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überdruckventil für Verpackungsbehälter.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein überdruckventil für einen Verpackungsbehälter,
mit einem an der Außenwandung des Behälters anlebbaren Basisteil mit Ventilloch,
mit einer Membrane, die den Basisteil bedeckt und auf ihm abhebbar aufliegt, und
mit mindestens einem an der Membrane und/oder an dem Basisteil befestigten Distanzhalter.
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Mit Hilfe eines derartigen bekannten Überdruckventils (DE-OS 28 48
834) soll erreicht werden, daß ein Verpackungsbehälter nicht durch einen im Innenraum
des abgeschlossenen Behälters entstehenden Druck aufgebläht oder gar zerstört werden
kann. Tritt nämlich im Innenraum eines Verpackungsbehälters ein unzulässig hoher
Druck durch Gasentwicklung auf, so soll dieses Gas in den Außenraum entweichen können.
Da andererseits keine Gase von außen her in den Verpackungsbehälter eindringen sollen,
werden Rückschlagventile eingesetzt, die bei Erreichen eines bestimmten Innendrucks
öffnen, den Zutritt von Gas oder Luft von außen her jedoch ausschließen. Die bei
dem bekannten Ventil vorgesehenen Distanzhalter haben die Funktion, zu verhindern,
daß mehrere nebeneinander lagernde Verpackungsbehälter irgendeinen mechanischen
Einfluß auf das überdruckventil ausüben können. Würde kein Distanzhalter vorgesehen
sein, so könnte das überdruckventil daran gehindert werden, zu
öffnen,
weil ein benachbarter Verpackungsbehälter die Membrane auf das Ventilloch drückt.
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Bekannte Uberdruckventile haben jedoch eine Reihe von Nachteilen,
zum einen, daß eine verhältnismäßig komplizierte Fertigung aus vielen Einzelteilen
erforderlich ist, damit das hergestellte Ventil hinsichtlich des Ansprechens auf
einen Überdruck und hinsichtlich der Dichtigkeit gegenüber dem Außendruck ausreichend
betriebssicher ist. Zum anderen zeigen bekannte Ventile keine zufriedenstellenden
Ansprechdruckcharakteristiken. Auch ist es bei bekannten Überdruckventilen erforderlich,
zwischen Membrane und Basisteil ein Fluid anzubringen, welches für eine gute Auflage
der Membrane auf dem Distanzstück sorgen soll.
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Durch die vorliegende Erfindung sollen nun die Nachteile bekannter
Überdruckventile der eingangs genannten Art beseitigt werden, insbesondere soll
die Verwendung eines Fluids entfallen.
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Erreicht wird dies durch ein Überdruckventil gemäß den Ansprüchen.
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Bei einer Ausführungsform eines Überdruckventils gemäß der Erfindung
wird aus dem Basisteil und dem Distanzhalter eine Art Schnabel gebildet, und zwischen
diesen Teilen des Schnabels befindet sich die von dem Basisteil abhebbare Membrane,
welche in der Art einer Zunge wirkt. Durch diese Konstruktion erhält der Distanzteil
eine zusätzliche Funktion, er dient nämlich neben seiner eigentlichen Funktion auch
als eine Art Einspannteil für die Membrane und nimmt dabei Einfluß auf die Ansprechdruckcharakteristik,
weil je nach Wahl der Abmessungen und der Lage des Distanzhalters in bezug auf das
Ventilloch die gewünschte Ansprechdruckcharakteristik eingestellt werden kann.
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Damit das Überdruckventil voll funktionsfähig ist, muß die Membrane
an dem Basisteil nach Erreichen eines bestimmten Drucks im Ventilloch abhebbar befestigt
sein. Hierzu ist
zwischen den nicht verklebten Teilen der Membrane
und des Basisteils eine Haftwirkungsschicht vorgesehen, die sich im Bereich des
Ventillochs am Basisteil oder an der Membrane befindet. Diese Haftwirkungsschicht
bewirkt eine lösbare Verbindung von Membrane und Basisteil miteinander, jedoch keine
Verklebung dieser Teile. In Frage kommen für diesen Zweck Releasemittel aber auch
Folien, an deren Oberflächen sich Kraftwirkungen entfalten können, wenn sie sich
berühren, z.B. ferrodielektrische Folien und dergl.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines
Überdruckventils gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das in Fig. 1 gezeigte Überdruckventil.
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Fig. 3 bis 6 zeigen Seitenschnittansichten der räumlich voneinander
getrennten Elemente von unterschiedlichen Ausführungsformen von Überdruckventilen
gemäß der Erfindung.
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Fig. 7 zeigt eine Einzelheit des in Fig. 5 gezeigten Überdruckventils
im Schnitt.
