DE2114499A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von sterilen Hohlkörpern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von sterilen Hohlkörpern

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Michel Sainte Adresse; Pellerin Daniel Le Havre; Siard (Frankreich)
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Compagnie Francaise de Raffinage SA
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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von sterilen Hohlkörpern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hermetisch geschlossenen, mit steriler Luft gefüllten Hohlkörpern aus Kunststoff, insbesondere für die nachträgliche Füllung mit Nahrungsmitteln oder Pharmazeutika, wobei ein schlauchförmiger Vorkörper in der Wärme extrudiert, in eine mehrteilige gekühlte Blasform eingeführt, darin eingeschlossen und mittels steriler Druckluft zum fertigen Hohlkörper geblasen und schließlich bei zurückgezogenem Blasdorn an dem diesem benachbarten Ende versiegelt wird. Sie hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Gegenstand.
Bekanntlich ist die Konservierung zahlreicher in Kunststofflaschen enthaltener Produkte erleichtert und ihre Qualität verbessert, wenn die Flaschen bei ihrer Herstellung steril erhalten werden und es auch bei einer etwaigen Lagerung bleiben. Derartige Flaschen können nachträglich nach Öffnung und Füllung in einem sterilen Kaum zur aseptischen Aufbewahrung von irgendwelchen Stoffen dienen, insbesondere
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von Nahrungsmitteln oder Pharmazeutika.
Es ist bereits bekannt, beim Blasen von Hohlkörpern aus Kunststoff Druckluft zu verwenden, welche nach Verlassen eines Kompressors durch ein Filter zum Entölen und eine Ozonisierungseinrichtung geleitet wird (französische Patentschrift Nr. 1 421 397)· Weiterhin ist es bekannt, einen Extruder, eine nachgeschaltete Blasform und eine anschließende !Füllstation in einem geschlossenen Gehäuse unterzubringen, welches vor Beginn der Arbeit mit heißer sterilisierter Luft oder Dampf und während der Arbeit kontinuierlich mit steriler Luft beaufschlagt wird, wobei von dem aus dem Extruder kommenden schlauchförmigen Vorkörper jeweils ein an beiden Enden offenes Stück abgeschnitten und in die Blasform eingebracht wird, welche beim Schließen ein Ende des Vorkörpers verschließt, in dessen anderes Ende sterile Luft eingeblasen wird. Dann erfolgt das lullen mit sterilisierter Flüssigkeit und schließlich das Verschließen der Einfüllöffnung durch Verschweißen mittels zweier gegenüberliegender, aufeinander zu- und voneinander weg beweglicher Schweißbacken (Schweiz. Patentschrift Nr. 455 632).
Bei anderen bekannten Verfahren dieser Art mit Durchführung des Blas- und Füllvorganges nacheinander in der Blasform hat man auch schon vorgeschlagen, den Extruder und die Blasform unmittelbar aneinanderzusetzen und den hohlen Blasdorn mit einer Leitung größeren Durchmessers zu umgeben, durch deren Eingspalt die einzufüllende Flüssigkeit nach dem Blasen in den geformten Hohlkörper einströmt, wobei zwischen Extruder und Blasform eine Versiegelungseinrichtung vorgesehen ist, welche den geblasenen Hohlkörper nach der Füllung mit steriler Flüssigkeit verschließt. Bei einem dieser Verfahren ist der innere Hohlraum der Blasform größer als das Volumen
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des geschlossenen fertigen -und gefüllten Hohlkörpers, und es wird zur Sterilisation während des Blasens die Temperatur des Kunststoffmaterials ausgenutzt (schweiz. Patentschrift Nr. 470 996). Bei zwei anderen Verfahren wird sterile Luft zum Blasen verwendet und die eingefüllte Flüssigkeit als Kühlmittel für den geblasenen Hohlkörper benutzt (französische Patentschriften ITr. 1 317 635 und 1 430 316), wobei im einen Sail an der Blasform Schneiden ausgebildet sind, um den Boden des zu blasenden Hohlkörpers zu schließen (französische Patentschrift Hr. 1 430 316).
