CN105612044A - 输送液体的方法及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及将预定体积的液体产品输送到热塑性容器中的方法，其中液体产品限定为通过添加第一液体产品和第二液体产品形成的液体最终产品，热塑性容器由位于模具(2)中的加热的预成型件(3)形成，预成型件(3)具有与注射头(6a)相对的开口，其特征在于，在将第二液体产品注射到预成型件(3)中以使容器扩张之前，该方法包括如下步骤：利用第一液体产品至少部分地填充预成型件(3)。本发明还涉及与要求保护的方法相关的设备。

Description

输送液体的方法及相关设备
技术领域
本发明涉及用聚合物材料制造容器的领域，尤其涉及用聚酯制造容器的领域。更具体地，本发明涉及制造聚酯瓶的领域，优选地是包含液体的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶。
本发明还涉及与要求保护的输送方法有关的设备。
背景技术
通过吹塑模制来制造容器是众所周知的，其中，通常被称为“预成型件”的、大体呈管状的塑性型坯布置在模具的腔体中，并且通过将加压流体注射至所述预成型件中而使该塑性型坯扩张成空腔的形状。该方法非常适用于快速地制造具有一致的高质量的容器。
该过程的常用变型是拉伸吹塑模制，其中，伸展杆***预成型件内并抵靠预成型件的内表面推动，从而使预成型件沿其纵轴线变形。这在以下方面尤其有益，即，其使得操作人员能够更大程度地对预成型件的纵向变形进行控制，从而使得与仅通过简单的扩张相比能够生产扩张更大范围的容器形状和容器尺寸。
典型的吹塑模制设备包括模具，在模具中设置具有待制造容器的形状的模腔。预成型件设置为大体呈管状的形式，其总体类似于试管，且至少部分地布置在模具内，通常通过布置在模具上表面的孔而***模腔中。
在传统工艺中，在将预成型件***到用于拉伸吹塑模制的模具中之前，预成型件被加热(使用辐射加热装置)以便于预成型件在形成容器期间变形。热的预成型件随后被取出并运输到吹塑模制机器的模具中。位于模具中的预成型件的温度应当大于玻璃转变温度(大约100℃)从而使预成型件能够通过拉伸吹塑模制形成。
多年来，市场上常见的PET瓶是使用压缩空气由PET预成型件通过吹塑模制或者拉伸吹塑模制而制造的。但是近年来已知通过将不可压缩流体注射到预成型件腔体中引起预成型件扩张而实现扩张。这种新工艺称作使用液体注射吹塑模制技术的容器的“同时形成和填充工艺”。这样为模塑工艺提供了更大程度的控制，并且当注射液体就是待封装于容器中的产品时，这种工艺允许将形成步骤与填充步骤结合从而在处理效率方面实现可观的提高。
在形成和填充过程中使用不可压缩流体导致需要重新考虑某些工艺，尤其是涉及制备待拉伸吹塑模制的预成型件的工艺。
确实，在预成型件的加热过程以及在模具中定位的过程期间，预成型件是空的并且预成型件的腔体充满了空气。所述空气的存在在后续不可压缩流体拉伸吹塑过程中产生了困难。
所述困难例如出现在液体注射步骤期间。
确实，在导致容器的形成和填充的液体注射步骤期间，限制在预成型件腔体中的空气将起到弹簧的作用，即，当液体注射到预成型件中时这些空气可被压缩。空气随后将干扰模具内侧的预成型件的扩张并且可导致容器在形成时破损。
因此发明的目的是提供将预定体积液体产品输送到热塑性容器中的方法，该方法解决现有技术中的如上所述的缺点。
发明内容
在该方面，本发明提供了将预定体积的液体产品输送到热塑性容器中的方法，其中液体产品限定为通过添加第一液体产品和第二液体产品形成的液体最终产品，热塑性容器由位于模具中的加热的预成型件形成，预成型件具有与注射头相对的开口，其中，在将第二液体产品注射到预成型件中以使容器扩张之前，该方法包括如下步骤：利用第一液体产品至少部分地填充预成型件。
提出的方法能够避免限制在液体和填充的瓶中的空气的存在。
提出的方法在以下方面也是有益的，即，其允许在液体注射步骤期间更好地控制预成型件的变形并且避免限制在预成型件中的空气的弹簧效应。
在优选的实施方式中，在加热预成型件的步骤之前用第一液体产品填充预成型件。通过示例的方式，在预成型件进入烤箱来加热预成型件之前填充预成型件。因为在预成型件进入用于加热预成型件的烤箱之前进行填充步骤，所以该实施方式允许预成型件的简单填充。
