DE102023001403B3

DE102023001403B3 - Vorrichtung nebst zugehöriger Formwerkzeuge und System bestehend aus einem Satz von Formwerkzeugen

Info

Publication number: DE102023001403B3
Application number: DE102023001403.6A
Authority: DE
Inventors: Julian Feil; Patryk Prezyna; Michael Schultes
Original assignee: Kocher Plastik Maschinenbau GmbH
Current assignee: Kocher Plastik Maschinenbau GmbH
Priority date: 2023-04-11
Filing date: 2023-04-11
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2043-04-12
Also published as: WO2024213291A1

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffbehältern nach einem Form-, Füll- und Schließverfahren, zumindest bestehend aus einer Formeinrichtung (26), die mindestens ein Formwerkzeug (28) mit mehreren Formausnehmungen (34), die Kontur und Volumen des jeweiligen Behälters vorgeben, aufweist und einer Produktionseinrichtung, die plastifiziertes Kunststoffmaterial dem jeweiligen Formwerkzeug (28) der Formeinrichtung (26) zuführt, mittels der die Behälter geformt und nach Befüllen mit einem Fluid verschließbar sind und die zum Befüllen mit dem Fluid einzelne Dorne (12) einer Abgabeeinrichtung (14) aufweist, die jeweils einer Formausnehmung (34) in einem Formwerkzeug (28) der Formeinrichtung (26) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitten-Längsachsen (36) benachbarter Dorne (12) ein vorgebbares konstantes Abstandsmaß A zueinander aufweisen, an das im Rahmen einer Parametrierung ein Abstandsmaß B zwischen den einzelnen, benachbarten Formausnehmungen (34) von Formwerkzeugen (28), die sich zumindest von der Größe ihrer Formausnehmungen (34) her unterscheiden, derart angepasst ist, dass mit nur einer Abgabeeinrichtung (14) und einem Satz von parametrierten Formwerkzeugen (28) unterschiedliche Behältergrößen herstellbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nebst zugehöriger Formwerkzeuge zum Herstellen von Kunststoffbehältern nach einem Form-, Füll- und Schließverfahren (BFS-Verfahren), zumindest bestehend aus einer Formeinrichtung, die mindestens ein Formwerkzeug mit mehreren Formausnehmungen, die Kontur und Volumen des jeweiligen Behälters vorgeben, aufweist und einer Produktionseinrichtung, die plastifiziertes Kunststoffmaterial dem jeweiligen Formwerkzeug der Formeinrichtung zuführt, mittels der die Behälter geformt und nach Befüllen mit einem Fluid verschließbar sind und die zum Befüllen mit dem Fluid einzelne Dorne einer Abgabeeinrichtung aufweist, die jeweils einer Formausnehmung in einem Formwerkzeug der Formeinrichtung zugeordnet sind.
Durch DE 10 2020 002 077 A1 ist ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Herstellung mindestens eines mit einem Medium befüllten Behälters aus einem Kunststoffmaterial bekannt, charakterisiert durch zumindest die folgenden Verfahrensschritte:

- Extrusion eines Schlauches mittels einer Extrusionseinrichtung unter Verwendung von Stützgas in vertikaler Extrusionsrichtung in einer Vorformposition,
- Schließen des Schlauches an seinem unteren Ende und Abtrennen desselben an seinem oberen offenen Ende,
- Transport des derart abgelängten Vorformlings mittels einer Greifereinrichtung in linearer Transportrichtung quer zur Extrusionsrichtung von der Vorformposition in ein geöffnetes Formwerkzeug,
- Übergabe des Vorformlings in das geöffnete Formwerkzeug mittels der Greifereinrichtung in einer Hauptformposition,
- Schließen des Formwerkzeuges zwecks Weiterformen des Vorformlings durch einen Druckgradienten,
- Befüllen und Verschließen des Vorformlings, und
- Rücktransport der Greifereinrichtung für eine erneute Abfolge der vorstehenden Verfahrschritte.