Bei allen diesen Verfahren erfolgt das Blasen und Pullen in derselben Blasform, und es wird kein Hohlkörper erzeugt, welcher lediglich mit steriler Luft gefüllt ist und erst nachträglich mit dem darin aufzubewahrenden Produkt gefüllt wird. Dies ist jedoch gegenüber der geschilderten Verfahrensweise insofern vorteilhaft, als eine bessere Ausnutzung des Extruders und der Blasformen gewährleistet ist, da nicht das Ende des Püllvorganges abgewartet zu werden braucht, bevor ein neuer Hohlkörper hergestellt werden kann. Der Füllvorgang beansprucht mehr Zeit als das Blasen eines Hohlkörpers. Darüber hinaus können die lediglich mit steriler Luft gefüllten Hohlkörper an verschiedenen Stellen mit unterschiedlichen Produkten gefüllt werden.
Es besteht dalier ein Bedarf nach hermetisch geschlossenen, mit steriler Luft gefüllten Hohlkörpern, welche erst nachträglich mit demjenigen Stoff gefüllt werden, zu dessen aseptischer Aufbewahrung sie dienen. Zur Herstellung solcher Hohlkörper, in denen sterile Luft mit Atmosphärendruck eingeschlossen ist, und welche beliebig lange in Haufen großer Höhe gelagert werden können, ohne daß sie zerstört oder die
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innere Sterilität verlieren wurden, gehört ein Verfahren zum Stand der Technik, wobei ein durch Extrudieren und Blasen bei einer Temperatur zwischen 120 und 2500C steril hergestellter Hohlkörper dadurch hermetisch verschlossen wird, daß in der Blasform zwischen dem hohlen Blasdorn und dessen Einführöffnung ein Kingraum freigelassen wird, welcher Kunststoffmaterial des Hohlkörpers einschließt, dessen hohe Temperatur in diesem Bereich dadurch aufrechterhalten wird, daß die Form und der Blasdorn in diesem Bereich jeweils aus schlecht wärmeleitendem Material bestehen, und daß beim Herausziehen des Blasdornes dieses noch warme, hülsenförmige Material durch aufeinander zu- und voneinander weg bewegliche Klemmbacken verschmolzen wird (französische Patentschrift Kr. 04-1).
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der eingangs angegebenen Art, welches die Herstellung hermetisch geschlossener, mit steriler Luft gefüllter Hohlkörper einfach und schnell ermöglicht, wobei eine absolute innere Sterilität gewährleistet ist, und zwar über beliebig lange Zeiträume hinweg, und wobei die eingeschlossene sterile Luft auch einen überatmosphärischen Druck aufweisen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkörper auf an sich bekannte Weise mit geschlossenem, der Extruderdüse entfernten Ende unter Einblasen eines Gases zur Steuerung seines Volumens extrudiert, in eine an sich bekannte Blasform mit einem inneren Formhohlraum größer als das geschlossene Außenvolumen des herzustellenden Hohlkörpers eingebracht und durch Schließen der Form auf an sich bekannte Weise von dem der Extruderdüse
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benachbarten Ende des daraus austretenden Schlauches unter Verschließen dieses Endes und des in der Form eingeschlossenen Vorkörpers abgetrennt wird, worauf der als Hohlnadel ausgebildete Blasdorn in den hermetisch geschlossenen Vorkörper eingestochen und dieser mittels durch die Hohlnadel zugeführten Druckgases zum Hohlkörper geblasen wird, wie an sich bekannt, wonach die Hohlnadel aus dem Hohlkörper zurückgezogen, Druckgas bis Erreichen von Atmosphärendruck oder eines bestimmten höheren Druckes im Hohlkörperinneren daraus durch die Einstichöffnung entweichen gelassen und schließ-* lieh der Hohlkörper unterhalb der Einstichöffnung auf an sich bekannte Weise durch Versiegeln hermetisch geschlossen wird, wobei in den Vorkörper während der Extrusion steriles Gas eingeführt und die Hohlnadel während des Einfahrens in die Form und den darin eingeschlossenen Hohlkörper steril gehalten wird.
