WO2006012973A1 - Verschluss und verfahren zur herstellung eines verschlusses - Google Patents

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plastic
oxygen
coating
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Harry Briese
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Schoeller Caps Technologies SA
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Definitions

  • the invention relates to a closure, in particular for closing plastic bottles, comprising at least two components, wherein the first component is made of plastic, the second component contains an oxygen scavenger, and wherein the first and second components are connected to one another
  • the invention relates to a closure, in particular for closing plastic bottles, consisting of at least one plastic component
  • the invention further relates to two methods for producing a closure.
  • Foodstuffs are increasingly stored and shipped in plastic containers. This applies in particular to beverages, for example for fruit juices and beer, which are stored in polyethylene terephthalate (PET) bottles.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the closures for these bottles usually also contain plastic, in particular polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • sealing caps which are economically and similarly low in terms of cost and manufacture, and are less permeable to oxygen, are hitherto unknown.
  • an increase in the shelf life of the food can be achieved by the degradation of the oxygen trapped in the sealed bottle.
  • parts of the packaging in the case of closures, for example sealing disks or liners, are provided with an oxygen scavenger (so-called "oxygen scavenger”), ie with a material having oxygen-scavenging or deoxidizing properties
  • oxygen scavenger oxygen scavenger
  • oxygen scavenger oxygen scavenger
  • the materials are activated after they have been stored dry before use, and extract oxygen from their surroundings.
  • the oxygen scavenger material is much more expensive than the plastics used to make the closure.
  • a production of a one-piece cap made of plastic with a sufficiently high proportion of oxygen scavenger material would therefore be uneconomical.
  • In the production of a closure cap with an insert part, for example a liner with oxygen scavenger material at least two further process steps occur in the production, namely the separate production of the liner, and the joining of the liner with the closure cap.
  • increasing the concentration of oxygen scavenger material in the insert part increases the material costs.
  • a closure in particular for closing plastic bottles, comprises at least two components, wherein the first component consists of plastic, the second component contains an oxygen scavenger, and wherein the first and second component are connected to each other so that the second component has a free surface.
  • the free surface formed by the second component comprises an active surface which has a profile, so that the active surface is enlarged in relation to a corresponding active surface without profile, ie a substantially planar surface.
  • the active surface is increased by the formation of a kind of "height profile” which is regularly formed, that is not due to material defects, manufacturing tolerances or statistical surface roughness, rather the profile is selected and essentially reproducible It is intended that this (notional) reference surface should essentially be formed, ie without significant differences in height, and that the terms “profile” and “plane” should be used in the surface comparison in the sense that “profile” means a number of height changes in a direction perpendicular to the main extent direction of the surface (which may possibly also be determined locally in a certain surrounding area of the considered area), the term “eb On the other hand, it refers to a substantially constant height with respect to the (possibly locally determined) main expansion direction of the surface.
  • the comparison surface could also be represented as the projection of the outline of the (real) active surface onto a plane or as projection onto the surface of the first component lying below the active surface.
  • the active surface will be arranged to contact the interior of the container when the bottle is closed. This results in a larger reaction surface, which can react with the oxygen enclosed in the bottle, in particular in the region above the fill level.
  • the activity and in particular the capacity of oxygen removal by the oxygen scavenger is increased in this way.
  • the material costs for the relatively expensive oxygen scavenger material decrease, since a profound effect is achieved by profiling the active surface without having to increase the thickness of the second component or the concentration of oxygen scavenger in the second component. Due to the enlarged active surface, the interior of the Bottle so much oxygen can be withdrawn that the required durability requirements can be met.
  • the nature and concentration of the oxygen scavenger material and the selection of the profile of the active surface can be coordinated so that sufficient oxygen is removed.
  • depressions, niches, recesses u. ⁇ ., which are part of the profile, are formed so that due to the surface tension of the bottled liq fluid no liquid can penetrate into the wells and contact the lying in the wells active surface in contact. Thus, only the oxygen present in the enclosed air can interact with these regions of the active surface lying in the recesses.
  • oxygen scavenger As an oxygen scavenger, a variety of materials are known, of which a suitable material is selected in terms of efficacy, uptake capacity, cost, and manufacturing properties, for example, oxygen scavenging may be due to absorption, adsorption, or other chemical reactions.
  • the plastic from which the first component is made in particular polyethylenes (PE) 5 polypropylene (PP), but also polyethylene terephthalate (PET) include.
  • the plastic bags for which the closure is intended are preferably made of PET material. However, the plastic material for the closures and the bottles should not be limited to these substances.
  • the active surface preferably has webs.
  • the formation of webs on a surface is known to increase the surface area compared to a substantially planar surface.
  • the webs are here to equate projections, as well as steps that result from the formation of recesses, niches, or depressions. Allvinver sectionun ⁇ conditions in the surface effect, with the same footprint, an increased active surface.
  • the type and fineness of the profiling determines the size of the active surface which is in contact with the interior of the bottle and thus also the collecting capacity of the oxygen scavenging material.
  • the webs may be arranged in a ring. In addition to the number of these annular webs, the desired active surface can be adjusted, for example by way of their height.
  • the webs may be arranged like a grid. This results in a lattice structure, as in a framework, with cavities lying therebetween.
  • the structure of the arrangement of the bridges and their mutual alignment can be chosen as desired within the scope of this invention.
  • the active surface has a wave-like or rib-like structure.
  • the active surface may alternatively also have a lamellar structure.
  • the enlargement of the active surface can be predetermined over a wide range by selecting the fineness, the number and the spacing of the lamellae relative to one another.
  • the lamellae generally point away from the (imaginary) un-profiled surface.
  • the active surface is preferably increased by 2 times, preferably by 3 times, preferably by 5 times, preferably by 10 times, compared to a substantially planar active surface.
  • the second component is angeord ⁇ net on a surface of the first component, which is bounded by an annular inner seal, wherein the annular inner seal forms a part of the first component.
  • the closure cap has an annular inner seal which, when the bottle is closed, bears against the inside of the neck of the bottle and thus seals off towards the outside.
  • the second component with the oxygen scavenger material is located practically on the ceiling of the interior of the closure cap within this circular inner seal. There is the largest area available, which is in closed bottle in contact with the interior of the bottle.
  • the active surface can be increased by the formation of the profile to almost any degree, if the available "flat" surface is not large enough to provide a sufficient oxygen scavenging capacity.
  • the second component is spaced from the inner seal on the surface of the first component. A, albeit small, distance between the inner seal and the second component ensures that the inner seal is not hindered by the oxygen trap structure, but is still flexibly connected to the cover part of the closure cap. It can thus ensure the sealing function without impairment.
  • the first and second components will usually adhere to each other.
  • the second component may have one or more mechanical openings into which fastening means connected to the surface of the first component, for example rivets or pins, can engage.
  • fastening means connected to the surface of the first component, for example rivets or pins
  • the rivets or pins on the first component can be made for example by injecting material (i.d.R. PE) into the openings.
  • the second component is preferably fused to the first component.
  • a purely mechanical connection for example as described above, gluing or the like is also conceivable.
  • additional mechanical holding means for example grooves or recesses, can be provided, which improve the hold of the two components by increasing the friction and / or their contact surface area.
  • the inventive object is also achieved by providing a method for producing a closure, as described above, in which a two-component injection molding method is used.
  • one of the two components can be formed by injecting the component material into a cavity, and in a further step, the other of the two components can be injected by injecting the other component material into an additionally released cavity to the first molded component be formed.
  • the first and second components are melted together.
  • the injection mold used preferably comprises means for forming the profile of the second component. This means that the profile is already formed during the injection molding process for producing the second component.
  • An additional process step e.g. an aftertreatment, roughening or a separate stamping of the profile of the surface, omitted in this embodiment of the invention.
  • the first component of the inventive closure consisting of plastic, may at least partially have a coating comprising a material whose permeability to oxygen is less than that of the plastic.
  • This coating of a suitable, d. H. physiologically harmless, tasteless and as impermeable to oxygen as possible material, it will be provided in the above-described two-component cap in the first place in the inner region of the cap on the So ⁇ walls of the cap. Alone by this measure, the penetration of oxygen through the closure into the bottle interior can be effectively herabge ⁇ sets.
