CN101460389A - 塑料容器生产设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及容器例如瓶子的生产设备及方法，采用该设备及方法可生产出各种不同类型的瓶子。根据瓶子的不同类型，本发明可采用不同处理方法。若要生产用于盛装碳酸饮料的瓶子，则需要采用冷却操作。若要生产用于盛装非碳酸饮料的瓶子，则需要执行杀菌操作。
Description
技术领域
本发明涉及如权利要求1前叙部分所述的设备以及权利要求16前叙部分所述的方法。
背景技术
用于生产塑料容器的设备通常是药品及食品领域所采用的机器设备。这些机器设备以及方法主要用来生产容器以及对容器进行预处理，比如，瓶子、罐子、袋子或者小瓶。塑料制成的容器，尤其是聚酯制成的容器通常会经过生产、处理、填充以及封闭。
这些用于生产、处理以及填充容器的机器设备为本领域技术人员所熟知。例如，WO2006003304A1公开了一种用于生产以及填充聚酯瓶的机器设备，其中，容器在生产和填充过程之间通过对其底部的冷却操作而进行处理。EP1572540B1公开了一种对容器进行杀菌的设备及方法，其中，所述杀菌操作依赖于特定的环境条件。
这些用于对容器杀菌的机器设备通常都具有复杂的结构，因而势必会造成这些机器对于生产的容器来说不够灵活。因此，虽然对于容器生产机器例如拉伸吹塑机来说，很容易根据生产容器的不同规格来进行适当调整，但是处理单元却很难根据不同容器要求进行灵活调整。现有技术的缺点之一就在于，对于盛装不同的食品的容器需要不同的装置，比如，盛装碳酸饮料所需的瓶子以及盛装非碳酸饮料的瓶子，随之而来的将会是成本及复杂性的显著升高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种容器生产方法和设备，从而可以简单且灵活的方式生产出具有不同要求的各种容器。
本发明用于达到上述目的的设备具有如权利要求1所述的技术特征，用于达到上述目的的方法具有如权利要求16所述的特征。
用于生产塑料容器的设备优选为一种用于生产、处理以及填充容器的装置。所述容器优选用塑料制成，尤其是聚酯材料(PET)。这些容器通常通过预先制作好的塑料预制件进行制作，并经过第一步的加热操作以及随后第二步的吹塑过程特别是拉伸吹塑，才能形成所需要的容器。容器处理站优选为将容器从容器生产设备传送至填充设备的机器。上述对于容器的传送通常可以采用多种方式进行，例如，通过传送带或者传送链将容器底部或者容器体和/或容器颈部夹持住来进行传送。根据本发明一个优选实施例，容器是通过容器处理站的星形轮进行传送的。该星形轮可在各个点夹持住容器；将容器置于支撑环内进行传送或夹持是优选的实施方式。这种方式的优点在于，容器在处理站上以均匀间距进行传送，这会使得上游设备及下游设备能够同步驱动。此种装置运行的最优模式是采用模块模式。
容器处理站优选地包括多个处理单元，在每个处理单元中都可以进行处理操作。这些处理单元通过控制系统有选择地进行激活或者不激活。各个处理单元的激活与非激活操作是依据待生产容器的功能而发生的。例如，如果要生产用于盛装碳酸饮料的容器，那么这些容器在某些特性方面的要求就会与用于盛装非碳酸饮料的容器有所不同。为了为这些容器设定特别的机械和/或光学特性，则在吹塑机内生产出来之后需要对这些容器进行不同的处理。处理的不同可能包括，在容器生产结束之后对容器底部进行快速冷却。
优选地，容器处理站包括各种类型的处理单元，比如，冷却和/或加热和/或杀菌和/或清洁和/或装饰单元。为保证生产的灵活性，还可包括其他单元。所述装饰单元可以是，比如，贴签单元。在杀菌单元中，处理操作通常是采用用液态或气态的杀菌媒质来进行。
根据本发明一个优选实施例，由于可以对生产出的容器进行杀菌，因此，所述容器处理站的至少一部分最好能够形成一个与周围环境封闭的腔室。优选地，整个容器处理站可设计为一个清洁室。
