Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kunststoffverschluss zum formschlüssigen und dichten Aufsetzen auf den Hals eines Flüssigkeitsbehälters mit einer für das Überdecken einer Behälteröffnung vorgesehenen Kopfplatte und einer in etwa parallel zum Rand der Kopfplatte umlaufenden Außendichtung, welche für den Eingriff mit der Außenseite eines die Behälteröffnung definierenden Behälterhalses vorgesehen ist, sowie einer innerhalb der Außendichtung und parallel zu dieser umlaufenden Innendichtung, die für den Eingriff mit der Innenseite des Behälterhalses vorgesehen ist, wobei die Außen- und die Innendichtung jeweils von der Innenseite der Kopfplatte in Richtung des Behälterhalses hervorstehen.

Im Wesentlichen erstrecken die umlaufenden Dichtungen sich parallel zueinander und in etwa senkrecht oder leicht geneigt zu durch die Kopfplatte definierten Ebene.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Schraubverschluss aus Kunststoff für Flüssigkeitsbehälter, wobei der Schraubverschluss eine Kopfplatte, einen zylindrischen Kappenmantel mit Innengewinde die eine Achse des Verschlusses definieren, und eine nach dem Aufbringen auf den Behälterhals mit der zylindrischen Innenfläche des Behälterhalses in Eingriff zu bringende ringförmige Innendichtung sowie eine mit der zylindrischen Außenseite eines Behälterhalses in Eingriff zu bringende, ringförmige Außendichtung aufweist, wobei die Außen- und die Innendichtung sich jeweils in vorwiegend axialer Richtung von der Innenseite der Kopfplatte erstrecken.

Derartige Kunststoffverschlüsse werden unter anderem für Getränkeflaschen verwendet. Dabei betrifft die vorliegenden Erfindung insbesondere Verschlüsse für solche Behälter, in welchen ein unkontrollierter Überdruck entstehen kann. Dies trifft beispielsweise auf Behälter zu, die mit einer im Prinzip gärfähigen Flüssigkeit gefüllt sind und innerhalb derer sich demzufolge (nach einer Kontamination mit Keimen) ein beträchtlicher Überdruck aufbauen kann.

Solche Behälter weisen, wenn sie mit den betreffenden Produkten gefüllt sind, in der Regel keinen hohen Innendruck auf, mit Ausnahme eines gezielt durch Auffüllen mit einem inerten Gases aufgebrachten geringen Überdrucks, der im Wesentlichen dazu dient, die Flaschen, welche zumeist aus dünnwandigem PET-Material bestehen, insgesamt stabil und damit stapelfähig zu machen, wobei typischerweise mehrere Behälter zu einem Gebinde zusammengefasst sind und in dieser Form aufeinander gestapelt werden.

Dabei hat sich in einigen Marktsegmenten zunehmend der Wunsch von Verbrauchern durchge setzt, den Behälterinhalt in möglichst reiner, natürlicher Form zu erhalten und den betreffenden Inhalt, wie z.B. Fruchtsaft oder Smoothies, nicht mit Konservierungsstoffen haltbar zu machen. Es versteht sich, dass solche Getränke nach Erstöffnung eine vergleichsweise kurze Mindesthaltbar keitsdauer haben, auch wenn sie unter aseptischen Bedingungen abgefüllt wurden. Es kann des halb geschehen, dass ein Verbraucher einen derartigen Behälter nach dem Einkauf, vor allem nach einem erstmaligen Öffnen, für eine längere Zeit und womöglich auch an einem ungünstigen (war men) Ort stehen lässt, wodurch aufgrund einer anfänglich geringen Verkeimung in der in dem Be hälter enthaltenen Flüssigkeit Gärprozesse beginnen können. Bei einer Gärung entstehen typi scherweise Gase und diese erhöhen wiederum den Druck im Inneren des Behälters in unkontrol lierbarer Weise. Auch wenn die Behälter und die entsprechenden Verschlüsse für einen geringen Überdruck ( zum Beispiel 2 bar ) ausgelegt sind, um, wie oben erwähnt, das Stapeln entsprechen der Gebinde zu erleichtern, kann ein durch Gärung entstehender Druck um ein Vielfaches höher sein als der allein zur Gewährleistung der Stapelfähigkeit erforderliche Druck, unter dem die Be hälter ursprünglich mit einem inerten Gas aufgefüllt wurden.

Der erfindungsgemäße Verschluss weist, wie es im Stand der Technik üblich ist, zwei voneinander unabhängige Dichtungen auf, von denen eine mit der Innenseite, die andere mit der Außenseite eines entsprechenden Behälterhalses in dichtenden Kontakt tritt (gestrichener Text verschoben auf Seite 3:)

Da die Behälter mit Ausnahme des bereits beschriebenen geringen Überdrucks zum Erhalt der Stapelfähigkeit im Wesentlichen drucklos sind, sind die hierfür verwendeten Verschlüsse in der Regel axial relativ kurz und haben auch einen relativ steiles, zumeist mehrgängiges Gewinde, was ein schnelles Öffnen und Schließen des Behälters erlaubt, andererseits dem Verschluss nur einen vergleichsweise geringen Halt bietet, und auch eine Belüftung bzw. Entlüftung des Behälters wäh rend des kurzen Öffnungsvorganges nur begrenzt zulässt.

Dies führt dazu, dass bei dem Versuch, einen unter relativ hohem Innendruck stehenden Behälter zu öffnen, der Verschluss bereits nach einem kurzen Drehwinkel explosionsartig von dem Behäl terhals abgesprengt wird und einen Benutzer dabei erheblich verletzen kann, insbesondere wenn empfindliche Körperteile, wie z.B. ein Auge, von dem abgesprengten Verschluss getroffen werden. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diesen speziellen Anwendungsfall beschränkt, sondern betrifft Verschlüsse für alle Behälter, in denen ein Überdruck von z. B mehr als 4 bar vorliegt, insbesondere wenn ein solcher Überdruck unkontrolliert entstehen kann.

