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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern im Blas-
bzw. Blasfüliverfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen von verschlossenen Hohlkörpern, insbesondere von sterilen Verpackungsbehäliern
im Blas- bzw. Blasfüliverfahren durch Aufweiten eines Abschnitts eines aus dem Blaskopf
tretenden thermoplastischen Kunststoffschlauches innerhalb einer geschlossenen Form
durch Eindrücken eines Druckmediums in den Schlauchabschnitt, unter Verwendung einer
Maschine mit rrlindestens zwei teil- und schließbaren Formen, die nacheinander zur
Aufnahme eines Abschnitts des plastifizierten Kunststoffschlauches geöffnet vor
einen Schlauchextruder hin bewegbar und nach dem Einsctiließen des Schlauchabschnitts
von diesem Schlauchextruder weg in eine Öffnungslage bewegbar sind, in der die Ilolilkörper
gegebenenfalls bereits rnit d#ni Füllgul gefüllt und luftdicht verschlossen ausgeworfen
werden.
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Bei vielerlei Arten von Hohlkörpern, insbesondere bei Verpackungsbehältern
für leicht verderbliches Gut, wie z.B.
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Milch, Fruchtsäften oder dergleichen, ist eine sterile Herstellung
der Hohlkörper wie auch ein steriles Abfüllen erforderlich. Dies ist jedoch mit
den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht in vollem Umfang einwandfrei
erreichbar, da infolge ihres technischen Aufbaues eine Infizierung mindestens der
Hohlkörper über Vorrichtungsteile nicht vermeidbar ist. Für eine nachträgliche Sterilisation
der Hohlkörper unmittelbar vor dem Abfüllen mit Sterilgut sind keimtötende Stoffe
erforderlich, die gesundheitsschädlich sind und deswegen auf umständliche Weise
wieder entfernt werden müssen. Dies alles macht die sterile Verpackung von leicht
verderblichem Gut, insbesondere von Lebensmittel, umständlich und teuer.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren oder
eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen die Herstellung der Hohlkörper und gegebenenfalls
auch deren gleichzeitiges Abfüllen mit Sterilgut und Verschließen unter strengen
sterilen Bedingungen erfolgt.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der nach
dem Einschließen des aufzuweitenden Schlauchabschnitts in die Form zwischen dieser
Form und dem Blaskopf befindliche Schlauchabschnitt vorerst in einen auf der Außenseite
abgedichteten Raum eingeschlossen und daraufhin der in der Form eingeschlossene
Schlauchabschnitt durch Eindrücken eines sterilen Drucklrnediums durch mindestens
einen im
Kreisinnern der Schlauchdüse befindlichen Kanal bzw. Fülldorn
aufgeweitet und, mit dem sterilen Druckmedium bzw.
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einem Füllgut gefüllt, luftdicht verschlossen wird.
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Hierdurch wird erreicht, daß außer dem Blaskopf und der Form selbst
nun auch der Raum zwischen diesen Teilen während des Arbeitsprozesses vollständig
von infizierender Aussenluft abgeschlossen ist und Vorrichtungsteile, wie z. B.
ein bei den bekannten Vorrichtungen üblicher Blasdorn, vermeidbar sind, die Keime
in die fertiggestellten Hohlkörper einbringen könnten. Das erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht die Anwendung einer Vorrichtung, mit der auf wirtschaftliche Weise unter
den angestrebten strengen sterilen Bedingungen die Hohlkörper hergestellt, gefüllt
und luftdicht verschlossen werden können, wobei es gleichgültig ist, ob in der erfindungsgemäß
arbeitenden Vorrichtung sogleich ein steriles Verpackungsgut eingefüllt wird, oder
ob diese Vorrichtung vorerst nur Sterilluft in den Hohlkörper einschließt, um die
Hohlkörper in sterilem Zustand versenden und andern~ orts unter sterilen Bedingungen
abfüllen zu können, Vorzugsweise wird der Kunststoffschlauch im Bereich des Blaskopfes
von einer in dessen Achsrichtung bewegbaren Wandung umgeben, die sich nach dem Schließen
der jeweils vor dem Blaskopf befindlichen Form mit ihrer diesseitigen Schließkante
auf die Form-Außenfläche setzt, und daß erst danach der in der Form eingeschlossene
Schlauchabschnitt mit dem sterilen Druckmedium beaufschlagt und gegebenenfalls zugleich
bzw. unmittelbar danach mit Verpackungsgut
gefüllt wird, worauf
oder währenddessen sich diese Form vorzugsweise mit größerer Geschwindigkeit von
dem Blaskopf wegbewegt, als aus dieser heraus der Kunststoffschlauch heraustritt.
Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird der Kunststoffschlauch
nach dem Schließen der Form durch ein im Form-Kopfteil ringförmig angelegtes Vakuum
in diesem Form-Kopfteil festgelegt und innerhalb des abgedichteten, zwischen dem
Blaskopf und der Form liegenden Raumes allseitig mit einer Sterilluft gleichen Druckes
beaufschlagt.
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Dies führt zu den Vorteilen, daß der Kunststoffschlauch unter Zugbeanspruchung
undloder von Stützluft geradewegs aus dem Blaskopf geführt wird und insofern nirgendwo
ankleben kann, was erhebliche Störungen verursachen könnte.
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Insgesamt ermöglichen die vorstehenden Verfahrensschritte eine wesentliche
Vereinfachung und Verbesserung der Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere von
sterilen Verpackungsbehältern, sogar verbunden mit einer Vereinfachung und Verbilligung
der noch nachstehend beschriebenen Vorrichw tung, die zur Durchführung der vorbeschriebenen
Verfahrensschritte geeignet ist. Denn gegenüber den bekannten Vorrichtungen werden
der mit seiner Mündung auf bzw. in den Behälterhals bewegbare Blasdorn und alle
mit ihm zusammenhängenden Vorrichtungs- und Antriebsmittel wie auch eine besondere
Behälterkopf-Formvorrichtung eingespart. Einzelheiten darüber gehen aus der nachstehenden
Beschreibung der Vorrichtung hervor. Aber auch die Hohlkörper-Fertigung selbst wird
verbilligt, was sich aus der Möglichkeit einer
abfallfreien Ausformung
und Abquetschung der Schlauchab schnitte ergibt.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand von zwei zu ^
Ausführungsbeispielen beschrieben und in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen abgebrochen
dargestellten Blaskopf und zwei Formen einer nach dem sogenannten "Hand-über-Hand-System"
arbeitenden Blasfüllmaschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel, in einer ersten
Arbeit phase; Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Vorrichtungsteile nach Fig. 1,
in einer zweiten Arbeitsphase; Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Vorrichtungsteile
nach den Fig. 1 und 2, in einer dritten Arbeitsphase; Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung
eines Blaskopfes und einer Form eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Blasfüllmaschine,
die im gleichen System arbeitet wie die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Biasfülimaschine,
einer ersten Arbeitsphase:
Fig. 5 eine Schnittdarstellung wie in
Fig. 4, mit den Vorrichtungsteilen in einer zweiten Arbeitsphase; Fig. 6 eine Schnittdarstellung
wie in den Fig. 4 und 5, mit den Vorrichtungsteilen in einer dritten Arbeitsphase.
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Die Fig. 1 bis 3 zeigen in einem ersten Ausführungsbeispiel die zur
Darstellung und Beschreibung des Erfindungsgegen standes wesentlichen Teile einer
Blasfüllmaschine, die nach dem sogenannten "Hand~über-Hand- System" arbeitet, also
einen feststehenden Blaskopf 10 und darunter zwei teil- und schließbare, in der
vertikalen Achse des Blaskopfes hin- und herbewegbare Formen 11 und 12 aufweisen.
Der in der Vertikalrichtung kontinuierlich aus dem Blaskopf austretende plastifizierte
Kunststoffschlauch 13 wird unmittelbar unterhalb des Blaskopfes in einem zum Ausformen
eines Behälters 14 erforderlichen Abschnitt von einer der beiden Formen umschlossen.
