DE102014016140A1

DE102014016140A1 - Verfahren zur Entfernung von Luft aus Vorformlingen zur Herstellung von gefüllten Behältern aus Kunststoff

Info

Publication number: DE102014016140A1
Application number: DE102014016140.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Litzenberg; Michael Linke; Werner Lesinski; Rolf Baumgarte; Ludwig Clüsserath; Niels Meyer
Original assignee: KHS Corpoplast GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-04
Also published as: WO2016066276A1; EP3212379A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung der Luft aus einem Vorformling bei einem Verfahren zum gleichzeitigen Füllen und Formen von Behältern aus Vorformlingen durch unter Druck zu geführtes flüssiges Füllgut. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur mindestens teilweisen Entfernung von Luft aus einem Vorformling vor Beginn der Form- und Füllphase vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Entfernung von Luft aus Vorformlingen 1 zur Herstellung von gefüllten Behältern aus Kunststoff, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Luft aus dem Vorformling 1 vor Beginn der Form- und Füllphase zumindest teilweise verdrängt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung der Luft aus einem Vorformling bei einem Verfahren zum gleichzeitigen Füllen und Formen von Behältern aus Vorformlingen durch unter Druck zu geführtes flüssiges Füllgut.
Herkömmlich werden Behälter, insbesondere Flaschen, im Blasformverfahren durch ein unter Druck in einen vorgeheizten Vorformling einströmendes Formgas geformt und in einem zweiten Schritt mit einem Füllgut, insbesondere einem flüssigen Füllgut, befüllt. Zur rationelleren Herstellung sind in letzter Zeit Verfahren entwickelt worden, bei denen der vorgeheizte Vorformling nicht durch ein Druckgas sondern durch das unter Durck zugeführte flüssige Füllgut in einem Schritt geformt und gefüllt werden kann. Ein solches Verfahren ist z. B. aus der DE 10 2010 007 541 A1 bekannt.
Vorformlinge für die bekannten Verfahren bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise PET, PE oder PP, und werden üblicherweise im Spritzgussverfahren hergestellt. Für die Umformung in Behälter ist es dabei unerheblich, ob die Vorformlinge vorher gelagert werden oder unmittelbar nach ihrer Herstellung dem Umformprozess zugeführt werden.
Damit ein Vorformling in einen Behälter umgeformt werden kann, wird er thermisch konditioniert, also insbesondere erwärmt und mit einem geeigneten Temperaturprofil versehen. Dabei wird der Körper des Vorformlings z. B. auf ca. 120°C erwärmt und formbar, während der Mündungsbereich nur deutlich niedrigere Temperaturen erreichen darf, da der Vorformling am Mündungsbereich in der Form- und Füllmaschine gehalten wird und sich unter den dort üblichen Haltekräften nicht verformen darf.
Die Glastemperatur der üblicherweise verwendeten thermoplastischen Materialien, oberhalb der sich das Material rissfrei verformen lässt, liegt bei ca. 70°C. Diese Temperatur darf während der gesamten Umformung nicht unterschritten werden. Wegen der hohen Wärmekapazität der abzufüllenden Flüssigkeiten im Vergleich zu den bei der Blasformung verwendeten Formgasen verliert der Vorformling schnell an Temperatur. Bei der Abfüllung von kalten Flüssigkeiten, wie z. B. von Wasser, steht für den Form- und Füllvorgang eine Prozesszeit von unter einer Sekunde zur Verfügung.
Angesichts der kurzen Prozesszeit und der hohen Fülldrücke stellt die im Vorformling vor Beginn des Form- und Füllvorgangs vorhandene Luft ein Problem dar. Die Prozesszeit ist zu kurz, um die Luft aus dem Vorformling vollständig verdrängen zu können, und bei hohen Drücken löst sich die Luft in der einströmenden Flüssigkeit. Dabei führen unterschiedliche in der Flüssigkeit gelöste Gase bei der Entlastung des Behälters vom Fülldruck zu starkem Aufschäumen der Flüssigkeit und somit zu Füllgutverlusten und Verunreinigungen von Maschine und abgefüllten Behältern. Außerdem kann der in der Luft vorhandene Sauerstoff negativen Einfluss auf die Qualität des Füllguts haben, insbesondere auf die Langzeithaltbarkeit.
