DE202020105344U1

DE202020105344U1 - Verschließbarer Glasbehälter mit multifunktionaler Mehrlagenbeschichtung

Info

Publication number: DE202020105344U1
Application number: DE202020105344.2U
Authority: DE
Original assignee: Deco Glas GmbH
Current assignee: Deco Glas GmbH
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2030-09-18

Abstract

Ein verschließbarer Glasbehälter (10), der eine durchgehende Außenwand (20) mit einem Boden (12) und einem Halsbereich (16) mit einer verschließbaren Öffnung (18) aufweist, die Außenwand (20) des Glasbehälters (10) weist an einer radialen Außenseite eine multifunktionale Mehrlagenbeschichtung (30) bestehend aus mindestens zwei Funktionslagen (32, 34, 36, 38, 40) auf, in dera. eine erste Funktionslage (32) eine Splitterschutzbeschichtung des Glasbehälters (10) darstellt, die den Glasbehälter (10) gegen mechanische Beschädigung verstärkt, undb. eine zweite Funktionslage (34) eine Transportschicht ist, die eine Handhabung des Glasbehälters (10) unterstützt, wobei die Transportschicht als radial äußerste Schicht des Glasbehälters (10) vorgesehen ist und einen Haftreibungskoeffizienten ausgedrückt durch einen Gleitwinkel des Glasbehälters mit Mehrlagenbeschichtung von <35 ° gemessen mit einem Agr Neigungstisch (Agr Tilt Table) realisiert, undc. die multifunktionale Mehrlagenbeschichtung (30) eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 200-600 µm, vorzugsweise 250-350 µm, aufweist.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen verschließbaren Glasbehälter, insbesondere eine Glasflasche, der eine Mehrlagenbeschichtung aus mehreren Funktionslagen aufweist.
2. Hintergrund der Erfindung
Glasbehältnisse verschiedener Gattung mit einem Kunststoff-Überzug, der auf unterschiedliche Weise mit den unterschiedlichsten Kunststoffen aufgebracht wird, sind durch zahlreiche Druckschriften bekannt.
So wird z.B. in der DE 23 12 694 C3 lösungsmittelfreies Polyurethan mit einer bestimmten Mischung und vorgegebener Dicke bzw. Spannungsfestigkeit und Dehnfähigkeit, auf ein Glasgefäß aufgebracht.
Die DE 27 09 451 C2 beschreibt eine beschichtete Glasflasche, deren Außen-Oberseite mit einer Schicht eines thermisch härtbaren Materials bedeckt ist, das aus einer pulverförmigen Zusammensetzung gebildet ist, die ein Gemisch von einem blockierten organischen Polyisocyanat und einem hydrolysierten Äthylen-Vinylesthercopolymer und/oder einer Carboxyl-modifizierten Version des hydrolysierten Copolymers enthält.
Es ist auch gemäß DE-AS 23 37 331 und DE-OS 23 30 804 bekannt, derartige Beschichtungen bzw. Ummantelungen bei Glasflaschen vorzunehmen, die eine Substanz unter erhöhtem Druck aufnehmen.
Durch diese Schutz-Kunststoffüberzüge soll erreicht werden, dass Glasbruchstücke zusammengehalten werden, falls der überzogene Glasbehälter zu Bruch geht. Der Kunststoff-Überzug dient damit als Berst- und Splitterschutz und wird auch als Splitterschutzbeschichtung bezeichnet.
Soweit bei dem vorgenannten Stand der Technik Glasbehältnisse konkretisiert sind, werden Bierflaschen, Kosmetikbehälter und dergleichen genannt.
FR 2 631 581 B1 beschreibt eine Glasflasche mit einem verjüngten Halsteil, das unter Druck mit einer als Aerosol versprühbaren Substanz und einem Treibmittel befüllbar ist. Die Öffnung der Glasflasche ist mit einem Abgabeorgan verschließbar. Zudem ist die Glasflasche mit einem Kunststoffüberzug umspritzt. Der Kunststoffüberzug umgibt die Glasflasche vollständig. Im Berstfall kann sich dabei der Überzug partiell aufblähen und platzen und somit seine Berst- und Splitterschutzeigenschaft verlieren.
Des Weiteren beschreibt EP 1 206 394 B 1 einen verschließbaren Glasbehälter mit einem mittels Spritzgusstechnik aufgebrachten Kunststoffüberzug. Dieser einzelne Kunststoffüberzug dient ähnlich wie der Kunststoffüberzug der US 2012/007409 A1 als Splitterschutzbeschichtung des Glasbehälters.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Beschichtungen realisieren eine Splitterschutzbeschichtung, ohne auf weitere Funktionen einer Glasbeschichtung einzugehen. Es ist daher die Aufgabe vorliegender Erfindung, einen verschließbaren Glasbehälter mit einer multifunktionalen Beschichtung bereitzustellen.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die obige Aufgabe wird durch einen verschließbaren Glasbehälter gemäß dem Schutzanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen des Glasbehälters ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen sowie den anhängenden Schutzansprüchen.
