DE2453963C2

DE2453963C2 - Durch axiales Aufpressen schließbarer und durch Schrauben lösbarer Verschluß zum hermetischen Abdichten von Glasbehältern

Info

Publication number: DE2453963C2
Application number: DE2453963A
Authority: DE
Inventors: James E. Western Springs Ill. Westfall
Original assignee: Continental Group Inc
Current assignee: Continental Group Inc
Priority date: 1974-05-22
Filing date: 1974-11-14
Publication date: 1983-03-24
Also published as: US4000825A; JPS5720527Y2; ZA746388B; BE827029A; NL7505139A; JPS50150580A; AU8014675A; GB1471831A; IT1030498B; BR7500710A; DE2453963A1; JPS55148070U; SE7505475L; FR2271993A1; FR2271993B1; DK221275A

Description

Die Erfindung betrifft einen durch axiales Aufpressen schließbaren und durch Schrauben lösbaren Verschluß zum hermetischen Abdichten von Glasbehältern, an denen die obere ringförmige Stirnfläche und eine daran außen anschließende kegelstumpfförmige Ringfläche des Halsabschnittes als Dichtflächen und darunter in Umfangsrichtung verteilte Gewindeelemente ausgebildet sind, bei dem eine auf den Behälterhals aufdrückbare Verschlußkappe vorgesehen ist, die einen den Kappenspiegel umgebenden Ringkanal zur Aufnahme eines mit den Dichtflächen am Halsabschnitt zusammenwirkenden Dichtungsmaterials aufweist, an den eine Kappenschürze mit einem Auskleidungsmaterial zum Einprägen von den Gewindeelementen komplimentären Gewindegegenelementen beim Aufdrücken der Verschlußkappe anschließt, welches Auskleidungsmaterial kalt fließbar und kalt aushärtbar ist.

Derartige Verschlüsse sind beispielsweise aus den US-PS 32 70 904, 33 71 813 oder 36 90 497 bekannt. Der Vorteil dieser Verschlüsse besteht darin, daß sie in einfachen Vorgängen mit hoher Geschwindigkeit zum Verschließen der Glasbehälter eine lediglich axial aufpreßbare Kappe aufweisen, die zur Vereinfachung des Öffnens des Behälters durch übliche Schraubbewegung von der Kappe wieder gelöst werden kann. Dies ermöglicht das zur Auskleidung der Schürze dienende Material, welches aus einem geeigneten plastomeren Compound, ζ. Β. aus Plastisol besteht. Diese Materialien können unter Druck kalt fließen und auch kalt aushärten. Dadurch wird es möglich, daß das Material nach dem Aufpressen der Kappe auf kaltem Wege um die Gewindegänge herumfließt und Gewindegegenelemente ausbildet, die durch kaltes Aushärten ihre Form beibehalten.

Nun ist es bekannt, daß bei sauerstoffempfindlichen Gütern hohe Anforderungen an die hermetische Abdichtung gestellt werden. Die bekannten Verschlüsse sind in dieser Hinsicht noch nicht in jedem Umfange zufriedenstellend. Auch ergeben sich bei den bekannten Verschlüssen häufig Schwierigkeiten dadurch, daß bei längerer Lagerung sehr hohe Öffnungsdrehmomente notwendig sind, so daß diese Verschlüsse kaum oder nur unter großen Schwierigkeiten und Anstrengungen geöffnet werden können.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung einen durch axiales Aufpressen schließbaren und durch Schrauben lösbaren Verschluß zum hermetischen

