WO2016107677A1 - Verfahren zum herstellen von mit einem flüssigen füllgut gefüllten behältern aus vorformlingen aus einem thermoplastischen material sowie eine vorrichtung hierfür - Google Patents

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    • B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
    • B29C49/06—Injection blow-moulding

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing containers filled with a liquid product from preforms made of a thermoplastic material and to a device therefor.
  • the preform is at least thermally conditioned and then formed during a forming phase in a mold by introducing into the preform pressure medium under axial and radial stretching in the container.
  • methods have also been developed which use a liquid pressure medium.
  • the Formund filling can be done in this way in a single operation.
  • a blow molding process is e.g. from DE 22 09 494 A known.
  • a molding and filling method using the liquid filling material as a printing medium is e.g. known from DE 10 2011 011 076 A1.
  • the object of the invention is to propose a method and a device for the simultaneous shaping and filling of containers from preforms, in which it is possible to work predominantly with reduced pressure.
  • a method for producing filled with a liquid product containers of preforms made of a thermoplastic material wherein the respective preform thermally conditioned and then during a Umfdrmphase in a form by under pressure from a supply line through a forming and filling head in the preform introduced liquid product is transformed into the container.
  • the method according to the invention is characterized in that the preform is axially and radially stretched in a first phase by filling material supplied from the feed line until the preform has substantially reached the shape of the container, and the filling material supply is separated in a second phase, so that downstream of the supply line, a closed volume is formed, and the container is completely formed without further Gregutzubow by pressure build-up in the closed volume.
  • a supply line which may be suitably connected to a reservoir, filling material introduced through a forming and filling head, which is sealingly brought into contact with the mouth of the preform, filling material in the preform.
  • the pressure of the product can be relatively low in this first phase.
  • the container will be formed from the preform and will largely engage the mold and substantially reach the final shape of the container. The pressure is enough but not sure to reliably shape out all contours of the container.
  • a stretching rod support in a generally known manner, the axial extension of the preform to the container.
  • the supply line is separated in a second phase, expediently by a valve, and the Gregutzussel thus interrupted.
  • the volume may substantially correspond to the volume of the container or be larger. It is crucial that the supply line is separated from this closed volume and pressure from this volume can not propagate into the supply line. The largely, but not completely formed container is then completely formed without further Gregutzubow by pressure build-up in the closed volume. The built-up pressure must be high enough to form the last not yet formed contours of the container.
  • the container can be formed in the first phase with relatively low pressure, the components of the supply line no particularly high demands are made. The components and their sealing connections are not heavily loaded. There is a low risk of leaks.
  • the container Since the container is already substantially formed in the first phase, in the second phase, although a higher pressure for shaping all the details, but no more Medgutzubow longer required. To fill the finished container, the filling material present in the closed volume is sufficient.
  • the pressure can advantageously be up to 5 bar.
  • the pressure to be established in the second phase can be up to 40 bar, the pressure being dependent on the shape of the container to be formed.
  • the pressure buildup can be done by displacement of contents, in particular by a piston or a membrane system or the stretch rod.
  • the built-up pressure can also by a pressure intensifier compared to the control pressure be raised, so that, for example, a pneumatic or hydraulic control can be used with less pressure.
  • the pressure buildup can also be done by local evaporation of the contents, e.g. an arc is ignited in the contents. In the area of the arc, the contents are locally vaporized, whereby an increase in volume by more than a factor of 1000 takes place and the pressure is increased correspondingly for a short time.
  • the closed volume can essentially correspond to the desired filling volume of the container. Due to the not yet complete formation of the container, the level in this case will initially be too high. Due to the shape achieved by the pressure of the container, the container increases its volume. If the pressure increase is achieved by displacement, eg by a piston moving into the closed volume, the increase in volume of the container can correspond to the volume displaced by the piston. The container is completely formed after the pressure increase and completely filled. If necessary, the level can still be readjusted. Since the shape of the container in the first step can take different amounts, the required displacement is not always precise predict. The final shaping of the container can be pressure-controlled, for which the displacement can be pressure-controlled.
  • the displacement can also be volume controlled, wherein the displaced volume must be chosen so large that it is sufficient in any case to form a not yet fully formed container.
  • a pressure relief valve which opens at pressure above a predetermined value and allow contents to flow out of the closed volume, so that the maximum pressure is limited.
  • a pressure relief valve can also advantageously limit the pressure, if a local evaporation of the medium or other means are used to Durckerhöhung.
  • a check valve may be used to separate the feed line from the sealed volume. The first phase of the filling process can then take place at the lower filling pressure. Subsequently, the pressure in the closed volume can be increased.
