EP1924506A1 - Verschlussvorrichtung für geschlossene behältnisse aus kunststofffolie - Google Patents

Verschlussvorrichtung für geschlossene behältnisse aus kunststofffolie

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Publication number
EP1924506A1
EP1924506A1 EP06775184A EP06775184A EP1924506A1 EP 1924506 A1 EP1924506 A1 EP 1924506A1 EP 06775184 A EP06775184 A EP 06775184A EP 06775184 A EP06775184 A EP 06775184A EP 1924506 A1 EP1924506 A1 EP 1924506A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tooth
closure device
edge
cutting
screw cap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP06775184A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1924506B1 (de
Inventor
Clarence P. Feldmann
Ron Berman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Syntegon Pouch Systems AG
Original Assignee
Saddlesprings Beverage Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saddlesprings Beverage Co Inc filed Critical Saddlesprings Beverage Co Inc
Publication of EP1924506A1 publication Critical patent/EP1924506A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1924506B1 publication Critical patent/EP1924506B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D5/00—Rigid or semi-rigid containers of polygonal cross-section, e.g. boxes, cartons or trays, formed by folding or erecting one or more blanks made of paper
    • B65D5/42—Details of containers or of foldable or erectable container blanks
    • B65D5/72—Contents-dispensing means
    • B65D5/74—Spouts
    • B65D5/746—Spouts formed separately from the container
    • B65D5/747—Spouts formed separately from the container with means for piercing or cutting the container wall or a membrane connected to said wall
    • B65D5/748—Spouts formed separately from the container with means for piercing or cutting the container wall or a membrane connected to said wall a major part of the container wall or membrane being left inside the container after the opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D5/00—Rigid or semi-rigid containers of polygonal cross-section, e.g. boxes, cartons or trays, formed by folding or erecting one or more blanks made of paper
    • B65D5/42—Details of containers or of foldable or erectable container blanks
    • B65D5/72—Contents-dispensing means
    • B65D5/74—Spouts

Definitions

  • the present invention relates to an attachable over a point of a closed container closure device made of plastic, consisting of a bung-shaped base with cylindrical spout which is connected to the container or connectable, and a screw cap which can be screwed onto the lower part, and a cylindrical piercer, the is open on both sides in the axial direction and is slidably mounted in the lower part, wherein in the screw cap entrainment means are the screw on the initial unscrewing movement of the screw the piercing screw down, the piercer is equipped with at least one cutting element.
  • Closure devices of the type mentioned above are known in numerous embodiments from various documents and available on the market. Of the oldest documents describing such a closure device of the type mentioned at the outset, this US-A
  • the cutting element is formed in the mentioned embodiment according to US-A-5, 020, 690 from a plurality of teeth.
  • absolutely comparable is a solution which is known from US-A-5,141,133.
  • the cutting element consists of a continuous circumferential, gapless series of adjacent teeth, so that the piercing has practically the shape of an annular saw blade.
  • This solution which is known from US-A-5, 141, 133, but otherwise has the same drive system as the previously described embodiment according to US-A-5,020,690. Consequently, in all of the aforementioned documents, the piercers have a pure axial translational motion without any rotation. That is, the piercer is literally pushed through the packaging material that makes up the container.
  • closure devices of the aforementioned type have been realized in which the piercer is no longer in a pure translatory movement was driven, but as mentioned above, the piercer was now moved downwards helically.
  • corresponding entrainment means were provided in the screw cap, which act together with appropriately acting entrainment means in the piercer.
  • Solutions of this type are known, for example, from documents US-A-5, 297, 696, US-A-5,482,176 and US-A-5,960,992. Of course, all these solutions also demanded a pre-punching of the film material from which the container is made, and also in these solutions, the cutting means were always realized as a continuous wreath of teeth.
  • JP-A-11-171233 proposes a solution with a plurality of teeth, all of which are arranged at different heights. This reduces the force required to cut through the film.
  • packaging material which as mentioned consists of mixtures of different materials and in particular contains a large proportion of paper and cardboard.
  • packaging material has a corresponding strength, which is desirable in certain cases, but in cases where in particular the waste volume is to be reduced, as well as other properties not to be detailed here are to be achieved, is packaging material, which is essentially only a plastic film and only has one or more additional barrier layers of other materials, these barrier layers in the range of several microns in thickness, for such materials, all previously known closure devices are completely unsuitable.
  • a closure device which is characterized characterized in that three cutting elements are arranged distributed over the circumference of the lower edge, wherein the cutting elements are teeth and the distance between the tips of the first tooth to the second tooth on the circumference of the large X and the distance of the tip of the second tooth to the third tooth the Grosse Y, while the distance of the tips of the third tooth to the first tooth is Z, and each having a circumferential stiffening shoulder associated therewith, wherein the stiffening shoulder on two teeth in the cutting rotational direction advances the tooth following a third tooth in the cutting direction of that tooth is arranged, each shoulder with the associated tooth is designed to merge into each other, and further that the tips of all three teeth at the same height are spaced from the lower edge and that the closed, openable container is made of a single or multi-layer plastic film.
  • Figure 1 is a plan view of the closure device from below on the bung-shaped lower part, with completely screwed through piercer;
  • Figure 2 is a three-dimensional view of
  • Screw cap with partially unscrewed piercer
  • Figure 3 shows the same closure device in the view as in Figure 2 with completely unscrewed to the position of use fürstosser.
  • FIG. 4 shows a schematic view of the penetrator in its development, for
  • Top surface 40 has, on the underside of an annular wall 43 is formed, in turn, on its inside, ie for Directed center toward, driver elements 44 which cooperate with corresponding ratchet-shaped driver elements on the piercer.
  • this piercing device is equipped with a screw cap which corresponds at least with regard to its functional parts to the embodiment according to the screw cap in WO 03/002419.
