NO842351L - Sprayboks. - Google Patents

Abstract

Flytende stempel (10) for innmontering i trykkdrevne spraybokser (12), vanligvis benevnt aerosol-bokser, for atskilling av trykkmediumkammeret (14) fra produktkammeret (16). For oppnåelse av kombinerte egenskaper, såsom impermeabilitet og nøytralitet overfor vannabsorpsjon og -adsorpsjon, er stemplet fremstilt ved varmeforming av et flerlags-tynnplatemateriale (18) omfattende f.eks. et ugjennomtrenge-lig midtlag (22) av nitrilpolymer som er innleiret mellom to beskyttelseslag (20,21) av polypropylen.En andre utførelsesform, av et varmeformet stempel med tynne sidevegger (10s) vil gi kombinerte fordeler, deriblant trang innpasning mot beholderveggen, anpasning til urund utforming og minimal svelling. Varmeformingen av stemplet gjør det blant annet mulig å benytte en enkel og billigere fremstillings-metode som krever mindre materiale enn sprøyte-støping.

Description

Den foreliggende oppfinnelse har generell befatning med

de typer av trykkdrevne spraybokser som vanligvis benevnes som aerosolbeholdere, og vedrører, nærmere bestemt, en forbedret stempelkonstruksjon for en slik beholder.

For at materialet som skal utsprøytes, skal kunne skilles fra selve drivmediet, er det fra tidligere kjent å anvende aerosolbeholdere med innmontert stempel. Aerosolbeholdere med stempler har vært i bruk i hvert fall siden 1960. Materialet i stemplet danner et stengsel mellom trykkmediet og stoffet som skal utsprøytes. De stengningsegenskaper som kreves hos stemplet,

er en funksjon av materialet som skal utsprøytes og i viss grad også en funksjon av trykkmediet. Det er viktig at produktet som utsprøytes, er rent og ikke blandet med trykkmedium. Forskjellige stempelmaterialer og -konstruksjoner har vært foreslått og brukt, for å unngå at trykkmediet trenger gjennom stemplet og inn i produktet, og for å hindre at trykkmediet omledes rundt stemplet og inn i produktet. En slik trykkmediumomleding kan også betegnes som sekundærgjennomtrengning.

Visse sprayprodukter må av forskjellige grunner beskyttes mot fuktighet. Utsatt for fuktighet er f.eks. silikontetningsmasse tilbøyelig til å herdne, og det er derfor viktig at stemplet er av et materiale som hverken adsorberer eller absorberer fuktighet.

Det er generelt sett viktig at stemplet har stengingsegen-skaper som vil forebygge gassoverføring fra trykkmediet som ofte er i form av nitrogen, for å unngå uønskete virkninger, såsom skumdannelse i produktet, tap av trykk og forurensning av produktet i alminnelighet.

Videre er det viktig at materialet som inngår i stemplet,

er rimelig i pris slik at kostnaden for emballasjen, særlig beholderen, vil stå i forhold til verdien av eller prisen for produk-

tet som skal utsprøytes.

De valgte stempelmaterialer kan derfor ha meget forskjellige egenskaper hva angår gassugjennomtrengelighet, fuktupåvirke-lighet, stivhetsgrad, fleksibilitetsgrad, rimelig pris, svellings-bestandighet og kjemisk stabilitet.

Spesielle problemer har oppstått i forbindelse med utsprøy-ting av silikontetningsmasse fra en aerosolbeholder, og disse vanskeligheter har vært forsøkt løst ved anvendelse av en pose i en aluminiumsboks, for å opprette den nødvendige isolasjon mellom nitrogentrykkmediet og silikontetningsmassen og samtidig forhindre at silikonet herdner grunnet fuktabsorbering. Denne løsning av problemet betinger imidlertid en pris som begrenser den kommersielle utnyttelse.

Metoder, eksempelvis basert på anvendelse av en impermeabel aluminiumspose i boksen, er imidlertid lite akseptable grunnet risikoen for at posehalsen skal sammenklemmes av trykkmediet på en måte som vil motvirke den lettvinte utsprøyting av det ønskete produkt.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å imøtekomme ovennevnte behov på en økonomisk gunstig måte og uten at det oppstår nye eller ytterligere vanskeligheter, ved frembringelse av en aerosol-sprayboks som er pålitelig og funksjonssikker under hele sin brukstid og har akseptabel holdbarhetstid.

