Verfahren und Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschliessen von Behältern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen von Behältern, insbesondere Flaschen, aus Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, zum Füllen der Behälter mit einer Flüssigkeit und zum Verschliessen der Behälter nach dem Füllen, wobei alle diese Vorgänge in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden, wobei ein Rohr, das mit Hilfe eines Strangpresskopfes nach unten ausgepresst wird, von einer mehrteiligen Form umschlossen wird, deren unteres Ende das untere Ende des Rohrs verschliesst, wobei aus dem Rohr in der Form ein Behälter erzeugt wird, wobei dem Behälter eine Flüssigkeit über ein in den Strangpresskopf eingebautes Füllrohr zugeführt wird, und wobei der Behälter dicht verschlossen und aus der Form entfernt wird.
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.
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 IKülbel 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 Rohrs 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 Drudkluft dem Inneren des Rohrabschnitts innerhalb der ortsfesten Form 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 1Strangpresskopf eingebaut ist; hierauf wird die Form geöffnet, damit der Behälter nach unten aus der Form entfernt werden kann; hierbei 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; hierdurch wird die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung eingeschränkt, denn das Strangpressen kann nur intermittierend durchgeführt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr kontinuierlich im Wege des Strangpressens erzeugt wird, dass mehrere Formen zusammen mit dem stranggepressten Rohr derart bewegt werden, dass während des Formens und/oder Füllens eines Behälters in einer der Formen gleichzeitig ein Rohrabschnitt zur Herstellung des nächsten Behälters ausgepresst wird, und dass der Behälter dadurch geformt wird, dass ein Unterdrudk zwischen der Innenwand der
Form und der Aussenwand des von der Form umschlossenen Rohrabschnitts erzeugt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch einen 6trangpresskopf zum Herstellen eines Rohrs aus einem Kunststoff, eine in den Strangpresskopf eingebaute Leitung zum Zuführen einer Flüssigkeit sowie einen Satz von mehrteiligen Formen, die in der Richtung des Auspressens des Rohrs bewegbar sind und auf ihrer Innenseite mit einer Unterdruckquelle verbunden werden können.
Die Erfindung betrifft schliesslich auch einen gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren geformten, gefüllten und verschlossenen Behälter.
Da bei dem erfindungsgemässen Verfahren 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 Flüssig keit eine Kühlwirkung auf den soeben hergestellten Be hälter ausübt. Wegen dieser ;Kühlwirkung kann die Zeitspanne, während welcher der Behälter in der Form verbleiben muss, erheblich grösser sein, als es der Fall wäre, wenn der -noch leere Behälter nur von der Aussenseite her abgekühlt werden müsste.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung ¯ näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschliessen von Behältern, in einem schematisch gezeichneten senkrechten Schnitt und teilweise in perspektivischer Darstellung.
In der Zeichnung ist der mit einer ringförmigen Aus trittsöffnung 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 2 angedeutete Rohr entsteht.
Ein Füllrohr 3, mittels dessen eine Flüssigkeit z. B. von einer Abgabeeinrichtung 4 aus zugeführt werden kann, erstreckt sich längs der Achse des Strangpresskopfes 1 Längs der Aussenseite des Füllrohrs erstreckt sich durch den Strangpresskopf ein ringförmiger Kanal 15, der nach unten zu einem Punkt unterhalb des Strangpresskopfes verläuft und einem noch zu erläuternden Zweck dient.
Unterhalb des Strangpresskopfes 1 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, während die bei B und C dargestellten Formen geschlossen sind. Ist eine Form geschlossen, umschliesst sie konzentrisch die Mittelachse des Strangpresskopfes und des entstehenden stranggepressten Rohrs.
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 Teils; diese Kanäle können mit einer Saugleitung verbunden werden. Diese Verbindung kann mit Hilfe von Mundstücken oder Düsen 16 hergestellt werden, die an eine Saugleitung angeschlossen sind und jeweils im geeigneten Zeitpunkt mit den Kanälen 6 der beiden Hälften einer Form in Verbindung gebracht werden können. Die Verlagerung der Düsen, die zu diesem Zweck erforderlich ist, kann auch dazu benutzt werden, die Formhälften aueinander zuzubewegen, 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 Rohrs verschliessen, während die oberen Ränder 8 der Formhälften so an dem Rohr angreifen, dass der Hals einer Flasche geformt wird. Der in den Kanälen 6 herrschende Unterdruck bewirkt, dass sich das Rohr an die Innenwand einer Form anlegt, so dass der Körper der Flasche durch eine Ausdehnung des Innenraums des betreffenden Rohrabschnitts die gewünschte Form annimmt.
Damit die Erzeugung eines Unterdrucks innerhalb der Flasche und des ihr benachbarten Rohrabschnitts verhindert wird, wobei sich die Länge des Rohrabschnitts während des Strangpressens und der entsprechenden Abwärtsbewegung der Form allmählich vergrössert, wird atmosphärische Luft oder ein anderes Gas unter atmosphärischem Drudk, das gegebenenfalls steril ist, über die Leitung 15 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 m die Flasche zu füllen. Wenn die Form bei der Stel- lung A geschlossen worden ist, erstreckt sich das Füllrohr nahezu bis zum Boden der zu füllenden Flasche.
Bewegt sich die Form nach unten, wird die Flüssigkeit mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt, dass der Flüssigkeitsspiegel annähernd in der Nähe des unteren Endes des Füllrohrs verbleibt, so dass ein Verspritzen der Flüssigkeit sowie eine Schaumbildung vermieden wird. Hat die Form die Stellung B erreicht, ist der Füllvorgang beendet, und auch die Abkühlung und Erstarrung des Flaschen ! körpers 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 Abtrenn- und Schweisseinrichtung 17 benutzen.
Gleichzeitig kann die so geformte Flasche von der nächsten Flasche getrennt werden, und zwar entweder durch die nächste Form oder mit Hilfe eines gesonderten Schneidorgans. Nunmehr befindet sich die betreffende Form in der Stellung D, in der sie geöffnet wird, so dass die 3Flasche mit Hilfe eines Förderbandes 10 abgeführt werden kann.
Wird die- Flüssigkeit im sterilisierten Zustand zugeführt, und wird das über die Leitung 15 zugeführte Gas ebenfalls sterilisiert, ist der Inhalt der geformten Flasche völlig steril, denn wegen der hohen Temperatur des stranggepressten Rohrs, die z. B. 150 bis 2500 C beträgt, ist auch das Rohr selbst steril. Diese Sterilität ist dann von erheblicher Bedeutung, wenn Getränke z. B. Milch oder 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 anderen Gründen eine besondere gasförmige Atmosphäre für die Flüssigkeit erwünscht ist, so ergeben sich hieraus keinerlei Schwierigkeiten, denn man kann die Leitung 15 dazu benutzen, anstelle 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 Rohrs 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 Hindurchleiten 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.