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Die Erfindung betrifft eine Mehrkammertube nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Unter einer Mehrkammertube wird hier eine Verpackungstube
verstanden, die mindestens zwei Packgüter voneinander getrennt
haltende Kammern umfasst. Im Falle einer Zweikammertube
werden die Kammern durch eine in der Tube angeordnete Trennwand
gebildet, die ausgehend von der senkrecht zur Tubenlängsachse
laufenden Tubenverschlussnaht, das Tubenrohr mit daran
angeordneten Kopf und Ausguss in Längsrichtung durchgreift. Dabei
kann die Trennwand mit ihren äusseren Rändern mit der
Tubenverschlussnaht, der inneren Umfangsfläche des Tubenrohres, einer
inneren Schulterfläche und der inneren Umfangsfläche des
Ausgusses des Tubenkopfes in Eingriff stehen. In Eingriff stehen
bedeutet beispielsweise, dass die Trennwand mit ihren äusseren,
längsgerichteten Rändern an den inneren Oberflächen des
Tubenrohres anliegen, unter Federkraft anliegen, oder mit der inneren
Oberfläche beispielsweise durch Verschweissung oder Verkleben
verbunden sein kann. Teilt man die Trennwand in einen
Rohrabschnitt und Kopfabschnitt, die mit Tubenrohr und Tubenkopf in
Eingriff stehen ein, so kann ein in Durchmesser-Richtung
verlaufender Querrand des Rohrabschnittes mit der
Tubenverschlussnaht verbunden (eingeschweisst) sein, während alle übrigen
Ränder lediglich anliegen, dies als Beispiel, dass Rohrabschnitt
einschliesslich Querrand und Kopfabschnitt im Sinne der vorstehend
beschriebenen Möglichkeiten abschnittsweise gleich oder ungleich
mit Rohr- und Kopfwandungen in Eingriff stehen können. Die
Auswahl einer Variante aus der Vielzahl der Verbindungsvarianten
von Trennwand und Rohr bestimmt sich weitgehend nach den
Packstoffen. Sollen beispielsweise zwei technische Fette, die
gegeneinander chemisch nicht reagieren gleichzeitig aus einer
Zweikammertube ausgetragen werden, so genügt eine Zweikammertube
mit eingeschobener Trennwand, deren Ränder an der inneren
Oberfläche der Tube und des Kopfes anliegen. Sollen hingegen
zueinander chemisch reaktive Packstoffe zur Abpackung und
gleichzeitigem Austrag aus der Verpackungstube bestimmt sein,
gelangen gewöhnlich Mehrkammertuben zur Verwendung, deren
Trennwand mit der inneren Oberfläche der Tube (Quernaht, Rohr, Kopf
mit Schulter und Ausguss) beispielsweise durch Verschweissen
fest verbunden ist.
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Tuben der hier angesprochenen Ausgestaltung, d. h. ihre
Rohrkörper beispielsweise werden aus Kunststoff-Folien aus für
Verpackungszwecke geeigneten Kunststoffen gefertigt. Diese können
Polyethylene (beide hoher und niedriger Dichte), Polypropylene,
Ehtylen- und Propylen-Copolymere und Polyethylenterephthalate
sein. Die Folien können als Laminate ausgebildet sein, bei denen
eine Gassperrschicht aus Ehtylen-Venyl-Alkohol, Polyamid oder
Polyvinylidenchlorid, oder eine Metallfolie, vorzugsweise
Aluminium, zwischen Lagen aus Polyehtylen, Polypropylene oder
Copolymeren daraus aufgenommen ist. Die Gassperrschicht unterbindet
den Verlust gewisser Packstoffingredientien, die in die Gasphase
eingetreten, durch Kunststoffolien ohne Sperrschicht diffundieren
würden. Die Sperrschicht andererseits unterbindet auch Zutritt
von Gasen der Umgebung der Tube zum Packstoffe. Die Fertigung
der Rohrkörper aus Kunststoffolie erfolgt durch Formung der Folie
zu einem Rohr und Verschweissung der Längskanten der Folie
miteinander. Zur Ausstattung von Tubenrohren mit Tubenköpfen
haben sich drei Techniken durchgesetzt. Bei einer ersten wird ein
vorgefertigter Tubenkopf mit dem Rohr verbunden. Eine zweite
Technik formt einen Tubenkopf durch Spritzgiessen an das
Tubenrohr an, während eine dritte den Kopf durch Pressformen an das
Rohr anformt. Das Kunststoffmaterial für die Köpfe entspricht dem
der Folien, bzw. dem der Deckschichten eines Laminates.
