EP3036079A1

EP3036079A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung steriler behälter

Info

Publication number: EP3036079A1
Application number: EP14761571.0A
Authority: EP
Inventors: Frank Lewin; Thomas Herold; Jan Fabian Meyer; Martin Gerhards; Dieter Klatt; Rolf Baumgarte
Original assignee: KHS Corpoplast GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2016-06-29
Also published as: DE102013013589A1; US20160193775A1; JP2016532581A; WO2015024640A1; CN105658406A; JP6240776B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von blasgeformten, mindestens bereichsweise sterilen Behältern (2), bei dem ein Vorformling (1) aus einem thermoplastischen Material zunächst erwärmt und dann mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt wird, sowie bei dem der Vorformling (1) zumindest bereichsweise mit einer sterilisierenden Strahlung beaufschlagt wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlungsquelle (59, 66, 81) für die sterilisierende Strahlung im Abstand zu dem Vorformling (1) angeordnet wird, und eine Zuführeinrichtung (51) in den Vorformling (1) eingefahren wird, die die sterilisierende Strahlung von der Strahlungsquelle (59, 66, 81) in den Vorformling (1) leitet und auf die Vorformlingsinnenwand (50) abstrahlt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von blasgeformten, mindestens bereichsweise sterilen Behältern (2).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung steriler Behälter Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von blasgeformten, mindestens bereichsweise sterilen Behältern, bei dem ein Vorformling aus einem thermoplastischen Material zunächst erwärmt und dann mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt wird, sowie bei dem eine Strahlungsquelle den Vorformling mit Sterilisationsstrahlung beaufschlagt.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von blasgeformten, mindestens bereichsweise sterilen Behältern, die eine Strahlungsquelle zur Beaufschlagung mindestens eines Teiles eines Vorformlings mit einer Sterili- sationsstrahlung aufweist, sowie die mit einer Heizstrecke zur Temperierung der Vorformlinge und einer Blaseinrichtung zur Blasverformung der Vorformlinge in die Behälter versehen ist.

Eine Herstellung von sterilen, blasgeformten Behältern erfolgt typischerweise derart, dass diese Behälter nach ihrer Blasformung und vor einer Befüllung unter Verwendung von Wasserstoffperoxid oder anderen Chemikalien sterilisiert werden. Ebenfalls ist es bereits bekannt, die bei der Blasformung der Behälter als Ausgangsprodukt verwendeten Vorformlinge zu sterilisieren, insbesondere den Bereich der inneren Oberfläche dieser Vorformlinge.

Bei einer Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylenterephtalat), innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt. Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizeinrichtung sowie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den

BESTÄTIGUNGSKOPIE zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert. Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung wird in der DE- OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE -OS 23 52 926 erläutert.

Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert werden. Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Transportdornen, auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur Handhabung von Vorformlingen und die Verwendung von Spreizdornen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vorformlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu den verfügbaren Konstruktionen.

Eine Handhabung von Behältern unter Verwendung von Übergaberädern wird beispielsweise in der DE-OS 199 06 438 bei einer Anordnung des Übergaberades zwischen einem Blasrad und einer Ausgabestrecke beschrieben.

Die bereits erläuterte Handhabung der Vorformlinge erfolgt zum einen bei den sogenannten Zweistufenverfahren, bei denen die Vorformlinge zunächst in einem Spritzgußverfahren hergestellt, anschließend zwischengelagert und erst später hinsichtlich ihrer Temperatur konditioniert und zu einem Behälter aufgeblasen werden. Zum anderen erfolgt eine Anwendung bei den sogenannten Einstufenverfahren, bei denen die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgußtechnischen Herstellung und einer ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert und anschließend aufgeblasen werden.

Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander verschiebliche oder andersartig geführte Formträger einzusetzen. Bei ortsfesten Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel zueinander angeordnete Platten als Formträger verwendet.

Hinsichtlich der Sterilisierung von Vorformlingen sind aus dem Stand der Technik bereits unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die jedoch alle verfahrensspezifische Nachteile aufweisen, die einer zuverlässigen Sterilisierung der Vorformlinge bei gleichzeitig hohen Durchsatzraten entgegenstehen.

In der EP-A 1 086 019 wird beispielsweise die Sterilisierung von heißen Vorformlingen mit einem heißen gasförmigen Sterilisationsmittel beschrieben. Es werden hintereinander angeordnete separate Behandlungsstationen verwendet, nämlich ein erstes Heizmodul, ein Sterilisiermodul sowie ein zweites Heizmodul. Nachteilig ist hierbei das Temperaturverhalten des Vorformlings während des Sterilisiervorganges sowie das unkontrollierte Austreten des Sterilisationsmittels aus dem Vorformling innerhalb der Heizung. In der EP-A 1 896 245 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem vor der Heizung ein gasförmiges Sterilisationsmittel in einen kalten Vorformling eingeleitet wird und hier kondensiert. Problematisch ist hier die Sicherstellung einer vollständigen Kondensatbildung auf der gesamten Innenfläche des Vorformlings, da das einströmende heiße Sterilisationsmittel die Innenwandtemperatur des Vorformlings erhöht. Darüber hinaus tritt auch hier das Sterilisationsmittel nach seiner Verdampfung im Bereich der Heizung unkontrolliert innerhalb der Heizung aus dem Vorformling aus.

