CN104797499A - 生产填充有液体填充物的容器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从由热塑性材料制成的预制件(2)生产填充有液体填充物的容器(11)的方法和设备，其中各预制件(2)至少被热处理并随后在成形和填充阶段被重塑形成容器(11)，其中至少一种液体填充物(21，21.1)作为压力介质，其具有填充压力p2，其中填充物(21，21.1)或填充物(21，21.1)部分在至少两个时间点和/或在至少两个工艺阶段以不同二氧化碳含量和/或不同温度被供应，并且其中在第一工艺阶段中成形的容器的填充压力p2被减少至压力p1并且填充物在第二工艺阶段被供应，之后容器的压力减少至大气压力p0，并且其中在第一工艺阶段已经被预先除气和/或未被碳酸化的填充物被供应，尤其是未碳酸化的水。

Description

生产填充有液体填充物的容器的方法和装置
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求1和17的前序部分的方法和装置。
背景技术
众所周知，由热塑性材料制成的预制件，例如由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的预制件，可通过吹塑法生产容器，预制件被运送至吹塑机内部的各加工站(DE-OS 43 40 291)。通常，吹塑机包括用于回火或预加热(热处理)预制件的加热装置，以及具有至少一个吹塑站的吹塑装置，在该区域预先回火了的预制件在两个轴或多个轴上被扩展以形成容器。在作为压力介质的压缩气体(压缩空气)的帮助下进行扩展，压缩气体在成形压力下被引入需要扩展的预制件中。文献DE-OS 43 40 291中描述了这种扩展预制件的过程相关顺序。
吹塑站的基本结构在DE-OS 42 12 583中进行了描述。预制件可行的回火方法在DE-OS 23 52 926中进行了描述。
根据通常的进一步处理方式，由吹塑法生产的容器被送到之后的填充装置，并接着在其内填充提供的产品或填充物。因此使用单独的吹塑机和单独的填充机。还已知重新组合单独的吹塑机和单独的填充机以获得机器联合件，即获得联合的吹塑和填充装置，吹塑和填充继续在不同的机器部件中按时间顺序依次被执行。
此外，已经暗示过，由热处理过或预加热过的预制件生产容器，特别是瓶状容器，并同时利用液体填充物填充这些容器，液体填充物被输送作为在成形和填充压力下用于扩展预制件或用于使容器定形的液体压力介质，这样各预制件在填充过程的同时转变为容器。在这种方法中，各容器的成形和填充同时进行，该方法可以被称为容器的液压转变方法或液压成形方法。
在通过填充物由预制件形成容器的过程中，即通过使用填充物作为液体压力介质，只需要一台机器来成形和填充容器，但其复杂程度有所增加。利用这样的装置进行实验的结果显示，其生产的容器的质量显著低于传统吹塑成形的容器的质量。导致该结果的原因之一是常用吹塑过程中可用的众多工艺参数要么在液压成形容器的过程中不存在要么迄今为止不能采用。
液压成形容器时有个特别的问题，在各成形和填充站或者组成上述站的模具中应当避免任何污染，该模具与用于通过压缩气体吹制从经过热处理的预制件生产容器的吹塑机的吹塑模类似。特别是在填充物被完全或部分碳酸化的情况下，还存在由于填充物的浪费而污染各成形和填充站的风险，特别是当减小容器内压力时，即当将容器内的压力从较高的成形和填充压力降低至环境压力时。在释放压力过程中会发生这种填充物的浪费，特别是由于大量起泡导致，因此目前尚不能利用预制件和利用填充物作为压力介质(液压转变技术)来同时成形和填充容器，特别是对含CO2的产品而言。
发明内容
本发明的目的是提供一种在液压转变方法或在液压成形容器过程中避免在各成形和填充站中存在任何污染风险的方法，即使采用含CO2的填充物也能避免污染，特别是在高吞吐量(每个单位时间内成形和填充的容器数量)和/或引入各容器中的填充物具有高CO2含量的情况下。
该目标可以通过根据本发明权利要求1所述的生产填充有液体填充物的容器的方法来实现。用于生产填充有液体填充物的容器的装置限定在本发明权利要求15中。
根据本发明，填充物或填充物的部分或成分在至少两个时间点或在各成形和填充阶段的至少两个不同工艺阶段以不同二氧化碳含量和/或以不同温度被输送，其中在第一工艺阶段中成形的容器从填充压力p2被下降至压力p1并且填充物在第二工艺阶段被供应，之后容器被释压至大气压力p0。容器的成形实质上发生在第一工艺阶段，在该期间填充物被输送至具有填充压力p2的预制件。用于该阶段的填充物是被除气和/或未被碳酸化的填充物，尤其是水。然后容器被释压至一较低的压力p1。当采用被除气的水时，容器可以被释压而不存在任何问题。容器中的内容物不会起泡。
在第二工艺阶段，填充物可以气态、液态和/或固态被输送。填充物可选地在该步骤被碳酸化。其可通过例如输送强碳酸化的液体填充物来实现，其中压力p1可以有利地为至少1巴，优选在高于饱和压力的1巴和2巴之间。饱和压力取决于填充物的温度。
优选地，在第一工艺阶段中采用被除气的填充物以实现随后的高CO2含量的填充物，因为气体在液体中的溶解度是受限的。从填充物中除去载气例如O2和N2使得能够具有高CO2含量。此外，CO2气体对溶解在填充物中的载气分子的任何内部吸收和结合将会导致释放填充物的压力时非常剧烈和快速的反应。
