EP4624057A1

EP4624057A1 - Kartusche mit aussenhülse und davon trennbarer innenhülse sowie verfahren zur herstellung der kartusche

Info

Publication number: EP4624057A1
Application number: EP24166706.2A
Authority: EP
Inventors: Peter Rushe; Karsten Wolf; Kai RUTHE- STEINSIEK
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2024-03-27
Filing date: 2024-03-27
Publication date: 2025-10-01
Also published as: WO2025202012A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kartusche (1) für ein viskoses Material (2), die sich in eine Kartuschenpistole (100) einsetzen lässt, umfassend a) einen zylinderförmigen Kartuschenkörper (10) mit einem proximalen Ende (11) und einem distalen Ende (12), wobei der Kartuschenkörper (10) einen Kartuscheninnenraum (14) begrenzt, der zur Aufnahme des viskosen Materials (2) dient; b) eine Kartuschenkappe (30), die an dem distalen Ende (12) des Kartuschenkörpers (10) lösbar befestigt ist und einen Abgabeauslass (31) aufweist; c) eine Kolbeneinheit (40), die sich entlang einer Längsachse (13) des Kartuschenkörpers (10) in Richtung des distalen Endes (12) verschieben lässt, um das viskose Material (2) aus dem Kartuscheninnenraum (14) durch den Abgabeauslass (31) zu drücken. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kartuschenkörper (10) eine Außenhülse (15) und eine Innenhülse (14) aufweist, die durch die Kartuschenkappe (30) am distalen Ende (12) und durch einen lösbar an dem proximalen Ende (11) befestigten Fixierelement (60) derart fixiert ist, dass beim Lösen der Kartuschenkappe (30) vom distalen Ende (12) und beim Lösen des Fixierrings (60) vom proximalen Ende (11) des Kartuschenkörpers (10) die Innenhülse (16) von der Außenhülse (15) getrennt werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der Kartusche (1)