In der WO 2010/020530 A1 wird die Anordnung einer Sterilisiereinrichtung zwischen einer Heizung und dem Blasmodul beschrieben. Bei diesem Verfahren ist die Eintragsmenge von Sterilisationsmittel in den Bereich des Blasmoduls nur schwer vorhersehbar. Darüber hinaus ist die Austrittsmenge an Sterilisationsmittel in die Umgebung nicht kontrollierbar und eine entsprechende Kontamination nicht ausgeschlossen. Die Verwendung von UV-Strahlern für Sterilisieraufgaben ist allgemein z.B. aus der DE 295 03 830 U1 bekannt. Durch Bestrahlung mit UV-Licht soll ein von einem Schutzgehäuse eingeschlossener Raum entkeimt werden. Eine Entkeimung von Vorformlingen oder Behältern offenbart diese Schrift nicht.

Die DE 10 2008 038 143 A1 offenbart, dass UV-Strahlungsemitter für die Sterilisierung der Außenwandung von Vorformlingen einsetzbar sind. Eine Sterilisierung im Inneren der Vorformlinge ist damit nicht erreichbar, da die emittierte UV- Strahlung das Kunststoffmaterial des Vorformlings nicht zu durchdringen vermag.

Die gattungsgemäße DE 10 2007 017 938 B4 offenbart die Verwendung von Strahlungsemittern für das Sterilisieren auch der inneren Oberflächen von Vorformlingen. Eine Sterilisierungssonde, die einen Strahlungsemitter trägt, wird zu diesem Zweck in den zu sterilisierenden Vorformling eingeführt. Einen vergleichbaren Stand der Technik zeigen auch die gattungsgemäßen WO2010/012915 A1 und EP 2 138 298 A2, bei der ebenfalls für die Innensterilisierung eines Vorformlings eine Strahlungsquelle in die Mündung des Vorformlings eingeführt wird. In der letztgenannten Schrift wird angegeben, dass mehrere Sterilisiereinrichtungen vorzusehen sind, nämlich wenigstens eine vor der Einrichtung, in der die Vorformlinge zu Behältern umgeformt werden, und wenigstens eine danach. Es wird insbesondere bei letztgenanntem Stand der Technik als nachteilig angesehen, dass hoher apparativer Aufwand benötigt wird. Aufgrund der engen Verhältnisse in einem Vorformling sind auch nur Strahlungsemitter geringer Baugröße und somit geringer Intensität verwendbar. Schließlich wird als Nachteil angesehen, dass bei technischen Problemen mit dem Strahlungsemitter die den Emitter tragende und in den Vorformling einzuführende Sonde auszutauschen ist, und bis zum Austausch keine Sterilisierung durchführbar ist. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit der in einfacher Weise eine ausreichende Sterilität der Vorformlinge gewährleistet werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist. Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und mit einer Vorrichtung nach Anspruch 14 gelöst. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens eine Strahlungsquelle für die sterilisierende Strahlung im Abstand zu dem Vorformling angeordnet. Eine Zuführeinrichtung leitet die sterilisierende Strahlung von der Strahlungsquelle in den Vorformling und strahlt sie auf die Vorformlingsinnenwand ab. Dazu wird die Zuführeinrichtung in den Vorformling eingeführt.

Nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die wenigstens eine Strahlungsquelle für die sterilisierende Strahlung im Abstand zu den Vorformlingen angeordnet. Die Sterilisiereinrichtung weist eine Zuführeinrichtung auf, die in einen Vorformling einführbar ist. Die Zuführeinrichtung ist weiterhin so ausgebildet, die sterilisierende Strahlung von der Strahlungsquelle in das Vorformlingsinnere und auf die Vorformlingsinnenwand zu leiten.

Sowohl das erfindungsgemäße Verfahren als auch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen die Verwendung einer Strahlungsquelle mit hoher und für die Sterilisierungsaufgabe ausreichender Strahlungsintensität, ohne dass die Größenbeschränkung des Standes der Technik diesen Strahlern Grenzen setzt, da erfindungsgemäß die Strahlungsquelle nicht in den Vorformling eingeführt werden muss. Stattdessen sind Mittel vorgesehen, die die sterilisierende Strahlung von der Quelle in den Vorformling leiten und auf die Innenwand abstrahlen. Die Erfindung betrifft insbesondere UV-Strahlungsquellen, bei denen diese Mittel zum Leiten und Abstrahlen der UV-Strahlung konstruktiv besonders einfach ausgebildet werden können, insbesondere im Vergleich zu anderen Strahlungsquellen wie z.B. Elektronenstrahler oder andere energiereiche Strahlung emittierende Strahler.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. Mit Vorteil bewegt sich die Strahlungsquelle mit dem Vorformling mit. Sie kann dazu z.B. an den Transportmitteln angeordnet sein, die auch den Vorformling transportieren. Dies hat den Vorteil dass eine kontinuierliche Bestrahlung des Vorformlings über eine längere Zeitdauer möglich ist, nämlich über die Zeitdauer des Transports des Vorformlings mit dem Transportmittel. Solche Transportmittel können z.B. Übergaberäder sein. An jedem Transportplatz des Übergaberades könnte wenigstens eine mitdrehende Strahlungsquelle angeordnet sein.

