CN103313836A - 用于吹塑成型无菌容器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

所述方法和装置用于制造吹塑成型的并且至少区域地无菌的容器。由热塑性材料制成的预成形坯（1）首先被加热，并且然后以处于压力下的流体加载。将灭菌介质供给到该预成形坯（1）的区域中。以相对于一成型所述预成形坯（1）的吹塑站（3）的空间上的间隔来执行无菌化。将该预成形坯从所述无菌化的地点直到吹塑站至少沿传送路径的一部分沿一无菌通道传送。

Description

用于吹塑成型无菌容器的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于制造吹塑成型的、至少区域地无菌的容器的方法，其中，由热塑性材料制成的预成形坯首先被加热，并且然后被以处于压力下的流体加载，以及其中，将灭菌介质供给到所述预成形坯的区域中。

此外，本发明涉及一种用于制造至少区域地无菌的、吹塑成型的容器的装置，该装置具有一用于以灭菌介质加载一预成形坯的至少一部分的供给装置，以及该装置设有一用于调温所述预成形坯的加热段和一用于将所述预成形坯吹塑成型成所述容器的吹塑装置。

背景技术

无菌的、吹塑成型的容器的制造典型地这样进行：使得这些容器在其吹塑成型之后并且灌注之前在使用过氧化氢或者其他化学药剂的情况下被无菌化。同样已经知道的是，将在吹塑成型容器时作为初始产品使用的预成形坯、尤其这些预成形坯的内表面的区域进行无菌化。

在通过吹塑压力作用的容器成型的情况下，由热塑性材料制成的预成形坯、例如由PET（聚对苯二甲酸乙二酯）制成的预成形坯在一吹塑机内部被输送给不同的加工站。这类吹塑机典型地具有一加热装置以及一吹塑装置，在所述加热装置和吹塑装置的区域中，之前被调温的预成形坯通过双轴定向被膨胀成容器。该膨胀借助被导入到待膨胀的预成形坯中的压缩空气来进行。在预成形坯的这类膨胀的情况下的方法技术上的流程在DE-OS 43 40 291中阐明。

用于容器成型的吹塑站的基本结构在DE-OS 42 12 583中描述。用于调温预成形坯的可能性在DE-OS 23 52 926中阐明。

在用于吹塑成型的装置内部，预成形坯以及吹塑出的容器可以借助不同的操作装置传送。使用传送芯棒已证明是尤其适合的，预成形坯插套到所述传送芯棒上。但是，预成形坯也可以利用其他的承载装置进行操作。使用用于操作预成形坯的抓钳和使用为了保持而能插入到预成形坯的通入口区域中的展开芯棒同样属于可使用的设计。

在使用传递轮的情况下操作容器，例如在DE-OS 199 06 438中，在将该传递轮布置在一吹塑轮和一输出段之间的情况下被描述。

预成形坯的已经阐明的操作一方面在所谓的两级方法的情况下进行，其中，预成形坯首先以注塑法制造，随后被临时存放并且稍后才在其温度方面进行温度处理并且吹塑成一容器。另一方面，在所谓单级方法的情况下进行应用，其中，预成形坯直接在其注塑技术上的制造和充分固化之后被适当地调温并且随后被吹塑。

就所使用的吹塑站而言已知不同的实施方式。在吹塑站布置在旋转式传送轮上的情况下，常涉及模具承载体的呈书式的可打开性。但是也可能的是，使用相对于彼此可移动的或者其他方式引导的模具承载体。在位置固定的、尤其适用于接收用于容器成型的多个模腔的吹塑站中，典型地使用相对于彼此平行地布置的板作为模具承载体。

关于预成形坯的无菌化，由现有技术已知不同的方法和装置，然而这些方法和装置都具有方法特定的缺点，这些缺点阻碍预成形坯在同时高的物料通过率的情况下的可靠的无菌化。

在EP-A 1 086 019中例如描述了利用热的、气态的灭菌介质使热的预成形坯无菌化。使用前后相继布置的、分开的处理站，即，一第一加热模块、一无菌化模块以及一第二加热模块。在此情况下不利的是，预成形坯在无菌化过程期间的温度特性以及灭菌介质从加热装置内部的预成形坯中失控地流出。