  • the closure device which is denoted overall by 1 additionally comprises two further parts, namely a bung-shaped lower part 2 and a cylindrical piercing body 3 mounted thereon in a screw-binding manner the use situation of three separate elements, wherein the screw cap, although only hinted, in the figure 1 present with the reference numeral 4 is designated.
  • the assembled closure device 1 can be seen from below with a view of the bung-shaped lower part 2, wherein the cylindrical piercing body 3 is shown in the completely screwed-in position.
  • the screw cap would be seen here with a view of the inside of the top surface 41, and the driver elements, which are radially inwardly resilient post, are designated 42.
  • These driver elements 42 are designed so that they
  • the screw cap 4 take the piercer 3, wherein the piercing 3 is placed in a screwing, in which the piercing 3 is moved from the bung-shaped lower part 2 toward the container, and the piercer 3 thus cuts through the film of the package.
  • This Aufrachubides is shown by the arrow F.
  • the screw cap 4 When rotated in the opposite direction, the screw cap 4 is closed.
  • the piercer 3 is moved to an end position, as shown in FIG.
  • the bung-shaped lower part 2 has two main components, which are integrally connected to each other made in one piece, namely a cylindrical tube section 20, which forms the Ausgussspund, and a connecting flange 22 arranged thereon at the end.
  • the connecting flange 22 serves the adhesive or Welded connection of the closure device 1 with the packaging, not shown here, which consists of a single or multi-layer plastic film as already mentioned. If the bung-shaped lower part 2 is to be welded to the packaging, the underside 25 can be provided with energy-guiding ribs 26, which are shown here only hinted at in FIG.
  • the terminal connecting flange 22 may be provided with an optional orientation notch 23, which is shown in FIGS. 1 and 3 only.
  • the optional orientation notch 23 merely serves as an orientation aid in a mounting device. Thanks to the orientation notch 23, a positioning that can be brought radially into a specific angular position is thus possible. Depending on the design of the mounting device, this may be advantageous, but by no means must be present.
  • the cylindrical tube section 20 or the pouring spout has an external thread 21 arranged on its cylindrical outer surface, which serves for connection to the screw cap 4.
  • This external thread is preferably designed as a fine thread, so that the screw cap can be pressed directly into the assembly without screwing, the here not apparent internal thread of the screw cap, which can be ratcheted together with the external thread 21 on the spout 20 ratchet.
  • the cylindrical pipe section 20 also has a Internal thread 24, which is designed only hinted in the figure 1 as a double-threaded inner thread. It does not matter to the invention whether this internal thread 24 is designed to be catchy or more continuous.
  • the cylindrical piercer 3 has a cylindrical tube section 30 which is completely open on both sides.
  • the cylindrical tube section 30 has an external thread 31, which cooperates with the internal thread 24 in the cylindrical tube section 20, the spout.
  • the piercing 3 is drawn in its lowermost position, so that the internal thread 24 in Ausgussspund 20 can be seen.
  • the piercer 3 has an annular casing wall 32, the lower end face 33 forms as a mounting surface for the integrally formed thereon three cutting elements 34,35,36.
  • the cutting elements 34,35,36 are thus integrally formed over the end face 33 with the jacket wall 32 of the cylindrical pipe section 30.
  • the three cutting elements each have a tooth.
  • the cutting element 34 has a tooth 340, the cutting element 35 a tooth 341, and the third cutting element 36 a tooth 342. Also in the figure 3, the screwing-on direction with the arrow F is shown. Every tooth 340-342 has a tip.
  • the tips 343 of the tooth 340 and the tip 344 of the tooth 341 are configured as perforating tips, while the tip 345 of the tooth 342 is designed both as a perforating tip or, as shown here, as a pressure tip 345.
  • All tips 343-345 lie in one plane and are thus all at the same distance from the lower end face 33 of the jacket wall 32 located away. This ensures that in a Aufschraubterrorism, ie in the direction of arrow F, in which the closure is opened or removed the screw cap 4 and the cylindrical piercing 3 moves in the direction of the container, come to rest simultaneously on the film of the package. In this case, a tension of the film to be cut is thus effected in a first step. Only when this tension is built up, then at least with the two perforation tips 343 and 344 is a perforation of the film.
  • Each tooth 340-342 has a corresponding cutting edge 346-348. The cutting edges 346-348 are arranged to act upon rotation in the direction of the arrow F.
  • each tooth 340-342 is associated with a stiffening shoulder 350-352.
  • the two stiffening shoulders 350 and 351 are arranged in the cutting direction of the corresponding associated teeth 340 and 341 trailing, while the stiffening shoulder 352 is arranged in the cutting direction leading the corresponding tooth 342.
  • the leading stiffening shoulder 352 is especially extended.
  • the stiffening shoulders 350-352 serve to reinforce the teeth 340-342 so that they do not fold over when building the tension on the film to be cut.
  • the tooth 342 which has a further function as described below, should absorb more forces, the corresponding reinforcing shoulder 352 is made longer.
  • the distance between the first tooth 340 and the second tooth 341 is the distance X
  • the distance between the second tooth 341 and the third tooth 342 is the distance Y
  • this is not mandatory, but merely represents an optimization question, which essentially depends on the choice of material.
  • the piercer 3 has on its inner surface located toward the center two driving edges 37 and 38 which cooperate with the driver elements 42.
  • one of the two Mitauerkanten 37 laid so that it is aligned with the tip 343 of the cutting elements 34.
  • These driving edges form a thickening in the radial direction and stiffen the tooth accordingly, so that it is stiffened against deformation.
  • the second driver edge 38 is located in the piercer 3 approximately diametrically opposite the first driver edge 37.
  • gaps 360 are preferably all the same size. This facilitates the intervention of corresponding fingers of a mounting device, but have no influence on the actual cutting function of the piercing device.
  • the inclinations of the cutting edges 346-348 may be different.