Die Innendichtung widersteht dabei aufgrund ihrer geometrischen Anordnung und Ausgestaltung nur einem begrenzten Überdruck. Zur Begrenzung des Innendruckes durch die Innendichtung sind deshalb entweder keine oder nur geringe Zusatzmaßnehmen erforderlich, wie unter noch erläutert wird Die Außendichtung kann jedoch bei den bekannten Verschlüssen einem sehr erheblichen Überdruck widerstehen.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Verschluss und auch einen Behälter mit einem Verschluss zu schaffen, welche ein Absprengen des Verschlusses unter hohem Überdruck im Allgemeinen vermeiden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Außendichtung in mindestens einem Umfangsabschnitt einen Schwächungsbereich aufweist, wobei der Verschluss so ausgestaltet ist, dass die Außendichtung im Schwächungsbereich bei einem geringeren inneren Überdruck nachgibt als ohne den Schwächungsbereich insbesondere im Schwächungsbereich früher nachgibt als in den übrigen Bereichen.

Bei einem Schraubverschluss erstreckt sich der Schwächungsbereich vorzugsweise über einen bezüglich der Achse gemessenen Winkelsektor, der je nach der Art der Schwächung auf weniger als 1 ° Umfangswinkel, bei anderen Ausführungsformen jedoch auch auf einen Winkelsektor von 20 bis 90 ° beschränkt sein kann.

Unter Umständen könnte sich der Schwächungsbereich auch über den gesamten Umfang erstrecken, beispielsweise in Form einer spiralförmig umlaufenden Nut.

Allgemeiner gesprochen wird also die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Verschluss das Entstehen eines entsprechend hohen Überdrucks von vornherein nicht zulässt, d.h. undicht wird und Gas entweichen lässt, wenn der Druck im Inneren des Behälters ein gewisses, vorgebbares Maß übersteigt, und zwar ohne ein zusätzlich anzubringendes Überdruckventil.

Der untere (von der Kopfplatte abgewandte) Abschnitt der Innendichtung ist typischerweise radial nach Innen abgeschrägt und am Ende einwärts gewölbt um beim Aufsetzen des Verschlusses auf den Behälterhals zu gewährleisten, dass die Innendichtung in die Öffnung des Behälterhalses hinein gleitet. Das untere Ende der Innendichtung hat deshalb, wenn der außenliegende Wulst an der Innenseite des Behälterhalses anliegt, eine deutlichen lichten Abstand zu dieser Innenseite. Darüber weist die Innendichtung auf Ihrer Außenseite einen radial nach außen vorstehenden Bereich bzw. Wulst auf, der nach entsprechender Komprimierung durch den Behälterhals unter elastischer Vorspannung an der Innenseite des Behälterhalses dichtend anliegt.

Ein in einem mit dem Verschluss versehenen Behälter entstehender Überdruck führt in aller Regel dazu, dass sich die Kopfplatte des Verschlusses aufwölbt. Dabei wird die Innendichtung ein Stück weit nach oben zur freien Öffnung des Halses bewegt, und gleichzeitig verkippt die Innendichtung radial einwärts und der Druck des Gases oder der Flüssigkeit, der von außen auf den unteren Abschnitt der Innendichtung wirken kann, trägt zusätzlich zu einem radial einwärts Verschwenken der Innendichtung bei, sodass diese ab einem gewissen Überdruck zumindest lokal von der Innenseite des Behälterhalses abhebt. Die Innendichtung wird somit undicht.

Der Innendruck wirkt dann auf die Außendichtung. Das Aufwölben der Kopfplatte bewirkt dabei aber auch eine Reduzierung des Durchmessers der Außendichtung zumindest an Ihrem Ansatz an der Kopfplatte, was zu einem noch festeren Andrücken der Außendichtung an dem Behälterhals führt. Ohne Maßnahmen zur Reduzierung des Innendrucks besteht dann die oben geschilderte Gefahr des plötzlichen Absprengens beim Öffnen des Verschlusses.

Durch den gemäß der Erfindung gezielt vorgesehenen Schwächungsbereich der Außendichtung gibt aber auch die Außendichtung bei einem geringeren Druck nach, als dies der Fall wäre, wenn die Außendichtung keinerlei Schwächungsbereich hätte. Dadurch wird der ansonsten höhere Innendruck reduziert und die Gefahr des Absprengens eines Verschlusses vom Behälterhals wird vollständig oder zumindest weitgehend eliminiert. Der Schwächungsbereich ist demnach ein Mittel zur gezielten Überdruckbegrenzung.

Durch entsprechende geometrische Ausgestaltung des Schwächungsbereiches, die man auch ohne weiteres experimentell bestimmen kann, kann man den gewünschten Überdruckwert, bei welchem der geschwächte Bereich der Außendichtung nachgibt und das im Behälter unter Druck stehende Gas (teilweise) entweichen lässt, gut einstellen. In der Regel wird man den geschwächten Bereich so einstellen, dass der Druck, bei welchem die Außendichtung im Schwächungsbereich öffnet, etwas über dem Überdruck liegt, mit dem der Behälter aus Stabilitätsgründen ohnehin befüllt wird, d.h. mit einem Druck zwischen 1 und 2,5 bar, wobei es auf die exakte Einhaltung bestimmter Druckwerte nicht ankommt, so lange nur der Öffnungsdruck des Schwächungsbereiches deutlich unter den Werten liegt, die ein gefährliches Absprengen des Verschlusses vom Behälterhals bewirken könnten. Eine sinnvolle Obergrenze für den Innendruck von Behältern, die zum Beispiel für kohlensäurefreie vorgesehen sind, liegt bei etwa 3 - 4 bar für einen Verschluss mit einem zweigängigen Gewinde mit ca. 360° Umschlingungswinkel und einem Nenndurchmesser von 38 mm. Eine solche sinnvolle Obergrenze für den Druck variiert mit dem Durchmesser des Halses und der Gestaltung des Gewindes und kann bei kleinerem Durchmesser tendenziell größer, bei größerem Durchmesser auch kleiner sein.

