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Die
Erfindung bezieht sich auf einen verschließbaren Glasbehälter mit
einem Kunststoffüberzug,
der betrieblich einem relativ hohen Innendruck ausgesetzt ist, und
der ein Mantelteil mit angeformter Ausflußöffnung, die einen an den jeweiligen
Verschlußtyp
angepaßten
Randbereich besitzt, sowie mit angeformtem Bodenteil aufweist.
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Derartige
ummantelte Glasbehälter
werden insbesondere für
medizinische Zwecke verwendet, finden aber auch für kosmetische
Zwecke oder zum Aufbewahren von Nahrungsmitteln und Getränken Anwendung.
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Eine
besondere Anwendung finden dabei Glasbehälter, die eine Substanz unter
erhöhtem
Druck aufnehmen. Durch den Kunststoffüberzug soll dabei erreicht
werden, daß Glasbruchstücke zusammengehalten werden,
falls der überzogene
Glasbehälter
zu Bruch geht. Der Kunststoffüberzug
dient damit als Berst- und/oder
Splitterschutz. Solche verschließbare Glasbehälter, die
einem relativ hohen Innendruck ausgesetzt sind, sind insbesondere
Druckbehälter,
die mit medizinisch oder kosmetisch wirksamen Substanzen und einem
Treibmittel unter Druck befüllbar
sind und deren Öffnung
mit einem Abgabeorgan, insbesondere Dosierventil, verschließbar ist.
In Verbindung mit einem Abgabekopf, welcher mit dem Abgabeorgan
so zusammenwirkt, daß beim
Pressen beider Teile gegeneinander das Abgabeorgan betätigt wird
und eine bestimmte Menge der medizinisch oder kosmetisch wirksamen
Substanz als Aerosol aus einer Sprühöffnung austritt, dienen diese
Produkte als Applikator für
medizinische Anwendungen, insbesondere bei Asthmatikern und anderen Bronchialleiden,
oder als Zerstäuber
für Parfüm oder dergleichen.
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Einen
derartigen Glasbehälter
in Form eines Glasfläschchens,
das mit einem Kunststoffmantel umspritzt ist, zeigt beispielsweise
die
DE 196 32 664
A1 . Im bekannten Fall besitzt das umspritzte Glasfläschchen einen
ausgeprägten
ebenen Boden mit nur einer wenig ausgeprägten Wölbung im Übergang vom flachen Boden zum
Fläschchenmantel.
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Die
Innendruckbeständigkeit
derartiger Glasbehälter,
maßgebend
für den
Druck, mit dem die Glasbehälter
sicher befüllbar
sind, sowie die Beständigkeit
gegen Außendruck,
maßgebend
für die
anwendbaren Drücke
beim Aufbringen des Kunststoffüberzuges,
sowie die Belastbarkeit durch eine Last in axialer Richtung, die zum
Beispiel vom Anwender bei der Applikation aufgebracht wird, ist
daher begrenzt. So gelten beispielsweise generell Glas-Hohlkörper als
im konventionellen Spritzguß nicht
weiterverarbeitbar, bei dem eine Kunststoffhülle mit einem Druck von bis
zu 300 bar und einer Temperatur von bis zu 270° um den Glasbehälter, das
sogenannte Glasinlet, herumgespritzt wird.
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Die
Ausbildung des Bodens der bekannten Glasinlets folgt der genormten
Konfiguration von Behältnissen
aus Röhrenglas
und Hüttenglas,
die einen weitgehend flachen Boden, typischerweise mit einem Bodeneinzug
versehen, aufweisen. Damit soll die Standfestigkeit beim Herstellen,
Prüfen,
Transportieren und Weiterverarbeiten der Glasinlets gewährleistet
werden, im Interesse einer guten Handhabbarkeit der Glasinlets.
So zeigt die Norm DIN ISO 8362 im Teil 1 ein typisches Beispiel
einer Injektionsflasche aus Röhrenglas mit
einem eingezogenen Boden und im Teil 4 Injektionsflaschen aus Hüttenglas,
und zwar im Bild 1, ein typisches Beispiel einer Injektionsflasche
für Insulin
mit einem flachen Boden und im Bild 2 ein Beispiel einer Injektionsflasche
für Antibiotika
mit eingezogenen Boden.
