EP0320510B1

EP0320510B1 - Vorrichtung zur lagerung und kontrollierten abgabe von unter druck stehenden produkten und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: EP0320510B1
Application number: EP88905346A
Authority: EP
Inventors: Winfried Jean Werding
Original assignee: Individual
Current assignee: EP Systems SA
Priority date: 1987-06-26
Filing date: 1988-06-27
Publication date: 1993-12-08
Anticipated expiration: 2008-06-27
Also published as: AU1950188A; BR8807106A; DE3886184D1; IN171132B; FI890836A; FI890836A0; JPH02500572A; WO1988010221A1; AU606182B2; DK89189A; US4969577A; EP0320510A1; DK89189D0; JP2612758B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einerseits eine Vorrichtung zur Lagerung und kontrollierten Abgabe von unter Druck stehenden Produkten gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Vorrichtung gestattet, verglichen mit den herkömmlichen Spraydosen, entweder eine reduzierte Flüssiggasmenge oder komprimierte Gase als Treibkraft einzusetzen. Andererseits betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 10.
Das Verbot von vollhalogenisierten Kohlenwasserstoffen, bekannt unter den Namen FRIGEN oder FREON, hat zur massiven Verwendung von Kohlenwasserstoffen wie Propan und Butan oder Dimethyläther und deren Gemischen geführt. FRIGEN und FREON sind für die die Erde umschliessende Ozonschicht gefährlich und Butan und Propan sowie Dimethyläther wegen ihrer Explosionsgefährlichkeit für die Abfüllindustrie, aber auch für die Verbraucher, da Todesopfer durch Explosionen zu beklagen sind.
Neben diesen brennbaren Gasen kennt man auch das unbrennbare, nur teilweise halogenisierte FREON 22, (chemische Formel CHClF2), als Treibmittel. Es darf auch in den USA und den skandinavischen Ländern, wo FREON und FRIGEN verboten sind, eingesetzt werden, weil das FREON 22 noch ein Wasserstoffatom enthält und daher nicht so beständig ist wie die vollhalogenisierten Kohlenwasserstoffe. Da aber der Dampfdruck des unbrennbaren FREON 22 sehr hoch ist und bei 20°C bei ca. 9 bar liegt, muss es entweder mit einem Gas mit niedrigerem Dampfdruck, wie Dimethyläther oder Butan, die aber brennbar sind, gemischt oder in reduzierter Menge eingesetzt werden, das heisst je nach Behälter-Qualität, zwischen 18 und 50 Gewichtsprozent. Speziell der Einsatz in Glasflacons ohne Plastik für Eau de Toilette ist problematisch, weil da der Druck 1,5 bar bei 20°C nicht übersteigen darf, der aber je nach Gehalt an Wasser oder ätherischem Oel bereits mit 18% bis 20% FREON 22 erreicht wird. Da aber die Zerstäubungsqualität der herkömmlichen Sprays weitgehend vom Flüssiggasanteil und somit dessen Expansions- oder besser Explosionskraft im Kontakt mit dem atmoshpärischen Druck abhängt, reicht der Prozentsatz von ca. 20% FREON 22 an Stelle der üblichen 50% FREON 114/12 nicht aus, ein Eau de Toilette so zu zerstäuben, dass die Tröpfchengrösse so fein ist, dass der Spray als "nicht nass" angesehen wird.
Auch bei Metalldosen gibt es Druckgrenzen, die gesetzlich nicht überschritten werden dürfen, sodass auch hier mit einer, verglichen mit den herkömmlichen Spraydosen, kleinen Menge von FREON 22 gearbeitet werden muss.
Das Suchen nach einer Lösung für das vorstehend beschriebene Problem hat zu einer Spritzdüse geführt, wie sie im Europäischen Patent Nr. 0000688 beschrieben ist und die rein mechanisch eine sehr feine Zerstäubung abgibt. Weiter wurden Vorrichtungen entwickelt, wie sie in den Europäischen Patenten Nr. 0057226 und Nr. 0109361 und der PCT-Anmeldung CH 86/00103, veröffentlicht am 20.1.1987 unter der Nummer WO 87/00513, in verschiedenen Ausführungen beschrieben sind und die gestatten, als Treibkraft Druckluft statt Flüssiggas zu verwenden, wobei trotz fallendem Ausstossdruck eine zumindest annähernd konstante Ausstossrate pro Zeiteinheit und gleichbleibende Partikelgrösse erreicht werden.