Die Außendichtung des erfindungsgemäßen Schraubverschlusses weist zweckmäßigerweise einen nachstehend als Dichtungsbereich bezeichneten Bereich auf, der generell als der axiale Bereich angesehen wird, der mit einem Behälterhals in dichtenden Kontakt tritt. Konkret ist dies ohne Bezugnahme auf einen (im Allgemeinen genormten) Behälterhals ein Bereich der Außendichtung mit konstantem Innendurchmesser, der das mittlere Drittel der axialen Länge der Außendichtung mindestens teilweise umfasst. Wegen einer Rundung am Außenrand einer Behälterhalsmündung, wie sie standardmäßig bei den meisten in Betracht kommenden Behältern vorgesehen ist, um beim Aufsetzen des Verschlusses auf den Behälterhals ein Aufgleiten der Außendichtung auf die Außenseite des Behälterhalses zu gewährleisten, tritt der kopfplattennahe Bereich der Außendichtung mit dem Behälterhals nicht oder kaum in Kontakt.

Das von der Kopfplatte abgelegene Ende der Außendichtung, die die Form eines Ringes oder Ringsteges hat, ist (in einem axialen Schnitt gesehen) im allgemeinen leicht radial nach außen gekrümmt bzw. abgeschrägt, ebenfalls um beim Aufsetzen des Verschlusses auf den Behälterhals das Aufgleiten auf den Behälterhals zu erleichtern, wobei die Außendichtung insgesamt radial aufgeweitet und gedehnt wird, damit sie unter elastischer Vorspannung an dem Behälterhals anliegt und auf diese Weise einem relativ hohen Innendruck widersteht. Insofern ist davon auszugehen, dass der Dichtungsbereich einer Außendichtung mindestens einen Teil des mittleren axialen Drittels der Außendichtung umfasst, und der Dichtungsbereich kann dann entsprechend unter Bezugnahme allein auf den Verschluss definiert werden.

Auch der radial nach außen gekrümmte untere Endabschnitt der Außendichtung liegt daher nicht am Behälterhals an und kann zur Abdichtung nicht nennenswert beitragen. Der eigentlich dichtende Bereich der Außendichtung befindet sich etwa im mittleren Drittel, bezogen auf die axiale Länge der Außendichtung. Dies ist der oben definierte Dichtungsbereich, der gemäß der vorliegenden Erfindung durch gezielte Maßnahmen beeinflusst bzw. auf einen bestimmten Öffnungsdruck eingestellt werden soll.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwächungsbereich aus einem Umfangsabschnitt der Außendichtung besteht, der gegenüber der übrigen Außendichtung eine verringerte Wandstärke hat, wobei die Außendichtung in diesem Schwächungsbereich denselben Innenradius wie die Außendichtung im Übrigen, jedoch einen kleineren Außenradius hat. Aufgrund des durchgehend konstanten inneren Durchmessers liegt eine solche Außendichtung entlang ihres gesamten Umfanges mit dem Dichtungsbereich an der Außenfläche eines Behälterhalses an und dichtet gut innerhalb des erforderlichen Druckbereichs für den der Behälter und der Verschluss unter Normalbedingungen ausgelegt ist. Da aber die Wandstärke in dem Schwächungsbereich geringer ist als die Außendichtung in ihrem übrigen Bereich, lässt sich dieser Abschnitt verringerter Wandstärke im Falle eines Überdruckes im inneren des Behälters leichter dehnen und radial nach außen drücken, sodass die Außendichtung in diesem Bereich undicht wird, wenn der Druck einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.

Eine solche Ausgestaltung liefert im Ergebnis einen unter normalen Umständen vollständig dichten Verschluss der sowohl durch eine Innendichtung als auch durch eine Außendichtung komplett abgedichtet ist, wobei nur im Falle eines größeren (z. B. > 4 bar) inneren Überdrucks die Kopfplatte sich stark aufwölbt, dadurch die Innendichtung radial einwärts verkippt und axial und/oder radial von der Innenfläche des Behälterhalses abhebt, woraufhin der dann auf die Außendichtung wirkende stärkere Druck über den jeweiligen Schwächungsbereich abgebaut wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung reicht die verringerte Wandstärke in axialer Richtung von einem freien axialen (unteren) Ende bis in das obere Drittel der Außendichtung, bezogen auf die axiale Länge der Außendichtung außerhalb des Schwächungsbereichs.