  • the check valve closes at a pressure higher than the filling pressure, and the supply line is thus separated from the closed volume.
  • the pressure can be increased to the desired level without the pressure propagating down to the delivery line.
  • an apparatus for producing containers filled with a liquid product from preforms made of a thermoplastic material having a forming and filling station with a forming and filling head which can be sealingly brought into contact with the mouth of the preform, and a feed line for the contents, which is provided with a shut-off valve proposed.
  • the device according to the invention is characterized in that the forming and filling head has a device for generating pressure with which a closed liquid volume present downstream of the shut-off valve can be put under pressure.
  • the supply line can be separated from the forming and filling station by a shut-off valve.
  • the first pressure must be selected only so high that the container is substantially formed. It is sufficient if it comes to a large area to the plant with the form, without all the details are formed.
  • the device for generating pressure arranged on the forming and filling head, the contents are briefly pressurized in this closed volume, so that the container, including all contours, is formed.
  • the pressure is higher than the pressure with which the product was previously supplied through the supply line.
  • the pressure generation can be done by displacement of contents within the closed volume.
  • Pressure generating devices may be, for example, one or more pistons, a membrane system or a stretch rod which is usually present anyway.
  • a pressure booster can be provided.
  • the pressure generating device is pneumatically controlled. Hydraulic or electrical controls are also possible.
  • the pressure generation can be pressure-controlled or volume-controlled.
  • the pressure generating device may be two high voltage electrodes for generating an arc. If the arc is ignited in the medium, the contents evaporate locally there. The volume increase in the evaporation is more than a factor of 1000, so that the pressure increases accordingly and the container is finally formed.
  • the device is equipped with a check valve as a shut-off valve. As soon as a pressure increase takes place in the closed liquid volume, the check valve closes and thus separates the feed line from the closed volume. The high pressure for final formation of the container is not transferred upstream into the supply line.
  • the closed volume of liquid is connected via a pressure relief valve to the atmosphere.
  • the pressure generation can then be arbitrary and does not have to be pressure-controlled. If the pressure rises too far, the pressure relief valve opens and allows contents to escape from the closed volume. Preferably, the leaking filling material is collected and returned to the product cycle.
  • Fig. 2 shows schematically a second embodiment of a molding
  • Fig. 3 shows schematically another embodiment of a molding
  • Fig. 4 shows schematically another embodiment of a molding
  • Fig. 5 shows schematically another embodiment of a molding
  • Fig. 6 shows schematically another embodiment of a molding
  • Fig. 7 shows schematically another embodiment of a molding
  • Fig. 8 shows schematically another embodiment of a molding
  • FIG. 1 shows schematically an exemplary embodiment of a forming and filling station 1 of a device according to the invention for producing containers 2 filled with a liquid filling material.
  • the forming and filling station 1 comprises a forming and filling head 3, which is provided with a seal 4, so that it can be sealingly connected to the mouth 5 of a preform or of a container 2 which forms from this.
  • the Formund filling head 3 is connected via a filling valve 6 and a feed line, not shown, with a also not shown Golfgut appointment.
  • the product store and the supply line are under a sufficient for a first molding of the preform pressure of up to 5 bar. The pressure depends, inter alia, on the shape of the container to be formed.
  • the forming and filling head 3 further has a stretching rod 7, which is intended to support the axial extension of the preform.
  • the forming and filling head 3 has a device for generating pressure 8, with which a present in a pressure chamber 11 in the forming and filling head Bigutvolumen can be pressurized.
  • a device for generating pressure 8 with which a present in a pressure chamber 11 in the forming and filling head Bigutvolumen can be pressurized.
  • it is a piston assembly 9a, 9b, which can be controlled by a pneumatic supply 10 as a pressure booster.
  • the filling valve After the first coarse shaping of the container 2 by fed under a lower pressure from the reservoir filling material 6, the filling valve is closed. Subsequently, the piston 9a of the pressure generating device 8 is displaced to the left by the pneumatic control 10 in the figure, so that the piston 9b in the pressure chamber 11 of the forming and filling head displaces a corresponding volume of liquid and in the forming and filling head 3 and in the almost formed Container 2 higher pressure is built up, so that the last contours of the container 2 form.
  • FIG. 1 shows a similar construction as Figure 1. Unlike in Figure 1, however, no separate piston assembly is provided for pressure build-up. Rather, the stretch rod 7 serves as a device for generating pressure 8. The stretching rod 7 is shown here in its position after completion of the first process phase.