在EP-A 1 986 245中描述了一种方法，其中，在所述加热装置之前将气态的灭菌介质导入到冷的预成形坯中并且在这里冷凝。这里，保证在预成形坯的整个内面上的完全的冷凝物形成是有问题的，因为流入的、热的灭菌介质提高了预成形坯的内壁温度。此外，这里灭菌介质也在其在加热装置的区域中蒸发之后在加热装置内部从预成形坯中失控地流出。

在EP-A 2 138 298中描述了一种装置，其中，预先考虑地既在所使用的吹塑模块之前也在所使用的吹塑模块之后布置有无菌化装置。由此造成非常大的机器结构方面的耗费。

在WO 2010/020530 A1中描述了将一无菌化装置布置在加热装置和吹塑模块之间。在该方法中，仅能够困难地预见灭菌介质到吹塑模块的区域中的载入量。此外，灭菌介质到环境中的流出量不可控并且不排除相应的污染。

在预成形坯的已进行无菌化和加热之后，将这些预成形坯输送给一吹塑装置并且在该处在使用无菌的吹塑空气的情况下成型成所述容器。根据已知的现有技术，为此将吹塑装置的整个区域实施为无菌空间。提供和维持这样空间上大的无菌空间要求非常高的设备技术上的耗费。此外，这种空间上伸展得很大的区域具有大量的潜在污染部位，从而使得仅能够极其困难地保证充分的无菌性。

发明内容

本发明的任务是，以如下方式改进开头提到的类型的方法，即，能够以简单的方式确保充分的无菌性。

该任务根据本发明通过如下方式解决：以相对于一成型所述预成形坯的吹塑站的一空间上的间隔执行所述无菌化；将该预成形坯从所述无菌化的地点直到所述吹塑站至少沿传送路径的一部分沿一无菌通道传送。

本发明的另外的任务是，设计一种开头提到的类型的装置，使得以少的耗费确保有效的无菌性。

该任务根据本发明通过如下方式来解决：以灭菌介质加载所述预成形坯的无菌化单元布置得具有相对于吹塑装置的一空间上的间隔；用于所述预成形坯从所述无菌化单元到所述吹塑装置的传送路径的至少一部分沿一无菌通道延伸。

通过由一无菌通道连接所述无菌化单元和所述吹塑装置，省去提供空间上经伸展的无菌空间的必要性。尤其不再要求，在典型地具有一旋转式吹塑轮的吹塑模块的区域中，将以油脂或者其他运行介质所污染的区域无菌地保持。更确切地说足够的是：将与预成形坯的或者吹塑出的容器的关键区域处于直接接触中的区域无菌化和无菌地保持。由此，一方面大大减少用于无菌化和维持无菌化的耗费，此外，显著降低污染的危险，因为无菌区域和环境区域之间的分界面的大小被最小化。

