专利名称：连续生产预制件用的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种连续生产预制件用的设备，该设备使用至少聚酯回收物连续生产用于填充食品的塑料容器用的预制件，所述设备包括至少一个熔体生产上游设备部分和至少一个预制件生产注射成型设备部分以及设备工艺控制系统；并且本发明涉及一种连续生产预制件用的方法，其中，在设备中使用至少聚酯回收物连续生产用于填充食品的塑料容器用的预制件，所述设备包括至少一个熔体生产上游设备部分和至少一个预制件生产注射成型设备部分。
背景技术：
如果形成熔体(melt)之后的工艺流被中断以测量和评估熔体的品质参数，则浪费了来自回收处理的热并且需要更多的后勤工作。如果由于回收处理期间的太强的切力 (shear)和太高的温度而引起熔体中的乙醛含量太高，则在例如蒸馏水等味道方面为中性的食品被填充到由预制件获得的塑料容器中的情况中，这些食品将会在味道方面受到影响。因为成批引入到回收处理中的塑料材料、尤其是PET片的品质易受自然波动的影响，所以为了遵从熔体用的预定的品质标准，需要控制工艺流直到熔体被排出。为此，通常的实践是对熔体或回收物采样并且在实验室试验中测试样品，例如，以获得关于熔体或回收物的乙醛含量和/或固有粘度和/或颜色和/或其他污染物含量的用于控制工艺流的测量结果。例如DE 10 2005 013 701 Al中公开了这种利用回收物生产熔体用的设备。需要被中断以测量和评估熔体的品质参数的中间步骤是工艺流中的严重弱点，以随后的食品填充在相应食品用的特定品质标准下进行的方式设计设备的设备制造者不能影响该弱点。例如，在涉及采样、测量样品以及评估测量结果的通常过程中，预定容差范围外的评估结果用作校正改变上游工艺流的机会，如果需要的话，用于报废仍然正在生产的熔体或报废由仍然正在生产的熔体制成的预制件或将它们标注为B级品质并且将它们用于不太精致的食品或用于其他目的，或者在对所生产的塑料容器进行填充之前在原理上检查和控制所述容器，以排除填充有某些食品的品质差的塑料容器的不允许的组合。为此目的的后勤工作量大。与此相关联的中断成本高。除这些原因以外，至少设备制造者的目的是使多个设备部分联锁(interlock)以消除由于分离引起的误差源，然而，因为不可能获得不可避免的品质参数波动导致联锁不能控制所述波动，所以至今不能实现上述目的。具有较早优先权的文献DE 10 2010 002 0 . 0已经提出一种用于生产容器预制件的方法和设备，其中，在设备中，回收机以下述方式被直接连接到预制件机或经由至少一个中间储存部被连接到预制件机从回收机中的塑料材料的热处理部引出的热的至少主要部分能够随着塑料材料被传递到预制件机。对所生产的塑料材料的品质参数的测量和/或基于品质参数对工艺流的控制没有述及。
发明内容
本发明的目的是提供一种设备以及在所述设备中执行的方法，借助于该设备和方
4法，能够以改进的方式利用来自回收处理的热，同时减少后勤工作，同时能够毫无困难地将熔体的品质参数的不可避免的过度波动控制到在由预制件生产的塑料容器中总是能够观察到待填充的相应食品用的品质标准的程度。关于装置，该目的通过以下方案实现一种连续生产预制件用的设备，该设备使用至少聚酯回收物连续生产用于填充食品的塑料容器用的预制件，所述设备包括至少一个熔体生产上游设备部分和至少一个预制件生产注射成型设备部分以及设备工艺控制系统，其中，至少所述熔体生产上游设备部分与所述注射成型设备部分联锁以形成设备组，所述设备组用于在所述注射成型设备部分中将所生产的熔体直接处理成预制件，并且，为了得到工艺改变策略和/或预制件合格策略， 包括评估装置的在线测量站设置于联锁的所述熔体生产上游设备部分和所述注射成型设备部分之间的接口处，以用于在所述设备的运行期间测量所述熔体的至少一个品质参数。关于方法，该目的通过以下方案实现一种连续生产预制件用的方法，其中，在设备中使用至少聚酯回收物连续生产用于填充食品的塑料容器用的预制件，所述设备包括至少一个熔体生产上游设备部分和至少一个预制件生产注射成型设备部分，其中，为了在持续的工艺流中直接处理所生产的熔体以获得所述预制件，所述上游设备部分与所述注射成型设备部分联锁，并且为了得到工艺改变策略和/或预制件合格策略，在所述工艺流期间在内部接口处测量和评估所述熔体的至少一个品质参数。