Description

Die Erfindung betrifft eine Kartusche für ein viskoses Material, die sich in eine Kartuschenpistole einsetzen lässt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Kartusche.
Sowohl für Handwerkeranwendungen als auch für den privaten Gebrauch werden verschiedene viskose Materialien, wie zum Beispiel Silikon, Acryl und Klebstoffe, standardmäßig in Kartuschen bereitgestellt, aus welchen das Material mithilfe der Kartuschenpistole ausgebracht werden kann.
Die EP 4 241 894 A1 offenbart eine Kartusche, die einen zylinderförmigen Kartuschenkörper mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende umfasst, wobei der Kartuschenkörper einen Kartuscheninnenraum begrenzt, der zur Aufnahme des viskosen Materials dient. Die Kartusche umfasst des Weiteren eine Kartuschenkappe, die an dem distalen Ende des Kartuschenkörpers lösbar befestigt ist und einen Abgabeauslass aufweist, sowie eine Kolbeneinheit, die sich entlang einer Längsachse des Kartuschenkörpers in Richtung des distalen Endes verschieben lässt, um das viskose Material aus dem Kartuscheninnenraum durch den Abgabeauslass zu drücken.
Gemäß der EP 4 241 894 A1 kann der zylinderförmige Kartuschenkörper aus Pappe bestehen, der im Vergleich zu einen Kartuschenkörper aus Kunststoff umweltschonender ist. Damit es vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit etc. ausreichend geschützt ist, befindet sich das viskose Material in einem gesonderten Schlauchbeutel aus einer Kunststofffolie. Der Schlauchbeutel ist endseitig jeweils wurstzipfelartig mit einer kleinen Klammer verschlossen. Vor der Abgabe des viskosen Materials muss der Schlauchbeutel geöffnet werden. Dies geschieht durch eine scharfe Spitze, die an der Kartuschenkappe angeformt oder angebracht ist und in den Kartuscheninnenraum hineinragt. Wenn die Kolbeneinheit in Richtung der Kartuschenkappe bewegt wird, wird der zuvor in den Kartuscheninnenraum eingeführte Schlauchbeutel gegen die scharfe Spitze gedrückt und somit automatisch geöffnet. Das viskose Material kann dann durch den Ausgabeauslass treten und entsprechend bedarfsgerecht appliziert werden.
Die Verwendung des folienartigen Schlauchbeutels ist jedoch mit Nachteilen verbunden: Die Befüllung des Schlauchbeutels benötigt viel Zeit, da seine Enden mit den Klammern verschlossen werden müssen. Auch hat sich gezeigt, dass beim automatischen Öffnen durch die oben beschriebene scharfe Spitze insbesondere bei hochviskosen Materialen größere Kräfte auf die Kolbeneinheit aufzubringen sind, damit der Schlauchbeutels auch sicher aufgeschlitzt wird. Dies kann im Einzelfall dazu führen, dass der Anwender bei einem vergeblichen Versuch von einer derartigen Kartusche Abstand nimmt und als zukünftiger Kunde verloren geht. Alternativ ist es auch möglich, den Schlauchbeutel vor dem Einführen in den Kartuscheninnenraum durch ein Aufschneidmittel wie ein Messer oder eine Schere zu öffnen. Dies bedeutet jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt und kann zu Verunreinigungen des viskosen Materials führen, wenn das Aufschneidmittel vor dem Öffnen des Schlauchbeutels nicht gereinigt worden ist.
Die Verwendung des Schlauchbeutels hat den Vorteil, dass nach Entleerung der Kartusche der Schlauchbeutel aus Kunststoff einfach von dem Kartuschenkörper aus Pappe getrennt werden kann, was ein sortenreines Recyceln ermöglicht. Bei einem ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten Kartuschenkörper aus Pappe, der an seiner Innenseite mit einer Barriereschicht aus Kunststoff beschichtet ist, ist ein sortenreines Recyceln aufgrund der festen Verbindung zwischen Pappe und Kunststoff hingegen nicht ohne Weiteres möglich.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Kartusche bereitzustellen, die ressourcenschonend herstellbar ist, sich zuverlässig durch eine Kartuschenpistole entleeren lässt und nach dem Entleeren einfach recycelt werden kann.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit dem Gegenstand gemäß Anspruch 1 gelöst. Ausführungsbeispiele können den Unteransprüchen zu Anspruch 1 entnommen werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kartuschenkörper eine Außenhülse und eine Innenhülse aufweist, die an einer Innenseite der Außenhülse anliegt. Die Innenhülse ist durch die Kartuschenkappe am distalen Ende und durch einen lösbar an dem proximalen Ende befestigten Fixierelement derart fixiert, dass beim Lösen der Kartuschenkappe vom distalen Ende und beim Lösen des Fixierrings vom proximalen Ende des Kartuschenkörpers die Innenhülse von der Außenhülse getrennt werden kann. Mit anderen Worten erfolgt die Fixierung der Innenhülse an der Außenhülse ausschließlich oder zumindest hauptsächlich durch die Kartuschenkappe und den Fixierring. Fällt diese Fixierung weg, indem die Kartuschenkappe von dem distalen Ende des Kartuschenkörpers und das Fixierelement von dem proximalen Ende des Kartuschenkörpers entfernt werden, so kann die Innenhülse von der Außenhülse beispielsweise durch axialen Herausziehen getrennt werden. Es sind nach Entfernung von Kartuschenkappe und Fixierelement für die Trennung von Innenhülse und Außenhülse keine Werkzeuge oder ein besonderer Kraftaufwand notwendig. Es besteht zwischen Außenhülse und Innenhülse kein Stoffschluss.
Die Außenhülse kann aus einem Material auf Basis von pflanzlichen Fasern gefertigt sein. So kann die Außenhülse beispielsweise aus Pappe sein. Nach erfolgter Entleerung der Kartusche und nach Trennung von Kartuschenkappe, Kolbeneinheit, Fixierelement und Innenhülse kann die Außenhülse dem Altpapier zugeführt und damit wieder in den Recyclingkreislauf eingebracht werden. Dabei kann die Hülse bereits aus recyceltem Papiermaterial gefertigt sein, wodurch die Kartusche zu einem noch nachhaltigeren Produkt wird. Die Außenhülse kann auch aus einem leichten Kunststoff hergestellt sein.
Die Innenhülse kann aus Kunststoff, Aluminium oder einer Kombination aus Kunststoff und Aluminium sein. Die Innenhülse kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Die Wandstärke der Innenhülse kann 40 bis 500 µm betragen, vorzugsweise 50 bis 400 µm. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die Wandstärke 60 bis 70 µm.
