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Vorrichtung zum Formen von Behältern aus Kunststoff
Die Erfindung bezieht sich auf das Formen und Füllen von Flaschen oder andern Behältern, die gegebenenfalls einen engen Hals aufweisen können, und aus einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Material, bestehen, wobei die Flaschen oder sonstigen Behälter in schneller Folge mit
Hilfe einer einzigen Vorrichtung und in einem einzigen Arbeitsgang geformt, gefüllt und verschlossen werden. Dieses Verfahren bietet zahlreiche Vorteile im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem die
Flaschen mit Hilfe einer ersten Vorrichtung hergestellt werden, um dann zu einer zweiten Vorrichtung und möglicherweise zu einer dritten Vorrichtung gebracht zu werden, die dazu dienen, die Flaschen zu füllen und zu verschliessen.
Gemäss der Erfindung kommt man nicht nur mit einer kleineren Zahl von
Vorrichtungen aus, so dass sich kürzere Transportwege ergeben und der Raumbedarf verringert, sondern die Erfindung ermöglicht es auch, dafür zu sorgen, dass die Flaschen vor dem Füllen oder während des
Füllens nicht mit Bakterien oder auf andere Weise verunreinigt werden, denn das Innere der Flaschen kommt mit der Umgebungsluft nicht in Berührung. Auf diese Weise ist es ohne Schwierigkeit möglich, die bezüglich der Sterilität gestellten Forderungen zu erfüllen.
Ein Verfahren der vorstehend geschilderten Art ist bereits bekannt. Gemäss diesem bekannten Verfahren wird ein heisses Kunststoffmaterial mit Hilfe eines Strangpresskopfes in Richtung nach unten ausgepresst, so dass ein Rohr entsteht, wie man es auf dem Gebiet der Glasverarbeitung als Külbel bezeichnet. Sobald dieses Rohr eine zur Herstellung eines Behälters ausreichende Länge erreicht hat, wird es von einer mehrteiligen Form umschlossen, wobei das untere Ende der Form das untere Ende des Rohres verschliesst, während das obere Ende der Form so an dem Rohr angreift, dass der Hals des Behälters geformt wird. Mit Hilfe einer Leitung, die sich durch den Strangpresskopf hindurch erstreckt, wird dem Inneren des Rohrabschnitts innerhalb der ortsfesten Form Druckluft zugeführt, um den Rohrabschnitt so aufzublasen, dass er die Innenform der Form annimmt.
Die Flüssigkeit, mit der der Behälter gefüllt werden soll, wird dann mit Hilfe einer Fülleitung zugeführt, die ebenfalls in den Strangpresskopf eingebaut ist ; hierauf wird die Form geöffnet, damit der Behälter nach unten aus der Form entfernt werden kann ; dabei bleibt der Hals des Behälters mit einem neuen Rohrabschnitt verbunden, der aus dem Strangpresskopf ausgepresst wird, bis dieser neue Rohrabschnitt eine solche Länge erreicht hat, dass daraus der nächste Behälter hergestellt werden kann ; nunmehr wiederholt sich das soeben beschriebene Arbeitsspiel. Schliesslich wird der Hals des soeben gefüllten Behälters verschlossen, und der Behälter wird von dem nächsten Rohrabschnitt abgetrennt.
Bei diesem bekannten Verfahren arbeitet somit ein Strangpresskopf mit einer einzigen Form zusammen ; hiedurch wird die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung eingeschränkt, denn das Strangpressen kann nur intermittierend durchgeführt werden.
Im Rahmen der Erfindung wird von einer Vorrichtung zum Formen von Behältern aus Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischenKunststoff ausgegangen, die mit einem Strangpresskopf zum abwärts gerichteten Auspressen eines Kunststoffrohres und einer Vielzahl in
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Auspressrichtung hintereinander angeordneten, mehrteiligen Formen ausgestattet ist, die in der
Auspressrichtung nach unten bewegbar sind, die das Rohr umschliessen können und deren Innenraum mit einer Unterdruckquelle verbindbar ist.
Diese Vorrichtung ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der mehrteiligen Formen in ihrer das Rohr umschliessenden Stellung zur
Ausbildung des Behälterbodens an ihrer Unterseite spaltfrei aneinanderliegen und dass in den
Strangpresskopf eine Leitung für die Einführung einer Füllflüssigkeit in das in der obersten geschlossenen
Form befindliche Rohrstück eingebaut ist.