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Auch
die Behältnisse
und das Zubehör
für Arzneimittel
nach der Norm DIN ISO 11418, im Teil 1 für die Tropfflaschen, im Teil
2 für Gewindeflaschen
für Sirupe,
im Teil 3 für
Gewindeflaschen für
feste und flüssige Arzneimittel
(veral), im Teil 4 für
Tablettenflaschen und im Teil 5 für Pipettenmonturen, zeigen
Behältnisse
mit dem typischen Bodeneinzug.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Glasfläschchen, das unter Druck mit
einer als Aerosol versprühbaren
Substanz und einem Treibmittel befüllbar ist, das ein Mantelteil
mit einem angeformten Boden und einem angeformten, sich verjüngenden
Halsteil mit Ausflussöffnung
und einem öffnungsseitig
angeformten wulstartigen Abschlussrand zum mechanischen Anbringen
eines Abgabeorgans, mit dem die Öffnung
des Glasfläschchens
verschließbar
ist, oder einem Gewindekopf für
einen Schraubverschluss besitzt, und das von einem Kunststoffüberzug derart
umhüllt
ist, dass dieser auch den wulstartigen Abschlussrand oder den Gewindekopf
oder das bereits aufgebrachte Abgabeorgan umfasst, derart auszubilden,
dass es im hohen Maße
innendruckbeständig
und zugleich beständig
gegen einen hohen Außendruck
ist, und ferner in axialer Richtung mit einer relativ hohen Last
belastbar ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung
dadurch, dass der Boden nach außen
gewölbt
ist, und für
den Bodenwölbungsradius
R, den Fläschchendurchmesser
D und das Maß S
der Außenwölbung die
Beziehung:
| min | max |
S | 1
mm | D/2 |
R | 5
mm | D/2 |
besteht, und dass bodenseitig der Kunststoffüberzug eine
sich über
den gesamten Bodenquerschnitt erstreckende, die Wölbung ausgleichende
ebene Standfläche
aufweist.
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Die
erfindungsgemäßen Glasbehälter zeichnen
sich durch folgende Eigenschaften aus:
- 1. Innendruckbeständig bis
mindestens 30 bar Innendruck
- 2. Beständig
gegen Außendruck
von über
200 bar (bis ca. 350 bar)
- 3. Belastbar durch eine Last in axialer Richtung von mindestens
1000 N.
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Die
hohe Innendruckbeständigkeit
ermöglicht
es, die erfindungsgemäßen Glasbehälter als
sogenannte Aerosolcontainer abzufüllen und einzusetzen, insbesondere
als Applikator für
medizinische Anwendungen oder als Zerstäuber für Parfüm oder dergleichen.
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Wegen
der hohen Innendruckbelastbarkeit kann ein solcher Behälter auch
anstelle von Pumpsystemen durch unter Druck eingefüllte Treibmittel
betrieben werden. Ein Einströmen
von Luft zur Sicherstellung der Funktion der Pump-Systeme ist nicht
notwendig. Dadurch kann mit Vorteil eine Produktoxidation durch Luftsauerstoff
vermieden werden und es entstehen keine Probleme durch ggf. miteinströmende Mikroorganismen.
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Die
Kunststoffummantelung kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise
durch Tauchen in einem Kunststoffbad oder durch Aufsprühen eines
Kunststoffes. Mit besonderem Vorteil wird jedoch der Glasbehälter im
Wege des Spritzgusses umspritzt.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung
des Glasbehälters übersteht
dieser auch den konventionellen Spritzgußprozeß, bei dem aus einem thermoplastischen
Kunststoff, wie PP, PE, PET, PS, eine Kunststoffhülle mit
einem Druck von bis zu 300 bar und einer Temperatur von bis zu 270° C um den
Glasbehälter
herum gespritzt wird.
