DE102015111001A1

DE102015111001A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffbehältnissen mit Reinigung von Vorformlingen

Info

Publication number: DE102015111001A1
Application number: DE102015111001.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Dufner; Roland Laumer
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffbehältnissen (30) mit den Schritten: – Zur-Verfügung-Stellung von Kunststoffvorformlingen (10) – Vorbehandlung der Kunststoffvorformlinge (10) – Erwärmen der Kunststoffvorformlinge (10) mittels einer Erwärmungseinrichtung (2) – Umformen der erwärmten Kunststoffvorformlinge (10) zu den Kunststoffbehältnissen (30) dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffvorformlinge (10) in einem Schritt der Vorbehandlung mit wenigstens einem ersten Medium zu deren Reinigung und/oder deren Spülung beaufschlagt werden und bevorzugt nach der Beaufschlagung getrocknet werden, wobei eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge durch die Vorbehandlung bereits vor deren Erwärmung mit der Erwärmungseinrichtung (2) größer ist als 40°C.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffbehältnissen. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Dabei werden üblicherweise so genannte Kunststoffvorformlinge zur Verfügung gestellt, diese in einem Ofen erwärmt und anschließend in diesem erwärmten Zustand mit einer Blasmaschine, beispielsweise einer Streckblasmaschine zu den Kunststoffbehältnissen expandiert. In jüngerer Zeit sind auch Umformungseinrichtungen bekannt geworden, welche die Kunststoffvorformlinge innerhalb eines Reinraums umformen. So sind beispielsweise Trockenaseptikanlagen bekannt und auch allgemein Abfülleinlagen mit trockener Entkeimung des Packstoffes aus Kunststoff. Diese Vorgehensweise ist im Allgemeinen zufriedenstellend. Sofern jedoch die Hersteller von Kunststoffvorformlingen keine hinreichende Qualität hinsichtlich Sauberkeit der Kunststoffvorformlinge gewährleisten können, kann der Entkeimungserfolg ebenfalls nicht sichergestellt werden. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, unabhängig von einer eventuellen Reinheit bzw. Sauberkeit der zur Verfügung gestellten Kunststoffvorformlinge eine sichere und zuverlässige Entkeimung zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen von Kunststoffbehältnissen werden zunächst Kunststoffvorformlinge zur Verfügung gestellt. Bevorzugt werden diese Kunststoffvorformlinge vorbehandelt. Diese Kunststoffvorformlinge werden mittels einer Erwärmungseinrichtung erwärmt und die so erwärmten Kunststoffvorformlinge werden zu den Kunststoffbehältnissen umgeformt und insbesondere expandiert.
Erfindungsgemäß werden die Kunststoffvorformlinge in wenigstens einem Schritt der Vorbehandlung und bevorzugt vor dem Erwärmen (genauer dem Erwärmen mittels der oben erwähnten Erwärmungseinrichtung) mit wenigstens einem ersten Medium, bevorzugt einem ersten fließfähigen Medium und besonders bevorzugt einer ersten Flüssigkeit zu deren Reinigung und/oder deren Spülung beaufschlagt und bevorzugt nach dieser Beaufschlagung getrocknet, wobei eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge (insbesondere durch die Vorbehandlung) bereits vor deren Erwärmung mit der Erwärmungseinrichtung größer ist als 40°C.
Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass vor der eigentlichen Erwärmung der Kunststoffvorformlinge diese bereits mittels einer reinigenden und/oder spülenden Flüssigkeit beaufschlagt werden und bereits durch diesen Vorgang bereits so weit erwärmt werden, dass sie zur eigentlichen Erwärmungseinrichtung, beispielsweise einem Ofen im erwärmten Zustand, zugeführt werden. Durch diesen vorgewärmten Zustand kann die Erwärmung innerhalb des Ofens geringer gehalten werden und auf diese Weise können auch die entsprechenden Öfen kürzer gestaltet werden.
Bevorzugt ist das erste Medium flüssig. Bevorzugt wird das erste Medium temperiert und insbesondere erwärmt (es wäre jedoch auch bei entsprechenden Umgebungsbedingungen eine Kühlung des Mediums denkbar). Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren erfolgt die Trocknung der Kunststoffvorformlinge über eine Beaufschlagung derselben mit einem zweiten Medium und insbesondere einem zweiten fließfähigen Medium. Besonders bevorzugt ist das zweite Medium gasförmig. Besonders bevorzugt wird auch das zweite Medium temperiert und insbesondere erwärmt.
Diese Temperatur von wenigstens 40°C kann dabei durch eine Reinigung, eine Spülung und/oder eine Trocknung des Kunststoffvorformlings erreicht werden. Auch ist es denkbar, dass sich diese Verfahrensschritte derart ergänzen, dass nach der Trocknung die Kunststoffvorformlinge eine Temperatur von wenigstens 40° aufweisen.
