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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dichten
Getränkebehälter, der erst nach dem Öffnen abgebaut wird. Der Behälter weist einen
Kunststoffmantel auf und enthält ein Kohlensäure-hältiges Getränk, das
einen zur Verzögerung des Abbaues ausreichenden Kohlendioxiddruck
liefert.
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Kunststoffe werden für praktisch jegliche Art von Verpackung verwendet.
Seit einigen Jahren werden Kunststoffe in der Verpackungsindustrie zum
Ersatz zahlreicher Papier-, Karton-, Metall- und Glasverpackungen durch
leichtgewichtige, chemisch beständige, verhältnismäßig unbrechbare,
durchscheinende oder durchsichtige Kunststoffverpackungen verwendet.
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Zum Unterschied von anderen Verpackungsmaterialien, wie Karton und
Papier, werden Kunststoffe jedoch nur sehr langsam abgebaut, soferne
innen nicht mehr Unterstützung als von Natur aus zukommt. Das Vergraben
eines Kunststoffbehälters stellt somit keine zufriedenstellende Lösung
für das Problem der Beseitigung des Behälters nach seinem Gebrauch dar.
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Ein zufriedenstellend abbaubarer Behälter ist ein solcher, der innerhalb
eines Jahres abgebaut wird. Der Abbau kann beispielsweise durch
Einwirkung von Sonnenlicht (wenn die Verwendung von Abbaumitteln nicht
erforderlich ist) oder durch Einverleibung eines Abbaumittels in ein
Kunststoffmaterial herbeigeführt werden.
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Es ist bekannt, einem Kunststoffmaterial ein Abbaumittel zuzusetzen, um
den Abbau in Anwesenheit von Luft und Licht zu bewerkstelligen. Unter
"Abbaumittel" soll eine Verbindung verstanden werden, die die oxidative
Zersetzung des Kunststoffmaterials, dem sie zugesetzt wird, fördert. Die
US-A-3 847 852 beschreibt die Verwendung von Siliciumdioxid oder einer
Pro-Abbaumittel-Metallverbindung, wie eines Fettsäuremetallsalzes von
Al, Sn, Pb, Sb, Bi oder von Metallen der Gruppen IIA oder IIB. Die
US-A-3 896 585 beschreibt eine abbaubare landwirtschaftliche
Mistabdeckung, bestehend aus einer Polybuten-1- oder Polypropylen-Folie, die
einen Stabilisator und eine abbaubare Zusammensetzung enthält, bestehend
aus einem Ethylengrundpolymer und einer Kombination einer
auto-oxidativen polymeren oder niedermolekularen organischen Verbindung,
bestimmter mehrwertiger Übergangsmetallsalze und eines
Antioxidationsadditivs.
Die US-A-3 994 855 beschreibt eine abbaubare
Polymerzusammensetzung mit einem Gehalt an einer photolysierbaren Metallverbindung, die
den Abbau fördert und in einem äußerst fein verteilten Zustand vorliegt.
Die US-A-4 038 228 beschreibt eine abbaubare Kunststoffzusammensetzung,
die in Abwesenheit von elektromagnetischer Strahlung abbaubar ist und im
wesentlichen aus einem organischen Polymer besteht, das darin
dispergiert wenigstens ein Übergangsmetallderivat wenigstens einer
hoch-ungesättigten organischen Säure enthält. Gemäß der US-A-4 056 499 wird ein
Polymer mit einem nicht-polymeren organischen Reagens umgesetzt, um den
Abbau zu fördern. In ähnlicher Weise kombiniert die US-A-4 048 410 ein
organisches Polymer mit einem organischen Chelatisierungsmittel, um den
Abbau zu fördern. Die US-A-4 101 720 verwendet ein Polymer, ein
organisches Derivat eines Übergangsmetalles und eine leicht antioxidierbare
organische Verbindung, um eine abbaubare Zusammensetzung zu schaffen.
Schließlich verwendet die US-A-4 121 025 einen nichtionischen,
organo-löslichen Komplex eines Metalles, um den Abbau eines Polymers am Ende
seiner angestrebten Lebensdauer zu bewirken.
