CH615641A5

CH615641A5 - Overpressure valve for packaging containers

Info

Publication number: CH615641A5
Application number: CH609377A
Authority: CH
Inventors: Manfred Barthels; Peter Dr Werkhoff; Otto Dr Vitzthum
Original assignee: Hag Ag
Priority date: 1976-06-04
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1980-02-15
Also published as: DD131777A5; FR2353451A1; SE431968B; DE2625350A1; SE7705767L; DK247177A; AT350465B; ATA324177A; IT1076046B; FR2353451B1; GB1583503A; DE2625350C2; ES459009A1

Description

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überdruckventil zu schaffen, welches bereits bei sehr kleinen Überdrücken anspricht, so dass die Gefahr verringert ist, dass im Intervall zwischen dem Nachlassen des Überdruckes und dem erneuten Zusammenwirken der viskosen Kräfte ein Gasaustausch auch in unerwünschter Richtung, d.h. in das Innere des Verpackungsbehälters, eintritt. The present invention has for its object to provide a pressure relief valve which responds even at very small overpressures, so that the risk is reduced that in the interval between the release of the excess pressure and the renewed interaction of the viscous forces, gas exchange also in the undesired direction, ie inside the packaging container.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Ventilelement aus einem porösen Material besteht, welches mit der Flüssigkeit imprägniert und zwischen Behälterwand und Abdeckung randseitig festgelegt ist, und dass die Ventilwirkung allein durch Aufreissen der Flüssigkeitsschicht in den Poren des porösen Materials bei Überdruck erfolgt. This is achieved according to the invention in that the valve element consists of a porous material which is impregnated with the liquid and is fixed on the edge between the container wall and the cover, and in that the valve action takes place solely by tearing open the liquid layer in the pores of the porous material at excess pressure.

Als Folge dieser Ausbildung spricht das Überdruckventil bereits bei so geringen Überdrücken an, die noch nicht zur mechanischen Betätigung eines mit einer viskosen Schicht behafteten Ventilelementes ausreichen würden. As a result of this design, the pressure relief valve responds even at such low overpressures that would not yet be sufficient to mechanically actuate a valve element with a viscous layer.

Die Erfindung wird anschliessend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention is subsequently explained on the basis of the drawings. Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Verpackungsbehälter, an welchem das Ventilelement unmittelbar anliegt, und Fig. 1 shows a cross section through a packaging container, on which the valve element lies directly, and

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Verpackungsbehälter, mit dem das Ventilelement als eigene selbständige Einheit verbunden ist. Fig. 2 shows a cross section through a packaging container, with which the valve element is connected as a separate unit.

Gemäss Fig. 1 besteht das Ventilelement 3 aus einem porösen, scheibenartigen Material, welches mit einer Flüssigkeit imprägniert ist und zwischen der Behälterwand 1 und einer aus einer Folie oder einem Forinteil bestehenden Abdeckung 6 randseitig festgelegt ist. Dies erfolgt z.B. durch eine randsei-tige Klebstoffschicht oder Schweissnaht 4, die zwischen Ventilelement und Behälterwand liegt oder durch eine Klebstoffschicht oder Schweissnaht 4' zwischen Ventilelement und der Abdeckung 6. Die Fläche la der Behälterwand stellt vorzugsweise die Innenfläche des Verpackungsbehälters dar, könnte jedoch auch die Aussenfläche bilden. Die Behälterwand 1 ist im Bereich des Ventils mit Perforationen 2 versehen, die beispielsweise einen Durchmesser von etwa 1 mm besitzen, und die Abdeckung 6 weist Perforationen 7 auf. Das Ventilelement 3 kann gegebenenfalls so gestaltet sein, dass ein geringer Abstand 8 bzw. 9 zur Abdeckung 6 bzw. zur Behälterwand 1 entsteht. Die Behälterwand 1 ist bei 10 mit der Abdeckung 6 heissgesiegelt oder verklebt. Die Klebstoffschichten oder Schweissnähte 4 und 4' können statt alternativ auch gleichzeitig verwendet werden. 1, the valve element 3 consists of a porous, disk-like material which is impregnated with a liquid and is fixed on the edge between the container wall 1 and a cover 6 consisting of a film or a molded part. This is done e.g. by an edge-side adhesive layer or weld seam 4, which lies between the valve element and the container wall or by an adhesive layer or weld seam 4 'between the valve element and the cover 6. The surface la of the container wall preferably represents the inner surface of the packaging container, but could also form the outer surface . The container wall 1 is provided with perforations 2 in the region of the valve, which for example have a diameter of approximately 1 mm, and the cover 6 has perforations 7. The valve element 3 can optionally be designed such that there is a small distance 8 or 9 from the cover 6 or from the container wall 1. The container wall 1 is heat sealed or glued to the cover 6 at 10. The adhesive layers or weld seams 4 and 4 'can alternatively also be used simultaneously.