Einzelne dieser Merkmale sind aus der Vielzahl von Verfahren zum Extrusionsblasen von Hohlkörpern aus Kunststoff, bei denen keine Sterilisierung stattfindet, bereits bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, in Weihnachtskugeln oder dünnwandigen Hohlkörpern aus Kunststoff einen Restdruck aufrechtzuerhalten, um ein Zusammenfallen zu vermeiden (US-Patentschriften Nr. 2 349 177 und 3 358 062). Ferner gehört es zum Stand der Technik, zum Blasen eines Hohlkörpers in einer Blasform eine Hohlnadel zu verwenden, welche einen Ansatz aufweist, der in Blasstellung der Hohlnadel an der Blasform entlang einer konischen Fläche dicht anliegt (US-Patentschrift Nr. 2 750 624). Schließlich ist es auch bekannt, beim Extrusionsblasen zunächst einen schlauchförmigen Vorkörper zu extrudieren, dessen freies Ende zu verschließen und den so geschlossenen Vorkörper vorzublasen, bevor er in die eigentliche Blasform gelangt, wobei der Vorkörper vom extru-
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dierten Schlauch abgeschnitten und um die Vorblasdüse herumgeklemmt wird. In Höhe der Blasform wird das der Vorblasdüse abgewandte Ende des Vorkörpers eingeklemmt und dann die Blasform geschlossen, worauf in den eingeschlossenen Vorkörper eine Hohlnadel eingestochen wird und das Fertigblasen erfolgt (französische Patentschrift Nr. 1 54-5 584). Die erfindungsgemäße Herstellung hermetisch geschlossener, mit steriler Luft gefüllter Hohlkörper ist mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht möglich.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst auf bekannte Art und Weise durch eine ringförmige Extruderdüse Kunststoff in Form eines schlauchförmigen Vorkörpers extrudiert. Die Extrusionstemperatur gewährleistet die Sterilisation des Kunststoffs. Das der Extrusionsdüse abgewandte Ende des Vorkörpers wird durch die nachgeschaltete Blasform geschlossen. Das Volumen des Vorkörpers wird durch Zufuhr eines sterilen Gases, beispielsweise von steriler Luft, gesteuert.
Danach gelangt der Vorkörper aseptisch'in die Blasform. Diese weist eine gute Wärmeleitfähigkeit auf und ist durch ein Strömungsmittel gekühlt. Sie ist ferner so ausgebildet, daß ihr Schließen den hermetischen Verschluß des Vorkörpers bewirkt, dessen Inneres aseptisch ist.
In den eingeschlossenen Vorkörper wird eine sterilisierte Hohlnadel eingestochen, durch welche steriles Gas zugeführt wird, um den Vorkörper zum endgültigen Hohlkörper zu blasen. Danach wird die sterile Hohlnadel zurückgezogen und der Gasdruck im Hohlkörper abgesenkt. Ist der gewünschte Druck erreicht, dann wird der Hohlkörper unterhalb der Einstichöffnung der Hohlnadel durch Zusammendrücken seiner Wan-
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dung in einem auf Extrusionstemperatur gehaltenen Bereich versiegelt, d.h. auch hier hermetisch verschlossen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend charakterisierten Verfahrens, welche eine Extruderdüse und eine nachgeschaltete Blasform sowie eine Versiegelungseinrichtung mit zwei miteinander fluchtenden, gegenüberliegenden, durch Betätigungszylinder verschieblichen Backen aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Backen aus Isoliermaterial bestehen oder an den gegenüberliegenden Flächen damit bedeckt sind und in einer Querbohrung der Blasform im Bereich des Halses vom Hohlkörper beweglich sind. Die Blasform weist oberhalb der Querbohrung eine Längsbohrung zur Einführung der Hohlnadel auf, an deren äußerer Mündung ein Hingansatz mit innerer Ringnut zur Zufuhr sterilen Gases in die Längsbohrung für deren Sterilisierung und derjenigen der eingeführten Hohlnadel vorgesehen ist. Der Ringkanal ist über eine an eine geeignete Quelle angeschlossene Leitung ständig mit ozonisierter Luft beaufschlagt.