Die Innenhülse kann durch einen Bogen mit einer Breite gebildet sein, die größer als der Umfang der Außenhülse ist, wobei in einem zusammengerollten Zustand zwei Längskanten des Bogens sich überlappen und einen Überlappungsbereich bilden. Beträgt beispielsweise ein Durchmesser der Außenhülse 47 mm, was einem Umfang von ca. 148 mm entspricht, beträgt die Breite des Bogens mehr als 148 mm, beispielsweise 150 mm bis 160 mm. Bei einer Breite von 160 mm würde der Überlappungsbereich 12 mm breit sein. In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Überlappungsbereich 1 bis 20 % der (Gesamt-)Breite des Bogens.
Bei dem Bogen kann es sich um eine Kunststofffolie, vorzugsweise um eine Folie aus thermoplastischem Kunststoff handeln. Bevorzugte Materialen sind Polyethylen (PE), Polyproylen (PP) oder Polyethylenterephthalat (PET). Der Bogen kann aus Aluminium oder einer Kombination aus Kunststoff und Aluminium sein.
Der Bogen ist vorzugsweise rechteckig, so dass die beiden Längskanten zueinander parallel verlaufen. Entsprechend weist dann auch der etwaige Überlappungsbereich eine konstante Überlappungsbreite auf. Eine Länge des Bogens entspricht vorzugsweise einer Länge der Außenhülse oder ist, wie weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, größer als die Länge der Außenhülse.
Die zwei Längskanten können in dem Überlappungsbereich aneinander befestigt sind. Vorzugsweise ist im Überlappungsbereich eine Schweißnaht vorgesehen, die sich parallel zu den Längskanten erstreckt. Die Schweißnaht kann sich über die gesamte Länge des Bogens erstrecken. Es ist auch möglich, dass zur Befestigung der Längskanten die Schweißnaht einzelne, voneinander getrennte Abschnitte oder Punkte aufweist.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Innenhülse durch eine elastische Rückstellkraft gegen die Innenseite der Außenhülse gedrückt. Wird beispielsweise ein (ebener) Bogen zur Bildung der Innenhülse verwendet, der beim Zusammenrollen zu einer Rolle bzw. zu einem Zylinder elastisch verformt und in diesem elastisch verformten Zustand in die Außenhülse axial eingeführt wird, sorgen die Rückstellkräfte dafür, dass sich die Rolle bzw. Innenhülse soweit wieder aufweitet, bis diese an der Innenfläche der Außenhülse zur Anlage kommt. Die dabei noch verbleibenden Rückstellkräfte führen dazu, dass die Rolle/Innenhülse mit einer Restspannung gegen die Außenhülse gedrückt wird. Die Restspannung ist dabei vorzugsweise klein, sodass die Innenhülse per Hand aus der Außenhülse gezogen werden kann, nachdem die Kartuschenkappe und das Fixierelement von der Außenhülse getrennt worden sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Längskanten nicht fest miteinander verbunden, sodass die Breite des Überlappungsbereiches variieren kann und sich der Durchmesser der Innenhülse dem Durchmesser der Außenhülse anpassen kann. In diesem Ausführungsbeispiel besteht nach erfolgter Trennung von Kartuschenkappe und Fixierelement lediglich ein Kraftschluss zwischen Außenhülse und Innenhülse, der sich aber leicht aufheben lässt. Entsprechend erfolgt die Fixierung der Innenhülse an der Außenhülse in diesem Ausführungsbeispiel hauptsächlich oder nahezu ausschließlich über die Kartuschenkappe und das Fixierelement.
Die lösbare Befestigung der Kartuschenkappe an dem distalen Ende des Kartuschenkörpers kann durch eine distale Klemmkraft erzeugt werden. Zwischen der Kartuschenkappe und dem distalen Ende des Kartuschenkörpers befindet sich vorzugsweise ein Teil der Innenhülse, der durch das Zusammenwirken von Kartuschenkappe und der Außenhülse am distalem Ende festgeklemmt und somit an dem distalen Ende fixiert ist. Die lösbare Befestigung kann einen Hinterschnitt aufweisen, sodass beim Verbinden die Kartuschenkappe in eine Verriegelungsposition einrastet. Der Hinterschnitt kann so ausgebildet sein, dass durch eine moderate Trennkraft die Verriegelung wieder aufgelöst werden kann.
Die lösbare Befestigung des Fixierelements an dem proximalen Ende des Kartuschenkörpers kann durch eine proximale Klemmkraft erzeugt werden. Ein Teil der Innenhülse kann zwischen Fixierelement und der Außenhülse eingeklemmt sein. Die lösbare Befestigung des Fixierelement kann - ähnlich wie die lösbare Befestigung der Kartuschenkappe - einen Hinterschnitt aufweisen, so dass das Fixierelement in ein Verriegelungsposition einrastet.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Kolbeneinheit einen Außenkolben, einen Innenkolben sowie einem Spreizring auf, wobei der Außenkolben durch den Spreizring in radialer Richtung aufgeweitet wird, wenn der Innenkolben durch die Kartuschenpistole gegen den Spreizring bzw. den Außenkolben gedrückt wird. Der Innenkolben kann dabei einen Kolbenkörper aufweisen, in dem wenigstens ein Schlitz vorgesehen ist, der sich in axialer Richtung von dem Spreizring bis zu einer Ansetzfläche für einen Druckteller der Kartuschenpistole erstreckt. Der Spreizring ist vorzugsweise nicht geschlitzt. Durch den schlitzfreien und somit geschlossenen Umfang weist der Spreizring eine gewisse Formfestigkeit auf, durch die sich gut Kräfte auf den Außenkolben übertragen lassen.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Kolbenkörper in Form eines Hohlzylinders ausgebildet, der eine Innenwand und einer Außenwand aufweist, wobei der Schlitz sich in radialer Richtung von der Innenwand bis zur Außenwand erstreckt. Vorzugsweise ist genau ein Schlitz vorgesehen. Außenkolben, Innenkolben und Spreizring können aus PE oder PP sein. Sie können aus Papier/Karton oder einer Kombination aus Kunststoff und Papier sein.
Bedingt durch den Schlitz, der sich im Betrieb der Kartusche in der Kartuschenpistole ausweiten oder auch verengen kann, weist der Innenkolben eine gewisse Nachgiebigkeit auf, sodass ein Winkel- oder Lageversatz des Drucktellers der Kartuschenpistole, der auf den Innenkolben wirkt, nicht oder nicht vollständig auf den Außenkolben übertragen wird. So kann der Innenkolben aufgrund seiner Nachgiebigkeit den Winkel- und/oder Lageversatz des Drucktellers zumindest teilweise ausgleichen, sodass der Außenkolben weiterhin so ausgerichtet an der Innenwand des zylindrischen Kartuschenkörpers anliegt, dass es nicht zu einem Ausbeulen oder einer andersartigen Beschädigung des Kartuschenkörpers kommt oder sich der Druckteller im Kartuschenkörper verklemmt.
