DE2059350A1

DE2059350A1 - Mit einem Verschluss aus Kunststoff verschlossene Flasche

Info

Publication number: DE2059350A1
Application number: DE19702059350
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: HOHENZOLLERN HUETTENVERWALT
Current assignee: HOHENZOLLERN HUETTENVERWALT
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1972-06-15
Also published as: IT941929B; AT314382B; FR2116336B1; BE776111A; FR2116336A1; CH527744A

Description

DR. BERG DIPL. '.NG. STAPF

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 8O, MAUERKIRCHERSTR. 45

• Dr. Berg Dipl.-lng. Stopf, 8 München 80, Mouerkircherslrgßa 45 ·

Ihr Zeichen Ihr Schreiben

Unser Zeichen 19 999

Anwaltsakte 19 999

Darum

2. Dez. 1970

Fürstlich Hohenzollernsche Hüttenverwaltung Laucherthal

Laucherthal / Hohenzollern

"Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche"

Die Erfindung betrifft eine mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche, wobei der Verschluß eine Kappe aufweist, die die Flaschenmündung übergreift und einen dichtend an der Innenwand des Flaschenhalses anliegenden zum Inneren der Flasche hin vorzugsweise offenen Zylinder besitzt.

VI/d

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Die Kappe und in der Regel an ihr vorhandene weitere Teile, wie etwa eine Abdrücknase oder eine sich unterhalb des freien Randes der Kappe erstreckende Schürze oder ein Schürzenband,

.1 ,2

bestehen normalerweise aus einem geeigneten'Kunststoff, wie' Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder einem entsprechenden Mischpolymerisat. Der Innenzylinder derartiger Verschlüsse aus Kunststoff weist normalerweise im Axialschnitt gesehen gerade Innenflächen auf, während die Außenfläche gewölbt verläuft, so daß der Innenzylinder etwa die Form eines Kugelabschnittes hat. Dieser Innenzylinder liegt normalerweise dichtend am Inneren eines Piaschenhalses an, der sich von der Flaschenmündung her zum Flascheninneren hin leicht erweitert. Derartige Verschlüsse sind auch für unter Innendruck stehende Flüssigkeiten geeignet. Ihre Fähigkeit, den Druck zu halten und flüssigkeitsdicht zu sein, ist jedoch begrenzt. Das gilt insbesondere deswegen, weil die Dichtungskraft, die der Innenzylinder auf die Flaseheninnenwand ausübt, hauptsächlich von der elastischen Vorspannung herrührt, mit der der Innenzylinder an der Flascheninnenwand anliegt. Diese elastische Vorspannung wird dadurch erreicht, daß der max. Außendurchmesser des Innenzylinders etwas größer gehalten wird als der max. Innendurchmesser der Flaschen-Ausflußöffnung. Diese Dichtungskraft läßt sich nicht beliebig groß bemessen, weil anderenfalls nicht nur das Aufsetzen der Verschlußkappe auf die gefüllte Flasche Schwierigkeiten bereiten würde, sondern darüber hinaus das öffnen und auch das Wiederverschließen erschwert werden würde. Das Wiederverschließen

Einfügung 1: elastischen

Einfügung 2: weichgemachtem - 3 -

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ist jedoch bei derartigen Flaschenverschlüssen von großer Bedeutung, insbesondere, wenn es sich um Gebinde von 0,5 und 1 1 Inhalt handelt und dieser Inhalt unter Druck stehende Flüssigkeiten betrifft wie z.B. Bier, Limonaden oder Mineralwasser, da diese Flaschen selten auf einmal ausgetrunken werden.

Die Erfindung schafft eine Flqjihenverschlußkombination der eingangs umrissenen und erläuterten Art, welche sich durch erhöhten Widerstand gegen inneren Druck der Flasche und durch erhöhte Sicherheit der Flüssigkeitsdichtheit auszeichnet und dennoch mit einem Mindestmaß an Werkstoffaufwand für den Verschluß und die Flasche selbst auskommt. Gerade diesem Mindestmaß an Werkstoffaufwand kommt bei dieser Verschlußkombination aus Kunststoff besondere Bedeutung zu im Hinblick auf die vom Verschluß aufzunehmenden Innendrucke in Verbindung mit der Forderung nach Flüssigkeitsdichtheit.