  • the solution is a combination of measures that both contribute to solving the same problem, namely to keep the oxygen content in the cylinder interior as low as possible. However, it may also turn out that one of the measures is already sufficient to ensure effective protection against oxygen and thus from the deterioration of the food.
  • the object of the invention is also achieved by a closure, in particular for closing plastic bottles, consisting of at least one component made of plastic, wherein the plastic component at least partially a coating comprising a material whose permeability to oxygen is less than that of the plastic.
  • a closure in particular for closing plastic bottles, consisting of at least one component made of plastic, wherein the plastic component at least partially a coating comprising a material whose permeability to oxygen is less than that of the plastic.
  • the coating material comprises in particular polyamide.
  • Polyamide has all the above-mentioned favorable or required properties in order to serve as a coating material.
  • the permeability to oxygen, even with thin layers of usual 10 microns, is very low.
  • an effective protection against the penetration of oxygen into the interior of the closed bottle results.
  • the closure can be designed as a rotary closure.
  • the coating may be at least partially disposed in the interior of the closure.
  • the coating will be arranged mainly in the region of the side wall of the closure cap, that is to say in the threaded region.
  • the coating can partly or completely cover the inner walls of the closure cap and thus prevent the penetration of the oxygen from the side as well as from above through the cover part of the closure cap.
  • the closure preferably has an internal thread, and the coating is arranged at least partially in the region of the internal thread.
  • the coating is preferably suitable for acting as a dry lubricating film between the thread of a plastic bottle and the internal thread of the closure.
  • a suitable material as z.
  • polyamide can be used exceptionally well as a lubricant, apart from its oxygen-containing properties.
  • the material al applied in a thin layer, serve as a dry lubricating film. While in the case of the plastic materials used for the bottles and the caps, the adhesive friction is generally greater than the sliding friction, the coefficients of friction for polyamide are essentially the same.
  • the formation of a thin sliding film in the area of the internal thread can substantially reduce the torque which is necessary during opening, in particular in the initial phase of turning a screw cap. In this way, problems when opening a sealed bottle for the first time are avoided and the convenience of operating the closure is increased.
  • the object according to the invention is also achieved by a method for producing a closure made of plastic, in particular a closure, as described above, in which the inside of the closure is at least partially coated with a material whose permeability to oxygen is less than the plastic.
  • polyamide can be used as the coating material.
  • the coating is applied at least partially in the inner region of the closure.
  • the application of the material can be done for example by a Pin ⁇ sel, a sponge, an ink pad or other application.
  • a layer with a suitable thickness is formed in order to meet the requirements placed on it.
  • a thin layer for example of a thickness of 10 ⁇ m, may already be sufficient to effectively reduce or prevent the penetration of oxygen through the closure cap.
  • the coating is applied in particular at least partially in the region of an internal thread of the closure.
  • the already be appreciated properties of the polyamide as a lubricant come into play.
  • the layer forms a dry sliding film which prevents the screw cap from sticking to the bottle.
  • the surface Before applying the coating, the surface can be activated by flaming.
  • Fig. 1 is a sectional view of a conventional cap
  • FIG. 2 shows a sectional view of a closure cap according to the invention
  • 3a-3c is a plan view of embodiments of the profile of the second component of
  • Fig. 4 is a sectional view of a second embodiment of the invention.
  • Fig. 5 is a sectional view of another embodiment of the invention.
  • a conventional one-piece cap 1 designed as a screw, shown for a plastic bottle.
  • annular inner seal 7 which has a projection 7a Jerusalem ⁇ , which applies when closing the bottle to the inside of the bottle neck.
  • a guarantee strip 8 connects, which engages under a provided on the bottleneck of the bottle to be closed bead, and fulfills a security and warranty function.
  • the first time closing with the cap 1 usually air is in the range above the level of the filled bottle Patschlos ⁇ sen.
  • the materials preferably used for the closure cap 1, for example polyethylene (PE) or polypropylene (PP) 3 have no very good barrier properties with respect to oxygen, so that the penetration of oxygen through the cover part 3 and / or through the side part 2 into the upper part Area of the bottle interior is probably even with a closed bottle.
  • perishable Lebensmit ⁇ means, for example with beer, this results in the problem that the trapped or penetrating oxygen severely affects the shelf life of the food.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a closure cap 1 according to the invention.
  • a further component 9 The closure cap 1 shown in FIG. 2 is a two-part closure cap.
  • the additional component 9 comprises at least one oxygen scavenger ("oxygen scavenger”), which is activated by the moist air in the upper region of the bottle interior, and intercepts the oxygen located there, for example by adsorption, absorption or by other suitable chemical reactions.
  • oxygen scavenger oxygen scavenger
  • the second component 9 forms a barrier against the penetration of further oxygen into the bottle interior.
  • the component 9 is arranged in the embodiment on the inner surface of the Decken ⁇ part 3 of the cap 1. In particular, it is arranged on the surface of the ceiling part 3 within a region bounded by the annular inner seal 7. As is clear from FIG. 2, there is a gap 10 between the inner side 7b and the outer edge 9c of the component 9, ie the inner seal 7 and the component 9 are not in contact with each other in order to control the mobility of the inner seal 7 is pressed against the inside of the bottle neck when closing the bottle. Because the second component 9 covers a large area of the ceiling part 3, it also prevents a high degree of penetration of oxygen through the ceiling part 3, since the oxygen scavenger in the component 9 also has good barrier properties against the penetration of oxygen.
  • the free surface of the component 9 is not smooth or flat, but profiled.
  • the surface has protrusions 9a and depressions 9b.
  • the profiling increases the surface area compared to a flat or smooth surface, resulting in a larger reaction area for the oxygen.
  • the absorption / adsorption / reaction probability and capacity is increased without increasing (possibly even decreasing) the concentration of the relatively expensive "oxygen scavenger" in the component 9.
  • the enlarged surface gives the component 9 therefore a more effective effect.
  • FIGS. 3 a to 3 c show different embodiments of the profiling of the free surface of the component 9 according to FIG. 2.
  • Fig. 3a is a profile with annular webs 9a and intermediate recesses (or grooves) shown 9b.
  • the height of the webs 9a can be adjusted so that there is a desired active surface. Enlargements of the surface are conceivable by virtually any, sometimes large factors.
  • the free surface of the second component 9 for example, compared to a flat, smooth surface by entspre ⁇ profiling by the 3-, 5- or 10-fold, but also beyond, the was ⁇ increased.
  • FIG. 3b shows a free surface of the component 9 with a lamellar structure.
  • the component 9 has slats 9c projecting from a base surface, which give the free surface a brush-like appearance. Again, the cross section of the slats, their distance from each other and their length can be adjusted according to the requirements of the oxygen scavenging properties of the component 9.
  • FIG. 3c Another example of a profile structure according to the invention of component 9 is shown in FIG. 3c.
  • a "Fachwerlctechnik" is shown with a plurality of parallel and perpendicular to each other extending webs 9d, which delimit a number of recesses 9e.
  • the Ver ⁇ recesses 9e according to the structure of Fig.
  • 3c may be selected to be so small that liquids due to the surface tension can not penetrate into the depressions of the component 9. Since the depressions can therefore only be reached for gases or the enclosed air, damage to the active oxygen-scavenging regions by the liquid and a deactivation of the free surface of the liquid can occur Component 9 can be largely excluded from this advantage in the context of the invention by the corresponding design of other surface structures.
  • the closure cap shown in Fig. 2 is produced by a two-component injection molding process.
  • a good adhesion between the base body 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and the component 9 can be achieved by suitably selecting the matrix material of the component 9 into which the oxygen scavenger is introduced.
  • an "oxygen scavenger" which is readily miscible with polyethylene, and the main body 2, 3, 4, 5, 6, 1, 8 is made of polyethylene, the conditions for injection molding and good are particularly good Weldability at the boundary layer between the base body 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and the second component 9.
  • the material selection should not be limited to this example in the context of this invention, but include all known in the art possibilities ,
  • connection between the components can also be purely mechanical or be accomplished by gluing.
