Verfahren zum Verschliessen von mit Behälterhals-Aussengewinde versehenen Behältern

Abstract

 Durch einstückig mit einer Kappe ausgebildeten lokalen Materialauftrag ist am Innenmantel eine Zone von zu­gleich elastischer und plastischer Verformbarkeit gebil­det. Die Kappe wird über einen mit Außengewinde versehe­nen Behälterhals gedrückt und/oder eingeschraubt und dabei unter Bildung von Gewindeabschnitten auf ihrem Innenmantel verformt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Kunststoff bestehende Schraubkappe für Behälter, insbesondere Flaschen, die mit ihrem Innenmantel formschlüssig auf einem Außengewinde am Behälterhals aufsitzt.

[0002] Schraubkappen für Flaschen bestehen üblicherweise aus Metall. Sie werden an den Flaschenhals angebördelt, wodurch in einem Arbeitsgang ein abgedichteter Verschluß des Behälters geschaffen und das Gewinde der Schraubkappe hergestellt werden. Diese Schraubkappen aus Metall haben sich allgemein bewährt, doch ist das Verfahren zu ihrer Herstellung vergleichsweise aufwendig, und auch die Materialkosten lassen es angezeigt erscheinen, nach alternativen Verschlußformen aus Kunststoff zu suchen.

[0003] Es ist bekannt, Schraubkappen aus Metall mit einem Sicherungs­ring zu versehen, der beim erstmaligen Öffnen des Verschlusses abreißt. Der Sicherungsring zeigt so dem Verbraucher an, ob die Flasche schon einmal geöffnet wurde, oder nicht. Einstückig an der Kappe ansetzende Sicherungsringe sind mit dieser zumeist über eine Schwächung im Material, die eine Sollbruchstelle dar­stellt, verbunden. Diese Sollbruchstelle kann das unbeschädigte Anbördeln der Kappe problematisch machen, und zwar insbesondere bei kleinem Flaschenhalsdurchmesser. Es sind dann relativ starke Verformungen des Kappenmaterials erforderlich, so daß Material- und Fertigungstoleranzen zunehmend ins Gewicht fallen. Auch diese Umstände lassen gerade für kleine Flaschen an einen Schraubverschluß mit Sicherungsring aus Kunststoff denken.

[0004] Kunststoff-Schraubkappen sind als solche bekannt. Sie werden beispielsweise im Spritzgußverfahren hergestellt, wobei auf ihrem Innenmantel ein Gewinde ausgebildet wird. Die dazu erforderlichen Formen sind vergleichsweise aufwendig. Zum erstmaligen Ver­ schließen eines Behälters wird die Kunststoffkappe darauf auf­geschraubt, was einen relativ aufwendigen Arbeitsgang dar­stellt. Nicht zuletzt ist es aber problematisch, eine vorge­fertigte Schraubkappe aus Kunststoff mit einem Sicherungsring zu kombinieren.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kunststoff-Schraubkappe für Behälter, insbesondere Flaschen, vorzugsweise mit kleinem Hals­durchmesser, anzugeben, die sich unaufwendig herstellen, beim erstmaligen Verschließen eines Behälters auf einfache Weise an­bringen und ohne Fertigungsprobleme mit einem Sicherungsring kombinieren läßt.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kappe vorgeschlagen, bei der durch einstückig damit ausgebildetem lokalen Materialauf­trag am Innenmantel der Kappe eine Zone von zugleich elastischer und plastischer Verformbarkeit gebildet ist.