Bezüglich des Materiales für Trennwände besteht eine grosse
Materialvielfalt, als Materialien in Abhängigkeit vom Packstoff kommen
Papiere, kaschierte Papiere und Kunststoffe auch als Laminate in
Betracht, wobei im Falle von Kunststoffen diese auf die Kunststoffe
der Rohre und Köpfe abgestimmt sein müssen, wenn eine
Trennwand mit Rohr und Kopf, beispielsweise durch Verschweissen, fest
miteinander verbunden werden sollen.
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Ausgestaltung von Mehrkammertuben, Materialwahl und
Herstellverfahren sind soweit fortgeschritten, dass Tuben verfügbar sind,
die die ihnen zugedachten Funktionen wie Getrennthaltung von
Packstoffen, Haltbarkeit der Packgüter erfüllen, ihre Entleerung
stellt jedoch gewisse Probleme.
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Extrusionseinrichtungen sind zur Herstellung von Gegenständen,
ausgehend beispielsweise von teigigen Kunststoffmassen,
bestimmt. Anhaltende Reproduzierbarkeit der Produkte hängt
weitgehend unter Beachtung der Konstanz von Einstellwerten an der
Einrichtung, z. B. der Temperatur, dem Druck und von der
Gleichförmigkeit des Masseaustrages, d. h. dem Ausdrückverhalten (auch
"Meteringfähigkeit, kurz Metering" genannt) der Einrichtung ab.
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Vergleicht man eine Ein- oder Mehrkammertube mit einer
Extrusionseinrichtung so wird deutlich, dass eine Gleichförmigkeit des
Masseaustrages zufolge beispielsweise unvermeidlich
schwankender Druckbelastungen auf den Packstoff im Tubenrohr schwerlich
zu erreichen ist. Dies bedeutet, dass das Extrusionsverhalten von
für ihren bestimmungsgemässen Gebrauch ansonsten befriedigend
ausgestalteten Verpackungstuben unbefriedigend ist. Unter
Gleichförmigkeit des Masseaustrages wird beispielsweise der
Austrag einer gleichbleibenden Menge pro Zeiteinheit oder Ausstoss
einer aus zwei Komponenten bestehenden Masse unter
Beibehaltung, beispielsweise gleicher Mengen- und Komponentenanteilen,
verstanden. Die schwankenden Druckbelastungen resultieren aus
den von Daumen und Fingern einer menschlichen Hand auf je eine
in etwa gegenüberliegende Fläche der Tubenrohrwandung
aufbringbaren Druckbelastungen die von Extrusionsvorgang zu
Extrusionsvorgang in ihrer Stärke variieren oder sich während eines
Extrusionsvorganges auf- oder abbauen können. Einen weiteren
nicht unerheblichen Einfluss auf das Extrusionsverhalten üben die
Füllungsgrade der Kammern aus. Bei niedrigem Füllungsgrad und
einsetzender Belastung ist nämlich die Fliessrichtung (zum Kopf
oder zur Verschlussnaht der Tube) des Packstoffes nicht absehbar.
Bei Mehrkammertuben kann sich beispielsweise der Packstoff in
einer Kammer zunächst entgegengesetzt zu dem in einer anderen
Kammer bewegen, was die gewünschte Gleichmässigkeit des
Masseausstosses beeinträchtigt.
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Das Unvermögen bei normaler Handhabung wiederholt
gleichbleibende Mengen Packstoff zum Austrag aus einer Ein- oder
Mehrkammertube zu bringen wird in der Fachsprache englischsprachig
kurz "metering insufficiency" in deutsch "Mengen Bemessungs-
Unvermögen" oder eingedeutscht "Metering Insuffiziens" genannt.