Die in den Vorformlingen vorhandene Luftatmosphäre muss also vor Beginn des Form- und Füllvorgangs möglichst weitgehend entfernt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur mindestens teilweisen Entfernung von Luft aus einem Vorformling vor Beginn der Form- und Füllphase vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Entfernung von Luft aus Vorformlingen zur Herstellung von gefüllten Behältern aus Kunststoff, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Luft aus dem Vorformling vor Beginn der Form- und Füllphase zumindest teilweise verdrängt wird.
Ziel ist es, die im Vorformling vor Beginn der Form- und Füllphase vorhandene Luftatmosphäre soweit zu reduzieren, dass sie ohne negativen Einfluss auf den Form- und Füllvorgang und das Füllgut ist. Bis zu welchem Maß die Luftatmosphäre hierzu verdrängt werden muss, hängt vom jeweiligen Einzelfall und dem verwendeten Füllgut und der Geometrie des Vorformlings und des ausgeformten Behälters ab. Durch die Volumenvergrößerung des Vorformlings bei der Ausformung zum Behälter ist das Volumen des Vorformlings ohnehin nur ein Bruchteil des Volumens des ausgeformten Behälters. Das Füllgut kann insbesondere auf Sauerstoff mehr oder weniger empfindlich reagieren, so dass eine mehr oder weniger gründliche Sauerstoffentfernung erforderlich ist. Der Fachmann kann aus den Volumenverhältnissen von Vorformling und ausgeformtem Behälter und den jeweiligen Anforderungen des Füllguts hinsichtlich maximaler Mengen an Fremdgasen leicht den erforderlichen Grad der Luftverdrängung aus dem Vorformling berechnen.
Die Verdrängung der Luft aus einem Vorformling kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen. So kann die Verdrängung durch Einblasen von Gas oder Dampf erfolgen.
Als Gase bieten sich vorzugsweise CO₂ oder Inertgase, wie z. B. N₂, an. Bei der Abfüllung von karbonisierten Getränken wird den Getränken ohnehin CO₂ zugefügt, so dass es nicht nachteilig ist, wenn sich im Vorformling vor der Füllphase CO₂ befindet, dass sich im Füllgut löst. Auch N₂ als Inertgas eignet sich, da es sich gegenüber dem Füllgut neutral verhält und auch gelöst im Füllgut dessen Qualität nicht beeinträchtigt.
Es kann auch ein gasförmiges Sterilisationsmittel, wie z. B. Ozon, in den Vorformling eingeblasen werden.
Vorzugsweise kann auch Wasserdampf in den Vorformling eingeblasen werden, insbesondere unter Druck. Beim Einfüllen des Füllguts und fallender Temperatur kondensiert der Wasserdampf zu Wasser, das im Füllgut verbleiben kann. Bei der Kondensation reduziert der Wasserdampf sein Volumen ca. um den Faktor 1700, so dass die verbleibende Menge Wasser bezogen auf das Volumen der ausgeformten Flasche vernachlässigbar gering ist. Die Verwendung von heißem Dampf ist besonders vorteilhaft, da der Vorformling dadurch nicht oder nicht wesentlich abgekühlt wird und formbar bleibt. Insbesondere kann durch Verwendung von Dampf mit entsprechender Temperatur auch eine Nachheizung des Vorformlings erreicht werden, so dass er länger formbar bleibt. Abhängig vom Einzelfall der Anwendung der Erfindung ist somit vorteilhaft, Dampf zu verwenden, der eine höhere, eine niedrigere oder in etwa dieselbe Temperatur aufweist wie der Vorformling.
Vorteilhafterweise wird gesättigter Dampf verwendet, um das Einbringen von unerwünschten Fremdgasen, die in nicht-gesättigtem Dampf enthalten sind, in den Vorformling zu minimieren.
Je nach Füllgut kann es auch möglich sein, die im Vorformling vorhandene Luft durch Einblasen eines verdampften chemischen Sterilisationsmittels zu verdrängen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Wasserstoffperoxid (H₂O₂) oder ein Wasser-Wasserstoffperoxid-Gemisch handeln.
Insbesondere beim Einfüllen gasförmiger Verdrängermedien, zu denen im Rahmen der Erfindung auch Dampf gezählt wird, ist es vorteilhaft, den Vorformling mit dem Verdrängungsmedium zu spülen, um sicherzustellen, dass Luft und/oder andere unerwünschte Gase, insbesondere Sauerstoff, weitestgehend ausgetrieben und verdrängt werden.
