CN103442985A - 用于无菌化的方法以及用于吹塑成型容器的装置 - Google Patents

Abstract

用于将由热塑性材料制成的预成形坯无菌化的一种方法和一种装置，所述预成形坯设置用于吹塑成型容器的制造。所述无菌化通过应用等离子体来执行。无菌化装置为此设有一等离子体发生器。所述无菌化在一传递轮上在所述预成形坯插入到吹塑站中之后或在传递轮上执行。等离子体在预成形坯之外产生并且导入到所述预成形坯中。

Description

用于无菌化的方法以及用于吹塑成型容器的装置

技术领域

本发明涉及一种用于将预成形坯无菌化的方法，所述预成形坯由热塑性材料制成，所述预成形坯设置用于制造吹塑成型的容器。

本发明此外涉及一种用于吹塑成型至少区域无菌的容器的装置，所述装置具有至少一个布置在一承载结构上的、用于将热塑性预成形坯成型为容器的吹塑站。

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。

同样已经知道的是，在执行容器在应用等离子体的情况下的覆层时出现无菌化效应。基于在容器壁部区域中通常所设置的轮廓，在这类无菌化的情况下但是出现所谓的阻断（Abschattung），所述阻断阻挠可靠的无菌化。

在WO2009/026869中描述了用于预成形坯的无菌化装置，其中，所述无菌化在应用等离子体的情况下被执行。所述无菌化装置沿所述预成形坯的传送路径布置，所述传送路径由用于所述预成形坯的输送装置延伸直至一吹塑轮。

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-OS4340291中阐明。

用于容器成型的吹塑站的基本结构在DE-OS4212583中描述。用于调温预成形坯的可能性在DE-OS2352926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-OS19906438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。

发明内容

本发明的任务是，以如下方式改善开头提到类型的方法，即，以简单的方式能够执行可靠的灭菌。

该任务依据本发明通过如下方式解决，即，所述无菌化在所述预成形坯插入到一吹塑站中之后通过应用等离子体来执行，其中，所述等离子体在所述预成形坯之外产生并且被导入到所述预成形坯中。

本发明的其它任务是，以如下方式设计开头提到类型的装置，即，以小的耗费能够执行有效的灭菌。

该任务依据本发明通过如下方式解决，即，所述吹塑站与至少一个等离子体发生器连接，该至少一个等离子体发生器相对预成形坯具有一空间间距地产生等离子体，其中，所述等离子体发生器通过至少一个流动路径与所述吹塑站的内腔耦合。

所述预成形坯在所述吹塑站之内通过应用等离子体的所述无菌化优化了如下所有要求的解决方案，这些解决方案在制造吹塑成型的容器时在可靠的和有效的无菌化方面被提出。

替换地也考虑：所述等离子体发生器布置在传递轮或传送轮的区域中，并且在这里将所述预成形坯从内和/或从外地进行无菌化。这替换或补充于所述等离子体发生器在吹塑轮的区域中的布置进行。

相对于吹制出的容器的无菌化，在所述预成形坯的情况下存在明显较小的待无菌化的表面。相对于所述预成形坯在加热区域中的或沿所述预成形坯的传送路径的无菌化取消了附加的结构单元。用于无菌化的等离子体的应用避免了灭菌介质的残余在吹制出的容器中出现。

通过所述预成形坯在所述吹塑站之内的灭菌，相对于所述预成形坯在加热区域中的无菌化避免了再次污染的危险并且同时获得了很小的待无菌化的表面的优点。在由所述预成形坯制成的容器的吹塑成型的方法流程内，由此，时间上在时间上最后的通过吹制过程的表面变大之前的还可行的时刻进行所述预成形坯的无菌化。