In Alternative dazu kann die wenigstens eine Strahlungsquelle auch stationär angeordnet sein und der Vorformling bewegt sich an der Strahlungsquelle vorbei. Dies kann z.B. dann von Vorteil sein, wenn eine Bestrahlung in einem Bereich der Blasmaschine erfolgen soll, in dem die Transportmittel nicht geeignet sind, zusätzlich zu dem Vorformling auch noch eine Strahlungsquelle zu tragen und zu bewegen, oder wenn enge Platzverhältnisse vorliegen. Die stationäre Anordnung hat den weiteren Vorteil, dass die Versorgung der Strahlungsquelle z.B. mit Strom vereinfacht ist. Nachteilig ist, dass in der Regel die Einwirkzeit der Strahlung kürzer als bei mitbewegten Strahlern ist. Dies kann aber durch eine höhere Strahlungsleistung und das Anordnen mehrerer, in Transportrichtung hintereinander angeordneter Strahler ausgeglichen werden.

Der Strahler kann z.B. pulsbetrieben sein, um Strahlungspulse besonders hoher Intensität auszustrahlen. Bei stationär angeordneten Strahlern wären dann mit Vorteil Synchronisationsmittel vorzusehen, um den Puls zu Zeitpunkten auszulösen, zu denen ein Vorformling an der Strahlungsquelle vorbeigeführt wird und eine für die Bestrahlung günstige Position erreicht.

Mit Vorteil ist die Zufuhreinrichtung zumindest bereichsweise aus einem UV- Strahlung leitendem Material hergestellt, insbesondere aus einem Quarzglas. Dadurch kann dieser Bereich der Leitung und der Abstrahlung der UV-Strahlung dienen. Geeignete Gläser sind im Stand der Technik bekannt, z.B. aus der DE 10 2009 015 088 A1.

Die sterilisierende Wirkung von Strahlung nimmt mit der Entfernung ab. Weiterhin ist eine homogene Sterilisierungswirkung erwünscht. Daher ist bevorzugt die Au- ßenkontur der Zuführeinrichtung der Innenkontur des zu sterilisierenden Vorform- lings folgend geformt, um im eingeführten Zustand zwischen der Zuführeinrichtung und dem Vorformling einen schmalen, insbesondere äquidistanten Spalt auszubilden. Die Sterilisierungswirkung kann dadurch unterstützt werden, dass die Zuführeinrichtung einen Innenkanal aufweist, durch den von einer außerhalb des Vorformlings liegenden Quelle ionisierte Luft und/oder ein chemisches Sterilisiermittel, insbesondere Wasserstoffperoxid in einem strömungsfähigen Aggregatzustand, in den Vorformling eingeleitet wird. Ggf. könnte in dem Prozessbereich der Blas- maschine, in dem durch den Innenkanal ein chemisches Sterilisiermittel oder ionisierte Luft zugeführt wird, eine Einhausung und eine Absaugung vorgesehen werden. Es ist bei Verwendung von UV-Strahlern vorteilhaft, dass die Vorformlin- ge durch den Innenkanal mit Stickstoff gespült werden, um Sauererstoff aus den Vorformlingen zu entfernen, da bei Bestrahlung mit Wellenlängen unterhalb von etwa 200 nm Ozon gebildet werden würde.

Eine bevorzugte Möglichkeit der Anordnung der Sterilisiereinrichtung ist dadurch erreichbar, dass die Zuführeinrichtung die Reckstange ausbildet. Die Sterilisierung würde dadurch in der Blasstation erfolgen und somit zu einem so späten Zeitpunkt des Blasformungsprozesses, dass die Gefahr einer Neuverkeimung verringert ist.

Eine alternative oder kumulative Möglichkeit der Anordnung mit bevorzugten Eigenschaften ist dadurch gegeben, dass die Zuführung der sterilisierenden Strah- lung in das Vorformlingsinnere zeitlich vor dem Erwärmen des Vorformlings auf die Blasformungstemperatur erfolgt, insbesondere auf einem Einlaufstern vor dem Ofen oder auf wenigstens einem, dem Einlaufstern vorgeschalteten Transportstern. Dies eröffnet die Möglichkeit der Nachrüstung bestehender Blasmaschinen und erlaubt eine Modulbauweise. Es ist dadurch auch möglich, die Ein- wirkzeit der sterilisierenden Strahlung zu verlängern, z.B. indem ein Transportstern mit großer Umlaufzeit verwendet wird.

