EP2560888B1

EP2560888B1 - Stehfähige kartusche, austragsvorrichtung für eine solche sowie verfahren zur verwendung der kartusche

Info

Publication number: EP2560888B1
Application number: EP11712850.4A
Authority: EP
Inventors: Sasan Habibi-Naini
Original assignee: Sulzer Mixpac AG
Current assignee: Medmix Switzerland AG
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2031-04-06
Also published as: US20130026182A1; KR20130061136A; WO2011131483A1; BR112012026625A2; US9493289B2; CN102958811A; CA2796690C; TWI515156B; TW201204612A; CA2796690A1; CN102958811B; EP2560888A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine stehfähige Kartusche, eine Austragsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Verwendung der stehfähigen Kartusche. Die Erfindung betrifft eine stehfähige Kartusche, mit mindestens einer sich in Längsrichtung erstreckenden Aufnahmekammer für ein auszutragendes Medium, ferner eine Austragsvorrichtung für eine solche Kartusche, sowie ein Verfahren zur Verwendung einer solchen Kartusche.
Im industriellen Bereich, im Bauwesen, beispielsweise von Gebäuden, und auch im Dentalbereich werden häufig Kartuschen eingesetzt, um fliessfähige Substanzen zu lagern und bei Bedarf für die jeweilige Anwendung auszutragen. Beispiele für solche Substanzen sind Fugendichtmassen, Massen für chemische Dübel oder chemische Anker, Klebstoffe, Pasten oder Abformmassen im Dentalbereich. Üblicherweise sind diese Kartuschen aus Kunststoff gefertigt und werden in einem Spritzgiessverfahren hergestellt.
Man unterscheidet zwischen Ein-Komponentensystem, bei welchen das auszutragende Material nur aus einer Komponente besteht, und Zwei- oder Mehr-Komponentensystemen, bei denen mindestens zwei verschiedene Komponenten in separaten Kammern der gleichen Kartusche oder in separaten Kartuschen gelagert werden, wobei die Komponenten beim Austragen mittels einer dynamischen oder einer statischen Mischvorrichtung innig durchmischt werden. Ein Beispiel hierfür sind Zwei-Komponenten-Kleber, die erst nach dem Durchmischen der beiden Komponenten aushärten.
Meistens ist es so, dass die Kartuschen einen axial verschiebbaren Förderkolben umfassen, durch dessen Bewegung das Material aus der Kammer oder den Kammern ausgetragen wird. Es versteht sich, dass dazu die Kammern genügend dicke Wandungen aufweisen müssen, um dem beim Austragen entstehenden Druck standhalten zu können. Da solche Kunststoffkartuschen in der Regel nur für den Einmalgebrauch ausgelegt sind, resultiert sowohl vom Volumen als auch von der Masse eine erhebliche Abfallmenge, was insbesondere auch unter Aspekten des Umweltschutzes nachteilig ist.
Eine bekannte Alternative zu den Kunststoffkartuschen stellen Schläuche dar, in denen die jeweiligen Materialien gelagert werden. Diese Schläuche werden dann in spezielle Stütz- oder Austragsvorrichtungen eingelegt, um Ihren Inhalt für die jeweilige Anwendung auszutragen. Zwar sind solche Schläuche insbesondere vom Abfallvolumen her gesehen deutlich günstiger als Kartuschen, sie haben aber andere Nachteile. Es bedarf deutlich aufwändigerer Befüllvorrichtungen, um die Schläuche zu befüllen und zu verschliessen. Zudem ist ihre Lagerung problematischer, denn zum einen sind Schläuche nicht stehfähig und zum anderen sind Schläuche deutlich empfindlicher als Kartuschen, so dass für die Lagerung besondere Massnahmen bzw. Verpackungen vorgesehen werden müssen.
Die Druckschrift EP 1 284 163 A1 offenbart einen Behälter in Form eines Beutels zum Aufnehmen eines Fluids mit hoher Viskosität. Der Beutel ohne Boden besitzt eine Austragsöffnung mit einer Düse und ist an sich von flexibler Gestalt, so dass der Behälter mit einer herkömmlichen Austragsvorrichtung verwendet werden kann, um durch Zusammendrücken des Beutels den Inhalt auszutragen, wobei die geringe Schichtstärke der Beutelwand nicht nur die Flexibilität sondern darüber hinaus auch einen verminderten Anfall an Abfall garantieren soll.
Die Druckschrift DE 100 58 672 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Aufnahme und zur Abgabe eines streichfähigen Materials. Die vorgeschlagene Vorrichtung weist einen hülsenförmigen Aufnahmebehälter auf, der wenigstens teilweise faltenbalgartig ausgebildet ist, unterseitig von einem Behälterboden begrenzt ist und einen nach innen gewölbten Bodenbereich besitzt. Zur Verbesserung der Handhabung der Vorrichtung werden obere dachförmig nach außen gerichtete Falten des faltenbalgartigen Behältermantels mit einer größeren Länge als die entsprechenden nach innen gerichteten Falten ausgebildet.
Die Druckschrift WO 2009/033053 A1 betrifft ein mittels eines Druckknopfes betätigbares Austragssystem, bei welchem ein faltenbalgartiges Reservoir innerhalb eines Gehäuses vorgesehen ist, welches kollabiert wird, um eine fließbare Substanz über eine Öffnung und eine Ventilanordnung auszutragen.
Die Druckschrift DE 694 15 310 T2 offenbart eine Kartusche mit einer auswechselbaren Innenverpackung in Form eines so genannten Folien-Laminat-Liners. Dieser wird zur Vermeidung von Verschmutzung und zur Reduktion von Abfallvolumen unter Befüllungsdruck vollständig gegen eine Innenwand eines Kartuschenzylinders angedrückt. Durch Verschieben eines Kolbens im Inneren wird der vom Liner umschlossene Kartuscheninhalt bewegt und vor dem Kolben aus der Kartusche ausgetrieben. Hinter dem Kolben wird der Liner von außen nach innen umgestülpt und mit dem Kolben zusammen in Richtung des Vorderteils der Kartusche gezogen.
