WO2010034363A1

WO2010034363A1 - Verfahren und vorrichtung zur kombinierten herstellung und abfüllung von behältern aus kunststoff

Info

Publication number: WO2010034363A1
Application number: PCT/EP2009/003467
Authority: WO
Inventors: Thomas Stolte
Original assignee: Khs Ag
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-04-01
Also published as: US20110154785A1; DE102008048812A1; EP2331407A1

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kombinierten Herstellung und Abfüllung von Behältern (1) aus Kunststoff, insbesondere von Kunststoffflaschen (1). Dabei wird zunächst der jeweilige Behälter (1) durch einen thermischen Formprozess hergestellt. Anschließend wird der Behälter (1) zu einer Füllvorrichtung bzw. Füllmaschine (3) überführt und während dieses Transfers abgekühlt. In der Füllvorrichtung (3) wird der Behälter (1) mit einem Produktmedium befüllt. Erfindungsgemäß wird der Behälter (1) während des Transfers durch Aufbringen eines Sprühnebels (8) abgekühlt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kombinierten Herstellung und Abfüllung von Behältern aus Kunststoff

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kombinierten Herstellung und Abfüllung von Behältern aus Kunststoff, insbesondere von Kunststoffflaschen, wonach der jeweilige Behälter durch einen thermischen Formprozess hergestellt wird, anschließend zu einer Füllvorrichtung überführt und während dieses Transfers abgekühlt wird, und wonach der Behälter abschließend in der Füllvorrichtung mit einem Produktmedium befüllt wird.

[0002] Ein solches Verfahren ist im Großen und Ganzen durch die DE 43 26 601 A1 bekannt geworden. Darüber hinaus wird auf den Aufsatz "Von der Blasmaschine direkt in den Füller" der Autoren Dr. Sven Fischer und Dr. Christian Detrois der Firma Krones AG verwiesen (Firmenmagazin 3-2002, Seite 105 ff.). Im Rahmen der letztgenannten Veröffentlichung wird beschrieben, wie mit Hilfe einer Blasmaschine hergestellte PET-Flaschen unmittelbar nach ihrer Produktion durch Kühlmaßnahmen soweit abgekühlt und stabilisiert werden, dass sie sich unmittelbar danach in der Füllvorrichtung mit dem Produktmedium füllen lassen. Hierbei handelt es sich im Beispielfall um ein Cθ2-haltiges Produkt, welches unter

Vorspannung abgefüllt wird, folglich erhöhte Anforderungen an die mechanische Stabilität der zuvor unmittelbar produzierten PET-Flasche stellt.

[0003] Um diese Stabilität zu erreichen, werden im Rahmen der bekannten Vor- gehensweise die Flaschen von außen mit gekühltem Wasser besprüht. Das ist insofern nachteilig, als hieraus ein erhöhter Wasserbedarf resultiert bzw. das ablaufende Wasser aufwendig aufbereitet werden muss, wenn es im Kreislauf geführt werden soll. Daraus resultieren nicht unerhebliche Kosten.

[0004] Ganz unabhängig davon ist es bei der Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff in einer konturierten Blasform aus der Praxis bekannt, den Hohlkörper abzukühlen, in dem ein Kühlmedium ins Innere eingeblasen wird. [0005] Eine andere Möglichkeit der Abkühlung beschreibt die DE 10 2004 023 419 A1 , bei welcher die hergestellten Kunststoffflaschen zur aktiven Abkühlung einen Kühltunnel durchlaufen, welcher die Flaschen zumindest bereichsweise kühlt. - Die beschriebenen Vorgehensweisen zur Abkühlung sind verhältnismäßig aufwendig und energieintensiv. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.

[0006] Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Ausführungsform so weiter zu ent- wickeln, dass die Energieeffizienz gesteigert ist und die Kosten bei der Durchführung des Verfahrens verringert sind.

