BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kunststoffverschluss gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Betrachtet man die Entwicklung der Verschlusstechnik der letzten Jahre, so stellt man zwei wesentliche Entwicklungstendenzen fest. Zum einen werden immer mehr höhermolekulare Kunststoffe eingesetzt, die neben vielen speziellen Vorzügen umweltfreundlich verbrannt oder wiederverwertet werden können. Zum anderen sind immer mehr Verschlüsse mit Garantiesicherungselementen versehen, die eine Unversehrtheit des Produktes im verschlossenen Behälter garantieren. Solche Garantiesicherungselemente müssen vor der erstmaligen Öffnung zerstört oder entfernt werden.
Seltsamerweise sind diese beiden Tendenzen einander gegenläufig. Hochmolekulare Kunststoffe haben nämlich eine grosse Reissfestigkeit. Die Garantiesicherungselemente müssen aber von dem Kunststoffteil, mit dem sie verbunden sind, entfernt werden. Dabei werden bei allen bisher bekannten Verschlüssen die Verbindungen zwischen dem Garantiesicherungselement und einem Verschlussteil durch Reissen, das heisst durch Zugkräfte, in Verbindungslängsrichtung zerstört.
Als Folge des Einsatzes hochmolekularer Kunststoffe mit hoher Reissfestigkeit werden die Verschlüsse mit Garantiesicherungselementen immer weniger anwenderfreundlich, weil die aufzubringenden Kräfte immer grösser sein müssen. Als einfachste Lösung versuchte man, die Verbindungsstellen zwischen dem abzureissenden oder abzusprengenden Garantiesicherungselement und dem Verschlussteil, an dem es befestigt ist, immer mehr zu verringern. Hier sind jedoch spritztechnische Grenzen erreicht. Insbesondere darf nicht vergessen werden, dass solche Verschlüsse im offenen Zustand gespritzt werden und noch verschlossen werden müssen. Beim Verschliessen werden die Verbindungen auf Zug belastet. Sind die Verbindungen zu dünn, finden Dehnungen statt, die eine sichere Wirkungsweise des Garantiesicherungselementes verunmöglichen.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, trotz relativ starken, hochreissfesten Verbindungen zwischen dem Verschlussteil und dem Garantiesicherungselement einen anwenderfreundlichen, mit geringem Kraftaufwand zu öffnenden Verschluss zu schaffen.
Diese Aufgabe löst der eingangs genannte Verschluss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Grundlage für die scheinbar einfache Lösung war die Feststellung, dass der Kerbwiderstand von hochmolekularen Kunststoffen erheblich geringer als die Reissfestigkeit ist. Die zweite Erkenntnis, die zur Lösung führte, war die Überlegung, dass der Widerstand der Moleküle quer zu ihrer Verlaufsrichtung erheblich geringer ist. Beim Spritzen des Kunststoffes legen sich die Moleküle in die Materialfliessrichtung.
Die erfindungsgemässe Lösung macht von diesen Erkenntnissen Gebrauch. In den relativ dünnen Verbindungsstellen herrscht beim Spritzen eine genau definierte Materialfiiessrichtung, die zu einer Ausrichtung der langen Molekülketten führt. Bringt man nun das Garantiesicherungselement so an, dass beim Entfernen die Kraft senkrecht zur Verlaufsrichtung dieser Molekularketten wirkt, so ist der Kraftaufwand gering.
Basierend auf diesem Lösungsprinzip sind Garantiesicherungselemente für alle Verschlüsse gemäss Oberbegriff des Patentanspruches realisierbar, das heisst beispielsweise Schnappscharnierverschlüsse, Schraubkappen mit einem auf dem Behälter befestigten Unterteil oder aufsteckbare Kappen mit einem auf dem Behälter befestigten Unterteil sowie Dosen mit entsprechenden Deckeln. Die Vielzahl der möglichen Lösungen verunmöglicht es, sämtliche denkbare Varianten aufzuzeigen oder zu beschreiben. In der Zeichnung ist somit nur ein Ausführungsbeispiel dargestellt, welches in der nachfolgenden Beschreibung erläutert ist.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Dose mit dem erfindungsgemässen Verschluss in der Seitenansicht, in der das Garantiesicherungselement in der Aufsicht erkennbar ist;
Fig. 2 dieselbe Dose, vollständig geöffnet in Ansicht von oben, und in
Fig. 3 im Schnitt dar;
Fig. 4 einen horizontalen Schnitt durch das Detail A in Fig. 2.
