DE2810065C2

DE2810065C2 - Gewickelter Körper für Behälter

Info

Publication number: DE2810065C2
Application number: DE2810065A
Authority: DE
Inventors: André Ieper Depuydt; Robert Mariakerke Heiremans
Original assignee: UCB SA
Current assignee: UCB SA
Priority date: 1977-03-08
Filing date: 1978-03-08
Publication date: 1985-09-26
Also published as: EG13731A; SE444138B; DE2810065A1; FR2383091B1; FR2383091A1; JPS6127269B2; AU513529B2; ES467634A1; DK94678A; IT1101986B; MY8200129A; IN148212B; PT67746A; IE780455L; BE864622A; BR7801395A; AU3391378A; NZ186635A; GB1579872A; ZA781326B

Description

Die Erfindung betrifft einen gewickelten Körper für Behälter, insbesondere zur Aufnahme von Getränken, die ein unter Druck stehendes Gas enhalten, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es besteht eine generelle Tendenz, bei Verpackungsbehältern für Flüssigkeiten Glas durch andere Materialien zu ersetzen. Bei »stillen« Getränken, d. h. solchen, die kein unter Druck stehendes Gas enhalten, wird die Gasflasche mehr und mehr durch die leichtere Kunststoffflasche ersetzt, deren Vorteil darin besteht, nach ihrer Benutzung auf den Müll geworfen werden zu können im Gegensatz zu einer Glasflasche, die vom Getränkehcrsteller im Hinblick auf eine Wiederverwendung nach Reinigung üblicherweise zurückgenommen wird. Da die Kosten für Kunststoff ein Mehrfaches derjenigen von Glas ausmachen, ist der Kunststoffflasche, um mit der Glasflasche konkurrieren zu können, die dünnstmögliche Wandstärke gegeben worden; mittels dieses Kunst-

griffs sowie anderer, beispielsweise der Vergrößerung des Fassungsvermögens der Kunststoffflascbe hinsichtlich desjenigen der Glasflasche, sind die Kunststoff/Getränke-Kosten mit den Glas/Getränke-Kosten vergleichbar geworden.

Bei der Aufnahme von Getränken mit unter Druck stehendem Gas, im allgemeinen Kohlensäure CO₂, tritt jedoch ein gänzlich anderes Problem auiL Um den Gasdruck im Inneren der Flasche widerstehen zu können, der mehrere kg/cm² betragen kann, ist es absolut notwendig, die Wandstärke der Kunststoffflasche zu vergrößern. Damit ist diese aber gegenüber eine»· Glasflasche nicht mehr konkurrenzfähig. Darüber hinaus gibt es auch noch weitere Faktoren, die zugunsten von Glas sprechen, wie beispielsweise die bessere Impermeabilität von Glas gegenüber CO₂ an der Innenseite der Flasche und gegenüber Luft an der Außenseite der Flasche im Vergleich zu der überwiegenden Mehrheit der gegenwärtig im Handel erhältlichen Kunststoffe, gar nicht zu sprechen davon, daß Glas ein vollständig ungiftiger Werkstoff ist, was für die Kunststoffe bei weitem noch nicht der Fall ist Diese unterschiedlichen Aspekte des Problems werden in der nachfolgenden Beschreibung weiter ins einzelne gehend in Erwägung gezogen.

Eine andere Verpackungsart, die mit der herkömmlichen Glasverpackung für Getränke mit einem unter Druck stehenden Gas in Konkurrenz getreten ist, ist die zylindrische Metalldose nach Art der für die Konservierung von Fleisch, Gemüsen, Früchten, Milch etc. bereits hinläaglich bekannten Konservendose. Beispielsweise besitzt die zylindrische Metalldose für die Aufnahme von gashaltigen Getränken im allgemeinen ein Fassungsvermögen von etwa 0,25 bis etwa 0,481. Das Verhältnis von Verpackungsgewicht zu Getränkegewicht, das noch unter dem entsprechenden Gewichtsverhältnis für eine Glasflasche'gleichen Fassungsvermögens liegt, ist dennoch erheblich. Ein anderer Nachteil der Metalldose besteht darin, daß sie zum einen entleert und auf den Müll geworfen ein erhebliches Volumen in Anspruch nimmt und andererseits praktisch unzersetzbar ist, was gravierende ökologische Probleme zur Folge hat. Daher besteht die Absicht, Materialien als Metallersatz für die Herstellung dieser Dosenart zu suchen.

Dosen dieser Art sind bereits bekannt Dabei ist das herkömmliche Metall (verzinnter Stahl, Aluminium, etc.) teilweise ersetzt durch nichtmetallische Materialien für die Herstellung des zylindrischen Körpers der Dose. So sind gemäß US-PS 36 87 351 für den zylindrischen Körper vorgesehen a) ein dickes und robustes Band aus Aluminium oder Stahl, das die innere Wand des Körpers bildet, b) eine mittlere Kartonschicht beiderseits mit einer Kleberbeschichtung und c) eine äußere, extrudierte Schicht aus Kunststoff. Gemäß US-PS 39 80 107 sind für die Wand des zylindrischen Körpers vorgesehen a) eine innere Auskleidung bestehend von innen nach außen aus einer Polyesterfolie, einer Polyäthylenkleberschicht, einem Aluminiumband und einer Vinyllackschicht modifiziert mit Polyethylenterephthalat, b) eine äußere Umhüllung aus einem steifen Material bestehend aus zwei durch eine Polyäthylenschicht voneinander getrennten Kartonschichten und c) ein auf die Außenseite der Umhüllung aufgeklebtes Papieretikett Diese Dosen, die das Verhältnis von Verpackungsgewicht zu Getränkegewicht verbessern, verfügen jedoch immer noch über ein metallisches Band, wodurch das Problem der Umweltverschmutzung nicht vollständig gelöst wird. Es ist jedoch zu beachten, daß das bis jetzt bei diesen Dosen verwendete metallische Band, sei es vollständig metallisch oder sei es nur teilweise metallisch, eine mehrfach bedeutungsvolle Rolle spielt, es bildet nämlich eine dichte Barriere, die den Durchtritt von Gasen und Flüssigkeiten durch die Behälterwand hindurch verhindert, und verleiht diesem Verpackungstyp die notwendigen Eigenschaften der mechanischen Festigkeit.

Das Ideal würde selbstverständlich darin bestehen, daß der zylindrische Körper der Dose vollständig aus einem Material anders als Metall besteht, das vollständig abbaubar wäre durch Veraschung oder mit Hilfe atmosphärischer Agenzien, wodurch das Verschmutzungsproblem vollständig gelöst würde. Es würden somit als Rests lediglich die metallischen Deckel verbleiben, die den Boden und die Abdeckung des Behälters bilden und die nur einen vernachlässigbaren Anteil der Dose in ihrer Gesamtheit darstellen, und zwar sowohl im Hinblick auf das Gewicht als auch das Volumen; im vorliegenden Fall könnten diese Deckel sogar aus Kunststoff bestehen; wodurch das Verschmutzungsproblem vollständig gelöst würde.

Die Schwierigkeit besteht jedoch darin, einen Werkstoff zu finden, der die bisher für den zylindrischen Dosenkörper verwendeten metallischen Bänder vollständig zu ersetzen vermag. Dieser Werkstoff sollte den nachfolgend angegebenen Anforderungen Genüge leisten:

(1) Er sollte vollständig giftfrei sein, d. h. physiologisch annehmbar sein,

(2) er sollte organoleptisch neutral sein, um die geschmacklichen Eigenschaften des verpackten gashaltigen Getränks nicht zu verändern,

(3) er sollte ausreichend impermeabel sein für Gase, insbesondere für Sauerstoff, für Kohlensäure und für Wasserdampf, damit das aufgenommene Getränk seine ursprünglichen Eigenschaften während mindestens eines J ahres vollständig konserviert beibehält,

(4) er sollte dem Innendruck der Gase widerstehen können, der 10 kg/cm² bei nichtpasteurisierten Getränken in ihrer Verpackung und 15 kg/cm² für pasteurisierte Getränke erreichen kann,

(5) er sollte der Pasteurisierungstemperatur widerstehen können, die in der Größenordnung von 70° C liegt,

(6) er sollte kriech- und fließfest sein, damit die Dose ihr Volumen nicht vergrößert, was zu einem CÖ2-Verlust in dem Getränk infolge Entspannung und damit zu einer organoleptischen Veränderung führen würde,

(7) er sollte widerstehen können einem Stoß, einer Stauchung und einem Platzen im Laufe der Lagerung und des Transports,

(8) er sollte eine Dicke so gering wie möglich besitzen, urr so gleichzeitig ein Verhältnis zwischen Verpakkungsgewicht und Getränkegewicht so gering wie möglich zu besitzen, den Gestehungspreis der Verpakkung zu senken und Wärmeaustauschvorgänge im Laufe einer Pasteurisation zu ermöglichen,

(9) er sollte im Wege der üblichen Drucktechniken bedruckbar sein,

f 10) er sollte veraschbar oder zersetzbar sein unter der Einwirkung atmosphärischer Agenzien nach der Ver-

wendung, ohne daß giftige Dämpfe oder Gase in die Umgebung freigesetzt werden.

