CN110861284B - 用于制造塑料容器的容器处理设备和容器处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制造塑料容器的容器处理设备和容器处理方法。容器处理设备(1)具有：吹塑机(2)，该吹塑机被构造成用于加热型坯(8)并且使型坯在吹塑模具(2d)中改形成塑料容器(7)；输送机(3)，以便在至少改形后输送塑料容器(7)；和布置在输送机(3)上的冷却装置(4)，以便对改形后的塑料容器(7)进行降温，其特征在于，用于冷却塑料容器(7)的冷却装置(4)包括用于干冰的至少一个给料器(4a)。

Description

用于制造塑料容器的容器处理设备和容器处理方法
技术领域
本发明涉及用于制造塑料容器的容器处理设备和用于制造塑料容器的容器处理方法。
背景技术
这种容器处理设备通常包括吹塑机，利用该吹塑机来加热型坯，并且在吹塑模具中改形成塑料容器。此外，这种容器处理设备还可以包括用于塑料容器的另外的处理机，如贴标机和/或灌装机，以便为借助吹塑机所制成的塑料容器贴标并且/或者填充以能流动的产品、例如填充以饮料。
为了使塑料容器在制成后保持形状稳定，需要将它们降温到容器材料的玻璃化转变温度之下。为此，这种容器处理设备通常包括布置在输送机上的冷却装置，以便对改形后的塑料容器进行降温。
DE 60 2005 002 566 T2公开了用于容器制造的方法和设备，在其中，容器在改形单元之后被运行经过冷却单元，并且用来自喷嘴的由空气和水构成的混合物进行喷洒并且由此进行冷却。
在此不利的是，塑料容器在接下来贴标之前必须先被再次干燥，这是因为否则的话标签就无法充分吸附在塑料容器上。此外，基于开放的引水而存在卫生方面的顾虑。
另一方面，如下容器处理设备是公知的，在其中，塑料容器通过在吹塑模具中的接触式冷却和/或通过对底部的气冷来被冷却。不过这种容器处理设备为了确保充分的冷却效果而伴随有更高的制造和运行成本。
发明内容
因此本发明的任务是，提供一种用于制造塑料容器的容器处理设备和容器处理方法，容器处理设备具有冷却装置，该冷却装置用更简单的器件保证了对改形后的塑料容器充分的冷却效果。
为了解决该任务，本发明提供了一种用于制造塑料容器的容器处理设备，容器处理设备具有：
吹塑机，吹塑机被构造成用于加热型坯并且使型坯在吹塑模具中改形为塑料容器，
输送机，以便至少在改形后输送塑料容器，和
布置在输送机上的冷却装置，以便对改形后的塑料容器进行降温，
其特征在于，
用于冷却塑料容器的冷却装置包括用于干冰的至少一个给料器。
本发明的有利的实施方式在下文中提及。
由于用于冷却塑料容器的冷却装置包括至少一个用于干冰的给料器，使得塑料容器借助干冰被冷却。在本申请人的广泛的研究中已经证实，以干冰能在塑料容器上实现约-50℃的表面温度。由此使塑料容器的壁特别迅速地具有处在玻璃化转变温度之下的温度并且紧接着不再会变形。在此，令人惊讶地被证实不同于预期的是，与公知的冷却方法相比，塑料结构通过突然冷却是更为耐久稳定的。此外，干冰的雪晶体直接从固态转成气态，从而不在塑料容器上形成可能会影响贴标的液滴。此外，二氧化碳已经使用在多种饮料中用于碳酸化，因此污染的可能性较小。
容器处理设备可以布置在饮料加工设备中。容器处理设备可以包括用于塑料容器的另外的处理机，例如贴标机和/或灌装机。能想到的是，输送机和布置在该输送机上的冷却装置是吹塑机的一部分。同样能想到的是，输送机和布置在其上的冷却装置一起布置在吹塑机下游。此外，容器处理机还可以包括另外的输送机，以便在处理时和/或在处理机之间输送塑料容器。