从填充物中除去的溶解气体或气体部分越多，H2CO3的分解越安静，或者溶解的CO2或CO2的被溶解物质在液体中的重组更稳定。
所有已知的方法可以看作是除气方法，其中可以选择性地除去载气以及所有包括CO2的气体可以从填充物中被尽可能多地除去。
压力指标p2和p1在本申请中应当被理解为压力梯度。因此压力可以按值p2和p1在一定程度波动或缓慢地和连续地从值p1降至值p2。
碳酸化也可以通过添加干冰形式的CO2来实现，例如以干冰球的形式结合到填充物中，例如引入或射入填充物，尤其是在填充物表面的区域中或者在容器底部的区域中。
在第二工艺阶段糖浆也可被引入容器。所述填充物可以以这种方式调味，尤其是当在第一工艺阶段使用了水时。采用糖浆意味着潜在粘度、含糖的溶液，其可溶解于水中。
为了保证尽可能好的产品质量，在预制件在成形中转变为容器泡并接着转变为具有最终轮廓和形状的容器的过程中，各预制件优选被导向，这样可以确定其中心，通常位于预制件顶点区域，并且可以重现性地定位中心。由于在预制件转变为或扩展为容器的过程中，预制件的材料在两个轴方向上动作，因此这样的定位非常重要，为此就需要在形成的容器的壁的内部有目标并可预设定地进行材料分配。相反，如果容器的成形没有被很好地控制，就会发生不期望的并且特别地不规则的材料分配。
在成形和填充阶段，采用拉伸棒或拉伸杆进行导向将是特别高效的，而且填充物也可以例如至少部分地被输送穿过拉伸杆。可选地或作为其补充，填充物可以至少部分地输送从旁经过所述拉伸杆。
通过至少暂时地以恒定体积流动速率输送填充物，可以规则地液压成形容器。如果至少暂时地以变化的体积流动速率输送填充物，那就有可能影响成形中的或易于定形的容器的壁内侧的材料分配。
通过在旋转加工轮或转子上成形、填充和封闭容器可以促使非常紧凑的结构。
进一步的实施方式中要测量产生的拉伸力。通过根据测量的拉伸力控制填充物的体积流动速率，能够实现由拉伸杆施加仅仅小的拉伸力。
独立于上述特征或除上述特征之外，根据本发明的方法优选进一步通过以下方式改进，即，
在第二工艺阶段，输送具有更高二氧化碳含量的填充物或填充物部分，和/或
在第二工艺阶段，填充物以气态、液态和/或固态被输送，和/或
具有高CO2含量的填充物或填充物部分或更精确的填充物的成分在被引入前被冷却，并且第二工艺阶段中具有高CO2含量的填充物或填充物部分的温度低于第一工艺阶段中填充物或填充物部分的温度，和/或
第二工艺阶段中二氧化碳含量比第一阶段中二氧化碳含量在重量上高30％，优选高50％到100％，和/或
第二工艺阶段中填充物或填充物部分的温度低于10℃，优选为4℃到8℃，和/或
具有更高二氧化碳含量和/或更低温度的填充物或填充物部分的压力在成形过程中至少暂时性地高于填充物的至少一个其它部分或剩余部分的压力，特别是高至少1巴，和/或
在液体流路的一部分上的压力高于具有更高二氧化碳含量和/或更低温度的填充物或填充物部分的压力，优选至少暂时地在成形过程中或在成形和填充阶段，比填充物的至少一个其它部分或剩余部分的压力高2巴到5巴，和/或
节流元件或横截面变窄部设置在流进拉伸杆的填充物或填充物部分的流动路径上，其中节流元件特别地设置成邻近形成在拉伸杆上的至少一个填充物出口，和/或
填充物的一部分被导向从旁经过拉伸杆，并且填充物的一部分被导向穿过拉伸杆，和/或
具有更高二氧化碳含量的填充物部分被冷却，和/或
具有更高二氧化碳含量的填充物部分被输送穿过拉伸杆，和/或
拉伸杆相对于填充物至少在某些区域隔热，
前述特征可以分别单独地或以任何组合形式被提供。
作为本发明的进一步改进，本发明中的装置优选以下述方式设置：
冷却单元沿用于填充物各部分的管道或管道部分设置，在其下游，即填充物冷却并流经管道部分之后，二氧化碳被溶解，或者从碳酸化单元流向管道，
和/或，至少为具有高CO2含量的填充物或填充物部分导向的管道部分是隔热的，特别是具有由特氟纶或含特氟纶材料构成的隔热材料，
和/或，至少为具有高CO2含量的填充物或填充物部分导向的管道部分覆有隔热材料，例如特氟纶或含特氟纶的材料，
前述特征可以分别单独地或以任何组合形式被提供。
从下面具体实施方式的描述和附图中可以进一步了解本发明的优点和可能的实施方式。描述和图示的技术特征可以单独或以任何组合方式达到本发明的目的，其不依赖于在权利要求或其后描述中的组合方式。权利要求的内容构成说明书的主要部分。
本发明中“实质上”、“大约”的表述意思是偏离准确值+/-10％，优选+/-5％，和/或以其变型在功能上可以忽略的形式偏离。
附图说明
以下借助说明示例性实施方式的附图对本发明细节进一步描述。附图如下：
图1为利用填充物执行容器的液压成形的装置或成形和填充机器的基本构造的示意图；
图2为具有部分插入的拉伸杆和排放系统的预制件的示意性纵向剖面图；
图3为具有部分插入的拉伸和填充装置的已成形容器的示意性纵向剖面图；
图4为另一实施方式中成形和填充装置或站的纵向剖面图；
图5为具有防止滴漏的密封件的成形和填充装置或站的纵向剖面图；
图6为具有可控的填充物供给和单独可控的排放装置的实施例；
图7为组合式成形、填充和封闭装置或站的示意图；和
图8为根据图7的组合式成形、填充和封闭装置或站的另一个实施方式；
图9-11为根据本发明在不同工艺阶段的成形和填充机或站的拉伸杆的另一实施方式的剖面图；
图12为与图10-12类似的根据本发明的成形和填充机器或站的拉伸杆的进一步改进的实施方式；
图13示出了根据本发明方法的一个实施例的方框图。