Die systematische Überprüfung der Eigenschaften von Kunststoffen im allgemeinen zeigt, daß es keine gleichzeitige vollständige Erfüllung aller oben angegebenen Forderungen gibt. Es ist somit zur Lösung der ins Auge gefaßten Aufgabe des vollständigen Ersatzes metallischer Bänder durch Kunststoffe notwendig, mehrere Arten derselben derart auszuwählen, daß durch ihre gleichzeitige Verwendung ein zusammengesetztes Material erreicht wird, das die oben angegebenen Forderungen in ihrer Gesamtheit erfüllt Unter der Voraussetzung, daß diese Auswahl möglich ist, müssen darüber hinaus die ausgewählten Kunststoffe gegenseitig kompatibel sein. In negativer Hinsicht stellt sich somit das Problem, diese Kunststoffe gegenseitig kompatibel zu machen mittels eines Kunstgriffs, der noch zu finden verbleibt. Darüber hinaus muß die Reihenfolge, in der diese verschiedenen Kunststoffe übereinander in der zylindrischen Dosenwand anzuordnen sind, noch streng festgelegt werden. Ferner dürfen die kritische Dicke bzw. Stärke jeder dieser Kunststoffe zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften und gleichfalls die Gesamtdicke der Wand des so erreichten zylindrischen Dosenkörpers nicht groß sein im Hinblick darauf, daß die Kosten dieses zusammengesetzten Materials unzulässig hoch ansteigen. Unter einem

is weiteren Aspekt ist es notwendig, daß dieses zusammengesetzte Material in herkömmlichen Maschinen zur Herstellung zylindrischer Körper verarbeitet werden kann, um in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht untragbare Investitionskosten zu vermeiden. Aus dem gleichen Gesichtspunkt ist es notwending, daß der so erreichte zylindrische Körper ohne besondere Schwierigkeiten mit Hilfe von Boden- und Abschlußdeckeln auf üblichen hierzu vorgesehenen Maschinen verschlossen werden kann. Schließlich ist es unter der Voraussetzung, daß die beiden vorstehend angegebenen Bedingungen hinsichtlich der Anlagen zur Herstellung der Dose erfüllt sind, noch notwendig, daß die so herzustellende Dose von dem Hersteller gashaltiger Getränke auf herkömmlichen Dosenfüllanlagen bzw. -maschinen verwendet werden kann. Es ist also erkennbar, daß das ins Auge gefaßte Ziel auf eine erhebliche Anzahl von Schwierigkeiten bei seiner Realisierung stößt, was die Erklärung dafür ist, daß derzeit keine Flaschen zur Aufnahme gashaltiger Getränke bekannt sind, deren zylindrischer Körper vollständig aus einem oder mehreren Kunststoffen besteht bei somit vollständigem Fehlen herkömmlicher Materialien, wie beispielsweise von Metallen, Karton, Textilien, etc.

Ein gewickelter Behälterkörper der eingangs bezeichneten Gattung ist aus der bereits erwähnten US-PS 39 80 107 bekannt. Zur Herstellung diese« gewickelten Körpers werden Bänder der einzelnen oben ebenfalls bereits bezeichneten Komponenten des nach dem Wickeln insgesamt mehrschichtigen Gesamtmaterials einzeln nacheinander auf einen Dorn aufgewickelt. Eine wesentliche Materialkomponente besteht dabei in dem vorgesehenen Aluminiumband, demzufolge aus dem gewickelten Körper hergestellte Behälter keineswegs alle Forderungen erfüllen, die an einen Glasersatzkörper gestellt werden.

Aus der GB-PS 9 97 955 ist eine thermoplastische Polymerisatfolie bekannt, die an einer Oberfläche eine zweilagige Beschichtung aufweist. Die untere Beschichtungslage besteht dabei aus einem Copolymerisat er-

reicht durch Copolymcrisieren von bis zu 50% Vinylidenchlorid, 40—90% Alkylacrylat und 10—30% Acrylnitril, jeweils in Gewichtsprozent. Die Oberlage der Beschichtung besteht aus einem Copolymerisat erreicht durch Copolymerisieren von 80—97% Vinylidenchlorid und 3—20% mindestens eines weiteren hiermit copolymerisierbaren olefinen Monomer, vorzugsweise Alkylacrylat. Die andere Oberfläche der Folie ist einlagig beschichtet, und zwar mit dem Material der Beschichtungsoberlage der anderen Oberfläche. Diese also insgesamt mehrschichtige Folie soll insbesondere zur Herstellung von Beuteln, Behältern und ähnlichen Verpackungen dienen, wobei der Zweck der Beschichtungen darin besteht, bestimmte Eigenschaften der eigentlichen Folie zu verbessern, beispielsweise die Heißsiegelbarkeit zu verbessern und gleichzeitig die Tendenz zum Anhaften an Heißsiegelungswerkzeugen zu reduzieren. Es ist zwar gleichzeitig eine gewisse Impermeabilität gegenüber Gasen und Wasserdampf erreicht, jedoch handelt es sich insgesamt um ein Mehrschichtlaminat das nach entsprechender Verarbeitung zu Behältern diese nicht geeignet machen würde für die Aufnahme von unter einem inneren Gasdruck stehenden Getränken.

Schließlich ist aus der DE-OS 16 29 360 eine Verpackungsfolie in der Form einer Mehrschichtfolie bekannt, wobei ein harzartiges Polyolefin für die äußeren Schichten zu jeder Seite einer harzartigen inneren Sperrschicht und zwischen diesen eine transparente Klebstoffschicht vorgesehen sind. Die Klebstoffschicht besteht dabei

beispielweise aus chloriertem Polyäthylen, Polyvinylchlorid oder einem Copolymeren aus Äthylen mit Vinylacetat Isobutylacrylat oder Äthylacrylat während für die harzartige Polyolefmschicht beispielsweise Polyäthylen und Polypropylen, aber auch Copolymere von Vinylidenchlorid mii mindestens einem weiteren olefinisch ungesättigten und hiermit copolymerisierbaren Monomeren Verwendung finden. Diese bekannte Laminatfolie zeigt jedoch infolge ihres Detailaufbaus keine Impermeabilität insbesondere im Hinblick auf Sauerstoff und CO₂, die sie geeignet erscheinen lassen würde, aus ihr Behälter zur Aufnahme von unter innerem Gasdruck stehenden Getränken herzustellen. Der Aufbau dieser bekannten Mehrschichtfolie ist aber darüber hinaus ein solcher, bei dem keine Maßnahmen vorgesehen sind, in deren Folge die Folie dem Druck eines Gases widerstehen könnte, der im Inneren aus ihr hergestellter Aufnahmebehälter herrscht
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs hinsichtlich seiner Gattung bezeichneten gewickelten Körper für Behälter zur \ufnahme von Getränken, die ein unter Druck stehendes Gas enthalten, so auszubilden, daß ausschließlich Kunststoffe, nicht aber Glas oder Metall, Verwendung Finden, dennoch aber alle oben im Einzelnen angegebenen Forderungen an einen aus einem solchen gewickelten Körper herzustellenden Behälter von diesem erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Erfindungsgemäß muß das in der Form des Elements a verwendete synthetische oder halbsynthetische Polymerisat eine Sauerstoffpermeabilität kleiner als 6 χ 10~¹³ ml · cm/cm² - see · cm Quecksilbersäule bei 25° C und 0% relativer Luftfeuchtigkeit besitzen. Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß der atmosphärische

Sauerstoff mit den in dem Behälter aufgenommenen und unter Druck stehenden Getränken nicht in Berührung treten kann, und zwar unter Beachtung der wohl bekannten negativen Einwirkung von Sauerstoff auf die Konservierung und die organoleptischen Qualitäten von Getränken, wie beispielsweise Bier, Limonaden, etc. Die Barriere-Eigenschaften gegenüber Sauerstoff schwanken von Polymerisat zu Polymerisat erheblich. Es ist somit notwendig, eine Auswahl unter denjenigen Polymerisaten zu treffen, die die wirksamsten sind und deren Sauerstoffpermeabilität kleiner als der oben angegebene Wert ist weil es ansonsten notwendig wäre, bei dem Behälter solche Dicken des Elements a zu verwenden, daß diese Verpackungsart zu kostspielig und in ihrer Funktion ungeeignet wäre. Daher werden in bevorzugter Weise für das Element a ausgewählt der Polyvinylalkohol und die Copolymerisate mit mindestens 70 Gew.-°/o Vinylalkoholeinheiten, die regenerierte Zellulose, das Polyacrylnitril und das Polymethacrylnitril sowie die Copolymerisate mit mindestens 65 Gew.-% Acrylnitril oder Methacrylnitril und die Copolymerisate von Vinylidenchlorid mit mindestens 85 Gew.-% Vinylidenchlorideinheiten, deren Sauerstoff permeabilität in der Reihenfolge ihrer Größe folgende ist:

Sauerstoffpermeabilität
(ml · cm/cm² ■ see · cm
Hg-Säule bei 25⁰C und 0%
relativer Luftfeuchtigkeit)

Polyvinylalkohol

Copolymerisate von Vinylalkohol regenerierte Zellulose Polymethacrylnitril
Copolymerisate von Methacrylnitril Copolymerisate von Vinylidenchlorid

etwa

etwa
etwa
etwa

6,24 χ 10-"
1,5 χ 10-'⁴
8,94 χ ΙΟ"¹⁴
2,2 χ 10-'⁴
5 χ ΙΟ-"
2-5 χ ΙΟ-"

Beispiele für Copolymerisate von Vinylalkohol sind diejenigen mit höchstens 30 Gew.-% Äthylen, Vinylacetat, etc.