Wenn hier von einer Flasche gesprochen wird, so ist dieser Ausdruck nicht im engsten Sinne aufzufassen. Mit Flasche ist hier jeder entsprechende Behälter gemeint, der eine flaschenmündungsähnliche öffnung mit einem Verschluß gemäß der eingangs umrissenen Art aufweist.

Gemäß Erfindung besitzt der Flaschenhals im Abstand von der Flaschenmündung eine zum Flascheninneren weisende Innenschulter, welche von einem Außenwulst des Verschluß-Innenzylinders untergriffen wird. Eine derartige Ausbildung zeichnet sich durch

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große Dichtigkeit aus, da der Flascheninnendruck den Außenwulst des Zylinders gegen die Innenschulter der Flaschenmündung preßt. Ein derartiger Effekt ist bei den vorbekannten Zylinderausführungen in Form eines Kugelabschnittes nur in geringem Maße der Fall, da wegen der Außenform der Dichtungszylinder der Druck im Flascheninneren bestrebt ist, in den Spalt zwischen der balligen Außenfläche des Dichtungszylinders und des Flaschenhalses einzutreten. Dabei ist es unvermeidlich, daß zufolge eines Flascheninnendruckes eine leichte Aufwölbung der Verschlußkappe erfolgt, welche zu einer zwangsläufigen Lageveränderung des Verschluß-Innenzylinders in der Flasche führt.

Durch Innendruck, Lageveränderung des Innenzylinders, durch mikro- und makrogeometrische Ungenauigkeiten der Flaschen-Ausflußöffnung treten sogenannte "Schweißer", d.h. leichtes Austropfen der Flasche auf.

Demgegenüber wird, wenn Innendruck die Verschlußkappe gemäß Erfindung abzuheben trachtet, der Außenwulst des Zylinders mit erhöhter Kraft an die Schulter im Inneren der Flaschenmündung gedrückt, so daß die Dichtungseigenschaft erhöht wird. Das Profil der Zylinderaußenfläche und des Außenwulstes ist vorteilhaft so gewählt, daß dieser Effekt begünstigt wird. Dies wird gemäß Erfindung u.a. dadurch erreicht, daß das Profil der Zylinderaußenfläche und des Außenwulstes im Bereich der Anlage an der Innenschulter dem Profil des letzteren komplementär ist. Selbstverständlich liegt auch bei Flaschen gemäß

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Erfindung ähnlich wie bei solchen gemäß dem Stand der Technik der Zylinder mit einer gewissen Vorspannung am Innenwulst an. Diese Vorspannung ist durch die Möglichkeit des leichten öffnens und des erstmaligen Aufsetzens der Flaschenverschlußkappe begrenzt. Die Innenschulter wird vorteilhaft von einem Innenwulst des Piaschenhalses gebildet. Das ist fertigungsmäßig günstig und hat darüber hinaus den Vorteil einer genau definierten Anlagefläche von Innenzylinder und Innenwulst. Wenn es auch möglich ist, den Innenwulst unmittelbar an der Piaschenmündung verlaufen zu lassen, so wird es bevorzugt, daß dieser sich im Abstand von der Piaschenmündung erstreckt. Das hat unter anderem den Vorteil, daß - vor allem bei relativ dünnwandigen Flaschen - sich oberhalb des Innenwulstes noch weitere den Innenwulst versteifende Flaschenhalsteile befinden können.

Bevorzugt wird eine Form des Innenwulstes, bei welcher dieser ein Rechteckprofil mit abgerundeten Ecken aufweist. Die untere dieser Ecken kann dann leicht von dem Außenwulst des Zylinders Untergriffen werden. Vorzugsweise liegt der Zylinder mit einer leichten Einschnürung am Rücken des Innenwulstes an. Dadurch wird eine besonders gute Dichtung erzielt. Das gilt vor allem dann, wenn die Einschnürung eine etwas geringere axiale Erstreckung aufweist als der Innenwulst, da hierdurch eine zusätzliche dichtende Spannung geschaffen wird. Selbstverständlich sollte die Maßdifferenz in diesem Fall bei nicht aufgesetztem Verschluß minimal sein, da sie unter dem Einfluß der Spannungen bei aufgesetztem Verschluß möglichst ganz verschwin-

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den sollte.