具体实施方式
图1显示了组合式成形和填充装置或机器的基本结构。预制件2利用传送轮3从供给装置1传送到加热装置4。在预制件2被预加热或热处理的加热装置4的区域内，预制件2依据请求被输送，例如其嘴部5沿竖直方向向上或沿竖直方向向下。加热装置4例如具有沿输送装置7设置的加热元件6。例如旋转链条可以被用作输送装置7。例如IR或NIR辐射器或者其他发射能量的辐射器作为加热元件6是适当的。
充分回火(也热处理)后，预制件2被输送轮8输送到转子或加工轮9，其能被驱动绕竖直机器轴线旋转，或被输送至旋转设置在转子或加工轮9上的成形和填充站10。加工轮9具有多个这样的成形站10，在这里预制件2转变成图示的容器11，并且容器11被填充提供的填充物。每个容器11在成形的同时被填充，在成形过程中填充物作为压力介质。
成形和填充后，容器11利用取出轮12从加工轮9上被输送至输出线路13。
根据图1所示的实施例，附图示意的封闭元件15通过供给装置14提供至加工轮9。这样就可能在加工轮9上密封地封闭容器11并且利用取出装置12操纵完全成形的、填充的和封闭的容器11。封闭元件15可以被设计成例如旋拧封闭盖、金属瓶盖或密封膜。
优选地，多种热塑性材料可以作为预制件2的材料。作为例子，我们可以例举聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚丙烯(PP)。预制件2的尺寸和重量可以与要制造的容器11的尺寸、重量和/或设计相适应。
通常在加热装置4的区域内设有多个电气元件或电子元件。另外，加热元件6具有湿度感应反射器。当利用液体填充物在加工轮9的区域将容器填充和成形时，必须保证防止湿气任意无意地进入加热装置4的区域。例如可以是分隔件16的形式，分隔件16至少可以预防飞溅。另外，还可以在传送轮8的区域对预制件的输送元件适当进行回火或对其施加压缩气体，这样粘附的湿气就不能进入加热装置4的区域。
预制件2和/或容器11优选地至少在从内部或从外部的特定区域利用爪和/或箝或插入元件作用在嘴部5上来进行操纵。
图2显示了预制件2的纵向剖面图，其内插入有拉伸条或拉伸杆17。拉伸杆17在预制件2转变成容器11过程中至少用来暂时引导预制件2。通常，拉伸杆17上的点18与预制件2的底部19相接触。当拉伸杆17进一步深入预制件2时预制件2在纵向上被拉长。在拉伸周期完成之后或至少在执行拉伸周期期间暂时地，从供给装置20汲取的填充物21被传送至预制件2。
填充物21通过多路计量阀22来计量。在示例的实施方式中，拉伸杆17至少在特定区域是空的或者具有管，填充物21被输送至拉伸杆17的腔23内。拉伸杆17壁的区域包括出口24，利用回流阀25可以将出口24相对于多路计量阀22关闭。这就可以避免或最小化从拉伸杆17上无意滴下的填充物21。
预制件2可以利用排放阀26进行排放。排放阀26连接到出口27，出口27设置在作用于预制件2上的连接元件28的区域。拉伸杆17可以穿过连接元件28。利用垫圈29相对于连接元件28密封预制件2，垫圈29例如可以是O型圈的形式。预制件2的腔30通过环形切口31连接到出口27。这样，环形切口31环绕拉伸杆17。
图3示意显示了与图2所示的利用内置有回流阀25的中空拉伸杆17相类似的装置。但出现了一个已经完全成形的容器11。图2和图3清楚地显示了在拉伸杆17的区域设置有多个出口24。在示例的实施方式中，这些出口24位于沿着拉伸杆17的纵向轴线32的不同高度处。同样，在示例的实施方式中，出口24的方向是完全水平的出口方向。出口24在拉伸杆17区域的设置和出口24的方向可以是多样的。目的是实现最平稳也最少飞溅的流出。
根据图4所示的实施方式，使用大型的拉伸杆17。填充物21沿着至少一从旁经过拉伸杆17的流动管而被供应。优选地，用环形切口31来实现。同样利用该实施方式，还可以实现通风的目的。
图5显示的实施例中拉伸杆17具有防止任何滴漏的优化结构。为此，密封元件33设置在末梢17的区域。例如通过扩大拉伸杆17的直径来设置密封元件33。同样，应当对材料进行适当的选择。当从容器中收回拉伸杆17时，密封元件33与设置在连接元件28的区域中的配对元件(counter element)34相接触。配对元件34优选被设计为垫圈。拉伸杆17的出口24被分开设置并且在拉伸杆17正确定位后与容器11密封隔开，这样可以可靠地避免拉伸器17的腔23内的滴漏。通常在连接元件28的区域上设置至少一个轴承35用于引导拉伸杆17。
图6显示了也是用大型的拉伸杆17的实施例。填充物21的多路计量阀22和排放阀26利用从旁经过拉伸杆17的流动管连接到预制件2或容器11的腔30，特别是利用环形切口31。在该实施方式中，出口27以与供给口36相对的方式设置在连接元件28的径向上，供给口36连接到多路计量阀22上。
图7显示了容器11还在根据图1的加工轮9的区域内被密封地封闭的实施方式。容器11仍然置于模具37的区域内，模具37形成根据图1的成形站10的一部分。在该实施方式中封闭装置38与连接元件28相对于纵向轴线32同轴地设置。封闭装置38例如包括可绕枢轴安装的夹持器39，该夹持器被提供用于对封闭元件15进行操作。特别地将封闭装置38设置为相对于连接元件28可转动。这样，封闭元件15可以利用内螺纹旋拧在嘴部5的外螺纹上。
图8显示了根据图7所示结构变形的实施方式。在此，封闭装置38和连接元件28相互不同轴，但通过工具架40在工作方式或静止方式下进行定位。工具架40设计成例如旋转式装置并具有旋转轴线41。