Die Druckschrift GB 1,118,419 beschreibt eine Einwegkartusche für pistolenartige Austragsvorrichtungen, welche aus einer dünnen Plastikfolie besteht. In ihrem Inneren wird eine Austragssubstanz aufgenommen und von einer äußeren Hülle aus Karton, Kunststoff oder Metall umschlossen. Durch gleichförmiges Kollabieren mittels eines Kolbens, der in die Außenhülle eingeführt wird, wird aus der dünnwandigen Kartusche das Austragsmedium auf einer dem Kolben abgewandten Öffnungsseite ausgetragen.
Die Druckschrift DE 10 2004 056 908 A1 offenbart eine Mehrkomponentenkartusche, deren Behältnis nach Art eines Blasformteils ausgeführt ist, eine Faltenbalgstruktur besitzt und ein Austragen einer im Behältnis enthaltenen Austragsmasse durch Zusammendrücken und Auspressen über einen Kollaps über vorgeformte Knickstellen der Faltenbalgstruktur ermöglicht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, eine stehfähige Kartusche vorzuschlagen, die umweltfreundlicher ist, insbesondere bezüglich ihres Abfallvolumens und ihrer Abfallmenge. Ferner soll durch die Erfindung eine Austragsvorrichtung für eine solche Kartusche bereitgestellt werden. Weiterhin soll durch die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung einer solchen Kartusche vorgeschlagen werden.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einer stehfähigen Kartusche erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, bei einer Austragsvorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 sowie bei einem Verfahren zur Verwendung der Kartusche erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäss wird eine stehfähige Kartusche vorgeschlagen mit mindestens einer sich in Längsrichtung erstreckenden Aufnahmekammer für ein auszutragendes Medium, mit einem Kartuschenboden und mit einer Kartuschenwand, welche die Aufnahmekammer begrenzen, wobei die Kartusche mittels einem Thermoformverfahren oder einem Blasformverfahren hergestellt ist, und kontrolliert kollabierbar ausgestaltet ist.
Dadurch, dass die erfindungsgemässe stehfähige Kartusche trotz ihrer Stehfähigkeit kontrolliert kollabierbar ausgestaltet ist lässt sich das Abfallvolumen der entleerten Kartusche im Vergleich zu bekannten Kartuschen deutlich reduzieren. Die Verwendung eines Thermoformverfahrens oder einem Blasformverfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Kartusche ermöglicht insbesondere eine dünnwandigere Ausgestaltung der Kartusche als beispielsweise in Spritzgiessverfahren, bei welchen das Verhältnis von Fliessweg zu Wanddicke in der Praxis einen vorgegebenen Wert nicht überschreiten kann, ohne dass dafür aufwändige Zusatzmassnahmen vonnöten wären. Durch die Möglichkeit der dünnwandigeren Ausgestaltung resultiert eine erhebliche Reduktion der Abfallmasse.
Bevorzugt wird die Kartusche mittels Streckblasformens oder mittels Extrusionsblasformens oder mittels Thermoformens hergestellt.
Zur kollabierbaren Ausgestaltung der Kartusche ist es eine besonders bevorzugte Massnahme, wenn die Kartuschenwand Sollknickstellen zum kontrollierten Kollabieren der Kartusche aufweist.
Besonders günstig im Hinblick auf das Kollabieren und die Reduktion der Abfallmenge ist es, wenn die Kartusche eine Wanddicke von höchstens 2mm, vorzugsweise höchstens 1.5 mm und insbesondere höchstens 1 mm aufweist.
Erfindungsgemäß verjüngt sich die Kartusche und jede Aufnahmekammer bezüglich der Längsrichtung. Diese Ausgestaltung ist insbesondere mittels Thermoformens günstig herzustellen.
Die Kartusche kann auch zwei Aufnahmekammern aufweisen, die bezüglich der Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind.
Erfindungsgemäss wird ferner eine Austragsvorrichtung gemäß Anspruch 6 für mindestens eine erfindungsgemässe Kartusche vorgeschlagen, mit einer Stützkartusche zur Aufnahme der mindestens einen Kartusche, mit einer an einem ersten axialen Ende vorgesehenen Verschlusseinrichtung sowie mit einem an einem zweiten axialen Ende der Stützkartusche vorgesehenen Austragstössel zum kontrollierten Kollabieren der mindestens einen Kartusche.
Vorzugsweise umfasst die Verschlusseinrichtung ein Austragselement, das lösbar mit der Verschlusseinrichtung verbunden ist oder unlösbar an die Verschlusseinrichtung angeformt ist. Im Falle eines Ein-Komponentensystems ist dieses Austragselement vorzugsweise als Düse ausgestaltet, im Falle eines Zwei- oder Mehrkomponentensystems als statisches oder dynamisches Mischelement. Wenn das Austragselement einstückig mit der Verschlusseinrichtung also unlösbar von dieser ist, ist die Verschlusseinrichtung üblicherweise als Wegwerfteil für den Einmalgebrauch ausgestaltet. Ist das Austragselement lösbar mit der Verschlusseinrichtung verbunden, so ist üblicherweise nur das Austragselement für den Einmalgebrauch gedacht, während der Rest der Verschlusseinrichtung mehrfach verwendbar ist.
Bei zwei oder Mehr-Komponentensystemen ist das Austragselement vorzugsweise als statischer Mischer ausgestaltet.
Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, dass die Verschlusseinrichtung an die Stützkartusche angelenkt ist. Dies ist insbesondere für die Handhabbarkeit vorteilhaft.
In der Stützkartusche kann ein bewegbarer Kolben vorgesehen sein, welcher einerseits mit dem Austragsstössel zusammenwirkt und der andererseits zum kontrollierten Kollabieren auf den Kartuschenboden einwirkt. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass der Austragstössel direkt auf den Kartuschenboden einwirkt, ohne dass ein Kolben dazwischen vorgesehen ist.
Bei der Austragsvorrichtung kann die Stützkartusche zwei bezüglich der Längsrichtung nebeneinander angeordnete Kammern aufweisen, die jeweils eine separate Kartusche oder jeweils eine Aufnahmekammer der gleichen Kartusche aufnehmen.
Ferner wird durch die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 12 zur Verwendung einer Kartusche vorgeschlagen mit den folgenden Schritten:

Herstellen einer erfindungsgemässen Kartusche
Befüllen der Aufnahmekammer mit einem auszutragenden Medium
Verschliessen der Aufnahmekammer
Einlegen der Kartusche in die Stützkartusche einer erfindungsgemässen Austragsvorrichtung
Verschliessen der Stützkartusche mit der Verschlusseinrichtung
Austragen des auszutragenden Mediums durch Kollabieren der Kartusche mit Hilfe des Austragstössels.

Weitere vorteilhafte Massnahmen und Ausgestaltungen der Erfindung in apparativer wie in verfahrenstechnischer Sicht ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen teilweise im Schnitt:

Fig. 1:: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Kartusche in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 2:: mehrere der Kartuschen aus Fig. 1 in gestapelter Form
Fig. 3-6:: Varianten für die Ausgestaltung der Kartuschenwand,
Fig. 7:: eine Variante für den Kartuschenboden bzw. die Kartuschenwand,
Fig. 8:: ein erstes Ausführungbeispiel einer erfindungsgemässen Austragsvorrichtung in einer Schnittdarstellung,
Fig. 9:: das Ausführungsbeispiel aus Fig.8 mit eingesetzter Kartusche,
Fig. 10:: wie Fig. 9, jedoch mit kollabierter Kartusche
Fig. 11:: wie Fig. 10, jedoch beim Entnehmen der kollabierten Kartusche,
Fig. 12:: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kartusche in gestapelter Form,
Fig. 13:: wie Fig. 8, jedoch für ein zweites Ausführungbeispiel einer erfindungsgemässen Austragsvorrichtung,
Fig. 14:: das Ausführungsbeispiel aus Fig. 13 mit eingesetzter Kartusche,
Fig. 15:: wie Fig. 14, jedoch beim Entnehmen der Kartusche,
Fig. 16:: ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Austragsvorrichtung mit einer nicht erfindungsgemässen Kartusche,
Fig. 17:: wie Fig. 16, jedoch mit eingesetzter Kartusche,
Fig. 18:: wie Fig. 17, jedoch mit kollabierter Kartusche,
Fig. 19:: wie Fig. 18, jedoch beim Entnehmen der kollabierten Kartusche, und
Fig. 20:: eine Variante für das erfindungsgemässe Austragsgerät.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Kartusche, die gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Die Kartusche 1 umfasst hier eine sich in Längsrichtung erstreckende Aufnahmekammer 2 für ein auszutragendes Medium. Die Längsrichtung ist durch die mit A bezeichnete Längsachse der Kartusche 1 festgelegt. Die Aufnahmekammer ist durch eine Kartuschenwand 3 sowie einen Kartuschenboden 4 begrenzt. Dieser Kartuschenboden 4 ist relativ zur Kartuschenwand 3 nicht verschiebbar, also insbesondere nicht als Förderkolben ausgestaltet. An dem dem Kartuschenboden 4 abgewandten axialen Ende der Kartuschenwand 3 ist ein Kragen 33 vorgesehen, welcher für das Zusammenwirken mit einem Deckel oder einer Verschlussfolie (in Fig. 1 nicht dargestellt) gedacht ist.
Mit dem Begriff "stehfähige Kartusche" ist dabei gemeint, dass die Kartusche sowohl im leeren als auch im befüllten Zustand auf den Kartuschenboden 4 gestellt werden kann, ohne dass die Kartusche 1 dabei durch die Gravitation ihre äussere Form verändert wie es beispielsweise bei einem Schlauch der Fall wäre.Erfindungsgemäß ist die Kartusche so ausgestaltet, dass sie sich bezüglich der Längsrichtung zum Kartuschenboden 4 hin verjüngt. Dies ist in Fig. 1 daran erkennbar, dass die Hilfslinie 31, welche die Verlängerung der Kartuschenwand 3 bildet gegen die Längsachse 3 geneigt ist.
Die in Fig. 1 gezeigte, sich verjüngende Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die noch unbefüllten Kartuschen 1 ineinander gestapelt werden können wie dies Fig. 2 zeigt. So kann beim Lagern der unbefüllten Kartuschen 1 oder beim Transport zum Befüller der Kartusche erheblich Platz eingespart werden.
Erfindungsgemäss ist die stehfähige Kartusche 1 mittels einem Thermoformverfahren oder einem Blasformverfahren hergestellt. Für die sich verjüngende Ausgestaltung der Kartusche gemäss Fig. 1 ist insbesondere das Thermoformen bevorzugt. Die Thermoformverfahren und die Blasformverfahren wie das Streckblasformen oder das Extrusionsblasformen an sich sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.