  • the stretch rod 7 moves to the bottom of the mold to the Bottom of the preform during the forming in the container 2 to lead. Subsequently, the stretch rod 7 moves back up. It is not necessary that the stretch rod 7 moves to the position shown in this figure. Each position sufficiently spaced from the bottom of the mold is sufficient. After closing the valve 6, the stretching rod 7 moves to the displacement of contents again briefly down, with a sufficiently high pressure is built up to completely form the container 2.
  • FIG. 3 shows a construction with a hollow stretching rod 7, which is shown here in its position at the end of the first process phase.
  • the preform was stretched axially with the support of the stretch rod 7 and formed by introduction of filling approximately in the container 2.
  • a device for generating pressure 8 is provided, which consists of a piston 9 arranged in the hollow stretch rod 7 here.
  • the piston 9 is axially movable within the stretch rod 7, so that escape through the openings 13 of the stretch rod 7 by the piston 9 displaced filling material and can increase the pressure in the pressure chamber 11, so that the contours 12 are formed.
  • Figure 4 shows a structure in which the forming and filling head 3 is sealingly connected to the mouth 5 of the preform or forming container 2.
  • Figure 5 shows an embodiment with piston assembly 9a, 9b as in Figure 1.
  • a check valve 6 is provided as a shut-off valve. If the pressure in the pressure chamber 11 is increased by actuation of the piston 9b, then the check valve 6 closes and separates the supply line 14 from the pressure chamber 11.
  • the approximately shaped container 2 can be completely formed under high pressure without the pressure also being present in the supply line 14 would.
  • a check valve 6 as a shut-off valve can be combined with any conceivable device for generating pressure.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which two electrodes 15, 16 are arranged in the pressure chamber 11 as a pressure generating device 8, between which a high voltage source 17 is located. If a high voltage is applied to the electrodes 15, 16, this leads to an evaporation 20 of the filling material in the region of the electrodes. The evaporation has a volume multiplication of the contents result, whereby the pressure in the pressure chamber 11 increases sharply and allows the final formation of the container.
  • FIG. 7 shows a construction according to FIG. 1, in which the pressure chamber 1 has an overpressure valve 18.
  • the displacement by the piston arrangement 9a, 9b can be volume-controlled.
  • the overpressure valve 18 opens and excess contents can flow out through the valve and be returned to the product cycle.
  • FIG. 8 shows a construction in which the shut-off valve 6 is arranged directly at the outlet of the forming and filling head 3.
  • the forming and filling head 3 is vertically movable as in the embodiment of FIG.
  • the pressure chamber 11 is thus the volume located in the approximately shaped container 2.
  • the forming and filling head 3 can be moved downwards, whereby contents in the pressure chamber 11 displaced and the pressure is increased. In the formation of the container 2, this once again slightly increases its volume.
  • forming and filling head 3 is formed after separation of the container 2 from the forming and filling head 3 at the same time the headspace of the container. 2

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern (2) aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material sowie eine Vorrichtung hierfür. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Verfahren sowie eine solche Vorrichtung vorzuschlagen, bei denen überwiegend mit reduziertem Druck gearbeitet werden kann. Zur Lösung der Aufgabe wird ein solches Verfahren vorgeschlagen, wobei der jeweilige Vorformling thermisch konditioniert und anschließend während einer Umformphase in einer Form durch unter Druck aus einer Zuführleitung (14) durch einen Form- und Füllkopf (3) in den Vorformling eingeleitetes flüssiges Füllgut in den Behälter (2) umgeformt wird, dass dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling in einer ersten Phase durch aus der Zuführleitung (14) zugeführtes Füllgut axial und radial gestreckt wird, bis der Vorformling im Wesentlichen die Form des Behälters (2) erreicht hat, und die Füllgutzufuhr in einer zweiten Phase getrennt wird, so dass stromabwärts der Zuführleitung (14) ein abgeschlossenes Volumen entsteht, und der Behälter (2) ohne weitere Füllgutzufuhr durch Druckaufbau in dem geschlossenen Volumen (11) vollständig ausgeformt wird.

Description

Verfahren zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material sowie eine Vorrichtung hierfür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material sowie eine Vorrichtung hierfür.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Behältern, insbesondere von Flaschen, aus Vorformlingen aus Kunststoff bekannt. Hierfür wird der Vorformling zumindest thermisch konditioniert und anschließend während einer Umformphase in einer Form durch ein in den Vorformling einleitbares Druckmedium unter axialem und radialem Strecken in den Behälter umgeformt. Neben Blasformverfahren, bei denen ein gasförmiges Druckmedium verwendet und der geformte Behälter in einem separaten Schritt gefüllt wird, sind auch Verfahren entwickelt worden, bei denen ein flüssiges Druckmedium verwendet wird. Der Formund Füllvorgang kann auf diese Weise in einem Arbeitsgang erfolgen. Ein Blasformverfahren ist z.B. aus der DE 22 09 494 A bekannt. Ein Form- und Füllverfahren unter Einsatz des flüssigen Füllguts als Druckmedium ist z.B. aus der DE 10 2011 011 076 A1 bekannt.