Der Kolbenkörper des Innenkolbens kann eine äußere Körperhülse und eine innere Körperhülse aufweisen, die durch mehrere Radialstege miteinander verbunden sind. Eine Wandstärke der äußeren Körperhülse und eine Wandstärke der inneren Körperhülse können jeweils 0,5 bis 5 mm betragen. Ein Verhältnis eines Außendurchmessers der äußeren Körperhülse zu einem Außendurchmesser der inneren Körperhülse kann in einem Bereich von 1,2 bis 2 liegen.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Spreizring einen ersten, umlaufenden Endrand mit kleinerem Durchmesser und einen zweiten umlaufenden Endrand mit größerem Durchmesser auf, wobei der erste Endrand an dem Kolbenkörper des Innenkolbens und der zweite Endrand an dem Kolbenboden des Außenkolbens ansetzen. Vorzugsweise setzt dabei der Endrand mit dem kleinerem Durchmesser einstückig an dem Kolbenkörper des Innenkolbens an.
In einem Anfangszustand kann die Kolbeneinheit mit dem Fixierelement über Verbindungsstege verbunden sein. Die Verbindungsstege erstrecken sich vorzugsweise vom Fixierelement zum Innenkolben der Kolbeneinheit. Die Verbindungsstege sind dabei als Sollbruchstellen ausgelegt. Sie lassen sich ohne große axiale Kraft trennen, wenn der Innenkolben mit dem Außenkolben entlang der Längsrichtung des Kartuschenkörpers bewegt wird. Durch das an dem proximalen Ende axial fixierte Fixierelement ist im Anfangszustand die Kolbeneinheit sicher mit dem Kartuschenkörper verbunden und kann im Vertrieb oder Handel oder bei der Handhabung der Kartusche vor dem Einlegen in die Kartuschenpistole nicht verloren gehen.
Das distale Ende kann eine distale Stoßkante umfassen. Das proximale Ende kann eine proximale Stoßkante umfassen, wobei mindestens eine der beiden Stoßkanten durch einen an der Außenhülse angelegten Materialabschnitt überdeckt wird, wobei der die Stoßkante überdeckende Materialabschnitt in einem an der Stoßkante angrenzenden Bereich sowohl an einer Innenseite als auch an einer Außenseite der Außenhülse anliegt. Durch den Materialabschnitt wird die wenigstens eine überdecke Stoßkante vor Feuchtigkeit geschützt, die über die ansonsten offenliegende Stoßkante in das Material der Außenhülse eindringen kann. Vorzugsweise ist der Materialabschnitt aus Papier, wenn die Außenhülse aus Pappe ist.
Bei dem Materialabschnitt oder bei einem zusätzlichen Materialabschnitt kann es sich um den oben beschriebenen Bogen handeln, der die Innenhülse bildet. In diesem Fall kann die Innenhülse an ihren beiden Stirnseiten entlang der Längsachse über die Außenhülse hinausragen, wobei ein Überstand an beiden Stirnseiten dazu dient, über die jeweilige Stoßkante gelegt oder geklappt zu werden. Ein äußeres Ende des Überstands kann dann an der Außenseite der Außenhülse befestigt werden. Die Befestigung des äußeren Endes des einen Überstands an der Außenseite der Außenhülse kann durch das Aufsetzen der Kartuschenkappe auf das distale Ende erfolgen. Entsprechend kann auch das Fixierelement so ausgestaltet sein, dass beim Verbinden mit dem proximalen Ende das äußere Ende des die proximale Stoßkante überdeckenden Überstands an der Außenseite der Außenhülse befestigt wird.
Die Außenhülse aus Pappe kann als Wickelhülse ausgebildet sein, wobei die Außenhülse eine als Materialschwächung ausgebildete Aufreißhilfe umfasst, welche sich ausgehend von dem proximalen oder distalen Ende im Wesentlichen entlang der Längsachse erstreckt.
Neben der vereinfachten Trennung von Außenhülse (bevorzugt aus Pappe) und Innenhülse (bevorzugt aus einer Kunststofffolie) bietet die erfindungsgemäße Kartusche den Vorteil, dass die Kolbeneinheit nicht mit der Innenfläche der Außenhülse in Kontakt tritt, sondern mit der Innenhülse. Dies führt zu einer Reibpaarung mit niedrigeren Reibwerten, sodass weniger Kraft zum Ausbringen des viskosen Materials aufgebracht werden muss.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen der oben beschriebenen Kartusche, wird mit dem Gegenstand von Anspruch 13 gelöst. Ausführungsbeispiele können den Unteransprüchen zu Anspruch 13 entnommen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen einer Kartusche, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 11 oder in der oben ausgeführten Ausführungsbeispielen beschrieben ist. Einfindungsgemäß wird die Innenhülse axial in die in Umfangsrichtung gesehen geschlossene Außenhülse eingeführt. Danach werden am proximalen Ende des Kartuschenkörpers die Kolbeneinheit eingesetzt wird und die Innenhülse durch den Fixierring an dem proximalen Ende an der Außenhülse fixiert. Das viskose Material wird dann in den Kartuscheninnenraum eingefüllt. Nach erfolgter Befüllung des Kartuscheninneraums wird die Kartuschenkappe an dem distalen Ende befestigt, wodurch die Innenhülse auch an dem distalen Ende an der Außenhülse fixiert wird.
In einem Ausführungsbeispiel wird der der die Innenhülse bildende Bogen vor dem Einsetzen in die Außenhülse zu einem Zylinder geformt bzw. gerollt. Durch das Zusammenrollen können elastische Rückstellkräfte in dem Bogen entstehen, durch die die Innenhülse nach dem Einsetzen in die Außenhülse radial nach außen gegen die Außenhülse gedrückt wird.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: im Schnitt eine mit einem viskosen Material gefüllte Kartusche;
Figur 2: eine Kartuschenkappe für die Kartusche
Figur 3: eine Kolbeneinheit und ein Fixierelement für die Kartusche;
Figur 4: einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 3;
Figur 5: die Kolbeneinheit im zusammengesetzten Zustand;
Figur 6: einen Materialabschnitt zur Abdeckung einer Außenhülse der Kartusche;
Figur 7: erste Schritte zur Herstellung der Kartusche;
Figur 8: weitere Schritte zur Herstellung der Kartusche; und
Figur 9: Schritte zum Entleeren und Recyceln der Kartusche;

