DE102006018038B4

DE102006018038B4 - Mehrkammerbehältnis mit Mischereinheit zur Aufbewahrung und Ausgabe fluider Medien

Info

Publication number: DE102006018038B4
Application number: DE200610018038
Authority: DE
Inventors: Stefan Rüster; Markus Dreier
Original assignee: Beiersdorf AG
Current assignee: Beiersdorf AG
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: DE102006018038A1

Abstract

Mehrkammerbehältnis, enthaltend mindestens zwei Kammern, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkammerbehältnis ein Schlauchbeutelsystem ist, bei der die zweite oder die weiteren Kammern innerhalb einer ersten Kammer liegen (Schlauch-in-Schlauch System) und dass die Wände der Kammern zumindest teilweise aus einem flexiblen Folienmaterial bestehen und das Mehrkammerbehältnis eine gemeinsame Ausgabeöffnung aufweist, durch die die Inhalte der Kammern gemeinsam ausgetragen werden können, wobei die Ausgabeöffnung in einen statischen Mischer mündet und die gemeinsame Ausgabeöffnung direkt durch die Auslassöffnungen der einzelnen Kammern gebildet wird oder die gemeinsame Ausgabeöffnung über eine System von Kanälen mit den Auslassöffnungen der Kammern verbunden ist, wobei die Ausgabe des Inhaltes aus den Kammern durch gleichzeitigen Druck auf die flexiblen Wände der Kammern erfolgt, wobei bei der erstmaligen Ausgabe ein Verschlusssystem irreversible geöffnet wird und den Weg zum statischen Mischer freigibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Packmittel, insbesondere eine Tiefziehverpackung, mit mindestens zwei getrennt voneinander vorliegenden Hohlräumen für fluide Füllgüter, mindestens einem Verbindungskanal, welcher nach Öffnung eine Ausgabe der Füllgüter ermöglicht, wobei eine Vermischung der auszugebenden fluiden Füllgüter über einen im Ausgabekanal angeordneten statischer Mischer erfolgt.
Tiefziehverpackungen, die ein Tiefziehteil mit einer Vertiefung zur Aufnahme des Füllgutes und eine das Tiefziehteil überdeckende und das Füllgut nach außen abschließende Deckfolie enthalten, sind Stand der Technik. Sie finden Einsatz für viele Zubereitungen des täglichen Bedarf, wie beispielsweise Portionsverpackungen für Lebensmittel, Kosmetik oder Arzneimittel. Solcherlei Tiefziehverpackungen werden im allgemeinen auch Blisterverpackungen genannt. Bei einer speziellen Ausgestaltung sind sowohl Tiefziehteil und Deckfolie so flexibel, das sich bei gefüllter Verpackung ein Beutel oder Sack ausbildet. Auch ist es Stand der Technik ein solch beutel- oder sackartiges Behältnis (Sachets) durch partielles Verschweißen von planen Folien zu erhalten.
Es ist auch Stand der Technik, beispielhaft sei hier das deutsche Gebrauchsmuster DE 81 35 11 U1 erwähnt, Tiefziehverpackungen so auszugestalten, das sie mehr als eine Vertiefung bzw. Hohlraum zur Aufnahme von Füllgütern enthalten. Dabei kann es sich um nur ein Füllgut handeln oder auch um verschiedene Füllgüter, die gemeinsam entnommen werden können. Solcherlei Packmittel eignen sich zum Beispiel gut für Produkte die aus zwei oder mehr Komponenten bestehen, insbesondere dann, wenn das Mischungs verhältnis im Produkt wichtig ist, wie z.B. bei Zwei-Komponenten-Klebstoffen. Das Mischungsverhältnis lässt sich technisch sehr einfach durch das eingefüllte Volumen der Einzelkomponenten vorgeben. Die Komponenten können so gezielt in ein Behältnis ausgegeben werden und nach Vermischung verwendet werden.
