DE7836107U1 - Kuehlpackung - Google Patents

Description

Eräkuja 2, SF-01610 Vantaa 61 Kühlpackung

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf eine KUhI-packung mit einem hermetisch abgeschlossenen Raum, der durch eine Zwischennaht, die zum Gebrauch der Kühlpackung geöffnet werden kann,in zwei voneinander dichte Kammern aufgeteilt ist, von denen die erste eine in Wasser endothermisch lösliche erste Substanz und die zweite eine in Wasser lösliche zweite Substanz enthält.

Die erste Kammer solcher Kühlpackungen enthält z.B. Ammoniumnitrat NH-NO^, das sich endothermisch, d.h. wärraebindend, in Wasser löst. In die zweite Kammer ist gewöhnlich ein Stoff eingebracht, der reichlich Kristallwasser, wie z.B. Kristallsoda Na₂CO- χ 10 H-O, sowie Wasser in einem gesonderten Beutel enthält. Die Kammern werden durch eine hermetisch verschlossene Zwischennaht voneinander getrennt gehalten. Wenn man die Packung in Gebrauch nehmen

will, werden die Zwischennaht und der Wasserbeutel aufgebrochen, so daß die Substanzen in der Packung miteinander gemischt werden können. Dabei lösen sich die Substanzen wärmebindend in Wasser und die Temperatur der Packung sinkt um mehrere Grade. Ein Beispiel für eine solche Kühlpackung ist unter anderem in der finnischen m 1 191/72 gegeben. Der Zusatz von Wasser ist wegen des Kristallwassers deL zweiten Substanz nicht unbedingt nötig, aber die KUhI-wirkung ist dann nicht ganz so groß.

In den bekannten Kühlpackungen ist die Kristallwasser abgebende Chemikalie meistens Kristallsoda Na-CO₃ χ 10 H-O. Dies beruht vor allem darauf, daß Kristallsoda verglichen mit anderen entsprechenden Substanzen preiswert ist und einen verhältnismäßig hohen Kühleffekt hat. Die genannte Substanz hat aber auch unerwünschte Eigenschaften, wenn sie in Kühlpackungen angewendet wird.

Es ist bekannt, daß in Kristallsoda Na₂CO₃ χ 10 H₂O, wenn sie bis auf eine Temperatur Über + 32 C erwärmt wird, das Dekahydrat in Heptahydrat und bei steigender Temperatür auch in Monohydrat zu zerfallen beginnt. Das so freigegebene Wasser bildet eine Lösung mit Heptahydrat und Monohydrat. Bei der betreffenden Temperatur löst sich etwa 31,2% von Na₂CO. in Wasser. Wenn die Temperatur der Lösung wieder sinkt, kristallisiert sich das Natriumkarbonat gemaß des Gleichgewichtsgesetzes wieder zu Dekahydrat. Gemäß des gleichen Gesetzes bleibt doch ein Teil des ursprünglichen Kristallwassers als gesättigte Mutterlauge übrig. Weil ein Teil des Kristallwassers als freies Wasser übrigbleibt, entstehen auch niedrigere Hydrate und der Gehalt der Dekahydrate bleibt kleiner als der ursprüngliche Gehalt derselben in der Packung. Ein Teil des ursprünglichen Effekts der Packung geht auf diese Weise verloren.

Die oben beschriebene Erscheinung tritt insbesondere auf, wenn man im tropischen oder subtropischen Klima arbeitet, wo die Tagestemperaturen auch im Schatten leicht die genannten + 32°C übersteigen. Für die Punktion der Kühlpackungen bedeutet die Verminderung des Gehalts der Dekahydrate das Herabsinken von deren Effektivität.

Die für die bekannten Kühlpackungen erforderliche Kristallsoda ist zu einem mäßigen Preis kaum erhältlich. Wenn man Packungen in größeren Kennen herstellen will, ist es also nahezu unentbehrlich, eine eigene Kristallsodaanlage zu gründen. Kristallsoda kann im Prinzip durch ein sehr einfaches Verfahren hergestellt werden.