Sowohl die Verwendung eines reduzierten Flüssiggasanteils von nur ca. 20% oder komprimierter Luft, führt zu Schwierigkeiten. Die sich im Handel befindlichen Aerosolventile weisen alle trotz Schliessung des Ventils nach Verwendung ein Nachfliessen von Produkt auf. Wird ein solches Ventil mit einem hohen (normalen) Prozentsatz an Flüssiggas eingesetzt, so sieht man dieses Nachfliessen nicht, weil diese Gase in ihrer Flüssigphase gleichzeitig als Lösungsmittel dienen und mit dem Aktivprodukt vermischt beim Oeffnen des Ventils flüssig ausgestossen werden, was im Kontakt mit dem atmosphärischen Druck zu einer explosionsartigen Verdunstung sowohl des Flüssiggases als auch des Produktträgers wie Alkolhol oder Wasser, führt. Verwendet man aber als Ausstosskraft komprimierte Gase wie Luft oder Stickstoff, oder setzt man einen niedrigen Prozentsatz von Flüssiggas ein, weniger als 25%, so fehlt dieser Schnellverdunstungsfaktor oder er ist so gering, dass die das Nachfliessen verdeckende, rabiate Verdunstung wegfällt.
Das Nachfliessen ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen. Bei sogenannten "männlichen" Ventilen ist ein Kolben mit Seitenlöchern versehen, welche bei geschlossenem Ventil innerhalb der Wandstärke der Gummidichtung liegen, sodass kein Produkt austreten kann. Da aber das Zentralloch der Dichtung ausgestanzt ist, weist es senkrechte, parallel zur Achse liegende Nuten auf, die je nach Qualität oder Abnützung des Stanzwerkzeuges mehr oder weniger tief sind, über welche noch nach Schliessung des Ventils Produkt nachfliessen kann und zwar so lange, bis der Gummi durch ein Sichhineinzwängen in die Seitenlöcher des Kolbens diese verschliesst. Bei sogenannten "weiblichen" Ventilen wird der Ventilverschluss durch Eindringen der Ringrippe eines Kolbens in eine Gummidichtungsscheibe erreicht. Die Kimme der meisten Ringrippen ist 0,4 bis 0,5 mm breit, wodurch es, auch je nach der Härte des Gummis, zu einem langsamen Eindringen des Kolbens in die Dichtung kommt, was auch bei diesen Ventilen zu einem Nachfliessen nach Schliessung führt.
Je nach Ventilqualität fliessen pro Ventilöffnung bis zu 0,03 ml Produktnach. Dieses Nachfliessen ist nicht nur unschön, es führt auch, speziell bei Haarlacken, zu einer Verstopfung der Zerstäuberdüsen durch Austrocknen des Filmbinders, wenn die Ausstosskraft durch einen niedrigen Prozentsatz von Flüssiggas oder komprimierter Gase erwirkt wird. Auch führt die Verwendung von komprimierten Gasen oder einem tiefen Flüssiggasanteil zu einem anderen Problem, das dazu führen kann, dass mangels Druck nicht alles Produkt aus dem Behälter ausgestossen werden kann.
In einer mit Flüssiggas gefüllten Spraydose wird der Druck durch fortlaufende Vergasung der Flüssigphase jedesmal wieder aufgebaut, wenn durch Entleeren der Dose der Druck gemäss physikalischem Gesetz, abfällt, sodass in der Dose praktisch ein konstanter Druck herrscht. Bei einem tiefen Prozentsatz von Flüssiggas reicht die Gasmenge gerade aus, den Druck konstant zu halten und den gesamten Behälterinhalt zu entleeren. Sprüht man aber mit einer Ventilöffnung zu lange, so führt die Vergasung zu einer Abkühlung der Dose, welche die Vergasung bremst, sodass nicht nur der Druck abfällt, sondern auch mehr Flüssiggas als vorgesehen ausgestossen wird und daher letztendlich für die vollständige Entleerung der Dose fehlt. Auch durch die Verwendung der Dose mit dem Sprühkopf nach unten geht Gas verloren, das dann auch wieder fehlt.
Bei der Verwendung von komprimierten Gasen als Ausstosskraft ist dieses Problem viel gravierender, weil es zu keinem Wiederaufbau des Druckes kommen kann. Je nach Lage der Dose kann der Druck vollständig verloren gehen, sodass der restliche Doseninhalt, weil nicht mehr ausstossbar, verloren geht.
Trotz Dichtung kann es auch zu einem Druckverlust zwischen dem Ventilteller und dem Dosenhals kommen; Zum Beispiel werden Aluminiumdosen durch ein Tiefziehverfahren von Aluminiumscheiben hergestellt, wobei es parallel zur Dosenachse laufende Nuten in der Aussenwand der Dose gibt, die je nach Dosendurchmesser zwischen 0,02 und 0,08 mm tief sein können, aber so schmal sind, dass die Aussengummidichtung nicht in sie eindringen und sie somit nicht abdichten kann.
Obwohl diese Nuten je nach Dosentyp auf dem Hals der Dose abgeschliffen oder mit einem Lacküberzug gefüllt werden, kommt es dort zu einem Entweichen des Druckes, wenn das Befestigen des Ventils nicht mit der nötigen Präzision durchgeführt wird.
