC. Dieser Winkel CC muss innerhalb eines Winkelbereiches zwischen 70° und 120° betragen. Zudem ist es vorteilhaft, wenn man das Aussengewinde des Durchstossers 5 und das Innengewinde 18 des Ausgusses 6 so steil wählt, dass bei der Abschraubbewegung der Schraubkappe 4 die Schneidzähne 20, 21 in Schneidrichtung vom Berührungspunkt auf der zu durchtrennenden Kunststofffolie des Behälters, bis zur vollständig beendeten Abschraubbewegung der Schraubkappe 4, einen maximalen Schneidweg von 210° durchläuft. Zählt man nun zu diesen 210° den maximalen Winkel, den der vorlaufende Zahn 20 und der nachlaufende Schneidzahn 21 miteinander einschliessen, nämlich einen Winkel von 120° dazu, so ergibt dies eine maximale Schneidlinie die sich über 330° erstreckt. Damit verbleibt eine genügende Verbindung zwischen der Kunststofffolie des Behältnisses und der erwähnten Lasche L. Geht man jedoch vom schlechtesten Fall aus, dass erst nach einer Viertelumdrehung, also nach 90°, die Perforation der Folie erfolgt und der Winkel zwischen den beiden Schneidzähnen lediglich 70° beträgt, so führt der vordere Zahn immer noch eine mindest Schnittlinie von 120° durch, während der nachlaufende Zahn 21 die zusätzlichen 70 °durchlaufen, sodass auch im schlechtesten Fall noch eine Schnittlinie von über 180° gebildet wird.
Da bei dieser Version der Verschlüsse die auftretenden Kräfte auf die Schneidzähne wesentlich grösser ist als bei einer Vielzahl von kleinen Zähnen, ist es vorteilhaft, wenn man die Wandstärke der Schneidzähne 20, 21 grösser wählt, als die Wandstärke des zylindrischen Rohrabschnittes 16 des Durchstossers . Dies ist am deutlichsten in der Figur 5 erkennbar. In der Figur 4 scheint dies nicht der Fall zu sein, doch liegt dies lediglich daran, dass hier die Schnittlinie durch die Mitnehmerrippen 19 verlaufen.
Bekanntlich sind Kunststofffolien in sehr viel verschiedenen Qualitäten erhältlich. Sie unterscheiden sich nicht nur in der Wahl bezüglich der verwendeten Kunststoffe, sondern auch in den Dicken, der Zähigkeit, in der Härte und so weiter. Für die Herstellung von Schlauchbeuteln die eine vergleichbare Festigkeit haben sollen wie solche aus mehrlagigen Laminaten mit Karton Hessen sich mit den bisher bekannten Kunststoff erschlussvorrichtungen solche Kunststofffolien nicht zuverlässig öffnen. Je fester die verwendete Folie war umso grösser musste auch die Wandstärke der Zähne sein und damit Hessen sich dann die Folien kaum noch öffnen ohne dass dabei ein zu hohes Drehmoment erforderlich war, welches den Benutzern nicht zumutbar ist. Entsprechend hat man zwar die Schlauchbeutel insgesamt aus diesen relativ dicken und harten Material hergestellt, darin jedoch eine Öffnung gestanzt und diese Öffnung mit einem Folienabschnitt verschlossen, der wesentlich weicher und zum Schneiden mit den bisher üblichen KunststoffVerschlussvorrichtungen möglich war, der dann auf den Folienabschnitt aufgeschweisst worden ist.