Diese steht insbesondere der Mehrkammertube als entleerbares
Behältnis oder Packmittel für Packstoffe entgegen, die in
Komponenten bevorratet, erst bei Gebrauch in bestimmt bemessenen
Mengenanteilen zusammengeführt dargereicht werden sollen.
Packstoffe dieser Darreichungsform sind zahlreich für technische,
dentalhygienische, kosmetische bis hin zu pharmazeutischen
Zwecken bekannt. Sie werden derzeit überwiegend
komponentenweise in separaten Behältnissen abgepackt, wobei diesen
Behältnissen meist Kalibriereinrichtungen für gleiche
Mengenbemessungen beigegeben sind.
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Diese begrenzte Verwendbarkeit von Tuben der beschriebenen
Ausgestaltung wird als Nachteil empfunden und es ist Aufgabe der
Erfindung diesem Nachteil entgegenzuwirken, und diese Aufgabe
wird durch Tuben mit Merkmalen gemäss dem Kennzeichen des
Patentanspruches 1 gelöst.
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Weitere Merkmale, Vorteile, Einzelheiten und
Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und der Zeichnung es
zeigen
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Fig. 1 eine nach der Erfindung ausgebildete am Füllende
unverschlossene Mehrkammertube in der Seitenansicht
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Fig. 2 als Einzelteil einen Tubenkopf mit Verbindungsrand,
Schulter und Ausguss in der Seitenansicht
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Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den Kopf gemäss Fig. 2 mit
Trennwand und einem angesetzten Stück Tubenrohr in
der Seitenansicht
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Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch den Kopf gemäss Fig. 2,
zeigend unterschiedlich bemessene Ausgussöffnungen
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Fig. 5. eine Draufsicht auf einen Kopf gemäss Fig. 4
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Fig. 6 eine Tube gemäss Fig. 1 dass Füllende durch eine
querlaufende Tubenverschlussnaht (genannt Crimp)
verschlossen, teilweise im Schnitt und in der
Seitenansicht
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Fig. 7 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A durch das
Tubenrohr der Tube gemäss Fig. 6 in der Draufsicht,
die Trennwand schneidend
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Fig. 8 eine Draufsicht auf den Tubenkopf gemäss Fig. 6, die
Trennwand in der Ausgussöffnung zeigend
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Fig. 9 eine Tube gemäss Fig. 6 in der Draufsicht mit einer
zum Crimp in einer Winkelstellung stehenden
Trennwand
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Fig. 10 eine Trennwand in der Draufsicht
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Gemäss Fig. 1 besteht eine nach der Erfindung ausgebildete
Mehrkammertube 10 aus einem Rohrkörper 11, einem Tubenkopf 12
und im Rohrkörper 11 aufgenommene Einrichtungen oder
Trennwände 13, die das Innere des Rohrkörpers 11 und Tubenkopfes 12
in mehrere gegeneinander abgeschlossene Kammern aufteilen.
Folgend wird als Mehrkammertube 10 (folgend kurz Tube 10) eine
Zweikammertube beschrieben, deren Kammern durch eine das
Innere des Rohrkörpers 11 (folgend kurz Rohr 11) und des
Tubenkopfes 12 (folgend kurz Kopf 12) radial und axial vollständig
durchgreifende Trennwand 13 (folgend kurz Wand 13) gebildet
werden. In Fig. 1 ist als Teil der Wand 13 das den Ausgusskanal 14
durchgreifende Teilstück 15 dargestellt.