Figur 1 zeigt eine Kartusche, die in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet wird. Die Kartusche 1 umfasst einen zylindrischen Kartuschenkörper 10 mit einem proximalen Ende 11 und einem distalen Ende 12. Die Grundfläche des zylindrischen Kartuschenkörpers 10 ist ein Kreis. An dem distalen Ende 12 ist eine Kartuschenkappe 30 mit einem Abgabeauslass 31 angeordnet. Die Kartuschenkappe 30 ist ein separates Spritzgussteil aus Kunststoff, das an dem distalen Ende 12 des Kartuschenkörpers 10 lösbar befestigt ist.
Die Kartusche 1 umfasst des Weiteren eine Kolbeneinheit 40, die sich entlang einer Längsachse 13 des Kartuschenkörpers 10 verschieben lässt. Der Kartuschenkörper 10, die Kartuschenkappe 30 und die Kolbeneinheit 40 begrenzen einen in seinem Volumen veränderbaren Kartuscheninnenraum 14, in dem sich ein viskoses Material 2 befindet, beispielsweise Silikon, Acryl, eine Dichtungsmasse oder ein Klebstoff. Wird die Kolbeneinheit 40 in der Darstellung der Figur 1 weiter nach oben bewegt, wird das viskose Material durch den Ausgabeauslass 31 nach außen abgegeben (siehe Pfeil 3).
Die erforderliche Kraft zum Bewegen der Kolbeneinheit 40 kann durch eine Kartuschenpistole 100 ausgeübt werden, von der in Figur 1 stellvertretend nur ein Druckteller 101 und eine Druckstange 102 dargestellt sind. Beim Hinauspressen des viskosen Materials 2 liegt der Druckteller 101 an einer Ansetzfläche 41 der Kolbeneinheit 40 an. Die Kraft, die dann auf die Kolbeneinheit 40 wird, wird durch den Pfeil 4 symbolisiert.
Der Kartuschenkörper 10 weist eine Außenhülse 15 und eine Innenhülse 16 auf, die an einer Innenseite der Außenhülse 15 anliegt. Die Fixierung der Innenhülse 16 an der Außenhülse 15 erfolgt an dem proximalen Ende 11 durch das Fixierelement 60 und an dem distalen Ende 12 durch die Kartuschenkappe 30. Die Außenhülse 15 ist aus Pappe und ausgelegt, radial nach außen wirkende Druckkräfte aufzunehmen, die beim Bewegen der Kolbeneinheit 40 auf den Kartuschenkörper 10 wirken. Die Innenhülse 16 dient als Barriereschicht und schützt das viskose Material 2 vor äußeren Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit etc.
Figur 1 zeigt die Kolbeneinheit 40 in einer Stellung, bei der schon ein gewisser Teil des viskosen Materials 2 aus dem zuvor größeren Kartuscheninnenraum 14 gedrückt worden ist. In einem Anfangszustand befindet sich die Kolbeneinheit 40 in unmittelbarer Nähe zu einem Fixierelement 60, dass an dem proximalen Ende 11 an dem Kartuschenkörper 10 befestigt ist. Somit lässt sich nahezu die gesamte Länge des Kartuschenkörpers 10 für die Aufnahme des viskosen Materials 2 nutzen. Vor Beginn der Entleerung des Kartuscheninnenraums 14 ist der Ausgabeauslass 31 durch ein Verschlusselement 32 (siehe Figur 2) verschlossen. Dieses muss erst entfernt werden, damit der Ausgabeauslass offen ist.
Wie insbesondere Figur 2 zu entnehmen ist, weist die Kartuschenkappe ein Schulterteil 33 auf, das sich von dem Ausgabeauslass 31 bis zu einem Pressring 34 erstreckt. In Einsatzlage liegt der Pressring 34 an der Innenseite der Außenhülse 15 an, wobei zwischen Pressring 34 und der Innenseite der Außenhülse 14 noch die Innenhülse 16 angeordnet ist. Die Innenhülse 16 wird durch die Presspassung zwischen Pressring 34 und Außenhülse 15 an dem distalen Ende 12 fixiert (siehe auch Figur 1). An einer Außenseite kann der Pressring 34 Oberflächenstrukturen in Form von Rillen 35 aufweisen, die im Ausführungsbeispiel der Figur 2 parallel zur Längsachse 13 verlaufen. Alternativ können die Rillen auch vertikal zur Längsachse 13, also in der Darstellung der Figur 2 horizontal verlaufen. Die Oberflächenstrukturen 35 dienen dazu, die Klemmkraft zwischen Kartuschenkappe 30 und Kartuschenkörper 10 zu erhöhen. Das Schulterteil 33 bildet eine axiale Anschlagfläche 36, an der die Außenhülse 16 anliegt, wenn die Kartuschenkappe 30 sich in Einsatzlage befindet.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Kolbeneinheit 40 und den Fixierring 60 in dem Anfangszustand, in dem Kolbeneinheit 40 und Fixierring 60 über dünne Verbindungsstege 61 verbunden sind, die als Sollbruchstellen ausgelegt sind und bei geringer Kraftaufwendung rei-ßen. Dementsprechend reißen die Verbindungsstege 61, wenn sich bei der Entleerung des Kartuscheninnenraums 14 die Kolbeneinheit 40 von dem am proximalen Ende 11 des Kartuschenkδrpers 10 fixierten Fixierrings 60 wegbewegt.