Die WO 02/49821 A2 offenbart ein Verfahren zum Blasformen, Befüllen und Schließen von Behältern, bei dem zumindest ein Schlauch plastifizierten Kunststoffmaterials in eine geöffnete Form hinein extrudiert wird. Durch das Schließen der Form wird der Schlauch an seinem vorauseilenden Ende verschweißt. Zudem wird der Schlauch oberhalb der Form zur Bildung einer Füllöffnung mittels eines Trennelementes durchtrennt. Die Form mit dem darin befindlichen Schlauchabschnitt wird so dann in eine Füllposition bewegt, der Behälter dort mittels eines Blasdornes in der Form ausgebildet und befüllt. Nach der Befüllung wird der sich noch in der Form befindliche Behälter verschlossen. Zudem ist eine entsprechende Vorrichtung offenbart.
Durch WO 2020/201061 A1 ist ein Blasformwerkzeug für eine Blasformmaschine zur Herstellung von leeren Kunststoffbehältern in einem Extrusions- oder Streckblasprozess bekannt, das zwei Blasformhälften umfasst, die jeweils wenigstens einen Formkörper, in dem wenigstens ein Formnest angeordnet ist, und eine den Formkörper aufnehmende Grundplatte aufweisen. Zwischen dem Formkörper und der Grundplatte und gegebenenfalls weiteren Bestandteilen der Blasformhälfte ist ein Isolationsblock aus einem thermisch isolierenden Material angeordnet. Dergestalt soll die aufzuheizende bzw. wieder abzukühlende Masse deutlich reduziert sein und das zugehörige Aufheizen bzw. Abkühlen ist im Wesentlichen nur noch auf den Formkörper bezogen, so dass dergestalt der damit in Verbindung stehende Energieaufwand reduziert ist. Die beheizbaren und in unmittelbarer Folge wieder kühlbaren Formnester, in Form der Formausnehmungen des Formwerkzeuges, erlauben in Verbindung mit polierten formgebenden Wandungsflächen der Formnester und den kurzen Abkühlungszeiten auch die Herstellung von Kunststoffbehältern mit glänzenden Oberflächen.
Bei diesen und weiteren bekannten Vorrichtungslösungen wird für jede Behältergröße ein eigenes Formwerkzeug erstellt und im Fall eines BFS-Verfahrens die spezielle Füll- oder Abgabeeinrichtung mit ihren einzelnen Blas- und/oder Fülldornen, im Folgenden kurz als Dorne bezeichnet, daran angepasst. Zwangsläufig wird dann bei entsprechend großvolumigen Behältern aus Platzgründen heraus die Anzahl der Formausnehmungen im Formwerkzeug entsprechend reduziert und ebenso die Anzahl der zugehörigen Dorne der Füll- oder Abgabeeinrichtung. Ebenso erhöht man im Hinblick auf hohe Ausstoßraten von Behältern, die Anzahl von Formausnehmungen im Formwerkzeug und die Anzahl von Dornen, wenn die Behältergrößen entsprechend klein sind. Letztendlich führt dies zu einem erhöhten Aufwand im Rahmen des Formwerkzeugbaus und beim Aufbau von Herstellvorrichtungen, wie sie beispielhaft in DE 10 2020 002 077 A1 aufgezeigt sind. Derart ähnliche Vorrichtungen sind unter anderem auch aus der JP H09 - 300 444 A und der US 4 459 095 A bekannt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Lösungen dahingehend weiter zu verbessern, dass der Aufwand betreffend den Vorrichtungs- und Formwerkzeugbau bei vergleichbaren Ausstoßraten von fertig hergestellten Behältern, wie durch den Stand der Technik aufgezeigt, reduziert ist.
Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit nebst zugehörigen Formwerkzeugen gemäß der Merkmalsausgestaltung des Patentanspruches 3 und ein System gemäß Anspruch 13. Weitere Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind Gegenstand der jeweils dem Hauptanspruch 1 und den Nebenansprüchen 3 und 13 zugeordneten Unteransprüche.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mitten-Längsachsen benachbarter Dorne ein vorgebbares konstantes Abstandsmaß A zueinander aufweisen, an das im Rahmen einer Parametrierung ein Abstandsmaß B zwischen den einzelnen, benachbarten Formausnehmungen von Formwerkzeugen, die sich zumindest von der Größe ihrer Formausnehmungen her unterscheiden, derart angepasst ist, dass mit nur einer Abgabeeinrichtung und einem Satz von parametrierten Formwerkzeugen unterschiedliche Behältergrößen herstellbar sind. Dergestalt lassen sich mit nur einer Füll- oder Abgabeeinrichtung mit einer vorgebbaren Anzahl an Dornen und verschiedenen Formwerkzeugen befüllte Behälter unterschiedlicher Größe herstellen. Als Füllgut bevorzugt sind Flüssigkeiten, aber auch Emulsionen oder Suspensionen für medizinische Zwecke, wie Infusionslösungen, Dialyselösungen oder Flüssigkeiten zur enteralen Ernährung.
Es ist für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet solcher Form-, Füll- und Schließverfahren überraschend, dass er durch die angesprochene Parametrierung der Abstandsmaße einen neuen Maschinenstandard und Formwerkzeugstandard schafft, der zu einer deutlichen Reduzierung des Aufwands bei der Produktion befüllter Behälter, insbesondere befüllter und verschlossener Flaschen mit einem Volumen von 50 ml und mehr, führt, insbesondere, wenn z.B. bei gleichem Füllgut die Behälterform / die Behältergröße und damit das Formwerkzeug zu wechseln ist. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.
Im Rahmen der angesprochenen Parametrierung der Abstandsmaße hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als vorgebbares Abstandsmaß A für die Dorne der Abgabeeinrichtung zwischen 6 bis 10 cm , bevorzugt zwischen 7 bis 8 cm, vorzusehen.
Die innerhalb der Vorrichtung zum Einsatz kommenden Formwerkzeuge sind dadurch charakterisiert, dass mehrere Formwerkzeuge zur Herstellung unterschiedlicher Behälter, insbesondere unterschiedlicher Volumina, dieselben Abstandsmaße B aufweisen und dass mehrere Abstandsmaße B einem vorgebbaren Abstandsmaß A entsprechen, das sich im Rahmen der Parametrierung als Rastermaß aus dem Abstand zwischen einander benachbarten Mitten-Längsachsen von Dornen einer Abgabeeinrichtung ergibt.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Abstandsmaß B für unterschiedliche Formwerkzeuge zur Herstellung von Behältern unterschiedlicher Volumina durch unterschiedliche Stegbreiten S als Parametriergröße zwischen benachbarten Formausnehmungen realisiert ist. Es hat sich gezeigt, dass durch geeignete Wahl der jeweiligen Stegbreite S bei Verwendung teilkristalliner Kunststoffe als Kunststoffmaterial für die Behältererzeugnisse eine hohe Oberflächenqualität sowie eine erhöhte Transparenz der Behälter erreicht werden kann, um so eine optische, zerstörungsfreie Inspektion fertig hergestellter Behälter, zum Beispiel betreffend etwaig auftretender partikulärer Verunreinigungen von Behälter nebst Behälterinhalt, in einfacher Weise zu gewährleisten. Hierfür ist in besonders vorteilhafter Weise vorgesehen, dass zum Herstellen von Behältern mit Nennvolumina von kleiner 1 Liter die parametrierten Stegbreiten S im Bereich von 10 bis 40 mm, bevorzugt von 10 bis 35 mm, besonders bevorzugt von 10 bis 33 mm, gewählt sind. Als besonders günstig für die angesprochene Parametrierung hat es sich erwiesen, dass zur Einhaltung des vorgebbaren Raster- oder Abstandsmaßes A, das fachsprachlich auch mit Nestabstand bezeichnet ist und vorzugsweise 75 mm betragen soll, die einzelnen Stegbreiten S für ein Behältervolumen von