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Es ist auch bekannt, ein Kunststoffmaterial, selbst ein ein Abbaumittel
enthaltendes Kunststoffmaterial zu stabilisieren und dadurch den Abbau
zu vermeiden, unter Verwendung bestimmter Stabilisatormaterialien, wie
Antioxidantien. Solange als das Antioxidans vorliegt, kann es jedoch
keinen Abbau geben. Ein flüchtiges Antioxidationsmittel mit einer
bekannten Halbwertszeit könnte einen Abbau zu einem künftigen Zeitpunkt
ermöglichen, aber es wäre unmöglich, genau den Beginn des Abbaues
festzustellen, um beispielsweise eine annehmbare Lagerzeit zu ergeben,
während gleichzeitig der Abbaubeginn möglichst bald nach Gebrauch
sichergestellt wird.
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Der Einsatz von Kunststoffen für Lebensmittel- und Getränkeverpackungen
führt zu einem Bedarf nach einem Behälter, insbesondere einem Behälter
für Kohlensäure-hältige Getränke, der während einer unterschiedlichen
und unvorhersagbaren Lagerzeit in Lagerhäusern, Lastwagen, Supermärkten,
zu Hause oder an anderen Stellen stabil bleiben wird und einem Abbau
widerstehen wird, bis das Getränk aus dem Behälter entnommen wird, und
dennoch unmittelbar nach dem Öffnen einem Abbaubeginn unterliegen wird.
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Die Erfindung schafft daher einen dichten, wenigstens zu 80 Vol.-% mit
einem Kohlensäure-hältigen Getränk gefüllten Behälter, wobei die
Kohlensäuremenge des Getränkes ausreicht, um einen Kohlendioxiddruck von
wenigstens 78 kPa (0,8 atm) innerhalb des Behälters zu ergeben, welcher
Behälter einen abbaubaren Kunststoffmantel umfaßt, worin die
Sauerstoffund Kohlendioxidpermeabilität wenigstens des Außenteils des Mantels
unter 200 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (200 cm² x mil/100
Quadratzoll x Tag x atm) liegt und die Sauerstoff- und
Kohlendioxidpermeabilität dieses Mantels wenigstens 0,7 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar
(0,7 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm) beträgt. Der
Kunststoffmantel kann aus einem Material wie Polypropylen bestehen, das bei
Einwirkung der Atmosphäre abgebaut werden kann, oder es kann ein
Abbaumittel enthalten, das dann wirksam wird, sobald das Kohlensäure-hältige
Getränk aus dem Behälter entfernt wird.
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Der Behälter gemäß der Erfindung wird erst nach dem Öffnen abgebaut,
selbst nach einer unterschiedlichen und nicht vorhersagbaren Lagerzeit.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit in einer Ausführungsform
auf einen dichten, abbaubaren Kunststoffbehalter mit einem darin
befindlichen Kohlensäure-hältigen Getränk, der einen Kunststoffmantel und eine
wirksame enge eines Abbaumittels umfaßt, das einen erheblichen Abbau
des Behälters nach dessen Gebrauch fördert, d.h. nachdem das Getränk
konsumiert worden ist und das Behälterinnere der Atmosphäre ausgesetzt
worden ist.
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Innerhalb des Behälters liegt ein Kohlensäure-hältiges Getränk vor,
wobei der Kohlensäuregehalt des Getränkes ausreicht, um einen
Kohlendioxiddruck von wenigstens 78 kPa (0,8 atm), vorzugsweise wenigstens 98
kPa (1 atm) innerhalb des Behälters zu schaffen.
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Der Behälter kann wenigstens eine Schicht aus Kunststoff, wie
Polypropylen, mit einer entsprechenden, überall vorliegenden Permeabilität
(Px) umfassen. In alternativer Weise kann der Behälter einen Mantel aus
einer inneren Kunststoffschicht mit einer Permeabilität (Px) und einer
daran anliegenden äußeren Kunststoffschicht mit einer Permeabilität (Py)
umfassen, welche Außenschicht eine sehr niedrige Permeabilität aufweist
und eine Sperrschicht aus einem anderen Kunststoffmaterial ist, oder
eine Außenschicht aus dem gleichen Kunststoffmaterial ist, wobei Py < Px
ist und wobei Px nicht größer als 500 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar
(500 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm) ist. Die
Sauerstoffdurchlässigkeit wenigstens des Außenteils des Kunststoffmantels liegt unter
200 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (200 cm³ x mil/100 Quadratzol x Tag
x atm). Die Dicke des Außenteils ist nicht kritisch, solange als der
Behälter seine Form halten kann. Ein typischer Außenteil des Mantels
kann nicht mehr als 10% der Stärke des gesamten Mantels aufweisen.