Ebenso ist es vorteilhaft, einen Strömungsweg des Verdrängermediums zu wählen, der Verwirbelungen innerhalb des Vorformlings reduziert. Auch hierdurch wird ein vollständiges Austreiben unerwünschter Gase begünstigt. Vorteilhafte Strömungswege werden beispielsweise mittels eines zum Boden des Vorformlings geführten Rohres ermöglicht, so dass zwischen der Mündung des Vorformlings und einer Öffnung des Rohres im Bereich des Vorformlingbodens ein laminarer Gasfluss erzeugt werden kann. Der Gasfluss kann dabei sowohl von Vorformlingsmündung zum Vorformlingsboden als auch umgekehrt verlaufen. Ebenso kann der Gasfluss durch Überdruck und/oder Unterdruck induziert und aufrechterhalten werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Luft im Vorformling auch durch Einfüllen von Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Füllgut, in den Vorformling erfolgen. Dieses Einfüllen erfolgt vorzugsweise drucklos und ohne Abdichtung der Mündung des Vorformlings, so dass die eingefüllte Flüssigkeit die Luft m Vorformling verdrängen und die Luft entweichen kann.
Um eine zu schnelle Abkühlung des Vorformlings zu vermeiden, kann das Wasser oder das Füllgut insbesondere erhitzt sein, vorzugsweise auf mehr als 80°C. Die optimale Temperatur der in den Vorformling eingeleiteten Flüssigkeit ist im Einzelfall geeignet zu wählen. Wenn das Umformen des Vorformlings in den Behälter relativ schnell nach dem drucklosen Einfüllen von Flüssigkeit in den Vorformling erfolgt, ist beispielsweise eine niedrigere Temperatur der vorab eingefüllten Flüssigkeit tolerierbar als bei einer relativ langen Zeitspanne zwischen Vorfällen und Umformen, wo eine signifikante Abkühlung des Vorformlings durch die drucklos eingefüllte Flüssigkeit in der Regel unerwünscht ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das beschriebene Austreiben oder Verdrängen von Luft aus dem Vorformling vor Einsetzen des Vorformlings in eine Formstation, in der der Vorformling anschließend in einen Behälter umgeformt wird.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Möglichkeiten kann die Verdrängung der Luft auch erst nach Einsetzen des Vorformlings in die Formstation erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass die Zeitdauer zwischen Verdrängen der Luft und Umformen des Vorforlings minimiert und somit störende Veränderungen des Temperaturprofils im Vorformling durch das gasförmige oder flüssige Verdrängermedium vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die im Vorformling befindliche Luft zumindest teilweise durch die Einführung einer Reckstange in den Vorformling erreicht werden kann. Eine Reckstange wird bei den meisten Form- und Füllverfahren zur axialen Streckung des Vorformlings eingesetzt. Die Füllgutzufuhr kann dabei über die Reckstange oder durch den Ringspalt zwischen Behältermündung und Reckstange oder eine Kombination aus beidem erfolgen. Je nach Füllmethode kann die Reckstange vorteilhaft ausgestaltet sein, um das Luftvolumen, das sie verdrängt, zu maximieren.
Außerdem kann eine hohle Reckstange verwendet werden, um Verdrängermedien wie Dampf, CO₂, Wasser oder Füllgut, auf gezielter Höhe, beispielsweise am Boden des Vorformlings, in den Vorformling abzuleiten oder die entweichende Luft auf geeigneter Höhe abzuführen. Hierbei ist der Vorformling in der Regel nicht abgedichtet, so dass die verdrängte Luft entweichen kann.
Ebenso kann eine hohle Reckstange verwendet werden, um das zum Umformen des Vorformlings in den Behälter verwendete Füllgut in den Vorformling einzuleiten. Hierfür wird der Vorformling jedoch vorher abgedichtet, um den erforderlichen Innendruck aufbauen zu können.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn als Verdrängermedium CO₂ eingesetzt wird, das durch eine hohle Reckstange in den Vorformling eingefüllt wird. Nach dem Umformen, währenddessen das zuvor eingefüllte CO₂ aufgrund des hohen Ausformdrucks im Füllgut gelöst wird, und vor Entlastung des Innenraums des ausgeformten und gefüllten Behälters kann, insbesondere über die hohle Reckstange, weiteres CO₂ nachgeführt werden, um das Füllgut zu Karbonisieren, d. h. eine vorgegebene Menge an CO₂ in dem Füllgut zu lösen.