以下对特定工作参数进行更详细的描述。填充物21优选以周边空间的温度被提供至连接元件28，例如在20℃到30℃的范围内。填充物21因而冷却容器11的材料并支持已成形的容器11的快速成形稳定性。这就提供了非常短的周期。同样，即使填充物21被更强烈地冷却或加热也能够提供填充物21。
在形成容器11期间，填充物21可以至少暂时以恒定的体积流动速率被引入预制件2或容器11中。但也可以以不同时间点具有不同体积流动速率的方式使体积流动速率为暂时性的。
在引入填充物21之前，可以吸走预制件2中的空气和/或将其置换为惰性气体。尤其推荐氧化敏感的填充介质21。
可以使用纯液体作为填充物21，优选用于第一工艺阶段的预先除气的水，或具有添加剂的液体。碳酸化填充介质的供应尤其被考虑，其在第二工艺阶段被供应。由于填充物21在压力下供应至预制件1或容器2，例如在10巴的压力下，所以以如下方式为填充物21设计所有的流动路径是合适的，即通过流动过程避免局部的降压。此外，局部或暂时的降压可能导致二氧化碳的释放。
作为图1所示的对注射成型预制件2加热的替代，还可以紧接在预制件转变为容器11之前制造预制件2。这例如可以用所谓的单级注射吹塑法的注射成型过程来实现；也可以使用压缩成型过程。这样形成预制件2避免了在加热装置区域使用电气元件和电子元件，或者至少实质上减少使用这些元件的程度，因为后者仅需要可能必须的温度分布。
优选选用防腐蚀物质作为加工轮9的部件的材料，特别是不锈钢和塑料。特别地，模具37可以全部或部分地采用适当的塑料。
为了减少不必要的拉伸力，可以通过提供填充物21来支持拉伸周期。当采用这种方式支持拉伸周期时，必须保证预制件2被拉伸杆17导向。操作例如可以包括测量起作用的拉伸力和以使得总能维持最小的拉伸力的方式来控制填充物21的体积流动速率。拉伸力的大小可以通过在电动拉伸系统中测量驱动电流或在气动拉伸系统中测量压力而很容易地测定。
当采用填充物21填充容器11时，常常期望在密封地封闭容器11之后具有填充了气体的净空(headroom)。所述自由净空可以通过由拉伸杆17的收回而导致的体积减少而产生。
上面已经提到的材料的选择考虑到特定的卫生要求。因此可以保证消灭或杀死细菌。结构设计应当在满足良好的可清洁性要求的方式下实施。
一个或多个传送轮可以具有伺服系统。
这尤其支持在清洁周期内将加热装置4与加工轮9完全分开。同样，在至少一个传送轮区域可以设置可收回的操纵元件。使用干空气通道可以进一步避免湿气。
作为例子，以下将描述一个具体的工艺流程。在将预制件2插入模具37之前或之后，首先要在预制件的腔内进行气体置换，以便去除氧气或降低氧气的比例。冲洗和/或排气周期通常持续最多0.1秒。利用拉伸杆17拉伸预制件2通常持续大约0.2秒。同样，大约0.2秒的时间间隔用于填充和将预制件2转变为容器11。通常需要最多0.2秒的时间间隔用于接下来形成净空。填充了不充气饮料的容器能非常快地达到平静并释放压力，但对于填充了充气饮料的容器，该周期需要的时间间隔高达5秒。
净空可以随后被处理，例如通过使用高压气泡或通过输入氧气。对充气饮料而言，接下来提供封闭盖需要的时间间隔为1.5秒。同样，封闭或旋紧周期需要的时间间隔为例如1.5秒。
一旦容器11被密封地封闭，模具37就被打开并且填充后的容器11被移开并运走。
当将填充物引入尚在成形过程中的将要转变为容器11的预制件2中时，在填充系统中或在预制件2或更精确地说还在成形过程中的容器11中通常会存在典型的压力梯度。由于容器11的扩展，首先会有一个相对低的压力，并且压力持续增加直到成形周期结束。填充系统中尤其是填充管道中相应的压力增长或压力增长幅度可以作为下面工艺步骤的控制参数，并且如果能应用的话可以确定引入下面工艺步骤的时间点。可替换地或另外地，压力梯度的特征和/或填充物体积流动速率的特征可以用作控制参数。
至于填充物的温度，填充物可以在环境温度下被运输。根据应用的相应情况，而不是在环境温度下填充，可以预期温度的增加或减少。
根据进一步的变型，填充工艺通过两步来完成，在第一工艺步骤中填充物在比第二工艺步骤中的温度更高的温度下被运输。第一工艺步骤可以例如当在利用拉伸杆17对预制件2进行纵向延伸时执行。第二工艺步骤在拉伸周期执行之后并且对应于横向扩展容器瓶11。
如果可行，在压力释放后净空中的前述缓和(appeasement)的过程中，还可以抽吸正形成的气体和/或泡沫。
至于已完成成形和填充的容器11的封闭，也可以有多种变型。在一种变型中，可以利用旋转头适配位于转子或加工轮9上的成形和填充站10的操纵部的一部分。旋转头一方面包括吹气头或成形和填充头，另一方面包括封闭头。这与图8显示的结构一致。同样，可以想到使用一体化构造，其中相应的头执行吹气、填充和封闭周期。
根据进一步的变型，成形和填充头以及封闭头被设计为单独的部件，但布置成在各成形和填充站10枢转。根据第三种变型，只有成形和填充头设置在转子或加工轮9上，且依旧开口的容器被转运到单独的封闭系统，例如转运到具有封闭头的传送轮。
加装封闭元件15(例如封闭盖)可以在打开各模具37并且用保持和夹紧元件夹住容器11之后立即进行。一种更有利的变化是保持模具37关闭，并因此将容器11固定在正确的位置，但仅将其嘴部释放以接受封闭元件。通过要么以一定的角距离移动模具37在径向上的不同位置要么枢转和/或移动成形和填充头，所述释放发生，从而将嘴部清空，以便于接受封闭元件。