为了维持预成形坯的无菌性而提出，预成形坯在所述通道内部由无菌气体加载。

尤其考虑：无菌气体被朝向所述预成形坯的一通入口区段的方向导引。

细菌的进入通过如下方式被有效地防止，即，无菌气体的至少一部分在该通道的内部具有在该通道的纵向方向上的流动传播分量地流动。

用于将预成形坯插入到吹塑装置中的无菌的过渡区域通过如下方式来提供，即，无菌气体具有朝向所述吹塑装置的方向的传播分量地流动。

为了支持完成的容器的无菌操作而提出：吹塑成型的容器在从所述吹塑装置中取出之后至少区段地和至少区域地沿一无菌的通道传送。

尤其考虑：通过该无菌的通道连接所述吹塑装置与一灌注装置。

附图说明

在附图中示意性地示出本发明的实施例。附图示出：

图1用于从预成形坯制造容器的吹塑站的立体图，

图2穿过一吹塑模具的纵剖图，一预成形坯在该吹塑模具中伸展和膨胀，

图3用于直观示出一用于吹塑成型容器的装置的基本结构的草图，

图4具有增大的加热能力的、经修改的加热段，

图5吹塑机的加热模块的示意图，其中，在该加热模块的区域中布置有一无菌化装置，

图6使用无菌通道用于连接加热装置和吹塑轮以及连接吹塑轮和输出段的示意图，

图7用于直观示出沿着用于预成形坯的传送段供给无菌气体的示意图，

图8相对于图7变化的实施方式，

图9无菌传送区域的横截面，

图10根据图9中的剖切线X-X的纵剖面，

图11在瓶输出区域中供给无菌气体的横截面，和

图12根据图11中剖切线XII-XII的纵剖面。

具体实施方式

用于从预成形坯（1）成型成容器（2）的装置的原理上的结构在图1和图2中示出。

用于成型容器（2）的装置基本上包括一设有吹塑模具（4）的吹塑站（3），能够将一预成形坯（1）插入到该吹塑模具中。预成形坯（1）可以是由聚对苯二甲酸乙二酯制成的经注塑的部件。为了能够将预成形坯（1）插入到吹塑模具（4）中并且为了能够将完成的容器（2）取出，吹塑模具（4）由半模（5、6）和一底部件（7）组成，该底部件能够由一升降装置（8）定位。该预成形坯（1）可以由传送芯棒（9）保持在吹塑站（3）的区域中，该传送芯棒与预成形坯（1）共同地穿过该装置内部的多个处理站。也可能的是，预成形坯（1）例如通过钳子或者其他的操作器具直接插入到吹塑模具（4）中。

为了能够实现压缩空气导入，在传送芯棒（9）的下方布置有一接头活塞（10），该接头活塞将压缩空气供给给预成形坯（1）并且同时进行相对于传送芯棒（9）的密封。但是在一种变化的设计中，原则上也可考虑使用固定的压缩空气导入装置。

预成形坯（1）的伸展借助伸展杆（11）来进行，该伸展杆由汽缸（12）定位。但是原则上也可考虑通过曲线段（Kurvensegment）来执行伸展杆（11）的机械定位，该曲线段由分接滚轮（Abgriffrollen）加载。曲线段的应用尤其在多个吹塑站（3）布置在一旋转的吹塑轮上时才是适宜的。汽缸（12）的应用在设置有位置固定地布置的吹塑站（3）时是适宜的。

在图1中所示的实施方式中，以如下方式构造所述伸展系统，即，提供两个汽缸（12）的串联布置。伸展杆（11）首先在事实上的伸展过程之前被一主汽缸（13）移动直到预成形坯（1）的底部（14）的区域中。在事实上的伸展过程期间，主汽缸（13）与已移出的伸展杆共同地利用一承载主汽缸（13）的滑座（15）由一副汽缸（16）或者通过一曲线控制装置进行定位。尤其考虑将副汽缸（16）呈如下方式地以曲线控制的方式使用，即，由一引导滚轮（17）预先给定当前的伸展位置，该引导滚轮在执行伸展过程期间在一曲线轨道上沿着滑动。引导滚轮（17）被副汽缸（16）压向引导轨道。滑座（15）沿两个引导元件（18）滑动。

在布置在承载体（19、20）的区域中的半模（5、6）闭合之后，借助一锁定装置（40）进行承载体（19、20）相对于彼此的锁定。

为了与预成形坯（1）的通入区段（21）的不同形状适配，根据图2，在吹塑模具（4）的区域中设置使用分开的螺纹插入部（22）。

图2附加于吹塑后的容器（2），还虚线画出地示出预成形坯（1）并且示意性示出发展中的容器泡（23）。

图3示出吹塑机的基本结构，该吹塑机设有一加热段（24）以及一旋转的吹塑轮（25）。从一预成形坯输入装置（26）开始，由传递轮（27、28、29）将预成形坯（1）传送到加热段（24）的区域中。沿加热段（24）布置有加热辐射器（30）以及鼓风机（31），以便将预成形坯（1）进行调温。在充分地调温所述预成形坯（1）之后，将该预成形坯传递到吹塑轮（25）上，在该吹塑轮的区域中布置有吹塑站（3）。完成吹塑的容器（2）被另外的传递轮输送给一输出段（32）。