  • webs or depressions can be provided either in the cover part 3 or in the second component 9 in the transitional region of the two parts in order to increase the friction and thus the adhesion of the components to one another.
  • the profiled, for example laminated, free surface of the component 9 can already be produced during the injection molding process, that is to say predetermined by the injection mold.
  • two basic working steps for producing the closure cap 1 are sufficient. Any subsequent treatment of the sprayed surface can be dispensed with.
  • the closure cap 1 which consists essentially of a side part 2, a cover part 3, an internal thread 4, an outer seal 5, 6, an inner seal 7 and a Garan ⁇ tieband 8, as described in connection with Figure 1, is here aus ⁇ one piece educated. However, the invention should also be applicable to composite multi-piece VerMAN ⁇ caps.
  • the closure cap 1 is made of a suitable plastic, for example polyethylene (PE) or polypropylene (PP). These plastics, as already explained, do not have very good barrier properties with respect to oxygen, so that oxygen penetrates through the cover part 3 and / or through the side part 2 into the inside of the bottle and impairs the life of the food.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • polyamide For protection against the penetration of oxygen from the outside, therefore, a part of the inner side of the closure cap 1 was coated with polyamide.
  • the polyamide layer IIa, IIb is located in particular on the side part 2 and on the ceiling part 3, wherein the inner seal 7 was not coated in this example.
  • the polyamide coating which serves as an oxygen barrier, has a layer thickness of only approx. 10 microns can be applied, which is less than the manufacturing tolerances in the production of the cap 1.
  • Polyamide is particularly suitable for the purpose of the invention for several reasons. On the one hand, polyamide is physiologically harmless, tasteless and also has an antibacterial effect. On the other hand, the barrier properties for oxygen are favorable even with a thin polyamide layer.
  • the polyamide layer IIa, IIb can be easily applied, for example by applying the dissolved in a solvent polyamide on the inside of the cap 1. When applied in this way can be accurately determined which area of the réelle ⁇ side of the cap 1 to be coated.
  • the ceiling part 3 equipped with an oxygen scavenger in the form of a second component 9 so an additional coating of the ceiling part with polyamide is not necessary.
  • the formation of a barrier IIa on the side part 2 can, in combination with the oxygen scavenger, contribute to keeping the oxygen content in the interior of the bottle particularly effectively at a sufficiently low level.
  • the measures as shown in FIGS. 2, 3, 4 or 5 may be sufficient in the present invention to produce conditions in which the food stuffed into the bottle is durable, as each of the measures is suitable for reducing the influence of oxygen on the stored food.
  • the invention is therefore intended to encompass each of the described durability measures per se as well as all combinations of the measures shown.
  • the coating in the region of the internal thread 4 of the closure cap 1 is also advantageous in another respect.
  • conventional plastic bottles in conjunction with the associated plastic caps often has the problem that when first opening the bottle a large torque must be used to to allow opening the bottle at all. This is not only user-unfriendly, but in extreme cases can lead to a user being unable to open the bottle at all. This is primarily due to unfavorable coefficients of friction of the plastic materials used (the stiction between these materials is usually greater than the sliding friction).
  • Polyamide on the other hand is excellently suitable as a lubricant.
  • a polyamide coating 11a in the threaded area 4 a dry sliding film is formed which permits a better handling of the closure, in particular significantly reducing the required torque or the required force when the bottle is opened for the first time. Since the material properties of polyamide are therefore also advantageous in this respect, a coating only the threaded portion in some cases may well be useful.
  • the coating IIa, IIb with polyamide can be carried out, for example, by applying a polyamide solution.
  • a polyamide solution As a result, as soon as the solvent has evaporated, a very thin polyamide layer is formed, for example with a layer thickness of about 10 ⁇ m.
  • the evaporation of the solvent can be accelerated by heating, for example at temperatures between 80 and 120 ° C.
  • the adhesion of the layer to the closure cap 1 can be improved by activating the surface to which the polyamide is to be applied by flaming during the production of the closure cap 1 before the coating.

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Abstract

Ein Verschluss (1), insbesondere zum Verschliessen von Kunstoffflaschen, besteht aus wenigstens zwei Komponenten, wobei die erste Komponente (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) aus Kunstoff besteht, und die zweite Komponente (9) einen Sauerstofffänger (,,oxygen scavenger") enthält, und wobei die erste und zweite Komponente so miteinander verbunden sind, dass die zweite Komponente eine freie Oberfläche, die ein Profil (9a, 9b) aufweist, so dass die aktive Oberfläche gegenüber einer entsprechenden aktiven Oberfläche ohne Profil, also einer im Wesentlichenebenen Oberfläche, vergrössert ist. Art und Konzentration des Sauerstoffänger-Materials sowie die Auswahl des Profils der aktiven Oberfläche können so aufeinander abgestimmt werden, dass dem Inneren der Flasche ausreichend Sauerstoff entzogen wird. Zur Herstellung kann insbesondere ein Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren eingesetzt werden.

Description

Verschluss und Verfahren zur Herstellung eines Verschlusses
Die Erfindung betrifft Verschluss, insbesondere zum Verschließen von Kunststoffflaschen, umfassend wenigstens zwei Komponenten, wobei die erste Komponente aus Kunststoff be¬ steht, die zweite Komponente einen Sauerstofffänger („oxygen scavenger") enthält, und wobei die erste und zweite Komponente so miteinander verbunden sind, dass die zweite Komponente eine freie Oberfläche aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Ver¬ schluss, insbesondere zum Verschließen von Kunststoffflaschen, bestehend aus wenigstens einer Komponente aus Kunststoff. Die Erfindung betrifft ferner zwei Verfahren zur Herstel¬ lung eines Verschlusses.
Lebensmittel werden in immer größerem Ausmaß in Kunststoffbehältern gelagert und ver¬ trieben. Dies gilt insbesondere für Getränke, beispielsweise für Fruchtsäfte und Bier, die in Flaschen aus Polyethylenterephthalat (PET), aufbewahrt werden.
Die Verschlüsse für diese Flaschen enthalten in der Regel ebenfalls aus Kunststoff, insbe¬ sondere aus Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP). Bei verderblichen Lebensmitteln ergibt sich jedoch im Zusammenhang mit der Lagerung in Kunststoffbehältern mit Kunst- stoffverschlusskappen das Problem, dass sich der beim Befüllen im Behälter eingeschlosse¬ ne, oder der später in den Behälter eindringende Sauerstoff negativ auf die Haltbarkeit des Produkts auswirkt.
Eine Möglichkeit, die Haltbarkeit zu steigern, besteht darin, der Flasche beim Verschließen den sich im Flaschenhals befindlichen Sauerstoff zu entziehen bzw. die dort vorhandene Luft durch ein chemisch wenig reaktives Gas zu ersetzen. Diese Methode ist jedoch sehr aufwendig, und reicht unter Umständen alleine nicht aus, um beabsichtigte Lagerzeiten zu erreichen, da die genannten Kunststoffe, aus denen die Verschlusskappen hergestellt sind (PE, PP, PET) in hohem Maße durchlässig für Sauerstoff sind.
Andere Materialien zur Produktion von Verschlusskappen, die wirtschaftlich und herstel¬ lungstechnisch ähnlich günstig, und dabei weniger sauerstoffdurchlässig sind, sind bisher nicht bekannt. Alternativ dazu kann eine Steigerung der Haltbarkeit der Lebensmittel durch den Abbau des in der verschlossenen Flasche eingeschlossenen Sauerstoffs erreicht werden. Zu diesem Zweck werden Teile der Verpackung, bei Verschlüssen z.B. Dichtscheiben oder Liner, mit einem Sauerstofffänger (sog. „oxygen scavenger"), d. h. mit einem Material mit sauerstoff¬ abfangenden bzw. sauerstoffentziehenden Eigenschaften, ausgestattet. Beim Kontakt mit hoher Luftfeuchtigkeit im Inneren des oberen, luftgefüllten Bereichs des Flaschenhalses werden die Materialien, nachdem sie vor dem Einsatz trocken gelagert wurden, aktiviert und entziehen ihrer Umgebung Sauerstoff. Außerdem ist ein Durchdringen des Sauerstofffän¬ gers von außen her unwahrscheinlich.