  • the cutting edges 346 and 347 are made equal in inclination, while the shortened cutting edge 348 of the cutting element 36 takes a flatter course.
  • Each of the tips 343-345 thus has a respective cutting edge 346-348, while the edges remote from the cutting edge are referred to as trailing edges.
  • the angle which the respective cutting edge and the associated trailing edge enclose with each other at the corresponding tip is designated by a.
  • this angle is less than 150 °.
  • the angle ⁇ is 90 °. Again, this is not a compulsory rule, but only an experimentally determined preferred size.
  • the underside 25 of the flange 22 may be provided with energy-conducting ribs 26.
  • these power-conducting ribs 26, which are an embodiment of energy-conducting means can be configured differently.
  • two embodiments are particularly suitable, namely on the one hand those in which these energy directing means are formed from perpendicular projecting from the flange ribs, which are arranged either radially outwardly from the inside out or concentric.
  • these two versions can also be combined.
  • the innermost energy guide rib will be arranged approximately in alignment with the inner edge of the discharge opening of the bung-shaped lower part.

Description

Verschlussvorrichtung für geschlossene Behältnisse aus Kunststofffolie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine über einer Stelle eines geschlossenen Behältnisses anbringbare Verschlussvorrichtung aus Kunststoff, bestehend aus einem spundförmigen Unterteil mit zylindrischem Ausgussstutzen der mit dem Behältnis verbunden oder verbindbar ist, und einer Schraubkappe, die auf den Unterteil aufschraubbar ist, sowie einem zylindrischen Durchstosser, der in axialer Richtung beidseitig offen ist und im Unterteil verschiebbar gelagert ist, wobei in der Schraubkappe Mitnehmermittel vorhanden sind, die bei der erstmaligen Abschraubbewegung der Schraubkappe den Durchstosser schraubenförmig nach unten bewegen, wobei der Durchstosser mit mindestens einem Schneidelement ausgerüstet ist.
Verschlussvorrichtungen der eingangs genannten Art sind in zahlreichen Ausführungsformen aus verschiedenen Dokumenten und als auf dem Markt erhältlich bekannt. Von den ältesten Dokumenten, die eine solche Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art beschreiben, wird diesseits die US-A-
- i - 5,020,690 angesehen. Dieses Dokument beschreibt eine Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art, welche sich hiervon lediglich dadurch unterscheidet, dass das Mitnehmermittel in der Schraubkappe lediglich zur Ausübung einer in axialer Richtung verlaufenden Bewegung des Durchstossers dient . Entsprechend führt somit auch der Durchstosser 3 keine schraubenförmige Bewegung durch, sondern übt entsprechend der Wirkung der Mitnehmermittel ebenfalls nur eine axiale translatorische Wirkung aus . Die zur Erzielung einer Schraubbewegung erforderliche Rotation wird entsprechend verhindert durch Nocken am Durchstosser, die an entsprechenden Führungen im spundförmigen Unterteil, nämlich in dessen Ausgussstutzen, angeordnet sind.
Das Schneidelement ist bei der erwähnten Ausführungsform gemäss der US-A-5, 020, 690 aus einer Vielzahl von Zähnen gebildet. Absolut vergleichbar ist eine Lösung, welche aus der US-A-5, 141,133 bekannt ist. Hier besteht das Schneidelement aus einer durchgehenden umlaufenden, lückenlosen Reihe von aneinander grenzenden Zähnen, so dass der Durchstosser praktisch die Gestalt eines ringförmigen Sägeblattes hat. Diese Lösung, welche aus der US-A-5, 141, 133 bekannt ist, besitzt aber ansonsten dasselbe Antriebssystem wie die zuvor beschriebene Ausführung gemäss der US-A- 5,020,690. In allen zuvor genannten Dokumenten haben die Durchstosser folglich eine reine axiale translatorische Bewegung ohne jegliche Rotation. Das heisst, der Durchstosser wird wortwörtlich durch das Verpackungsmaterial, aus dem das Behältnis besteht, hindurch gestossen. Hierzu muss man wissen, dass alle Verschlussvorrichtungen bis heute, welche der eingangs genannten Bauart entsprechen, auf Behältnissen angebracht worden sind, die aus einem mehrlagigen Material hergestellt sind und im Wesentlichen aus Papier und/oder Karton bestehen mit zusätzlichen ausserordentlich dünnen Schichten aus Kunststoff und/oder Aluminium. Die Schneidelemente, die wie bereits erwähnt im Wesentlichen aus einer Vielzahl von Zähnen bestehen, konnten mit ihren Spitzen lediglich eine Perforation vornehmen. Damit entsprechende Verschlüsse überhaupt funktionsfähig waren, mussten die Behältnisse eine Teilstanzung oder -prägung aufweisen, durch die das Verpackungsmaterial bereits stark geschwächt wurde. Eine solche Vorstanzung bedeutet, dass der zylindrische Ausgussstutzen des spundförmigen Unterteiles möglichst exakt deckend über dieser Vorstanzung angebracht werden muss . Dies ist technisch ausgesprochen schwierig, insbesondere da die Anbringung des spundförmigen Unterteils nicht mechanisch verbunden exakt platziert sein kann, sondern vielmehr, weil der spundförmige Unterteil auf die Verpackung aufgeklebt werden muss, ist praktisch zwangsläufig bei den erforderlichen Herstellgeschwindigkeiten eine Abweichung vorhanden. Entsprechend wurden die Masse so ausgelegt, dass eine gewisse Toleranz zulässig ist. So wird entsprechend die Vorstanzung etwas kleiner dimensioniert als der lichte Durchmesser des zylindrischen Ausgussstutzens. Trotz dieser Vorsichtsmassnahmen war die Ausschussrate bei Verschlüssen dieser Bauart ausserordentlich hoch. Nicht nur die zwangsläufig kaum realisierbare Genauigkeit, die nicht eingehalten werden konnte, verursachte diese Ausschüsse, sondern auch das Problem der entsprechenden Klebstoffdosierung, um den spundförmigen Unterteil auf die Folie zu kleben, verursachte diese Ausschüsse. Bereits geringfügige Übermengen an Klebstoff führen dazu, dass beim Aufdrucken der Klebstoff auch teilweise zum Zentrum hin gequetscht wird und dieser Klebstoff somit genau in den Bereich der Vorstanzung gelangt . So bald der Klebstoff ausgehärtet ist, ist eine korrekte und einwandfreie Durchtrennung des Verpackungsmaterials mittels dem Durchstosser nicht mehr realisierbar. Logischerweise ergibt sich auch ein Problem, wenn zu wenig Klebstoff verwendet wird, weil dann die Haftung des spundförmigen Unterteils am folienartigen Verpackungsmaterial ungenügend ist und beim Aufdrehen der Durchstosser praktisch nur die Folie des Verpackungsmaterials vom Flansch des Ausgussstutzens abgestossen hat .