Beispiele für Copolymerisate von Acrylnitril und Copolymerisate von Methacrylnitril sind diejenigen mit höchstens 35 Gew.-°/o Styrol, Methylmethacrylat, Butadien, etc.

Beispiele für Copolymerisate von Vinylidenchlorid sind diejenigen mit höchstens 15Gew.-% Acrylnitril, Methylmethacrylat, Itaconsäure, etc.

Unter den für das Element a verwendeten Polymerisaten werden ganz besonders bevorzugt der Polyvinylalkohol, die Copolymerisate von Vinylalkohol und die regenerierte Zellulose, insbesondere der Polyvinylalkohol, wobei für diese besondere Auswahl nicht nur dem Faktor der Sauerstoffimpermeabilität Rechnung getragen wird, sondern anderweitigen Erwägungen wie der physiologischen Unschädlichkeit, den mechanischen Eigenschaften, unter anderem dem Widerstandsvermögen gegen Zug und Kriechen bzw. Fließen etc.

Die für das Element a verwendeten Polymerisate sind im Handel in der Form von Folien mit unterschiedlichen Dicken erhältlich. Diese Folien können gegebenenfalls biaxial orientiert sein.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Polymerisate, wie beispielsweise der Polyvinylalkohol, die regenerierte Zellulose, das Polymethacrylnitril, empfindlich gegenüber Feuchtigkeit bei gleichzeitigem Abfall der Barriere-Eigenschaften gegenüber Sauerstoff für eine zunehmende Feuchtigkeitsabsorbtion sind, vertreiben bestimmte Hersteller diese Folienarten in Ausstattung mit einer dünneren polymeren Beschichtung, die eine Feuchtigkeitsbarriere bildet, beispielsweise mit einer Polyvinylidenchloridbeschichtung. Es ist selbstverständlich, daß diese beschichteten Folien ganz offensichtlich auch für das Element a verwendet werden können.

In Abhängigkeit von den besonderen Barriere-Eigenschaften gegenüber Sauerstoff der für das Element a verwendbaren polymeren Folien können eine oder mehrere dieser Folien für die Herstellung des zylindrischen Körpers verwendet werden.

Es ist zu beachten, daß das Element a gleichzeitig als impermeable Barriere für CO2 wirkt, das von dem unter Druck stehenden Getränk freigegeben wird, das seinerseits im Inneren des Behälters aufgenommen ist Das Kriterium der von dem Element a geforderten Sauerstoffpermeabilität die nämlich kleiner als 6 χ 10" ml · cm/cm² ■ see - ct. Quecksilbersäule sein muß. reicht aus, gleichzeitig in umgekehrter Richtung den Durchtritt von CO₂ zur freien Luft hin durch die Wand des Körpers hindurch zu verhindern.

Das Element b besteht aus einer Vielzahl von Polyesterfolien, wozu gehört das Polyester als Polykondensationsprodukt der Terephthalsäure mit AlkylenglycoL wie beispielweise Äthylenglycol, Butylenglycol, 1,4-Cyclohexylendimethanol, etc, wobei ein kleinerer Anteil der Terephthalsäure des weiteren durch eine andere mehrbasische Karbonsäure ersetzt werden kann. Ein klassisches, jedoch nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel für eine Polyesterfolie ist Mylar von E. I. Dupont de Nemour & Co. In bevorzugter Weise besteht die Polyesterfolie aus biaxial orientiertem Polyethylenterephthalat, dessen mechanische Eigenschaften denjenigen der entsprechenden nichtorientierten Art deutlich überlegen sind. Die Rolle des Elementes b bei dem zylindrischen Körper ist sehr bedeutungsvoll, weil es diesem gleichzeitig die Eigenschaften der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Innendruck der Gase in der Dose, dem Kriechen bzw. Fließen, den Stößen, dem Stauchen und der Wärme und der Festigkeit des zylindrischen Dosenkörpers verleiht Darüber hinaus ist das Polyester vollständig giftfrei und organoieptisch neutral, was seine Verwendung in vorteilhafter Weise (jedoch nicht zwangsläufig) als Innenfolie des zylindrischen Körpers gestattet, die direkt mit dem unter Druck stehenden Getränk in Berührung kommt

Das Element c ist ein organisches, thermoplastisches Klebe- bzw. Bindemittel, dessen Wasserdampfpermeabilität kleiner als 1 χ 1O~¹⁴ g · cm/cm² - see ■ cm Quecksilbersäule bei 38°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit ist Das Element c spielt eine doppelte Rolle, nämlich einerseits zur klebenden Vereinigung der als Herstellungs-

material für den zylindrischen Körper verwendeten Elemente a und b und andererseits zur Bildung einer feuchtigkeitsdichten Barriere, untet Berücksichtigung somit der eventuellen Wasserempfindlichkeit des Bestandteils a wie oben angegeben. Darüber hinaus muß das Element c eine Erweichungstemperatur ausreichend hoch besitzen, daß der zylindrische Körper der Dose der Einwirkung von Wärme widerstehen kann, sei es im Laufe einer Zwischenlagerung oder sei es im Fall der Pasteurisierung des Getränkes, wenn dieses bereits in der Dose enthalten ist. Daher besitzt das Element c in bevorzugter Weise eine Erweichungstemperatur von mindestens 6O⁰C, vorteilhafterweise von mindestens 8O⁰C. Ferner muß das Element c im flüssigen bzw, geschmolzenen Zustand eine Viskosität ausreichend gering besitzen, daß es ohne Schwierigkeiten in Schichten von einigen μΐη Dicke auf den zu verklebenden Elementen a und b verteilt werden kann. Nicht einschränkend zu verstehende ίο Beispiele für das Element c sind die in der angelsächsischen Sprache mit dem Ausdruck »Hot-melt« bezeichneten Kleberkompositionen, die über einen oder mehrere von drei Bestandteilen I), II) und III) verfügen:

(I) Ein synthetisches Polymerisat ausgewählt aus Polyäthylen, Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisat Äthylen/ Propylen/Dien/Terpolymerisat, Polyisobutylen, Polypropylen, Polyamid, Polyes··?"·.
(II) ein natürliches oder synthetisches Klebeharz mit geringem Molekulargewicht, wie beispielsweise Polyterpen, phenolische Terpene, Terpen-Urethan-Harze, Phenolharze, natürliches oder modifiziertes Colophoni-

um, Copolymerisatharze von Styrol;
(III) ein wasserabweisendes Wachs wie die Paraffine und die mikrokristallinen Wachse, in bevorzugter Weise letztere,

wobei das Vorhandensein des Bestandteils HI) in dem Element c obligatorisch ist.

Die Bestandteile I), II) und IH) werden nach Art und Gewicht derart ausgewählt, daß die oben für das Element c geforderten Eigenschaften erfüllt werden. Es werden verschiedene nicht einschränkend zu verstehende Kompositionen für das Element c in den Beispielen angegeben, die die vorliegende Erfindung erläutern.

Die weiter oben beschriebenen Elemente a, b und c sind wesentliche und unabdingbare Rkmente für die Herstellung des zylindrischen Körpers des Behälters. Jedoch ist es aus bestimmten Gründen, wie beispielweise wegen der Senkung der Kosten des Behälters, der Suche nach dekorativen Wirkungen, der momentanen Verdünnung eines oder der beiden Elemente a und b möglich, gänzlich im Rahmen der Erfindung verbleibend des weiteren mindestens ein Element d zu verwenden, das mindestens eine organische, polymere Fclie anders als die Folien a und b ist Beispiele für das Element d sind verschiedene Folien eines organischen Polymerisats, die gegenwärtig auf dem Verpackungssektor verwendet werden und wofür keinesfalls einschränkend zu verstehen genannt werden können eine vorzugsweise biorientierte Polypropylen-Folie, ein vollständig oder teilweise aus synthetischen Fasern hergestelltes Papier und insbesondere eine unter der angelsächsischen Bezeichnung »spun-bonded« bekannte Folie etc.