Erfindungsgemäss ist die Kartusche 1 so ausgestaltet, dass sie kontrolliert kollabierbar ist. Damit ist gemeint, dass sich die Kartusche 1 bei einer Druckeinwirkung auf den Kartuschenboden 4 in Richtung der Längsachse A kontrolliert zusammendrücken lässt, ohne dass es dabei zu wesentlichen Ausbeulungen in der zur Längsachse A senkrechten radialen Richtung kommt, d.h. der Durchmesser der Kartusche 1 bleibt beim Kollabieren im Wesentlichen unverändert. Die Kartusche lässt sich in Richtung der Längsachse A ziehharmonikaförmig oder in ähnlicher Weise zusammenschieben.
Um dieses kontrollierte Kollabieren zu ermöglichen, sind mehrere Massnahmen - auch in Kombination miteinander möglich. Beispielsweise kann die Kartusche 1 mit einer derart dünnen Kartuschenwand 3 ausgestaltet sein, dass die Kartusche 1 einerseits noch stehfähig ist und andererseits kontrollierbar ist. In der Praxis hat es sich bewährt, wenn die Wanddicke d der Kartuschenwand 3 (siehe Fig. 3) höchstens 3 mm, vorzugsweise höchstens 1.5 mm und insbesondere höchstens 1 mm beträgt.
Weitere alternative oder ergänzende Massnahmen für die kollabierbare Ausgestaltung der Kartusche 1 sind in den Fig. 4-6 dargestellt. Hier sind jeweils Sollknickstellen 32 vorgesehen, um das kontrollierte Kollabieren zu erleichtern. Fig. 3 zeigt eine balg- bzw. faltenbalgartige Ausgestaltung der Kartuschenwand 3. Bei der Variante gemäss Fig. 4 ist die Aussenseite der Kartuschenwand 3 zick-zack-förmig ausgebildet. Bei der Variante gemäss Fig. 5 sind als Sollknickstellen mehrere Nuten 32 vorgesehen welche sich jeweils in Umfangrichtung der Kartuschenwand 3 erstrecken, wobei sich die Nuten jeweils nicht über den gesamten Umfang erstrecken müssen. Bei der in Fig. 6 gezeigten Variante ist die Kartuschenwand 1 wellenförmig ausgebildet.
Die Kartusche besteht aus Kunststoff, wobei alle üblicherweise für Kartuschen verwendete Kunststoffe auch für die Herstellung der erfindungsgemässen Kartusche 1 geeignet sind, beispielsweise Polyamide (PA), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyolefine im allgemeinen, auch können Ethylen-Copolymerisate, wie beispielsweise EVOH als Sperr- oder Barriereschichten vorgesehen werden.
Eine besonders bevorzugte Massnahme ist es, die Kartuschenwand 3 bzw. den Kartuschenboden 4 als Mehrschichtsystem auszugestalten, also beispielsweise aus mehreren übereinandergelegten Folien oder Schichten zu formen. Ein solches Beispiel zeigt Fig. 7. Der Aufnahmekammer 2 zugewandt, ist eine erste Schicht 43, die als Schutzschicht dient und aus einem gegenüber dem auszutragenden Medium unempfindlichen Kunststoff besteht, beispielsweise Polyamid (PA) oder Polybutylenterephtalat (PBT). Daran kann sich optional eine Barriereschicht 42 anschliessen, die das Aus- bzw. Eintreten von Substanzen wie Wasser, Sauerstoff oder VOC (Volatile Organic Compounds)verhindert. Dann folgt eine Füllschicht 41, die beispielsweise aus Recyclat besteht. Ganz aussen folgt schliesslich die Substratschicht, die üblicherweise aus einem Polyolefin wie PE oder PP besteht.
Natürlich können auch noch weitere Schichten vorgesehen sein oder die Kartuschenwand 3 und der Kartuschenboden 4 bestehen nur aus einer einzigen Schicht, beispielsweise aus PP, PA oder PBT.
Ergänzend oder alternativ können auch geschäumte Folien als Schicht vorgesehen sein.
Bei der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Austragsgeräte wird mit beispielhaftem Charakter auf den für die Praxis besonders wichtigen Anwendungsfall eines ZweiKomponentensystems Bezug genommen. Natürlich gelten die Erläuterungen in sinngemäss gleicher Weise auch für Ein- oder allgemein Mehr-Komponentensysteme.