Das Sauerstofffänger-Material ist jedoch wesentlich teuerer als die zur Herstellung des Ver¬ schlusses verwendeten Kunststoffe. Eine Herstellung einer einteiligen Verschlusskappe aus Kunststoff mit einem ausreichend hohen Anteil an Sauerstofffänger-Material wäre demnach unwirtschaftlich. Bei der Herstellung einer Verschlusskappe mit einem Einsatzteil, bei¬ spielsweise einem Liner mit Sauerstofffänger-Material, fallen zumindest zwei weitere Ver¬ fahrensschritte bei der Herstellung, nämlich die separate Herstellung des Liners, und das Zusammenfügen des Liners mit der Verschlusskappe, an. Außerdem besteht auch hier die Gefahr, dass eine zu geringe Menge an Sauerstofffänger im Einsatzteil oder Liner zu schnell aufgebraucht wird. Eine Erhöhung der Konzentration an Sauerstofffänger-Material im Einsatzteil erhöht dagegen wiederum die Materialkosten.
Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verschluss, insbe¬ sondere für eine Kunststoffflasche, bereitzustellen, der die Ansammlung einer zu hohe Sau¬ erstoffmenge im Flascheninnern verhindert, und zudem einfach und kostengünstig gefertigt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verschluss mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 17, und durch ein Verfahren gemäß eines der Ansprüche 12 oder 23.
Ein Verschluss, insbesondere zum Verschließen von Kunststoffflaschen, umfasst wenigs¬ tens zwei Komponenten, wobei die erste Komponente aus Kunststoff besteht, die zweite Komponente einen Sauerstofffänger („oxygen scavenger") enthält, und wobei die erste und zweite Komponente so miteinander verbunden sind, dass die zweite Komponente eine freie Oberfläche aufweist. Die von der zweiten Komponente gebildete freie Oberfläche umfasst eine aktive Oberfläche, die ein Profil aufweist, so dass die aktive Oberfläche gegenüber ei¬ ner entsprechenden aktiven Oberfläche ohne Profil, also einer im Wesentlichenebenen O- berfläche, vergrößert ist.
Die aktive Oberfläche wird durch die Ausbildung einer Art „Höhenprofil" vergrößert, das regelmäßig ausgebildet, also nicht durch Materialfehler, Herstellungstoleranzen oder als statistische Oberflächenraubigkeit auftritt. Vielmehr ist das Profil ausgewählt und im We¬ sentlichenreproduzierbar. Als Vergleichsoberfläche wird eine entsprechende, d.h. eine O- berfläche mit gleichem Umriss und gleicher Anordnung bezüglich der ersten Komponente, aber mit unterschiedlichem Höhenprofil, herangezogen. Diese (fiktive) Vergleichsfläche soll dabei im Wesentlicheneben, also ohne wesentliche Höhenunterschiede, ausgebildet sein. Bei dem Flächenvergleich sollten die Begriffe „Profil" und „eben" so aufgefasst wer¬ den, dass „Profil" eine Anzahl von Höhenänderungen in einer zur Hauptausdehnungsrich¬ tung der Oberfläche (die eventuell auch lokal in einem bestimmten Umgebungsbereich des betrachteten Bereichs bestimmt werden kann) senkrechten Richtung bedeutet, der Begriff „eben" sich dagegen auf eine im Wesentlichengleichbleibende Höhe bezüglich der (eventu¬ ell lokal bestimmten) Hauptausdehnungsrichtung der Oberfläche bezieht. Man könnte die Vergleichsfläche auch als die Projektion des Grundrisses der (realen) aktiven Oberfläche auf eine Ebene oder als Projektion auf die Oberfläche der unter der aktiven Oberfläche liegen¬ den ersten Komponente darstellen.
Die aktive Oberfläche wird so angeordnet sein, dass sie bei verschlossener Flasche mit dem Inneren des Behälters in Kontakt steht. Dadurch entsteht eine größere Reaktionsoberfläche, die mit dem in der Flasche, insbesondere im Bereich oberhalb des Füllstands, eingeschlos¬ senen Sauerstoff reagieren kann. Die Aktivität und insbesondere die Kapazität des Sauer¬ stoffentzugs durch den Sauerstofffanger wird auf diese Weise gesteigert. Damit sinken gleichzeitig die Materialkosten für das relativ teure Sauerstofffänger-Material, da durch die Profilierung der aktiven Oberfläche eine größere Wirkung erreicht wird, ohne die Dicke der zweiten Komponente oder die Konzentration an Sauerstofffänger in der zweiten Komponen¬ te erhöhen zu müssen. Auf Grund der vergrößerten aktiven Oberfläche kann dem Innern der Flasche so viel Sauerstoff entzogen werden, dass die geforderten Haltbarkeitsanforderungen erfüllt werden können. Art und Konzentration des Sauerstofffänger-Materials sowie die Auswahl des Profils der aktiven Oberfläche können so aufeinander abgestimmt werden, dass ausreichend Sauerstoff entzogen wird.
Als Besonderheit können Vertiefungen, Nischen, Aussparungen u. ä., die Teil des Profils sind, so ausgebildet werden, dass aufgrund der Oberflächenspannung der abgefüllten Flüs¬ sigkeit keine Flüssigkeit in die Vertiefungen eindringen und mit der in den Vertiefungen liegenden aktiven Oberfläche in Kontakt treten kann. Somit kann nur der in der eingeschlos¬ senen Luft vorhandene Sauerstoff mit diesen in den Vertiefungen liegenden Bereichen der aktiven Oberfläche wechselwirken.
Als Sauerstofffänger („oxygen scavenger") sind eine Vielzahl von Materialien bekannt, von denen hinsichtlich Wirksamkeit, Aufnahmekapazität, Kosten und Fertigungseigenschaften ein geeignetes Material ausgewählt wird. Der Sauerstoffentzug kann z. B. auf Absorption, Adsorption oder anderen chemischen Reaktionen beruhen.
Der Kunststoff, aus dem die erste Komponente hergestellt ist, kann insbesondere Polyethy- len (PE)5 Polypropylen (PP), aber auch Polyethylenterephthalat (PET) umfassen. Die Kunst- stofffiaschen, für die der Verschluss vorgesehen ist, bestehen bevorzugt aus PET-Material. Allerdings soll das Kunststoffmaterial für die Verschlüsse und die Flaschen nicht auf diese Stoffe beschränkt sein.
Die aktive Oberfläche weist bevorzugt Stege auf. Die Ausbildung von Stegen auf einer Flä¬ che erhöht bekanntermaßen die Oberfläche gegenüber einer im Wesentlichenebenen Ober¬ fläche. Den Stegen sollen hier Vorsprünge gleichzusetzen sein, sowie Stufen, die durch die Bildung von Aussparungen, Nischen, oder Vertiefungen entstehen. Alle Höhenveränderun¬ gen in der Oberfläche bewirken, bei gleicher Grundfläche, eine erhöhte aktive Oberfläche. Die Art sowie die Feinheit der Profilierung bestimmt die Größe der mit dem Flascheninnern in Kontakt stehenden aktiven Oberfläche und damit die Auffangkapazität des Sauerstofffän¬ ger-Materials mit. In einer besonderen Ausführungsform können die Stege ringförmig angeordnet sein. Zusätz¬ lich zur Anzahl dieser ringförmigen Stege kann, beispielsweise über deren Höhe, die ge¬ wünschte aktive Oberfläche eingestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform können die Stege gitterartig angeordnet sein. Damit er¬ gibt sich eine Gitterstruktur, wie bei einem Fachwerk, mit dazwischen liegenden Vertiefun¬ gen. Die Struktur der Anordnung der Stege sowie deren gegenseitige Ausrichtung kann im Rahmen dieser Erfindung beliebig gewählt werden.
Die aktive Oberfläche weist insbesondere eine wellen- oder rippenartige Struktur auf.