Nachdem dieses Problem erkannt worden ist, sind Verschlussvorrichtungen der eingangs genannten Art realisiert worden, bei denen der Durchstosser nicht mehr in einer rein translatorischen Bewegung vorangetrieben wurde, sondern wie eingangs erwähnt wurde der Durchstosser nun schraubenförmig nach unten bewegt . Hierzu wurden in der Schraubkappe entsprechende Mitnehmermittel vorgesehen, die mit entsprechend zusammen wirkenden Mitnehmermitteln im Durchstosser zusammen wirken. Lösungen dieser Art sind beispielsweise aus den Dokumenten US-A-5 , 297, 696, US-A- 5,482,176 und der US-A-5, 960, 992 bekannt. All diese Lösungen verlangten aber selbstverständlich auch weiterhin eine Vorstanzung des Folienmaterials, aus dem das Behältnis besteht, und zudem waren auch bei diesen Lösungen die Schneidmittel immer als durchgehender Kranz von Zähnen realisiert. Dank der nun erfolgten Schraubbewegung führten diese Zähne praktisch eine Sägetätigkeit durch. Hinzu kommt, dass eine gewisse exzentrische Anbringung der Verschlussvorrichtung relativ zur Vorstanzung weniger pragmatisch war, da der Zähnekranz bei der Exzentrizität meist mindestens einmal, üblicherweise jedoch zweimal die Vorstanzung kreuzt und somit mindestens ein Zahn hier eindringen kann und dabei die Perforation der Kunststofffolienlage vornehmen kann. Da der Kunststoff eingebettet ist, kann dieser sich auch nicht mehr ausdehnen als gerade in den schmalen schlitzförmigen Bereich der Vorstanzung, die lediglich einige Hundertstelmillimeter beträgt. Die Zähne konnten somit einerseits die Papier/Kartonschichten sägeartig durchtrennen und so bald die Zähne auf die Kunststofffolie traten, diese perforieren. Dabei war die Vielzahl der Zähne vorteilhaft betrachtet worden, da dadurch eine Vielzahl von Perforationen entstehen.
Tatsächlich hat man jedoch festgestellt, dass eine Mehrzahl von Perforationen an sich keinen Vorteil ergibt. Vielmehr hat sich gezeigt, dass eine Vielzahl von Zähnen automatisch dazu führt, dass diese Zähne relativ schwach sein müssen. Während dies für die Perforation an sich kaum relevant ist, so lange die Zähne scharf sind, hat es sich aber gezeigt, dass das sägeartige Durchtrennen der wesentlich dickeren Hauptschichten aus Papier und Karton dazu führt, dass diese Zähne einerseits weniger scharf und andererseits mit Fasern umgeben sind, was dieselbe Wirkung hat, nämlich eine geringere Perforationsfähigkeit.
Aus dieser Erkenntnis heraus sind entsprechend Weiterentwicklungen getätigt worden, bei denen einerseits die Zahl der Zähne reduziert und andererseits die Form der Zähne unterschiedlich gestaltet wurde. So ist beispielsweise aus der EP-A-I '415 ' 926 eine Lösung mit lauter gleich hohen, jedoch ungleichmässig über den Umfang verteilten Zähnen bekannt. Schliesslich wird gemäss der US-A-6, 279, 779 eine Verschlussvorrichtung mit einem Durchstosser offenbart, der lediglich noch einen einzigen Zahn aufweist . Dieser Zahn ist entsprechend stark gestaltet und weist verschiedene Flächen auf mit unterschiedlicher Wirkung. So weist der Zahn einen scharfkantigen eckigen Bereich auf, welcher der Perforation dient, sowie einen Schneidbereich. Dank seiner entsprechenden Dicke hat er gleichzeitig auch eine Abweisfunktion, wobei jedoch diese Abweisfunktion durch einen separaten Verdränger realisiert ist, der ebenfalls am Durchstosser angeordnet ist. Die Ein-Zahn-Version hat sich eindeutig nicht bewährt. Die Abläufe des Durchtrennens des Kartons, des Perforierens des Kunststofffolienanteiles und des Schneidens des gesamten Materiales und schliesslich das Wegklappen des ausgeschnittenen Teiles haben sich nicht in einem einzigen Element optimieren lassen.
