Verfahren zum Umfüllen von Aerosol aus einem Vorratsbehälter in einen nachfüllbaren Gebrauchsbehälter
Die im Handel befindlichen Aerosolbehälter versprühen nach Druck auf einen am oberen Teil des Behälters befindlichen Ventil den Inhalt, beispielsweise ein Haarfixativ oder dergleichen, wobei der Behälter nach seiner Entleerung weggeworfen wird, da er nur in der Fabrik unter Inanspruchnahme entsprechender Apparaturen aufgefüllt werden kann.
Dies bedeutet nicht nur für den Verbraucher, sondern auch für den Hersteller eine erhebliche finanzielle Belastung, da in vielen Fällen die Kosten für den Behälter selbst einen erheblichen Teil der Gesamtkosten des vertriebenen Präparates ausmachen.
Durch Schaffung eines nachfüllbaren Behälters liessen sich die Kosten solcher in Aerosolbehältern vertriebenen Mittel wesentlich senken.
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches ein Umfüllen von Aerosol aus einem Vorratsbehälter in einen nachfüllbaren Aerosol Gebrauchsbehälter erlaubt. Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in den mit Aerosollösung gefüllten Vorratsbehälter ein Gas unter Druck zusätzlich eingefüllt wird, das die Aerosollösung gegen den im nachfüllbaren Behälter herrschenden Druck des reinen Treibgases in diesen Behälter drückt.
Dadurch herrscht im Vorratsbehälter genügender Überdruck zur Überwindung des Gegendrucks im nachzufüllenden Behälter. Trotzdem wird der nachfüllbare Aerosol-Gebrauchsbehälter an dem dem Entleerungsventil abgewandten Ende vorzugsweise mit einem Entlüftungsventil versehen, um bei der ersten Füllung die Luft abzulassen. Das Entlüftungsventil kann jedoch auch später zur Erleichterung des Nachfüllens betätigt werden.
Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines nachfüllbaren Aerosol-Gebrauchsbehälters im Axialschnitt;
Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht eines Vorratsbehälters;
Fig. 3 im Axialschnitt einen nachfüllbaren Gebrauchsbehälter, wobei die Ventile zur besseren Darstellung etwas übertrieben gross wiedergegeben sind, in seiner Anordnung oberhalb des Vorratsbehälters; und in
Fig. 4 einen Axialschnitt durch den oberen Teil eines Vorratsbehälters mit einer etwas abgeänderten Ausführungsform des Füllventils.
Mit 1 ist in Fig. 1 der nachfüllbare Aerosol Gebrauchsbehälter bezeichnet, der bei 2 ein in üblicher Weise konstruiertes Sprühventil aufweist. Der Behälter ist in der Fig. 1 in der Nachfüllstellung dargestellt, wobei das Sprüh- oder Entleerungsventil nach unten zeigt. Mit 3 ist das an das Entleerungsventil anschliessende, fast bis zum Boden 4 des Behälters 1 reichende Röhrchen bezeichnet. Im Boden 4 sitzt ein Entlüftungsventil 5, das im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem zylindrischen Mantelkörper 6 untergebracht ist und eine Feder 7 sowie ein kolbenartiges Element 8 aufweist, welches mit einem Randkanal 9 versehen ist. Das kolbenartige Element ist auf einem Schaftteil 10 aufgeschraubt, der eine Bohrung 10 besitzt, die in den Auslass 11 in dem Kopf 12 ausmündet.
Beim Nachfüllen tritt frisches Aerosol aus dem nicht dargestellten Vorratsbehälter durch das ähnlich wie das Ventil 5 konstruierte, geöffnete Ventil 2 in das Röhrchen 3 aus und füllt in Richtung des Pfeiles 13 den Behälter 1, bis der Spiegel des Aerosols den unteren Rand des Röhrchens 14 erreicht hat, das an das Ventil 5 angeschlossen ist. Nunmehr beginnt bei weiterem Steigen des Spiegels Aerosol aus dem Kanal 11 auszutreten und zeigt die Füllung des Behälters 1 an. Durch Loslassen des Kopfes 12, wobei das Ventil 5 in Fig. 1 in Entlüftungsstellung gezeigt ist, wird der Füllvorgang unterbrochen, der Behälter 1 kann vom Vorratsbehälter abgehoben werden und der Nachfüllvorgang ist beendet.
