Verschlusskappe, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung derselben an einem Spendebehälter
Gegenstand der Erfindung ist eine Verschlusskappe, welche an ihrem oberen Ende einen grösseren Durchmesser als an ihrem unteren Ende aufweist.
Neuerdings sind Verschlusskappen für Behälter namentlich für Flaschen in Mode gekommen, bei welchen die Seitenwandung sich nach obenhin erweitert, so dass sie an ihrem oberen Ende einen grösseren Durchmesser als an ihrem unteren Ende aufweisen. Nun sind aber solche Verschlusskappen ausserordentlich schwer herzustellen. Freilich, sie sehen sehr gut aus. Gewöhnlich werden sie zwischen dem nach unten weisenden Daumen und anderen Fingern ergriffen, wobei das obere, Iden grösseren Durchmesser aufweisende Ende der Verschlusskappe gut in der hohlen Hand sitzt.
Bei der Herstellung von Gussteilen aus Kunststoff ist es sehr erwünscht, dass alle Teile des gegossenen Artikels annähernd ! die gleiche Wandstärke aufwei- sen. Wenn gewisse Teile des Artikels eine grössere Wandstärke als andere Teile aufweisen, so kühlt das Gusstück ungleichmässig aus und es verzieht sich.
Wenn auch dabei vielfach der Artikel nicht unbrauchbar wird, so wind er auf alle Fälle unansehnlich. Das Verziehen ist besonders auffallend, wenn der gleiche Teil des Artikels eine sich ändernde Wand stärke aufweist, während die Deformation weni- ger auffällig ist, wenn die Teile mit der unterschiedlichen Wandstärke voneinander weit entfernt sind.
Kunststoffkappen mit einem unterschiedlichen Durchmesser an ihren beiden Enden sind bisher auf zwei Arten hergestellt worden. Einmal sind die Kunststoffkappen mit relativ gleichmässiger Wandstärke hergestellt worden und das andere Mal mit einer ungleichmässigen Wandstärke, wobei das obere Ende der Kappe die grösste Wandstärke aufweist.
Kappen mit gleichmässiger Wandstärke umschliess en einen kegelstumpfförmigen Raum. Da solche Verschlusskappen aus einem Stück bestehen, versteht es sich, dass das Werkzeug einen mehrteiligen Kern aufweisen muss, damit dieser zerlegt und aus der Verschlusskappe ohne Zerstörung derselben herausgezo gen werden kann. : Dieses Vorgehen ist zeitraubend und teuer und es wird daher selten angewendet. In Abweichung davon hat man versucht, Verschlusskappen mit sich nach oben erweitender Aussenwandung unter Benützung eines zylindrischen Kernes herzustellen, oder unter Benützung eines sich in Richtung auf das Innere der Kappe verjüngenden Kernes. Ein solcher Kern kann aus der Kunststoffverschlusskappe nach der Abkühlung derselben leicht entfiernt werden.
Nun weisen aber derart hergestellte Verschlusskappen eine ungleichmässige Wandstärke auf, indem die äussere Mantelfläche mit der den Innenraum begrenzenden Fläche nicht parallel ist. Dieses Herstellungsverfahren ist auch nur sehr beschränkt anwendbar, weil die Verschlusskappen sich zu Folge ihrer ungleichmässigen Wandstärke beim Abkühlen stark verziehen.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist nun eine Verschlusskappe zu schaffen, bei welcher die äussere Wandung sich nach oben erweitert und welche mit Hilfe des Daumens und der übrigen Finger leicht ergriffen werden kann, wobei das obere Ende der Kappe sich in die hohle Hand erstreckt.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist eine Verschlusskappe für eine Flasche mit Spendevorrichtung zu schaffen, welche Verschlusskappe das Austrocknen Ider Spendevorrichtung verhindert.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist eine Ver schlusskappe zu schaffen, welche sich mit anderen solchen Verschlusskappen nicht verklemmt, wenn solche Verschlusskappen Ende an Ende verpackt oder mit Hilfe einer Fördervorrichtung befördert werden.
Die Erfindung besteht in einer Verschlusskappe mit einer im wesentlichen zylindrischen, sich gegen das obere Ende der Kappe erweiternden Aussenwandung und mit einer im wesentlichen zylindrischen, am anderen Ende der Kappe offenen zentralen Kammer, deren Seitenwandung mit der Aussenwandung der Kappe an einer Stelle verbunden ist, die ausserhalb der oberen Kante der Aussenwandung liegt, wobei die Aussenwandung und die Wandung der zentralen Kammer eine ringförmige Ausnehmung bilden.
Des weiteren umfasst das Patent die Verwendung der vorstehend beschriebenen Verschlusskappe an einem Flüssi. gkeitsbehälter, wobei die Erfindung darin besteht, dass der Behälter eine zentrale Öffnung für die Aufnahme einer Spendevorrichtung aufweist und mit der Verschlusskappe luftdicht verschlossen ist.