Abdichten von Glasbehältern der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß eine wesentlich bessere Abdichtung gewährleistet wird und die Verschlüsse auch bei sauerstoffempfindlichen Gütern ohne Schwierigkeit eingesetzt werden können und der auch bei längerer Lagerung der verschlossenen Behälter noch ein in Grenzen bleibendes Öffoungsdrehmoment sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mit einer Randwulst und mit dem Auskleidingsmaterial /ersehener zylindrischer Schürzenabschnitt über eine Ringschulter mit einem zum Randwulst und radial nach außen geneigten Bereich der Kappenschürze verbunden ist, der von der radial äußeren Begrenzung des Ringkanals ausgeht, mit einem Dichtungsmaterial bedeckt ist, welches einstückig mit dem Dichtungsmaterial im Ringkanal verbunden ist, und zur Kappenachse steiler geneigt ist, als am Halsabschnitt die kegelstumpfförmige Ringfläche gegenüber der Achse des Halsabschnittes, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß bei abgedichtetem Verschluß die kegelstumpfförmige Ringfläche und der geneigte Bereich der Kappenschürze sich gegenüberliegen, das den geneigten Bereich bedeckende Dichtungsmaterial zwischen sich zusammenpressen und in Richtung vom Kappenspiegel zum Randwulst hin zunehmend radial bis hin zu einer praktisch linienförmigen Dicke einschnüren, wobei die axiale Ausdehnung des den geneigten Bereich bedeckenden Dichtungsmaterials ein Mehrfaches der axialen Tiefe des Ringkanals beträgt.

Bei dieser Ausbildung des Verschlusses ist die Kappenschürze abgestuft ausgebildet, indem sie sich von dem Ringkanal aus zum Randwulst hin stufenweise radial nach außen erweitert. In dem Schürzenabschnitt von größter lichter Weite ist das Auskleidungsmaterial vorgesehen, in dem sich beim Aufpressen der Kappe auf den Halsabschnitt des Glasbehälters die Gewindegegenelemente ausbilden. Dieses Auskleidungsmaterial kann so gewählt werden, daß es weitgehend alterungsbeständig ist und auch bei langer Lagerung kein steigendes Öffnungsdrehmoment liefert. Unabhängig davon kann das Abdichtungsmaterial so ausgebildet sein, das es den Ringkanal füllt, und daß es sich einstückig von dort über den anschließenden geneigten Bereich erstreckt. Diese zungenförmige Verlängerung des Dichtungsmaterials wird bei abgedichtetem Verschluß keilförmig zwischen den sich gegenüberliegenden kegelstumpfartigen Flächen von Kappe und Halsabschnitt zusammengepreßt, wobei die Dicke dieser Zunge aus Dichtungsmaterial vom Ringkanal weg fortlaufend abnimmt und schließlieh einen Bereich erreicht, in dem die Dicke nur noch praktisch ein linienförmiges Ausmaß besitzt.

Durch die hohe Zusammenpressung, die große axiale Länge und die geringe Dicke der Zunge aus Dichtungsmaterial zwischen den kegelstumpfartigen Flächen erhält man eine hervorragende Abdichtung auch gegenüber dem Eindringen von Sauerstoff oder anderen das Füllgut beeinträchtigenden Fremdstoffen.

Die Verschlußkappe selber kann mi* hoher Geschwindigkeit auf den Halsabschnitt gefüllter Glasbehälter aufgebracht und unter Verwendung üblicher Verfahren und Maschinen aufgepreßt werden. Die Dichtwirkung wird dadurch unterstützt, daß sich die Stirnfläche des Halsabschnittes in das Dichtungsmaterial einpreßt, das den Ringkanal der Verschlußkappe ausfüllt.

Die Keilwirkung auf die Zunge des Dichtungsmaterials erweist sich als besonders günstig, wenn die kegelstumpfförmige Ringfläche einen Winkel mit der Achse des Halsabschnittes von etwa 25° und der geneigte Bereich der Verschlußkappe mit der Kappenachse einen Winkel von etwa 20° einschließen.

Um eine Verdünnung des zungenförmigen Abdichtungsmaterials zwischen den kegelstumpfartigen Flächen zu gewährleisten ist es zweckmäßig, wenn die Anordnung so getroffen ist, daß bei abgedichtetem Verschluß der geneigte Bereich der Kappenschürze die kegelstumpfförmige Ringfläche in Richtung weg von der Stirnfläche des Haisabschnittes merklich überragt. Dabei weisen der geneigte Bereich und die kegelstumpfförmige Ringfläche im wesentlichen die gleiche Weite auf.