Fig. 8 zeigt in einer Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Austragsvorrichtung, die gesamthaft mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, sowie zwei Kartuschen 1, die jeweils gemäss dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet sind. Die Aufnahmekammern 2 der Kartuschen 1 sind jeweils mit einem auszutragenden Medium gefüllt, wobei die eine Kartusche 1 die erste Komponente und die andere Kartusche 1 die zweite Komponente des Zwei-Komponentesystems enthalten. Nachdem die Aufnahmekammern 2 befüllt sind werden sie auf dem dem Kartuschenboden abgewandten Ende mit einem Deckel 5 verschlossen, der auf dem Rand 33 (Fig. 1) aufliegt bzw. diesen übergreift. Der Deckel 5 kann beispielsweise als Folie oder als Kunststoffkappe ausgestaltet sein und ist dichtend mit dem Kragen 33 verbunden. Der Deckel 5 schützt während der Lagerung das in der Aufnahmekammer 2 befindliche Medium gegen Feuchtigkeit, Ausgasen, Austrocknen oder andere Formen der Degradation. Die Verbindung des Deckels 5 mit der Kartuschenwand 3 bzw. dem Kragen 33 kann durch Verkleben, Reibschweissen, Ultraschallschweissen, Verrasten oder ähnliche Methoden erfolgen.
Die Austragsvorrichtung 10 umfasst eine Stützkartusche 20 zur Aufnahme der Kartuschen 1 sowie eine Verschlusseinrichtung 40, die an einem ersten axialen Ende der Stützkartusche 20 vorgesehen ist, sowie einen Austragstössel 50, der an dem zweiten axialen Ende der Stützkartusche 20 vorgesehen ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Austragsvorrichtung 10 umfasst die Stützkartusche 20 zwei nebeneinander angeordnete Kammern 21, 22, von denen jede für die Aufnahme einer Kartusche 1 ausgestaltet ist, und die durch eine Trennwand 23 getrennt sind. An ihrem der Verschlusseinrichtung 40 zugewandten Ende weist jede der Kammern 21, 22 einen umlaufenden Rand 24 auf.
Die Verschlusseinrichtung 40 umfasst ein Austragselement 41, das hier als statischer Mischer 41 ausgestaltet ist, durch welchen die aus den beiden Kartuschen 1 kommenden Medien miteinander vermischt werden. Der statische Mischer 41 ist vorzugsweise lösbar mit der Verschlusseinrichtung 40 verbunden, weil er üblicherweise nur für den Einmalgebrauch geeignet ist. Die Verschlusseinrichtung 40 stellt dann das Interface zwischen der Stützkartusche 20 und dem statischen Mischer 40 dar. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der statische Mischer 41 einstückig mit der Verschlusseinrichtung 40 ausgestaltet ist. In diesem Falle ist üblicherweise die gesamte Verschlusseinrichtung 40 für den Einmalgebrauch gedacht.
Im Falle eines Ein-Komponentensystems kann der statische Mischer 41 durch ein als Düse ausgestaltetes Austragselement ersetzt sein.
Der Austragstössel 50 umfasst zwei parallel angeordnete Stempel 51, 52 von denen der eine Stempel 51 in axialer Richtung bewegbar in der ersten Kammer 21 angeordnet ist, während der zweite Stempel 52 in axialer Richtung bewegbar in der zweiten Kammer 22 der Stützkartusche 20 angeordnet ist. Die beiden Stempel 51 und 52 sind über eine Verbindung 53 miteinander verbunden, sodass sich bei einer durch den Pfeil F dargestellten Krafteinwirkung auf die Verbindung 53 des Austragstössel 50 beide Stempel 51, 52 simultan in axialer Richtung in der ihnen zugeordneten Kammer 21, 22 bewegen.
Fig. 9 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der Austragsvorrichtung 10 mit eingesetzten Kartuschen 1. In jede der beiden Kammern 21 und 22 wird eine der beiden Kartuschen 1 eingelegt. Dabei kommt der Kragen 33 der Kartusche 1 auf den Rand 24 der Kammern 21 bzw. 22 der Stützkartusche 20 zu liegen. Anschliessend wird die Verschlusseinrichtung 40 auf das erste axiale Ende der Stützkartusche 20 aufgesetzt und verschliesst diese. Die Verschlusseinrichtung 40 umfasst zwei nicht näher dargestellte Öffnungselemente, beispielsweise zwei Dorne oder zwei Pins, welche beim Verschliessen der Stützkartusche 20 jeweils den Deckel 5 einer der Kartuschen 1 durchstossen, sodass das Medium aus der jeweiligen Kartusche 1 austreten kann.