Als Ventilelement eignet sich besonders Filterpapier, jedoch können auch Elemente aus poröser Keramik, wie Sinterglas, gepresstes Kieselgur, Sintermetall und Kunststoffschaummaterial, verwendet werden, desgleichen Glasfaservliese, Kunststoffgewebe und luftdurchlässiges grossporiges Kunststoffleder. Filter paper is particularly suitable as a valve element, but elements made of porous ceramics, such as sintered glass, pressed diatomaceous earth, sintered metal and plastic foam material, can also be used, as can glass fiber fleeces, plastic fabric and air-permeable, large-pored plastic leather.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich das Ventilelement 3, das als Träger für die Flüssigkeit dient, in die Verpackungsfolie einschweissen lässt. Dies ist z.B. mit dickem Fil5 It is particularly advantageous if the valve element 3, which serves as a carrier for the liquid, can be welded into the packaging film. This is e.g. with thick Fil5

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terpapier möglich, was wahrscheinlich durch ein Festkleben mit dem Polyäthylenmaterial des Verpackungsbehälters zu erklären ist. paper, which can probably be explained by sticking with the polyethylene material of the packaging container.

Als Flüssigkeit zur Imprägnierung des Ventilelementes eignen sich alle Flüssigkeiten mit grosser Kohäsionskraft bzw. 5 hoher Oberflächenspannung, die geringe Flüchtigkeit aufweisen, unempfindlich gegen Sauerstoff, nicht-hygroskopisch und chemisch stabil sind, eine geringe Löslichkeit für 02 haben und praktisch keinen Eigengeruch aufweisen, beispielsweise Silikonöl, Olivenöl, Erdnuss- oder Knochenöl, ebenso wie mi- 10 neralische Öle und unter Umständen auch Weichmacher wie Dioctyl-, Dinonyl-, Didecylphthalate oder Sebacinsäureester. Die Viskosität soll etwa zwischen 3 und 12 Engler-Grad bei 20°C liegen. Suitable liquids for impregnating the valve element are all liquids with high cohesive force or high surface tension, which have low volatility, are insensitive to oxygen, are non-hygroscopic and chemically stable, have a low solubility for 02 and have practically no inherent odor, e.g. silicone oil , Olive oil, peanut or bone oil, as well as mineral oils and possibly also plasticizers such as dioctyl, dinonyl, didecyl phthalates or sebacic acid esters. The viscosity should be between 3 and 12 Engler degrees at 20 ° C.

Der Überdruck, bei welchem das Ventil öffnet, ist abhän- 15 gig von der Oberflächenspannung der Trägerflüssigkeit und dem mittleren Porendurchmesser des Trägermaterials nach der Beziehung p = 2-//R, wenn y die Oberflächenspannung und R der mittlere Porendurchmesser des Trägermaterials ist. Durch Variation der Flüssigkeit sowie durch Veränderung der 20 Porosität des Trägers lässt sich der Öffnungsdruck des Ventils variieren. Bei C02-Überdruck im Inneren des Verpackungsbehälters spricht das Überdruckventil bei einer gewissen Druckdifferenz an, die Flüssigkeit in den Poren «reisst auf», das Ventil öffnet, nach Druckausgleich zieht sich die Flüssig- 25 keit in den Poren wieder zusammen und sperrt den Gasdurchtritt. The overpressure at which the valve opens depends on the surface tension of the carrier liquid and the mean pore diameter of the carrier material according to the relationship p = 2 - // R if y is the surface tension and R is the mean pore diameter of the carrier material. The opening pressure of the valve can be varied by varying the liquid and changing the porosity of the carrier. In the event of C02 overpressure inside the packaging container, the pressure relief valve responds at a certain pressure difference, the liquid in the pores “tears open”, the valve opens, and after pressure equalization, the liquid in the pores contracts again and blocks the gas passage.