因为至少上游设备部分和注射成型设备部分在设备中联锁，所以熔体中包含的来自回收处理的热能够通过减少后勤工作并以改善的方式被用于预制件生产，并且消除了由于设备部分的分离引起的严重误差源，其中，从所述上游设备部分供给已塑化的熔体，在所述注射成型设备部分中在持续的工艺流中由熔体生产预制件。由此，设备的制造者能够影响联锁的设备部分之间的过渡区域中的正确运行。尽管联锁，包括评估装置并且设置于接口处的在线测量站允许在工艺流期间持久或间歇地测量和评估熔体的至少重要的品质参数，从而为得到工艺改变策略和/或预制件合格策略建立先决条件而不必中断工艺流。借助于测量结果和评估结果，因为能够报废劣质的熔体或劣质的预制件和容器，劣质的预制件或容器能够被标注为B级品质并且能够防止劣质的预制件或容器用于特定的食品，或者在得到的和实现的策略没有成功的情况下，操作员能够至少被警告或设备能够立即停止， 所以尽管联锁，但仍可以确保填充有食品的塑料容器遵从该食品用的品质标准。因为熔体的至少一个品质参数的在线测量和评估以及监测通过报废劣质熔体、劣质预制件或甚至劣质容器而允许确保遵从用于后续填充食品的塑料容器的要求的品质标准，所以，由于确保塑料容器与相应的食品匹配，并且确保不填充劣质品质标准的塑料容器，所以不需要中断整个工艺流。用于在工艺流期间执行测量的具有评估装置的在线测量站与设备部分的联锁组合使得能够容易实现地确保所要求的品质标准并且形成用于将其他设备部分联锁成全部联锁的总体联合体的基础，所述其他设备部分包括填充器以及需要的话甚至包装设备部分，在所述联合体中，设备制造者不仅使用户能够无问题操作，还能够在适当的情况下从一开始就确保容器或填充后的容器的相应的所要求的高品质标准。根据该方法，在持续的工艺流期间测量和评估熔体的至少一个重要的品质参数可以得到和使用工艺改变策略和/或预制件合格策略而无需中断工艺而且不管设备组中的
5设备部分联锁，这在原理上妨碍熔体的采样，所述设备组满足关于能量的最优使用的现代化要求和品质管理并且为进一步与设备部分联锁提供通用基础，这使用户能够操作高品质标准、适用于自动操作过程的完整设备。在设备的实用实施方式中，在线测量站包括至少一个用于测量熔体的乙醛含量和 /或固有粘度和/或选出的污染物和/或颜色的组件，优选地，包括至少两个用于测量乙醛含量和固有粘度的组件。而且，在实用实施方式中，评估装置优选地经由设备工艺控制系统连接到工艺参数控制器和/或乙醛阻滞剂计量装置或清除剂计量装置和/或起始成分混合调节装置和/ 或预制件和容器报废装置和/或合格装置。由此，尽管联锁，基于评估结果能够在工艺流期间执行测量和策略，这确保熔体的期望的品质标准并且同时确保随后由熔体生产的塑料容器的期望的品质标准，并且允许为了填充的目的而在设备中处理的食品被填充到具有适当的品质标准的塑料容器中，其中，所述塑料容器优选地是PET瓶。在实用实施方式中，测量站包括至少一个利用惰性气体进行冲洗并且被熔体透入的空间，并且至少一个气相色谱仪配置于流出所述空间的至少一个废气流路中。气相色谱仪测量例如废气流中的乙醛含量。利用惰性气体进行冲洗可能仅为了测量目的而被执行， 但是还可以同时地被启动以用于减少至少乙醛含量。在另一实施方式中，借助于熔体温度检测和熔体孔口(orifice)测量作为熔体中的分子链长度用的基准标准的固有粘度，其中，借助于所述孔口，在熔体流或在熔体旁路流中直接产生提供测量结果的压差。在另一实施方式中，可以设置熔体透射装置以用于颜色测量，其中优选地，由熔体透射的光被至少一个光学波导透射到外部，在外部测量透射光并且与基准值进行比较。在实用实施方式中，测量站在上游设备部分中位于熔体过滤装置的下游。用于定位测量站的合适位置可以是例如注射成型设备部分的喷射罐和/或热流道分配器，因为该位置是从形成熔体的一个工艺步骤向生产预制件的另一工艺步骤发生过渡的位置并且是能够选择性干预的位置。