Wenn für die Herstellung des zylindrischen Körpers das Element d einfach zusätzlich zu den Eiemenien a, b und c vorgesehen wird, gibt es keine besonderen Probleme, da die Elemente a, b und c allein die angegebenen Erfordernisse für den zylindrischen Körper des Behälters erfüllen. Wenn das Element d dagegen teilweise das Element b ersetzt, muß es von solcher Art und in einer solchen Menge verwendet werden, daß der zylindrische Körper dieselben mechanischen Eigenschaften besitzt wie in dem Fall, in dem das Element b in Abwesenheit des Elements d verwendet wird, wobei die mechanischen Eigenschaften in hauptsächlicher Reihenfolge sind das Widerstandsvermögen gegenüber dem Innendruck von Gasen des mit unter Druck stehendem Getränk gefüllten Behälters, das Widerstandsvermögen gegen Kriechen bzw. Fließen, gegen Stöße, gegen Stauchen, gegen Wärme und die Festigkeit bzw. Steifigkeit
Wie vorstehend angegeben sind die Elemente a, b und c und gegebenenfalls d derart zusammengefügt, daß der zylindrische Körper des Behälters eine spiralförmige oder gewickelte Struktur besitzt Die Technik der Herstellung des rohrförmigen Körpers durch Spiralwickeln, die in der Herstellung eines rohrförmigen Körpers durch Mitnahme von mehreren fortlaufenden, schraubenförmig übereinander auf einem Dorn aufgewickelten Bändern besteht, ist an sich bekannt und insbesondere in der Patentliteratur beschrieben (US-PS 39 80107, US-PS 36 87 351, US-PS 39 60 624, US-PS 35 24 779, GB-PS 1432 788). Jedes einzeln betrachtete Folienband wird

schraubenförmig auf dem Dorn aufgewickelt, wobei seine Ränder in gegenseitiger Anlage oder Überlappung stehen. Die verschiedenen den zylindrischen Körper bildenden Bänder sind übereinander schraubenförmig angeordnet, wobei die Bänder untereinander in Längsrichtung des Doms gesehen schräg angeordnet sind, damit die Verbindungen bzw. Anschlüsse jedes Bandes durch dasjenige Band abgedeckt sind, das direkt über ihm angeordnet ist, wodurch somit die Dichtigkeit gewährleistet ist Das Element c wird zur Verklebung der Bänder untereinander verwendet

Bei der aufgewickelten Gestaltung bzw. Herstellung des zylindrischen Körpers sind die die Bestandteile bildenden Folienbänder diskontinuierliche Bänder, und diese besitzen als Breite etwa das Einfache bis Mehrfache (im Falle des Abschneiden) der Höhe des herzustellenden zylindrischen Körpers. Das erste Band wird auf dem Dorn einmal oder mehrmals auf sich selbst aufgewickelt; dann wird das zweite Band auf oder mit dem ersten Band aufgewickelt; dann wird das dritte Band auf oder mit dem zweiten Band aufgewickelt, etc. Dies alles unter Abdeckung der Verbindung bzw. des Anschlusses jedes Bandes durch das nachfolgende Band zur Gewährleistung der Dichtigkeit Jetzt wird des weiteren das Element c zur Verklebung der verschiedenen Bänder verwendet Gewickelte Gebilde sind unter anderem in der US-PS 35 24 779 angesprochen. Es ist zu beachten, daß in den oben im Hinblick auf Beispiele spiralförmiger oder gewickelter Gebilde angegebenen PS'en Kombinationen von Materialien verwendet werden, die sich von der erfindungsgemäßen Kombination der Elemente a, b und c unterscheiden.

Wie oben bereits angegeben ist das Element c in bevorzugter Weise eine als »hot-melt« bezeichnete Kleberkombination. Die Aufbringung des Elements c auf den Folien des Elements a und/oder b läßt sich in bevorzugter

Weise unmittelbar vor der Bildung des zylindrischen Körpers durch Spiralwicklung auf dem Dorn ausführen. Diese Aufbringungstechnik für eine »hot-melt«-Komposition ist ausführlich in den nachfolgend angegebenen Artikeln beschrieben: Wendell T. Kopp, Hot Melt Equipment, Package Priming and Diecutting, September 1974, Seiten 10,11,92,94,95 sowie Oktober 1974, Seiten 12 bis 14.

Bei dem zylindrischen Körper ist die Stellung bzw. Anordnung der Elemente a, b, c und gegebenenfalls d streng bestimmt. Wie oben angegeben ist jede Folie des Elements a sowohl von der Außenfläche als auch von der Innenfläche des zylindrischen Körpers getrennt gehalten, und zwar mit Hilfe mindestens einer Folie des Elements b und mindestens einer Schicht des Elements c. Wenn bzw. da das Element c gleichzeitig eine Barriere gegen Feuchtigkeit ist, ist jede Folie des Elements a folglich vollständig gegen Feuchtigkeit geschützt, die von der äußeren Atmosphäre stammen könnte, und gegen Feuchtigkeit auch von der Flüssigkeit des im Inneren des zylindrischen Behälterkörpers unter Druck stehenden Getränks.

Bei ausschließlicher Verwendung von Elementen a, b und c für die Herstellung des zylindrischen Körpers sind sowohl dessen Außenfläche als auch dessen Innenfläche stets mittels einer Folie des Elements b aufgebaut, das unter Zuhilfenahme des Elements c entweder an einer oder mehreren weiteren inneren Folien des Elements b und/oder einer oder mehreren inneren Folien des Elements a angeklebt ist

Bei Verwendung des fakultativen Elements d über die obligatorischen Elemente a, b und c hinausgehend kann das fakultative Element d eine beliebige Stellung am Inneren der Wand des zylindrischen Körpers oder am Äußeren derselben einnehmen. Ist das fakultative Element d jedoch ein physiologisch und organoleptisch akzeptables, organisches Polymerisat, so kann es auch die Innenfläche des zylindrischen Körpers bilden, die direkt mit dem unter Druck stehenden Getränk in Berührung steht.

Ein wichtiger Faktor für den zylindrischen Körper ist die Dicke bzw. Stärke seiner Wand, da sie gleichzeitig die Bedingung für die oberen Grenzen der Dicke der Elemente a, b, c und gegebenenfalls d ist Die Wandstärke muß ausreichen, die von dem mittels des zylindrischen Körpers hergestellten Behälter geforderte Haltbarkeit zu gewährleisten, indem gleichzeitig eine vollständige Konservierung des unter Druck stehenden Getränks gewährleistet wird während einer Zeitspanne von mindestens einem Jahr. Andererseits darf die Wandstärke nicht so groß sein, daß der Vorteil des geringen spezifischen Gewichts der Kunststoffe im allgemeinen verloren geht und das Gewicht und die Kosten dieser Verpackungsart übermäßig erhöht werden. Daher liegt die Wandstärke des zylindrischen Körpers im allgemeinen zwischen 85 und 770 μιη, vorzugsweise zwischen 100 und 400 μπι.

Die Dicke des Elements a bei dem zylindrischen Körper ist abhängig von ihrem ImpermeabilitätsgraJ gegenüber Sauerstoff. Je größer diese Impermeabilität ist, desto geringer kann die Dicke des Elements a sein. Folglich kann das Element a aus einer oder mehreren Folien gebildet sein, insbesondere in Abhängigkeit von den im Handel zur Verfügung stehenden Dicken der Folien des Elements a. Die Gesamtdicke des Elements a, das aus einer oder mehreren Folien besteht, liegt im allgemeinen im Bereich von 10 bis 250 μπι. Bei dem besonders bevorzugten Fall der Verwendung von Polyvinylalkohol oder seinen Copolymerisaten liegt im Hinblick auf das Element a die Dicke der Schicht vorzugsweise zwischen 10 und 80 μπι.

Die Dicke des Elements b bei dem zylindrischen Körper ist eine Funktion der von dem Verpackungsbehälter geforderten mechanischen Eigenschaften. Das Element b besteht aus mindestens zwei jede Seite des Elements a schützenden Folien, wobei die Anzahl dieser Folien des Elements b ebenfalls eine Funktion der im Handel zur Verfügung stehenden Dicken der Folie b ist Die Gesamtdicke des Elements b, das aus zwei oder mehreren Folien besteht, liegt im allgemeinen im Bereich von 35 bis 250 μπι, vorzugsweise 35 bis 180 μιη.

