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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen und anschließenden Füllen
und Verschließen von flaschenförmigen Kunststoffbehältern Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren und die dafür erforderlichen Vorrichtungen zum Herstellen
und anschließenden Füllen und Verschließen von flaschenförmigen Kunststoffbehältern.
In diese Kunststoffbehälter sollen vorzugsweise kohlensäurehaltige Trinkflüssigkeiten
z. B. Bier, Limonade, Mineralwasser eingefüllt werden.
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Solche Flüssigkeiten werden Ublicherweise im sogenannten Gegendruckfüllverfahren
in Glasflaschen eingefüllt. Die Behälter werden vor dem Beginn der Füllung mit Druckgas
vorgespannt, damit beim Einströmen der unter Druck stehenden und zum Teil erhebliche
Mengen von Kohlensäure enthaltenen Flüssigkeiten kein Aufschäumen und Schießen der
Flaschen eintritt.
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Aus verschiedenen Gründen konnten bisher Kunststoffbehälter für die
Abfüllung solcher unter Druck stehenden empfindlichen Getränke nicht verwendet werden.
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Zwar ist bereits vorgeschlagen worden, einen kontinuierlich aus einem
Extruder herauskommenden Kunststoffschlauch einer Flaschenblasmaschine zuzuleiten,
in der im Rundlaufverfahren
mittels mehrerer Flaschenblasformen
aus dem Kunststoffschlauch Teile abgetrennt und zur fertigen Flasche aufgeblasen
werden.
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Dabei wird die Flasche gleichzeitig gefüllt und verschlossen.
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Das Blasen der Flaschen mit dem Füllmedium hat sich jedoch nicht bewährt.
Es ist außerdem hinderlich, Flaschenfüller mit einem Kunststoffschlauchblasapparat
zu kombinieren. Beim Abtrennen der Kunststoffabschnitte und beim Aufblasen durch
das Füllmedium treten erhebliche Schwierigkeiten auf.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, im Flaschenkeller unmittelbar
vor der Füllmaschine eine komplette Flaschenblasanlage anzuordnen und von dieser
Blasanlage mittels eines Transportbandes die Flaschen zur Fülimaschine zu transportieren.
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Alch eine handelsübliche Flaschenblasmaschine läßt sich ohne E¢örungen
und Schäden an der Maschine kaum im Flaschenkeller aufstellen und einwandfrei warten.
Dazu ist der Flaschentransport von der Blasmaschine zur Fullmaschine problematisch.
Die leichten Kunststofflaschen fallen immer wieder um und können andererseits aber
wegen ihrer geringen Festigkeit, zum Teil sind sie noch warm und müssen noch aushärten
oder werden zur Aufrechterhaltung der Sterilität noch warm gehalten, auch nicht
durch Schnecken oder dergl. eingeteilt und in die Füllmaschine eingeschleust werden.
Zudem sind derart hergestellte Flaschen auch wegen der besonderen Molekularstruktur
zumeist nicht gas- und aromadicht.
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Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen
zum Herstellen, FUllen und Verschließen von
flaschenförmigen Kunststoffbehältern
unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Verfahren. Vor allem die Herstellung,
das Füllen und Verschließen sollen in kontinuierlichem Fluß erfolgen, wobei jedoch
alle Stufen des Verfahrens, nämlich Herstellung, Füllen und Verschließen voneinander
völlig getrennt sein sollen. DarUber hinaus soll außerdem eine Packung mit geringer
Gas- und Aromadurchlässigkeit hergestellt werden.
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Die Form des zur Verarbeitung kommenden Kunststoffes soll darüber
hinaus für die Anwendung im Flaschenkeller geeignet und die Handhabung bzw. Uberwachung
des Herstellungsverfahrens zur das Flaschenkellereipersonal so einfach wie möglich
sein.