在可选实施方式中，注射成型设备部分包括具有冷却套筒的预制件后冷却区，颜色测量站配置于后冷却区的区域中，并且优选地，颜色测量站具有朝向冷却套筒中的各预制件的孔口区域的照射源。在特别实用的实施方式中，由与上游设备部分联锁的注射成型设备部分构成的设备组还与容器吹塑成型设备部分联锁，优选地，至少一个填充设备部分也与容器吹塑成型设备部分联锁，使得包括联锁的设备部分的整个设备组允许连续的工艺流，直到获得完成的塑料容器或甚至已经填充的塑料容器，其中在设备部分之间不再发生引起严重故障点的中断。这是由于设备制造者和用户的目的趋向于提供具有自动工艺流和高品质的完整设备。例如通过至少一个封口机(capping machine)甚至可以在所述完整设备中使包装设备部分与填充设备部分联锁，从而在整体设备组的排出侧为用户提供已经包装好的产品，对于这种产品来说，归因于联锁和测量站，能够保证均一的高的终端品质。对上述方案可选地或附加地，设备组还可以包括与上游设备部分联锁的净化设备部分、处理设备部分和材料供给部分，从而最终实现整体设备组。根据设备中适用的方法的变型，优选地在所形成的熔体所暴露到的惰性气体冲洗流中，借助于熔体的乙醛含量并且利用气相色谱测量来测量作为至少一个选出的熔体污染物的乙醛。例如，在由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的瓶的瓶壁中，乙醛总计应少于2ppm，优选地甚至少于lppm。根据本方法的另一变型，通过检测熔体的温度和通过将熔体压过孔口来测量和评估熔体的固有粘度，其中借助于所述孔口产生压差，所述压差可以作为固有粘度的代表被评估。固有粘度与分子链的长度有关，分子链长度转而对于塑料容器的强度和尺寸稳定性而言是重要的。根据本方法的另一变型，对熔体进行透射从而测量颜色。这例如借助于具有滤色器的光电池能够容易地实现。在工艺流期间连续地或者以预定的时间间隔间歇地测量和评估熔体的至少一个品质参数，用于得到策略，以能够以减少了的测量支出、仍及时地检测相应品质参数的偏差趋势并且能够启动对策。根据本方法的实用变型，例如，在测量结果被评估为正的评估结果后，优选地，如果测量到的结果在预定容差范围外，则改变挤出机的塑化速度，和/或可控地改变挤出机或其他处理阶段中的循环时间、和/或可控地改变例如乙醛阻滞剂的和/或清除剂的定量受控添加。根据本方法的另一变型，如果评估结果是正的，优选地，如果测量结果在预定容差范围外，则优选地在评估结果再次为负之前，报废仍然正在生产的所述熔体，或报废利用仍然正在生产的熔体生产的预制件或由这些预制件吹塑成型的塑料容器，或将所述预制件或塑料容器标记为劣质，和/或发出至少设备操作警报从而宣告相应品质参数的过度波动。便利地，根据本方法的另一变型，如果正的评估结果在预定时间期间内不消失，则优选地通过设备工艺控制系统自动地停止设备。根据本方法的特别实用的变型，熔体的至少一个品质参数被测量和评估并且用于得到设备中的策略，在设备中，至少容器吹塑成型设备部分被连接到注射成型设备部分，填充设备部分被连接到容器吹塑成型设备部分，并且优选地，甚至包装设备部分优选地通过封口机与填充设备部分联锁，和/或设置于上游的设备部分与上游设备部分联锁，使得用户能够以完全自动的工艺流在一个单个设备组中或在整体联合体中执行该方法，同时设备制造者能够在稍后的工艺流中从一开始就实施他的技术、学科知识以及该方法的知识而不存在由有意或无意的外部影响引起的任何显著的危险。
借助于
本发明的主题的实施方式。图1是设备的示意图，在该图中概略示出不同的设备构造。
具体实施例方式图1示意性地示出利用至少聚酯回收物连续生产预制件P用的设备A，所述聚酯回收物典型地是PET片或屑。由所生产的预制件P吹塑成型塑料容器，所述塑料容器典型地为PET瓶，所述塑料容器用于填充食品并且填充有食品，被适当地封口和包装。相应的塑料容器需要具有相应的食品用的特定品质标准。