所述处理站可具有各种形式。例如，既可以是各处理单元保持静止而容器在传送过程中移经这些单元，也可以是上述处理单元移经所述处理站并且至少在容器的部分移动过程中同容器有着大致一样的路径。此外，上述处理单元的布局能够使得在处理站内部形成多个封闭的处理腔，并且在所述处理腔内进行各种处理操作。例如，可以在容器处理站和/或处理单元壁上设置多个用于喷洒杀菌媒质的喷嘴，这些喷嘴覆盖了一定区域并因而能在容器传送过程中对特定位置的容器进行喷洒。然而，还可以形成较小的封闭单元，即是说，形成处理管道。这些处理管道完全或者部分同外界隔离开，即，与容器处理站相隔离。
在待处理容器仅仅在一端具有开口的情况下，星形轮自身还可用作处理站。本发明一优选实施例中，在传送星形轮内的待传送及待处理容器的嘴部上方可设置至少一个喷嘴，该喷嘴可将处理媒质引入容器内。通过该喷嘴可将过氧化氢或者过乙酸等杀菌液引入到容器内。这些设置在容器嘴部上方的喷嘴优选设计成可以在相应传送星形轮的区域内以固定分配给容器的方式进行转动。优选地，所述喷嘴高度可调以使得这些喷嘴或其至少一部分能够在处理媒质的引入过程中至少部分地伸入容器内。这种设置方式的优点在于可以精确地计量出用于处理的媒质用量以及进行处理的位置。
优选地，所述设备的每个处理单元都设有一个固定的分配器，该分配器可设置在容器处理站外壳的内部或外部。所述分配器一端与处理媒质供给装置相连，另一端与处理单元相连。由于所述分配器优选包括固定部分和转动部分，所以可以直接与固定的处理媒质供给装置及转动的传送星形轮相连接。在分配器内还设有至少一个汽化器以用于将杀菌液或清洁剂进行汽化。
本发明所述的生产塑料容器的方法至少包括如下步骤：容器生产、中间处理以及容器填充，其中，所述中间处理步骤发生在生产过程以及填充过程之间。根据本发明的进一步实施例，对容器的杀菌操作发生在至少一个处理单元中，其中包含外部和/或内部处理操作。容器的内部处理操作优选地是通过将杀菌液直接从容器嘴引入到容器内来实现的，因为这样可以使得消耗掉的杀菌媒质尽可能的少并且尽可能的有针对性。杀菌液从喷嘴滴进容器内与喷洒杀菌媒质是一样可以的。此外，同样可对容器进行外部处理，其中至少设有一个专用的杀菌管道。采用杀菌管道的好处在于，待杀菌容器周围的空间区域将可以足够小以便尽可能地使杀菌媒质的消耗达到最小化。
所述杀菌或清洁操作可使用液态和/或气态和/或蒸汽形式的杀菌媒质进行，其中，优选使用过氧化氢。这样做的好处在于可以在最短的杀菌时间内达到最好的杀菌效果。如果使用液态过氧化氢，那么优选设有汽化器，这样可使得杀菌媒质能够以蒸汽形式引入到容器内。杀菌操作优选在处理过程中容器还存在有少量余热的时间点上进行。该余热能够在使用气态杀菌媒质并且无需将杀菌媒质进行浓缩的情况下实现干杀菌。由于干杀菌操作能够有利于将杀菌媒质残留物移除，因此上述余热对于杀菌来说是很有好处的。此外，同样可采用其他种类的杀菌媒质。
为了能够充分利用容器处理站内杀菌媒质的“非浓缩”特性，需要在至少一个处理和/或传送星形轮上对容器壁进行有目的的冷却或加热以保证温度相等。因此，可以向容器内或容器外壁喷吹相对较热或较冷的空气，从而实现温度分布的均匀化。
除了杀菌，还可利用本发明所述方法和设备对容器进行清洁和/或消毒。可利用无菌液体对容器外壁进行清洁和/或消毒。
根据本发明进一步实施例，容器在容器处理站内的传送是通过星形轮实现的，其中，中间处理操作优选地发生在传送过程中。优选地，在容器处理站内至少设置有两种不同类型的传送星形轮，即处理星形轮和传送星形轮。所述传送星形轮可具有相同或不同的直径。优选地，所述处理星形轮直径大于传送星形轮，并且主要的处理操作都发生在所述处理星形轮内。优选地，对容器内部的杀菌操作发生在处理星形轮内，而对容器外壁的杀菌操作则是发生在传送星形轮内的。对容器的冷却操作优选地发生在传送星形轮内，也可以发生在处理星形轮内。