根据本发明的方法以及根据本发明的设计可以在同时非常高的无菌化安全性的情况下和在很大程度上避免附加过程时间的情况下实现了极其紧凑的结构、灭菌的便宜的执行。

根据一典型的实施方式考虑：将所述预成形坯的内表面进行无菌化。

等离子体的便宜的产生通过如下方式来支持，即，等离子体处理在环境压力下执行。

为了提供紧凑的设计而尤其有助的是，等离子体穿过一伸展杆导入到所述预成形坯中。

为了避免或减少用于执行无菌化的附加过程时间尤其考虑：所述等离子体在所述伸展杆移入到所述预成形坯中期间朝向所述预成形坯的内壁方向流出所述伸展杆。

所述无菌化过程的有效执行通过如下方式来支持，即，等离子体在所述伸展杆的伸入到所述预成形坯中的端部的区域中流出所述伸展杆。

为了在圆周方向上的完全的无菌化而设置：等离子体流出所述伸展杆的流出喷嘴，其中，所述流出喷嘴至少区域地缝隙形地构型。

对于高功率机器已证明适宜的是，产生等离子体的等离子体发生器与所述吹塑站一起在一环绕运动中由吹塑轮传送。

附图说明

在附图中示意性示出了本发明的多个实施例。其中:

图1示出了用于制造由预成形坯制成的容器的吹塑站的立体视图；

图2示出了穿过一吹塑模具的纵向截面，一预成形坯在所述吹塑模具中伸展和膨胀；

图3示出了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示出了具有增大的加热能力的、经修改的加热段；

图5示出了穿过一预成形坯的示意性纵向截面，一空心伸展杆为了输送常压等离子体而引入到所述预成形坯中；

图6示出了根据图5中的截面剖线VI穿过所述伸展杆的水平截面；

图7示出了根据图5中的截面剖线VII穿过所述伸展杆的水平截面。

具体实施方式

在阐释用于通过使用一种等离子体来无菌化所述预成形坯（1）的装置的详细结构之前以及在阐释相应的装置到一吹塑机中的具体装入之前应当随后首先描述一吹塑机的原理上的结构。

用于变形预成形坯（1）为容器（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示出了穿过一预成形坯（1）的纵向截面，一伸展杆（11）引入到所述预成形坯（1）中，该伸展杆至少区段地空心构造并且具有一内腔（41）。所述内腔（41）与等离子体发生器（42）连接，该等离子体发生器典型地构造为等离子体喷射装置（Plasmajet）。该等离子体发生器（42）通过在一压力下的放电过程产生气态等离子体，所述压力至少近似相应于环境压力并且由此大致为1bar。典型地，在使用放电的情况下，从环境中取得的空气被离子化。原理上也可以考虑，输送特殊的过程气体或将这类过程气体与环境空气混合。

所述等离子体发生器（42）在根据图5的实施例中与所述伸展杆（11）的一个端部连接，该端部背离能引入到所述预成形坯（1）中的顶点（43）布置。在所述伸展杆（11）的内腔（41）和所述等离子体发生器（42）之间的连接路径可以由一阀（44）是能截断的。闭合的阀（44）尤其阻止吹制气体从所述预成形坯（1）或所述容器（2）出来朝所述等离子体发生器（42）方向流动。

所述伸展杆（11）具有一个或多个流出喷嘴（45），等离子体朝向所述预成形坯（1）的内壁方向流出这些流出喷嘴。通过以等离子体加载所述预成形坯（1）的内壁来进行无菌化或至少一显著的细菌减少。所述无菌化过程典型地在所述伸展杆（11）移入到所述内腔（41）中时被执行。由此来最小化或甚至避免附加的过程时间。

所述伸展杆（11）的进给典型地以如下方式进行，即，保证等离子体在所述预成形坯（1）的内表面的每个区域上的作用时间对于时间段而言大致5毫秒。与所述流出喷嘴（45）的大小相关地，由此获得总共50-150毫秒的无菌化时间。在执行所述无菌化过程时的所述伸展杆（11）到所述预成形坯（1）中的移入速度大致为0.1至2.0m/秒。优选地考虑在1.0至2.0m/秒的范围中的速度。

在执行所述无菌化过程时的所述流出喷嘴（45）和所述预成形坯（1）的内壁之间的间距大致为1.0至20mm。所述间距以如下方式选择，即，与等离子体的流动速度相关地，形成的等离子火焰可以达到所述预成形坯（1）的内表面。