100 ml auf 28 mm-35 mm

250 ml auf 23 mm-33 mm, und

500ml auf 12 mm-30 mm

parametriert sind.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Formwerkzeuge ist vorgesehen, dass sie jeweils im Wesentlichen aus zwei gleichen Formhälften bestehen, die in Deckung miteinander gebracht, die jeweilige Formausnehmung miteinander begrenzen, die zu einer Bodenseite verschlossen und zu einer Kopfseite hin offen ist. Vorzugsweise ist dabei die jeweilige Formhälfte aus Einzelsegmenten zusammengesetzt, mit einem Einzelsegment für die Kopfseite und einem für die Bodenseite sowie mindestens einem dazwischenliegendem Einzelsegment mit den Formausnehmungen und den dazwischen angeordneten Stegen vorgebbarer Breite, deren parametrierte Stegbreite S innerhalb des Einzelsegmentes konstant gehalten ist. Dergestalt ist ein Baukastensystem geschaffen, bestehend aus einer Vielzahl verschiedener Einzelsegmente, die sich zu dem jeweiligen Formwerkzeug zusammensetzen lassen, so dass mit nur wenig Basiskomponenten eine Vielzahl von Behältergrößen und Behälterformen abgedeckt werden kann. Insbesondere können gleiche Einzelsegmente für die Kopfseite und die Bodenseite verwendet werden, sofern nur die dazwischenliegenden Einzelsegmente mit den Formausnehmungen an unterschiedliche Behältervolumina angepasst sind. Beispielsweise kann für kleine Behältervolumina die axiale Einbaulänge des zwischenliegenden Einzelsegmentes kürzer ausgebildet sein als für großvolumige Behälter, d.h. das jeweils zu erzeugende Behältervolumen ist über die Einbaulänge der Formausnehmung respektive der Kavität im mittigen Einzelsegment vorgebbar, wobei sich im Betrieb die Längsachse der dahingehenden jeweiligen Formausnehmung konzentrisch zur Längsachse des zuordenbaren Dornes der Füll- oder Abgabeeinrichtung erstreckt, d.h. trotz Volumenänderung innerhalb der Formwerkzeuge ändert sich in diesem Fall das Abstandsmaß B nicht.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Formwerkzeuge ist vorgesehen, dass die Einzelsegmente, insbesondere das jeweilige Einzelsegment mit den Formausnehmungen und den dazwischenliegenden Stegen parametrierter Breite, aus Aluminiumbronze, besonders bevorzugt aus berylliumfreier Aluminiumbronze, bestehen. Mit den dahingehenden Werkstoffen lassen sich höhere Wärmeleitfähigkeiten für die Formwerkzeuge erreichen gegenüber den sonst eingesetzten Werkstoffen, wie Aluminium, Stahl oder Nichteisenmaterialien, was zu erhöhter Produktivität für das BFS-Herstellverfahren und zu guter Inspizierbarkeit der Behältererzeugnisse führt.
Zur Verbesserung der Oberflächenqualität für die Behälter kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Formausnehmungen der Formwerkzeuge poliert ist.
Aufgrund der Standardisierung der Einzelsegmente für die Formwerkzeuge ist es auch besonders einfach möglich diese gleichmäßig zu temperieren und mit Anschlüssen für das Führen eines Kühlmediums zu versehen.
Im Rahmen der Gesamtparametrierung hat es sich auch unter Produktivitätsaspekten als günstig erwiesen, wenn das jeweilige Formwerkzeug 4 bis 12, besonders bevorzugt 8, Formausnehmungen als ein weiteres Rastermaß aufweist.
Gegenstand der erfindungsgemäßen Lösung ist auch ein System bestehend aus einem Satz von Formwerkzeugen, das dadurch charakterisiert ist, dass zum Herstellen von Kunststoffbehältern unterschiedlicher Volumina einzelne Formwerkzeuge bereitgehalten sind, die unterschiedlich große Formausnehmungen aufweisen, die im Rahmen einer Parametrierung alle dasselbe Abstandsmaß B zueinander aufweisen, das einem vorgebbaren Abstandsmaß A zwischen den Dornen einer Füll- oder Abgabeeinrichtung entspricht. Durch ein solches System ist es möglich, ohne wesentliche Änderungen an der Füll- oder Abgabeeinrichtung unterschiedliche Formwerkzeuge zu verwenden, um Behältererzeugnisse mit unterschiedlichen Volumina herzustellen. Typische Nennfüllvolumina (gemäß § 6 des Eichgesetztes Mengen, die in der Verpackung enthalten sein sollen) solcher Behälter für Infusionslösungen sind beispielsweise 50 ml, 100 ml, 250 ml und 500 ml. Das Gesamtvolumen dieser Behälter ist, da auch ein gewisses Luftvolumen im Behälter gewünscht ist, stets größer als das Nennfüllvolumen. Bei Nennfüllvolumina ab 50 ml erfolgt die vollständige Ausformung des Behälters im Formwerkzeug typischerweise durch Einblasen von steriler Luft durch den jeweiligen Dorn vor der Befüllung.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

