DE2638289A1

DE2638289A1 - Verfahren und vorrichtung zum verschliessen von gefaessen aus verformbarem material

Info

Publication number: DE2638289A1
Application number: DE19762638289
Authority: DE
Inventors: Jacques Pigeon; Raymond Pigneret
Original assignee: Carnaud Total Interplastic SA
Current assignee: Carnaud Total Interplastic SA
Priority date: 1975-08-28
Filing date: 1976-08-25
Publication date: 1977-03-10
Also published as: JPS5229382A; GB1561143A; PT65524B; NL7609517A; CH598083A5; ES461594A1; BE845624A; NO762952L; GR61272B; IT1065403B; FR2322062B1; ES451063A1; DK386776A; FR2322062A1; PT65524A; SE7609465L; LU75671A1

Description

PATENTANWÄLTE

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 90 POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÜNCHEN 95

Carnaud Total Interplastic

DA-5375 25. August 1976

Verfahren und Vorrichtung zum Verschließen von Gefäßen aus verformbarem Material

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen von Gefäßen aus verformbarem oder nachgiebigem Material, insbesondere von Gefäßen oder Flaschen aus Kunststoff, ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie die nach diesem Verfahren verschlossene Gefäße.

Bekanntlich gestatten es die auf dem Gebiet der Gefäße und Behälter aus Kunststoff erzielten Fortschritte, die Gefäße auch mit heißen Flüssigkeiten zu füllen, insbesondere wenn es sich um gärungsfähige flüssige Nahrungsmittel handelt. Es ist jedoch festzustellen, daß dann, wenn ein solches Gefäß mit einer heißen Flüssigkeit gefüllt und danach verschlossen worden ist, die Abkühlung auf die Umgebungstemperatur mit einer Verformung des Gefäßes unter Abflachung der Wände verbunden ist. Dadurch wird nicht nur das Gefäß unansehnlich; vielmehr werden auch die Wände in einem vom mechanischen Standpunkt aus unerwünschten verformten Zustand festgehalten.

Um diesen Nachteil zu beheben, ist bereits vorgeschlagen worden, an der Oberfläche der Kunststoff-Gefäße Vertiefungen und Vorsprünge anzubringen, die eine Verformung des Aufbaus gestatten, ohne das generelle Aussehen des Gefäßes zu ändern. Diese Vorkehrung ist jedoch kompliziert und eignet sich nur für gewisse Typen von Flaschen oder Gefäßen, läßt sich dagegen nicht bei Gefäßen beliebiger

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ORIGINAL INSPECTED

Form anwenden.

Die Erfindung hat zum Ziel, diese Mängel zu beheben und ein Verfahren zum Verschließen von Gefäßen aus verformbarem Material, insbesondere aus Kunststoff, zu vermitteln, das es gestattet, das Gefäß heiß zu füllen, ohne Änderungen der Gefäßform nach sich zu ziehen, wenn das Gefäß und sein Inhalt auf die Umgebungstemperatur zurückgeführt werden. Das Verfahren soll überdies einfach und wirtschaftlich sein. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verschließen von verformbaren Gefäßen, beispielsweise Flaschen oder Flakons, bei dem das Gefäß mit einem Stoff gefüllt wird, der geeignet ist, durch Volumenverkleinerung eine Verformung der Gefäßwandungen hervorzurufen, kennzeichnet sich dadurch, daß das Gefäß nach dem Füllen mittels eines Verschlußelements verschlossen wird, und daß danach durch das Verschlußelement hindurch eine Menge eines gegenüber dem Gefäßinhalt neutralen Gases in das Gefäß eingeleitet wird, die ausreicht, um das Gefäß im wesentlichen in seiner normalen Form gefüllt und verschlossen zu halten.

Als neutrales Gas gilt ein Gas, das nicht in der Lage ist, auf den Gefäßinhalt einen schädlichen Einfluß auszuüben. Insbesondere in Fällen, in denen das Gefäß flüssige oder sonstige Nahrungsmittel enthält, kann Stickstoff oder Kohlendioxid im sterilen Zustand verwendet werden.

