-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Kopf zur Ausgabe eines Produkts gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Verpackungseinheit
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 11.
-
Die Produkte, die geeignet sind,
derart ausgehend von einer Einheit der oben erwähnten Art ausgegeben zu werden,
sind insbesondere Kosmetikprodukte, Hygieneprodukte und Pflegeprodukte. Auf
dem Gebiet der Körper-
und der Haarpflege kann zum Beispiel die Verpackung von schäumenden
Rasiercremes, selbstschäumenden
Rasiergels, Haarfärbemitteln,
Kalt-Reduktionsmitteln für
die Haare, Shampoos, Haarentfernungsschaum, Sonnenschutzschaum,
Abschminkschaum, insbesondere selbstschäumend, in Druckbehältern erwähnt werden.
-
Bei den erwähnten Ausgabeeinheiten wird das
ausgestoßene
Produkt in einem Ausstoßkanal bis
zu einer Austrittsöffnung
transportiert. Wenn aber der Benutzer den auf den Druckknopf ausgeübten Druck
beendet, hat in praktisch allen Fällen der Ausgabe von Produkten
mit der oben erwähnten
Konsistenz der Ausstoßkanal
nicht die Zeit, sich zu leeren, so dass eine umso größere Menge
von Produkt übrigbleibt,
als die Austrittsöffnung
in einem Auftrag-Ansatzstück
länglicher
Form ausgebildet ist.
-
Die oben erwähnten Produkte sind aber von der
Art, dass, wenn die Ausgabe beendet ist, sie die Tendenz haben,
immer noch langsam aus dem Ausstoßkanal auszutreten (im Fall
eines Schaums durch Aufquellen oder im Fall von flüssigen oder
viskosen Produkten durch Ausfließen), was zu Verschmutzungen
am Druckknopf oder allgemein am Ausgabekopf oder sogar auf der Hand
des Benutzers führt.
-
Es wurde bereits vorgeschlagen, diesem Nachteil
abzuhelfen, indem der Verschluss der Austrittsöffnung gewährleistet wird, wenn der Behälter in der
Ruhestellung ist, wobei diese Öffnung
erst bei der Betätigung
des Druckknopfs freigegeben wird.
-
So schlägt die Druckschrift FR-A-2
617 809 im Namen der Anmelderin eine Einheit zur Ausgabe von Produkten
mit einer viskosen oder pastenförmigen
Konsistenz, oder die in Form von Schaum ausgegeben werden, ausgehend
von einem Behälter vor,
der mit einem beweglichen Druckknopf versehen ist, welcher mit einem
Ausstoßkanal
ausgestattet ist. Gemäß dieser
Druckschrift führt
der Ausstoßkanal
in eine Kammer, die von einem feststehenden, an den Behälter angesetzten
Teil begrenzt wird, das mit dem beweglichen Druckknopf einen Ausgabekopf
bildet, wobei die Kammer sich nach außen über eine Austrittsöffnung öffnet, wobei
der bewegliche Druckknopf ein Mittel aufweist, das in der Lage ist,
die Austrittsöffnung
in der Ruhestellung des Druckknopfes zu verschließen und
sie bei der Betätigung
dieses letzteren zu öffnen.
-
Von der Anmelderin durchgeführte Versuche haben
gezeigt, dass die Dichtheit der Einheit gemäß FR-A-2 617 809 zu wünschen übrig lässt. Man
hat insbesondere Restprodukt in dem zwischen der Oberseite des Behälters und
dem Ausgabekopf gebildeten Raum gefunden. Außerdem muss die Montage des
beweglichen Druckknopfs und des feststehenden Teils in zwei getrennten
Schritten durchgeführt
werden und erfordert ein besonderes Werkzeug.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Ausgabekopf, dessen Aufbau vereinfacht ist, und dessen
Montage auf einen Behälter
im Vergleich mit der Einheit gemäß FR-A-2
617 809 erleichtert ist.
