Verfahren zur Herstellung von Sprühdosen mit Innenbehälter und Sprühdose
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sprühdosen mit Innenbehälter nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Sprühdose nach dem Oberbegriff von Anspruch 11.
Derartige Sprühdosen weisen in der Regel einen relativ starren Aussenbehalter und einen darin befindlichen, flexiblen Innenbehälter, häufig in Form eines
Laminatbeutels auf. Der Innenbehälter wird über einen
Ventilkörper, welcher die sich auf der ' Oberseite des
Aussenbehalters befindliche Öffnung ausfüllt und mit diesem verbunden ist, mit dem Sprühmedium befüllt resp. gibt dieses über den Ventilkörper nach Bedarf auch wieder
•ab.
Ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Sprühdose ist beispielsweise aus der WO 90/10583 bekannt. Dabei wird ein Abgabeventil an einem flexiblen Innenbehälter befestigt, welches in einem Ventilkörper integriert ist. Der Ventilkörper mit daran befestigtem Innenbehälter wird in den Aussenbehalter der Sprühdose eingesetzt und durch Verkrimpen der Ränder sowohl der Aussenbehälteröffnung wie des Ventilkörpers damit gasdicht verbunden. Der Innenbehälter wird anschliessend mit flüssigem oder pastösem Sprühmedium und der Innenraum zwischen Aussenbehalter und Innenbehälter mit Treibgas befüllt.
Das grosse Problem bei diesem Verfahren besteht nun darin, dass das Treibgas an der Verbindung zwischen dem Innenbehälter und dem Abgabeventil nach Aussen entweichen kann, insbesondere wenn als Treibgas Druckluft unter hohem Druck eingesetzt wird. Um diesem Umstand zu begegnen, ist es bekannt, diesen Bereich mit einer Abdichtmasse, herkömmlicherweise häufig einem dünnflüssigen Kunstharz, zu versehen. Dabei wird der Aussenbehalter über seine Öffnung zuerst mit dem flüssigen Kunstharz in vorbestimmter Menge befüllt, anschliessend der Innenbehälter mit Ventilkörper eingesetzt, welcher dann mit dem Aussenbehalter verbunden wird. Dies erfolgt herkömmlicherweise in stehender Position des Aussenbehalters, d.h. mit nach oben weisender Öffnung des Aussenbehalters. Danach wird das Sprühgut in den Innenbehälter und das Treibgas in den Zwischenraum zwischen Innenbehälter und Aussenbehalter gefüllt und die Dose anschliessend um ca. 180° gedreht auf den Kopf gestellt. Dadurch fliesst das noch flüssige Kunstharz vom Boden des Aussenbehalters in den Bereich der Öffnung des Aussenbehalters, welche nun durch den Ventilkörper mit daran befestigtem Innenbehälter verschlossen ist. Damit gelangt der Kunstharz in den Bereich der Verbindung zwischen dem Innenbehälter und dem Ventilkörper und dichtet diesen ab. Nach der Aushärtezeit des Kunstharzes, welche eine bis mehrere Stunden dauern kann, ist diese Dichtung abgeschlossen und die Dose ist betriebsbereit.
Nachteilig an diesem Vorgehen ist nun allerdings, dass Gefahr besteht, dass der Innenbehälter vor dem Umdrehen der Dose mit der Innenseite des Aussenbehalters mindestens teilweise in Kontakt gelangt und durch das entlang der
Innenseite des Aussenbehalters nach unten fliessende Kunstharz mit jenem verkleben kann. Dies hat zur Folge, dass der Innenbeutel u.U. nicht vollständig entleert werden und ein Teil des Sprühmediums nicht genutzt werden kann. Wenn als Innenbehälter sogenannte Stehbeutel oder Bodenfaltbeutel eingesetzt werden sollen besteht zudem die Gefahr, dass sich der Bodenbereich dieser Innenbehälter nach dem Befullen mit dem Sprühmittel fast vollumfänglich an die Innenseite des Aussenbehalters anschmiegen und damit ein Abfliessen des Kunstharzes nach dem Umdrehen der Dose praktisch gänzlich oder mindestens in wesentlichem Masse verhindern. Dadurch wird keine zuverlässige Abdichtung des Innenbehälters und des Ventilkörpers erzielt und das eingangs geschilderte Problem ist nicht behoben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Sprühdosen zu finden, welches die geschilderten Nachteile behebt und auch den Einsatz von Treibgasen unter hohem Druck erlaubt. Weiter war es eine Aufgabe, eine entsprechende Sprühdose zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Weitere, bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemassen Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10.