Die Dicke des Elements c bei dem zylindrischen Körper muß ausreichen, gleichzeitig eine gute gegenseitige Verklebung der Folien der Elemente a und/oder b zu gewährleisten und eine wirkungsvolle Barriere gegen Feuchtigkeit zu bilden, und zwar sowohl auf der Atmosphärenseite als auch auf der Seite des im Inneren der Dose unter Druck stehenden Getränks. Offen erkennbar ist die Anzahl der Schichten des Elements c eine Funktion der zu verklebenden Folien des Elements a und des Elements b, während ihre Gesamtdicke, bedingt durch ihre Impermeabilität gegenüber Feuchtigkeit im allgemeinen im Bereich von 40 bis 70 μπι, vorzugsweise 50 bis 65 μιη. Hegt

Die Dicke des gegebenenfalls bei dem zylindrischen Körper verwendeten Elements d hängt im wesentlichen von seinen mechanischen Eigenschaften und seinen Barriere-Eigenschaften gegenüber Sauerstoff und CO2 ab. Es ist hinreichend bekannt, daß die mechanischen Eigenschaften von Polymerisat zu Polymerisat erheblich schwanken können; daher ist es praktisch unmöglich, eine präzise Grenze für die Dicke des Elements d anzugeben, mit der bei Verwendung eines solchen Elements gearbeitet werden kann. Das wesentliche Kriterium besteht jedoch darin, daß die Dicke des gegebenenfalls verwendeten Elements d weder die mechanischen Eigenschaften noch die Barriere-Eigenschaften gegenüber Sauerstoff und CO2 des zylindrischen Körpers beeinträchtigen kann, die diesem mittels des Elements a verliehen worden sind. Im allgemeinen kann die Dicke des Elements d zwischen 0 und 200 um liegen.

Die Herstellung des Behälters, für den ein zylindrischer Körper und Schießelemente an seinen beiden Enden verwendet werden, läßt sich im Wege üblicher Techniken aus dem Bereich der Abfüllung bzw. Verpackung von unter Druck stehenden Getränken in Dosen ausführen. Die Anordung dieser Elemente auf dem zylindrischen Körper läßt sich folglich in herkömmlichen automatischen Maschinen unter Verwendung von "bekannten Verfahren zur Verklebung, Thermoverschweißung und insbesondere Bördelung ausführen, welch letztgenanntes Verfahren besonders bevorzugt wird für die Aufnahme von unter Druck stehenden gashaltigen Getränken infolge seiner erhöhten Produktionsrate.

Des weiteren steht der zylindrische Körper ohne Schwierigkeiten für verschiedene herkömmliche Dekorationsarten für Dosen zur Aufnahme unter Druck stehender Getränke zur Verfügung. Somit können metallisierte oder nichtmetalfisierte Farben, Lacke, Tinten und Druckmerkmale etc. auf der Rückseite oder Vorderseite der letzten und/oder vorletzten Bänder des zylindrischen Hohlkörpers aufgebracht werden, die aus einer Folie des Elements b und/oder d bestehen. Ferner ist die Aufbringung von Etiketten auf der äußeren Fläche des zylindri-

sehen Körpers im Wege einer üblichen Aufklebung ausführbar.

Die Vorteile des Behälters gegenüber dem Stand der Technik sind erheblich:

— im Unterschied zu herkömmlichen Dosen, die über ein metallisches Band verfügen, besteht der zylindrische Körper gänzlich aus Kunststoffen, die vollständig durch Veraschung zerstört bzw. zersetzt werden können und auch auf die Dauer gesehen unter der Einwirkung atmosphärischer Agenzien, was im Hinblick auf die Ökologie von Vorteil ist;

— im Verhältnis zu herkömmlichen Dosen ist der Behälter deutlich leichter wegen seines gänzlich organischen Körpers. Somit ist das Gewicht (4—7 g) eines zylindrischen Körpers mit einem Volumen von 330 c?n³ sehr viel geringer als dasjenige eines entsprechenden zylindrischen Körpers aus Weißblech (etwa 35 g), aus Aluminium (etwa 13 g) und eines entsprechenden zylindrischen Körpers gemäß US-PS 3687 351 aus Aluminium-Karton (etwa 11,3 g), woraus resultieren eine erhebliche Wirtschaftlichkeit des ersten Materials und ein sehr vorteilhaftes Verhältnis von Totgewicht zu Nutzgewicht;

— im Hinblick auf einen nicht erwarteten Vorteil verfügt der Behälter infolge des verhältnismäßig geringen Gewichts eines zylindrischen Körpers über einen sehr tief liegenden Schwerpunkt, da er nur noch über einen Bodendeckel verfügt, jedenfalls im Augenblick der Füllung mit dem gashaltigen Getränk; dieser sehr tiefliegende Schwerpunkt stellt eine außergewöhnliche Stabilität des Behälters in vertikaler Stellung in den Füllmaschinen sicher, deutlich überlegen derjenigen herkömmlicher Dosen, deren zylindrischer Körper schwerer ist als im Rahmen der vorliegenden Erfindung, was die Erzielung mindestens der gleichen FOI-lungsrate der Dosen mit dem aufzunehmenden Getränk gestattet;

— gegenwärtig werden alle Formen der Verschmutzung und insbesondere der Lärm energisch bekämpft Es ist nun festgestellt worden, daß bei der Herstellung des Körpers und Behälters sowie im Laufe der Füllung desselben mit einem unter Druck stehenden Getränk der Lärm der Maschinen viel weniger intensiv ist als im Falle herkömmlicher Dosen, was zurückzuführen ist auf die akustischen Isoliereigenschaften des für die Herstellung des erfindungsgemäßen Behälters verwendeten Materials bzw. Werkstoffs.

In den Zeichnungen zeigen

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer geschlossenen Dose, deren zylindrischer Körper hergestellt ist im Wege der Technik der Spiralbildung (F i g. 1 A), und eines ohne Abdeckungsdeckel dargestellten zylindrischen Körpers, der im Wege der Technik des gewickelten Aufrollens (F i g. 1 B) hergestellt ist,
F i g. 2 einen Längsschnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1 A,

F i g. 3 und 4 Varianten der Verbindungsanschlüsse gemäß F i g. 2 hergestellt im Laufe der Ausführung der Spiralbildung,

F i g. 5 einen Längsschnitt nach der Linie 5-5 der F i g. 1 B,
F i g. 6 einen Querschnitt nach der Linie 6-6 der F i g. 1 A,

F i g. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 der F i g. 1 B und

F i g. 8 eine Variante des Verbindungsanschlusses der F i g. 7 hergestellt im Wege der Technik des gewickelten Aufrollens.

In den Zeichnungen ist ein Behälter in der Form einer Dose mit einem vertikalen zylindrischen Körper dargestellt, der mittels einer horizontalen Abdeckung und eines ebensolchen Bodens verschlossen ist Es ist hier doch η ^;! stverständlich einzusehen, daß das wesentliche Merkmal in dem vollständig aus Kunststoff bestehenden zylindrischen Körper darin besteht, daß die oberen und unteren Schließelemente beliebige sein können. Somit können diese Schließelemente insbesondere aus einfachen thermisch vergossenen oder verschlossenen Verbindungen bzw. Abschlüssen bestehen. Des weiteren kann der mit dem zylindrischen Körper ausgestattete Behälter für das obere Abschlußelement verfugen über eine beliebige Einrichtung bzw. Ausbildung, die die Abgabe des Inhalts des Behälters in der Form eines Strahls, Aerosols etc. gestattet Mit anderen Worten ausgedrückt kann der unter Verwendung des zylindrischen Körpers aufgebaute Behälter über seine besondere Bestimmung zur Aufnahme von unter Druck stehenden gashaltigen Getränken hinausgehend ebenso gut zur Konservierung bzw. Aufnahme von unter Druck stehenden Flüssigkeiten, Pasten, Suspensionen etc. dienen, und so zwar nicht nur auf dem Nahrungsmittelsektor, sondern auch auf anderen Handelssektoren, zu denen insbesondere der pharmazeutische, der phytopharmazeutische, der kosmetische etc. Bereich gehören. Da darüber hinaus die unter Zuhilfenahme des zylindrischen Körpers aufgebauten Behälter besonders dazu bestimmt und geeignet sind, verhältnismäßig hohen Drücken zu widerstehen, ist es selbstverständlich, daß sie sich um so mehr auch für die Abpackung von unter normalem Druck stehenden Produkten eignen, insbesondere als Behälter für Nahrungsmittel-Konserven, für »stille« Flüssigkeiten, wie beispielsweise nicht gashaltige Getränke, pflanzliche, tierische oder sogar mineralische Öle, nicht unter Druck stehende kapillare Lotion etc.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne daß sie einschränkend zu verstehen wären.