Zum Abheben der Innendichtung u.a. auch bei, dass der maximale Außendurchmesser der Innendichtung, d. h. des sogenannten„Wulstes“ der Außendichtung, in einem axialen Abstand zwischen nur 0,4 und 1 ,2 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, von der Anschlagfläche vorgesehen ist, sodass dieser Bereich von etwaigen Bewegungen der Kopfplatte, insbesondere einem Aufwölben derselben, sehr stark beeinflusst wird und damit zumindest nach Erreichen eines gewissen Überdrucks und zumindest stellenweise von der Innenfläche des Behälterhalses abhebt. Unter Überdruck stehendes Gas (oder auch Flüssigkeit) kann dann in den Bereich vor der Außendichtung entweichen, wobei der geschwächte Bereich der Außendichtung den entstehenden Druck begrenzt, indem er bei Überschreiten eines Grenzdrucks das unter Druck stehende Gas passieren lässt. Bei einer ausreichenden Aufwölbung der Kopfplatte, kann der dichtende Wulst der Innendichtung, der deren maximalen Durchmesser definiert, in den Bereich der Abrundung des inneren Flaschenhalsrandes oder darüber hinaus angehoben werden, so dass die Innendichtung auf jeden Fall Gas zu der Außendichtung hin bzw. in den Bereich zwischen Außen- und Innendichtung passieren lässt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schwächungsbereich aus einem in dem Winkelsektor a axial verkürzten Umfangsabschnitt der Außendichtung besteht. Dadurch dass die Außendichtung in einem Umfangsabschnitt verkürzt ist und die Verkürzung auch den Dichtungsbereich erfasst, liegt in dem Winkelsektor ein nur noch axial sehr kurzer Abschnitt des Dichtungsbereiches an der Außenseite des Behälterhalses an, was dazu führt, dass die Außen dichtung in diesem so geschwächten Bereich schon allein dadurch, dass sie durch die sich aufwöl bende Kopfplatte ebenfalls ein Stück weit axial angehoben wird, bei einem relativ geringen Über druck im Behälter inneren nachgibt und lokal von dem Flaschenhals abhebt, sodass auf diese Weise ein etwaiger Überdruck abgebaut wird. Gleichzeitig ist ein solcher axial verkürzter Dich tungsbereich immer noch ausreichend, um im drucklosen Zustand, d.h. wenn der Druck beiderseits der Außendichtung in etwa gleich groß oder auf den regulären Überdruck (<2 bar) des Behälters begrenzt ist, eine Dichtung des Schraubverschlusses zu gewährleisten. Insbesondere ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die axiale Länge der Außendichtung in dem Schwächungsbe reich weniger als zwei Drittel der axialen Länge der Außendichtung außerhalb des Schwächungs bereiches beträgt.

Auch durch diese Maßnahme wird die Außendichtung und damit der Verschluss insgesamt bei einem deutlich geringeren Innendruck undicht bzw. baut früher einen erhöhten Innendruck ab. als ein Verschluss mit einer Außendichtung ohne den Schwächungsbereich. Ohne eine Schwächung, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, bleibt die Außendichtung bis zum Bers ten einer PET Flasche dicht.

Die beiden vorgenannten Ausführungsformen lassen sich auch ohne weiteres miteinander kombi nieren. wie es in der Ausführungsform gemäß Figur 1 dargestellt ist. Bei einer Kombination eines Schwächungsabschnittes mit verringerter Wandstärke und axialer Verkürzung der Außendichtung in demselben Umfangssektor bzw. -abschnitt kann die axiale Verkürzung etwa ein Drittel gegen über der Außendichtung im übrigen Bereich betragen und die Wandstärke sollte weniger als die Hälfte der Wandstärke der Außendichtung außerhalb des Schwächungsbereiches betragen, wobei die verringerte Wandstärke axial bis in das obere Drittel der Außendichtung, bezogen auf deren axiale Länge außerhalb des Schwächungsbereichs hinein reicht.

Gemäß einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass auf der Innenfläche der Außendichtung eine Nut oder eine Rippe verläuft, die sich jedenfalls über die axiale Breite des Dichtungsbereiches der Außendichtung hinweg erstreckt. Eine entsprechende Nut würde einen den Dichtungsbereich über brückenden, kleinen Kanal bereitstellen, über welchen unter Überdruck stehendes Gas im inneren des Behälters, welches möglicherweise auch schon die Innendichtung passiert hat, nach außen abgeführt werden kann, ohne dass der Druck im inneren des Behälters sich weiter erhöht.

Ein Steg bzw. eine Rippe, die auf der Oberfläche der Außendichtung radial nach innen vorsteht und ansonsten ebenfalls über die axiale Breite des Dichtungsbereiches hinweg verläuft, wirkt in ähnlicher Weise, da beiderseits einer solchen Rippe die Dichtfläche der Außendichtung von dem Flaschenhals abgehoben ist, und auf diese Weise ebenfalls einen Durchlass für unter Überdruck stehendes Gas bildet.

Diese Ausführungsformen weisen im Ergebnis eine Außendichtung auf, die permanent eine gezielt eingestellte, kleine Undichtigkeit aufweist. Diese Undichtigkeit kann schon durch einen kapillararti gen Durchlass von z. B. 0,03 mm ² Querschnitt ausreichend Gas passieren lassen, wie es zum Beispiel bei einem Gärprozess freigesetzt wird. Bei der Bemessung des Querschnitts eines gezielt vorgesehenen kapillarartigen Durchlasses kann gegebenenfalls auch berücksichtigt werden, dass bei einem von innen mit Flüssigkeit beaufschlagten Verschluss (z. B. umgekippte oder über Kopf liegende Flasche) dieser Durchlass unter Umständen auch Flüssigkeit hindurchtreten lassen muss. Eine solche Kapillaröffnung stellt andererseits unter normalen Verkaufs und Lagerbedingungen kein Problem dar, weil unter solchen Bedingungen die Innendichtung das Behälterinnere noch im mer wirksam gegenüber der Umgebung abdichtet.

Allerdings soll nach Möglichkeit auch verhindert werden, dass durch eine solche Nut oder durch abstehende Bereiche einer Dichtfläche, wie sich durch eine Rippe hervorgerufen werden, Verun reinigungen und insbesondere Gärung verursachende Keime durch die Außendichtung an die Mündung des Behälterhalses und möglicherweise in den Behälterhals hinein gelangen können. Aus diesem Grund sollten eine entsprechende Nut und analog auch eine entsprechende Rippe einen möglichst geringen Querschnitt haben, der die obigen Bedingungen erfüllt und der z.B. we niger als 0.05 mm ² beträgt, insbesondere weniger als 0,02 mm ² , wobei eine entsprechende Nut und analog eine entsprechende Rippe z.B. eine Breite und auch eine Tiefe von jeweils 0,1 mm aufweisen könnte, sodass der Gesamtquerschnitt 0,01 mm ² nicht übersteigt. Der Durchlassquer schnitt kann zumindest für Gas auch noch deutlich unter den vorgenannten Werten liegen und zum Beispiel nur 0,0001 mm ² betragen, was ausreicht, um einen sich langsam aufbauenden Gasdruck abzubauen, andererseits aber dem Eindringen von Verunreinigungen und Keimen, solange keine umgekehrte Druckdifferenz auftritt, einen großen Widerstand entgegensetzt.

