生產填充有液體填充物的容器的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及根據獨立權利要求1和18的前序部分的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]眾所周知，由熱塑性材料制成的預制件，例如由PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)制成的預制件，可通過吹塑法生產容器，預制件被運送至吹塑機內部的各加工站(DE-OS 4340 291) ο通常，吹塑機包括用于回火或預加熱(熱處理)預制件的加熱裝置，以及具有至少一個吹塑站的吹塑裝置，在該區域預先回火了的預制件在兩個軸或多個軸上被擴展以形成容器。在作為壓力介質的壓縮氣體(壓縮空氣)的幫助下進行擴展，壓縮氣體在成形壓力下被引入需要擴展的預制件中。文獻DE-OS 43 40 291中描述了這種擴展預制件的過程相關順序。
[0003]吹塑站的基本結構在DE-OS 42 12 583中進行了描述。預制件可行的回火方法在DE-OS 23 52 926中進行了描述。
[0004]根據通常的進一步處理方式，由吹塑法生產的容器被送到之后的填充裝置，并接著在其內填充提供的產品或填充物。因此使用單獨的吹塑機和單獨的填充機。還已知重新組合單獨的吹塑機和單獨的填充機以獲得機器聯合件，即獲得聯合的吹塑和填充裝置，吹塑和填充繼續在不同的機器部件中按時間順序依次被執行。
[0005]此外，已經暗示過，由熱處理過或預加熱過的預制件生產容器，特別是瓶狀容器，并同時利用液體填充物填充這些容器，液體填充物被輸送作為在成形和填充壓力下用于擴展預制件或用于使容器定形的液體壓力介質，這樣各預制件在填充過程的同時轉變為容器。在這種方法中，各容器的成形和填充同時進行，該方法可以被稱為容器的液壓轉變方法或液壓成形方法。
[0006]在通過填充物由預制件形成容器的過程中，即通過使用填充物作為液體壓力介質，只需要一臺機器來成形和填充容器，但其復雜程度有所增加。利用這樣的裝置進行實驗的結果顯示，其生產的容器的質量顯著低于傳統吹塑成形的容器的質量。導致該結果的原因之一是常用吹塑過程中可用的眾多工藝參數要么在液壓成形容器的過程中不存在要么迄今為止不能采用。
[0007]液壓成形容器時有個特別的問題，在各成形和填充站或者組成上述站的模具中應當避免任何污染，該模具與用于通過壓縮氣體吹制從經過熱處理的預制件生產容器的吹塑機的吹塑模類似。特別是在填充物被完全或部分碳酸化的情況下，還存在由于填充物的浪費而污染各成形和填充站的風險，特別是當減小容器內壓力時，即當將容器內的壓力從較高的成形和填充壓力降低至環境壓力時。在釋放壓力過程中會發生這種填充物的浪費，特別是由于大量起泡導致，因此目前尚不能利用預制件和利用填充物作為壓力介質(液壓轉變技術)來同時成形和填充容器，特別是對含CO2的產品而言。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種在液壓轉變方法或在液壓成形容器過程中避免在各成形和填充站中存在任何污染風險的方法，即使采用含0)2的填充物也能避免污染，特別是在高吞吐量(每個單位時間內成形和填充的容器數量)和/或引入各容器中的填充物具有高0)2含量的情況下。
[0009]該目標可以通過根據本發明權利要求1所述的生產填充有液體填充物的容器的方法來實現。生產填充有液體填充物的容器的裝置限定在本發明權利要求18中。
[0010]根據本發明的方法，由熱塑性材料制成的預制件被熱處理并隨后在成形和填充階段在模具中利用至少一種液體填充物作為壓力介質而轉變為容器。
[0011]在該過程中，填充物或填充物部分在至少兩個時間點和/或在至少兩個工藝階段中以不同的二氧化碳含量和/或以不同的溫度被供應。根據本發明的方法的特征尤其在于在第二工藝階段中干冰特別以小球的形式被輸送。
[0012]優選地，在一個工藝階段輸送除氣的填充物。根據除氣的程度，其CO2含量為零或接近零。
[0013]當輸送更高二氧化碳含量的填充物時，在第二工藝階段中填充物可以被碳酸化。碳酸化可以完全或部分通過加入干冰形式的二氧化碳來進行。干冰可以以顆粒的形式來輸送，例如在填充物的表面或容器的底部區域。干冰可以插入填充物中或射入填充物中。
[0014]此外，碳酸化還可以部分地在至少I巴的壓力下進行，優選在高于各飽和壓的I和2巴之間，飽和壓依賴于填充物的溫度。