Erfolgt die Füllung des Vorformlings mit Verdrängermedium und/oder Füllgut über die Reckstange, so kann die Reckstange vorzugsweise großvolumig oder mit einem großen Außendurchmesser ausgeführt sein, im Extremfall so, dass ihr Außendurchmesser annähernd dem Innendurchmesser eines Vorformlings entspricht. Im Inneren kann der Füllgutkanal den minimalen Durchmesser aufweisen, der zur Füllung erforderlich ist und/oder durch ein unmittelbar vor dem Füllgutauslass angeordnetes Ventil verschließbar sein. Die Reckstange sollte im übrigen massiv ausgeführt sein, damit ein Maximum an Luft aus dem Vorformling verdrängt wird.
Erfolgt die Füllgutzufuhr über den Ringspalt zwischen Reckstange und Behältermündung, so sollte der Außendurchmesser der Reckstange in diesem Bereich soweit reduziert werden, dass die Fläche des Ringspalts zur ausreichend schnellen Füllgutzufuhr ausreicht. So wird eine ausreichend schnelle Zuführung von Füllgut gewährleistet, um eine ausreichend schnelle Umformung des Vorformlings innerhalb der kurzen zur Verfügung stehenden Prozesszeit zu erreichen.
Erfolgt keine Füllgutzufuhr über die Reckstange, so kann die Reckstange auch massiv ausgeführt sein.
Es kann auch eine Reckstange mit variablem Volumen verwendet werden. So kann die Reckstange beispielsweise mit Vorkehrungen zur zeitweisen Vergrößerung ihres Volumens ausgestattet sein, wie z. B. einem aufblasbaren Ballon auf ihrer Außenseite. Nach Einführung der Reckstange in den Vorformling kann der Ballon kurz aufgeblasen werden, wodurch er in Richtung der Innenwand des Vorformlings expandiert oder sich sogar an die Innenwand des Vorformlings anlegt und so die Luft im Vorformling weitgehend verdrängt. Durch anschließendes Füllen des Vorformlings mit Füllgut und/oder Entlasten des Innendrucks im Ballon wird der Ballon wieder an die Reckstange angelegt. Die verdrängte Luft kann sich nicht mit dem Füllgut mischen und sich nicht darin lösen.
Die Reckstange kann auch über eine verschiebbare, dickwandige Hülse verfügen. Die Hülse kann über die Reckstange geschoben werden, um den Vorformling möglichst weitgehend auszufüllen. Die Füllung des Vorformlings mit Füllgut kann beispielsweise durch die Reckstange erfolgen. Die Schiebehülse kann im Laufe des Form- und Füllvorgangs von der Reckstange nach oben durch die Behältermündung abgezogen werden, so dass das vollständige Volumen für das Füllgut zur Verfügung steht. Alternativ kann die Reckstange sich auch bei der axialen Streckung des Vorformlings nach unten aus der Hülse heraus bewegen. Nach Abschluss des Füllvorgangs wird die Reckstange mitsamt der Hülse aus dem geformten und gefüllten Behälter entfernt und die Hülse wieder in den vorderen Teil der Reckstange bewegt, um im nächsten Vorformling möglichst viel Luft zu verdrängen.
Alle vorstehend beschriebenen Möglichkeiten zur Entfernung von Luft aus Vorformlingen können in beliebiger Kombination in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Schritten miteinander kombiniert werden. So kann z. B. nach dem Einblasen von CO₂ eine Reckstange in den Vorformling eingeführt werden oder jede andere Kombination der vorgeschlagenen Lösungen gewählt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Reckstange zur Verwendung in einer Anlage zum Formen und Füllen von Behältern aus Vorformlingen in einer Form durch Zuführung von flüssigem Füllgut unter Druck, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein variables Volumen aufweist. Insbesondere kann die Reckstange über mindestens eine aufblasbare Kammer verfügen, die durch eine elastische Membran begrenzt ist. Die Reckstange kann in ihrem Inneren über einen Luftkanal verfügen, über den der Kammer Luft zugeführt und der Ballon aufgeblasen werden kann. Die Reckstange kann so vorübergehend ein vergrößertes Volumen annehmen und die im Vorformling vorhandene Luft verdrängen, sofern sie in den Vorformling eingeführt ist.