Die aktive Oberfläche kann alternativ auch eine Lamellenstruktur aufweisen. Bei der La¬ mellenstruktur kann durch die Auswahl der Feinheit, der Anzahl sowie des Abstands der Lamellen zueinander, die Vergrößerung der aktiven Oberfläche in einem weiten Bereich vorgegeben werden. Die Lamellen weisen in der Regel senkrecht von der (gedachten) un¬ profilierten Oberfläche weg.
Bevorzugt ist die aktive Oberfläche gegenüber einer im Wesentlichenebenen aktiven Ober¬ fläche um das 2-fache, vorzugsweise um das 3-fache, vorzugsweise um das 5-fache, vor¬ zugsweise um das 10-fache, vergrößert.
Bevorzugt ist die zweite Komponente an einer Oberfläche der ersten Komponente angeord¬ net, die von einer ringförmigen Innendichtung begrenzt wird, wobei die ringförmige Innen¬ dichtung einen Teil der ersten Komponente bildet. In dieser besonderen Ausführung besitzt die Verschlusskappe eine ringförmige Innendichtung, die sich beim Verschließen der Fla¬ sche an die Innenseite des Flaschenhalses anlegt und so nach außen hin abdichtet. Die zwei¬ te Komponente mit dem Sauerstofffänger-Material befindet sich praktisch an der Decke des Inneren der Verschlusskappe innerhalb dieser kreisförmigen Innendichtung. Dort steht die größte Fläche zur Verfügung, die bei verschlossener Flasche mit dem Inneren der Flasche in Kontakt steht. Erfindungsgemäß kann die aktive Fläche durch die Ausbildung des Profils in fast beliebigem Maß erhöht werden, sofern die zur Verfügung stehende „ebene" Fläche nicht groß genug ist, um eine ausreichende Sauerstoffabfang-Kapazität bereitzustellen. Die zweite Komponente ist von der Innendichtung beabstandet an der Oberfläche der ersten Komponente angeordnet. Ein, wenn auch geringer, Abstand zwischen der Innendichtung und der zweiten Komponente sorgt dafür, dass die Innendichtung von der Sauerstofffanger- Struktur nicht behindert wird, sondern nach wie vor flexibel mit dem Deckenteil der Ver¬ schlusskappe verbunden ist. Sie kann somit die Dichtungsfunktion ohne Beeinträchtigung gewährleisten.
Die erste und die zweite Komponente werden in der Regel aneinander haften. Es kann je¬ doch auch eine Art mechanischer Verbindung zwischen den Komponenten hergestellt wer¬ den. So kann beispielsweise die zweite Komponente einen oder mehrere mechanische Durchbrüche aufweisen, in die mit der Oberfläche der ersten Komponente verbundene Be¬ festigungsmittel, beispielsweise Nieten oder Stifte, eingreifen können. Auf diese Weise ent¬ steht eine Art Nietverbindung zwischen den Komponenten. Die Nieten bzw. Stifte an der ersten Komponente können beispielsweise durch Einspritzen von Material (i.d.R. PE) in die Durchbrüche hergestellt werden.
Die zweite Komponente ist bevorzugt an die erste Komponente angeschmolzen. Es ist je¬ doch auch eine rein mechanische Anbindung, etwa wie oben beschrieben, ein Verkleben, oder ähnliches denkbar. Im Übergangsbereich zwischen den beiden Komponenten können zusätzlich mechanische Haltemittel, beispielsweise Nuten oder Vertiefungen, vorgesehen sein, die den Halt der beiden Komponenten durch Erhöhung der Reibung und/oder ihrer Kontaktflächefläche verbessern.
Die erfmdungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Verschlusses, wie er oben beschrieben wurde, bei welchem ein Zwei- Komponenten-Spritzgussverfahren eingesetzt wird.
Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da zwar zwei Spritzvorgänge stattfinden müssen, jedoch ein separates Zusammenfügen und Verbinden, wie etwa bei der Verwendung eines Einsatzteils oder eines Liners, entfällt. Durch das Verfahren können somit Zeit- und Kos¬ tenvorteile erzielt werden. Insbesondere kann in einem ersten Schritt eine der beiden Komponenten durch Einspritzen des Komponentenmaterials in einen Hohlraum geformt werden, und in einem weiteren Schritt kann die andere der beiden Komponenten durch Einspritzen des anderen Komponen¬ tenmaterials in einen zusätzlich freigegebenen Hohlraum an die zuerst geformte Komponen¬ te angeformt werden.
Insbesondere werden die erste und die zweite Komponente aneinander angeschmolzen.
Die verwendete Spritzgussform umfasst vorzugsweise Mittel zur Ausbildung des Profils der zweiten Komponente. Dies bedeutet, dass das Profil bereits beim Spritzgussvorgang zur Erzeugung der zweiten Komponente gebildet wird. Ein zusätzlicher Verfahrensschritt, wie z.B. eine Nachbehandlung, Aufrauung oder ein gesondertes Einstempeln des Profils der Oberfläche, entfallt bei dieser Ausfuhrungsform der Erfindung.
Die erste Komponente des erfmdungsgemäßen Verschlusses, bestehend aus Kunststoff, kann wenigstens teilweise eine Beschichtung aufweisen, die ein Material umfasst, dessen Durchlässigkeit für Sauerstoff geringer ist als die des Kunststoffs. Diese Beschichtung aus einem geeigneten, d. h. physiologisch unbedenklichen, geschmacksneutralen und für Sauer¬ stoff möglichst undurchlässigen Material, wird dabei bei der oben beschriebenen zwei- komponentigen Verschlusskappe in erster Linie im Innenbereich der Kappe an den Seiten¬ wänden der Verschlusskappe vorgesehen sein. Alleine durch diese Maßnahme kann das Eindringen von Sauerstoff durch den Verschluss in das Flascheninnere wirksam herabge¬ setzt werden. Im Prinzip stellt die Lösung eine Kombination von Maßnahmen dar, die beide zur Lösung der gleichen Aufgabe beitragen, nämlich den Sauerstoffgehalt im Flaschenin- nern möglichst niedrig zu halten. Es kann sich jedoch auch herausstellen, dass bereits eine der Maßnahmen genügt, um einen wirksamen Schutz vor Sauerstoff und damit vor dem Verfall des Lebensmittels zu gewährleisten.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch einen Verschluss, insbesondere zum Verschließen von Kunststoffflaschen, bestehend aus wenigstens einer Komponente aus Kunststoff, wobei die Komponente aus Kunststoff wenigstens teilweise eine Beschichtung aufweist, die ein Material umfasst, dessen Durchlässigkeit für Sauerstoff geringer ist als die des Kunststoffs. Damit kann bei geeigneter Auswahl des Materials bereits mit einer im Ver¬ gleich zur Stärke der Kappenwand sehr dünnen Schicht die Durchlässigkeit für Sauerstoff wesentlich verringert werden. Geeignete Beschichtungsmaterialien sind also durch eine ge¬ ringe Sauerstoffdurchlässigkeit gekennzeichnet. Gleichzeitig werden Kriterien wie physio¬ logische Unbedenklichkeit, Geschmacksneutralität, Materialkosten und fertigungstechnische Eigenschaften bei der Auswahl eine entscheidende Rolle spielen.
Das Beschichtungsmaterial umfasst insbesondere Polyamid. Polyamid weist alle oben ge¬ nannten günstigen bzw. erforderlichen Eigenschaften auf, um als Beschichtungsmaterial zu dienen. So ist die Durchlässigkeit für Sauerstoff, selbst bei dünnen Schichten von üblicher¬ weise 10 μm, sehr gering. Damit ergibt sich durch die Beschichtung mit Polyamid ein wirk¬ samer Schutz vor Eindringen von Sauerstoff in das Innere der verschlossenen Flasche.
Insbesondere kann der Verschluss als Drehverschluss ausgebildet sein.
Die Beschichtung kann wenigstens teilweise im Innenbereich des Verschlusses angeordnet sein. Bei der oben beschriebenen Zwei-Komponenten-Lösung mit Sauerstofffänger-Material wird die Beschichtung hauptsächlich im Bereich der Seitenwand der Verschlusskappe, also im Gewindebereich, angeordnet sein. Bei einer aus einer Komponente bestehenden Ver¬ schlusskappe kann die Beschichtung dagegen die Innenwände der Verschlusskappe teilwei¬ se oder vollständig bedecken und so das Eindringen des Sauerstoffs sowohl von der Seite als auch von oben durch das Deckenteil der Verschlusskappe verhindern.