[0007] Die erfindungsgemäße Kappe hat auf ihrem Innenmantel kein vor­geformtes Gewinde, sondern die erwähnte Zone von zugleich elastischer und plastischer Verformbarkeit. Zum erstmaligen Verschließen von Behältern kann die Kappe einfach auf den Behälterhals gedrückt und/oder geschraubt werden, der in bekannter Weise ein Außengewinde aufweist. Die Gewindegänge des Außengewindes greifen nach erfolgtem Aufdrücken und/oder Einschrauben in das Material der Kappe ein, wodurch auf ihrem Innen­mantel zumindest abschnittsweise Gewindegänge gebildet werden, die beim Aufschrauben der Kappe mit dem Außengewinde am Behälter­hals zusammenarbeiten. Der Rohling der erfindungsgemäßen Kappe zeichnet sich durch eine vergleichsweise einfache Form aus, die sich unaufwendig herstellen läßt, und auch die Anbringung der Kappe ist montagetechnisch einfach. Nicht zuletzt läßt sich die Kappe problemlos mit einem einstückig daran angeformten Sicherungs­ring kombinieren.

[0008] Es kann sich empfehlen, die Kappe bei erhöhter Temperatur auf den Behälterhals zu drücken bzw. und/oder einzuschrauben, wozu die Kappe oder der Behälterhals oder beide erwärmt sein können. Man nutzt dabei aus, daß sich hochpolymere Kunststoffe vielfach so ver­halten, als ob sie aus einem elastischen und einem plastischen Anteil zusammengesetzt wären. Das Verhalten des elastischen Anteils erscheint aber im wesentlichen temperaturunabhängiger, während der plastische Anteil im kalten Zustand hart, und mit steigender Temperatur weicher erscheint. Die erfindungsgemäße Kappe ist somit auch bei erhöhter Temperatur so elastisch, daß ihr Material beim Aufdrücken (=Schlagen) über das Gewinde des Behälterhalses und/oder beim Einschrauben in dessen Gewindegänge zurückfedert. Die durch erhöhte Temperatur erfolgte Erweichung des Materials fördert die plasti­sche Verformung.Nach dem Abkühlen ist die Schraubkappe dann so hart, daß sie beim Abschrauben an den Gewindegängen des Behälter­halses hinreichenden Widerstand findet, und nicht über das Gewinde springt. Die Erwärmung beim Aufsetzen der Kappe läßt sich praktisch einfach dadurch realisieren, daß man den Stößel heizt, der die Kappe über den Behälterhals treibt. Vielfach werden aber auch Flüssigkeiten warm abgefüllt und die ent­sprechenden Behälter oder Flaschen noch im warmen Zustand ver­schlossen. Die dabei herrschenden Temperaturen können ohne weiteres ausreichen, um die gewünschte Erweichung des Kappen­materials herbeizuführen.

[0009] Der beim Aufdrücken und/oder Einschrauben der Kappe verformte Material­auftrag am Innenmantel der Kappe kann aus einer Anzahl von sich vor­zugsweise in Kappenlängsrichtung erstreckenden Stegen bestehen, also parallel zur Seitenwand. Vorzugsweise sind die Stege in gleichem Winkel­abstand über den Umfang der Kappe verteilt. Die Mindestzahl der Stege ist drei. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß über die ganze Länge der Kappe verformbares Stegmaterial zur Verfügung steht. Zwischen den Stegen sind die nötigen Lücken vorhanden, in die hinein beim Aufdrücken und/oder Einschrauben der Kappe das Material ver­formt wird, ohne daß sich die äußere Kontur der Kappe ändert. In den Stegen werden so über den Umfang der Kappe verteilt Abschnitte von Innengewindegängen geschaffen. Eine Anordnung von Stegen ist für die Erfindung aber nicht zwingend; beispielsweise kann auf dem Innenmantel der Kappe auch eine größere Zahl von sowohl in Längsrichtung, als auch in Umfangsrichtung vorzugsweise versetzt angeordneten Noppen ausgeformt sein, um den gewünschten lokalen Materialauf­trag von elastischer und plastischer Verformbarkeit auszubilden. Am Boden der Kappe kann ein Dichtelement vorgesehen sein, das unter Abdichtung in den Behälterhals eingreift. Durch diese Anordnung gewähr­leistet man eine einwandfreie Dichtigkeit der Kappe. In einer besonders gelagerten Ausführungsform kann das Dichtelement z:B. aus einem Konus bestehen. Eine andere Ausführungsform ist die Dichtungsscheibe. An der erfindungsgemäßen Kappe kann einstückig ein Sicherungs­element angeformt sein, das beim Öffnen der Kappe eine irreversible Formänderung erfährt. Insbesondere kann es sich dabei um einen Sicherungsring handeln, der mit wenigstens einem radial nach innen abstehenden Vorsprung versehen ist und mit mindestens einer Sollbruchstelle an der Kappe ansetzt. Mittels des Vorsprungs oder der Vorsprünge liegt der Sicherungsring im aufgesetzten Zustand der Kappe am Behälterhals fest. Er reißt so beim ersten Aufschrauben der Kappe an der Sollbruchstelle ab, woran der Ver­braucher erkennen kann, daß die Flasche oder der Behälter schon einmal geöffnet wurde.

