Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter aus Kunststoff gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die in der Vergangenheit üblichen Behälter aus Weiss- oder Buntblech, aus Glas oder auch aus Keramik werden in zunehmendem Mass von Behältern aus Kunststoff abgelöst. Insbe sondere für die Verpackung fluider Substanzen, beispielsweise für Anwendungen im Haushalt, in Landwirtschaft, Industrie und Gewerbe etc., kommen neuerdings hauptsäch lich Kunststoffbehälter zum Einsatz. Das geringe Gewicht und die geringeren Kosten spie len sicher eine nicht unerhebliche Rolle bei dieser Substitution. Die Verwendung rezyk- lierbarer Kunststoffmaterialien und die insgesamt günstigere Gesamtenergiebilanz bei ihrer Herstellung tragen auch dazu bei, die Akzeptanz von Kunststoffbehältem bei den Anwen dern zu fördern.

Kunststoffbehälter aus Polyethylenterephthalat (PET) und ähnlichen Materialien werden meist in einem sogenannten Streckblasverfahren hergestellt. Dabei wird zunächst in einem Spritzgiessverfahren in einer Spritzgiessform ein Preform hergestellt. Neuerdings sind auch Flies spressverfahren oder auch Extrusionsblasen zur Herstellung von Preforms vor geschlagen worden. Der Preform weist einen im wesentlichen länglichen Preformkörper auf und ist an seinem einen Längsende geschlossen ausgebildet. Dort befindet sich übli cherweise auch ein vom Spritz giessen herrührender Anspritzpunkt. An das andere Ende des Preformkörpers schliesst ein Halsabschnitt an, der mit einer Ausgiessöffnung versehen ist. Der Halsabschnitt weist bereits die spätere Form des Behälterhalses auf. Bei vielen der bekannten Preforms sind der Preformkörper und der Halsabschnitt durch einen sogenann ten Supportring voneinander getrennt. Der Supportring ragt radial von der Halswandung ab und dient für den Transport des Preforms bzw. des daraus hergestellten Kunststoffbehälters und für eine Abstützung des Preforms am Blasformwerkzeug bzw. des Kunststoffbehälters beim Verschliessen desselben. Der Preform wird nach seiner Herstellung entformt und kann in einem einstufigen Streck blasverfahren noch heiss sofort weiterverarbeitet werden. Bei einem Zweistufen- Streckblasverfahren wird der Preform für eine räumlich und/oder zeitlich getrennte Wei terverarbeitung auf einer Streckblas Vorrichtung abgekühlt und zwischengelagert. Vor der Weiterverarbeitung in der Streckblasvorrichtung wird der Preform dann bei Bedarf kondi tioniert, d.h. dem Preform wird ein Temperaturprofil aufgeprägt. Danach wird er in eine Blasform einer Streckblasvorrichtung eingebracht. In der Blasform wird der Preform schliesslich durch ein mit Überdruck eingeblasenes Gas, üblicherweise Luft, gemäss der Formkavität aufgeblasen und dabei zusätzlich mit einem Reckdorn axial verstreckt.

Es ist auch bereits ein Spritzblasverfahren bekannt, bei dem der Streckblasprozess direkt anschliessend an das Spritzen des Preforms erfolgt. Der Preform verbleibt dabei auf dem Spritzkern, der zugleich eine Art Reckdorn bildet. Der Preform wird wiederum durch Überdruck gemäss der Formkavität einer Blasform, die auf den Spritzkern zugestellt wird oder umgekehrt, aufgeblasen und dabei vom Reckdorn verstreckt. Danach wird der fertige Kunststoffbehälter entformt. Streckgeblasene bzw. spritzgeblasene Kunststoffbehälter sind anhand des üblicherweise im Bereich des Behälterbodens angeordneten, vom Preform her rührenden Anspritzpunktes identifizierbar, in dem das Kunststoffmaterial nur geringfügig bis gar nicht verstreckt worden ist.

Druckbehälter für Gase, Flüssigkeiten, pastöse Massen oder ähnliche Füllgüter werden meist noch aus Metall gefertigt. Dies vor allem deshalb, weil der metallische Druckbehäl ter eine hohe Formstabilität aufweist und auch höheren Innendrücken standhält. Da bei derartigen Druckbehältern der Innenraum durch einen Kolben, der entlang einer Fängsach- se des Druckbehälters verschiebbar gelagert ist, üblicherweise in zwei Kammern unterteilt ist, die druckdicht voneinander getrennt sind und bleiben müssen, bestehen hohe Anforde rungen an die Rundheit der Innenwandung, entlang welcher der Kolben verschiebbar ist. Druckbehälter aus Metall sind ausreichend formstabil, um diese Rundheit zu gewährleis ten. Allerdings können Druckbehälter aus Metall durch äussere mechanische Einwirkun gen, beispielsweise durch einen Schlag, bereichsweise verformt werden, was bei der Fängsverschiebung des Kolbens zu Problemen führen kann. Es sind auch schon Druckbehälter aus Kunststoff beschrieben worden, welche analog zu den Druckbehältem aus Metall durch einen innerhalb des Behälters längsverschiebbar an geordneten Kolben in zwei Kammern getrennt werden. Die beschriebenen Druckbehälter bestehen beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET). Der Boden des Druckbehälters wird abgetrennt, um den Kolben einzusetzen. Danach wird ein speziell ausgebildetes Bo denteil in den geschnittenen Endbereich des Druckbehälters eingesetzt, um diesen druck dicht zu verschliessen. Derartige Druckbehälter aus Kunststoff sind relativ aufwendig in der Herstellung. Das spezielle ausgebildete Bodenteil ist ein separates Bauteil, das zusätz liche Kosten verursacht. Das druckdichte Verbinden des separaten Bodenteils mit dem geschnittenen Endbereich des Druckbehälters ist mit zusätzlichem Aufwand verbunden. Davon abgesehen ist die druckdichte Trennung der beiden Kammern im Druckbehälter nicht einfach zu realisieren. Vielfach ist es dazu erforderlich, die Innenwandung des Druckbehälters, entlang welcher der Kolben längsverschiebbar ist, zu kalibrieren, damit die geforderte Rundheit des Druckbehälters gewährleistet ist. Die zusätzliche Kalibrierung der Innenwandung ist ein aufwendiger Vorgang und dürfte auch der Grund dafür sein, dass derartige Druckbehälter aus Kunststoff im Markt kaum zu finden sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den geschilderten Nachteilen der Druck behälter des Stands der Technik abzuhelfen. Es soll ein Druckbehälter für Gase, Flüssig keiten, pastöse Massen und dergleichen Füllgüter geschaffen werden, der einfach und kos tengünstig herstellbar ist. Auf eine Kalibrierung der Innenwandung des Druckbehälters soll verzichtet werden können.

Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Druckbehälter aus Kunststoff, welcher die im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale aufweist. Weiterbildungen und/oder vorteil hafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprü che.

Durch die Erfindung wird ein Druckbehälter aus Kunststoff insbesondere für eine Aerosol dose geschaffen, der einen im wesentlichen zylindrischen Behälterkörper aufweist. Ein Längsende des Behälterkörpers weist eine Öffnung auf, die mit einem Ventilaufsatz, der zur Abgabe eines gasförmigen, flüssigen, pulverartigen, pastösen oder dergleichen Füllguts ausgebildet ist, druckdicht verschliessbar ist. Ein Innenraum des Behälterkörpers ist durch einen entlang einer Längsachse des Behälterkörpers längsverschiebbar angeordneten Kol ben in eine der Öffnung benachbarte Aufnahmekammer für das Füllgut und in ein druck dicht davon abgetrenntes Reservoir für ein Druckmittel unterteilt. Das Reservoir ist durch ein Bodenteil druckdicht verschlossen. Der Behälterkörper ist als ein in einem in einem Blasverfahren hergestellter Hohlkörper ausgebildet. Der Kolben weist zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete umlaufende Dichtlippen auf, wobei eine obere Dicht lippe sich in die Aufnahmekammer erstreckt und eine untere Dichtlippe sich in das Reser voir erstreckt. Die obere und die untere Dichtlippe sind durch einen in der Aufnahmekam mer und dem Reservoir anliegenden Druck fluiddicht an eine den Innenraum des Behälter körpers begrenzende Innenwandung drückbar bzw. gedrückt.

Der im Behälterkörper des Druckbehälters angeordnete Kolben weist eine Aussenkontur auf, die einer Innenkontur des Behälterkörpers im wesentlichen entspricht. Dabei ist der Kolben im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und stützt sich über die beiden axial von einander beabstandeten umlaufenden Dichtlippen an einer den Innenraum umschlies senden Innenwandung des Behälterkörpers ab. Es versteht sich, dass der Behälterkörper auch ei nen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen kann. Wesentlich ist, dass der Kolben, der im Behälterinneren axial verschiebbar angeordnet ist, eine Aussenkontur auf weist, die derjenigen der Innenwandung des Behälterkörpers im wesentlichen entspricht. Indem sich der Kolben nicht direkt über seine Aussenwandung sondern über die beiden Dichtlippen an der Innenwandung abstützt, können die Anforderungen an die Massgenau- igkeit der Innenwandung gering gehalten werden. Die Dichtlippen sorgen für eine in Be zug auf die Behälterachse definierte Lage des Kolbens. Dadurch sind die Voraussetzungen für eine gleichmässige Anpressung der Dichtlippen an die Innenwandung des Behälterkör pers geschaffen. Die Dichtlippen sind ausreichend flexibel, um kleinere Massungenauig- keiten der Innenwandung des Behälterkörpers auszugleichen. Die obere und die untere Dichtlippe sind durch einen in der Aufnahmekammer und dem Reservoir anliegenden Druck fluiddicht an eine den Innenraum des Behälterkörpers begrenzende Innenwandung drückbar bzw. gedrückt. Dadurch ist eine druckdichte Trennung der einander benachbarten Aufnahmekammer für das Füllgut und des Reservoirs für ein Druckmittel gewährleistet. In einer Ausführungsvariante des Druckbehälters weist der Kolben eine der Öffnung zu gewandte obere Begrenzungsfläche und eine dem Bodenteil zugewandte untere Begren zungsfläche auf. Je eine der beiden umlaufenden Dichtlippen ist der oberen bzw. der unte ren Begrenzungsfläche zugeordnet ist wobei die obere Dichtlippe sich von der oberen Be grenzung sfläche in Richtung der Öffnung und nach aussen in Richtung einer Innenwan dung des Behälterkörpers und die untere Dichtlippe sich von der unteren Begrenzungsflä che in Richtung des Bodenteils und nach aussen und in Richtung der Innenwandung des Behälterkörpers erstreckt. Durch die gewählte Anordnung der Dichtlippen werden deren Innenflächen von den im Aufnahmebehälter für das Füllgut bzw. im Reservoir für das Druckmittel herrschenden Drücken beaufschlagt und gleichmässig gegen die Innenwan dung des Behälterkörpers gepresst. Infolge der Elastizität der Dichtlippen resultiert daraus eine flächige Anlage an der Innenwandung des Behälterkörpers, was die Druckdichtigkeit erhöht.

Eine weitere Ausführungsvariante des Druckbehälters sieht vor, dass die Dichtlippen im unbelasteten Zustand mit der Innenwandung des Behälterkörpers einen Winkel von 45 Grad bis 80 Grad bilden. Die derart ausgebildeten Dichtlippen gewährleisten eine definier te und zentrierte Lagerung des Kolbens im Behälterkörper

Bei einer Variante des Druckbehälters ist der Behälterkörper in einem Streckblasverfahren aus einem zuvor in einem Spritz giessverfahren oder Fliesspressverfahren gefertigten Pre- form hergestellt, welcher im wesentlichen aus Polyethylenterephthalat besteht. Kunststoff behälter aus PET weisen die für Druckbehälter erforderlichen Festigkeiten auf. Im Streck blasverfahren erfolgt die erforderliche Streckverfestigung, um dem PET die geforderten Eigenschaften zu verleihen.

