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Die Erfindung betrifft ein Einwegbehältnis, wie beispielsweise einen Siegelrandbeutel speziell zur Aufbewahrung, Vermischen und Austragen von 2-Komponenten Reaktionswerkstoffen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Allgemein bekannt werden 2-Komponenten-Reaktionswerkstoffe wie z. B. Kleber, Dicht- oder Vergussmassen etc. in zwei getrennten Behältnissen aufbewahrt, wie z. B. Dosen, Kartuschen, Tuben usw. Zum Vermischen benötigt man dann entweder ein weiteres Gefäß, in welches man die beiden Komponenten ein dosiert und durch Verwendung eines Mischwerkzeuges vermischt, oder die beiden Komponenten werden mittels eines Auspresswerkzeuges vornehmlich aus Kartuschen im entsprechenden Mischungsverhältnis durch einen Statikmischer gepresst ausgetragen.
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Nachteil der erst genannten Methode ist, dass man Gerätschaften z. B. Waagen für die Dosierung benötigt oder das Mischungsverhältnis ist ungenau, zudem verschmutzt man Mischbehältnis und Mischwerkzeug. Da dieses Dosieren und Vermischen meist „offen” durchgeführt wird, kommt es bei entsprechenden Reaktionswerkstoffen zur Emission von Lösemittel. Das Einmischen von Luft in den Reaktionswerkstoff, was häufig zur Beeinflussung der Aushärtung und Festigkeit führt, ist dabei nur durch erheblichen techn. Aufwand (Vakuumrührgeräte) vermeidbar. Auch ist die anschließende Applikation des Reaktionswerkstoffes, z. B. in Bohrlöcher, auf Bruchkanten etc. häufig wenig optimal durchführbar. Dass häufig ein großer Teil des angemischten Reaktionswerkstoffes ungenutzt im Anmischbehältnis aushärtet ist ein weiterer negativer Aspekt.
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Werden hingegen die beiden Komponenten durch Verwendung von Statikmischer vermischt, sind nur zwei „Flüssigkomponenten” einsetzbar, welche in ihrer Viskosität aneinander angepasst sein müssen. Negativ bei dieser Austragsart ist zudem, dass systembedingt eine bestimmte Menge an Reaktionsmaterial grundsätzlich im Statikmischer verbleibt und damit nicht mehr ausgetragen werden kann und somit auch nicht für den gedachten Zweck nutzbar ist. Das verbleibende Material im Statikmischer härtet dann zur Austragsöffnung hin nach der entsprechenden Reaktionszeit aus, was wiederum diesen für eine nochmalige Anwendung unbrauchbar macht. Da das Eintrittsmaterial in den Statikmischer jedoch nicht vermischt ist, härtet dieses nicht aus, was zur Folge hat, dass benutzte Statikmischer eigentlich als Sondermüll entsorgt werden müssten.
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Ein weiteres häufig in der Praxis zu beobachtendes Problem ist, dass entsprechend 2-Komponenten-Reaktionswerkstoffe für eine einzelne, spezielle Anwendung gebraucht werden. Der größte Teil des Reaktionswerkstoffes in dem dann geöffneten/angebrochenen Gebinde wird dabei gar nicht benötigt und verliert nach einiger Zeit durch Überlagerung die Gebrauchstauglichkeit und muss entsorgt werden.
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Desweiteren sind aus verschiedensten Patenten Systeme beschrieben, welche 2-Komponenten-Produkte getrennt beinhalten und ein Zusammenführen bzw. Vermischen gewährleisten sollen, siehe nachfolgend einige Beispiele.
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DE 230 2011 002 527 U beschreibt ein Zweikammer-Sachet mit einem inneren Siegelrand zur Trennung der beiden Inhaltsstoffe. Hier ist die Kombination zweier Kleberkomponenten schon erwähnt, nicht jedoch dass diese vor Verwendung durch Aufbrechen der Trennung innig zu vermischen sind.
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GB 2 285 032 A geht dagegen von zwei verbundenen flexiblen Behältnissen aus, deren Inhalte durch hin- und herdrücken miteinander gemischt werden, bis eine Entnahme des gemischten Inhaltes durch Zerschneiden einer der beiden Behältnisse erfolgt. Wie und wann eine sichere Vermischung hier gewährleistet ist, kann man nicht erkennen.
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US 005.353.927 zeigt eine Lösung mit Komponenten in einem Innen- und Außenbeutel auf, deren Trennung durch Aufdruck gesprengt werden kann. Allerdings ist fraglich, ob der Inhalt des Härterbeutels wirklich vollständig in den Beutelteil mit dem Harz gelangt, bzw. umgekehrt. Eine vollständige, homogene Vermischung der Komponenten ist dabei nicht sicher gewährleistet.
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WO 00/09416 beschreibt ebenfalls ein 2-Kammer-System wo Harz und Harter in je einer aufsprengbaren Kammer vorgehalten werden und nach Durchmischung in einer durch Abbrechen eines Verschlusspatition frei werdenden Austrittsöffnung entnommen wird. Auch hier ist nicht sichergestellt, dass der Härteranteil vollständig in die Blase mit dem Harz eingepresst wird. Ob die Trennfolie einen Rücktransport zulässt ist nicht erkennbar. Eine sichere, gleichmäßige Durchmischung ist daher nicht gewährleistet. Zudem ist diese Ausführung in der Herstellung aufwendig und teurer.