Zur vollständigen Ausformung eines Behälters sind hohe Drücke von bis zu 40 bar erforderlich, die eine erhebliche Belastung für die verwendeten Maschinen darstellen und wegen der einzusetzenden druckresistenten Bauteile erhebliche Kosten verursachen. Außerdem besteht bei hohem Druck ein erhöhtes Risiko von Leckagen, die neben der entstehenden Verunreinigung Stillstandszeiten der Maschine zu ihrer Behebung verursachen. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Formen und Füllen von Behältern aus Vorformlingen vorzuschlagen, bei denen überwiegend mit reduziertem Druck gearbeitet werden kann. Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material vorgeschlagen, wobei der jeweilige Vorformling thermisch konditioniert und anschließend während einer Umfdrmphase in einer Form durch unter Druck aus einer Zuführleitung durch einen Form- und Füllkopf in den Vorformling eingeleitetes flüssiges Füllgut in den Behälter umgeformt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling in einer ersten Phase durch aus der Zuführleitung zugeführtes Füllgut axial und radial gestreckt wird, bis der Vorformling im Wesentlichen die Form des Behälters erreicht hat, und die Füllgutzufuhr in einer zweiten Phase getrennt wird, so dass stromabwärts der Zuführleitung ein abgeschlossenes Volumen entsteht, und der Behälter ohne weitere Füllgutzufuhr durch Druckaufbau in dem geschlossenen Volumen vollständig ausgeformt wird.
Es hat sich gezeigt, dass für eine grobe Ausformung eines Behälters aus einem Vorformling ein geringerer Druck vollkommen ausreicht, während ein erheblich höherer Druck für die zuverlässige Ausformung kleinerer Details, wie besonderer Konturen des Behälters, erforderlich ist. Getränkeflaschen weisen heute meist umlaufende Einschnürungen zur Erhöhung der Stabilität der Flasche oder zur besseren Handhabung oder als dekorative Elemente auf, die teilweise feinste Prägungen oder Kanten aufweisen. Zur Ausformung solcher Details ist ein höherer Druck erforderlich.
Erfindungsgemäß wird in den Vorformling während einer ersten Phase aus einer Zuführleitung, die zweckmäßig mit einem Vorratsbehälter verbunden sein kann, Füllgut durch einen Form- und Füllkopf, der dichtend in Anlage mit der Mündung des Vorformlings gebracht ist, Füllgut in den Vorformling eingeleitet. Der Druck des Füllguts kann in dieser ersten Phase relativ niedrig sein. Der Behälter wird sich aus dem Vorformling ausformen und in weiten Teilen mit der Form in Anlage geraten und im Wesentlichen die endgültige Form des Behälters erreichen. Der Druck reicht aber nicht sicher aus, um alle Konturen des Behälters zuverlässig auszuformen. Dabei kann eine Reckstange in allgemein bekannter Weise die axiale Streckung des Vorformlings zum Behälter unterstützen. Zur Ausformung aller Konturen des Behälters wird in einer zweiten Phase die Zuführleitung getrennt, zweckmäßigerweise durch ein Ventil, und die Füllgutzufuhr somit unterbrochen. Im Bereich stromabwärts der Zuführleitung entsteht dadurch ein abgeschlossenes Volumen, das mit Füllgut gefüllt ist. Je nach Gestaltung des Formund Füllkopfes kann das Volumen im Wesentlichen dem Volumen des Behälters entsprechen oder auch größer sein. Entscheidend ist, dass die Zuführleitung von diesem abgeschlossenen Volumen getrennt ist und sich Druck aus diesem Volumen nicht in die Zuführleitung hinein fortpflanzen kann. Der weitgehend, aber noch nicht vollständig ausgeformte Behälter wird dann ohne weitere Füllgutzufuhr durch Druckaufbau in dem abgeschlossenen Volumen vollständig ausgeformt. Der aufgebaute Druck muss dabei ausreichend hoch sein, um die letzten noch nicht ausgeformten Konturen des Behälters auszuformen.
Da der Behälter in der ersten Phase mit relativ geringem Druck ausgeformt werden kann, werden an die Komponenten der Zuführleitung keine besonders hohen Anforderungen gestellt. Die Komponenten und ihre Dichtverbindungen sind nicht hoch belastet. Es besteht ein geringes Risiko von Leckagen.