Der erfindungsgemäße verschließbare Glasbehälter weist eine durchgehende Außenwand mit einem Boden und einem Halsbereich mit einer verschließbaren Öffnung auf. Die Außenwand des Glasbehälters umfasst an einer radialen Außenseite eine multifunktionale Mehrlagenbeschichtung bestehend aus mindestens zwei Funktionslagen, die vorzugsweise ohne eine Klebstoffschicht auf der Außenwand des Glasbehälters befestigt ist. In der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung stellt eine erste Funktionslage eine Splitterschutzbeschichtung des Glasbehälters dar, die den Glasbehälter gegen mechanische Beschädigung verstärkt, und eine zweite Funktionslage ist eine Lichtschutzschicht und/oder eine Transportschicht, die eine Handhabung des Behälters unterstützt, wobei die multifunktionale Mehrlagenbeschichtung eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 200-600 µm, vorzugsweise 250-350 µm, aufweist.
Vorliegende Erfindung ist insbesondere auf eine verschließbare Flasche mit einer Splitterschutzbeschichtung gerichtet. Entsprechend ist die Glasflasche bzw. allgemeiner der Glasbehälter mit einem Berstschutz und somit einer mechanischen Verstärkung gegen eine mechanische Zerstörung des Glasbehälters ausgestattet. Derartige Glasbehälter finden verbreitete Anwendung, wie beispielsweise im Laborbedarf, in der Getränkeindustrie, in der Kosmetikindustrie sowie allgemein in der Bereitstellung kritischer Flüssigkeiten und Gase, die selbst unter kritischen Bedingungen in dem verschließbaren Glasbehälter unter Verschluss gehalten werden müssen. Mittlerweile ist es aber nicht mehr ausreichend, mit einer Splitterschutzbeschichtung allein eine mechanische Zerstörung des Glasbehälters zu vermeiden. Vielmehr ist es Ziel der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung, neben dem Schutz des Glasbehälters auch für den Inhalt des Glasbehälters vorteilhafte Bedingungen mithilfe der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung zu realisieren. Entsprechend ist die multifunktionale Mehrlagenbeschichtung darauf ausgerichtet, neben einer geeigneten Transportfähigkeit des Glasbehälters durch eine geeignete Reibungsoberfläche an der radialen Außenseite des beschichteten Glasbehälters auch mithilfe einer Gestaltung optischer Eigenschaften der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung einen Lichtschutz eines Inhalts des Glasbehälters zu realisieren. Während somit eine erste Funktionslage den Splitterschutz für den Glasbehälter bereitstellt, realisiert mindestens eine zweite Funktionslage erforderliche optische Eigenschaften, die für einen Inhaltsstoff des Glasbehälters erforderlich sind. Zu diesen optischen Eigenschaften zählt beispielsweise eine Reduktion des Lichttransmissionsverhaltens durch die Außenwand des Glasbehälters und/oder ein UV-Schutz zur Vermeidung des Eindringens von UV-Licht in den Glasbehälter und/oder aber eine Einsichtnahme in den Glasbehälter, um ein mögliches Erkennen der Inhaltsstoffe des Glasbehälters zu vermeiden. Während die multifunktionale Mehrlagenbeschichtung bestehend aus mindestens zwei Funktionslagen durch verschiedene Verfahren auf den Glasbehälter aufgebracht wird, wird dazu vorzugsweise kein Klebstoff direkt auf die radialäußere Glasoberfläche des Glasbehälters aufgebracht. Vielmehr ist es bevorzugt, die multifunktionale Mehrlagenbeschichtung direkt auf die Glaswand aufzubringen oder lediglich eine haftvermittelnde Schicht direkt auf der Glasoberfläche einzusetzen.
Unabhängig von der Konstruktionsart der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung, vorzugsweise Folien aufgebracht durch Tauchen, Schrumpfen oder Pulverbeschichtung, weist die Mehrlagenbeschichtung eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 200-600 µm, vorzugsweise 250-350 µm, auf. Mit dieser Gesamtschichtdicke lassen sich neben einem verlässlichen Splitterschutz ebenfalls eine Integration des oben angesprochenen Lichtschutzes, der Realisierung einer geeigneten äußeren Transporthaptik sowie weitere bevorzugte unten erläuterte technische Eigenschaften synergistisch in der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung vereinen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen verschließbaren Glasbehälters besteht die erste Funktionslage aus einem Thermoplast, vorzugsweise ein Polyethylen. Die erste Funktionslage, die die Splitterschutzbeschichtung des verschließbaren Glasbehälters bildet, ist vorzugsweise nicht zwingend als erste Lage direkt auf der Glasoberfläche des Glasbehälters oder einer bevorzugten haftvermittelnden Schicht aufgebracht. Es ist ebenfalls bevorzugt, die erste Funktionslage radial auswärts bezogen auf den Glasbehälter auf der zweiten Funktionslage oder einer zusätzlichen Funktionslage aufzubringen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glasbehälters reduziert die Lichtschutzschicht der zweiten Funktionslage eine Transmission von Licht durch die zweite Funktionslage. Erfindungsgemäß bevorzugt wird in einem Wellenlängenbereich von 200 nm bis 800 nm von einfallendem Licht auf den Glasbehälter die Transmission des Lichts durch die Mehrlagenbeschichtung von der Lichtschutzschicht auf nahezu 0 % reduziert. Entsprechend wird das einfallende Licht annähernd vollständig durch die Lichtschutzschicht blockiert und dringt nicht in das Innere des Glasbehälters. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Lichtschutzschicht wird in einem Wellenlängenbereich von 280 nm bis 380 nm des einfallenden Lichts die Transmission des Lichts durch die Mehrlagenbeschichtung von der Lichtschutzschicht auf nahezu 2 % reduziert.