Vorzugsweise hat der Außenwulst des Zylinders ein von seinem größten Durchmesser zum freien Rand des Zylinders hin schräg verjüngtes Profil. Das erleichtert das Aufsetzen des Verschlusses_} da durch dieses schräg verjüngte Profil, welches beispielsweise die Form eines verhältnismäßig steilen Kegelstumpfmantels haben kann, der Zylinder leicht in den eingeschnürten Raum innerhalb des Innenwulstes des Flaschenhalses hineingleiten kann. Um das Aufsetzen und Wiederverschließen nicht unnötig zu erschweren, sollte der Außenwulst des Zylinders die Innenschulter des Flaschenhalses nicht allzu weit untergreifen. In der Regel wird es genügen, wenn die flascheninnenseitige konvexe Wölbung bzw. die gewölbte Kante des Innenwulstes der Flasche vom vorzugsweise im Berührungsbereich konkav geformten Außenwulst des Zylinders Untergriffen wird.

Vorteilhaft schließt die dem Flascheninneren zugekehrte nicht an der InnenschJLter anliegende freie Außenfläche des Außenwulstes des Zylinders mit der freien Oberfläche der Schulter einen Winkel ein, der 90° nicht allzu wesentlich unterschreitet. Dadurch wird die Gefahr vermieden, daß der im Inneren der Flasche herrschende Druck zwischen den Innenwulst des Flaschenhalses und den Außenwulst des Zylinders kriecht. Unter Umständen kann es sogar vorteilhaft sein, den genannten Winkel wesentlich größer als 90° zu machen, so daß ein Liddichtungseffekt erzielt wird.

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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Flasche eine Kunststoff-Flasche, bei welcher der Innenwulst von einer nach innen gewölbten Sicke der Flaschenwand gebildet wird. Die Erfindung ermöglicht es erstmalig, derartige Flaschen auch mit unter Druck stehenden Flüssigkeiten zu füllen, bzw. ein Undichtwerden des Verschlusses derartiger Flaschen zu verhindern, wenn sie - beispielsweise durch Sonneneinstrahlung - stark erwärmt werden und dadurch ein besonders hoher Druck im Inneren der Flaschen entsteht. Die Kunststoff-Flasche kann verhältnismäßig dünnwandig sein.

Da grundsätzlich im Inneren von Kunststoff-Flaschen durch Erwärmung überdruck entstehen kann, ist die Erfindung auch nicht auf die Verwendung an Flaschen mit von vornherein unter überdruck stehendem Inhalt beschänkt. Die Erfindung eignet sich ebenso gut für Flaschen, deren Inhalt von Hause aus nicht unter überdruck steht.

Vorteilhaft ist die Kappe an ihrem freien Rand durch eine Sollreißlinie mit einer den Flaschenhals umlaufenden Schürze verbunden. Derartige Schürzen sind vielfach bekannt. Im vorliegenden Fall wird durch eine derartige Schürze jedoch dann ein Sondereffekt erzielt, wenn man dafür sorgt, daß die Schürze in dem der Flaschenmundung abgewandten Grenzbereich der Innensicke der dünnwandigen Kunststoff-Flasche dicht am Flaschenhals anliegt. Dadurch erhält nämlich die Innensicke eine zusätzliche Abstützung von außen, so daß sie nicht radial nach außen ausweichen kann.

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Nachfolgend ist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung als erläuterndes Beispiel beschrieben.