Der Übergang von dem geneigten Bereich zu dem zyündrischen Schürzenabschnitt in Form der Ringschulter ist zweckmäBigerweise so vorgesehen, daß die Ringschulter kegelstumpfförmig und von geringerer axialer Länge und geringerer Steilheit als der geneigte Bereich ausgebildet ist. Dadurch wird verhindert, daß die Ringschulter in irgendeiner Weise in Konflikt mit der kegelstumpfförmigen Ringfläche des Halsabschnittes gelangt und daß ohne zu große axiale Länge der Verschlußkappe der zylindrische Schürzenabschnitt eine große lichte Weite erhalten kann. Man geht zweckmäßigerweise von einem Behälterhals aus, bei dem die Gewindeelemente in Form eines Bandes angeordnet sind und aus diskontinuierlichen Gewinderippen bestehen. In diesem Fall ist es besonders zweckmäßig, wenn das Auskleidungsmaterial des zyündrischen Schürzenabschnittes mehrere in Umfangsrichtung verteilte und radial nach innen vorspringende und zur Kappenachse etwa parallel verlaufende Rippenbereiche aufweist. Dadurch wird das axiale Aufdrücken wesentlich erleichtert, während sich die Gewindegegenelemente an der Verschlußkappe sicher und leicht ausbilden können, ohne ein zu hohes Öffnungsdrehmoment zu entwickeln.

Dabei kann das Auskleidungsmaterial von gleicher oder vorzugsweise unterschiedlicher Konsistenz als das Dichtungsmaterial ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig ist es, wenn das mit den Dichtflächen am Halsabschnitt zusammenwirkende Dichtungsmaterial aus einem festen, das Auskleidungsmaterial am zyündrischen Schürzenabschnitt aus einem geschäumten Dichtungsmaterial, insbesondere einem Plastisol besteht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt die

Fig. 1 in Seitenansicht einen Verschluß bestehend aus einer Verschlußkappe, die im Abstand oberhalb des zugehörigen Halsabschnittes eines Glasbehälters angeordnet ist,

Fig.2 eine Draufsicht auf den Halsabschnitt des Glasbehälters mit Blick in Richtung der Pfeile U-II der Fig. 1,

Fig. 3 im größeren Maßstabe einen senkrechten Schnitt durch die zugehörige Verschlußkappe,

Fig.4 in weiter vergrößertem Maßstabe und im Ausschnitt einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der F i g. 3,

Fig. 5 im größeren Maßstabe einen senkrechten Schnitt durch den Randbereich der Verschlußkappe und des rlalsabschnittes während des Aufpreßvorganges,

F i g. 6 in ähnlicher Darstellung wie F i g. 5, die beiden Teile in abgedichteter Stellung und F i g. 7 in ähnlicher Darstellung wie F i g. 5 und 6, die

Verschlußkappe nach Einbringung des Dichtungs- und des Auskleidungsmaterials und vor deren Ausformung. Der durch axiales Aufpressen schließbare und durch Schrauben lösbare Verschluß weist eine Verschlußkappe 5 und den Halsabschnitt eines zugehörigen Glasbehälters 6 auf. Die obere Stirnfläche 7 und eine an diese angrenzende kegelstumpfförmige Ringfläche 8 des Halsabschnittes sind als Dichtflächen ausgebildet. Unterhalb der kegelstumpfförmigen Ringfläche weist der Halsabschnitt eine bandförmige Anordnung von Gewindeelementen 10 auf, die in Form von diskontinuierlichen Gewinderippen ausgebildet sind.

Der Neigungswinkel der kegelstumpfförmigen Ringfläche 8 gegenüber der Achse des Halsabschnittes beträgt 25°.

Die Verschlußkappe 5 weist einen Kappenspiegel auf, der außen von einem Ringkanai 19 umgeben ist, in dem ein Dichtungsmaterial 12 angeordnet ist. Der Ringkanal wird auf der radial inneren Seite durch einen schwach geneigten Bereich 14 des Kappenspiegels begrenzt, während die äußere Begrenzung durch einen steilen oder etwa zylindrischen Abschnitt 15 begrenzt wird.