为此，封闭盖应放在转子或加工轮9上。特别地，在放置封闭元件15之前，惰性气体可以施加到填充后的容器11的嘴部空间。
以上描述中为了简化的目的仅为填充物21提供一个供给装置20。实际上，成形和填充系统或机器包括另一供给装置20.1用于填充物的另外部分或另一成分，其具有比填充物21高的CO2含量，以下标记为21.1。
利用前述方法，并且特别是关于引入具有CO2含量或高CO2含量的填充物21.1的部分或成分，已经被证实实现分层特别有利。为了在从模具中移出并填充容器11后能快速释放压力，将压力从高的成形和填充压降为例如在环境压力下在没有产品损失的情况下封闭相应容器，在填充物全部或部分被碳酸化的情况下出现问题。到目前为止，大量泡沫的产生并伴有产品的损失会防止使用对含CO2产品的液压转变技术。
根据以下对本申请的认识可知，如果填充物21或21.1或部分填充物21或21.1在至少两个时间点或在至少两个加工阶段中以不同的二氧化碳含量和/或不同的温度被供应，则特别有利地避免这种产品损失。为此，在第二或之后的工艺阶段中，添加具有更高二氧化碳含量的填充物或填充物成分21.1是适当的。有利的是，在已生产的容器11中的填充物21和21.1通常构成形成容器11的液压介质，但在已经引入正成形的容器11中的填充物21已经平静或已经完全平静，并且当引入具有高CO2含量的填充物21.1或填充物21.1部分时，首先在液体体积内发生进一步的溶解过程。第二或接下来的工艺阶段因此例如为完成成形和填充阶段的工艺阶段。引入具有高CO2含量的填充物21.1或填充物21.1部分优选被分层进入已有的液体中，即，例如在成形中的容器11的底部区域。引入填充物成分或填充物21和21.1通过多路计量阀22以受控的方式发生。
一种变型包括在具有更高二氧化碳含量的填充物21.1或填充物21.1部分引入之前对其冷却，在前述第二工艺阶段中引入的具有更高二氧化碳含量的填充物21.1或填充物21.1部分的温度低于第一工艺阶段中引入成形中的容器11中的填充物21或填充物21部分的温度。这就使得形成一个富含CO2的填充物的较低层，因此会减少起泡以及在释放过程中的起泡，在这个意义上就不会发生不利的产品损失。
因此，第二工艺阶段中二氧化碳的含量应该比第一工艺阶段中二氧化碳的含量在重量上高30％，特别地比第一工艺阶段中二氧化碳含量在重量上高50％到100％。理想地，在第一或初始工艺阶段中使用安静的，即不含CO2的填充物21，在第二工艺阶段向成形中的容器11中引入富含CO2的填充物，即填充物21.1。
可选地，第二工艺阶段中填充物21.1或填充物21.1部分的温度被冷却，其至少比第一或在先工艺阶段的温度低10℃，特别地，低于10℃并且理想地在4℃到8℃之间。
具有这样的优点，即至少在转变过程中或在成形和填充阶段，具有更高二氧化碳含量和/或更低温度的填充物21.1或填充物21.1部分的压力部分地高于填充物21的至少其他部分或剩余部分的压力，更优选地，至少高1巴。
此外，管道部42或管道部的部分的压力高于剩余填充物21或填充物21的剩余部分的压力，在定形过程中至少暂时性地高2巴到5巴，该管道部用于输送具有更高二氧化碳含量和/或更低温度的填充物21.1或填充物21.1部分。
在一个实施例中，拉伸杆17内部流动的填充物21和21.1的流路上具有节流元件或变小的横截面，该节流元件位于填充物21和21.1的流动方向上，例如位于拉伸杆17的至少一个出口24前面很近处。因此，其优点就是高压维持到初次释放之前不久。当填充物的一部分被导向从旁经过拉伸杆17且填充物的一部分被导向穿过拉伸杆时，该压力将被进一步提高。具有更高二氧化碳含量的填充物21.1应该被更恰当地输送穿过拉伸杆17。如果拉伸杆17在与填充物21和21.1相关的部分绝热也是有利的。
因此，成形和填充系统或机器包括正生产的由热塑性材料制成的已填充的容器11，除此之外还包括沿预制件2的输送路径设置的至少一个加热部或加热系统4，和具有模具的至少一个成形和填充站10。
此外，成形和填充系统或机器此外还包括供给装置1，用于将需填充的填充物21和21.1填入容器11，还包括碳酸化单元43，例如设置在管道部42上并且利用该碳酸化单元二氧化碳可以至少溶解在填充物21.1的部分流中，然而成形和填充站10具有拉伸杆17形式的导向装置，其在预制件2转变为容器11的过程中至少暂时性地作用在预制件2上，并且至少一部分填充物21可以被输送穿过拉伸杆17的管或腔23。管或腔23上的至少一个出口24设置在拉伸杆17的下端。
有利地，至少沿管道部42为填充物21.1设置冷却单元44，在其下游，二氧化碳被溶解，或从碳酸化单元43流动。
管道部42中导入富含二氧化碳的填充物21.1或填充物21.1部分，管道部分42至少在部分长度上是隔热的，例如具有聚四氟乙烯隔热材料或由含聚四氟乙烯的材料制成，和/或利用隔热材料包覆，例如利用聚四氟乙烯或由含聚四氟乙烯的材料。