Mit anderen Worten wird eine hier kostengünstige Reinigung der Kunststoffvorformlinge insbesondere unmittelbar vor der Konditionierung bzw. Erwärmung durch die Erwärmungseinrichtung vorgeschlagen. Bei der Erwärmungseinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Infrarotofen ggfs. auch einen Mikrowellenofen, und besonders bevorzugt um einen Ofen, bei dem die Kunststoffvorformlinge mittels einer Transporteinrichtung wie beispielsweise einer Transportkette an stationären Heizelementen vorbeitransportiert und so erwärmt werden. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge über einen vorgegebenen Mindestzeitraum dem Reinigungsvorgang unterworfen, was dazu führt, dass die Kunststoffvorformlinge nach der Reinigung eine sehr einheitliche Temperatur aufweisen. Durch diese einheitliche Temperatur kann auch eine einheitlichere Weiterbehandlung durch die Erwärmungseinrichtung und dem anschließenden Blasformprozess gewährleistet werden. Weiterhin kann durch diese relativ langen Vorgänge (des Reinigens, Spülens und Trocknens) eine einheitliche Temperatur auch bei stark unterschiedlichen Eingangstemperaturen der Kunststoffvorformlinge erreicht werden. Bevorzugt werden die Kunststoffvorformlinge über einen Zeitraum hinweg gereinigt, gespült und getrocknet, der in Summe wenigstens 5 Sekunden beträgt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird während des Reinigens und/oder Spülens ein Innenbereich der Kunststoffvorformlinge und insbesondere eine Innenwandung der Kunststoffvorformlinge gereinigt und/oder gespült.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge innerhalb eines Reinraums zu den Kunststoffbehältnissen umgeformt und insbesondere expandiert. Dies bedeutet, dass die Kunststoffvorformlinge zumindest während dieses Expansionsvorgangs innerhalb eines Reinraums transportiert werden. Dieser Reinraum weist wenigstens eine Wandung auf, welche diesen Reinraum (auch als Sterilraum oder Isolator bezeichnet) gegenüber einer (unsterilen) Umgebung abdichtet. Bevorzugt ist dieser Reinraum wenigstens abschnittsweise kanalartig um einen Transportpfad der Kunststoffvorformlinge ausgebildet.
Bevorzugt werden die Kunststoffbehältnisse nach einer Umformung auch innerhalb eines Reinraums gefüllt und/oder verschlossen. Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden auch Verschlüsse, mit denen die Behältnisse verschlossen werden, sterilisiert.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge sowohl gereinigt als auch gespült. Dabei kann beispielsweise die Reinigung mit einem vorgegebenen Reinigungsmedium insbesondere einem flüssigen Reinigungsmedium erfolgen und die Spülung mit sterilisiertem Wasser und/oder Klarwasser.
Bevorzugt erfolgen die Reinigung und die Spülung der Kunststoffvorformlinge mit unterschiedlichen flüssigen Spülmedien.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren liegt eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge bereits vor der Erwärmung mit der Erwärmungseinrichtung bei über 50°C und bevorzugt bei über 60°C. Vorteilhaft wäre es denkbar die Kunststoffvorformlinge bis nahezu ihrer Kristallisierungstemperatur zu erwärmen. Auf diese Weise kann die anschließende Erwärmung durch die Erwärmungseinrichtung noch effizienter gestaltet werden bzw. die zur Erwärmung nötige Energie noch weiter reduziert werden. Bevorzugt liegt die Temperatur der Kunststoffvorformlinge vor dem Erreichen der Erwärmungseinrichtung unter 90°C, bevorzugt unter 80°C und besonders bevorzugt unter 76°C.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge sterilisiert. Dabei kann eine Sterilisierung der Kunststoffvorformlinge nach deren Reinigung und/oder Spülung stattfinden und/oder vor oder nach der Erwärmung durch die Erwärmungseinrichtung. Bevorzugt werden die Kunststoffvorformlinge nach ihrer Erwärmung mit der Erwärmungseinrichtung und vor dem Umformen durch die Umformungseinrichtung sterilisiert. Dabei ist es möglich, dass die Kunststoffvorformlinge mittels Wasserstoffperoxid (H₂O₂) oder Peressigsäure sterilisiert werden. Es wäre jedoch auch möglich, dass die Kunststoffvorformlinge durch Beaufschlagung mit Ladungsträgern und insbesondere mit Elektronen sterilisiert werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise Strahlfinger in das Innere der Kunststoffvorformlinge eingeführt werden.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge während ihrer Reinigung und/oder Spülung wenigstens zeitweise mittels Beaufschlagungseinrichtungen beaufschlagt, welche unterhalb einer Mündung der Kunststoffvorformlinge angeordnet sind. Besonders bevorzugt werden die Kunststoffvorformlinge nach dem Reinigungsvorgang und bevorzugt vor dem Umformungsvorgang gewendet, insbesondere von einer Position, in der die Mündung unterhalb des Bodens der Kunststoffvorformlinge liegt in eine Position, in der die Mündung oberhalb des Bodens der Kunststoffvorformlinge liegt. Dabei kann dieses Wenden vor oder nach dem Erwärmen der Kunststoffvorformlinge erfolgen.