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Der Behälter gemäß der Erfindung ist beständig, d.h. er wird nicht
abgebaut, solange als ein positiver Druck von wenigstens 78 kPa (0,8
atm) Kohlendioxid auf wenigstens die Innenwand des Behälters aufrecht
erhalten wird. Der Abbau wird in Gang gesetzt, sobald das
Kohlensäure-hältige Getränk konsumiert wird, wodurch Kohlendioxid durch Luft
verdrängt wird und die Innenwand des Behälters mit dem in der Luft
enthaltenen Sauerstoff in Berührung kommt. Die Zersetzung des Behälters
kann somit hinausgeschoben werden, um eine verschiedene und nicht
vorhersagbare Lagerdauer zu schaffen, und sie wird erst in Gang gesetzt,
wenn der Behälter geöffnet wird. Nach dem Öffnen des Behälters wird
Kohlendioxid freigesetzt und wenigstens teilweise durch Sauerstoff aus
der Atmosphäre verdrängt, und der Sauerstoff dringt wenigstens zur
Innenwand des Behälters vor und durch diese hindurch und beendet somit
die Periode der Stabilität und eröffnet den oxidativen Abbau, der
gefördert werden kann, wenn in dem Kunststoffmaterial ein Abbaumittel
enthalten ist. Die Einwirkung von Licht oder Wärmeenergie ermöglicht
einen rascheren Abbau des Behälters.
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Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise Polypropylen, Polybutylen
oder Polyethylenterephthalat (PET) sein. Die chemische Natur des
zumindest für die Innenschicht verwendeten Kunststoffmaterials ist nicht von
Bedeutung, solange als das Kunststoffmaterial abgebaut werden kann, den
Permeabilitätsanforderungen entspricht und fest genug ist, um seine Form
beizubehalten.
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Beispielsweise ist ein Polypropylen, das für den Behälter für ein
Kohlensäure-hältiges Getränk verwendet werden könnte, das sogenannte
isotaktische Polypropylen (im Gegensatz zu ataktischem Polypropylen).
Dieses Polypropylen wird in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical
Technology, Bd. 14, Seiten 217-335 (1967), sowie in der US-A-3 112 300
beschrieben. Das Polypropylen mit einem für die vorliegende Erfindung
geeigneten mittleren Molekulargewicht kann nach in der Technik bekannten
Methoden hergestellt werden. In Abhängigkeit vom spezifischen
Katalysator und den angewendeten Polymerisationsbedingungen wird das gebildete
Polymer unterschiedliche Anteile an ataktischen sowie isotaktischen,
syndiotaktischen oder den sogenannten Stereoblock-Molekülen enthalten.
Diese Verhältnisse können, falls erwünscht, eingestellt werden, um
Produkte zu ergeben, die mehr oder weniger vollständig kristallisieren.
Die bevorzugten, im Handel erhältlichen Polypropylene werden im
allgemeinen unter Verwendung eines festen kristallinen, in
Kohlenwasserstoffen unlöslichen Katalysators, hergestellt aus einer
Titantrichloridzusammensetzung und einer Aluminiumalkylverbindung, beispielsweise
Triethylaluminium oder Diethylaluminiumchlorid, hergestellt.
Gewünschtenfalls kann das verwendete Polypropylen ein Copolymer sein, das
kleinere Mengen (1 bis 20 Gew.-%) Ethylen oder andere
alpha-Olefincomonomere enthält. Ebenfalls umfaßt sind schlagzähe Polypropylene, mit in
der Technik bekannten Strukturen. Derartige schlagzähe Polypropylene
umfassen sequenzpolymerisierte Propylen-Ethylen-Copolymere, die durch
Sequenzpolymerisation von Propylen und Propylen-Ethylen-Gemischen durch
Kontakt mit Ziegler-Natta-Koordinationskatalysatoren hergestellt werden
können. Es können auch neuere Typen von Koordinationskatalysatoren
verwendet werden, wie TiCl&sub4;-Zusammensetzungen, die auf Magnesiumchlorid
aufgebracht und mit einem Elektronendonor modifiziert sind. Die hier
verwendeten Propylenhomopolymere und -copolymere sollten wenigstens 60
Gew.-% Propyleneinheiten enthalten. Während der Verarbeitung oder
Extrusion eines unstabilisierten Kunststoffmaterials kann es wünschenswert
sein, das Material unter einer Inertgasatmosphäre wie Stickstoff oder
Kohlendioxid zu verarbeiten oder zu extrudieren, um einen vorzeitigen
Abbau zu vermeiden.
