DE102013102393A1

DE102013102393A1 - Vorrichtung zum Behandeln von Behältnissen mit Luftrecycling

Info

Publication number: DE102013102393A1
Application number: DE201310102393
Authority: DE
Inventors: Dirk Schlaipfer; Michael Loy; Erik Blochmann; Florian Geltinger; Alexander Dachs
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2014-09-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Kunststoffbehältnissen (10, 10a) wobei Kunststoffvorformlinge (10) mittels einer Umformungsvorrichtung (4) durch Beaufschlagung mit einem gasförmigen Medium zu Kunststoffflaschen (10a) umgeformt werden und wobei die Kunststoffvorformlinge (10) vor diesem Umformungsvorgang mittels einer Sterilisationseinrichtung (2) vor dem Umformungsvorgang durch Beaufschlagung mit einem fließfähigen Sterilisationsmedium sterilisiert werden und wobei ein während des Umformungsvorgangs verwendetes gasförmiges Medium nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang wenigstens zum Teil für einen weiteren an den Kunststoffbehältnissen (10) durchzuführenden Behandlungsvorgang wiederverwendet wird. Erfindungsgemäß wird wenigstens ein vorbestimmter Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang gereinigt und/oder zur Sterilisierung der Kunststoffvorformlinge verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Behältnissen. Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Dabei ist es üblich, dass zunächst Kunststoffvorformlinge durch einen Ofen gefahren und in diesem erwärmt werden. Anschließend werden die so erwärmten Kunststoffvorformlinge durch Beaufschlagung mit Druckluft zu Kunststoffbehältnissen und insbesondere Kunststoffflaschen umgeformt.
Bei der Abfüllung sensibler Produkte wird dabei in jüngerer Zeit auch dieser Umformungsvorgang innerhalb eines Reinraums durchgeführt. Auch ist es bekannt geworden, bereits vor dem Blasvorgang oder auch nach dem Blasvorgang durch Beaufschlagung mit einem Sterilisationsmedium, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid, zu sterilisieren.
Die insbesondere in der Blasformmaschine nötige Druckluft bzw. deren Erzeugung ist energetisch aufwendig und verursacht deshalb in einer Blasmaschine und insbesondere einer Streckblasmaschine einen großen Anteil der Betriebskosten. Beispielsweise sind zur Herstellung von PET-Flaschen aus Kunststoffvorformlingen Drücke bis zu 40 bar erforderlich. Einsparpotentiale ergeben sich durch verschiedene Ansätze zur Wiederverwendung der erzeugten Druckluft auf bestimmten Druckniveaus. So ist es beispielsweise bekannt, dass für den Expansionsvorgang der Kunststoffvorformlinge unterschiedliche Druckniveaus verwendet werden und beispielsweise der Druck aus einem höheren Druckniveau recycelt werden kann in ein niedrigeres Druckniveau. So wurden bei der Anmelderin für Streckblasmaschinen derartige Druckluftrecyclingsysteme entwickelt, die je nach Ausführung Teile der Druckluft maschinenintern wiederverwenden, aber auch zum Teil für externe Anwendungen zur Verfügung stehen. Derartige Vorrichtungen sind aus dem internen Stand der Technik der Anmelderin bekannt.
Bei sensiblen Füllprodukten müssen die PET-Behältnisse vor dem Befüllen sterilisiert werden. Häufig werden dabei die Kunststoffvorformlinge vor dem Blasen zu den Behältnissen in einem Behandlungsbereich mit einem gasförmigen oder flüssigen Sterilisationsmedium beaufschlagt. Um eine Neuverkeimung nach dem Behandlungsbereich zu verhindern, wird üblicherweise in dem nachfolgenden Maschinenbereich, insbesondere durch Einblasung von trockener Sterilluft, ein leichter Überdruck erzeugt.
Durch den Transport der Kunststoffvorformlinge von dem Behandlungsbereich zu der Blasstation werden jedoch geringe Mengen des Sterilisationsmediums auch in die Blasformmaschine verschleppt, die sich dann im Blasprozess mit der Druckluft vermischen. Daneben können sich auch geringe Anteile des Sterilisationsmediums in den gesamten Maschinenbereich, wie insbesondere der vorgeordneten Erwärmungseinrichtung, einem Behandlungsmodul und einem Blasmodul, verteilen. Diese geringen Konzentrationen verhindern eine interne Wiederverwendung der Blasluft aber auch der Abluft aus dem Maschinenbereich, da sich der Anteil des Sterilisationsmediums in einem (geschlossenen) Recyclingzyklus so stark erhöht, dass nicht beständige Maschinenteile, wie beispielsweise Dichtungen, zu beschädigt würden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei den hier genannten Maschinenanordnungen, bei denen auch eine Sterilisation von Behältnissen stattfindet, eine Wiederverwendung von Blasluftanteilen zur Energieeinsparung zu ermöglichen. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erreicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Behandeln von Kunststoffbehältnissen werden Kunststoffvorformlinge mittels einer Umformungsvorrichtung durch Beaufschlagung mit einem gasförmigen Medium zu Kunststoffflaschen umgeformt. Dabei werden die Kunststoffvorformlinge vor einem Umformungsvorgang oder die umgeformten Kunststoffflaschen nach dem Umformungsvorgang mittels einer Sterilisationseinrichtung durch Beaufschlagung mit einem fließfähigen Sterilisationsmedium sterilisiert. Weiterhin wird ein während des Umformungsvorgangs verwendetes gasförmiges Medium nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang wenigstens zum Teil für einen weiteren an den Kunststoffbehältnissen durchzuführenden Behandlungsvorgang wiederverwendet.