Ferner umfasst das Patent ein Verfahren zur Herstellung einer Verschlusskappe wie beschrieben ohne dass diese sich verziehen würde, namentlich zur Herstellung einer Kunststoffverschlusskappe, die beiderends kreisförmig ausgebildet ist, jedoch verschiedene Durchmesser aufweist, und besteht erfindungsge- mäss darin, dass ein Formhohlraum, welcher entspre chend der Ausbildung g der vorstehend beschriebenen Verschlusskappe gestaltet ist, mit einer Kunststoffmasse ausgefüllt wird, und dass die Kunststoffmasse erst nach Erstarren aus der Form herausgenommen wird.
In einer bevorzugten Ausführung. des Verfahrens zur Herstellung einer nicht deformierten Plastikverschlusskappe, deren beide Enden kreisförmig, jedoch von unterschiedlichem Durchmesser sind, wird so vorgegangen, dass ein hitzehärtbares Harz unter Anwendung von Wärme und von Druck in einem Formhohlraum in eine Gestalt gebraoht wird, bei welcher eine im wesentlichen zylindrische sich nach oben erweiternde äussere Wandung und eine unten offene zentrale Kammer mit einer Se.
itenwandung und einer Endwandung vorhanden sind, wobei die Seitenwandung der zentralen Kammer mit der sich erweitern den Aussenwandung längs einer Linie zwischen den beiden Endkanten verbunden ist und wobei zwischen der zentralen Kammer und der Aussenwandung eine ringförmige Ausnehmung gebildet wird, dass die thermoplastische Masse bis zur Aushärtung in der Form gehalten wird und daraufhin der ausgehärtete Harzgegenstand aus der Form in der beschriebenen Gestalt entnommen wird.
Bei i allen Ausführungsformen kann die Ver- schlusskappe mit Verstärkungsrippen versehen sein, die sich seitlich zwischen der Aussenwandung der Seitenwandung der zentralen Kammer erstrecken. Es können auch Rippen vorgesehen sein, die sich von der Aussenwandung der Verschlusskappe seitlich in die ringförmige Ausnehmung erstrecken, ohne diese Ausnehmung um die zentrale Kammer vollkommen zu überbrücken. Diese Rippen verhüten, dass eine Verschlusskappe mit anderen Verschlusskappen steckweise verbunden wird, wenn sie Ende an Ende verpackt oder an einem Förderband befördert werden.
Die erfindungsgemässe Verschlusskappe kann aus jedem thermoplastischen oder hitzehärtbaren Harz hergestellt werden, welches normalerweise für Spritzguss oder Pressguss verwendet wird. Geeignete hitzehärtbare Harze umfassen folgende Materialien: Pheno-formaldehyd, Ureaformaldehyd und Melaminformaldehyd. Von dem breiten Feld der thermoplastischen Harze kann jedes beliebige benützt werden.
Es seien erwähnt: Celluloseacetat, Celluloseacetat-bu- tyrat, Äthylcellulose, Polymethylmethacrylat, Polymethylacrylat, Polystyren, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetat, Copolymere des Vinylchlorids und Vinylacetats, Polyamide, wie Polycaprolactam, Polyhexamethylenadipamid, Copolymere der Adipinsäure, Sebacinsäure, Caprolactam und Hexamethylendiamin, Polyisocynate, bekannt als Polyurethanharze, wie die Polyester des 2,4-Toluylendiisocynats und Polyäthylenadipats, Polyäthylens, Polypropylens, Polyacylonitrils, Polymethylstyrens, Alkydharze, wie Polymere der Phthalicsäure und Äthylenglykol, Copolymere des Äthylenglykols und Terephthalsäurecopolymere des Äthylenglykols, Terephthalsäure und Acrylonitril,
thermoplastische Epoxyharze, wie Kondensationsprodukte des Epichlorhydrins und Polyhydroxyverbin zungen, wie 2,2-bis-(4-Hydroxy-phenyl)-propan.
Wird die Verschlusskappe im Spritzgussverfahren hergestellt, so wird gewöhnlich ein thermoplastisches Harz verwendet. Dieses thermoplastische Harz wird beim Spritzgussverfahren in der Form von Pulver gewärmt, gewöhnlich beim Durchfahren einer Pressschnecke. Von hier wird das Rohmaterial in den entsprechend ausgebildeten Formhohlraum der Form eingespritzt, wo es dann auskühlen kann. Die meisten thermoplastischen Harze erhalten einen für das Spritzgiessen geeigneten flüssigen Zustand etwa bei Temperaturen von 1210 bis 260". Der weiche Kunststoff wird in die Form mit einem Druck von 680 Arm. bis 2040 Atm. eingespritzt. Das Auskühlen wird gewöhnlich mit Hilfe eines die Form umgeben den Mantels s mit Wass erzirkul ation beschleunigt.
Nachdem das weiche Harzmaterial ausgekühlt und erhärtet ist, wird die Form geöffnet und der fertige Artikel herausgenommen. Die Form kann einen oder mehrere Formhohlräume aufweisen.