Alternativ kann die Reckstange auch ein festes Volumen aufweisen, wobei sie über mindestens einen Abschnitt verfügen kann, in dem der Durchmesser der Reckstange annähernd dem Innendurchmesser eines Vorformlings entspricht. Das im Vorformling verdrängte Luftvolumen ist somit besonders groß. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Reckstange im Bereich über diesem Abschnitt deutlich kleiner als der Innendurchmesser eines Vorformlings, so dass im Falle der Füllgutzufuhr durch den Ringspalt zwischen der Reckstange und der Mündung des Vorformlings genügend Platz verbleibt, um einen ausreichenden Volumenstrom des Füllguts zu ermöglichen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert, die Folgendes darstellen:
1 zeigt schematisch die Verdrängung von im Vorformling befindlicher Luft durch Dampf;
2 zeigt schematisch die teilweise Verdrängung von im Vorformling befindlicher Luft durch eine aufblasbare Reckstange;
3 zeigt schematisch die teilweise Verdrängung von im Vorformling befindlicher Luft durch eine volumenoptimierte Reckstange;
4 zeigt schematisch die Verdrängung von im Vorformling befindlicher Luft durch Dampf unter zusätzlichem Einsatz einer Reckstange;
5 zeigt schematisch die Verdrängung von im Vorformling 4befindlicher Luft durch Einfüllen von heißem Wasser in den Vorformling unter zusätzlichem Einsatz einer Reckstange.
Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass die hier dargestellten Zeichnungen lediglich zur Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung dienen sollen und nur schematisch und nicht maßstabsgerecht wiedergegeben sind. Insbesondere dienen die dargestellten Abmessungen aller Elemente nur der Veranschaulichung. Die tatsächlichen Abmessungen und Größenverhältnisse kann der Fachmann frei aufgrund seiner Fachkenntnisse bestimmen.
1 zeigt im Schnitt einen Vorformling 1, auf den der Form- und Füllkopf 2 einer Maschine zum gleichzeitigen Formen und Füllen von Flaschen aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material dichtend aufgesetzt ist. Der Vorformling 1 wurde zunächst thermisch konditioniert, wobei der Körper 3 auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der der Vorformling platisch verformbar ist, während der Mündungsbereich 4 des Vorformlings nur auf eine Temperatur erhitzt wurde, die ihm noch genügend Stabilität belässt, damit das Gewinde 5 bei der Ausformung des Behältes nicht verformt wird und der Vorformling unter- oder oberhalb des Kragens 6 von den Halteelementen einer Maschine gehalten und durch die Maschine transportiert werden kann.
Der Form- und Füllkopf 2 verfügt über eine Reckstange 7, die zu Beginn des Form- und Füllvorgangs zur Unterstützung der axialen Streckung in den Vorformling eingeführt werden kann.
Der Form- und Füllkopf 2 verfügt weiter über einen Einlass 8 für Gas oder Dampf. Gegenüberliegend befindet sich ein Auslass 9. Erfindungsgemäß wird vor Beginn der Form- und Füllphase durch den Einlass 8 Wasserdampf mit einer Temperatur von ca. 120°C unter leichtem Überdruck in den Vorformling 1 eingeblasen. Die dargestellten Pfeile veranschaulichen die eintretende Strömung, mit der die im Vorformling 1 befindliche Luft aus dem Vorformling verdrängt wird. Die Luft strömt aus dem Auslass 9 aus. Die Atmosphäre im Vorformling besteht anschließend überwiegend aus Wasserdampf.
Der Druck des eingeblasenen Wasserdampfes sollte so gewählt werden, dass er nicht ausreicht, um den Reckvorgang auszulösen, aber hoch genug ist, um eine schnelle Verdrängung der im Vorformling befindlichen Luft innerhalb der zur Verfügung stehenden Prozesszeit sicherzustellen.
Um die eintretende Strömung zu leiten und die Verdrängung der Luft bis zum Boden des Vorformlings sicherzustellen, kann während des Einblasens des Wasserdampfes die Reckstange 7 in den Vorformling hineingefahren werden.