Erfindungsgemäß wird wenigstens ein vorbestimmter Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang gereinigt und/oder zur Sterilisierung der Kunststoffvorformlinge (mit)verwendet.
Bevorzugt wird wenigstens ein Anteil des zur Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung zur Umformung (zwischen)gespeichert. Bevorzugt wird dieser Anteil in einem separaten Reservoir zwischengespeichert, d.h. insbesondere einem Reservoir, welches speziell für diesen Anteil vorgesehen ist. Bevorzugt wird dieser Anteil in einem speziellen Ringkanal der Vorrichtung zwischengespeichert.
So ist es denkbar, dass das Entlasten der Druckluft aus der fertig geblasenen Flasche in einen zusätzlichen Ringkanal erfolgt. Weiterhin ist denkbar, dass anschließend entweder das Sterilisationsmittel (beispielsweise H2O2) abgeschieden wird und dann besonders bevorzugt das gereinigte Gas etwa für einen Kompressor oder einen Blasvorgang verwendet wird. Auch wäre es denkbar, dass das Sterilisationsmittel (z.B. H2O2) in der Luft behalten wird und damit z.B. ein Sterilisationsmodul, also das Modul, das die Kunststoffvorformlinge vor dem Blasvorgang und nach dem Ofen sterilisiert, gespeist werden kann. Es wird daher bei einer Variante vorgeschlagen, dass eine Reinigung der zu recycelnden Blasluft bzw. des gasförmigen Mediums stattfindet. So können beispielsweise aggressive Sterilisationsmedien vor der Wiederverwendung aus der recycelten Luft ausgeschieden werden, um dadurch eine Konzentrationserhöhung an Sterilisationsmedium zu verhindern. Bevorzugt werden die Kunststoffbehältnisse anschließend weiterverarbeitet, beispielsweise befüllt, verschlossen und/oder etikettiert.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge im Rahmen des Umformungsvorgangs mit unterschiedlichen Druckniveaus beaufschlagt. So ist es möglich, dass die Kunststoffvorformlinge zunächst vorgeblasen werden, anschließend fertiggeblasen werden und in einem weiteren Schritt wieder druckentlastet werden.
Vorteilhaft werden die Kunststoffvorformlinge während der Beaufschlagung mit dem gasförmigen Medium auch mittels eines stangenförmigen Körpers gedehnt, der in die Kunststoffvorformlinge eingeführt wird.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge mittels Wasserstoffperoxid (H₂O₂) und/oder Peressigsäure sterilisiert.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird der gereinigte Anteil des gasförmigen Mediums für einen weiteren an den Kunststoffbehältnissen durchzuführenden Behandlungsvorgang wiederverwendet. Bei diesem weiteren Behandlungsvorgang kann es sich beispielsweise um einen weiteren Blasvorgang an einem, insbesondere nachfolgenden, Kunststoffvorformling handeln. Es wäre jedoch auch möglich, das gasförmige Medium für andere Prozesse zu verwenden, beispielsweise für einen Sterilisationsprozess, wobei das gasförmige Medium unter Druck beispielsweise einem Verdampfer zugeführt werden kann. Es wäre jedoch auch möglich, dass nicht oder nicht nur das gereinigte Medium wiederverwendet wird, sondern eine andere Substanz, wie etwa das Sterilisationsmedium, welches von diesem gasförmigen Medium getrennt wurde. So wäre es möglich, das Sterilisationsmedium, beispielsweise Wasserstoffperoxid, wieder für einen weiteren Sterilisationsvorgang an einem nachfolgenden Behältnis zu verwenden.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird durch den Reinigungsvorgang wenigstens ein Anteil des fließfähigen Sterilisationsmediums aus dem zur Umformung verwendeten gasförmigen Medium abgeschieden.
Bevorzugt ist dieser Reinigungsvorgang bzw. dieser Abscheidungsvorgang aus einer Gruppe von Reinigungsvorgängen ausgewählt, welche ein Auswaschen eines Mediums aus dem zur Umformung verwendeten gasförmigen Medium, ein Katalysieren des Mediums, insbesondere der Zersetzungsreaktionen des Sterilisationsmediums, aus dem zur Umformung verwendeten gasförmigen Medium, ein Kondensieren des (Sterilisations-)Mediums aus dem zur Umformung verwendeten gasförmigen Medium, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält.