Durch Mischung von Wasser und Kristallwasser freier Soda in passender Proportion kann man die Soda in Wasser lösen. Die Auflösung erfolgt exothermisch, d.h. wärmeabgebend. Die Temperatur des Gemisches steigt also etwas, im allgemeinen einige zehn Grade. Bei der Abkühlung der Lösung erfolgt die Kristallisation. Der Gehalt der Kristallsoda hängt von der Temperatur der Lösung ab. In einem Prozeß in industriellem Ausmaß sinkt dia Temperatur wegen der exothermischen Natur der Kristallisation nur langsam unr· kann sogar mehrere Tage dauern, Das Sinken der Temperatur kann durch künstliche Abkühlung beschleunigt werden. Die ganze Lösung geht doch nie in Kristalle über, sondern es bleibt immer gesättigtes Wasser, d.h. Mutterlauge übrig. Die Mutterlauge kann im Prozeß einige Male verwertet werden, sie muß dann aber als Abwasser in den Abflußkanal abgelassen werden. Bei der Herstellung von Kristallsoda bilden sich also unangenehme flüssige Abfälle.

Die Gründung einer Kristall soda-.anlage erfordert also ziemliche Investitionen. Außerdem kann festgestellt werden, daß, obwohl der Herstellungsprozeß von Kris ta7cl soda im Prinzip sehr einfach ist, der Prozeß auch auf unangenehme Schwierigkeiten stoßen kann, die vor allem mit der Punktion der Förderer" und Dosierer fertiger Kristallsoda verbunden

sind. Das beruht vor allem darauf, daß die Kristalle unter Druck leicht zerbrechen und die Mutterlauge, die zwischen den Kristallen gebunden gewesen ist, dabei befreit wird.

Daraus ergibt sich eine heterogene Masse, deren Beförderung z.B. mit einem Spiralförderer manchmal äußerst schwierig sein kann. Deshalb ist es sehr schwer, den Herstellungsp.rozeß vollständig zu automatisieren und der Betrieb der Anlage fordert die ständige Anwesenheit von Betriebsund Kontrollpersonal.

Mit der Kühlpackung gemäß der Neuerung sind die oben beschriebenen Nachteile bei den bekannten Packungen zu vermeiden. Dies wird bei der Packung gemäß der Neuerung durch die Merkmale erreicht, die in dem kennzeichnenden Teil des Schutcanspruchs 1 angegeben sind.

Der wichtigste Vorteil der Neuerung liegt darin, daß man keine Kristallsodaanlage braucht. Dadurch spart man an Produktionsräumen, an Bet iebskapital sowie an der Anzahl des Betriebspersonals. Gleichzeitig wird einem die schwierige Behandlung und Dosierung der fertigen Kristallsoda erspart. Schließlich sind eine vorläufige Lagerung und Förderer nicht nötig.

Unter Berücksichtigung des ganzen Herstellungsprozesses der Kühlpackungen bedeutet die Befreiung von der Notwendigkeit einer Kristallsodaanlage auch, daß die begrenze Kapazität einer Kristallsodaanlage nicht die Gesamterzeugungskapazität begrenzt. Eine Kristallsodaanlage kann nur für eine ungefähr durchschnittliche Produktion geplant werden. Dann ist eine schnelle Steigerung der Produktion, die den Gipfeln der Nachfrage entsprechen würde, nicht möglich. Die Kristallisation der Kristallsoda ist immer eine Punktion der Temperatur und bei der Herstellung in großen Mengen sinkt die Temperatur nur langsam. Hinsichtlüi der Produktionsgeschwindigkeit ist die Abkühlung ein kritischer Faktor. Wenn man von den Begrenzungen der Kristal1-sodaanlage befreit wird, lassen sich auch bei der übrigen

Produktion mehr Schichten leicht ordnen.

Durch die Neuerung wird auch der bedeutende Vorteil erreicht, daß keine besondere Maschine für die Verpackung eines Wasserbeutels und auch keine Dosierungsmaschine dafür erforderlich sind. Dadurch wird das ganze Herstellungsverfahren vereinfacht, was auch eine Verbesserung der Funktionssicherheit bedeutet.