[0007] Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren vor, dass der jeweils hergestellte Behälter während seines Transfers (nach dem thermischen Formprozess) durch Aufbringen eines Sprühnebels abgekühlt wird. Dabei versteht es sich, dass die Abkühlung so weitgehend erfolgt oder durchgeführt wird, dass sich der fragliche und abgekühlte Behälter unmittelbar danach in der Füllvorrichtung mit dem gewünschten Produktmedium befüllen lässt. Hierbei handelt es sich nicht einschränkend ebenfalls um CO2-haltige Produkte, die unter Vorspannung abgefüllt werden, also eine unmittelbar zur Verfügung stehende ausreichende Stabilität der hergestellten Behälter aus Kunststoff bzw. der Kunststoffflaschen erfordern, damit sie nicht beim Füllvorgang bersten oder sonst wie beschädigt werden.

[0008] Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Herstellung des Behälters in dem thermischen Formprozess und dessen Befüllung unmittelbar aneinander anschließen, also eine kombinierte Herstellung und Abfüllung erfolgt, indem beide zugehörigen Vorrichtungen letztendlich eine Baueinheit bilden. In diesem Fall werden die Behälter zwischen einer Blasformmaschine für ihre Herstellung durch den thermischen Formprozess und der Füllvorrichtung durch eine Transferstrecke geführt, die integraler Bestandteil dieser Baueinheit ist. Dadurch wird eine platzsparende und kostengünstige Ausgestaltung zur Verfügung gestellt und erübrigen sich etwaige Reinigungsprozeduren, die dann erforderlich sind, wenn ein längerer Transportweg oder auch eine Lagerung der hergestellten Behälter nach ihrer Produktion und vor der Befüllung erforderlich ist.

[0009] Durch die unmittelbare Abkühlung der Behälter im Anschluss an ihre Produktion mit Hilfe des erfindungsgemäßen Sprühnebels während ihres Transfers wird nun erfindungsgemäß erreicht, dass die Behälter sofort beim Eintritt in die

Füllvorrichtung zumindest soweit abgekühlt sind, dass sie sich mit praktisch jedem denkbaren Produktmedium befüllen lassen, also auch mit CO2-haltigen Getränken.

D. h. die Flaschen bzw. Behälter befinden sich beim Eintritt in die Füllvorrichtung in unmittelbar gebrauchsfertigem Zustand.

[0010] Dabei hat es sich besonders bewährt, wenn der Sprühnebel lediglich ausgewählte Bereiche des Behälters beaufschlagt. Denn der Sprühnebel verteilt sich im Betrieb oftmals und in kürzester Zeit innerhalb der gesamten Füllvorrichtung und/oder der Transferstrecke. Als Folge hiervon muss ein Eindringen in beispielsweise eine Flaschenöffnung unterbunden werden, um eine Vermischung des Sprühnebels mit dem anschließend einzufüllenden Produktmedium zu unterbinden. D. h., der Behälter wird an seiner Außenoberfläche und nach vorteilhafter Ausgestaltung im Allgemeinen in einen sprühnebelfreien Bereich und einen sprühnebelbehafteten Bereich unterteilt. Selbstverständlich können auch mehrere sprühnebelfreie Bereiche und sprühnebelbehaftete Bereiche auf der Außenoberfläche des Behälters realisiert sein.

[0011] Um die Trennung in den sprühnebelfreien Bereich und den sprühnebelbehafteten Bereich auf der Außenoberfläche des Behälters im Detail zu realisieren, sind regelmäßig Mittel zur Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels vorgesehen. Bei diesen Mitteln kann es sich um eine Zerstäubungseinrichtung für Flüssigkeit und eine Druckgaseinheit im Rahmen einer Sprühnebelmaschine handeln. Denn auf diese Weise lässt sich die zerstäubte Flüssigkeit mit einem gezielten Strahl und unter Druck auf den jeweiligen Behälter auftragen. Hierzu mögen ergänzend ein Austrittsrohr mit Austrittsdüse endseitig der Sprühnebelmaschine beitragen, die letztlich dafür sorgen, dass sich der Sprühnebel tatsächlich nur auf dem gewünschten sprühnebelbehafteten Bereich des Behälters niederschlägt und ansonsten der sprühnebelfreie Bereich des Behälters unbeaufschlagt bleibt.