塑料容器可以被设置成用于容纳饮料、卫生用品、膏、化学产品、生物产品和/或制药产品。塑料容器通常可以被设置成用于各种能流动的或能填充的产品。例如可以涉及饮料产品。也能想到的是，容器被设置成用于不能流动的填料，例如胶囊、药片、膏和/或灰浆粉粒。塑料容器可以构造为瓶、优选构造为PET瓶。
输送机可以包括其上布置有容器容纳部的转塔或直线输送机。容器容纳部可以包括用于容器颈的夹具和/或用于容器主体的导向元件和/或用于容器底部的支撑元件。转塔优选可以围绕竖直的轴线地借助驱动器转动。“竖直地”在此可以指的是指向地心的或在重力方向上延伸。
冷却装置可以包括用于液态的二氧化碳的发生器和/或贮存器。能想到的是，冷却装置被构造成用于将液态的二氧化碳通过膨胀转化成干冰。液态的二氧化碳的膨胀可以例如从在40bar至60bar范围内的压力到环境压力地来实现。为此，冷却装置包括一个或多个喷嘴。能想到的是，冷却装置包括压缩空气单元，以便稳定由干冰构成的射束。
至少一个给料器可以分别包括具有多个用于分配干冰的喷嘴的射出区域。由此使干冰能够扇形地送出到塑料容器的有待特别强烈地冷却的区域。具有多个喷嘴的射出区域例如可以是扇形喷嘴系统、尤其是喷嘴板。给料器可以包括分配器，以便将液态的二氧化碳和/或压缩空气分配给喷嘴。至少一个给料器可以用一个或多个软管和/或管线路与用于液态的二氧化碳的发生器和/或贮存器连接。
冷却装置可以构造成使得喷嘴在运行中与有待冷却的塑料容器具有在10mm至40mm范围内的、尤其是在15mm至30mm范围内的间距。由此保证了一方面不与塑料容器接触，并且另一方面使由喷嘴输出的具有干冰的射束并不过于强烈地散开，从而确保了高冷却效果。
具有喷嘴的射出区域可以至少区段式拱曲，以便使干冰与塑料容器的几何造型相匹配地送出。由此，可以使干冰与塑料容器的几何造型相匹配地送出，从而能特别均匀地冷却相应的区域。换句话说，具有喷嘴的射出区域与塑料容器的几何造型互补地延伸。能想到的是，喷嘴的射出区域和/或给料器至少部分地以生成式的制造方法、例如3D打印方法来制造。由此可以特别灵活地并且成本仍是低廉地制成具有喷嘴的射出区域。几何造型尤其可以包括容器底部。在此，容器底部可以指的是塑料容器的底部。由此可以在容器底部的区域内产生最大的冷却效果。
在使用多个依次接连的喷嘴时有利的是，喷嘴的间距不是均匀地、而是从短到长地设计，这是因为在冷却开始时，热量基于较高的温度梯度而较快地向外输送。
至少一个给料器可以从外朝着塑料容器的一个或多个底部区域取向，以便有针对性地冷却一个或多个底部区域。底部区域尤其可以构造成在容器底部上的凹处。在广泛的研究中证实，在容器底部上的凹处在改形后具有特别高的温度并且因此必须被特别强烈地冷却。
至少一个给料器可以至少部分地整合到吹塑机的拉伸杆中地构造。吹塑机通常包括拉伸杆，以便使型坯在相应的吹塑模具中进行改形时被拉伸。干冰因此可以通过拉伸杆被送出，与此同时相应的塑料容器还处在其吹塑模具中。由此还能更早地引入冷却过程，其中，吹塑模具稳定塑料容器。
能想到的是，至少一个给料器构造成与输送机的输送运动随动，以便在输送时使至少一个给料器至少部分地与塑料容器一起引导。由此，使至少一个给料器在塑料容器中的停留时间特别长。能想到的是，冷却装置包括移动单元，以便使至少一个给料器随着输送运动一起引导。同样能想到的是，至少一个给料器随动地并入在输送机上。