Von der äußeren Begrenzungswand 15 des Ringkanals 19 geht eine abgestuft gebildete Kappenschürze 16 aus. Die Mitte des Kappenspiegels 11 ist gegenüber dem umgebenden Ringbereich 9 etwa nach oben ausgeprägt. Die Kappenschürze weist einen mit einer Randwulst 21 versehenen zylindrischen Schürzenabschnitt 18 von relativ großer lichter Weite auf. Dieser ist über eine kegelstumpfförmige Ringschulter 20 mit einem zum Randwulst 21 und radial nach außen geneigten Bereich 17 der Kappenschürze verbunden, der andererseits von der äußeren Begrenzungswand 15 des Ringkanals 19 ausgeht. Der geneigte Bereich 17 weist gegenüber der Kappenachse einen Neigungswinkel von 20⁼ auf. Die axiale Ausdehnung und die Neigung der Ringschulter 20 sind geringer als die des geneigten Bereichs 17 der Kappenschürze.

Aus den F i g. 5 und 6 ist ersichtlich, daß der geneigte Bereich 17 und die kegelstumpfförmige Ringfläche 8 im wesentlichen gleiche radiale Abmessungen aufweisen.

Die Verschlußkappe kann aus lackiertem oder emailliertem Weißblech aus Aluminium oder anderen geeigneten Materialien hergestellt werden.

Das in den Ringkanal 19 eingebrachte Dichtungsma- < teria! 12 kann aus einem für diese Zwecke bekannten plastomeren Material insbesondere aus einem Plastisol bestehen. Derartige Materialien sind in der US-PS 28 74 863 beschrieben. Fig. 7 zeigt, wie man zunächst das Dichtungsmaterial 26 in den nach oben offenen ^: Kappenkörper einfließen läßt, worauf dieses Material in die gewünschte Kontur ausgeformt wird.

Aus den F i g. 5 und 6 wird die gewünschte Kontur des Dichtungsmaterials 12 ersichtlich. Dieses füllt zunächst den Ringkanal 19 vollständig aus, wie dies bei 22 in ' F i g. 5 angedeutet ist. Von diesem Bereich 22 aus erstreckt sich das Material über die schräge innere Begrenzungswand 14 in Form einer auslaufenden Zunge 23, die geringfügig über den ringbandförmigen Bereich 9 des Kappenspiegels 11 hinausragt. β

Auf der radial äußeren Seite des Ringkanals 19 ist das Dichtungsmaterial 12 zungenförmig über die ganze Ausdehnung des geneigten Bereiches 17 der Kappenschürze zu einer relativ dünnen Schicht 24 ausgezogen. Dieser Bereich 24 des Dichtungsmaterials erstreckt sich * bis zu der Übergangsstellung des geneigten Bereiches zu der Ringschulter 20. Aus F i g. 5 ist ersichtlich, daß die Höhe, gemessen parallel zur Kappenachse, des ausgezogenen Dichtungsmaterials 24 ein Mehrfaches der axialen Tiefe des Ringkanals 19 beträgt.

Die Auskleidung 13 auf der Innenseite des zylindrischen Schürzenabschnittes 18 wird, wie Fig. 7 zeigt, ebenfalls zunächst in Form eines Bandes 27 (Fig. 7) eingebracht und dann gemäß den Fig.3 und 4 ausgeformt. Dabei sind im dargestellten Beispiel mehrere in Umfangsrichtung in Abständen verteilte und zur Kappenachse etwa parallele Rippen 25 ausgebildet. H Zwischen den Rippen 25 weist das Auskleidungsmaterial nur eine vergleichsweise geringe Dicke auf. Nach oben erstreckt sich das Auskleidungsmaterial 13 bis an den unteren Rand des zungenförmig ausgezogenen Dichtungsmaterials 24, während das Auskleidungsmate-■"· rial sich nach unten bis zu einer Stelle erstreckt, an der der zylindrische Schürzenabschnitt 18 sich nach außen zu dem Randwulst 2 i hin erweitert.