Mit anderen Worten werden bevorzugt die Kunststoffvorformlinge umgedreht bzw. kopfüber während ihrer Reinigung transportiert. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein Reinigungs- und/oder Spülmedium auch wieder aus dem Innenraum der Kunststoffvorformlinge herausläuft. Bevorzugt werden die Kunststoffvorformlinge während ihrer Spülung und/oder Reinigung und/oder Trocknung transportiert. Bevorzugt werden die Kunststoffvorformlinge während ihrer Spülung und/oder Reinigung und/oder Trocknung entlang eines kreisförmigen Transportpfads transportiert.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird zur Vorbehandlung und/oder Erwärmung der Kunststoffvorformlinge und insbesondere zu einer Erwärmung durch einen Spül-, Reinigungs- oder Trocknungsvorgang Abwärme aus wenigstens einem weiteren Verfahrensschritt verwendet. So kann beispielsweise eine Abwärme aus der Umformungseinrichtung verwendet werden oder auch eine Abwärme aus der Erwärmungseinrichtung wie beispielsweise einem Infrarotofen. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge nach dem Reinigen und/oder Spülen getrocknet. Diese Trocknung kann beispielsweise durch Luft und insbesondere durch Sterilluft erfolgen.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird die Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen der Kunststoffvorformlinge in Abhängigkeit von einer Eingangstemperatur, welche die Kunststoffvorformlinge nach dem Reinigen, Spülen und Trocknen haben, gesteuert. So kann beispielsweise die Leistung von Heizelementen, welche die Kunststoffvorformlinge erwärmen in Abhängigkeit von dieser Eingangstemperatur gesteuert und/oder geregelt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise während einer Betriebsaufnahme dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die Kunststoffvorformlinge nach dem Reinigen, Spülen und Trocknen noch nicht ihre Solltemperatur erreicht haben. Bevorzugt wird daher eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge nach deren Reinigung, Spülung oder Trocknung erfasst.
Bevorzugt werden die Kunststoffvorformlinge zum Zweck dieser Trocknung mit Luft beaufschlagt, wobei diese Beaufschlagung mit Luft bevorzugt in das Innere der Kunststoffvorformlinge erfolgt und besonders bevorzugt in einer Richtung die im wesentlichen parallel ist zu der Längsrichtung der Kunststoffvorformlinge, die jedoch besonders bevorzugt auch seitlich gegenüber einer Längsrichtung bzw. einer Längsachse der Kunststoffvorformlinge versetzt ist. Durch diesen Versatz kann im Inneren der Kunststoffvorformlinge eine Verwirbelung erreicht werden und/oder ein sehr bequemes Wiederherausleiten der Trocknungsluft aus dem Kunststoffvorformling.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Behältnissen gerichtet. Diese Vorrichtung weist eine Erwärmungseinrichtung auf, welche Kunststoffvorformlinge erwärmt sowie eine der Erwärmungseinrichtung in der Transportrichtung der Kunststoffvorformlinge nachgeordnete Umformungseinrichtung, welche die Kunststoffvorformlinge zu Kunststoffbehältnissen umformt und insbesondere expandiert.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung auf, die in der Transportrichtung der Kunststoffvorformlinge vor der Erwärmungseinrichtung angeordnet ist, wobei diese Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung die Kunststoffvorformlinge mit einem flüssigen Medium beaufschlagt und bevorzugt derart gestaltet ist, dass die Kunststoffvorformlinge vor Eintritt in die Erwärmungseinrichtung auf eine Temperatur erwärmt werden, die größer ist als 40°C.