-
Die Druckschrift EP-A-O 031 123 beschreibt einen
Ausgabekopf mit einem Ausgangskanal, dessen Ende eine Austritttsöffnung bildet,
die in der Ruhestellung von einem zentralen Verschlusselement verschlossen
wird. Das zentrale Verschlusselement und der Ausgangskanal sind
aus einem steifen Material hergestellt, wobei eine Zone geringer
Dicke des Kanals an einer vom der Austrittsöffnung entfernten Stelle vorgesehen
ist, welche das Zurückziehen
des Kanals und so das Freilegen der Austrittsöffnung ermöglicht. Diese Vorrichtung hat
den Nachteil, dass die Dichtheit zwischen dem Verschlusselement
und der Austritttsöffnung
zu wünschen übrig lässt, insbesondere,
wenn das austretende Produkt ein sich ausdehnender Schaum ist. Aufgrund
der Tatsache, dass die Austrittsöffnung
und das Verschlusselement aus einem steifen Material gegossen werden,
ist die Präzision
dieser Bauteile nämlich
nicht ausreichend, um eine zuverlässige Dichtheit zu gewährleisten.
-
Aus der Druckschrift FR-A-2 684 080
ist weiter ein Ausgabekopf der vorgenannten Art bekannt, der einen
Ausgangskanal aufweist, dessen freies Ende innen einen steifen peripheren
Ventilsitz bildet. Dieser periphere Sitz wirkt in der Ruhestellung
mit einem zentralen Verschlusselement aus steifem Material zusammen,
das mit einem beweglichen Betätigungsorgan
verbunden ist, welches das Zurückziehen
des Verschlusselements und somit das Freilegen der Austrittsöffnung bewirken
kann. Dieser Ausgabekopf weist, wie die Ausführungsform gemäß der vorhergehenden
Druckschrift, Dichtheitsmängel
auf. Außerdem
ist die Einstellung des Verschlusselements schwierig, sein Formen
ist kompliziert, und die Montage der Einheit ist industriell schwierig
durchzuführen.
-
Daher bezieht sich die Erfindung
auf einen Kopf zur Ausgabe eines unter Druck stehenden, insbesondere
flüssigen
Produkts, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind
die steifen oder halbsteifen Betätigungsmittel axial über eine
Hubstrecke beweglich, die um eine axiale Entfernung größer ist
als die Hubstrecke der Ausgabemittel, wobei die Rückkehr der
Betätigungsmittel
in die Ruhestellung einerseits durch die von den elastischen Mitteln
der Pumpe oder des Ventils ausgeübte
Rückholkraft
und andererseits durch die von den Verschlussmitteln ausgeübte elastische Rückholkraft
erfolgt. Solche elastischen Mittel weisen allgemein eine Feder auf,
auf die die Pumpenstange oder Ventilstange montiert ist. Unter dem
Begriff "steife
oder halbsteife Betätigungsmittel" versteht man Mittel,
deren Struktur oder das verwendete Material unter normalen Betriebsbedingungen
nicht verformbar ist.
-
Die Erfindung hat weiter eine Einheit
zum Verpacken unter Druck zum Gegenstand, die einen Behälter für das auszugebende
Produkt aufweist, der mit einem Ventil oder einer Pumpe versehen
und mit einem wie oben definierten Ausgabekopf ausgestattet ist.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist diese Einheit mit einem Ventil mit vorstehender Stange
versehen, die mit den Ausgabemitteln in Verbindung steht, wobei
das im Behälter enthaltene
Produkt mittels eines Treibgases unter Druck gesetzt wird, das aus
den Kohlenwasserstoffen oder den verflüssigten Chlorfluoralcanen,
Stickstoff, Druckluft, Kohlendioxid, Dimethylether oder ihren Mischungen
ausgewählt
wird.
-
Zum Beispiel ist das im Behälter verpackte Produkt
vorteilhafterweise ein selbstschäumendes Gel,
das einen Schaumbildner wie zum Beispiel Isopentan enthält, ein
Schaum wie zum Beispiel ein Rasierschaum, ein flüssiger Fond de Teint, ein Enthaarungsschaum
oder ein Haarfärbemittel.