Die bevorzugte Lichtschutzschicht ist durch unterschiedliche Konfigurationen der zweiten Funktionslage realisierbar. So ist es beispielsweise bevorzugt, die zweite Funktionslage opak auszugestalten, sodass nur ein einstellbarer Lichtanteil die zweite Funktionslage und somit die multifunktionale Mehrlagenbeschichtung und entsprechend auch die Außenwand des Glasbehälters durchdringt. Auf diese Weise lässt sich ein Lichtschutz für einen Inhaltsstoff des Glasbehälters realisieren.
In gleicher Weise wird bevorzugt auch ein Sichtschutz auf den Inhaltsstoff des Glasbehälters realisiert. In bevorzugter Abhängigkeit von der Konfiguration der Lichtschutzschicht lassen sich über chemische Zusammensetzung der Lichtschutzschicht und/oder eine bestimmte Dicke der Lichtschutzschicht gezielt Wellenlängenanteile des umgebenden natürlichen oder künstlichen Lichts durch die Lichtschutzschicht blockieren oder reduzieren. Entsprechend ist es ebenfalls bevorzugt, durch die Lichtschutzschicht das Eindringen beispielsweise von UV-Licht in das Innere des Glasbehälters zu vermeiden bzw. einzuschränken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung ist die Transportschicht des Glasbehälters als radial äußerste Schicht des Glasbehälters und der darauf angeordneten multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung vorgesehen und realisiert einen bevorzugten Haftreibungskoeffizienten ausgedrückt durch einen Gleitwinkel des Glasbehälters mit Mehrlagenbeschichtung von <35 ° gemessen mit dem Agr Neigungstisch (Agr Tilt Table).
Der Haftreibungskoeffizient der äußeren Oberfläche des Glasbehälters mit Mehrlagenbeschichtung charakterisiert die Transporteigenschaften des Glasbehälters bei der Verarbeitung und dem Transport. Denn die Reibung zwischen der Oberfläche des Glasbehälters und bspw. einer Transport- oder Bearbeitungsmaschine bildet die Grundlage, um den Glasbehälter in der jeweiligen Maschine zu handhaben, in jede beliebige Richtung zu drehen, zu fixieren und greifend umzusetzen. Der bevorzugte Haftreibungskoeffizient ist auf den bekannten Gleitwinkel kalibriert, der mit dem Agr Neigungstisch (Agr tilt table) gemessen wird.
Der Agr Tilt Table bezeichnet ist ein Testgerät, mit dem Haftreibungskoeffizienten oder die Oberflächenschlüpfrigkeit eines Behälters, hier der Glasbehälter mit Mehrlagenbeschichtung, ermittelt werden. Mit dem Testgerät werden der Koeffizient der Haftreibung und der Kippwinkel von Glasbehältern gemäß den technischen GCMI-Standards (Bulletin Nr. 69) gemessen. Mit dem Testgerät wird erfasst, ab welchem Neigungswinkel der Glasbehälter eine geneigte Ebene hinab gleitet.
Vorzugsweise weist der Glasbehälter mit Mehrlagenbeschichtung für ausreichende Transporteigenschaften in der/den Verarbeitungsmaschine(n) den Gleitwinkel von <35 °, vorzugsweise einen Gleitwinkel im Bereich von 9 ° bis 25 ° auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glasbehälters sind die Lichtschutzschicht und die Transportschicht in nur einer gemeinsamen Schicht realisiert, die die Eigenschaften der Lichtschutzschicht und der Transportschicht aufweist.
In einer bevorzugten Materialentwicklung der Lichtschutzschicht und der Transportschicht hat sich gezeigt, dass sich die physikalischen Eigenschaften der Lichtschutzschicht und der Transportschicht in einer gemeinsamen Schicht zur Realisierung der bevorzugten zweiten Funktionslage kombinieren lassen. Auf diese Weise lassen sich der Herstellungsaufwand und vorzugsweise auch eine bestimmte Schichtdicke der zweiten Funktionslage reduzieren.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt ebenfalls aufgefallen, dass sich Lichtschutzeigenschaften der Lichtschutzschicht auch in die Splitterschutzbeschichtung integrieren lassen. Entsprechend ist es bevorzugt, die in der ersten Funktionslage realisierte Splitterschutzbeschichtung zur gezielten Einstellung des Transmissionsgrades der Mehrlagenbeschichtung optisch zu gestalten. In gleicher Weise ist es bevorzugt, mit einer optischen Gestaltung der Splitterschutzbeschichtung eine Durchdringung von Lichtanteilen bestimmter Wellenlänge durch die Mehrlagenbeschichtung vollständig oder zumindest teilweise zu blockieren. Des Weiteren eröffnet die optische Gestaltbarkeit der Splitterschutzbeschichtung oder der Lichtschutzschicht die Möglichkeit, die multifunktionale Mehrlagenbeschichtung gezielt einzufärben und auf diese Weise mit einer speziellen von außen erkennbaren Farbgebung auszustatten. Diese Farbgebung beeinflusst nicht nur das optische Erscheinungsbild des verschließbaren Glasbehälters, sondern dient vorzugsweise auch als Signalmöglichkeit, um auf bestimmte kritische Inhaltsstoffe oder eine erforderliche Handhabungsweise des Glasbehälters und einer darin befindlichen Substanz hinzuweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung des Glasbehälters mindestens eine metallische Isolationsschicht für eine thermische und/oder Strahlenisolation vorgesehen.
In diesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt, die metallische Isolationsschicht radialauswärts bezogen auf den Glasbehälter a) vor oder nach der Splitterschutzschicht oder b) zwischen der Splitterschutzschicht und der Lichtschutzschicht oder Transportschicht oder c) nach der Lichtschutzschicht oder Transportschicht anzuordnen oder d) mindestens zwei metallische Isolationsschichten in einer Kombination der oben genannten Positionen a) bis c) anzuordnen.
Metallische Isolationsschichten bestehen bevorzugt aus unterschiedlichen Metallen, die durch geeignete Verfahren auf den Glasbehälter und/oder die Mehrlagenbeschichtung aufgedampft werden. Auf diese Weise erzielt man durch mindestens eine metallische Isolationsschicht integriert in die Mehrlagenbeschichtung ein optisches Verspiegeln, beispielsweise nach außen bezogen auf den Glasbehälter, oder aber eine thermische Isolation des Glasbehälters nach innen oder außen. Zudem eröffnet die erfindungsgemäß bevorzugte multifunktionale Mehrlagenbeschichtung eine Kombination von mindestens zwei metallischen Isolationsschichten an unterschiedlichen Radialpositionen im Abstand zur Außenwand des Glasbehälters. Denn die metallische Isolationsschicht lässt sich einseitig oder beidseitig benachbart zu einer oder einer Mehrzahl der Schichten in der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung anordnen. Auf diese Weise erzielt man eine sich ergänzende Schutzfunktion der unterschiedlichen Schichtbestandteile der Mehrlagenbeschichtung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen verschließbaren Glasbehälters sind die Splitterschutzschicht und die Lichtschutzschicht und/oder die Transportschicht jeweils Folien, die auf den Glasbehälter auf geschrumpft sind, während vorzugsweise die metallische Isolationsschicht aufgedampft ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegende Erfindung sind die Splitter schutzschicht und die Lichtschutzschicht und/oder die Transportschicht jeweils Folien, die durch Tauchen auf der Außenwand des Glasbehälters hergestellt sind und auf denen an mindestens einer Position vorzugsweise die metallische Isolationsschicht aufgedampft ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Glasbehälters sind die Splitterschutzschicht und die Lichtschutzschicht und/oder die Transportschicht jeweils Folien, die mittels Sprühen, insbesondere elektrostatische Pulverbeschichtung, hergestellt sind. Vorzugsweise ist mindestens eine metallische Isolationsschicht auf eine der Schichten oder die Außenwand des Glasbehälters aufgedampft.
Die oben genannten unterschiedlichen bevorzugten Beschichtungswege für den verschließbaren Glasbehälter eröffnen die Möglichkeit, je nach Größe des Glasbehälters unterschiedliche Beschichtungsalternativen anzuwenden. In Abhängigkeit von dem gewählten Beschichtungsverfahren bzw. dem Weg zum Aufbringen der Folien ergeben sich ebenfalls bevorzugt unterschiedliche Schichtdicken der Splitterschutzschicht und/oder der Lichtschutzschicht und/oder der Transportschicht, die dann in eine Gesamtdicke der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung resultieren.
In Bezug auf den erfindungsgemäßen verschließbaren Glasbehälter mit einer aufgesprühten Mehrlagenbeschichtung ist es bevorzugt, direkt auf der Außenwand des Glasbehälters eine Schicht als Haftvermittler aufzubringen, die vorzugsweise eine radiale Dicke im Bereich zwischen 0 µm und30 µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 µm und 10 µm aufweist. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung wird eine Haftvermittlerschicht mit einer radialen bzw. lateralen Dicke von weniger als 1 µm verwendet. Ein derartiger Haftvermittler hat den Vorteil, dass sich vorzugsweise im Rahmen einer elektrostatischen Pulverbeschichtung die Splitterschutzschicht und mindestens eine darauf folgende Schicht verlässlich an dem Glasbehälter bzw. auf dem Glasbehälter aufbringen lassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glasbehälters weist die Splitterschutzschicht eine radiale Dicke im Bereich von 200-300 µm auf. Weiterhin bevorzugt weist die Lichtschutzschicht und/oder die Transportschicht eine radiale Dicke im Bereich von 5-100 µm auf, vorzugsweise eine radiale Dicke im Bereich von 30 bis 80 µm.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Glasbehälter weist die mindestens eine metallische Isolationsschicht eine radiale Dicke von ≤ 5 µm, vorzugsweise ≤ 1 µm, auf. Diese Dicke der metallischen Isolationsschicht lässt sich vorzugsweise an den unterschiedlichen oben diskutierten Positionen einer einzelnen oder einer Mehrzahl von metallischen Isolationsschichten in der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung realisieren. Vorzugsweise wird die Isolationsschicht durch ein Aufdampfen einer Silber-, Gold- oder Aluminiumschicht bereitgestellt.