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Alle diese Lösungsvorschläge zeigen unter anderem immer dieselbe Problemstellung auf, dass nämlich eine sichere, homogene auf den ganzen Packungsinhalt bezogene Vermischung der beiden Komponenten nicht gewährleistet ist und insbesondere dem Anwender auch keine Möglichkeit geboten wird zu erkennen, ab wann (Zeit, Intensität) denn das Produkt (z. B. 2-Komponenten-Klebstoff) ausreichend gemischt und somit verwendbar ist.
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Nachfolgend beschriebener Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Einwegbehältnis bereitzustellen, welches 2-Komponenten-Reaktionswerkstoffe in anwendungsgerechten Mengeninhalten getrennt voneinander aufbewahrt und bei Gebrauch des Reaktionswerkstoffes diesen im selben Behältnis nachvollziehbar sicher, vollständig und homogen vermischt und anschließend die gesamte Inhaltsmenge ohne zusätzliche Hilfsmittel ausgetragen werden kann, wobei zudem die Möglichkeit gegeben ist, dass die beiden zu vermischenden Komponenten als „flüssig-flüssig” oder „flüssig-fest (Pulver)” Materialien vorliegen können. Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 bestimmte Einwegbehältnis in Form eines Siegelrandbeutels sowie durch das im nebengeordneten Anspruch bestimmte Herstellverfahren gelöst. Weitere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
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In einer Ausführungsart betrifft die Erfindung ein Behältnis aufgeteilt in zwei Kammern, welches beispielsweise in Form eines Siegelrandbeutels hergestellt ist, bestehend aus einer Mehrschichtfolie wie sie beispielsweise auch bei Lebensmittelverpackungen Verwendung findet, wobei die produktberührende Folienschicht zum Einen chemisch beständig gegenüber dem jeweiligen Inhalt ist, sowie eine gute thermische Verschweißbarkeit aufweist.
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Eine äußere Folienschicht bestehend aus z. B. Aluminium, hat dagegen die Aufgabe dem Beutel eine ausreichende Festigkeit zu verleihen, sowie den Inhalt vollständig gegen Licht zu schützen, was für viele Reaktionswerkstoffe wichtig für eine lange Lagerzeit ist. Die beiden Kammern des Siegelrandbeutels sind mit einer Siegelnaht in zwei etwa gleichgroße Volumenteile abgetrennt, wobei diese Trennnaht V-förmig ausgeführt ist, mit der Besonderheit, dass die Siegelnaht an den Schenkeln sowie an der Spitze dieser V-förmigen Trennnaht deutlich geschwächt ausgeführt ist und dadurch diese Schwachstelle durch Druck auf den Inhalt aufsprengbar gestaltet ist. Durch diese V-Anordnung ist es möglich die beiden Komponenten im Beutel durch Hin- und Herdrücken wiederkehrend zu vereinen und zu trennen, wodurch sich eine Art zweidimensionaler Statikmischereffekt ergibt.
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Die geschwächten Bereiche der V-förmige Trennnaht des Siegelrandbeutels können eine Bruch-Festigkeit von 5–50% der sonstigen Trennnaht aufweisen, insbesondere zwischen 10 und 40% und vorzugsweise zw. 15–25%. Dadurch wird gewährleistet das zum Einen ein Versagen dieser Trennnaht bereits vor der Verwendung durch zum Beispiel Transport, Verpackung etc. vermieden wird, zum Anderen keine zu hohe Aufpresskraft benötigt wird bzw. die beabsichtigte Schwachstelle aufplatzt und nicht der gesamte Beutel.
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In einer Ausführungsart ist die V-förmige Trennnaht in Form eines gleichschenkligen Dreiecks gestaltet, wobei die Spitze dieses Dreiecks einen Winkel von 10–90°, insbesondere zwischen 15–70° und vorzugsweise zwischen 20–50° aufweist, wodurch gewährleistet ist, das beim Einpressen des Inhaltes in diese Verengungen es zu einer Verdichtung zu den jeweiligen Spitzen hin kommt und ein Aufsprengen der dort befindlichen Trennnahtschwachstelle erfolgt. Auch wird durch diese Anordnung der Mischeffekt „Trennen und wieder Vereinen” gewährleistet.
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In einer Ausführungsart weisen die beiden Teile des Siegelrandbeutels jeweils ein Innenvolumen auf welches mindestens 100% des Volumens beider Inhaltskomponenten zusammen entspricht, insbesondere mind. 110% und vorzugsweise ein Volumen von 120–150%. Nur wenn der gesamte Beutelinhalt immer in einer Beutelkammer vereint wird ist sichergestellt, dass der Mischeffekt „Wiederholtes Trennen und Vereinen” auch beim gesamten Inhalt erfolgt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Siegelrandbeutels
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2 zeigt eine Anwendungsvariante mit breiterem versiegelten Bereichen an den Stirnseiten des Beutels sowie integrierter Dosierspitze
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Bei 1 weist der Siegelrandbeutel eine äußere Form auf, wie er beispielsweise bei Lebensmittelverpackungen (Senf, Ketchup) alltagsüblichen Gebrauch findet, mit einer rundum verlaufenden, mehrfach verschweißten Siegelnaht 3.