Der Verschluss weist bevorzugt ein Innengewinde auf, und die Beschichtung ist wenigstens teilweise im Bereich des Innengewindes angeordnet.
Die Beschichtung ist bevorzugt geeignet, um als Trockenschmierfilm zwischen dem Ge¬ winde einer Kunststoffflasche und dem Innengewinde des Verschlusses zu wirken.
Ein geeignetes Material, wie es z. B. Polyamid ist, kann, abgesehen von seinen sauerstoff¬ abhaltenden Eigenschaften, auch hervorragend als Gleitstoff eingesetzt werden. Das Materi- al kann, in einer dünnen Schicht aufgetragen, als Trockenschmierfilm dienen. Während bei den für die Flaschen und die Verschlusskappen verwendeten Kunststoffmaterialien die Haft¬ reibung in der Regel größer als die Gleitreibung ist, sind die Reibungszahlen für Polyamid im Wesentlichengleich groß. Durch die Bildung eines dünnen Gleitfilms im Bereich des Innengewindes kann das Drehmoment, das beim Öffnen, insbesondere in der Anfangsphase des Drehens eines Schraubverschlusses, notwendig ist, wesentlich verringert werden. Auf diese Weise werden Probleme beim erstmaligen Öffnen einer verschlossenen Flasche ver¬ mieden und der Komfort beim Betätigen des Verschlusses erhöht.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines Ver¬ schlusses aus Kunststoff, insbesondere eines Verschlusses, wie oben beschrieben, gelöst, bei welchem die Innenseite des Verschlusses wenigstens teilweise mit einem Material beschich¬ tet wird, dessen Durchlässigkeit für Sauerstoff geringer ist als die des Kunststoffs.
Bevorzugt kann als Beschichtungsmaterial Polyamid verwendet werden.
Vorzugsweise wird die Beschichtung wenigstens teilweise im Inneribereich des Verschlus¬ ses aufgebracht. Das Aufbringen des Materials kann dabei beispielsweise durch einen Pin¬ sel, einen Schwamm, ein Stempelkissen oder ein sonstiges Auftragen erfolgen. Insgesamt entsteht eine Schicht mit geeigneter Dicke, um die an sie gestellten Anforderungen zu erfül¬ len. Eine dünnen Schicht, etwa von 10 μm Dicke, kann unter Umständen bereits ausreichend sein, um das Durchdringen von Sauerstoff durch die Verschlusskappe wirkungsvoll herab¬ zusetzen bzw. zu verhindern. Außerdem muss beim Einsatz dünner Schichten eine vorhan¬ dene Verschlusskappe konzeptionell in keiner Weise verändert werden, da sich die Schicht¬ dicke im Bereich der Fertigungstoleranzen bestehender Verschlusskappen befindet. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass insbesondere im Deckenbereich und im Be¬ reich der Dichtung, die Schichtdicke grundsätzlich beliebig gewählt werden kann.
Die Beschichtung wird insbesondere wenigstens teilweise im Bereich eines Innengewindes des Verschlusses aufgebracht. Bei dieser Ausführungsform kommen die bereits beschriebe¬ nen Eigenschaften des Polyamids als Gleitstoff zum Tragen. Insbesondere beim ersten Öff- nen des Verschlusses bildet die Schicht im Bereich des Innengewindes einen Trockengleit¬ film, der ein Festhaften des Schraubverschlusses an der Flasche verhindert.
Vor dem Aufbringen der Beschichtung kann die Oberfläche durch Abflammen aktiviert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzug¬ ter Ausfuhrungsbeispiele anhand der Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer herkömmlichen Verschlusskappe;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verschlusskappe;
Fig. 3a-3c eine Draufsicht auf Ausführungen des Profils der zweiten Komponente der
Verschlusskappe;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine herkömmliche einteilige Verschlusskappe 1, ausgebildet als Schraubver- schluss, für eine Kunststoff-Flasche gezeigt.
Sie besteht im Wesentlichenaus einem Seitenteil 2 und einem Deckenteil 3. An der Innen¬ seite des Seitenteils 2 befindet sich ein Innengewinde 4. Im oberen Bereich des Seitenteils 2 bzw. im Außenbereich des Deckenteils 3 sind ringförmige Dichtungslippen 5, 6 angeordnet, die sich beim Verschließen der Flaschen vorzugsweise an die Außenseite bzw. an den obe¬ ren Rand des Flaschenhalses anlegen.
Außerdem ist eine ringförmige Innendichtung 7 vorgesehen, die einen Vorsprung 7a auf¬ weist, der sich beim Verschließen der Flasche an die Innenseite des Flaschenhalses anlegt.
Am unteren freien Ende des Seitenteils 2 schließt sich ein Garantieband 8 an, welches einen am Flaschenhals der zu verschließenden Flasche vorgesehenen Wulst untergreift, und eine Sicherheits- und Garantiefunktion erfüllt. Nach dem Befallen der Flasche, beim erstmaligen Verschließen mit der Verschlusskappe 1, ist in der Regel Luft im Bereich oberhalb des Füllstands der befüllten Flasche eingeschlos¬ sen. Zudem weisen die bevorzugt für die Verschlusskappe 1 verwendeten Materialien, z.B. Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP)3 keine sehr guten Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff auf, so dass ein Eindringen von Sauerstoff durch das Deckenteil 3 und/oder durch das Seitenteil 2 in den oberen Bereich des Flascheninneren auch bei verschlossener Flasche wahrscheinlich ist. Insbesondere beim Befüllen der Flasche mit verderblichen Lebensmit¬ teln, beispielsweise mit Bier, ergibt sich damit das Problem, dass der eingeschlossene oder eindringende Sauerstoff die Haltbarkeit des Lebensmittels stark beeinträchtigt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verschlusskappe 1. Diese weist, zusätzlich zu den im Zusammenhang mit der herkömmlichen einteiligen Verschluss¬ kappe 1 gemäß Figur 1 beschriebenen Teilen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 (die zusammen die erste Komponente bezeichnet werden sollen), eine weitere Komponente 9 auf. Es handelt sich bei der in Figur 2 dargestellten Verschlusskappe 1 um eine zweiteilige Verschlusskappe.
Die zusätzliche Komponente 9 umfasst wenigstens einen Sauerstofffänger („oxygen sca- venger"), welcher durch die feuchte Luft im oberen Bereich des Flascheninneren aktiviert wird, und den dort befindlichen Sauerstoff abfängt, beispielsweise durch Adsorption, Ab¬ sorption oder durch andere geeignete chemische Reaktionen. Außerdem bildet die zweite Komponente 9 eine Barriere gegen ein Eindringen weiteren Sauerstoffs in das Flascheninne¬ re.
Die Komponente 9 ist in dem Ausführungsbeispiel an der inneren Oberfläche des Decken¬ teils 3 der Verschlusskappe 1 angeordnet. Insbesondere ist sie innerhalb eines von der ring¬ förmigen Innendichtung 7 begrenzten Bereichs an der Oberfläche des Deckenteils 3 ange¬ ordnet. Wie aus Fig. 2 deutlich wird, ist zwischen der Innenseite 7b und dem äußeren Rand 9c der Komponente 9 ein Zwischenraum 10 vorhanden, d.h. die Innendichtung 7 und die Komponente 9 stehen nicht miteinander in Kontakt, um die Beweglichkeit der Innendich¬ tung 7, die sich beim Verschließen der Flasche gegen die Innenseite des Flaschenhalses an- presst, nicht zu beeinträchtigen. Dadurch, dass die zweite Komponente 9 einen großen Bereich des Deckenteils 3 bedeckt, verhindert sie auch im hohen Maße ein Eindringen von Sauerstoff durch das Deckenteil 3, da der Sauerstofffänger in der Komponente 9 auch gute Barriereeigenschaften gegen das Durchdringen von Sauerstoff besitzt.