Beim Giessen eines thermoplastischen Harzmaterials wird oft ein Plastifikator zugegeben, um dem Harz die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu verleihen. Die Notwendigkeit der Benützung solcher Zusätze hängt von dem Zusammenhang des Harzes, sowie von den erwünschten Eigenschaften der herzustellenden Verschlusskappe ab. Gewisse thermoplastische Stoffe, beispielsweise Polyäthylen, werden gewöhnlich ohne Plastifikatorzusätze gegossen. Andere, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, bzw. dessen Copolymere, werden gewöhnlich entwe der während der Herstellung plastifiziert, oder durch Zugabe eines Plastifikators vorgängig ihrer Verwendung für Spritzgiessen.
Es kann jeder bekannte Plastifikator benützt werden. Diese umfassen: Dioctylphthalate, Trikresylphos- phate, Trictylphosphate, Adipate, Acelate und Sebacatester.
Wenn die Schliesskappe aus einem hitzehärtbaren Harz hergestellt wird, wendet man gewöhnlich das Pressgussverfahren an. In diesem Fall wird das Rohmaterial entweder in Pulverform oder in der sog. kohäsiven Form als Vorformling in den geheizten Formhohlraum eingebracht. Die Form wird dann mit geeignetem Schliessdruck geschlossen, wobei das Rohmaterial den ganzen Formhohlraum ausfüllt und in diesem unter Druck gesetzt wird. Durch erhöhten Druck und erhöhte Temperatur wird das Rohmaterial zum Aushärten gebracht. Beim Pressgiessen mit einem hitzehärtbaren Harz wird die Form an einer Temperatur von 1380 C bis 1770 C gehalten. Der angewandte Druck variiert von 136 Atm. bis etwa 1360 Atm. und er bleibt aufrechterhalten während der Aushärtungsperiode. Dann wird das fertige Stück aus der Form herausgenommen.
Die Aushärtungszeit hängt von der Temperatur, vom Druck, von der Zusammensetzung des Rohmaterials und schliesslich von der Gestalt des herzustellenden Artikels ab. Bei dünnen Wandungen und bei einem Rohmaterial, welches bei Wärme gut abbindet, kann diese Zeit in der Grössenordnung von 10 Sekunden liegen.
Obwohl das beschriebene Verfahren, welches grundsätzlich das Giessen eines Kunststoffes in die vorhergehend beschriebene Gestalt umfasst, im Zusammenhang mit thermoplastischen und hitzehärtbaren Harzen verwendbar ist, kann es vorteilhaft doch beim Giessen von thermoplastischen Harzen Anwendung finden.. Gegenstände mit ungleichmässiger Wandstärke aus solchen Harzen erleiden nämlich eine wesentlich grössere Deformation, als Gegenstände aus einem hitzehärtbaren Harz.
In der beiliegenden Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Behälters mit der abgenommenen Schliesskappe, Fig. 2 einen fragmentarischen Axialschnitt der auf den Behälter aufgesetzten Schliesskappe,
Fig. 3 bzw. Fig. 4 schaubildliche Darstellungen von Schliesskappenvarianten m.it Mitteln gegen das steckweise Verklemmen von Ende an Ende aneinander liegenden Schliesskappen zueinander.
Wie dargestellt, besitzt der abgesetzte Behälterhals Ides Behälters 10 an jeder Stufe ein Gewinde 11 und 12. Das Innengewinde 13 einer inneren Kappe
14 greift in das Gewinde 12 des Behälters 10 ein. Die innere Kappe ist von zylindrischer Form mit einer Seitenwandung 15 und einer Stirnwandung 16. An der inneren Fläche der Stirnwandung 16 ist eine Dichtungsrippe 17 angeordnet, die gegen die Stirnfläche der Wandung 18 des Behälterhalses dichtend anliegt. Eine Ventileinrichtung, die das Durchiliessen der Flüssigkeit aus dem Behälter zu einer Tupfkugel 20 ermöglicht, umfasst eine e, innere Ventilhülse 21, die mit der inneren Kappe 14 aus einem Stück besteht und mit dem Behälter koaxial ist.
Eine äussere Ventilhülse 22, welche die innere Ventilhülse 21 flüssigkeitsdicht umsohliesst, ist einerends, bei 23 ge schlossen. In einer Ausnehmung dieser Endwandung 23 greift ein Schaft 24 ein, welcher sich durch idie Bohrung 25 der inneren Hülse 21 erstreckt und mittels Führungsglieder 26 gestützt ist, die von der Wandung der inneren Hülse emporragen. Am äusseren Ende des Schaftes 24 befindet sich der bereits erwähnte Tupfer 20. Die Führungsglieder 26 bilden zwischen sich Auslassöffnungen 28, die um den Schaft 24 verteilt sind.