Der Vorrats-Aerosolbehälter 21 nach Fig. 2 weist in bekannter Weise einen Verschlussdeckel 22 mit einem Einsatzstück 23 auf, in dem das Ventil 24 angeordnet ist. Beim Niederdrücken des röhrchenartigen Ansatzes 25 gegen die Wirkung der Feder 26 steigt über das Steigrohr 27 das unter Druck stehende Aerosol nach oben am Ventilkörper 28 vorbei und gelangt in den Kanal 29 des Röhrchens 25. In Fig. 3 ist diese Ventilanordnung in grösserem Massstab dargestellt. Das Einsatzstück 23 ist mit dem Deckel 22 über eine Gummidichtung 30 abgedichtet und im inneren Teil nach oben bei 31 hochgewölbt. Unter dem hochgewölbten Teil trägt es eine mit Mittelbohrung versehene Gummischeibe 32. In den hochgewölbten Teil ist, durch eine Einbördelung 33 fixiert, ein Ventilgehäuse 34 eingesetzt, das an seinem unteren Ende das Verlängerungsröhrchen 27 trägt.
Im Innern des Ventilgehäuses 34 sitzt der gegen die Wirkung der Feder 26 verschiebbare Ventilkörper 28, an den das Röhrchen 25 anschliesst. Man erkennt, dass beim Herunterdrücken des Röhrchens 25 und damit auch des Ventilkörpers 28 die im Vorratsbehälter unter Druck stehende Flüssigkeit die Möglichkeit hat, durch das Rohr 27 und seitlich entlang dem Ventilkörper 28 durch eine oder mehrere Öffnungen 25' des Röhrchens 25 in den Kanal 29 zu gelangen und oben aus diesem auszutreten.
Das in Fig. 3 dargestellte nachfüllbare Aerosol Gebrauchsgefäss 35 besteht vorzugsweise aus Glas und trägt an seinem oberen Ende ein Entlüftungsventil 36 und an seinem unteren Ende ein Nachfüll- und Sprühventil 37. Das zylindrische, aus Glas bestehende Gefäss 35 weist einen Kunststoffüberzug 67 auf. Auf diese Weise wird bei einem eventuellen Bruch des Gefässes 35 verhindert, dass die Glassplitter unkontrollierbar davonfliegen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass zwar durch Risse im Kunststoffüberzug der Druck entweicht, dass aber der geborstene Glasbehälter von dem Kunststoffüberzug noch kompakt zusammengehalten wird, so dass die Gefahr eines Herumfliegens von Glassplittern bei zufälligem Bruch des Behälters 35 vermieden wird.
Der Überzug wird vorzugsweise so aufgebracht, dass man einen Schrumpfschlauch aus Kunststoff von geeignetem Durchmesser auf passende Länge zuschneidet, über den Glaszylinder zieht und erhitzt. Der Schrumpfschlauch passt sich dann der Form des Behälters an und wird von den übergreifenden Rändern von den Kappen 38 und 48 mit erfasst. Vorzugsweise hat der Schrumpfschlauch eine Wandstärke von 0,2 bis 1 mm.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass man durch die Verwendung serienmässiger Glasbehälter eine wesentliche Verbilligung der nachfüllbaren Behälter erzielen kann. Die Aufbringung des Kunststoffüberzuges gestaltet sich sehr einfach und wirkt sich kaum auf den Preis des einzelnen Gefässes aus. Das Sprühventil 37 ist in einer auf den Glaskörper 35 aufgesetzten Kappe 38 untergebracht, die eine mit Mittelbohrung versehene Dichtscheibe 39 in einem abgesetzten Mittelteil trägt. Gegen diese Dichtscheibe legt sich, abgedichtet gegen den Glaskörper 35 durch eine Dichtscheibe 40, ein Flansch 41 des Ventilgehäuses 42. Im inneren Ende des Ventilgehäuses ist ein Steigrohr 43 eingepasst. Innerhalb des Ventilgehäuses sitzt eine Feder 44, die den verschieblichen Ventilkörper 45 gegen den Dichtring 39 drückt.