Vorteilhaft wird während des Sterilisationsvorgangs wenigstens eine Innenoberfläche des Kunststoffvorformlings sterilisiert, bevorzugt wird sowohl eine Innenoberfläche als auch wenigstens abschnittsweise eine Außenoberfläche des Kunststoffvorformlings sterilisiert.
Damit wird vorteilhaft das Sterilisationsmedium durch die oben genannten Verfahren, das heißt Auswaschen, Katalysieren oder Kondensieren, aus der Luft entfernt. Danach kann die Luft, insbesondere abhängig von dem Druckniveau, wieder dem Blasprozess als trockene Sterilluft oder auch für externe Anwendungen (zum Beispiel zur Einspeisung in einen Kompressor) genutzt werden. Auf diese Weise können die Betriebskosten auch bei diesem Maschinenkonzept deutlich gesenkt werden.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird der abgeschiedene Anteil des Sterilisationsmediums daher wenigstens teilweise erneut zur Sterilisation der Kunststoffvorformlinge, insbesondere nachlaufender Kunststoffvorformlinge, verwendet.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge innerhalb eines Reinraums zu den Kunststoffflaschen umgeformt. Vorteilhaft werden dabei die Kunststoffvorformlinge bereits während ihrer Sterilisation durch einen Reinraum geführt. Der Umformvorgang der Kunststoffvorformlinge zu Kunststoffbehältnissen kann insbesondere in einer sterilen Umformvorrichtung stattfinden.
Dabei ist es möglich, dass dieser Reinraum mittels wenigstens einer Wandung gegenüber einer (unsterilen) Umgebung abgegrenzt ist. Auch kann dieser Reinraum Dichtungseinrichtungen aufweisen, welche bezüglich einander bewegliche Elemente, beispielsweise Wandungen, aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen umlaufenden Kanal auf, der als sogenanntes Wasserschloss zum Aufrechterhalten einer Reinraumatmosphäre dient.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Kunststoffvorformlinge vor ihrer Sterilisation erwärmt. Wie oben erwähnt, ist es im Stand der Technik üblich, dass die Kunststoffvorformlinge zunächst erwärmt und dann in diesem erwärmten und damit weichen Zustand expandiert werden. Im Rahmen dieser Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Sterilisation während oder nach dem Erwärmen der Kunststoffvorformlinge stattfindet.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge während ihrer Sterilisation vereinzelt geführt, wobei sie bevorzugt in der Transportrichtung einen bestimmten Abstand zueinander haben.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird wenigstens ein Anteil des für den Umformungsvorgang verwendeten gasförmigen Mediums anschließend zum Sterilisieren der Kunststoffvorformlinge verwendet. Dabei ist es möglich, dass dieser Anteil, der dabei noch gewisse Anteile an Sterilisationsmittel aufweisen kann, der erwähnten Vorrichtung zum Sterilisieren der Kunststoffvorformlinge, beispielsweise einem Verdampfer einer derartigen Vorrichtung, zugeführt wird.
Dieses bevorzugte Verfahren beruht auf dem Umstand, dass für den Verdampfer, wie oben erwähnt, auch bestimmte Drücke erforderlich sind, die jedoch im Rahmen des Recyclingprozesses der insbesondere nachgeordneten Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen leicht zur Verfügung gestellt werden können.