在可能的实施方式中，在加热预成型件的同时填充预成型件。例如，在预成型件位于烤箱中并进行加热时填充预成型件。这使得能够设想集成在烤箱中以用于填充预成型件的简单设备。
根据另一可能的实施方式，在将加热的预成型件从烤箱转移到模具中期间填充预成型件。在这种特定情况下，用第一液体填充预成型件的方式也很简单。
根据另一可能的实施方式，在加热的预成型件布置在模具中时，正好在进行液体注射步骤之前填充预成型件。这允许在最后时间填充预成型件以及当加热预成型件时填充预成型件。
根据又一特征，在形成和填充过程之前引入预成型件中的第一液体是液体最终产品的至少一种组分。这使得能够获得限定为液体最终产品的最终饮料，该最终饮料由两种液体组成：第一液体和第二液体产品(用于扩张预成型件)，进而在饮料开发中产生多种选择，例如调味的饮料或着色的饮料。
更具体地，第一液体与第二液体产品类似。其有益效果在于：由于这种两种液体相同(相同的成分、密度等)，所以这种两种液体容易混合在一起。
根据另一特征，第一液体产品与液体最终产品类似。
根据另一特征，填充在预成型件中的第一液体的温度介于10℃与100℃之间。这在以下方面是有益的，即，可根据液体最终产品的温度选择第一液体产品的温度。更具体地，第一液体的温度可选择为与引入该第一液体的、被加热的预成型件的温度类似。
根据本发明的另一目的，本发明提供了将预定体积的液体产品输送到热塑性容器中的设备，其中液体产品限定为通过将第一液体产品和第二液体产品添加到热塑性容器中形成的液体最终产品，热塑性容器由加热的预成型件形成，该设备包括：
模具，用于包围预成型件以使得能够进入预成型件的口部；
拉伸装置，用于拉伸模具中的预成型件；
注射装置，用于通过预成型件的口部注射第二液体产品以使预成型件在模具中扩张从而获得形成和填充的容器，注射装置包括分配开口，
其中，设备还包括填充装置，在将第二液体产品注射到预成型件中以使容器扩张之前，利用第一液体至少部分地填充预成型件。
参照以下示例进一步描述本发明。将理解，所要求保护的本发明并非旨在通过这种示例以任何方式进行限制。
附图说明
参照以下示例进一步描述本发明。应理解，所要求保护的本发明不旨在以任何方式受这些示例限制。
现在将参照附图通过示例的方式描述本发明的实施方式，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施方式的用于同时吹塑和填充容器的设备的示意图；
图2是根据本发明的第二实施方式的用于同时吹塑和填充容器的设备的示意图。
具体实施方式
如在以下描述中所使用的，词语“包括(comprise)”、“包括有(comprising)”及类似的词语不应解释成排除性或穷举的含义。换言之，这些词语旨在表示包括而非限制。
在本说明书中对现有技术文件的任何引用不应被考虑为承认这种现有技术在本领域众所周知或者形成本领域公知常识的一部分。
图1示意性地表示根据本发明的设备1，在设备1中实现了用于将预定体积的液体产品输送到由预成型件通过同时吹塑和填充过程获得的容器中的方法。
最终容器中的液体(也限定为液体最终产品)例如是水、调味的水、碳酸液体产品等。
液体最终产品是通过添加第一液体产品和第二液体产品形成的。第二液体产品是在形成和填充过程的一个步骤中的液体注射步骤期间待注入到预成型件中的液体产品，并且根据本发明，第一液体产品是在液体注射步骤之前引入到预成型件中的液体产品。
如在申请人的专利EP1529620Bl中公开的，首先通过模制过程制造用于容器的液体注射吹塑模制的预成型件，然后在将该预成型件放置在模具中之前加热该预成型件。
预成型件通常呈现为在其底端闭合而在其相对端部打开的圆柱形管的形状。
预成型件可由热塑性聚合物制成，例如聚乙烯或对苯二酸酯(PET)。
如图1所示，设备1包括：吹塑模具2，限定用于包围预成型件3的腔体4；液体注射回路5；以及注射装置6，用于将液体注射到预成型件3中从而同时形成和填充容器(未示出)。
模具2是例如两部分式的模具，该模具的两个部分或两个侧半部在组装在一起时限定内腔室4。为了便于表示，在图1中仅示出了模具2的半部2a。
当将预成型件3放置于模具2中时，首先，两个侧半部在移动装置(图中未示出)的动作下彼此间隔开以将预成型件3***其之间。
接下来，这两个侧半部朝向彼此向回移动从而沿接合面接触。
根据本发明，在开始吹塑和填充步骤之前将预成型件3***到腔体4中。