Vorerst wird das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel erläutert, bevor auf die allgemeine Gestaltung der Erfindung eingegangen wird. In der Zeichnung ist eine Dose, zum Beispiel für Tabletten, Pillen, Dragees oder Pastillen gezeigt. Der Unterteil 1 des Verschlusses bildet hier gleichzeitig das Behältnis für die aufzubewahrende Ware. Über ein Filmscharnier 3 ist es mit einem Deckel 2 verbunden. Die gesamte Dose ist einstückig aus einem hochmolekularen Kunststoff gefertigt. Die Seitenwände 4 der Unterteiles 1 sind am oberen Randbereich um etwa die Wandstärke nach aussen versetzt. Diese obere Randpartie 5 verdeckt im geschlossenen Zustand der Dose den Deckel 2 fast vollständig.
Mittig ist die obere Randpartie auf einer gewissen Strecke unterbrochen und durch einen lappenförmigen Fortsatz ersetzt, welcher das Garantiesicherungselement 6 bildet. Über seitliche Verbindungen 7 hängt das Garantiesicherungselement 6 mit der oberen Randpartie 5 zusammen. Unterhalb des Garantiesicherungselementes 6 ist in der Seitenwand 4 eine in die Seitenwand 4 auslaufende Griffnische 8 vorgesehen, die ein Fassen des Elementes 6 erleichtert. Seitlich des Garantiesicherungselementes 6 sind in der oberen Randpartie 5 rechteckige Durchbrüche 9 zu erkennen. Ist die Dose geschlossen, greifen in diesen Druckbrüche 8 Erhebungen 10, die an der Seitenwand des Deckels 2 angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Dose gegen ungewolltes Öffnen gesichert.
In der Figur 2 erkennt man deutlich, dass die Kanten der Dekkelwände und die Kanten der Seitenwände 4 des Unterteiles 1 bei einer Scharnierbewegung um 180 genau deckungsgleich aufeinander zu liegen kommen und dann die Trennstelle zwischen Deckel 2 und Unterteil 1 durch die um Wandstärke nach aussen gezogene obere Randpartie der Seitenwände 4 vollständig abgedeckt wird. Die dem Filmscharnier gegenüberliegende Vorderwand des Deckels hat eine Griffleiste 11. Ist die Dose beziehungsweise der Verschluss geschlossen, liegt die Griffleiste 11 hinter dem Garantiesicherungselement 6 und kann nicht erreicht werden. Diese reicht zusammen mit dem Hintergriff der Erhebungen 10 in die Durchbrüche 9, so dass die Dose nicht ohne Hilfsmittel geöffnet werden kann, weil der Deckel 2 in dem dem Scharnier 3 gegenüberliegenden Bereich nicht gefasst werden kann.
Der Figur 3 ersieht man, dass die Griffleiste 11 im Querschnitt rechteckig und scharfkantig ausgebildet ist. Ferner ist am Garantiesicherungselement eine Nase 12 vorgesehen. Beim Verschliessen des Verschlusses beziehungsweise der Dose rastet die Griffleiste 11 formschlüssig hinter der Nase 12 ein. Ein Öffnen der Dose ist deshalb nur noch möglich durch Entfernen des Garantiesicherungselementes 6, wobei die Verbindungen 7 zwischen dem Element 6 und dem Unterteil 1 zerstört werden müssen.