In Bezug auf die geometrische Ausbildung wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die in der Zeichnung gezeigte Form die bevorzugte ist, auch wenn die eine oder die andere geometrische Beziehung in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung nicht ausdrücklich erwähnt ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die beispielsweise etwa 1 mm dicke Wandung der Kunststoff-Flasche 1 im Bereich der Mündung 2 in Form eines sich etwa in einer Normalebene zur Flaschenachse 3 erstreckenden schmalen Ringes , an den außen ein Zylinderteil 4 mit gewölbtem Übergang anschließt. An den Zylinderteil ¹J schließt sich eine innere Ringsicke 5 von Rechteckprofil mit ebenfalls ausgerundeten Kanten an. Auch die Kante zwischen dem Zylinderteil 4 und der Ringsicke

5 ist ausgerundet. Ebenfalls über eine ausgerundete Kante schließt sich an die Ringsicke 5 ein zylindrischer Wandteil 6 des Flaschenhalses an, an dem die Schürze 7 von außen anliegt. Der Aufbau der Flasche unterhalb des zylindrischen Wandteils 6 ist für die Erfindung ohne Belang. Von Vorteil ist es allerdings, - insbesondere wenn im Inneren der Flasche Druck herrscht oder entstehen kann - daß kurz unterhalb des zylindrischen Wandteils

6 eine Stufe 8 in der Flaschenwandung vorgesehen ist. Diese Stufe versteift noch einmal die Flaschenmündung. Auch die eben beschriebene Konstruktion wirkt auf eine steife Flaschenmündung

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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Flasche mit einer Verschlu/teippe 9 verschlossen, die längs einer Sollreißlinie 10 mit dem Schürzenband 7 verbunden ist. Unterhalb der Abdrücknase 11 der Verschlußkappe 9 ist die Sollreißlinie 10 durch einen Schlitz 12 unterbrochen, so daß zum Abreißen der Verschlußkappe 9 von der Schürze 7 keine übermäßig große Kraft erforderlich ist. Im Ausführungsbeispiel besteht die Kappe 9 und die Schürze 7 aus Polyäthylen. Sie kann auch aus Weich-Polyvinylchlorid bestehen.

Die Flaschenverschlußkappe 9 besteht aus einer im zentralen Bereich etwas eingesenkten Deckplatte 13_Λ an welche sich ein zylindrischer Wandteil 14 anschließt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegt die Deckplatte 9 mit ihren äußeren Randbereichen auf dem senkrecht zur Flaschenachse verlaufenden Mündungswandteil 15 der Flasche auf. Der zylindrische Kappenteil 14 liegt an dem zylindrischen mündungsnahen Flaschenhalsteil U an. Dadurch unterstützt der zylindrische Randteil 1.4 der Kappe die Flaschenhalsteile 4 gegen radiales nach außen gedrängt Werden unter in der Flasche herrschendem

wenn Druck. Die gleiche Wirkung wird von dem Garantieband 7 ausgeübt,/ sie an den zylindrischen Wandteilen 6 des Flaschenhalses anliegt. Dadurch erhält wiederum die Innensicke 5 von beiden Seiten her eine zusätzliche Unterstützung, so daß sie dem vom Zylinder 16 der Kappe unter im Inneren der Flasche herrschendem Druck nach außen gerichteten Druck unter einem Mindestmaß von Eigenverformung widerstehen kann. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ragt

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-lader Zylinder 16 in an sich bekannter Weise von der Platte 9 der Kappe ab. Am eigentlichen Mündungsbereich liegt der Zylinder vorteilhaft nicht an.

Je nach dem gewählten Konstruktionsprinzip sollte der Zylinder 16 mit möglichst geringem oder möglichst großem Querschnitt an die Deckplatte 9 der Kappe anschließen. Soll die Dichtungswirkung zwischen dem Zylinder 16 und der Innensicke 5 bzw. im Innenwulst der Flasche in erster Linie durch die Vorspannung des Zylinders 16 bewirkt werden, so kann der übergang des Zylinders 16 in die Deckplatte 9 steif ausgebildet sein. Soll die Anpresskraft in aster Linie durch den im Inneren der Flasche herrschenden überdruck bewirkt werden, so sollte der übergang des Zylinders 16 in die Deckplatte 9 möglichst wenig Biegemomente übertragen. Im erstgenannten Fall kann man sogar den zentralen Teil der Deckplatte 9 weglassen und dafür den Zylinder im Bereich seines flascheninneren Randes verschließen und die entsprechende Verschlußfläche zum Flascheninneren hin aufwölben, so daß der in der Flasche herrschende Innendruck bestrebt ist, diese Aufwölbung plattzudrücken und damit auch den Zylinder 16 besonders stark gegen den Innenwulst 5 zu drücken.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besitzt der Zylinder 16 einen Außenwulst 18₃ mit welchem der Zylinder an der gewölbten flascheninneren Kante des Ringwulstes bzw. der Ringsicke 5 anliegt. Man erkennt ferner, daß der Zylinder 16 in dem Anlagebereich an dem Ringwulst bzw. der Innensicke 5 eine leichte