-
Gemäß einem interessanten Aspekt
der Erfindung sind die Betätigungsmittel
und die Ausgabemittel so gestaltet, dass ein Betätigungsdruck zu erst den Übergang
der Verschlussmittel von der ersten in die zweite Stellung und dann
die Verbindung des Ausgangskanals mit dem Behälter bewirkt, wobei die Ausgabemittel
unter der Wirkung einer Rückholkraft von
der Ausgabestellung in die Schließstellung zurückkommen,
die von elastischen Mitteln der Pumpe oder des Ventils erzeugt wird.
-
Durch diese Maßnahme kann jedes Ausfließen von
Restprodukt, das sich zwischen dem Ausgabeventil oder der Ausgabepumpe
und der Ausgabeöffnung
befindet, sofort verlässlich
verhindert werden, um die Sauberkeit der Einheit nach jeder Benutzung
zu gewährleisten.
Die Dichtheit in der Ruhestellung entsteht in Höhe der Ausgabeöffnung.
Diese Dichtheit ist garantiert, selbst wenn das Produkt einen Schaumbildner
wie zum Beispiel Isopentan enthält,
das bei Luftdruck die Tendenz hat, die Ausdehnung des Produkts während einer
Zeitdauer zu bewirken, die bis zu etwa zehn Minuten gehen kann.
-
Außerdem gewährleisten die Verschlussmittel
vorteilhafterweise in der zweiten erwähnten Stellung eine Dichtheit
zwischen den Ausgabemitteln und den Betätigungsmitteln. Durch diese
Maßnahme kann
man das Verschmutzen des Mechanismus vermeiden, das sonst die Beweglichkeit
der Betätigungsmittel
in Bezug auf die Ausgabemittel stören könnte. Gemäß einem interessanten Aspekt
der Erfindung bestehen die Verschlussmittel aus einem Elastomermaterial,
d. h. einem in seinen drei Dimensionen elastisch zusammendrückbaren
Material, wie die natürlichen
oder synthetischen Kautschuke.
-
Zu diesem Zweck weisen die Betätigungsmittel
vorteilhafterweise einen ringförmigen
Abschnitt auf, der die Ausgabemittel umgibt und von dem ein freies
Ende sich im wesentlichen neben der (den) Ausgabeöffnungen)
befindet, wobei die Verschlussmittel von einem ringförmigen Element
gebildet werden, das innerhalb des ringförmigen Abschnitts der Betäti gungsmittel
montiert ist, wobei die Betätigungsmittel
gleitend in Bezug auf die Ausgabemittel montiert sind. Vorteilhafterweise
definiert dieses ringförmige
Element eine Schürze,
deren freier Rand in der zweiten Stellung die Dichtheit zwischen
den Betätigungsmitteln
und den Ausgabemitteln gewährleistet.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform
werden die Betätigungsmittel
sowie die Verschlussmittel durch Bi-Injektion eines ersten und eines
zweiten thermoplastischen Materials hergestellt, die physikalisch-chemisch
kompatibel sind. So besteht das erste Material zu Beispiel aus einem
Polyethylen oder einem Polypropylen, welches relativ steife Materialien sind.
In diesem Fall besteht das zweite Material aus einem Elastomer,
das aus der Gruppe der Propylen/Ethylen-Copolymere, der Polyether-Blockamide, der Polyvinyle,
der Ethylen/Propylen/Dien-Terpolymere (EPDM), der sequentiellen
Styrol/Butadien-Polymere (SBS), der sequentiellen Styrol/Ethylen/Butadien-Polymere
(SEBS-SIS), der thermoplastischen Polyurethane, der Mischungen von
Polypropylen mit einem der folgenden Elastomere: sequentielle Styrol/Ethylen/Butadien-Polymere
(SEBS-SIS), Ethylen/Propylen/Dien-Terpolymere (EPDM), sequentielle
Styrol/Butadien-Polymere (SBS), ausgewählt wird.
-
Gemäß einer interessanten Ausführungsform
mündet
(münden)
die Austrittsöffnung(en)
senkrecht zum Ausgangskanal, direkt vor der Innenseite des ringförmigen Elements.