Der heiße Wasserdampf hat den Vorteil, dass der Vorformling 1, dessen Körper 3 abhängig vom Material des Vorformlings auf ca. 120°C vorgeheizt ist, um thermoplastisch verformbar zu sein, nicht abgekühlt wird. Durch den heißen Wasserdampf kann gegebenenfalls noch eine Nachheizung erreicht werden. Die zur Verfügung stehende Prozesszeit für die Formung der Flasche wird damit optimiert.
Die Luft aus dem Vorformling 1 wird mit diesem Verfahren weitgehend verdrängt und verbleibt nur zu so geringen Anteilen im Vorformling, dass sie keine Verschlechterung des Füllguts verursachen und den Form- und Füllprozess nicht behindern kann.
Erfolgt anschließend eine Füllung mit kaltem Füllgut, so kondensiert der Wasserdampf zu Wasser. Das Volumen reduziert sich dabei um den Faktor 1700, so dass der im Füllgut verbleibende Wasseranteil vernachlässigbar gering ist. Er kann erforderlichenfalls berechnet und die Konzentration des Füllguts entsprechend korrigiert werden, wenn z. B. ein Füllgut mit Wasser- und Sirupanteil verarbeitet wird.
Anstelle von Wasserdampf können auch andere Dämpfe oder Gase verarbeitet werden, wie z. B. CO₂, N₂ oder gasförmige oder verdampfte Sterilisationsmittel.
2 zeigt schematisch die teilweise Verdrängung von im Vorformling 1 befindlicher Luft durch eine aufblasbare Reckstange 7 im Schnitt. Die Reckstange 7 wird vor Beginn der Form- und Füllphase in den Vorformling 1 hineingefahren und verdrängt dabei bereits einen Teil der im Vorformling 1 befindlichen Luft.
Auf der Reckstange 7 ist eine elastische Membran 10 angeordnet. Durch den Kanal 11 kann Luft in die Kammer 15 zwischen Reckstange 7 und Membran 10 eingeblasen werden, so dass sich die Membran 10 ballonförmig aufblähen kann. Dadurch kann die Reckstange 7 ein deutlich vergrößertes Luftvolumen innerhalb des Vorformlings 1 verdrängen.
Der Form- und Füllprozess kann dann in üblicher Weise durch Füllgutzufuhr durch die Reckstange und/oder den Ringspalt 12 zwischen der Mündung 13 des Vorformlings und der Reckstange 7 erfolgen. Die Membran 10 legt sich unter dem Druck des einströmenden Füllguts wieder an die Reckstange 7 an und gibt das verdrängte Volumen für Füllgut frei.
3 zeigt schematisch die teilweise Verdrängung von im Vorformling befindlicher Luft durch eine volumenoptimierte Reckstange 7. Die Reckstange verfügt über einen Bereich 14 mit vergrößertem Durchmesser, der annähernd dem Innendurchmesser des Vorformlings 1 entspricht. Die Reckstange 7 verdrängt dadurch bei ihrer Einführung in den Vorformling 1 größtenteils die darin befindliche Luft. Ist die Reckstange 7 vollständig in den Vorformling 1 eingeführt, so ist ihr Durchmesser im Bereich der Mündung 13 des Vorformlings gegenüber dem Bereich darunter reduziert, um einen ausreichend großen Ringspalt 12 freizugeben, damit die Formung und Füllung des Behälters mit einem ausreichend großen Füllgutstrom erfolgen kann. Der vergrößerte Bereich 14 der in dieser Figur dargestellten Reckstange 7 beginnt in dem Bereich des Vorformlings, der durch radiale Streckung nach außen zur hier nicht dargestellten Wand der Form gedrückt wird. So kann mit Beginn der Füllung sofort ausreichend Füllgut zugeführt werden.
Da die Reckstange 7 im Verlauf der Behälterformung aber nach unten geführt wird, um den Vorformling axial zu strecken, kann der Bereich 14 mit größerem Durchmesser auch schon im Bereich der Mündung 13 des Vorformlings 1 beginnen. Es wird dann noch mehr Luft aus dem Vorformling verdrängt. Mit Beginn des Reckvorgangs wird der Ringspalt 12 in ausreichender Größe freigegeben.