Die Abstrahlung der Strahlung könnte z.B. nur spitzenseitig der Zuführeinrichtung erfolgen. Dann würden die Innenwände nur während des Ein- und Ausfahrens der Zuführeinrichtung bestrahlt, während der Bodenbereich des Vorformlings zeitlich länger der Strahlung ausgesetzt ist. Auch eine nur in seitlicher Richtung erfolgende Abstrahlung würde zu einer ungleichmäßigen Bestrahlung der Vorformlingsinnenseite führen. Im Sinne einer homogenen Bestrahlung des Vor- formlings ist daher bevorzugt, dass die Zuführeinrichtung die sterilisierende Strahlung sowohl spitzenseitig in Richtung auf das geschlossene Ende des Vor- formlings als auch seitlich in Richtung auf die Seitenwände des Vorformlings abstrahlt, insbesondere über eine wesentliche Länge des in den Vorformling eingefahrenen Bereichs. Das vorstehend beschriebene Verfahren und die vorstehend beschriebene Vorrichtung dienen bisher nur der Bestrahlung der Innenwände des Vorformlings. Um weitere kritische Bereiche zu sterilisieren, ist mit Vorteil eine weitere Strahlungsquelle seitlich vom Neckbereich des Vorformlings angeordnet und bestrahlt den Neckbereich mit sterilisierender Strahlung. Es handelt sich dabei bevorzugt um einen UV-Strahler.

Geeignete UV-Strahler sind im Stand der Technik bekannt, z.B. UV-LED's, Amalgam-Niederdrucklampen, Quecksilberdampflampen (Niederdruck, Mitteldruck, Hochdruck und Höchstdruck), Excimer-Laser, Diodenlaser.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Blasform, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,

Fig. 3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blasformung von Behältern,

Fig. 4 eine modifizierte Heizstrecke mit vergrößerter Heizkapazität, Fig. 5 in einer schematischen Schnittdarstellung einen Vorformling mit darin eingefahrenem Strahlungsapplikator und mit mehreren Strahlungsquellen; Fig. 6 in einer prinzipienhaften Draufsicht den Einlaufbereich und die Heizstrecke einer Blasformungsmaschine mit einer Sterilisiereinrichtung; in einer Darstellung gemäß Fig. 6 eine dazu abgewandelte Ausführungs form eines Einlaufbereiches; und in einer Darstellung gemäß Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Strahlungsapplikator.

Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung von Vorformlingen 1 in Behälter 2 ist in Fig. 1 und in Fig. 2 dargestellt.

Die Vorrichtung zur Formung des Behälters 2 besteht im Wesentlichen aus einer Blasstation 3, die mit einer Blasform 4 versehen ist, in die ein Vorformling 1 einsetzbar ist. Der Vorformling 1 kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyethylenterephthalat sein. Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings 1 in die Blasform 4 und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters 2 besteht die Blasform 4 aus Formhälften 5, 6 und einem Bodenteil 7, das von einer Hubvorrichtung 8 positionierbar ist. Der Vorformling 1 kann im Bereich der Blasstation 3 von einem Transportdorn 9 gehalten sein, der gemeinsam mit dem Vorformling 1 eine Mehrzahl von Behandlungsstationen innerhalb der Vorrichtung durchläuft. Es ist aber auch möglich, den Vorformling 1 beispielsweise über Zangen oder andere Handhabungsmittel direkt in die Blasform 4 einzusetzen.

Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transportdornes 9 ein Anschlußkolben 10 angeordnet, der dem Vorformling 1 Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn 9 vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.

Eine Reckung des Vorformlings 1 erfolgt mit Hilfe einer Reckstange 11 , die von einem Zylinder 12 positioniert wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, eine mechanische Positionierung der Reckstange 11 über Kurvensegmente durchzuführen, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von Blasstationen 3 auf einem rotierenden Blasrad angeordnet sind. Eine Verwendung von Zylindern 12 ist zweckmäßig, wenn ortsfest angeordnete Blasstationen 3 vorgesehen sind.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem derart ausgebildet, dass eine Tandem-Anordnung von zwei Zylindern 12 bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder 13 wird die Reckstange 1 zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich eines Bodens 14 des Vorformlings 1 gefahren. Während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder 13 mit ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder 13 tragenden Schlitten 15 von einem Sekundärzylinder 16 oder über eine Kurvensteuerung positioniert. Insbesondere ist daran gedacht, den Sekundärzylinder 16 derart kurvengesteuert einzusetzen, dass von einer Führungsrolle 17, die während der Durchführung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet, eine aktuelle Reckposition vorgegeben wird. Die Führungsrolle 17 wird vom Sekundärzylinder 16 gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten 15 gleitet entlang von zwei Führungselementen 18.

Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern 19, 20 angeordneten Formhälften 5, 6 erfolgt eine Verriegelung der Träger 19, 20 relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung 40. Zur Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes 21 des Vorformlings 1 ist gemäß Fig. 2 die Verwendung separater Gewindeeinsätze 22 im Bereich der Blasform 4 vorgesehen.

Fig. 2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter 2 auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling 1 und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase 23.

Fig. 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine, die mit einer Heizstrecke 24 sowie einem rotierenden Blasrad 25 versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingabe 26 werden die Vorformlinge 1 von Übergaberädern 27, 28, 29 in den Bereich der Heizstrecke 24 transportiert. Entlang der Heizstrecke 24 sind Heizstrahler 30 sowie Gebläse 31 angeordnet, um die Vorformlinge 1 zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge 1 werden diese an das Blasrad 25 übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen 3 angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter 2 werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgabestrecke 32 zugeführt.