Es ist auch zu konstatieren, daß der Verbrauch an Verpackungsmaterial kleiner ist, da ein besonderer Wasserbeutel

IC jetzt nicht mehr nötig ist und andererseits Kristallsoda in flüssiger Form nicht so viel Platz einnimmt als körnige Kristallsoda + der Wasserbeutel in den bekannten Pac'xungen-

Im Vergleich mit den bekannten Kühlpackungen weist die Kühlpackung gemäß der Neuerung einen entscheidenden Unterschied auf. Die bei der Kristallisierungsreaktion dabeigewesene Mutterlauge folgt unter allen Umständen dem Geichgewichtsgesetz. Infolgedessen gibt es in der Packung immer nur Kristallsoda ^2CO₃ χ 10 Η~0 und Wasser in dem vom Gleichgewichtsgesetz bestimmten Verhältnis. Mit anderen Worter, andere Hydrate können nicht entstehen. In den bekannten Packungen verursacht dagegen die Steigerung der Temperatur bis über +32⁰C, daß bei der Abkühlung der P«ikkung ein Teil des freigegebenen Kristallwassers in Form von freiem Wasser übrig bleibt und hierdurch eine Verminderung des Anteils der Dekahydrate bewirkt. In der neuerungsgemäßen Packung erfolgt eine 100%-ige Kristallisierung. Dies ist ein äußerst bedeutender Vorteil, wenn man im heißen Klima arbeitet, wo die Temperatur der Packung bis über + 32 C steigen kann.

Die Einsparung «ines besonderen Wass*?rbeu~els bringt non weiteren Vorteil, daß die: Ingebrauchnahme der Kühlpackung bedeutend angenehmer ist, weil nicht ein besonderer 'Wasser beutel in der Packung aufjiubrechen ist. Das Aufbrechen ist eine Maßnahme, die so viel Kraft erfordert, daß die Anwendung der bekannten Kühlpackungen einer Person weiblichen Geschlechts

schwierig oder unangenehm vorkommen kann.

Die Einsparung des Wasserbeutels bedeutet auch eine größere Freiheit für den Formgeber der Verpackung, weil man sich nicht mehr darum kümmern braucht, daß man den Wasserbeutel drinnen in der Packung muß aufbrechen können.

Infolge der verhältnismäßig großen Masse der neuerungsgemäßen Packung kann der Kühleffekt durch die AbkT-hlung der Packung vor der Anwendung noch bedeutend gesteigert werden. Die Neuerung wird nachstehend in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Neuerung und Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Neuerung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Kühlpackung der Neuerung eine Hülle 1 aus z.B. Kunststofflaminat. Die Hülle kann zum Beispiel durch Tiefziehen hergestellt sein. Das Laminat besteht vorzugsweise aus einem wenigstens auf einer Seite schweißbaren Material, wo der die andere Seite der Packung bildende Deckel 2 durch eine Schweißfuge daran befestigt werden kann.

Eine Schweißfuge 3,4 umgibt die ganze Packung und bildet einen hermetisch abgeschlossenen Raum. In das eine Ende dieses Raumes ist die erste in Wasser endothermisch lösliche Substanz 5 eingefüllt, die vorzugsweise Ammoniumnitrat ist. Die mit AmmoniumnitratgefülIe Kammer ist durch eine Zwischennjht 6 ν on einer zweiten Kammer getrennt.

Die Zwischennaht 6 weist eine ar. und für sich bekannte Konstruktion auf und wird vc.i einem im Querschnitt nahezu kreisförmigen Sperrteil 7 und einem darin eingelegten stanjenförmigen Teil 8 gebildet. Die Wände der Packung zwisehen den beiden Kammern umgeben die Stange 8,wo das Sperrteil sie gegeneinander preßt, um eine hermetische Abdichtung zu schaffen.

Der Raum ankern anderen Ende der Packung bzw. die zweite Kammer enthält eine zweite in Wasser endothermisch lösliche Substanz 9. Bevorzugt sind Kristallsoda und eine gesättigte wässrige Lösung davon in Gleichgewichtskonzentration. Ein wesentlicher Teil von dem für die Auflösung der Substanzen benötigten Wasser ist in Forir von Kristallwasser in dem Kristallsoda gebunden.