Es wird daher auch vorrichtungsseitig vorgeschlagen, dass ein weiteres Reinigungs- und/oder Spülmodul vorgesehen ist, welches die Kunststoffvorformlinge vor dem Erreichen der Erwärmungseinrichtung, beispielsweise eines Ofens reinigt und/oder spült. Dabei bewirkt auch diese Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung eine Erwärmung der Kunststoffvorformlinge auf wenigstens 40°C. Um dies zu erreichen kann die Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung derart gestaltet sein, dass sie beispielsweise die Kunststoffvorformlinge mit ausreichend warmer Flüssigkeit beaufschlagt, so dass diese auf die besagte Temperatur erwärmt werden. Bevorzugt weist diese Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung eine Reinigungseinrichtung und eine (insbesondere dieser Reinigungseinrichtung in der Transportrichtung der Kunststoffvorformlinge nachgeordnete) Spüleinrichtung auf.
Damit werden die Kunststoffvorformlinge zunächst mit einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt und anschließend mit einer Spülflüssigkeit gespült. Falls sich die Reinigungseinrichtung und/oder die Spüleinrichtung mit den Kunststoffvorformlingen mitbewegen, ist es denkbar und bevorzugt, dass diese Reinigungseinrichtung und die Spüleinrichtung derart gesteuert werden, dass die jeweiligen Kunststoffvorformlinge zunächst gereinigt und dann gespült werden. Auch in diesem Falle findet die Spülung der einzelnen Kunststoffvorformlinge stromabwärts von deren Reinigung statt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung auch eine Trocknungseinrichtung zum Trocknen der Kunststoffvorformlinge auf. Bevorzugt ist diese Trocknungseinrichtung der Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung in der Transportrichtung der Kunststoffvorformlinge nachgeordnet. Besonders bevorzugt beaufschlagt die Trocknungseinrichtung die Kunststoffvorformlinge zum Trocknen mit erwärmter Luft.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Beaufschlagungseinrichtungen der Reinigungseinrichtung und/oder der Spüleinrichtung wenigstens teilweise unterhalb der Kunststoffvorformlinge angeordnet. Dabei sind diese Reinigungs- und/oder Spüleinheiten bevorzugt derart angeordnet, dass ein Reinigungs- und/oder Spülmedium in dem Innenraum der Kunststoffvorformlinge gelangt um insbesondere eine Innenreinigung der Kunststoffvorformlinge vornehmen zu können.
Diese Beaufschlagungseinrichtung können dabei Düsen aufweisen, welche eine Reinigungsflüssigkeit, eine Spülflüssigkeit oder Luft zum Trocknen auf die Innenoberflächen der Kunststoffvorformlinge richten.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bewegen sich die Beaufschlagungseinrichtungen mit den zu reinigenden und/oder zu spülenden Kunststoffvorformlingen mit. So könnte beispielsweise ein beweglicher Träger vorgesehen sein, an dem wiederrum Halteelemente für die Kunststoffvorformlinge vorgesehen bzw. angeordnet sind. Neben diesen Halteelementen können auch die besagten Spüleinheiten an den Träger angeordnet sein. Vorteilhaft handelt es sich bei dem beweglichen Träger um einen drehbaren Träger. Bevorzugt sind an diesem Träger Halteeinrichtungen wie beispielsweise Greifklammern zum Halten der Kunststoffvorformlinge angeordnet. Es wäre jedoch auch denkbar, dass diese besagten Beaufschlagungseinrichtungen stationär angeordnet sind und die Kunststoffvorformlinge an diesen vorbeibewegt werden. Dabei kann dieser Transport kontinuierlich oder getaktet erfolgen.
Vorteilhaft werden die Kunststoffvorformlinge durch die Spül- bzw. Reinigungseinrichtung vereinzelt transportiert. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Wendeeinrichtung auf, welche die Kunststoffvorformlinge wendet und insbesondere bezüglich einer zu der Längsrichtung der Kunststoffvorformlinge senkrecht stehenden Richtung wendet. Dabei ist es möglich, dass die Kunststoffvorformlinge von einer Position, bei der deren Mündung nach unten ragt in eine Position, bei der die Mündung nach oben ragt, gewendet werden, d.h. bevorzugt um einen Winkel von 180°.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine der Reinigung- und/oder Spüleinrichtung nachgeordnete Sterilisationseinrichtung zum Sterilisieren der Kunststoffvorformlinge auf. Besonders bevorzugt ist diese Sterilisationseinrichtung auch nach der Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen der Kunststoffvorformlinge angeordnet.
Vorteilhaft handelt es sich bei der Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen der Kunststoffvorformlinge um eine Infraroterwärmungseinrichtung und/oder eine Mikrowellenerwärmungseinrichtung.
Vorteilhaft weist die Vorrichtung einen Reinraum auf, innerhalb dessen die Kunststoffvorformlinge zu den Kunststoffbehältnissen umgeformt werden. Dieser Reinraum kann dabei Ring- oder torusförmig einen Transportpfad der Kunststoffvorformlinge umgeben. Vorteilhaft beginnt ein entsprechender Reinraum erst nach der Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen der Kunststoffvorformlinge. Es wäre jedoch auch möglich, dass bereits der Erwärmungsvorgang der Kunststoffvorformlinge innerhalb eines Sterilraums durchgeführt wird.