Das ringförmige Fixierelement 60 weist eine zylindrische Seitenwand 62 mit umlaufenden Vorsprüngen 63 auf, welche sich in die Innenwand der Außenhülse 15 einkrallen, wenn die Einheit bestehend aus Kolbeneinheit 40 und dem Fixierelement 60 in das proximale Ende 11 des Kartuschenkörpers 10 geschoben wird. Ein umlaufender Endanschlag oder Flansch 64 legt die axiale Position des Fixierelements 60 in Bezug auf das proximale Ende 11 des Kartuschenkörpers 10 fest. Durch die Fixierung des Fixierelements 60 am proximalen Ende 11 ist im Anfangszustand auch die Kolbeneinheit 40 fixiert und kann vor dem Einsatz in der Kartuschenpistole 100 nicht aus dem Kartuschenkörper 10 fallen und somit verloren gehen. Durch das Zusammenwirken von Fixierelement 60 und der Außenhülse 15 wird die Innenhülse 16 am proximalen Ende 11 fixiert.
Die Kolbeneinheit 40 weist einen Außenkolben 42 und einen Innenkolben 43 auf. Die Figuren 3 und 4 zeigen den Außenkolben 42 und den Innenkolben 43 in einem nicht zusammengesetzten Zustand. Im zusammengesetzten Zustand (siehe Figur 5) befindet sich der der Innenkolben 43 teilweise in einem Innenraum 44 des Außenkolbens 42. Der Innenraum 44 wird durch einen leicht gewölbten Kolbenboden 45 und eine zylindrische Seitenwand 46 begrenzt. An einer Außenseite der Seitenwand 46 sind umlaufende Dichtlippen 47 vorgesehen, die in Einsatzlage der Kolbeneinheit 40 an dem Kartuschenkörper 10 anliegen.
Die Kolbeneinheit 40 weist des Weiteren einen kegelstumpfförmigen Spreizring 48 auf, der einstückig an einem Kolbenkörper 49 des Innenkolbens 43 angeformt ist. Der Spreizring 48 weist einen ersten umlaufenden Endrand 50 mit kleinerem Durchmesser und einem zweiten umlaufenden und freien Endrand 51 mit größerem Durchmesser auf. Im zusammengesetzten Zustand liegt der zweite Endrand 51 an dem Kolbenboden 45 im Bereich des Übergangs zur Seitenwand 46 an. Beim axialen Zusammendrücken von Innenkolben 43 und Außenkolben 42, drückt der zweite Endrand 51 den Außenkolben 42 radial nach außen und führt somit zu einer (geringen) Ausweitung des Außenkolbens 42. Dadurch werden die Dichtlippen 47 des Außenkolbens 41 gegen den Kartuschenkörper 10 gedrückt.
Der Kolbenkörper 49 des Innenkolbens 42 weist eine zylindrische äußere Körperhülse 52 und eine zylindrische innere Körperhülse 53 auf. Die äußere Körperhülse 52 und die innere Körperhülse sind über mehrere, am Umfang verteilte Radialstege 54 miteinander verbunden, die einen Hohlraum zwischen den beiden Hülsen 52, 53 überbrücken. Die unteren Enden von äußere Körperhülse 52, innere Körperhülse 53 und der Radialstege 54 bilden die Ansetzfläche 41 aus, an der die Druckplatte 101 anliegt, wenn die Kartuschenpistole 100 die Kolbeneinheit 40 in Richtung Kartuschenkappe 30 drückt.
In dem Kolbenkörper 50 ist ein Schlitz 55 vorgesehen, der sich in axialer Richtung (entlang der Längsachse 13) von dem nicht geschlitzten Spreizring 48 bis zu der Ansetzfläche 41 parallel erstreckt. Der Schlitz 55 wird dabei in Umfangsrichtung begrenzt durch zwei sich gegenüberstehende Radialstege, von denen einer in Figur 5 zu sehen und mit 54a bezeichnet ist. Durch den Schlitz 55 ist der Umfang des Kolbenkörpers 50 vollständig unterbrochen. Aus Figur 2 wird deutlich, dass der Schlitz 55 bis zum Spreizring 48 reicht, dessen geschlossenen Umfang aber nicht unterbricht.
Bedingt durch den Schlitz 55 ist der Innenkolben 43 nachgiebig und gibt daher Spannungen oder unerwünschte Kräfte, die auf einen schräg und/oder nicht mittig angesetzten Druckteller 101 an der Ansetzfläche 41 zurückzuführen sind, nicht oder nur abgemindert an den Außenkolben 41 weiter. Der Außenkolben 42 lässt sich daher leichter durch den Kartuschenkörper 10 in Längsrichtung führen. Beschädigungen des Kartuschenkörpers 10, bedingt durch größere Radialkräfte durch den Außenkolben 42 (zum Beispiel in Form von Ausbeulungen oder Risse) lassen sich damit vermeiden, selbst wenn die Wanddicke des Kartuschenkörpers gering ist oder für den Kartuschenkörper ein weicheres Material wie Pappe gewählt wird.