Fig. 2 stellt eine Aus führung s form der Kühlpackuncj dar, die aus einer einzigen Kunststoffbahn 21, z.B. aus PoIyäthylen gebildet ist. Diese Kunststoffbahn ist durch eine längsgerichtete Schweißnaht zu iinem Schlauch umgeformt und mit querlaufenden Schweißnähten 23, 24 und 26 zur Schaffung von zwei geteilten Kammern versehen. Die «rste Kammer enthält dieselbe chemische Substanz wie in der vorigen Ausführungsform, z.B. Ammoniumnitrat 25. Die zweite Kammer enthält Kristallsoda 29 und eine gesättigte wässrige Lösung 20 derselben in Gleichgewichtskonzentration. Die Zwischennaht 26 ist im Vergleich zu den äußeren Nähten 23 und 24 der Packung abgeschwächt, so daß sie z.B. durch kräftiges Pressen auf die Packung aufgebrochen werden kann.

Wenn die Gesamtmasse der Kühlpackung z.B. 800g beträgt, was hinsichtlich des Gebrauchs vorteilhaft ist, wird in die Packung 270g Ammoniumnitrat eingefüllt, während das eingefüllte Wasser 170g und die von Kristallwasser freie Soda 360g ausmacht.

Ein vorteilhafter weiterer Effekt wird dadurch erreicht, daß die Packung außer dem Wasser und der Soda kleine Mengen Zusatzmittel entnält, die zur Kristallisation der Kristallsoda beitragen. Wenn nämlich nur Wasser und Soda miteinander gemischt werden, befindet sich die entstehende Kristallsoda gewöhnlich in Form eines ziemlich harten Klumpens, der die Benutzung der Kühlpackung erschweren kann. Wenn man z.B. 0,9 bis 1,0 Gewichtsprozent Siliciumoxid zusetzt, kristallisiert sich die Kristallsoda in Form einer weichen Kristallmasse, die gallertartig ist oder sich wenigstens mit der Hand zerkleinern läßt.

Die Kühlpackung gemäß der Neuerung enthält also in de^ ersten Kammer körniges Ammoniumnitrat und in der von der Zwischennaht getrennten anderen Kammer Kristallsoda mit der Mutterlauge in Gleichgewichtskonzentration, evtl. mit Zusatz- mitteln _J Wenn die Zwischennaht aufgebrochen wird, werden die beiden Substanzen miteinander gemischt und darauf erfolgt eine chemische endothermische Reaktion, die die Temperatur des Beutels und seiner unmittelbaren Umgebung bis etwa -15 C absinken läßt.

Es ist auch möglich, daß die Kammern der Kühlpackung ineinander angeordnet sind. In diesem Fall ist vorzugsweise ujLc Na^CC^-Losung snunäii.eriue Κ&ΐΓιϊϊιθΐ* im Innern uss größeren Beutels mit Ammoniumnitrat untergebracht, um eine leichtere Punktierung zu sichern.

Claims (4)

Tehdaspakkaus Oy 26.Januar 1979 ■Sräkujy 2, SF-01610 Vantaa FR 1 G Schutzansprüche ;

1.Kühlpackung mit einem hermetisch abgeschlossenen Raum, der durch eine Zwischennaht, die zum Gebrauch der Kühlpackung geöffnet werden kann, in zwei voneinander dichte Kammern aufgeteilt ist, von denen die erste eine in Wasser endothermisch lösliche erste Substanz und die zweite eine in Wasser lösliche zweite Substanz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer eine in Wasser endothermisch lösliche Substanz sowohl in fester Form (9,29) als auch in Form einer gesättigten wässrigen Lösung 1.0 (10,20) in Gleichgewichtskonzentration enthält.

2.Kühlpackung nach Anspruch 1, deren erste Kammer Ammoniumnitrat (NH.NO-) enthält, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die zweite Kammer Kristallsoda Na-CO₃ χ 10 H_?0 und eine gesättigte wässrige Lösung derselben in Gleichgewichtskonzentration enthält.

3.Kühlpackung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer 0-5 Gewichtsprozent Zusatzmittel enthält, die das Klumpen der Kristallsoda verhindern.

4.Kühlpackung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmittel Siliciumoxid in einer Menge von 0,9 - 1,0 Gewichtsprozent ist.