具有不同特性特别是不同机械特性的容器可采用本发明所述方法进行生产。比如，可以生产出用于盛装碳酸饮料或非碳酸饮料的容器。根据这些物质不同的组成以及对容器产生的效果和敏感度，需要不同的容器和/或成品生产过程中的不同处理操作。例如，对于碳酸饮料而言，则需要使用具有稳固底部的容器进行盛装，因为否则的话，容器底部会向外弯曲并且容器很难直立。对于这样的稳固容器，最好能够在容器生产之后尽快对容器底部进行冷却。冷却操作能够在合适的时间点“凝固”分子结构，从而增强稳定性。
上述稳固的容器对于盛装非碳酸饮料来说是不需要的，对于这种容器来说，需要尽可能地减少待填充的容器内的细菌，以延长存放时间。因此，填充的饮料需要是高洁度或者某些情况下的无菌/低菌的。因此，当根据本发明进行非碳酸饮料的包装时，通常只有用于清洁和/或杀菌的处理单元被激活。其他单元仍旧处于非激活状态，只需进行传送而无需进行处理。
附图说明
下面将结合附图对本发明所述设备及方法作进一步说明，附图中：
图1是用于生产塑料容器的设备的平面图；
图2是容器处理站的平面示意图；
图3是一处理单元的截面图；
图4是另一处理单元的截面图；
图5是容器处理站的立体图。
具体实施方式
图1示出了容器生产设备1，包括预制件分选及供给装置23、加热炉22以及拉伸吹塑机24。预制件从存储设备(图中未示出)送入预制件分选设备23中并且通过供给系统传送至加热炉22，在加热炉22处，所述预制件会被加热至一定温度。加热炉22可以是红外加热炉或者微波炉。加热过的预制件从加热炉22出来之后通过入口星形轮25传递到吹塑轮27。所述吹塑轮上设有多个吹塑模具(图中未示出)，预制件正是在这些吹塑模具内通过压缩空气进行吹塑。经过吹塑成型的瓶子随后被出口星形轮26捡取并传递给传递星形轮10a，该传递星形轮10a用作出口星形轮26以及容器处理站2中第一个传送星形轮10之间的传送衔接装置。例如，该传递星形轮10a可用作使瓶子内部具有不同温度的各区域达到大致均匀的表面温度的温度均衡星形轮。因此，温度被控制在一定温度的无菌空气将会通过转动喷嘴经瓶口喷向容器底部，从而将热量从温度较高处传递至温度较低处。
出口星形轮26以及随后的星形轮，例如，传递星形轮10a、传送星形轮10以及处理星形轮9，都是对瓶子的嘴部进行夹持。对所述经吹塑的瓶子通过其嘴部夹持而进行的封闭传送至少在从出口星形轮26到容器处理站2的过程能够得以实现。在容器处理站2内，容器50通过对其嘴部的夹持在处理单元间进行悬空传送。从容器处理站2的出口出来的经过处理的容器50随后被传递到容器填充装置3中进行填充操作。在填充过程之后，容器会在密封设备28中进行密封操作，其中，密闭消毒设备29将会向密封设备28供给清洁的、经消毒的或者无菌的密闭罩。所述密闭消毒设备29是一个通过过氧化氢对密闭罩进行消毒的组件，其中同样可以采用其他消毒方法，例如，液态过乙酸也。
在容器密封之后，所述容器将会被传递到容器前进传送设备30处，该设备可包括传送带或颈部夹持系统。
图2是容器处理站2的平面示意图，该容器处理站2通过传递星形轮10a与容器生产设备1相连接。
整个容器处理站2设置在外壳20中，这样可以使得容器处理站2内的空气能够与大体上与外界空气保持隔离，从而能够在容器处理站2内建立预设环境。
安置在气闸21内的传递星形轮10a位于容器处理站2传送方向的上游区域，以便于将生产出来的容器从容器生产设备1传送到容器处理站2处。
容器处理站2本身包含有多个传输星形轮8，其中的四个星形轮设计用作处理星形轮9、9’、9”、9”’，另外四个用作传送星形轮10、10’、10”、10”’。容器50在容器处理站2内的处理过程中会经过所有的传送星形轮8，即使对容器的处理只是在某个处理或传送星形轮9、10上进行。在容器处理站2的末端，容器50会通过入口星形轮25’传递到容器填充设备3处。