替选地能想到的是，至少一个给料器静止不动地布置，其中，输送机被构造成用于在冷却时使塑料容器相对于至少一个给料器移动或停住。由此可以使至少一个给料器被特别简单地构建并且以用于二氧化碳的固定不动的供给部来进行供应。例如能想到的是，静止不动的至少一个给料器包括诸如喷嘴列的喷嘴系统，在冷却时借助输送机使塑料容器从喷嘴列旁移动经过。同样能想到的是，塑料容器分别在冷却时相对于静止不动地布置的至少一个给料器停住并且之后被继续输送。
输送机可以包括变节距星轮(Teilungsverzugstern)或双重分配星轮(Doppelbelegungsstern)。用变节距星轮可以减小输送时塑料容器的节距，从而也减小了用于冷却的输送速度。而在双重分配星轮中，特定的塑料容器在冷却时两次地从给料器旁引导经过。相应地延长了特定的塑料容器在至少一个给料器的区域内的停留持续时间并且由此提高了冷却效果。
此外，本发明为了解决任务还提供了一种用于制造塑料容器的容器处理方法，其中，借助吹塑机加热型坯，并且在吹塑模具中将型坯改形成塑料容器，
其中，至少在改形后以输送机输送塑料容器，并且
其中，在输送机上以布置在输送机上的冷却装置对改形后的塑料容器进行降温，
其特征在于，
冷却装置以至少一个给料器将干冰送出到塑料容器上，以便对塑料容器进行降温。
本发明的有利的实施方式在下文中提及。
通过冷却装置以至少一个给料器将干冰送出到塑料容器上，以便冷却塑料容器，使得塑料容器以干冰来冷却。在本申请人的广泛的研究中已经证实，以干冰能够在塑料容器上实现约-50℃的表面温度。由此，使塑料容器的壁特别快地具有处在玻璃化转变温度之下的温度并且紧接着不再会变形。在此，令人惊讶地被证实不同于预期的是，与公知的冷却方法相比，塑料结构通过突然冷却是更为耐久稳定的。此外，干冰的雪晶体直接从固态转成气态，从而不在塑料容器上形成可能会影响贴标的液滴。此外，二氧化碳已经使用在多种饮料中用于碳酸化，因此污染的可能性较小。
容器处理方法单独地或以任意组合的方式按意义地可以包括之前参考容器处理设备所说明的特征、。容器处理方法可以用之前所说明的容器处理设备来执行。
在冷却时，可以随塑料容器的输送一起引导至少一个给料器。由此，使塑料容器特别长时间地停留在至少一个给料器的区域中，从而获得了特别强烈的冷却效果。
在冷却时，可以借助输送机相对于至少一个给料器地移动或停住塑料容器。若塑料容器移动，那么获得了特别高的容器通过量。若塑料容器停住，那么提高了在冷却时的停留时间并且因此提高了作用到塑料容器上的冷却效果。在这两种变型方案中，冷却装置都能被特别简单地构建，这是因为至少一个给料器可以是静止不动的并且因此能通过固定不动的供给部来供应二氧化碳。
附图说明
接下来借助附图中所示的实施例详细阐释本发明的另外的特征和优点。其中：
图1作为俯视图示出根据本发明的用于制造塑料容器的容器处理设备的实施例；
图2示出用于以干冰冷却塑料容器的图1的冷却装置的侧向的细节视图；
图3示出用于以干冰冷却塑料容器的冷却装置的替选的实施例的侧向的细节视图；以及
图4示出用于以干冰冷却塑料容器的冷却装置的另外的替选的实施例的侧向的细节视图。
具体实施方式
在图1中作为俯视图示出了根据本发明的用于制造塑料容器的容器处理设备1的实施例。可以看到，容器处理设备1包括多个处理机，在本实施例中是吹塑机2、输送机3和布置在输送机上的冷却装置4、贴标机5和灌装机6。此外，示出了多个仅示意性地用圆形示出的星轮式输送机，以便在各个处理机2至6之间输送塑料容器。但也能想到的是，塑料容器在输送机3后用不同于图1的实施例中所示的处理机进一步加工。
吹塑机2其本身包括用于型坯的供给部2a、用于加热型坯的隧道窑2b和拉伸吹塑装置2c，以便将加热的型坯在吹塑模具中改形成塑料容器。
