DE102012008397A1

DE102012008397A1 - Verfahren zum Befüllen eines Behälters und nach dem Verfahren hergestellter Behälter

Info

Publication number: DE102012008397A1
Application number: DE201210008397
Authority: DE
Inventors: Ralf Glock
Original assignee: Groninger & Co KG GmbH
Current assignee: Groninger & Co KG GmbH
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters von dessen unten offenem Ende her mit einer insbesondere flüssigen oder pastösen, inkompressiblen Masse mit folgenden Verfahrensschritten: a) Einfüllen der Masse in den Behälter bis zu einem Füllstand, und b) Einsetzen eines den Behälter verschließenden, mit einer verschließbaren Entlüftungsöffnung versehenen Stopfens in eine Position oberhalb des Füllstandes und außer Berührung mit der Masse, und c) Evakuieren des Behälterraumes oberhalb und unterhalb des Stopfens unter weitgehender Entfernung dort befindlicher Restluft, und d) Verschliessen der Entlüftungsöffnung des Stopfens, und e) Belüften des Behälterraumes oberhalb des Stopfens, und f) Selbsttätige Positionierung des Stopfens über der Masse infolge Druckdifferenz beidseitig des Stopfens.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters von dessen unten offenem Ende her mit einer insbesondere flüssigen oder pastösen, inkompressiblen Masse.
Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt ( DE 37 19 252 C2 ), bei dem in einen Behälter von dessen unten offenem Ende her zunächst eine pastöse Masse eingefüllt wird und im Anschluss daran ein den Behälter verschließender, mit einer verschließbaren Entlüftungsöffnung versehener Stopfen in den Behälter eingedrückt wird, und zwar soweit, dass der Stopfen den Spiegel der Masse erreicht, wobei ggf. ein gewisser Anteil an pastöser Masse noch durch eine Entlüftungsöffnung in einen daran anschließenden Zylinderhals des Stopfens gelangt und so die zwischen dem Spiegel der Masse und dem Stopfen eingeschlossene Luft entweicht. Derartiges ist für einen industriellen Füllprozess nicht tragbar, bei dem sichergestellt sein muss, dass das pastöse Füllmaterial den Stopfen nicht berührt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, bei einem variablen Füllspiegel, bedingt durch Toleranzen der Gebindeabmessungen und Füllgenauigkeit, sowie bei unterschiedlichen Geometrien des Füllkegels der Masse den Behälter mit weitgehender Entfernung von Restluft zu befüllen, wobei auch gewährleistet sein soll, dass die Masse beim Befüllen den Stopfen nicht berührt.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

a) Einfüllen der Masse in den Behälter bis zu einem Füllstand, und
b) Einsetzen eines den Behälter verschließenden, mit einer verschließbaren Entlüftungsöffnung versehenen Stopfens in eine Position oberhalb des Füllstandes und außer Berührung mit der Masse, und
c) Evakuieren des Behälterraumes oberhalb und unterhalb des Stopfens unter weitgehender Entfernung dort befindlicher Restluft, und
d) Verschliessen der Entlüftungsöffnung des Stopfens, und
e) Belüften des Behälterraumes oberhalb des Stopfens, und
f) Selbsttätige Positionierung des Stopfens über der Masse infolge Druckdifferenz beidseitig des Stopfens.