Figurenliste
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen dabei gleiche Bauteile und/oder Elemente. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht entlang der Mittellängsachse einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen verschließbaren Glasbehälters mit einer multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung bestehend aus einer Splitterschutzbeschichtung als erste Funktionslage und einer Lichtschutzschicht als zweite Funktionslage,
2 eine schematische Schnittansicht entlang der Mittellängsachse einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen verschließbaren Glasbehälters mit einer multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung bestehend aus einer Splitterschutzbeschichtung als erste Funktionslage, einer Lichtschutzschicht als zweite Funktionslage und einer Transportschicht als eine dritte Funktionslage,
3 eine schematische Schnittansicht entlang der Mittellängsachse einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen verschließbaren Glasbehälters mit einer multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung bestehend aus einer Splitterschutzbeschichtung als erste Funktionslage und einer Lichtschutzschicht als zweite Funktionslage und einer unter der Splitterschutzbeschichtung angeordneten Haftvermittlerschicht,
4 eine schematische Schnittansicht entlang der Mittellängsachse einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen verschließbaren Glasbehälters mit einer multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung bestehend aus einer Splitterschutzbeschichtung als erste Funktionslage, einer Lichtschutzschicht als zweite Funktionslage, einer Transportschicht als eine dritte Funktionslage und einer unter der Splitterschutzbeschichtung angeordneten Haftvermittlerschicht und
5 eine schematische Schnittansicht entlang der Mittellängsachse einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen verschließbaren Glasbehälters gemäß 4 mit bevorzugten Anordnungsmöglichkeiten einer oder mehrerer metallischer Isolationsschichten in der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung.

5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt einen verschließbaren Glasbehälter 10 mit einem Boden 12, einem Mittelbereich 14 und einem Halsbereich 16. Der Glasbehälter 10 erstreckt sich entlang seiner Längsachse L, wobei der Boden 12 das geschlossene Ende bildet und der Halsbereich 16 abgewandt vom Boden 12 in einer verschließbaren Öffnung 18 ausläuft. Um die Öffnung 18 und somit den Glasbehälter 10 zu verschließen, ist angrenzend an die Öffnung 18 ein bekanntes Gewinde 19 oder ein Crimprand (nicht gezeigt) oder eine ähnliche funktionelle Ausgestaltung vorgesehen.
Ein bekannter passender Deckel, Stöpsel, Verschluss oder Korken (nicht gezeigt) lässt sich am Gewinde 19 oder dem Crimprand oder in der Öffnung 18 befestigen, um den Glasbehälter 10, vorzugsweise eine Flasche, zu verschließen.
Der Glasbehälter 10 besteht aus einer geschlossen umlaufenden Außenwand 20 mit einer Innenseite, die in das innere Volumen des Gasbehälters 10 weist, und einer Außenseite. Bezogen auf die Längsachse L bildet die Außenseite die laterale äußere Begrenzung des Glasbehälters 10, bei einem Glasbehälter 10 mit rundem Querschnitt die radiale äußere Begrenzung.
Um einen Inhalt des Glasbehälters 10 gegen mechanische Einflüsse und/oder Belastung durch Licht oder andere Strahlen und/oder Wärmeeinflüsse zu schützen, ist auf der lateralen oder radialen Außenseite des Glasbehälters 10, die den Boden 12 und den Halsbereich 16 vorzugsweise beinhaltet, eine multifunktionale Mehrlagenbeschichtung 30 vorgesehen.
Die Mehrlagenbeschichtung 30 besteht gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausgestaltungen vorliegender Erfindung aus mindestens einer Funktionslage 32, die eine Splitterschutzbeschichtung darstellt, und einer weiteren Funktionslage 34, die eine Lichtschutzschicht darstellt.
Es ist ebenfalls bevorzugt (siehe 2), dass die Mehrlagenbeschichtung 30 aus der Funktionslage 32 als Splitterschutzbeschichtung, der Funktionslage 34 als Lichtschutzschicht und einer weiteren Funktionslage 36 als Transportschicht besteht. In dieser Mehrlagenbeschichtung 30 bildet die Funktionslage 36 als Transportschicht die laterale bzw. radial äußere Begrenzung des Glasbehälters 10.
Die Mehrlagenbeschichtung 30 weist eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 200 bis 600 µm, vorzugsweise 250 bis 350 µm, auf. Die Gesamtschichtdicke variiert bevorzugt in Abhängigkeit von der jeweiligen Schichtdicke der einzelnen Funktionslagen 32, 34, 36 und bevorzugt weiterer Funktionslagen (siehe unten). In Abhängigkeit vom Gewicht und/oder einer Stärke der Außenwand 20 des Glasbehälters 10 und/oder vom Gefahrenpotenzial möglicher Inhaltsstoffe des Glasbehälters 10, weist die Splitterschutzbeschichtung der Funktionslage 32 vorzugsweise eine laterale bzw. radiale Dicke gemessen orthogonal von der Außenwand 20 des Glasbehälters von 200 bis 300 µm auf.
Die Splitterschutzbeschichtung der ersten Funktionslage 32 besteht ebenfalls bevorzugt aus einem Thermoplast, insbesondere aus thermoplastischen Polymeren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung werden als Splitterschutzbeschichtung Polymere auf der Basis von Polyethylen und dessen Derivate, wie Acryl- und Vinyl-Verbindungen, genutzt.