Ved en utførelsesform ifølge oppfinnelsen anvendes en tynnplate av høyugjennomtrengelig materiale, f.eks. nitrilpolymer, som ved varmforming istedenfor ved sprøytestøping, utformes til et passende stempel. Det frembringes på den måte et tynnvegget, formtilpasset stempel med minimal trykkmediumgjennomtrengning og minimal trykkmediumomleding. For anvendelse ved utsprøyting av lavviskositets-materiale, såsom kosmetisk gel eller lotion, kan stemplet være slik dimensjonert at det dannes en minimal spalte mellom stempelsideveggen og beholderveggen. Stemplets tynne sidevegg gir sikkerhet for anpassing til beholderveggen og for minsket stempelsvelling med derav følgende, øket holdbarhet .

Ved en annen utførelsesform er stemplet fremstilt ved varmforming av et flerlags-platemateriale hvor nitrilpolymeren er innleiret mellom to lag av et fuktighetsnøytralt stoff, f.eks. polypropylen. I anvendelse sammen med en silikontetningsmasse vil midtlaget fungere som en effektiv sperring som motvirker overføring av nitrogentrykkmedium og derved forhindrer skumdannelse og tap av trykk, foruten at materialet som skal utsprøytes bevares rent. De to ytterlag gir sikkerhet mot fuktansamling og øker derved silikontetningsmassens holdbarhet, idet materialet i mindre grad utsettes for vannpåvirkning slik at silikontetningsmassens herdingstempo reduseres mest mulig.

Dette trelags-materiale innbefatter, som kjent, lim eller bindesjikt mellom de tre ovennevnte, viktige og virksomme lag.

De således fremstilte, varmeformete stempler viser særlig forbedrete egenskaper når det gjelder forebygging av primær og sekundær trykkmediumpermeabilitet, opprettelse av konstruksjons-messig integritet, anpassing til variasjoner i beholderrundhet, lav pris og minsket stempelsvelling.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et perspektivriss av et stempel ifølge oppfinnelsen . Fig. 2 viser et del-tverrsnitt av flerlagsmaterialet for tilvirkning av stemplet ifølge fig. 1.

Fig. 3 viser et skjematisk snitt av en aerosolbeholder

med et innmontert stempel ifølge oppfinnelsen.

Fig. 4 viser et snitt av en varmformingsanordning (hulform og trykkdel) som illustrerer fremgangsmåten ved varmformingstil-virkning av stemplet ifølge fig. 1, og hvor den viste hulform 30 og trykkdel 32 er runde.

Det er i fig. 1 vist et stempel 10 for en aerosolbeholder. Dette stempel 10 er innmontert i en aerosolbeholder 12 med trykkmediet på den konkave side og materialet som skal utsprøytes på den konvekse side av stemplet 10.

Et for tiden foretrukket stempel 10 er tilvirket av et tynnplatemateriale 18 som vist i fig. 2. Tynnplaten 18 omfatter fem lag. I en utførelsesform består ytterlagene 20 og 21 av polypropylen med en tykkelse av ca. 0,127 mm. Et midtlag 22 består av nitrilpolymer med en tykkelse av ca. 0,455 mm. Disse primær-fungerende lag 20, 21 og 22 er sammenføyet gjennom bindelag 23

og 24 av kjente, klebende materialer, fortrinnsvis en gummi-plast-forbindelse, med en tykkelse av ca. 0,038 mm. Denne plate 18

er et sam-ekstrudert materiale med en totaltykkelse av 0,787

mm.

Stemplet 10 er et flytende stempel hvis posisjon bestemmes ved frigjøring av innholdet i kammeret 16. I et anvendelsestil-felle ifølge oppfinnelsen inneholder det øvre kammer 16 en acetoksyherdende silikontetningsmasse og det nedre kammer 14

et nitrogentrykkmedium.

Silikontetningsmassen er et produkt som er særlig følsomt overfor fuktighet, idet vann i hvilken som helst mengde vil be-virke at materialet herdner. Etter herdningen vil materialet ha en elastisk, gummiaktig struktur. Materialet herdner på samme måte som et lim, i motsetning til dets viskøse, flytende konsi-stens innen herdningen. Videre har dette silikonmateriale en slik struktur at det lettere vil gjennomtrenges av nitrogentrykk-gass som måtte trenge gjennom stempelveggen. Dette silikontet-ningsmateriale er følgelig meget mer utsatt for å forringes av trykkgasser enn, f.eks. en akryllatex-tetningsmasse med høyt tørrstoffinnhold.