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Die Erfindung schlägt zur Lösung dieser Aufgaben vor, daß aus einer
Kunststofftablette durch Fließpressen ein Behälterrohling vorgefertigt, dieser anschließend
durch einen Formblasvorgang auf die gewünschte Endform gebracht und sodann in bekannter
Weise gefüllt und verschlossen wird. ähnlich wie bisher schon bei der Verarbeitung
von Kronkorken wird der Kunststoff in einzelnen scheibenförmigen Stücken angeliefert
und verwendet. Aus jeder Kunststofftablette, die vorzugsweise eine Ringtablette
ist, wird zunächst im bekannten Verfahren ein Behälterrohling vorgefertigt, der
noch nicht völlig geschlossen ist, dafür aber schon weitgehend Flaschenform aufweist.
Anschließend erfolgt die Herstellung der Flaschenendform durch einen ebenfalls an
sich bekannten Formblasvorgang, wobei als Ausgangsmaterial der bereits im Fließpreßverfahren
hergestellte Behälterrohling dient. Durch diese Vorfertigung
des
Behälterrohlings wird die molekulare Struktur und damit die Gas- und Aromadichtigkeit
jedes Kunststoffmaterials wesentlich verbessert; im anschließenden Formblasvorgang
wird dann nur aus diesem Rohling die endgültige Form hergestellt, wobei die Gas-
und Aromadichtigkeit weitgehend erhalten bleibt. Das Füllen und Verschließen erfolgt
dann in an sich bekannter Weise.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen,
daß eine mehrere Blasformen aufweisende, als kontinuierlich umlaufende Rundläufermaschine
ausgebildete Kunststoff-Flaschenblasmaschine einer mehrere Gesenke und Stempel aufweisenden,
als Rundläufermaschine ausgebildeten Kunststoff-Flißtreßmaschine nach- und einer
an sich bekannten, umlaufenden Behälter-Füller und Verschließmaschine vorgeschaltet
ist.
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Es gehört weiter zur Erfindung, daß die kontinuierlich umlaufenden
Rundläufermaschinen zum Herstellen, Füllen und Verschließen der Kunststoffbehälter
durch Zwangsfördermittel miteinander verbunden sind, derart, daß jeweils die die
vorgeschaltete Maschine verlassenden Behälter kontinuierlich den folgenden Maschinen
übergeben werden und dann die gefüllten und verschlossenen Kunststoff-Flaschen die
letzte Maschine verlassen.
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Außerdem wird gemäß der ErfindWhg vorgeschlagen, daß die Rundläufermaschinen
zum Herstellen, Füllen und Verschließen der Kunststoffbehälter und die Zwischenförderer
zwischen den Maschinen auf gleiche Förderleistung abgestellt und synchronisiert
sind und einen gemeinsamen Antrieb aufweisen.
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Es gehört weiter zur Erfindung, daß die Rundläufermaschinen zum Herstellen,
Füllen und Verschließen der Kunststoff-Flßschen einen gemeinsamen Maschinentisch
aufweisen und als bauliche Einheit unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.
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Durch diese Vorrichtungen gemäß der Erfindung kann weitgehend im kontinuierliohen
Fluß ein annähernd gas- und aromadichter Kunststoffbehälter hergestellt und anschließend
in synchroner Arbeitsweise gefüllt und verschlossen werden. Die kontinuierliche
Übergabe der einzelnen Behälter von der einen Maschine zur anderen, die Synchronisierung
der Maschinen untereinander und die Anordnung als bauliche Einheit ist erforderlich,
um den kontinuierlichen Fluß zu erzielen und um keine größeren Zwischenförderer
vorsehen zu müssen. Stattdessen wird gemäß der Erfindung weiter vorgeschlagen, daß
als Fördermittel für die Behälter innerhalb der baulichen Einheit Sternrades und
Führungen vorgesehen sind, wobei wenigstens die an den ungefüllte Behältern oder
Behälterrohlingen angreifenden Förder-und Haltemittel an die Behälterwand gelangende,
mit Unterdruck betriebene Saugdüsen aufweisen.