一旦预成型件3已位于模具2中，则从模具2的上方仅可见预成型件的打开端部。
腔体的形状与获得的容器的形状对应，并且在吹塑和填充方法的最后，腔体将被形成的容器完全占据。
应注意，根据制造工艺，模具2可以可替代地由多于两个部分构成。
例如，可在模具的底部添加第三部分(底座或底部部分)从而限定内腔体底部的至少一部分。
液体注射回路5(仅示出了其一部分)将液体提供给注射装置6。
注射装置6包括注射头6a，其中注射头6a与模具2和预成型件3密封接触(出于液体密封目的)并且通过注射嘴7将液体注射到预成型件3中。
设备1还包括拉伸装置8，拉伸装置8用于当预成型件在液体注射步骤之前或与液体注射步骤不同的时间处被包围在模具2中时拉伸预成型件3。
拉伸装置8包括与注射嘴7滑动连接的拉伸杆9。图1中，拉伸杆9在使用之前处于收缩位置。
根据本发明，在将第二液体产品注射到预成型件中之前，预成型件至少部分地填充有第一液体。
因此，设备还包括预成型件的填充装置10从而使用第一液体至少部分地填充预成型件。
预成型件的填充装置10包括填充器11和相关的液体填充回路(未示出)。
填充器11是在装瓶技术中使用的填充器并且对于本领域技术人员众所周知。将不具体描述或示出该填充器11。仅提供示意性示图。
在本实施方式中，在将预成型件3放置到模具中之前用第一液体填充预成型件3。
优选地，在加热预成型件之前填充预成型件。
在典型的吹塑模制工艺中，首先通常通过使用烤箱、辐射加热器或任何等同设备加热预成型件。预成型件所被加热到的温度是大于材料玻璃转变点的温度。这使得预成型件柔软且易弯曲，并从而能够流入模具的凹口中。因此，根据所使用的材料性质，吹塑模制工艺的工作温度介于75℃至135℃的范围。
在图1中，加热装置13使用沿着预成型件3的长度方向放置的红外灯14。
提出的实施方式允许将预成型件与第一液体同时加热从而使整体的温度均匀。
因此，该工艺呈现以下步骤：
步骤A：用第一液体填充预成型件3；
步骤B：加热填充有第一液体的预成型件3从而使聚合物接近其玻璃态温度；
步骤C：将填充有第一液体的预成型件3传输到模具2的腔体4中；以及
步骤D：进行液体注射步骤并且使用第二液体产品吹塑模制预成型件3。
因此，在步骤D期间，作为注射流体使用的第二液体产品与起初就在预成型件中的第一液体混合。
为了将第二液体产品与第一液体有效地混合，第一液体优选地与第二液体产品类似。在这种情况下，混合是完全的。例如，第二液体产品与第一液体都是水。
根据另一个特征，第一液体至少为液体最终产品的组分。例如，第一液体可以是调味浓缩剂，第二液体产品是水，以及产生的液体成品是调味的水。
除了先前的特性，第一液体具有抗氧化性质从而有助于避免液体最终产品的氧化。
此外，根据实施的过程，选择第一液体的温度是值得关注的以避免通过例如冷却预成型件而干扰过程，因此第一液体应被保持在聚合物材料的玻璃化温度附近的温度。
因此，填充到预成型件中的第一液体的温度可选为具有10℃与100℃之间的温度。
至于用第一液体填充预成型件的时间，可根据填充的容器的生产线而考虑一些可选方案。
根据本发明的另一实施方式(未示出)，在加热预成型件时填充预成型件。因此，步骤A和步骤B(先前限定的)同时进行。这允许节约该过程的时间，尤其是在第一液体处于与预成型件材料的玻璃化温度相似的温度的情况下。
根据本发明的又一实施方式(未示出)，在将加热的预成型件传输到模具中期间填充预成型件：在步骤A之前进行步骤B，并且步骤A与步骤C同时进行。
根据本发明又一实施方式(未示出)，正好在进行液体注射步骤之前填充预成型件。
未示出并且不具体描述在液体注射吹塑模制过程期间为了同时形成和填充容器而使用的泵、阀设备以及控制装置，而仅将其作为本领域技术人员的公知常识。
一旦形成了容器，则通过使两个模具侧半部彼此远离地移动来打开模具从而将容器从模具中释放。
在打开模具之前，通过加盖头(未示出)为容器加盖。加盖头可直接集成在注射吹塑模制设备中。
可替代地，可在将容器从模具释放出来之后为容器加盖。
图2示意性地示出了根据本发明的第二实施方式的设备1，在设备1中实施了用于将预定体积的液体最终产品输送到由预成型件通过同时吹塑和填充过程得到的容器中的方法，在该过程中当预成型件布置在模具中时用第一液体填充预成型件。
除了当加热的预成型件3被布置在模具2中时正好在进行液体注射步骤之前填充预成型件之外，图2的设备与图1的设备类似并具有相同附图标记和相同操作过程。
