CN108698727B - 用于成形热灌装后的容器的底部的方法 - Google Patents

用于成形热灌装后的容器的底部的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于成形热灌装后的容器(1)的底部的方法，其中随着容器的底部(3)从向外凸出的状态(6)冷却、特别地在冷却期间，对容器的底部(3)向内施力。通过至少一个流体射流(4)和/或流体压力波(35)对底部向内施力的事实意味着用于对底部向内施力的复杂机构是不必要的。另外，有利的是，能够在下游紧接着封闭器的生产区域中进行底部成形。

Description

用于成形热灌装后的容器的底部的方法
技术领域
本发明涉及根据技术方案1的前序部分的用于成形热灌装后的容器的底部的方法和用于热灌装容器的相应的生产系统。
背景技术
将饮料等热灌装到容器中典型地在70℃至95℃的生产温度下进行。当冷却已灌装且密封的容器时，因在容器的头部空间中存在空气的体积而在容器内产生负压。特别地，薄壁塑料容器因而向内变形。
为了控制塑料容器的变形，已知所谓板的真空补偿面可以被集成到容器的侧壁中。由于设计和/或阻碍在侧壁上贴标，可能不期望该补偿面。因此，已经提出所谓的无板瓶(panelless bottle)，在它们的侧壁上不具有真空补偿面。
在这方面，WO 2010/129402 A1说明了具有底膜的无板瓶，其中仅通过在冷却处理期间产生的负压将底膜向内吸引至最终目标位置。然而，所使用的膜或类似的薄壁底部区域典型地不包括所期望的尺寸稳定性和/或机械阻力。
WO 2013/139874 A1替代地提出在瓶被夹在转台与定心钟(centering bell)之间的同时，借助于冲头对无板瓶的底部向内机械地施力。然而，也称作底部激活(bottomactivation)的对底部的成形要求转台中的复杂的升降机构。另外，成形底部随后在容器已经大幅冷却之后在贴标机等的区域中进行、即在相对晚的时间点进行。然而，与此同时容器可能已经以不期望的方式变形。
另外，在底部的非激活状态下处理容器、直到底部已经成形。这使例如直立的容器的可靠输送更加困难并且/或者要求适当地适配的输送装置。
因此，期望的是以补偿性底部激活为目的以可能情况下最低的设备复杂度并且/或者在灌装和封闭之后尽可能早地对无板瓶或类似容器的底部进行成形。
发明内容
利用根据技术方案1的方法实现所提出的目的。根据技术方案1的方法，用于成形诸如瓶的热灌装后的容器的底部。优选地，容器由塑料材料制成。对热灌装后的容器的底部向内施力，特别地，随着热灌装后的容器的底部从向外凸出的状态冷却下来时，对热灌装后的容器的底部向内施力。根据本发明，通过至少一个流体射流和/或一个流体压力波对底部向内施力。容器的底部因此从所谓的非激活状态转变为所谓的激活状态。
根据本发明，以流体的方式而不利用诸如冲头、底部的凹模等的对底部向内施力的任何元件进行底部激活。基本上，无论容器的方向如何(例如，容器处于直立取向、躺倒取向或颠倒方向)，都能够朝向容器的底部导向流体射流和/或流体压力波。
例如在容器的拉伸吹塑成型期间产生底部向外凸出的状态。优选地，向外凸出的状态是在处理空容器时、灌装容器时和封闭容器时不变化的准稳定状态。仅在利用从外侧到底部的流体压力的选择性作用时，底部才转变为向内凸出的状态。
优选地，通过水射流、特别地通过冷却水射流对底部向内施力。结果，在下游紧接着容器被封闭处的生产步骤中、特别是在颈部消毒期间或者例如在容器被再冷却时，能够对底部向内施力。特别地，利用冷却水射流能够同时实现所期望的冷却效果和容器底部的激活。
优选地，通过压缩空气射流对底部向内施力。例如在各个的处理站之间转运或输送容器期间，能够在灌装系统的不同段中灵活地使压缩空气射流在容器处进行导向。可以在例如容器的颈部消毒的段中有利地使用压缩空气射流。
优选地，通过冲击波对底部向内施力。例如，通过水和施加到底部的由橡胶等制成的柔性膜能够将该流体压力波传递到容器底部。合适的冲击波产生器例如根据碎石机的原理运作。
优选地，在容器处于躺倒取向的同时、特别地在容器被输送的同时，将流体射流和/或流体压力波导向至底部。于是，能够以简单的方式、特别地在颈部消毒的区域中对底部向内施力。然后，紧接着容器被封闭之后进行底部的激活。于是，在底部未激活的情况下输送容器和/或容器在其侧壁上以不期望的方式永久变形时，产生问题的可能性降低。