Bei deren festem Verschließen wird der Schlauch bodenseitig von im Form-Unterteil
angeordneten Trenn- und Schließkanten 15 zusammengedrückt und dicht verschweißt.
Gleichzeitig wird ein darunter befindlicher, bereits zu einem Behälter ausgeformter
Schlauchabschnitt an seinem Kopfende ebenfalls dicht verschlossen und abgetrennt.
Im kopfseitigen Teil haben die Formen eine Schlauch Durchtrlitsöffnung 16, die sowohl
dem Schlauchumfang wie auch den Schrägilächen der bodenseitigen Treml- und Schließkanten
angepaßt
ist, deren Begrenzungswandung zur Ausbildung des verengten Halses eines fertig ausgeformten
Behälters dient.
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Am unteren Ende des Blaskopfes 10 sitzt als dessen Mundstück ein Teil
des Schlauchdüsen-Außenmantels 17, auf dem ein etwa hohlzylindrischer, die Schlauchdüse
dicht umsehliessender Schieber 18 angeordnet ist. Dieser Schieber 18 ist in der
Achsrichtung des Blaskopfes hin- und herbewegbar und über einen Winkelhebel 19 mit
einer nur strichpunktiert angedeuteten hydraulischen Antriebs- und Steuervorrichtung
20 verbunden. An dem Schieber greifen ferner mehrere, in der Schlauchdüse auf den
Umfang gleichmäßig verteilt gelagerte Druckfedern 21 an, die das Bestreben haben,
den Schieber in vertikaler Richtung auf die jeweils unter dem Blaskopf befindliche
Form zu drücken. Solange sich die nach der Fig. 1 unter den Blaskopf bewegte Form
11 noch außerhalb der geschlossenen Arbeitslage befindet, hält der Winkelhebel 19
der Antriebs- und Steuervorrichtung 20 den Schieber 18 entgegen dem Federdruck in
der oberen Lage fest. Doch sobald diese Form sich fest um den Schlauch geschlossen
hat, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, gibt der Winkelhebel nach.
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Daraufhin drückt die Federkraft den Schieber mit seiner unteren Stirnkante
18a fest auf die Form-Oberfläche um die Schlauch-Durchtrittsöffnung 16 herum auf.
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In der Vertikalachse des Blaskopfes 10 und des Schiebers 18 erstreckt
sich aus dem Blaskopf heraus ein Fülldorn 22, der
im nicht dargestellten,
abgebrochenen Vorrichtungsteil mit einem Füllgut-Zuleitungsrohr verbunden ist. Im
Blaskopf ist um den Fülldorn 22 herum zwischen dessen Umfangsfläche und der Innenfläche
eines rohrförmigen Schlauchdüsen-Innenmantels 23 ein als Luftkanal dienender Ringspalt
24 gebildet, der im nicht dargestellten, abgebrochenen Vorrichtungsteil mit einer-Zuleitung
für sterile Blasluft verbunden ist.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 ist wie
folgt: Nach der bereits am Anfang der Beschreibung erwähnten Schließbewegung der
in Fig. 1 noch offenen Form 11 bewegt sich der Schieber 18 nach unten# und setzt
sich mit seiner unteren Stirnkante 18a auf die Form auf, wodurch im Schieber ein
in Fig. 2 dargestellter, gegenüber der Außenluft abgeschlossener Raum 25 gebildet
ist. Die in Fig. 3 durch Pfeile A angedeutete Blasluft wird nunmehr direkt aus dem
Blasluftkanal 24 des Blaskopfes in den von der Form 11 eingeschlossenen Schlauchabschnitt
eingedrückt und weitet diesen auf bis zur Anlage an die Form-Innenwand.