Die Splitterschutzbeschichtung der Funktionslage 32 ist in ihrer Funktion bekannt. Sie bildet einen Kunststoffüberzug für den Glasbehälter 10, um eventuell entstehende Glasbruchstücke des zu Bruch gegangenen Glasbehälters 10 zusammenzuhalten. Entsprechend bildet die Funktionslage 32 auch einen Berstschutz des Glasbehälters 10.
Die Lichtschutzschicht der Funktionslage 34 beeinflusst ein aus der Umgebung des Glasbehälters 10 in das Innere des Glasbehälters 10 dringendes Licht. Dazu gehört bevorzugt, dass die Funktionslage 34 Licht bestimmter Wellenlänge, wie beispielsweise UV-Licht, blockiert. Auf diese Weise wird ein ungewollter Energieeintrag durch Licht in das Innere des Glasbehälters 10 vermieden oder zumindest reduziert.
Zudem ist es bevorzugt, die Funktionslage 34 opak zu gestalten oder allgemein den Transmissionsgrad von Licht auf einen bestimmten Anteil zu reduzieren. Während einerseits das Eindringen von Licht auf diese Weise reduziert wird, kann dadurch ebenfalls bevorzugt eine Einsichtnahme in das Innere des Glasbehälters 10 vermieden oder reduziert werden.
Sofern die Funktionslage 34 bestimmte Wellenlängenbereiche des Umgebungslichts herausfiltert, lassen sich ebenfalls bevorzugt bestimmte optische Gestaltungen der Mehrlagenbeschichtung 30 dadurch erzielen. Dies setzt bevorzugt voraus, dass die Funktionslage 34 von außen sichtbar und nur durch transparente Schichten oder Funktionslagen, beispielsweise die Funktionslage 36, überlagert ist.
Es ist ebenfalls bevorzugt, die optischen Eigenschaften der Funktionslage 34 als Lichtschutzschicht in der Funktionslage 32 zur Splitterschutzbeschichtung zu realisieren. Entsprechend dient die Splitterschutzbeschichtung bevorzugt als optischer Filter, ist in einer bestimmten Gestaltung eingefärbt und/oder reduziert den Transmissionsgrad der Mehrlagenbeschichtung 30 für Umgebungslicht. Auf diese Weise bilden bevorzugt die Splitterschutzbeschichtung und die Lichtschutzschicht eine gemeinsame Funktionslage.
Die Transportschicht der Funktionslage 36 unterstützte vorzugsweise eine Handhabung und Verarbeitbarkeit des Glasbehälters 10. Entsprechend wird über die Transportschicht der Funktionslage 36, die vorzugsweise die lateral bzw. radial äußerste Schicht des Glasbehälters 10 bildet, ein bevorzugte Haftreibungskoeffizienten realisiert. Der Haftreibungskoeffizient wird mit Hilfe eines auf den Haftreibungskoeffizienten kalibrierten Gleitwinkels des Glasbehälters mit Mehrlagenbeschichtung auf einer geneigten Ebene ausgedrückt. Der Gleitwinkel liegt bevorzugt bei <35 °, vorzugsweise im Bereich von 9 ° bis 25 °, gemessen mit dem Agr Neigungstisch (Agr Tilt Table).
Der Agr Neigungstisch basiert auf einem Standard des Glass Container Manufacturer Institute (CGMI), der im Bulletin Nr. 69 veröffentlicht worden ist. Das entsprechende Testgerät ermittelt die Neigung eines Tisches, auf dem der Glasbehälter mit Mehrlagenbeschichtung aufgrund seines äußeren Haftreibungskoeffizienten die Position hält oder ins Gleiten kommt.
Der Haftreibungskoeffizient in ausreichender Höhe, der durch den gemessenen Gleitwinkel dargestellt wird, bringt zum Ausdruck, ob der Glasbehälter 10 transportabel, weiterverarbeitbar, bewegbar, verpackbar und seinem abschließenden Zweck zuführbar ist.
Ebenfalls bevorzugt weisen die oben diskutierten Funktionslagen 34 und 36 in Form der Lichtschutzschicht und der Transportschicht jeweils eine bevorzugte radiale Dicke im Bereich von 5-100 µm auf, vorzugsweise eine radiale Dicke im Bereich von 30 bis 80 µm. Sollten beide Funktionslagen 34, 36 in einer gemeinsamen Funktionslage realisiert sein, ist entsprechend bevorzugt diese gemeinsame Funktionslage in einem Dickenbereich von 5-100 µm, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 80 µm, auszubilden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung (siehe 3) weist der Glasbehälter 10 nicht die Funktionslage 36 als Transportschicht auf. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Eigenschaften der Transportschicht in der Funktionslage 34 der Lichtschutzschicht zu realisieren.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glasbehälters 10 bildet eine direkt auf der äußeren Glasoberfläche aufgebrachte Funktionslage 38 eine Haftvermittlerschicht für die Funktionslage 32. Die Haftvermittlerschicht hat vorzugsweise eine radiale bzw. laterale Dicke bezogen auf den Glasbehälter im Bereich zwischen 0 µm und 30 µm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 µm und 10 µm und weiter bevorzugt von weniger als 1 µm.
von 1 bis 30 µm. Sie wird bevorzugt direkt auf die Glasoberfläche durch ein bekanntes Verfahren aufgesprüht. Als Haftvermittler werden gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausgestaltungen Silane, insbesondere organofunktionelle Silane, verwendet.