Im deutschen Gebrauchsmuster DE 298 14 215 U1 wird eine Mehrkammerverpackung beschrieben, welche eine erste Kammer mit einen ersten Medium und eine zweite Kammer mit einem zweiten Medium enthält. Das Tiefziehteil weist, zwei mittels eines Steges getrennte Kammern (Näpfe) auf, welche von einem gemeinsamen Rand umgeben sind, und mit einer Deckfolie bedeckt sind, welche auf dem Steg zumindest teilweise mit einer ersten Siegelfestigkeit aufgesiegelt ist und auf dem Rand zumindest teilweise mit einer zweiten Siegelfestigkeit aufgesiegelt ist, wobei die zweite Siegelfestigkeit einem höheren Druck standhält. Bei Anwendung von Druck auf eine der Kammern wird die Verbindung zwischen den beiden Kammern durch Ablösen der Siegelfolie vom Steg (im Bereich der geringeren Siegelfestigkeit) hergestellt. Eine Mischung der beiden Kammerinhalte ist dadurch vor der Ausgabe möglich.
Mehrkammerverpackungen dieser Art weisen jedoch den Nachteil auf, das eine Vermischung erst nach der Ausgabe aus dem Packmittel in einem separaten Behältnis erfolgt (wie bei DE 81 35 111 U1 ) oder die Mischung des gesamten Inhaltes in einer Kammer erfolgt (wie bei DE 298 14 215 U1 ). Eine portionierte Ausgabe beim Ausgabevorgang gemischter Komponenten, also des fertigen Produktes ist bisher nicht möglich. Insbesondere für Klebstoffe ist dies jedoch wünschenswert, da das Produkt so direkt, ohne weitere Hilfsmittel, auf die Klebestellen aufgetragen werden kann.
Vorteilhaft sind Mehrkammerpackmittel im allgemeinen für Zubereitungen die erst kurz vor der Anwendung gemischt werden dürfen, da deren Wirkung auf der Reaktion untereinander beruht. Die aus dem Stand der Technik bekannten Packmittel sind jedoch nicht für eine einfache Handhabung von schnell reagierenden Zwei- oder Mehrkomponentensystemen geeignet, da zur Mischung ein separater Verfahrensschritt nötig ist. Auch kann man die Homogenität bzw. das Mischungsverhältnis nicht sicherstellen, da die Vermischung vom Anwender, durch Rühren oder Kneten des Beutels vorgenommen wird.
Die manuelle Vormischung der Komponenten kann bei sehr schnell reagierenden Zwei- oder Mehrkomponentensystem dazu führen, das die Reaktion zwischen den Komponen ten schon vor der Verwendung der Mischung erfolgt und das Mischungsprodukt unbrauchbar wird. Insbesondere führt eine Temperaturerhöhung bei exothermen Systemen zu einer stark beschleunigten Reaktion. Die zu mischenden Mengen müssen daher klein gehalten werden oder die Mischung muss während des Mischvorganges gekühlt werden, um ein vorzeitiges abreagieren und damit unbrauchbar werden zu verhindern.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Mehrkammerbehältnis zur Verfügung zu stellen, das einfach und preiswert herzustellen ist und eine gezielte Ausgabe von Teilmengen erlaubt, wobei das ausgegebene Produkt über den gesamten Entnahmezeitraum die gleiche Homogenität und Zusammensetzung (Verhältnis der einzelnen Komponenten zueinander) aufweist und wobei die Mischungszeiten sehr kurz sind und nur geringe Mengen gleichzeitig gemischt werden.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäß durch ein Mehrkammerbehältnis aus Folienmaterial mit integriertem statisches Mischersystem gelöst, wobei die beim Verbrauch des Packungsinhaltes austretenden Fluidströme vor dem Austreten aus einer Ausgabeöffnung den statischen Mischer durchlaufen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Mehrkammerbehältnis, enthaltend mindestens zwei Kammern, bei der die zweite oder weitere Kammer innerhalb einer ersten Kammer liegen und die Wände zumindest teilweise aus flexiblen Folienmaterial bestehen, derart ausgestaltet, dass die Öffnungen der Kammern direkt oder über einen oder mehrere Kanäle in den statischen Mischer münden. Im statischen Mischer werden die einzelnen Fluide gemischt und treten als homogene bzw. nahezu homogene Mischung aus den Mischer aus.