Das Dichtungsmaterial 12 und das Auskleidungsmaterial 13 können aus gleichem plastomeren Material D hergestellt sein. In diesem Fall wäre es auch möglich beide einstückig auszuform :n.

Häufig wird es jedoch vorteilhaft sein, wenn man das Dichtungsmaterial in dem Ringkanal 19 aus einem festeren Compound als das Auskleidungsmaterial > herstellt. Das Letztere kann z. B. aus einem geschäumten Compound bestehen. Das Auskleidungsmaterial 13 wird insbesondere unter dem Gesichtspunkt gewählt, eine sichere Ausbildung der Gewindegegenelemente zu gewährleisten und dennoch auch bei längerer Lagerung ι ein ausreichend niedriges Öffnungsdrehmoment sicherzustellen.

Üblicherweise wird beim axialen Aufpressen der Verschlußkappe der Kopfraum des gefüllten Glasbehälters mit überhitztem Dampf beaufschlagt. Durch den . Aufpreßdruck erfolgt eine hermetische Abdichtung. Diese wird nach Kondensieren des Dampfes durch das dabei entstehende Vakuum aufrechterhalten bzw. noch verstärkt. Die hermetisch abdichtende Lage der Teile ist in F i g. 6 gezeigt. Die ringförmige Stirnfläche 7 des ι Halsabschnittes grabt sich dabei in das Dichtungsmaterial 22 ein, das dabei radial nach innen gedrängt wird, wie dies bei 28 in F i g. 6 gezeigt ist. Der ausgezogene Dichtungsbereich 24 wird zwischen dem geneigten Bereich 17 der Verschlußkappe und der kegelstumpfförmigen Ringfläche 8 des Halsabschnittes keilförmig zusammengepreßt. Wegen der unterschiedlichen Winkel der beiden Flächen nimmt die Dicke des zwischen den Flächen eingepreßten Dichtungsmaterials 24 in Richtung vom Ringkanal 18 zum Randwulst 21 ι fortschreitend ab, wobei diese Dicke an der unteren Kante der kegelstumpfförmigen Ringfläche 8 nur noch ein praktisch linienförmiges Ausmaß erreicht, wie dies bei 3ö in F i g. 6 gezeigt ist Dieser sehr dünne und stark zusammengepreßte Dichtungsbereich 24 erhöht ganz entscheidend die hermetische Abdichtwirkung des Verschlusses.

Während des axialen Aufpressens der Verschlußkappe auf den Halsabschnitt verdrängen die Gewindeelemente 10 das Auskleidungsmaterial aus den Rippenbereichen 25. Dieses fließt dabei im kalten Zustand um die Gewindeelemente 10 herum und bildet so in der Auskleidung 13 Gewindegegenelemente aus, die durch Kaltaushärten des Auskleidungsmaterials 13 ihre Form beibehalten. Damit kann die Verschlußkappe durch Schraubbewegung von dem Halsabschnitt unter Aufhebung der hermetischen Abdichtung gelöst werden. Durch die Ausformung der Auskleidung mit Rippen 25 und durch die Wahl des entsprechenden Auskleidungs-

materials kann gewährleistet werden, daß das Öffnungsdrehmoment auch nach längerer Lagerung der verschlossenen Behälter in Grenzen bleibt. Die Verschlußkappe kann nach teilweiser Entnahme des Behälterinhaltes wieder auf den Halsabschnitt aufgeschraubt
werden, um den Inhalt vor Staub oder Verschmutzung
zu schützen.