Wird nunmehr der Behälter 35 mit dem tassenartigen offenen Teil 46 auf das Röhrchen 25 des Vorratsbehälters ausgesetzt und aufgedrückt, so werden sowohl das Ventil 24 als auch das Ventil 37 gegen den Druck ihrer Federn 26 bzw. 44 geöffnet, und dasAerosol steigt über die Leitung 27, durch das Ventilgehäuse 34 und den Kanal 29 in den tassenartigen Raum 46 des Ventilkörpers 45 über einen seitlichen Schlitz 47 im Röhrchen 29 und gelangt über den normalerweise an der Dichtscheibe 39 anliegenden Rand des tassenartigen Ventilkörpers 45 in das Ventilgehäuse 42 und von dort über das Steigrohr 43 in den Gebrauchsbehälter 35.
Beim Entlüftungsventil 36 sitzt in der Kappe 48, durch einen Dichtkörper 49 abgedichtet, ein Ventilkörper 50, der gegen den Behälter 35 durch einen Dichtring 51 abgedichtet ist. In dem Dichtkörper 49 sitzt ein röhrchenartiges Element 52. Dieses Element 52 weist einen Kanal 53 auf, der an seinem inneren Ende bei 54 senkrecht abzweigt. Wird beim Nachfüllen das Röhrchen 52 gekippt, so löst sich der Teil 54 des Kanals 53 von der ihm umgebenden Manschette des Dichtkörpers 49, so dass der Gasinhalt des Gefässes 35 über das Röhrchen 55 und die Kanäle 54 und 53 entweichen kann. Das Röhrchen 55 ist in seiner Länge so gewählt, dass es nach Erreichen einer bestimmten
Füllhöhe im Behälter 35 von der hochsteigenden
Flüssigkeit abgeschlossen wird und damit der weitere Zutritt von Aerosol aus dem Nachfüllbehälter 21 verhindert ist.
In den tassenartigen Raum 46 wird nach erfolgter Auffüllung ein Ventil- oder Sprühkopf eingesetzt.
Ein besonderer Vorteil des Gebrauchsbehälters besteht darin, dass Schweissnähte oder ähnliche Verbindungsstellen, wie sie beispielsweise bei reinen Kunststoffbehältern praktisch unerlässlich sind, vermieden werden, so dass feste, praktisch bruchsichere Gefässe entstehen.
Sollte durch das normale Entleerungsventil des Gebrauchsbehälters die Füllung wegen des vergleichweise kleinen Durchtrittskanals dieses Ventils zu lange dauern, dann empfiehlt sich die Anbringung eines gesonderten, entsprechend grossen Querschnitt aufweisenden Füllventils in der Nähe des Entleerungsventils.
Gegebenenfalls kann man die Anordnung auch so treffen, dass an einer der Kappen 38 bzw. 48 ausbeulbare Bereiche vorgesehen sind, die sich bei Anstieg des Druckes ausbeulen, so dass ein weiterer Sicherheitsfaktor für den aus Glas bestehenden Gebrauchsbehälter geschaffen ist.
Man kann den Vorratsbehälter auch mit einem Überdruckventil versehen, um ein unbeabsichtigtes, unzulässiges Ansteigen des Druckes, beispielsweise bei übermässiger Erwärmung des Behälters, zu vermeiden.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der am Vorratsbehälter ein Kippventil 56 ähnlich wie das Kippventil 36 nach Fig. 3 Verwendung findet. Eine Beschreibung dieses Ventils erübrigt sich, da es in gleicher Weise wie das Ventil 36 funktioniert.
