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Flüssigkeitsverdrängungskörper
Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsverdrängungskörper, bestehend aus einem mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium füllbaren, flüssigkeits-und gasdichten Beutel.
Das Anwendungsgebiet derartiger Flüssigkeitsverdrängungskörper ist sehr mannigfaltig. Es ist z. B. in vielen Fällen schädlich, wenn das gesamte Volumen eines Flüssigkeitsbehälters nicht vollkommen von der Flüssigkeit ausgefüllt ist. So bringt beispielsweise jede Luftberührung eines alkoholischen Getränkes, wie Wein oder Spirituosen, Oxydationserscheinungen mit sich, die mit Aroma- und Alkoholverlusten beginnen und sich über Fehlerhaftigkeit und Krankwerden bis zum Verderb fortsetzen können. Daher ist bei Behältern zur langen Lagerung von alkoholischen Getränken einerseits Luftabschluss geboten, aber auch die Vermeidung von Luftpolstern über der Flüssigkeitsoberfläche.
Durch Verdrängungsbeutel ist es nun auf einfache Weise möglich, beliebige Volumina Luft durch Verdrängen der darunter befindlichen Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter zu entfernen.
Für manche Flüssigkeiten ist es ferner schädlich, wenn sie während des Transportes allzu stark in Bewegung geraten. Da eine kräftige Bewegung der Flüssigkeit vor allem an einer freien Oberfläche eintritt, ist man in einem solchen Fall bestrebt, den Behälter möglichst voll zu füllen, was aber unter Umständen nicht immer möglich sein wird. Auch hiebei sind Verdrängungsbeutel mit Erfolg anwendbar, da durch das Auffüllen des Hohlkörpers der flüssigkeitsfreie Raum vollkommen reduziert werden kann und jede bewegungsfördernde freie Oberfläche vermeidbar ist.
Es ist bereits bekanntgeworden, Beutel aus Gummi in Flüssigkeitsbehälter einzuführen und durch Aufblasen der Beutel die Flüssigkeit zu verdrängen, dies vor allem zum Zwecke des Abzapfens der Flüssigkeit ohne Luftberührung. Die Volumenvergrösserung des Beutels wird durch Dehnen der Beuteloberfläche erzielt. In der Praxis haben sich diese gummielastischen Beutel nicht bewährt, da sie durch das andauernde Dehnen sehr bald porös werden und daher die wesentliche Eigenschaft, nämlich flüssigkeitsdicht zu sein, verlieren. Das Dehnen des Beutels erfordert auch einen über den Arbeitsaufwand für die Flüssigkeitsverdrängung erhöhten Energieaufwand, da ja gegen die elastischen Kräfte des gummielastischen Materials des Beutels Arbeit zu leisten ist.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, an Stelle von Gummi Kunststoff als Material für den Beutel zu verwenden.
Wegen des im allgemeinen grösseren Elastizitätsmoduls der Kunststoffe und der damit verbundenen geringen Elastizität des Beutelmaterials kann man die Vergrösserung des Beutelvolumens in dem geforderten Ausmass nicht durch Dehnen der Oberfläche erreichen. Die Grösse der Oberfläche bleibt im wesentlichen konstant. Die Volumenvergrösserung muss daher auf andere Weise vorgenommen werden, u. zw. durch Veränderung der Gestalt der Beutelfläche. Das maximal erreichbare Beutelvolumen ist dabei bestimmt durch die Grösse der Beuteloberfläche und durch die Grundform des Beutels, also durch seinen Schnitt.
Bei der Volumsvergrösserung des Beutels, beispielsweise durch Aufblasen desselben mit Luft, wird daher das Material der Wandungen nicht auf Dehnung beansprucht. Übermässiger Energieaufwand und die Gefahren von baldiger Porosität und Ermüdung des Materials ist dadurch hintangehalten.
Ist das grösste durch die Beutelform und die Beuteloberfläche bestimmte Volumen erreicht, dann treten erst bei weiterem Aufblasen die elastischen Kräfte des Beutelmaterials in Aktion, u. zw. machen sie sich als ein unvermittelt auftretender, starker, zusätzlicher Widerstand gegen das Aufblasen bemerkbar.
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Aus der eingangs erwähnten Anwendung der beutelartigen Flüssigkeitsverdrängungskörper ergibt sich die Notwendigkeit, dass diese gegenüber der zu verdrängenden Flüssigkeit chemisch resistent sein müssen, damit schädliche Wechselwirkungen zwischen der Flüssigkeit und dem Beutelmaterial vermieden werden.