Das Dichtungsmaterial 12 kann ausschließlich unter
dem Gesichtspunkt der hermetischen Abdichtung und
das Auskleidungsmaterial 13 ausschließlich unter dem

10

Gesichtspunkt der Ausbildung der Gewindegegenelemente und der Begrenzung des Öffnungsdrehmomentes ausgewählt werden. Der Verschluß eignet sich ganz besonders für besonders sauerstoffempfindliche Güter wie Babynahrung oder dergleichen. Statt der Gewinderippen 10 am Halsabschnitt kann dieser auch rinnen- oder sickenförmige Gewindeelemente am Umfang aufweisen, in die das Auskieidungsmaterial unter Ausbildung komplimentärer Gewindegegenelemente einfließen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durch axiales Aufpressen schließbarer und durch Schrauben lösbarer Verschluß zum hermetischen Abdichten von Glasbehältern, an denen die obere ringförmige Stirnfläche und eine daran außen anschließende kegelstumpfförmige Ringfläche des Halsabschnittes als Dichtflächen und darunter in Umfangsrichtung verteilte Gewindeelemente ausgebildet sind, bei dem eine auf den Behälterhals aufdrückbare Verschlußkappe vorgesehen ist, die einen den Kappenspiegel umgebenden Ringkanal zur Aufnahme eines mit den Dichtflächen am Halsabschnitt zusammenwirkenden Dichtungsmaterials aufweist, an den eine Kappenschürze mit einem Auskleidungsmaterial zum Einprägen von den Gcwindeelementen komplimentären Gewindegegenelementen beim Aufdrücken der Verschlußkappe anschließt, welches Auskleidungsmaterial kait fließbar und kalt aushärtbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Randwulst (21) und mit dem Auskleidungsmaterial versehener zylindrischer Schürzenabschnitt (18) über eine Ringschulter (20) mit einem zum Randwulst (21) und radial nach außen geneigten Bereich (17) der Kappenschürze ist, der von der radial äußeren Begrenzung (15) des Ringkanals (19) ausgeht, mit einem Dichtungsmaterial (24) bedeckt ist, welches einstückig mit dem Dichtungsmaterial (12) im Ringkanal verbunden ist und zur Kappenachse steiler geneigt ist als am Halsabschnitt die kegelstumpfförmige Ringfläche (8) gegenüber der Achse des Halsabschnittes, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß bei abgedichtetem Verschluß die kegelstumpfförmige Ringfläche (8) und der geneigte Bereich (17) der Kappenschürze sich gegenüberliegen, das den geneigten Bereich (17) bedeckende Dichtungsmaterial zwischen sich zusammenpressen und in Richtung vom Kappenspiegel zum Randwulst (21) hin zunehmend radial bis hin zu einer praktisch linienförmigen Dicke (30) einschnüren, wobei die axiale Ausdehnung des den geneigten Bereich (17) bedeckenden Dichtungsmaterials (24) ein Mehrfaches der axialen Tiefe des Ringkanals (19) beträgt.

2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Ringfläche (8) einen Winkel mit der Achse des Halsabschnittes von etwa 25° und der geneigte Bereich (17) mit der Kappenachse einen Winkel von etwa 20° einschließen.

3. Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgedichtetem Verschluß der geneigte Bereich (17) der Kappenschürze die kegelstumpfförmige Ringfläche (8) des Halsabschnittes in Richtung weg von der Stirnfläche (7) merklich überragt.

4. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschulter (20) zwischen dem zylindrischen Schürzenabschnitt (18) und dem geneigten Bereich y\7) kegelstumpfförmig und von geringerer axialer Länge und geringerer Steilheit als der geneigte Bereich (17) ausgebildet ist.

5. Verschluß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Weite des geneigten Bereiches (17) der Kappenschürze und die radiale Weite der kegelstumpfförmigen Ringfläche (8) im wesentlichen gleich sind.

6. Verschluß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die am Halsabschnitt in Form eines Bandes angeordneten Gewindeelemente aus diskontinuierlichen Gewinderippen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Auskleidungsmaterial (13) des zylindrischen Schürzenabschnittes (18) mehrere in Umfangsrichtung verteilte, radial nach innen vorspringende und zur Kappenachse etwa parallel verlaufende Rippenbereiche (25) aufweist

7. Verschluß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den Dichtflächen (7, 8) am Halsabschnitt zusammenwirkende Dichtungsmaterial (12, 24) aus einem festen, das Auskleidungsmaterial am zylindrischen Schürzenabschnitt (18) aus einem geschäumten Dichtungsmaterial, insbesondere einem Plastisol besteht.