1 in perspektivischer Ansicht eine Füll- oder Abgabeeinrichtung mit 8 Dornen und einer darunter angeordneten Formhälfte eines Formwerkzeuges gemäß der Darstellung nach der 3;
2 in perspektivischer Darstellung ein Formwerkzeug, bestehend aus zwei voneinander getrennten Formhälften, die im Wesentlichen jeweils aus drei Einzelsegmenten zusammengesetzt sind;
3 bis 5 in perspektivischer Ansicht jeweils eine Formwerkzeughälfte eines Formwerkzeuges mit Behältergrößen von 100 ml, 250 ml und 500 ml; und
6 in Seitenansicht ein Behältererzeugnis, wie es durch ein Formwerkzeug gemäß der Darstellung nach der 3 herstellbar ist.

Im bereits zitierten Stand der Technik werden aus einem Schlauchkopf extrudierte Schläuche mittels eines Greifers in ein Formwerkzeug eingebracht ( DE 10 2020 002 077 A1 ) bzw. direkt in ein offenes Formwerkzeug hinein extrudiert.
Von dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist der Einfachheit halber nur die Füll- oder Abgabeeinrichtung 14 mit ihren einzelnen Blas-Fülldornen 12 in der 1 gezeigt, die der Blasformung und Abgabe des jeweiligen Füllmediums in einen Behälterkörper 18 des jeweils herzustellenden Behälters 16 dienen. Die dahingehende Abgabeeinrichtung 14 lässt sich mittels eines Stellantriebes 20 in vertikaler Richtung auf- und ab verfahren. Insbesondere lassen sich dergestalt die Dorne 12 nach einem Befüllen des jeweiligen Behälterkörpers 18 nach oben zurückverfahren, um einer nicht näher dargestellten Schließeinheit die Möglichkeit zu eröffnen, das jeweilige Behältererzeugnis über ein zu formendes Kopfteil 22 zu verschließen, das sich regelmäßig über ein Halsteil 24 einstückig an den Behälterkörper 18 anschließt (siehe 6). Dahingehende Schließeinheiten sind Stand der Technik, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird.
Der einfacheren Darstellung und der besseren Verständlichkeit wegen ist jedenfalls die dahingehende Vielzahl von zusätzlichen Komponenten eines Extrusionskopfes oder der Formeinrichtung nicht dargestellt.
In der Darstellung nach der 1 ist jedenfalls unterhalb der Füll- oder Abgabeeinrichtung 14 eine Formhälfte 32 des Formwerkzeuges 28 gezeigt, wie es für eine vorgebbare Behältergröße detaillierter in der 2 wiedergegeben ist. Die dahingehend vereinfachte Darstellung soll nur verdeutlichen, dass jedem Dorn 12 eine Formausnehmung 34 mit dem eingebrachten Schlauch- oder Behältermaterial zugeordnet ist, wobei in der 1 nur hälftig die Formausnehmungen 34 in der zugehörigen Formhälfte 32 gezeigt sind. Die Formausnehmungen 34 als Ganzes, gebildet durch die beiden geschlossenen Formhälften 30, 32 als jeweiliges Formwerkzeug 28 dienen dabei der Behälterherstellung und der bereits angesprochene, durch den Extrusionskopf jeweils plastifizierte Kunststoffschlauch gelangt in die zugeordneten Formausnehmungen 34 des jeweiligen Formwerkzeuges 28 der Formeinrichtung 26. Der Formschlauch wird kopfseitig abgetrennt, und durch Blas- und/oder Vakuumformen mittels der aufgesetzten Dorne wird der Behälterkörper 18 in der zugehörigen Formausnehmung 34 ausgeformt und durch den Dorn 12 der Füll- oder Abgabeeinrichtung 14 mit einem vorgebbaren Medium, wie einem flüssigen Medikament, befüllt. Hierfür befindet sich die Füll- oder Abgabeeinrichtung 14 mit ihren Dornen 12 unter Einsatz des Stellantriebes 20 in einer abgesenkten Füllposition. Anschließend wird die Einrichtung 14 in entgegengesetzter Richtung nach oben zurückverfahren und mittels einer nicht näher dargestellten Schließeinheit erfolgt eine Kopfformung und das Verschließen, wie beschrieben. Das derart fertig erstellte Behältererzeugnis verlässt das Formwerkzeug 28 als befüllter Behälter 16, wie er beispielhaft in 6 dargestellt ist. Selbstverständlich können hier auch andere Behältergeometrien im Bedarfsfall zwanglos hergestellt werden.
Wie die 1 weiter zeigt, weisen die Mitten-Längsachsen 36 benachbarter Dorne 12 ein vorgebbares konstantes Abstandsmaß A zueinander auf.
Alle Fülldorne 12 sind für eine Fluidabgabe hohlzylindrisch und konzentrisch zu ihrer jeweiligen Mitten-Längsachse 36 ausgebildet. Der Einfachheit halber ist das Abstandsmaß A nur für die in Blickrichtung auf die 1 gesehen beiden rechten Dorne 12 als fiktive Größe eingetragen. Das Abstandsmaß A ist aber insoweit konstant zwischen allen benachbarten Dornen 12. An das Abstandsmaß A ist im Rahmen einer Parametrierung ein Abstandsmaß B zwischen den einzelnen benachbarten Formausnehmungen 34 von Formwerkzeugen 28, die sich zumindest von der Größe ihrer Formausnehmungen 34 her unterscheiden können derart angepasst, dass mit nur einer Abgabeeinrichtung 14 und einem Satz von parametrierten Formwerkzeugen 28 sich unterschiedliche Behältergrößen herstellen lassen. Das dem Abstandsmaß A entsprechende Abstandsmaß B ist gemäß der Darstellung nach der 1 dabei durch die Mitten-Längsachsen 38 zweier benachbarter Formausnehmungen 34 eines Formwerkzeuges 28 gebildet. Auch insoweit handelt es sich bei dem Abstandsmaß B wie bei dem Abstandsmaß A um eine fiktive Bezugsgröße im Rahmen der Parametrierung. In der 1 sind die Formausnehmungen 34 nur hälftig wiedergegeben; die Abstandsmaßrelation A zu B gilt aber auch für die vollständige jeweilige Formausnehmung 34, sobald die Formhälften 30, 32 in Aneinanderlage miteinander gebracht ein vollständiges Formwerkzeug 28 ergeben. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das vorgebbare Abstandsmaß A zwischen 6 cm bis 10 cm, bevorzugt zwischen 7 cm bis 8 cm, zu wählen.
Wie sich insbesondere aus den 3 bis 5 ergibt, weisen alle Formwerkzeuge 28 für unterschiedliche Behältervolumina von beispielsweise 100 ml, 250 ml und 500 ml, dasselbe Abstandsmaß B auf, das dem vorgebbaren Abstandsmaß A nach der 1 entspricht. Die Abbildungen nach den 3 bis 5 zeigen eine jeweilige Stirnansicht auf die Formhälfte 32 des jeweiligen Formwerkzeuges 28 und die Mitten-Längsachsen 38 benachbarter Formausnehmungen 34 respektive Formausnehmungshälften sind für alle Formwerkzeuge 28 nach den 3 bis 5 gleich. Insbesondere entspricht das Formwerkzeug 28 nach der 3 dem eingesetzten Formwerkzeug 28 nach der 1, jeweils in hälftiger Darstellung. Demgemäß weisen also mehrere Formwerkzeuge 28 für unterschiedliche Behälter 16 mit unterschiedlichen Behältervolumina ein- und dasselbe Abstandsmaß B auf, das dem Abstandsmaß A entspricht, gemessen zwischen den Mitten-Längsachsen 36 zweier benachbarter Dorne 12 innerhalb einer Dornanordnung nach der 1. Dergestalt ergibt sich das Abstandsmaß B im Rahmen einer Parametrierung aus dem Abstand A.
Das mit B bezeichnete Abstandsmaß zwischen den Mitten-Längsachsen 38 zweier benachbarter Formausnehmungen 34, wird fachsprachlich auch mit Nestabstand bezeichnet und im Rahmen der hier vorgestellten Realisierung hat sich ein Nestabstand B von 75 mm als besonders vorteilhaft erwiesen. Der einfacheren Darstellung wegen sind auch für die 3 bis 5 die jeweiligen Mitten-Längsachsen 38 nur für die beiden rechten Formausnehmungen 34 eingetragen; die beschriebenen Verhältnisse gelten aber insoweit für alle Formausnehmungen 34 der Formwerkzeuge 28 nach den 3 bis 5, die insoweit äquidistant ausgebildet sind.
Um ein konstantes Abstandsmaß B für unterschiedliche Formwerkzeuge 28 nach den 3 bis 5 zu realisieren zwecks Herstellen von Behältern 16 unterschiedlicher Volumina werden für die Formwerkzeuge 28 unterschiedliche Stegbreiten S als Parametriergröße zwischen benachbarten Formausnehmungen 34 realisiert.
So verwendet das hälftig dargestellte Formwerkzeug 28 nach der 3 zum Herstellen von Behältern 16 mit einem Volumen von 100 ml als Parametriergröße respektive Stegbreite S einen Wert von 32,2 mm, die gemessen wird zwischen angrenzenden Wandteilen einander benachbarter Formausnehmungen 34, wie in 3 dargestellt. Auch insoweit ist die Stegbreite S für die Ausführungsform nach der 3 für alle Formausnehmungen 34 gleich.
Bei der Ausführungsform nach der 4 zum Herstellen von Behältern 16 mit einem Volumen von 250 ml ist als Stegbreite S und mithin als Parametriergröße ein Wert von 26,5 mm gewählt bei konstant eingehaltenem Abstandsmaß B, das für alle Formwerkzeuge 28 nach den 3 bis 5 wie bereits dargelegt gleich bleibt. Bei der Ausführungsform eines Formwerkzeuges 28 nach der 5 zum Herstellen von einem jeweiligen Behältervolumen von 500 ml wird gleichfalls als Stegbreite S ein Wert von 26,5 mm gewählt, welcher der Stegbreite S nach der 4 entspricht. Das doppelte Behältervolumen von 500 ml bei der Lösung nach der 5 gegenüber dem hälftigen Behältervolumen von 250 ml gemäß der Darstellung nach der 4 wird dadurch erhalten, dass die jeweilige Formausnehmung 34 in axialer Richtung sprich in konzentrischer Ausrichtung zur jeweiligen Mitten-Längsachse 38 entsprechend verlängert ist. Auch insoweit ist das Abstandsmaß B konstant gehalten und dem Abstandsmaß A angepasst.
Zusammengefasst ergeben sich für Behälter 16 mit Volumina von kleiner 1 Liter parametrierte Stegbreiten S im Bereich von 10 bis 40 mm, bevorzugt von 10 bis 35 mm, besonders bevorzugt von 10 bis 33 mm, wie die Ausführungsformen nach den 3 bis 5 verdeutlichen.
Insbesondere sind zur Einhaltung eines vorgebbaren Abstandsmaßes A, von vorzugsweise 75 mm, für Behälter, insbesondere für Infusions- oder Spüllösungen mit einem Nennfüllvolumen von bis zu 500 ml, die einzelnen Stegbreiten S für ein Behälternennvolumen von