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Das Kunststoffmaterial kann gegebenenfalls chemische Additive,
Füllstoffe, Verfahrenshilfsmittel, Viskositätserniedriger,
Formfreisetzungsmittel, Emulgatoren, Gleitmittel, antistatische Mittel,
Faserverstärkungen, Flammverzögerer, Weichmacher, Farbstoffe, Pigmente und/oder
Adhäsionspromotoren enthalten. Derartige Additive sollten nicht-toxisch und
um Einsatz bei Kohlensäure-hältigen Getränken geeignet sein.
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Die Menge eines einzusetzenden Abbaumittels sollte vom Kohlensäuregehalt
und der Konzentration des Getränks im verschlossenen Behälter unabhängig
sein. Es sollte eine solche Menge an Abbaumittel verwendet werden, die
wirksam ist, um den Abbau des Behälters zu initiieren, sobald dieser
geöffnet worden ist. Der Behälter sollte jedoch erst nach einer
vernunftigen Zeitspanne in merklichem Ausmaß abbauen, während welcher Zeit
der Konsument den geöffneten Behälter gebrauchen oder vorübergehend
lagern kann.
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Die Abbaumittelmenge kann variiert werden, um dem geöffneten Behälter
eine gewünschte brauchbare Lebenszeit zu geben, bevor er abgebaut wird.
Es sollte sich um eine zur Förderung des photooxidativen Abbaus des
Behälters ausreichende Menge handeln. Zu wenig Abbaumittel ergibt einen
zu langsamen Abbau. Zu viel Abbaumittel führt zu Problemen bei der
Verarbeitung des Kunststoffmaterials.
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Das Abbaumittel kann eine beliebige Verbindung sein, die die
photooxidative Zersetzung des Kunststoffmaterials, dem sie zugesetzt wird,
fördert. Ein bevorzugtes Abbaumittel ist ein Cersalz einer einbasischen
Carbonsäure, wie Certristearat. Cersalze einer einbasischen Carbonsäure
haben einen niedrigen Toxizitätsgrad, sind nicht mutagen, und Studien
zur chronischen Einwirkung geben keinen Hinweis auf
Humangesundheitsprobleme. Sie sind nach den Praktiken der guten Herstellung (good
manufacturing practices, GMP) reguliert und können für einen Kontakt in
Fett- und Nichtfettnahrungsmittelanwendungen verwendet werden. Beispiele
derartiger Cersalze umfassen die Cersalze von Stearinsäure, Gluconsäure,
racemischer Säure, Glyoxylsäurehydrat, Milchsäure, 2-Hydroxybuttersäure
und anderen Carbonsäuren und Hydrocarbonsäuren. Ein besonders
bevorzugtes Salz ist Certristearat.
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Andere geeignete Abbaumittel umfassen (1) Übergangsmetallsalze, wie
Eisen-, Chrom- oder Kupferstearate, -octoate oder -naphthenate, (2) ein
Copolymer aus Kohlenmonoxid und einem Olefin, (3) ein Copolymer aus
einem Olefin und einem Vinylketon, (4) aromatische Ketone, (5)
Naphthylamine und (6) Benzothiazolderivate.
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Die Optimalmenge an Abbaumittel hängt von dem speziellen verwendeten
Abbaumittel ab. Es wird eine Abbaumittelmenge verwendet, die zur
Erzielung der gewünschten Abbaugeschwindigkeit ausreicht. Typische Mengen
betragen von 100 Teilen je Million bis 10.000 Teile je Million
Gewichtsteile des Kunststoffmaterials, und vorzugsweise von 1000 bis
5000 ppm.