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在一个实施方式中，设备A的核心是设备组B，在设备组B中，熔体形成上游设备部分在3处永久地与预制件生产注射成型设备部分2联锁，同时内部接口 4设置于联锁的设备部分1、2之间的适当位置处。上游设备部分1包括至少一个熔体生产挤出机23，所述挤出机23优选地具有位于接口 4上游的终端侧熔体过滤装置6。接口 4被配置于例如注射成型设备部分2的在注射成型装置7的注射模上游的未详细示出的喷射罐(shooting pot) 和/或热流道分配器的区域中，从注射成型装置7成批地或连续地排出预制件P，并且沿着后冷却区8例如在未示出的冷却套筒中传送预制件P。在接口 4处，设置测量熔体的至少一个品质参数用的至少一个集成的在线测量站 9。对测量站9的测量结果进行评估用的评估装置21属于测量站9。评估装置21连接到例如设备工艺控制系统CU或集成于后者中，借助于设备工艺控制系统CU来控制设备中的工艺流。在设备组B的上游(可以集成于设备组B中或与上游设备部分1联锁)，材料供给设备部分18被配置于材料处理设备部分19和材料净化设备部分20的前方。在设备组 B的内部，退回的熔体用的重熔/回收装置10被连接在接口 4和预制件注射成型装置7之间。而且，用于退回所生产的预制件P的装置或者可能的话用于选择性使用这些二次品质选择的预制件的装置或用于回收所述预制件的装置能够设置于后冷却区8中或者设置于设备组B的终端。可选地，例如用于测量刚生产出的预制件P的颜色的另一测量站被配置于例如后冷却区8中的9'处，该测量站利用透射法(transillumination)、彩色二极管以及滤色器进行工作。在测量站中执行熔体的至少一个品质参数的测量，例如测量乙醛含量和/或固有粘度和/或选出的污染物的含量和/或颜色(后者对于测量站9'是可选的或附加的)。选出的污染物可以是例如低聚物(oligomers)、苧烯(limonene)等。例如以下述方式执行乙醛含量的测量测量站包括设备组B中的利用惰性气体冲洗同时被熔体透入(penetrated)的空间。将气相色谱仪的探测器定位在流出该空间的废气流路中，该探测器检查废气流的某些组分。除此以外，惰性气体冲洗可以进一步用于减少乙醛含量。另一种可能是安装所谓的化学传感器，如果在该传感器处或在该传感器中发生化学反应，则该传感器显示乙醛的存在。借助于温度检测并且借助于熔体流中的压差、即主熔体流或侧流中的压差实现对熔体的固有粘度的测量，所述熔体流由孔口生成。熔体的颜色测量例如通过透射法以及透射光的颜色测量来执行，其中，透射光被进一步透射以优选地通过从测量站的空间导出的光学波导来进行评估。有益地，因为太高的固有粘度通常导致太高的乙醛含量，所以至少乙醛含量和固有粘度被一起测量和评估。相对于工艺流中获得的测量结果来评估设备组B中生产的并且在注射成型设备部分2中被直接处理的熔体的至少一个品质参数的测量结果，并且将该测量结果与例如优选地在容差范围内的基准值进行比较。如果评估结果为正，即，如果测量结果在预定容差范围外，则得到工艺改变策略和/或预制件和容器合格策略，从而确保当食品填充在塑料容器中时保证塑料容器的所要求的品质标准。工艺改变策略可以意味着例如改变或控制某些工艺流参数以使测量到的品质参数回到容差范围中，例如，如果乙醛含量和/或固有粘度过度增大，则改变或减小挤出机23的塑化速度和/或改变或减小挤出机中的循环时间，和/ 或改变乙醛阻滞剂(acetaldehyde blocker)的定量受控添加和/或清除剂(scavenger)的定量受控添加。而且，工艺改变策略将改变或控制所使用的不同起始成分的混合比，例如， 回收物、固有粘度低的原材料、固有粘度高的原材料和颜色稳定剂等之间的比。另外，工艺改变策略还可以包括对劣质熔体或劣质预制件或劣质塑料容器的早期取出，以及如果超过预定阈值，则向机器操作员发出警示信息，如果借助于这些策略不能成功地克服测量到的和所评估的品质参数的劣化，则可以将上述策略最终进行到设备的自动紧急停止。如前所述，设备A的核心是由两个直接联锁的设备部分1和2以及定位于接口 4 处的测量至少一个熔体品质参数用的测量站9所组成的设备组B。然而，便利地，生产塑料容器用的拉伸吹塑成型机12在13处也与设备组B联锁，并且填充器14以及在适当情况下甚至包装设备部分16也与设备组B联锁。