[0010] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Kappe vor deren Aufsetzen auf einen Behälterhals mit Schnitt nach I-I von Figur 3;

Figur 2 und Figur 3 Querschnitte der Kappe nach II-II bzw. III-III von Figur 1;

Figur 4 eine Einzelheit IV von Figur 3;

Figur 5 den Längsschnitt eines Behälterhalses mit einer darüber gedrückten und dabei verformten Kappe

Figur 6 zeigt einen senkrechten Schnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kappe vor deren Aufsetzen oder Aufschrauben auf einen Behälterhals, wobei der Innenmantel der Kappe eine Anzahl von sich in Querrichtung erstreckenden Noppen 39 ausgeformt sind. Diese Noppen stellen die Zone von zugleich elastischer und plastischer Verformbarkeit gemäß der Lehre vorliegender Erfindung dar;

Figur 7 zeigt einen Querschnitt VI-VI durch die Kappe gemäß Figur 6.

[0011] In allen Figuren sind die gleichen bzw. analogen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0012] Die in den Abbildungen gezeigte Kappe hat im wesentlichen eine Becher­form mit einem ebenen Boden 10 und einem radial außen daran ansetzenden, kreiszylindrischen Mantel. Ein an den Boden 10 unmittelbar angrenzender Abschnitt des Mantels bildet ein Schraubteil 12. Das am Boden 10 abge­wandte Ende des Mantels ist ein Sicherungsring 14 der über eine Soll­bruchstelle 16 mit dem Schraubteil 12 verbunden ist. Die ganze Kappe ist einstückig aus Kunststoff ausgebildet.

[0013] Am dem Boden 10 ist in mittiger Anordnung ein Dichtelement 18 ange­formt, das sich in axialer Längsrichtung der Kappe erstreckt. Das Dicht­element 18 ist als Hohlkonus ausgebildet. Sein konischer Außenmantel verjügt sich vom Boden 10 weg. Bei aufgesetzter Kappe (vgl. Figur 5) greift der Dichtkonus 18 in die Öffnung 20 eines Behälterhalses 22 ein, wodurch die Mündung abgedichtet wird.

[0014] Auf dem Außenmantel des Schraubteils 12 sind Griffrillen 24 vor­gesehen, die sich in Längsrichtung der Kappe erstrecken. Am Innenmantel des Schraubteils 12 erkennt man anstelle eines Ge­windes eine Anzahl von Stegen 26. Diese sind einstückig mit der Kappe ausgeformt, erstrecken sich in axialer Kappenlängsrichtung und sind unter gleichem Winkelabstand über den Umfang der Kappe verteilt. Wie man Figur 2 entnimmt, haben die Stege im wesent­lichen rechteckigen Querschnitt, und sie gehen mit einer Wölbung in den Boden 10 über.

[0015] Die Stege 26 stellen eine Zone von zugleich elastischer und plastischer Verformbarkeit dar. Die erfindungsgemäße Kappe wird durch einfaches Drüberschlagen auf einen Behälterhals 22 aufgesetzt, der ein Außengewinde 28 trägt (vgl. Figur 5). Dabei werden die Stege 26 unter Ausbildung von Gewindegang­abschnitten verformt, so daß sich die Kappe von dem Behälter­hals 22 abschrauben läßt.

