DE69933399T2 - Dünnwandige Kartusche für wiederverwendbare Abgabevorrichtung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dünnwandpackung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. Eine wiederverwendbare Kartuschenanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist in EP-A-0 855 349 offenbart, wobei die Behälter als Schlauchbeutel mit einem offenen und einem geschlossenen Ende und einer Naht ausgebildet sind. Das gleiche gilt für Behälter für fliessfähige Stoffe gemäss US-A-5 332 122 oder 5 501 368.
  • Die Verwendung von Zweikomponentenkartuschensystemen zur Aufbewahrung, zur Dosierung und zum Mischen von chemischen reaktiven Zweikomponentensystemen wie Epoxide, Polyurethane, Acryle, Silikone, Polysulfide und Polyester ist bekannt. Die Verwendung von Schlauchbeutelpackungen mit dünnen laminierten Membranwänden aus Kunststoff/Folie zur Aufbewahrung solcher Chemikalien als umweltfreundliches alternatives Kartuschensystem ist ebenfalls bekannt. Für das Austragen des Inhalts werden diese Packungen in eine kartuschenähnliche Halterung eingesetzt. Wenn sie leer sind, werden die Packungen weggeworfen, während die ganze Kartuschenhalterung oder der größte Teil davon wiederverwendbar ist.
  • Bei der Verwendung dieser Art von Schlauchbeuteln treten gewisse Probleme auf. Die Packung wird aus flexibler Plastikfolie/Laminatfolie hergestellt, welche zu einem Schlauch gefaltet, teilweise übereinander gelegt und zusammengeschweißt wird, so dass die nunmehr zweilagige Schweissnaht dicker und weniger biegsam ist als der Rest der Packungswand und auf Grund von Schweißfehlern möglicherweise undicht ist. Die Herstellung des Behälterschlauchs bildet den ersten Schritt eines komplizierten, kontinuierlichen Herstellungs-, Abfüll- und Verschlussverfahrens, auf den als zweiter Schritt unmittelbar nach dem Verschluss des Schlauchanfangs das Abfüllen der Chemikalien folgt.
  • In einem dritten Schritt erfolgt die Unterteilung und das Verschliessen des nunmehr gefüllten Schlauchs in volumetrisch kontrollierter Länge. An diesen Teilungsstellen wird der Durchmesser des gefüllten Schlauchs bis auf dessen Achse zusammengedrückt, wodurch die Schlauchwand erheblich gekräuselt wird, bevor sie mit einem Crimpring verschlossen wird. Dieser Verschluss mit einem Crimpring ist oft undicht wegen der Inkompressibilität der Membrane und durch die gekräuselten Überlappungen, welche unter Druck selbst undichte Stellen bilden können.
  • Aus den gleichen Gründen bildet die erforderliche Abdichtung der gekräuselten Schlauchwand am vorderen Auslass eine weitere Fehlerquelle. Ausserdem muss unmittelbar vor der Verwendung der Packung und nach dem Einsetzen derselben in eine wiederverwendbare Kartuschenhalterung das Auslassende der Packung geöffnet werden, indem der Verschluss der Packung mit dem Crimpring abgeschnitten wird. Beim Öffnen des Packungsauslasses kann sich die Packung absetzen und sich mit ihrer äußeren Form an den Innendurchmesser der Halterung anpassen, wobei Luft in die Packung gelangt, insbesondere bei Chemikalien niedriger Viskosität. Da der Inhalt eines Austragsbehälters bekanntlich nichthydraulisch und somit kompressibel wird, sobald Luft darin enthalten ist, kann dies bewirken, dass der Beginn und das Ende der zwei ausgetragenen Ströme nicht mehr synchron zueinander sind, wodurch sich bei der Verarbeitung in einem statischen Mischer ein falsches Mischverhältnis ergibt. Weiterhin verbleibt am Ende des Austragshubs ein unerwünschtes Restvolumen der Chemikalie in der Mitte der entleerten Packung, da diese nicht vollständig ausgedrückt wird, weil die Membrane von der aussenliegenden Wandung der Halterung abgelöst, gefaltet und mehr oder weniger zusammengerollt wird.