4 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des Glasbehälters 10 mit der Mehrlagenbeschichtung 30. Die Mehrlagenbeschichtung 30 besteht vorzugsweise aus der Funktionslage 38 als Haftvermittler, der Funktionslage 32 als Splitterschutzschicht, der Funktionslage 34 als Lichtschutzschicht und der Funktionslage 36 als Transportschicht.
Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen vorliegender Erfindung (nicht gezeigt) sind die Funktionslage 36 und die Funktionslage 34 in nur einer gemeinsamen Materiallage realisiert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Funktionslagen 36, 34, 32 gemeinsam in einer gemeinsamen Materiallage direkt auf der Materiallage 38 als Haftvermittler angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform vorliegender Erfindung nutzt innerhalb der Mehrlagenbeschichtung 30 mindestens eine metallische Isolationsschicht als Funktionslage 40. Diese weist eine radiale bzw. laterale Dicke bezogen auf den Glasbehälter 10 von ≤ 5 µm, vorzugsweise von ≤ 1 µm, auf.
Die metallische Isolationsschicht der Funktionslage 40 wird bevorzugt auf die in Richtung Außenwand 20 darunterliegende Schicht aufdampft. Gemäß unterschiedlicher bevorzugter Anwendungsfälle dient die Funktionslage 40 in Form der metallischen Isolationsschicht als thermische und/oder optische Isolationsschicht. Diese kann sowohl das Innere des Glasbehälters 10 isolieren oder gegen eine Umgebung des Glasbehälters 10 isolieren.
5 zeigt verschiedene Anordnungsalternativen der Funktionslage 40 als metallische Isolationsschicht. Die gezeigten Anordnungsalternativen werden einzeln genutzt, sodass nur eine Funktionslage 40 in der Mehrlagenbeschichtung 30 vorhanden ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung werden die gezeigten Anordnungsalternativen der Funktionslage 40 in Kombination genutzt. Dementsprechend sind mindestens zwei Funktionslagen 40 in der Mehrlagenbeschichtung 30 vorgesehen.
Als Anordnungsalternativen sind bevorzugt: die Funktionslage 40 unterhalb der Splitterschutzschicht (Funktionslage 32), als Funktionslage 40' und/oder als Funktionslage 40'' radial/lateral auswärts von der Funktionslage 34 als Lichtschutzschicht und/oder als Funktionslage 40''' als äußerste Schicht auf der Mehrlagenbeschichtung 30.
Vorzugsweise besteht die Funktionslage 40; 40'; 40''; 40''' aus aufgedampftem Silber, Aluminium, Gold oder einem anderen Metall mit Isolationscharakter.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Glasbehälters 10 weist die Mehrlagenbeschichtung 30 im Bereich des Bodens 12 eine größere Gesamtschichtdicke auf als im Halsbereich 16. Benachbart zum Boden 12, vorzugsweise in einem Längenbereich von einem Viertel der Gesamtlänge des Glasbehälters 10 beginnend am Boden 12, ist die Gesamtschichtdicke um mindestens 12% größer als im Halsbereich 16. Auf diese Weise realisiert man eine zusätzliche mechanische Stabilität des Glasbehälters 10 im Bodenbereich, um mechanische Belastungen im Bodenbereich auszugleichen bzw. abzufangen.
Ebenfalls bevorzugt werden die oben beschriebenen unterschiedlichen Funktionslagen 32, 34, 36, 38 oder eine Auswahl daraus zur Bildung der Mehrlagenbeschichtung 30 mithilfe unterschiedlicher bevorzugter Verfahren hergestellt. Gemäß einer ersten bevorzugten Alternative werden die oben genannten Funktionslagen 32, 34, 36, 38 oder eine Auswahl und/oder Kombination daraus als Folien auf den Glasbehälter 10 aufgeschrumpft. Eine vorzugsweise dazwischenliegende metallische Isolationsschicht als Funktionslage 40 wird auf eine oder eine Mehrzahl von Funktionslagen aufgedampft. Gemäß einer weiteren bevorzugten Herstellungsalternative werden die oben genannten Funktionslagen, ausgenommen die Funktionslage 40; 40'; 40''; 40''' der metallischen Isolationsschicht, durch Tauchen auf dem Glasbehälter 10 erzeugt.
Eine weiter bevorzugte Herstellungsalternative erzeugt zunächst die Funktionslage 38 zur Haftvermittlung durch Sprühen auf der äußeren Glaswand des Glasbehälters 10. Danach werden ebenfalls durch Sprühen eine oder eine Mehrzahl von weiteren Funktionslagen 32, 34, 36 auf den Glasbehälter 10 aufgesprüht. Vorzugsweise wird dafür ein elektrostatisches Sprüh- bzw. Pulverbeschichtungsverfahren verwendet, welches vorzugsweise die Herstellung geringer Schichtdicken in den Funktionslagen gewährleistet.
Entsprechend der unterschiedlichen bevorzugten Herstellungsrouten ergibt sich ein Glasbehälter 10 mit einer Mehrlagenbeschichtung 30, welche mithilfe von aufgeschrumpften Folien oder mit Hilfe eines Tauchverfahrens oder mithilfe einer geeigneten Pulverbeschichtung erzeugt worden ist.