为了能够呈如下方式将一预成形坯（1）成型成一容器（2），即，该容器（2）具有确保充灌在该容器（2）内部的食物、尤其饮料的长期可使用性的材料特性，必须遵守在预成形坯（1）的加热和定向时的专门的方法步骤。此外，可以通过遵守专门的确定尺寸规则来实现有利的效果。

作为热塑性材料可以使用不同的塑料。可使用例如PET、PEN或者PP。

预成形坯（1）在定向过程期间的膨胀通过压缩空气输入来进行。压缩空气输入被分为预吹塑阶段和随后的主吹塑阶段，在所述预吹塑阶段中气体、例如压缩空气以低的压力水平供给，在所述主吹塑阶段中气体以较高的压力水平供给。在预吹塑阶段期间典型地使用具有在从10bar直到25bar的区间中的压力的压缩空气，并且在主吹塑阶段期间供给具有在从25bar直到40bar的区间中的压力的压缩空气。

由图3同样可识别出，在所示实施方式的情况下，加热段（24）由大量环绕的传送元件（33）构成，这些传送元件链式地彼此串联并且沿转向轮（34）导引。尤其要考虑通过该链式布置撑开一基本上矩形的基本轮廓。在所示的实施方式中，在加热段（24）的面朝传递轮（29）和一输入轮（35）的伸长部的区域中使用单个的、相对大地确定尺寸的转向轮（34），在相邻的转向装置的区域中使用两个比较小地确定尺寸的转向轮（36）。但是原理上也可考虑其他任意的引导装置。

为了能够实现传递轮（29）和输入轮（35）相对于彼此尽可能紧密的布置，所示布置证明是特别适宜的，因为在加热段（24）的相应伸长部的区域中定位有三个转向轮（34、36），更确切地说，分别将较小的转向轮（36）定位在相对加热段（24）的线性延伸的过渡部的区域中并且将较大的转向轮（34）定位在相对传递轮（29）和相对输入轮（35）的直接传递区域中。替代使用链式传送元件（33），例如也可以使用旋转式加热轮。

在容器（2）的完成的吹塑之后，这些容器由卸取轮（37）从吹塑站（3）的区域中引出，并且通过传递轮（28）和输出轮（38）向输出段（32）传送。

在图4中示出的、经修改的加热段（24）中，可以通过较大数目的加热辐射器（30）每时间单位地调温较大数量的预成形坯（1）。在这里，鼓风机（31）将冷空气导入到冷空气通道（39）的区域中，这些冷空气通道分别与所配属的加热辐射器（30）对置并且通过流出开口排出冷空气。通过流出方向的布置来实现用于冷空气的、基本横向于预成形坯（1）的传送方向的流动方向。冷空气通道（39）可以在与加热辐射器（30）相对置的表面的区域中提供针对加热射束的反射器，同样可行的是，通过排出的冷空气也实现加热辐射器（30）的冷却。

图5示例性并且强烈简化地示出与图3中的图示类似的、具有无菌化装置（41）在加热段（24）的区域中的附加布置的布置。附加地标明加热段（24）的传送元件（33）。

灭菌介质优选在气态状态下导入到预成形坯（1）中。尤其考虑高于100℃的灭菌介质温度。在执行灭菌过程时，预成形坯（1）优选在其待无菌化的内表面的区域中具有高于80℃的温度。关于灭菌介质尤其考虑使用过氧化氢。

图5直观示出在执行灭菌过程期间预成形坯（1）在加热段（24）区域中的布置。在此情况下，预成形坯（1）既由灭菌介质又由加热辐射器（30）加载。以灭菌介质加载预成形坯（1）优选在预成形坯（1）的内表面区域中进行，并且以加热射束的加载优选在外表面的区域中进行。在所示的实施例中，加热辐射器（30）沿预成形坯（1）穿过加热段（24）的传送方向在单侧布置。对置于加热辐射器（30）地定位反射器（42）。典型地将加热辐射器（30）布置在加热箱的区域中，其中，在加热辐射器（30）的背离预成形坯（1）的一侧上布置有由加热箱所保持的反射器。这些反射器优选具有反射型材。在加热辐射器（30）和预成形坯（1）之间可以定位一过滤盘，该过滤盘具有选频的特性。过滤盘例如可以由石英玻璃制成。