Über einen solch kleinen Durchgang wird also ein im Inneren des Behälters vorherrschender Über druck, der auch die Innendichtung von ihrem Eingriff mit der Innenfläche des Behälterhalses ab hebt, nur sehr langsam und im Wesentlichen kontinuierlich abgebaut.

Soweit im Inneren des Behälters kein Überdruck bzw. kein überhöhter Überdruck entsteht, verhin dert auf jeden Fall die Innendichtung das Eindringen von Krankheitskeimen und dergleichen in den Behälter und das Risiko, dass möglicherweise allein die Behälterhalsmündung kontaminiert wird, ist bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mit Nut oder Rippe an der Innenfläche der Außendichtung angesichts des geringen Querschnitts der Nut bzw. der Rippe sehr gering. Zum leichteren Abheben der Innendichtung von der Innenfläche des Behälterhalses trägt auch bei, dass die Innendichtung eine axiale Länge von mindestens 2 mm mit einem sich von ihrem maximalen Durchmesser zu ihrem axial vor ein Ende konisch verjüngenden Endabschnitt aufweist. Das unter Druck stehende Gas in einem Behälter hat in dem konischen Bereich außerhalb des Innenquerschnitts der Innendichtung keinen axialen Gegenpart und kann somit dazu beitragen, dass die Innendichtung radial einwärts gedrückt wird und dadurch undicht wird

Insgesamt hat es sich für ein Nachgeben der Innendichtung im Falle eines zu hohen Innendrucks auch als zweckmäßig erwiesen, wenn der maximale Außendurchmesser der Innendichtung um mindestens 1 ,5 mm größer ist als ihr maximaler Innendurchmesser.

Generell ist auch der maximale Außendurchmesser der Innendichtung kleiner als der minimale Innendurchmesser der Außendichtung, weil zwischen diesen noch eine Behälterhalsmündung aufzunehmen ist, wobei die entsprechenden Auflaufschrägen und Abrundungen an den Dichtungen und/oder an der Behälterhalsmündung es möglich machen, dass der maximale Außendurchmesser der Innendichtung und der minimale Durchmesser der Außendichtung sich nur wenig, und insbesondere um deutlich weniger unterscheiden, als es der Wandstärke des Behälterhalses entspricht.

Die Kopfplatte weist zwischen Außen- und Innendichtung einen ringförmigen Abschnitt auf, der eine axiale Anschlagfläche für die Stirnfläche einer Behälterhalsmündung definiert. Die Wandstärke im Bereich dieser ringförmigen Anschlagfläche kann dieselbe sein wie im zentralen Bereich der Kopfplatte, sie kann aber insbesondere auch größer oder kleiner sein, wobei letzteres bevorzugt ist, um die Kopfplatte leichter beweglich zu machen, sodass sie sich bei Überdruck im inneren des Behälters mehr aufwölbt.

Die Erfindung betrifft insoweit auch einen Behälter mit einem Kunststoffverschluss, wobei der Behälter einen Behälterhals aufweist, der für den formschlüssigen und dichten Eingriff mit einem Kunststoffverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgelegt ist. Insbesondere betrifft die Erfindung auch einen Behälter, der einen Behälterhals mit Außengewinde und einen Schraubverschluss aufweist, wobei der maximale Außenradius der Innendichtung um 0,2 bis 0,4 mm größer ist als der nominelle Innendurchmesser des Flaschenhalses. Umgekehrt ist aber auch der im Dichtungsbereich konstante Innendurchmesser der Außendichtung um 0,2 bis 0,4 mm kleiner als der nominelle Außendurchmesser des Behälterhalses. Dies sorgt dafür, dass beide Dichtungen unter Vorspannung an der Innenseite bzw. Außenseite des Behälterhalses anliegen, während dessen Stirnfläche axial an die ringförmige Anschlagfläche der Kopfplatte anstößt, die zwischen Außendichtung und Innendichtung liegt. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:

Figur 1A Einen die Achse eines Verschlusses enthaltenden Schnitt durch einen auf einen Flaschenhals aufgesetzten Schrauberschluss gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Darstellung sich auf den Bereich der Dichtungen beschränkt und einen normalen Abschnitt der Außendichtung zeigt.

Figur 1 B Einen Schnitt senkrecht zur Achse des Verschlusses in Figur 1A entsprechend der Schnittlinie B-B

Figur 2 Einen der Figur 1A entsprechenden Schnitt eines Verschlusses auf einem unter erhöhtem Innendruck stehenden Behälter.

Figur 3A Einen Schnitt durch den dem Ausschnitt gemäß Figur 1 A diametral gegenüber liegenden Ausschnitt desselben Verschlusses gemäß Figur 1 A.mit einer in einem Segment geschwächten Außendichtung

Figur 3B Einen Schnitt entlang der Linie B3-B3 in Figur 3A

Figur 4 Eine Ansicht gemäß Figur 3A mit einer zusätzlich eingezeichneten Kontur der Außendichtung außerhalb des Schwächungsbereichs.

Figur 5A Eine Draufsicht auf einen Abschnitt der Innenfläche einer Außendichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die im Dichtungsbereich eine Aussparung aufweist.

Figur 5B einen horizontalen Schnitt durch einen Verschluss gemäß Figur 5A, wobei die Schnittebene durch die Aussparung verläuft und der Schnitt nur einen Ausschnitt des Verschlusses auf einem Flaschenhals zeigt

Figur 6A Eine Draufsicht auf einen Abschnitt der Innenfläche einer Außendichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die im Dichtungsbereich einen Vorsprung aufweist.

