P&G patentiert eine vollständig recycelbare Produktpumpe

Jul 06, 2023

23. Januar 2023 – Zuletzt aktualisiert am 23. Januar 2023 um 21:41 GMT

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Das multinationale Unternehmen für Körperkosmetikpflege Procter & Gamble beschreibt in einem aktuellen US-Patent, wie sein innovatives Design einen dringenden Bedarf von Verbrauchern und Herstellern gleichermaßen erfüllt: „Es besteht Bedarf an einem Pumpspender, der über eine Pumpenbaugruppe verfügt, in der eine Pumpe verwendet wird.“ Baugruppen erfordern keine Demontage, um in den aktuellen Recyclingströmen recycelt zu werden.“​

Um dies zu erreichen, besteht außerdem „Bedarf an einer Pumpenbaugruppe mit einer Kunststofffeder, bei der die Feder mit der Zeit nicht an Steifigkeit verliert und nicht mit dem flüssigen Produkt interagiert“.

Pumpspender werden in der gesamten Schönheits- und Körperpflegebranche in verschiedenen Produkten und Anwendungen eingesetzt, darunter Kosmetika, Shampoo, Spülung und Lotionen. Die meisten Pumpen bestehen aus Komponenten aus Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) und verfügen typischerweise über eine Stahlfeder, die es der Pumpenbaugruppe ermöglicht, Produkt abzugeben, „wenn ein Benutzer den Pumpenkopf nach unten drückt (oder ihn ansaugt).“

Dadurch übt der Kolben „Druck auf die Feder aus und bewegt ein Kugelventil nach oben, wobei er etwas Produkt mitnimmt.“ Wenn der Pumpenkopf losgelassen wird, kehren Kolben und Feder in die Ruheposition zurück und dichten die Gehäusekammer ab, um zu verhindern, dass Flüssigkeit zurück in die Flasche fließt.“

Leider können die meisten PE- oder PP-Komponenten in aktuellen Designs im Allgemeinen recycelt werden, „das Vorhandensein der Stahlfeder in der Pumpenbaugruppe kann es jedoch schwierig machen, den Pumpspender in aktuellen Recyclingströmen zu recyceln.“ Stahlfedern sind derzeit beliebt, „weil sie kostengünstig sind, relativ steif sind und sich im Laufe der Zeit kaum verformen, sich aber dennoch relativ leicht betätigen lassen und im Allgemeinen nicht mit den meisten flüssigen Schönheits- und Körperpflegeprodukten reagieren.“

Daher versuchte das P&G-Forschungsteam stattdessen einen alternativen „Pumpspender zu entwickeln, der nur recycelbare Kunststoffe aus derselben Materialrecyclingklasse gemäß der Definition der Society of Plastics Industry enthält, einschließlich einer Kunststofffeder.“

Aktuelle Federdesigns aus Kunststoff haben mehrere Nachteile, die die Forscher von P&G in ihrem Design verbessern wollten. Beispielsweise „steht bei Pumpenbaugruppen mit Metallfedern die Feder während des Gebrauchs in Kontakt mit dem flüssigen Produkt.“ ​Stahl ist ein relativ inertes Material; Dies verursacht kaum oder gar keine Wechselwirkungen mit dem Produkt.

Allerdings können Kunststoffe wie PP und PE „auf bestimmte Chemikalien reaktiver reagieren als Stahl, was dazu führen kann, dass die Feder durch die Wechselwirkung zwischen dem Federmaterial und dem flüssigen Produkt eine Moduländerung (entweder Versteifung oder Lockerung) oder sogar einen Spannungsbruch erfährt.“ ​.“