Dies bedeutet, dass auf einen im Stand der Technik üblicherweise bei einem derartigen Verdampfer vorgesehenen Kompressor zumindest während der Arbeitszeit verzichtet werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, diesen Kompressor lediglich zu Beginn eines Sterilisationsprozesses zu aktivieren und später abzuschalten.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein Anteil des Sterilisationsmediums in einem Trägergas bestimmt. Dabei ist es bevorzugt möglich, dass der Anteil des Sterilisationsmediums in dem bereits im Rahmen der Umformung verwendeten gasförmigen Medium bestimmt wird. Daneben kann jedoch auch der Anteil des Sterilisationsmediums in demjenigen Trägergas bestimmt werden, welches zur Sterilisation der Kunststoffvorformlinge diesen zugeführt wird. Anhand dieser Bestimmung kann ermittelt werden, wie viel „neues“ Sterilisationsmedium der Sterilisationsvorrichtung zuzuführen ist. Vorteilhaft wird der Anteil des Sterilisationsmediums an mehreren Stellen der Vorrichtung gemessen. Dies wird unten unter Bezugnahme auf die Figuren genauer erläutert. Vorteilhaft werden auch die aus den jeweiligen Messungen gewonnenen Werte miteinander in eine Beziehung gesetzt, insbesondere miteinander verglichen. Vorteilhaft wird ein Sterilisationsvorgang für die Kunststoffvorformlinge bzw. der Kunststoffbehältnisse auch in Abhängigkeit von diesen so ermittelten Werten gesteuert.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Behandeln von Behältnissen gerichtet. Diese Vorrichtung weist eine Umformungsvorrichtung auf, welche die Behältnisse und insbesondere Kunststoffvorformlinge durch Beaufschlagung mit einem gasförmigen Medium und insbesondere durch Beaufschlagung mit Luft zu Kunststoffflaschen expandiert. Weiterhin ist eine in einer Transportrichtung der Kunststoffbehältnisse stromaufwärts bezüglich der Umformungsvorrichtung angeordnete Sterilisationsvorrichtung vorgesehen, welche die Kunststoffvorformlinge wenigstens abschnittsweise durch Beaufschlagung mit einem fließfähigen Sterilisationsmittel sterilisiert. Weiterhin ist auch eine Wiederverwendungseinrichtung vorgesehen, welche wenigstens einen Anteil des für den Umformungsvorgang verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang wenigstens zum Teil für einen weiteren an den Kunststoffbehältnissen durchzuführenden Behandlungsvorgang bereitstellt.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine (zusätzliche) Speichereinrichtung auf, welche wenigstens einen Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang speichert, und diesen Anteil für einen weiteren Behandlungsvorgang zur Verfügung stellt. Bevorzugt wird diese zusätzliche Speichereinrichtung lediglich von der bereits zuvor zu dem Blasformvorgang verwendeten Luft beaufschlagt. Insbesondere wird diese zusätzliche Speichereinrichtung nicht von weiteren Einrichtungen versorgt. Damit verfügt die Speichereinrichtung vorteilhaft nur über einen Eingang, über den Sie mit Gas versorgt wird. Bevorzugt wird die zusätzliche Speichereinrichtung ausschließlich von einem Sterilisationsmittel enthaltenden Gas versorgt.
Es wird damit vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine zusätzliche Speichereinrichtung, etwa in Form eines zusätzlichen Ringkanals aufweist, welche zur Aufnahme des bei der Entlastung der Behältnisse aus diesen ausströmenden Mediums dient. Vorteilhaft weist die Vorrichtung eine Ventileinrichtung auf, welche die Zuführung des gasförmigen Mediums aus dem Behältnis in diese zusätzliche Speichereinrichtung steuert. Vorteilhaft ist dabei diese zusätzliche Speichereinrichtung von den weiteren Speichereinrichtungen, welche beispielsweise das Gas für den eigentlichen Expansionsvorgang zur Verfügung stellen, getrennt.
Vorteilhaft weist die Vorrichtung eine Reinigungseinrichtung auf, welche wenigstens einen Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang reinigt bzw. welche zu diesem Zweck geeignet und bestimmt ist. Diese Reinigungseinrichtung kann dabei in die besagte Speichereinrichtung integriert sein. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Reinigungseinrichtung sich an diese Speichereinrichtung anschließt.
So wäre es denkbar, dass die Reinigungseinrichtung eine Abscheideeinrichtung ist, welche ein Sterilisationsmittel aus dem ausströmenden Medium, bei dem es sich insbesondere um ein Gas handelt, abscheidet.
Es wird daher darauf hingewiesen, dass die Sterilisationseinrichtung in der Transporteinrichtung der Behältnisse auch stromabwärts der Umformungseinrichtung angeordnet sein kann und entsprechend die gefertigten Kunststoffbehältnisse durch Beaufschlagung mit dem Sterilisationsmedium sterilisiert. Diese Sterilisationseinrichtung kann dabei zusätzlich zu der oben erwähnten Sterilisationseinrichtung, welche die Kunststoffvorformlinge sterilisiert, vorgesehen sein oder auch anstelle derselben. Die Anmelderin behält sich vor, auch für eine derartige Ausführungsform, bei der lediglich eine Sterilisationsvorrichtung nach der Umformungseinrichtung vorgesehen ist, Schutz zu beanspruchen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Umformungseinrichtung und der Sterilisationseinrichtung eine Verbindungsleitung derart vorgesehen, dass wenigstens ein Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang für einen Sterilisationsvorgang, insbesondere mithilfe der Sterilisationseinrichtung, verwendbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Transporteinrichtung auf, welche die Kunststoffvorformlinge während ihrer Expansion transportiert. Vorteilhaft weist die Vorrichtung weiterhin einen Reinraum auf, innerhalb dessen die Kunststoffvorformlinge zu den Kunststoffbehältnissen expandiert werden. Dabei ist es denkbar, dass sich dieser Reinraum auch auf eine der Umformungsvorrichtung vorangestellte Sterilisationseinrichtung erstreckt. Bevorzugt erstreckt sich der Reinraum von der Sterilisationseinrichtung aus gesehen stromabwärts auch über die Umformungsvorrichtung hinaus, d.h. der Reinraum umfasst bevorzugt auch weitere Transportvorrichtungen, Füllvorrichtungen, Verschließvorrichtungen und dergleichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Erwärmungseinrichtung auf, welche die Kunststoffvorformlinge erwärmt, damit diese anschließend im erwärmten Zustand durch die Umformungseinrichtung zu den Kunststoffflaschen expandiert werden können. Vorteilhaft weist die Vorrichtung auch eine Transporteinrichtung auf, welche die Kunststoffvorformlinge während ihrer Erwärmung transportiert. Vorteilhaft ist die Sterilisationseinrichtung zwischen der Erwärmungseinrichtung und der Umformungseinrichtung angeordnet. Dabei ist es denkbar, dass die Sterilisationseinrichtung einen Träger aufweist, an dem eine Vielzahl von Halteelementen zum Halten der Kunststoffvorformlinge angeordnet ist. Insbesondere sind die Halteelemente derart ausgebildet, dass eine im Wesentlichen vollständige Sterilisation der Kunststoffvorformlingsoberfläche gewährleistet werden kann.