Figur 6B einen horizontalen Schnitt durch einen Verschluss gemäß Figur 6A, wobei die Schnittebene durch den Vorsprung verläuft und der Schnitt nur einen Ausschnitt des Verschlusses auf einem Flaschenhals zeigt

Figur 7A Einen Schnitt analog zu Figur 1A einer weiteren Ausführungsform

Figur 7B einen horizontalen Schnitt durch einen Verschluss gemäß Figur 6A, wobei die Schnittebene durch den Schwächungsbereich der Außendichtung verläuft und der Schnitt nur einen Ausschnitt des Verschlusses auf einem Flaschenhals zeigt, und

Figur 8 Zur besseren Übersicht einen Querschnitt durch den vollständigen Verschluss gemäß den Figuren 1 und 3. Figur 1 zeigt einen axialen Schnitt durch den Rand eines Behälterhalses mit aufgesetztem Verschluss 100. Der Behälterhals wird nachstehend als Flaschenhals beschrieben und zeigt die Kontur eines Flaschenhalsrandes einer PET-Flasche mit 30 oder 43 mm Gewinde.

Die Innendichtung 5 ist hier mit der Innenfläche des Flaschenhalses 20 überlappend dargestellt, was aber lediglich andeuten soll, dass die Außenfläche der Innendichtung, insbesondere der an der äußeren Fläche vorgesehene Wulst 5‘ mit elastischer Vorspannung an der Innenfläche des Flaschenhalses 20 anliegt, wie dies auch in Figur 2 dargestellt ist, wobei Figur 2 zusätzlich eine durch einen erhöhten inneren Druck aufgewölbte Kopfplatte 1 zeigt. Der erhöhte Druck bewirkt außerdem, dass die konische Außenfläche zwischen dem maximalen Durchmesser des Wulstes 5‘ und dem unteren freien Ende der Innendichtung 5 von dem vergrößerten Innendruck beaufschlagt wird, sodass ab einem gewissen Innendruck die Innendichtung 5 bzw. deren nach außen vorstehender Wulst von der Innenfläche des Flaschenhalses 20 abhebt und so den Druck in den Bereich zwischen Außendichtung 7 und Innendichtung 5 entweichen lässt.

Der in Figur 2 dargestellte Zustand entspricht einer Situation, in der die Innendichtung 5 soweit angehoben und verkippt ist, dass sie von der Innenfläche 22 des Flaschenhalses abgehoben ist und undicht ist. Die gemäß üblichen Normen am inneren oberen Flaschenhalsrand vorgesehene Abrundung trägt ihrerseits dazu bei, dass die Innendichtung ab einem gewissen Druck zumindest lokal den dichtenden Kontakt mit dem Flaschenhals verliert.

Man erkennt in Figur 1A einen Teil des Verschluss 100, der eine Kopfplatte 1 , einen Kappenmantel 2 mit Schraubgewinde 3 sowie eine Innendichtung 5 und eine Außendichtung 7 aufweist. Wenn der Verschluss 100 auf einen Flaschenhals 20 aufgeschraubt wird, schiebt sich die Mündung des Flaschenhalses 20 zwischen die Außendichtung 7 und die Innendichtung 5, und zwar im allgemeinen bis zum Anschlag der Stirnfläche 24 der Flaschenhalsmündung an eine Anschlagfläche 4 des ringförmigen Abschnittes 14 an der Unterseite der Kopfplatte 1 , die sich zwischen den beiden Dichtungen 5 und 7 befindet.

Der sich konisch nach Innen verjüngende untere Abschnitt der Innendichtung 5 und der sich konisch bzw. abgerundet aufweitende untere Abschnitt der Außendichtung 7 tragen, ebenso wie die Abrundungen am oberen Rand der Flaschenhalsmündung, dazu bei, dass der Flaschenhals 20 sich beim Aufsetzen des Verschlusses 100 zwischen die Innendichtung 5 und die Außendichtung 7 schiebt und nicht eine auf die Stirnfläche 24 des Flaschenhalses aufstoßende Dichtung zusammendrückt. Figur 2 zeigt (wiederum nur in einem Ausschnitt) eine unter erhöhtem Innendruck aufgewölbte Kopfplatte 1 , so dass der Innendruck eine Undichtigkeit der Innendichtung 5 auslöst, wobei der lichte Abstand zwischen dem Wulst 5‘ der Innendichtung 5 und der Innenseite 22 des Flaschen halses 20 zur Verdeutlichung der auftretenden Effekte etwas übertrieben dargestellt ist. Durch das Aufwölben der Kopfplatte 1 , welches auch durch eine geringere Wandstärke d der Kopfplatte 1 im Bereich des ringförmigen Abschnitts 14 der Kopfplatte 1 begünstigt wird (siehe Figur 4), wird die Innendichtung 5 tendenziell nach innen verkippt, wie dies zunächst schon durch das radial einwärts Drängen des Wulstes 5‘ beim Eingriff mit inneren Dichtfläche des Flaschenhalses 20 geschieht. Im Bereich radial innerhalb der Innendichtung 5 hat die Kopfplatte 1 eine etwas größere Wandstärke D, wobei die unterschiedlichen Wandstärken d, D kein zwingendes Merkmal sind, die gewünschte Überdruckbegrenzung des Verschlusses jedoch begünstigen bzw. vereinfachen können.