Da der Behälter in der ersten Phase bereits im Wesentlichen ausgeformt wird, ist in der zweiten Phase zwar ein höherer Druck zur Ausformung aller Details, aber keine weitere Füllgutzufuhr mehr erforderlich. Zur Füllung des fertigen Behälters reicht das in dem abgeschlossenen Volumen vorhandene Füllgut aus.
In der ersten Phase kann der Druck vorteilhaft bis zu 5 bar betragen. Der in der zweiten Phase aufzubauende Druck kann bis zu 40 bar betragen, wobei der Druck von der Form des auszuformenden Behälters abhängig ist.
Der Druckaufbau kann durch Verdrängung von Füllgut, insbesondere durch einen Kolben oder ein Membransystem oder die Reckstange erfolgt. Der aufgebaute Druck kann auch durch einen Druckübersetzer gegenüber dem Steuerdruck angehoben werden, so dass z.B. eine pneumatische oder hydraulische Steuerung mit geringerem Druck eingesetzt werden kann.
Der Druckaufbau kann auch durch lokale Verdampfung des Füllguts erfolgen, indem z.B. ein Lichtbogen im Füllgut gezündet wird. Im Bereich des Lichtbogens wird das Füllgut lokal verdampft, wodurch eine Volumenzunahme um mehr als Faktor 1000 erfolgt und der Druck entsprechend kurzzeitig angehoben wird.
Das abgeschlossene Volumen kann im Wesentlichen dem gewünschten Füllvolumen des Behälters entsprechen. Durch die noch nicht vollständige Ausformung des Behälters wird der Füllstand in diesem Fall zunächst zu hoch sein. Durch die durch die Druckeinwirkung erreichte Ausformung des Behälters vergrößert der Behälter sein Volumen. Wird die Druckerhöhung durch Verdränguung erreicht, also z.B. durch einen in das abgeschlossene Volumen hineinfahrenden Kolben, so kann die Volumenvergrößerung des Behälters dem durch den Kolben verdrängten Volumen entsprechen. Der Behälter ist nach der Druckerhöhung vollständig ausgeformt und vollständig gefüllt. Erforderlichenfalls kann der Füllstand noch nachjustiert werden. Da die Ausformung des Behälters im ersten Schritt unterschiedlich weit erfolgen kann, ist die erforderliche Verdrängung nicht immer präzise vorherzubestimmen. Die Endausformung des Behälters kann druckgesteuert erfolgen, wofür die Verdrängung druckgesteuert werden kann. Die Verdrängung kann auch volumengesteuert sein, wobei das verdrängte Volumen so groß gewählt werden muss, dass es in jedem Fall ausreicht, um einen noch nicht vollständig ausgeformten Behälter auszuformen. In diesem Fall, aber auch unabhängig davon, ist es vorteilhaft, ein Überdruckventil vorzusehen, das bei Druck über einem vorgegebenen Wert öffnet und Füllgut aus dem abgeschlossenen Volumen abfließen lässt, so dass der Höchstdruck begrenzt wird. Ein Überdruckventil kann auch vorteilhaft den Druck begrenzen, wenn zur Durckerhöhung eine lokale Verdampfung des Füllguts oder andere Mittel eingesetzt werden. ln einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Rückschlagventil zur Trennung der Zuführleitung von dem abgeschlossenen Volumen eingesetzt werden. Die erste Phase des Füllvorgangs kann dann mit dem niedrigeren Fülldruck erfolgen. Anschließend kann der Druck in dem abgeschlossenen Volumen erhöht werden. Das Rückschlagventil schließt bei einem Druck, der höher als der Fülldruck ist, und die Zuführleitung wird somit von dem abgeschlossenen Volumen getrennt. Der Druck kann bis zum gewünschten Wert erhöht werden, ohne dass der Druck sich bis in die Zuführleitung fortpflanzen würde. Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird weiter eine Vorrichtung zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material mit einer Form- und Füllstation mit einem Form- und Füllkopf, der dichtend in Anlage mit der Mündung des Vorformlings gebracht werden kann, und einer Zuführleitung für das Füllgut, die mit einem Absperrventil versehen ist, vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Form- und Füllkopf eine Vorrichtung zur Druckerzeugung aufweist, mit der ein stromabwärts des Absperrventils vorhandenes abgeschlossenes Flüssigkeitsvolumen unter Druck setzbar ist. Nach der Einleitung des Füllguts unter einem ersten Druck durch die Zuführleitung kann die Zuführleitung von der Form- und Füllstation durch ein Absperrventil getrennt werden. Der erste Druck muss dabei nur so hoch gewählt werden, dass der Behälter im Wesentlichen ausgeformt wird. Es genügt, wenn er großflächig zur Anlage mit der Form kommt, ohne dass alle Details ausgeformt werden.