  • Ausgehend von oben erwähnten Stand der Technik besteht ein Ziel vorliegender Erfindung darin, eine Dünnwand-Membranpackung mit einem offenen und einem geschlossenen Ende anzugeben, um die Schwierigkeiten bei der Verwendung vorgefertigter Schlauchbeutelpackungen mit Längsnähten und einem nicht immer wirksam abdichtenden hinteren Verschluss zu vermeiden. Dieses Ziel wird mit der Packung gemäss dem unabhängigen Anspruch 1 erreicht.
  • Insbesondere wird im Gegensatz zum höchst komplizierten und notwendigerweise kombinierten Herstellungs- und Abfüllverfahren, welches nicht nur hohe Investitionskosten bedingt, so dass es nur für grosse Serien wirtschaftlich ist, sondern auch hohe Einrichtungskosten vor jeder Produktionsserie, eine ökologisch vorteilhafte Packung vorgeschlagen, deren Hauptvorteile darin bestehen, dass sie mit vorhandenen, herkömmlichen Verfahren zum Abfüllen von Kartuschen abfüllbar ist, und dass gleichzeitig der Einschluss von Luft im flüssigen chemischen Inhalt vermieden wird. Ein nach diesem Prinzip funktionierendes Verfahren wird im Anspruch 18 offenbart.
  • Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 zeigt die Packung gemäss 1 vor dem Abfüllen,
  • 3 zeigt die Packung gemäss 2 nach dem Abfüllen,
  • 4 zeigt einen Längsschnitt einer Kartuschenanordnung mit zwei Packungen gemäss 3 in zwei unterschiedlichen Phasen des Austrags,
  • 5–7 zeigen jeweils einen Längsschnitt dreier verschiedener Verpackungsverschlüsse,
  • 8 zeigt eine Variante der Ausführung gemäss 4, und
  • 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt einer Packungsanordnung 11 mit einer vorgefertigten, dünnen, flexiblen Wand 12 mit zwei offenen Enden, wovon eines mittels einem Crimpring 13 verschlossen ist, der auf eine mittige, zusammendrückbare pilzförmige Vorrichtung 14 drückt. Diese Verschlussart bewirkt eine bleibende Druckspannung, wobei die zusammendrückbare Vorrichtung selbst wie ein sich ausdehnender und anpassender Dichtungsstopfen wirkt.
  • Vorne an der Packungsanordnung 11 ist das offene Halsende 15 durch ein Rohrstück 4 eines vorderen Auslasses 5 hindurch geführt und über die vordere Aussenseite des Rohrstücks 4 gestülpt, wobei wie dargestellt ein Dichtungsring angebracht ist. Je nach den Eigenschaften der von den Behältern aufzunehmenden Chemikalien besteht die Wand des Membranbehälters aus einer oder aus mehreren Schichten desselben oder unterschiedlicher Materialien.
  • Wie aus 1 hervorgeht, ist die Packung flaschenförmig, so dass sie vor dem Einführen im wesentlichen der inneren Form der Halterung entspricht und somit eine möglichst geringe Anpassung der äußeren Form der Packung an diejenige der Halterung erforderlich ist, welche andernfalls dazu führen könnte, dass Luft in die in der Halterung befindliche und vor dem Austragen geöffnete Packung gelangt. Das offene Halsende weist einen geringeren Durchmesser auf mit dem Vorteil, dass die Packungswand dort insgesamt frei von Falten ist.