Für die Erlangung der Druckbeständigkeit des Druckbehälters aus PET wird der der Behäl terkörper im Streckblasverfahren derart umgeformt, dass er gegenüber dem Preform ein axiales Streckverhältnis im Bereich von 1: 1,5 bis 1: 15, insbesondere von 1:4 bis 1: 10, auf weist.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Druckbehälters ist der Behälterkörper in einem Streckblasverfahren aus einem zuvor in einem Spritzgiessverfahren oder Fliesspressverfah- ren gefertigten Preform derart hergestellt, dass ein vom Kolben im Einsatz überfahrenen Bereich des Behälterkörpers einen Kristallisationsgrad aufweist, der gleich oder grösser als 5% ist, wobei der Kristallisationsgrad über Dichtemessungen nach der Norm ASTM D 1505-10 bei einer Intrinsischen Viskosität von 0,75 dl/g bis 1,25 dl/g bestimmt wird, die nach ASTM D 4603-11 gemessen ist. Bei einem Kristallisationsgrad im angegebenen Be reich weist der Behälterkörper die erforderlichen mechanischen Festigkeiten und die für das Füllgut nötigen Barriereeigenschaften gegenüber Fuft und Feuchtigkeit auf. Bei einer weiteren Ausführungsvariante des Druckbehälters weist der Behälterkörper dazu im vom Kolben überfahrenen Bereich einen Kristallisationsgrad von 5% bis 50 %, bevorzugt 20% bis 30%, auf.

Für die Definition der im vorstehenden angeführten Kristallisationsgrade erfolgt die Be stimmung der Dichte nach dem in der Norm ASTM D 1505-10 beschriebenen Messverfah ren. Dieses Messverfahren ermöglicht eine Dichtebestimmung mit einer Genauigkeit von 0,00lg und weniger. Die gemessene Dichte lässt einen Rückschluss auf die Orientierung, die Kristallisation und die Festigkeit der Engstellen zu. Allerdings kann amorphes PET in Abhängigkeit von zugesetzten Copolymeren und/oder Additiven unterschiedliche Dichte werte erreichen. Bekannt sind Werte zwischen 1,320 g/cm ³ und 1,339 g/cm ³ .

Um trotz der dem amorphen PET zugesetzten Copolymere und/oder Additive das in der Norm ASTM D 1505-10 beschriebene Messverfahren nutzen zu können, wird im Sinne dieser Erfindung festgelegt, dass eine unterhalb des Fängsendes des Behälterkörpers, an dem der Ventileinsatz montiert wird, gemessene durchschnittliche Dichte des Behälterkör pers einen ersten Referenzwert darstellt. Vorzugsweise wird die Dichte an wenigstens drei voneinander verschiedenen Messpunkten entlang eines Umfangs des Behälterkörpers er mittelt und hiervon die durchschnittliche Dichte ermittelt. Unabhängig von einer möglich erweise tatsächlich vorhandenen Kristallisation wird im Sinne dieser Erfindung definiert, dass an der bzw. den Messposition(en), an der bzw. denen der erste Referenzwert bestimmt worden ist, keine Kristallisation vorliegt, also der Kristallisationsgrad 0% beträgt. Ferner wird im Sinne dieser Erfindung ein zweiter Referenzwert festgelegt, der um 0,120 g/cm ³ grösser ist als der erste ermittelte Referenzwert. Dieser zweite Referenzwert entspricht definitionsgemäß einem Kristallisationsgrad von 100%. Die zwischen den beiden Refe- renzwerten liegenden Kristallisationsgrade sind direkt proportional zu den ermittelten Dichte werten.

Beispielsweise wird als erster Referenzwert eine durchschnittliche Dichte von 1,330 g/cm ³ ermittelt. Entsprechend der obigen Definition entspricht diese durchschnittliche Dichte einem Kristallisationsgrad von 0%. Definitionsgemäss liegt der Kristallisationsgrad von 100% bei einer Dichte von 1,450 g/cm ³ , welche den zweiten Referenzwert darstellt. Wegen der direkten Proportionalität zwischen den Dichtewerten und den Kristallisationsgraden beträgt der Kristallisationsgrad bei einer Dichte von 1,360 g/cm ³ dann 25%, bei einer Dich te von 1,390 g/cm ³ 50% und bei einer Dichte von 1,420 g/cm ³ 75%.

Bei einer alternativen Variante des Druckbehälters kann der Behälterkörper in einem Spritzblasverfahren aus einem zuvor in einem Spritzgiessverfahren oder Fliesspressverfah ren gefertigtem Preform hergestellt sein. Schliesslich kann der Behälterkörper auch in ei nem Extrusionsblasverfahren hergestellt sein.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Druckbehälters wird der streckgeblasene oder spritzgeblasene Behälterkörper aus einem Preform hergestellt, der zur Hauptsache, also zu 90% und mehr, einen Kunststoff aus der Gruppe bestehend aus PET, PVC, Copolymeren der angeführten Kunststoffe, Biokunststoffen wie z.B. PLA, PEF oder PPF, gefüllten Kunststoffen und/oder Mischungen der genannten Kunststoffe aufweist.

Bei Druckbehältern, die einen extrusionsgeblasenen Behälterkörper aufweisen, weist der Behälterkörper zur Hauptsache, also zu 90% und mehr, einen Kunststoff aus der Gruppe bestehend aus HDPE, PP, PET-X, PET-G, Copolymeren der angeführten Kunststoffe, Bio kunststoffen wie z.B. PLA, PEF oder PPF, gefüllten Kunststoffen und/oder Mischungen der genannten Kunststoffe auf.