相应的联锁区域以13、15和17标出。可选地或附加地，净化设备部分20和处理设备部分19以及材料供给设备部分18也可以是设备组B 的联锁部件(所述联锁如25、26、27处的虚线所示)。退回已经生产的劣质塑料容器用的退回装置M被设置于吹塑成型设备部分12中或吹塑成型设备部分12的终端，然后所述劣质塑料容器在适当情况下被回收，或者可以用作不挑剔食品或其他填充物的二次品质选择。由于至少设备部分1、2的联锁，熔体中所包含的来自上游工艺流的热被传递到预制件生产设备部分，这有助于减少总热量需求和后勤工作。然而，便利地，产生了多个或所有设备部分联锁的整体联合体，使得外部影响或意外操作或由于缺乏工艺知识的操作不能作用于设备部分之间或在设备部分之间进行，并且使得用户可以操作完整的设备，借助于自动工艺流为用户提供可能已经包装好的高品质和准备好被传输到别处的恒定的高品质的最终产品。
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权利要求
1.一种连续生产预制件(P)用的设备(A)，该设备(A)使用至少聚酯回收物连续生产用于填充食品的塑料容器用的预制件(P)，所述设备(A)包括至少一个熔体生产上游设备部分(1)和至少一个预制件(P)生产注射成型设备部分O)以及设备工艺控制系统(CU)， 所述设备的特征在于，至少所述熔体生产上游设备部分(1)与所述注射成型设备部分O) 联锁以形成设备组(B)，所述设备组用于在所述注射成型设备部分O)中将所生产的熔体直接处理成预制件(P)，并且，为了得到工艺改变策略和/或预制件合格策略，包括评估装置的在线测量站(9)设置于联锁的所述熔体生产上游设备部分(1)和所述注射成型设备部分( 之间的接口(4)处，以用于在所述设备(A)的运行期间测量所述熔体的至少一个品质参数。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述在线测量站(9)包括至少一个用于测量所生产的熔体的乙醛含量和/或固有粘度和/或选出的污染物和/或颜色的组件，优选地包括至少两个用于乙醛含量和固有粘度的组合测量的组件。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述评估装置优选地经由所述设备工艺控制系统(CU)连接到工艺参数控制器和/或乙醛阻滞剂计量装置和/或起始成分混合调节装置和/或预制件报废装置或预制件合格装置。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测量站(9)包括至少一个利用惰性气体进行冲洗并且被熔体透入的空间，并且至少一个气相色谱仪配置于流出所述空间的废气流路中。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，借助于熔体温度检测和熔体孔口测量所述固有粘度。
6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，设置熔体透射装置以用于颜色测量，所述熔体透射装置优选地包括从所述测量站导出到外部的透射光用的光学波导。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述上游设备部分(1)包括位于终端侧的熔体过滤装置(6)，并且所述测量站(9)位于所述熔体过滤装置(6)的下游，优选地位于所述注射成型设备部分的喷射罐和/或热流道分配器0 的区域中。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述注射成型设备部分( 包括具有冷却套筒的预制件后冷却区(8)，并且颜色测量站(9')配置于所述后冷却区(8)的区域中，并且优选地朝向位于冷却套筒中的各预制件(P)的孔口区域取向。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备组(B)还包括与所述注射成型设备部分( 联锁的至少一个容器吹塑成型设备部分(1 以及优选地与所述容器吹塑成型设备部分(12)联锁的至少一个填充设备部分(14)，并且优选地至少一个包装设备部分(16)与所述填充设备部分(14)联锁。