Die bereits früher ausführlich beschriebenen Dokumente, welche Verschlussvorrichtungen mit einem zylindrischen Durchstosser zeigen, bei denen der gesamte untere Durchstosserrand mit einer Vielzahl von gleich hohen Zähnen versehen ist, führten dazu, dass praktisch auch alle Zähne gleichzeitig auf die zu durchstossende Folie gelangen. Damit wird aber die aufzuwendende Kraft zur Durchtrennung der Kunststofffolien enorm erhöht. Die Elastizität der Folie führt daher leider nicht zum gewünschten Effekt, dass beim Auftreffen der Zähne die Perforation praktisch gleich dem Berühren einer Seifenblase durchtrennt wird. Um den erwähnten negativen Effekt zu vermeiden, schlägt die JP-A-11-171233 eine Lösung mit einer Mehrzahl von Zähnen vor, die allesamt auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Damit wird die erforderliche Kraft zur Durchtrennung der Folie reduziert. Wie bereits eingangs erwähnt, sind alle bisher bekannten und auf dem Markt erhältlichen Verschlussvorrichtungen der eingangs genannten Art konstruktiv für ein Verpackungsmaterial konzipiert, welches wie erwähnt aus Mischungen unterschiedlichster Materialien besteht und insbesondere einen grossen Anteil an Papier und Karton enthält. Solches Verpackungsmaterial weist eine entsprechende Festigkeit auf, die in gewissen Fällen erwünscht ist, jedoch in Fällen, in denen insbesondere das Abfallvolumen vermindert werden soll, sowie andere hier nicht detailliert auszuführenden Eigenschaften erzielt werden sollen, eignet sich Verpackungsmaterial, das im Wesentlichen nur aus einer Kunststofffolie besteht und lediglich eine oder mehrere zusätzliche Sperrschichten aus anderen Materialien besitzt, wobei diese Sperrschichten im Bereich von mehreren μ in der Dicke betragen, für solche Materialien sind alle bisher bekannten Verschlussvorrichtungen vollständig ungeeignet .
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche unter Meidung der vorbekannten Probleme speziell für Weichverpackungen geeignet ist, die praktisch aus einer einzigen Kunststofffolie mit oder ohne Sperrschichten bestehen.
Diese Aufgabe löst eine Verschlussvorrichtung gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1, die sich dadurch auszeichnet, dass drei Schneidelemente über den Umfang des unteren Randes verteilt angeordnet sind, wobei die Schneidelemente Zähne sind und der Abstand der Spitzen des ersten Zahnes zum zweiten Zahn am Umfang die Grosse X hat und der Abstand der Spitze des zweiten Zahnes zum dritten Zahn die Grosse Y hat, während der Abstand der Spitzen des dritten Zahnes zum ersten Zahn Z beträgt, und dass jedem eine in Umfangrichtung verlaufende Versteifungsschulter zugeordnet ist, wobei die Versteifungsschulter an zwei Zähnen in schneidender Drehrichtung dem Zahn nachfolgend an einem dritten Zahn in schneidender Richtung diesem Zahn vorlaufend angeordnet ist, wobei jede Schulter mit dem zugeordneten Zahn ineinander übergehend gestaltet ist, und dass ferner die Spitzen aller drei Zähne auf derselben Höhe distanziert zum unteren Rand angeordnet sind und dass das geschlossene, zu öffnende Behältnis aus einer ein- oder mehrlagigen Kunststofffolie gefertigt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Erfindungs- gegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt und deren Bedeutung geht aus der nachfolgenden Beschreibung hervor .
In der anliegenden Zeichnung ist ein einziges, bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes detailliert dargestellt und an Hand der nachfolgenden Beschreibung erläutert . Es zeigt : Figur 1 eine Aufsicht auf die Verschlussvorrichtung von unten auf den spundförmigen Unterteil, mit darin vollständig eingeschraubtem Durchstosser;
Figur 2 eine dreidimensionale Ansicht der
Verschlussvorrichtung unter Weglassung der
Schraubkappe, bei teilweise ausgeschraubtem Durchstosser und
Figur 3 dieselbe Verschlussvorrichtung in der Ansicht wie in Figur 2 mit vollständig bis zur Gebrauchslage ausgeschraubtem Durchstosser.
Figur 4 zeigt schliesslich eine schematische Ansicht des Durchstossers in seiner Abwicklung, zur
Verdeutlichung der erfindungsgemässen Anordnung der drei Schneidelemente .
In der anliegenden Zeichnung ist wie bereits erwähnt ein einziges, bevorzugtes Ausführungsmodell dargestellt, wobei die hier für die Erfindung keine neue Gesichtspunkte ergebende Schraubkappe weggelassen worden ist . Bezüglich der
Ausgestaltung der Schraubkappe wird ausdrücklich auf die
Publikation WO 03/002419 verwiesen, in der eine Schraubkappe gezeigt ist, welche die Bezugszahl 4 aufweist und eine
Deckfläche 40 besitzt, an deren Unterseite eine Ringwand 43 angeformt ist, die wiederum auf ihrer Innenseite, d.h. zum Zentrum hin gerichtet, Mitnehmerelemente 44 aufweist, die mit entsprechenden ratschenförmigen Mitnehmerelementen am Durchstosser zusammen wirken. Für die vorliegende Erfindung, die sich im Wesentlichen auf die besondere Ausgestaltung des Durchstossers bezieht, wird somit davon ausgegangen, dass dieser Durchstosser mit einer Schraubkappe ausgerüstet ist, welche mindestens bezüglich ihrer funktionalen Teile der Ausführung gemäss der Schraubkappe in der WO 03/002419 entspricht .