Die prinzipielle Erfindung liegt in der Anordnung dieser Verbindungen 7 und des Garantiesicherungselementes 6, während die spe- zielle Ausgestaltung des Verschlusses der gezeigten Dose lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt. Das wesentliche Erfindungsprinzip ist aus dem Detail A in Figur 2, welches in Figur 4 vergrössert dargestellt ist, erkennbar und wird nachfolgend erläutert. Die Figur 4 zeigt einen Horizontalschnitt parallel zur Dosenbodenfläche durch die obere Randpartie 5 beim Übergang zum Garantiesicherungselement 6. So ist auch die Verbindung 7 vom Element 6 Randpartie 5 deutlich erkennbar. Die Verbindung 7 ist somit dünner als die Wand stärker der Randpartie 5, beziehungsweise der Seitenwand 4, die hier von oben in Ansicht zu erkennen ist. Die Höhe der Verbindung 7 ist im Beispiel gleich hoch, wie die Randpartie 5, wie in Figur 1 erkennbar.
Beim Spritzen der Dose beziehungsweise eines Verschlusses muss das gesamte Kunststoffmaterial für das Garantiesicherungselement durch die Verbindungen 7 fliessen. Hierbei findet zwangsläufig eine Ausrichtung der hochmolekularen Ketten in Fliessrichtung F, wie durch die beiden gegeneinandergerichteten Pfeile angedeutet, statt. Zugkräfte, die in Fliessrichtung auf die Verbindungen 7 wirken, können in einem hohen Masse durch das Material ohne Zerstörung aufgenommen werden.
Diese Erscheinung ist jedem Kunststoffachmann von Filmscharnieren her bekannt, obwohl er sich wahrscheinlich kaum je bewusst ist, dass im Bereich eines Filmscharniers ebenfalls eine Ausrichtung der Molekularketten senkrecht zur Scharnierachse und somit in der Fliessrichtung des Materials, stattfindet. Aber nur diese Gegebenheit führt zur hohen Reissfestigkeit des Filmscharniers in Richtung senkrecht zur Scharnierrichtung, das heisst in der Fliessrichtung.
Ist nun das Garantiesicherungselement so geformt, dass die anlegbare Kraft an das Garantiesicherungselement, diese quer zur Fliessrichtung und damit auch quer zur Verlaufsrichtung der Molekülketten auf die Verbindungen 7 übertragen wird, so wird das Material in den Bereichen der Verbindungen nicht auf Zug beansprucht, sondern auf Kerbwirkung. Da aber der Kerbwiderstand nur relativ gering ist, jedenfalls bedeutend kIeiner als die Reissfestigkeit, lässt sich das Garantiesicherungselement ohne grosse Kraftaufwendung entfernen.
Es ist dem Fachmann klar, dass dieses grundlegende Prinzip nicht nur auf Verschlüsse mit Scharnieren anwendbar ist. So kann beispielsweise ein Verschluss bestehend aus einer Schraubkappe mit einem auf einem Behälter aufgesetzten Unterteil genau so geschützt werden. Das Garantiesicherungselement kann am Unterteil oder an der Kappe befestigt sein und ein Einrastelement aufweisen, das ein Verdrehen der beiden Teile verunmöglicht. Erst wenn das Garantiesicherungselement entfernt ist, sind die beiden Teile entsiegelt und dann kann die Relativbewegung stattfinden.
Auch eine einfache Aufstülpkappe kann mittels des erfindungsgemässen Verschlusses gesichert sein. Hierbei muss dann nur eine translatorische Relativbewegung in Vertikalrichtung verunmöglicht werden. Lediglich bei zylindrischen Aufstülpkappen müsste eine Verdrehsicherung vorgesehen sein oder aber die Erhebung, hinter der die Nase des Garantiesicherungselementes eingreift, müsste ringförmig um den Umfang der Kappe verlaufen, so dass durch Verdrehen den Eingriff nicht zum Ausrasten kommen könnte. Nur der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass natürlich die Umkehrung genau so denkbar und realisierbar ist, nämlich das Garantiesicherungselement an der Kappe über die zu trennenden Verbindungen anzubringen und den Hintergriff an den Unterteil zu verlegen.
Selbstverständlich ist es sinnvoll, die Nase beziehungsweise, allgemeiner ausgedrückt, das oder die Formschlussmittel möglichst nahe bei den zerstörbaren Verbindungen anzuordnen. Die Stärke beziehungsweise die Dicke der zerstörbaren Verbindungen ist sowohl vom Material wie auch von der Grösse des Verschlusses und des Garantiesicherungselementes abhängig und kann zwischen 0,1 mm und 1 mm variierten. Bei üblichen Verschlussgrössen und bei Verwendung von Polypropylen liegt dieser Wert etwa bei 0,2 mm.