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Durch solche speziellen Ubergabemittel, die wenigstens den BehZlterrohling
und gegebenenfalls auch den rertigen noch ungefüllten Behälter durch Saugluft festhalten,
werden Schwierigkeiten beim Transport der leichten Kunststoffbehälter im Innern
der Maschine vermieden. Auch die Fülimaschine kann Behälterstützen aufweisen, die
die zunächst noch ungefüllten Kunststoffbehälter
vor dem Fülivorgang
durch Stützen mit den Saugdüsen festhalten. In bekannter Weise kann beim Übergeben
von einem mit Saugdüsen versehenen Zwischenförderer zu einem anderen ebenfalls mit
Saugdüsen versehenen Förderer zur Verbesserung der Übergabe Drucklufteinwirkung
vorgesehen sein. Das Vakuum wird dann in einer vorgegebenen Position weggenommen
und dafür in die Leitungen Druckluft eingelassen. Es ist außerdem möglich, daß die
einzelnen Greiferelemente axial verschiebbar sind, so daß auch dadurch die Übernahme
und Abgabe der Kunststoff-Flaschen erleichtert wird. Jeweils nach dem Preßvorgang
des Behälterrohlings und nach dem Blasvorgang auf endgUltige Flaschenform kann noch
innerhalb der Rundläufermaschine jeweils etne RekUhlung durch Anblasen mit kaltem
und möglichst sterilem Cs erfolgen. Eine Abkühlung und damit Vorhärtung des Behälterrohlings
nach seiner Herstellung und vor seiner Verblasung in die Endform kann die Gas- und
Aromadichtigkeit sowie die Steifigkeit des Behälters durch Zwischenhärtung erheblich
verbessern.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß bei der , FließpreBmaschine
die Gesenke oberhalb der nach oben arbeitenden Stempel und Stempel wie Gesenke an
heb- und senkbaren Stangen angeordnet sind. Dadurch tann der flaschenförmige Kunststoffbehälterrohling
in aufrechter Stellung gefertigt und ohne Umwenden weitergegeben und gefüllt werden.
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Die erfindungsgemäße Maschine zur DurchfUhrung des Verfahrens
gemäß
der erfindung ist beispielsweise und schematisch dargestellt.
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In Figllr 1 ist ein Grundri# der Gesamtmaschine angegeben. Fig. 2
bis 4 zeigen drei verschiedene Phasen bei der Herstellung des Behälterrohlings.
Fig. 5 zeigt das Verblasen des Behälterrohlings in die Endform, Abb. 6 zeigt einen
Förderstern innerhalb der erfindungsgemä#en Maschine.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine als Rundläufermaschine ausgebildete Kunststoff-Flie#pre#maschine
angegeben. Vom Vorratsbehälter 2 gelangen vorzugsweise ringförmige Kunststofftabletten
3 (Fig. 2) auf den Stempel 4, der durch einen Schaft 5 heb- und senkbar ist.
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Als Gegenstück zu dem Stempel 4 ist ein Gesenk 6 vorgesehen, das über
eine Stan-e 7 ebenfalls auf- und abbewegbar ist. Der Stempel 4 und Gesenk 6 können
heiz- und oder kühlbar vorgesehen sein. ebenso kann die Kunststofftablette 3 bereits
im Vorratsbehälter 2 einer Vorwärmung unterzogen werden, ralls der verwendete Kunststoff
eine solche Behandlung erfordert. Der nach unten (Fig. 2) gefahrene Stempel 4 kann
leicht mit einer ringförmigen ICunststofftablette gen au vorbestimmter Größe versehen
werden, zumal diese Kunststofftablette leicht auf den Fortsatz 4a des Stempels 4
aufgebracht werden kann. Dies erfolgt beim Umlauf ähnlich wie bei der bekannten
Übernahme von Kronkorken durch Konkorkflaschen mittels einer Rinne (nicht gezeichnet).
In der Fließpreßmaschine wird dann gemäß Fig. 3 der Stempel 4 mit Schaft 5 mit erheblicher
Kraft und schlagartig in das Gesenk 6 hineingepreßt. Hierbei muß das Gesenk 6 bzw.