[0012] Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Mitteln zur Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels aber auch um eine Absperreinrichtung handeln, welche die Sprühnebelmaschine gegenüber sprühnebelfreien Bereichen des Behälters abschottet. In diesem Fall wird gleichsam auf mechanischem Wege sichergestellt, dass der Behälter an seiner Außenoberfläche in den sprühnebel- behafteten Bereich und den sprühnebelfreien Bereich unterteilt wird. Tatsächlich sorgt hierfür die Absperreinrichtung. Diese mag in einfachstem Fall die Sprühnebelmaschine in Gestalt eines Absperrbleches oder einer Absperrplatte abschotten, wobei die Behälter lediglich durch einen Schlitz in der Absperreinrichtung geführt werden. Die Außenoberflächen des jeweiligen Behälters, welche sich im Bereich der Sprühnebelmaschine befinden, werden mit dem Sprühnebel beaufschlagt und definieren den sprühnebelbehafteten Bereich des Behälters. Jenseits der Absperreinrichtung findet dagegen keine Beaufschlagung mit dem Sprühnebel statt, so dass sich dort automatisch der sprühnebelfreie Bereich des zugehörigen Behälters einstellt.

[0013] Als weitere Möglichkeit zur Realisierung eines Mittels für die Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels schlägt die Erfindung eine Gasstromeinrichtung vor. Diese Gasstromeinrichtung erzeugt einen vorzugsweise sterilen Gasstrom oder auch Luftstrom, welcher die sprühnebelfreien Bereiche des Behälters beaufschlagt, um den Sprühnebel fernzuhalten. In diesem Fall ist also eine Absperreinrichtung nicht notwendigerweise erforderlich. Ebenso spielt es keine Rolle, ob der Sprühnebel gerichtet oder ungerichtet den Behälter beaufschlagt. Denn der die Gasstromeinrichtung verlassende Gasstrom sorgt dafür, dass der sprühnebelfreie Bereich des Behälters hiermit beaufschlagt wird bzw. durch einen entsprechenden Gasstromschleier geführt wird, so dass sich Sprühnebel an dieser Stelle auf den Behälter nicht niederschlagen kann. [0014] Nach vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die vorbeschriebenen Mittel wahlweise miteinander kombiniert werden. D. h., die Zerstäubungseinrichtung inklusive Druckgaseinheit, Austrittsrohr und Austrittsdüse der Sprühnebelmaschine lässt sich mit der beschriebenen Absperreinrichtung und/oder der Gasstromeinrichtung kombinieren. Genauso gut können die Absperreinrichtung und die Gasstromeinrichtung gleichzeitig realisiert werden oder die Gasstromeinrichtung und die Zerstäubungseinrichtung inklusive Druckgaseinheit, Austrittsrohr und Austrittsdüse. Selbstverständlich lassen sich auch sämtliche drei beschriebenen Maßnahmen kombinieren, um eine besonders wirkungsvolle Trennung zwischen den jeweils sprühnebelfreien und dem sprühnebelbehafteten Bereich des Behälters zu erreichen und insbesondere sicher zu stellen, dass kein Sprühnebel ins Innere des Behälters gelangen kann.

[0015] Dabei hat es sich zusammenfassend bewährt, wenn der Sprühnebel auf dem Behälter zumindest in Bereichen großer Materialstärke, beispielsweise im Bodenbereich, aufgebracht wird. D. h., der Bodenbereich fällt quasi mit dem sprühnebelbehafteten Bereich des Behälters zusammen, wohingegen der Mündungsbereich und meistens auch der Mantelbereich des Behälters den sprühnebelfreien Bereich darstellen. Durch diese Maßnahme trägt die Erfindung dem Umstand Rechnung, dass die angesprochenen Bereiche großer Materialstärke besonders abgekühlt werden müssen, weil durch eine dortige Anhäufung des Kunststoffes und aufgrund dessen schlechter Wärmeleitung ansonsten in diesen Bereichen Temperaturspitzen beobachtet werden, die eine unmittelbar daran anschließende Befüllung nicht erlauben.