Das statische Mischelement 41 ist so angeordnet, dass sein Einlass nach Durchstossen der Deckel 5 mit beiden Aufnahmekammern 2 der beiden Kartuschen 1 in Strömungsverbindung steht. Hier ist das statische Mischelement 41 so angeordnet, dass sein Einlass zentral über der Trennwand 23 zu liegen kommt, sodass von beiden Seiten der Trennwand 23 Medium in den Mischer 41 gelangen kann. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass der statische Mischer 41 zwei separate Einlässe aufweist, von denen jeder mit einer der Aufnahmekammern 2 der Kartuschen 1 in Strömungsverbindung steht.
Zum Austragen des Mediums aus den Kartuschen 1 wird nun, wie dies der Pfeil F andeutet, eine Kraft auf die Verbindung 53 des Austragstössel 50 ausgeübt wodurch sich die beiden Stempel 51, 52 darstellungsgemäss nach links bewegen und jeweils eine Kraft auf den Kartuschenboden 4 der beiden Kartuschen 1 ausüben. Da die Kartuschen 1 kontrolliert kollabierbar sind, werden sie durch die Stempel 51 und 52 jeweils immer weiter zusammengeschoben, wodurch die erste Komponente aus der einen Kartusche 1 und die zweite Komponente aus der anderen Kartusche 1 herausgedrückt werden. Die beiden Komponenten gelangen so in den statischen Mischer 41, wo sie innig durchmischt werden, um schliesslich an seinem distalen Ende auszutreten.
Fig. 10 zeigt die Austragsvorrichtung 10 mit vollständig kollabierten, d.h. vollständig entleerten Kartuschen 1. Wie dies Fig 11 zeigt wird nach Entleerung der Kartuschen 1 die Verschlusseinrichtung 40 von der Stützkartusche 20 entfernt und die kollabierten Kartuschen 1 können entfernt werden. Es ist deutlich zu erkennen, dass durch die kollabierten Kartuschen 1 ein deutlich geringeres Abfallvolumen resultiert als bei herkömmlichen Kartuschen.
Nachdem die kollabierten Kartuschen 1 entfernt sind, werden die beiden Stempel 51, 52 des Austragstössel 5 darstellungsgemäss nach rechts bewegt, sodass neue gefüllte Kartuschen 1 in die Kammern 21, 22 der Stützkartusche 20 eingelegt werden können. Der statische Mischer 41 wird durch eine neuen ersetzt. Gegebenenfalls muss die Verschlusseinrichtung 40 noch gereinigt bzw. durchspült werden, bevor die Austragsvorrichtung 10 für eine weitere Anwendung bereit steht.
Fig. 12 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Kartusche 1, wobei mehrere Kartuschen ineinander gestapelt sind (vergleichbar zu Fig. 2). Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel näher eingegangen. Ansonsten gelten die Erläuterungen für das erste Ausführungsbeispiel in sinngemäss gleicher Weise auch für das zweite Ausführungsbeispiel.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (siehe auch Fig. 13) umfasst die Kartusche 1 zwei Aufnahmekammern 2, welche bezüglich der Längsrichtung L nebeneinander angeordnet sind und jeweils sich zum Kartuschenboden 4 hin verjüngend ausgestaltet sind. Jede der beiden Aufnahmekammern 2 enthält nach dem Befüllen eine der beiden Komponenten des ZweiKomponentensystems.
Fig. 13 zeigt in einer zu Fig. 8 analogen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Austragsvorrichtung 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Stützkartusche 20 nur eine Kammer 21, welche beide Aufnahmekammern 2 der Kartusche 1 aufnimmt Dementsprechend hat auch der Austragsstössel 50 nur einen Stempel 51, welcher beim Austragen des Materials beide Aufnahmekammern 2 der Kartusche 1 kollabiert.
Fig. 14 zeigt in einer zu Fig. 9 analogen Darstellung die Austragsvorrichtung 10 mit eingesetzter Kartusche 1. Fig. 15 zeigt in einer zu Fig. 11 analogen Darstellung, wie die Kartusche 1 nach vollständiger Kollabierung durch den Stempel 51 aus der Austragsvorrichtung 10 entnommen wird.