Bei der Ausgabe des Produkts wirkt das ringförmige Element so als Strahlregler,
wodurch unabsichtliche Produktspritzer vermieden werden, was für die Ausgabe
von sehr flüssigen
Produkten oder unter einem starken Druck stehenden Produkten vorteilhaft
ist.
-
Vorteilhafterweise weist der Ausgabekopf
einen Bereich auf, der für
seine Befestigung am Behälter
bestimmt ist, zum Beispiel einen ringförmigen Bandring, wobei dieser
Bereich über
eine Gelenkzone, zum Beispiel ein Folienscharnier, fest mit den
Betätigungsmitteln
verbunden ist.
-
Abgesehen von den oben erläuterten
Maßnahmen
besteht die Erfindung aus einer gewissen Anzahl weiterer Maßnahmen,
die nachfolgend anhand eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels
erklärt
werden, das unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben
wird, von denen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer Druckverpackungseinheit mit einem
Ausgabekopf gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
-
2 eine
Teilansicht der Einheit aus 1 in
Perspektive während
des Betriebs zeigt,
-
3 eine
vergrößerte Teilansicht
im Längsschnitt
der Einheit aus 1 in
der Ruhestellung zeigt,
-
4 eine
vergrößerte Ansicht
im Längsschnitt
der Verschlussmittel in der Ruhestellung zeigt,
-
5 eine
Ansicht der Verschlussmittel in der Ausgabestellung im Längsschnitt
zeigt.
-
In den 1 und 2 sieht man in Perspektive eine
erfindungsgemäße Ausgabeeinheit,
die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Diese Einheit
mit einer Achse X besteht aus einem Behälter 2, der ein flüssiges,
insbesondere schäumendes
Produkt enthält,
und einem Ausgabekopf 4, der mit Hilfe eines zylindrischen
Bundrings 6 auf den Behälter montiert
ist. Der Bundring 6 trägt
eine kreisförmige Platte 8,
die mit einem Ausschnitt 10 versehen ist. Dieser Ausschnitt 10 begrenzt
einen Raum, in dem ein Druckknopf 12 angeordnet ist, der
mit Hilfe eines Folienscharniers 14 schwenkbar an die Platte 8 angelenkt
ist. Der Druckknopf 12 besitzt eine Betätigungsfläche 13, die exzentrisch
in Bezug auf die Achse X angeordnet ist und auf die der Benutzer
drückt, um
eine Produktdosis auszugeben. Der Druckknopf ist mit einem Ausgabe-Ansatzstück 16 versehen,
das in Form eines zylindrischen Rohransatzes ausgebildet und fest
mit der Betätigungsfläche 13 verbunden ist.
In der Ruhestellung der Einheit, wie in 1 gezeigt, fällt die Achse des Ansatzstücks 16 mit
der Achse X zusammen. Das Ansatzstück 16 weist ein freies
Ende 15 auf, in dessen Innerem ein ringförmiges Verschlussmittel 18 angeordnet
ist. Dieses Verschlussmittel 18 ist vorteilhafterweise
aus einem Elastomermaterial hergestellt, wie zum Beispiel einem
Ethylen/ Polypropylen/Dien-Terpolymer (EPDM). Ein solches Material
wird von der Firma MONSANTO unter der Handelsbezeichnung Santopren® vertrieben.
Im Inneren des ringförmigen
Verschlussmittels ist ein Ausgabeelement 20 angeordnet.
In der Ruhestellung steht das Ausgabeelement 20 nicht in
Bezug auf das ringförmige
Verschlussmittel 18 nach außen vor.
-
Wenn der Benutzer auf die Betätigungsfläche 13 des
Druckknopfs 12 drückt,
drückt
sich letzterer durch Schwenken um das Folienscharnier 14 leicht
in den Raum ein, der vom Ausschnitt 10 begrenzt wird. Bei
diesem Vorgang weichen das Ansatzstück 16 und das Verschlussmittel 18 in
bezug auf das Ausgabeelement 20 zurück, wodurch das freie Ende 22 eines
Ausgabekanals freigelegt wird.
-
In 3 sieht
man den Ausgabekopf 4 der 1 und 2 im axialen Schnitt. Dieser
Kopf ist auf die Oberseite eines Aerosolbehälters 2 montiert.