Alternativ zu einer verringerten Wandstärke des ringförmigen Abschnitts 14 oder zusätzlich kann am Übergang von der Anschlagfläche 4 und der Innendichtung 5 eine Nut auf der Innenseite der Kopfplatte 1 vorgesehen sein, welche den inneren Teil der Kopfplatte 1 mit der Innendichtung 5 nochmals beweglicher gegenüber dem radial äußeren Abschnitt 14 macht, was das Aufwölben der Kopfplatte 1 und das Verkippen und axiale Anheben der Innendichtung 5 bis hin zur Undichtigkeit nochmals erleichtert. Bei genügend hohem Innendruck, der auch auf die Außenseite der Innen dichtung 5 wirkt, soweit sie in axialer Richtung keine gegenüberliegende mit Druck beaufschlagte Fläche hat, hebt der Wulst 5‘ zumindest an einigen Stellen von der Innenfläche 22 des Flaschen halses 20 ab, sodass der Druck entweichen kann, bis die Aufwölbung der Kopfplatte 1 entspre chend zurückgegangen ist und die elastischen Rückstellkräfte der Innendichtung den Wulst 5‘ der Innendichtung 5 wieder in dichtenden Eingriff mit dem Flaschenhals bringen.

Figur 3A zeigt denselben Verschluss wie die Figur 1 A, wobei die Schnittebene jedoch durch einen Schwächungsbereich 6 der Außendichtung 7 verläuft.

Der Schwächungsbereich 6 besteht in diesem Fall aus einem optional axial verkürzten und in der Wandstärke reduzierten Abschnitt 6 der Außendichtung 7, der zwar denselben Innendurchmesser hat wie die Außendichtung 7 im übrigen Bereich, jedoch einen deutlich geringeren Außendurch messer hat. Figur 3B zeigt einen Schnitt durch die Linie B3-B3 in Figur 3A. Die Innendichtung 5 liegt an der Innenfläche 21 des Flaschenhalses 20 an (die Überlappung der Innendichtung 5 mit dem Flaschenhals 20 in Figur 3A soll lediglich den spannungsfreien Zustand darstellen, bevor die Innendichtung 5 bzw. deren Wulst 5‘ durch den Flaschenhals nach innen gedrückt wird).

Das obere, an die Kopfplatte anschließende Drittel der Außendichtung 7 befindet sich im Bereich eines Krümmungsradius am oberen Rand der Halsmündung und tritt so nicht in Kontakt mit dem Flaschenhals und das untere Drittel ist bereits radial aufgeweitet, um auf diese Weise beim Aufsetzen des Verschlusses auf einen Flaschenhals das hineingleiten der Mündung des Flaschenhalses 20 in den Zwischenraum zwischen die beiden Dichtungen 5 und 7 zu erleichtern. Wird nun die Dichtung 7 über einen gewissen Winkelsektor a, der z.B. 30° betragen kann auf die halbe oder ganze axiale Länge der Außendichtung 7 gekürzt, so steht in diesem Bereich nur noch ein axial relativ kurzer Abschnitt der Außendichtung 7 mit der Außenseite 21 des Flaschenhalses 20 in Kontakt, wobei ein relativ geringer Überdruck innerhalb der Außendichtung 7 ausreicht, diesen relativ kurzen, noch dichtenden Abschnitt von der Außenseite 21 des Flaschenhalses 20 abzuheben und damit eine Druckentlastung zu bewirken.

Die Außendichtung 7, von der man in dem in Figur 3B dargestellten Winkelausschnitt noch zwei Endabschnitte erkennt, ist in dem Schwächungssegment innerhalb des Winkelsektors a nicht nur axial verkürzt sondern auch durch einen in der Wandstärke reduzierten Schwächungsbereich 6 ersetzt, der jedoch den gleichen Innendurchmesser hat wie die Innendichtung 7 im Übrigen. Unter Normalbedingungen, d.h. wenn kein oder nur ein geringer Überdruck von z. B. 2 bar in dem Bereich zwischen Innendichtung 5 und Außendichtung 7 herrscht, liegt somit auch der Schwächungsbereich 6 der Außendichtung dichtend an der Außenseite 22 des Flaschenhals 20 an und schützt vor Eindringen von Keimen vor Erstingebrauchnahme, d. h. auf dem Weg vom Abfüller bis zum Konsumenten.

Die Maßverhältnisse zwischen dem Schwächungsbereich 6 der Außendichtung 7 werden im Übrigen nochmals in Figur 4 veranschaulicht, wo zusätzlich zu dem im Schnitt dargestellten Schwächungsbereich 6 auch noch die Kontur der Außendichtung 7eingezeichnet wurde, wie sie in den Bereichen der Außendichtung 7 außerhalb des Schwächungsbereiches 6 vorliegt. Man sieht in Figur 4 außerdem, dass die Wandstärke d der Kopfplatte in dem Bereich zwischen Innendichtung 5 und Außendichtung 7 etwas geringer ist als die Wandstärke D radial innerhalb der Innendichtung 5.

In Figur 8 erkennt man den vollständigen Verschluss in der Schnittebene der Figuren 1A und 3A. Dabei entspricht Fig. 1 A dern gestrichelt umrahmten Bereich I in Figur 8 und Fig. 3A dem gestrichelt umrahmten Bereich III in Figur 8.

Im Schwächungsbereich 6 auf der rechten Seite der Figur 8 ist die Außendichtung 7axial verkürzt und in ihrer Wandstärke verringert, wodurch die Außendichtung 7 in dem Schwächungsbereich 6 leichter dehnbar ist und bei geringerem inneren Überdruck nachgibt als dies bei einer gleichmäßigen Ausbildung der Außendichtung 7 mit voller Wandstärke und axialer Länge wie im Bereich I und im übrigen Bereich der Fall wäre. Figur 5A zeigt einen kleinen Ausschnitt der Kopfplatte 1 mit der sich von der Kopfplatte 1 abwärts erstreckenden Dichtung 7, wobei die Figur 5A eine Draufsicht auf die Innenfläche der Außendichtung 7 ist, die normalerweise mit der Außenfläche 22 des Flaschenhalses in dichtenden Kontakt tritt.