图6和图7示出了在所述流出喷嘴（45）的区域中穿过所述伸展杆（11）的水平截面。可以识别出，所述流出喷嘴（45）包括一个或多个缝隙（46）。尤其考虑，沿所述伸展杆（11）的纵向方向叠置地布置有至少两列缝隙（46）。图6和图7在此情况下示出了一实施方式，其中，这些列中的每列包括两个缝隙（46），这两个缝隙在圆周方向上分别由一接片彼此分开。该结构一方面引起所需的、机械上的强度，此外引起：沿所述伸展杆（11）的整个圆周区域，等离子体可以流出所述伸展杆（11）的内腔（41）。

根据典型的实施方式，不仅所述吹塑站（3）而且所述等离子体发生器（42）布置在一旋转的吹塑轮（45）上。因为所述等离子体发生器（42）在环境压力下工作并且循环空气用作离子化气体，所以所述等离子体发生器（42）为了供应仅需要电能。因为电能无论如何被输送给吹塑轮（45），所以不需要附加的供应接口。

根据典型的方法流程，将所述预成形坯（1）插入到所述吹塑站（3）中并且所述伸展杆（11）在所述半模（5、6）闭合之前、期间或之后移入所述预成形坯（1）的内腔（1）中。在所述伸展杆（11）移入期间，所述等离子体发生器（42）产生所需的等离子体并且所述所需的等离子体流出流出喷嘴（45），以便执行所述无菌化过程。

在所述无菌化过程结束和所述吹塑站（3）的至少到那程度进行的闭合之后进行所述吹塑气体的输送并且所述预成形坯（1）变型成所述容器（2）。除了所述等离子体发生器（42）和空心构造的伸展杆（11）之外，由此不需要其它的结构元件来执行所述无菌化过程。该结构原理尤其支持了标准吹塑机以无菌化装置的仅与需要相关地进行的配备，如果该无菌化装置需要用于特殊的应用的话。

Claims (15)

1.用于将预成形坯无菌化的方法，所述预成形坯由热塑性材料制成，所述预成形坯设置用于制造吹塑成型的容器，其特征在于，所述无菌化在所述预成形坯（1）插入到一吹塑站（3）中之后通过应用等离子体来执行，其中，所述等离子体在所述预成形坯（1）之外产生并且被导入到所述预成形坯中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述预成形坯（1）的内表面进行无菌化。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述等离子体处理在环境压力下执行。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述等离子体穿过一伸展杆（11）导入到所述预成形坯（1）中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述等离子体在所述伸展杆（11）移入到所述预成形坯（1）中期间朝向所述预成形坯（1）的内壁方向流出所述伸展杆（11）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述等离子体在所述伸展杆（11）的伸入所述预成形坯（1）中的端部的区域中流出所述伸展杆（11）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述等离子体流出所述伸展杆（11）的流出喷嘴（45），其中，所述流出喷嘴（45）至少区域地缝隙形地构型。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，产生所述等离子体的等离子体发生器（42）与所述吹塑站（3）一起在一环绕运动中由吹塑轮（25）传送。

9.用于吹塑成型容器的装置，所述装置具有至少一个布置在一承载结构上的、用于将热塑性预成形坯成型为所述容器的吹塑站，其特征在于，所述装置的旋转轮的至少一个部件与至少一个离子体发生器（42）耦合。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述离子体发生器（42）通过流动路径与一伸展杆（11）的内腔（41）耦合。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述离子体发生器（42）构造为离子体喷射装置。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述伸展杆（11）具有用于所述等离子体的至少一个流出喷嘴（45）。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述流出喷嘴（45）至少区域地缝隙状地构型。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的装置，其特征在于，不仅所述离子体发生器（42），而且所述吹塑站（3）布置在一能旋转的吹塑轮（25）上。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述吹塑站（3）与至少一个等离子体发生器（42）连接，所述至少一个等离子体发生器相对所述预成形坯（1）具有一空间间距地产生等离子体，其中，所述等离子体发生器（42）通过至少一个流动路径与所述吹塑站（3）的内腔耦合。

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