A usführungsbeispiel Execution example

Es wurde ein Filterpapier mit einem Gewicht von 350 30 g/m2 und einer Filtrationszeit nach Prüfsystem Herzberg von 80 Sekunden verwendet, dessen Durchmesser ca. 2 cm und dessen Stärke 0,9 mm waren und welches mit Silikonöl von ca. 2000 cSt/20°C getränkt war. Das Überdruckventil öffnete bei einem Druck von 15 mbar und schloss bei ca. 10 mbar. A filter paper with a weight of 350 30 g / m2 and a filtration time according to the Herzberg test system of 80 seconds was used, the diameter of which was approx. 2 cm and the thickness of 0.9 mm, and which with silicone oil of approx. 2000 cSt / 20 ° C was soaked. The pressure relief valve opened at a pressure of 15 mbar and closed at approx. 10 mbar.

Gemäss Fig. 2 kann das Überdruckventil auch als separate Ventilanordnung 5 verwendet werden, in welcher das Ventilelement an jeder seiner beiden Seiten von einer Folie oder einem Formteil eingeschlossen ist. Eine derartige Ventilanordnung 5 kann ebenfalls sowohl an der Innenseite wie auch an der Aussenseite des Verpackungsbehälters vorgesehen werden. In Fig. 2 stellt die Fläche la vorzugsweise die Innenfläche des mit Perforationen 2 versehenen Verpackungsbehälters dar. Die Ventilanordnung 5 kann an ihrer der Behälterwand 1 zugewandten Fläche mit einer flachen Ausnehmung 11 versehen sein, welche das Austreten der Gase aus dem Innenraum des Verpackungsbehälters zur Atmosphäre erleichtert. 2, the pressure relief valve can also be used as a separate valve arrangement 5, in which the valve element is enclosed on either of its two sides by a film or a molded part. Such a valve arrangement 5 can also be provided both on the inside and on the outside of the packaging container. 2, the surface 1 a preferably represents the inner surface of the packaging container provided with perforations 2. The valve arrangement 5 can be provided on its surface facing the container wall 1 with a flat recess 11 which allows the gases to escape from the interior of the packaging container to the atmosphere facilitated.

Das Ventilelement 3 kann zur Erleichterung des Gasdurchtrittes einen geringen Abstand 8 bzw. 8' von der Abdeckung 6 bzw. dem Formteil 12 haben und ist mit dem Formteil 6 und/ oder der Abdeckung 6 durch eine Klebstoff- oder Siegelungsverbindung 4 bzw. 4' gasdicht verbunden. The valve element 3 can have a small distance 8 or 8 ′ from the cover 6 or the molded part 12 to facilitate gas passage and is gas-tight with the molded part 6 and / or the cover 6 by means of an adhesive or sealing connection 4 or 4 ′ connected.

Die Abdeckung 6 und das Formteil 12 der Ventilanordnung 5 sind durch eine Heisssiegelung 13 gasdicht miteinander verbunden, während die Ventilanordnung 5 als Ganzes durch eine Siegelung 10 mit der Behälterwand verbunden ist. Die genannten Siegelungen könnten auch durch Klebstoffverbindungen ersetzt werden. The cover 6 and the molded part 12 of the valve arrangement 5 are connected to one another in a gas-tight manner by a heat seal 13, while the valve arrangement 5 as a whole is connected to the container wall by a seal 10. The seals mentioned could also be replaced by adhesive bonds.

Die Abdeckung 6 ist mit einer Anzahl von Perforationen 7 und das Formteil 12, das wie erwähnt auch aus einer Folie bestehen kann, mit einer Anzahl Perforationen 7 versehen, womit die Anordnung entsprechend jener der Fig. 1 arbeiten kann. The cover 6 is provided with a number of perforations 7 and the molded part 12, which, as mentioned, can also consist of a film, is provided with a number of perforations 7, with which the arrangement can work in accordance with that of FIG. 1.

Das erfindungsgemässe Überdruckventil eignet sich besonders für Verpackungsbehälter, in welche Bohnenkaffee unmittelbar nach dem Rösten eingefüllt wird, obwohl auch andere Anwendungen, beispielsweise zur Verpackung von Käse, Vorteile aufweisen. The pressure relief valve according to the invention is particularly suitable for packaging containers into which coffee beans are poured immediately after roasting, although other applications, for example for packaging cheese, also have advantages.