Die Aufgabe wird weiter durch eine Sprühdose mit den Merkmalen nach Anspruch 11 gelöst.
Dadurch, dass die Dose vor dem Befullen mit Sprühgut von der aufrechten Position mit nach oben weisender Öffnung umgedreht wird, kann das Dichtungsmittel unbehindert nach unten zu den kritischen Stellen im Bereich des Ventilkörpers und des Kragens des Innenbehälters fliessen und diese dort zuverlässig abdichten. Erst nach erfolgtem Aushärten des Dichtungsmittels und damit Fertigstellung der Dichtung wird der Innenbehälter mit dem Sprühgut befüllt.
Dieses Befullen kann vorteilhaft auf derselben Vorrichtung wie das Beschicken des Aussenbehalters mit dem Innenbehälter und dem Treibmittel erfolgen. Vorzugsweise können die derart vorbereiteten Dosen aber auch zwischengelagert und/oder zum Beispiel an eine andere Betriebsstätte transportiert werden, bis sie zu gegebener Zeit mit dem Sprühgut befüllt werden.
Vorteilhaft kann auch flüssiges Treibmittel
(beispielsweise in Form von Flüssiggas) eingesetzt werden, wobei dieses erst nach erfolgtem Aushärten des
Dichtungsmittels entweder von unten oder von oben in bekannter Art und Weise beigefügt wird.
Vorzugsweise werden als Innenbehälter aufgerollte Laminatbeutel eingesetzt, welche durch ein Verbindungsmittel in diesem rollierten Zustand fixiert werden. Die Verbindungs-
mittel, vorzugsweise Klebebänder mit einer Sollbruchstelle oder einer verhältnismässig geringen Reisslast, halten den Laminatbeutel in diesem kompakten Zustand fixiert, bis sie durch den Befüllungsvorgang mit dem Sprühgut reissen und damit das Expandieren des Innenbehälters erlauben. Damit wird zuverlässig die Verklebung der Aussenseite des Innenbehälters mit der Innenwand des Aussenbehalters durch das Dichtmittel verhindert.
Vorzugsweise lassen sich bei diesem Verfahren selbst sogenannte Stehbeutel einsetzen, ohne dass die Gefahr besteht, dass diese das Zufliessen des Dichtmittels an die Innenseite des Ventilkörpers verhindern könnten, da diese zu diesem Zeitpunkt noch nicht gefüllt und damit noch nicht expandiert sind.
Damit die Abdichtung zwischen dem Kragen des Innenbehälters und dem Ventilkörper besonders zuverlässig erfolgen kann, weist der Kragen im Bereich der Verbindung zum Ventilkörper vorzugsweise ein über eine gewisse Strecke reichende, parallel zur Ventilachse verlaufende Schweissnaht auf. Diese Strecke beträgt vorzugsweise zwischen ca. 5 - 15 mm, in besonders bevorzugter Weise beträgt sie 3 - 6 mm, wonach die Schweissnaht anschliessend senkrecht oder schräg nach Aussen zum Rand des Innenbehälters verlaufend ausgebildet ist. Damit wird insbesondere die Kapillarwirkung resp. der Kriecheffekt verstärkt, welche das Dichtmittel vom Ventilkörper zum Kragen des Innenbehälters fliessen lässt und damit eine diffusionsfeste Abdichtung zwischen der Innenseite des Aussenbehalters und dem Innenbehälter, d.h. zwischen dem
Treibmittel und dem Sprühmedium erzeugt, ohne dass der Innenbehälter oder Teile davon an dieser Stelle mit dem Kopfbereich des Aussenbehalters verkleben und damit eine ordentliche Entleerung des Innenbehälters verhindern würden.