Dieser Behälter 2,
der beispielsweise aus Aluminium besteht, hat einen Rollkragen 24,
an dem eine Ventilträgerschale 26 durch
Aufquet schen befestigt ist. Die Schale 26 weist eine Kuppel 28 auf,
in die ein Ausgabeventil 30 mit vorstehender Ventilstange 32 montiert ist.
Das freie Ende der Stange 32 ist in eine entsprechende
Bohrung eingeführt,
die im unteren Ende des Ausgabeelements 20 ausgebildet
ist. Das Ausgabeelement ist mit einem zentralen Ausgabekanal 34 versehen,
der vor einem massiven Abschnitt 20a endet, der sich am
freien Ende des Ausgabeelements 20 befindet. Knapp unter
dem Abschnitt 20a mündet
der Kanal 34 in zwei radiale Kanäle 22, die in der
Ruhestellung vor der Innenwand des ringförmigen Verschlussmittels 18 angeordnet
sind. Das Ventil 30 ist mit einem Tauchrohr 36 verbunden,
das im allgemeinen in der Nähe
des Bodens des Behälters 2 endet.
-
Wie in 3 zu
sehen, besteht das Ausgabeelement aus vier Abschnitten 20b, 20c, 20d und 20e mit
wachsendem Durchmesser. Der Abschnitt 20b hat einen geringfügig kleineren
Durchmesser als der massive Abschnitt 20a. Zwischen dem
Abschnitt mit dem kleinsten Durchmesser 20b und dem Abschnitt 20c hat
eine Verbindungszone 20f die Form eines Kegelstumpfes 20f.
Der Abschnitt 20c ist vom Abschnitt 20d durch
einen Absatz 20g getrennt. Auch zwischen dem Abschnitt 20d und
dem Abschnitt 20e ist ein Absatz 20h ausgebildet.
Einer oder mehrere Ringwülste 20i können zur
Zentrierung des Ausgabeelements 20 im Ansatzstück 16 vorgesehen
sein (siehe 4).
-
In der Ruhestellung der Einheit 1 ist
der Absatz 20g in geringem axialem Abstand δc zu
einer entsprechenden Schulter 16a angeordnet, die innerhalb
des Ansatzstücks 16 ausgebildet
ist, während bei
der Betätigung
des Druckknopfes 12 dieser Absatz 20g in der Lage
ist, gegen den Vorsprung 16a in Anschlag zu kommen. Typischerweise
beträgt
dieser Abstand δc 0,8 mm bis 1,0 mm. Dieser axiale Abstand δc ermöglicht,
wie man nachfolgend sehen wird, eine leichte axiale Verschiebung
des Ansatzstücks 16 in Bezug
auf das Ausgabeelement 20.
-
Insbesondere unter Bezugnahme auf
die 4 und 5 sieht man, dass das ringförmige Verschlusselement 18 zwei
zylindrische Schürzen 18a und 18b aufweist,
die konzentrisch angeordnet und in Richtung des Behälters ausgerichtet
sind. Die erste Schürze 18a mit
einem größeren Durchmesser
als die zweite Schürze 18b ist
in einen Sitz 16b von zur Form der Schürze 18a komplementärer Form
eingesetzt, der in der Wand des Ansatzstücks 16 in der Nähe seines
freien Endes 15 ausgebildet ist. Das freie Ende 15 hat
eine Randleiste 15a in Kontakt mit einer Zone geringeren
Durchmessers 18c, die vom oberen Ende des Verschlussmittels 18 gebildet
wird. Diese Maßnahme
ermöglicht
es, das Verschlussmittel 18 axial innerhalb des Ansatzstücks 16 zu
blockieren.
-
Die zweite Schürze 18b hat ein freies
Ende 19, das elastisch auf der geneigten Fläche des
Kegelstumpfs 20f aufliegt. Es ist anzumerken, dass zwischen
der Außenfläche der
Schürze 18b und
der Innenwand des Ansatzstücks 16 ein
Raum 23 vorgesehen ist, um einen radialen Ausschlag des
freien Endes 19 der zweiten Schürze zu ermöglichen. Dieses Ausschlagen
ermöglicht
das Unterspannungsetzen der Schürze 18b.