[0015]為了保證盡可能好的產品質量，在預制件在成形中轉變為容器泡并接著轉變為具有最終輪廓和形狀的容器的過程中，各預制件優選被導向，這樣可以確定其中心，通常位于預制件頂點區域，并且可以重現性地定位中心。由于在預制件轉變為或擴展為容器的過程中，預制件的材料在兩個軸方向上動作，因此這樣的定位非常重要，為此就需要在形成的容器的壁的內部有目標并可預設定地進行材料分配。相反，如果容器的成形沒有被很好地控制，就會發生不期望的并且特別地不規則的材料分配。
[0016]在成形和填充階段，采用拉伸棒或拉伸桿進行導向將是特別高效的，而且填充物也可以例如至少部分地被輸送穿過拉伸桿。可選地或作為其補充，填充物可以至少部分地輸送從旁經過所述拉伸桿。
[0017]通過至少暫時地以恒定體積流動速率輸送填充物，可以規則地液壓成形容器。如果至少暫時地以變化的體積流動速率輸送填充物，那就有可能影響成形中的或易于定形的容器的壁內側的材料分配。
[0018]通過在旋轉加工輪或轉子上成形、填充和封閉容器可以促使非常緊湊的結構。
[0019]進一步的實施方式中要測量產生的拉伸力。通過根據測量的拉伸力控制填充物的體積流動速率，能夠實現由拉伸桿施加僅僅小的拉伸力。
[0020]獨立于上述特征或除上述特征之外，根據本發明的方法優選進一步通過以下方式改進，即，
[0021]在第一工藝階段輸送除氣的填充物，和/或
[0022]在第二工藝階段，輸送具有更高二氧化碳含量的填充物或填充物部分，和/或
[0023]具有高CO2含量的填充物或填充物部分或更精確的填充物的成分在被引入前被冷卻，并且第二工藝階段中具有高CO2含量的填充物或填充物部分的溫度低于第一工藝階段中填充物或填充物部分的溫度，和/或
[0024]第二工藝階段中二氧化碳含量比第一階段中二氧化碳含量在重量上高30%，優選高50%到100%，和/或
[0025]第二工藝階段中填充物或填充物部分的溫度低于10°C，優選為4°C到8°C，和/或
[0026]具有更高二氧化碳含量和/或更低溫度的填充物或填充物部分的壓力在成形過程中至少暫時性地高于填充物的至少一個其它部分或剩余部分的壓力，特別是高至少I巴，和/或
[0027]在液體流路的一部分上的壓力高于具有更高二氧化碳含量和/或更低溫度的填充物或填充物部分的壓力，優選至少暫時地在成形過程中或在成形和填充階段，比填充物的至少一個其它部分或剩余部分的壓力高2巴到5巴，和/或
[0028]節流元件或橫截面變窄部設置在流進拉伸桿的填充物或填充物部分的流動路徑上，其中節流元件特別地設置成鄰近形成在拉伸桿上的至少一個填充物出口，和/或
[0029]填充物的一部分被導向從旁經過拉伸桿，并且填充物的一部分被導向穿過拉伸桿，和/或
[0030]具有更高二氧化碳含量的填充物部分被冷卻，和/或
[0031]具有更高二氧化碳含量的填充物部分被輸送穿過拉伸桿，和/或
[0032]拉伸桿相對于填充物至少在某些區域隔熱，
[0033]前述特征可以分別單獨地或以任何組合形式被提供。
[0034]根據本發明的裝置安裝有用于預加熱預制件的加熱線路、至少一個具有模具的成形和填充站、和至少一個用來提供填充物的供給裝置，優選設置有碳酸化單元用來至少向填充物的部分流中引入或溶解二氧化碳。根據本發明的裝置的特征在于，至少一個成形和填充站上具有至少一個用來供應干冰的裝置，特別是小球形式的干冰。
[0035]作為本發明的進一步改進，本發明中的裝置優選以下述方式設置:
[0036]冷卻單元沿用于填充物各部分的管道或管道部分設置，在其下游，即填充物冷卻并流經管道部分之后，二氧化碳被溶解，或者從碳酸化單元流向管道，
[0037]和/或，至少為具有高CO2含量的填充物或填充物部分導向的管道部分是隔熱的，特別是具有由特氟綸或含特氟綸材料構成的隔熱材料，
[0038]和/或，至少為具有高CO2含量的填充物或填充物部分導向的管道部分覆有隔熱材料，例如特氟綸或含特氟綸的材料，
[0039]前述特征可以分別單獨地或以任何組合形式被提供。
[0040]從下面【具體實施方式】的描述和附圖中可以進一步了解本發明的優點和可能的實施方式。描述和圖示的技術特征可以單獨或以任何組合方式達到本發明的目的，其不依賴于在權利要求或其后描述中的組合方式。權利要求的內容構成說明書的主要部分。
[0041]本發明中“實質上”、“大約”的表述意思是偏離準確值+/_10%，優選+/_5%