Vorteilhaft wird jedoch in dem besagten Reinraum zumindest eine Expansion der Kunststoffvorformlinge zu den Kunststoffbehältnissen durchgeführt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung auch eine Fülleinrichtung zum Befüllen der Kunststoffvorformlinge, beispielsweise mit einem Getränk auf. Vorteilhaft ist dabei auch diese Fülleinrichtung innerhalb eines Reinraums angeordnet. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Verschließeinrichtung auf, welche die befüllten Behältnisse mit einem Verschluss, beispielsweise einem Schraubverschluss verschließt. Bevorzugt ist auch diese Verschließeinrichtung innerhalb des oben genannten Reinraums angeordnet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Sterilisationseinrichtung zum Sterilisieren von Verschlüssen und insbesondere von denjenigen Verschlüssen, welche auf den Behältnissen angebracht werden, auf.
Vorteilhaft ist wenigstens eine Beaufschlagungseinrichtung, welche den Innenraum der Kunststoffvorformlinge mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium (letzterem zum Trocknen) beaufschlagt derart ausgerichtet, dass das flüssige Medium parallel zu einer Längsrichtung der Kunststoffvorformlinge in diese gelangt. Vorteilhaft ist jedoch diese Beaufschlagungseinrichtung auch versetzt gegenüber einer Längsachse der Kunststoffvorformlinge angeordnet.
Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung auch eine Reinigungseinrichtung auf, welche die Innenräume der Kunststoffvorformlinge mit einem flüssigen Medium beaufschlagt und diese Beaufschlagungseinrichtung ist gegenüber einer Längsrichtung der Kunststoffvorformlinge zentriert d.h. die Beaufschlagungsrichtung der Flüssigkeit verläuft auch entlang einer Symmetrieachse der Kunststoffvorformlinge.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung und insbesondere eine Zuführschiene auf, welche die Kunststoffvorformlinge der Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung zuführt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens eine Wärmetauschereinrichtung auf, um Abwärme aus wenigstens einer Behandlungseinrichtung der Reinigungseinrichtung und/oder der Spüleinrichtung und/oder der Trocknungseinrichtung zuzuführen. Bei dieser Wärmetauschereinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Luft/Luft-Wärmetauscher oder um einen Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher handeln. So kann beispielsweise warme Abluft aus der Erwärmungseinrichtung verwendet werden, um das flüssige Reinigungs- und/oder das flüssige Spülmedium und/oder das gasförmige Trocknungsmedium zu erwärmen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, welche die Erwärmungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Temperatur der Kunststoffvorformlinge und insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur der Kunststoffvorformlinge, welche diese nach deren Reinigung, Spülung und/oder Trocknung haben, steuert. Insbesondere kann hierbei eine Heizleistung gesteuert werden. Bevorzugt wird mittels einer Temperaturmesseinrichtung eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge gemessen.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen: Darin zeigen:
1 Ein Ablaufdiagram für ein erfindungsgemäßes Verfahren;
2 Eine Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 Eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Reinigung und/oder Spülung eines Kunststoffvorformlings;
4 Eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Trocknung eines Kunststoffvorformlings;
5 Eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Trocknung eines Kunststoffvorformlings.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Darin wird zunächst ein Kunststoffvorformling bzw. Preform zugeführt. Anschließend findet eine Vorbehandlung dieses Kunststoffvorformlings statt, bei der der Kunststoffvorformling gereinigt (Reinigungseinrichtung 12), anschließend gespült (Spüleinrichtung 14) und anschließend getrocknet (Trocknungseinrichtung 15) wird. Im Rahmen dieses Vorgangs erhöht sich bewusst die Temperatur des Kunststoffvorformlings auf wie oben erwähnt mehr als 40°C. Anschließend wird der Kunststoffvorformling der Erwärmungseinrichtung zugeführt und diese erwärmt den Kunststoffvorformling (weiter). Dabei wäre es möglich, dass die Erwärmungseinrichtung 2 auch ein Temperaturprofil auf den Kunststoffvorformling aufbringt sodass auch in Umgangsrichtung des Kunststoffvorformlings unterschiedliche Bereiche unterschiedlich erwärmt werden können.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Kunststoffvorformlinge sterilisiert. Dieser Schritt findet bereits in einem Reinraum 20 statt. Damit gelangt bevorzugt der Kunststoffvorformling nach dem Erwärmen mit der Erwärmungseinrichtung in den Reinraum 20.