图3是处理星形轮9的截面示意图。处理星形轮9包括中央星形轮柱体33，该柱体33固定在承载板32上。承载板32构成了容器处理站2的底框的一部分，并且位于外部大气环境中，也即是说，并非位于处理区域中。如图所示，从底部向上看，处理区域的界限从台面31和31’开始。所述台面31与31’之间具有一定角度，从而使得朝容器处理站2的外边沿具有一个向下的梯度，这样有利于将任何残留液体或污垢更好地移走。星形轮柱体33具有横向支撑件34，该横向支撑件34可以沿图中旋转B方向移动。横向支撑件34的一端连接有颈部夹持件18，用于夹持住容器50的嘴部区域的支撑环下方或上方。
在台面31和31’上设有凸轮支柱35，在该凸轮支柱35的上端还设有两个控制凸轮16、16’。在上控制凸轮16’和下控制凸轮16之间还设有控制滚轮36，该控制滚轮与喷嘴支架37相连。在每种情况下，带有颈部夹持件18的横向支撑件34相对于转动位置即带控制滚轮36的喷嘴支架37以及旋转喷嘴11是固定设置的。旋转喷嘴11相对于容器50进行的高度调整是依赖于控制凸轮16、16’以及控制滚轮36来实现的。
旋转喷嘴11设计成钟罩型以使其直径大于待处理容器50的口径。因此，旋转喷嘴可设置在容器50的嘴部之上。在旋转喷嘴11上还设有应用管38，该应用管38用于将杀菌媒质(比如，无菌空气、过氧化氢)引入到容器50内，并且这些应用管设置在容器顶部并通过连接线路19与分配器12相连。当处理媒质通过应用管38引入到容器50内部时，首先会在容器内填充满该处理媒质。当处理媒质的注入量超过了容器50的容积之后，容器50将会借助于钟罩型的旋转喷嘴11溢出多余的处理媒质，因而同时开始外部消毒/清洁操作。
分配器12构成了星形轮柱体33与容器处理站2的外壳22之间的连接件。分配器12具有一个固定部分15以及一个转动部分17。处理媒质通过固定部分15引入到容器处理站2内。如前所述，转动部分17通过柔性连接线路19与旋转喷嘴11相连，从而处理媒质能够从分配器12通过连接线路19和旋转喷嘴11进入到容器50内。
图4是容器处理站2中另一处理单元即杀菌单元的示意图，其中特别是在传送星形轮10’的部分外周上设置有杀菌管道14，以使得容器50在沿传送星形轮10’传送的过程中至少部分地处在可与周围封闭的环境中。传送星形轮10’上同样设有带横向支撑件34的星形轮柱体33以及安装在横向支撑件34末端的颈部夹持器18。所述颈部夹持器18将容器50嘴部位于支撑环下方或上方的区域夹持住。杀菌管道14具有竖直侧壁39以及底壁40和顶壁41。底壁40设计成V字型，以使得从侧壁39到底壁40的中央会存在一个向下的梯度。侧壁39和底壁40包围成了一个中间区域42，处理媒质正处于该中间区域中。处理媒质可通过开口52从中间区域42流入杀菌管道14内部，容器50正位于该处。采用此种方式可以保证容器50的整个表面进行均匀的处理操作。优选地，通过所述杀菌管道14对容器50的外部进行杀菌/消毒/清洁。杀菌管道14的处理媒质可以是例如过氧化氢。
图5是容器处理站2的立体图，如图所示，容器50被从图中右半部传送至左半部。容器50再次通过容器生产设备1(图中未示出)以及传递星形轮10a经过气阀21传送至容器处理站20处。每个处理星形轮9、9’、9”、9”’以及传送星形轮10’都分配有媒质供给装置。例如，媒质供给装置101分配给处理星形轮9以及其分配器12。媒质供给装置102分配给传送星形轮10’，而媒质供给装置103则分配给处理星形轮9’，类似地，媒质供给装置104分配给处理星形轮9”，媒质供给装置105分配给处理星形轮9”’。媒质供给装置101、102、103以及104内部都具有汽化室13。媒质供给装置101～105均通向分派给传送星形轮8的分配器12。