Neben den bereits erwähnten Zwei-Komponenten-Klebstoffen, ist das erfindungsgemäße Mehrkammerpackmittel insbesondere für Arzneizubereitungen und kosmetische Zubereitungen von Vorteil. Insbesondere im kosmetischen Bereich werden Zubereitungen angeboten, die erst kurz vor der Anwendung, also kurz vor dem Auftragen auf die Haut, aus zwei oder mehr unterschiedlichen Teilzubereitungen zusammengemischt werden und anschließend sofort auf die Haut aufgetragen werden. Diese sozusagen ,in situ' herzustellenden Zubereitungen waren bisher dem Kosmetiker vorbehalten oder mussten in sehr aufwendigen und teuren Mehrkammerpackmitteln, die eine kalibrierte Ausgabe über Pumpen ermöglichen, angeboten werden. Nur durch die Anwendung eines geschulten Kosmetikers konnte sichergestellt werden, das die resultierende Zubereitung immer die gleichen Anteile der Einzelkomponenten und eine hohe Homogenität aufweisen.
Durch die Verwendung eines statischen Mischers als Mischeinheit werden die Komponenten bei der Ausgabe aus der Vorratspackung homogen und kontinuierlich gemischt und es wird eine sofort gebrauchsfertige Zubereitung erhalten.
Vorteilhaft ist es, wenn der statische Mischer nach der Entnahme ausgetauscht werden kann, um bei einer späteren Entnahme ,abreagiertes' Mischungsprodukt, z.B. im Mischkopf ausgehärtete Klebmasse, zu entfernen.
Durch die kontinuierliche Mischung erfolgt die vollständige Durchmischung der Reaktanden sofort während des Austrages aus dem Behältnis.
Erfindungsgemäß werden zur Homogenisierung statische Mischer verwendet, da sie kontinuierlich arbeiten und keine bewegten mechanischen Teile enthalten. Die zu mischenden Fluide werden durch die aufgeprägte Druckdifferenz durch den statischen Mischer transportiert, wobei die Mischwirkung, vor allem bei niedrigviskosen Stoffen, z.B. auf Turbulenzen beruht, die durch versetzte Zuführung der zu mischenden Fluidkomponenten entstehen. Bei zäheren Flüssigkeiten, werden Rohrleitungseinbauten, deren Wirkung bei laminarer Strömung auf wiederholter Teilung u. Zusammenführung des inhomogenen Flüssigkeitsstromes beruht, verwendet, wodurch Konzentrationsunterschiede bzw. Inhomogenitäten minimiert werden. Bei turbulenter Strömung wirken diese Einbauten durch Intensivierung der Turbulenz. Üblich für statische Mischer sind z.B. aufeinanderfolgende, verdrillte Blechelemente(Kenics-Mischer), Platten mit Schrägbohrungen (z.B. Ross ISG-Mischelemente) oder Metallgewebepackungen(z.B. Sulzer SMV-Mischer).
Erfindungsgemäß vorteilhaft lassen sich die Teilzubereitungen in Schlauch-in-Schlauch Schlauchbeutelsystemen speichern, wobei die einzelnen Kammern mindestens eine flexible Wand, insbesondere aus einer Kunststofffolie aufweisen, die ein herausdrücken des Inhaltes durch äußere Einwirkung ermöglicht.
Zur Ausgabe der Zubereitungen wird auf den Schlauchbeutel ein gleichmäßiger Druck ausgeübt, was vorzugsweise durch endseitiges Aufrollen erfolgt.