Ein Druckverlust von komprimierten Gasen durch falsches Halten der Dose kann durch Verwendung eines Zweikammersystems vermieden werden, in dem das Produkt in einem flexiblen Innenbehälter und die Ausstosskraft, komprimiertes Gas, im starren Aussenbehälter gelagert sind. Letztere wirkt auf den flexiblen Innenbehälter und drückt diesen zusammen, wodurch das darin befindliche Produkt ausgetrieben wird. Solche Systeme sind beispielsweise aus der US-A-3,731,854 nächstliegender Stand der Technik und der US-A-3,662,926 bekannt. Ihre flexiblen Innenbehälter müssen aber vor dem Anbringen des Dosenbodens oder Rollen des Schulterteils bei Monoblockdosen, in diese eingeführt werden. Ferner ist das Einfüllen des komprimierten Gases relativ kompliziert und verlangt eine hohe Präzision, die teuer ist, da der Boden der Dose mit einer Oeffnung versehen ist, welche mit einem Gummistopfen verschliessbar ist, neben welchem, wenn er noch nicht vollständig in die Oeffnung eingedrückt ist, das komprimierte Gas in die Dose eingeführt wird, wonach der Gummistopfen vollständig in die Oeffnung gedrückt wird, die er dann hermetisch verschliesst. Neben der notwendigen Präzision verlangt dieser Begasungsvorgang viel Zeit, sodass eine Massenproduktion kostspielig ist.
Metalldosen benötigen, sowohl zur Gewinnung des Metalls als solches wie auch zur Herstellung der Dosen ein Mehrfaches der Energie, die zur Herstellung von Plastik und Dosen aus diesem Material, notwendig ist. Je nach Metallart können auch noch Korrosionsprobleme auftreten.
Um bei Verwendung von komprimierten Gasen Druckverluste durch falsches Halten der Dose zu vermeiden, gibt es auf dem Markt Ventile, die dank einer Kugel ein Versprühen des Produktes selbst dann gestatten, wenn die Dose auf den Kopf gestellt gehalten wird. Einen Druckverlust können sie aber, wenn der Behälter schräg gehalten wird und das Steigrohr des Ventils, weil praktisch immer gekrümmt, nicht mehr im, sondern ausserhalb des Produktes liegt, nicht vermeiden.
Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend beschriebenen Probleme und hat einerseits eine Vorrichtung zur Lagerung und kontrollierten Abgabe von unter Druck stehenden Produkten zum Gegenstand, wie sie im Anspruch 1 definiert ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Andererseits werden die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung gemäss Anspruch 10 gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlich beschrieben und mit vorteilhaften, nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen bildlich dargestellt. Dabei zeigt die Zeichnung in:

Fig. 1 einen Schnitt durch den Erfindungsgegenstand in gefülltem Zustand,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ventileinheit vor dem Aufschweissen eines Innenbehälters und Einführen in einen Plastikbehälter,
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Ventilkolben,
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Ventilkolben gemäss Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt durch ein geschlossenes Ventil,
Fig. 6 einen Schnitt durch ein geöffnetes Ventil gemäss Fig. 3,
Fig. 7 eine Ansicht eines Ventils, bei dem der Ventilkörper zum Direktaufschweissen eines Innenbehälters vorgesehen ist,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Ventilkörpers wie bildlich in Fig. 7 dargestellt, zwischen zwei Schweissbacken,
Fig. 9 eine Draufsicht auf einen Innenbehälter nach Schweissung auf einen Ventilkörper gemäss Fig. 7,
Fig. 10 eine Teilansicht eines Innenbehälters nach Aufschweissen auf den Ventilkörper gemäss Fig. 7,
Fig. 11 eine Ansicht einer Ventileinheit, einen gefalteten Innenbehälter tragend,
Fig. 12 einen Schnitt durch eine Metalldose mit stark vergrössertem Dosenhals mit einem Metallventilteller,
Fig. 13 einen Schnitt durch den Hals einer Plastikdose mit stark vergrössertem Dosenhals mit einem Metallventilteller,