100 ml auf 28 mm bis 35 mm,

250 ml auf 23 mm bis 33 mm, und

500 ml auf 12 mm bis 30 mm,

parametriert.
Sollen mit einem Satz von Formwerkzeugen 28 nur Behälter mit einem Nennfüllvolumen von bis zu 250 ml hergestellt werden, ist ein Abstandsmaß A von 50 mm zu bevorzugen, mit einer Stegbreite S als Parametriergröße von 10 mm bis 20 mm.
Wie sich des Weiteren aus der 2 detailliert ergibt, besteht jedes Formwerkzeug 28 dem Grunde nach aus zwei gleichen Formhälften 30, 32, die in Deckung miteinander gebracht die jeweilige Formausnehmung 34 miteinander begrenzen, die zu einer Bodenseite 40 hin verschlossen und zu einer Kopfseite 42 hin offen ist. Wie sich weiter aus der 2 ergibt, ist die jeweilige Formhälfte 30, 32 aus Einzelsegmenten 44, 46, 48 zusammengesetzt mit einem Einzelsegment 44 für die Kopfseite und einem 46 für die Bodenseite 40 und einem dazwischenliegenden Einzelsegment 48 mit dem wesentlichen Teil der jeweiligen Formausnehmung 34. Zwischen benachbarten Formausnehmungen 34 in einer Reihe sind einzelne, parallel zueinander verlaufende Stege 50 vorhanden, deren Stegbreite S gemäß der Darstellung nach den 3 bis 5 entsprechend parametriert und innerhalb des Einzelsegmentes 46 konstant gehalten ist. Insoweit verlaufen die Stege 50 quer zu der Längsausrichtung des jeweiligen Einzelsegmentes 44, 46 und 48. Wie sich weiter aus der Darstellung nach der 2 ergibt, ist das jeweilige Formwerkzeug 28 mit Anschlüssen 52 versehen, die nicht näher spezifiziert der Zu- und Abfuhr eines Kühlmediums dienen können, um das eingebrachte plastifizierte Kunststoffmaterial im Rahmen der Behälterherstellung rasch abzukühlen oder dem Anlegen eines Vakuums in der jeweiligen Formausnehmung 34 dienen, um dergestalt ein sauberes Anlegen des Kunststoffmaterials an die Formwandungen einer jeden Formausnehmung 34 zu gewährleisten.
Wie sich aus den 3 bis 5 ergibt, ist dergestalt ein System von einzelnen Formwerkzeugen 28 geschaffen, die unterschiedlich große Formausnehmungen 34 aufweisen, die jedoch im Rahmen der Parametrierung alle dasselbe Abstandmaß B zueinander aufweisen, das einem vorgebbaren Abstandsmaß A zwischen benachbarten Dornen 12 einer Abgabeeinrichtung 14 entspricht. Insoweit unterscheiden sich die Formwerkzeuge 28, regelmäßig im Rahmen der angesprochenen Parametrierung, wesentlich nur durch die vorgebbare Stegbreite S für die einzelnen Stege 50 eines jeden Formwerkzeuges 28.
Für ein sinnvolles Einhalten von Abstandsmaßen B und zugehöriger Parametrierung der Stegbreiten S hat es sich als vorteilhaft erwiesen, im Rahmen einer raschen Herstellabfolge insgesamt acht Dorne 12 vorzusehen und acht Formausnehmungen 34 in einem jeden Formwerkzeug 28. Dies führt zu hohen Ausstoßraten an fertig hergestellten Behältern 16.
Alle Abbildungen von Formwerkzeugen 28 sind der einfacheren Darstellung wegen, ohne die zugehörige Formeinrichtung zum Herstellen des Kopfteiles 22 für den jeweiligen Behälter 16 gezeigt. Dahingehende Kopfformeinrichtungen sind üblich, so dass insoweit an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird.
Als Kunststoffe für das erfindungsgemäße Herstellverfahren und als Behältermaterial sind u.a. teilkristalline Polyolefine geeignet, wie beispielsweise Polyethylen (PE), insbesondere Polyethylen geringer Dichte (PE-LD), Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) sowie Polypropylen (PP). Vorteilhaft lassen sich auch Blends teilkristalliner Polyolefine mit amorphen Polyolefinen, wie beispielsweise Cycloolefin-Polymere (COP) und Cycloolefincopolymere (COC) verarbeiten. Demgemäß lassen sich auch Behälter 16 wie in DE 10 347 908 A1 herstellen, mit einem entsprechenden Mehrschichtaufbau für die Behälterwand.