Zur Prüfung eines mit dem erfindungsgemässen Überdruckventil ausgestatteten Verpackungsbehälters wurde Bohnenkaffee unmittelbar nach dem Rösten eingefüllt, der Verpackungsbehälter evakuiert und anschliessend sowohl mit Stickstoff als auch mit Kohlendioxid eine Rückbegasung vorgenommen. Die verpackte Ware wurde in Abständen von 4 Wochen über einen Zeitraum von 6 Monaten einer sensorischen Prüfung unterzogen. Dabei wurde jeweils ein gleichbleibend frisches Röstaroma festgestellt. To test a packaging container equipped with the pressure relief valve according to the invention, bean coffee was poured in immediately after roasting, the packaging container was evacuated and then back-gassed with both nitrogen and carbon dioxide. The packaged goods were subjected to a sensory test at intervals of 4 weeks over a period of 6 months. A consistently fresh roasted aroma was found in each case.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Pressure relief valve on a packaging container, in which a valve element (3) lies between a passage opening arrangement in the container wall (1) and a cover (6) covering the passage opening (2) and having a gas outlet (7), which is in connection with a layer a chemically stable and oxygen-insensitive liquid of high cohesive force, characterized in that the valve element (3) consists of a porous material which is impregnated with the liquid and is fixed at the edge between the container wall (1) and cover (6), and that Valve effect only by tearing open the liquid layer in the pores of the porous material. Overpressure occurs.

2. Pressure relief valve according to claim 1, characterized in that the flat valve element (3) rests on the inside or outside of the packaging container.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Pressure relief valve according to claim 1, characterized in that the valve element (3) is designed as a separate valve arrangement (5) which is sealed as a whole with the container wall.

It is known that roasted coffee in its commercial packaging only keeps its fresh aroma for about 8 to 10 weeks. Then an aging process begins, in which oxygen-catalyzed condensation and polymerization reactions take place and possibly small amounts of peroxides are formed, which give the coffee fragrance and taste a sensorially undesirable note.

Attempts have therefore been made in various ways to develop coffee packs in which only a minimum of oxygen remains, for example gas-tight vacuum hard packs, evacuated and subsequently filled with protective gas, gas-tight soft packs, vacuum cans, etc. While progress has been made in this way with ground coffee, the problem of slow CO 2 after-gas from the beans has arisen in bean goods. The reason is as follows: In the roasting process, in addition to the formation of the brown color and the coffee aroma, a lot of C02 is released, which is largely enclosed in the roasted beans. This gas, which is a multiple of the bean volume [Lit .: R. Radtke ed al: Kaffee & Tee Markt 25 (17), 7-14 (1975)], diffuses predominantly from the beans in the first 2 to 3 weeks out and causes undesirable inflation of the gas-tight packaging. This process can practically no longer be observed with ground coffee, since the CO 2 is already released during the grinding process.

Attempts have therefore been made to solve the problem of gradual C02 desorption in roasted beans by using vacuum cans which can withstand increased internal pressure anyway, or in the composite film which serves as packaging material, CO2-adsorbing substances, packaged in small quantities Polyethylene bags, welded, or a mechanical valve used, which opens at a certain C02 pressure and can be sealed in a known manner in a gas-tight packaging.

The functional reliability of such pressure relief valves has already been improved in that a liquid layer of high cohesive force is used to support the valve action, as has long been known with greased ground joint valves. In an arrangement known from DT-OS 2 360 126, a rubber plate serving as a valve element rests on a valve seat which, like the rubber plate, is coated with a silicone oil film. The disk-like valve body can only move away from its

Lift off the valve seat when the internal pressure in the packing has overcome the sum of the elastic reaction of the valve body and the adhesive force of the viscous intermediate layer between the valve body and the valve seat. Since small pressure forces are not enough to release the adhesive force of the viscous intermediate layer, the pressure relief valve works comparatively sluggishly. As a result of this sluggish response, the pressure relief valve only opens at a certain overpressure, so that the deflection of the valve element becomes relatively large and therefore a certain period of time passes until the valve element has approached the valve seat again so far that the viscous one Interaction between the adhesive layers occurs again and thus there is full tightness again, which prevents any undesired gas entry.