Fig. 14 einen Schnitt durch eine Ventileinheit für visköse Produkte, wie Oele, Cremen, Pasten, Gels, usw.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung in ihrer Gesamtheit. Der Behälter 1, hier vorzugsweise aus PET (Polyäthylen Terephtalat), zeigt einen halbkugelförmigen Boden 2, der zum Stehen mit der Bodenkappe 3 versehen ist. Er enthält den Innenbehälter 4, in dem das Produkt 5 gelagert ist. Der Innenbehälter 4 ist auf den Ventilkörper 6 aufgeschweisst, der am Plastikventilteller 7 befestigt ist und enthält den Kolben 8, der mittels der Feder 9 stark gegen die Gummidichtung 10 gedrückt wird und teilweise in diese eindringt. Der Plastikventilteller 7 ist mit der Bohrung 11 versehen, die, wenn der Behälter 1 unter Druck steht, mittels der Gummidichtung 12 verschlossen ist, wobei diese mit dem Flansch 13 des Ventilkörpers 6 gehalten wird, wenn der Behälter 1 noch nicht unter Druck steht. Der Kolben 8 trägt einen Sprühkopf 14. Um den Behälter 1 hermetisch zu verschliessen und somit jeglichen Druckverlust zu vermeiden, ist der Plastikventilteller 7 mit einer Ringmembran 17 und einer Doppelringrippe 18 versehen, wobei die Ringmembran 17 den Dosenhals 19 und die Ringrippe 18 die Ringnut 20 verschliessen. Dabei werden die Ringmembran 17 und die Ringrippe 18 mittels eines Schnappverschlusses 21 dichtend in ihre Sitze eingezogen. Letztendlich verhindert eine Verschlusshülse 22 ein Oeffnen des Schnappverschlusses 21 und sichert, dank ihrer Verschweissung 23 mit dem Behälter 1, dessen hermetischen Verschluss. Die Figur 2 zeigt in Vergrösserung die vorstehenden Einzelheiten im Detail. Der Ventilkörper 6 ist, wie anhand der Fig. 7 - 10 näher erläutert, mit Seitenrippen 15 versehen, welche nach Aufschweissen des Innenbehälters 4 mittels einer Schweissfläche 24 Wülste 16 bilden. Die Unterseite der Verschlusshülse 22 weist eine Ringnut 25 auf, welche ein Verdecken der Bohrung 11 verhindert, sodass diese Bohrung 11 von aussen nicht sichtbar ist, aber dennoch über sie von aussen der Behälter 1 unter Druck gesetzt werden kann, wobei dann die Dichtung 12 als Rückschlagventil arbeitet. Schliesslich ist die erfindungsgemässe Vorrichtung mit einer Ventilkappe 26 geschlossen. Die Vorrichtung wird wie folgt montiert und gefüllt:
Die Ventileinheit A trägt, wie in Fig. 11 gezeigt, einen gefalteten Innenbehälter 4, der in Ventilhöhe mit einem Papierring 79 und am gegenüberliegenden Ende mit einem Papierring 80 gefaltet gehalten wird. Die Papierdicke der Ringe 79 und 80 ist so gewählt, dass sie beim Füllen des Innenbehälters 4 im Innern des Behälters 1 reissen und so das Entfalten des Innenbehälters 4 gewährleisten. Die Ventileinheit A mit dem gefalteten Innenbehälter 4, der sich praktisch wie ein "normales" Steigrohr verhält und von jeder handelsüblichen Füllmaschine sortiert werden kann, wird maschinell in den Behälter 1 eingeführt, bis das eine Teil des Schnappverschlusses 21 in das entsprechende Teil des Dosenhalses 19 einrastet, wonach dann, ebenfalls maschinell, die Verschlusshülse 22 auf den Dosenhals 19 in Höhe 23 geschweisst wird. Dies verhindert nicht nur ein Ausrasten des Schnappverschlusses 21, sondern gewährt zusätzlich, dank einer Ultraschallverschweissung, mit der die Verschlusshülse 22, die aus demselben Material wie der Dosenhals 19 besteht, homogen mit diesem verbunden wird, ein perfektes Abdichten der erfindungsgemässen Vorrichtung. Hinzu kommt noch ein Abdichten, das dadurch entsteht, dass die Ringmembran 17 spannend in den Dosenhals 19 und die Doppelringrippe 18 spannend in die Ringnut 20 eingeführt werden. Diese Lösung des Abdichtens ist wichtig, um jeglichen Druckluftverlust zu vermeiden, der dazu führen würde, dass mangels Ausstosskraft nicht alles Produkt 5 aus dem Behälter 1 austreten kann. Vor Aufsetzen des Sprühkopfes 14 oder eines anderen Ausgabeelements wird der Innenbehälter 4 über den Ventilkörper 6 durch Wegdrücken des Kolbens 8 von der Dichtung 10 mit dem Produkt 5 gefüllt. Danach wird nach Aufsetzen eines Spezialfüllkopfes auf die Verschlusshülse 22 Druckluft über die Bohrung 11 des Ventiltellers 7 in den Behälter 1 eingeführt, welche dann das sich im Innenbehälter 4 befindliche Produkt unter Druck setzt. Nach Aufsetzen des Sprühkopfes 14 oder, je nach Produktbeschaffenheit, eines anderen Ausgabeelementes, ist die erfindungsgemässe Vorrichtung einsatzbereit. Letztendlich wird sie mit der Ventilkappe 26 verschlossen.
Das vorstehend beschriebene Nachfliessen von Produkt aus dem Ventil nach Ventilverschluss wird dank dem erfindungsgemässen Kolben 8 eliminiert. Dieser ist mit den Ringrippen 27, 28 und 29 versehen, wodurch Ringnuten 30 und 31 entstehen. Wie in Fig. 3 dargestellt, dringen die Ringrippen 27, 28 und 29 in die Dichtung 10 ein, wodurch diese in die Ringnuten 30 und 31 eingedrückt wird, sodass ein sofortiges Schliessen der Ventileinheit A erreicht wird.