Bei einer weiteren Variante des Druckbehälters besteht der Behälterkörper aus einem un gefärbten Kunststoff. Durch den Verzicht auf die Beimengung eines Farbstoffes wird z.B. im Fall von PET ein glasklarer Behälterkörper erzielt. Die Rezyklierbarkeit des Druckbe hälters kann dadurch noch weiter verbessert werden. Um die Lagerbeständigkeit des befüllten Druckbehälters zu erhöhen weist in einem weite ren Ausführungsbeispiel der Erfindung der Kolben eine Barriereschicht auf, die einen Durchtritt des Druckmittels vom Reservoir zur Aufnahmekammer verhindert. Bei der Verwendung von komprimierter Luft als Druckmittel und bei Füllgütern, die bei Kontakt mit Luft degradieren können, z.B. bei Ketchup, diversen Gewürzsaucen und -pasten, etc., handelt es sich um eine Barriereschicht, die einen Sauerstoffdurchtritt durch den Kolben verhindert. Die Barriereschicht kann als eine Schicht aus der Gruppe bestehend aus EVOH-Schicht, EVAL-Schicht, auf Polyamid basierende Schicht, Lackbeschichtung, Sili ciumoxid-Beschichtung, Aluminiumoxid Beschichtung, Beschichtung aus Silikonen und Kombinationen der genannten Beschichtungen ausgebildet sein.

Die Barriereschicht kann durch Sputtern auf den Kolben aufgebracht sein. In einer alterna tiven Ausführungsvariante des Druckbehälters kann dieser einen Kolben aufweisen, der in einem Spritz giessverfahren oder in einem Flies spressverfahren hergestellt ist, und wobei die Barriereschicht während der Herstellung des Kolbens aufgebracht ist, beispielsweise in einem 2-Komponenten Spritzgiessverfahren. Bei der Anwendung des sogenannten Co- Injection Verfahrens kann die Barriereschicht auch simultan in einem Spritzvorgang in die Seele des Fliesskanals eingebracht werden. In diesem Fall ist die Barriereschicht in das Kunststoffmaterial des Kolbens eingebracht bzw. eingebettet.

Die Rezyklierbarkeit des Druckbehälter kann dadurch erhöht werden, dass der Kolben zur Hauptsache, also zu 90% und mehr, den selben Kunststoff umfasst wie der Behälterkörper.

Die obere und/oder die untere Dichtlippe bestehen in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem reversibel elastischen Material, wie z.B. Silikon, Gummi, EPDM, FKM. Die reversible Elastizität der Dichtlippe(n) erleichtert den Ausgleich von Uneben heiten der Innenwandung des Behälterkörpers, die nicht kalibriert werden muss. Infolge der Elastizität der Dichtlippen gelangen deren an der Innenwandung anliegenden freien Endbereiche durch den Druck des Druckmittels bzw. des Füllguts in flächige Anlage zur Innenwandung des Behälterkörpers, was die Druckdichtigkeit erhöht.

Indem in einem weiteren Ausführungsbeispiel des Druckbehälters der Ventilaufsatz aus Komponenten zusammengesetzt ist, die zur Hauptsache, also zu 90% und mehr, den selben Kunststoff umfassen wie der Behälterkörper, kann die Rezyklierbarkeit des Druckbehälters noch weiter verbessert werden. Die Gleichartigkeit der Materialpaarungen des Behälter körpers und des auf die Öffnung aufsetzbaren Ventilaufsatzes erleichtert überdies die Er stellung einer druckdichten Verbindung zwischen den beiden Fügepartnem.

Bei einer Ausführungsvariante des Druckbehälters ist das Bodenteil von einem zuvor vom Behälterkörper abgetrennten Bodenabschnitt gebildet, der derart in ein der Öffnung gegen überliegendes geschnittenes Ende des Behälterkörpers eingesetzt ist, dass ein Behälterbo den des Bodenabschnitts dem Kolben näher liegt als das geschnittene Ende des Behälter körpers. Indem der vom Behälterkörper abgetrennte Bodenabschnitt als Bodenteil einge setzt wird, entfällt die Herstellung eines separaten Bodenteils. Der ab getrennte Bodenab schnitt und der Behälterkörper bestehen aus dem selben Kunststoffmaterial. Daher entfal len auch materialbedingte Inkompatibilitäten, beispielsweise weil das Bodenteil aus einem anderen Kunststoff besteht als der Behälterkörper, die zu Schwierigkeiten bei der druck dichten Verbindung des Bodenteils mit dem geschnittenen Endabschnitt des Behälterkör pers führen könnten. Auch stellt die Masshaltigkeit des Bodenteils kein Problem dar, da der abgetrennte Bodenabschnitt an der Schnittkante den selben Durchmesser aufweist wie der Behälterkörper. Der Bodenabschnitt wird üblicherweise an einer Stelle der Längser streckung des Behälterkörpers abgetrennt, ab der sich der Aussendurchmesser verringert. Dadurch lässt sich der Bodenabschnitt sehr einfach in umgekehrter Orientierung, mit dem Boden voran, in das geschnittene Ende des Behälterkörpers einsetzen. Die korrekte axiale Plazierung ergibt sich zwangsläufig durch den gleichen Aussendurchmesser an den Schnittkanten des Behälterkörpers bzw. des Bodenabschnitts.

Das Bodenteil kann aber auch als ein separates Teil in einem Spritzgiessverfahren herge stellt sein. Dabei wird das Bodenteil zweckmässigerweise aus einem mit dem Kunststoff material des Behälterkörpers kompatiblen Kunststoff hergestellt. Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Bodenteil zur Hauptsache, also zu 90% und mehr, aus dem selben Kunststoff besteht wie der Behälterkörper. Dies erleichtert die druckdichte Verbindung zwischen dem Behälterkörper und dem Bodenteil.