加热辐射器（30）优选产生在NIR范围中的加热射束。但是也能够使用红外辐射器、发光二极管或者用于微波能量或者高频能量的辐射装置。

必要时也可以将两个或者更多个以上列举的热源相组合。

根据典型的工艺条件，灭菌介质在无菌化的执行期间具有从100℃到130℃范围中的温度。在无菌化的执行期间，预成形坯（1）至少在其内表面的区域中具有从100℃到130℃的温度。典型的灭菌持续时间为大致0.1到0.5秒。作为灭菌介质优选使用与热空气混合的、经蒸发的过氧化氢。在此，过氧化氢浓度大致为15到35重量百分比。

图6示出类似于图3中的图示的示意图，然而更加示意性。这里，预成形坯（1）在加热段（24）的区域中加热并且由无菌化装置（41）被无菌化。加热段（24）至少在预成形坯（1）的在无菌化装置（41）和输入轮（35）之间的相应传送方向上实施为无菌区域。从无菌化装置（41）的端部或者加热段（24）的无菌区域的端部出发，一通道（43）朝向吹塑轮（25）延伸。通道（43）用于至少区段地以无菌气体以如下方式包围预成形坯（1），即，排除预成形坯（1）以沿传送路径的细菌污染。在吹塑轮（25）的区域中，将预成形坯（1）插入到吹塑站（3）中。这里，也负责预成形坯（1）的充分无菌的处理。

一旦预成形坯（1）在加热装置（24）的输入区域中由所配属的传送元件保持，尤其考虑，将一保持元件引入到预成形坯（1）的通入口区段中，该保持元件相对于环境密封预成形坯（1）的内腔并且由此保护免受被来自环境的细菌污染。相应的密封元件也可以构造为用于预成形坯（1）的传送元件。尤其考虑，使灭菌介质穿过密封元件引入到预成形坯（1）的内腔中。这优选为由过氧化氢和空气组成的混合物。在离开无菌化装置（41）之后，预成形坯（1）的内腔通过所述保持元件相对于环境保持密封并且保持免受污染。

在保持元件和预成形坯（1）分开之后，预成形坯（1）的内腔才对于来自环境空气的污染是可触及的。优选地，从保持元件和预成形坯（1）的该分开开始进行通道（43）的布置。

吹塑轮（25）的输出区域至少沿卸取轮（37）同样配备有一通道（44），该通道以如通道（43）那样的相同的方式提供充分大地确定尺寸的洁净空间，在这种情况下，通过该洁净空间至少区域地传送吹塑出的容器（2）。

图7以横截面图示示出预成形坯（1），沿通道（43）引导该预成形坯。通道（43）具有一用于无菌气体的供给开口（45）和多个流出开口（46）。在所示的实施例中，将流出开口（46）布置得相对于竖直方向倾斜。这导致从通道（43）流出的无菌气体在预成形坯（1）的传送方向（47）上的传播分量。由此来产生无菌气体朝向吹塑轮（25）的输入区域的流动，从而使得预成形坯（1）到吹塑站（3）中的插入在无菌环境中受支持。

无菌气体这样从通道（43）中流出：使得预成形坯（1）的至少通入口区段（21）定位在无菌气体内，从而使得防止细菌进入。

图8示出一种实施方式，其中，无菌气体基本上在竖直的方向上从通道（43）中流出。这里尤其考虑提供层流。由此，避免携带未灭菌的环境空气。

图9示出相对于图7中的实施方式改变的设计。这里使用一些附加的侧壁（48），这些侧壁在侧面限界通道（43）的围住通入口区段（21）的区域。由此来支持无菌气体的流动引导。根据一另外的、未图示示出的实施方式，通道（43）也在垂直方向上向下通过一壁部以如下方式限界，即，通入口区段（21）在该被限界的区域之内引导。由此，一方面再次支持无菌气体的引导，此外使无菌气体到预成形坯（1）的在支撑环（49）以下的区域中的流动减少。在此情况下，通道（43）的相应限界部例如朝向支撑环（49）的方向延伸或者终止于支撑环（49）的下方。