Neben verschiedenen anderen Kunststoffen eignet sich insbesondere das obengenannte Polypropylen, welches Makromoleküle mit weitgehend stereoregulärer Anordnung der Seitengruppen aufweist.
DESCRIPTION
The present invention relates to a plastic closure according to the preamble of claim 1. If one looks at the development of the closure technology in recent years, two major development trends can be seen. On the one hand, more and more high-molecular plastics are being used which, in addition to many special advantages, can be burned or recycled in an environmentally friendly manner. On the other hand, more and more closures are provided with guarantee elements that guarantee the integrity of the product in the closed container. Such guarantee elements must be destroyed or removed before they are opened for the first time.
Oddly enough, these two tendencies contradict each other. High molecular plastics have a high tensile strength. The guarantee elements must be removed from the plastic part to which they are connected. In the case of all previously known closures, the connections between the guarantee securing element and a closure part are destroyed by tearing, that is to say by tensile forces, in the longitudinal direction of the connection.
As a result of the use of high molecular weight plastics with high tear resistance, the closures with guarantee securing elements are becoming less and less user-friendly because the forces to be applied have to be ever greater. As the simplest solution, attempts have been made to reduce the connecting points between the guarantee securing element which is to be torn off or blown off and the closure part to which it is attached. Here, however, injection molding limits have been reached. In particular, it should not be forgotten that such closures are injected in the open state and still have to be closed. When closing, the connections are subjected to tension. If the connections are too thin, stretching will take place, making it impossible for the guarantee securing element to function safely.
The object of the present invention is to provide a user-friendly closure which can be opened with little effort despite relatively strong, highly tear-resistant connections between the closure part and the guarantee element.
This problem is solved by the closure mentioned at the outset with the characterizing features of patent claim 1. The basis for the apparently simple solution was the finding that the notch resistance of high-molecular plastics is considerably lower than the tensile strength. The second finding that led to the solution was the consideration that the resistance of the molecules across their direction of travel is considerably lower. When the plastic is injected, the molecules lie in the material flow direction.
The solution according to the invention makes use of these findings. In the relatively thin connection points, there is a precisely defined material flow direction during spraying, which leads to an alignment of the long molecular chains. If the guarantee securing element is now attached in such a way that the force acts perpendicularly to the direction of travel of these molecular chains during removal, the effort is low.
Based on this solution principle, guarantee securing elements can be implemented for all closures according to the preamble of the patent claim, that means for example snap hinge closures, screw caps with a lower part fastened to the container or snap-on caps with a lower part fastened to the container as well as cans with corresponding lids. The multitude of possible solutions makes it impossible to show or describe all conceivable variants. The drawing thus shows only one exemplary embodiment, which is explained in the description below.
Show it:
1 shows a can with the closure according to the invention in a side view, in which the guarantee securing element can be seen in the top view;
Fig. 2 the same can, fully open in top view, and in
Fig. 3 shows in section;
4 shows a horizontal section through detail A in FIG. 2.
The exemplary embodiment shown in the drawing is first explained before going into the general design of the invention. In the drawing, a can is shown, for example for tablets, pills, coated tablets or lozenges. The lower part 1 of the closure here also forms the container for the goods to be stored. It is connected to a cover 2 via a film hinge 3. The entire can is made in one piece from a high-molecular plastic. The side walls 4 of the lower part 1 are offset to the outside by approximately the wall thickness at the upper edge region. This upper edge part 5 almost completely covers the lid 2 when the can is closed.
In the middle, the upper edge section is interrupted for a certain distance and replaced by a tab-shaped extension, which forms the guarantee element 6. The guarantee element 6 is connected to the upper edge part 5 via lateral connections 7. Below the guarantee element 6, a niche 8 running into the side wall 4 is provided in the side wall 4, which makes gripping the element 6 easier. At the side of the guarantee element 6, rectangular openings 9 can be seen in the upper edge section 5. If the can is closed, 8 elevations 10, which are arranged on the side wall of the cover 2, engage in these pressure breaks. In this way, the can is secured against unintentional opening.