Die Oberseite des Kolbenbodens 45 (siehe Figur 3) kann optional mit Informationen versehen sein, die das Recyceln der verschiedenen Komponenten der Kartusche 10 vereinfachen sollen. Der Innenkolben 43 und das Fixierelement 60 können wie der Außenkolben 42 jeweils ein Spritzgussteil aus Kunststoff sein.
Zur Bildung der Innenhülse 16 kann ein ebener Materialabschnitt oder Bogen 80 aus einer Kunststofffolie verwendet werden (siehe Figur 6). Der Bogen 80 lässt sich zu einem Zylinder formen, der dann axial in die Außenhülse 15 geschoben wird. Da eine Länge 81 des Bogens 80 größer ist als eine Länge L der Außenhülse 15, lässt sich der Bogen in der Außenhülse so positionieren, dass am proximalen Ende 11 und am distalen Ende 12 jeweils ein Überstand 82, 83 gegeben ist.
Der Überstand 82 kann dann über eine proximale Stoßkante 17 geklappt werden, sodass dann ein äußeres Ende des Überstands 82 an der Außenseite der Außenhülse 15 anliegt und somit die Stoßkante 17 vor dem Eintreten von Feuchtigkeit geschützt ist. Das Fixierelement 60 kann dabei so ausgebildet sein, dass es am proximalen Ende nicht nur den Abschnitt des Bogens, der innerhalb der Außenhülse 15 liegt (und damit die Innenhülse 16 bildet), sondern auch den Überstand 82 an der Außenseite der Außenhülse 15 fixiert. Analoges gilt für die distale Stoßkante 18 am distalen Ende 12, die durch den Überstand 83 überdeckt wird. Der Überstand 83 wird dabei durch die Kartuschenkappe 30 fixiert.
Im zusammengerollten Zustand des Bogens 80 bei einem Durchmesser, der dem Durchmesser der Außenhülse 15 entspricht, ergibt sich ein Überlappungsbereich 84, der optional dazu genutzt werden kann, die Längskanten 85, 86 des Bogens 80 fest miteinander zu verbinden (beispielsweise durch eine Schweißnaht).
Bei der Außenhülse 15 kann es sich um eine Wickelhülse aus Pappe bzw. Papier handeln. Die Außenhülse 15 kann dabei eine als Materialschwächung ausgebildete Aufreißhilfe umfassen, welche sich ausgehend vom distalen Ende 12 entlang der Längsachse 13 erstreckt. Die Aufreißhilfe ist in Figur 6 als gestrichelte Linie angedeutet und mit dem Bezugszeichen 19 versehen.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen, wie die erfindungsgemäße Kartusche hergestellt werden kann.
Zunächst wird der Bogen 80, welcher vorzugsweise als Kunststofffolie ausgebildet ist, zu einem Zylinder geformt, wobei sich die Längskanten 85, 86 überlappen können. Der so entstandene Zylinder, welcher hier wie die Innenhülse mit 16 bezeichnet wird, wird axial in die Außenhülse 15 eingeführt. Nach erfolgtem Einsetzen wird der Zylinder bzw. die Innenhülse 16 am proximalen Ende 11 durch das Fixierelement 40 festgeklemmt (vergleiche Figur 7).
Nun zu Figur 8: Der Kartuscheninnenraum 14 wird nun durch das Einsetzen der Kolbeneinheit 40 am proximalen Ende 11 abgedichtet, welches hier das untere Ende des vertikal ausgerichteten Kartuschenkörpers 10 entspricht. Wie oben bereits ausgeführt, können Kolbeneinheit 40 und Fixierelement 60 auch als Einheit in die Außenhülse 16 eingesetzt werden. Danach lässt sich der Kartuscheninnenraum 14 mit dem viskosen Material 2 über eine Einfüllapparatur 5 befüllen. Nach der Befüllung wird auf das distale Ende 12 die Kartuschenkappe 30 einschließlich dem Verschlusselement 32 gesetzt. Die Kartusche 1 gelangt in diesem Zustand durch den Vertrieb/Handel zum Anwender.
Der Anwender öffnet den Ausgabeauslass 31, indem er das Verschlusselement 32 abtrennt (siehe Figur 9). Die so geöffnete Kartusche 1 kann nun mit Hilfe einer Kartuschenpistole 100 (siehe Figur 1) zum Applizieren des viskosen Materials 2 +eingesetzt werden. Nach erfolgter Entleerung lassen sich die einzelnen Bauteile der Kartusche 1 voneinander trennen. Insbesondere lassen sich Außenhülse 15 und Innenhülse 16 voneinander trennen, nachdem die Kartuschenkappe 30 und der Fixierring 60 von der Außenhülse 15 abgezogen worden sind.