Die Hohlnadel ist bereits vor dem Einführen in die erwähnte Längsbohrung der Blasform sterilisiert. Sie weist vorzugsweise einen Ansatz auf, welcher in Blasstellung der Nadel an der Blasform bzw. dem Ringansatz entlang einer konischen Fläche strömungsmitteldicht anliegt, wie an sich bekannt.
Vorteilhafterweise weist die Blasform eine von der Querbohrung durchsetzte Buchse auf, welche auf bekannte Weise aus thermisch isolierendem Material besteht und oberhalb der Mündung der in Blasstellung befindlichen Hohlnadel liegt«
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Die Extruderdüse weist einen mittleren Kanal zur kontinuierlichen Zufuhr· von sterilem Gas in das Innere des extrudierten, schlauchförmigen Vorkörpers mit durch die Blasform verschlossenem Ende auf.
Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:
!ig. 1 die Ansicht eines Längsschnitts durch den gerade extrudierten Vorkörper}
!"ig. 2, 3 und 4 Jeweils die Ansicht des Schnitts entlang der Symmetrieebene durch einen Teil der Blasform und zwar nach Schließen derselben auf dem Vorkörper bzw. am Schluß des Blasens bzw. nach Schließen des oberen Teils vom als !lasche ausgebildeten Hohlkörper, wobei die Symmetrieebene der Blasform senkrecht zur Trennfläche X-X der beiden Formteile verläuft.
Gemäß Fig. 1 wird ein von einem nicht dargestellten Reservoir zugeführter Kunststoff zu einem Schlauch 1 extrudiert, und zwar mittels einer Ringdüse 2. Das untere Ende 3 des Schlauches 1 wird durch eine noch zu beschreibende Einrichtung an der Blasform ergriffen und geschlossen.
Das Volumen des so erzeugten Vorkörpers wird mittels eines Kanals 4 im Inneren der Düse 2 gesteuert, welcher an eine Quelle 5 für sterile Luft angeschlossen ist. Der Durchsatz in dem Kanal 4 ist Je nach Bedarf einstellbar und im allgemeinen gering. Die Immission steriler Luft ist kontinuierlich. Eine Dampfquelle 6 ermöglicht eine Vorsterilisation der Vorrichtung vor der ersten Extrusion. Der Kanal 4 ist
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über Ventile 7 und 8 mit der Luftquelle 5 bzw· der Dampfquelle 6 verbindbar.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird der Vorkörper in eine gekühlte Form eingebracht, welche aus zwei Teilen 10 und 11 besteht, welche sich um den Vorkörper herum schliessen. Der obere Teil der Form bildet eine Schneide 12, welche den Vorkörper bei 13 abschneidet und verschließt.
Das Schließen der Form hat auch ein Verschließen des unteren Endes 3 vom folgenden Vorkörper durch den oberen Teil 14 der Schneide 12 zur Folge. Der besseren Deutlichkeit wegen ist in Fig. 2 dieser folgende Vorkörper nicht eingezeichnet, sondern lediglich durch seine Längsachse A-A angedeutet. Auf die gleiche Weise ist das untere Ende des in Fig. 2 dargestellten Vorkörpers durch Abklemmen oder -schneiden verschlossen worden.
Weil jeder Vorkörper auf diese Weise ständig am Boden geschlossen bleibt, ist keine Gefahr der Verunreinigung des Inneren durch atmosphärische Luft gegeben.