Bei einem Schlauch-in-Schlauch Schlauchbeutelsystem wird ein Schlauch innerhalb eines anderen platziert, wo bei die Schläuche am einen Ende verschlossen sind und die offenen Enden mit einem aufgespritzten Aufsatz, der den statischen Mischer trägt verschlossen sind. Die Befüllung der beiden Schlauchräume mit unterschiedlichen Komponenten erfolgt gewöhnlich vor dem Verschluss durch den Mischeraufsatz. Die beiden Kammern werden durch ein Diaphragma verschlossen, dessen Stärke so gewählt wird, dass es bei Ausübung von Druck birst und den Inhalt der Kammern in den Mischer entlässt.
Bei Überschreitung eines Mindestdruckes, wird die Siegelnaht im Bereich der teilversiegelten Bereiche aufgebrochen und die Teilzubereitungen können aus den Kammern austreten und über die Kanäle in den statischen Mischer (Mischkopf) gelangen. Aus dem Mischkopf tritt die fertig gemischte Zubereitung aus und kann direkt eingesetzt werden.
Durch Zusammendrücken des Schlauch-in-Schlauch-Systems kann der Inhalt der Kammern nun in dem vorbestimmten Verhältnis über den Öffnungsmechanismus der beiden Kammern durch den statischen Mischer ausgegeben werden. Der Öffnungsmechanismus der Kammern befindet sich vorzugsweise im Eingangsbereich des Mischkopfes selbst oder bereits am Schlauchbeutelende.
Als Öffnungsmechanismus haben sich insbesondere Sollbruchstellen am Schlauchbeutelende, Ventile oder Membranen bewährt, denen gemeinsam ist, erst bei Überschreitung eines Mindestdruckes zu Öffnen, d.h. dem Inhalt der Kammern den Eintritt in den Mischer zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß können für die Behältnisse inklusive Mischersystem alle Materialien verwendet werden, die eine Kompatibilität mit dem Teilzubereitungen und dem gemischten Zubereitung aufweisen. Hierzu kann es nötig sein Materialien zu verwenden die selbst eine Barrierewirkung, z.B. gegen Licht, Sauerstoff, Feuchtigkeit, aufweisen oder in die Barriereschichten eingearbeitet sind. Solche Materialien sind als Laminatfolien bekannt.
Um eine gleichmäßige Ausgabe der gemischten Zubereitung zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, mechanische Hilfsmittel einzusetzen. Hierbei wird eine gleichmäßigere Druckbelastung erzielt, als sie beim händischen Auspressen erfolgen kann.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden Folien aus PVC, HDPE, LDPE, BOPP verwendet. Diese weisen neben einer guten Verträglichkeit auch Vorteile in der Verarbeitbarkeit auf. Folienmaterialien sind weit verbreitet und können durch einen mehrlagigen Aufbau den evtl. erforderlichen Barriereanforderungen genügen.
Allen erfindungsgemäßen Behältnissen ist gemein, dass die Mischung kontinuierlich erfolgt und eine Portionierung möglich ist. Auch sind sie erheblich kostengünstiger herzustellen, als bisherige Mehrkammerbehältnisse mit Kolbensystemen. Durch den einfachen Aufbau aus Folienmaterialien werden zudem die Restabfallmengen reduziert, was der Umweltverträglichkeit dient.
Vorteilhaft im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es, wenn der Viskositäts-Unterschied zwischen den Teilzubereitungen kleiner als 3000 mPa·s ist und bevorzugt, wenn der der Viskositäts-Unterschied zwischen den Teilzubereitungen kleiner als 2000 mPa·s ist. Vorteilhaft im Sinne der vorliegenden Erfindung beträgt die Viskosität der Teilzubereitung mit der niedrigeren Viskosität mindestens 300 mPa·s und bevorzugt mindestens 1000 mPa·s.
Vorteilhaft im Sinne der vorliegenden Erfindung beträgt die Viskosität der höher-viskosen Teilzubereitung maximal 10000 mPa·s und bevorzugt maximal 7000 mPa·s.