[0016] Jedenfalls empfiehlt es sich, insbesondere die Bereiche großer Materialstärke gezielt abzukühlen, wohingegen die übrigen Bereiche des Behälters meistens durch den Transfer als solchen ausreichend gekühlt werden, nämlich durch direkte Wärmeabstrahlung oder infolge von Konvektion mit der Umgebungsluft. - Bei den Bereichen großer Materialstärke handelt es sich nicht einschränkend um den Bodenbereich. Es kann aber auch speziell der Mündungsbereich des Behälters respektive der Kunststoffflasche die beschriebene Behandlung erfahren. [0017] Im Allgemeinen setzt sich der Sprühnebel aus einem Gas und einer darin fein zerstäubten Flüssigkeit zusammen. Bei dem Gas handelt es sich in der Regel um Luft. In der im Allgemeinen unter Druck stehenden Luft wird nun die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zu Tröpfchen fein zerstäubt. Die im Sprühnebel vorhandene Flüssigkeit lässt sich nun vorteilhaft zur Verdunstungskühlung des Behälters einsetzen. Die dazu erforderliche Druckluft steht meistens ohnehin zur Verfügung, so dass aufwendige Installationsarbeiten nicht erforderlich sind.

[0018] Tatsächlich bilden die fein zerstäubten Tröpfchen aus der Flüssigkeit infolge ihres Transportes mit der Druckluft nach ihrem Aufbringen auf den Behälter einen (dünnen) Flüssigkeitsfilm. Dieser Flüssigkeitsfilm verdunstet dadurch, dass der Behälter als Träger über eine erhöhte Temperatur verfügt. Gleichzeitig kühlt sich der Behälter ab.

[0019] Beispielsweise werden am Eingang der Transferstrecke und unmittelbar nach der Blasformmaschine Temperaturen für die hergestellten Behälter aus Kunststoff im Bereich von mehr als 70° C beobachtet. Diese Temperaturen können bis zu 90° C oder noch mehr betragen. Wenn nun auf einen solchen Behälter ein dünner Flüssigkeitsfilm aus Wasser aufgebracht wird, sorgt die Temperatur des Behälters unmittelbar dafür, dass der Flüssigkeitsfilm verdunstet. Als Folge hiervon kühlt sich der Behälter primär in den Bereichen ab, in denen der Flüssigkeitsfilm vorhanden ist (Verdunstungskühlung). Aufgrund der Temperaturverhältnisse wird auch deutlich, dass sich Wasser vorteilhaft als Flüssigkeit zur Herstellung der fein zerstäubten Tröpfchen in dem Sprühnebel besonders eignet. Selbstverständlich sind auch andere Flüssigkeiten denkbar und werden von der Erfindung umfasst. Das hängt von den erreichten Temperaturen der jeweils hergestellten Behälter aus Kunststoff nach ihrem thermischen Formprozess ab.

[0020] Dabei hat sich weiter als besonders günstig erwiesen, wenn der Behälter während seines Transfers mehrfach mit dem Sprühnebel beaufschlagt wird. Eine besonders bevorzugte Variante sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Sprühnebel in Abhängigkeit einer auf den Behälter nach der Verdunstungskühlung verbleibenden Restflüssigkeitsmenge erneut aufgebracht wird. Dabei kann die Restflüssigkeitsmenge auf dem Behälter größtenteils berührungslos, beispielsweise per Ultraschall, optisch oder dergleichen ermittelt werden.

[0021] Insgesamt lässt sich durch die mehrfache Beaufschlagung des Behälters mit dem Sprühnebel während seines Transfers erreichen, dass die zuvor angegebenen Temperaturen von 70° C oder mehr unmittelbar nach dem thermischen Formprozess auf Werte von 50° C oder weniger herabgesetzt werden. Infolge dieser deutlichen Temperaturerniedrigung, die bereits nach wenigen Sekunden erreicht wird, in der Regel innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 10 sec bzw. weniger als 5 sec, ist es möglich, die solchermaßen abgekühlten Behälter unmittelbar mit dem gewünschten Produktmedium zu befüllen. Dabei machen die erläuterten Transferzeiten von weniger als 10 sec. und vorzugsweise sogar weniger als 5 sec. deutlich, dass die Blasformmaschine und die Füllmaschine problemlos zu der Baueinheit zusammengefasst bzw. verblockt werden können.