图9-11显示了拉伸杆17a的部分和截面视图，其基本功能与拉伸杆17一致，即具体地在成形和填充各预制件2时用来导向并控制各预制件2或成形中的容器11的轴向拉伸。拉伸杆17a主要包括条状拉伸杆体45，其具有圆形自由拉伸杆端部45.1。在拉伸杆体45上设有几个管，即内部管46和外部环形管48，内部管46设置成与拉伸杆17a的纵向轴线同轴，在端部45.1附近在绕拉伸杆17a的轴线分布的位于较低水平N1的几个出口47处露出，外部环形管48围绕内部管46且与所述内部管分开，外部管在绕拉伸杆17a的轴线分布的几个上出口49露出，并在较高水平N2处位于拉伸杆17a的周围或包封表面。此外，标记为50的控制阀在图9中设置在拉伸杆17a的内部，内部管46和外部管48之间的连接可以通过该阀以受控方式被建立或中断。在本实施方式中控制阀50实质上由轴向可移动的锁环51形成，该锁环在图9所示的其升高位置通过例如弹簧(没有详细显示)预加载，从而释放管46与48之间的连接。锁环51在其断开管46和48之间的连接的位置经由致动装置(例如经由容纳在拉伸杆17a中的磁性线圈52)抵抗弹簧的作用而移动。
图9-11进一步显示了由电子控制单元53控制的多路计量阀22，该阀设计为多路阀，其第一连接部或入口与图9没有显示的用于供应填充物21的供给装置20连接，其第二连接部与图9没有显示的用于供应填充物21.1的供给装置20.1连接。多路计量阀22的出口通过液体连接器54与内部管46连接，或者通过液体连接器55与外部环形管48连接。冷却单元44设置在液体连接器54上。控制阀50或其磁性线圈52由控制单元53控制，控制阀50在所表示的变型中被实现为电磁型线性驱动系统。这就具有能够不断调节关闭和打开速度的优点。因此不必将控制阀50设计为100％紧密，可以允许少量的泄露。
拉伸杆17a可以采用不同的操作方式，例如同时引入填充物，例如在低水平N1处利用出口47并在高水平N2处利用出口49将不含CO2或CO2含量降低的填充物21引入到预制件2或成形中的容器11中。因此，控制阀50通过控制单元53的适当控制而被打开，用以连接管46和48，另外，多路计量阀22被控制单元53以这样的方式控制，即计量阀仅提供与液体连接器55的连接。该运行状况显示在图9中。
控制阀50关闭状态下，还可能通过利用多路计量阀22对填充物21的恰当控制来建立管46和48的连接，这样填充物21再次通过在不同的高度水平N1和N2处的出口47和49按箭头被引入到预制件2或成形中的容器11中。在图10显示的操作状态下，还可能在冷却单元44冷却填充物21的部分量(供给到内部管46和流出下部出口47的量)，或者为了从时间上接下来的工艺步骤利用填充物冷却液体连接器54。
此外，还可能利用对多路计量阀22的恰当控制来通过液体连接器54供应填充物21.1到内部管46中用于专门在下部出口47或在高水平N1处的排出，或者供应填充物21用于专门在上部出口49或较高水平N2处的排出，然而填充物21和21.1的供应可以是同时的、时间上有延迟的或时间上有重叠的，也就是排空被在时间上延迟或优选以下述方式在时间上重叠：首先填充物21通过上部出口49被供应，接着填充物21.1通过下部出口47被供应。图11显示了填充物21.1在冷却装置44中再次被冷却的操作情形。当然，图9-11显示的多种操作情形可以在各个成形和填充阶段随意组合。
例如，在各个成形和填充阶段期间可能的是，在根据图9的第一部分或工艺阶段中利用出口47和49引入填充物21，在时间上接下来的根据图10的第二部分或工艺阶段中利用出口47和49进一步引入填充物21，并且同时利用流经冷却单元44的填充物21预冷却液体连接器54，然后根据图11在第三部分或工艺阶段中利用下部出口47引入填充物21.1，而例如填充物21进一步通过上部出口49被供应。
每种情形下在水平高度N1和N2之间会形成一个平静的中间区，该区域将填充物的各部分相互区别开。前述电磁驱动控制阀50具有一个有利的影响，即能产生低的推动力和低的混合变化。电磁驱动控制阀50的另一个优点在于结实并且在相应的清洁周期使用快速和必要时多样的开关非常容易清洁。
图12显示了拉伸杆17b的另一个实施例的简化截面图，其与拉伸杆17a的区别仅仅在于，除了管46和48以外在上部区域还设有第三环形管56，其远离拉伸杆端部45.1，并且该第三环形管在拉伸杆17b的周围或包封表面围绕拉伸杆17b的轴线分布的多个出口或释放口57露出。形成在容器11中填充物表面以上的净空59例如在成形和填充各容器11后通过由控制单元53驱动的控制阀58经由管56进行释放。容器11在成形和填充后可以进一步通过出口47进行释放，并且当控制阀50打开时，还例如通过由控制单元53驱动的控制阀60经由出口49进行释放。
在开始成形和填充阶段之前，图10-13所示的拉伸杆17a或17b或者具有所述拉伸杆的成形和填充装置或机器还能够撤出各预制件2和/或例如用热惰性气体将其进行冲洗，优选经由下部出口47。
如图9-12所示，出口47和49或者拉伸杆17a在它们的周围或包封表面上被这样设计，即使得流出出口47或49的介质的主要流动方向相对于拉伸杆17a纵向轴线倾斜的角度小于90°，即在下部出口47处设计为使得所述角度在下部拉伸杆端部45.1处和上部出口49处敞开，并使得所述角度朝拉伸杆17a的背离下部拉伸杆端部45.1的端部敞开。
特别地出口47或49具有圆形边缘或半径，这样可以避免局部的紊流和空穴现象，并促使平稳地分层。更加有利地，出口47和49的圆形边缘径向向内或径向向外地设置在拉伸杆上。
图13示出了根据本发明方法的一示意性实施例的方框图。经过热处理的预制件在第一工艺阶段I在填充压力P2下以除气的水被成形和填充以便获得容器。随后，在第二工艺阶段，容器被释压至压力P1并且填充物被输送。填充物可尤其为糖浆、碳酸化液体或干冰，尤其以小球的形式。