Eine Variante des erfindungsgemässen Druckbehälters sieht vor, dass die druckdichte Ver bindung zwischen dem Behälterkörper und dem Bodenteil in einem Schweissverfahren erstellt ist. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Kunststoffschweissverfahren bekannt. Für Kunststoffbehälter aus PET ist beispielsweise ein sogenanntes Klar- Klar La serschweis sverfahren beschrieben worden, welches zu ausreichend festen stoffschlüssigen Verbindungen führen kann.

Eine alternative Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die druckdichte Ver bindung zwischen dem Bodenteil und dem geschnittenen Ende des Behälterkörpers in ei nem Reibschweissverfahren oder in einem Ultraschallschweis sverfahren erstellt wird. In folge der gleichartigen Materialpaarung der Fügepartner reicht ein lokales Aufschmelzen der Fügepartner im Fügebereich aus, um eine stoffschlüssige Verbindung zu erstellen, wel che die geforderte Druckbeständigkeit aufweist.

Schliesslich können bei einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung das Bodenteil und der Behälterkörper auch durch Verkleben druckdicht miteinander verbunden sein.

Damit der Behälterkörper des Druckbehälters die geforderte Eigensteifigkeit und Druckbe ständigkeit aufweist, besitzt der Behälterkörper wenigstens im vom Kolben im Einsatz überfahrenen Bereich eine Wandstärke von 0,35 mm bis 0,95 mm. Bei diesen Wandstärken ist auch unter ungünstigen Lagerbedingungen eine ausreichende Eigensteifigkeit gewähr leistet. Andererseits wird durch die für die Erzielung der Wandstärken erforderliche Menge an Kunststoffmaterial die Wirtschaftlichkeit der Herstellung des Druckbehälters nicht be einträchtigt.

Eine Ausführungsvariante des Druckbehälters sieht vor, dass die Öffnung mit dem Ven tilaufsatz druckdicht verschlossen ist, die Aufnahmekammer des Behälterköpers mit einem gasförmigen, flüssigen, pulverartigen, pastösen oder dergleichen Füllgut gefüllt ist und das Reservoir für das Druckmittel ein nicht brennbares Gas oder Gasgemisch, wie insbesonde re Luft, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid oder ein Edelgas enthält, das unter einem Druck von 1,5 bar bis 10 bar gehalten ist.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnun gen. Es zeigen in nicht mass Stabs getreuer schematischer Darstellung: Fig. 1 eine axial geschnittene Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Druckbehälters;

Fig. 2 eine axial geschnittene Darstellung eines Kolbens;

Fig. 3 eine Abfolge von axial geschnittenen Ansichten a - h zur Erläuterung der

Herstellung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Druckbehälters gemäss Fig. 1; und

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des Druckbehälters im Axialschnitt.

Aus Gründen des besseren Verständnisses der Erfindung sind in den Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 4 gleiche Komponenten und Bauteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen ver sehen.

Ein in Fig. 1 im Axialschnitt dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mässen Druckbehälters trägt gesamthaft das Bezugszeichen 1. Der Druckbehälter weist einen Behälterkörper 2 auf, dessen vom Behälterkörper 2 umschlossener Innenraum durch einen eingesetzten, axial verlagerbaren Kolben 10 in eine Aufnahmekammer 4 für ein gas förmiges, flüssiges, pulverartiges, pastöses oder dergleichen Füllgut und in ein druckdicht davon abgetrenntes Reservoir 5 für ein Druckmittel unterteilt ist. Das Reservoir 5 ist durch ein Bodenteil 6 druckdicht verschlossen. Im Bodenteil 6 ist etwa zentrisch angeordnet ein Stopfen 7 eingesetzt, der zur Befüllung des Reservoirs 5 mit dem Druckmittel von einer Nadel oder dergleichen durchstechbar ist. Beispielsweise handelt es sich dabei um einen Gummistopfen mit einem Septum oder dergleichen. Am vom Bodenteil 6 abgewandten Fängsende weist der Behälterkörper 2 eine Öffnung 8 auf, die mit einem Ventilaufsatz, der zur Abgabe eines gasförmigen, flüssigen, pulverartigen, pastösen oder dergleichen Füllguts ausgebildet ist, druckdicht verschliessbar ist. Dies erfolgt nach der Befüllung der Aufnah mekammer 4 mit dem Füllgut. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit und weil dieser nicht erfindungswesentlich ist, wurde auf eine Darstellung des Ventileinsatzes verzichtet. Der Behälterkörper 2 kann in einem Blasverfahren hergestellt sein. Dabei kommen vor allem Streckblasen oder Spritzblasen in Frage, bei denen der Behälterkörper 2 aus einem zuvor spritzgegossenen oder fliessgepressten Preform hergestellt wird. Der Behälterkörper 2 kann aber auch in einem Extrusionsblasverfahren hergestellt sein.

Streckgeblasenen oder spritzgeblasene Behälterkörpem weisen zur Hauptsache, also zu 90% und mehr, einen Kunststoff aus der Gruppe bestehend aus PET, PVC, Copolymeren der angeführten Kunststoffe, Biokunststoffen wie z.B. PLA, PEF oder PPF, gefüllten Kunststoffen und/oder Mischungen der genannten Kunststoffe auf.

Bei Druckbehältern, die einen extrusionsgeblasenen Behälterkörper aufweisen, weist der Behälterkörper zur Hauptsache, also zu 90% und mehr, einen Kunststoff aus der Gruppe bestehend aus HDPE, PP, PET-X, PET-G, Copolymeren der angeführten Kunststoffe, Bio kunststoffen wie z.B. PLA, PEF oder PPF, gefüllten Kunststoffen und/oder Mischungen der genannten Kunststoffe auf.

