DE69008961T2

DE69008961T2 - Zusammengesetzter, sterilisierbarer Verschluss für Kunststoffbehältnisse.

Info

Publication number: DE69008961T2
Application number: DE69008961T
Authority: DE
Inventors: Thomas Walter Osip; Paul Anthony Pezzoli
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1989-08-03
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2010-07-18
Also published as: DE69008961D1; US4991731A; CA2022341C; EP0411385B1; CA2022341A1; JPH03148453A; ES2056311T3; EP0411385A2; EP0411385A3

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft im allgemeinen einen Verschluß für einen Kunststoffbehälter und insbesondere einen Metall- Kunststoff-Verbundverschluß, der das Aufrechterhalten einer hermetischen Membrandichtung erlaubt und ein leichtes Entfernen der Dichtung in einem einzigen Bewegungsvorgang von einem Kunststoffbehälter für Kindernahrungsmittel, Nahrungsmittel für Erwachsene oder ein pharmazeutisches Produkt ermöglicht.

Technischer Hintergrund

Um die richtige Nahrungsversorgung Neugeborener sicherzustellen, empfehlen viele Ärzte und Krankenhäuser die Verwendung flüssiger Kindernahrungsmittelprodukte. Kindernahrungsmittelprodukte werden verwendet, wenn Stillen entweder aus medizinischen und/oder sozialen Gründen nicht möglich ist. Darüber hinaus bevorzugen einige Mütter sogar in Fällen, in denen Stillen möglich ist, die Zweckmäßigkeit, die durch die Verwendung von Kindernahrungsmitteln gegeben ist.
Als Reaktion auf den Bedarf an Kindernahrungsmittelprodukten sind flüssige Nahrungsmittel auf Soja- und Milchbasis für die Flaschenernährung in Verbindung mit Kautschuk- und Latexsaugern entwickelt worden. Da die Behälter für diese Nahrungsmittelprodukte eine Lagerfähigkeit von 12 bis 18 Monaten aufweisen sollten, muß eine hermetische Dichtung um den Deckel des Behälters bereitgestellt werden. Eine hermetische Dichtung ist eine, die, wenn sie sich in Position befindet, undurchlässig gegen Eindringen von Mikroorganismen und äußeren Einflüssen ist. Derzeit wird eine hermetische Dichtung erzielt, indem ein Glasbehälter verwendet wird, auf den ein geprägter Stahldeckel, der eine vorgestanzte Gummi- oder Vinylplastisoldichtung aufweist, durch einen Vakuumverschluß fest aufgeschraubt wird. Der fest verschlossene Behälter wird dann Temperaturen über der Umgebungslufttemperatur und insbesondere Retortenbedingungen ausgesetzt, unter denen die hermetische Dichtung die Sterilisation von Nahrungsmittelprodukt und Behälters überstehen muß. Da sich Glasbehälter und geprägter Stahldeckel um einen gleichen Betrag ausdehnen und ein Vakuum im Behälter vorherrscht, bleibt die hermetische Dichtung gewöhnlich während des Sterilisationsprozesses aufrechterhalten.
Im Hinblick auf Materialkosten, Behältergewicht und Zerbrechen haben die Hersteller von Nahrungmittelprodukten danach gesucht, den Produktbehälter aus einem Kunststoffmaterial, wie Polypropylen, herzustellen, das optisch relativ transparent und, verglichen mit Glas, kostengünstig ist. Bei dem Versuch, für einen Kunststoffbehälter einen Deckel bereitzustellen, ergibt sich das Problem, daß der Deckel noch eine hermetische Dichtung aufrechterhält. Da es schwierig ist, ein Vakuum in einem Kunststoffbehälter aufrechtzuerhalten, und sich die herkömmlichen Metalldeckel und Kunststoffbehälter um einen ungleichen Betrag ausdehnen, kann mit den Metalldeckeln der bisherigen Technik keine hermetische Dichtung auf Kunststoffbehältern aufrechterhalten werden, wenn sie Petortenbedingungen ausgesetzt werden.
Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, daß die Hitze während der Retortenbedingungen Polymerrelaxation oder Schrumpfung verursacht, insbesondere im oberen Halsbereich des Behälters. Spritzguß- oder extrusionsgeformte Kunststoffflaschen werden unter Strecken der Polymermoleküle geformt. Die Zufuhr von Hitze veranlaßt diese Moleküle zu relaxieren, so daß schließlich der Durchmesser des Halses schrumpft. Diese Schrumpfung verursacht ernsthafte Probleme, einen herkömmlichen Metalldeckel auf einer Kunststoffflasche festzuhalten. Diese Schrumpfung verhindert auch die Verwendung eines herkömmlichen Kunststoffdeckels auf einer Kunststoffflasche.
Ein Versuch, diese Probleme zu bewältigen, wäre die Anwendung eines wesentlichen Betrages an Drehkraft, wenn die Flasche ursprünglich verschlossen wird. Jedoch ist der Betrag an Drehkraft, der notwendig ist, um einen herkömmlichen Deckel auf einer Kunststoffflasche festzuhalten, so hoch, daß eine Person nicht in der Lage wäre, den Deckel nach der Retorte leicht abzuschrauben. Ein weiterer möglicher Versuch wäre, eine Flasche aus einem Kunststoff herzustellen, der bei den Retortentemperaturen nicht schrumpft und ein inneres Vakuum ohne Verformung aufrechterhalten kann, jedoch verbieten es die Kosten zur Bereitstellung einer solchen Kunststoffflasche.
Noch ein weiterer möglicher Versuch, eine hermetische Dichtung für einen Kunststoffbehälter bereitzustellen, wäre die Verwendung einer Barrieremembran, wie Aluminiumfolie, so daß die Integrität der Dichtung von dem Verschluß oder Deckel unabhängig ist. Diese Primäre Membrandichtung oder Folie würde durch einen Überdeckel herkömmlicher Auslegung vor zufälligem oder vorzeitigem Durchstechen geschützt. Ein Typ der Foliendichtung ist der Typ, der abziehbar ist. Jedoch sind abziehbare Dichtungen im Umgang mit Nahrungsmittelprodukten, die dem Verderb unterworfen sind, nicht optimal, um das Vertrauen, daß sich das Produkt nicht verändert hat, aufrechtzuerhalten und/oder auch nicht optimal, um gegen Verderb sicher zu sein. Weiterhin wird mit abziehbaren Folien auch die Schwierigkeit angetroffen, die Sterilisation zu überstehen, ohne daß Probleme bei ihrer Entfernung auftreten.
Eine wärmeverschweißte Metalldichtung, die eine dauerhafte Dichtung verleiht, verschweißt mit dem Behälter, ist eher wünschenswert. Jedoch macht es die Verwendung einer herkömmlichen wärmeverschweißten Membranfolie notwendig, daß der äußere Deckel entfernt und die Membrandichtung anschließend durchstochen wird. Das Durchstechen wird gewöhnlich mit einem mikrobenbelasteten Werkzeug erreicht, wie Schere oder Fingernagel, wobei das Kindernahrungsprodukt mit Bakterien verunreinigt wird. Aus der EP-A-269 920 ist ein Verschluß bekannt, der geeignet ist, eine leicht zu öffnende Dichtung für einen Kunststoffbehälter bereitzustellen, wie im vorcharakterisierenden Teil von Anspruch 1 definiert.