Nach ihrer Sterilisation werden die Kunststoffvorformlinge zu den Behältnissen expandiert bzw. findet die Umformung der Kunststoffvorformlinge statt. Dabei kann wie oben erwähnt beispielsweise eine Streckblasmaschine eingesetzt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Behältnisse gefüllt was ebenfalls innerhalb des Reinraums 20 erfolgt.
Schließlich werden die Behälter verschlossen, wobei zu diesem Zweck ebenfalls Verschlüsse dem Reinraum zugeführt werden und diese Verschlüsse mittels einer weiteren Sterilisationseinrichtung 34 sterilisiert werden.
Schließlich werden die befüllten und verschlossenen Behälter abgeführt und insbesondere wieder aus dem Reinraum 20 herausgeführt.
Weiterhin ist in der in 1 gezeigten Darstellung auch eine Wärmerückgewinnung vorgesehen. So können beispielsweise Wärmetauscheinheiten 40 vorgesehen sein, welche mit Abluft bzw. mit Abwärme von der Erwärmungseinrichtung 2 oder nach folgenden Prozessen wie beispielsweise der Umformungseinrichtung 4 beaufschlagt werden, und die entsprechende Wärme an den vorbehandelten Kunststoffvorformling (zumindest mittelbar) abgeben. So können beispielsweise mittels einer Abwärme aus der Umformungseinrichtung oder der Erwärmungseinrichtung die Spül- und Reinigungsmedien erwärmt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese weist zunächst die hier beschriebene Reinigungseinrichtung 12 auf. Die Bezugszeichen I, II und III kennzeichnen dabei drei Verfahrensschritte, welche für die Vorbehandlung der Kunststoffvorformlinge dienen. Dabei können in einem ersten Schritt die Kunststoffvorformlinge gereinigt werden, wobei hierzu beispielsweise Warmwasser mit Peressigsäure als Reinigungsmedium zum Einsatz kommen kann. In dem Schritt II werden die Kunststoffvorformlinge gespült wobei hierzu beispielsweise ein Sterilwasser als Spülmedium eingesetzt werden kann. In Schritt III erfolgt eine Trocknung der Kunststoffvorformlinge 10.
Während dieser Vorgänge werden Kunststoffvorformlinge 10, wie in 2 gezeigt, entlang eines kreisförmigen Pfades transportiert. Dabei ist es möglich, dass die jeweiligen Reinigungselemente, Spülelemente und Trocknungselemente stationär angeordnet sind und die Kunststoffvorformlinge an diesen vorbeigeführt werden. Es wäre jedoch auch möglich, dass sich die jeweiligen Elemente mit den Kunststoffvorformlingen mitbewegen.
Auch können bevorzugt die jeweiligen Prozesswinkel für diese Reinigung-, Spül- und Trocknungsvorgänge geändert werden.
Allgemein werden bevorzugt die Kunststoffvorformlinge von einer (nicht gezeigten) Schütte aussortiert und der Reinigungseinheit 12, 14 zugeführt. Bevorzugt werden wie oben erwähnt die Kunststoffvorformlinge mit der Mündung nach unten vorbehandelt. Die in 2 gezeigte Ausführungsform zeigt dabei hier einen Rotationsrinser bzw. eine Rotationsbehandlung mit den oben erwähnten Schritten Reinigen, Spülen und Trocknen des Kunststoffvorformlings. Das Bezugszeichen 17 kennzeichnet eine wärmeisolierende Wandung der Reinigungseinrichtung 12, 14. Auch nachfolgende Einrichtungen wie die Erwärmungseinrichtung und die Umformungseinrichtung können entsprechende thermisch isolierende Wände aufweisen.
Nach diesem Vorgang werden die Kunststoffvorformlinge hier bevorzugt unmittelbar der Erwärmungseinrichtung 2 zugeführt. In dieser Erwärmungseinrichtung 2, hier ein Infrarotofen, wird ein Temperaturprofil auf die Kunststoffvorformlinge aufgebracht und/oder die Kunststoffvorformlinge werden weitere erwärmt. Anschließend werden die Kunststoffvorformlinge mittels einer Sterilisationseinrichtung 16 sterilisiert. Auch diese Sterilisationseinrichtung weist hier einen drehbaren Träger auf sodass die Kunststoffvorformlinge entlang eines kreisförmigen Pfades transportiert werden.