优选地，在容器处于直立取向的同时、特别地在容器被输送的同时，流体射流和/或流体压力波被导向至底部。于是，当容器被悬挂或直立于长度方向上分割的传送带的同时，能够利用至少一个流体射流和/或至少一个流体压力波从下方作用容器。例如在容器再冷却器的区域中，以悬挂或直立方式输送容器是可行的。
优选地，在流体射流和/或流体压力波的作用期间，通过轴向作用的抵接部从上方固定容器，并因此在容器的长度方向上固定容器。这防止容器在流体射流和/或流体压力波的作用期间从传送带飞起，特别地，防止容器跌落。
优选地，在容器被颠倒输送的同时，流体射流和/或流体压力波被导向至底部。结果，流体射流和/或流体压力波不受到来自上方的任何液体压力。从上方传送流体射流和/或流体压力波既节省空间也有利于维修。
优选地，在颈部消毒器的区域中将流体射流和/或流体压力波导向至底部。于是，特别早地进行底部的激活，实质上直接在封闭容器之后进行底部的激活。由此，能够使归因于输送未激活底部的误差的潜在并发症以及容器的不受控制的永久变形的风险最小化。
优选地，在容器再冷却器的区域中将流体射流和/或流体压力波导向至底部。特别地，当使用至少一个水射流时，能够同时实现冷却灌装后的容器和激活容器底部。另外，能够以特别低的设备复杂度在容器再冷却器的区域中产生流体射流。
优选地，容器是由塑料材料制成的无板瓶。于是，该瓶能够被成形为具有特别薄的侧壁，并且/或者能够以灵活的方式对该瓶贴标和/或施加印刷。结果，能够节省塑料材料，并且能够扩大在可能的容器形状和标签方面的设计自由度。
优选地，成形底部引起容器的容积减小、从而补偿容器中的负压的至少50％(特别地至少75％)，该负压由热灌装后的且封闭的容器的冷却引起。从而，能够防止不期望的容器侧壁的变形。
利用根据技术方案13的生产系统同样实现所提出的该目的。根据技术方案13的生产系统，该生产系统用于热灌装容器并且包括灌装机、处理机和配置于灌装机下游的用于容器的输送段。用于至少一个流体射流和/或一个流体压力波的加压流体源配置于至少一个处理机和/或输送段的区域，以执行根据前述实施方式中的至少一个实施方式的方法。
于是，能够以柔和的方式并且在生产系统的适当位置处以灵活的方式激活容器的底部。此外，底部激活的位置能够适应于容器输送的要求。这应该被理解为意味着在处于容器的直立取向以及躺倒取向或颠倒时，能够具体地防止归因于仍然未激活的底部而对容器输送的不期望限制或阻碍。
优选地，用于至少一个流体射流和/或至少一个流体压力波的加压流体源配置于颈部消毒器的区域和/或容器再冷却器的区域。于是，能够以相对高的温度、特别地在进一步冷却容器或最终冷却容器之前进行底部的激活。在塑料材料的升高的温度下，底部更具柔性，并且能够以较小的流体压力被激活。此外，能够防止容器(特别是在容器的侧壁区域)的不受控制的永久变形，这是因为在容器被封闭之后尽可能早地进行底部的激活。
另外，能够特别容易地应用颈部消毒器和/或容器再冷却器的区域中的流体。例如，能够没有问题地将容器再冷却器的区域中的水射流导向容器处，并且能够再次容易地收集所喷射的水。
附图说明
本发明的优选实施方式图示于附图，其中
图1A、图1B示出了用于成形底部的方法的示意图；
图2示出了用于热灌装容器的生产系统的示意图；
图3示出了用于成形被布置成躺倒取向的容器的底部的可选实施方式；
图4示出了用于成形被布置成颠倒的容器的底部的可选实施方式。
具体实施方式
如图1A和图1B所示，能够例如在直立取向2上并且特别地在输送容器1期间执行根据本发明的用于成形热灌装后的容器1的底部的方法。为此，利用来自加压流体源5的来自下方的流体射流4向上作用容器1的底部3。流体射流4可以是例如通过使用加压流体源5的喷嘴5a而被导向至容器1的底部3的水射流。能够利用收集托盘5b收集从底部3反弹的水，优选地，收集托盘5b也被构造成喷水保护或类似的收集装置。
在图1A中，底部3在执行根据本发明的方法之前处于向外凸出的状态6。然而，图1B示出了处于被向内施力的状态7的底部3、特别地是在执行该方法之后处于完全成形的状态7的底部3。在外状态6还可以被称为底部3的非激活状态，在内状态7、特别地完全成形的状态7被称为激活状态。原则上，底部3的完全激活还能够分为数个分步和/或处于不同的系统区域。
在外状态6可以被称为准稳定状态，在底部3没有被选择性激活的情况下、即在没有外部超压(external overpressure)作用于底部3的情况下，当处理空容器1时以及灌装并封闭容器1时，在外状态6是尺寸稳定的。完全成形的底部3具有旨在用于之后使用的最终形状。