Nach der Schließung des Absperrventils verbleibt stromabwärts des Absperrventils ein abgeschlossenes Füllgutvolumen, im Wesentlichen im annähernd ausgeformten Behälter, das aber von der Zuführleitung abgekoppelt ist. Mit der am Form- und Füllkopf angeordneten Vorrichtung zur Druckerzeugung wird das Füllgut in diesem abgeschlossenen Volumen kurz unter Druck gesetzt, so dass sich der Behälter einschließlich aller Konturen ausformt. Der Druck ist dabei höher als der Druck, mit dem das Füllgut zuvor durch die Zuführleitung zugeführt wurde. Die Druckerzeugung kann durch Verdrängung von Füllgut innerhalb des abgeschlossenen Volumens erfolgen. Vorrichtungen zur Druckerzeugung können z.B. ein oder mehrere Kolben, ein Membransystem oder eine meist ohnehin vorhandene Reckstange sein. Zur Erzeugung hoher Drücke kann ein Druckübersetzer vorgesehen sein. Vorzugsweise wird die Vorrichtung zur Druckerzeugung pneumatisch gesteuert. Hydraulische oder elektrische Steuerungen sind ebenfalls möglich. Die Druckerzeugung kann druckgesteuert oder volumengesteuert sein. Die Vorrichtung zur Druckerzeugung können alternativ auch zwei Hochspannungselektroden zur Erzeugung eines Lichtbogens sein. Wird der Lichtbogen im Füllgut gezündet, verdampft dort das Füllgut lokal. Der Volumenzuwachs liegt bei der Verdampfung bei mehr als Faktor 1000, so dass der Druck entsprechend ansteigt und der Behälter endgültig ausgeformt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung mit einem Rückschlagventil als Absperrventil ausgestattet. Sobald in dem abgeschlossenen Flüssigkeitsvolumen ein Druckanstieg erfolgt, schließt das Rückschlagventil und trennt somit die Zuführleitung von dem abgeschlossenen Volumen. Der hohe Druck zur Endausformung des Behälters wird nicht stromaufwärts in die Zuführleitung übertragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das abgeschlossene Flüssigkeitsvolumen über ein Überdruckventil mit der Atmosphäre verbunden. Die Druckerzeugung kann dann beliebig erfolgen und muss nicht druckgesteuert sein. Steigt der Druck zu weit an, öffnet das Überdruckventil und lässt Füllgut aus dem abgeschlossenen Volumen entweichen. Vorzugsweise wird das austretende Füllgut aufgefangen und in den Füllgutkreislauf zurückgeleitet. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert, die Folgendes darstellen: Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Form- und
Füllstation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern;
Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Form- und
Füllstation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Form- und
Füllstation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Form- und
Füllstation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Form- und
Füllstation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 6 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Form- und
Füllstation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 7 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Form- und
Füllstation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 8 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Form- und
Füllstation einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Figur 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Form- und Füllstation 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern 2 dargestellt.
Die Form- und Füllstation 1 umfasst einen Form- und Füllkopf 3, der mit einer Dichtung 4 versehen ist, so dass er dichtend mit der Mündung 5 eines Vorformlings bzw. eines sich daraus formenden Behälters 2 verbunden werden kann. Der Formund Füllkopf 3 ist über ein Füllventil 6 und eine nicht dargestellte Zuleitung mit einem ebenfalls nicht dargestellten Füllgutspeicher verbunden. Der Füllgutspeicher und die Zuleitung stehen unter einem für eine erste Ausformung des Vorformlings ausreichenden Druck von bis zu 5 bar. Der Druck richtet sich u.a. nach der Form des auszuformenden Behälters. Der Form- und Füllkopf 3 verfügt weiter über eine Reckstange 7, die die axiale Streckung des Vorformlings unterstützen soll.
Weiter verfügt der Form- und Füllkopf 3 über eine Vorrichtung zur Druckerzeugung 8, mit der ein in einem Druckraum 11 im Form- und Füllkopf vorhandenes Füllgutvolumen unter Druck gesetzt werden kann. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Kolbenanordnung 9a, 9b, die als Druckübersetzer von einer pneumatischen Versorgung 10 angesteuert werden kann.