-Die ausreichende Menge an, neutralem Gas hängt insbesondere von dem freiem Volumen über dem in dem Behälter enthaltenen Stoff sowie von den mechanischen und geometrischen Eigenschaften der Gefäßwandungen ab. Allgemein gesagt, ist diese Gasmenge so groß, daß im abgekühlten Zustand der Druck im Gefäßinnern dem atmosphärischen Druck im wesentlichen gleich ist.

Die Einleitung des neutralen Gases durch das Verschlußelement des Gefäßes hindurch erfolgt vorteilhaft mittels einer Hohlnadel, die ein Durchsetzen des Verschlußelements gestattet und sich danach aus diesem wieder herausziehen läßt, wobei das Verschlußelement Mittel umfaßt, die die von der Hohlnadel erzeugte Öffnung verschließen.

Vorteilhafterweise kann die Einleitung des Gases er-

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folgen, wenn sich das Gefäß im verformten Zustand befindet, beispielsweise nach dem Abkühlen seines Inhalts.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des • obigen Verfahrens an fortlaufend arbeitenden Abfüllanlagen für Gefäße, Flaschen oder Flakons kennzeichnet sich durch eine Hohlnadel, vorzugsweise eine Injektionsnadel, eine Einrichtung, die das Verschlußelement des jeweils verschlossenen Gefäßes vor die Hohlnadel bringt, eine Einrichtung, die das Gefäß und die Nadel aufeinander zu bewegen, um das Ver-Schlußelement mit der Nadel zu durchsetzen, sowie eine an die Nadel angeschlossene Quelle für neutrales Gas.

Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung eine Dosiereinrichtung für die eingeleitete Gasmenge umfassen; es ist jedoch auch möglich, diese Gasmenge durdi Steuerung der Dauer der Einleitung zu dosieren.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann eine Einrichtung vorgesehen se«in, um die Vorrichtung im sterilen Zustand zu halten. Ferner kann die Nadel ständig derart unter Druck gehalten werden, daß ihr Inneres steril bleibt, während eine Flammeinrichtung vorgesehen ist, um das Äußere der Nadel unmittelbar vor dem Durchsezten des Verschlußelements zu sterilisieren.

Das erfindungsgemäße Gefäß aus verformbarem Material, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verschlossen worden ist, kennzeichnet sich insbesondere dadurch, daß in dem freien Raum unter dem Verschlußelement ein neutrales Gas in einer Menge vorhanden ist, die ausreicht, um die Gefäßwandungen in ihrem normalen Zustand zu halten.

Vorzugsweise ist das Gefäß mit einem Verschlußelement versehen, das ein Durchsetzen mittels einer Hohlnadel gestattet und sich danach selbst wieder schließt.

Vorteilhafterweise kann das Verschlußelement des Gefäßes eine Kappe aufweisen, die sich am Hals des Gefäßes befestigen läßt und deren Boden mit einer Öffnung mit geringem Durchmesser versehen ist, wobei die Kappe an ihrer Innenfläche eine Lage' aus einem Material aufweist, das sich durchstoßen läßt und danach wieder verschließt, wobei es sich bei diesem Material um ein Elastomer oder um ein

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sonstiges ausreichen.^ elastisches Material handelt.

In "besonders vorteilhafter Ausgestaltung kann die Materialschicht gleichzeitig eine Dichtung für das Verschlußelement bilden.

Die Erfindung wird in der nachsthenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen Axialschnitt durch den oberen Teil einer gefüllten und verschlossenen Plastikflasche; Fig. 2 die gleiche Flasche nach der Abkühlung;

Fig. 3 die Einführung von Gas in die Flasche; und Fig. 4 die Flasche nach Beendigung des erfindungsgemäßen Verschließverfahrens.