  • 2 zeigt einen Längsschnitt einer flaschenförmigen Packungsanordnung 11 gemäss 1, bei welcher der hintere Teil der flexiblen Membranwand 12 durch einen Kolben 17 sozusagen von aussen nach innen bis zur Innenseite des vorderen Auslasses 5 gestülpt ist. Damit ist die zusammengedrückte flaschenförmige Packung innerhalb der starren Struktur 60 nun bereit zum Abfüllen, wobei die zuvor in der Packung enthaltene Luft durch Vakuum entleert wurde. Wie dargestellt, weisen die Kolben am Boden eine Vertiefung zur Aufnahme des geschlossenen Endes auf, beispielsweise wie in EP-A-0 639 437 offenbart.
  • 3 zeigt einen Längsschnitt derselben Packungsanordnung 11 wie in 2, jedoch nach dem Abfüllen der Chemikalie 16 und dem Verschliessen durch einen Stopfen.
  • 4 zeigt einen Längsschnitt einer Kartuschenanordnung 18, in welcher die Packungsanordnungen 11A und 11B mit den darin enthaltenen Chemikalien 16A, 16B in Zylindern 20A, 20B gehalten sind, wobei die Packungsanordnungen 11A und 11B gegenüber dem Kartuschenauslass 21 durch Dichtmittel 6A, 6B mit Lippen 7, 8 abgedichtet sind. Bei der Packungsanordnung 11A ist der hinten an der Packungsanordnung 1A angebrachte angetriebene Kolben 22A mit der Lippe 23A dargestellt sowie der Antriebskolben 24A mit der Vorschubstange 25A, bereit für die Vorwärtsbewegung. Die Packungsanordnung 11B ist in teilweise ausgetragenem Zustand dargestellt, nachdem der angetriebene Kolben 22B mit der Lippe 23B im Zylinder 20B durch den Antriebskolben 24B und die Vorschubstange 25B nach unten gedrückt wurde, so dass die Packungsanordnung 11B nach innen umgestülpt und die darin enthaltene Chemikalie 16B durch den Kartuschenauslass 21 ausgedrückt wurde.
  • 5 zeigt einen Längsschnitt einer Variante eines Verschlusses für eine Packungsanordnung in Form eines Dichtungsrings 6 der Packungsanordnung, der als Haltemittel für die Dichtungs- und Sicherungsmittel der Membrane dient und als O-Ring 26 auf der Aussenseite des mit einer Nut 36 versehenen Rohrstücks 4 ausgebildet ist. Der Haltering 6 weist ebenfalls eine einzelne Dichtlippe 8 auf und ist mit einem Stopfen 9 verschlossen.
  • 6 zeigt dieselbe Ausführung des Verschlusses für die Packungsanordnung wie 5, mit der Ausnahme, dass am Innenteil 39 des Dichtungsrings 28 eine durchbrechbare Trennwand 33 angebracht ist. Selbstverständlich kann anstelle des O-Rings zur Abdichtung und Sicherung ein beliebiges anderes Dichtungselement verwendet werden.
  • 7 zeigt einen Längsschnitt einer Variante der Ausführung des Verschlusses für die Packungsanordnung gemäss 6 in Form eines Dichtungsrings 34 mit einem federbetätigten Ventil 41, welches das luftfreie Abfüllen der Packung erleichtert und mit einem am Kartuschenauslass angebrachten Stift 35 geöffnet wird.
  • 8 zeigt nur eine Seite eines Längsschnitts einer Kartuschenanordnung 18, bei welcher ähnlich wie in 5 die Packungsanordnung 11A mit der darin enthaltenen Chemikalie 16A im Zylinder 20A gehalten ist, jedoch mit dem Unterschied, dass der Hals der Membrane 12A auf der Außenseite des Rohrstücks 4 des vorderen Auslasses 5A durch einen O-Ring 26 in einer Aussennut 31 abgedichtet und gesichert ist, wobei der O-Ring 26 gegen den Kartuschenauslass 21 gedrückt wird und somit ein ringförmiges Dichtmittel zwischen dem Kartuschenauslass 21 und der Membrane 12A bildet. Auch hier ist im Rohrstück 4 ein Verschluss mit einer durchbrechbaren Trennwand 33 gemäss 6 angeordnet.