[0022] Denn die zuvor angegebenen Transferzeiten korrespondieren zu Transferstrecken, die üblicherweise im Bereich eines oder weniger Meter liegen, die ohnehin in solchen Maschinen zurückgelegt werden müssen. Das heißt, die erfindungsgemäße Vorrichtung greift vorteilhaft auf eine Kombimaschine aus der Blasformmaschine und der Füllmaschine mit zwischengeschalteter Transferstrecke zurück.

[0023] Dabei kann die Wirksamkeit der Behandlung mit dem Sprühnebel noch insofern gesteigert werden, als vor dem (erneuten) Aufbringen eines Sprühnebels zunächst die auf dem Behälter verbliebene Restflüssigkeitsmenge bestimmt wird. Diese Restflüssigkeitsmenge kann über ihre mit einem Flüssigkeitsfilm verbundene Schichtdicke abgeschätzt werden. Die Schichtdicke lässt sich auf dem Behälter berührungslos ermitteln, beispielsweise per Ultraschal oder auch optisch. Je nachdem, ob die Schichtdicke und die sich daraus errechnende Restflüssigkeitsmenge auf dem Behälter einen bestimmten Schwellwert unterschritten hat, sorgt eine obligatorische Steuereinheit dafür, dass in Abhängigkeit von dieser Restflüssigkeitsmenge der Behälter erneut mit dem Sprühnebel beaufschlagt wird.

[0024] Das kann so vorgenommen werden, dass entlang der Transferstrecke mehrere Sprühdüsen bzw. Sprühnebelmaschinen zum Aufbringen des

Sprühnebels und Messvorrichtungen zur Bestimmung der Dicke des Filmes der

Restflüssigkeitsmenge angeordnet sind. Dabei können sich die Sprühdüsen bzw.

Sprühnebelmaschinen und die vorgenannten Messvorrichtungen entlang der

Transferstrecke abwechseln, beispielsweise alternierend zueinander angeordnet werden.

[0025] Die Sprühdüse als Bestandteil der Sprühnebelmaschine findet sich im Allgemeinen ausgangsseitig der Zerstäubungseinrichtung für die Flüssigkeit. Die Zerstäubungseinrichtung ist im Allgemeinen mit der Druckgaseinheit kombiniert, welche die zerstäubte Flüssigkeit mit einem gezielten Strahl und unter Druck auf den jeweiligen Behälter aufträgt. Tatsächlich verlässt der Sprühnebel die Sprühdüse ausgangsseitig der Zerstäubungseinrichtung, bzw. einer Austrittsdüse am Ende eines Austrittsrohrs. Dabei kann die Zerstäubungseinrichtung von der bereits angesprochenen Steuereinheit geöffnet und geschlossen werden. Die Sprühdüse bzw. Austrittsdüse gibt dabei vorteilhaft den Bereich des Behälters vor, welcher mit dem Sprühnebel benetzt wird, also den sprühnebelbehafeten Bereich. Hierbei handelt es sich - wie bereits erläutert - in der Regel um die Bereiche des Behälters, die über eine besonders große Materialstärke verfügen, beispielsweise den Bodenbereich.

[0026] Im Ergebnis werden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die sich zur kombinierten Herstellung und Abfüllung von Behältern aus Kunststoff besonders eignen. Tatsächlich hat die Erfindung erkannt, dass sich die Behälter vorteilhaft während ihres Transfers von der Blasformmaschine zur Füllvorrichtung oder Füllmaschine mit einem Sprühnebel abkühlen lassen. Dadurch lässt sich der Wasserverbrauch auf ein Minimum reduzieren, was gegenüber den bisherigen Vorgehensweisen zu einer signifikanten Energieeinsparung führt. Außerdem treten Probleme mit gegebenenfalls verunreinigtem Wasser praktisch nicht auf. [0027] Das heißt, neben der Energieeinsparung und dem geringen Wasserbedarf wird auch kein ablaufendes Kühlwasser beobachtet, welches aufwendig aufbereitet und/oder aufgefangen werden müsste. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.