Bezugszeichenliste

1: Kartusche
2: viskoses Material
3: Pfeil (austretendes viskoses Material)
4: Pfeil (Kraft)
5: Einfüllapparatur

10: Kartuschenkörper
11: proximales Ende
12: distales Ende
13: Längsachse
14: Kartuscheninnenraum
15: Außenhülse
16: Innenhülse/Zylinder
17: proximale Stoßkante
18: distale Stoßkante
19: Aufreißhilfe

30: Kartuschenkappe
31: Abgabeauslass
32: Verschlusselement
33: Schulterteil
34: Pressring
35: Oberflächenstruktur/Rille
36: Anschlagfläche

40: Kolbeneinheit
41: Ansetzfläche
42: Außenkolben
43: Innenkolben
44: Innenraum
45: Kolbenboden
46: Seitenwand
47: Dichtlippe
48: Spreizring
49: Kolbenkörper
50: erster Endrand
51: zweiter Endrand
52: äußere Körperhülse
53: innere Körperhülse
54: Radialsteg
55: Schlitz

60: Fixierelement
61: Verbindungsstege
62: zylindrische Seitenwand
63: Vorsprung
64: Endanschlag/Flansch

80: Bogen
81: Länge
82: Überstand
83: Überstand
84: Überlappungsbereich
85: Längskante
86: Längskante

100: Kartuschenpistole
101: Druckteller
102: Druckstange

Claims

Kartusche (1) für ein viskoses Material (2), die sich in eine Kartuschenpistole (100) einsetzen lässt, umfassend:
- einen zylinderförmigen Kartuschenkörper (10) mit einem proximalen Ende (11) und einem distalen Ende (12), wobei der Kartuschenkörper (10) einen Kartuscheninnenraum (14) begrenzt, der zur Aufnahme des viskosen Materials (2) dient;

- eine Kartuschenkappe (30), die an dem distalen Ende (12) des Kartuschenkörpers (10) lösbar befestigt ist und einen Abgabeauslass (31) aufweist,

- eine Kolbeneinheit (40), die sich entlang einer Längsachse (13) des Kartuschenkörpers (10) in Richtung des distalen Endes (12) verschieben lässt, um das viskose Material (2) aus dem Kartuscheninnenraum (14) durch den Abgabeauslass (31) zu drücken;
dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenkörper (10) eine Außenhülse (15) und eine Innenhülse (14) aufweist, die durch die Kartuschenkappe (30) am distalen Ende (12) und durch einen lösbar an dem proximalen Ende (11) befestigten Fixierelement (60) derart fixiert ist, dass beim Lösen der Kartuschenkappe (30) vom distalen Ende (12) und beim Lösen des Fixierrings (60) vom proximalen Ende (11) des Kartuschenkörpers (10) die Innenhülse (16) von der Außenhülse (15) getrennt werden kann.
Kartusche (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (15) aus einem Material auf Basis von pflanzlichen Fasern gefertigt ist.
Kartusche (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (16) aus Kunststoff, Aluminium oder einer Kombination aus Kunststoff und Aluminium gefertigt ist.
Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (16) durch einen Bogen (80) mit einer Breite gebildet ist, die größer als der Umfang der Außenhülse (15) ist, wobei in einem zu einem Zylinder geformten Zustand zwei Längskanten (85, 86) des Bogens (80) sich überlappen und einen Überlappungsbereich (84) bilden.
Kartusche (1) nach 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Längskanten (85, 86) in dem Überlappungsbereich (84) aneinander befestigt sind.
Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (16) durch eine elastische Rückstellkraft gegen eine Innenseite der Außenhülse (15) gedrückt wird.
Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Kartuschenkappe (30) an dem distalen Ende (12) des Kartuschenkörpers (10) durch eine distale Klemmkraft erzeugt wird.
Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Fixierelements (60) an dem proximalen Ende (11) des Kartuschenkörpers (10) durch eine proximale Klemmkraft erzeugt wird.
Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (40) einen Außenkolben (42), einen Innenkolben (43) sowie einem Spreizring (48) aufweist, wobei der Außenkolben (42) durch den Spreizring (48) in radialer Richtung aufgeweitet wird, wenn der Innenkolben (43) durch die Kartuschenpistole (100) gegen den Spreizring (48) bzw. den Außenkolben (42) gedrückt wird, und wobei der Innenkolben (43) einen Kolbenkörper (49) aufweist, in dem wenigstens ein Schlitz (55) vorgesehen ist, der sich in axialer Richtung von dem vorzugsweise nicht geschlitzten Spreizring (48) bis zu einer Ansetzfläche (41) für einen Druckteller (101) der Kartuschenpistole (100) erstreckt.
Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Anfangszustand das Fixierelement (60) und die Kolbeneinheit (40) über Verbindungsstege (61) miteinander verbunden sind.
Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das distale Ende (12) eine distale Stoßkante (18) und das proximale Ende (11) eine proximale Stoßkante (17) umfassen, wobei mindestens eine Stoßkante (17, 18) durch einen an der Außenhülse (15) angelegten Materialabschnitt überdeckt wird, wobei der die Stoßkante (17, 18) überdeckende Materialabschnitt in einem an der Stoßkante angrenzenden Bereich sowohl an einer Innenseite als auch an einer Außenseite der Außenhülse (15) anliegt.
Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (15) als Wickelhülse ausgebildet ist, wobei die Außenhülse (15) eine als Materialschwächung ausgebildete Aufreißhilfe (19) umfasst, welche sich ausgehend von dem proximalen Ende (11) oder distalen Ende (12) im Wesentlichen entlang der Längsachse (13) erstreckt.
Verfahren zum Herstellen einer Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Innenhülse (16) axial in die Außenhülse (15) eingeführt wird, am proximalen Ende (11) die Kolbeneinheit (40) eingesetzt wird und die Innenhülse (16) durch den Fixierring (60) an dem proximalen Ende (11) an der Außenhülse (15) fixiert wird, das viskose Material (2) in den Kartuscheninnenraum (14) eingefüllt wird, die Kartuschenkappe (30) an dem distalen Ende (12) befestigt wird, wodurch die Innenhülse (16) an dem distalen Ende (12) an der Außenhülse (15) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die Innenhülse (16) bildende Bogen (80) vor dem Einsetzen in die Außenhülse (15) zu einem Zylinder geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Zusammenrollen elastische Rückstellkräfte in dem Bogen (80) entstehen, durch die die Innenhülse (16) nach dem Einsetzen in die Außenhülse (15) radial nach außen gegen die Außenhülse (15) gedrückt wird.