die Stange in ihrer Stellung 7 verriegelt sein. Die Kunststofftablette verformt
sich unter der Schlag- und Druckwirkung des Stempels 4 gemäß Fig. 5 in einen flaschenartigen
Behälterrohling 3a,
der einen zylinderförmigen bis zu den-Anschlägen
8, 8a reichenden und unten offenen Mantel aufweist. Nach Fertigstellung des Behälterrohlings
wird dann immer noch während der Bewegung auf dem Teilkreis der Fließpreßmaschine
1 ein Seitenhalter 9 (Fig. 3) mit Saugluftdüsen 9a gegen den Mantel des Behälterrohlings
3a herangefÜhrt und so der Behälterrohling erfaßt. Darauf wird gemäß Fig. 4 durch
die Stange 7 das Gesenk 6 abgezogen und der stempel 4 bis unter die Anschläge 8,
8a gebracht. Dabei ist der Behälterrohling 3a vor allem durch den Seitenhalter 9
festgehalten. Eine besondere Form der Mündung des Behälterrohlings 3a kann ein geteiltes
Gesenk 6 erfordern, das vor Abziehen auseinandergespreizt wird. Von der Seite wird
ein Seitenhalter 10 mit Saugdüsen lOa an den Mantel des Behälterrohlings 3a herangesteuert
und übernimmt diesen Behälterrohling, während die Saugluft durch die Düse 9a des
Seitenhalters 9 unterbrochen ist und durch die Düse 9a falls nötig Druckluft geleitet
wird. Dadurch ist eine gute Übergabe an den Seitenhalter 10, der Teil eines Sternrades
12 gemäß Fig. 6 sein kann, gewährleistet. Von diesem Seitenhalter 10 wird der Behälterrohling
3a zwischen dem Gesenk 6 und dem Stempel 4 seitlich herausgenommen, wonach Gesenk
6 und Stempel 4 in eine Grundstellung gelangen, in der dem Stempel 4 eine neue Ringtablette
3 zugeteilt wird. Danach wiederholt sich der Vorgang in der Fließpreßmaschine 1
ab Fig. 2 bis 4 von neuem. Das anschließende Fertigblasen in einer Blasform erlaubt
die Ausbildung eines völlig glatten vorsprunglosen Behälterrohlings 3a, der leicht
aus dem Gesenk 6 lUsbar ist. Die endgültige Form erhält die Flasche dann in der
mehrteiligen Blasform (Fig. 5).
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In der als Rundläufermaschine ausgebildeten Kunststoff-Fließpreßmaschine
1 können die Stempel und die Gesenke auch umgekehrt, wie in Fig. 2 bis 4 angegeben
ist, angeordnet werden. Das ist dann die übliche Art, das Gesenk ist unten angeordnet
und der Stempel wird von oben her in das Gesenk hineingedrückt oder geschlagen.
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Allerdings wird dabei im Gegensatz zu Fig. 2-4 der entstehende Behälterrohling
dann mit der Mündung nach unten erzeugt und muß dann auch entweder in dieser hängenden
Stellung durch die ganze Maschine hindurch getragen und auch von oben her gefüllt
und durch Schließen bzw. Einsetzen eines Bodens verschlossen werden. Es ist dabei
vorausgesetzt, daß bei der Fertigung des Behälterrohlings das nach unten gerichtete
Behälterteil öffnungslos hergestellt wird. Vor dem Abgeben des in umgekehrter Stellung
gefüllten verschlossenen Behälters auf die Abförderbahn, muß der Behälterrohling
dann um seine Höhenachse gedreht werden, falls der fertiggefüllte Behälter nicht
gleich kopfüber in eine Transportkiste oder einen Verpackungskarton gelangt.
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Wird der mit dem Halsteil nach unten gefertigte Behälterrohling nicht
in dieser Stellung weiterbefördert, sondern soll die weiter verarbeitung in aufrechter
Stellung erfolgen, dann muß innerhalb der Maschine eine Wendevorrichtung angeordnet
sein. Diese Wendevorrichtung wird durch die erfindungsgem§ße Anordnung der Gesenke
über den Stempeln vermieden. Durch die taktweise Gegenbewegung von Stempel 4 und
Gesenk 6 wird die leichte Eingabe der Kunststofftablette und die störungslose Entnahme
des fertigen Behälterrohlings erreicht.