Beispiel 1

Es wird ein zylindrischer Körper für eine Dose wie in F i g. 1 A dargestellt im Wege der an sich bekannten Technik der Spiralbildung bei einem Spiralbildungswinkel von etwa 30° hergestellt. Aus der Darstellung gemäß F i g. 2 ist zu ersehen, daß die Wand des zylindrischen Körpers folgende Zusammensetzung besitzt:

— Schichten A, B, C, E, F und G des Elements b, das aus einer im Handel unter der Bezeichnung Mylar A (du Pont) bekannten biorientierten Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Nominaldicke von 23 μσι besteht,

— eine Schicht D des Elements a, das aus einer biorientierten und mit einem Polyvinylidenchloridlack auf beiden Seiten beschichteten Polyvinylalkoholfolie mit einer Nominaldicke von 15 μηι besteht, wobei die

Folie das von der Firma Unitika unter der Handelsbezeichnung En.olar OV vertriebene Produkt ist,

— Schichten H des Elements cdasaus einem »hot-melt«-K.leber besteht, wobei jede Schicht H eine Dicke von t:twa 10 μπι besitzt

Der als Element c verwertete »hot-melt«-Kleber besitzt folgende Zusammensetzung:

1) 60 Gewichtsteile mikrokristalliner Wachs, Fließpunkt 82⁰C(Be Square 180-185 der Firma Bareco;

30 Gewichtsteile eines Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisats (72/28) mit einer Dichte von von 0353 und einem Schmelzindex von 12 (E VA-508 der Firma Union Carbide); 10 Gewichtsteile Alpha-Methylstyrol/Vinyltohiolharz mit einer Dichte von 1,04 und einem Fließpunkt von jo 120° C (Piccotex 120 der Firma Pennsylvania Industrial Chemical Corporation).

FOr das Element c können des weiteren die beiden nachfolgenden »hot-meltw-Kompositionen verwendet werden:

2) 40 Gewichtsteile Polyäthylenharz mit einem Erweichungspunkt (Kugel und Ring) von 106⁰C, einer Dichte von 0,908 und einer Säurezahl von 5 (Epolene C16 von Eastman Chemical Products); 40 Gewichtsteile von hydriertem mikrokristallinem Wachs, Tropfpunkt gemäß ASTM D 127:76°C (P. Mobilwachs 2360 von Mobil);

20 Gewichtsteile Pentaerythritester von hydriertem Kolophonium, Dichte: 1,07; Erweichungspunkt (Tropfmethode Hercules): 102 -110° C (Pentalyn H von Hercules);

3) 40 Gewichtsteile von amorphem Polypropylenharz, Dichte: 0,86; Erweichungspunkt: 107⁰C (Epolene M 5 W von Eastman Chemical Products);

50 Gewichtsteile mikrokristallines Wachs, Tropfpunkt gemäß ASTM D 127: 87,8°C (Multiwax 195 M von Witco Chemical); 10 Gewichtsteile Terpenharz auf der Basis von Beta-Pinen, Dichte: 0,98; Erweichungspunkt: 135° C (Piccolyte S135 von Pennsylvania Industrial Chemical Corporation).

Beispiel 2 Gemäß F i g. 2 besitzt die Wand des zylindrischen Körpers folgende Zusammensetzung:

— Schichten A, B, F und G des Elements b aus einer biorientierten Polyäthylenterephthalatfolie (Melinex S von ICI) mit einer Nominaldicke von 23 μπι,

— Schichten C, D, E des Elements a einer Folie aus regenerierter Zellulose, die beidseitig mit einer Polyvinylidenchoridschicht (Folie 340 XS von UCB — Sidac) lackiert ist, mit einem Gewicht von 34 g/m², mit einer Dicke von etwa 21 μηι,

— Schichten H des Elements c aus dem in Beispiel 1 unter 2) angegebenen »hot-melt«-Kleber, wobei jede Schicht H eine Dicke von etwa 10 μπι besitzt

Beispiel 3
Gemäß F i g. 2 besteht die Wand des zylindrischen Körpers aus folgender Zusammensetzung:

— Schichten A, B, C, E, F und G des Elements b aus einer biorientierten Polyäthylenterephthalatfolie (Terphane H der Cellophane Francaise), nominale Dicke 23 μπι,

— eine Schicht D des Elements a aus einem vollständig verseiften Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisat 25/75, Fließpunkt 180⁰C; Einfrierpunkt: 74°C, Schmelzindex: 1,1 (Eval von Kuraray), Nominaldicke von 25 μηι,

— Schichten H des Elements c aus einem in Beispiel 1 unter 3) angegebenen »hot-melt«-Kleber, wobei jede Schicht H eine Dicke von etwa 10 μπι besitzt.

Beispiel 4
Gemäß Darstellung in F i g. 2 besitzt die Wand des zylindrischen Körpers folgende Zusammensetzung:

— Schichten A und G des Elements b aus einer biorientierten Polyesterfolie (Mylar A von du Pont), nominale Dicke 23 μπι,

— eine Schicht D des Elements a aus einer biorientierten Polyvinylalkohol-Folie beschichtet auf beiden Seiten mit einer Polyvinylidenchloridschicht (Emblar OV von Unitika), nominale Dicke 15 μίτι,

— Schichten B, C, E und F des Elements d aus biorientierter Polypropylen-Folie, Dichte 0,91 (Propafilm O von ICI), nominale Dicke 25 μπι,

— Schichten H des Elements c aus dem in Beispiel 1 unter 1) angegebenen »hot-melt«-Kleber. wobei jede Schi, lit H eine Dicke von etwa 10 μΐη besitzt.

Es folgt jetzl eine Übersicht über Eigenschaften von Verpackungsdosen hergestellt unter Verwendung eines zylindrischen Körpers mit der in den obigen Beispielen 1 bis 4 angegebenen Zusammensetzung. Zur Ermöglichung eines Vergleichs besitzen alle diese Dosen einen Durchmesser von 6,3 cm und eine Höhe von 12 cm.

Die Innendrücke, den die Dosen aufnehmen können, folgen der nachfolgenden Gleichung:

wobei S — Grenze der elastischen Dehnung (in kg/cm²),
P= Innendruck (in kg/cm²),

D — Durchmesser der Dose (in cm), d — Dicke der Wand (in cm)
bedeuten.

Der maximale tolerierbare Innendruck bei 70°C (Pasteurisierungstemperatur) für einen unter einem Winkel jo von 30° spiralförmig gestalteten Körper ist wiedergegeben durch die nachfolgende Gleichung, wobei der durch Messung für jeden zylindrischen Körper d^r Beispiele 1 bis 4 erhaltene Wert von Sbekannt ist:

Zur Erläuterung wird folgendes Beispiel gegeben, bei dem die Grenze der elastischen Dehnung des spiralförmig gestalteten Körpers des Beispiels 1, der eine Dicke von 0,0213 cm besitzt, bei 1800 kg/cm² liegt, was dafür kennzeichnend ist, daß der tolerierbare Maximaldruck bei 70° C (Pasteurisierungstemperatur) liegt bei:

ρ 2xdx5 _ _ ^ ^^

_ *2xdx* S	Grenze der elastischen Dehnung bei 70"C kg/cm*	Dicke der Wand max. Druck in um kg/cm²	12,17 8,19 11,23 932	COrGehalt des Getränks g/Liter
	1800 1200 1600 1400	213 215 223 221		8 6 7,5 6,5


' ~ D Man erhält somit Ergebnisse, die in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben sind:
Zusammensetzung
Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4

Dieser Druck entspricht demjenigen eines kohlensäureversetzten Getränkes mit einem CO2-Gehalt von 8 g/Liter.

Beispiel 5

Dieses Beispiel betrifft einen zylindrischen Körper, dessen Struktur (F i g. 1 B, 5 und 7). Diese Struktur besitzt die folgende Zusammensetzung:

— Schichten A', C, D' und E' des Elements b aus biorientierter Polyesterfolie (Mylar A von du Pont), nominale Dicke 35 μΐη,

— eine Schicht B' des Elements a aus biorientierter Polyvinylalkohol-Folie beschichtet auf beiden Seiten mit einem Lack auf Polyvinylidenchloridbasis (Emblar OV von Unitika), nominale Dicke 15 μηι,

— Schichten H' des Elements c aus dem in Beispiel 1 unter 1) angegebenen »hot-melt«-Kleber, wobei jede Schicht H' eine Dicke von etwa 10 μπι besitzt.

Für eine Dose mit 63 cm Durchmesser und 12 cm Höhe werden folgende Werte erreicht:

— elastische Dehnungsgrenze bei 70° C (kg/cm²): 1800,

— Wandstärke (in μπι): 195,

— Maximaldruck (kg/cm²): 11,14,

- CO₂-Gehalt des Getränks (g/Liter): 7,5.