Wie erwähnt, weist bevorzugt die Vorrichtung eine weitere Sterilisationseinrichtung auf, welche in der Transportrichtung der Kunststoffvorformlinge nach der Umformungseinrichtung angeordnet ist. Dabei ist es denkbar, dass auch diese zweite Sterilisationseinrichtung die Kunststoffbehältnisse mit einem Sterilisationsmittel, insbesondere einem fließfähigen Sterilisationsmittel, beaufschlagt. Es wäre jedoch auch denkbar, dass diese zweite Sterilisationseinrichtung die Kunststoffbehältnisse durch Strahlung, insbesondere durch Elektronenstrahlung, sterilisiert. Zu diesem Zwecke kann die zweite Sterilisationseinrichtung einen langgestreckten bzw. fingerartigen Strahlkörper aufweisen, der in das Innere der Kunststoffbehältnisse über deren Mündung einführbar ist.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Figuren:
Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Anlage zum Behandeln von Behältnissen;
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Ablaufs; und
3 eine weitere schematische Darstellung der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Behandeln von Kunststoffbehältnissen. Dabei werden Kunststoffvorformlinge 10 zunächst in einer Erwärmungseinrichtung 12, wie etwa einem Infrarotofen, erwärmt. Anschließend werden die Kunststoffvorformlinge mittels einer Transporteinrichtung, wie einem Transportstern 14, zu einer Sterilisationseinrichtung 2 übergeben. Im Bereich dieser Sterilisationseinrichtung 2 werden die Behältnisse z.B. durch Beaufschlagung mit H2O2 oder Elektronenstrahlung oder dergleichen sterilisiert bzw. vorsterilisiert. Anschließend werden die Behältnisse in einer Vorrichtung 4 zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen umgeformt. Diese Umformungseinrichtung 4 weist dabei einen drehbaren Träger 44 bzw. ein Blasrad auf, an dem eine Vielzahl von Blasstationen 46 angeordnet ist (nur zwei gezeigt), in denen die Kunststoffvorformlinge jeweils durch Beaufschlagung mit Druckluft umgeformt werden. Dabei befinden sich hier die einzelnen Umformungsstationen 46 innerhalb eines Reinraums 20.
Das Bezugszeichen 48 kennzeichnet einen Kompressor, der Druckluft in einem Bereich von bis ca. 40 bar zur Verfügung stellt. Die Umformungseinrichtung kann dabei hier nur schematisch dargestellte Druckluftreservoirs 52 aufweisen, welche von diesem Kompressor 48 gespeist werden.
Im Rahmen des Blasvorgangs und insbesondere zu dessen Ende hin entsteht in den Blasstationen 46 auch Abluft, beispielsweise durch Entlasten der Behältnisse. Zu diesem Zweck kann ein weiteres Reservoir vorgesehen sein, welches nicht genutzte Abluft aufnehmen kann, welches z.B. etwa unter einem Druck zwischen 6 bis 8 bar steht. Bei einem Aspekt der Erfindung wird nunmehr diese Druckluft wieder der Sterilisationseinrichtung 2 zugeführt, welche ebenfalls Druckluft benötigen kann, beispielsweise für Verdampfungsprozesse. Es wäre aber auch denkbar, dass der im weiteren Reservoir zur Verfügung stehende Druck auch wieder für den Umformvorgang der Kunststoffbehältnisse verwendet wird.