Die Schneide 12 liegt nicht in der Trennfläche X-X, entlang welcher die beiden Teile 10 und 11 bei geschlossener Form aneinanderliegen, sondern ist vielmehr um die Strecke davon versetzt. Dies ermöglicht die Anordnung einer Blasbohrung 15 koaxial zur Längsachse der Form, welche zur Aufnahme einer sterilen Nadel dient. Eine Ringnut 16 ermöglicht die Zufuhr eines gasförmigen, sterilisierenden Strömungsmittels zur Bohrung 15, welches über eine Leitung 17 zuströmt. Bei dem Strömungsmittel kann es sich beispielsweise um ozonisierte Luft handeln, welche dazu dient, jede Verschmutzung des
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Vorkörpers vor dem Blasen durch Luftverunreinigungen zu vermeiden.
Wie aus Pig. 3 deutlich wird, gelangt sterile Blasluft über eine sterile Nadel 18 in den Vorkörper, welche Nadel 18 durch die Bohrung 15 in den Vorkörper eindringt. Die Nadel 18 dringt weit genug in die Form ein, daß eine "bestimmte Länge h des Vorkörpers nicht dem Strom steriler Blasluft ausgesetzt ist und daher warm bleibt. Eine aus zwei Teilen 19 und 20 aus Isoliermaterial, beispielsweise aus dem unter dem Markennamen "Teflon" bekannten Stoff, bestehende Buchse ist in der Höhe des Bereiches h angeordnet und verhindert ein Abkühlen des Kunststoffs vom Vorkörper und vom geblasenen Hohlkörper 9 durch Berührung mit der kalten Wandung der Form in der Zone h.
Die Buchse 19, 20 ist von einer kreisrunden Bohrung 21 durchsetzt, welche denselben Durchmesser wie die Buchse 19, 20 aufweist und in welcher zwei Backen 22 und 23 durch nicht dargestellte Betätigungszylinder beweglich sind. Die beiden Backen 22 und 23 sind jeweils auf ihrer wirksamen Fläche mit einem ebenen Belag aus Isoliermaterial versehen. In Fig. 3 befinden sich die Backen 22 und 23 in der für das Blasen erforderlichen Stellung.
Die Abdichtung der Bohrung 15 nach außen während des Blasens ist zunächst durch das gegenseitige Anliegen eines die Nadel 18 tragenden Ansatzes und des die Ringnut 16 aufweisenden Ringansatzes 25 entlang einer konischen Fläche 24 gewährleistet. Die endgültige Abdichtung ist durch Andrücken des KunststofXmaterials vom Vorkörper "bzw. Hohlkörper 9 im Bereich 26 an die Nadel 18 aufgrund des Druckes der Blasluft sichergestellt.
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Ist das Blasen des Vorkörpers zu einer Flasche beendet, dann wird die sterile Nadel 18 aus der Bohrung 15 zurückgezogen. Dann wird die sterile Blasluft aus der Hasche durch eben diese Bohrung 15 evakuiert. Ist der gewünschte Druck erreicht, dann wird die Flasche hermetisch verschlossen, und zwar auf die in Fig. 4 wiedergegebene Art und Weise.
Die Backen 22 und 23 klemmen den noch warmen Kunststoff im Bereich h ein. Nach Abkühlung des Klemmbereichs wird die Form geöffnet und die Flasche ausgeworfen.
Die einzelnen Verfahrensschritte laufen ohne Verunreinigung ab, da in der Flasche ein überatmosphärischer Druck herrscht.
Erfindungsgemäß kann die Flasche mit einem Restdruck hergestellt werden, welcher gleich oder höher als der Atmosphärendruck ist. Vorteilhaft ist das Beibehalten eines Drucks größer als Atmosphärendruck, weil dann die Konservierung der Sterilität noch eher garantiert und die Nachprüfung dieser Sterilität der Flasche beim Füllen erleichtert ist.
Es können alle extrudierbaren Kunststoffe auf die beschriebene und dargestellte Art und Weise verarbeitet werden, Polyäthylen mit besonderem Vorteil. Desgleichen können die so erzeugten Hohlkörper jede beliebige Gestalt aufweisen, welche lediglich für das Blasverfahren geeignet sein muß.