Die Fig. 16 - 19 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Austragsvorrichtung 10 mit einer nicht erfindungsgemässen Kartusche 1. Es wird wiederum nur auf die Unterschiede zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen näher eingegangen. Die bisherigen Erläuterungen gelten in sinngemäss gleicher Weise auch für das dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Austragsvorrichtung 10. Die Kartusche 1 umfasst zwei Aufnahmekammern 2, von denen jede zylindrisch ausgestaltet ist. Die Stützkartusche der Austragsvorrichtung 10 umfasst eine Kammer 21, welche beide Aufnahmekammern 2 der Kartusche 1 aufnimmt. Dementsprechend umfasst der Austragsstössel 50 auch nur einen Stempel 51 zum Kollabieren der Kartusche 1. Die Verschlusseinrichtung 40 mit dem statischen Mischer 41 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an die Stützkartusche 20 angelenkt. Dies kann jede Art von Gelenkverbindung sein, beispielsweise auch ein Filmscharnier.
Fig. 16 zeigt die Austragsvorrichtung 10 vor dem Einlegen der nicht erfindungsgemäßen Kartusche 1. Fig. 17 zeigt die Austragsvorrichtung 10 mir eingelegter nicht erfindungsgemäßer Kartusche 1 und im geschlossenen Zustand. Fig. 18 zeigt die Austragsvorrichtung 10 mit vollständig kollabierte nicht erfindungsgemäßer Kartusche 1 und Fig. 19 zeigt die wieder geöffnete Austragsvorrichtung 10, aus welcher die kollabiert nicht erfindungsgemäße Kartusche 1 entnommen werden kann.
Fig. 20 zeigt eine Variante für die Austragsvorrichtung 10, bei welcher in der Stützkartusche 20 ein bewegbarer Kolben 25 vorgesehen ist, welcher einerseits mit dem in Fig. 20 nur durch Pfeile angedeuteten Austragstössel 50 zusammenwirkt und der andererseits zum kontrollierten Kollabieren auf den Kartuschenboden 4 einwirkt. Die Stützkartusche 20 umfasst zwei Kammern 21, 22, welche durch die Trennwand 23 voneinander getrennt sind. In jede der Kammern 21, 22 ist eine Kartusche 1 eingelegt und jede der Kammern 21,22 ist an ihrem dem Austragstössel zugewandten Ende mit einem Kolben 25 versehen. Wird der Austragstössel 50 darstellungsgemäss nach links bewegt, so schiebt er die beiden Kolben 25 ebenfalls nach links wodurch die beiden Kartuschen 1 kollabiert werden.
Die für die einzelnen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen stehfähigen Kartusche bzw. der erfindungsgemässen Austragsvorrichtung beschriebenen Massnahmen und Varianten sind selbstverständlich in analoger oder sinngemäss gleicher Weise auch bei den jeweils anderen Ausführungsbeispielen realisierbar und keinesfalls auf dasjenige Ausführungsbeispiel beschränkt, anhand dessen sie erläutert wurden.
Die erfindungsgemässe Kartusche 1 bzw. die erfindungsgemässe Austragsvorrichtung 10 lassen sich vorteilhaft wie folgt verwenden: Zunächst wird eine erfindungsgemässe Kartusche hergestellt und an den Befüller ausgeliefert. Aufgrund der sich verjüngenden Ausgestaltung der Kartusche 1 bzw. der Aufnahmekammern 2 lässt sich dabei erheblich Platz sparen, weil diese Kartuschen 1 ineinander stapelbar sind. Der Befüller füllt dann das jeweilige Medium in die Aufnahmekammer(n) 2 der Kartusche 1 ein und verschliesst diese mit dem Deckel 5. Da die erfindungsgemässe Kartusche stehfähig ist, kann sie besonders einfach gelagert und auch gestapelt werden, ohne dass dafür besondere Schutzmassnahmen notwendig sind. Für die jeweilige Anwendung wird dann die Kartusche 1 bzw. werden die Kartuschen 1 in die wiederverwendbare Stützkartusche 20 der Austragsvorrichtung 10 eingelegt. Die Stützkartusche 20 wird mit der Verschlusseinrichtung 40 verschlossen. Dabei oder anschliessend werden alle Aufnahmekammern geöffnet bzw. aktiviert, sodass aus ihnen der jeweilige Inhalt austreten kann. Dies kann beispielsweise über geeignet angeordnete Dorne erfolgen, welche in die Deckel bzw. die Siegelfolien der Aufnahmekammern einstechen. Natürlich ist es auch möglich, die Deckel 5 bzw. die Folien, mit denen die Aufnahmekammern verschlossen sind, vor oder nach dem Einlegen der Kartusche(n) 1 von Hand zu entfernen. Das auszutragende Medium wird schliesslich durch Kollabieren der Kartusche(n) 1 mittels des Austragstössels 50 ausgetragen.
Die erfindungsgemässe stehfähige kollabierbare Kartusche 1 zeichnet sich insbesondere durch eine im Vergleich mit anderen Kartuschen stark reduzierte Abfallmenge aus.