Es ist daher offensichtlich, daß ein Bedarf nach einem verbesserten Verschluß für zuvor gefüllte, membranverschlossene Kindernahrungsmittelproduktbehälter besteht, der die Integrität des Dichtungssystems während der Retorte bereitstellt und ebenso das hygienische Öffnen des Behälters mit einem einzigen Bewegungsvorgang erlaubt.
Die Nachteile7 die bei der Verwendung bekannter Verschlüsse auftreten, werden durch einen Verschluß behoben, der geeignet ist, eine leicht zu öffnende Dichtung für einen Kunststoffbehälter bereitzustellen, wie in den anhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung stellt einen Verschluß bereit, der, wenn der Behälter, an dem er angebracht ist, Retortenbedingungen ausgesetzt wird, eine hermetische Dichtung aufrechterhält und auch das leichte Entfernen der Dichtung mit einem einzigen Bewegungsvorgang erlaubt, ohne das Nahrungs- oder Arzneimittelprodukt zu verunreinigen.
Weitere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung sind anhand der folgenden Beschreibung, der zugehörigen Zeichnungen und der anhängigen Ansprüche ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Verschlusses, gezeigt in Verbindung mit einem Kunststoffbehälter, mit dem er verwendet wird.
Figur 2 ist ein seitlicher Aufriß.
Figur 3 ist eine ebene Draufsicht des Verschlusses.
Figur 4 ist eine ebene Bodenansicht des Verschlusses.
Figur 5 ist ein vertikaler Schnitt in einem vergrößerten Maßstab entlang der Linie 5-5 von Figur 1.
Figur 6 ist ein vertikaler Schnitt des Teils von Figur 5, der die erfindungsgemäß verwendete Metallscheibe zeigt.
Figur 7 ist ein vertikaler Schnitt in vergrößertem Maßstab, entsprechend Figur 5, zeigt aber den Verschluß in Bezug auf die Verwendung mit einem Kunststoffbehälter zum Zustandebringen einer hermetischen Dichtung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Unter Bezug auf die Zeichnungen wird die Aufmerksamkeit zuerst auf Figur 1 gerichtet, die einen Verschluß für einen Kindernahrungsmittelbehälter in Verbindung mit einem solchen Behälter darstellt, wobei der Verschluß mit der Nummer 10 und der Kunststoffbehälter für das Nahrungsmittelprodukt mit der Nummer 12 bezeichnet sind. Der Kunststoffbehälter 12 besitzt einen mit Gewinden versehenen Hals 13 mit einer Halsaußenfläche 14, Halsinnenfläche 15 und einer oberen Halsfläche 16. Wie aus den Figuren 1, 2 und 3 ersehen werden kann, umfaßt der erfindungsgemäße Verschluß 10 eine Seitenwand 18, mit einer Außenfläche 19 und einer Innenfläche 20. Die Außenfläche 19 besitzt einen glattflächigen zylindrischen unteren Teil 21. Eine untere Lippe 22 erstreckt sich einwärts von der Oberkante des unteren Teils 21 zum mittleren Teil 23 der Außenfläche 19. Von diesem mittleren Teil 23 ist gezeigt, daß er eine Reihe von vertikal gerichteten Rippen 24 umfaßt, zwischen denen sich ausgesparte ebene Teile 25 befinden. Eine schmale mittlere Lippe 26 erstreckt sich weiter einwärts vom mittleren Teil 23 zum oberen Teil 27 der Außenfläche 19. Der obere