Das erfindungsgemäße Packmittel ist vorteilhaft für die folgenden Kombinationen aus Teilzubereitungen einsetzbar:

Teilzubereitung A	Teilzubereitung B
Krem-/Lotionsgrundlage	Vitaminzubereitung
Epoxydharz	Härter (insb. Amin)
Krem-/Lotionsgrundlage	Peroxyd
Polyesterharz	Härter (insb. Peroxyd)
Wässrige, tensidhaltige Zubereitung	Zubereitung die sich bei Kontakt mit Wasser erwärmt

Ölkomponente	wässrige, insbesondere tensidhaltige, Komponente
Acrylatklebstoff	wässriger Härter
Krem-/Lotionsgrundlage	Parfüm
Krem-/Lotionsgrundlage	UV-Filter
Krem-/Lotionsgrundlage	Farbstoffe
Diisocyanat	Alkohol
Cyanoacrylat	wässriger Härter

In einer speziellen Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Packmittel zwei Kammern auf, wobei sich in einer Kammer ein Diisocyanat und in der zweiten Kammer ein aliphatischer Alkohol befindet und wobei deren Volumenverhältnis 10:1 beträgt. Werden die Komponenten nun durch Druck auf das erfindungsgemäße Packmittel ausgegeben, so mischen sich die beiden Komponenten Diisocyanat und Alkohol in einem Verhältnis 1:10 und es entsteht nach der Verarbeitung ein Polyurethan.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele eingeschränkt sein, welche nur zur visuellen Unterstützung der Beschreibung dienen.
Es zeigen:
1: Schlauchbeutelsystem mit zwei ineinanderligenden Kammern (Schlauch-in-Schlauch)
2: Schnitt D-D' aus 7
3: Schnitt E-E' aus 7

20: Schlauch-in-Schlauch Schlauchbeutelsystem mit Kammern A und B
21, 22: Folienabschnitt
23, 24: Diaphragma
26: endseitige Schweißnaht
28: Mischer

1 zeigt ein Schlauchbeutelsystem (20) mit zwei Kammern (A) und (B) dar, wobei sich die Kammer (B) innerhalb der Kammer (A) befindet (Schlauch-in-Schlauch Schlauchbeutelsystem). Wie in den Beispielen zuvor befindet sich die Teilzubereitung A in der Kammer (A) und die Teilzubereitung B in der Kammer (B). Die Anordnung wird durch endseitiges Verschweißen zweier ineinander geschobener Folienschlauchabschnitte (21, 22) erreicht. Die offenen Enden der Folienschläuche münden in einen statischen Mischer (28). Bis zum Zeitpunkt der Verwendung, sind die Kammern (A) und (B) durch ein Diaphragma (23, 24) verschlossen, welches erst durch den Druck auf den Kammerinhalt öffnet.
2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie D-D' des in 7 dargestellten Schlauch-in-Schlauch Systems. Sichtbar sind die Kammern A und B, wobei die Kammer A im Zentrum der Kammer B liegt. Eine Abstützung der Kammer A gegenüber der äußeren Kammer B muß nicht separat erfolgen. Bis zum Gebrauch wirkt da Diaphragma (24), welches die Kammer B verschließt, als stützendes Element, welches die Kammer A im Zentrum der Kammer B hält. Nach Aufbruch der Diaphragmen (23, 24), also dem Gebrauch des Inhaltes, ist keine Abstützung mehr nötig, da die Lage der Kammern zueinander die Ausgabe der Kammerinhalte nicht beeinflusst.
3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie E-E' des in 7 dargestellten Schlauch-in-Schlauch Systems.

Claims

Mehrkammerbehältnis, enthaltend mindestens zwei Kammern, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkammerbehältnis ein Schlauchbeutelsystem ist, bei der die zweite oder die weiteren Kammern innerhalb einer ersten Kammer liegen (Schlauch-in-Schlauch System) und dass die Wände der Kammern zumindest teilweise aus einem flexiblen Folienmaterial bestehen und das Mehrkammerbehältnis eine gemeinsame Ausgabeöffnung aufweist, durch die die Inhalte der Kammern gemeinsam ausgetragen werden können, wobei die Ausgabeöffnung in einen statischen Mischer mündet und die gemeinsame Ausgabeöffnung direkt durch die Auslassöffnungen der einzelnen Kammern gebildet wird oder die gemeinsame Ausgabeöffnung über eine System von Kanälen mit den Auslassöffnungen der Kammern verbunden ist, wobei die Ausgabe des Inhaltes aus den Kammern durch gleichzeitigen Druck auf die flexiblen Wände der Kammern erfolgt, wobei bei der erstmaligen Ausgabe ein Verschlusssystem irreversible geöffnet wird und den Weg zum statischen Mischer freigibt.
Mehrkammerbehältnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen der Kammern durch ein Diaphragma verschlossen sind, das beim ersten Entnahmevorgang unter dem angelegtem Druck bricht und die Auslassöffnungen freigibt.