生产填充有液体填充物的容器的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据独立权利要求1和17的前序部分的方法和装置。
【背景技术】
[0002]众所周知，由热塑性材料制成的预制件，例如由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的预制件，可通过吹塑法生产容器，预制件被运送至吹塑机内部的各加工站(DE-0S 4340 291) ο通常，吹塑机包括用于回火或预加热(热处理)预制件的加热装置，以及具有至少一个吹塑站的吹塑装置，在该区域预先回火了的预制件在两个轴或多个轴上被扩展以形成容器。在作为压力介质的压缩气体(压缩空气)的帮助下进行扩展，压缩气体在成形压力下被引入需要扩展的预制件中。文献DE-OS 43 40 291中描述了这种扩展预制件的过程相关顺序。
[0003]吹塑站的基本结构在DE-OS 42 12 583中进行了描述。预制件可行的回火方法在DE-OS 23 52 926中进行了描述。
[0004]根据通常的进一步处理方式，由吹塑法生产的容器被送到之后的填充装置，并接着在其内填充提供的产品或填充物。因此使用单独的吹塑机和单独的填充机。还已知重新组合单独的吹塑机和单独的填充机以获得机器联合件，即获得联合的吹塑和填充装置，吹塑和填充继续在不同的机器部件中按时间顺序依次被执行。
[0005]此外，已经暗示过，由热处理过或预加热过的预制件生产容器，特别是瓶状容器，并同时利用液体填充物填充这些容器，液体填充物被输送作为在成形和填充压力下用于扩展预制件或用于使容器定形的液体压力介质，这样各预制件在填充过程的同时转变为容器。在这种方法中，各容器的成形和填充同时进行，该方法可以被称为容器的液压转变方法或液压成形方法。
[0006]在通过填充物由预制件形成容器的过程中，即通过使用填充物作为液体压力介质，只需要一台机器来成形和填充容器，但其复杂程度有所增加。利用这样的装置进行实验的结果显示，其生产的容器的质量显著低于传统吹塑成形的容器的质量。导致该结果的原因之一是常用吹塑过程中可用的众多工艺参数要么在液压成形容器的过程中不存在要么迄今为止不能采用。
[0007]液压成形容器时有个特别的问题，在各成形和填充站或者组成上述站的模具中应当避免任何污染，该模具与用于通过压缩气体吹制从经过热处理的预制件生产容器的吹塑机的吹塑模类似。特别是在填充物被完全或部分碳酸化的情况下，还存在由于填充物的浪费而污染各成形和填充站的风险，特别是当减小容器内压力时，即当将容器内的压力从较高的成形和填充压力降低至环境压力时。在释放压力过程中会发生这种填充物的浪费，特别是由于大量起泡导致，因此目前尚不能利用预制件和利用填充物作为压力介质(液压转变技术)来同时成形和填充容器，特别是对含CO2的产品而言。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种在液压转变方法或在液压成形容器过程中避免在各成形和填充站中存在任何污染风险的方法，即使采用含0)2的填充物也能避免污染，特别是在高吞吐量(每个单位时间内成形和填充的容器数量)和/或引入各容器中的填充物具有高0)2含量的情况下。
[0009]该目标可以通过根据本发明权利要求1所述的生产填充有液体填充物的容器的方法来实现。用于生产填充有液体填充物的容器的装置限定在本发明权利要求15中。
[0010]根据本发明，填充物或填充物的部分或成分在至少两个时间点或在各成形和填充阶段的至少两个不同工艺阶段以不同二氧化碳含量和/或以不同温度被输送，其中在第一工艺阶段中成形的容器从填充压力P2被下降至压力P 1并且填充物在第二工艺阶段被供应，之后容器被释压至大气压力Po。容器的成形实质上发生在第一工艺阶段，在该期间填充物被输送至具有填充压力P2的预制件。用于该阶段的填充物是被除气和/或未被碳酸化的填充物，尤其是水。然后容器被释压至一较低的压力Pi。当采用被除气的水时，容器可以被释压而不存在任何问题。容器中的内容物不会起泡。
[0011]在第二工艺阶段，填充物可以气态、液态和/或固态被输送。填充物可选地在该步骤被碳酸化。其可通过例如输送强碳酸化的液体填充物来实现，其中压力P1可以有利地为至少I巴，优选在高于饱和压力的I巴和2巴之间。饱和压力取决于填充物的温度。