Anschließend werden die Kunststoffvorformlinge 10 der Umformungseinrichtung 4 zugeführt. Diese Umformungseinrichtung 4 weist dabei einen drehbaren Träger 42 auf, an dem eine Vielzahl von Umformungsstationen 44 angeordnet ist. Diese Umformungsstationen weisen dabei, wie im Stand der Technik bekannt, jeweils Blasformen auf, in deren Inneren die Kunststoffvorformlinge expandiert werden. Die so umgeformten Behältnisse 30, bei denen es sich insbesondere um Flaschen handelt, werden aus der Umformungseinrichtung 4 abgeführt und einer Fülleinrichtung 32 zugeführt. Diese Fülleinrichtung 2 befüllt die Behältnisse mit einer Flüssigkeit und insbesondere einem Getränk. Das Bezugszeichen 35 bezieht sich auf einen Verschließer, der Verschlüsse 11 auf den Kunststoffvorformlingen anbringt. Zu diesem Zweck ist eine weitere Sterilisationseinheit 34 zum Sterilisieren der Verschlüsse vorgesehen.
Die so mit Flüssigkeit befüllten und verschlossenen Behältnisse werden schließlich wieder über eine Abführeinrichtung 36 bzw. einem Behälterauslauf aus der Vorrichtung 1 abgeführt. Das Bezugszeichen 20 bezieht sich auf einen Reinraum, in dem die Behältnisse umgeformt, befüllt und verschlossen werden.
3 veranschaulicht den Reinigungsvorgang (Vergleiche I in 2). Bevorzugt ist hierbei eine Düse 52 vorgesehen, die zentrisch zu der Mittelachse M des Kunststoffvorformlings angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Boden 10b des Kunststoffvorformlings 10 zur Umlenkung des Fluids benetzt werden (Strahl S1). Die Innenseite 10c des Kunststoffvorformlings 10 kann dabei vollständig benetzt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung wäre es auch möglich, dass bei dem Reinigungsschritt I ein besserer Reinigungseffekt über die Innenoberfläche erreicht wird, wenn eine Sprühdüse mit einer Einsatznadel zum Einsatz kommt, um den Sprühkegel verstellen zu können. Ein Reinigungseffekt kann auch durch eine pulsierte Reinigung bzw. ein pulsiertes Beaufschlagen mit dem Reinigungsmedium erfolgen. Das Bezugszeichen 10a kennzeichnet einen Mündungsbereich des Kunststoffvorformlings 10.
4 veranschaulicht beispielhaft eine Trocknung des Kunststoffvorformlings. In diesem Fall ist eine Trocknungsdüse vorgesehen, welche hier außerzentrisch angeordnet ist bzw. mit einem Abstand e zur Längsachse L des Kunststoffvorformlings 10. Auch hier kann im Inneren des Kunststoffvorformlings eine Umlenkung des Trocknungsgases z.B. von Trocknungsluft erreicht werden. Damit wird für die Trocknung der Innenseite des Kunststoffvorformlings die Trocknungsdüse in Form einer Gasdüse vorzugsweise außermittig mit einem vorgegebenen Abstand e angeordnet.
In der Regel ist ein Durchmesser der Trocknungsdüse größer als ein Durchmesser einer Reinigungs- bzw. Spüldüse. Neben der Innenreinigung ist es zweckmäßig, auch die Außenkontur des Kunststoffvorformlings zu reinigen. Dabei können vorzugsweise zusätzlich ein oder mehrere Düsen für die einzelnen Verfahrensschritte I bis III (Reinigen, Spülen und Trocknen) vorgesehen sein. Im Falle der Trocknungsdüse kann jedoch, wie in 5 gezeigt, auch eine Umlenkung 64 an der Düse 62 selbst erfolgen und so durch diese Umlenkung den Trocknungseffekt an dem Gewinde zu verstärken. In 5 ist eine solche Umlenkung auch mit einer schräg angestellten Düse gezeigt. Diese beiden Maßnahmen, d.h. das Umlenken und das schräge Anstellen können gemeinsam oder getrennt vorgenommen werden.
Insgesamt ist es weiterhin möglich, dass die einzelnen Verfahrensschritte, d.h. der Reinigungserfolg, der Spülerfolg und Trocknungserfolg mit Sensoreinrichtungen überwacht werden. So kann beispielsweise die Temperatur der Kunststoffvorformlinge nach diesen Vorgängen getestet werden, es können jedoch auch im Hinblick auf das einzusetzende Medium dessen physikalische oder chemische Eigenschaften überprüft werden wie etwa eine Konzentration, ein Reinigungsmedium oder ein Durchfluss. Auch hinsichtlich der Spülung können Sensoreinrichtungen vorgesehen sein, welche beispielsweise einen Durchfluss überwachen. Auch hinsichtlich der Trocknung können derartige Sensoreinrichtungen vorhanden sein, die etwa eine Temperatur oder einen Durchfluss des Trocknungsmediums erfassen. Daneben kann beispielsweise auch erfasst werden, ob sich auf den Kunststoffvorformling nach wie vor Tröpfchen bilden. Hierzu kann beispielsweise ein Kamerasystem eingesetzt werden. Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Temperaturmesseinrichtung auf, welche eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge – besonders bevorzugt berührungslos – erfasst.