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Rohre 11 für nach der Erfindung ausgebildete Tuben 10 werden
bevorzugt aus Kunststoff-Folien hergestellt. Als Materialien für
diese Folien kommen für ein- und mehrlagige Folien (Laminate)
Polyethylen (hoher oder niedriger Dichte) Polypropylen, Ethylen- und
Propylen-Copolymere, Polyethylen-terephthalat (PET) und
Polyamide in Betracht. Laminate als Folien für Rohre 11 kommen dann zur
Verwendung, wenn der Packstoff in eine Gasphase übertretende
Bestandteile aufweist, deren Diffusion durch die Rohrwandung
verhindert werden soll. Das gleiche gilt, wenn beispielsweise
Sauerstoff von aussen durch eine Rohrwandung diffundierend, der
Zutritt zum Packstoff verwehrt werden soll. Diese Laminate weisen
dafür eine in Form einer Folie ausgebildete Gassperrschicht auf,
bestehend aus Ethylen-Venyl-Alkohol, Polyamid,
Polyvinylidenchlorid, PET oder einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise
Aluminium, die ein- oder beidseits mit einem der vorerwähnten
Kunststoffen, d. h. Polyethylen, Polypropylen etc. beplankt, d. h. in Folienform
beschichtet sind. Diese Folienwahl für das Rohr 11 (Kunststoff-
Monofolie oder Laminat mit und ohne Sperrschicht) gilt auch für
die Wand 13, wenn Diffusion von gasförmig gewordenen
Packgutkomponenten und Sauerstoff von Kammer zu Kammer zu
unterdrücken sind. Das Rohr 11 wird durch Umbiegen eines
Folienstreifens zu einem Rohr mit folgender Längsnahtverschweissung
der Enden des Folienstreifens hergestellt, an welches der Kopf 12
angeformt wird. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass der
Kunststoff einer Monofolie oder der einer Beplankung eines Laminates
gut schweissbar sind. Anstelle einer Längsnahtschweissung kann
ein Kunststoffrohr - allerdings ohne metallische Sperrschicht -
auch durch Extrusion hergestellt werden.
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Der Kopf 12 wird bei nach der Erfindung ausgebildeten Tuben 10
angeformt. Dies kann auf dreierlei Art geschehen. Fig. 2 zeigt als
Einzelheit einen vorgefertigten Kopf 12 mit einer umlaufenden
ringförmigen Verbindungsfläche 16, mit der der Kopf 12 in ein
offenes Ende 16a des Rohres 11 eingesetzt und mit dem Rohr 11
verbunden wird. Die Verbindung erfolgt durch Verschmelzen des
entsprechenden Rohrendes 16a mit der Verbindungsfläche 16
durch Anwendung von Wärme (Aufschmelzen der Oberflächen von
Verbindungsfläche und innerer Oberfläche des Rohres) und Druck
(Ineinanderfliessen der aufgeschmolzenen Flächen). Eine zweite Art
der Kopfanformung ist die des Spritzgiessens. Dabei wird ein Ende
des Rohres 16a in die Spritzform eingeführt und während der
Kopfbildung mit letzterem verbunden. Die Anformung durch
Pressformen verläuft mit dem Spritzgiessvorgang vergleichbar, der
Unterschied besteht darin, dass das Rohr 11 an einen in Bildung
begriffenen Kopf 12 angeformt wird, während in einer Form eine
Portion plastifizierten Kunststoffes zu einem Kopf 12 geformt wird.
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Die Kunststoffmaterialien des Kopfes 12 und der Rohre 11, bzw.
Beplankungen sollten zur Herstellung dichter Nähte gleich,
mindestens jedoch kompatibel sein, d. h. sie sollten beispielsweise in
gleichen Schmelzbereichen aufschmelzen und in teigige oder flüssige
Zustände übergehen, die ein Ineinanderfliessen an der
Kopfschweissnaht 24 ermöglichen.