Das Verfahren gemäß der Erfindung stellt eine einfache Lösung zum Evakuieren von Restluft dar, die sich für industrielle Prozesse eignet. Der Prozess ist robust hinsichtlich der Füllspiegeltoleranz und hinsichtlich der Geometrie des Füllkegels. Aufgrund der in dieser Weise erreichten Reduzierung des Restluftvolumens bis hin zu dessen nahezu völliger Beseitigung ist beim bestimmungsgemäßen Gebrauch beim Entleeren mittels Betätigung der Pumpe eine sehr feinfühlige, genaue Dosierung möglich. Dies ist vor allem für Airless Spender als Behälter, wie sie z. B. in der kosmetischen Industrie als Verpackung für flüssige oder pastöse Produkte verwendet werden, von Vorteil. Etwaige Lufthübe beim bestimmungsgemäßen Gebrauch, bei denen statt pastöser Masse Luft gefördert wird, sind vermieden. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist einfach und benötigt nur wenige Verfahrensschritte und wenige einfache Mittel zur Durchführung des Verfahrens. Vor allem eignet sich das Verfahren für den industriellen Einsatz zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse. Dabei ist das Verfahren nicht nur für insbesondere pastöse Massen mit Vorteil geeignet, sondern auch für sonstige insbesondere kosmetische Produkte, z. B. auch flüssige Produkte.
Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhaft kann es z. B. sein, dass auf den Behälter oder den Stopfen eine Vakuumglocke zum Evakuieren dicht aufgesetzt wird und in der Vakuumglocke durch Anschließen dieser an eine Unterdruckquelle ein Vakuum erzeugt wird.
In der Vakuumglocke kann ein beweglicher Stempel abgedichtet enthalten sein, wobei durch Axialbetätigung des Stempels ein Verschließen der Entlüftungsöffnung durch Betätigen eines Verschlusses nach dem Evakuieren und vor dem Belüften der Vakuumglocke erfolgt.
Nach dem Verschließen der Entlüftungsöffnung kann die Vakuumglocke entfernt werden. Nach Entfernen der Vakuumglocke kann das Behälterende verschlossen werden, z. B. zu Dekorationszwecken, aus Reinlichkeitsgründen od. dgl., wobei dies z. B. mit einer Kappe erfolgen kann.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Behälter, insbesondere Airless Spender, der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist und in dem eine insbesondere flüssige oder pastöse, inkompressible Masse und endseitig ein Stopfen enthalten ist. Dieser Behälter zeichnet sich dadurch aus, dass im Behälter zwischen der Masse und dem Stopfen aufgrund der Evakuierung im wesentlichen keine Restluft enthalten ist, die sonst dazu führen könnte, dass beim Entleeren mittels der Pumpe des Behälters Pumphübe keine Masse sondern Luft fördern, was nicht nur den Gebrauch beeinträchtigt sondern insbesondere eine präzise und reproduzierbare Dosierung unmöglich macht. Ein Behälter gemäß der Erfindung hingegen gestattet eine sehr feinfühlige und reproduzierbare Dosierung ohne die Gefahr etwaiger Lufthübe.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematischen Schnitt eines Behälters in einer Phase während des Befüllens mit einer z. B. pastösen Masse, der nach der Befüllung als Spender dieser Masse dient.