Es hat sich aber herausgestellt, dass die in diesem Sinne geeigneten, zur Verfügung stehenden Materialien in anderer Hinsicht als Beutelmaterial ungeeignet sind, da man ihnen nicht eine genügende Festigkeit verleihen kann, ohne dabei einen Verlust an Geschmeidigkeit in Kauf nehmen zu müssen. Die Geschmeidigkeit ist aber ebenso wichtig wie die Festigkeit, da nichtgeschmeidiges Material bei den mit der Volumenveränderung verbundenen Deformationen und Faltenbildungen allzu leicht brüchig wird.
Diesen Mängeln wird gemäss der Erfindung dadurch abgeholfen, dass die Beutelwand aus zwei oder mehreren flexiblen, geschmeidigen Schichten besteht, von denen mindestens die äusserste gegenüber der zu verdrängenden Flüssigkeit chemisch resistent ist, und mindestens eine der Schichten zur Verstärkung des Beutels dient und einen Elastizitätsmodul aufweist, der grösser ist als 10 kg/mm2.
Die Anordnung von zusätzlichen Schichten zur Verstärkung der Beutelwand ist einer blossen Vergrösserung der Dicke eines einschichtigen Wandmaterials vorzuziehen, wenn das Wandmaterial durch diese Verstärkung z. B. zu steif würde oder wenn es sehr kostspielig ist. Auch wenn das aus Gründen der chemischen Resistenz gewählte Wandmaterial einen zu geringen Elastizitätsmodul besitzt, ist die Verwendung mindestens einer zusätzlichen Schichte zur Verstärkung zweckmässig.
Um die Nachteile zu vermeiden, die die Verwendung von ausschliesslich gummielastischem Wandmaterial mit sich bringt, wird also erfindungsgemäss der Elastizitätsmodul mindestens einer der Wandschichten des Beutels grösser als 10 kg/mm2 gewählt. Das ist ein Wert, der über den Elastizitätsmodulwerten der sogenannten gummielastischen Stoffe liegt.
Als Beispiel für Stoffe, die die vorstehend geforderten erfindungsgemässen Eigenschaften erfüllen, wären eine grosse Anzahl von Kunststoffen zu nennen, deren Elastizitätsmodul E in einem Bereich von
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Man wird also zweckmässigerweise mindestens eine der Wandschichten des Beutels aus einem dieser Kunststoffe ausführen.
Der häufigste Fall von Wandschichtkombinationen wird der sein, dass die Beutelwand aus einer chemisch resistenten und auch flüssigkeitsdichten Aussenschicht besteht, die durch eine oder mehrere geschmeidige Innenschichten verstärkt ist, welche jedoch weder flüssigkeitsdicht noch chemisch resistent sein müssen. Mindestens eine der Schichten muss natürlich gasdicht sein.
Damit die chemisch resistente Aussenschichte vor einem Zerreissen bei Überfüllung des Beutels möglichst weitgehend gesichert ist, ist es zweckmässig, für die Innenschichte ein Material zu wählen, dessen Elastizitätsmodul grösser ist als der Elastizitätsmodul der Aussenschichte, da die Innenseite nicht chemisch resistent zu sein braucht und man daher in der Wahl der Elastizitätsmodulwerte freiere Hand hat. Zweckmässig ist es, die Dicke der Innenschichte grösser zu wählen als die der Aussenschichte.
Präziser noch ist in diesem Zusammenhang die Forderung, dass das Produkt aus Elastizitätsmodul mit der Schichtdicke für die Innenschichte grösser ist als für die Aussenschichte. Bei mehreren Innenschichten tritt an Stelle des einfachen Produktes als Vergleichswert die Summe der entsprechenden Produkte.
Nachfolgend wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In sämtlichen Beispielen werden Flüssigkeitsverdrängungskörper für Weinbehälter behandelt ; die Erfindung ist jedoch keineswegs auf Weinverdrängungskörper eingeschränkt.
Beispiel 1 : Die Wand des Beutels, welcher zur Verdrängung von Wein dienen soll, besteht aus zwei Schichten : einer Aussenschichte aus Polyamid, welches entweder weichmacherfrei ist oder einen physiologisch einwandfreien Weichmacher enthält, und einer Innenschichte aus Polyvinylchlorid.