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Bei dem Uberdruckventil gemäß der Erfindung handelt es sich vorzugsweise
um ein aus mehreren Folien gebildetes flach-zylinderförmiges Ventil, selbstverständlich
kann das Ventil in anderer Gestalt, z.B.
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in Quaderform, hergestellt werden.
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In Fig. 1 ist mit 1 der Basisteil bezeichnet worden, welcher in der
Mitte das Ventilloch 4 aufweist. Dieses Ventilloch 4 hat eine ausreichende Größe,
so daß das fertiggestellte Ventil später leicht und sicher so auf einen Verpackungsbehälter
aufgebracht werden kann, daß eine
an diesem hergestellte Öffnung
sich im Bereich des Ventillochs 4 befindet. Der Basisteil 1 ist an seiner unteren
Fläche mit einer Klebstoffschicht 5 versehen.
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Oberhalb des Basisteils 1 ist die Membrane 2 angeordnet, welche lediglich
im Bereich der Fläche 6 mit dem Basisteil 2 verklebt ist. Der verbleibende, mit
8 bezeichnete Bereich ist mit einem Releasemittel versehen, so daß die Membrane
2 an dem Basisteil 1 haftet, allerdings unter bestimmten Bedingungen, nämlich wenn
über das Ventilloch 4 ein ausreichend hoher Druck entsteht, die Haftung zwischen
dem Basisteil 1 und der Membrane 2 aufgehoben wird.
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Auf ihrer oberen Fläche ist die Membrane 2 mit einer Klebstoffschicht
7 mit dem Distanzstück 3 verbunden. In der Fig. 1 ist die Klebstoffschicht 7 größer
als die Klebstoffschicht 6 wiedergegeben, was jedoch nicht zwingend notwendig ist.
Wesentlich ist jedoch, daß ein Distanzhalter 3 nicht auf seiner gesamten unteren
Fläche mit der Membrane 2 verklebt sein muß. Der Distanzhalter 3 hat im Gegensatz
zur Membrane 2 und dem Basis teil 1 keine Vollkreisfläche als Querschnitt. Vielmehr
ist der Distanzhalter 3 durch eine Rechteckstirnfläche 3a an seiner einen Seite
begrenzt.
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Die Herstellung des Überdruckventils erfolgt in der vorangehend geschilderten
Reihenfolge, indem nämlich zuerst die Klebeverbindung zwischen dem Basisteil 1 und
der Membrane 2 und sodann zwischen der Membrane 2 und dem Distanzhalter 3 hergestellt
wird.
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Wird das Überdruckventil gemäß der Erfindung auf einen Verpackungsbehälter,
beispielsweise auf eine versiegelte Dose mit geröstetem Kaffee, aufgebracht, so
ist darauf zu achten, daß zuvor eine relativ kleine
oeffnung in
dem Verpackungsbehälter erzeugt wird und sich diese Öffnung innerhalb des Bereiches
des Ventillochs 4 befindet. Tritt nun im Inneren des Verp-ackungsbehälters ein zu
hoher Druck auf, so kann das entstandene Gas durch das Ventilloch 4 und den Zwischenraum
zwischen dem Basisteil 1 und der vom Basisteil 1 getrennten Membrane 2 entweichen.
Ist der von außen her anstehende Druck höher als der Innendruck im Verpackungsbehälter,
so verble-ibt die Membrane 2 an dem Basisteil 1 in anliegender Lage, so daß kein
Gas in den Innenraum des Verpackungsbehälters gelangen kann.
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Es ist ersichtlich, daß der Offnungsdruck des Überdruckventils gemäß
der Erfindung von einer Reihe von Faktoren abhängt. Insbesondere ist die Lage und
Abmessung des Distanzhalters 3 von Bedeutung. Befindet sich nämlich die Rechteckstirnfläche
3a im Bereich der rechtsseitigen Begrenzung des Ventillochs 4 (Fig. 2), so ist ein
verhältnismäßig hoher Öffnungsdruck zum Öffnen des Ventils erforderlich. Befindet
sich hingegen die Begrenzungsfläche 3a mehr im Bereich der linksseitigen Begrenzung
des Ventillochs 4 (Fig. 2), so ist ein relativ geringer öffnungsdruck erforderlich.
Weiterhin sind auch noch die Größe der Flächen der Klebeverbindung zwischen den
einzelnen Teilen, dem Basisteil 1, der Membrane 2 und dem Distanzhalter von Bedeutung.
Selbstverständlich geht auch noch die Dicke des Distanzhalters 3 und seine Flexibilität
mit ein. Lediglich als Beispiel sei genannt, daß der Basisteil 1 und der Distanzhalter
3 eine Dicke von 100 bis 200A1 haben können, wohingegen die Dicke der Membrane in
der Größenordnung von 10 bis 75t liegt.