[0016] Der in Verlängerung des Schraubteils 12 vorgesehene Sicherungs­ring 14 besteht aus einer im wesentlichen kreiszylindrischen Schürze, an deren unterem Rand sich vier radial nach innen ge­richtete Vorsprünge 30 befinden. Die Vorsprünge sind unter gleichem Winkelabstand über dem Umfang der Kappe verteilt. Sie haben im wesentlichen dreieckigen Querschnitt mit radial nach innen gerichteter Spitze, und sind überdies in Umfangsrichtung gesehen, beidseitig angeschrägt 32. Wie Figur 5 zu entnehmen, greifen die Vorsprünge 30 beim Darüberschlagen der Kappe unter eine radiale Schulter 34 am Behälterhals 22. Die Schulter 34 bildet bei dem bezeichneten Ausführungsbeispiel das axiale Ende des Außengewindes 28.

[0017] Zur Bildung der Sollbruchstelle 16 des Sicherungsrings ist der Mantel der Kappe lokal in seiner Stärke verringert. Hierdurch wird eine Nut 36 von geringer Tiefe und einiger axialer Länge auf dem Innenmantel der Kappe ausgebildet. Die Nut 36 wird von axialen Rippen 38 unterbrochen, die unter gleichem Winkelab­stand auf dem Innenmantel der Kappe zu liegen kommen und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in axialer Verlängerung jedes zweiten Stegs 26 zu liegen kommen. Wie insbesondere Figur 3 zu entnehmen, haben die Rippon 38 trapezförmigen Grund­riß. Die Wandstärke der Kappe erreicht auf Höhe der Rippen 38 ihr ursprüngliches Maß; die Nut 36 erstreckt sich also in Umfangs­richtung zwischen den Rippen 38. Die Kappe ist nun an der Soll­ bruchstelle 16 in Umfangsrichtung mechanisch geschnitten. Der Schnitt trennt den Mantel der Kappe im Bereich der Nut 36. Die Rippen 38 werden hingegen nicht durchschnitten, so daß der Sicherungsring 14 im Endeffekt an den Rippen 38 hängt. Beim erstmaligen Aufschrauben der Kappe bleibt der Sicherungsring 14 an der Schulter 34 des Behälterhalses 22 hängen, und die Rippen 38 scheren ab. Der Verbraucher kann dann anhand des abgerissenen Sicherungsrings 14 erkennen, daß der Behälter schon einmal ge­öffnet wurde.

[0018] Die Erfindung ist nicht durch das dargestellte Ausführungs­beispiel eines Sicherungsrings beschränkt. Es können vielmehr auch andere Sicherungselemente zum Einsatz kommen, die beim erstmaligen Abschrauben der Kappe eine irreversible Formänderung erfahren. Auch die Zone von zugleich elastischer und plastischer Verformbarkeit an der erfindungsgemäßen Kappe muß nicht unbe­dingt in Gestalt von Stegen 26 vorgesehen sein. Am Innenmantel der Kappe können sich vielmehr auch andere Vorsprünge, Konvexi­täten o.ä. beispielsweise in Form von Noppen vorhanden sein,wobei letztere vorzugsweise sowohl in axialer Richtung, als auch in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Wesentlich ist, daß beim Darüberschlagen der Kappe eine Verformung unter Ausbildung von Gewindegangabschnitten erfolgt.

[0019] Das Darüberschlagen der erfindungsgemäßen Kappe kann sowohl bei normaler Temperatur, als auch bei erhöhter Temperatur erfolgen. In letzterem Fall macht man sich zu nutze, daß die plastischen Eigenschaften der erwähnten Verformungszone temperaturabhängig sind. Die erfindungsgemäße Kappe läßt sich bei erhöhter Temperatur leichter verformen, während ihr Material beim Abkühlen starrer und fester wird; dadurch bleiben bei erhöhter Temperatur ausge­formte Gewindegänge auf Dauer erhalten. Um die gewünschte Temperaturerhöhung zu bewirken, kann man die Kappe, den Behälter­hals oder beide erwärmen. Zur Erwärmung der Kappe ist es bei spielsweise möglich, an dem Plunger, der sie über den Behälter­hals stößt, ein Heizelement vorzusehen. Bei Heißabfüllung von Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, kann eine besondere Heizung gegebenenfalls auch entfallen, da sich der Behälterhals bereits auf einer ausreichenden Temperatur befindet.