Von dieser Technik möchte man abrücken und es hat sich gezeigt, dass dies dann möglich ist, wenn man sowohl den vorlaufenden als auch den nachlaufenden Zahn so gestaltet, wie dies in den Figuren 7 und 8 dargestellt ist. Während man bei den bisherigen Zähnen besonders Wert auf eine Perforation der Folie legte, wird nun das Gewicht auf das Schneiden der Folie gelegt. Bei den weicheren Kunststofffolien tritt eine viel stärkere Dehnung auf und entsprechend war es relativ wesentlich, dass die beiden Zähne etwa gleichzeitig auftreffen und dabei die Folie gespannt wird, so dass dann eine Perforation stattfindet, worauf darauf die Folie selbst entlang der Schneidkante der entsprechenden Zähne praktisch ohne Widerstand sich schneiden liess. Dies geht beispielsweise aus dem Zeit-Last Diagramm gemäss der Figur 10 hervor. Die Figur 9 hingegen zeigt das Last-Zeit Diagramm des Durchstossers gemäss den Figuren 7 und 8 mit der neuen Zähnekonfiguration. Die beiden Kurven sind insofern nicht direkt vergleichbar, da im Fall der Figur 10 eine dünne, wesentlich elastischere Folie geschnitten wird, während im Diagramm der Figur 9 eine dickere Folie die wesentlich härter aber weniger elastisch ist, geschnitten worden ist.
Man erkennt in der Figur 10, dass das Drehmoment langsamer ansteigt bis zum Zeitpunkt der Perforation eines ersten der beiden Zähne worauf das Drehmoment sofort abfällt bis der zweite Zahn zu wirken beginnt und danach sehr steil abzufallen.
Im Gegensatz dazu steigt bei der Durchtrennung der dickeren Folie mittels dem Durchstosser mit dem neu konzipierten Zahnformen die aufzubringenden Last schneller an bis der maximale Druck auf der Folie erfolgt und die Schneidwirkung beginnt. Der Lastabfall nimmt nun kontinuierlich ab bis der erste Folgezahn zu wirken beginnt und im abfallenden Bereich erkennt man dann noch die zusätzliche Wirkung der weiteren Folgezähne. Trotz der wesentlich härteren Folie ist der erforderliche Kraftaufwand praktisch gleichbleibend. Dieses erstaunliche Ergebnis, hängt damit zusammen, dass bei der dickeren Folie diese kaum noch reisst, sondern entsprechend viel mehr geschnitten werden muss, wobei die Schneidcharakteristik ähnlich einer Schneidplatte bei einem Drehwerkzeug gleicht. Mikroskopisch stellt man fest, dass der Kunststoff unter Spanbildung geschnitten wird und dieses Späne müssen in einen Raum leitbar sein um zu verhindern, dass diese vor dem eigentlichen Schneidpunkt der Zähne gelangt und damit das Drehmoment erheblich erhöhen.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser neu konfigurieren Zähne eines Durchstossers anhand der Figuren 7 und 8 erläutert. Der Durchstosser selbst ist insgesamt mit 5 bezeichnet. Auch dieser besitzt einen zylindrischen Rohrabschnitt 16 auf deren Aussenseite ein Grobgewinde 17 eingeformt ist. In dieses Grobgewinde greift dann das trapezförmige Gewinde 18 im zylindrischen Ausguss 6 ein. Der zylindrische Abschnitt 16 ist auf der Innenseite mit Mitnehmerrippen 19 versehen. Der zylindrische Abschnitt 16 ist im Durchmesser bei dieser Variante im unteren, Schneidbereich 26 im Durchmesser um etwa der Tiefe des Grobgewindes 17 reduziert. Am unteren Rand dieses verjüngten Schneidbereiches 26 ist wiederum ein vorlaufender Schneidzahn 20 und ein nachlaufender Schneidzahn 21 vorgesehen. Während bei der zuvor beschriebenen Variante dieser Schneidzahn in Schneidrichtung vorlaufend eine gerade, relativ steile Schneidfläche vorhanden ist, ist hier diese vorlaufende Schneidkante gestuft und es sind gestaffelt mehrere Folgezähne 24 vorhanden die abgestuft auf unterschiedlichen Höhen sind. Je nach Eindringtiefe wird eine nach der anderen dieser Folgezähne in Einsatz kommen. Zwischen jeweils dem vordersten, vorlaufenden und nachlaufenden Schneidzahn 20, 21 und der in Schneidrichtung vorlaufend angeordneten Schneidzahn 24 befindet sich ein Spanaufnahmeraum 25 der etwa bogenförmig verläuft. Auch zwischen zwei jeweils benachbarten Folgezähne 24 befindet sich jeweils ein solcher Spanaufnahmeraum 25. Dies ist am deutlichsten in der Figur 7 erkennbar .