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Die in den Figuren 3 bis 7 gezeigten Überdruckventile gemäß der Erfindung
sind bei entsprechenden Teilen mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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Zusätzlich zu der Membrane 2 kann bei den Ausführungsformen nach
den Fig. 3 bis 6 ein Zwischenträger 20 (Fig. 7) vorgesehen sein, welcher auf dem
Basisteil 1 aufruht. Im Zwischenträger 20 befindet sich eine Öffnung, die mit dem
Ventilloch 4 ausgerichtet ist. Auf der nach oben zeigenden Fläche des Zwischenträgers
20 befindet sich die Haftwirkungsschicht 8 und auf dieser wiederum ruht die Membrane
2.
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Diese Art der Anbringung der Haftwirkungsmasse hat den Vorteil, daß
die gesamte Oberfläche des Zwischenträgers 20 beschichtet werden kann, was einfacher
ist, als die Oberfläche des Basisteils 1 nur mit einem Streifen der Haftwirkungsmasse,
z.B. Silicon, zu versehen.
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Die Überdruckventile nach den Fig. 3 bis 6 zeigen Möglichkeiten der
Anbringung der Haftwirkungsmassen 8, nämlich entweder am Basisteil 1 oder an der
Membrane 2. Weiterhin wird die Anordnung eines zweiten Distanzhalters 13 gezeigt,
der mittels einer Klebschicht 17 an dem Basisteil 1 verklebt ist.
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Mit 16 ist in den Fig. 3 bis 6 eine solche Fläche bezeichnet, die
keinerlei Beschichtung aufweist und demzufolge bei Berührung mit einer Klebemasseschicht
eines anderen Teiles zu einer innigen Verklebung der Teile führt.
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Im Zusammenhang mit den vorangehend geschilderten Ausführungsformen
wird auf den Einfluß der Klebemasse verwiesen, der je nach den vorhandenen Klebekräften
die Funktion des Ventils selbst beeinflußt. Bei stärkeren Klebekräften (etwa) 6
N/cm) bzw. bei höherem Massepolster (etwa> 30g/m2) kann mit einem höheren Ansprechdruck
gerechnet werden. Bei geringeren Klebekräften (< 2 N/cm) bzw. geringerem Massepolster
(etwa< 15 g/m2) ergibt sich für die Funktion des Ventils
möglicherweise,
daß dieses beim Ablassen des Überdrucks nur träge wieder schließt, so daß ein Luftausgleich
zwischen dem Innenraum des Verpackungsbehälters und dem Außenraum möglich wird.
Das vorangehend geschilderte Verhalten tritt auch zwischen weichen und harten Massen
auf, auch hier stehen sich eine brauchbare Funktion bei hohem Ansprechdruck und
trägem Schließen des Ventils gegenüber.
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Als Klebemasse kommt eine einstellbare Acrylat-oder Polyurethanmasse
in Frage.
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Einen noch stärkeren Einfluß auf die Ventilfunktion hat die Haftwirkungsmasse
8 bzw. die Releaseschicht, deren Qualität und Quantität die Ventilfunktion beeinflußt.
Bei einer sehr starken Releasewirkung ergibt sich ein geringer Ansprechdruck, so
daß eine relativ rasche Entspannung auftritt, so daß ein Sauerstoffeinbruch in das
Innere eines Verpackungsbehälters nicht ausgeschlossen ist. Gewünscht wird eine
gleichmäßige Releaseschicht mit einer mittleren Wirkung, die einerseits eine schnelle
öffnung zuläßt und andererseits außerdem auch nach längerer Lagerung (z.B. eine
Woche bei einem Verpackungsbehälter für Kaffee) die Verklebung so lose hält, daß
der Ansprechdruck im erforderlichen Bereich verbleibt.
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Bei den geschilderten Ausführungsformen kann der Basisteil 1 an Stelle
des Ventilloches mit einem perforierten Bereich ausgebildet sein. Dieser perforierte
Bereich ermöglicht den Gasaustritt bei Anwendung des Überdruckventils an einem Verpackungsbehälter
und stellt aufher anderen Seite sicher, daß die Membrane 2 eine günstige Auflage
hat. Mit anderen Worten wird die Membrane auf dem perforierten Bereich 11 an vielen
Stellen abgestützt, so daß damit ausgeschlossen ist, daß sich die Membrane unter
dem Einfluß eines Außendrucks beispielsweise in das Ventilloch hineinlegen kann
und damit undicht
wird, oder in unerwünschter Weise auf der Packung
selbst verklebt. Anstelle des perforierten Bereiches kann auch eine gitterartige
oder sonstige poröse Struktur verwendet werden.
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Für die Membrane kann auch ein Elastomer verwendet werden, so daß
vor dem Abheben der Membrane 2 vom Basisteil 1 eine elastische Verformung der Membrane
2 stattfindet, was für bestimmte Anwendungsfälle die gewünschte Druckansprechcharakteristik
des Überdruckventils ergibt.