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Alternativ
zu der konventionellen Spritzguß Technologie
kann auch der Kunststoffüberzug
aus mindestens einem reaktiv vernetzenden Kunststoff im Wege des
Spritzgießens
nach der Reaktionsspritzguß-Technik aufgebracht
werden. Bei diesem Verfahren wird der Kunststoff bei relativ niedrigen
Einspritzdrücken
(unter 10 bar) und relativ niedrigen Formtemperaturen eingespritzt,
wordurch die Wandstärke
der Glasbehälter
herabgesetzt und dennoch der Ausschuß verringert werden kann.
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Außerdem können die
reaktiv vernetzenden Kunststoffe höheren Temperaturen als die
vorgenannten Thermoplaste ausgesetzt werden, so daß die umspritzten
Glasbehälter
mittels Heißdampf
im Autoklaven sterilisierbar sind. Dies ist gerade bei medizinischen
Anwendungen von wesentlicher Bedeutung. Auch können bereits mit einem Abgabeorgan
verschlossene befüllte
Glasbehälter
mit dem Kunststoffüberzug
versehen werden.
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Beide
Spritzguß Techniken
sind bekannt und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden.
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Die
erfindungsgemäßen Glasbehälter haben
typischerweise bei üblicher
Wandstärke
ein Innenvolumen von bis zu 35 ml. Es sind auch Glasbehälter mit
einem Innenvolumen von bis zu 70 ml herstellbar, allerdings dann
mit einer reduzierten Innendruckbelastbarkeit bis ca. 20 bar, was
für bestimmte
Anwendungen mit niedrigen Innendruck ausreicht.
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Da
die Erfindung sich an verschließbare
Glasbehälter
wendet, ist bei der Konfiguration des Glasbehälters auch die Behälteröffnung mit
in die Überlegungen
einzubeziehen, d.h. die notwendige Ausführung des Öffnungsrandes des Glasbehälters schränkt die
Auslegungsfreiheit ein. Typischerweise besitzen die erfindungsgemäßen Glasbehälter entweder
einen Schraubkopf oder einen Crimprand, auf dem ein Abgabeorgan,
ein Standardventil, fest vercrimpt ist.
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Eine
weitere Einschränkung
ergibt sich aus der maximalen Wanddicke, mit der der erfindungsgemäße Glasbehälter aus
Röhrenglas
hergestellt werden kann. Bei zu großer Wanddicke ist der notwendige
Verformungsgrad zu hoch; der Glasbehälter kann dann im geforderten
Toleranzbereich nicht hergestellt werden.
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Prinzipiell
ist auch der Glasbehälter
aus Hüttenglas,
insbesondere im IS-Verfahren
(Prell-Blas-Verfahren) herstellbar, der im Spritzgußverfahren
ummantelt wird.
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Die
erfindungsgemäßen kunststoffummantelten
Glasbehälter
eignen sich vorzugsweise für
die pharmazeutische Verpackung, jedoch ergeben sich bei der Verpackung
kosmetischer Produkte, wie Parfüm,
Eau de Toilettte, Rasierwasser etc., ebenfalls besondere Vorteile:
- – Für die äußere Verpackung
besteht eine große
Design-Freiheit, d.h. um den Glasbehälter, das Glasinlet, herum
kann ein Formteil durch Kunststoff-Spritzguss direkt aufgebracht
werden, das nur den Gestaltungszwängen des Spritzgussverfahrens
unterliegt.
- – Es
besteht die einfache Möglichkeit,
den Glasbehälter
an das jeweilige Dosiersystem anzupassen.
- – Die
Kunststoffummantelung kann mit aromatisierten Kunststoffen (beispielsweise
mit Vanille-Geruch) erfolgen.
- – Das
Glas-Inlet ist neutral gegenüber
den eingefüllten
Medien, bspw. werden Aroma- und Geruchsstoffe nicht durch das Verpackungsmaterial
verändert,
was besonders wichtig für
Parfüm,
Eau de Toilette, Rasierwasser oder dergleichen ist.
- – Es
kann den steigenden Qualitätsanforderungen
an Kosmetika und damit den Anforderungen an die Verpackung (z.B.
die Forderung nach dem Wegfall von Konservierungsmitteln) Rechnung
getragen werden. Der Werkstoff Glas bietet daher für diese
Produkte einen optimalen Produktschutz.