Wird die Ventileinheit A mit Druckluft als Treibkraft eingesetzt, so braucht sie, um einen möglichst hohen Schub, speziell nach Druckminderung, zu gewährleisten, grosse Querschnitte und eine Mehrzahl von Durchflusskanälen 32 und 33, wie in Fig. 4 gezeigt.
Zur Verwendung des vorbeschriebenen Ventils für Aerosoldosen, die Flüssiggase verwenden, deren Prozentsatz wegen zu hohem Dampfdruck herabgesetzt werden müssen oder deren Menge man aus Sicherheitsgründen herabsetzen will, wodurch es dann wie beschrieben zu einem Nachfliessen nach Ventilschliessung kommt, ist die erfindungsgemässe Vorrichtung wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, auszuführen. Die erfindungsgemässe Ventileinheit A besteht in dieser Ausführungsvariante aus einem Ventilkörper 34, der mit einem Steigrohrhalter 35 versehen ist, einem Kolben 36 mit Stift 37, einer Druckfeder 38, einer Innendichtung 39, einem Ventilteller 40 mit einer Behälterdichtung 41 und einem Kolbenrohr 42. Der Ventilteller 40 ist mit einer Bohrung 43 versehen, die, wenn ein mit der Ventileinheit A verschlossener Behälter unter Druck steht, mittels einer Dichtungsscheibe 44 abgedichtet wird, welche mit einem Flansch 45 gehalten wird. Der Boden des Ventilkörpers 34 ist mit Rippen 46 versehen, auf denen eine Feder 38 aufliegt.
Dadurch kann das in den Ventilkörper eindringende Produkt unterhalb der Feder 38 zwischen den Rippen 46 in Richtung der Dichtung 39 gelangen. Der Kolben 36 trägt die Feder 38. Er weist Führungsrippen 47 auf und ist mit Rippen und Nuten versehen, die in Fig. 3 vergrössert dargestellt sind. Eine Kimme 48 des Ventilkörpers 34 ist mit Senkrechtnuten 49 versehen, welche gestatten, eine Begasung eines mit der Ventileinheit A geschlossenen Behälters zwischen dem Ventilteller 40 und der Dichtung 39 vorzunehmen, ohne Oeffnung des Ventils. Der Basisdurchmesser des Stiftes 37 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Kolbenrohrs 42, sodass ein Spalt 50 entsteht. Parallel zu dem Stift 37 befindet sich eine Nut 51, welche in eine zu ihr senkrecht stehende Nut 52 einmündet. Ein Produkt kann also bei geöffnetem Ventil lediglich über die Nuten 51 und 52 und den Spalt 50 austreten. Da diese Durchgänge vorbestimmte Querschnitte aufweisen, weist das Ventil eine kalibrierte Ausstossmenge pro Zeiteinheit auf, und zwar unabhängig von dem vom Kolben 36 zurückgelegten Weg.
Die Verwendung eines kleinen Prozentsatzes von Flüssiggas, z.B. FREON 22, führt zu einem Ausstossdruck von 1,5 bar bei 20°C. Trotz der Verwendung einer, im europäischen Patent Nr. 0000688 beschriebenen Spritzdüse, die einen sehr hohen "mechanical break-up" Effekt hat, ist die Zerstäubungsqualität, trotz Vorhandensein eines Flüssiggasanteils im ausgestossenen Produdkt, noch zu nass, weil dieser Flüssiggasanteil für die weiter oben beschriebene explosionsartige Verdunstung zu niedrig ist. Mit dem hiervor beschriebenen Ventil kann man zu einer "trockeneren" Zerstäubung kommen.
Bekanntlich bleibt Flüssiggas unter einem bestimmten, auf es wirkenden Druck, flüssig und vergast sich erst, wenn dieser Druck, z.B. beim Entleeren eines Behälters, kleiner wird. Es ist auch bekannt, dass man mit kleinen Durchflussquerschnitten ein unter Druck stehendes Produdkt beschleunigen kann und dadurch seinen Druck mindert, was bedeutet, dass je nach Beschleunigung des Produktes sein Druck unter denjenigen Druck fallen kann, der das Gas flüssig hält, sodass es sich dank dieser Beschleunigung vergast.