Claims

Kartusche (1),
- mit mindestens einer sich in Längsrichtung (L) erstreckenden Aufnahmekammer (2) für ein auszutragendes Medium,

- mit einem Kartuschenboden (4) und

- mit einer Kartuschenwand (3),

- wobei der Kartuschenboden (4) und die Kartuschenwand (3) die Aufnahmekammer (2) begrenzen,

- wobei die Kartusche (1) mittels eines Thermoformverfahrens oder eines Blasformverfahrens hergestellt und dabei dazu ausgebildet ist, sowohl in leerem als auch befülltem Zustand auf den Kartuschenboden (4) gestellt ohne gravitationsbedingte Änderung ihrer äußeren Form stehen zu können und kontrolliert kollabierbar zu sein, wobei eine Kartuschenöffnung dem Kartuschenboden (4) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche (1) in Längsrichtung (L) zum Kartuschenboden (4) hin derart verjüngt ist, dass mehrere Kartuschen (1) ineinander gestapelt werden können.
Kartusche nach Anspruch 1,
welche mittels eines Streckblasformens oder mittels eines Extrusionsblasformens hergestellt ist.
Kartusche (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welcher die Kartuschenwand (3) Sollknickstellen (32) zum kontrollierten Kollabieren der Kartusche (1) aufweist.
Kartusche (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welcher die Kartusche (1) eine Wanddicke (d) von höchstens 2 mm, vorzugsweise höchstens 1,5 mm und insbesondere höchstens 1 mm aufweist.
Kartusche (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
mit zwei Aufnahmekammern (2), die bezüglich der Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind.
Austragsvorrichtung (10),
- mit mindestens einer Kartusche (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5,

- mit einer Stützkartusche (20) zur Aufnahme der mindestens einen Kartusche (1),

- mit einer an einem ersten axialen Ende vorgesehenen Verschlusseinrichtung (40) und

- mit einem an einem zweiten axialen Ende der Stützkartusche (20) vorgesehenen Austragstössel (50) zum kontrollierten Kollabieren der mindestens einen Kartusche (1).
Austragsvorrichtung (10) nach Anspruch 6,
bei welcher die Verschlusseinrichtung (40) ein Austragselement (41) umfasst, das lösbar mit der Verschlusseinrichtung (40) verbunden oder unlösbar an die Verschlusseinrichtung (40) angeformt ist.
Austragsvorrichtung (10) nach Anspruch 7,
bei welcher das Austragselement (41) als statischer Mischer (41) ausgestaltet ist.
Austragsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
bei welchen die Verschlusseinrichtung (40) an die Stützkartusche (20) angelenkt ist.
Austragsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
bei welchem in der Stützkartusche (20) ein bewegbarer Kolben (25) vorgesehen ist, welcher einerseits mit dem Austragsstössel (50) zusammenwirkt und welcher andererseits zum kontrollierten Kollabieren auf den Kartuschenboden (4) einwirkt.
Austragsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
wobei die Stützkartusche (20) zwei bezüglich der Längsrichtung nebeneinander angeordnete Kammern (21, 22) aufweist, die jeweils eine Kartusche (1) oder jeweils eine Aufnahmekammer (2) der gleichen Kartusche (1) aufnehmen.
Verfahren zur Verwendung einer Kartusche (1),
mit den folgenden Schritten:
- Herstellen einer Kartusche (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5

- Befüllen der Aufnahmekammer (2) mit einem auszutragenden Medium

- Verschliessen der Aufnahmekammer (2)

- Einlegen der Kartusche (1) in die Stützkartusche (20) einer Austragsvorrichtung (10), die gemäss einem der Ansprüche 6 bis 11 ausgestaltet ist,

- Verschliessen der Stützkartusche (20) mit der Verschlusseinrichtung (40) und

- Austragen des auszutragenden Mediums durch Kollabieren der Kartusche (1) mit Hilfe des Austragstössels (50).