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Danach wird die Form 11 in der Austrittsrichtung des Schlauches 13,
also nach der Zeichnung in der Vertikalrichtung, mit gegenüber der Schlauch-Extrusionsgeschwindigkeit
größerer Geschwindigkeit bis in die dargestellte Lage der Form 12 bewegt, wodurch
der Schlauch leicht gestreckt aus dem Extruder gezogen wird. Gleichzeitig wird steriles
Füllgut durch den Fülldorn 22 eingefüllt. Während dieser Zeit wird auch die in den
Fig. 1 bis 3 untere Form 12 geöffnet, um den in dieser Form hergestellten, gefüllten
und luftdicht
verschlossenen Behälter 14 auszuwerfen. Diese Form
12 bewegt sich daraufhin geöffnet bis in die Lage unter dem Blaskopf, die in der
Fig. 1 von der Form 11 eingenommen wird.
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Inzwischen ist der Schieber 18 wieder in die in Fig. 1 dargestellte
Lage angehoben worden, so daß sogleich die nun~ mehr oben befindliche Form um den
freien Schlauchabschnitt herum fest verschlossen werden kann. Hierbei werden die
Trenn- und Schließkanten 15 der oberen Form unmittelbar über der nunmehr unteren
Form fest zusammengedrückt, wodurch der Schlauch an dieser Stelle getrennt und gleichzeitig
die beiden Schlauchenden luftdicht verschlossen werden.
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Danach setzen die bereits beschriebenen Arbeitsspiele wieder ein,
die sich ununterbrochen wiederholen.
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Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein zweites Au sführungebeispiel des Erfindungsgegenstandes
an einer Blasfüllmaschine, die ähnl lich arbeitet wie die Maschine der Fig. 1 bis
3 und von der ebenfalls nur die wesentlichen Teile dargestellt sind. In der Fig.
4 ist unter einen Blaskopf 30 eine teilbare Form 31 gebracht und um einen ebenfalls
senkrecht extrudierten Schlauch 32 herum geschlossen worden. Ein am Blaskopf angeordneter,
in Richtung der Vertikalachse hin- und herbewegter Schieber 33 ist in Abweichung
von dem ersten Ausführungsbeispiel noch mit einer balgartig zusammenfaltbaren und
streckbaren Abdichtwand 34 versehen, deren oberes Rand stück am Blaskopf fest verankert
und deren unteres, der Form zugekehrtes Etåndstück mit dem Schieber verbunden ist.
An
diesem Verbund haben der Schieber und die Abdichtwand auf der
gemeinsamen Stirnseite einen Dichtring 35. Alle diese letztgenannten Teile werden
von einem nicht dargestellten Antrieb über eine Schubstange 36 und deren Lagerarm
37 bewegt, und zwar im gleichen Sinn wie im ersten Ausführungsbeispielder Schieber
18.
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Im Blaskopf ist um einen Fülldorn 38 herum zwischen dessen Umfangsfläche
und der Innenfläche eines rohrförmigen Schlauchdüsen-Innenmantels 39 ein Ringspalt
40 gebildet, der als innerer Luftkanal für die sterile Blasluft dient. Daneben weist
der Blaskopf noch einen äußeren Luftkanal auf, der uon einem Ringspalt 41 zwischen
der Umfangsfläche des Schlauchdü#en-Außenmantels 42 und der Innenfläche eines den
Blaskopf außen umhüllenden Mantelkörpers 43 gebildet wird.