Die Füllung mittels der Vorratsflasche nach Fig. 4 erfolgt dadurch, dass der aufgesetzte Behälter 35 unter Druck zur Öffnung des Ventils 37 etwas gegen die Längsachse der Vorratsflasche gekippt wird, so dass sich das Füllventil 56 öffnet und das Aerosol in den Behälter 35 in der gleichen Weise wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben eintreten kann. Den Kunststoffüberzug zur Sicherung des Glasbehälters 35 erkennt man aus Fig. 3 bei 67.
Da sich beim Umfüllen vom Vorratsbehälter in den kleinen Verbrauchsbehälter zeigt, dass sich in dem zu füllenden Behälter bald ein konstanter Druck einstellt, der ein weiteres Überströmen verhindert, wird in den beispielsweise zu 2/3 seines Gesamtvolumens mit einer Mischung aus Wirkstoff und Treibgas gefüllten Vorratsbehälter ein inertes Gas, beispielsweise Stickstoff, eingepresst. Das inerte Gas erzeugt in dem freien Raum über der Aerosollösung einen Druck, der um den Volumenanteil des inerten Gases den Dampfdruck des reinen Treibgases überschreitet. Dieser Überdruck der Gasphase auf die Flüssigkeitsoberfläche bewirkt ein ununterbrochenes Überströmen der Aerosollösung in den angeschlossenen nachfüllbaren Behälter. Es hat sich gezeigt, dass ein Übertritt kleiner Mengen von in der Aerosollösung gelöstem, inerten Gas den Füllvorgang praktisch nicht beeinflusst.
Auch bei fortschreitender Entleerung und damit Vergrösserung des Gasraumes im Vorratsbehälter ist immer noch ein ausreichender Überdruck vorhanden. Durch dieses Verfahren ist es möglich, die Füllung des Gebrauchsbehälters ohne gleichzeitiges Entlüften vorzunehmen, das zweckmässig vor dem Füllvorgang erfolgt.
Im folgenden soll noch ein Beispiel für ein Aerosol angegeben werden, das sich bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besonders eignet.
Beispiel 20 Gew.-Teile Butan, bestehend aus 50% Butan und
50% Isobutan 20,5 Gew.-Teile Frigen 12 (Di-Fluor-Di-Chlor
Methan) CF2C12
4,5 Gew.-Teile Frigen 11 (Mono-Fluor-Tri-Chlor
Methan) CFCl5 55 Gew.-Teile alkoholische Wirkstofflösung, d. h. z. B. 5% Wirkstoff, 50% Alkohol.
Diese Zusammensetzung schwankt je nach der Art des Wirkstoffes.
1,5 atü reiner N2 für 0,5 1 Vorratsdose
2 bis 4 atü reiner N2 für etwa 7 1 fassende Vor ratsbehälter.
Method for transferring aerosol from a storage container into a refillable container
The commercially available aerosol containers spray the contents, for example a hair fixative or the like, after pressing a valve on the upper part of the container, whereby the container is thrown away after it has been emptied, since it can only be refilled in the factory using appropriate equipment.
This means a considerable financial burden not only for the consumer but also for the manufacturer, since in many cases the costs for the container itself make up a considerable part of the total costs of the preparation sold.
By creating a refillable container, the costs of such agents sold in aerosol containers could be reduced significantly.
The aim of the invention is to create a method which allows aerosol to be transferred from a storage container to a refillable aerosol container for use. The method according to the invention is characterized in that the storage container filled with aerosol solution is additionally filled with a gas under pressure which presses the aerosol solution into this container against the pressure of the pure propellant gas in the refillable container.
As a result, there is sufficient overpressure in the storage container to overcome the counterpressure in the container to be refilled. Nevertheless, the refillable aerosol use container is preferably provided with a vent valve at the end facing away from the drain valve, in order to let out the air during the first filling. However, the vent valve can also be operated later to facilitate refilling.