In Fig. 1 ist ein Flakon oder eine Flasche 1 aus thermoplastischem Material gezeigt, deren Gewindehals 2 mit einer Schraubkappe 3 verschlossen ist. Der obere Teil der Schraubkappe 3 ist mit einer zentrischen Öffnung 4 versehen, die einen kleinen Durchmesser von beispielsweise 1 bis 2 mm hat. Die Schraubkappe 3 trägt ferner im Innern eine Dichtung 5 in Form einer flachen Scheibe aus einem Elastomer, die durch die aufgeschraubte Kappe 3 dicht auf den Hals 2 gedrückt wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Flasche 1 unmittelbar vor dem Verschließen mit einer heißen Flüssigkeit 6 randvoll gefüllt worden, wobei dank an sich bekannter Maßnahmen dafür gesorgt ist, daß sich das Innere des so verschlossenen Gefäßes in dem erforderlichen mikrobiologischen Zustand befindet.

In Fig. 2 ist das gleiche Gefäß dargestellt, nachdem die Flüssigkeit 6 auf die Umgebungstemperatur zurückgekehrt ist. Bei dieser Abkühlung findet eine Kontraktion des Flüssigkeitsvolumens statt, und der Dampfdruck der Flüssigkeit im Innern der Flasche sinkt. Unter der Wirkung dieses im Innern herrschenden Unterdrucks verringert die Flasche ihr allgemeines Volumen dadurch, daß sich ihre Wandungen verformen, wobei die Wirkung dieser Verformung in den Bereichen 7 der Flasche sichtbar wird. Gleichzeitig kann sich je nach den Abfüllbedingungen ein kleiner freier Raum 8 zwischen

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der Dichtung 5 und der Flüssigkeitsoberfläche 9 bilden.

Ist die Flüssigkeit auf die Umgebungstemperatur zurückgekehrt, so wird die Flasche 1 gemäß Fig. 3 einer Injektionsstation zugeführt, an der die Flasche einer Injektionsnadel 10 gegenüber gehalten wird. Die Injektionsnadel 10 ist über eine darüber befindliche Einrichtung 11 mit einer (nicht gezeigten) Quelle mit neutralem Gas, etwa Stickstoff, verbun-' den. Die Nadel 10 steht ständig unter einem Stickstoffdruck und wird unmittelbar vor dem Durchstoßen einer sterilisierenden Flamme ausgesetzt.

Durch Abwärtsbewegung wird die Nadel 10 durch die Öffnung 4 geführt und durchsetzt die Elastomerdichtung 5 derart, daß ihre Spitze bis knapp unter die Dichtung 5 in den gegebenenfalls dort bestehenden freien Raum 8 gelangt. In dieser Stellung wird die Nadel während einer vorgegebenen Dauer, beispielsweise eine Sekunde lang, gehalten, währenddessen eine ausreichende Menge an neutralem Gas in den freien Raum 8 injiziert wird.

Ist die ausreichende Menge eingeleitet worden, so wird die Nadel wieder nach oben herausgezogen, wobei sich die durch die hindurchgeführte Nadel in der Elastomerdichtung 5 hervorgerufene Öffnung infolge der elastischen Ausdehung der Dichtung wieder schließt. Der Verschluß bleibt daher vollkommen dicht.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, hat die Flasche 1 infolge der Einleitung des neutralen Gases wieder ihre normale Form angenommen. Dagegen ist die Höhe der Oberfläche 9 abgesunken, so daß sich ein handelsüblicher Flüssigkeitsstand eingestellt hat.

Die Öffnung 4 wird vorzugsweise anschließend abgedichtet, beispielsweise durch einen Verfahrensschritt, bei dem ein Tropfen 12 eines geschmolzenen Materials auf der Öffnung angebracht wird.

In einer anderen Ausführungsform kann auch auf die Öffnung 4 ein Klebstreifen, beispielsweise eine klebende Aluminiumfolie, aufgeklebt werden.

Die Zusammenziehung oder Abflachung der Flasche wird somit vollkommen unterdrückt, während der Gefäßinhalt sowohl

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in mikrobiologischer Hinsicht als auch bezüglich einer Oxiderung vollkommen geschützt wird.