Der für den Behälterkörper verwendete Kunststoff kann gefärbt oder auch ungefärbt sein. Durch den Verzicht auf die Beimengung eines Farbstoffes wird z.B. im Fall von PET ein glasklarer Behälterkörper erzielt. Die Rezyklierbarkeit des Druckbehälters kann dadurch noch weiter verbessert werden.

Bei Behälterkörpern 2, die aus einem Preform aus PET hergestellt sind, wird der der Be hälterkörper im Streckblas verfahren derart umgeformt, dass er gegenüber dem Preform ein axiales Streckverhältnis im Bereich von 1: 1,5 bis 1: 15, insbesondere von 1:4 bis 1: 10, auf weist.

Ein vom axial verlagerbaren Kolben 10 im Einsatz überfahrenen Bereich des Behälterkör pers 2 weist einen Kristallisationsgrad auf, der gleich oder grösser als 5% ist, wobei der Kristallisationsgrad über Dichtemessungen nach der Norm ASTM D 1505-10 bei einer Intrinsischen Viskosität von 0,75 dl/g bis 1,25 dl/g bestimmt wird, die nach ASTM D 4603-11 gemessen ist. Mit Vorteil weist der Behälterkörper 2 im vom Kolben 10 überfah renen Bereich einen Kristallisationsgrad von etwa 5% bis etwa 50 %, bevorzugt etwa 20% bis etwa 30%, auf. Für die Definition der im vorstehenden angeführten Kristallisationsgrade erfolgt die Be stimmung der Dichte nach dem in der Norm ASTM D 1505-10 beschriebenen Messverfah ren. Dieses Messverfahren ermöglicht eine Dichtebestimmung mit einer Genauigkeit von 0,00lg und weniger. Die gemessene Dichte lässt einen Rückschluss auf die Orientierung, die Kristallisation und die Festigkeit zu. Allerdings kann amorphes PET in Abhängigkeit von zugesetzten Copolymeren und/oder Additiven unterschiedliche Dichtewerte erreichen. Bekannt sind Werte zwischen 1,320 g/cm ³ und 1,339 g/cm ³ .

Um trotz der dem amorphen PET zugesetzten Copolymere und/oder Additive das in der Norm ASTM D 1505-10 beschriebene Messverfahren nutzen zu können, wird im Sinne dieser Erfindung festgelegt, dass eine unterhalb der Öffnung 8 des Behälterkörpers be stimmte durchschnittliche Dichte des Behälterkörpers 2 einen ersten Referenzwert dar stellt. Vorzugsweise wird die Dichte an wenigstens drei voneinander verschiedenen Mess punkten entlang eines Umfangs des Behälterkörpers 2 ermittelt und hiervon die durch schnittliche Dichte ermittelt. Unabhängig von einer möglicherweise tatsächlich vorhande nen Kristallisation wird im Sinne dieser Erfindung definiert, dass an der bzw. den Messpo- sition(en), an der bzw. denen der erste Referenzwert bestimmt worden ist, keine Kristalli sation vorliegt, also der Kristallisationsgrad 0% beträgt. Ferner wird im Sinne dieser Erfin dung ein zweiter Referenzwert festgelegt, der um 0,120 g/cm ³ grösser ist als der erste er mittelte Referenzwert. Dieser zweite Referenzwert entspricht definitionsgemäß einem Kristallisationsgrad von 100%. Die zwischen den beiden Referenzwerten liegenden Kris tallisationsgrade sind direkt proportional zu den ermittelten Dichtewerten.

Beispielsweise wird als erster Referenzwert eine durchschnittliche Dichte von 1,330 g/cm ³ ermittelt. Entsprechend der obigen Definition entspricht diese durchschnittliche Dichte einem Kristallisationsgrad von 0%. Definitionsgemäss liegt der Kristallisationsgrad von 100% bei einer Dichte von 1,450 g/cm ³ , welche den zweiten Referenzwert darstellt. Wegen der direkten Proportionalität zwischen den Dichtewerten und den Kristallisationsgraden beträgt der Kristallisationsgrad bei einer Dichte von 1,360 g/cm ³ dann 25%, bei einer Dich te von 1,390 g/cm ³ 50% und bei einer Dichte von 1,420 g/cm ³ 75%. Damit der Behälterkörper 2 des Druckbehälters 1 die geforderte Eigensteifigkeit und Druckbeständigkeit aufweist, besitzt der Behälterkörper 2 wenigstens im vom Kolben 10 im Einsatz überfahrenen Bereich eine Wandstärke von 0,35 mm bis 0,95 mm.

Der in Fig. 1 nicht dargestellte Ventilaufsatz bzw. dessen Komponenten bestehen zweck mässigerweise aus dem selben Kunststoff bzw. Kunststoffgemisch wie der Behälterkörper

2.

Der Kolben 10 ist im Innenraum des Behälterkörpers 2 axial verlagerbar. Er weist eine der Öffnung 8 des Behälterkörpers 2 zugewandte obere Begrenzungsfläche 11 und eine dem Bodenteil 6 zugewandte untere Begrenzungsfläche 12 auf. Zur druckdichten Abtrennung der Aufnahmekammer 4 vom Reservoir 5 weist der Kolben 10 zwei axial voneinander be- abstandete umlaufende Dichtlippen 13, 14 auf, die an einer Innenwandung 3 des Behälter körpers 2 anliegen. Je eine der beiden umlaufenden Dichtlippen 13, 14 ist der oberen 11 bzw. der unteren Begrenzungsfläche 12 des Kolbens 10 zugeordnet. Dabei erstreckt sich die obere Dichtlippe 13 von der oberen Begrenzungsfläche 11 in Richtung der Öffnung 8 des Behälterkörpers 2 und nach aussen in Richtung der Innenwandung 3 des Behälterkör pers 2. Die untere Dichtlippe 14 erstreckt sich von der unteren Begrenzungsfläche 12 in Richtung des Bodenteils 6 und nach aussen und in Richtung der Innenwandung 3 des Be hälterkörpers 2. Die obere Dichtlippe 13 erstreckt sich somit in die Aufnahmekammer 4, während sich die untere Dichtlippe 14 in das Reservoir 5 erstreckt. Bei mit dem Füllgut befüllter Aufnahmekammer 4 und mit dem Druckmittel gefülltem Reservoir 5 sind die obere 13 und die untere Dichtlippe 14 durch den anliegenden Druck fluiddicht an die In nenwandung 3 des Behälterkörpers drückbar bzw. gedrückt.