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Die Luftkanäle 40 und 41 sind durch eine weitere Luftzuführleitung
44 miteinander verbunden. Dadurch wird gewährlei stet, daß im inneren Luftkanal
40 genau der gleiche Druck vorhanden ist wie im äußeren Luftkanal 41. Während der
innere Luftkanal 40 im Innern des extrudierten Kunststoffl schlauches 32 mündet,
wie bereits beschrieben wurde, mündet der äußere Luftkanal 41 außerhalb dieses Schlauches,
aber noch innerhalb des vom Schieber 33 bzw. dessen balg förmiger Abdichtwand 34
gebildeten Raumes 45. Darunter befindet sich im Oberteil der Form 31 im Bereich
ihrer Schlauch-Durchtrittsöffnung ein in dieser Öffnung auslaufender Ringspalt 46,
an den ein Vakuum anlegbar ist.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung nach den Fig. 4 bis 6 ist wie
folgt: Nach der bereits zum ersten Ausführungsbei spiel beschriebenen Schließbewegung
der Form 31 wird der Schieber 33 von der Schubstange 36, 37 nach Fig. 5 in vertikaler
Richtung gegen die Form-Oberfläche bewegt, bis der Dichtring 35 des Schiebers fest
aufsitzt. Damit ist unter dem Blaskopf um den Schlauch herum ein den Blaskopf mit
der Form verbindender, auf der Außenseite abgedichteter Raum 45 gebildet. Sobald
dieser Raum völlig abgeschlossen ist, wird am Form-Kopfteil in dem Ringspalt 46
ein Vakuum angelegt, mit dem der Schlauch wie in der Darstellung nach Fig. 5 im
Form-Kopfteil ringförmig festgelegt wird. Beim nachfolgenden Einblasen des sterilen
Druckmediums durch die Luftzuführleitung 44 stellt sich in den beiden Kanälen 40
und 41 der gleiche Druck ein Das durch den inneren Kanal 40 in den Innenraum des
Schlauches 32 gelangende Druckmedium dient zum Aufweiten des in der Form befindlichen
Schlauchabschnitts bis an die Formwand. Demgegenüber stützt lediglich das durch
den äußeren Kanal 41 in den Raum 45 zwischen dem Blaskopf und der Form gelangende
Druckmedium den in diesem Raum enthaltenen Schlauchabschnitt gegen ein Anpressen
an die umliegenden Vorrichtungs wandungen ab.
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Sogleich nach dem Aufweiten des Schlauchabschnitts 32, wie es in Fig.
6 dargestellt ist, wird die Form 31 in der Schlauch-Austrittsrichtung, also vertikal,
mit etwas höherer Geschwindigkeit
als der Schlauch bewegt. Gleichzeitig
beginnt der Füllvorgang mit dem Verpackungsgut durch den Fülldorn 38 hindurch, wobei
das Druckmedium wiederum durch den Kanal 40 zurückgedrängt wird. Diese Vertikalbewegung
der-Form 31 macht der Schieber 33 nur teilweise mit. Er wird danach in die Ausgangslage
nach Fig. 1 zurückgebracht, während sich die Form vertikal bis in einen derartigen
Abstand vom Blaskopf bewegt, daß, wie im ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig.
1 bis 3, eine zweite, in den Fig. 4 bis 6 nicht dargestellte Form sich um den nächsten
Schlauchabschnitt schließt und mit ihrem Bodenteil gleichzeitig den gefüllten Behälter
der nunmehr unteren Form verschließt.
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Die Anwendungsmöglichkeit des Erfindungsgegenstandes beschränkt sich
keineswegs auf Blas- und Blasfüllmaschinen der vorbeschriebenen Art. Auch ist deren
Anwendung bei Maschinen möglich, die im sogenannten Druckfüllverfahren arbeiten,
das sich lediglich darin unterscheidet, daß der von der Form eingeschlossene Schlauchabschnitt
im wesentlichen vom Füllgut aufgeweitet wird. In diesem Fall müßte ein gasförmiges
Druckmedium den Schlauchabschnitt vorrecken und danach, beim Druckfüllen, in dem
Raum 45 außenseitig des Kopfteiles als Stützluft dienen. Bei der Anwendung in Blasmaschinen
ohne Füllvorrichtungen würden die Hohlkörper nachhaltig steril gehalten, indem sie
nach dem Aufweiten unter Einschluß des Druckmediums, z. B. der sterilen Luft oder
einem anderen zweckdienlichen Gas, luftdicht verschlossen
werden.
Diese Hohlkörper können dann nach ihrem Versand oder ihrer Lagerung einwandfreie
sterile Verpackungen bilden, soweit das nachfolgende Öffnen, Abfüllen und nochmalige
Verschließen unter den erforderlichen sterilen Bedingungen erfolgen.