Vorteilhaft kann durch das erfindungsgemässe Verfahren neben üblichen Treibmitteln wie beispielsweise Luft unter hohem Druck auch Flüssiggas eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass praktisch ein konstanter Druck vom vollständig gefülltem Zustand bis zur ordentlichen Entleerung bereitgestellt wird und damit auch ein wesentlich tieferer Anfangsdruck oder bei höherem Anfangsdruck ein wesentlich höherer Enddruck im Vergleich mit Gas oder Luft eingesetzt werden kann. Weiter wird ein Verkleben des Innenbehälters mit der Innenseite des Aussenbehalters ausgeschlossen, dies sogar bei der Verwendung von Stehbeuteln.
Weiter können derartige Sprühdosen, vor dem Befullen mit Sprühmittel, vorbegast werden, und diese Sprühdosen anschliessend transportiert und zwischengelagert werden. Somit können die derart vorbereiteten Dosen vom Dosenhersteller zum Beispiel zum Hersteller des Sprühmediums transportiert werden und erst dort mit dem Sprühmittel befüllt werden. Insbesondere vorteilhaft kann dies für begrenzt haltbare oder speziellen Anforderungen an die Abfüllung unterliegenden Sprühmedien sein.
Die Verwendung von dünnflüssigem Dichtmittel führt zu einer Materialersparnis, da praktisch kein Dichtmittel im
Bereich des Bodens und des Mantels des Aussenbehalters verbleibt.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen
Fig.l in den Positionen A, B und C schematisch im Querschnitt durch eine Sprühdose die ersten drei Schritte beim erfindungsgemassen Verfahren zur Herstellung einer Sprühdose;
Fig.2 schematisch den Querschnitt durch die Dose nach Figur 1 nach dem Befullen mit Sprühmittel; und
Fig.3 den detaillierten Querschnitt durch den Ventilkörper der Dose nach den Figuren 1 und 2.
In Figur 1 A ist schematisch ein Aussenbehalter 1 einer Sprühdose in aufrechter Position dargestellt. Der Aussenbehalter 1 weist in der Regel eine zylinderförmige Gestalt auf mit einer Öffnung 2, welche durch einen nach aussen umgebördelten Kranz 3 (Bördelrand) begrenzt ist. Der Aussenbehalter 1 ist beispielsweise aus Metall wie Aluminium hergestellt, kann aber auch aus Kunststoff oder einem anderen, den Anforderungen an die Druckfestigkeit genügenden Material hergestellt sein.
Am Prozessbeginn wird der Aussenbehalter 1 mit einem flüssigen, selbstaushärtenden Dichtmittel 4 in vorbestimmter Menge befüllt, welches sich am Boden des Aussenbehalters 1 ansammelt. Als Dichtmittel wird vorzugsweise ein Epoxidharz verwendet, vorzugsweise ein Zweikomponenten-Epoxidharz .
In einem nächsten Schritt wird von oben durch die Öffnung 2 der Innenbehälter 5 eingebracht, welcher mit dem Ventilkörper 6 verbunden ist, wie dies in Figur 1 B dargestellt ist. Der Ventilkörper 6 weist einen tellerförmigen, mit einer umlaufenden Nut versehenen Kranz 7 (Bördelrand) auf, welcher über den Kranz 3 (Bördelrand) des Aussenbehalters 1 aufgesetzt wird.
Der Rand des Kranzes 7 des Ventilkörper 6 wird mit dem
Rand des Kranzes 3 des Aussenbehalters 1 verkrimpt, vorzugsweise, nachdem das Treibmittel in den Innenraum des Aussenbehalters 1 eingebracht worden ist.
Als zusätzliche Abdichtung zwischen dem Aussenbehalter 1 und dem Ventilkörper 6 kann zwischen dem Kranz 7 (Bördelrand des Ventilkörpers 6) und dem Kranz 3 (Bördelrand des Aussenbehalters) ein Dichtring eingesetzt sein. Alternativ können an dieser Stelle auf die Oberflächen der Kränze 3 und 7 jeweils ein Zweikomponentenkleber aufgetragen sein, welcher nach dem Verbinden von Ventilkörper 6 und Aussenbehalter 1,
beispielsweise durch Einwirkung von Wärme reagiert und in kurzer Zeit als dichte Verklebung aushärtet.