Um einen Vorformling 1 derart in einen Behälter 2 umformen zu können, dass der Behälter 2 Materialeigenschaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters 2 abgefüllten Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle Verfahrensschritte bei der Beheizung und Orientierung der Vorformlinge 1 eingehalten werden. Darüber hinaus können vorteilhafte Wirkungen durch Einhaltung spezieller Dimensionierungsvorschriften erzielt werden.

Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind beispielsweise PET, PEN oder PP.

Die Expansion des Vorformlings 1 während des Orientierungsvorganges erfolgt durch Druckluftzuführung. Die Druckluftzuführung ist in eine Vorblasphase, in der Gas, zum Beispiel Pressluft, mit einem niedrigen Druckniveau zugeführt wird und in eine sich anschließende Hauptblasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druckniveau zugeführt wird. Während der Vorblasphase wird typischerweise Druckluft mit einem Druck im Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und während der Hauptblasphase wird Druckluft mit einem Druck im Intervall von 25 bar bis 40 bar zugeführt.

Aus Fig. 3 ist ebenfalls erkennbar, dass bei der dargestellten Ausführungsform die Heizstrecke 24 aus einer Vielzahl umlaufender Transportelemente 33 ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht und entlang von Umlenkrädern 34 geführt sind. Insbesondere ist daran gedacht, durch die kettenartige Anordnung eine im Wesentlichen rechteckförmige Grundkontur aufzuspannen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden im Bereich der dem Übergaberad 29 und einem Eingaberad 35 zugewandten Ausdehnung der Heizstrecke 24 ein einzelnes relativ groß dimensioniertes Umlenkrad 34 und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimensionierte Umlenkräder 36 verwendet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Führungen denkbar.

Zur Ermöglichung einer möglichst dichten Anordnung des Übergaberades 29 und des Eingaberades 35 relativ zueinander erweist sich die dargestellte Anordnung als besonders zweckmäßig, da im Bereich der entsprechenden Ausdehnung der Heizstrecke 24 drei Umlenkräder 34, 36 positioniert sind, und zwar jeweils die kleineren Umlenkräder 36 im Bereich der Überleitung zu den linearen Verläufen der Heizstrecke 24 und das größere Umlenkrad 34 im unmittelbaren Übergabebereich zum Übergaberad 29 und zum Eingaberad 35. Alternativ zur Verwendung von kettenartigen Transportelementen 33 ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes Heizrad zu verwenden.

Nach einem fertigen Blasen der Behälter 2 werden diese von einem Entnahmerad 37 aus dem Bereich der Blasstationen 3 herausgeführt und über das Übergaberad 28 und ein Ausgaberad 38 zur Ausgabestrecke 32 transportiert.

In der in Fig. 4 dargestellten modifizierten Heizstrecke 24 können durch die größere Anzahl von Heizstrahlern 30 eine größere Menge von Vorformlingen 1 je Zeiteinheit temperiert werden. Die Gebläse 31 leiten hier Kühlluft in den Bereich von Kühlluftkanälen 39 ein, die den zugeordneten Heizstrahlern 30 jeweils gegenüberliegen und über Ausströmöffnungen die Kühlluft abgeben. Durch die Anordnung der Ausströmrichtungen wird eine Strömungsrichtung für die Kühlluft im Wesentlichen quer zu einer Transportrichtung der Vorformlinge 1 realisiert. Die Kühlluftkanäle 39 können im Bereich von den Heizstrahlern 30 gegenüberliegenden Oberflächen Reflektoren für die Heizstrahlung bereitstellen, ebenfalls ist es möglich, über die abgegebene Kühlluft auch eine Kühlung der Heizstrahler 30 zu realisieren.

In den in Figur 5 gezeigten Vorformling 1 ist zur Sterilisierung der Innenwand 50 in den Mündungsbereich 21 ein Applikator 51 eingeführt. Dargestellt ist der Zustand, in dem der Applikator 51 vollständig in den Vorformling 1 eingefahren wurde. Nicht dargestellt sind die Hubmittel, um die Bewegung des Applikators 51 relativ zum Vorformling 1 auszuführen. Bei diesen Hubmitteln kann es sich z.B. um kurvengesteuerte Mittel oder um Linearaktoren handeln, z.B. um elektromoto- risch oder hydraulisch angetriebene Aktoren.