Wie ebenfalls aus Fig. 2 deutlich wird, ist die freie Oberfläche der Komponente 9 nicht glatt bzw. eben ausgebildet, sondern profiliert. In der Schnittansicht weist die Oberfläche Vor¬ sprünge 9a und Vertiefungen 9b auf. Durch die Profilierung wird die Oberfläche gegenüber einer ebenen oder glatten Oberfläche vergrößert, was zu einer größeren Reaktionsfläche für den Sauerstoff führt. Damit wird die Absorptions-/ Adsorptions-/ Reaktionswahrscheinlich- keit und -kapazität ohne Erhöhung (unter Umständen sogar bei einer Absenkung) der Kon¬ zentration des relativ teuren „oxygen scavengers" in der Komponente 9 gesteigert. Die ver¬ größerte Oberfläche verleiht der Komponente 9 also eine effektivere Wirkung.
Die Figuren 3 a bis 3 c zeigen unterschiedliche Ausführungen der Profilierung der freien O- berfläche der Komponente 9 gemäß Fig. 2.
In Fig. 3 a ist ein Profil mit ringförmigen Stegen 9a und dazwischen liegenden Vertiefungen (oder Rillen) 9b gezeigt. Die Höhe der Stege 9a kann dabei so eingestellt werden, dass sich eine gewünschte aktive Oberfläche ergibt. Vergrößerungen der Oberfläche sind um prak¬ tisch beliebige, teilweise große Faktoren, denkbar. So kann die freie Oberfläche der zweiten Komponente 9 beispielsweise gegenüber einer ebenen, glatten Oberfläche durch entspre¬ chende Profilierung um das 3-, 5- oder 10-fache, aber auch darüber hinaus, vergrößert wer¬ den.
Fig. 3b zeigt eine freie Oberfläche der Komponente 9 mit einer Lamellenstruktur. Die Kom¬ ponente 9 weist aus einer Grundfläche herausragende Lamellen 9c auf, die der freien Ober¬ fläche ein bürstenartiges Aussehen verleihen. Auch hier kann der Querschnitt der Lamellen, ihr Abstand zueinander und ihre Länge entsprechend den Anforderungen an die sauerstoff¬ abfangenden Eigenschaften der Komponente 9 eingestellt werden. Ein weiteres Beispiel für eine erfindungsgemäße Profilstruktur der Komponente 9 zeigt Fig. 3c. Hier ist eine „Fachwerlcstruktur" mit einer Vielzahl parallel und senkrecht zueinander verlaufender Stege 9d dargestellt, die eine Anzahl von Vertiefungen 9e begrenzen. Die Ver¬ tiefungen 9e gemäß der Struktur der Fig. 3c können bevorzugt so klein gewählt werden, dass Flüssigkeiten aufgrund der Oberflächenspannung nicht in die Vertiefungen der Kom¬ ponente 9 eindringen können. Da die Vertiefungen also lediglich für Gase bzw. die einge¬ schlossene Luft erreichbar sind, kann eine Schädigung der aktiven sauerstoffabfangenden Bereiche durch die Flüssigkeit und eine damit verbundene Deaktivierung der freien Ober¬ fläche der Komponente 9 weitestgehend ausgeschlossen werden. Von diesem Vorteil soll im Rahmen der Erfindung auch durch die entsprechende Gestaltung anderer Oberflächenstruk¬ turen Gebrauch gemacht werden können.
Bevorzugt wird die in Fig. 2 gezeigte Verschlusskappe durch ein Zwei-Komponenten- Spritzgussverfahren hergestellt. Vorteilhafterweise kann auf diese Art der Grundkörper 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 der Verschlusskappe 1 mit der zweiten Komponente 9 beispielsweise durch An¬ schmelzen der jeweiligen Oberfläche einer Komponente an die andere, beispielsweise im Übergangsbereich der Komponente 9 zum Deckenteil 3, verbunden werden. Eine gute Haf¬ tung zwischen dem Grundkörper 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und der Komponente 9 kann durch geeig¬ nete Auswahl des Matrixmaterials der Komponente 9, in das der Sauerstofffänger einge¬ bracht ist, erreicht werden. Wird beispielsweise ein „oxygen scavenger" gewählt, der mit Polyethylen gut mischbar ist, und ist der Grundkörper 2, 3, 4, 5, 6, 1, 8 aus Polyethylen her¬ gestellt, ergeben sich besonders gute Bedingungen für ein Spritzgussverfahren und eine gute Verschweißbarkeit an der Grenzschicht zwischen dem Grundkörper 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und der zweiten Komponente 9. Die Materialauswahl soll jedoch im Rahmen dieser Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt sein, sondern alle dem Fachmann geläufigen Möglich¬ keiten umfassen.
Die Verbindung zwischen den Komponenten kann jedoch auch rein mechanisch sein oder durch Verkleben bewerkstelligt werden. Bei einer mechanischen Verbindung können Stege bzw. Vertiefungen entweder im Deckenteil 3 oder in der zweiten Komponente 9 im Über¬ gangsbereich der beiden Teile vorgesehen sein, um die Reibung und damit die Haftung der Komponenten aneinander zu erhöhen. Die profilierte, beispielsweise laminierte freie Oberfläche der Komponente 9 kann bereits beim Spritzgussvorgang hergestellt werden, also durch die Spritzgussform vorgegeben sein. Da zudem eine Komponente an die andere angespritzt wird, genügen zwei prinzipielle Ar¬ beitsschritte zur Herstellung der Verschlusskappe 1. Auf jegliche Nachbehandlung der ge¬ spritzten Oberfläche kann verzichtet werden.
In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verschlusskappe 1 dargestellt.
Die Verschlusskappe 1, die im Wesentlichenaus einem Seitenteil 2, einem Deckenteil 3, einem Innengewinde 4, einer Außendichtung 5, 6, einer Innendichtung 7 und einem Garan¬ tieband 8, wie im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, besteht, ist hier einstückig aus¬ gebildet. Die Erfindung soll jedoch auch auf zusammengesetzte mehrstückige Verschluss¬ kappen anwendbar sein.
Die Verschlusskappe 1 ist aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), hergestellt. Diese Kunststoffe weisen, wie bereits erläutert, keine sehr guten Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff auf, so dass Sauerstoff durch das Deckenteil 3 und/oder durch das Seitenteil 2 in das Flascheninnere eindringt und die Haltbarkeit des Lebensmittels beeinträchtigt.
Zum Schutz gegen das Eindringen von Sauerstoff von außen wurde daher ein Teil der In¬ nenseite der Verschlusskappe 1 mit Polyamid beschichtet. Die Polyamidschicht IIa, IIb befindet sich insbesondere am Seitenteil 2 und am Deckenteil 3, wobei die Innendichtung 7 in diesem Beispiel nicht beschichtet wurde. Allerdings sei bemerkt, dass auch eine Be- schichtung der Innendichtung 7 durchaus möglich wäre, ohne die Funktion der Verschluss¬ kappe, insbesondere hinsichtlich Ihrer Dichtungseigenschaften, merklich zu beeinträchtigen, da die Polyamidbeschichtung, die als Sauerstoffbarriere dient, mit einer Schichtdicke von lediglich ca. 10 μm aufgebracht werden kann, die geringer ist als die Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Verschlusskappe 1. Polyamid eignet sich aus mehreren Gründen besonders gut für den erfindungsgemäßen Zweck. Zum einen ist Polyamid physiologisch unbedenklich, geschmacksneutral und wirkt zudem noch antibakteriell. Zum anderen sind die Barriereeigenschaften für Sauerstoff auch bei einer dünnen Polyamidschicht günstig.
Die Polyamidschicht IIa, IIb lässt sich einfach aufbringen, beispielsweise durch Auftragen des in einem Lösungsmittel gelösten Polyamids an der Innenseite der Verschlusskappe 1. Beim Auftragen auf diese Weise kann genau bestimmt werden, welche Bereich der Innen¬ seite der Verschlusskappe 1 beschichtet werden sollen.
In Fig. 5 wurde beispielsweise lediglich das Seitenteil 2 im Bereich des Innengewindes 4 mit einer Polyamidschicht I Ia beschichtet. Die Polyamidschicht I Ia verhindert somit ein Eindringen von Sauerstoff durch den Beschichtungsbereich 1 Ia am Seitenteil 2.