- – Der
ummantelte Glasbehälter
ist durch Standard-Dosiersysteme leicht zu verschließen.
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Auch
der
DE 23 26 584 A lässt sich
der erfindungsgemäße Gedanke
nicht entnehmen. In dieser Druckschrift werden vier Beispiele für einen
Kunststoff-Überzug
auf einer Glasflasche beschrieben, und zwar konkret auf einer Flasche
eines bekannten Getränkeherstellers
mit einer typischen Konfiguration, die einen flachen, ebenen Boden
aufweist.
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Anhand
von in den Zeichnungen in Teil-Längsschnitten
dargestellten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen mit
Kunststoff ummantelten Glasbehälters
wird die Erfindung näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 einen
Glasbehälter
mit einem vollständig
nach außen
gewölbten
Bodenteil und einem Crimprand an der Ausflussöffnung,
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2 einen
Glasbehälter
analog 1, jedoch mit einer mittigen Einschnürung,
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3 einen
Glasbehälter
analog 1, jedoch mit einem speziell gestalteten Kopfteil,
angepasst zum Aufcrimpen von Dosierventilen,
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4 einen
Glasbehälter
analog 1, jedoch mit einem Gewindekopf anstelle des Crimprandes,
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5 einen
Glasbehälter
mit einem nicht rotationssymmetrischen Querschnitt, einem vollständig nach außen gewölbten Bodenteil
und einem Gewindekopf an der Ausflussöffnung, und
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6 einen
Glasbehälter
mit Crimprand analog 1, jedoch mit einem Bodenteil,
das nicht vollständig
nach außen
gewölbt
ist.
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Die 1 zeigt
in einem Teil-Längsschnitt
ein Glasinlet, das mit einer als Aerosol versprühbaren medizinisch oder kosmetisch
wirksamen Substanz befüllbar
ist. Am Behältermantel 1 ist
eine Ausflussöffnung
mit einem Crimprand 2 ausgeformt, auf dem ein Dosierventil
aufbringbar ist. Der Boden 3 ist vollständig nach außen gewölbt.
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Für den Bodenradius
R, den Behälterdurchmesser
D und das Maß S
der Außenwölbung besteht
dabei die nachfolgende Beziehung:
| min | max |
S | 1
mm | D/2 |
R | 5
mm | D/2 |
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Auf
das Glasinlet ist nach einem bekannten Verfahren, vorzugsweise nach
dem Spritzguß-Verfahren, ein
Kunststoffüberzug 4 aufgebracht,
der in der 1 nur z.T., im vergrößerten Maßstab, angedeutet
ist. Im Bodenteil 3 ist der Überzug so aufgebracht, daß über den
Glasbehälter-Querschnitt
eine ebene Stand-Fläche entsteht.
Im oberen Teil des Behälters
erstreckt sich der Überzug
bis auf den Rand 2 der Ausflußöffnung, d.h. schließt den Crimprand 2 mit
ein.
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Wegen
der geringeren Formtemperaturen beim Reaktionsspritzguß-Verfahren
kann bei Anwendung dieses Verfahrens allerdings auch vor dem Aufbringen
des Überzuges
ein Dosierventil auf den Crimprand 2 aufgesetzt werden
und erst danach der Überzug
aufgebracht werden.
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Die 2 zeigt
ein Glasinlet analog dem Glasbehälter
nach 1, das mit einer mittigen Einschnürung 5 versehen
ist. Derartige Glasinlets werden vorzugsweise für kosmetische Produkte, Parfums,
Eau de toilettes, Rasierwasser verwendet. Der Einfachheit halber
ist in 2 die Kunststoffumhüllung 4 der 1 nicht dargestellt.
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Derartige
Glasbehälter
mit einer mittigen Einschnürung
sind nicht auf den Crimprand 2 beschränkt; sie können auch mit einer anders
gestalteten Flaschenöffnung
versehen sein.