Zu den weiteren Nachteilen des aktuellen Designs gehört die Möglichkeit, dass Material aus der Kunststofffeder „in das flüssige Produkt gelangen kann, was die Sicherheit und Wirksamkeit des Produkts beeinträchtigt.“ Darüber hinaus haben Kunststofffedern einen „Elastizitätsmodul, der 50- bis 150-mal niedriger ist als der von Stahl, und wenn sie in einer verriegelten Lagerkonfiguration dieser Druckkraft ausgesetzt werden, kann es zu erheblichen Verformungen kommen und die Pumpenbaugruppe funktioniert nicht mehr so ​​gut.“ .“

Um diese Bedenken auszuräumen, entwickelten die Forscher zwei verschiedene Pumpspender-Designs und testeten insgesamt sechs verschiedene Versionen der Designs anhand von Kriterien wie der durchschnittlichen Leistung pro Hub (OPS), der durchschnittlichen Spitzenkraft der Pumpe zur Betätigung und der Rückkehrzeit sowie der Federspezifikationen der Spitzenkraft Betätigen Sie, um die optimale Kombination von Designfaktoren zu bestimmen.

Beide Spenderkonstruktionen umfassen eine Konstruktion mit zwei Stielen, wobei das Gehäuse den zweiten Stiel zumindest teilweise umgibt, wobei der erste Stiel ein Ende aufweist, das starr am Pumpenkopf befestigt ist. Darüber hinaus verfügen beide Designs über einen Pumpenkopf, der zur Aufnahme eines Endes des ersten Schafts geeignet ist, und über einen Verschluss, der mit dem Hals des Körpers verbunden ist.

Beim ersten Spenderdesign wurde speziell eine Flasche verwendet, „die einen Hals mit einer Hals-Landezone umfasst; wobei die Flasche im Wesentlichen aus Polypropylen, Polyethylen oder Polyethylenterephthalat besteht“, während das zweite Design „einen Hals aufweist, in dem die Flasche ein flüssiges Produkt enthält“.

Nach Tests stellten die Konstrukteure fest, dass in der idealen Variante des ersten Entwurfs die Pumpenbaugruppe „im Wesentlichen aus Polypropylen oder Polyethylen besteht“. Beim zweiten Design besteht die Pumpenbaugruppe „zu mindestens 80 % aus einer Art recycelbarem Kunststoff, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat und Kombinationen davon.“

Laut einer kürzlich veröffentlichten Studie der Environmental Protection Agency haben die Amerikaner ihre Produktion von Siedlungsabfällen (MSW), zu denen auch Kunststoffe gehören, verdreifacht, von 88,1 Millionen Tonnen im Jahr 1960 auf 292,4 Millionen Tonnen im Jahr 2018. Im selben Jahr betrug der Anteil etwa 24 %. der Siedlungsabfälle wurden für das Recycling zurückgewonnen – durchschnittlich 1 Pfund pro Kopf und Tag der produzierten 5 Pfund pro Kopf und Tag.

Die Recyclingquoten sind seit 2005 relativ stabil geblieben, was darauf hindeutet, dass amerikanische Verbraucher Nachhaltigkeit in ihren Kaufgewohnheiten berücksichtigen. Im Jahr 2017 verbot China jedoch den Import von Kunststoffen aller Art bis auf die hochwertigsten zur Verarbeitung, was sich erheblich auf die kommunalen Recyclingprogramme in den Vereinigten Staaten auswirkte.

Die Kosmetikindustrie, ein großer Hersteller von Produktverpackungen aus Kunststoff, sollte daher die Designinnovation zur Kenntnis nehmen, die in der jüngsten Patentanmeldung von P&G beschrieben wird. Da die Verbraucher weiterhin zu natürlicheren und nachhaltigeren Produkten tendieren, ist es logisch anzunehmen, dass eine vollständig recycelbare Verpackungsoption in den kommenden Monaten und Jahren gut vermarktbar sein wird.

US-Patent Nr. US20220184650

Veröffentlicht am: 16. Juni 2022; Bewerbungsdatum: 5. November 2021

Titel: „Recyclebarer Pumpspender“

Erfinder: The Procter & Gamble Company – Stefano Bartolucci

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