媒质供给装置101、102以及103还具有额外的连接线路106，过氧化氢可通过该连接线路进入到相应汽化室13内。经过媒质供给装置101～103，无菌空气可通过将阀门107打开来与过氧化氢进行混合，以便能够提供一种气态的与空气混合的无菌处理媒质。如果上述阀门未打开，则仅仅会发生无菌空气的处理操作。
容器处理站2的设计方式能够保证在处理星形轮9、9’以及传递星形轮10’上可以采用过氧化氢进行杀菌操作，并且在处理星形轮9”和9”’上可以采用无菌空气进行漂清操作。在传送星形轮10上，可通过氮喷嘴112将液氮引入到容器50内来实现冷却操作。在传送星形轮10上优选地设置有双头喷嘴，该双头喷嘴能够交替地或同时向两个容器50内填充液氮。因此，无论是交替还是同时填充，每次仅有两个容器由氮喷嘴112填充液氮。
杀菌及冷却处理通常交替进行。如果容器在生产之后便在传递星形轮10上通过液氮进行冷却，那么，在处理星形轮9及9’的处理操作将仅仅采用无菌空气进行而无需再使用过氧化氢。因此，虽然对容器50利用无菌空气进行了漂清操作，但无需再用过氧化氢进行杀菌处理。相反，当容器50在处理星形轮9和9’上采用过氧化氢进行了杀菌之后，在传送星形轮10上便无需再利用液氮进行冷却处理。处理星形轮9”’仅仅具有一个空气供给装置110，因此在各种不同的处理方法中，在该星形轮上都仅仅是发生利用空气进行的漂清操作。根据处理方法的不同，其他的处理星形轮9、9’以及9”可用于杀菌或者仅仅用于漂清，这取决于需要达到什么样的处理目的。
过氧化氢供给设备安置在基座111上。这样做的好处在于，能够便于过氧化氢供给周边区域的修复与维护。
Claims (28)
1、一种塑料容器尤其聚酯容器的生产设备，其中所述设备包括至少一个容器生产机器(1)、容器处理站(2)以及容器填充机器(3)，其中，所述容器生产机器(1)的出口端与所述容器处理站(2)的进口端活动连接，并且所述容器处理站(2)的出口端与所述容器填充机器(3)的进口端活动连接，且其中，所述容器处理站(2)进一步包括多个处理单元(4、5、6、7)，其特征在于，至少两个处理单元(4、5、6、7)是用于处理不同类型的容器的，其中，根据容器的类型可执行不同的处理。
2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理单元(4、5、6、7)包括冷却单元(4)和/或杀菌单元(5、7)和/或装饰单元(6)。
3、根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述处理单元(4、5、6、7)至少部分位于与外界隔离的腔室内。
4、根据权利要求1～3中至少一项所述的设备，其特征在于，所述容器处理站(2)形成与外界隔离的腔室。
5、根据权利要求1～4中至少一项所述的设备，其特征在于，所述容器处理站(2)包括多个传送星形轮。
6、根据权利要求1～5中至少一项所述的设备，其特征在于，所述容器处理站(2)包括多个处理星形轮9以及多个通过对容器嘴进行夹持来对容器进行安全传送的传送星形轮(10)。
7、根据权利要求1～6中至少一项所述的设备，其特征在于，所述处理星形轮(9)配备有可随其旋转的喷嘴(11)，所述喷嘴(11)将处理媒质引入到容器内。
8、根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述处理星形轮(9)和/或喷嘴(11)高度可调，因此，二者之间的相对间距是可变化的。
9、根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，所述喷嘴(11)连接至分配器(12)，所述分配器(12)具有固定部分和转动部分，其中，所述分配器(12)的固定部分连接至汽化器(13)。
10、根据权利要求1～9中至少一项所述的设备，其特征在于，所述容器处理站(2)包括至少一个用于对容器进行内部和/或外部处理的冷却单元(4)。