Beispiel 6

Bei den vorausgehenden Beispielen 1 bis 5 ist durch Berechnung die maximale Leistungsfähigkeit eines zylindrischen Körpers für die Herstellung einer Standarddose mit 6,3 cm Durchmesser und 12 cm Höhe festgesetzt worden.

Ebensogut kann jedoch auch die der Wand zu gebende Dicke in Abhängigkeit von dem potentiellen Druck der abgefüllten Flüssigkeit für einen gegebenen Dosendurchmesser berechnet werden.

Tatsächlich kann die in Beispiel 4 angegebene mathematische Gleichung auch geschrieben werden als:

. P- D

wobei d — Dicke der Wand in cm,

P » Innendruck in kg/cm², D = Durchmesser der Dose in cm,

S = elastische Dehnungsgrenze in kg/cm² bedeuten.

Es ergibt sich aus dieser Gleichung, daß der Wert der Wandstärke (d) vergrößert werden muß, wenn der Dosendurchmesser (D) und/oder de» im Inneren der Dose herrschende Druck (P) vergrößert wird.

Der Druck (P) im Inneren der Dose ist eine Funktion des Gehaltes an gelöstem Gas der in der Dose aufgenommenen Flüssigkeit und ebenfalls der Temperatur, der die Flüssigkeit im Inneren der Dose ausgesetzt sein muß. Beispielsweise enthält ein Bier normalerweise etwa 5 g COz/Iiter. Wenn die dieses Bier enthaltende Dose einer Pasteurisierung nicht ausgesetzt werden muß, erreicht der Innendruck (P) einen Maximalwert von etwa 4 kg/cm² für eine maximale Lagerungstemperatur von 40° C Wenn dagegen die dieses Bier enthaltende Dose einer Pasteurisierung ausgesetzt werden soll, kann dies zu einer maximalen Temperatur von etwa 70° C und zu einem maximalen Innendruck (P) von etwa 7 kg/cm² führen. Die Wandstärke des zylindrischen Dosenkörpers könnte somit im ersten Fall kleiner als im zweiten Fall sein. In den Beispielen 6.1 bis 6.5 werden folgende Abkürzungen verwendet:

Emblar OV = biorientierte Polyvinylalkohol-Folie (siehe Beispiel 1) (Element a). PAN = Polyacrylnitrilfolie /Barex 210 von Lonza) erhalten ausgehend von einem Harz mit

70 Gew.-% eines Acrylnitril/Methylacrylat-Copolymerisat (80/20) und 30 Gew.-% eines elastomeren Acrylnitril/Butadien-Cöpolymerisates (40/60).

Saran = Folie erhalten ausgehend von einem Vinylidenchlorid/Vinylchlorid/Acrylnitril-Copolymeri-

sat (85/13/2) vertrieben von Dow (Element a).

PETP = Biorientierte Polyethylenterephthalat-Folie Mylar von du Pont (Element b). Hot melt = Der in Beispiel 1 unter 1) angegebene Kleber (Elemente).

Tyvek 1073 = Blatt aus »spun-bonded« synthetischem Papier bestehend aus Polyäthylenfasern hoher Dichte von du Pont (Element d).

Beispiel 6.1

Bedingungen: Bier mit 5 g QVLiter (P_m„ »·■ 4 kg/cm²) keine Pasteurisierung Dosendurchmesser 40 mm PETP mit einer elastischen Dehnungsgrenze von 1870 kg/cm² bei 40⁰C.

Für das PETP: d = = = etwa 0,0043 cm oder 43 μηι.

Der zylindrische Körper ist im Wege der Spiralbildung hergestellt, indem als Barrierelage eine Emblar OV-Folie mit 15 μπι (Element &), PETP-Folien mit 12 μπι (Element b) und »Hot-melt«-Schichten mit 12,5 μπι (Element c) verwendet worden sind. Es ist somit notwendig, vier Schichten des Elements b zu verwenden (4 χ 12 = 48μιη).

Da bzw. wenn aber die Folie des Elements a mit 15 μπι bessere mechanische Eigenschaften besitzt als das Element b mit 12 μιτι, kann ins Auge gefaßt werden, lediglich drei Schichten des Elements b anstelle von vier Schichten zu verwenden. Es ist jedoch zu beachten, daß bei der Rand an Rand liegenden Spiralbildungstechnik die äußere Lage keinen Beitrag zu den mechanischen Eigenschaften leistet; diese Bedingungen machen schließlich vier PETP-Lagen bzw. -Schichten mit 12 μπι erforderlich.

Die Wand des zylindrischen Körpers verfügt somit von innen nach außen gesehen über die nachfolgend angegebenen Lagen:

P	1. PETP	12 μπι
	2. hot-melt	12,5 μιτι
I. ■■■	3. PETP	12 μιτι
fe	4. hot-melt	12,5μΐη
Ρ'	5. Emblar OV	15 μιτι
!ΐ	6. hot-melt	12,5 μπι
	7. PETP	12 μιτι
Γ-..;.-	8. hot-melt	12,5 μιτι
s'.;	9. PETP	12 μπι

somit also über neun Schichten mit einer Wandstärke des zylindrischen Körpers von 113 μπι.

Beispiel 6.2

Bedingungen: Bier mit 5 g CO₂/Liter (P_max = 4 kg/cm²) keine Pasteurisierung Dosen.durchmesser 40 mm PETP mit einer elastischen Dehnungsgrenze von 1870 kg/cm² bei 40°C.

60 65

1.	PETP	12 μπι
2.	hot-melt	17,5 μΐη
3.	PETP	12 μπι
4.	hot-melt	17,5 μίτι
5.	Emblar OV	15μΐη
6.	hot-melt	35 μπι
7.	PETP	12 μπι

Der Unterschied zum Beispiel 6.1 besteht darin, daß der zylindrische Körper im Wege der Wicklung hergestellt ist. Wie beim Beispiel 6.1 sind somit vier Schichten des Elements b erforderlich (4 χ 12 = 48 μπι). Wenn bzw. da aber die Folie des Elements a mit 15 μπι bessere mechanische Eigenschaften besitzt als das Element b mit 12 μπι, kann in Erwägung gezogen werden eine Schicht des Elements a als Äquivalent einer Schicht des Elements b. Da ferner bei dem zylindrischen Körper, der im Wege der Wicklung hergestellt ist, im Gegensatz zu einem zylindrischen Körper, der im Wege der Spiralbildung hergestellt ist, alle PETP-Schichten an den mechanischen Eigenschaften teilhaben bzw. einen Beitrag zu diesen leisten, sind somit lediglich drei PETP-Schichten anstelle von vier Schichten erforderlich. Das Element a ist gegenüber dem Äußeren und dem Inneren des zylindrischen Körpers durch 35 μπι des Elements c in einer und in zwei Schichten isoliert.

Die Wand des zylindrischen Körpers besteht somit von innen nach außen gesehen aus den nachfolgenden Schichten:

wobei sieben Schichten der zylindrischen Wand eine Dicke von 121 μΐη verleihen.

Beispiel 63

Bedingungen: Bier mit 5 g CCVLiter (P_max = 4 kg/cm²)
keine Pasteurisierung
Dosendurchmesser 100 mm
PETP mit einer elastischen Dehnungsgrenze von 1870 kg/cm² bei 40° C.

Für das PETP: d = = = etwa 0,0107 cm oder 107 μπι,

& J ZX lö/U

was drei PETP-Folien mit 36 μπι entspricht
Der zylindrische Dosenkörper ist im Wege der Wicklung bzw. des Einrollens hergestellt Damit die Lage (a) aus PAN eine Barriere mit 100%iger Wirksamkeit gegenüber O2 und CO2 darstellt, muß ihr eine Dicke von 250 μπι gegeben werden. Die mechanischen Eigenschaften einer Lage des Elements a mit 250 μπι sind deutlich besser als diejenigen einer PETP-Folie des Elements b mit 36 μπι. Es werden somit lediglich zwei Schichten des Elements b anstelle von drei Schichten verwendet Schließlich wird zum wirksamen Schutz der PAN-Folie gegen Feuchtigkeit diese gegenüber dem Inneren und dem Äußeren des zylindrischen Körpers mittels einer »hotmelte-KIeberschicht (Element c) mit einer Dicke von 30 μπι isoliert Unter diesen Bedingungen besteht die zylindrische Dosenwand von innen nach außen gesehen aus den nachfolgenden Schichten:

wobei die fünf Schichten der zylindrischen Wand eine Dicke von 382 μπι verleihen.

Beispiel 6.4

Bedingungen: Bier mit 5 g CO₂/Liter (P_max = 7 kg/cm²)

Pasteurisierung
Dosendurchmesser 100 mm

PETP mit einer elastischen Dehnungsgrenze von 1800 kg/cm² bei 70⁰C.