Neben der Schraubkappe, die wie bereits erwähnt hier nicht dargestellt ist, umfasst die Verschlussvorrichtung, die insgesamt mit 1 bezeichnet wird, zusätzlich zwei weitere Teile, nämlich einen spundförmigen Unterteil 2 und einen darin schraubverbindlich lagernden zylindrischen Durchstosser 3. Die erfindungsgemässe Verschlussvorrichtung 1 besteht somit in der Benutzungslage aus drei gesonderten Elementen, wobei die Schraubkappe, obwohl nur andeutungsweise, in der Figur 1 vorhanden mit der Bezugszahl 4 bezeichnet ist . In der Figur 1 ist die montierte Verschlussvorrichtung 1 von unten mit Sicht auf den spundförmigen Unterteil 2 erkennbar, wobei der zylindrische Durchstosser 3 in der vollständig eingeschraubten Position dargestellt ist . Die Schraubkappe wäre hier mit Blick auf die Innenseite der Deckfläche 41 erkennbar, und deren Mitnehmerelemente, welche radial nach innen federnde Pfosten sind, sind mit 42 bezeichnet. Diese Mitnehmerelemente 42 sind so gestaltet, dass sie beim
- Ii - Aufschrauben der Schraubkappe 4 den Durchstosser 3 mitnehmen, wobei der Durchstosser 3 in eine Schraubbewegung versetzt wird, bei der der Durchstosser 3 aus dem spundförmigen Unterteil 2 in Richtung zum Behältnis hin bewegt wird, und der Durchstosser 3 damit die Folie der Verpackung durchtrennt . Diese AufSchraubrichtung ist mit dem Pfeil F dargestellt. Bei Drehung in die Gegenrichtung wird die Schraubkappe 4 geschlossen. Bei der erstmaligen Öffnung, bei der die Schraubkappe 4 in Richtung F gedreht wird, wird der Durchstosser 3 bis in eine Endlage bewegt, wie sie in der Figur 3 dargestellt ist. In jener Position sind dann die Mitnehmer 42 der Schraubkappe 4 nicht mehr mit dem Durchstosser 3 in Wirkverbindung, sodass der Durchstosser 3 in der Endlage verbleibt, wenn danach die Schraubkappe 4 in Gegenrichtung zum Pfeil F zurückgedreht wird. Nach der erstmaligen Betätigung der Verschlussvorrichtung 1 funktioniert diese wie ein gewöhnlicher Schraubverschluss auf einem spundförmigen Ausguss.
Bezüglich den nachfolgenden Erläuterungen, die sich auf den spundförmigen Unterteil 2 beziehen, wird insbesondere auf die Figuren 1 und 2 verwiesen. Der spundförmige Unterteil 2 weist zwei Hauptbestandteile auf, die integral miteinander verbunden einteilig hergestellt sind, nämlich einen zylindrischen Rohrabschnitt 20, der den Ausgussspund bildet, und einen daran endständig angeordneten Verbindungsflansch 22. Der Verbindungsflansch 22 dient der Kleb- oder Schweissverbindung der Verschlussvorrichtung 1 mit der hier nicht dargestellten Verpackung, die wie bereits erwähnt aus einer ein- oder mehrlagigen Kunststofffolie besteht. Falls der spundförmige Unterteil 2 mit der Verpackung schweissverbunden werden soll, kann die Unterseite 25 mit Energieleitrippen 26 versehen sein, die hier lediglich andeutungsweise in der Figur 1 eingezeichnet sind. Ferner kann der endständige Verbindungsflansch 22 mit einer optionalen Orientierungskerbe 23 versehen sein, die lediglich in den Figuren 1 und 3 eingezeichnet ist . Die optionale Orientierungskerbe 23 dient lediglich als Orientierungshilfe in einer Montagevorrichtung. Dank der Orientierungskerbe 23 ist somit eine radial in eine bestimmten Winkellage bringbare Positionierung möglich. Je nach Ausgestaltung der Montagevorrichtung kann dies vorteilhaft sein, muss aber keineswegs zwingend vorhanden sein.
Der zylindrische Rohrabschnitt 20 bzw. der Ausgussspund weist ein auf seiner zylindrischen Aussenfläche angeordnetes Aussengewinde 21 auf, welches zur Verbindung mit der Schraubkappe 4 dient . Dieses Aussengewinde wird vorzugsweise als Feingewinde gestaltet, damit die Schraubkappe in der Montage ohne Schraubbewegung direkt aufgedrückt werden kann, wobei das hier nicht ersichtliche Innengewinde der Schraubkappe, welches mit dem Aussengewinde 21 auf dem Ausgussspund 20 ratschenförmig übereinander geschoben werden kann. Der zylindrische Rohrabschnitt 20 besitzt ferner ein Innengewinde 24, welches lediglich in der Figur 1 andeutungsweise erkennbar als zweigängiges Innengewinde ausgestaltet ist . Hierbei spielt es für die Erfindung keine Rolle, ob dieses Innengewinde 24 eingängig oder mehrgängig gestaltet ist.