In diesem Fall weist die Innenfläche der Außendichtung eine kleine nutartige Aussparung 6‘ auf, die in axialer Richtung den Bereich überbrückt, in welcher die Dichtung im Übrigen dicht an der Außenseite 22 des Flaschenhalses 20 anliegt. Dies ist nochmals in einem durch die Aussparung 6‘ verlaufenden Schnitt in Figur 5B schematisch dargestellt. Für praktische Zwecke reicht es aus, wenn der Querschnitt der nutartigen Aussparung 6‘, wie man ihn in Figur 5B erkennt, weniger als 0,5 mm ² , insbesondere weniger als 0,2 mm ² beträgt. Die in dem Schnitt gemäß Figur 5B in etwa halbkreisförmige Aussparung 6‘ könnte beispielsweise einen Radius von 0, 1 bis 0,2 mm haben.

Figuren 6A und 6B stellen eine weitere Ausführungsform dar, bei welcher anstelle einer Aussparung 6‘, ein radial nach innen vorspringender Steg bzw. eine Rippe oder ein Vorsprung 6“ vorgesehen ist. Auch wenn die Wandstärke der Außendichtung 7 in Umfangsrichtung der Außendichtung und beiderseits des Vorsprunges oder der Rippe 6“ konstant ist, werden dennoch beiderseits der Rippe 6“ kurze Abschnitte der Innendichtung 7 von der Außenfläche 22 des Flaschenhalses 20 abgehoben, was effektiv dazu führt, dass beiderseits der Rippe 6“ wiederum zwei kleine, im Querschnitt keilförmige Aussparungen 6‘ gebildet werden. Auch hier ist die Rippe 6“ so bemessen, dass der Querschnitt der so gebildeten Aussparungen 6‘ in der Summe nicht mehr als 0,5 mm ² , vorzugsweise weniger als 0,2 mm ² beträgt. Es versteht sich, dass auch hier die Rippe 6“ sich in axialer Richtung über den Dichtungsbereich der Außendichtung 7 hinweg geradlinig oder gebogen erstreckt, sodass die Aussparung 6‘ eine Verbindung des Raumes zwischen Außen- und Innendichtung mit der Außenseite des Flaschenhalses 20 herstellt.

Figur 7 zeigt schließlich noch eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Außendichtung 7 in einem Winkelbereich a axial gekürzt wurde, sodass in dem Winkelsektor a des Schwächungsbereiches 16 nur ein sehr kleiner Kontakt axial zwischen Außendichtung 7 bzw. dem Schwächungsbereich 16 und dem Flaschenhals 20 bzw. dessen Außenfläche 22 besteht. Dieser ist so bemessen, dass beim Wölben der Kopfplatte die Außendichtung trotz ihrer Nähe zu einem gedachten Schwenkpunkt des aufgewölbten Teils der Kopfplatte 1 sich noch ausreichend axial nach oben verschiebt, um einen Gasdurchlass zu öffnen.

Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf zwei Effekten, nämlich zum einen, das bei Innendruck entstehende Hochwölben der Kopfplatte zu nutzen, um zunächst die Innendichtung soweit zu öffnen, dass unerwünscht hoher Innendruck von z. B mehr als 3 bar auf die Außendichtung weitergegeben wird. Zum zweiten ist auch diese Außendichtung zumindest in einem Winkelsektor so geschwächt, dass sie bei Beaufschlagung mit dem z. B. 3 bar übersteigenden Druck ebenfalls nachgibt und der Druck durch Gasaustritt aus dem Behälter abgebaut werden kann.

Diese Effekte erreicht man unter anderem auch durch eine Verwendung des Materials Polyethylen, insbesondere HDPE für den Verschluss in Verbindung mit einer Wandstärke der Kopfplatte von weniger als 2 mm, vorzugsweise weniger als 1 ,0 mm sowie einer Innendichtung, deren Wulst relativ nahe an der Kopfplatte liegt und dort abdichtet und so bei der Bewegung des betreffenden Berei ches der Kopfplatte bei erhöhtem Innendruck weit genug axial verschoben wird Die Erfindung betrifft insbesondere auch eine Kombination eines Behälterhalses bzw. eines Behäl ters mit einem Kunststoffverschluss, wobei der maximale Außendurchmesser der Außendichtung zwischen 0,2 und 0,4 mm größer ist als der der entsprechende Innendurchmesser der Behälterhal söffnung, während der Innendurchmesser der Außendichtung um ebenfalls etwa 0,2 bis 0,4 mm kleiner ist als der entsprechende Außendurchmesser des Behälterhalses in der jeweiligen Winkel- Position. Der erfindungsgemäße Verschluss ist besonders gut geeignet für Behälter mit zylindri schen Behälterhälsen, die einen Innendurchmesser von 40 oder 30mm haben, kann aber auch für kleinere Verschlussdurchmesser von bspw. 28 mm verwendet werden. Die vorstehend beschrie benen Ausführungsformen sind demzufolge hinsichtlich ihrer Maße auf entsprechende genormte Behälterhälse bzw. Flaschenhälse angepasst.

Bezugszeichen

1 Kopfplatte

2 Kappenmantel

3 Schraubgewinde des Verschlusses

4 Anschlagfläche (Innenfläche der Kopfplatte zwischen den Dichtungen 5, 7)

5 Innendichtung

5‘ radial vorstehender Bereich, Wulst

6 Schwächungsbereich

6 Schwächungsbereich

6 Schwächungsbereich

7 Außendichtung

a Winkelsektor

11 Innenfläche der Kopfplatte

14 Ringförmiger Abschnitt der Kopfplatte 1 mit der Anschlagfläche 4

16 Schwächungsbereich

20 Flaschenhals

21 Außenfläche/Außenseite des Flaschenhalses

22 Innenfläche des Flaschenhalses

100 Verschluss