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Der Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung kann nur eine einzige
Kunststoffschicht aufweisen und kann durch Erwärmen des
Kunststoffmaterials auf eine Temperatur unterhalb seiner Zersetzungstemperatur,
gewünschtenfalls Einarbeiten eines Abbaumittels und etwaiger weiterer
gewünschter Additive und Vermischen der Bestandteile zur Erzielung eines
im wesentlichen gleichförmigen Gemisches, Extrudieren, gewünschtenfalls
Spritzgießen, und Abkühlen zur Ausbildung einer festen Behälterwand
hergestellt werden. Das Abbaumittel und etwaige andere Additive können
mit einem Mischer in das Kunststoffmaterial eingemischt werden. Das
Abbaumittel wird in einer Menge zugesetzt, die zur Förderung des Abbaus
ausreicht, aber nicht so groß ist, daß sie Verarbeitungsprobleme
verursacht. Es können dann formgepreßte und/oder extrudierte Folien
hergestellt werden. Die Extrusion kann bis zu etwa 230ºC (450ºF) ohne eine
Stickstoffspülung ausgeführt werden.
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Der Behälter kann auch aus einer Innenschicht mit einer entsprechenden
Sauerstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit (Px) und einer Außenschicht
hergestellt werden, die eine Sperrschicht ist, oder die eine
Außenschicht aus dem gleichen Kunststoffmaterial mit einer Sauerstoff- und
Kohlendioxidpermeabilität (Py) ist, worin Py < Px ist und Px nicht
größer als 500 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (500 cm³ x mil/100
Quadratzoll x Tag x atm) liegt. Die Sauerstoff- und
Kohlendioxidpermeabilität wenigstens des äußeren Teiles des Mantels liegt unter 200 cm³ x
25 um/654 cm² x Tag x bar (200 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm),
und die Sauerstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit des
Kunststoffmantels beträgt wenigstens 0,7 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag x bar (0,7 cm³
x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm), vorzugsweise aber mehr als die
Sauerstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit des Außenteiles des Mantels.
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Eine Außenschicht kann aus einer weniger durchlässigen Schicht aus dem
gleichen Kunststoffmaterial cder aus einem Sperrmaterial wie zum
Beispiel Ethylenvinylalkohol ("EVAL"), Polyvinylidenchlorid (PVDC oder
"SARAN") oder aus Nylon hergestellt werden, ohne hierauf beschränkt zu
sein. Die Funktion einer äußeren Sperrschicht liegt darin, ein Lecken
des Kohlendioxids aus dem verschlossenen Behälter zu vermeiden, was zu
einem vorzeitigen Verlust an CO&sub2;-Druck führt, und ein Diffundieren von
Sauerstoff aus der Luft in das Kunststoffmaterial zu verhindern. Eine
äußere, weniger durchlässige Schicht aus dem gleichen Harzmaterial dient
ebenfalls dazu, die Geschwindigkeit des Verlustes an CO&sub2;-Druck
herabzusetzen.
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Falls eine Sperrschicht verwendet wird, so reicht es aus, eine dünne
Schicht aus einem Sperrmaterial zu verwenden. Eine zur Vermeidung von
CO&sub2;-Druckverlust ausreichende Stärke ist passend, beispielsweise würde
eine Stärke von weniger als 10% der Gesamtstärke des Behälters genügen.
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Falls vorhanden, kann eine Außenschicht von beliebiger Type mit der
inneren Kunststoffschicht coextrudiert werden, als Sprüh-, Tauch- oder
Bürstenbeschichtung aufgebracht werden oder durch Laminieren aufgetragen
werden.
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Gemäß einer Modifizierung wird eine Bestrahlung des Kunststoffmaterials
die Abbaugeschwindigkeit zum gewünschten Zeitpunkt stark erhöhen,
verglichen mit einer unbestrahlten Polymerzusammensetzung. Normalerweise
beträgt das zur Beschleunigung des Abbaus erforderliche Ausmaß an
Bestrahlung von 1 x 10&sup4; bis 2 x 10&sup5; Gy (1 bis 20 Megarad). Größere oder
kleinere Bestrahlungsdosen können angewendet werden, abhängig vom
speziell gewünschten Abbaugrad. Geeignete Quellen umfassen einen van de
Graaff-Beschleuniger und Kobalt 60. Andere geeignete Bestrahlungsquellen
sind beispielsweise Ultraviolettlampe, Sonnenlampe,
Wirbelströmungsplasmabogen und Quecksilberlampe. Es kann jede bekannte Strahlungsquelle
angewendet werden. Dieser Bestrahlungsaspekt der vorliegenden Erfindung
ist bei großvolumigen Kunststoffabfallbeseitigungseinheiten von
Bedeutung, in welchen der Kunststoffabfall bestrahlt wird, bevor er den
Elementen ausgesetzt wird, um eine erhöhte Abbaugeschwindigkeit zu
erzielen.
