CN101842217B - 一种薄壁式容器的制造方法以及对该容器的加压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造薄壁式容器的方法，其特征在于使用一个材料重量/壁面面积的比率来改变预制品的外形，比率在150g/m2至250g/m2之间。

Description

一种薄壁式容器的制造方法以及对该容器的加压方法
技术领域
本发明涉及一种薄壁式容器的制造方法以及对该装满的容器进行加压的方法。
背景技术
在农副业方面，尤其是饮料产业方面，存在一个特殊的问题，即薄壁式容器的大容积问题。
WO-03/033361，EP-1468930和EP-1527999的专利申请已经介绍了这类薄壁式容器。
这些容器的诱人之处在于小巧，容积小于2升，因为超过这个容积，按照这些专利说明完成的产品就相当沉重，原因是材料的量与容器容积的参数有关。
包装面积的增大与上述包装体积的增加不成比例。因此容积大于2升时，完全可以减少包装重量的同时确保按规定封存后有一个良好的机械强度。
此外，如下详述，这类容器的压力不足，对内部容积有加压的需求。
而且，出于人们容易理解的经济原因，目的就是要减少生产这类薄壁式容器所需材料的量，这样既能削减生产费用，又能降低再生产经费，这是原有技术不可能做到的，因为容积增大，尤其超过2升时，材料的重量以惊人的方式增大，因为它与容积，即一个立方系数相关。
这类容器是一次性的，并且避免使用上的不必要的复杂性，这使得人们对薄壁式容器的兴趣日益增强，但是生产方式是相同的，生产范畴从数公分的小容器到十升至数十升的大容积容器，同时要避免过多地增加材料的重量。除了降低材料量的问题，还需提及另一个问题，即材料的刚性问题，它随着材料量成比例地降低。
对于依照本发明的方法制造的这些容器，随着材料量的减少，这样获取的容器刚性就不足。
这种刚性不足不能使容器在开启之前有完美的接合，尤其这种刚性的不足很难、甚至不可能将装满的容器叠加在一起，尤其当它们已经被放在货盘上，且货盘相互之间被堆垛在一起时。
另外，这样的薄壁式容器的刚性还存在另一个问题，由于这些容器被限定在环境温度下使用，当这些容器被置放在低温的环境中时，会产生一种塌陷现象，从而引起容器的变形及接合中不良的状态。
一般来说，薄壁式容器是在低温条件下灌装无气液体，诸如矿泉水、油料、水果汁，奶汁。
然而，为了满足刚性的需求，要按照预定的方式对这些薄壁式容器内部加压，主要采用被称作液态氮滴液的方法，这个方法已经广泛地应用在工业生产上了，或者采用任何其他类似的方法进行加压。
仅以使用液态氮滴液的方法为例，这种方法就是在堵塞容器之前，立即在装满了选定好的液体的容器顶部空间里滴入一滴液态氮。
该滴液态氮在堵塞之后立即转换成气态。顶部空间体积的增大导致了容器内部压力的上升，也就强化了该容器的刚性。
这种压力的改善仍然相当微弱，在十分之一巴左右。
而且，这种利用液态氮滴液的方法还存在一定的问题。
首先，很难确定引入的体积大小，但是最终压力取决于引入量、工作条件及堵塞的时间。
其次，该液态氮滴液的注入件应该并入工作链内，因此，它们应该适配。当规定调节工作在无菌环境中进行时，这种适配就是一项很重要的限制条件：需要清洗、消毒和维护工序。
一个外加的工作台带来一个额外的故障源，会使工作链停止工作。工作链在无菌环境情况下，对该链的干预工作更困难，因为需要把整个系统置于无菌调节的条件下进行恢复工作，干预工作既困难又费时。
另外，人们发现液态氮在极低的负值温度时滴入常温的液体中，氮液滴的坠落会在容器的边缘上规律性的生成喷溅物。
容器内液体的喷溅物，诸如矿泉水、水果汁、油料的喷溅物在封存调节后的存贮期内有可能变质，即在产品尚未商业化，也就是未消费之前，可能会导致发霉，这是令人不满意的地方。
制造薄壁式容器经常使用的材料是PET，即聚乙烯对苯二甲酸盐，它们以其透明、重量轻和有多种可能的结构形式而著称。同样，PET对封装的液体有良好的存储性。
发明内容
本发明推荐一种薄壁式容器的制造方法以及对上述薄壁式容器内部加压的方法，该容器低温灌装一种无气液体，以期在开启容器前改善上述容器的刚性，这种方法克服了前面所述的各种问题。
根据本发明，一种用于灌装无气液体的具有一个材料重量/壁面面积的比率在150g/m2至250g/m2之间的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：包括如下连续步骤：
-容器的获得；
-用所述无气液体低温灌装入生成有剩余应力的薄壁式容器；
-灌装后堵上容器；并且
-加热薄壁式容器，而不升高液体温度，使其达到所述剩余应力的释放温度点，从而在所述容器的内部生成压力。
这个被称作对壁面加热的最后工序旨在仅仅加热薄壁式壁面的厚度。这样提供的热量引起了应力的释放，这些应力在容器制造中因形状改变后的突然冷却而被固定下来了。
根据本发明的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：在加热后所述容器具有低于1巴的内压力。
薄壁式容器的加压方法在于生产上述薄壁式容器时采用的材料重量/壁面面积的比率在150g/m2至250g/m2之间，甚至在150g/m2至200g/m2之间。
颈管包装的重量不计算在此比率中，颈管包装由制造上述包装的过程中不会产生任何变形的材料来形成。