Dies ist in der Fig. 6 dargestellt. Drückt man auf das Kolbenrohr 42, so entfernt sich der Kolben 36 von der Dichtung 39, wodurch das unter Druck stehende Produkt 53 über die Nuten 51 und 52 in den Spalt 50 gelangen kann. Da der Querschnitt des Spaltes 50 so bemessen ist, dass das dort fliessende Produkt beschleunigt wird, verliert es an Druck und ein Teil des Flüssiggasanteils kann sich vergasen, wie dies mit den Bläschen 54 dargestellt ist. Somit kommt also ein Gemisch von Aktivprodukt (Alkohol, Parfum etc.), Flüssiggas und gasförmigem Gas in die Spritzdüse, welche dann das Aktivprodukt mechanisch zerstäubt, wonach die explosionsartige Verdunstung des Flüssiggasanteils, unterstützt vom gasförmigen (Bläschen 54) Gasanteil, die mechnische Zerstäubung so verfeinert, dass die Tröpfchengrösse so fein wird, dass es zu einer schnellen Verdunstung kommt, derart, dass der Spray als nicht "nass" beurteilt wird.
Normalerweise wird das Flüssiggas über das Ventil in den Aerosolbehälter eingeführt, wobei man maschinell das Ventil öffnet, es sei denn, man verfügt über eine Spezialbegasungsvorrichtung, welche das Flüssiggas, wie beschrieben, zwischen Ventilteller 40 und Dichtung 39 über die Nuten 49 in die Dose einführt. Da das vorbeschriebene Ventil zu seiner vorerwähnten Funktion über einen sehr kleinen Durchflussquerschnitt verfügen muss, nimmt das Begasen sehr viel Zeit in Anspruch, was für eine Massenprodudktion unerwünscht ist. Dank der Bohrung 43 und der Dichtungsscheibe 44 kann die Begasung aber schnell erfolgen.
Wie einleitend beschrieben, gibt es im Handel verschiedene Zweikammerdosen, in denen das Produkt in einem flexiblen Innenbehälter gelagert ist, welche entweder durch Flüssiggas in einem starren Behälter oder komprimierten Gasen, wie Luft oder Stickstoff, zusammengedrückt werden, sodass bei Ventilöffnung das sich im flexiblen Behälter befindliche Produkt ausgestossen wird.
Geht es bei Verwendung von Flüssiggas darum, dieses nicht mit dem Produkt in Kontakt zu bringen, aber trotzdem einen konstanten Druck zur Verfügung zu haben, so zwingt die Verwendung von komprimierten Gasen dazu, jeglichen Druckverlust zu vermeiden. Da aber die handelsüblichen flexiblen Behälter kostspielig sind, muss eine billigere Lösung gefunden werden.
Eine solche ist in den Fig. 7 bis 10 illustriert, wo ein flexibler Innenbehälter 78 dirket auf eine Ventileinheit A gesetzt ist. Um Längskanäle zwischen dem Innenbehälter 78 und dem Ventilkörper 79 zu vermeiden, ist der Ventilkörper 70 mit Seitenflügeln 71 und 72 zu versehen. Nach Einlegen des Ventilkörpers 70 zwischen zwei Plastikfolien werden diese zwischen zwei Schweissbacken 73 und 74 eingeklemmt, welche jede eine Halbkreisnut 75 aufweist, deren Durchmesser kleiner sind als der Aussendurchmesser des Ventilkörpers 70. Unter der Wärme der Schweissbacken 73 und 74 verformt sich der Ventilkörper 70 so, dass die Seitenflügel 71 und 72 zwischen die Folien fliessen und dort die vorbeschriebenen Längskanäle vermeiden. Dabei entstehen die Wülste 76 und 77, welche zusätzlich das Dichten des Innenbehälters 78 verbessern. Diese Lösung ist insofern äusserst vorteilhaft, als sie einerseits den Arbeitsgang des Aufsteckens des Innenbehälters auf eine Ventileinheit A vermeidet und andererseits eine grössere Innenbhälterlänge gewährleistet, sodass der Innenbehälter ein grösseres Füllvolumen erhält.
Die Verwendung eines geschweissten, sehr flexiblen Innenbehälters haben den Vorteil, dass sie von den existierenden Aerosolfüllmaschinen sortiert und in üblicher Weise in die Dosen eingelegt werden können, ohne dass man eine Abänderung an den Maschinen vornehmen muss. Die Fig. 11 zeigt einen solchen Innenbehälter 78, der akkordeonförmig gefaltet und auf die Ventileinheit A geschweisst ist, wobei der Innenbehälter 78 in Ventilhöhe mit dem Papierring 79 und am gegenüberliegenden Ende mit dem Papierring 80 versehen ist, welche ein Entfalten des Innenbehälters 79 verhindern, sodass der Innenbehälter 78 so starr wie ein normales Steigrohr bleibt und, zwar überdimensioniert, in die handelsüblichen Dosen eingeführt werden kann. Die Papierringstärke ist so gewählt, dass sie einen Transport und eine Aussortierung aushalten, aber beim Füllen des Innenbehälters 78, wenn im Innern der Dose untergebracht, zerreissen, sodass sich der Innenbehälter 78 voll entfalten kann. Diese Lösung hat auch den Vorteil, dass sich durch das Falten Knicke bilden, die zu feinen, senkrechten Rillen führen, die auch nach Entfalten erhalten bleiben und verhindern, dass die beiden geschweissten Folien nach einer gewissen ausgestossenen Produktmenge in Ventilhöhe kollabieren, sodass kein Produkt mehr ausgestossen werden kann.