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An die Verbindungsfläche 16 (im Falle eines vorgefertigten Kopfes
12) schliesst sich die sogenannte Tubenschulter 17 (kurz Schulter
17) an, von der der Ausguss 18 abragt, der auf seinem äusseren
Umfang ein Gewinde 19 oder eine andere Einrichtung zur
Verbindung einer Verschlusskappe (nicht gezeigt) mit dem Gewinde 19
trägt. Gemäss Fig. 3 wird der Ausguss 18 von dem Ausgusskanal
14 mit einends einer Ausgussöffnung 21 und anderenends mit
einem Kanaleintritt 22 durchgriffen. Die Schulter 17 weist gemäss
Fig. 3 einen Schulterraum 23 auf, aus dem in den Kanaleintritt 22
Packstoff gefördert wird. Die Trennwand 13 durchläuft in Fig. 6,
ausgehend von der Tubenverschlussnaht 25 (kurz Crimp 25) den
Innenraum 20 des Rohres 11, den Schulterraum 23 der Kopfes 12
und den Ausgusskanal 14. Bevorzugt ist die Trennwand einends
(das die Befüllöffnung bildende Ende des Rohres 11) in den dieses
Ende nach Befüllung der Kammern mit Packstoffen
verschliessenden Crimp 25 eingeformt. Der Crimp 25 wird beispielsweise
gebildet, indem ein Abschnitt an dem Befüllende des Rohres 11 mit
dazwischenliegendem Endabschnitt der Trennwand 13
aneinandergelegt und gemeinsam vermittels Hitze und Druck verschweisst
werden.
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Crimp 25 und eine Linie senkrecht auf den Crimp 25 stehend,
beispielsweise die axiale Mittellinie M des Rohres 11 spannen eine
senkrecht auf dem Crimp 25 stehende, die Tube 10 axial und
radial durchgreifende Ebene (Bezugsebene) auf, in der liegend die
Trennweand 13 ausgehend vom Crimp 25 den Innenraum 20 des
Rohres 11, den Schulterraum 23 des Kopfes 12 und den
Ausgusskanal 14 durchläuft. Fig. 7 und 8 zeigen eine Wand 13 in
vorstehend beschriebener Einbaulage, folgend die gleichlaufende
Einbaulage genannt.
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Fig. 10 zeigt eine Wand 13, die zur Montage mit Rohr 11 und Kopf
12 bestimmt ist. Die Wand umfasst einen Rohrabschnitt 26, einen
Kopfabschnitt 27 und das Teilstück 15. Die Breite (obere 29 und
untere 30 Breitseite) des Rohrabschnittes 26 entspricht ohne
Bemessungszugaben dem Durchmesser, die Länge (Längsseiten 31)
des Rohrabschnittes 26 der Länge der axialen Mittellinie des
Rohres 11. An die obere Breitseite 29 schliesst sich der Kopfabschnitt
27 an, dessen Längsseiten 32 unter einem Winkel zur oberen
Breitseite 29 auf das Teilstück 15 zulaufen. Länge und
Winkelverlauf der Längsseiten 32 entsprechen Länge und Winkelverlauf der
dem Tubeninneren zugewandten Fläche der Tubenschulter 17. Die
Längsseiten 33 und Breitseiten 34 des Teilstückes 15 entsprechen
der Länge und dem Durchmesser des Ausgusskanales 14. An jede
der Längsseiten 31 des Rohrabschnittes schliessen sich, der Länge
der Längsseiten 31 entsprechende Klappen 35 geringerer Erstreckung
als die Breitseiten 29, 30 an, die entgegengesetzt parallel zu
den Längsseiten 31, 32 abgebogen dazu bestimmt sind, die Wand
13 als eine Möglichkeit einer Ausgestaltung der Erfindung, den
Rohrabschnitt 26 in festem (durch Verschweissen) oder lösbaren
(durch federvorgespannte Anlage) Eingriff mit der Oberfläche des
Innenraumes 20 des Rohres 11 zu halten. Fig. 6, 7 zeigen eine in
die Tube aufgenommene Wand 13, die die Tube 11 in der
Bezugsebene liegend, d. h. in gleichlaufender Einbaulage in Eingriff mit der
inneren Oberfläche des Rohres 11 stehend durchgreift.
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Fig. 4 und 5 zeigen einen Kopf 12 mit Teilstück 15 im
Ausgusskanal 14 in gleichlaufender Einbaulage, wobei das Teilstück 15
Ausgussöffnungen 21a und 21b unterschiedlichen Querschnittes
voneinander separiert. Diese Querschnitte können halbrund oder
mehreckig sein. Gezeigt hat sich, dass mit ungleichen
Querschnitten in Fortbildung der Erfindung eine Vergleichmässigung des
Komponentenaustrages aus einer Tube 10 erzielt werden kann.