在目前情况下，薄壁式容器的加压采用已知的对预制产品进行纵向和径向的吹制方法。
由PET制造的该容器有所需的和精心设计的容积。
另一方面，它还保留着制造剩余应力。实际上，在使用PET材料的情况下，尤其预制品一旦被吹制后，容器会在模具中迅速降温。降温会使获得的外形以及与形状变化相关的应力固定下来。
在吹制过程中，应力实际上作用在纵向和径向的两个方向，因此将这种方式加压的容器称为PET双向容器。
由于容器的凝固温度低于玻璃化转变温度，这样确保容器保持有良好的外形。
具体实施方式
对于一个用PET吹制的容器来说，剩余应力是双向的。因此，容器有恢复起始形状，也就是预制品形状的趋势。
由于有这种缩小容积的趋势，容器的内部被增压而液体不可压缩，那么顶部空间自行压缩，直至壁面施加的压力与内部压力达到平衡为止。
这样生成的内部压力低于一巴，但是这个压力已经完全足够大大改善已经灌装且封堵了的容器在第一次开封前的刚性。
这种加热可以通过在一个短时间内对容器的四周喷射热空气的方法来实现。这样能够达到材料中的应力得以释放的温度点，该温度点众人所知，也被称作玻璃化转变温度点。
在极短的时间内提供的热能必定相当大。
这样，导热差的PET材料吸收热空气带来的卡路里，引起应力的快速释放，避免了卡路里向液体的传输，或者至少使传输的热量完全可以忽略不计。
事实上，在对灌装的液态物质进行加热且温度上升的情况下，众所周知，冷却时会引起顶端空间体积的减小，反映为瓶内出现塌陷现象。事实上，内部压力降低时容器的容积被固定，因为应力的释放随着温度降到低于玻璃化转变温度点时同样被固定。
根据本发明方法的内部加压也可以补偿微弱的、但是可能存在的压力降低，这种降低与部分液体的损耗有关，原因是壁面的渗透性，因为它们非常薄。
容器内部的加压还可以在开封之前补偿封装时调节的温度与存贮温度之间温度降低所造成的塌陷。
因而，本方法非常利于工业化应用，且成本有限，故障风险非常低，可再生性完全令人满意，因为是自动调节的。
尤其是，在无菌工作链之外进行由热量实施的强化处理工序，即容器已经封堵上，并通过无菌方式完成了规定的封存调节，取消了在无菌环境内的一项操作，这是一个极大的好处。
这种方式制造的薄壁式容器，其壁面厚度具有的材料重量/面积之比在150g/m2至250g/m2之间，特别的在150g/m2至200g/m2之间。由于它们刚性大大增强，它们可以承受较大的负荷，尤其是这样的容器可以被放在货盘上，且货盘本身可以码垛存放。
值得注意的是，从卫生角度来看，瓶装液体存放期间的质量保证无可争议，因为加热操作是在无菌环境装瓶工作链之外进行的，并且实施在一个密闭的容器上。当涉及到无菌环境的工作链时，就能体会到这种外部操作的好处了。
甚至还消除了一个可能的污染源，因为已经把对容器内部加压的工作台撤出了无菌工作区域。
一种最佳的加热实施方式已经阐明，就是利用热空气，同样还可以采用任何其他可以快速升高壁面温度，而不明显影响灌装液体温度的加热方式，例如红外线加热。
相关的制造材料同样是PET，因为它是目前使用最多的材料。但是任何适合制作容器的，并能从形状变形中生成剩余应力的材料都是与本发明相关的材料。

Claims (8)

1.一种用于灌装无气液体的具有一个材料重量/壁面面积的比率在150g/m2至250g/m2之间的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：包括如下连续步骤：
-容器的获得；
-用所述无气液体低温灌装入生成有剩余应力的薄壁式容器；
-灌装后堵上容器；并且
-加热薄壁式容器，而不升高液体温度，使其达到所述剩余应力的释放温度点，从而在所述容器的内部生成压力。
2.根据权利要求1所述的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：在加热后所述容器具有低于1巴的内压力。
3.根据权利要求1所述的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：使用一个材料重量/壁面面积的比率来改变预制品的外形，比率在150g/m2至200g/m2之间。
4.根据权利要求1所述的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：预制品的形状改变由吹制来实施。
5.根据权利要求2所述的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：预制品的形状改变由吹制来实施。
6.根据权利要求4所述的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：从纵向和径向两个方向实施吹制，以便获得一个双向容器。
7.根据权利要求5所述的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：从纵向和径向两个方向实施吹制，以便获得一个双向容器。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的薄壁式容器的加压方法，其特征在于：制造材料使用聚乙烯对苯二甲酸盐。
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