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Vorzugsweise
gelten für
den Glasbehälter
nach
2 die Maße:
| min | max |
S | 1
mm | D/2 |
R | 5
mm | D/2 |
L | - | 20
mm |
t | - | 10
mm |
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Die 3 zeigt
einen Glasbehälter
entsprechend 1, der jedoch eine spezielle
Kopfausführung
mit einem speziellen Crimprand 2' zum Aufmontieren eines Standard-Dosierventiles
besitzt.
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Im übrigen entspricht
die Konfiguration derjenigen nach 1, was durch
die Gleichheit der Bezugsziffern unterstrichen wird. Auch die Beziehung
zwischen der Außenwölbung S,
dem Bodenradius R und dem Durchmesser D entspricht derjenigen nach 1.
Analog der Darstellung in 2 ist auch
in 3 der Einfachheit halber der Kunststoffüberzug 4 nicht
dargestellt.
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Anstelle
eines Crimprandes können
die Glasinlets auch ein Glasgewinde, insbesondere ein nach DIN normiertes
Gewinde, wie beispielsweise GL 45 K, für einen Schraubverschluß besitzen.
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Eine
derartige Ausführung
ist in der 4 dargestellt. Sie zeigt einen
Glasbehälter
entsprechend 1, der jedoch einen Gewindekopf 2'' für einen Schraubverschluß besitzt.
Entsprechend den Ausführungen zur 3 entspricht
im übrigen
die Konfiguration des Glasbehälters
derjenigen nach 1.
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Während die
bislang beschriebenen Glasbehälter
rotationssymmetrisch mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet
sind, ist in 5 ein nicht rotationssymmetrischer
Glasbehälter
mit einem Schraubverschluß 2'' dargestellt. Wie dabei der Figurenteil
A zeigt, ist der Querschnitt in dieser Ausführungsform nahezu quadratisch
mit abgerundeten Längskanten.
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Auch
für diesen
Glasbehälter
gilt die Beziehung:
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Im übrigen gelten
die Ausführungen
zu den 1 bis 4 entsprechend.
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Bei
den Ausführungsformen
nach den 1 bis 5 ist der
Boden 3 des Glasbehälters über den gesamten
Querschnitt nach außen
gewölbt.
Für Anwendungen
mit geringerer Druckbelastbarkeit ist es ausreichend, wenn der Boden
nicht über
den gesamten Querschnitt gewölbt
ist. Eine derartige Ausführung
des Glasbehälters
ist in der 6 dargestellt.
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Der
Boden 3' dieses
Glasbehälters
besitzt einen ausgeprägt
gewölbten
Bereich 3a mit einem relativ kleinflächigen ebenen Mittelteil 3b.
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Im übrigen entspricht
die Darstellung der 6 derjenigen nach 1.
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Analog
der eingangs zitierten
DE
196 32 664 A1 kann der Mantel
1 der Glasinlets
lochartige Druckausgleichsöffnungen
aufweisen.
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Die
Glasbehälter
können
beispielsweise aus Borosilikatglas oder einem Kalk-Natronglas bestehen.
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Die
Wanddicke des Glasbehälters
bestimmt sich nach dem Anwendungszweck, d.h. insbesondere der Höhe des Innendruckes
im Anwendungsfall, mit Randbedingungen durch das Herstellungsverfahren
der Glasbehälter
und des Verfahrens zum Umhüllen
des Glasbehälters
mit einem Kunststoffmantel. Sie liegt typischerweise in der Größenordnung
von 0,75 mm bis 2 mm. Die Dicke des Kunststoffüberzuges liegt in der Größenordnung
von 1-2 mm.
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Die
Dicke des Überzuges
kann über
die Behälterhöhe unterschiedlich
sein, um gewisse Behälterbereiche
zu optimieren. Auch kann der Kunststoffüberzug über die Behälterhöhe aus unterschiedlichen Kunststoffen
bestehen. Dabei kann der Kunststoffüberzug zumindest in Teilen
faserverstärkt
sein.
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Der
Kunststoffüberzug
kann ferner über
seinen Querschnitt aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen oder
so aufgebracht sein, daß die
integrale Dichte über
den Querschnitt variiert, jeweils mit der dichteren, festen Schicht
als Außenfläche.
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Auch
auf diese Weise kann der umhüllte
Glasbehälter
gezielt optimiert werden.