Die Verwendung von komprimierten Gasen als Treibkraft führt zu einem anderen, vorstehend beschriebenen Problem. Das Aufsetzen und Befestigen eines Ventiltellers auf den Dosenhals verlangt eine sehr hohe Präzision, die aber bei Verwendung von komprimierten Gasen oft nicht ausreicht, ein Leck zwischen Dosenhals 81 und Ventileinheit A zu vermeiden, wie dies Versuche gezeigt haben. Es gibt auf dem Markt Dosen 82, wie sie in Fig. 12 dargestellt sind, die auf der Kimme des Dosenhalses 81 mit einer gefrästen Ringnut versehen sind, in welche eine Gummidichtung eingezogen wird. Die Erfahrung zeigt, dass auch dies keine absolute Lösung des Problems darstellt. Erfingungsgemäss wird dies so gelöst, dass der Dosenhals 81 nicht auf der Kimme, sondern in einem Winkel zu ihr nach aussen stehend, zwei Ringrillen 83 und 84 aufweist, sodass dadurch mehrere Kanten 85 entstehen, welche in die Gummidichtung 86 eindringen, sodass diese in die Ringrillen 83 und 84 eingezwängt werden und so ein sicheres Abdichten, auch bei Abwesenheit einer absoluten Präzision, gewährleisten.
Die Fig. 13 zeigt den Dosenhals einer Plastikdose 87, welcher treppenförmige Ringstufen 88 und 89 hat, sodass Kanten 90 entstehen, welche beim Aufrollen des Ventiltellers 91 in die Gummidichtung 92 eindringen und so einen sicheren, leckfreien Verschluss der Dose 87 sichern.
Die Fig. 14 zeigt eine Ventileinheit A, die speziell der Ausgabe von viskösen Produkten dient. Ein Ventilkörper 93 drückt eine Dichtung 94 aus elastischem Material, die eine nach unten gerichtete ogivenförmige Warze 95 trägt, in einen Ventilteller 96. Die Warze 95 ist mit einem Schnitt 97 versehen, der mittels dem von den Pfeilen 98 dargetellten Druck geschlossen wird. Ein Ausgabekopf 99 ist mit einem Rohrstück 100 versehen, das in die Warze 95 eingesteckt ist und trägt einen Diffusor 102, ebenfalls aus elastischem Material. Bewegt man den Ausgabekopf 99 nach unten, so öffnen sich, wie gestrichelt dargestellt, der Schnitt 97 der Warze 95 und der Schnitt 103 des Diffusors 102, sodass Produkt ausgestossen werden kann. Lässt man den Ausgabkopf 99 los, so drückt der mit den Pfeilen 98 dargestellte Druck den Schnitt 97 wieder zu und, weil die Warze 95 aus elastischem Material besteht, das wie eine Feder wirkt, drückt sie das Rohrstück 100 in seine Ausgangsstellung zurück. Sicherheitshalber kann zu dieser Zurückstellung eine Metallfeder 104 vorgesehen werden. Durch das Oeffnen des Schnittes 97 und der dadurch möglichen Produktausgabe wird der Schnitt 103 des Diffusors 102 geöffnet, der, wenn der Produkteausstossdruck nachlässt, sich wieder schliesst, sodass das sich im Ausgabekopf 99 befindliche, nicht dargestellte Produkt vor der Aussenluft geschützt ist und nicht austrocknen kann. Im Ausgabekopf 99 ist eine Regelscheibe 105, wie im Patent Nr. 250 694 A5 der Deutschen Demokratischen Republik beschrieben, untergebracht, welche, trotz Druckminderung bei der Verwendung von komprimierten Gasen eine zumindest annähernd konstant bleibende Ausstossmenge pro Zeiteinheit gewährleistet. Bei Verwendung von Flüssiggasen, die, um den flexiblen Innenbehälter liegend, diesen zusammendrücken, ist die Verwendung einer Regelscheibe 105 ebenfalls vorteilhaft, weil Temperaturveränderungen zu starken Druckschwankungen und dadurch zu veränderlichen Ausstossmengen pro Zeiteinheit führen.