Da dette produkt er følsomt overfor fuktighet, må det materiale hvorav stemplet er tilvirket, hverken absorbere, adsorbere eller overføre fuktighet. Av de materialer som for tiden er tilgjengelig, vil polypropylen være et kostnadsmessig gunstig valg. Polypropylen vil imidlertid ikke virke som et tilfredsstillende stengsel mot trykkgassen, og dersom polypropylen skulle anvendes alene, ville silikontetningsmassen hurtig bli forurenset ved at nitrogengassen trenger gjennom polypropylenstemplet. Det er tilgjengelig nitrilpolymermaterialer som effektivt forhindrer gjennomtrengning av disse gasser. Men slike nitrilpolymermaterialer har tendens til å oppsamle eller inneholde en betydelig fuktighetsmengde og silikontetningsmassen vil derfor være til-bøyelig til å herdne i boksen ved kontaktopprettelse mellom et nitrilpolymerstempel og silikontetningsmassen.

Ved anvendelse for utsprøyting av en silikontetningsmasse er forbindelsen mellom stemplet 10 og beholdersideveggen 12 løsere enn en glideinnpasning. Under påvirkning av det utviklete trykk kan derved materialet, i dette tilfelle silikontetningsmassen, strekker seg nedad langs spalten mellom sideveggen av stemplet 10 og sideveggen i beholderen 12. Det opprettes derved en tetning mellom kamrene 14 og 16 og det dannes samtidig et flytende underlag som kan understøtte stemplet 10 mens materialet i kammeret 14 utsprøytes.

Stemplene i aerosolbeholdere har vært fremstilt ved injek-sjonsstøping av det benyttede plastmateriale. Det er imidlertid fastslått at disse stempler er av slik type og fasong at de kan fremstilles i en termoformingsprosess, f.eks. ved vakuumforming. Dette innebærer at stemplene med fordel kan fremstilles ved hjelp av en fremgangsmåte basert på utnyttelse av et differenstrykk for anpassing av det oppvarmete plastplatemateriale rundt en form.

En fordel ved denne varmformings- eller differenstrykk-formingsmetode består i en vesentlig kostnadsbesparelse. Dette har sin grunn i billigere fremstillingsutstyr og fremgangsmåte. En annen kostnadsbesparelse skyldes muligheten for tilvirkning av et mer tynnvegget stempel enn ved injeksjonsstøping, med derav følgende materialbesparelse.

En annen fordel ved tynnvegget stempel er at det kan anpasses bedre til innerperiferiflaten av den beholder hvori stemplet virker. Særlig er visse beholdere utformet med en smal planflate langs sammenføyningslinjen. Et tynnvegget stempel vil anpasses bedre til denne planflate hvorved risikoen for at trykk-gassene skal omledes inn i produktet som skal utsprøytes, reduseres betydelig.

Videre er visse bokser, eksempelvis av ekstrudert aluminium eller ekstrudert jern, tilvirket med en svak konisitet av, f. eks., én grad. Et tynnvegget stempel kan i meget større grad anpasses en lett koniskformet innervegg enn et mer tykkvegget og følgelig mindre fleksibelt stempel.

Endelig er det, som følge av at stemplet tilvirkes ved varmforming istedenfor ved sprøytestøping, mulig å fremstille et stempel med en stort sett rettlinjet sidevegg. På grunn av den rettlinjete sidevegg vil det opprettes et berøringsplan istedenfor en berøringslinje mellom stemplet og bokssiden, med derav følgende betydelige minskning av sekundærgjennomtrengningen.

Nærmere bestemt er det i en utførelsesform for utsprøyting av silikontetningsmasse anordnet et stempel 10 med en ytterdia-meter av ca. 52,2 mm i en beholder 12 med en nominell innerdia-meter av 52,4 mm. Den tilnærmelsesvis 0,10 mm brede spalte mellom stemplet 10 og beholderen 12 fylles med tetningsmasse, hvorved det hindres at nitrogentrykkgassen omledes forbi stemplet, mens det samtidig opprettes et flytende underlag som i realiteten fungerer som et smøremiddel som understøtter stemplet mens silikontetningsmassen utsprøytes. Det foretrekkes i dette tilfelle at stemplets 10 sidevegg 10s er stort sett rettlinjet, dvs. utformet som en ikke-konisk sylinder. Stempelskjørtet som har en lengde av ca. 25 mm, danner den nødvendige tetningsflate.