10.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述设备组(B)包括与所述上游设备部分(1)联锁的至少一个净化设备部分00)、处理设备部分(19)和材料供给设备部分。
11.一种连续生产预制件(P)用的方法，其中，在设备(A)中使用至少聚酯回收物连续生产用于填充食品的塑料容器用的预制件(P)，所述设备(A)包括至少一个熔体生产上游设备部分(1)和至少一个预制件生产注射成型设备部分O)，所述方法的特征在于，为了在持续的工艺流中直接处理所生产的熔体以获得所述预制件(P)，所述上游设备部分(1)与所述注射成型设备部分( 联锁，并且为了得到工艺改变策略和/或预制件合格策略，在所述工艺流期间在内部接口(4)处测量和评估所述熔体的至少一个品质参数。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，优选地在惰性气体冲洗流/熔体冲洗流中，利用气相色谱测量借助于所述熔体的乙醛含量，来测量作为至少一种选出的熔体污染物的乙醛。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过温度检测和熔体孔口压差测量所述熔体的固有粘度。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过对所述熔体进行透射来测量颜色。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述工艺流期间的所述测量和所述评估是连续的或间歇的。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在测量结果的评估为正的评估结果之后，优选地，如果测量到的结果在预定容差范围外，则可控地改变挤出机的塑化速度、 和/或循环时间、和/或乙醛阻滞剂的定量受控添加和/或清除剂的定量受控添加。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在测量结果的评估为正的评估结果之后，优选地，如果测量到的结果在预定容差范围外，则优选地在所述评估结果再次为负之前，报废仍然正在生产的所述熔体，或报废利用仍然正在生产的所述熔体生产的预制件(P) 或容器，或将由仍然正在生产的所述熔体生产的预制件(P)或容器标注为劣质，和/或发出至少设备操作警报。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，如果所述评估结果在预定期间内保持为正，则所述设备的紧急停止被自动地触发。
19.根据权利要求11至18中的至少一项所述的方法，其特征在于，在设备(A)中测量和评估所述熔体的至少一个品质参数，在所述设备(A)中，至少容器吹塑成型设备部分 (12)和填充设备部分(14)以及优选地包装设备部分(16)以上述顺序与所述注射成型设备部分( 联锁，和/或至少一个净化设备部分(20)、处理设备部分(19)以及材料供给设备部分(18)与所述上游设备部分(1)联锁。
全文摘要
连续生产预制件用的设备和方法。在使用至少聚酯回收物连续生产用于填充食品的塑料容器用的预制件(P)用的设备(A)中，设备(A)包括至少一个熔体生产上游设备部分(1)和至少一个预制件(P)生产注射成型设备部分(2)以及设备控制系统，至少熔体生产上游设备部分(1)和注射成型设备部分(2)在接口(4)处联锁以形成设备组(B)，并且，为了得到工艺改变策略和/或预制件合格策略，包括评估装置(21)的在线测量站(9)设置于接口(4)处以用于在工艺流中测量熔体的至少一个品质参数。
文档编号B29C49/06GK102452138SQ20111032992
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者乔奇恩·福索沃 申请人:克朗斯股份公司