Teil 27 entspricht dem unteren Teil 21, besitzt aber einen kleineren Durchmesser. Entlang seiner oberen Kante verläuft eine obere Lippe 28. Ein oberer geneigter Teil 29 erhebt sich oberhalb der Lippe 28 einwärts und erstreckt sich weiter einwärts oder zur Mitte. Abhängig von der Außenfläche 19 existiert eine ringförmige obere Kante 30, wie am besten aus den Figuren 3, 5 und 7 ersehen werden kann. Wie gezeigt, ist sie einwärts und abwärts abgeschrägt vom Scheitel der Seitenwand 18.
Die Innenfläche 20 der Seitenwand 18 besitzt eine Vielzahl von Gewinden 31. Wie aus den Figuren 4 und 5 ersehen werden kann, verläuft der oberste Teil der Gewinde 31 in einem ringförmigen Flansch 32, der eine obere Flanschoberfläche 33 aufweist. Da der ringförmige Flansch 32 nicht kooperativ in den Kunststoffbehälter in mechanisch kraftschlüssiger Reibungsbeziehung, die mit den Gewinden 31 in Verbindung steht, eingreift, braucht der Flansch nicht so weit wie die Gewinde 31 hineinzuragen. Aufwärts von dem ringförmigen Flansch 32 erstreckt sich entlang der Innenfläche 20 der Seitenwand 18 eine geneigte Innenfläche 35 zur Mitte hin. Die Seitenwand 18 besitzt auch einen ringförmigen unteren Rand 37. Ein einwärts geneigter innerer Randteil 38 erstreckt sich vom ringförmigen unteren Rand 37 zu dem Teil der Innenfläche 20, der parallel zum unteren Teil 21 liegt. Weiterhin ist, obwohl die Gewinde 31 mit geneigten oberen und unteren Flächen dargestellt sind, diese spezielle Anordnung nicht notwendig, solange das kooperative Zusammengreifen mit dem Kunststoffbehälter hergestellt und aufrechterhalten werden kann. Weiterhin ist der ringförmige Flansch 32 parallel zu dem ringförmigen unteren Rand 37 dergestalt, daß er sich senkrecht von dem Teil der Seitenwand 18 erstreckt, der mit dem oberen Teil 27 verbunden ist.
Wie am besten aus den Figuren 5, 6 und 7 ersehen werden kann, umfaßt der obere Teil 39 primär eine Metallscheibe 40 mit einer unteren Oberfläche der Scheibe 41, auf der ein schmelzbarer Überzug 42, vorzugsweise aus Polypropylen, aufgebracht ist. Vorzugsweise wird die Metallscheibe aus Aluminium mit einer Dicke zwischen 0,10 und 0,30 mm hergestellt, mit einem Film von etwa 0,015 mm Dicke. Der Film oder schmelzbare Überzug 42 kann durch herkömmliche Lösungsbeschichtungssysteme unter Anwendung der galvanischen Metallüberzugstechnologie, wie sie in der Folientechnologie angewendet wird, beschichtet werden. Die Wahl von Aluminium für die Metallscheibe ist eine hervorragende Wahl, da die Starrheit des Metalls, das die Scheibe bildet, größer sein muß als die Abzugskraft, da sonst die Metallscheibe einer Biegung und unsichtbaren Verformung bei der Entfernung des Verschlusses von dem Kunststoffbehälter unterworfen ist. Die Metallscheibe besitzt einen Randteil 44, einen äußeren Teil 45, einen nach unten geneigten Teil 47, einen nach oben geneigten Teil 49 und einen Mittelteil 51. Die Kuppel, die mit dem Mittelteil 51 und dem nach oben gerichteten Teil 49 der Metallscheibe 40 verbunden ist, verhält sich als Vakuumknopf, um weiterhin Sicherheit zu bieten, daß die hermetische Dichtung nicht aufgebrochen wurde.