Als konkretes Ausführungsbeispiel werden mit Hilfe einer Bottel-Pack-Anlage des Typs bp 321 von rommelag, Waiblingen, Deutschland mit Wasser befüllte und verschlossene, einstückige Infusions-Behälter 16 mit vier unterschiedlichen Nominal-Volumina (100 ml, 250 ml, 500 ml und 1000 ml) aus unterschiedlichen PP- und PE-Materialien mit einer durchschnittlichen Wandstärke von 0,35-0,52 mm nach dem Blasform-, Füll- und Siegel- oder Schließverfahren hergestellt. Verwendete Materialien waren PP: LyondellBasell RP 270G; Borealis SB 815 MO, Flint Hills Rexene 23M2A und LDPE: LyondellBasell Purell 3020D und 3220D. Es wurden hierzu Formwerkzeuge 28 mit acht Kavitäten respektive Formausnehmungen 34 aus unterschiedlichen Materialien und mit unterschiedlichen Stegbreiten S der Stege 50 von 20 mm bis 50 mm verwendet. Die jeweiligen Formausnehmungen 34 wurden im Rahmen der Kunststoffbehälterherstellung entsprechend gekühlt durch Zufuhr eines geeigneten Kühlmediums über einen Teil der Anschlüsse 52. Die in 6 dargestellte und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte Behälterform eines Behälters 16 entspricht einer Behälterlösung wie in den 1 und 2 von DE 10 2016 002 467 A1 aufgezeigt.
Die befüllten Behälterkörper 18 wurden darüber hinaus durch Hitzebehandlung (Autoklavieren) sterilisiert.
Die optische Qualität (Transparenz) der verschiedenen Behälter 16 erfolgte ähnlich ASTM D1003-11. Einfluss auf die Transparenz haben die Gesamttransmission, die Trübung (haze) und die Bildschärfe (clarity), der Oberflächenglanz sowie die Farbe. Um die Transmission, haze und den clarity-Wert für die einzelnen BFS-Behälter 16 zu bestimmen, wurde das haze-gard plus Messgerät von BYK Gardner GmbH, 82538 Geretsried, verwendet. Dieses Gerät misst die Transmission bei einer Lichtwellenlänge von 550 - 650 nm. An der Messtelle betrug die Wandstärke des Behälters 16 ca. 0,45 mm.
Die besten Ergebnisse konnten mit Behältern 16 und Stegbreiten S zwischen 10 und 40 mm erzielt werden, bevorzugt zwischen 10 bis 35 mm, besonders bevorzugt zwischen 10 bis 33 mm, insbesondere, wenn die Formwerkzeuge 28 mit ihren Formausnehmungen 34 aus berylliumhaltigen Kupfer-Legierungen bestanden, deren Berylliumanteil typischerweise zwischen 0,5% und 3% liegt. Besonders bevorzugt werden jedoch Formwerkzeuge 28 aus berylliumfreien (Berylliumanteil weniger als 0,3%) Aluminiumbronzen mit einem Aluminiumgehalt zwischen 8% und 16% verwendet, obwohl deren Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C deutlich weniger als 100 W/(m*K) beträgt.
Trotz temperierter Formwerkzeuge 28 spielt die Stegbreite S - und damit die zur Abkühlung des wärmeweichen Kunststoffschlauches unmittelbar zur Verfügung stehende Wärmekapazität - für das Kristallisationsverhalten (Keimbildung und Keimwachstum) der verwendeten Kunststoffe eine entscheidende Rolle. Insbesondere ist dies der Fall bei der Verwendung von Formwerkzeugen 28 aus Aluminiumbronzen. Für das Transparenzverhalten des jeweiligen Behälters 16 hat es sich als günstig erwiesen, die Wandungen der Formausnehmungen 34 eines jeden Formwerkzeuges 28 zu polieren.
Dergestalt ist eine Vorrichtung zur kostengünstigen Herstellung von Behältern 16 geschaffen, insbesondere zum Abfüllen von Fluiden für medizinische Zwecke nach dem BFS-Verfahren, mit dem bei Verwendung teilkristalliner Kunststoffe eine verbesserte Oberflächenqualität sowie erhöhte Transparenz der Behälter 16 über eine sinnfällige Parametrierung der Stegbreite S erreicht werden kann und somit eine optische, zerstörungsfreie Inspektion, z.B. betreffend partikuläre Verunreinigungen von Behälter 16 und Behälterinhalt, erleichtert wird.