如图1A中示意性地示出的，特别是在底部3的中央部分3a从准稳定向外位置被向内施力时发生底部3的在外状态6和在内状态7之间的转变。参照图1B，足够的是，流体射流4对底部3向内施力仅至不稳定的中间位置8，而底部3从中间位置8开始自动转变到在内状态7。例如，对中央部分3a的弹性过度施力可能超过存在于中间位置8的死点，结果是部分3a随后自动向内凸出至在内状态7。
容器1在被热灌装之前具有容积V1并在底部被成形之后具有容积V2。通过从在外状态6向在内状态7的转变创建用于补偿封闭容器1中的负压的补偿性减小的容积AV＝V1-V2。
热灌装液体产品9存在于封闭容器1。在执行根据本发明的方法之前，特别地，容器1的部分容积V3灌装有在产品9上方仍然热的空气10。在执行该方法之后，具有空气10的相对小的部分容积V4保持于产品9上方。补偿性减小的容积AV补偿因产品9上方冷却的空气10引起的压降。因而能够大致忽略在冷却时产品9的容积改变。
在图1A中，流体射流4在容器1的离底输送(off-bottom transportation)期间被导向至底部3。为此，通过装置11使容器1在输送方向11a上移动并且使容器1以离底方式悬挂于支撑件12，该支撑件12同时用作针对流体射流4的作用的上轴向抵接部。支撑件12例如在颈部区域1b夹持容器1。
如从图1B中显而易见的，容器1能够可选地立在输送装置13上，该输送装置13例如包括在输送方向13a上行进的两条传送带13b。于是，流体射流4能够在两条传送带13b之间被导向至底部3。
优选地，容器1的轴向移动自由度在向上方向上由单独的轴向抵接部14限制以避免容器1从输送装置13过度升起或者甚至跌倒。抵接部14可以是例如固定滑轨或者与容器1一起主动或被动行进的带等。类似地可以存在横向固定导轨15或一起行进的横向带。
当底部3通过加压流体源5的工作区域时，能够通过至少一个固定加压流体源5周期地发射流体射流4。数个加压流体源5也可以在输送方向11a、13a上相继出现以分阶段和/或同时对数个容器1实现在外状态6与在内状态7之间的转变。
当成形底部时，加压流体源5可以在输送方向11a、13a上的预定输送段上与容器1一起行进，甚至数个加压流体源5均用于一个容器1。这能够增加流体射流4的暴露时间并且/或者流体射流4能够被选择性地导向至底部3的待被激活的部分3a。为此，至少一个加压流体源5可以例如在输送方向11a、13a上来回振动。
流体射流4可以是水射流、压缩空气射流或不同的气体射流。水射流与压缩空气射流相比具有噪音小和冷却效果好的优点。用于所排出的水的合适的收集装置是例如容器再冷却器和颈部消毒器的区域中的收集托盘5b等。
图2示意性地示出了用于热灌装容器1的生产系统20。根据图2，利用热产品9在灌装机21中灌装容器1并借助于包括例如至少一个星形转运器和/或直线输送器的输送段22将容器1转运到封闭器23。
借助于例如包括至少一个星形转运器和/或直线输送器的输送段24将在封闭器23处封闭的容器1转运到颈部消毒器25。在颈部消毒器25处以已知方式使容器1处于躺倒取向或者颠倒输送以利用仍然热的产品9对容器1的颈部1b消毒。
随后借助于另一输送段24将如此处理的容器1供给至容器再冷却器26，容器1在容器再冷却器26中被冷却至适于进一步处理的温度，例如被冷却至室温。
最后，能够借助于另一输送段24将冷却下来的容器1转运至贴标机27等以进行处理。
在颈部消毒器25的区域中，流体射流4能够由冷却水和具有合适温度的水两者构成，以不阻碍颈部消毒处理。此外可以想到的是由压缩空气构成的流体射流4。
在封闭器23下游的输送段24的区域中，例如呈调温水(tempered water)、冷却水或压缩空气的形式的用于执行所述方法的至少一个流体射流4也可以被导向至容器1。
在容器再冷却器26的区域中，流体射流4优选被设置为冷却水的形式。以该方式，能够以补偿的方式成形底部3并且能够以经济的方式再冷却容器1。归因于用于再冷却容器1所需要的水等的收集托盘，应用流体射流4仅会引起低的设备复杂度。
为了执行该方法，输送段24、颈部消毒器25和/或容器再冷却器26被优选封装在壳体中并且/或者装备有收集托盘5b等以例如进行隔音和/或溅水保护。
如从图3和图4显而易见的，能够在容器1的躺倒取向31或颠倒时进行容器1的颈部消毒。如图4中以示例方式示出的，颠倒应被理解为使容器1的口部指向竖直向下或者具有斜向下的指向方向32。基本上，容器1的输送和再冷却可能是2、31和/或32中的任一方向。