Die Innenwand 50 des Vorformlings 1 weist eine Kontur auf, der die Außenkontur des Applikators 51 im gezeigten Zustand unter Ausbildung eines Spaltes 52 folgt. Der Applikator 51 weist eine inneren Kanal 53 auf, der vom nicht dargestellten oberen Ende, an dem auch die nicht dargestellten Hubmittel angreifen könnten, zum freien Ende verläuft, das mit gerundeter Spitze 54 dem Bodenbereich 14 des Vorformlings 1 mit einer Spaltbreite gegenüberliegt. Diese Spaltbreite ist im gezeigten Beispiel über die Vorformlingshöhe h im Wesentlichen konstant und dabei einerseits so gering gewählt, dass die von dem Applikator 51 abgestrahlte Strahlung noch mit hoher Strahlungsdichte auftrifft. Andererseits ist die Spaltbreite aber noch so groß gewählt, dass ein aus dem inneren Kanal 53 an der gerundeten Spitze des Applikators 51 austretendes ionisiertes Gas 55 oder chemisches Sterilisiermittel 56 noch einen geeigneten freien Strömungsquerschnitt vorfindet, um zwischen Vorformlingsinnenwand 50 und Applikatoraußenwand 57 hindurchzuströmen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Applikator 51 vollständig aus einem Quarzglas hergestellt. Oberhalb der Mündung 21 des Vorformlings 1 und seitlich neben dem aus dem Vorformling 1 herausragenden Applikatorbereich 58 sind UV-Strahler 59 als Strahlungsquellen angeordnet, die insbesondere in einem für die Sterilisierung geeigneten Wellenlängenbereich Strahlung emittieren, z.B. im Bereich von 180-300 nm, sei es schmal- oder breitbandig. Es wird als optimal angesehen, wenn die Strahlung intensitätsstark im Bereich um 220 nm und/oder 265 nm ist. Die UV-Strahlung wird in Richtung auf einen Einkoppelbereich 60 des Applikators 51 abgestrahlt und dort durch eine Einkoppeleinrichtung 61 eingekoppelt und in Richtung auf die Spitze 54 gelenkt. Diese Einkoppeleinrichtung 61 kann z.B. eine Spiegelfläche geeigneter Neigung oder eine Prismenanordnung sein.

Strichpunktiert ist eine alternative Einkoppeleinrichtung dargestellt, die aus einer Sammellinse 62 besteht, die das abgestrahlte UV-Licht auf das Eintrittsende einer Lichtleitfaser 63 bündelt. Die Lichtleitfaser 63 (oder auch ein Faserbündel) läuft bis zum Applikator 51 und führt seitlich im Einkoppelbereich 60 in diesen hinein. Über das Austrittsende der Lichtleitfaser 63 wird das UV-Licht abgestrahlt und im Applikator 51 in Richtung auf seine Spitze 54 weitergeführt.

Gewünscht ist eine möglichst homogene Bestrahlung der Innenwand 50 des Vorformlings 1 über die gesamte Höhe h, um alle Wandbereiche gleichermaßen zu- verlässig mit sterilisierender Strahlung zu beaufschlagen. Dazu ist der Applikator 51 in dem im Vorformling 1 eingeführten Bereich, dem Abstrahlbereich, mit die gleichmäßige Abstrahlung unterstützenden Mitteln 64 versehen. Solche Mittel können z.B. aus einem Facettenschliff der Oberfläche 57 bestehen oder aus im Applikatormaterial eingebetteten Reflektorkörpern. Die Abstrahlintensität kann dadurch verbessert werden, dass die Wand des Kanals 53 verspiegelt ausgebildet ist.

Für die gewünschte sterile Abfüllung z.B. von Getränken in den fertig blasgeformten Behälter 2 ist nicht nur eine Sterilisierung der Innenwand 50 des Vorformlings 1 erstrebenswert. Auch der Gewindebereich 65 sollte steril gehalten werden. Dazu sind im Ausführungsbeispiel der Figur 5 auf Höhe des Gewindebereiches 65 und auf diese gerichtet seitliche Strahlungsquellen 66 angeordnet, z.B. Elektronenstrahler oder UV-Strahler. Für die Anordnung z.B. der vorstehend beschriebenen Sterilisiereinrichtung in der Blasmaschine ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Die erfindungsgemäß bevorzugte Anordnung ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Figur 6 zeigt den Einlaufbereich einer Blasmaschine mit Heizstrecke 24. Die Sterilisiervorrichtung 70 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel am Eingaberad 35 angeordnet. Es sind stationär an einem Teilumfang des Eingaberades 35 nicht dargestellte Strahlungsquellen angeordnet, die durch diesen Einwirkwinkelbe- reich des Eingaberades 35 laufende Vorformlinge 1 zum Beispiel mit UV- Strahlung beaufschlagen. Nach Durchlaufen dieses Einwirkwinkelbereiches werden die Vorformlinge 1 von dem Eingaberad 35 in die Heizstrecke 24 übergeben und dort an Heizkästen 30 vorbeigeführt und auf die für die Blasformung erforderliche Temperatur gebracht. Alternativ oder zusätzlich ist auch entlang der Heiz- strecke 24 eine weitere Sterilisiervorrichtung 71 vorgesehen, die in analoger Weise nicht dargestellte Strahler aufweist, die durch die Heizstrecke 24 laufende Vorformlinge 1 mit sterilisierender Strahlung beaufschlagen. Die dem Eingaberad 35 unsteril zugeführten Vorformlinge 1 werden auf diese Weise nach dem Durchlaufen des Einwirkwinkelbereiches des Eingaberades 35 und/oder der in der Heizstrecke 24 angeordneten Sterilisiervorrichtung 71 sterilisiert und werden danach zu der Blasstation 3 transportiert. Die getrennte Bereiche überdeckenden Sterilisiervorrichtungen 70 und 71 können auch direkt aneinander anschließen und eine Gesamtsterilisiervorrichtung bilden. Die Anordnung der Sterilisiervorrichtung 70 auf dem Eingaberad 35 macht es insbesondere möglich, die Strahler mit den Vorformlingen 1 mitlaufend anzuordnen. Es kann zum Beispiel jeder Aufnahmetasche des Eingaberades 35 ein eigener UV-Strahler zugeordnet sein, der ortsfest am Eingaberad 35 angebracht ist. Der UV-Strahler würde in der Mitführzeit der Vorformlinge 1 auf dem Eingabe- rad 35 auf den Vorformling 1 einwirken. Durch die zusätzliche Anordnung oder durch die alternative Anordnung einer Sterilisiervorrichtung 71 auf der Heizstrecke 24 lässt sich die Einwirkzeit vergrößern. Die UV-Strahler der Sterilisiervorrichtung 71 könnten zum Beispiel feststehend angeordnet sein. In dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in Bewegungsrichtung der Vorformlinge 1 vor das Eingaberad 35 weitere Übergaberäder 73 und 74 angeordnet. Das Übergaberad 73 weist einen vergrößerten Durchmesser gegenüber dem Eingaberad 35 auf, um einen größeren Einwirkwinkelbereich und eine größere Einwirkzeit der Sterilisiervorrichtung 72 zu ermöglichen. Auch hier könn- ten die Strahlungsquellen der Sterilisiervorrichtung 72 wahlweise mitlaufend oder feststehend ausgebildet sein. Wie auch schon im Ausführungsbeispiel der Figur 6 kann alternativ oder kumulierend im Bereich der Heizstrecke 24 eine weitere Sterilisiervorrichtung 71 vorgesehen sein.