[0020] Die erfindungsgemäße Kappe ist in erster Linie für stille Flüssigkeiten gedacht, die kein Gas unter Druck enthalten. Doch ist auch eine Verwendung für Behälter mit unter Druck abgefüllten Flüssigkeiten denkbar, beispielsweise kohlensäurehaltige Getränke. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind kleine Behälter, insbe­sondere kleine Portionsflaschen, deren Behälterhals einen geringen, die Anbringung anderer Schraubverschlüsse erschwerenden Durchmesser hat. Bei solchen Portionsflaschen ist vielfach nur ein einmaliges Öffnen der Behälter erforderlich, da deren Inhalt dann entleert und der Behälter weggeworfen wird. Die erfindungsgemäße Kappe muß daher nicht unbedingt unter Abdichtung wieder aufschraubbar sein, wodurch für ihre Herstellung geringere Anforderungen ge­stellt werden. Doch ist auch die Herstellung von unter Abdichtung wieder aufschraubbaren Kappen gemäß der Erfindung möglich.

[0021] Als Kunststoffe, aus denen die erfindungsgemäße Schraubkappe bestehen kann, eignen sich insbesondere Polyäthylen und Polypropylen.

Liste der Bezugszeichen

[0022] 

10 Boden

12 Schraubteil

14 Sicherungsring

16 Sollbruchstelle

18 Dichtelement

20 Öffnung

22 Behälterhals

24 Griffrille

26 Steg

28 Außengewinde

30 Vorsprung

32 Schräge

24 Schulter

36 Nut

38 Rippe

39 Noppen

Ansprüche

1. Aus Kunststoff bestehende Schraubkappe für Behälter, ins­besondere Flaschen, die mit ihrem Innenmantel formschlüssig auf einem Außengewinde am Behälterhals aufsitzt,
daudurch gekennzeichnet,
daß durch einstückig mit der Kappe ausgebildeten lokalen Materialauftrag am Innenmantel der Kappe eine Zone von zu­gleich elastischer und plastischer Verformbarkeit gebildet ist.

2. Schraubkappe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Innenmantel der Kappe eine Anzahl von sich vorzugsweise parallel zur Außenwandung der Kappe erstreckende Stege (26) ausgeformt sind.

3. Schraubkappe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stege (26) in gleichem Winkelabstand über dem Umfang der Kappe verteilt sind.

4. Schraubkappe nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens drei Stege (26) vorhanden sind.

5. Schraubkappe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Innenmantel der Kappe eine größere Zahl von sowohl in Längsrichtung, als auch in Umfangsrichtung versetzt ange­ordneten Noppen ausgeformt sind.

6. Schraubkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Boden (10) der Kappe ein Dichtelement(18) vorgesehen ist, das in den Behälterhals (22) eingreift bzw. am Behälterhals anliegt.

7. Schraubkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß einstückig an die Kappe ein Sicherungselement angeformt ist, das beim Öffnen der Kappe eine irreversible Formänderung erfährt.

8. Schraubkappe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sicherungselement einen mit wenigstens einem radial nach innen abstehenden Vorsprung (30) versehener Ring (14) ist,der mit mindestens einer Sollbruchstelle (16) an der Kappe ansetzt.

9. Verfahren zum Verschließen von Behältern, insbesondere Flaschen,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Kappe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf den Behälterhals (22) drückt und /oder schraubt.

10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Kappe bei erhöhter Temperatur auf den Behälterhals (22) drückt und/oder schraubt, wozu die Kappe und/oder der Behälterhals erwärmt sein kann.

Zeichnung