图10再次直观示出无菌气体在通道（43）内部的流动引导。

图11和12直观示出用于为吹制出的容器（2）提供一局部限界的无菌环境的通道（44）的设计。该通道（44）的设计基本上与通道（43）的设计相同。以如通道（43）那样的相同的方式，通道（44）可以可选地设有一个或者两个侧壁部（48）或者附加地也完全或者区段地在垂直方向上向下由壁部限界。

通道（44）优选从吹塑轮（25）出发地延伸直到用于以产品灌注容器（2）的灌注装置的区域中。由此，为容器（2）的整个传送区域提供了充分无菌的环境。

在吹塑站（3）的区域中，优选仅将这样的区域保持无菌：所述区域与预成形坯（1）的或者容器（2）的通入口区段（21）或者内腔接触。相反，就预成形坯（1）或者容器（2）的另外的区域而言不对特别的无菌性提出要求。通过该地点上局部限界的无菌性来考虑：在以待灌注的产品灌注容器（2）之后通过相应的封闭装置将容器（2）的经灌注的内腔相对于环境无菌地限界。可能附着在外表面上的细菌可以由此不到达所灌注的产品的区域中。

预成形坯（1）或者容器（2）可以由此要么沿一通道（43、44）传送，无菌气体从该通道朝向预成形坯（1）或者容器（2）的方向流出，要么预成形坯（1）或者容器（2）可以完全或者部分地在无菌的通道（43、44）内部传送。

Claims (14)

1.用于制造吹塑成型的、至少区域地无菌的容器的方法，其中，由热塑性材料制成的预成形坯首先被加热，并且然后被以处于压力下的流体加载，以及其中，将一灭菌介质供给到所述预成形坯的区域中，其特征在于，以相对于一成型所述预成形坯（1）的吹塑站（3）的一空间上的间隔执行无菌化；将所述预成形坯（1）从所述无菌化的地点直到所述吹塑站（3）至少沿传送路径的一部分沿一无菌通道（43）传送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预成形坯（1）在所述通道（43）的内部由无菌气体加载。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述无菌气体朝向所述预成形坯（1）的通入口区段（21）的方向导引。

4.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述无菌气体的至少一部分在所述通道（43）的内部具有在所述通道（43）的纵向方向上的流动传播分量地流动。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述无菌气体具有朝向所述吹塑装置的方向的传播分量地流动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，吹塑成型的所述容器在从所述吹塑装置中取出之后至少区段地和至少区域地沿一无菌的通道（44）被传送。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述无菌的通道（44）来连接所述吹塑装置与一灌注装置。

8.用于制造至少区域地无菌的、吹塑成型的容器的装置，所述装置具有一用于以灭菌介质加载预成形坯的至少一部分的供给装置，以及，所述装置设有一用于调温所述预成形坯的加热段和一用于将所述预成形坯吹塑成型成所述容器的吹塑装置，其特征在于，以所述灭菌介质加载所述预成形坯（1）的无菌化装置（41）布置得具有相对于所述吹塑装置的一空间上的间隔；用于所述预成形坯（1）从所述无菌化装置（41）到所述吹塑装置的传送路径的至少一部分沿一无菌通道（43）延伸。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述通道（43）具有用于供给无菌气体的接头。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述通道（43）具有用于将所述无菌气体朝向所述预成形坯（1）的通入口区段（21）的方向排出的至少一个流出开口（46）。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述流出开口（46）呈如下方式取向，即，所述无菌气体具有在所述通道（43）的纵向方向上的传播分量地流动。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述流出开口（46）呈如下方式取向，即，所述无菌气体具有朝向所述吹塑装置的方向的传播分量地流动。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，一另外的无菌的通道（44）沿所述容器（2）的传送方向布置在所述吹塑装置之后。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述通道（44）连接所述吹塑装置与一灌注装置。

Images