The drawing shows in
1 shows an embodiment of a refillable aerosol use container in axial section;
Fig. 2 is a partially sectioned side view of a storage container;
3 shows, in axial section, a refillable container for use, the valves being shown in a somewhat exaggerated size for better illustration, in its arrangement above the storage container; and in
4 shows an axial section through the upper part of a storage container with a somewhat modified embodiment of the filling valve.
1 with the refillable aerosol container is designated in Fig. 1, which has at 2 a spray valve constructed in the usual way. The container is shown in FIG. 1 in the refill position, with the spray or drain valve pointing downwards. 3 with the adjoining the drain valve, reaching almost to the bottom 4 of the container 1 tube. In the bottom 4 there is a vent valve 5 which, in the exemplary embodiment shown, is accommodated in a cylindrical casing 6 and has a spring 7 and a piston-like element 8 which is provided with an edge channel 9. The piston-like element is screwed onto a shaft part 10 which has a bore 10 which opens into the outlet 11 in the head 12.
When refilling, fresh aerosol emerges from the storage container (not shown) through the open valve 2, constructed similarly to valve 5, into the tube 3 and fills the container 1 in the direction of arrow 13 until the level of the aerosol reaches the lower edge of the tube 14 which is connected to the valve 5. Now, as the level rises further, aerosol begins to emerge from the channel 11 and indicates that the container 1 is full. By letting go of the head 12, the valve 5 being shown in FIG. 1 in the venting position, the filling process is interrupted, the container 1 can be lifted from the storage container and the refilling process is ended.
The storage aerosol container 21 according to FIG. 2 has, in a known manner, a closure cover 22 with an insert 23 in which the valve 24 is arranged. When the tube-like extension 25 is pressed down against the action of the spring 26, the pressurized aerosol rises via the riser 27 past the valve body 28 and enters the channel 29 of the tube 25. In FIG. 3, this valve arrangement is shown on a larger scale. The insert 23 is sealed to the cover 22 via a rubber seal 30 and arched upwards at 31 in the inner part. Under the high-arched part it carries a rubber washer 32 provided with a central bore. In the high-arched part, fixed by a bead 33, a valve housing 34 is inserted, which carries the extension tube 27 at its lower end.
In the interior of the valve housing 34 sits the valve body 28 which is displaceable against the action of the spring 26 and to which the tube 25 connects. It can be seen that when the tube 25 and thus also the valve body 28 are pressed down, the liquid under pressure in the storage container has the opportunity to pass through the tube 27 and laterally along the valve body 28 through one or more openings 25 'of the tube 25 into the channel 29 to come and exit from this at the top.
The refillable aerosol utility vessel 35 shown in FIG. 3 is preferably made of glass and has a vent valve 36 at its upper end and a refill and spray valve 37 at its lower end. The cylindrical vessel 35 made of glass has a plastic coating 67. In this way, if the vessel 35 breaks, the glass splinters are prevented from flying away in an uncontrollable manner. It has been shown that although the pressure escapes through cracks in the plastic coating, the broken glass container is still compactly held together by the plastic coating, so that the risk of glass splinters flying around in the event of the container 35 breaking is avoided.
The coating is preferably applied in such a way that a plastic shrink tube of a suitable diameter is cut to a suitable length, pulled over the glass cylinder and heated. The shrink tube then adapts to the shape of the container and is also gripped by the overlapping edges of the caps 38 and 48. The shrink tube preferably has a wall thickness of 0.2 to 1 mm.
A particular advantage of this embodiment is that the use of standard glass containers makes refillable containers much cheaper. The application of the plastic coating is very simple and has hardly any effect on the price of the individual vessel. The spray valve 37 is accommodated in a cap 38 which is placed on the glass body 35 and which carries a sealing disk 39 provided with a central bore in an offset central part. A flange 41 of the valve housing 42 lies against this sealing disk, sealed against the glass body 35 by a sealing disk 40. A riser pipe 43 is fitted in the inner end of the valve housing. A spring 44 sits inside the valve housing and presses the displaceable valve body 45 against the sealing ring 39.