Beste Ausführungsform

Beim tatsächlichen Betrieb wird die wärmeschweißbare Metallscheibe in den Verschluß 10 eingesetzt. Der erfindungsgemäße Verschluß greift dann kooperativ mit dem Kunststoffbehälter, indem der Verschluß zugeschraubt wird, was die Ausübung eines abwärts gerichteten Druckes auf die Metallscheibe 40 durch die geneigte Innenfläche 35 bereitstellt, wenn die geneigte Innenfläche einen mechanischen Kontakt mit dem äußeren Teil 45 der Metallscheibe 40 herstellt. Der Kunststoffbehälter wird vorzugsweise aus Polypropylen hergestellt, so daß bei Exposition des Verschlusses gegenüber einer elektromagnetischen Energiequelle, wie gegenüber einem elektrischen Strom, die Metallscheibe ihre Moleküle in einem angeregten Zustand aufweist, so daß der schmelzbare Überzug 42 zum Schmelzen gebracht wird und es zum Verschweißen der unteren Fläche 41 der Scheibe mit der oberen Halsfläche 16 kommt. Diese Verschweißung bildet eine hermetische Dichtung, die imstande ist, Retortenbedingungen bis zu 135 ºC zu überstehen.
Um den Kunststoffbehälter, der mit der Ausführungsform der Erfindung verbunden ist, zu öffnen, greift jemand den Verschluß 10 und dreht, um dadurch einen aufwärts gerichteten Druck auf die Metallscheibe auszuüben, sobald die Scheibe mit der oberen Flanschoberfläche 33 des ringförmigen Flansches 32 in Kontakt kommt. Dieser aufwärts gerichtete Druck bricht die hermetische Dichtung mit einem leichten einzigen Bewegungsvorgang auf. Das fortgesetzte Drehen des Verschlusses entfernt schließlich den Verschluß aus dem kooperativen Eingriff mit dem Kunststoffbehälter, so daß die Metallscheibe vollständig von dem Kontakt mit dem Kunststoffbehälter entfernt wird und weiter in kooperativer Beziehung mit der Innenfläche der Seitenwand verbleibt.
Der erfindungsgemäße Verschluß erlaubt das Öffnen des Behälters mit einem einzigen Bewegungsvorgang und, wenn die Metallscheibe einmal vom Behälter gelöst ist, versetzt das fortgesetzte Drehen des Verschlusses den Behälter in einen ausgießfähigen Zustand, ohne jegliche nachfolgenden Öffnungsverfahren unter Verwendung eines Fingers oder Werkzeuges, um eine Membrandichtung zu öffnen.

Industrielle Anwendbarkeit

Jährlich werden etwa 200 000 000 Einheiten von Kindernahrungsmittelprodukten in den US vertrieben, wobei für viele dieser Einheiten Glasbehälter und Metalldeckel aus geprägtem Stahl verwendet werden. Die Industrie hat lange nach Möglichkeiten gesucht, Glasbehälter zu umgehen und ebenso zu einem weniger teuren Deckel überzugehen.
Während diese Erfindung bei allen Kunststoffbehältern verwendet werden kann, ist sie speziell ausgelegt für Kunststoffbehälter, die mit einem Produkt gefüllt und/oder bei Temperaturen oberhalb 71 ºC sterilisiert werden, und speziell für Kunststoffbehälter, die bei Temperaturen, die 100 ºC überschreiten, sterilisiert werden.
Während die Form der Apparatur, die hier beschrieben ist, eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf diese genaue Form der Apparatur begrenzt ist und daß Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, der durch die anhängigen Ansprüche definiert ist.
Soweit technische Eigenschaften, die in einem Anspruch erwähnt sind, von Bezugszeichen gefolgt werden, sind diese Bezugszeichen zu dem alleinigen Zweck eingefügt, die verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen, und demgemäß haben solche Bezugszeichen keinerlei einschränkende Wirkung auf den Umfang jedes Elements, das durch Beispiele oder solche Bezugszeichen gekennzeichnet wird.