Der Kolben 10 besteht zur Hauptsache, also zu 90% und mehr, aus dem selben Kunststoff wie der Behälterkörper 2. Die obere 13 und/oder die untere Dichtlippe 14 bestehen mit Vorteil aus einem reversibel elastischen Material, wie z.B. Silikon, Gummi, EPDM, FKM. Die reversible Elastizität der Dichtlippe(n) 13, 14 erleichtert den Ausgleich von Uneben heiten der Innenwandung 3 des Behälterkörpers 2, die infolgedessen nicht kalibriert wer den muss. Wegen der Elastizität der Dichtlippen 13, 14 gelangen deren an der Innenwan dung 3 anliegenden freien Endbereiche durch den Druck des Druckmittels bzw. des Füll- guts in flächige Anlage zur Innenwandung 3 des Behälterkörpers 2, was die Druckdichtig keit erhöht.

Fig. 2 zeigt eine axial geschnittene Ansicht des Kolbens 10. Der Kolben 10 weist eine im eingesetzten Zustand in Richtung der Öffnung 8 des Behälterkörpers 2 (Fig. 1) bombierte, kuppelartige Aussenkontur auf. Die bombierte Aussenkontur des Kolbens 10 verbessert die gleichmässige Druckverteilung des Druckmittels auf den Kolben 10. Der Kolben 10 kann, wie dargestellt, mit einer etwa mittig angeordneten Aussparung 16 ausgestattet sein. Diese dient bei in den Behälterkörper 2 eingesetztem Kolben 10 zur Aufnahme einer üblicher weise von dem an der Öffnung 8 des Behälterkörpers 2 montierten Ventilaufsatz abragen den Fortsatz. Dadurch kann der Kolben 10 näher an den Ventilaufsatz herangeführt wer den, um den Inhalt der Aufnahmekammer 4 möglichst restlos entleeren zu können. Die bombierte Aussenkontur des Kolbens 10 unterstützt dies ebenfalls, indem sie der Form des Behälterkörpers 2 in der Nähe der Öffnung 8 angeglichen ist. Die axial voneinander beab- standeten Dichtlippen 13, 14 schliessen im unbelasteten Zustand mit der Innenwandung 3 des Behälterkörpers 2 jeweils einen Winkel a bzw. ß von etwa 45 Grad bis etwa 80 Grad ein. Die Winkel a bzw. ß können dabei verschieden voneinander sein.

Der Kolben 10 kann, wie in Fig. 2 angedeutet ist, eine Barriereschicht 15 auf weisen, die einen Durchtritt des Druckmittels vom Reservoir zur Aufnahmekammer verhindert. Bei der Verwendung von komprimierter Luft als Druckmittel und bei Füllgütern, die bei Kon takt mit Luft degradieren können, z.B. bei Ketchup, diversen Gewürzsaucen und -pasten, etc., handelt es sich um eine Barriereschicht, die einen Sauer Stoffdurchtritt durch den Kol ben 10 verhindert. Die Barriereschicht 15 kann eine EVOH-Schicht, oder eine EVAL- Schicht, oder eine auf Polyamid basierende Schicht, oder eine Lackbeschichtung, oder eine Siliciumoxid-Beschichtung, oder eine Aluminiumoxid Beschichtung, oder eine Beschich tung aus Silikonen oder eine Kombinationen der genannten Beschichtungen sein.

Die Barriereschicht 15 kann durch Sputtern auf den Kolben 10 aufgebracht werden. Alter nativ kann der Kolben 10 auch in einem Spritzgiessverfahren oder in einem Fliesspressver fahren hergestellt sein, und kann die Barriereschicht 15 während der Herstellung des Kol bens 10 aufgebracht werden, beispielsweise in einem 2-Komponenten Spritzgiessverfah- ren. Es versteht sich, dass auch der Behälterkörper 2 mit einer zusätzlichen Barriereschicht ver sehen sein kann. Diese entspricht den im Zusammenhang mit dem Kolben 10 angeführten Barriereschichten. Die Barriereschicht des Behälterkörpers 2 kann bereits bei der Herstel lung des Preforms, aus dem der Behälterkörper 2 danach geblasen wird, an geordnet wer den, oder erst danach auf einer Aussenwandung oder auch an der Innenwandung 3 des Be hälterkörpers 2 aufgebracht werden. Beispielsweise kann dies durch Belacken oder durch Sputtern erfolgen. Bei mehrschichtig aufgebauten Preforms kann die Barriereschicht auch von einer der Schichten gebildet sein. Bei einem im Extrusionsblasverfahren hergestellten Behälterkörper 2 kann die Barriereschicht bereits koextrudiert werden oder auch erst nach der Herstellung des Behälterkörpers 2 auf dessen Aussenwandung oder die Innenwandung 3 aufgebracht werden. Eine an der Innenwandung 3 aufgebrachten Beschichtung kann zu sätzlich auch noch eine reibungsmindemde Funktion gegenüber dem axial verlagerbaren Kolben 10 aufweisen.