因为塑料容器在吹塑机2之后还没有完全降温到容器材料(例如PET)的玻璃化转变温度之下，所以使塑料容器在输送机3上运行穿过被并入该输送机上的冷却装置4，该冷却装置包括在此示出的用于干冰的至少一个给料器。冷却装置4以及至少一个给料器进一步在下文中借助图2或3加以详细阐释。塑料容器由此被降温到玻璃化转变温度之下，从而使塑料容器形状稳定并且能无危险地以接下来的处理机加以处理。
紧接着地，借助贴标机5对空的塑料容器贴标并且以灌装机6将能流动的产品、例如饮料填充到其中。能想到的是，为灌装机6配属封闭器，以便为已被填充的塑料容器配设封闭件。
在图2中示出了用于以干冰冷却塑料容器7的图1的冷却装置4的侧向的细节视图。
可以看到，输送机3例如构造成转塔、尤其是构造成输送星轮。它包括驱动器3a、立柱3b和在此仅示意性示出的容器容纳部3c。驱动器3a包括电动机，电动机驱动立柱3b，从而使立柱围绕中轴线A在环绕方向R上(或相反地)转动。由此使在容器容纳部3c中的塑料容器7在输送机3的周向上输送。
也可以看到，冷却装置4包括用于冷却塑料容器7的干冰的给料器4a。给料器4a构造有射出区域4b，在该射出区域上布置有用于分配干冰的多个喷嘴4c。给料器4a在本实施例中随输送机3的输送运动一起引导地构造，以便在输送时使其至少部分与塑料容器7一起引导。能想到与输送机3分开的用于给料器4a的移动单元，或者如在图2中所示那样，给料器4a随动地与输送机3连接。
用于给料器4a的二氧化碳可以例如以在此未示出的发生器和/或以贮存器(例如压力容器)提供。例如提供具有50bar的压力的二氧化碳并且通过线路系统将二氧化碳供给给喷嘴4c。能想到的是，输送机3包括转动分配器，以便将二氧化碳供给给给料器4a。然后通过二氧化碳的突然膨胀在从喷嘴4c射出时生成干冰。
此外，冷却装置4还可以包括压缩空气供应部，干冰在从喷嘴4c射出时以该压缩空气供应部来稳定。
若给料器4a替选地以(与输送机3分开的)移动单元来随输送机的输送运动一起引导的话，那么可以在将二氧化碳和/或压缩空气供给给给料器4a时取代转动分配器地也以柔性的软管来工作。
在图2中也可以看到，容器底部7a不是平坦地构造，而是构造为拱曲的几何造型。相应地，具有喷嘴4c的射出区域4b是拱曲的并且与塑料容器7的几何造型、即在此与容器底部7a互补地构造。也可以看到，给料器4a从外部朝着塑料容器7的多个例如构造成凹处的底部区域7b取向，以便有针对性地对其冷却。在本申请人的广泛的研究中已经证实，在容器底部7a上的凹处7b在改形之后具有提高的温度并且因此必须被特别强烈地冷却。
通过具有喷嘴4c的射出区域4b拱曲地与塑料容器7的几何造型相匹配，使得可以特别均匀且有效地冷却该塑料容器。
此外，冷却装置4构造成使得喷嘴4c在运行中与有待冷却的塑料容器7具有在10mm至40mm范围内、尤其是15mm至30mm范围内的间距。由此保证了，一方面不与塑料容器7接触，并且另一方面使从喷嘴4c输出的具有干冰的射束不会过于强烈地散开，从而保证了良好的冷却效果。
在图3中示出了用于以干冰冷却塑料容器7的冷却装置4的替选的实施例的侧向的细节视图。在图3中的实施例与图2中的实施例的区别基本上在于，给料器4a静止不动地布置，其中，输送机3被构造成用于在冷却时使塑料容器7相对于给料器4a移动。换句话说，以输送机3持续地在方向R上输送塑料容器7，与此同时塑料容器借助静止不动的给料器4a被喷洒干冰。由此使冷却装置4可以更简单地被构建，这是因为二氧化碳可以从发生器4d经由固定不动的线路供给至给料器4a。