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Eine weitere Siegelnaht 4 trennt die Kammer 1 und Kammer 2 in zwei ca. gleich große Volumeninhalte auf. An den Schenkelenden 5 sowie an der Spitze 6 dieser V-förmigen Siegeltrennnaht 4 ist diese Siegeltrennnaht wesentlich schwächer ausgeführt. Die Spitze 6 dieser Siegelrandtrennnaht weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Winkel von 40° auf. Am äußeren Siegelrand ist eine Einkerbung 7 angebracht zum einfachen Aufreißen des Beutels.
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2 zeigt grundsätzlich denselben Siegelrandbeutel wie bei 1, jedoch ist ein stirnseitiger Siegelrand 8 breiter ausgeführt und es ist an einer Stirnseite das Innenvolumen nach außen hin verjüngt, wodurch sich nach Abreißen der Ecken 10 an den Perforierungen und Aufreißen des Beutels an der Kerbe 9 eine Dosierspitze ergibt um z. B. eine Applikation in Bohrlöcher zu ermöglichen.
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Prozessbeschreibung:
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Wird eine Komponente A in Kammer 2 zur Spitze 6 der V-förmigen Siegeltrennnaht gepresst, bricht die Schwachstelle 6 auf und die Komponente A kann vollständig in die Kammer 1 des Siegelrandbeutels gepresst werden. Presst man jetzt den Inhalt von Kammer 1 (Komponenten A + B) zurück in Kammer 2, versagen die beiden Schwachstellen an den Schenkelenden 5 und der Inhalt fließt in zwei Strömen aufgeteilt wieder zurück zur Kammer 2. Wiederholt man diesen Vorgang jetzt einige Male sind die beiden Komponenten homogen und vollständig vermischt. Die relativ schnelle und gute Mischwirkung (s. Tabelle 1) basiert einmal auf den Verwirbelungseffekt an den verengten Durchtrittsöffnungen, desweiteren durch die immer vollständige Entleerung der Kammern, sowie insbesondere durch das wiederholte Aufteilen und wieder Zusammenführen des gesamten Inhaltes.
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Versuch:
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Ein Acrylglaskleber AK 130 der Fa. KFG wurde ohne Initiator in eine weiße und in eine schwarze Komponente eingefärbt. Mit diesen beiden Komponenten wurden zum einen erfindungsgemäße Siegelrandbeutel hergestellt, zum anderen Siegelrandbeutel welche als Abtrennung nur eine gerade, mittig verlaufende einfache Siegelnaht aufwiesen und deren Volumen nur um 25% größer war als das Volumen des beinhalteten Klebers.
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Inhaltsmenge:
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Je 10 g von Komponente Weiß und 10 g von Komponente Schwarz.
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In der Versuchsdurchführung wurden bei beiden Probenserien durch Aufpressen auf eine Kammer die geschwächte Siegelnaht gesprengt und im Anschluss eine bestimmte Anzahl von Vor- und Zurückbewegungen des Inhaltes durch entsprechendes Abstreifen mit den Finger durchgeführt. Zur Prüfung wurde an der „weißen” Ecke der Siegelrandbeutel aufgeschnitten und der gesamte Inhalt in einem ca. 20 cm langen Strang auf eine Prüfplatte aus Glas ausgepresst. Auf diese Glasplatte wurde dann eine zweite Glasplatte aufgelegt und der dazwischenliegende Kleber auf ca. 3 cm Breite auseinander gepresst. Bewertet wurde das Mischergebnis dann anhand der jeweiligen Einfärbung des Klebers. Tabelle 1:
| Anzahl Bewegung Hin- und Zurück | Erfindungsgemäßer Siegelrandbeutel | Siegelrandbeutel mit einfacher Trennnaht |
| | Anfang | Mitte | Ende | Anfang | Mitte | Ende |
| | | | | | | |
| 2 | 4 | 2 | 4 | 6 | 4 | 6 |
| 3 | 3 | 1 | 3 | 5 | 3 | 5 |
| 4 | 1 | 1 | 1 | 4 | 3 | 4 |
| 5 | 1 | 1 | 1 | 4 | 2 | 4 |
| 7 | | | | 3 | 2 | 3 |
| 10 | | | | 2 | 1 | 2 |
| Bewertungsskala: | |
| kein Mischeffekt, noch pure Farbe | 6 |
| erste Farbschlieren | 5 |
| deutliche Farbschlieren | 4 |
| grau gefärbt mit Farbschlieren | 3 |
| homogen grau mit noch geringen Farbschlieren | 2 |
| homogen grau | 1 |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2302011002527 U [0007]
- GB 2285032 A [0008]
- US 005353927 [0009]
- WO 00/09416 [0010]