Im Gegensatz zur ersten gezeigten Lösung, bei denen die Zähne praktisch nur eine Perforierwirkung mittels einer Perforierspitze 23 haben und danach die vorlaufende Schneidkante 28 wirkt, arbeiten hier sowohl die beiden Hauptzähne, nämlich der vorlaufende Schneidzahn 20 und der nachlaufende Schneidzahn 21 ebenso wie die gestaffelten Folgezähne 24 alle gleich und haben alle zusammen eine spanabhebende Schneidwirkung. Daher muss nachdem der vorlaufende Zahn und der nachlaufende Zahn 20, 21 durch die Folie hindurch sind ein Folgezahn 24 dessen Funktion übernehmen. Daher sind auch diese Folgezähne in der Höhe gestaffelt angeordnet, da der Durchstosser 5 bei der Schraubwirkung immer tiefer in das aufzuschneidende Behältniss eindringt. Auch die Folgezähne wirken spanabhebend und entsprechend sind auch die Folgezähne jeweils mit je einem Spanaufnahmeraum 25 versehen. Sinnvollerweise sind die zuerst wirksamen Spanaufnahmeräume 25 grösser als die nachfolgend wirksamen Spanaufnahmeräume.

Claims

Patentansprüche
Verschlussvorrichtung (1) aus Kunststoff zur Anbringung auf einen geschlossenen Behälter aus Kunststofffolienmaterial , bestehend aus einem Unterteil
(2) mit zylindrischem Ausguss (6) und einem Flansch (3) zur Befestigung auf das Behältnis und einer Schraubkappe (4) die auf den Unterteil (2) schraubbar gehalten ist, sowie einen zylindrischen Durchstosser
(5) mit Aussengewinde, der in axialer Richtung beidseitig offen ist und im Ausguss (6) des Unterteiles
(2) in ein Innengewinde läuft, wobei in der Schraubkappe (4) Mittel (44) vorhanden sind, die bei der erstmaligen Abschraubbewegung der Schraubkappe (4) den Durchstosser (5) schraubenförmig nach unten bewegen, und dass der zylindrische Durchstosser (5) an deren zylindrischen Wand, am Ende welches in montiertem Zustand zur Behälterwandung gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchstosser genau zwei gleich hohe Schneidezähne aufweist, die beide innerhalb eines Winkelbereiches von 70° bis 120° des Umfanges angeordnet sind.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der beiden Schneidzähne dicker ist als die Wandstärke der zylindrischen Mantelwand des Durchstossers.
3. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengewinde (12) des Durchstossers (5) und das Innengewinde (18) des Ausgusses (6) so steil gewählt sind, dass bei der Abschraubbewegung der Schraubkappe (4) der in Schneidrichtung verlaufende Zahn von Berührungspunkt auf der Kunststofffolie des Behälters bis zur vollständig beendeten Abschraubbewegung der Kappe einen maximalen Schneidweg von 210° durchläuft.
4. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengewinde des Ausgusses ein doppelgängiges Feingewinde ist.
5. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengewinde des Durchstossers und das Innengewinde des Ausgusses ein trapezförmiges Gewindeprofil aufweist.
6. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Schneidzähne (20, 21) je eine Anzahl von gestaffelten Folgezähne (24) aufweisen, die absteigend auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, so dass je nach Eindringtiefe des Durchstossers in die zu schneidende Folie ein Folgezahn nach den anderen wirksam ist, und wobei zwischen den jeweils vordersten Schneidzahn (20, 21) und den nächst wirksamen Folgezahn, sowie zwischen zwei benachbarten Folgezähnen je ein Spanaufnahmeraum (25) vorhanden ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zuerst wirksamen
Spanaufnahmeräume (25) grösser sind als die nachfolgend wirksamen Spanaufnahmeräume.
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