Bezugszeichenliste

10: verschließbarer Glasbehälter
12: Boden
14: Mittelbereich
16: Halsbereich
18: verschließbare Öffnung
19: Gewinde
20: umlaufende Außenwand
30: Mehrlagenbeschichtung
32: Funktionslage als Splitterschutzbeschichtung
34: Funktionslage als Lichtschutzschicht
36: Funktionslage als Transportschicht
38: Funktionslage als Haftvermittler
40: Funktionslage als metallische Isolationsschicht
L: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2312694 C3 [0003]
DE 2709451 C2 [0004]
DE 2337331 [0005]
DE 2330804 [0005]
FR 2631581 B1 [0008]
EP 1206394 [0009]
US 2012007409 A1 [0009]

Claims

Ein verschließbarer Glasbehälter (10), der eine durchgehende Außenwand (20) mit einem Boden (12) und einem Halsbereich (16) mit einer verschließbaren Öffnung (18) aufweist, die Außenwand (20) des Glasbehälters (10) weist an einer radialen Außenseite eine multifunktionale Mehrlagenbeschichtung (30) bestehend aus mindestens zwei Funktionslagen (32, 34, 36, 38, 40) auf, in der a. eine erste Funktionslage (32) eine Splitterschutzbeschichtung des Glasbehälters (10) darstellt, die den Glasbehälter (10) gegen mechanische Beschädigung verstärkt, und b. eine zweite Funktionslage (34) eine Transportschicht ist, die eine Handhabung des Glasbehälters (10) unterstützt, wobei die Transportschicht als radial äußerste Schicht des Glasbehälters (10) vorgesehen ist und einen Haftreibungskoeffizienten ausgedrückt durch einen Gleitwinkel des Glasbehälters mit Mehrlagenbeschichtung von <35 ° gemessen mit einem Agr Neigungstisch (Agr Tilt Table) realisiert, und c. die multifunktionale Mehrlagenbeschichtung (30) eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 200-600 µm, vorzugsweise 250-350 µm, aufweist.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß Schutzanspruch 1, in dem die erste Funktionslage (32) aus einem Thermoplast, vorzugsweise Polyethylen, besteht.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Schutzansprüche, in dem in der multifunktionalen Mehrlagenbeschichtung eine Lichtschutzschicht vorgesehen ist, die eine Transmission von Licht reduziert, bevorzugt in einem Wellenlängenbereich von 200 nm bis 800 nm von einfallendem Licht auf den Glasbehälter wird von der Lichtschutzschicht die Transmission auf nahezu 0 % durch die Mehrlagenbeschichtung reduziert und weiter bevorzugt wird in einem Wellenlängenbereich von 280 nm bis 380 nm des einfallenden Lichts die Transmission des Lichts durch die Mehrlagenbeschichtung von der Lichtschutzschicht auf nahezu 2 % reduziert.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß Schutzanspruch 1 in Kombination mit Schutzanspruch 3, wobei die Lichtschutzschicht und die Transportschicht in nur einer Schicht realisiert sind, die die Eigenschaften der Lichtschutzschicht und der Transportschicht aufweist.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Schutzansprüche, in dem in der Mehrlagenbeschichtung (30) mindestens eine metallische Isolationsschicht für eine thermische und/oder Strahlenisolation vorgesehen ist.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß Schutzanspruch 5, in welchem die metallische Isolationsschicht radial auswärts bezogen auf den Glasbehälter a) vor oder nach der Splitterschutzschicht oder b) zwischen der Splitterschutzsicht und der Lichtschutzschicht oder Transportschicht oder c) nach der Lichtschutzschicht oder Transportschicht angeordnet ist oder in welchem mindestens zwei Isolationsschichten in einer Kombination der obigen Positionen a) bis c) angeordnet sind.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Schutzansprüche, in welchem die Splitterschutzschicht und die Lichtschutzschicht und/oder die Transportschicht jeweils Folien sind, die auf den Glasbehälter (10) aufgeschrumpft sind und vorzugsweise die metallische Isolationsschicht aufgedampft ist.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Schutzansprüche, in welchem die Splitterschutzschicht und die Lichtschutzschicht und/oder die Transportschicht jeweils Folien sind, die durch Tauchen hergestellt sind und vorzugsweise die metallische Isolationsschicht aufgedampft ist.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Schutzansprüche, in dem die Splitterschutzschicht und die Lichtschutzschicht und/oder die Transportschicht jeweils Folien sind, die mittels Sprühen, insbesondere elektrostatische Pulverbeschichtung, hergestellt sind und vorzugsweise die metallische Isolationsschicht aufgedampft ist.
Der verschließbare Glasbehälter gemäß Schutzanspruch 9, in welchem direkt auf der Außenwand (20) des Glasbehälters (10) eine Schicht als Haftvermittler aufgebracht ist, die eine bevorzugte radiale Dicke im Bereich zwischen 0 µm und 30 µm aufweist, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 µm und 10 µm und weiter bevorzugt von weniger als 1 µm.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Schutzansprüche, in welchem die Splitterschutzschicht eine radiale Dicke im Bereich von 200-300 µm aufweist.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Schutzansprüche, in welchem die Lichtschutzschicht und/oder die Transportschicht eine radiale Dicke im Bereich von 30-100 µm aufweist.
Der verschließbare Glasbehälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Schutzansprüche, in welchem die metallische Isolationsschicht eine radiale Dicke von ≤ 5 µm, vorzugsweise ≤ 1 µm, aufweist.