Vorteilhaft weist die Sterilisationseinrichtung 2 ein Heizelement wie etwa eine Heizplatte auf, auf welches H₂O₂ auftrifft und dort verdampft. Mittels eines Luftstroms wird dieses H₂O₂ in eine Behandlungskammer geleitet, in der es dann reaktiv die Außen- und/oder Innenseiten der Kunststoffvorformlinge 10 entkeimt. Weiterhin ist vorteilhaft auch eine Restgasabsaugung vorgesehen, welche dieses Restgas beispielsweise ins Freie transportiert. Allerdings ist ein gewisser Luftbedarf zum Transportieren des Wasserstoffperoxids vorgesehen, und dieser ist relativ hoch und wird bislang durch externe Kompressoren zur Verfügung gestellt. Im Rahmen der Erfindung wird auch vorgeschlagen, diese hierzu benötigte Druckluft wiederum aus der Abluft aus der Umformungseinrichtung 4 zu gewinnen. Wie oben erwähnt, wird im Stand der Technik bislang die Abluft aus der Blasmaschine ins Freie geleitet, da sie noch durch Wasserstoffperoxid belastet ist. Ein Ansatz der Erfindung besteht nun darin, wie oben erwähnt, diese Luft wieder an die Sterilisationseinrichtung 2 zurückzuleiten, da dort eine eventuelle Belastung mit H₂O₂ nicht stört. Da diese Luft auch bereits unter einem gewissen Druck steht, ist es somit möglich, bei der Sterilisationseinrichtung 2 auf einen Kompressor zu verzichten.
In einem Arbeitsbetrieb ist es denkbar, dass zunächst die Blasmaschine anfährt und zunächst auch Luft für die Sterilisationseinrichtung 2 extern bezogen wird, bis sich ein genügend hoher Druck in dem Reservoir 42 aufgebaut hat. Anschließend ist es möglich, etwa ein Zuluftventil zu schließen und eine Verbindung zwischen dem Reservoir 42 und der Sterilisationseinrichtung 2 zu öffnen. Je nach Blasdruck und Behältnisgröße kann auf diese Weise auf einen externen Kompressor für die Sterilisationseinrichtung 2 ganz oder teilweise verzichtet werden.
2 zeigt einen schematischen Ablauf entsprechend der Erfindung. In diesem Falle ist die Sterilisationseinrichtung 2 dargestellt. Auch hier ist ein Kompressor 26 vorgesehen, der über ein Ventil 38 an einen Wasserstoffperoxidverdampfer 24 Druckluft zuführt.
Das Bezugszeichen 22 kennzeichnet eine Konzentrationsmesseinrichtung, welche den Anteil des Wasserstoffperoxids in der Luft bestimmt. Das so entstandene Gemisch wird der eigentlichen Sterilisationseinrichtung 2 zugeführt und diese bewirkt auf diese Weise eine Sterilisation der Kunststoffvorformlinge. Die entstehende Abluft wird in einem Reservoir 27 gesammelt. Mit anderen Worten gelangt in dieses Reservoir 27 H₂O₂-gesättigte Abluft. Diese Abluft wird wiederum über eine Verbindungsleitung und eine weitere Messeinrichtung 31 zum Messen der Konzentration des Wasserstoffperoxids abgeleitet. Über ein Ventil 32 und eine weitere Konzentrationsmesseinrichtung 33 kann diese Abluft wiederum der Abluft, die aus dem Reservoir 42 der Blasformmaschine 4 stammt, gemischt werden und über ein Ventil 36 wieder dem Verdampfer 2 zugeführt werden. Dabei ist es möglich, durch entsprechende Steuerung der Ventile 36 und 38 zu steuern, welche Luft dem Verdampfer zugeführt wird. Über ein Ventil 34 ist es möglich, die in der Sterilisationseinrichtung auftretende Abluft abzuführen.
Das Bezugszeichen 25 kennzeichnet eine Steuerungseinrichtung, welche diesen Prozess steuert, und welche insbesondere die Ventile 32, 34, 36 und 38 steuert, beispielsweise auch in Abhängigkeit von den von den Konzentrationsmesseinrichtungen 31, 33 und 22 gemessenen Konzentrationen an Wasserstoffperoxid. Weiterhin können in dem in 2 gezeigten Kreislauf auch Druckmesseinrichtungen vorgesehen sein, welche beispielsweise den Druck in der Leitung bestimmen, welche das Reservoir 37 mit dem Wasserstoffperoxidverdampfer 24 verbindet. In Abhängigkeit von diesem Druck können die Ventile 36 und 38 geschaltet werden und so kann beispielsweise im Arbeitsbetrieb ab einem gewissen Zeitpunkt auf das Zuschalten des Kompressors 26 verzichtet werden. Das Bezugszeichen 35 kennzeichnet ein weiteres Reservoir
Bei dieser Vorgehensweise wird auch vorgeschlagen, dass der Abluftstrom aus der Sterilisationseinrichtung 2 mit in die Zuluftleitung zu der Sterilisationseinrichtung 2 eingebunden wird. Auch so ist es hier möglich, das noch reaktive Wasserstoffperoxid ein zweites Mal zu nutzen oder hier einem sekundären Zweck zuzuführen. Das Bezugszeichen 39 bezieht sich auf eine Reinigungseinrichtung wie etwa einem Abscheider, der möglicherweise auftretenden Abrieb oder Fett abscheidet.