Bei sehr dickwandigen Kunststoffvorformlingen kann die Durchwärmzeit viel größer werden als die Prozesszeit der Schritte I, II; III. In diesen Fällen wäre es möglich, die Kunststoffvorformlinge als Schüttgut in einem Warmwasserbad oder mittels temperierter Luft bereits zu erwärmen. In diesem Falle könnten bereits vor der Reinigung eine Vorerwärmung der Kunststoffvorformlinge vorgenommen werden.
Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Erwärmungseinrichtung
4: Umformungseinrichtung
10: Kunststoffvorformlinge
10a: Gewinde
10b: Boden des Kunststoffvorformlings
10c: Innenwand
11: Verschluss
12: Reinigungseinrichtung
14: Spüleinrichtung
15: Trocknungseinrichtung
16: Sterilisationseinrichtung
20: Reinraum
30: Behältnisse, Flaschen
32: Fülleinrichtung
34: weitere Sterilisationseinrichtung
35: Verschliesser
36: Abführeinrichtung
40: Wärmetauschereinheit
42: Träger
44: Umformungsstationen
52: Düse
62: Düse
64: Umlenkung
I: Reinigung
II: Spülung
III: Trocknung
M: Mittelachse
e: Abstand
S1: Strahl

Claims

Verfahren zum Herstellen von Kunststoffbehältnissen (30) mit den Schritten: – Zur-Verfügung-Stellung von Kunststoffvorformlingen (10) – Vorbehandlung der Kunststoffvorformlinge (10) – Erwärmen der Kunststoffvorformlinge (10) mittels einer Erwärmungseinrichtung (2) – Umformen der erwärmten Kunststoffvorformlinge (10) zu den Kunststoffbehältnissen (30) dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffvorformlinge (10) in einem Schritt der Vorbehandlung mit wenigstens einem ersten Medium zu deren Reinigung und/oder deren Spülung beaufschlagt werden und bevorzugt nach der Beaufschlagung getrocknet werden, wobei eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge durch die Vorbehandlung bereits vor deren Erwärmung mit der Erwärmungseinrichtung (2) größer ist als 40°C.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffvorformlinge (10) sowohl gereinigt als auch gespült werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Medium flüssig ist und/oder temperiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung der Kunststoffvorformlinge über eine Beaufschlagung derselben mit einem zweiten Medium erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Medium bevorzugt gasförmig und temperiert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung und die Spülung der Kunststoffvorformlinge (10) mit unterschiedlichen flüssigen Spülmedien erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge (10) bereits vor deren Erwärmung mit der Erwärmungseinrichtung (2) größer ist als 50°C, bevorzugt größer als 60°C.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffvorformlinge (10) nach ihrer Erwärmung und vor dem Umformen sterilisiert werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffvorformlinge (10) während ihrer Reinigung und/oder Spülung wenigstens zeitweise mittels Beaufschlagungseinrichtungen beaufschlagt werden, welche unterhalb einer Mündung der Kunststoffvorformlinge (10) angeordnet sind.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbehandlung der Kunststoffvorformlinge (10) vor der Erwärmung durch die Erwärmungseinrichtung Abwärme aus wenigstens einem weiteren Verfahrensschritt verwendet wird.
Vorrichtung (1) zum Herstellen von Behältnissen mit einer Erwärmungseinrichtung (2), welche Kunststoffvorformlinge (10) erwärmt und mit einer der Erwärmungseinrichtung (2) in einer Transportrichtung der Kunststoffvorformlinge (10) nachgeordneten Umformungseinrichtung (4), welche die Kunststoffvorformlinge (10) zu Kunststoffbehältnissen (20) umformt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung (12, 14) aufweist, die in der Transportrichtung der Kunststoffvorformlinge (10) vor der Erwärmungseinrichtung (2) angeordnet ist, wobei diese Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung (12, 14) die Kunststoffvorformlinge (10) mit einem flüssigen Medium beaufschlagt und derart gestaltet ist, dass die Kunststoffvorformlinge vor Eintritt in die Erwärmungseinrichtung (2) auf eine Temperatur erwärmt werden, die größer ist als 40°C.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung (12, 14) eine Reinigungseinrichtung (12) und eine dieser Reinigungseinrichtung (12) in der Transportrichtung der Kunststoffvorformlinge (10) nachgeordnete Spüleinrichtung (14) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungs- und/oder Spüleinrichtung (12, 14) eine Trocknungseinrichtung (15) zum Trocknen der Kunststoffvorformlinge (10) aufweist.