Wird, wie in Figur 2 gezeigt, das Deckenteil 3 mit einem Sauerstofffänger in Form einer zweiten Komponente 9 ausgestattet, so ist eine zusätzliche Beschichtung des Deckenteils mit Polyamid nicht notwendig. Die Bildung einer Barriere IIa am Seitenteil 2 kann aller¬ dings in Kombination mit dem Sauerstofffänger dazu beitragen, den Sauerstoffgehalt im Inneren der Flasche besonders wirkungsvoll auf ausreichend niedrigem Niveau zu halten.
Je nach den Anforderungen, beispielsweise an die Haltbarkeit oder aber durch das Lebens¬ mittel selbst bedingt, können in der vorliegenden Erfindung die Maßnahmen, wie in Fig. 2, 3, 4 oder 5 gezeigt, für sich ausreichen, um Bedingungen herzustellen, in denen das in die Flasche gefüllte Lebensmittel haltbar bleibt, da jede der Maßnahmen für sich geeignet ist, den Einfluss von Sauerstoff auf das aufbewahrte Lebensmittel zu verringern. Die Erfindung soll also jede der beschriebenen Haltbarkeitsmaßnahmen für sich sowie alle Kombination der gezeigten Maßnahmen umfassen.
Die Beschichtung im Bereich des Innengewindes 4 der Verschlusskappe 1 ist zudem noch in einer weiteren Hinsicht vorteilhaft. Bei herkömmlichen Kunststoffflaschen in Verbindung mit den dazugehörigen Kunststoff-Verschlusskappen besteht häufig das Problem, dass beim erstmaligen Öffnen der Flasche ein großes Drehmoment aufgewendet werden muss, um überhaupt ein Öffnen der Flasche zu ermöglichen. Dies ist nicht nur benutzerunfreundlich, sondern kann im Extremfall dazu führen, dass ein Benutzer die Flasche überhaupt nicht öff¬ nen kann. Dies ist in erster Linie auf ungünstige Reibungskoeffizienten der verwendeten Kunststoffmaterialien zurückzuführen (die Haftreibung zwischen diesen Materialien ist in der Regel größer als die Gleitreibung).
Polyamid dagegen eignet sich hervorragend als Gleitstoff. So kann durch eine Polyamid- Beschichtung 1 Ia im Gewindebereich 4 ein Trockengleitfilm gebildet werden, der eine bes¬ sere Handhabung des Verschlusses erlaubt, insbesondere das erforderliche Drehmoment bzw. die erforderliche Kraft beim erstmaligen Öffnen der Flasche deutlich herabgesetzt. Da die Materialeigenschaften von Polyamid also auch in dieser Hinsicht vorteilhaft sind, kann auch eine Beschichtung lediglich des Gewindebereichs in manchen Fällen durchaus sinnvoll sein.
Die Beschichtung IIa, IIb mit Polyamid kann beispielsweise durch Auftragen einer Poly¬ amidlösung erfolgen. Dadurch entsteht, sobald das Lösungsmittel verdunstet ist, eine sehr dünne Polyamidschicht, etwa mit einer Schichtdicke von ca. 10 μm. das Verdunsten des Lösungsmittels kann durch Erhitzen, beispielsweise mit Temperaturen zwischen 80 und 120 °C, beschleunigt werden . Zusätzlich kann die Haftung der Schicht an der Verschlusskappe 1 verbessert werden, indem bei der Herstellung der Verschlusskappe 1 vor der Beschichtung die Oberfläche, auf die das Polyamid aufgetragen werden soll, durch Abflammen aktiviert wird.
Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es, den Sauerstoffgehalt im Innenbereich einer ver¬ schlossenen Flasche so zu reduzieren bzw. so zu kontrollieren, dass die Haltbarkeit eines verderblichen Lebensmittels deutlich gesteigert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verschluss (1), insbesondere zum Verschließen von Kunststoffflaschen, umfassend we¬ nigstens zwei Komponenten, wobei die erste Komponente (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) aus Kunst¬ stoff besteht, die zweite Komponente (9) einen Sauerstofffänger („oxygen scavenger") enthält, und wobei die erste und zweite Komponente so miteinander verbunden sind, dass die zweite Komponente eine freie Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die von der zweiten Komponente gebildete freie Oberfläche eine aktive Oberfläche umfasst, die ein Profil aufweist, so dass die aktive Oberfläche gegenüber einer entspre¬ chenden aktiven Oberfläche ohne Profil, also einer im Wesentlichenebenen Oberfläche, vergrößert ist.
2. Verschluss (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Oberfläche Stege (9 a, 9d) aufweist.
3. Verschluss (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (9a) ring¬ förmig angeordnet sind.
4. Verschluss (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (9d) gitterar¬ tig angeordnet sind.
5. Verschluss (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Oberfläche eine wellen- oder rippenartige Struktur aufweist.
6. Verschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die aktive Oberfläche eine Lamellenstruktur aufweist.
7. Verschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Oberfläche gegenüber einer im Wesentlichenebenen aktiven Oberfläche um das 2-fache, vorzugsweise um das 3-fache, vorzugsweise um das 5-fache, vorzugs¬ weise um das 10-fache, vergrößert ist.
8. Verschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (9) an einer Oberfläche der ersten Komponente angeordnet ist, die von einer ringförmigen Innendichtung (7) begrenzt wird, wobei die ringförmige Innendichtung (7) einen Teil der ersten Komponente bildet.
9. Verschluss (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponen¬ te (9) von der Innendichtung (7) beabstandet an der Oberfläche der ersten Komponente angeordnet ist.
10. Verschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Komponente (9) aneinander haften.
11. Verschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (9) an die erste Komponente angeschmolzen ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Verschlusses (1), insbesondere eines Verschlusses nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwei- Komponenten-Spritzgussverfahren eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine der beiden Komponenten durch Einspritzen des entsprechenden Komponentenmate¬ rials in einen Hohlraum geformt wird, und in einem weiteren Schritt die andere der bei¬ den Komponenten durch Einspritzen des anderen Komponentenmaterials in einen zu¬ sätzlich freigegebenen Hohlraum an die zuerst geformte Komponente angeformt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Komponente aneinender angeschmolzen werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Spritzgussform Mittel zur Ausbildung eines Profils in der zweiten Komponente umfasst.
16. Verschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die erste Komponente aus Kunststoff wenigstens teilweise eine Beschich- tung (IIa, 1 Ib) aufweist, die ein Material umfasst, dessen Durchlässigkeit für Sauerstoff geringer ist als die des Kunststoffs.
17. Verschluss (1), insbesondere zum Verschließen von Kunststoffflaschen, bestehend aus wenigstens einer Komponente aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente aus Kunststoff wenigstens teilweise eine Beschichtung (IIa, IIb) aufweist, die ein Material umfasst, dessen Durchlässigkeit für Sauerstoff geringer ist als die des Kunststoffs.
18. Verschluss (1) nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial Polyamid umfasst.
19. Verschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (1) als Drehverschluss ausgebildet ist.
20. Verschluss (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung wenigstens teilweise im Innenbereich des Verschlusses angeordnet ist.
21. Verschluss (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (1) ein Innengewinde (4) aufweist, und die Beschichtung (IIa, IIb) wenigstens teilweise im Bereich des Innengewindes (4) angeordnet ist.
22. Verschluss (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (IIa, IIb) geeignet ist, um als Trockenschmierfilm zwischen einem Gewinde einer Kunststoffflasche und dem Innengewinde (4) des Verschlusses zu wirken.
23. Verfahren zur Herstellung eines Verschlusses (1) aus Kunststoff, insbesondere eines Verschlusses nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Verschlusses (1) wenigstens teilweise mit einem Material be¬ schichtet wird, dessen Durchlässigkeit für Sauerstoff geringer ist als die des Kunststoffs.
24. Verfahren nach Ansprach 23, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungsmaterial Polyamid verwendet wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung wenigstens teilweise im Innenbereich des Verschlusses (1) aufgebracht wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die
Beschichtung wenigstens teilweise im Bereich eines Innengewindes des Verschlusses (1) aufgebracht wird.
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