Entsprechend ist auch eine Reinigungseinrichtung 45 (1) vorgesehen, welche die in der Umformungseinrichtung 4 entstehende Restluft reinigt und dort beispielsweise Wasserstoffperoxid abscheidet, um dieses der Sterilisationseinrichtung zuzuführen oder auch sonstige Fremdstoffe abscheidet, welche zurückgehalten werden sollen.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform läuft zunächst eine Entkeimung der Kunststoffvorformlinge an und die Konzentration des Wasserstoffperoxids wird mit der Messeinrichtung 22, das heißt in der Zulaufleitung, gemessen. Bereits hier entsteht Abgas und auch die Restkonzentration wird mit der Konzentrationsmesseinrichtung 31 gemessen. Wenn genügend H₂O₂ in der Abgasleitung stromabwärts der Sterilisationseinrichtung 2 anliegt, kann das Abluftventil 34 und das Zuluftventil 32 geöffnet werden. In diesem Fall kann der entstehende Teilstrom mit der Luft aus dem Reservoir 42 gemischt werden oder auch komplett wieder der Sterilisationseinrichtung zugeführt werden.
Es ist hierbei anzumerken, dass die Zuluftmenge für die Sterilisationseinrichtung gleich der Abluftmenge sein kann, es kann jedoch auch Umgebungsluft angesaugt werden. Auf diese Weise entkeimen sich die einzelnen Leitungswege über den Wasserstoffperoxidgehalt gewissermaßen von selbst. Durch das im Kreis Fahren des Wasserstoffperoxids muss theoretisch nur die Zehrung des Wasserstoffperoxids nachgespeist werden. Diese sollte natürlich, wie oben erwähnt, auch online messbar sein. Bevorzugt kann der optimale Anteil des H2O2 in der Sterilisationsvorrichtung automatisch auf Basis mindestens eines Messwerts einer Konzentrationsmesseinrichtung eingeregelt werden. Eventuell ist es auch sinnvoll, das Wasserstoffperoxidabgas einem weiteren bzw. sekundären Verwendungszweck zuzuführen. Dabei kommen Prozesse in Frage, die zeitgleich ablaufen, wie etwa eine Verschlussentkeimung oder eine Oberflächenentkeimung. Vorteilhaft werden wenigstens einige und bevorzugt mehrere der einzelnen Leitungen in 2 erwärmt, um ein Kondensieren von Wasserstoffperoxid zu verhindern. Damit ist in dem besagten Kreislauf auch wenigstens eine Erwärmungseinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen, welche zumindest auch Leitungsabschnitte des Kreislaufs erwärmt.
Vorteilhaft sollte eine gegebenenfalls vorliegende Sekundärverwendung räumlich nah an der Sterilisationseinrichtung 2 angeordnet sein und stets über eine Sicherung bzw. ein Back-Up verfügen. Dies ist deshalb bedeutsam, da das in der Sterilisationseinrichtung abfallende Abgas immer zeitversetzt anliegt und das Anfahren damit in anderer Weise geregelt sein muss. Nach dem Anfahrprozess ist das hier dargestellte Verfahren prinzipiell für jede Form, insbesondere der Trockenentkeimung, interessant, da es Ressourcen, insbesondere Luft und Strom, schont und mit einem relativ geringen Aufwand realisiert werden kann.
3 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei wird von dem Kompressor 26 Druckluft erzeugt und diese an ein Speichermittel 52 wie einen Ringkanal 52 zugeführt. Ausgehend von diesem Ringkanal 52 werden in den einzelnen Blasstationen 46 die Kunststoffvorformlinge (in 10 ist bereits ein expandiertes Behältnis gezeigt) mit Druckluft beaufschlagt. Die Beaufschlagung der Kunststoffvorformlinge mit dem Gas wird dabei bevorzugt mittels wenigstens zwei, insbesondere drei unterschiedlicher Druckstufen erreicht.
Nach der Ausformung der Behältnisse wird die in diesen befindliche Druckluft entlastet und zwar in ein weiteres separates Reservoir 54, bei dem es sich hier um einen Ringkanal handelt.
Ausgehend von diesem weiteren Reservoir kann das gasförmige Medium über eine Reinigungseinrichtung 45, bei der es sich hier um einen Kondensator handelt, geleitet werden und es kann ein Sterilisationsmittel abgeschieden werden, wie durch den Pfeil veranschaulicht. Anschließend kann die sterilisationsmittelfreie Luft zu einem Verbraucher 56 weitergeleitet werden. Dabei kann es sich wieder um den Kompressor handeln, es kann sich aber hier auch etwa um ein weiteres Reservoir bzw. insbesondere um einen Ringkanal handeln, der zur Versorgung der Behältnisse mit der Blasluft verwendet wird.