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D.r fertige Plasohenrohling 3a gelangt durch Zugriff des Haltearmes
10,
der als Teil des Sternrades 12a ausgebildet ist, von der Kunststoff-Fließpreßmaschine
1, zu der als kontinuierlich umlaufende Rundläufermaschine ausgebildeten Kunststoff-Flaschenblasmaschine
11 (Fig. 1). Auf dem Teilkreis dieser Rundläufermaschire 11 ist teilungsgerecht
eine größere Anzahl von mehrteiligen Flaschenblasformen angeordnet, die auseinanderspreizbar
sind und in geöffnetem Zustand das Einbringen des Behälterrohlings 3a erlauben.
Die Mantels teile 13, 13a der Blasform werden dann über Betätigungsmittel 14, 14a
gegeneinander geklappt, wobei sie den Behälterrohling 3a zwischen sich aufnehmen.
Hierbei wird bereits der Boden vorgeformt.
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Anschließend werden das Kopfteil 15 und das Bodenteil 16 gegen die
Mantelteile 13, 13a geklappt und das Flascheninnere durch Zufuhr von Druckluft über
die Leitung 17 gegen die Wandungen der Form gepreßt. Durch Heizkörpereinlagen 18
wird eine Aufheizung der Formteile erreicht und der Behälterrohling in die gewünschte
flaschenförmige Endform 5b gebracht. Während des Umlaufes auf dem Teilkreis der
Flaschenblasmaschine 11 werden dann anschließend die Blasformteile 13, 13a, 15 und
16 wieder gespreizt und die nunmehr fertige Kunststoff-Flasche von Haltearmen 9
ähnlich wie in Figur 4 ergriffen und anschließend über einen Stern 12b in eine an
sich bekannte Rundläuferfüllmaschine 19 eingeschleust.
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Hier werden die Kunststoff-Flaschen gefüllt, gelangen in bekannter
Weise über einen Flaschenstern 12c in die Verschließmaschine 20 und von dort über
eine Kurvenbahn oder einen Stern 12d auf das zur -Etikettier-oder unmittelbar zur
Verpackungsmaschine führende Förderband 21. Während die leichten Kunststoff-Flaschen
beim Einlauf in den Füller 19, besonders bei größeren Geschwindigkeiten Nooh gehalten
werden müssen, was durch Klammern oder Haltearme
mit Saugluftdüsen
erfolgen kann, benötigen die gefüllt den Füller 19 verlassenden Flaschen zumeist
keine solche zusätzliche Halteeinrichtung mehr. Die Sterne 12a und 12b sind daher
entsprechend dem Stern 12 in Figur 6 mit Einzelhalteelementen 10 ausgerüstet, die
Saugdüsen lOa aufweisen und dadurch die verhältnismäßig leichten Kunststoff-Flaschen
oder Rohlinge zwischen den Sternarmen festhalten. Der Stern 12 ist zentral mit einer
Saugluftzuleitung versehen, die in Verbindung mit den Saugdüsen iOa der verschiedenen
Halter 10 steht. Es kann dem Stern 12 auch Druckluft zugeführt werden, so daß in
bestimmten Winkelstellungen durch die Düsen lOa Druckluft nach außen strömt und
dadurch die zuvor durch Saugluft gehaltenen Flaschen abgepreßt werden. Hierdurch
wird die Übergabe an die folgenden Transportelemente erleichtert. Die einzelnen
Halteelemente 10 können auch radial zum Zentrum des Sternes 12 in gewissen Winkelbereichen
vor- und zurücksteuerbar vorgesehen sein; auch dadurch kann die Übernahme und übergabe
der leichten Kunststoff-Behälter und Rohlinge erleichtert werden. Innerhalb der
gesamten Baueinheit (gemeinsamer Maschinentisch 22, gemeinsam synchronisierter Antrieb
der Maschinen 1, 11, 19 und 20 sowie der Sterne 12a, 12b, 12c, 12d) werden die erzeugten
Kunststoff-Behälter überall zwangsgeführt und sind nicht auf Förderbahnen sich selbst
Uberlassen. Sie müssen daher auch nicht wieder durch Schnecken und dgl. eingeteilt
werden, sondern laufen mit einheitlicher Teilung durch synchron bewegte Maschinen
der Baueinheit hindurch, ohne daß sonstige Zwischenförderer nötig sind.