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Der Behälter ist zu wenigstens 80 Vol.-% mit dem gewünschten
Kohlensäure-hältigen Getränk gefüllt.
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Der Behälter wird dann unter dem geeigneten Druck nach jeder beliebigen
annehmbaren Verschlußmethode verschlossen, wie Endsäumen und
Reibungsschweißen.
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Der Kohlensäuregehalt des ausgewählten Kohlensäure-hältigen Getränkes
sollte ausreichen, um einen Kohlendioxiddruck von wenigstens 78 kPa (0,8
atm) innerhalb des Behälters auszubilden, vorzugsweise wenigstens 98 kPa
(1,0 atm), aber vorzugsweise nicht nehr als 590 kPa (6 atm). Der stärker
bevorzugte Bereich beträgt 245 bis 440 kPa (2,5 bis 4,5 atm). Der
Kohlensäuregehalt des Getränkes inhibiert eine Initiierung des Abbaus
durch das Abbaumittel, bis der Behälter van Konsumenten geöffnet wird,
das Kohlendioxid freigesetzt wird und wenigstens die Behälterinnenwand
mit Sauerstoff in Kontakt kommt.
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In einer bevorzugten Ausfuhrungsform liegt der Behälter gemäß der
Erfindung in Form einer dichten Dose oder eines dichten Behälters mit
annehmbaren Kriech-, Modul- und Festigkeitswerten vor, worin der
Kunststoffmantel oder Dosenkörper weniger als 2 mm (80 mil) stark ist
und einen Kern aus coextrudiertem, nicht-faserigem Polypropylen, zwei
Lagen aus Polypropylen, die jeweils monoaxial bis auf eine Zugfestigkeit
von über 55 MPa (8.000 psi) in jeder beliebigen Richtung und einen
Elastizitätsmodul von über 2,8 x Pa (400.000 psi) in jeder
beliebigen Richtung gestreckt worden sind, wobei eine Lage allein oder
mehrlagig unter einem Winkel von +50º bis +60º um den Kern gewickelt worden
ist, und die andere Lage allein oder mehrlagig unter einem Winkel von
-50º bis -60º um den Kern gewickelt worden ist, eine Klebstoffschicht
zwischen diesen Polypropylenlagen und zwischen der Inneren der
Polypropylenlagen und dem Kern, wenigstens eine Lage aus einem Sperrmaterial,
und mit diesem Kunststoffmantel verbundene Endteile umfaßt (siehe die
parallele europäische Patentanmeldung 87310415.2).
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Die gefüllten Behälter gemäß der Erfindung können in Lastwagen,
Lagerhäusern, Supermärkten und im Heim des Konsumenten transportiert bzw.
gelagert werden, bis sie geöffnet werden. Sobald der Behälter geöffnet
ist, tritt Sauerstoff aus der Atmosphäre in den Behälter ein und kommt
mit der Innenwand des Mantels in Kontakt. Dies ermöglicht den Beginn des
Abbaus des Kunststoffmaterials, aber selbstverständlich bleibt dem
Konsumenten genügend Zeit zum Konsumieren und sogar zum Lagern des
geöffneten Behälters, bevor ein merklicher Abbau erfolgt.
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Die gebrauchten Behälter können dann gesammelt und in einem geeigneten
Bereich angeordnet werden, auf den Licht- oder Wärmeenergie einwirken
kann, um die Abbaugeschwindigkeit der Behälter zu erhöhen. Etwaige
Sperrschichten auf den Behältern werden vernachlässigbar dünn sein und
sollten keinerlei Beseitigungsprobleme stellen. Außenschichten aus
einigen Kunststoffmaterialien mit verringerter Durchlässigkeit wie PVDC
werden im Lauf der Zeit abgebaut, wenngleich mit geringerer
Geschwindigkeit.