Daneben wäre es zusätzlich oder alternativ auch möglich, dass die in dem Speichermittel gespeicherte Luft bzw. das Gas an eine weitere Sterilisationseinrichtung wie hier eine Sterilisationseinrichtung zum Sterilisieren von Kunststoffvorformlingen weitergeleitet wird. In diesem Fall müsste man das im Gas befindliche Sterilisationsmittel nicht abscheiden. Daneben könnte dieses Gas jedoch auch verwendet werden, um die Vorrichtung selbst – insbesondere im Rahmen eines Reinigungsbetriebs – zu sterilisieren.
Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Sterilisationseinrichtung
4: Umformungsvorrichtung
10: Kunststoffvorformlinge
12: Erwärmungseinrichtung
14: Transportstern
20: Reinraum
22: Konzentrationsmesseinrichtung
24: Wasserstoffperoxidverdampfer
25: Reservoir/Steuerungseinrichtung
26: Kompressor
27: Reservoir
31: weitere Konzentrationsmesseinrichtung
32: Zuluftventil
33: weitere Konzentrationsmesseinrichtung
34: Abluftventil
35: Reservoir
36: Ventil
37: Reservoir
38: Ventil
39: Reinigungseinrichtung
42: Reservoir
44: drehbarer Träger
45: Reinigungseinrichtung
46: Blasstationen
48: Kompressor
52: Druckluftreservoir, Speichermittel, Ringkanal
54: Speichermittel
56: Verbraucher

Claims

Verfahren zum Behandeln von Kunststoffbehältnissen (10, 10a) wobei Kunststoffvorformlinge (10) mittels einer Umformungsvorrichtung (4) durch Beaufschlagung mit einem gasförmigen Medium zu Kunststoffflaschen (10a) umgeformt werden und wobei die Kunststoffvorformlinge (10) vor diesem Umformungsvorgang mittels einer Sterilisationseinrichtung (2) vor dem Umformungsvorgang durch Beaufschlagung mit einem fließfähigen Sterilisationsmedium wenigstens bereichsweise sterilisiert werden und wobei ein während des Umformungsvorgangs verwendetes gasförmiges Medium nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang wenigstens zum Teil für einen weiteren an den Kunststoffbehältnissen (10) durchzuführenden Behandlungsvorgang wiederverwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang gereinigt wird und/oder zur Sterilisierung der Kunststoffvorformlinge verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der gereinigte Anteil des gasförmigen Mediums für einen weiteren an den Kunststoffbehältnissen (10) durchzuführenden Behandlungsvorgang wiederverwendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Reinigungsvorgang wenigstens ein Anteil des fließfähigen Sterilisationsmediums aus dem zur Umformung verwendeten gasförmigen Medium abgeschieden wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsvorgang aus einer Gruppe von Reinigungsvorgängen ausgewählt ist, welche ein Auswaschen eines Mediums aus dem zur Umformung verwendeten gasförmigen Medium, ein Katalysieren aus dem zur Umformung verwendeten gasförmigen Medium, ein Kondensieren aus dem zur Umformung verwendeten gasförmigen Medium, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschiedene Anteil des Sterilisationsmediums wenigstens teilweise erneut zur Sterilisation der Kunststoffvorformlinge verwendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffvorformlinge (10) innerhalb eines Reinraums (20) zu den Kunststoffflaschen umgeformt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffvorformlinge (10) vor oder während ihrer Sterilisation erwärmt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anteil des für den Umformungsvorgang verwendeten gasförmigen Mediums anschließend zum Sterilisieren der Kunststoffvorformlinge (10) verwendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des Sterilisationsmediums in einem Trägergas bestimmt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang zwischengespeichert wird.
Vorrichtung (1) zum Behandeln von Behältnissen (10, 10a) mit einer Umformungsvorrichtung (4), welche die Behältnisse (10, 10a) durch Beaufschlagung mit einem gasförmigen Medium zu Kunststoffflaschen (10a) expandiert, mit einer in einer Transportrichtung der Kunststoffbehältnisse stromaufwärts bezüglich der Umformungseinrichtung (4) angeordneten Sterilisationseinrichtung (2), welche die Kunststoffvorformlinge (10) durch Beaufschlagung derselben mit einem fließfähigen Sterilisationsmittel sterilisiert und mit einer Wiederverwendungseinrichtung, welche wenigstens einen Anteil des für den Umformungsvorgang verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang wenigstens zum Teil für einen weiteren an den Kunststoffbehältnissen (10) durchzuführenden Behandlungsvorgang bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine zusätzliche Speichereinrichtung (54) aufweist, welche wenigstens einen Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang speichert, und diesen Anteil für einen weiteren Behandlungsvorgang zur Verfügung stellt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Reinigungseinrichtung (45) aufweist, welche wenigstens einen Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang reinigt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Umformungseinrichtung (4) und der Sterilisationseinrichtung (2) eine Verbindungsleitung derart vorgesehen ist, dass wenigstens ein Anteil des zu der Umformung verwendeten gasförmigen Mediums nach dessen Verwendung für den Umformungsvorgang für einen Sterilisationsvorgang verwendbar ist.