随后，已成形和填充的容器被释压至大气压力P0并被密封地封闭。
附图标记
1  供给装置
2  预制件
3  传送轮
4  加热装置
5  嘴部
6  加热元件
7  输送装置
8  传送轮
9  加工轮
10 成形和填充站
11 容器
12 取出轮
13 输出线路
14 输入装置
15 封闭部件
16 分隔件
17 拉伸条或拉伸杆
17.1 变窄部
18 拉伸杆的末端
19 预制件的底部
20 供给装置
21 填充物
22 多路计量阀
23 拉伸杆的腔
24 出口
25 回流阀
26 排放阀
27 出口
28 连接元件
29 密封件
30 预制件的腔
31 环形切口
32 瓶或拉伸杆的纵向轴线
33 密封元件
34 配对元件
35 轴承
36 供给口
37 模具
38 封闭装置
39 夹持器
40 工具架
41 旋转轴线
42 管道或管道部分
43 碳酸化单元
44 冷却单元
45 拉伸杆本体
45.1 拉伸杆端部
46 管
47 出口
48 管
49 出口
50 控制阀
51 锁环
52 磁性线圈
53 电子控制器件
54，55 液体连接器
56 管
57 出口
58 控制阀
59 净空
60 控制阀

Claims (22)

1.一种从由热塑性材料制成的预制件(2)生产填充有液体填充物的容器(11)的方法，其中各预制件(2)被热处理并随后在成形和填充阶段在模具(37)中利用至少一种液体填充物(21，21.1)作为压力介质以填充压力p2被转变成容器(11)，
其特征在于，
填充物(21，21.1)或填充物(21，21.1)的各部分在至少两个时间点和/或在至少两个工艺阶段以不同的二氧化碳含量和/或以不同的温度被供应，并且其中在第一工艺阶段中成形的容器从填充压力p2被释压至压力p1并且填充物在第二工艺阶段被供应，之后容器被释压至大气压力p0，并且其中在第一工艺阶段已经被预先除气和/或未被碳酸化的填充物被供应，尤其是未碳酸化的水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在转变为容器(11)的过程中，预制件(2)至少暂时通过拉伸杆(17，17a，17b)导向并在轴向上被拉伸。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第二工艺阶段，填充物以气态和/或液态和/或固态被供应，尤其是糖浆和/或干冰。
4.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在第一工艺阶段之后的第二工艺阶段具有更高二氧化碳含量的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分被供应。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，具有更高二氧化碳含量的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分在被引入前被冷却，和/或第二工艺阶段中具有更高二氧化碳含量的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分的温度低于第一工艺阶段中填充物(21)或填充物(21)部分的温度。
6.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，第二工艺阶段中填充物(21.1)或填充物(21.1)部分的二氧化碳含量比第一工艺阶段中填充物(21)或填充物(21)部分的二氧化碳含量在重量上高30％，优选比第一工艺阶段中填充物(21)或填充物(21)部分的二氧化碳含量在重量上高50％到100％。
7.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，第二工艺阶段中填充物(21.1)或填充物(21.1)部分的温度低于10℃，特别是在4℃到8℃之间。
8.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在成形和填充阶段或在转变过程中，具有更高二氧化碳含量和/或更低温度的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分的压力至少暂时性地高于填充物(21)的至少一个其它部分或剩余部分的压力，特别是高至少1巴。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在液体流路的一部分上的压力高于具有更高二氧化碳含量和/或更低温度的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分的压力，即在成形和填充阶段或定形过程中，比填充物(21)的至少一个其它部分或剩余部分的压力至少暂时性地高2巴到5巴。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，节流元件或横截面变窄部(17.1)设置在流进拉伸杆(17)内部的填充物(21，21.1)或填充物(21，21.1)部分的流动路径上，其中节流元件特别地设置成邻近所述至少一个填充物出口(24)。
11.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，填充物(21)的一部分被导向从旁经过拉伸杆(17)，并且填充物(21)的一部分被导向穿过拉伸杆(17)。