  • 9 zeigt einen Längsschnitt einer Seite einer Kartuschenanordnung 58, bei welcher die Packungsanordnung 42A mit der darin enthaltenen Chemikalie 16A im Kartuschenzylinder 43A gehalten ist, wobei das Auslassende 44E der Behältermembrane 44 den vollen Durchmesser aufweist und zwischen dem O-Ring 45 und der Nut 46 für den O-Ring im äußeren Umfang 49 des vorderen Auslasses 47 gesichert und abgedichtet ist, während der Sicherungsring 45 vom Haltering 48 gegen den äußeren Umfang des vorderen Auslasses 47 gedrückt wird. In Betrieb wird die Wand 44E der Membrane 44 zusätzlich durch die Wirkung der unter Druck stehenden Lippe 59 abgedichtet. Die Lippe 59 drückt entweder auf das Auslassende der Kartuschen-Zylinderwand 43A oder auf deren Verlängerung, d. h. auf die Wand des Halterings 48.
  • Das Rohrstück 51 des vorderen Auslasses 47 ist durch den Dichtungsring 52 über den O-Ring 53 in der Nut 54 abgeschlossen, wobei das Ende 55 des Innenteils 56 des Dichtungsrings 52 eine durchbrechbare Trennwand 33 aufweist. Durch den Dichtungsring 52 mit den Lippen 7A, 8A ist die Packungsanordnung 42A gegenüber dem Kartuschenauslass 57 abgedichtet.
  • Somit wird unabhängig von der Beschaffenheit der flexiblen Membranwand und unabhängig davon, ob der Behälter flaschenförmig ist oder nicht, ein dichter Verschluss erzielt. Das vorgeschlagene Verfahren und die Verschlussmittel gestatten ebenfalls das Abfüllen des Behälters ohne Lufteinschlüsse.
  • Die Ausführungen gemäss 4, 8 und 9 zeigen jeweils einen einstückigen Kartuschenauslass 21 bzw. 57, mit welchem die getrennten vorderen Auslässe 5, 5A bzw. 47 verbunden werden. Dadurch werden einerseits die Handhabung und der Zusammenbau solcher Packungen erheblich vereinfacht, und andererseits wird eine einfache Anwendung bzw. ein einfaches Anbringen eines dynamischen Mischers ermöglicht.
  • Die Ausführung, bei welcher der Dichtungsring ein federbetätigtes Ventil aufweist, erleichtert das Zusammendrücken und Entleeren des Behälters, die Beibehaltung des entleerten Zustands vor dem luftfreien Abfüllen, die Beibehaltung des abgefüllten Zustands ohne Undichtigkeiten und das störungsfreie Einführen in die Kartuschenhalterung sowie den Anschluss an den Kartuschenauslass vor dem Gebrauch.

Claims (18)

  1. Wiederverwendbare Kartuschenanordnung zum Austragen mindestens einer Komponente, mit mindestens einem Kartuschenzylinder (20A, 20B, 43A) mit starrer Wand, einem Kartuschenauslass mit einem Auslassrohr und einer Packungsanordnung (11A, 11B, 42A), wobei die Packungsanordnung mindestens einen Behälter mit einer dünnen, flexiblen Membranwand mit offenem Ende und einen vorderen Auslass (5, 5A; 47) aufweist, an welchem das offene Ende (15, 44E) der flexiblen Membranwand (12, 44) befestigt ist, wobei der vordere Auslass ein Auslassrohr (4, 51) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Ende der flexiblen Membranwand (12) durch ein ringförmiges Dichtungselement (6, 6A, 6B, 34) am vorderen Auslassrohr befestigt ist und dass das geschlossene hintere Ende des Membranbehälters (12) in der Mitte einen zusammendrückbaren Stopfen (14) und ein Verschlussteil (13) über dem Aussendurchmesser aufweist.