Die innere Ventilhülse 21 weist einen Kanal 27 auf. Durch Niederdrücken des Tupfers 20 wird die äussere Ventilhülse verschoben, wobei das eine Ende des Kanals 27 freigegeben wird. Wenn der Tupfer heruntergedrückt und der Behälter gleichzeitig ungekehrt wird, ffiesst die Flüssigkeit durch den Kanal 27, durch die Ventilbohrung 25 und durch die Flüssigkeitsauslässe 28 zum Tupfer 20. Zum Schliessensdes Ventils wind der Tupfer nach oben geschoben. In Abweichung davon kann die Vemileinrichtung mit Schliessmittel, beispielsweise mit einer Feder versehen sein, wie in der US-Patentschrift 2 547 881 beschrieben, damit das Ventil selbsttätig schliesst, wenn der Tupfer 20 nicht mehr heruntergedrückt wird.
Die mit 30 bezeichnete Schliesskappe besitzt, wie in der Figur 2 idargestellt, an der inneren Fläche wider Seitenwandung 32 ein Innengewinde 31. Ferner besitzt die Schliesskappe eine im wesentlichen zylindrische zentrale Kammer, deren Seitenwandung mit 33 und deren Endwandung mit 34 bezeichnet ist. Die Seitenwandung 33 der zentralen Kammer ist mit der Seitenwandung 32 der Verschlusskappe verbunden, und zwar an einer mit 35 bezeichneten Stelle, die sich un terhalb der oberen Kante 36 Ider Seitenwandung 32 befindet.
Die Seitenwandung 32 erweitert sich, insbesonderte oberhalb der Verbdndungsstelle 35 mit der Seitenwandung 33 der zentralen Kammer nach oben, so dass die Entfernung zwischen den Wandungen 32 und 33 gegen Idas obere Ende der Verschlusskappe allmählich grösser wird. Bei der auf Idem Behälter aufgesetzten Verschlusskappe, wie in der Fig. 2 dargestellt, befindet sich wider Tupfer 20 in einem durch die Wandungen 33 und 34 der zentralen Kammer und durch die Stirnwandung 16 der inneren Kappe
14 eingeschlossenen Raum. Der Innenraum des Behälters, sowie Idie zentrale Kammer der Verschlusskappe sind luftdicht verschlossen, wenn die Verschlusskappe auf den Behälter aufgesetzt und fest angezogen ist.
Darüber hinaus ist, wenn die Ventileinrichtung ebenfalls geschlossen ist, auch der Raum der zentralen Kammer oberhalb der Stirnwandung 16 der inneren Kappe gegenüber dem Innenraum des Behälters luftdicht verschlossen. Ein Dichtungsring 37, welcher einen Fortsatz der Wandung 33 33 der zentralen Kammer bildet, wirkt mit der Stirnwandung 16 der inneren Kappe 14 zusammen, um den Raum innerhalb der zentralen Kammer luftdicht zu verschliessen.
Gemäss der Fig. 2 erstreckt sich eine Verstärkungsrippe 41 quer durch die ringförmige Ausnehmung 40, welche die Wandung 33 der zentralen Kammer umgibt. Diese Rippe, sowie die Wandungen 32 und 33 bestehen aus dem gleichen Stück. Gemäss der Fig. 3 erstreckt sich ebenfalls eine Rippe von der inneren Fläche der Wandung 32 in die ringförmige Ausnehmung 40, ohne jedoch die Wandung 33 zu erreichen. Fig. 4 zeigt eine ähnliche Anordnung mit dem Unterschied, dass die Verstärkungsrippe 42 an der Wandung 33 der zentralen Kammer angeordnet ist und in die ringförmige Ausnehmung 40 einragt, ohne die Wandung 32 zu erreichen.
Die Rippen 42 und 43 gemäss den Fig. 3 und 4, sowie die Verstärkungsrippe 41 gemäss der Fig. 2 verhindern das steckweise Ineinandergreifen und Verklemmen von Verschlusskappen der dargestellten Form, wenn solche Verschlusskappen Ende an Ende aneinander gereiht verpackt oder längs einer Förderbahn befördert werden. Würden diese Glieder fehlen, so würde der Endteil 44 einer Verschlusskappe gelegentlich in die ringförmige Ausnehmung einer anderen Verschlusskappe eingreifen, wobei die äussere Fläche des Endteiles 44 und die innere Fläche der Wandung 32 sich ineinander verklemmen. Darüberhinaus dient die Rippe 42 zur Verstärkung der Seitenwandung 32, freilich in einem kleineren Ausmass, als dies durch die Rippe 41 bewerkstelligt wird.
Die Rippe 43 verstärkt natürlich die Seitenwandung 33 der zentralen Kammer, doch ist dies von zweitrangiger Bedeutung gegenüber der Verstärkung der Wandung 32, da die mögliche Beanspruchung der letzteren unter Umständen bedeutend ist.
Es seien nachfolgend einige Beispiele angeführt.
Beispiel 1
Ein plastifiziertes Polystyren Pulver wurde auf eine Temperatur von etwa 2000 C erhitzt und an schliessend im geschmolzenen Zustand d unter einem Druck von etwa 1360Atm. in einen geschlossenen Formhohlraum eingespritzt, welcher entsprechend der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Verschlusskappe ausgebildet war. Nach Abkühlen wurde die Form ge öffnet und die Verschlusskappe herausgenommen.
Diese hat keine merkbaren Fehler aufgewiesen.