In FIG. 2 it can be clearly seen that the edges of the cover walls and the edges of the side walls 4 of the lower part 1 are exactly congruent when the hinge is moved by 180 and then the separation point between the cover 2 and the lower part 1 is drawn out by the wall thickness upper edge of the side walls 4 is completely covered. The front wall of the lid opposite the film hinge has a grip strip 11. If the can or the closure is closed, the grip strip 11 lies behind the guarantee element 6 and cannot be reached. This extends together with the engagement of the elevations 10 into the openings 9, so that the can cannot be opened without aids because the lid 2 cannot be gripped in the area opposite the hinge 3.
It can be seen from FIG. 3 that the grip strip 11 is rectangular and sharp-edged in cross section. Furthermore, a nose 12 is provided on the guarantee securing element. When the closure or the can is closed, the grip strip 11 engages in a form-fitting manner behind the nose 12. It is therefore only possible to open the can by removing the guarantee element 6, the connections 7 between the element 6 and the lower part 1 having to be destroyed.
The principle of the invention lies in the arrangement of these connections 7 and the guarantee element 6, while the special design of the closure of the can shown merely represents an exemplary embodiment. The essential principle of the invention can be seen from detail A in FIG. 2, which is shown enlarged in FIG. 4, and is explained below. FIG. 4 shows a horizontal section parallel to the can bottom surface through the upper edge part 5 at the transition to the guarantee element 6. Thus, the connection 7 from the element 6 edge part 5 can also be clearly seen. The connection 7 is thus thinner than the wall of the edge portion 5 or the side wall 4, which can be seen here from above in view. In the example, the height of the connection 7 is the same as the edge section 5, as can be seen in FIG. 1.
When the can or a closure is sprayed, the entire plastic material for the guarantee securing element must flow through the connections 7. In this case, the high molecular chains are inevitably aligned in the direction of flow F, as indicated by the two arrows pointing in opposite directions. Tensile forces that act on the connections 7 in the direction of flow can be absorbed to a high degree by the material without destruction.
This phenomenon is known to all plastic hinges from film hinges, although he is hardly ever aware that in the area of a film hinge there is also an alignment of the molecular chains perpendicular to the hinge axis and thus in the direction of flow of the material. But only this fact leads to the high tensile strength of the film hinge in the direction perpendicular to the hinge direction, that is, in the direction of flow.
If the guarantee securing element is now shaped in such a way that the force that can be applied to the guarantee securing element is transmitted to the connections 7 transversely to the direction of flow and thus also transversely to the direction of travel of the molecular chains, then the material in the areas of the connections is not subjected to tension, but on Notch effect. However, since the notch resistance is only relatively low, at least significantly less than the tensile strength, the guarantee element can be removed without great effort.
It is clear to the person skilled in the art that this basic principle is not only applicable to closures with hinges. For example, a closure consisting of a screw cap with a lower part placed on a container can be protected in exactly the same way. The guarantee securing element can be fastened to the lower part or to the cap and can have a latching element which prevents the two parts from rotating. Only when the guarantee element is removed, the two parts are unsealed and then the relative movement can take place.
A simple slip cap can also be secured by means of the closure according to the invention. In this case, only a translational relative movement in the vertical direction then has to be made impossible. Only in the case of cylindrical slip-on caps would an anti-rotation device be provided, or the elevation behind which the nose of the guarantee securing element engages would have to run in a ring around the circumference of the cap, so that the engagement could not disengage due to rotation. Just for the sake of completeness, it should also be mentioned that, of course, the reversal is just as conceivable and feasible, namely to attach the guarantee element to the cap via the connections to be separated and to lay the rear grip on the lower part.
Of course, it makes sense to arrange the nose or, more generally, the form-fit means or means as close as possible to the destructible connections. The strength or the thickness of the destructible connections depends on the material as well as on the size of the closure and the guarantee element and can vary between 0.1 mm and 1 mm. With standard closure sizes and when using polypropylene, this value is approximately 0.2 mm.
In addition to various other plastics, the above-mentioned polypropylene, which has macromolecules with a largely stereoregular arrangement of the side groups, is particularly suitable.