Nach der ersten groben Ausformung des Behälters 2 durch unter einem geringeren Druck aus dem Vorratsbehälter zugeführtes Füllgut wird das Füllventil 6 geschlossen. Anschließend wird der Kolben 9a der Vorrichtung zur Druckerzeugung 8 durch die pneumatische Steuerung 10 in der Figur nach links verschoben, so dass der Kolben 9b im Druckraum 11 des Form- und Füllkopfes ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen verdrängt und im Form- und Füllkopf 3 sowie im fast ausgeformten Behälter 2 höherer Druck aufgebaut wird, so dass sich die letzen Konturen des Behälters 2 ausformen.
Durch die vorherige Trennung der Versorgungsleitung und des Vorratsbehälters vom Form- und Füllkopf 3 durch Schließung des Füllventils 6 steht nur der Druckraum 11 des Form- und Füllkopfes 3 sowie der Behälter 2 unter dem höheren Druck, der zur Ausformung aller Konturen 12 des Behälters 2 erforderlich ist. Der Druckaufbau birgt nicht das Risiko von Leckagen an der Zuführleitung oder anderen vor dem Absperrventil 6 gelegenen Anlagenteilen. Figur 2 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Figur 1. Anders als in Figur 1 ist jedoch keine separate Kolbenanordnung zum Druckaufbau vorgesehen. Vielmehr dient die Reckstange 7 als Vorrichtung zur Druckerzeugung 8. Die Reckstange 7 ist hier in ihrer Position nach Abschluss der ersten Prozessphase dargestellt. Während der ersten Prozessphase fährt die Reckstange 7 bis zum Boden der Form, um den Boden des Vorformlings bei der Umformung in den Behälter 2 zu führen. Anschließend fährt die Reckstange 7 wieder nach oben. Es ist nicht erforderlich, dass die Reckstange 7 bis in die in dieser Figur dargestellten Position fährt. Jede vom Boden der Form ausreichend beabstandete Position reicht aus. Nach Schließen des Ventils 6 fährt die Reckstange 7 zur Verdrängung von Füllgut nochmals kurz nach unten, wobei ein ausreichend hoher Druck aufgebaut wird, um den Behälter 2 vollständig auszuformen.
Figur 3 zeigt einen Aufbau mit einer hohlen Reckstange 7, die hier in ihrer Position am Ende der ersten Prozessphase dargestellt ist. Der Vorformling wurde mit Unterstützung der Reckstange 7 axial gestreckt und durch Einleitung von Füllgut annähernd in den Behälter 2 umgeformt. Zur Ausformung der Konturen 12 ist eine Vorrichtung zur Druckerzeugung 8 vorgesehen, die hier aus einem in der hohlen Reckstange 7 angeordneten Kolben 9 besteht. Der Kolben 9 ist innerhalb der Reckstange 7 axial beweglich, so dass durch die Öffnungen 13 der Reckstange 7 durch den Kolben 9 verdrängtes Füllgut austreten und den Druck im Druckraum 11 erhöhen kann, so dass die Konturen 12 ausgeformt werden.
Figur 4 zeigt einen Aufbau, bei dem der Form- und Füllkopf 3 dichtend mit der Mündung 5 des Vorformlings bzw. sich formenden Behälters 2 verbunden ist. Die
Dichtung 4 lässt dabei eine vertikale Verschiebung des Form- und Füllkopfes 3 in der Mündung 5 zu. Nach Abschluss der ersten Prozessphase wird das Ventil 6 geschlossen, wodurch der Druckraum 11 ein abgeschlossenes Volumen bildet.
Durch eine Bewegung des Form- und Füllkopfes 3 nach unten in die Behältermündung 5 hinein wird dieses Volumen verkleinert und Druck im annähernd ausgefomten Behälter 2 aufgebaut, so dass der Behälter vollständig ausgeformt wird.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Kolbenanordnung 9a, 9b wie in Figur 1. Abweichend von Figur 1 ist als Absperrventil ein Rückschlagventil 6 vorgesehen. Wird der Druck im Druckraum 11 durch Betätigung des Kolbens 9b erhöht, so schließt das Rückschlagventil 6 und trennt die Zuführleitung 14 vom Druckraum 11. Der annähernd ausgeformte Behälter 2 kann unter hohem Durck vollständig ausgeformt werden, ohne dass der Druck auch in der Zuführleitung 14 anstehen würde. Ein Rückschlagventil 6 als Absperrventil ist mit jeder denkbaren Vorrichtung zur Druckerzeugung kombinierbar.
Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem im Druckraum 11 als Vorrichtung zur Druckerzeugung 8 zwei Elektroden 15, 16 angeordnet sind, zwischen denen sich eine Hochspannungsquelle 17 befindet. Wird eine Hochspannung an die Elektroden 15, 16 angelegt, so führt dies zu einer Verdampfung 20 des Füllguts im Bereich der Elektroden. Die Verdampfung hat eine Volumenvervielfachung des Füllguts zur Folge, wodurch der Druck im Druckraum 11 stark ansteigt und die endgültige Ausformung des Behälters ermöglicht.
Figur 7 zeigt einen Aufbau gemäß Figur 1 , bei dem der Druckraum 1 über ein Überdruckventil 18 verfügt. Die Verdrängung durch die Kolbenanordnung 9a, 9b kann volumengesteuert erfolgen. Sobald der Druck einen Schwellenwert überschreitet, öffnet das Überdruckventil 18 und überschüssiges Füllgut kann durch das Ventil abfließen und dem Füllgutkreislauf wieder zugeführt werden.
In Figur 8 ist ein Aufbau dargestellt, bei dem das Absperrventil 6 unmittelbar am Ausgang des Form- und Füllkopfes 3 angeordnet ist. Der Form- und Füllkopf 3 ist wie im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 vertikal beweglich. Der Druckraum 11 ist damit das in dem annähernd ausgeformten Behälter 2 befindliche Volumen. Nach Absperrung des Absperrventils 6 kann der Form- und Füllkopf 3 nach unten bewegt werden, wodurch Füllgut im Druckraum 11 verdrängt und der Druck erhöht wird. Bei der Ausformung des Behälters 2 vergrößert dieser noch einmal leicht sein Volumen. Durch den in die Behältermündung 5 eindringenden Form- und Füllkopf 3 entsteht nach Trennung des Behälters 2 vom Form- und Füllkopf 3 gleichzeitig der Kopfraum des Behälters 2.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern (2) aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, wobei der jeweilige Vorformling thermisch konditioniert und anschließend während einer Umformphase in einer Form durch unter Druck aus einer Zuführleitung (14) durch einen Form- und Füllkopf (3) in den Vorformling eingeleitetes flüssiges Füllgut in einen Behälter (2) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling in einer ersten Phase durch aus der Zuführleitung (14) zugeführtes Füllgut axial und radial gestreckt wird, bis der Vorformling im Wesentlichen die Form des Behälters (2) erreicht hat, und die Füllgutzufuhr in einer zweiten Phase getrennt wird, so dass stromabwärts der Zuführleitung (14) ein abgeschlossenes Volumen entsteht, und der Behälter ohne weitere Füllgutzufuhr durch Druckaufbau in dem abgeschlossenen Volumen (11) vollständig ausgeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Druck
während der ersten Phase niedriger als während der zweiten Phase ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck während der ersten Phase bis zu 5 bar und/oder während der zweiten Phase bis zu 40 bar beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufbau durch Verdrängung von Füllgut, insbesondere durch einen oder mehrere Kolben (9b), ein Membransystem oder eine Reckstange (7), erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck unter Verwendung einens Druckübersetzers (9a, 9b) aufgebaut wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Form- und Füllkopf (3) pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch aufgebaut wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufbau durch lokale Verdampfung des Füllguts erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (14) durch ein Rückschlagventil (6) von dem
abgeschlossenen Volumen (1 1) getrennt wird.
9. Vorrichtung zum Herstellen von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material mit einer Form- und Füllstation mit einem Form- und Füllkopf (3), der dichtend in Anlage mit der Mündung (4) des Vorformlings gebracht werden kann, und einer Zuführleitung für das Füllgut, die mit einem Absperrventil (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Form- und Füllkopf (3) eine Vorrichtung (8) zur Druckerzeugung aufweist, mit der ein stromabwärts des Absperrventils (6) vorhandenes abgeschlossenes Flüssigkeitsvolumen (11) unter Druck setzbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (8) zur Druckerzeugung ein Verdränger, insbesondere ein oder mehrere Kolben (9b), ein Membransystem oder eine Reckstange (7) ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Druckerzeugung einen Druckübersetzer (9a, 9b) umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Druckerzeugung (9a, 9b, 10) pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch antreibbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (8) zur Druckerzeugung zwei Hochspannungselektroden (15, 16) zur Erzeugung eines Lichtbogens sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (6) ein Rückschlagventil ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das abgeschlossene Flüssigkeitsvolumen (11 ) über ein Überdruckventil (18) mit der Atmosphäre verbunden ist.
PCT/EP2015/002605 2014-12-31 2015-12-23 Verfahren zum herstellen von mit einem flüssigen füllgut gefüllten behältern aus vorformlingen aus einem thermoplastischen material sowie eine vorrichtung hierfür Ceased WO2016107677A1 (de)

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