图3示意性地示出了在颈部消毒器25的区域中的容器1的输送。为此，容器1在传送带33上被布置为躺倒取向并且通过横向抵接部34而轴向稳定。抵接部34可以是固定滑板以及沿着输送方向33a行进的带等。
作为流体射流4的替换，借助于冲击波产生器36能够将流体压力波35导向至底部3。冲击波产生器36能够例如类似于碎石机地形成，并且通过储水器37和柔性膜38将流体压力波35导向至底部3。
图4还示出了在执行所述方法时颠倒斜立的处于方向32的容器1。流体射流4在图4的示例中可选地示意性地表示为压缩空气射流。例如从喷嘴5a发射压缩空气射流，喷嘴5a能够以固定方式形成为例如沿着输送方向39a延伸的缝式喷嘴，或者喷嘴5a能够与容器1一起沿着输送段行进。使容器1在输送方向39a上移动的输送装置39也被示意性地示出。
优选在启动封闭的容器1的再冷却之前和/或期间执行根据本发明的用于成形底部的方法。于是，容器1的输送在在内状态7的早期阶段、特别地在底部3完全成形的情况下是可能的。这能够减少可能由于容器1的过渡期变形而产生的输送问题。另外，底部3在热状态下展现较低的刚性，使得相比于容器1完全再冷却的情况，执行所述方法需要的流体压力较低。
然而，原则上，还可以想到的是在再冷却容器之后、例如在贴标机27的区域中借助于加压流体4成形底部。
能够如下地使用根据本发明的方法：
容器1优选通过拉伸吹塑成型机(未示出)提供为连续的产品流并且优选为所谓的无板容器(panelless container)或无板瓶。于是，这意味着容器1在其侧壁上不具有为真空补偿设置的补偿表面。
优选地，使用空气输送器等将容器1作为连续的产品流供给至灌装机21。在优选至少85℃、特别地从85℃至92℃的产品温度下，在灌装机21中用产品9热灌装容器1。
随后，实质上在产品9的灌装温度下，将封闭的容器1输送至颈部消毒器25的区域中。在该处，使容器1优选处于躺倒取向31或者使容器1处于颠倒的位置以利用仍然热的产品9对的容器1的颈部1b消毒。
能够以均匀的输送速度或间歇地进行通过颈部消毒器25的输送。例如，将可以想到的是，当容器1静止时在颈部消毒器25的区域中将流体射流4和/或流体压力波35导向至底部3，并且在此之前或之后以相对于输送段24的平均输送速度增加的输送速度输送容器1。这简化了利用流体射流4和/或利用流体压力波35对底部3的作用。然而，还可以想到的是，使至少一个加压流体源5和/或一个冲击波产生器36或类似的压力波产生器与容器1一起通过输送段移动，然后将流体射流4和/或流体压力波35导向至底部3。
在容器1的颈部消毒之后，容器1被转送至容器再冷却器26。在该处，容器1能够回到直立取向2。可选地，或者除了在颈部消毒器25中成形底部以外，还能够在容器再冷却器26中完成对底部的成形。
为此，例如，冷却水形式的流体射流4被导向至底部3。输送段还能够形成于容器再冷却器26，在容器再冷却器26中，容器1是静止的，并且/或者在成形底部时，以慢于容器1通过生产系统20的平均输送速度的速度输送容器1。然后，在成型底部的区域的上游或下游相应地形成用于补偿的较快的输送段。
为了在再冷却器26中成形底部，能够在输送方向11a、13a上相继形成数个喷嘴5a等以发射流体射流4。于是，容器1一穿过喷嘴5a的区域，就周期性地启动数个喷嘴5a等。还可以想到的是使单独的喷嘴5a与相关联的底部3实质上以各自的输送速度移动。为此，可以形成用于喷嘴5a的振动支撑件。
优选地，具有完全成形的底部3的、即处于成形状态7的再冷却过的容器1被输送至下游以进行进一步处理。在容器的再冷却之后，容器1例如在贴标机27中被贴标和/或进行打印。
归因于容器的再冷却和底部的成形，容器1具有用于进一步处理的形状，该形状机械稳定且旨在使用。这最小化了在容器1的输送期间和进一步处理期间的可能问题。
借助于底部的流体-引导成形，还能够在完全成形的容器1中产生预定超压以使具有特别不稳定的侧壁的容器附加地稳定以进行进一步处理和/或使用。为此，能够通过合适的成形和待激活的区域3a的尺寸预定补偿性减小的容积AV。
借助于压力流体射流4和/或流体压力波35的对根据本发明的底部的补偿成形对材料特别柔和，并且消除了对适用于底部3的冲头和致动机构的需求。
能够针对不同的底部形状使用流体射流4和/或流体压力波35而不存在问题，并且能够灵活地适配流体射流4和/或流体压力波35以改变底部3的刚性或其它机械性能。类似地，能够容易地防止在成形底部时的机械损坏。

Claims (19)