此外，输送机3在图3中被构造成变节距星轮，由此在输送时减小了塑料容器7的节距并且因此也减小了塑料容器7的输送运动与静止不动的给料器4a之间的相对速度。替选地，输送机3可以是双重分配星轮，在该双重分配星轮中，每个塑料容器7总共两次地被输送经过给料器4a。由此延长了冷却时的停留时间，由此可以实现更大的冷却效果。
在图3中的实施例的所有另外的特征相应于图2的特征。
也能想到的是，在图2和3的实施例中存在另外的给料器，除了所示的给料器4a外，另外的给料器例如冷却塑料容器7的侧壁。
在图4中示出了用于以干冰冷却塑料容器7的冷却装置4的另外的替选的实施例的侧向的细节视图。该实施例与图2和3的实施例的区别基本上在于，冷却装置4的给料器4a不再作为单独的单元构造在吹塑机2下游，而是整合到吹塑机2的拉伸杆中地构造。
可以仅部分看到输送机3，在本实施例中，输送机是吹塑机2的拉伸吹塑装置2c的转塔(参看图1)。被并入其上的有吹塑模具2d、吹塑喷嘴2f以及拉伸杆2e。在拉伸吹塑时，以隧道窑2b加热的型坯8被带入到吹塑模具2d的上方的区域中(型坯8在此用虚线示出)。紧接着以拉伸杆2e来拉伸型坯并且经由吹塑喷嘴2f向型坯吹气，直至型坯贴靠在吹塑模具2d的内壁上。
紧接着，将干冰从拉伸杆2e上的喷嘴4c送出到还是热的塑料容器7中。容器底部7a由此被特别强烈地从内部冷却并被稳定，直至吹塑模具2d打开并且将已吹塑的塑料容器7进一步转交给下一个输送星轮。
能想到的是，容器7的壁区域同样经由在拉伸杆2e中的另外的喷嘴以干冰来冷却。替选地能想到的是，吹塑模具2d借助另外的冷却装置被水冷并且由此实现对容器壁的接触式冷却。
也能想到的是，图4和图2或图4和图3的冷却装置相互组合，即一个给料器4a被整合到拉伸杆2e中，而另外的给料器4a布置在处于吹塑机2下游的输送机3上。
之前的附图1至4的冷却装置4总体上如下工作：
型坯8借助吹塑机2加热并且在吹塑模具2d中改形为塑料容器7。在改形后，塑料容器7以输送机3来输送并且在此以布置在输送机上的冷却装置4来降温。冷却装置4在此以至少一个给料器4a将干冰送出到塑料容器7上，冷却效果因此是特别高且有效的。
能想到的是，在冷却时，给料器4a随塑料容器7的输送一起引导(参看图2)。替选地，在冷却时，塑料容器7可以借助输送机3相对于静止不动地布置的至少一个给料器4a来移动(参看图3)。
由于用于冷却塑料容器7的冷却装置4包括用于干冰的至少一个给料器4a，使得塑料容器借助干冰来冷却。在本申请人的广泛的研究中已经证实，以干冰在塑料容器7上可以实现约-50℃的表面温度。由此，使塑料容器7的壁特别快地具有处在玻璃化转变温度之下的温度并且紧接着不再会变形。在此，令人惊讶地被证实不同于预期的是，与公知的冷却方法相比，塑料容器通过突然冷却是更为耐久稳定的。此外，干冰的雪晶体直接从固态转化成气态，从而不在塑料容器7上形成可能影响贴标的液滴。此外，二氧化碳已经在多种饮料中用于碳酸化，因此污染的可能性较小。
应理解，在前述的实施例中提到的特征并不局限于这些特征组合，而单独或者以任意不同的组合也是可能的。

Claims (16)

1.用于制造塑料容器(7)的容器处理设备(1)，所述容器处理设备具有
吹塑机(2)，所述吹塑机被构造成用于加热型坯(8)并且使所述型坯在吹塑模具(2d)中改形为所述塑料容器(7)，
输送机(3)，以便至少在改形后输送所述塑料容器(7)，和
布置在所述输送机(3)上的冷却装置(4)，以便对改形后的塑料容器(7)进行降温，
其特征在于，
用于冷却所述塑料容器(7)的所述冷却装置(4)包括用于干冰的至少一个给料器(4a)。