If the container 35 with the cup-like open part 46 is now placed on the tube 25 of the storage container and pressed open, both the valve 24 and the valve 37 are opened against the pressure of their springs 26 and 44, and the aerosol rises via the line 27 , through the valve housing 34 and the channel 29 into the cup-like space 46 of the valve body 45 via a lateral slot 47 in the tube 29 and reaches the valve housing 42 via the edge of the cup-like valve body 45 which is normally adjacent to the sealing disk 39 and from there via the riser pipe 43 in the use container 35.
In the vent valve 36, a valve body 50, which is sealed off from the container 35 by a sealing ring 51, is seated in the cap 48, sealed by a sealing body 49. A tube-like element 52 sits in the sealing body 49. This element 52 has a channel 53 which branches off perpendicularly at its inner end at 54. If the tube 52 is tilted during refilling, the part 54 of the channel 53 detaches from the collar of the sealing body 49 surrounding it, so that the gas content of the vessel 35 can escape via the tube 55 and the channels 54 and 53. The length of the tube 55 is chosen so that it is after a certain
Filling level in the container 35 from the rising
Liquid is closed and thus the further ingress of aerosol from the refill container 21 is prevented.
A valve or spray head is inserted into the cup-like space 46 after it has been filled.
A particular advantage of the utility container is that weld seams or similar connection points, such as are practically indispensable for pure plastic containers, for example, are avoided, so that solid, practically unbreakable vessels are created.
Should the filling take too long through the normal emptying valve of the container because of the comparatively small passage of this valve, then it is advisable to attach a separate filling valve with a correspondingly large cross-section near the emptying valve.
If necessary, the arrangement can also be made such that bulging areas are provided on one of the caps 38 or 48, which bulge when the pressure rises, so that a further safety factor is created for the container made of glass.
The storage container can also be provided with a pressure relief valve in order to avoid an unintentional, impermissible increase in pressure, for example if the container is excessively heated.
FIG. 4 shows an arrangement in which a tilt valve 56 similar to the tilt valve 36 according to FIG. 3 is used on the storage container. A description of this valve is superfluous because it functions in the same way as the valve 36.
The filling by means of the storage bottle according to FIG. 4 takes place in that the attached container 35 is tilted slightly against the longitudinal axis of the storage bottle under pressure to open the valve 37, so that the filling valve 56 opens and the aerosol into the container 35 in the same Manner as described in connection with FIG. 3 can occur. The plastic coating for securing the glass container 35 can be seen from FIG. 3 at 67.
Since the transfer from the storage container to the small consumption container shows that a constant pressure will soon be established in the container to be filled, which prevents further overflow, the storage container, which is filled for example to 2/3 of its total volume with a mixture of active ingredient and propellant gas an inert gas, for example nitrogen, is injected. The inert gas generates a pressure in the free space above the aerosol solution which exceeds the vapor pressure of the pure propellant gas by the volume fraction of the inert gas. This overpressure of the gas phase on the liquid surface causes the aerosol solution to flow over continuously into the connected refillable container. It has been shown that the transfer of small amounts of inert gas dissolved in the aerosol solution has practically no effect on the filling process.
Even with progressive emptying and thus enlargement of the gas space in the storage container, there is still sufficient overpressure. With this method it is possible to fill the container without simultaneous venting, which is best done before the filling process.
An example of an aerosol which is particularly suitable for carrying out the method according to the invention is to be given below.
Example 20 parts by weight of butane, consisting of 50% butane and
50% isobutane 20.5 parts by weight Frigen 12 (Di-Fluor-Di-Chlor
Methane) CF2C12
4.5 parts by weight of Frigen 11 (mono-fluoro-tri-chloro
Methane) CFCl5 55 parts by weight alcoholic active ingredient solution, d. H. z. B. 5% active ingredient, 50% alcohol.
This composition varies depending on the type of active ingredient.
1.5 atm of pure N2 for 0.5 1 storage jar
2 to 4 atmospheres of pure N2 for about 7 l storage containers.