-
Das ringförmige Verschlusselement 18 weist außerdem einen
zentralen zylindrischen Durchgang 18d auf, in dem der Abschnitt 20b mit
kleinstem Durchmesser des Ausgabeelements 20 angeordnet ist.
Der zentrale Durchgang 18d hat ein Ende 18e mit einem
geringfügig
größeren Durchmesser
als der Rest des Durchgangs 18d. In diesem Ende 18e ist
in der Ruhestellung der massive Abschnitt 20a des Ausgabeelements 20 angeordnet.
Wie in 4 zu sehen, gewährleistet
das Verschlussmittel durch die beschriebene Anordnung das Schließen des
Ausgabekanals 34 über
die radialen Kanäle 22.
Die zweite Schürze 18b gewährleistet
einerseits eine gute Dichtheit zwischen dem Ausgabeelement 20 und
der Innenwand des Ansatzstücks 16 und übt andererseits
als Reaktion auf ei ne auf die Betätigungsfläche 13 ausgeübte Kraft
einen elastischen Druck auf das Ausgabeelement 20 in Richtung
des Behälters 2 aus. Außerdem ermöglicht sie
durch elastische Rückholkraft
eine Rückkehr
der Verschlussmittel 18 vor die Kanäle 22.
-
Es ist anzumerken, dass das Verschlussmittel 18 bei
der Herstellung des Ausgabekopfes 1 vorteilhafterweise
durch eine Technik der Bi-Injektion eines thermoplastischen Elastomermaterials
(welches das Verschlussmittel bildet) und eines steifen thermoplastischen
Materials (welches in einem Stück den
Druckknopf und den Bundring bildet) eingesetzt wird.
-
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Ausgabeeinheit
ist wie folgt: Zur Ausgabe des Produkts drückt der Benutzer auf die Betätigungsfläche 13 in Richtung
des Pfeils F (siehe 3).
Wie 5 zeigt, verformt
sich das Ende 19 der Schürze 18b, das Ansatzstück 16 sinkt
in Bezug auf das Ausgabeelement 20 um einen axialen Abstand δc nach
unten, und die Enden 22 des Ausgabekanals werden freigelegt. Wenn
der Benutzer weiter drückt,
kommt die Schulter 16a in Anschlag gegen den vom Absatz 20g gebildeten
Rand. Durch diesen Vorgang wird das Ausgabeelement 20 in
eine niedrigere axiale Stellung gebracht, die ausreicht, um das
Ausgabeventil zu betätigen.
Dann wird Produkt P ausgegeben, wie durch die Pfeile P in 5 dargestellt ist.
-
Wenn dieser Vorgang des Drückens auf
die Ausgabefläche 13 endet,
kommt das Ausgabeelement 20 unter der Wirkung einer Rückholkraft
in die Schließstellung
zurück,
die durch die elastischen Mittel ausgeübt wird, auf die die Ventilstange
montiert ist.
-
Das Ansatzstück 16 steigt mit dem
Ausgabeelement 20 nach oben. Wenn das Ausgabeelement 20 am
oberen Hubende ankommt, setzt das Ansatzstück 16 unter der Wirkung
der von der Schürze 18b ausgeübten elasti schen
Rückholkraft
seinen Weg über
eine Höhe δc fort,
wodurch die Rückkehr
der Verschlussmittel 18 vor die Kanäle 22 bewirkt wird. So
wird die Ausgabe abrupt beendet, und jedes nachträgliche Ausfließen von
Produkt wird verhindert. Insbesondere bei einem Produkt mit starker Ausdehnung,
wie zum Beispiel einem Schaum oder einem selbstschäumenden
Gel, bleibt die Einheit immer sauber.
-
In der obigen ausführlichen
Beschreibung wurde auf eine besondere Ausführungsform der Erfindung Bezug
genommen. Es ist klar, dass Varianten hinzugefügt werden können, ohne sich von der Erfindung,
wie sie nachfolgend beansprucht wird, zu entfernen.