Beispiel 2
Der Vorgang gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass die benützte Form nicht mit einem Kern zur Herstellung. der ringförmigen Ausnehmung 40 ausgerüstet war. Die in Idieser Form hergestellte Verschlusskappe besass also eine Wandung mit gegen das obere Ende hin zunehmender Wandstärke. Am oberen Ende der Verschlusskappe betrug die Wandstärke die Summe der Dicke der Wandungen 32 und 33 und der Breite der Ausnehmung 40 gegenüber der relativ, dünnen Wandung am unteren Ende 44. Der Formhohlraum nahm in diesem Falle etwa 50 U:o mehr Material auf, und es war eine längere Zeit notwendig, bis die Pl astikm asse erhärtet war Die aus der Form herausgenommene Verschlusskappe war zufolge der ungleichmässigen Abkühlung sehr stark deformiert.
Namentlich entstanden in erster Linie Einbuchtungen und Erhebungen an der Aussenwandung der Verschlusskappe.
Beispiele 3 und 4
Die Beispiele 1 und 2 wurden unter Benützung von Polyäthylen wiederholt. Es wurden im wesentlichen die gleichen Resultate erhalten. Das Einspritzen an einer Temperatur von etwa 191 C mit einem Druck von 1224 Atm. durchgeführt.
Beispiel 5
Mit der Hilfe eines Bindemittels wurde aus einem Phenolformaldehyd d Pulver ein kugelförmiger Vor- formling hergestellt, der in die untere Hälfte einer Form für die Herstellung von Verschlusskappen gemäss den Fig. 1 bis 4 eingesetzt wurde. Vorhergehend wurde die Form auf eine Temperatur von etwa 160"C erwärmt. Dann wurde auf die untere Hälfte der Form mit dem Vorformling die obere Formhälfte aufgesetzt und die Form mit einem Druck von etwa 1020 Atm. geschlossen. Das geschmolzene Harz nahm dabei die Form des Formhohlraumes an. Nach Abkühlung wurde die Verschlusskappe herausgenommen. Wie im Falle des ersten Beispiels konnte an der Verschlusskappe auch in diesem Falle kein sichtbarer Fehler festgestellt werden.
Beispiel 6
Das Beispiel 5 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass die benützte Form nicht mit einem Kern zur Herstellung der ringförmigen Ausnehmung 40 ausgerüstet war. Wie im Falle des Beispiels 2 wies dabei die Verschlusskappe eine nach oben zunehmende Wandstärke auf, die am oberen Ende der Kappe Idie Summe der Wandstärken der Wandungen 32 und 33, sowie der Breite der ringförmigen Ausnehmung 40 erreichte. Es musste für den Vorformling im Vergleich mit dem Beispiel 5 etwa 50 O/o mehr Material benützt werden, um den Formhohlraum vollständig auszufüllen und eine längere Zeit war not wendig, bis die Abkühlung g soweit forgeschritten war, dass die Verschlusskappe der Form entnommen werden konnte. Die Verschlusskappe liess auf innere Spannungen schliessen.
Darüberhinaus war sie deformiert, doch nicht so stark, wie Verschlusskappe aus thermoplastischem Material gemäss dem Beispiel 2.
Beispiele 7 und 8
Die Beispiele 5 und 6 wurden unter Benützung eines Ureaformaldehyd Harzpulvers etwa mit dem gleichen Resultat wiederholt. Das Aushärten wurde an einer Temperatur von etwa 170"C bei einem Druck von 1020 Atm. bewerkstelligt.
Aus dem Vorstehenden versteht es sich, dass es sich im vorliegenden Falle um die Erfindung einer neuen Verschlusskappe und eines Verfahrens zur Herstellung derselben handelt. Darüberhinaus han zielt es sich um die Verwendung der Verschlusskappe an einem Spendebehälter.
Dabei wird eine deformationsfreie Verschlusskappe hergestellt, deren Durchmesser an ihrem oberen Ende grösser als an ihrem unteren Ende ist, so dass sie leicht ergriffen. und sicher gehalten werden kann, selbst wenn sie nass ist. Gleichzeitig wird der in der Verschlusskappe eingeschlossene Raum auf lein Minimum reduziert, so dass ein In diesem Raum eingeschlossener Tupfer längere Zeit im feuchten und brauchbaren Zustand verbleibt. Diese Merkmale sind bisher von keiner bekannten Verschlusskappe geboten worden, weil les ausserordentlich schwierig ist, eine Wandung mit ungleichmässiger Wandstärke durch Giessen herzustellen, ohne dass beim Abkühlen eine starke Deformation auftreten wurde.
Es versteht sich, dass hinsichtlich der Grösse und der Form der Verschlusskappe sehr viele Variationsmöglichkeiten gegeben sind, desgleichen bei der Durchführung des Verfahrens, ohne sich dadurch vom Geiste der Erfindung zu entfernen. Sinngemäss sind alle diese Modifikationen im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche eingeschlossen.
Closure cap, method for its manufacture and use of the same on a dispensing container
The invention relates to a closure cap which has a larger diameter at its upper end than at its lower end.