11、根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述冷却单元(4)采用液氮进行冷却处理。
12、根据权利要求10到11所述的设备，其特征在于，所述容器处理站(2)设有至少两个冷却单元(4)。
13、根据权利要求1～12中至少一项所述的设备，其特征在于，所述容器处理站(2)具有冷却管(14)用作进一步冷却单元(4)。
14、根据权利要求1～13中至少一项所述的设备，其特征在于，在所述机器的入口端及出口端均设有气闸。
15、根据权利要求1～14中至少一项所述的设备，其特征在于，所述容器生产机器(1)、容器处理站(2)以及容器填充机器(3)同步驱动。
16、一种塑料容器尤其是聚酯容器的生产方法，包括如下步骤：容器生产、中间处理以及容器填充，其中，所述生产过程发生在容器生产机器(1)中，中间处理过程发生在容器处理站(2)中，填充过程在容器填充机器(3)中完成；所述中间处理操作发生在生产和填充操作之间，并且包括不同的处理，例如容器杀菌、容器冷却或容器装饰，其特征在于，所述生产方法能够生产出具有不同机械特性的塑料容器，其中，所述容器处理站(2)内进行的不同处理操作取决于不同的特性轮廓。
17、根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述容器处理站(2)内利用杀菌媒质对容器进行内部杀菌。
18、根据权利要求16到17所述的方法，其特征在于，在所述容器处理站(2)内利用杀菌媒质对容器外壁的至少部分区域进行杀菌操作。
19、根据权利要求17到18所述的方法，其特征在于，所述杀菌过程中采用液体和/或气态和/或蒸汽形式的杀菌媒质。
20、根据权利要求17～19中至少一项所述的方法，其特征在于，对容器内部进行的杀菌操作是采用蒸汽形式的过氧化氢进行的。
21、根据权利要求17～20中至少一项所述的方法，其特征在于，对所述容器外壁进行的清洁操作是采用无菌液体进行的。
22、根据权利要求16～21中至少一项所述的方法，其特征在于，容器在容器生产机器(1)和容器填充机器(3)之间通过容器处理站(2)中的传输星形轮(9、10)进行传送，其中，容器处理站(2)内对容器进行的中间处理是在容器的传送过程中进行的。
23、根据权利要求16～22中至少一项所述的方法，其特征在于，对容器内部的杀菌操作在处理星形轮(9)上完成，并且对容器外壁的杀菌操作是在传送星形轮(10)上完成的。
24、根据权利要求16～23中至少一项所述的方法，其特征在于，所述容器在容器处理站(2)内的传送过程中是通过至少两个处理星形轮(9)以及至少一个传送星形轮(10)进行夹持的。
25、根据权利要求16～24中至少一项所述的方法，其特征在于，所述容器处理站(2)包括至少四个处理星形轮(9)以及3个传送星形轮(10)，其中，利用过氧化氢的杀菌操作以及利用无菌空气的漂清操作发生在在所述处理星形轮(9)上，并且在传送星形轮(10)上不进行处理或进行对容器外壁的杀菌操作。
26、根据权利要求16～25中至少一项所述的方法，其特征在于，所述待处理的容器在进入容器处理站(2)时尚具有一定的余温，该余温能够利用汽态杀菌媒质实现即刻的干杀菌，而无需将汽态杀菌媒质进行压缩。
27、根据权利要求16～26中至少一项所述的方法，其特征在于，对容器底的冷却操作是通过引入液氮来实现的，其中，液氮的引入是在容器尚处在传递星形轮(10a)、传送星形轮(10)或者处理星形轮(9)的过程中进行的。
28、根据权利要求16～27中至少一项所述的方法，其特征在于，在容器处理站(2)内，当生产的容器是用于盛装碳酸饮料时，用于冷却的处理单元(4、5、6、7)处于激活状态，当生产的容器是用于盛装非碳酸饮料时，用于杀菌的处理单元被激活。
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