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Gemäss der Erfindung wird die Vergleichmässigung des
Packgutaustrages erreicht, wenn die Wand 13 die Tube 10 zur
Bezugsebene in ungleichlaufender Einbaulage durchfährt. Fig. 9 zeigt ein
Teilstück im Ausgusskanal 14 in ungleichlaufender Einbaulage.
Crimp 25 fällt mit der unteren Breitseite 30 des Rohrabschnittes
26 zusammen, d. h. die unter Breitseite 30 ist, wie im
Zusammenhang mit der gleichlaufenden Einbaulage beschrieben, in den
Crimp 25 aufgenommen, der nach Bildung auf einer
Durchmesserlinie des Rohres 11 liegt. Von dem um die Mittellinie M so
unveränderbar positionierten Crimp 25 mit Breitseite 30 verläuft die
Wand 13 in axialer Erstreckung sich um die Mittellinie mit
steigenden Winkeln drehend in Richtung auf den Kopf 12, so dass in
Endstellung, wie in Fig. 9 gezeigt, die Breitseite 30 im Crimp 25
und die Breitseite 29 des Rohrabschnittes 26, zueinander in einem
Winkel stehen, wobei sich die Winkelstellung für den Kopfabschnitt
27 und Ausgussabschnitt 28 in Winkelgraden zum Crimp 25
steigend fortsetzt. Gemäss der Erfindung wird eine Auslenkung
beispielsweise der Breitseite 34 des Teilstückes 15 der Wand 13 an
ihren jeweiligen Enden zum Crimp 25 um eine gemeinsame
Mittellinie M in der Grössenordnung von α = 5 bis 35 Winkelgraden,
vorzugsweise 28 bis 32 Winkelgraden bevorzugt. Crimp 25 und
Teilstück 15 der Wand 13 schliessen den Winkel α in bezeichneter
Grösse zwischen sich ein. Festgestellt wurde, dass die um
bezeichneten Winkelgrade tordierte Wand 13 dem zu entnehmenden
Packgut eine leichte Drehbewegung (Teildrehung) vermittelt, die zur
Vergleichmässigung des Austrages bei schwankenden
Druckbelastungen vorteilhafterweise beiträgt.
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Die Wirksamkeit der Mittel, d. h. der Merkmale der Erfindung zur
Vergleichmässigung des Packgutaustrages kann befördert werden,
wenn die Wand 13 einer Tube 10 aus einem Werkstoff gefertigt
wird, der steifer ist als der Werkstoff des Rohres 11. Zur
Bestimmung der Grade der Steifigkeit der Vergleichswerkstoffe im
erindungsgemässen Fall der zum Einsatz gelangenden Kunststoffolien
werden Vergleichsuntersuchungen vorgenommen.
Gleichbemessene Folienstreifen (Länge, Breite, Stärke) werden auf zwei
voneinander beabstandete Auflager gelegt und zwischen den Auflagern
mittig gleich belastet. Durch die Belastung biegt sich der
Folienstreifen durch, er bildet im Vergleich zum lastlosen Zustand eine
Biegelinie mit einer zwischen den Auflagern liegenden maximalen
Durchbiegung oder Auslenkung zur Horizontalen. Ein zur
Herstellung einer Wand 13 bestimmter Folienwerkstoff, oder die Folie
gilt nach der Erfindung als steif oder steifer, wenn bei Belastung
seine Auslenkung 15% - 55%, vorzugsweise 25% bis 50% der
Auslenkung beträgt, die für den Folienwerkstoff für das Rohr 11 bei
gleichen Prüfbedingungen gemessen wird. Nach der Erfindung ist
in Verbindung mit der ungleichen Steifigkeit auch die Stärke
(Dicke) der Folien für das Rohr 11 und die Wand 13 ungleich zu
bemessen. Vorteilhaft ist die Rohrfoliendicke aus einem
Dickenbereich von 100 µm bis 400 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von
250 µm bis 300 µm auszuwählen. Für Trennwände sind Dicken aus
einem Bereich von 160 µm bis 400 µm, vorzugsweise 180 µm bis
250 µm vorteilhaft.