In einem Beispiel sind Flaschen 1 aus Polyvinylchlorid mit einem Fassungsvermögen von 4 1 und einem Gewicht von 60 g bei 72⁰C mit einem Orangengetränk randvoll gefüllt, und anschließend mit Schraubkappen verschlossen worden, die eine Öffnung mit einem Durchmesser von 2 mm aufwiesen und mit einer 1,5 mm dicken Elastomerdichtung aus Butyl F 17 12 der Compagnie Francaise de Raffinage versehen waren.

Nach Abkühlung der Flasche durch Besprengen mit Wasser wurde die Kautschukdichtung der Kappe mittig mit einer Injektionsnadel durchstochen, die einen Durchmesser von 0,6 mm hatte und bis auf 2 mm unter die Dichtung eingeführt wurde. Die Nadel wurde dabei ständig unter Stickstoffströmung bei einem Druck von 100 millibar gehalten, wobei die Sterilität durch Flammbehandlung unmittelbar vor dem Eindringen in die Kautschukdichtung gewährleistet wurde. Die Dauer der Gaseinführung lag dabei in der Größenordnung einer Sekunde. Die Ergebnisse waren sowohl bezüglich der Flaschenform als auch der Konservierung ihres Inhalts überzeugend.

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Claims

Patentansprüche

(1 ·] Verfahren zum Verschließen von verformbaren Gefäßen, wobei in das Gefäß ein Stoff heiß eingefüllt wird, der beim Abkühlen eine Verformung der Gefäßwandungen hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß nach dem Füllen mittels eines Verschlußelements verschlossen, der Gefäßinhalt auf den Bereich der Umgebungstemperatur abgekühlt und dann in das Gefäß durch das Verschlußelement hindurch eine Menge an gegenüber dem Gefäßinhalt neutralem Gas eingeleitet wird, die ausreicht, um das Gefäß im wesentlichen in seiner normalen Form gefüllt und verschlossen zu halten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmenge so gewählt wird, daß der Druck im Gefäßinnern im wesentlichen gleich ist dem atmosphärischen Druck.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch das Verschlußelement mit Hilfe einer Hohlnadel eingeführt wird, die ein Durchsetzen des Verschlußorgans gestattet und sich danach aus dem Verschluß-

5 organ wieder herausziehen läßt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nadel beständig ein Gasdruck aufrechterhalten wird, um das Innere der Nadel steril zu halten.

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5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel vor dem Durchsetzen des Verschlußelements einer Flammbehandlung unterzogen wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Hohlnadel (10), eine Einrichtung, die das Verschlußelement (3) eines geschlossenen Gefäßes (1) der Hohlnadel (10) gegenüber anordnet, eine Einrichtung, die das Gefäß (1) und die Hohlnadel (10) gegeneinander bewegt, so daß das Verschlußelement (3) von der Nadel (10) durchsetzt wird, sowie eine mit der Hohlnadel (10) verbundene Quelle für neutrales Gas.
■ 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Dosiereinrichtung zur Dosierung der in das Gefäß (1) eingeleiteten Gasmenge.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Sterilisierung der Hohlnadel (10) vor dem Einleiten des Gases.
9. Gefäß aus verformbarem Material, das gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 verschlossen worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß es unter dem Verschlußelement (3) einen freien Raum (8) aufweist, der mit einem neutralen Gas in einer Menge gefüllt ist, die ausreicht, um die Gefäßwandungen in ihrem normalen Zustand zu halten.

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10. Gefäß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sein Verschlußelement (3, 5) mit einer Hohlnadel (10) durchsetzbar ist und sich selbst anschließend wieder schließt.
11. Gefäß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement eine am Hals (2) des Gefäßes befestigbare Kappe (3) umfaßt, deren Boden mit einer Öffnung (4) mit geringem Durchmesser versehen ist und die an ihrer Innenflache im Bereich der Öffnung (4) eine Schicht (5) aus einem Material aufweist, das perforierbar ist und sich nach der Perforation von selbst wieder schließt.
12. Gefäß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierbare Materialschicht (5) gleichzeitig eine Dichtung für das Verschlußelement (3) bildet.
13. Gefäß nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (4) verschlossen (12) ist.

PS/CW

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