Lately, closure caps for containers, especially for bottles, have come into fashion in which the side wall widens upwards so that they have a larger diameter at their upper end than at their lower end. However, such closure caps are extremely difficult to manufacture. Of course, they look very good. Usually, they are grasped between the downward pointing thumb and other fingers, with the upper, larger diameter end of the cap fitting snugly in the cupped hand.
When making castings from plastic, it is very desirable that all parts of the cast article are approximately! have the same wall thickness. If certain parts of the article have a greater wall thickness than other parts, the casting cools unevenly and it warps.
Even if the article is often not unusable, it is in any case unsightly. The warping is particularly noticeable when the same part of the article has a changing wall thickness, while the deformation is less noticeable when the parts with the different wall thickness are far apart.
Plastic caps with different diameters at both ends have heretofore been made in two ways. On the one hand, the plastic caps are made with a relatively uniform wall thickness and the other time with a non-uniform wall thickness, with the upper end of the cap having the greatest wall thickness.
Caps with even wall thickness enclose a frustoconical space. Since such closure caps consist of one piece, it goes without saying that the tool must have a multi-part core so that it can be dismantled and pulled out of the closure cap without destroying the same. : This procedure is time consuming and expensive and is therefore rarely used. In a departure from this, attempts have been made to manufacture closure caps with an outer wall widening upwards using a cylindrical core, or using a core which tapers in the direction of the interior of the cap. Such a core can easily be removed from the plastic closure cap after it has cooled down.
However, closure caps produced in this way have an uneven wall thickness in that the outer jacket surface is not parallel to the surface delimiting the interior space. This manufacturing process can only be used to a very limited extent, because the closure caps warp greatly as a result of their uneven wall thickness when they cool down.
One purpose of the present invention is to provide a closure cap in which the outer wall expands upwards and which can be easily grasped with the aid of the thumb and the rest of the fingers, the upper end of the cap extending into the cupped hand.
Another purpose of the invention is to create a closure cap for a bottle with a dispensing device, which closure cap prevents the dispensing device from drying out.
Another purpose of the invention is to create a closure cap which does not jam with other such closure caps when such closure caps are packed end to end or conveyed with the aid of a conveyor device.
The invention consists in a closure cap with an essentially cylindrical outer wall widening towards the upper end of the cap and with an essentially cylindrical central chamber open at the other end of the cap, the side wall of which is connected to the outer wall of the cap at one point, which lies outside the upper edge of the outer wall, the outer wall and the wall of the central chamber forming an annular recess.
The patent also includes the use of the above-described closure cap on a liquid. possibility container, the invention consists in that the container has a central opening for receiving a dispensing device and is hermetically sealed with the closure cap.
Furthermore, the patent includes a method for producing a closure cap as described without it being warped, namely for producing a plastic closure cap that is circular at both ends, but has different diameters, and according to the invention consists in that a mold cavity, which accordingly the embodiment g of the above-described closure cap is designed, is filled with a plastic compound, and that the plastic compound is only removed from the mold after solidification.
In a preferred embodiment. the method of manufacturing a non-deformed plastic cap, both ends of which are circular but different in diameter, is such that a thermosetting resin is brewed with the application of heat and pressure in a mold cavity in a shape in which a substantially cylindrical Outer wall widening towards the top and a central chamber open at the bottom with a Se.
itenwandung and an end wall are present, wherein the side wall of the central chamber is connected to the widening the outer wall along a line between the two end edges and wherein an annular recess is formed between the central chamber and the outer wall that the thermoplastic material until it hardens is held in the mold and then the cured resin article is removed from the mold in the shape described.
In all the embodiments, the closure cap can be provided with reinforcing ribs which extend laterally between the outer wall of the side wall of the central chamber. Ribs can also be provided which extend laterally from the outer wall of the closure cap into the annular recess without completely bridging this recess around the central chamber. These ribs prevent a closure cap from being plugged into other closure caps when they are packaged end to end or transported on a conveyor belt.
The closure cap according to the invention can be made from any thermoplastic or thermosetting resin which is normally used for injection molding or compression molding. Suitable thermosetting resins include the following materials: phenoformaldehyde, ureaformaldehyde, and melamine formaldehyde. Any of the broad fields of thermoplastic resins can be used.
The following may be mentioned: cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, ethyl cellulose, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, copolymers of vinyl chloride and vinyl acetate, copolymers of vinyl chloride and vinyl acetate, polyamides, copolymers of adipamic acid, adipamethyl acetate, and hexamethyl acetate, hexamethyl acetate, poly-caprolactamine, poly-caprolactamine, and hexamethyl acetate, polymethyl acrylate, polymethyl acrylate, polymethyl acrylate, polymethyl acrylate, poly-methyl acrylate, polymethyl acrylate, poly-methyl acrylate, polymethyl acrylate, poly-methacrylate, poly-methyl acrylate, poly-caprolactamethyl-hexamethyl acetate, poly-methyl acrylate, polystyrene , Polyisocyanates, known as polyurethane resins, such as the polyesters of 2,4-toluylene diisocyanate and polyethylene adipate, polyethylene, polypropylene, polyacylonitrile, polymethylstyrene, alkyd resins, such as polymers of phthalic acid and ethylene glycol, copolymers of ethylene glycol acid and ethylene glycol and acrylic terephthalic acid
thermoplastic epoxy resins such as condensation products of epichlorohydrin and polyhydroxy compounds such as 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane.