图2示出了预成型件3位于模具2中，同时预成型件的颈部3b位于模具2的上表面上。
在该第二实施方式中，预成型件的填充装置10被集成到包括注射装置6的设备中。
预成型件的填充装置10包括填充器11和液体填充回路12，以将存储在填充器11中的第一液体运至预成型件3。
液体填充回路12位于注射嘴7附近或可被集成到注射嘴7中。
将液体填充回路12集成到注射嘴7中导致设备尺寸减小。
在该实施方式中，预成型件3按照常规加热并将其放置于模具2(类似于第一实施方式的模具)中。根据本发明，随后在液体注射步骤之前用第一液体填充预成型件3，在液体注射步骤中，第二液体被注射到预成型件中以在模具腔体4中扩张预成型件进而形成最终容器。
如第一实施方式的框架中所述，可根据工作过程加热第一液体(介于10℃与100℃之间)。
该第一液体与图1的实施方式的框架中所呈现出的第一液体具有相同的特性。
虽然通过示例的方式描述了本发明，应理解，在不背离由权利要求所限定的本发明的范围的前提下可作出各种变化和修改。另外，当存在特定特征的已知等同物时，则本发明也涵盖这种等同物，如同在本说明书中明确所指的那样。

Claims (10)

1.将预定体积的液体产品输送到热塑性容器中的方法，其中，所述液体产品限定为通过将第一液体产品和第二液体产品添加至热塑性容器中而形成的液体最终产品，所述热塑性容器由位于模具(2)中的加热的预成型件(3)形成，所述预成型件(3)具有与注射头(6a)相对的开口，其特征在于，在将所述第二液体产品注射到所述预成型件(3)中以使所述容器扩张之前，所述方法包括如下步骤：
利用所述第一液体产品至少部分地填充所述预成型件(3)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在加热所述预成型件的步骤之前用所述第一液体产品填充所述预成型件(3)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在加热所述预成型件(3)时用所述第一液体产品填充所述预成型件(3)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加热的预成型件在所述模具(2)中传输期间，用所述第一液体产品填充所述预成型件(3)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加热的预成型件布置在所述模具(2)中时，正好在进行液体注射步骤之前，用所述第一液体产品填充所述预成型件(3)。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一液体产品为所述液体最终产品的至少一种组分。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一液体产品与所述第二液体产品类似。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一液体产品与所述液体最终产品类似。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的方法，其特征在于，填充在所述预成型件中的所述第一液体产品的温度介于10℃与100℃之间。
10.将预定体积的液体产品输送到热塑性容器中的设备，其中，所述液体产品限定为通过将第一液体产品和第二液体产品添加至热塑性容器而形成的液体最终产品，所述热塑性容器由加热的预成型件(3)形成，所述设备包括：
模具(2)，用于包围所述预成型件(3)以留出通向所述预成型件(3)的口部(3a)的入口；
拉伸装置(8)，用于拉伸所述模具(2)中的所述预成型件(3)；
注射装置(6)，用于通过所述预成型件(3)的所述口部(3a)注射所述第二液体产品，以使所述预成型件在所述模具(2)中扩张从而获得经吹塑和填充的容器，所述注射装置(6)包括分配开口，
其特征在于，所述设备还包括：
预成型件的填充装置(10)，用于在将所述第二液体产品注射到所述预成型件中以使所述容器扩张之前，用所述第一液体产品至少部分地填充所述预成型件(3)。
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