12.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，具有更高二氧化碳含量的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分被冷却，和/或至少具有更高二氧化碳含量的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分被导向穿过拉伸杆(17，17a，17b)。
13.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，拉伸杆(17，17a，17b)相对于填充物至少在某些部分上隔热。
14.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，不含二氧化碳或二氧化碳含量降低的填充物或填充物(21)部分在第一工艺阶段通过位于不同高度水平(N1，N2)的至少两个填充物出口(47，49)被引入预制件(2)或成形中的容器(11)中，在时间上接下来的成形和填充阶段的第二工艺阶段中，至少具有更高二氧化碳含量的所述填充物(21.1)或填充物(21.1)部分优选在较低高度水平(N1)处被引入预制件(2)或成形中的容器(11)中，而不含二氧化碳或二氧化碳含量降低的填充物(21)或填充物(21)部分在例如第二工艺阶段优选在位于较低高度水平(N1)上方的较高高度水平(N2)被引入。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在第一和第二工艺阶段之间的第三阶段中，液体连接器(54)被不含二氧化碳或二氧化碳含量降低的已冷却的填充物(21)或已冷却的填充物(21)部分预冷却，在第二工艺阶段中具有更高二氧化碳含量的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分通过所述液体连接器被引导进入预制件(2)或成形中的容器(11)中。
16.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，这些工艺阶段属于成形和填充阶段中的部分阶段。
17.一种从由热塑性材料制成的预制件(2)生产填充有液体填充物(21，21.1)的容器(11)的装置，所述装置包括用于预加热预制件(2)的加热装置(4)，至少一个具有模具(37)的成形和填充站(10)，至少一个用来提供填充物(21，21.1)的供给装置(20，20.1)，优选碳酸化单元(43)被提供用来将二氧化碳至少引入或溶解到填充物(21，21.1)的部分流中，
其特征在于，
所述至少一个成形和填充站(10)具有至少一个阀部件(22)，经由该阀部件填充物(21，21.1)或填充物(21，21.1)的各部分在至少两个时间点或在至少两个工艺阶段中以不同二氧化碳含量被输送至各预制件(2)或各成形中的容器(11)中，其中在第一工艺阶段已经被预先除气和/或未被碳酸化的填充物被供应，尤其是未碳酸化的水。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，成形站(10)具有拉伸杆(17，17a，17b)形式的导向装置，所述导向装置在预制件转变成容器(11)的过程中至少暂时性地作用于预制件(2)，并且填充物(21)的至少一部分能够被输送穿过拉伸杆(17)的腔(23)，至少在拉伸杆(17，17a，17b)的下端部设有出口(24，47)。
19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，成形站(10)具有拉伸杆(17)形式的导向装置，所述导向装置在预制件转变成容器(11)的过程中至少暂时性地作用于预制件(2)，并且填充物(21)的至少一部分能够被输送穿过拉伸杆(17)的腔(23)，至少在拉伸杆的下端部设有出口(24)。
20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述至少一个成形和填充站(10)具有至少一个阀部件(22)，经由所述阀部件，填充物(21，21.1)或填充物(21，21.1)部分在至少两个时间点或在至少两个工艺阶段中以不同二氧化碳含量和/或不同温度被输送至各预制件(2)或各成形中的容器(11)中。
21.根据权利要求17到20中任一项所述的装置，其特征在于，冷却单元(44)沿管道(42，54)或管道部分被设置用于填充物(21.1)，在所述冷却单元的下游，即在所述填充物冷却并流经所述管道(42)或管道部分之后，二氧化碳被溶解，或者从碳酸化单元(43)流向管道(42，54)或管道部分。
22.根据权利要求17到21中任一项所述的装置，其特征在于，至少为具有高CO2含量的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分导向的管道部分(42，54)是隔热的，特别是用由Teflon或含Teflon材料构成的隔热件，和/或至少为具有高CO2含量的填充物(21.1)或填充物(21.1)部分导向的管道部分覆有隔热材料，例如Teflon或含Teflon的材料。
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