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Einschnürung aufweist, so daß er auch auf der im Ausführungsbeispiel zylindrischen Rückenfläche des Innenwulstes 5 satt an diesem anliegt und auch noch ein geringes Stück an der Wölbung der flaschenmündungsseitigen Kante des Innenwulstes 5. Der Außenwulst 18 trennt sich längs einer Zylinderfläche 19 von dem Innenwulst 5. Die Zylinderfläche 19 sollte mit der Oberfläche 20 des Innenwulstes 5, an der der Außenwulst 18 nicht mehr anliegt, einen Winkel einschließen, der 90° nicht allzu sehr unterschreitet. An die Fläche 19 schließt sich eine sich zum Flascheninneren hin konisch verjüngende Fläche 21 an, welche ein leichtes Aufsetzen und Zentrieren der FlaschenverschluJ kappe erlaubt.

Das Aufsetzen und Zentrieren der Flaschenverschlußkappe wird auch dadurch erleichtert, daß die Schürze 7 den Innenzylinder 1.6 nach unten um das Maß 22 überragt. Dadurch erfolgt beim Aufsetzen des Verschlusses die Zentrierung zunächst durch die Schürze 7, so daß der Rand oder - je nach Ausbildung - die Kante 23 des Zylinders 16 in Bezug auf die innere Mündungsfläche 24 des Flaschenhalses zentriert ist, bevor sie mit dieser in Berührung kommt.

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Claims

Patentansprüche :

l.i Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche, wobei der Verschluß eine Kappe aufweist, die die Flaschenmündung übergreift und einen dichtend an der Innenwand des Flaschenhalses anliegenden, zum Inneren der Flasche hin vorzugsweise offenen Zylinder besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Flaschenhals im Abstand von der Flaschenmündung eine zum Flascheninneren weisende Innenschulter (5) besitzt, welche von einem Außenwulst (18) des Zylinders (16) Untergriffen wird.
2. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Zylinderaußenfläche und des Außenwulstes (18) im Bereich der Anlage an der Innenschulter (5) dem Profil der letzteren komplementär ist.
3. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschulter von einem Innenwulst (5) des Flaschenhalses gebildet wird.
4. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwulst (5) im Abstand von der Flaschenmündung verläuft.

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5. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwulst (5) Rechteckprofil mit abgerundeten Ecken aufweist.
6. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (l6) mit einer leichten Einschnürung am Rücken des Innenwulstes (5) anliegt.
7. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenwulst (18) des Zylinders (l6) ein von seinem größten Durchmesser zum freien Rand des Zylinders hin schräg verjüngtes Profil aufweist.
8. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die dem Flascheninneren zugekehrte nicht an der Innenschulter anliegende freie Außenfläche (19) des Außenwulstes (18) des Zylinders (16) nahe der Linie, an der sie die Innenschulter (5) berührt, mit der freien Oberfläche (20) der Schulter einen Winkel einschließt, der 90° nicht wesentlich unterschreitet.
9. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene dünnwandige Kunststoff-Flasche nach einem der Ansprüche 3 bis 8,

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J.4 -

dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwulst (5) von einer nach innen gewölbten Sicke der Flaschenwand gebildet wird.
10. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenwulst (18) des Zylinders (16) mit einer konkav gewölbten Schulter die Innenschulter (5) des Flaschenhalses untergreift.
11. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe an ihrem freien Rand durch eine Sollreißlinie (10) mit einem den Flaschenhals umlaufenden Garantieband (7) verbunden ist.
12. Mit einem Verschluß aus Kunststoff verschlossene Flasche nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollreißlinie (10) unterhalb einer Abdrücknase (11) der Kappe von einem Schlitz (12) unterbrochen ist.

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