2.根据权利要求1所述的容器处理设备(1)，其中，所述至少一个给料器(4a)分别包括具有多个用于分配干冰的喷嘴(4c)的射出区域(4b)。
3.根据权利要求2所述的容器处理设备(1)，其中，所述冷却装置(4)构造成使得所述喷嘴(4c)在运行中与有待冷却的塑料容器(7)具有在10mm至40mm范围内的间距。
4.根据权利要求2所述的容器处理设备(1)，其中，所述冷却装置(4)构造成使得所述喷嘴(4c)在运行中与有待冷却的塑料容器(7)具有在15mm至30mm范围内的间距。
5.根据权利要求2所述的容器处理设备(1)，其中，具有喷嘴(4c)的射出区域(4b)至少区段式拱曲，以便使干冰与所述塑料容器(7)的几何造型相匹配地送出。
6.根据权利要求5所述的容器处理设备(1)，其中，所述具有喷嘴(4c)的射出区域(4b)与所述塑料容器(7)的几何造型互补地延伸。
7.根据权利要求5所述的容器处理设备(1)，其中，所述几何造型包括容器底部(7a)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的容器处理设备(1)，其中，所述至少一个给料器(4a)从外部朝着所述塑料容器(7)的一个或多个底部区域(7b)取向，以便有针对性地冷却所述一个或多个底部区域(7b)。
9.根据权利要求8所述的容器处理设备(1)，其中，所述底部区域(7b)构造成在容器底部(7a)上的凹处。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的容器处理设备(1)，其中，所述至少一个给料器(4a)至少部分地整合到所述吹塑机(2)的拉伸杆(2e)中地构造。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的容器处理设备(1)，其中，所述至少一个给料器(4a)构造成与所述输送机(3)的输送运动随动，以便在输送时使所述至少一个给料器至少部分地与所述塑料容器(7)一起引导。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的容器处理设备(1)，其中，所述至少一个给料器(4a)静止不动地布置，并且其中，所述输送机(3)被构造成用于在冷却时使所述塑料容器(7)相对于所述至少一个给料器(4a)移动或停住。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的容器处理设备(1)，其中，所述输送机(3)包括变节距星轮或双重分配星轮。
14.用于制造塑料容器(7)的容器处理方法，
其中，借助吹塑机(2)加热型坯(8)，并且在吹塑模具(2d)中将所述型坯改形成塑料容器(7)，
其中，至少在改形后以输送机(3)输送所述塑料容器(7)，并且
其中，在输送机(3)上以布置在所述输送机上的冷却装置(4)对改形后的塑料容器(7)进行降温，
其特征在于，
所述冷却装置(4)以至少一个给料器(4a)将干冰送出到所述塑料容器(7)上，以便对所述塑料容器进行降温。
15.根据权利要求14所述的容器处理方法(1)，其中，在冷却时，随所述塑料容器(7)的输送一起引导所述至少一个给料器(4a)。
16.根据权利要求14所述的容器处理方法(1)，其中，在冷却时，借助所述输送机(3)使所述塑料容器(7)相对于所述至少一个给料器(4a)移动或停住。
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