Der Innenbehälter 5 ist vorzugsweise parallel zur Sprühachse gegebenenfalls um ein Steigrohr aufgerollt und beispielsweise mittels Klebstreifen 8 in dieser Form fixiert. Damit wird verhindert, dass der Innenbehälter 5 die Innenwand des Aussenbehalters 1 berührt.
In einem nächsten Schritt wird der derart konfektionierte Aussenbehalter 1 umgedreht in die in Figur 1 c dargestellte Lage auf dem Kopf mit nach unten weisender Öffnung 2 resp. nach unten weisendem Ventilkörper 6. Damit fliesst nun das Dichtmittel 4 entlang der Innenwand des Aussenbehalters 1 nach unten und füllt die Zwischenräume zwischen der Innenseite des Ventilkörpers 6 und der Innenseite des Aussenbehalters 1 im Bereich der Öffnung 2 resp. des Kranzes 3.
Dadurch gelangt nun ebenfalls Dichtmittel in den Bereich zwischen dem Ventilkörper 6 und dem Kragen 5' des Innenbehälters 5, wodurch hier nach dem Aushärten des Dichtmittels 4 eine diffusionsfeste Dichtung gebildet wird. Das Aushärten erfolgt je nach Beschaffenheit des Klebe- resp. Dichtungsmittels sowie der Umgebungs- temperatur in ca. 1 - 12 Stunden, in welcher Zeit der Aussenbehalter 1 in dieser Lage positioniert zwischengelagert bleiben muss.
Nach dem Aushärten des Dichtmittels 4 kann der Aussenbehalter 1 wieder in die aufrechte Lage zurückgedreht werden und der Innenbehälter 5 mit dem Sprühmedium befüllt werden, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Durch das Befullen des Innenbehälters 5 mit flüssigem oder pastösem Sprühgut wird der Innenbehälter 5 expandiert, wodurch die Klebestreifen 8 zerrissen werden. Diese weisen entweder eine verhältnismässig geringe Reissfestigkeit auf oder besitzen eine dementsprechend dimensionierte Sollbruchstelle. Da das Dichtmittel 4 nun ausgehärtet ist, besteht auch keine Gefahr des Verklebens des Innenbehälters 5 mit der Innenseite des Aussenbehalters 1 mehr.
Vorteilhaft können neben dem Einsatz des dargestellten Flachbeutels auch Stehbeutel als . Innenbehälter 5 eingesetzt werden, ohne dass die Gefahr des Verklebens oder der Behinderung des Zufliessens des Dichtmittels 4 besteht.
In Figur 3 ist schliesslich noch detaillierter die Ausbildung des Ventilkörpers 6 und des Kragens 5' des Innenbehälters 5 im Querschnitt dargestellt. Der Ventilkörper 6 weist im Zentrum seines Kranzes 7 das Abgabeventil 9 mit Steigrohrhalter 10 - dem Mantel des Abgabeventils 9 - auf. Der Steigrohrhalter 10 ist dabei vorzugsweise von einer kegelförmig ausgebildeten Wandung des Ventilkörpers 6 umgeben und damit verbunden. An den Steigrohrhalter 10 ist nun auch der Kragen 5' des Innenbehälters 5 aufgesteckt und angeschweisst . Dabei verläuft die Schweissnaht 11 des Innenbehälters 5 im
Bereich des Kragens 5' vorzugsweise zuerst eine kleine Strecke - vorzugsweise ca. 5 - 15 mm in besonders bevorzugter Weise 3 - 6 mm - parallel zum Abgabeventil 9 resp. Steigrohrhalter 10, bevor sie radial oder vorzugsweise schräg zum Steigrohrhalter 10 verlaufend nach aussen zum Rand des Innenbehälters 5 verläuft. Diese Ausgestaltung des Kragens 5' des Innenbehälters 5 resp. der Verbindungsstelle zum Steigrohrhalter 10 des Ventilkörpers 6 - der Kragen taucht in das Dichtmittel 4 ein - begünstigt die Abdichtung durch das Dichtmittel 4 an dieser Stelle, ohne dass Gefahr besteht, dass der noch aufgerollte Innenbehälter 5 an dieser Stelle verklebt wird der an den Kragen 5' anschliessende Bereich des
Innenbehälters 5 ist vom Dichtmittel 4 beabstandet - und damit entweder beim Befullen mit dem Sprühmittel sich nicht erwartungsgemäss entfaltet oder sich nicht ordnungsgemäss entleeren lässt.