4 zeigt die Verdrängung der im Vorformling 1 befindliche Luft durch Wasserdampf wie in 1 sowie zusätzlich durch eine Reckstange. Vor Beginn der Form- und Füllphase wird zunächst die Reckstange 7 in den Vorformling 1 eingeführt. Dadurch wird bereits erster Teil der Luft im Vorformling verdrängt.
Anschließend wird die noch im Vorformling vorhandene Luft weitgehend durch das Einblasen von Wasserdampf verdrängt, wie in 1 beschrieben. Zur Verbesserung der Zirkulation befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel aber zwei einander gegenüber liegende Einlässe 8 am Form- und Füllkopf 2, durch die Dampf in den Vorformling einströmen kann. Die verdrängte Luft kann dann durch eine an der Spitze der Reckstange befindliche Öffnung 16 abfließen. Es besteht nicht die Gefahr, dass nur eine obere Schicht der Luft verdrängt wird und die Luft am Boden des Vorformlings darin verbleiben kann. Die Pfeile verdeutlichen den Strömungsverlauf. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Stömungsweg umzukehren und den Dampf durch den Reckstab 7 in den Vorformling 1 in der Nähe des Bodens einströmen zu lassen und die Luft am Form- und Füllkopf entweichen zu lassen.
5 zeigt schematisch die Verdrängung von im Vorformling 1 befindlicher Luft durch Einfüllen von heißem Wasser in der Vorformling unter zusätzlichem Einsatz einer Reckstange 7. In einen Vorformling 1 wird in einem ersten Schritt heißes Wasser mit einer Temperatur zwischen 80°C und 90°C eingefüllt. Die Füllhöhe wird dabei so gewählt, dass nach Einführung der Reckstange 7 der Wasserspiegel 20 sich im Bereich der Mündung 13 des Vorformlings 1 befindet. Die zuvor im Vorformling 1 befindliche Luft ist damit annähernd vollständig verdrängt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010007541 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Entfernung von Luft aus Vorformlingen (1) zur Herstellung von gefüllten Behältern aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft aus dem Vorformling vor Beginn der Form- und Füllphase zumindest teilweise verdrängt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängung durch Einblasen von Gas oder Dampf erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas CO₂, ein Inertgas, insbesondere N₂, oder ein gasförmiges Sterilisationsmittel, insbesondere Ozon, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Dampf Wasserdampf oder ein verdampftes chemisches Sterilisationsmittel verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängung durch Einfüllen von Wasser, insbesondere von erhitztem Wasser, oder von Füllgut, insbesondere von erhitztem Füllgut, erfolgt, wobei das Wasser oder das Füllgut insbesondere auf mehr als 80°C erhitzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängung durch Einführung einer Reckstange (7) in den Vorformling (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reckstange (7) über ein variables Volumen verfügt, insbesondere über einen aufblasbaren Ballon (10) oder eine verschiebbare, dickwandigen Hülse.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Reckstange (7) in einem Abschnitt (14) im Wesentlichen dem Innendruchmesser eines Vorformlings (1) entspricht.
Verfahen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Reckstange (7) im Bereich der Mündung (13) des Vorformlings (1) gegenüber ihrem übrigen Durchmesser reduziert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängung in mindestens zwei aufeinander folgenden Schritten durch Einblasen von Gas oder Dampf und/oder durch Einfüllen von Wasser oder von Füllgut und/oder durch Einführung einer Reckstange (7) in den Vorformling (1) erfolgt.
Reckstange (7) zur Verwendung in einer Anlage zum Formen und Füllen von Behältern aus Vorformlingen in einer Form durch Zuführung von flüssigem Füllgut unter Druck, dadurch gekennzeichnet, dass die Reckstange (7) ein variables Volumen aufweist.
Reckstange (7) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reckstange (7) über eine oder mehrere aufblasbare Kammern (15) verfügt, die durch eine oder mehrere elastische Membranen (10) begrenzt sind.
Reckstange (7) zur Verwendung in einer Anlage zum Formen und Füllen von Behältern aus Vorformlingen in einer Form durch Zuführung von flüssigem Füllgut unter Druck, dadurch gekennzeichnet, dass die Reckstange über mindestens einen Abschnitt (14) verfügt, dessen Durchmesser annähernd dem Innendurchmesser eines Vorformlings (3) entspricht.
Reckstange (7) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Reckstange im Bereich über dem Abschnitt (14) deutlich kleiner als der Innendurchmesser eines Vorformlings (3) ist.