Der Behälter 10 ist rohrförmig mit kreisförmigem oder ovalem oder anders gestaltetem Querschnitt. In der Zeichnung ist von diesem rohrförmigen Behälter 10 dessen unteres Ende 11 gezeigt, das nach außen hin offen ist. Von diesem Ende 11 her ist in das Innere 12 des Behälters 10 eine inkompressible Masse 13 eingefüllt, die z. B. flüssig oder insbesondere pastös ist und ein nahezu beliebiges Produkt darstellen kann, z. B. ein kosmetisches oder pharmazeutisches oder dgl. Oberhalb der Masse 13 ist in das Innere 12 ein Stopfen 14 insbesondere aus Kunststoff eingesetzt, der mittels umfangsseitigen Dichtelementen 15, 16, z. B. Dichtungsringen, in Bezug auf die Innenfläche 17 des Rohrkörpers 18 des Behälters 10 abgedichtet ist. Der Stopfen 14 weist einen oberen Ringflansch 19 und einen unteren Ringflansch 20 auf, die radial nach außen zur Innenfläche 17 und dabei schräg gerichtet sind und zur Abdichtung dienen und auch die Dichtelemente 15, 16 aufnehmen oder halten können. Mit diesen Ringflanschen 19, 20 liegt der Stopfen 14 radial an der Innenfläche 17 an mit möglichst guter Abdichtung. Der Stopfen 14 weist einen zylindrischen Mantel 21 und einen damit einstückigen unteren Boden 22 auf und ist am gegenüberliegenden oberen Ende 23 offen, so dass sich etwa die Form eines Topfes ergibt. Der Boden 22 enthält eine Entlüftungsöffnung 24, die mittels eines verformbaren Verschlussgliedes 25 schließbar ist. Das Verschlussglied 25 ist unverlierbar mit dem Stopfen 14, insbesondere dessen Boden 22, verbunden. Hierzu dienen z. B. nur angedeutete Verbindungsbrücken 26, die beim Verschließen der Entlüftungsöffnung 24 mittels des Verschlussgliedes 25 zerstört, z. B. zertrennt, werden können. Ist dieser Verschluss erfolgt, so kann der Behälter 10 am Ende 11 z. B. mittels einer Kappe verschlossen werden. Er kann sodann in umgekehrter Gebrauchslage, mit dem Ende 11 nach unten, als Airless Spender derart benutzt werden, dass die z. B. pastöse Masse mittels einer nicht weiter gezeigten Pumpe aus dem Behälter 10 dosiert entnommen werden kann. Durch die Abdichtung des Stopfens 14 in Bezug auf die Innenfläche 17 des Rohrkörpers 18 folgt der Stopfen 14 bei jedem Entleerhub der Pumpe dem Spiegel der Masse 13 nach.
Bedingt durch Toleranzen der Einzelteile und die Füllgenauigkeit des Füllsystems verbleibt beim Setzen des Stopfens 14 ein Mindestvolumen Luft zwischen der Masse 13 und dem Stopfen 14. Würde der Stopfen 14 zu tief eingeschoben, könnte durch die Entlüftungsöffnung 24 pastöse Masse 13 entweichen. Verbleibende Restluft zwischen der Masse 13 und dem Stopfen 14 dagegen kann später beim Gebrauch dazu führen, dass beim Entleeren des Behälters 10 mittels Pumphüben statt der Masse 13 Luft gefördert wird. Derartige Lufthübe sind unerwünscht, vor allem in solchen Anwendungsfällen, bei denen eine genaue Dosierung besonders wünschenswert ist.
Es wird daher beim Befüllen des Behälters 10 angestrebt, bei einem variablen Füllspiegel, bedingt durch Toleranzen der Gebindeabmessungen und Füllgenauigkeit, sowie bei unterschiedlichen Geometrien des Füllkegels der insbesondere pastösen Masse 13 ein Befüllen mit minimaler Restluft zu bewerkstelligen. Dies wird durch folgende Verfahrensschritte beim Befüllen des Behälters 10 erreicht:

a) Einfüllen der Masse 13 in den Behälter 10 bis zu einem Füllstand, wobei dieser Füllspiegel variabel sein kann und große Toleranzen aufweisen kann, und
b) Einsetzen des Stopfens 14 in den Behälter 10 in eine Position oberhalb des Füllstandes und außer Berührung mit der Masse 13, insbesondere so hoch über dem Füllspiegel, damit sicher gewährleistet ist, dass die insbesondere pastöse Masse 13 den Stopfen 14 nicht berührt, und
c) Evakuieren des Behälterraumes 12 oberhalb und unterhalb des Stopfens 14 unter weitgehender Entfernung dort befindlicher Restluft, und
d) Verschließen der Entlüftungsöffnung 24 des Stopfens 14 mittels des Verschlussgliedes 25, und
e) Belüften des Raumes des Behälters 10 oberhalb des Stopfens 14, und
f) Selbsttätige Positionierung des Stopfens 14 über der Masse 13 durch Druckdifferenz beidseitig des Stopfens 14.

Zum Evakuieren des Behälterraumes 12 wird, wie gezeigt ist, auf den Behälter 10 oder statt dessen auf den Stopfen 14 eine schematisch angedeutete Vakuumglocke 27 aufgesetzt, wobei zwischen dieser und dem Behälter 10 ein Dichtelement 28, z. B. in Form einer Dichtscheibe angeordnet ist, um eine Abdichtung zu gewährleisten. Die Vakuumglocke 27 enthält einen inneren Kanal 29, der in den abgedichteten Raum 12 zwischen der Vakuumglocke 27 und dem Behälter 10 mündet. Zum Evakuieren wird die Vakuumglocke 27 mit dem Kanal 29 an eine schematisch angedeutete Unterdruckquelle 30 angeschlossen und mittels dieser ein Unterdruck im Raum 12 erzeugt, dergestalt, dass über den Raum 12 und die Entlüftungsöffnung 24 eine Evakuierung des Behälterraumes oberhalb und unterhalb des Stopfens 14 erreicht wird unter weitgehender Entfernung dort befindlicher Restluft.
In der Vakuumglocke 27 kann, wie angedeutet, ein beweglicher Stempel 31 enthalten sein, der in Bezug auf die Vakuumglocke 27 abgedichtet ist. Nach dem Evakuieren kann mittels dieses Stempels 31 durch Axialbetätigung dieses in Pfeilrichtung 32 ein Verschließen der Entlüftungsöffnung 24 in der Weise erfolgen, dass das Verschlussglied 25 auf und/oder in die Entlüftungsöffnung 24 derart hineingedrückt wird, dass diese bleibend luftdicht verschlossen wird. Erst nach diesem Verschließen der Entlüftungsöffnung 24 kann der Behälterraum oberhalb des Stopfens 14 durch Entfernung der Vakuumglocke 27 belüftet werden. Im Anschluss an die Entfernung der Vakuumglocke 27 kann der Behälter 10 am Ende 11 verschlossen werden, z. B. mit einer nicht gezeigten Kappe. Der in dieser Weise mit der Masse 13 befüllte Behälter 10 enthält aufgrund der Evakuierung im wesentlichen keine Restluft zwischen der Masse 13 und dem Stopfen 14.
Aufgrund des beschriebenen speziellen Füllprozesses ist erreicht, bei einem variablen Füllspiegel, bedingt durch Toleranzen der Gebindeabmessungen und Füllgenauigkeit, sowie bei unterschiedlichen Geometrien des Füllkegels des insbesondere pastösen Füllmaterials eine Befüllung mit nur minimaler Restluft zu verwirklichen. Das Verfahren zum Evakuieren von Restluft ist einfach und ermöglicht einen industriellen Prozess. Dieser ist robust hinsichtlich der Füllspiegeltoleranz und hinsichtlich der Geometrie des Füllkegels. Durch Reduzierung des Restluftvolumens beim Befüllen des Behälters sind Airless Spender möglich, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch eine feinfühlige, genaue und reproduzierbare Dosierung ohne Lufthübe gestatten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3719252 C2 [0002]

Claims

Verfahren zum Befüllen eines Behälters (10) von dessen unten offenem Ende (11) her mit einer insbesonderen flüssigen oder pastösen, inkompressiblen Masse (13), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Einfüllen der Masse (13) in den Behälter (10) bis zu einem Füllstand, und b) Einsetzen eines den Behälter (10) verschließenden, mit einer verschließbaren Entlüftungsöffnung (24) versehenen Stopfens (14) in eine Position oberhalb des Füllstandes und außer Berührung mit der Masse (13), und c) Evakuieren des Behälterraumes (12) oberhalb und unterhalb des Stopfens (14) unter weitgehender Entfernung dort befindlicher Restluft, und d) Verschliessen der Entlüftungsöffnung (24) des Stopfens (14), und e) Belüften des Behälterraumes (12) oberhalb des Stopfens (14), und f) Selbsttätige Positionierung des Stopfens (14) über der Masse (13) infolge Druckdifferenz beidseitig des Stopfens (14).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Behälter (10) oder den Stopfen (14) eine Vakuumglocke (27) zum Evakuieren dicht aufgesetzt wird und über die Vakuumglocke (27) durch Anschließen dieser an eine Unterdruckquelle (30) ein Vakuum erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vakuumglocke (27) ein beweglicher Stempel (31) abgedichtet enthalten ist und durch Axialbetätigung des Stempels (31) ein Verschließen der Entlüftungsöffnung (24) durch einen Verschluss (25) nach dem Evakuieren und vor dem Belüften der Vakuumglocke (27) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verschließen der Entlüftungsöffnung (24) die Vakuumglocke (27) entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der Vakuumglocke (27) das Behälterende (11) verschlossen wird, z. B. mit einer Kappe.
Behälter, hergestellt nach dem Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 5, in dem eine insbesondere flüssige oder pastöse, inkompressible Masse (13) und endseitig ein Stopfen (14) enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (10) zwischen der Masse (13) und dem Stopfen (14) aufgrund Evakuierung im wesentlichen keine Restluft enthalten ist.