Ved visse utførelsesformer kan stempelsideveggen ha en helling av ca. 1°, slik at stemplets underkant berører beholderveggen. Stemplet 10 er derved innpasset mellom en linjekontakt-sone og en sone hvori det er opprettet et forutbestemt mellom-rom. Det spesielle dimensjonsforhold mellom stemplet 10 og beholderen 12 er en funksjon av mange faktorer, deriblant viskositeten av materialet som skal utsprøytes, det rådende trykk i drivmiddel-kammeret 14 samt den ønskete eller nødvendige ventilåpningsstør-relse. Stempeldimensjon og stempelform kan deretter velges med henblikk på optimal balanse mellom trykkmiddelomleding og stempel-låsing mot beholderveggen.

Polypropylen er valgt for lagene 20 og 21 i tynnplatematerialet for stemplet 10, da dette materiale er fuktighetsnøytralt idet det hverken absorberer eller adsorberer fuktighet. Derved unngås en konsentrasjon av fuktighet i tilgrensning til materialet som skal utsprøytes. Med hensyn til silikontetningsmassen er det viktig å hindre at materialet herdner i boksen. Nitrilpolymer er valgt for laget 22, da dette materiale ikke vil gjennomtrenges av drivmediet som i det beskrevne tilfelle består av nitrogengass under trykk. På grunn av sin ugjennomtrengelighet vil laget forhindre at trykkmediet siver inn i det øvre kammer 14, og derved forebygge den uønskete skummingsvirkning som ellers kan forekomme ved utsprøyting av silikonmaterialet.

Nitrilpolymerlaget 22 er relativt tykkest mulig fordi laget, jo tykkere det er, vil fungere desto effektivere som gass-sperring. De vannøytrale ytterlag 20 og 21 er derimot relativt tynne, da de primært skal fungere som beskyttelsesbelegg på nitrilpolymerlaget og derved forebygge vannadsorpsjon. Det eneste som kreves for denne funksjon er et dekksjikt av egnet materiale, såsom polypropylen. Det foretrekkes følgelig, slik det fremgår av fig. 2, at gass-sperresjiktet 22 er minst tre ganger tykkere enn hvert av de to vannøytrale lag 20 og 21. Stempelsideveggens nominelle tykkelse er ca. 0,50 mm.

Ved en andre utførelsesform, for utsprøyting av kosmetisk gel eller lotion av relativt lav viskositet (f.eks. 25.000 cP), har stemplet en meget mindre sideveggtykkelse av eksempelvis 0,25 mm. Denne tynne sidevegg vil i vesentlig grad minske stempel- svellingen grunnet fuktighetsabsorpsjon, hvorved stemplet kan dimensjoneres slik at spalten mellom stempelvegg og beholdervegg kan være så liten som 0,013 mm. En stempelskjørtlengde av ca. 25 mm gir den ønskete flateavtetningssone. Sideveggen bør helst være uten helling, for å sikre maksimal avtetningsflate og minimal grad av sekundærgjennomtrengning. Ved å anordne et tynnvegget stempel som kan fremstilles i en varmeformingsprosess, kan følge-lig problemet med å minske sekundærgjennomtrengningen og unngå den svelling som nedsetter produktets holdbarhet, samtidig løses. Videre vil svellingsspaltene, i forening med det 25 mm lange stempelskjørt 10s, medføre at stemplet 10 bibeholdes i fluktende stilling i boksen 12.

I denne utførelsesform har stemplet en diameter av ca.

52 mm og er fremstilt av ettlags-nitrilpolymer.

Det bør bemerkes at denne kosmetiske gel har en viskositet av ca. 25.000 cP, mens silikontetningsmassen har en viskositet av ca. 225.000 cP.

Varmeformingsprosessen for fremstilling av stemplet ifølge fig. 1, er illustrert i fig. 4. Stempler av tidligere kjente typer er sprøytestøpt. Det er imidlertid konstatert at det for tilvirkning av slike stempler kan benyttes en varmeformingsprosess, og at dette vil medføre kostnads- og konstruksjonsmessige fordeler.

Ytterfasongen av stemplet 10 bestemmes og avgrenses av

en hulformdel 30, som vist i fig. 4. En innskyvningsdel 32 gir sikkerhet for at det oppvarmete tynnplatemateriale 18 for fremstilling av stemplet 10 påvirkes av et passende differenstrykk. Ved denne varmeformingsmetode kan differenstrykket opprettes enten ved at kanaler 34 i hulformdelen 30 bringes i forbindelse med et undertrykk eller ved tilførsel av trykkluft gjennom kanaler 36 i innskyvningsdelen 32, eller på begge måter.