When the cap is injection molded, a thermoplastic resin is usually used. This thermoplastic resin is heated in the form of powder in the injection molding process, usually by passing through a press screw. From here the raw material is injected into the correspondingly designed mold cavity, where it can then cool down. Most thermoplastic resins obtain a liquid state suitable for injection molding at temperatures of around 1210 to 260 ". The soft plastic is injected into the mold with a pressure of 680 arms to 2040 atm. The cooling is usually carried out with the aid of a mold surround the jacket with accelerated water circulation.
After the soft resin material has cooled and hardened, the mold is opened and the finished article is removed. The mold can have one or more mold cavities.
When molding a thermoplastic resin material, a plasticizer is often added in order to impart desired physical properties to the resin. The necessity of using such additives depends on the context of the resin and on the desired properties of the closure cap to be produced. Certain thermoplastics, such as polyethylene, are usually cast without the addition of plasticizers. Others, such as polyvinyl chloride or its copolymers, are usually either plasticized during production or by adding a plasticizer prior to their use for injection molding.
Any known plasticizer can be used. These include: dioctyl phthalate, tricresyl phosphate, trictyl phosphate, adipate, acelate and sebacate ester.
When the closure cap is made of a thermosetting resin, the press molding process is usually used. In this case, the raw material is introduced into the heated mold cavity either in powder form or in the so-called cohesive form as a preform. The mold is then closed with a suitable closing pressure, the raw material filling the entire mold cavity and being pressurized in it. The raw material is hardened by increased pressure and temperature. When press molding with a thermosetting resin, the mold is held at a temperature of 1380 C to 1770 C. The pressure applied varies from 136 atm. up to about 1360 atm. and it is maintained during the curing period. Then the finished piece is removed from the mold.
The curing time depends on the temperature, on the pressure, on the composition of the raw material and finally on the shape of the article to be manufactured. With thin walls and with a raw material that sets well when heated, this time can be in the order of 10 seconds.
Although the method described, which basically comprises the casting of a plastic in the shape described above, can be used in connection with thermoplastic and thermosetting resins, it can advantageously be used in the casting of thermoplastic resins. Objects with uneven wall thicknesses made from such resins suffer namely a much greater deformation than objects made of a thermosetting resin.
In the accompanying drawing shows
1 shows a diagrammatic representation of a container with the closure cap removed, FIG. 2 shows a fragmentary axial section of the closure cap placed on the container,
Fig. 3 and Fig. 4 are diagrammatic representations of locking cap variants with means to prevent locking caps from being jammed together from end to end.
As shown, the recessed neck of the container 10 has threads 11 and 12 at each step. The internal thread 13 of an inner cap
14 engages in the thread 12 of the container 10. The inner cap is cylindrical in shape with a side wall 15 and an end wall 16. A sealing rib 17 is arranged on the inner surface of the end wall 16, which rests sealingly against the end surface of the wall 18 of the container neck. A valve device which enables the liquid to flow through from the container to a swab ball 20 comprises an inner valve sleeve 21 which is made in one piece with the inner cap 14 and is coaxial with the container.
An outer valve sleeve 22, which surrounds the inner valve sleeve 21 in a liquid-tight manner, is closed at one end at 23. In a recess of this end wall 23, a shaft 24 engages, which extends through the bore 25 of the inner sleeve 21 and is supported by means of guide members 26 which protrude from the wall of the inner sleeve. The aforementioned swab 20 is located at the outer end of the shaft 24. The guide members 26 form outlet openings 28 between them, which are distributed around the shaft 24.
The inner valve sleeve 21 has a channel 27. By pressing down the swab 20, the outer valve sleeve is displaced, one end of the channel 27 being released. When the swab is pressed down and the container is simultaneously inverted, the liquid flows through the channel 27, through the valve bore 25 and through the liquid outlets 28 to the swab 20. To close the valve, the swab is pushed upwards. In a departure from this, the valve device can be provided with closing means, for example with a spring, as described in US Pat. No. 2,547,881, so that the valve closes automatically when the swab 20 is no longer pressed down.
The closing cap designated 30 has, as shown in FIG. 2, an internal thread 31 on the inner surface against the side wall 32. The closing cap also has an essentially cylindrical central chamber, the side wall of which is designated by 33 and the end wall of which is designated by 34. The side wall 33 of the central chamber is connected to the side wall 32 of the closure cap, specifically at a point indicated by 35, which is located below the upper edge 36 I of the side wall 32.