Die besonders erfindungswesentlichen Elemente sind am Durchstosser 3 erkennbar, und zu deren Beschreibung und Erläuterung wird insbesondere auf die Figuren 3 und 4 verwiesen. Der zylindrische Durchstosser 3 weist einen zylindrischen Rohrabschnitt 30 auf, der beidseitig vollständig offen ist. Der zylindrische Rohrabschnitt 30 hat ein Aussengewinde 31, welches mit dem Innengewinde 24 im zylindrischen Rohrabschnitt 20, dem Ausgussspund zusammenwirkt . In der Figur 3 ist der Durchstosser 3 in seiner untersten Lage gezeichnet, so dass das Innengewinde 24 im Ausgussspund 20 ersichtlich ist. Der Durchstosser 3 besitzt eine ringförmige Mantelwand 32, dessen untere Stirnfläche 33 als Aufbaufläche für die daran einstückig angeformten drei Schneidelemente 34,35,36 bildet. Die Schneidelemente 34,35,36 sind somit einstückig über die Stirnfläche 33 mit der Mantelwand 32 des zylindrischen Rohrabschnittes 30 geformt. Die drei Schneidelemente besitzen je einen Zahn. Das Schneidelement 34 besitzt einen Zahn 340, das Schneidelement 35 einen Zahn 341, und das dritte Schneidelement 36 einen Zahn 342. Auch in der Figur 3 ist die Aufschraubrichtung mit dem Pfeil F dargestellt. Jeder Zahn 340-342 besitzt eine Spitze. Hierbei sind die Spitzen 343 des Zahnes 340 sowie die Spitze 344 des Zahnes 341 als Perforierspitzen ausgestaltet, während die Spitze 345 des Zahnes 342 sowohl als Perforierspitze oder wie hier dargestellt als Andruckspitze 345 ausgestaltet ist. Sämtliche Spitzen 343-345 liegen in einer Ebene und sind somit allesamtgleich weit von der unteren Stirnfläche 33 der Mantelwand 32 entfernt gelegen. Hiermit wird sichergestellt, dass bei einer Aufschraubbewegung, d.h. in Richtung des Pfeiles F, in dem der Verschluss geöffnet wird bzw. die Schraubkappe 4 entfernt und der zylindrische Durchstosser 3 in Richtung des Behältnisses sich bewegt, gleichzeitig auf die Folie der Verpackung aufzuliegen kommen. Hierbei erfolgt somit in einem ersten Schritt eine Spannung der zu durchtrennenden Folie. Erst wenn diese Spannung aufgebaut ist, erfolgt dann zumindest mit den beiden Perforierspitzen 343 und 344 eine Perforation der Folie. Jeder Zahn 340-342 weist eine entsprechende Schneidkante 346-348. Die Schneidkanten 346-348 sind so angeordnet, dass sie bei Drehung in Richtung des Pfeiles F wirksam werden. Während die Schneidkante 346 des Zahnes 340 sowie die Schneidkante 347 des Zahnes 341 jeweils von der entsprechenden Spitze 343 bzw. 344 zur unteren Stirnfläche 33 des zylindrischen Rohrabschnittes 30 verlaufen, verläuft die Schneidkante 348 verkürzt als Schneidkante von dessen Spitze 345 bis zur einer noch zu beschreibenden Versteifungsschulter . Jedem Zahn 340-342 ist eine Versteifungsschulter 350-352 zugeordnet. Die beiden Versteifungsschultern 350 und 351 sind in schneidender Richtung den entsprechenden zugeordneten Zähnen 340 und 341 nachlaufend angeordnet, während die Versteifungsschulter 352 in schneidender Richtung dem entsprechenden Zahn 342 vorlaufend angeordnet ist. Die vorlaufende Versteifungsschulter 352 ist insbesondere auch noch verlängert. Die Versteifungsschultern 350-352 dienen dazu, die Zähne 340-342 so zu verstärken, dass sie beim Aufbau der Spannung auf die zu durchtrennende Folie nicht umklappen. Da insbesondere der Zahn 342, der wie nachfolgend noch beschrieben eine weitere Funktion aufweist, vermehrt Kräfte aufnehmen sollte, ist die entsprechende Versteifungsschulter 352 länger ausgestaltet.
Wie aus der Abwicklung in der Figur 4 ersichtlich, beträgt die Distanz zwischen dem ersten Zahn 340 zum zweiten Zahn 341 die Distanz X, während die Distanz zwischen dem zweiten Zahn 341 und dem dritten Zahn 342 die Distanz Y aufweist, und schliesslich bildet die Distanz zwischen dem dritten Zahn 342 und dem ersten Zahn 340 die Distanz Z. Hierbei ist ersichtlich, dass die Distanzen X und Y kürzer sind als die Distanz Z. Damit soll sichergestellt werden, dass insbesondere die Schneidelemente 34 und 35 die Hauptschneidtätigkeit ausüben, während das Schneidelement 36 eine Schneid- und Verdrängungstätigkeit ausübt. Prinzipiell ist es möglich, insbesondere die Distanzen X und Y in der Grösse gleich zu gestalten. Dies ist jedoch nicht zwingend, sondern stellt lediglich eine Optimierungsfrage dar, welche im Wesentlichen mit der Materialwahl zusammen hängt.
Der Durchstosser 3 weist an seiner zum Zentrum hin gelegenen Innenfläche zwei Mitnehmerkanten 37 und 38 auf, die mit den Mitnehmerelementen 42 zusammen wirken. Bevorzugterweise wird man eine der beiden Mitnehmerkanten 37 so verlegen, dass diese mit der Spitze 343 einer der Schneidelemente 34 fluchtet . Diese Mitnehmerkanten bilden eine Verdickung in radialer Richtung und versteifen entsprechend den Zahn, damit dieser gegenüber einer Verformung versteift ist. Die zweite Mitnehmerkante 38 liegt im Durchstosser 3 in etwa diametral der ersten Mitnehmerkante 37 gegenüber.
Zwischen jeweils zwei benachbarten Schneidelementen 34-36 verbleiben Lücken 360. Diese Lücken 360 sind bevorzugterweise alle gleich gross . Dies erleichtert das Eingreifen von entsprechenden Fingern einer Montagevorrichtung, haben aber auf die eigentliche Durchtrennungsfunktion des Durchstossers keinen Einfluss.
Auch die Neigungen der Schneidkanten 346-348 können unterschiedlich sein. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Schneidkanten 346 und 347 in der Neigung gleich gestaltet, während die verkürzte Schneidkante 348 des Schneidelementes 36 einen flacheren Verlauf nimmt. Von jeder Spitze 343-345 verlaufen somit jeweils eine Schneidkante 346-348, während die der Schneidkante abgelegenen Kanten als Nachlaufkanten bezeichnet werden. Der Winkel, den die jeweilige Schneidkante und die dazugehörige Nachlaufkante miteinander an der entsprechenden Spitze einschliessen, ist mit a bezeichnet. Bevorzugterweise beträgt dieser Winkel weniger als 150°. In einer bevorzugten Ausführungsform, insbesondere bei den Spitzen 343 und 344 wie hier dargestellt, beträgt der Winkel α 90°. Auch dies ist keine Zwangsvorschrift, sondern lediglich eine experimentell festgestellte bevorzugte Grosse.