1.一种用于成形热灌装后的容器(1)的底部的方法，其中，所述容器的所述底部(3)从向外凸出的状态(6)被向内施力，其特征在于，通过至少一个流体射流(4)和/或流体压力波(35)对所述底部向内施力，由此所述底部转变到向内凸出的状态(7)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过水射流对所述底部(3)向内施力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过压缩空气射流对所述底部(3)向内施力。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过冲击波对所述底部(3)向内施力。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述容器(1)处于躺倒取向(31)时，将所述流体射流(4)和/或所述流体压力波(35)导向至所述底部(3)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述容器(1)处于直立取向(32)时，将所述流体射流(4)和/或所述流体压力波(35)导向至所述底部(3)。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述流体射流(4)和/或所述流体压力波(35)作用期间，通过轴向抵接部固定所述容器(1)。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述容器被颠倒地输送时，将所述流体射流(4)和/或所述流体压力波(35)导向至所述底部。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在颈部消毒器(25)的区域中，将所述流体射流(4)和/或所述流体压力波(35)导向至所述底部(3)。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在容器再冷却器(26)的区域中，将所述流体射流(4)和/或所述流体压力波(35)导向至所述底部(3)。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述容器(1)是由塑料材料制成的无板瓶。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，成形所述底部引起所述容器(1)的容积减少并且由此补偿所述容器中的负压的至少50％，所述负压由热灌装且封闭后的所述容器的冷却引起。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在冷却时，所述容器的所述底部(3)从向外凸出的状态(6)被向内施力。
14.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过冷却水射流对所述底部(3)向内施力。
15.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述容器(1)被输送时，将所述流体射流(4)和/或所述流体压力波(35)导向至所述底部(3)。
16.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述容器(1)被输送时，将所述流体射流(4)和/或所述流体压力波(35)导向至所述底部(3)。
17.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，成形所述底部引起所述容器(1)的容积减少并且由此补偿所述容器中的负压的至少75％，所述负压由热灌装且封闭后的所述容器的冷却引起。
18.一种用于热灌装容器(1)的生产系统(20)，其具有灌装机(21)和配置于所述灌装机下游的处理机(25、26、27)，以及用于所述容器的输送段(24)，其中，用于产生根据权利要求1至17中任一项所述的方法的流体射流(4)的加压流体源(5)和/或用于产生根据权利要求1至17中任一项所述的方法的流体压力波(35)的冲击波产生器(36)配置于所述处理机和/或所述输送段中的至少一者的区域中。
19.根据权利要求18所述的生产系统，其特征在于，所述加压流体源(5)和/或所述冲击波产生器(36)配置于颈部消毒器(25)的区域中和/或容器再冷却器(26)的区域中。
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