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Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
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Es wurden 8 Probenplatten aus druckverformter Polypropylenfolie
bereitet. Die Proben 1 bis 4 enthielten kein Abbaumittel. Die Proben 5 bis 8
enthielten 0,5% Cerstearat (CeSt&sub3;)-Abbaumittel, hergestellt durch
Trockenvermischen von Polypropylen mit CeSt&sub3; und Schmelzextrudieren zur
Erzielung homogener Gemische. Die Gemische wurden bei 204ºC (400ºF) zu
1,5 mm (0,06 Inch) starken Platten druckverformt.
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Die Platten wurden ausbluten gelassen, indem sie zwei Wochen lang in
eine Kohlendioxidkammer eingebracht wurden, um die Platten von
eingefangenem Sauerstoff zu befreien. Jede Platte wurde in einer Zelle aus
rostfreiem Stahl montiert, die entweder O&sub2; oder CO&sub2; enthielt, mit einem
Einlaß, der eine Druckbeaufschlagung mit einem speziellen Gas
ermöglicht, so daß die Innenseite der Platte entweder der Einwirkung von Luft
oder von Kohlendioxid bei 240 kPa (35 psi) ausgesetzt war, und die
andere Seite der Platte in einem Xenon-Weatherometer simulierten
Freiluftumgebungsbedingungen ausgesetzt war, so daß die Außenseite der
Platte der Einwirkung von Ultraviolettlicht ausgesetzt war. Nach
entweder 175 oder 325 Stunden Einwirkung einer Xenonbogenlampe wurden
die Platten auf Sprödigkeit und Rissigkeit untersucht. Die Ergebnisse
sind in der nachfolgenden Tabelle angeführt.
Tabelle
PROBE
SPERRSCHICHT
PLATTENUMGEBUNG INNEN/AUßEN
STUNDEN
ABBAU
Luft/Luft
* Polyvinylidenchlorid
1) erhebliche Versprödung, dichte und tiefe Risse
2) ausgedehnte Mikrorisse; Versprödung und Bruch in fortgeschrittenem
Stadium
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Wie aus der Tabelle zu entnehmen ist, zeigten die Proben 1 bis 4, die
kein Abbaumittel enthielten, nach 325 Stunden Einwirkung der
Xenonbogenlampe keinen Abbau. Die Probe 5, die 0,5% CeSt&sub3;-Abbaumittel enthielt,
war für eine geöffnete Dose repräsentativ, bei welcher sowohl die
Innenwand als auch die Außenwand der Dose der Xenonbogenlampe ausgesetzt
sind, und es trat eine weitgehende Versprödung und dichtes, tiefes
Rissigwerden auf. Die Probe 6, die ebenfalls das Abbaumittel enthielt,
war für die ungeöffnete Dose repräsentativ, bei welcher die Innenwand
der Dose der Einwirkung von CO&sub2; ausgesetzt ist und die Außenseite der
Dosenwand der Luft ausgesetzt ist. Nach nur 175 Stunden trat eine
erhebliche Versprödung und ein dichtes, tiefes Rissigwerden auf, weil
diese Polypropylenplatte ohne eine Sperrschicht verwendet wurde, obwohl
es eine Durchlässigkeit von größer als 200 cm³ x 25 um/654 cm² x Tag
x bar (200 cm³ x mil/100 Quadratzoll x Tag x atm) aufwies. Die Probe 7
enthielt ein Abbaumittel und wurde einer Luft/Luft-Einwirkung mit einer
PVDC-Sperrschicht ausgesetzt. Nach nur 175 Stunden trat ein extensives
Mikrorissigwerden, ein Verspröden und Bruchbildung in einem
fortgeschrittenen Stadium ein. Diese Daten und zusatzlich eine UV-Untersuchung
PVDC zeigen, daß PVDC über 300 nm Wellenlänge aktiv ist und daß PVDC
im UV-Bereich nicht als Schutzbarriere wirkt. Die Probe 8 enthielt ein
Abbaumittel und wurde der Einwirkung von CO&sub2;/Luft ausgesetzt, mit einer
PVDC-Sperrschicht. Selbst nach 325 Stunden trat keine Versprödung oder
Rißbildung auf. Dieses Verhalten war repräsentativ für die
verschlossene, mit Kohlensäure-hältigem Getränk gefüllte Dose.