  2. Wiederverwendbare Kartuschenanordnung zum Austragen mindestens einer Komponente, mit mindestens einem Kartuschenzylinder (43A) mit starrer Wand, einem Kartuschenauslass mit einem Auslassrohr und einer Packungsanordnung (42A), wobei die Packungsanordnung mindestens einen Behälter mit einer dünnen, flexiblen Membranwand mit offenem Ende und einen vorderen Auslass (47) aufweist, an welchem das offene Ende (44E) der flexiblen Membranwand (44) durch ein ringförmiges Dichtungselement (45) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Dichtungselement (45) durch ein Haltemittel (48) gehalten wird und dass das geschlossene hintere Ende des Membranbehälters (12) in der Mitte einen zusammendrückbaren Stopfen (14) und ein Verschlussteil (13) über dem Aussendurchmesser aufweist.
  3. Kartuschenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranbehälter einen Hals mit offenem Ende (15) aufweist, dessen äußere Form im wesentlichen der inneren Form einer Halterung entspricht.
  4. Kartuschenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranbehälter flaschenförmig ist und ein Verschlussteil (9, 33, 41) aufweist.
  5. Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Halsende (15) der Membranwand mit einem vom Dichtungsring (6, 28) oder von der Bohrung des Kartuschenauslasses (21) festgehaltenen ringförmigen Dichtungselement (26) in einer Nut (31, 36) am Aussendurchmesser des vorderen Auslassrohrs (4) gesichert ist.
  6. Kartuschenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Membranwand (44E) durch das vom Haltering (48) festgehaltene Dichtungselement (45) in einer Nut (46) am Umfang des vorderen Auslasses (47) gesichert ist.
  7. Kartuschenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Auslass (47) eine Dichtlippe (59) aufweist, welche die Membranwand (44) gegenüber der Kartuschenwand (43A) oder dem Dichtungsring (48) abdichtet.
  8. Kartuschenanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Auslass (47) ein Rohrstück (51) und einen Dichtungsring (52) aufweist, der um das Rohrstück mit Verschlusselement (9, 33, 41) angeordnet ist.
  9. Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (6, 6A, 6B, 28, 34, 52) am äußeren Durchmesser mindestens eine Dichtlippe (7, 7A, 8, 8A) aufweist.
  10. Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dass das vordere Auslassrohr (4, 51) einen Verschluss mit einer durchbrechbaren Trennwand (33) aufweist.
  11. Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Auslassrohr (4, 51) mit einem dichten Stopfen (9) verschlossen ist.
  12. Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Auslassrohr (4, 51) durch ein selbstschließendes Ventil (41) verschlossen ist.
  13. Kartuschenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusammendrückbare Stopfen (14) an mindestens einem Ende einen vergrösserten Durchmesser aufweist.
  14. Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenauslass (21, 57) einstückig ausgebildet ist, um die einzelnen vorderen Auslässe (5, 5A, 47) der Packungsanordnung aufzunehmen.
  15. Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippen (7, 7A, 8, 8A) des Dichtungrings (6, 6A, 6B, 28, 34, 52) oder des Dichtungselements (26) dicht in der Bohrung des Kartuschenauslasses (21, 57) sitzen.
  16. Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartuschenanordnung weiterhin einen angetriebenen Kolben (22A, 22B) aufweist, wobei der Kolben und die kolbenseitigen Enden der Kartuschenzylinderwand derart angeordnet sind, dass der Membranbehälter durch den Kolben "nach innen gestülpt" wird.
  17. Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenauslass (21, 57) einen Stift (35) aufweist, um das selbstschließende Ventil (41) zu öffnen.
  18. Verfahren zum Abfüllen der Packungsanordnung einer Kartuschenanordnung nach einem der Ansprüche 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abfüllen der Membranbehälter am offenem Vorderende "nach innen gestülpt" wird und am Auslassende Vakuum angelegt wird, um die Luft vollständig zu entleeren, worauf der Membranbehälter luftfrei mit dem chemischen Inhalt gefüllt wird und mit den Verschlussmitteln für den Auslass verschlossen wird.
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