Claims

1. Verschluß, der geeignet ist, um eine leicht zu öffnende Dichtung für einen Kunststoffbehälter (12) bereitzustellen, wobei der genannte Verschluß eine Metallscheibe (40), die im Innern eines ringförmigen Rückhalteelements aus Kunststoff angebracht ist, das einen oberen Teil (27) und eine Seitenwand (18) aufweist, wobei die Seitenwand des Kunststoff-Rückhalteelements im allgemeinen zylindrisch ist und eine Außenfläche (19) und eine Innenfläche (20) aufweist, Gewinde (31), die auf der Innenfläche (20) des Kunststoff-Rückhalteelements für ein gegenseitiges Ineinandergreifen mit den auf dem Kunststoffbehälter (12) angeordneten Gewinden angebracht ist, umfaßt, wobei eine untere Oberfläche (41) der Metallscheibe (40) einen darauf aufgebrachten Überzug (42) aufweist, der obere Teil (27) des Rückhalteelements aus Kunststoff eine ringförmige Öffnung definiert, die von der Metallscheibe (40) so ausgefüllt wird, daß ein Mittelteil (47, 49, 51) der Metallscheibe ausschließlich den Deckel des Verschlusses bildet, der oberste Teil der Gewinde (31) auf der Innenfläche (20) der Seitenwand (18) des Rückhalteringes aus Kunststoff in einen ringförmigen Flansch (32) übergeht, der eine obere Flanschoberfläche (33) aufweist, wobei die Metallscheibe (40) einen Randteil (44) und einen äußeren Teil (45) aufweist, die zwischen der oberen Flanschoberfläche (33) und einer radial nach innen überstehenden Lippe (28), gebildet durch den oberen Teil (27) des Rückhalteringes aus Kunststoff, angeordnet ist, so daß beim Abnehmen des Verschlusses von einem Behälter jede zwischen Metallscheibe und Behälter gebildete Dichtung aufgebrochen wird und die Metallscheibe in der Anordnung zwischen der oberen Flanschoberfläche (33) und Lippe (28) während und nach dem Abnehmen des Verschlusses von dem Behälter zurückbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Überzug (42) ein schmelzbarer Überzug (42) ist, daß die genannte Metallscheibe (40) aus Aluminium von einer Dicke zwischen 0,10 und 0,30 mm hergestellt ist und der genannte schmelzbare Überzug (42) etwa 0,015 mm dick ist.

2. Verschluß nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kuppel (49, 51), die mit dem Mittelteil der Metallscheibe (40) verbunden ist und die die Fähigkeit besitzt, sich als Vakuumknopf zu verhalten, um die Gewähr zu liefern, daß eine hermetische Dichtung, die von Metallscheibe (40) und Behälter (12) gebildet wird, nicht aufgebrochen worden ist.

3. Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzbare Überzug (42) Polypropylen ist.

4. Verschluß nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Seitenwand (18) einen ringförmigen unteren Rand (37) aufweist und dadurch, daß der genannte ringförmige Flansch (32) parallel zu dem genannten ringförmigen unteren Rand (37) und senkrecht zu einem Teil der genannten Seitenwand (18), die mit dem genannten oberen Teil (27) verbunden ist, verläuft.

5. Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Metallscheibe (40) einen nach unten geneigten Teil (47) und einen nach oben geneigten Teil (49) und einen Mittelteil (51) aufweist, wobei eine Kuppel mit dem genannten nach oben geneigten Teil (49) und dem genannten Mittelteil (51) verbunden ist, wodurch ein Vakuumknopf bereitgestellt wird, der eine unversehrte hermetische Dichtung anzeigt.

6. Verschluß nach den Ansprüchen 1 und 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem eine geneigte Innenfläche (35) aufweist, die sich aufwärts von dem genannten ringförmigen Flansch (32) entlang der genannten Innenfläche (20) der genannten Seitenwand (18) erstreckt.

7. Verschluß nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte geneigte Innenfläche (35) mit dem genannten äußeren Teil (45) der genannten Metallscheibe (40) eine mechanische Kontaktverzahnung eingeht.

8. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Außenfläche (19) einen unteren Teil (21) aufweist und dadurch, daß die genannte Seitenwand (18) einen ringförmigen unteren Rand (37), einen einwärts geneigten Randteil (38) , der sich von dem genannten ringförmigen unteren Rand (37) zu einem Teil der genannten Innenfläche (20) erstreckt, die parallel zu dem genannten unteren Teil (21) liegt, aufweist.