Wie bereits erwähnt, kann die Unterseite 25 des Flansches 22 mit Energieleitrippen 26 versehen sein. Diese Energieleitrippen 26, die eine Ausführungsform von Energieleitmitteln sind, können selbstverständlich verschieden ausgestaltet sein. Auch hier haben Experimente gezeigt, dass zwei Ausführungsformen besonders geeignet sind, nämlich einerseits solche, bei denen diese Energieleitmittel aus senkrecht vom Flansch abstehenden Rippen geformt sind, die entweder radial von innen nach aussen fluchtend oder konzentrisch verlaufend angeordnet sind. Diese beiden Versionen lassen sich selbstverständlich auch kombinieren. Bei den konzentrisch angeordneten Energieleitrippen wird man mindestens die innerste Energieleitrippe annähernd fluchtend mit der Innenkante der Ausgussöffnung des spundförmigen Unterteiles anordnen. Bezugszeichenliste :
1 Verschlussvorrichtung
2 spundförmiger Unterteil 3 zylindrischer Durchstosser
4 Schraubkappe
41 Deckfläche
42 Mitnehmerelemente F Aufschraubrichtung 20 zylindrischer Rohrabschnitt, Ausgussspund
21 Aussengewinde zur Verbindung mit Schraubkappe 4
22 endständiger Verbindungsflansch
23 optionale Orientierungskerbe
24 zweigängiges Innengewinde 25 Unterseite
26 Energieleitrippen
30 zylindrischer Rohrabschnitt
31 Aussengewinde
32 Mantelwand des Durchstossers 33 untere Stirnfläche der Mantelwand
34-36 drei Schneidelemente
340-342 Zähne
343-345 Spitzen der Zähne
343,344 mit Perforierspitze 345 mit Andruckspitze
346-348 Schneidkante der Zähne
350-352 Versteifungsschultern 350,351 in schneidender Richtung nachlaufend
352 in schneidender Richtung vorlaufend
X Abstand zwischen Spitze 343 und 344
Y Abstand zwischen Spitze 344 und 345 Z Abstand zwischen Spitze 345 und 343
37,38 Mitnehmerkanten
360 Lücken
353-355 Nachlaufkanten a Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Eine über einer Stelle eines geschlossenen Behältnisses
(B) anbringbare Verschlussvorrichtung (1) aus Kunststoff, bestehend aus einem spundförmigen Unterteil (2) mit zylindrischem Ausgussspund (20) , der mit dem Behältnis verbunden oder verbindbar ist, und einer Schraubkappe
(4) , die auf den Unterteil (2) aufschraubbar ist, sowie einem zylindrischen Durchstosser (3) , der in axialer Richtung beidseitig offen ist und im Unterteil verschiebbar gelagert ist, wobei in der Schraubkappe (4) Mitnehmermittel (42) vorhanden sind, die bei der erstmaligen Abschraubbewegung der Schraubkappe (4) den Durchstosser (3) schraubenförmig nach unten bewegen, wobei der Durchstosser (3) mit mindestens einem Schneidelement (34-36) ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass drei Schneidelemente (34-36) über den Umfang des unteren Randes verteilt angeordnet sind, wobei die Schneidelemente (34-36) Zähne sind und der Abstand der Spitzen des ersten Zahnes (340) zum zweiten Zahn (341) am Umfang die Grosse X hat und der Abstand der Spitze des zweiten Zahnes (341) zum dritten Zahn (342) die Grosse Y hat, während der Abstand der Spitzen des dritten Zahnes (342) zum ersten Zahn (340) Z beträgt, und dass jedem eine in Umfangsrichtung verlaufende Versteifungsschulter zugeordnet ist, wobei die Versteifungsschulter an zwei Zähnen in schneidender Drehrichtung dem Zahn nachfolgend und an einem dritten Zahn in schneidender Richtung diesem Zahn vorlaufend angeordnet ist, wobei jede Schulter mit dem zugeordneten Zahn ineinander übergehend gestaltet ist und dass ferner die Spitzen aller drei Zähne auf derselben Höhe distanziert zum unteren Rand angeordnet sind und dass das geschlossene, zu öffnende Behältnis aus einer ein- oder mehrlagigen Kunststofffolie gefertigt ist.
2. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände X und Y gleich sind.
3. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei Einheiten von Zahn mit Schulter eine Lücke vorhanden ist.
4. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite aller drei Lücken gleich gross ist.
5. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahn eine Schneidekante und eine Nachlaufkante hat, wobei die beiden Kanten einen Winkel α von weniger als 150° einschliessen.
6. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α maximal 90° beträgt, wobei der Winkel α an einem Zahn kleiner als bei den beiden übrigen ist.
7. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Versteifungsschulter mindestens einem Drittel der Höhe des Zahnes vom unteren Rand des zylindrischen Durchstossers (3) bis zur Spitze des Zahnes und maximal zwei Dritteln dieser Höhe entspricht .
8. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zylindrischen Durchstosser (3) mindestens eine Mitnehmerkante (37,38) vorhanden ist, die mit Mitnehmermitteln (42) an der Schraubkappe (4) zusammenwirkt, wobei die Mitnehmerkante eine rampenförmige Gestalt hat und mit seiner Höhenausrichtung radial zur Durσhstosserachse gerichtet verläuft, während die Rampenkante parallel zur Durchstosserachse verläuft .
9. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mitnehmerkante (37) so gelegt ist, dass diese durch die Spitze (343) eines Zahnes (34) verläuft .
10. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spundförmige Unterteil (2) einen Flansch aufweist, der an seiner zum Behältnis hin gerichteten Fläche mit Energieleitmitteln versehen ist.
11. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieleitmittel senkrecht vom
Flansch abstehende Rippen sind, die bezüglich dem Zentrum radial fluchtend und/oder konzentrisch verlaufend angeordnet sind.
12. Verschlussvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieleitmittel senkrecht vom Flansch abstehende Rippen sind, wobei mindestens eine Rippe mindestens annähernd mit der Innenkante der Ausgussöffnung des spundförmigen Unterteiles (2) fluchtet.
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