Figur 8 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für einen Applikator 51. Anders als im Ausführungsbeispiel der Figur 5 befindet sich im Mündungsbereich 21 des Vorformlings 1 ein Transportdorn 80, der, wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, klemmend den Vorformling 1 trägt und zum Beispiel durch die Heizstrecke 24 führt. Durch eine zentrale Bohrung 81 des Domes 80 ist der Applikator 51 bis in das Vorformlingsinnere geführt und strahlt in diesem eingeführten Bereich sterilisierende Strahlung ab, die im außerhalb des Vorformlings 1 liegenden Einkoppelbereich 60 in den Applikator 51 eingekoppelt wird, zum Beispiel durch seitliche Einstrahlung auf Spiegelflächen oder durch andere Einkoppeleinrichtungen 61. Es sind dazu auf den Einkoppelbereich 60 Strahlung emittierende Strahler 59 vorgesehen.

In nicht dargestellter Weise könnte auch dieser Applikator 51 einen wie in Figur 5 beschriebenen Kanal aufweisen zur Durchleitung ionisierter Luft oder eines che- mischen Sterilisiermittels. Da der Mündungsbereich 21 und der Gewindebereich 65 des Vorformlings 1 von innen durch den Transportdorn 80 verdeckt ist, sind außerhalb des Vorformlings 1 auf Höhe des Gewindebereiches 65 Strahlungsquellen 81 angeordnet, zum Beispiel Elektronenstrahler, die von außen den Gewindebereich 65 mit sterilisierender Strahlung beaufschlagen. Diese Strahler 81 könnten aber auch als UV-Strahler ausgebildet sein, wobei UV-Strahlung dann nur den äußeren Gewindebereich 65 sterilisiert, während Elektronenstrahlen den Vorformling 1 durchdringen können und so auch den Teil der Innenwand 50 des Vorformlings 1 auf Höhe des Gewindebereiches 65 ebenfalls sterilisieren.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von blasgeformten, mindestens bereichsweise sterilen Behältern (2), bei dem ein Vorformling (1) aus einem thermoplastischen Material zunächst erwärmt und dann mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt wird, sowie bei dem der Vorformling (1) zumindest be- reichsweise mit einer sterilisierenden Strahlung beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlungsquelle (59, 66, 81) für die sterilisierende Strahlung im Abstand zu dem Vorformling (1) angeordnet wird, und eine Zuführeinrichtung (51) in den Vorformling (1) eingefahren wird, die die sterilisierende Strahlung von der Strahlungsquelle (59, 66, 81) in den Vor- formling (1) leitet und auf die Vorformlingsinnenwand (50) abstrahlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (59, 66, 81) sich mit dem Vorformling (1) mitbewegend angeordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (59, 66, 81) stationär angeordnet wird und sich der Vorformling (1) an der Strahlungsquelle (59, 66, 81) vorbeibewegt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle ein UV-Strahler (59, 66, 81) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (51) zumindest bereichsweise aus einem UV-Strahlung leitendem Material hergestellt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Quarzglas ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Zuführeinrichtung (51) der Innenkontur des zu sterilisierenden Vorformlings (1) folgt, und im eingefahrenen Zustand zwischen Zuführeinrichtung (51) und Vorformling (1) ein schmaler, insbesondere äquidistanter Spalt (52) verbleibt