[0012]优选地，在第一工艺阶段中采用被除气的填充物以实现随后的高CO2含量的填充物，因为气体在液体中的溶解度是受限的。从填充物中除去载气例如OjPN2使得能够具有高CO2含量。此外，CO2气体对溶解在填充物中的载气分子的任何内部吸收和结合将会导致释放填充物的压力时非常剧烈和快速的反应。
[0013]从填充物中除去的溶解气体或气体部分越多，&0)3的分解越安静，或者溶解的CO2或CO2的被溶解物质在液体中的重组更稳定。
[0014]所有已知的方法可以看作是除气方法，其中可以选择性地除去载气以及所有包括0)2的气体可以从填充物中被尽可能多地除去。
[0015]压力指标P2和P丨在本申请中应当被理解为压力梯度。因此压力可以按值P 2和P I在一定程度波动或缓慢地和连续地从值P1降至值P 2。
[0016]碳酸化也可以通过添加干冰形式的CO2来实现，例如以干冰球的形式结合到填充物中，例如引入或射入填充物，尤其是在填充物表面的区域中或者在容器底部的区域中。
[0017]在第二工艺阶段糖浆也可被引入容器。所述填充物可以以这种方式调味，尤其是当在第一工艺阶段使用了水时。采用糖浆意味着潜在粘度、含糖的溶液，其可溶解于水中。
[0018]为了保证尽可能好的产品质量，在预制件在成形中转变为容器泡并接着转变为具有最终轮廓和形状的容器的过程中，各预制件优选被导向，这样可以确定其中心，通常位于预制件顶点区域，并且可以重现性地定位中心。由于在预制件转变为或扩展为容器的过程中，预制件的材料在两个轴方向上动作，因此这样的定位非常重要，为此就需要在形成的容器的壁的内部有目标并可预设定地进行材料分配。相反，如果容器的成形没有被很好地控制，就会发生不期望的并且特别地不规则的材料分配。
[0019]在成形和填充阶段，采用拉伸棒或拉伸杆进行导向将是特别高效的，而且填充物也可以例如至少部分地被输送穿过拉伸杆。可选地或作为其补充，填充物可以至少部分地输送从旁经过所述拉伸杆。
[0020]通过至少暂时地以恒定体积流动速率输送填充物，可以规则地液压成形容器。如果至少暂时地以变化的体积流动速率输送填充物，那就有可能影响成形中的或易于定形的容器的壁内侧的材料分配。
[0021]通过在旋转加工轮或转子上成形、填充和封闭容器可以促使非常紧凑的结构。
[0022]进一步的实施方式中要测量产生的拉伸力。通过根据测量的拉伸力控制填充物的体积流动速率，能够实现由拉伸杆施加仅仅小的拉伸力。
[0023]独立于上述特征或除上述特征之外，根据本发明的方法优选进一步通过以下方式改进，即，
[0024]在第二工艺阶段，输送具有更高二氧化碳含量的填充物或填充物部分，和/或
[0025]在第二工艺阶段，填充物以气态、液态和/或固态被输送，和/或
[0026]具有高CO2含量的填充物或填充物部分或更精确的填充物的成分在被引入前被冷却，并且第二工艺阶段中具有高CO2含量的填充物或填充物部分的温度低于第一工艺阶段中填充物或填充物部分的温度，和/或
[0027]第二工艺阶段中二氧化碳含量比第一阶段中二氧化碳含量在重量上高30%，优选高50%到100%，和/或
[0028]第二工艺阶段中填充物或填充物部分的温度低于10°C，优选为4°C到8°C，和/或
[0029]具有更高二氧化碳含量和/或更低温度的填充物或填充物部分的压力在成形过程中至少暂时性地高于填充物的至少一个其它部分或剩余部分的压力，特别是高至少I巴，和/或
[0030]在液体流路的一部分上的压力高于具有更高二氧化碳含量和/或更低温度的填充物或填充物部分的压力，优选至少暂时地在成形过程中或在成形和填充阶段，比填充物的至少一个其它部分或剩余部分的压力高2巴到5巴，和/或
[0031]节流元件或横截面变窄部设置在流进拉伸杆的填充物或填充物部分的流动路径上，其中节流元件特别地设置成邻近形成在拉伸杆上的至少一个填充物出口，和/或
[0032]填充物的一部分被导向从旁经过拉伸杆，并且填充物的一部分被导向穿过拉伸杆，和/或
[0033]具有更高二氧化碳含量的填充物部分被冷却，和/或
[0034]具有更高二氧化碳含量的填充物部分被输送穿过拉伸杆，和/或
[0035]拉伸杆相对于填充物至少在某些区域隔热，
[0036]前述特征可以分别单独地或以任何组合形式被提供。
[0037]作为本发明的进一步改进，本发明中的装置优选以下述方式设置:
[0038]冷却单元沿用于填充物各部分的管道或管道部分设置，在其下游，即填充物冷却并流经管道部分之后，二氧化碳被溶解，或者从碳酸化单元流向管道，
[0039]和/或，至少为具有高CO2含量的填充物或填充物部分导向的管道部分是隔热的，特别是具有由特氟纶或含特氟纶材料构成的隔热材料，
[0040]