The side wall 32 widens upwards, in particular above the junction 35 with the side wall 33 of the central chamber, so that the distance between the walls 32 and 33 towards the upper end of the closure cap gradually increases. When the closure cap is placed on the container, as shown in FIG. 2, there is a swab 20 in one through the walls 33 and 34 of the central chamber and through the end wall 16 of the inner cap
14 enclosed space. The interior of the container and the central chamber of the closure cap are hermetically sealed when the closure cap is placed on the container and tightened.
In addition, when the valve device is also closed, the space of the central chamber above the end wall 16 of the inner cap is hermetically sealed with respect to the interior of the container. A sealing ring 37, which forms an extension of the wall 33 33 of the central chamber, cooperates with the end wall 16 of the inner cap 14 in order to close the space within the central chamber in an airtight manner.
According to FIG. 2, a reinforcing rib 41 extends transversely through the annular recess 40 which surrounds the wall 33 of the central chamber. This rib and the walls 32 and 33 consist of the same piece. According to FIG. 3, a rib likewise extends from the inner surface of the wall 32 into the annular recess 40, but without reaching the wall 33. 4 shows a similar arrangement with the difference that the reinforcing rib 42 is arranged on the wall 33 of the central chamber and protrudes into the annular recess 40 without reaching the wall 32.
The ribs 42 and 43 according to FIGS. 3 and 4, as well as the reinforcing rib 41 according to FIG. 2 prevent the plug-in interlocking and jamming of closure caps of the shape shown when such closure caps are packed end to end in a row or conveyed along a conveyor track. If these links were missing, the end part 44 of one closure cap would occasionally engage in the annular recess of another closure cap, with the outer surface of the end part 44 and the inner surface of the wall 32 jamming into one another. In addition, the rib 42 serves to reinforce the side wall 32, admittedly to a lesser extent than is achieved by the rib 41.
The rib 43 naturally reinforces the side wall 33 of the central chamber, but this is of secondary importance to the reinforcement of the wall 32, since the possible stress on the latter may be significant.
Some examples are given below.
example 1
A plasticized polystyrene powder was heated to a temperature of about 2000 C and then in the molten state d under a pressure of about 1360Atm. injected into a closed mold cavity, which was designed according to the closure cap shown in FIGS. After cooling, the mold was opened and the cap was removed.
This did not show any noticeable errors.
Example 2
The process according to Example 1 was repeated with the exception that the mold used does not have a core for production. the annular recess 40 was equipped. The closure cap produced in this form therefore had a wall with a wall thickness increasing towards the upper end. At the upper end of the cap, the wall thickness was the sum of the thickness of the walls 32 and 33 and the width of the recess 40 compared to the relatively thin wall at the lower end 44. The mold cavity in this case took about 50 U: o more material, and It took a long time for the plastic to harden. The cap that had been removed from the mold was very badly deformed as a result of the uneven cooling.
In particular, indentations and elevations were primarily created on the outer wall of the closure cap.
Examples 3 and 4
Examples 1 and 2 were repeated using polyethylene. Essentially the same results were obtained. Injection at a temperature of about 191 C with a pressure of 1224 atm. carried out.
Example 5
With the aid of a binder, a spherical preform was produced from a phenol-formaldehyde powder, which was inserted into the lower half of a mold for the production of closure caps according to FIGS. 1 to 4. The mold was previously heated to a temperature of about 160 "C. The upper mold half was then placed on the lower half of the mold with the preform and the mold was closed with a pressure of about 1020 atm. The molten resin took the shape of the After cooling, the closure cap was removed.As in the case of the first example, no visible defect could be found on the closure cap in this case either.
Example 6
Example 5 was repeated with the exception that the mold used was not equipped with a core for producing the annular recess 40. As in the case of Example 2, the closure cap had an upwardly increasing wall thickness which reached the sum of the wall thicknesses of the walls 32 and 33 and the width of the annular recess 40 at the upper end of the cap. About 50% more material had to be used for the preform in comparison with Example 5 in order to completely fill the mold cavity and a longer time was necessary until the cooling had progressed so far that the closure cap could be removed from the mold . The closure cap indicated internal tensions.
In addition, it was deformed, but not as strong as the closure cap made of thermoplastic material according to Example 2.
Examples 7 and 8
Examples 5 and 6 were repeated using a ureaformaldehyde resin powder with approximately the same result. The curing was accomplished at a temperature of about 170 "C at a pressure of 1020 atm.
From the foregoing it is understood that the present case concerns the invention of a new closure cap and a method for producing the same. The aim is also to use the cap on a dispensing container.
A deformation-free closure cap is produced, the diameter of which is greater at its upper end than at its lower end, so that it can be easily gripped. and can be held securely even when wet. At the same time, the space enclosed in the closure cap is reduced to a minimum, so that a swab enclosed in this space remains in a moist and usable state for a longer period of time. These features have so far not been offered by any known closure cap, because it is extremely difficult to produce a wall with an uneven wall thickness by casting without severe deformation occurring during cooling.
It goes without saying that there are many possible variations with regard to the size and shape of the closure cap, as well as when carrying out the method, without thereby departing from the spirit of the invention. All these modifications are included in the scope of the following claims.