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Claims (6)

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    Ansprüche
    MJ Verfahren zur Herstellung von hermetisch geschlossenen, mit steriler Luft gefüllten Hohlkörpern aus Kunststoff, insbesondere für die nachträgliche Füllung mit Nahrungsmitteln oder Pharmazeutika, wobei ein schlauchformiger Vorkörper in der Wärme extrudiert, in eine mehrteilige gekühlte Blasform eingeführt, darin eingeschlossen und mittels steriler Druckluft zum fertigen Hohlkörper geblasen und schließlich bei zurückgezogenem Blasdorn an dem diesem benachbarten Ende versiegelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkörper (1) auf an sich bekannte Weise mit geschlossenem, der Extruderdüse (2) entferntem Ende (3) unter Einblasen eines Gases zur Steuerung seines Volumens extrudiert, in eine an sich bekannte Blasform (10, 11) mit einem inneren iOrmhohlraum größer als das geschlossene Außenvolumen des herzustellenden Hohlkörpers (9) eingebracht und durch Schließen der !Form (10, 11) auf an sich bekannte Weise von dem der Extruderdüse (2) benachbarten Ende des daraus austretenden Schlauches unter Verschließen dieses Endes und des in der Form (10, 11) eingeschlossenen Vorkörpers abgetrennt wird, worauf der als Hohlnadel (18) ausgebildete Blasdorn in den hermetisch geschlossenen Vorkörper eingestochen und dieser mittels durch die Hohlnadel (18) zugeführten Druckgases zum Hohlkörper (9) geblasen wird, wie an sich bekannt, wonach die Hohlnadel (18) aus dem Hohlkörper (9) zurückgezogen, Druckgas bis Erreichen von Atmosphärendruck oder eines bestimmten höheren Druckes im Hohlkörperinneren daraus durch die Einstichöffnung entweichen gelassen und schließlich der Hohlkörper (9) unterhalb der Einstichöffnung auf an sich bekannte Weise durch Versiegeln hermetisch geschlossen wird, wobei in den Vorkörper (1)
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    während der Extrusion steriles Gas eingeführt -und die Hohlnadel (18) während des Einführens in die Form (10, 11) und den darin eingeschlossenen Hohlkörper (9) steril gehalten wird.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche eine Extruderdüse und eine nachgeschaltete Blasform sowie eine Versiegelungseinrichtung mit zwei miteinander fluchtenden, gegenüberliegenden, durch Betätigungszylinder verschieblichen Backen (22 und 23) aufweist, dadurch ge-, kennzeichnet, daß die Backen aus Isoliermaterial bestehen oder an den gegenüberliegenden Mächen damit bedeckt sind und in einer Querbohrung (21) der Blasform (10, 11) im Bereich des Halses vom Hohlkörper (9) beweglich sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasform (10, 11) oberhalb der Querbohrung (21) eine Längsbohrung (15) zur Einführung der Hohlnadel (18) aufweist, an deren äußerer Mündung ein Eingansatz (25) mit innerer Eingnut (16) zur Zufuhr sterilen Gases in die Bohrung (15) für deren Sterilisierung und derjenigen der eingeführten Hohlnadel (18) vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hingansatz (25) über eine Leitung (17) ständig mit ozonisierter Luft beaufschlagt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnadel (18) einen Ansatz aufweist, welcher in Blasstellung der Nadel (18) an der Blasform (10, 11) bzw. dem Eingansatz (25) entlang einer konischen Fläche (24) strömungsmittel dicht anliegt, wie an sich bekannt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch ge-
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    kennzeichnet, daß die Form (10, 11) eine von der Querbohiiing (21) durchsetzte Buchse (19> 20) aufweist, welche auf bekannte Weise aus thermisch isolierendem Material besteht und oberhalb der Mündung der in Blasstellung befindlichen Hohlnadel (18) liegt.
    7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebctruderdüse (2) einen mittleren Kanal (4-) zur kontinuierlichen Zufuhr von sterilem Gas in das Innere des extrudierten, schlauchförmigen Yorkörpers (1) mit durch die Form (10, 11) verschlossenem Ende (3) aufweist .
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    Le
    erseite
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