Mit dieser Vorrichtung wird die Wirkung erzielt, dass das Rohr kontinuierlich im Wege des
Strangpressens hergestellt wird, wobei jedoch nicht notwendigerweise mit einer unveränderlichen, konstanten
Geschwindigkeit gearbeitet wird ; gleichzeitig bewegen sich mehrere Formen zusammen mit dem stranggepressten Rohr in der Weise, dass immer dann, wenn ein Behälter in einer Form geformt und/oder gefüllt wird, der für den nächsten Behälter bestimmte Rohrabschnitt bereits aus dem
Strangpresskopf ausgepresst wird ; der betreffende Behälter wird dadurch geformt, dass ein Unterdruck zwischen der Innenwand der Form und der Aussenwand des in die Form eingeschlossenen Rohrabschnitts erzeugt wird.
Dieser Unterdruck bewirkt, dass das Rohr an die Innenwand der Form angelegt wird, während das Innere des Rohrs im wesentlichen dem Atmosphärendruck ausgesetzt bleibt ; zu diesem Zweck wird dem Inneren des Rohrs über eine sich durch den Strangpresskopf erstreckende Leitung zusätzlich Luft oder ein Gas zugeführt, das gegebenenfalls sterilisiert sein kann, sobald sich der Innenraum des Rohrs ausdehnt, während der Behälter geformt wird. Da unter diesen Umständen kein störender über- oder Unterdruck in dem Rohr herrscht, das aus dem Strangpresskopf austritt und zur Herstellung des nächsten Behälters dient, wobei dieses Rohr in offener Verbindung mit dem entstehenden Behälter steht, wird das neu entstehende Rohr während des Strangpressens nicht vorzeitig aufgeblasen oder abgeflacht.
Da bei der Arbeitsweise mit der erfindungsgemässe Vorrichtung stets zwei oder mehr Behälter vorhanden sind, die sich in verschiedenen Stadien ihrer Herstellung befinden, ergibt sich eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit, d. h. der Zahl der je Zeiteinheit herstellbaren Behälter. Die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung wird ausserdem dadurch günstig beeinflusst, dass die Flüssigkeit auf den soeben hergestellten Behälter eine Kühlwirkung ausübt. Wegen dieser Kühlwirkung kann die Zeitspanne, während welcher der Behälter in der Form verbleiben muss, erheblich kürzer sein als es der Fall wäre, wenn der noch leere Behälter nur von der Aussenseite her abgekühlt werden müsste.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung in einem schematisch gezeichneten, senkrechten Schnitt und teilweise in perspektivischer Darstellung.
In der Zeichnung ist der mit einer ringförmigen Austrittsöffnung versehene Strangpresskopf insgesamt mit --1-- bezeichnet. Der heisse Kunststoff, der sich im plastischen Zustand befindet, wird aus der ringförmigen öffnung oder Düse z. B. mit Hilfe einer Förderschnecke ausgepresst, so dass das bei
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Endes des Strangpresskopfes liegenden Punkt verläuft und einem noch zu erläuternden Zweck dient.
Unterhalb des Strangpresskopfes-l-sind mehrere Formen --5-- vorgesehen, von denen jede zwei Teile umfasst, die so ausgebildet sind, dass sie geöffnet und geschlossen werden können. In der Zeichnung erkennt man bei--A, D und E--je eine geöffnete Form, wogegen die bei--B und C- dargestellten Formen geschlossen sind. Ist eine Form geschlossen, umschliesst sie konzentrisch die Mittelachse des Strangpresskopfes und des entstehenden stranggepressten Rohres. Die Hälften der Formen--5--sind mit einem hier nicht gezeigten Antriebsmechanismus verbunden, mittels dessen die Formhälften auf beiden Seiten der Längsachse des Strangpresskopfes mit gleicher Geschwindigkeit nach unten bewegt werden können.
In den Formhälften sind Kanäle --6-- vorgesehen, die an der Innenfläche der Formhälfte münden, z. B. über enge Bohrungen oder die Poren eines porösen Teiles ; diese Kanäle können mit einer Saugleitung verbunden werden. Diese Verbindung kann mit Hilfe von
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dazu benutzt werden, die Formhälften aufeinander zu zu bewegen, bis sie sich gegenseitig berühren.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der dargestellten Anordnung beschrieben.
Gemäss der Zeichnung wird ein Rohrabschnitt, dessen Länge zur Herstellung einer Flasche ausreicht, bei-A--mit Hilfe des Strangpresskopfes ausgepresst. Die beiden Formhälften bewegen sich in Richtung auf das Rohr, wobei die Unterkanten --7-- der Formhälften das untere Ende des
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dass sich das Rohr an die Innenwand der Form anlegt, so dass der Körper der Flasche durch eine Ausdehnung des Innenraumes des betreffenden Rohrabschnittes die gewünschte Form annimmt.