Unter wenigstens annähernd ausgehärtetem Dicht- oder Klebemittel 4 ist zu verstehen, dass das Dicht- oder Klebemittel 4 in diesem Zustand formstabil ist, an der freiliegenden Oberfläche keine Klebeeigenschaften aufweist, mit Treibmittel oder gegebenenfalls Flüssiggas keine chemischen Reaktionen eingeht und die Dichtheit gewährleistet ist.
In der Praxis werden zwei verschiedene Formen von Treibgas verwendet: die flüssige und die nicht flüssige Form. Gase in flüssiger Form haben einen relativ niedrigen Verdampfungs-Druck, d.h. der Druck, wo das Gas vom flüssigen in den gasförmigen Zustand wechselt, ist relativ gering. Bei einem allfälligen Absinken des Druckes wird
Flüssiggas verdampft, bis der ursprüngliche Druck (der Verdampfungsdruck) wieder hergestellt ist. Dieser Verdampfungsdruck ist bei gleicher Temperatur konstant. Druckluft, Stickstoff, etc., wie sie auch bei Zweikammerdosen zur Anwendung kommen, sind nicht flüssig. Die Einfüllmengen der Treibgase in dieser Form sind, gegeben durch die Platzverhältnisse, beschränkt.
Bei Verwendung von geschweissten Innenbehältern (Laminatbeuteln) muss zwingend ein Ventil mit einem Steigrohrhalter aus schweissbarem Material, wie zum Beispiel Polyäthylen (PE) verwendet werden. PE ist aber, gegeben- durch die relativ grobe Molekularstruktur nicht gasdicht !
Andererseits existieren Zweikammer-Systeme, die den Innenbehälter nicht an den Steigrohrhalter anschweissen, sondern diesen zwischen Ventilkörper und Ventilteller klemmen und/oder verkrimpen. Bei diesen Anwendungen kann ein Ventilkörper aus einem nicht schweissbaren, jedoch gasdichten Material, wie zum Beispiel Polyamid (PA), auch Nylon genannt, verwendet werden.
Bei der Verwendung von Flüssiggas als Treibgas spielt ein Diffundieren durch undichte Stellen eine untergeordnete Rolle, da der Druckverlust infolge kleiner Leckagen durch das Nachverdampfen kompensiert wird. Die Einfüllmenge an Flüssiggas muss jedoch so bestimmt werden, dass die Kompensation des Verlustes durch Leckage, sowie das
vollständige Entleeren des Sprühmediums trotzdem gewährleistet ist.
Bei der Verwendung von nicht flüssigen Treibgasen, wie Druckluft, Stickstoff, etc., können Leckagen zum vollständigen Verlust des Treibgas-Druckes, und damit auch der Funktion der Zweikammerdose führen. Die vorliegende Erfindung verhindert genau diese Leckagen und löst die Abdichtungsaufgabe .
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch das Dichtungs-, resp. Klebemittel (4), welches den Kragen (51) des Innenbehälters (5) sowie den freiliegenden Teil des Steigrohrhalters (10) vollständig umschliesst, der gesamte Raum (12) vollständig abgedichtet wird, so dass auch bei Verwendung eines nicht gasdichten Steigrohrhalters (10) beispielsweise aus Polyäthylen (PE) kein Treibgas entweichen kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der durch den kegelig ausgebildeten Ventilkörper (6) und dem Steigrohrhalter (10) gebildeten Raum (12) mit Dichtungs-, resp. Klebemittel (4) gefüllt wird, und dadurch vollständig gasdicht verschlossen ist.