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Die Platten wurden dadurch ausbluten gelassen, daß sie zwei Wochen lang
in eine Kohlendioxidkammer eingebracht wurden, um sie von dem
eingefangenen Sauerstoff zu befreien. Ein Satz Platten (eine von jeder
Konzentration) wurde mit einer 25 um (1 mil) starken Polyvinylidenchlorid
(PVEC)-Sperrschicht beschichtet. Die mit PVDC beschichteten Platten
sowie ein Satz aus drei, nicht mit PVDC beschichteten Platten wurde in
einer Zelle aus rostfreiem Stahl in Kohlendioxidatmosphäre angeordnet.
Diese Zelle war mit einem Fensterrahmen und einem Einlaß ausgestattet,
der eine Druckbeaufschlagung mit einem speziellen Gas wie CO&sub2;
ermöglicht. Die sechs Platten in der Zelle wurden auf einen Druck von 240 kPa
(35 psi) gebracht (bei den Weatherometer-Bedingungen von 38ºC (100ºF),
wobei der Druck ungefähr 435 kPa (50 psi) ausmachte, der für
Kohlensäure-hältige Getränke typisch ist). Die Zelle wurde in ein
Xenon-Weatherometer eingebracht, das die Freiluftumgebungsbedingungen
simuliert, so daß der Fensterrahmen der Zelle eine passende
Ultraviolettlicht-Einwirkung erhält. Zusätzlich wurde ein Satz der drei
anderen Platten (ohne PVDC-Beschichtung) ebenfalls im Weatherometer
angeordnet, aber außerhalb der Zelle, um sie der Luft auszusetzen. Nach
185 Stunden (7,7 Tagen) im Weatherometer hatte die Zelle einen Restdruck
von 170 kPa (25 psi). Der Abfall von 240 kPa (35 psi) auf 170 kPa (25
psi) ist vermutlich auf das natürliche Durchsickern von Kohlendioxid
durch das Fenster zurückzuführen. Die Platten mit der PVDC-Sperrschicht
zeigten jedoch keine Anzeichen eines merkmaren Abbaus in der Zelle. Die
Platten innerhalb der Zelle ohne die PVDC-Sperrschicht waren extensiv
spinnwebartig rissig und konnten leicht gebrochen werden. Je mehr
Cerstearat innerhalb der Platten vorlag, umso rascher verlief der sichtbare
Abbau. Die Risse der Platten innerhalb der Zelle ohne PVDC-Sperrschicht
waren deutlicher und extensiver als außerhalb der Zelle; dies ist auf
die Spannung in den Folien durch den CO&sub2;-Druck in der Zelle
zurückzuführen, wodurch das Rissigwerden und der Abbau verstärkt werden.
Beispiel 2
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Aus coextrudiertem, nicht-faserigem Polypropylen wird ein Kern
hergestellt. Zwei Lagen aus Polypropylen werden monoaxial auf eine
Zugfestigkeit
von über 55 MPa (8000 psi) in jeder beliebigen Richtung und auf
einen Elastizitätsmodul von über 2,8 x 10&sup9; MPa (400.000 psi) in jeder
beliebigen Richtung verstreckt. Eine Lage wird um den Kern in Lagen mit
einem Winkel von -55º gewickelt. Auf die Polypropylenlagen wird eine
Klebstoffschicht aufgebracht, damit die Lagen aneinander und an den Kern
anhaften. Eine Sperrschicht wird ebenfalls vorgesehen. Der Kern,
Polypropylen und Klebstoff bilden den Dosenkörper aus. Ein Boden wird dann
durch Reibungsschweißen mit dem Dosenkörper verschweißt; der Behälter
wird bis auf 80% Fassungsvermögen mit einem Kohlensäure-hältigen Getränk
gefüllt, und der zweite Boden wird durch Reibungsschweißen angeschweißt.
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Wenn der Behälter geöffnet und das Getränk entleert wird, wird der
Innenteil des Mantels der Einwirkung von Sauerstoff ausgesetzt, und der
Behälter wird mit annehmbarer Geschwindigkeit abgebaut.