Damit die Erzeugung eines Unterdrucks innerhalb der Flasche und des ihr benachbarten Rohrabschnittes verhindert wird, wobei sich die Länge des Rohrabschnittes während des Strangpressens und der entsprechenden Abwärtsbewegung der Form allmählich vergrössert, wird, gegebenenfalls in sterilem Zustande, atmospharische Luft oder ein anderes Gas unter atmosphärischem Druck über die Leitung - zugeführt ; die Leitung --15-- kann mit der Umgebungsluft in Verbindung stehen und z. B. an einen Sterilisator angeschlossen sein. Wenn der Kunststoff mit der Wand der Form in Berührung kommt, wird er bereits in einem gewissen Ausmass abgekühlt.
Eine sehr wirksame weitere Abkühlung wird durch die Flüssigkeit gewährleistet, die jetzt über die Leitung --3-- in einer abgemessenen Menge zugeführt wird, um die Flasche zu füllen. Wenn die Form bei der Stellung-A-geschlossen worden ist, erstreckt sich das Füllrohr nahezu bis zum Boden der zu füllenden Flsche. Bewegt sich die Form nach unten, wird die Flüssigkeit mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt, dass der Flüssigkeitsspiegel annähernd in der Nähe des unteres Endes des Füllrohres verbleibt, so dass ein Verspritzen der Flüssigkeit sowie eine Schaumbildung vermieden wird. Hat die Form die Stellung - erreicht, ist der Füllvorgang beendet, und auch die Abkühlung und Erstarrung des Flaschenkörpers ist abgeschlossen.
Nunmehr wird der Hals der Flasche dadurch verschlossen, dass die Ränder --9-- der nächsten Form--5--in der bei--C-gezeigten Weise an dem Rohr bzw. der Flasche angreifen, um die Öffnung am oberen Ende der Flasche zuzuschweissen und die fertige gefüllte Flasche von dem Rohrstrang zu trennen ; zu diesem Zweck könnte man auch eine gesonderte Abtrennund Schweisseinrichtung-17--benutzen. Gleichzeitig kann die so geformte Flasche von der nächsten Flasche getrennt werden, u. zw. entweder durch die nächste Form oder mit Hilfe eines gesonderten Schneidorganes. Nunmehr befindet sich die betreffende Form in der Stellung--D-, in der sie geöffnet wird, so dass die Flasche mit Hilfe eines Förderbandes--10-abgeführt werden kann.
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Medikamente, z.
B. ein Serum, in Flaschen abgefüllt werden sollen.
Die Flüssigkeiten, mit denen die Flaschen gefüllt werden, können dünn- oder zähflüssig sein oder sogar die Konsistenz einer Paste haben.
Wenn die Flüssigkeit nicht mit Luft in Berührung kommen soll, oder wenn aus andern Gründen eine besondere gasförmige Atmosphäre für die Flüssigkeit erwünscht ist, so ergeben sich hieraus keinerlei Schwierigkeiten, denn man kann die Leitung --15-- dazu benutzen, an Stelle von Luft z. B.
Stickstoff, Sauerstoff oder ein anderes Gas unter atmosphärischem Druck zuzuführen.
Um die Formhälften zu betätigen, d. h. um die Formen zu öffnen und zu schliessen und sie ausserdem in der Richtung der Bewegung des Rohres zu bewegen, kann man bekannte Mittel der verschiedensten Art vorsehen. Die Formhälften oder die zugehörigen Unterstützungen können z. B. gemäss der Zeichnung auf beiden Seiten durch Gestängeglieder-11--miteinander verbunden sein, so dass sie praktisch eine Kette bilden, die über antreibbare Kettenräder läuft. Um ein einwandfreies Schliessen der Formen zu gewährleisten, kann man elastische Führungen vorsehen.
Als Kunststoffmaterial zur Herstellung von Flaschen, z. B. von Milchflaschen hat sich Polyäthylen als am besten geeignet erwiesen. Versuche haben gezeigt, dass sich der Geschmack der Milch nicht verändert, wenn die Milch mit der noch heissen nahezu fertigen Flasche in Berührung gebracht wird. Ferner hat es sich gezeigt, dass das Hindurchgleiten der Milch durch den sehr heissen Strangpresskopf keine nachteiligen Einflüsse auf die Qualität der Milch hervorruft. Versuche, bei denen Milch in Flaschen aus Polyäthylen bei Raumtemperatur oder in einem gekühlten Raum einige Tage lang aufbewahrt wurde, haben gezeigt, dass die so verpackte Milch mindestens die gleiche Haltbarkeit besitzt wie Milch, die in den üblichen Glasflaschen aufbewahrt wurde.