Beide Schichten können entweder miteinander über ihre gesamte Ausdehnung verbunden, zO B. verklebt, oder in Form von zwei lose ineinanderhängenden Beuteln angeordnet sein.
Die Innenschichte muss weder geruchfrei noch gegenüber der Flüssigkeit chemisch resistent sein. Im vorliegenden Fall besteht die Innenschichte aus Polyvinylchlorid. Dieses ist im allgemeinen weder völlig geruchlos noch weinbeständig, kann also allein nicht als Material für einen Weinverdrängungsbeutel dienen, wohl aber in Verbindung mit einer Aussenschichte aus Polyamid. An Stelle von Polyvinylchlorid können für die Innenschichte auch verschiedene andere Kunststoffe oder Gummi verwendet werden.
Beispiel 2 : Die Wand des Beutels besteht wie bei Beispiel 1 aus mindestens zwei Schichten, einer Aussenschichte, wiederum aus Polyamid, und einer Innenschichte, bestehend aus einem netzartigen Gebilde, welches gleichsam als Trägerschichte für die mit dem Netz fest verbundene, weinbeständige Aussenschichte dient. Das Gewebe der Trägerschichte kann aus Kunststoffasern, z. B. aus Polyamidfasern, bestehen. Es ist selbstverständlich auch möglich, die gewebeartige Trägerschichte beidseitig, also auch
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nach dem Beutelinneren hin, mit einer etwa der Aussenschichte ähnlichen, gas-und flüssigkeitsdichten Schichte zu versehen.
Die Aufgabe der gewebeartigen Trägerschichte ist analog der der Schichte aus Polyvinylchlorid im Beispiel 1. Sie dient zur Verstärkung der gas-und flüssigkeitsdichten sowie weinbeständigen Polyamidfolie.
Beispiel 3 : Die Wand des Beutels besteht, in gleicher Weise wie bei den Beispielen 1 und 2, aus einer Polyamidfolie. Die weinbeständige, gas-und flüssigkeitsdichte Polyamidfolie wird nun aber auf die Weise verstärkt und vor einem Zerreissen bei Überfüllung des Beutels weitgehend gesichert, dass der aus einer Polyamidfolie bestehende Beutel von einem netzartigen Sicherheitsbeutel mit hinreichend feinen Maschen umgeben wird. Im gefüllten Zustand, jedoch ohne noch das Beutelmaterial auf Dehnung zu beanspruchen, darf dabei das Volumen des netzartigen Sicherheitsbeutels höchstens gleich dem Volumen des flüssigkeits-und gasdichten Polyamidbeutels sein. Der Sicherheitsbeutel muss ferner ebenso wie der Polyamidbeutel weinbeständig sein.
Zweckmässigerweise wird man für den Sicherheitsbeutel ein Material wählen, dessen Elastizitätsmodul grösser ist als der Elastizitätsmodul des Materials für den flüssigkeits- und gasdichten Polyamidbeutel bzw. ein Material, dessen Produkt aus Elastizitätsmodul mal Schichtdicke grösser ist als beim Material für den Polyamidbeutel.
Zur Verdrängungt anderer Flüssigkeiten als Wein lassen sich die Ausführungen nach den Beispielen 1-3 in analoger Weise anwenden. Es wird nur unter Umständen die Verwendung einer andern Aussenschichte entsprechend der veränderten chemischen Zusammensetzung der Flüssigkeit nötig sein.
Selbstverständlich wird man bei der Auswahl des jeweiligen Materials für den Beutel nicht allein auf die chemische Resistenz und auf den Elastizitätsmodul Rücksicht nehmen. So ist es z. B. zweckmässig, bei mehreren zur Verfügung stehenden möglichen Materialien, die die erfindungsgemässen Forderungen erfüllen, solche auszuwählen, die eine hohe Zerreissfestigkeit besitzen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitsverdrängungskörper, bestehend aus einem mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium füllbaren, flüssigkeits-und gasdichten Beutel, dadurch gekennzeichnet, dass die Beutelwand aus zwei oder mehreren flexiblen, geschmeidigen Schichten besteht, von denen mindestens die äusserste gegenüber der zu verdrängenden Flüssigkeit chemisch resistent ist, und mindestens eine der Schichten zur Verstärkung des Beutels dient und einen Elastizitätsmodul aufweist, der grösser ist als 10 kg/mm2.