Claims

Vorrichtung zur Lagerung und kontrollierten Abgabe von unter Druck stehenden Produkten, bestehend aus einem starren äusseren Behälter (1), einem an einer Ventileinheit (A) befestigten flexiblen Innenbehälter (4), der aus einer gefalteten Plastikfolie besteht und mittels Wärmeschweissnähten (24, 61) hergestellt ist, und einer Ausgabeeinheit (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (A) einen Ventilkörper (6, 70, 93) mit einem rohrförmigen Teil beinhaltet, der mindestens zwei zumindest annähernd radial abstehende Seitenflügel (15, 71, 72) aufweist und aus demselben Plastikmaterial besteht wie die Innenwand des flexiblen Innenbehälters (4), dass der flexible Innenbehälter (4) an seinem oberen Ende eine sich über seine gesamte Breite erstreckende, die oberen freien Ränder der gefalteten Plastikfolien verbindende Schweissfläche aufweist, dass zentral in diese Schweissfläche das rohrförmige Teil des Ventilkörpers derart durch Wärmeschweissung zwischen die freien Ränder der gefalteten Plastikfolien eingesiegelt ist, dass die Seitenflügel sich entlang den Treffstellen der Folienränder am rohrförmigen Teil des Ventilkörpers erstrecken.
Vorrichtung gemäss Anspruch 1 mit einem einen oberhalb der Seitenflügel angeordneten Flansch (13 45) aufweisenden Ventilkörper (6), auf dem eine Dichtungsscheibe (12, 44) liegt, welche eine in einem bezüglich dem Behälter (1) unmittelbar ausserhalb angeordneten Ventilteller (7) vorgesehene Bohrung (12, 44) dann hermetisch verschliesst, wenn der Behälter (1) mittels eines komprimierten Gases unter Druck gesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) aus Plastik besteht und an seinem oberen Rand mit einer Ringnut (20) versehen ist und einen Dosenhals (19) aufweist, der aussen ein Schnappverschlussteil (21) trägt, das mit einem Schnappverschlussgegenstück (21) des aus Plastik bestehenden Ventiltellers (7) wirkverbindbar ist, dass der Ventilteller (7) eine gegen das Behälterinnere sich erstreckende Ringmembran (17) und eine konzentrisch dazu angeordnete, mit der Ringnut (20) in Wirkverbindung bringbare Doppelringrippe (18) aufweist und dass der Behälter (1) über eine rundum laufende Hochfrequenzschweissung (23) im Bereich des Dosenhalses (19) mit einer Verschlusshülse (22) verbunden ist, die aus demselben Plastikmaterial besteht wie er selber.
Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) aus Metall besteht und mittels eines Flüssiggases unter Druck gesetzt ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (A) weiter einen Ventilkolben (8, 36) umfasst, der mindestens zwei an seiner gegen die Unterseite einer im Ventilteller (7) eingelegten Gummidichtung (10) gerichteten Stirnseite angeordnete Ringrippen (27, 28, 29) aufweist und, dass zentral in der Stirnseite des Ventilkolbens und innerhalb der innersten Ringrippe (27) ein zylindrisches Sackloch angeordnet ist, in dem mindestens ein Senkrechtdurchflusskanal (32, 51) und mindestens ein sich an den Senkrechtdurchflusskanal anschliessender Waagrechtkanal (33, 52), der als ein Schlitz in der Wandung bzw. dem Boden des Sacklochs ausgebildet ist, vorgesehen sind.
Vorrichtung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (8, 36) mit vier Senkrechtkanälen (32) und vier Waagrechtkanälen (33) versehen ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (A) mit einem vom Boden des Sacklochs nach oben ragenden zentralen Stift (37) versehen ist, dessen Basisdurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser eines Kolbenrohrs (42).
Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Ventilkörper (7, 93) wie auch die Innenwand des Innenbehälters (4, 78) aus Polypropylen sind.
Vorrichtung gemäss Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (4, 78) in seiner Längsachse akkordeonförmig gefaltet ist und vor dem Befüllen mittels Papierringen (79, 80) zusammengehalten ist, wobei die Papierqualität der Papierringe (79, 80) so gewählt ist, dass sie beim Befüllen des Innenbehälters (4, 78) mit Produkt zerreissen.
Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem oberen Rand des Ventilkörpers (93) und der Unterseite des Ventiltellers (96) eingelegte Dichtung (94) eine einen Schnitt (97) aufweisende Warze (95) trägt, dass die Ausgabeeinheit einen Ausgabekopf (99), der mit einem Rohrstück (100) ausgestattet ist, das in die Warze (95) eingeführt ist und einen im Ausgabekopf (99) gelagerten Diffusor (102) aus elastischem Material umfasst, wobei letzterer mit einem Schnitt (103) versehen ist und dass der Ausgabekopf (99) eine Regelscheibe (105) trägt.
Verfahren zur dichten Verschweissung des Innenbehälters (4) mit dem die Seitenflügel (71, 72) aufweisenden Ventilkörper (70) der Ventileinheit (A) in einer Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man mittels der Wärme von Schweissbacken (73, 74), die Halbnuten (75) aufweisen, deren Durchmesser kleiner sind als der Aussendurchmesser des rohrförmigen Teils des Ventilkörpers (70), diesen rohrförmigen Teil des Ventilkörpers verformt, dass die Seitenflügel (71, 72) zwischen die Folien des Innenbehälters (4) fliessen und ober- und unterhalb der Schweissbacken (73, 74) Wülste (76, 77) entstehen.