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (51) einen Innenkanal (53) aufweist, durch den von einer außerhalb des Vorformlings (1) liegenden Quelle ioni- sierte Luft (55) und/oder Stickstoff und/oder ein chemisches Sterilisiermittel

(56), insbesondere Wasserstoffperoxid, in einem strömungsfähigen Aggregatzustand in den Vorformling (1) eingeleitet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zuführeinrichtung (51) die Reckstange (11) ausbildet.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der sterilisierenden Strahlung in das Vorformlingsinnere zeitlich vor dem Erwärmen des Vorformlings (1) auf die Blasformungstemperatur erfolgt, insbesondere auf einem Einlaufstern (35) vor dem Ofen (24) und/oder auf wenigstens einem, dem Einlaufstern (35) vorgelagerten Transportstern (73, 74), der insbesondere eine größere Um- laufzeit als der Einlaufstern (35) aufweist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (51) die sterilisierende Strahlung spit- zenseitig in Richtung auf das geschlossene Ende (14) des Vorformlings (1) und/oder seitlich in Richtung auf die Seitenwände des Vorformlings (1) abstrahlt, insbesondere über eine wesentliche Länge des in den Vorformling (1) eingefahrenen Bereichs.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Strahlungsquelle (66) seitlich vom Neckbereich (65) des Vorformlings (1) angeordnet und den Neckbereich (66) des Vor- formlings (1) mit sterilisierender Strahlung bestrahlend angeordnet wird, insbesondere ein UV-Strahler.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (51) für das Einfahren in den Vorform- ling (1) durch eine den Vorformling (1) durch den Ofen (24) tragende Trag- einrichtung hindurchgeführt wird, wobei die Trageinrichtung insbesondere ein Transportdorn (80) ist.

14. Vorrichtung zur Herstellung von blasgeformten, mindestens bereichsweise sterilen Behältern (2), die eine Sterilisierungseinrichtung mit wenigstens einer Strahlungsquelle zur Beaufschlagung mindestens eines Teiles eines Vor- formlings (1) mit einer sterilisierenden Strahlung aufweist, sowie die mit einer Heizstrecke (24) zur Temperierung der Vorformlinge (1) auf eine Blasfor- mungstemperatur und mit einer Blaseinrichtung zur Blasverformung der Vor- formlinge (1) in die Behälter (2) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (59, 66, 81) für die sterilisierende Strahlung im Abstand zu den Vorformlingen (1) angeordnet ist, und die Sterilisiereinrichtung eine Zuführeinrichtung (51) aufweist, die in einen Vorformling (1) einfahrbar und die sterilisierende Strahlung von der Strahlungsquelle (59, 66, 81) in das Vorformlingsinnere und auf die Vorformlingsinnenseite leitend ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (59, 66, 81) sich mit dem Vorformling (1) mitbewegend angeord- net ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (59, 66, 81) stationär angeordnet ist, und die Vorformlinge (1) von Bewegungsmitteln an der Strahlungsquelle (59, 66, 81) vorbeigeführt sind.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle ein UV-Strahler (59, 66, 81) ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (51) zumindest bereichsweise aus einem UV-Strahlung leitendem Material hergestellt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Materi- al ein Quarzglas ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Zuführeinrichtung (51) der Innenkontur des zu sterilisierenden Vorformlings (1) folgend geformt ist, und in seinen Außenmaßen so bemessen ist, dass im eingefahrenen Zustand zwischen der Zuführeinrichtung (51) und dem Vorformling (1) ein schmaler, insbesondere äquidistanter Spalt (52) verbleibt.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (51) einen Innenkanal (53) aufweist, der mit einer Quelle für ionisierte Luft (55) und/oder Stickstoff und/oder ein chemisches Sterilisiermittel (56) in einem strömungsfähigen Aggregatzustand, insbesondere Wasserstoffperoxid, derart kommunizierend verbunden ist, dass die ionisierte Luft (55) und/oder das chemische Sterili- siermittel (56) in den Vorformling (1) einspeisbar ist.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (51) die Reckstange (11) ausbildet.

23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisierungseinrichtung in Strömungsrichtung der Vorformlinge (1) vor der Heizstrecke (24) angeordnet ist, insbesondere auf einem Einlaufstern (35) vor der Heizstrecke (24) und/oder auf wenigstens einem, dem Einlaufstern (35) vorgelagerten Transportstern (73, 74), der insbesondere eine größere Umlaufzeit als der Einlaufstern (35) aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (51) zur spitzenseitigen Ab- Strahlung der sterilisierenden Strahlung in Richtung auf das geschlossene

Ende (14) des Vorformlings (1) und/oder zur seitlichen Abstrahlung in Richtung auf die Seitenwände des Vorformlings (1) ausgebildet ist, insbesondere über eine wesentliche Länge des in den Vorformling (1) eingefahrenen Bereichs.

25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Strahlungsquelle (66) seitlich vom Neckbereich (65) des Vorformlings (1) derart angeordnet und ausgerichtet, dass der Neckbereich (65) des Vorformlings mit sterilisierender Strahlung bestrahlt wird, wobei die Strahlungsquelle (66) insbesondere als UV-Strahler ausgebildet ist.

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