Fig. 3 zeigt anhand der axial geschnittenen Ansichten a - h die Herstellung eines Druckbe hälters 1 gemäss Fig. 1. Ansicht a zeigt den Behälterkörper 2, der streckgeblasen, spritzge blasen oder extrusionsgeblasen sein kann. In Ansicht b ist angedeutet, dass das Bodenteil 6 vom übrigen Behälterkörper 2 abgetrennt, insbesondere abgeschnitten wird. Ansicht c zeigt den Kolben 10 mit seiner bombierten Aussenkontur, der gemäss Ansicht d derart durch das geschnittene Ende 9 des Behälterkörpers 2 eingesetzt wird, dass die konvex vorspringende Kuppel des Kolbens 10 der Öffnung 8 des Behälterkörpers 2 zugewandt ist. Der eingesetz te Kolben 10 ist axial verlagerbar und trennt den Innenraum des Behälterkörpers in die Aufnahmekammer 4 und in das Reservoir 5. In den Ansichten e und f ist an gedeutet, dass in das abgeschnittene Bodenteil 6 etwa zentrisch ein Stopfen 7 eingesetzt wird, der zur Befüllung des Reservoirs 5 mit dem Druckmittel von einer Nadel oder dergleichen durch stechbar ist. Ansicht g zeigt, dass das zuvor abgetrennte Bodenteil 6 derart in das geschnit tene Ende 9 des Behälterkörpers 2 eingesetzt wird, dass ein Behälterboden 61 des Boden teils 6 dem Kolben 10 näher liegt als das geschnittene Ende 9 des Behälterkörpers 2. An sicht h zeigt schliesslich den Behälterkörper 2, dessen Reservoir 5 mittels des eingesetzten Bodenteils 6 druckdicht verschlossen ist. Die druckdichte Verbindung zwischen dem Be hälterkörper 2 und dem Bodenteil 6 ist beispielsweise in einem Schweissverfahren erstellt. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Kunststoffschweissverfahren bekannt. Für Kunststoffbehälter aus PET ist beispielsweise ein sogenanntes Klar-Klar Laserschweiss- verfahren beschrieben worden, welches zu ausreichend festen stoffschlüssigen Verbindun gen führen kann. Alternativ kann die druckdichte Verbindung zwischen dem Bodenteil 6 und dem geschnittenen Ende des Behälterkörpers 2 in einem Reibschweissverfahren oder in einem Ultraschallschweis sverfahren erstellt sein. Infolge der gleichartigen Materialpaa rung der Fügepartner reicht ein lokales Aufschmelzen der Fügepartner im Fügebereich aus, um eine stoffschlüssige Verbindung zu erstellen, welche die geforderte Druckbeständigkeit aufweist. Schliesslich können das Bodenteil 6 und der Behälterkörper 2 auch durch Ver kleben druckdicht miteinander verbunden sein.

Fig. 4 zeigt schliesslich ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Druck behälters 1 im Axialschnitt. Der Druckbehälter 1 entspricht im Wesentlichen dem Ausfüh rungsbeispiel gemäss Fig. 1. Daher sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile und Komponenten auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Druckbehälter 1 weist wiederum einen Behälterkörper 2 auf, dessen vom Behälterkörper 2 umschlossener Innen raum durch einen eingesetzten, axial verlagerbaren Kolben 10 in eine Aufnahmekammer 4 für ein gasförmiges, flüssiges, pulverartiges, pastöses oder dergleichen Füllgut und in ein druckdicht davon abgetrenntes Reservoir 5 für ein Druckmittel unterteilt ist. Das Reservoir 5 ist durch ein Bodenteil 6 druckdicht verschlossen. Am vom Bodenteil 6 abgewandten Fängsende weist der Behälterkörper 2 eine Öffnung 8 auf, die mit einem Ventilaufsatz, der zur Abgabe eines gasförmigen, flüssigen, pulverartigen, pastösen oder dergleichen Füllguts ausgebildet ist, druckdicht verschliessbar ist. Dies erfolgt nach der Befüllung der Aufnah mekammer 4 mit dem Füllgut. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit und weil dieser nicht erfindungswesentlich ist, wurde auf eine Darstellung des Ventileinsatzes verzichtet.

Zum Unterschied vom in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bodenteil 6 kein vom streckgeblasenen, spritzgeblasenen oder extrusionsgeblasenen Behälterkörper 2 abge schnittener Bodenabschnitt sondern ein separates Bauteil, das beispielsweise in einem Spritzgiessverfahren hergestellt ist. Dabei wird für das Bodenteil 6 zweckmässigerweise ein mit dem Kunststoffmaterial des Behälterkörpers 2 kompatibler Kunststoff eingesetzt. Beispielsweise besteht das Bodenteil 6 zur Hauptsache, also zu 90% und mehr, aus dem selben Kunststoff wie der Behälterkörper 2. Dies erleichtert die druckdichte Verbindung zwischen dem Behälterkörper 2 und dem Bodenteil 6. Dazu wird wiederum ein Bodenab- schnitt vom Behälterkörper 2 abgeschnitten, wie dies beispielsweise in Ansicht b in Fig. 3 angedeutet ist. Nach dem Einsetzen des Kolbens 10 durch das geschnittene Ende in den Behälterkörper 2 werden der Behälterkörper 2 und das separate Bodenteil 6 wiederum druckdicht miteinander verbunden. Die druckdichte Verbindung zwischen dem geschnitte- nen Ende des Behälterkörpers 2 und dem separaten Bodenteil 6 kann beispielsweise in einem Schweissverfahren erstellt werden. Alternativ kann die druckdichte Verbindung zwischen dem Bodenteil und dem geschnittenen Ende des Behälterkörpers aber auch in einem Reibschweissverfahren oder in einem Ultraschallschweis sverfahren erstellt werden. Schliesslich können das separate Bodenteil 6 und das geschnittene Ende des Behälterkör- per 2 auch durch Verkleben druckdicht miteinander verbunden sein.

Die Erfindung ist am Beispiel von konkreten Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Die vorstehende Beschreibung dient jedoch nur zur Erläuterung der Erfindung und ist nicht als einschränkend zu betrachten. Vielmehr wird die Erfindung durch die Patentansprüche und die sich dem Fachmann erschliessenden und vom allgemeinen Erfindungsgedanken umfassten Äquivalente definiert.