Für das PETP: d = ⁼ °'^{0194 cm 0}^¹"¹⁹⁴ *""·

Der zylindrische Körper ist im Wege des Einrollens bzw. Einwickeins hergestellt unter Verwendung einer Emblar OV-Folie mit 15 μπι als Element a und PETP-Folie mit 36 um als Element b. Da die Folie a bessere mechanische Eigenschaften besitzt als die Folie b, können somit von den 194 μίτ. des PETP die 15 μπι der Folie a abgezogen werden; es kann somit eine Ersatzdicke für die Folie b von 194—15 = 179 μιη vorgesehen werden, was 179/36 = 5 Folien b entspricht Ferner wird die Folie a gegenüber dem Äußeren und dem Inneren des zylindrischen Körpers durch eine Gesamtdicke von 30 μιη des Elements c geschützt, aufgeteilt in zwei und drei Schichten. Somit besteht die zylindrische Dosenwand von innen nach außen gesehen aus folgenden Schichten:

1.	PETP	36 μπι
2.	hot-melt	30 μιη
3.	PAN	250 μιη
4.	hot-melt	30 μπι
5.	PETP	36 μπι

1. PETP	36 μιη
2. hot-melt	10 μπι
3. PETP	36 μηι
4. hot-melt	10 μιη
5. PETP	36 μιη
6. hot-melt	10 μηι
7. EmblarOV	15 μιη
8. hot-melt	15 μπι
9. PETP	36 μπι
10. hot-melt	15μηι
11. PETP	36 μπι

wobei elf Schichten der zylindrischen Wand eine Dicke von 255 μπι verleihen.

Beispiel 6.5 is

Bedingungen: Limonade mit 6 g CO₂/Liter (P_max = 5 kg/cm²)
keine Pasteurisierung
Dosendurchmesser 65 mm
PETP mit einer elastischen Dehnungsgrenze von 1870 kg/cm² bei 40° C.

Für das PETP: d = ^{= 0>0087 cm oder 87 μΐη}·

Der zylindrische Körper wird im Wege des Einrollens bzw. Einwickeins unter Verwendung von zwei Saran-Folien als Element a je mit einer Dicke von 51 μπι hergestellt. Die Folien des Elements a sind gegenüber dem Äußeren und dem Inneren des zylindrischen Körpers durch eine Gesamtdicke des Elements c von 25 μπι in einer oder zwei Schichten getrennt; darüber hinaus sind die beiden Folien des Elements a voneinander mittels einer Schicht des Elements c mit 10 μιη getrennt

Als Element b werden PETP-Folien mit 19 μιη verwendet. Dies macht normalerweise 87/19 = 5 Folien des Elements b erforderlich.

Da eine Saran-Folie (Element a) mit 51 μπι im wesentlichen dieselben mechanischen Eigenschaften wie eine PETP-Folie mit 19 μπι besitzt, können die beiden Saran-Folien zwei PETP-Folien ersetzen. Es ist somit theoretisch lediglich erforderlich, 5—2 = 3 PETP-Folien für die Herstellung des zylindrischen Körpers zu verwenden.

Da darüber hinaus aber zu dekorativen Zwecken eine Tyvek 1073-Folie mit einer Dicke von 200 μπι (Element d) verwendet wird und die mechanischen Eigenschaften dieser Folie besser sind als diejenigen einer PETP-Folie mit 19 μπι, kann noch eine weitere der drei oben angegebenen PETP-Folien ersetzt werden. Es werden also nur zwei PETP-Folien verwendet Die Wand des zylindrischen Körpers verfügt folglich von innen nach außen gesehen über die nachfolgenden Schichten:

40

1. PETP 19 μπι

2. hot-melt 25 μπι

3. Saran 51 μπι

4. hot-melt 10 μιη

5. Saran 51 μπι

6. hot-melt 123 μπι

7. PETP 19 μπι

8. hot-melt 123 μπι

9. Tyvek 1073 200 μιη

50

wobei die neun Schichten der zylindrischen Wand eine Dicke von 400 μπι verleihen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

55 60 65

Claims

....·■" Patentansprüche:

■ 1. Gewickelter Körper für Behälter, insbesondere zur Aufnahme von Getränken, die ein unter Druck stehendes Gas enthalten, u. a. mit einer Gassperrschicht, einer inneren Polyesterschicht uad einer Schicht

eines organischen, thermoplastischen Bindemittels zwischen der Gassperrschicht und der Polyesterschicht dadurch gekennzeichnet, daß die Gassperrschicht (Element a) aus mindestens einer Folie aus einem synthetischen oder halbsynthetischen organischen Polymerisat mit einer Sauerstoff-Permeabilität kleiner als 6 χ 10-'³ ml - an/cm² · see ■ cm Quecksilbersäule bei 25"C und 0% relativer Luftfeuchtigkeit besteht, daß die Bindemittelschicht (Element c) eine Wasserdarapf-Permeabilität kleiner als

1 χ 10-¹⁴ g · cm/cm² · s · cm Quecksilbersäule bei 38°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit aufweist und daß auch an der äußeren Seite der Gassperrschicht (Element a) eine in gleicher Weise angebrachte Polyesterschicht vorhanden ist, wobei die beiden Polyesterschichten (gemeinsam Element b) je aus mindestens einer Folie bestehen.
2. Gewickelter Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Folie der Gassperrschicht (Element a) eine solche aus Polyvinylalkohol, aus einem Copolymerisat von Vinylalkohol mit

mindestens 70 Gew.-% Vmylalkohol-Einheiten, aus regenerierter Zellulose, aus Polyacrylnitril, aus Polymethacrylnitril oder aus Copolymerisaten mit mindestens 65 Gew.-% Acrylnitril odf r Methacrylnitril oder aus Copolymerisaten von Vinylidenchlorid mit mindestens 85 Gew.-% Vinylidenchlorid-Einheiten ist
3. Gewickelter Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Gesamtdicke der Gassperrschicht (Element a) zwischen 10 und 250 μπι liegt
4. Gewickelter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die mindestens eine Folie der Gassperrschicht (Element a) eine solche aus Polyvinylalkohol oder dessen Copolymerisaten mit mindestens 70 Gew.-% Vinylalkohol-Einheiten ist und daß die Gesamtdicke dieser Gassperrschicht (Element a) zwischen 10 und 80 μπι liegt
5. Gewickelter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Polyester jeder der beiden Polyesterschichten (gemeinsam Element b) ein Polykondensationsprodukt von Terephthalsäure mit Alkylenglykol ausgewählt aus Äthylenglykol, Butylenglykol, 1,4-Cyclohexylendimethanol ist
6. Gewickelter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Gesamtdicke der beiden Polyesterschichten (gemeinsam Element b) zwischen 35 und 250 μπι, vorzugsweise zwischen 35 und 180 μπι, liegt.
7. Gewickelter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß das organische, thermoplastische Bindemittel ein sogenanntes »hot-melt«-Klebemittel ist
8. Gewickelter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß das organische, thermoplastische Bindemitte! ein wasserabweisendes Wachs und gegebenenfalls ein synthetisches Polymeri-

sat und/oder ein natürliches oder synthetisches Klebeharz mit geringem Molekulargewicht enthält.
9. Gewickelter Körper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß das wasserabstoßende Wachs ausgewählt ist aus den Paraffinen und den mikrokristallinen Wachsen, daß das synthetische Polymerisat ausgewählt ist aus Polyäthylen, Äthylen/Vinylazetat-Copolymerisat Äthylen/Propylen/Dien-Terpolymerisat, Polyisobutylen, Polypropylen, Polyamid und Polyester, und daß das natürliche oder synthetische Klebe-

harz ausgewählt ist aus der. Polyterpenen, den phenolischen Terpenen, Terpen-Urethan-Harzen, den Phenolharzen, dem natürlichen oder modifizierten Colophonium, den Styrolcopolymerisatharzen.
10. Gewickelter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Erweichungstemperatur des organischen, thermoplastischen Bindemittels bei mindestens 60⁰C, vorzugsweise bei mindestens 8O⁰C, liegt
11. Gewickelter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Gesamtdicke der beiden Bindemittelschichten (gemeinsam Element c) zwischen 40 und 70 μπι, vorzugsweise zwischen 50 und 65 μπι, liegt.
12. Gewickelter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine weitere Schicht (Element d) bestehend aus mindestens einer Folie aus vorzugsweise orientiertem Polypropylen, aus einem

gänzlich oder teilweise aus sythetischen Fasern bestehendem Papier oder aus einer Folie angelsächsisch bezeichnet als »spun-bonded«, wobei die Gesamtdicke der weiteren Schicht (Element d) zwischen 0 und 200 μπι liegt.
13. Gewickelter Körper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schicht (Element d) einen Teil der Polyesterschichten ersetzt.
14. Gewickelter Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des gewickelten Körpers zwischen 85 und 770 μπι, vorzugsweise zwischen 100 und 400 μπι, liegt