Claims

Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffbehältern (16) nach einem Form-, Füll- und Schließverfahren, zumindest bestehend aus einer Formeinrichtung (26), die mindestens ein Formwerkzeug (28) mit mehreren Formausnehmungen (34), die Kontur und Volumen des jeweiligen Behälters (16) vorgeben, aufweist und einer Produktionseinrichtung, die plastifiziertes Kunststoffmaterial dem jeweiligen Formwerkzeug (28) der Formeinrichtung (26) zuführt, mittels der die Behälter (16) geformt und nach Befüllen mit einem Fluid verschließbar sind und die zum Befüllen mit dem Fluid einzelne Dorne (12) einer Abgabeeinrichtung (14) aufweist, die jeweils einer Formausnehmung (34) in einem Formwerkzeug (28) der Formeinrichtung (26) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitten-Längsachsen (36) benachbarter Dorne (12) ein vorgebbares konstantes Abstandsmaß A zueinander aufweisen, an das im Rahmen einer Parametrierung ein Abstandsmaß B zwischen den einzelnen, benachbarten Formausnehmungen (34) von Formwerkzeugen (28), die sich zumindest von der Größe ihrer Formausnehmungen (34) her unterscheiden, derart angepasst ist, dass mit nur einer Abgabeeinrichtung (14) und einem Satz von parametrierten Formwerkzeugen (28) unterschiedliche Behältergrößen herstellbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgebbare Abstandsmaß A zwischen 5 cm bis 10 cm, bevorzugt 5 cm bis 8 cm, beträgt.
Formwerkzeuge zur Herstellung von Behältern unterschiedlicher Volumina, insbesondere vorgesehen für eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere (28) von ihnen dieselben Abstandsmaße B aufweisen und dass mehrere Abstandsmaße B einem vorgebbaren Abstandsmaß A entsprechen, das sich im Rahmen einer Parametrierung aus dem Abstand zwischen einander benachbarten Mitten-Längsachsen (36) von Dornen (12) einer Abgabeeinrichtung (14) ergibt.
Formwerkzeuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsmaß B zur Herstellung von Behältern (16) unterschiedlicher Volumina durch unterschiedliche Stegbreiten S als Parametriergröße zwischen benachbarten Formausnehmungen (34) realisiert ist.
Formwerkzeuge nach Anspruch 3 bis 4 zum Herstellen von Behältern (16) mit Nennfüllvolumina von bis zu 1 Liter, dadurch gekennzeichnet, dass die parametrierten Stegbreiten S im Bereich von 10 bis 40 mm, bevorzugt von 10 bis 35 mm, besonders bevorzugt von 10 bis 33 mm, gewählt sind.
Formwerkzeuge nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einhaltung eines vorgebbaren Abstandsma-ßes A, von vorzugsweise 75 mm, die einzelnen Stegbreiten S für ein Behälternennvolumen von 100 ml auf 28 mm-35 mm 250 ml auf 23 mm-33 mm, und 500 ml auf 12 mm-30 mm

parametriert sind.
Formwerkzeuge nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie jeweils im Wesentlichen aus zwei gleichen Formhälften (30, 32) bestehen, die in Deckung miteinander gebracht, die jeweilige Formausnehmung (34) miteinander begrenzen, die zu einer Bodenseite (40) verschlossen und zu einer Kopfseite (42) hin offen ist.
Formwerkzeuge nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Formhälfte (30, 32) aus Einzelsegmenten (44, 46, 48) zusammengesetzt ist, mit einem Einzelsegment (44) für die Kopfseite (42) und einem (46) für die Bodenseite (40) sowie einem dazwischenliegenden Einzelsegment (48) mit den Formausnehmungen (34) und den dazwischen angeordneten Stegen (50) vorgebbarer Breite, deren parametrierte Stegbreite S innerhalb des Einzelsegmentes (46) konstant gehalten ist.
Formwerkzeuge nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsegmente (44, 46, 48), insbesondere das jeweilige Einzelsegment (48) mit den Formausnehmungen (34) und den dazwischenliegenden Stegen (50) parametrierter Breite S, aus Aluminiumbronze, besonders bevorzugt aus berylliumfreier Aluminiumbronze, bestehen.
Formwerkzeuge nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Formausnehmungen (34) poliert ist.
Formwerkzeuge nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie temperierbar sind und vorzugsweise Anschlüsse (52) für das Führen eines Kühlmediums aufweisen.
Formwerkzeuge nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie jeweils 4 bis 12, bevorzugt 8 Formausnehmungen (34), aufweisen.
System, bestehend aus einem Satz von einzelnen Formwerkzeugen (28), insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 12, für eine Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen von Kunststoffbehältern (16) unterschiedlicher Volumina einzelne Formwerkzeuge (28) bereitgehalten sind, die unterschiedlich große Formausnehmungen (34) aufweisen, die im Rahmen einer Parametrierung alle dasselbe Abstandsmaß B zueinander aufweisen, das einem vorgebbaren Abstandsmaß A zwischen benachbarten Dornen (16) einer Abgabeeinrichtung (14) entspricht.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei Formwerkzeuge (28) umfasst, mit denen Kunststoff-Behälter (16), insbesondere für medizinische Zwecke wie zur Infusion und/oder Spülung mit einem Nennfüllvolumen von 500 ml und 250 ml herstellbar sind.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei Formwerkzeuge (28) umfasst, mit denen Kunststoff-Behälter (16), insbesondere für medizinische Zwecke wie zur Infusion und/oder Spülung mit einem Nennfüllvolumen von 250 ml und 100 ml herstellbar sind.