[0028] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Übersicht,

Fig. 2 die Transferstrecke im Detail in Aufsicht, Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform und Fig. 4 eine nochmals geänderte Variante der Erfindung.

[0029] In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur kombinierten Herstellung und Abfüllung von Behältern 1 aus Kunststoff, vorliegend von Kunststoffflaschen 1 , dargestellt. Es handelt sich um eine Kombimaschine, mit deren Hilfe die fraglichen Flaschen bzw. Behälter 1 in einem thermischen Formprozess in einer Blasformmaschine 2 produziert werden und anschließend in einer Füllmaschine 3 mit einem Produktmedium, vorliegend und nicht einschränkend mit einem CO2- haltigen Getränk, befüllt werden. Zwischen der Blasformmaschine 2 und der Füllvorrichtung bzw. Füllmaschine 3 ist eine Transferstrecke 4 zwischengeschaltet, die ebenfalls zum grundsätzlichen Aufbau gehört.

[0030] Anhand der Fig. 2 erkennt man, dass die Transferstrecke 4 mit einer Kühlvorrichtung 5 ausgerüstet ist, um die unmittelbar aus der Blasformmaschine 2 stammenden Kunststoffflaschen 1 abzukühlen, bevor sie die Füllmaschine 3 erreichen. Erfindungsgemäß ist die Kühlvorrichtung 5 als Sprühnebelmaschine ausgebildet. Diese setzt sich im Detail aus einer frontseitigen Sprühdüse 5a, einer Zerstäubungseinrichtung 5b und einer Druckgaseinheit 5c zusammen. Mit Hilfe der Druckgaseinheit 5c wird die durch die Zerstäubungseinrichtung 5b zerstäubte Flüssigkeit mit einem gezielten Strahl über die Sprühdüse 5a auf den jeweils zu behandelnden Behälter bzw. die Kunststoffflasche 1 gerichtet. [0031] Dabei ist die Auslegung ausweislich der Fig. 2 so gewählt, dass die Sprühnebelmaschine 5 bzw. deren Sprühdüse 5a den Behälter respektive die Kunststofflasche 1 bodenseitig respektive wandungsseitig beaufschlagt, so dass sich an dieser Stelle ein Flüssigkeitsfilm 6 auf dem Behälter bzw. der Kunststoffflasche 1 niederschlägt. Dazu mag der Behälter 1 bzw. die Kunststoffflasche 1 beim Passieren der Transferstrecke 4 gedreht werden, was jedoch nicht obligatorisch ist.

[0032] Im Ausführungsbeispiel werden dazu die Behälter respektive Kunststoffflaschen 1 hängend und im Bodenbereich frei mit Hilfe einer Halsführung durch die Transferstrecke 4 befördert. Da der Bodenbereich der Behälter respektive Kunststoffflaschen 1 von unten freigehalten ist, kann der Flüssigkeitsfilm 6 gezielt und vorteilhaft auf das Zentrum des Flaschenbodens von unter aufgebracht werden. Dies deshalb, weil sich an dieser Stelle erfahrungsgemäß die größte Materialanhäufung des Materials für die Herstellung der jeweiligen Kunststoffflasche 1 findet. Das ist natürlich nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen.

[0033] Jedenfalls wird der Behälter bzw. die Kunststoffflasche 1 durch das Aufbringen eines Sprühnebels 8 abgekühlt. Dadurch, dass der Sprühnebel 8 auf dem Behälter 1 zumindest in Bereichen großer Materialstärke, beispielsweise im Bodenbereich, aufgebracht wird, werden in diesen Bereichen Temperaturspitzen vermieden.

[0034] Als Flüssigkeit zur Beaufschlagung der Zerstäubungseinrichtung 5b empfiehlt die Erfindung Wasser. Bei dem Gas in der Druckgaseinheit 5c handelt es sich um Luft. Dadurch, dass sich der Sprühnebel 8 bzw. die darin vorhandene Flüssigkeit als Flüssigkeitsfilm 6 auf und um den Behälter 1 herum niederschlägt, wird eine Verdunstungskühlung des Behälters 1 erreicht.