En av fordelene med denne varmeformingsmetode er at kost-nadene så vel for formutstyr som for materialer reduseres. Mate-rialkostnadene reduseres fordi tykkelsen av veggkonstruksjonen kan være vesentlig mindre enn om stemplet 10 skulle fremstilles ved sprøytestøping. Dersom det f.eks. anvendes en 1,5 mm tynnplate 18, vil det frembrakte stempel ha en veggtykkelse av ca.

0,5 mm, selv om tykkelsen kan variere langs stempelveggen.

Ved varmeforming er det dessuten mulig å tilvirke et stempel 10 med stort sett rett sidevegg 10s. Sideveggen av et sprøyte- støpt stempel må skråne svakt for at stemplet skal kunne fjernes fra formen. Ved varmeforming vil imidlertid det støpte stempel frigjøres fra formen 30 under påvirkning av et reversert trykk gjennom åpningene eller kanalene 34, og konisitet er derfor unød-vendig. En rett sidevegg 10s gjør det mulig å begrense spalten mellom stempelveggen og sideveggen i beholderen 12 til den ønskete eller nødvendige minimumsklaring langs sonen rundt sideveggen 10s. Derved forbedres avtetningen mellom de to kamre 14 og 16, samtidig som omfatningen av trykkgassutsivingen fra kammeret 14, rundt yttersiden av stempelsideveggen 10s og inn i produkt-oppbevaringskammeret 16 reduseres.

Claims (14)

1. Stempel i en trykkdrevet beholder for utsprøyting av et produkt, karakterisert ved at stemplet er varmeformet med en sidevegg som er av betydelig størrelse og tilstrekkelig tynn til å kunne anpasses, i hvert fall delvis, til planflatepartier og andre, normale uregelmessigheter i beholderveggen, og av tilstrekkelig lengde til stort sett å forhindre sekundærovergang av trykkmedium til produktet som skal utsprøytes og til å opprettholde stempelstillingen i flukt med beholderveggen, mens stemplet skyves oppad langs beholderinner-veggen.

2. Stempel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at stempelsideveggen er tilstrekkelig tynn til at svel-lingen grunnet fuktighetsabsorpsjon begrenses, slik at det opp-rettholdes en spalte mellom stempelsideveggen og beholdersideveggen.

3. Stempel i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at stemplet er varmeformet.

4. Stempel i samsvar med krav 3, karakterisert ved at stempelmaterialet består av nitrilpolymer.

5. Stempel i en trykkdrevet beholder for utsprøyting av et produkt, karakterisert ved en sammensatt stempelvegg som omfatter et første lag av gassimpermeabelt materiale og et andre lag som fungerer som skjerm mellom det gassimpermeable materiale og materialet som skal utsprøytes fra beholderen.

6. Stempel i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det andre lag består av vannøytralt materiale.

7. Stempel i samsvar med krav 6, karakterisert ved at det omfatter et tredje lag av vannøytralt materiale, og at det første lag er innleiret mellom det andre og det tredje lag.

8. Stempel i samsvar med krav 5, karakterisert ved at materialet i det første lag består av nitrilpolymer.

9. Stempel i samsvar med krav 6, karakterisert ved at materialet i det første lag består av nitrilpolymer, og at materialet i det første og det andre lag består av polypropylen .

10. Stempel i samsvar med krav 5 eller 7, karakterisert ved at stemplet er varmeformet.

11. Beholder i samsvar med krav 5 eller 7, karakterisert ved at det første lag er minst tre ganger tykkere enn det tredje eller det andre lag.

12. Fremgangsmåte for fremstilling av et stempel for anvendelse i en trykkdrevet beholder for utsprøyting av et produkt, karakterisert ved prosesstrinn som omfatter tilførsel av en flerlags-tynnplate av et materiale bestående av minst et første lag av gassimpermeabelt materiale og et andre lag for skjerming av det gassimpermeable lag, og varmeforming av stemplet fra tynnplatematerialet, hvorved det andre lag plas-seres utenfor det første lag i stemplet.

13. Fremgangsmåte for fremstilling av et stempel for anvendelse i en trykkdrevet beholder for utsprøyting av et produkt, karakterisert ved prosesstrinn som omfatter tilførsel av stempelmaterialet i form av en termoplast-tynnplate, og varmeforming av tynnplaten for frembringelse av et stempel av ønsket form og dimensjon.

14. Fremgangsmåte i samsvar med krav 12 eller 13, karakterisert ved at tykkelsen av stempelsideveggen er vesentlig mindre enn platetykkelsen.