[0035] Anhand der Darstellung in Fig. 2 erkennt man, dass der Behälter bzw. die Kunststoffflasche 1 während ihres Weges entlang der Transferstrecke 4 mehrfach mit dem Sprühnebel 8 beaufschlagt wird. Dabei erfolgt die Beaufschlagung des Behälters 1 in Abhängigkeit einer nach der vorgeschalteten Verdunstungskühlung verbleibenden Restflüssigkeitsmenge. Das heißt, der Behälter 1 wird zunächst mit Hilfe der ersten Sprühnebelmaschine 5 beaufschlagt. Dann wandert der Behälter 1 weiter und trifft bei seinem durch einen Pfeil in Fig. 2 angedeuteten Weg entlang der Transferstrecke 4 anschließend auf eine Messvorrichtung 7. Mit Hilfe dieser Messvorrichtung 7 lässt sich die Dicke bzw. Schichtdicke des Flüssigkeitsfilmes 6 auf dem Behälter 1 ermitteln. Sofern die Schichtdicke ein bestimmtes Maß unterschritten hat oder überhaupt keine Flüssigkeit mehr auf dem Behälter 1 an dieser Position vorhanden ist, wird der fragliche Behälter 1 nach Passieren der Messvorrichtung 7 erneut mit einem Sprühnebel 8 in einer nachgeschalteten Sprühnebelmaschine 5¹ beaufschlagt.

[0036] Man erkennt, dass die jeweiligen Sprühnebelmaschinen 5, 5' und die Messvorrichtung 7 alternierend entlang der Transferstrecke 4 angeordnet sind. Außerdem finden sich sowohl die Sprühnebelmaschine 5, 5¹ als auch die Messvorrichtung 7 in der Transferstrecke 4 bzw. sind entlang der Transferstrecke 4 angeordnet. Aus Gründen der Messsicherheit wird der Flüssigkeitsfilm 6 bzw. dessen Schichtdicke mit Hilfe der Messvorrichtung 7 zweifach an gegenüberliegenden Stellen ermittelt, was allerdings nicht zwingend erforderlich ist, sondern nur aus Gründen der Genauigkeit verfolgt wird.

[0037] In der Fig. 1 ist dann noch die Blasformmaschine 2 im Detail dargestellt, die wie üblich aus einem Vorformling, auch Preform genannt, die Flasche oder den Behälter 1 formt. Hierbei weist der Mündungs- oder Verschlussbereich des Vorformlings (Preform) bereits die endgültige Gestalt auf. Bekannt ist auch ein Verfahren, bei dem aus einem Schlauch aus heißem formbarem Kunststoff den Behälter 1 geformt wird. Das geschieht dann in der Art und Weise, dass der fragliche Schlauch in ein zugehöriges Werkstück senkrecht nach unten ausgestoßen bzw. extrudiert wird. Bei dem heute üblichen Verfahren wird der Vorformling erwärmt, dieser in einer Kavität gehalten und von dieser umschlossen. Anschließend fährt ein Dorn von oben in den Vorformling ein und Druckluft wird in den Vorformling gepresst, wodurch dieser aufgeblasen und an die Kontur des Blaswerkzeuges (Kavität) angepresst und ggf. teilweise abgekühlt wird. Auf diese Weise lässt sich die Form der gewünschten Kunststoffflasche 1 vorgeben, wobei diese vorgenannten Verfahren im Prinzip bekannt sind. Erfindungsgemäß kann nun die Druckluft für den beschriebenen Blasformvorgang auch zur Beaufschlagung der Druckgaseinheit 5c genutzt werden, wird also einem zusätzlichen Nutzen zugeführt.

[0038] Die Kunststoffflasche 1 bzw. der Behälter 1 weist nach dem Verlassen der Blasformmaschine 2 immer noch eine Temperatur auf, die in der Regel oberhalb von 70° C oder noch mehr angesiedelt ist. Entlang der Transferstrecke 4 wird nun die Kunststoffflasche 1 vorzugsweise im Bereich ihrer größten Materialstärke, in der Regel im Bodenbereich, abgekühlt. Das wird durch Aufbringen des Sprühnebels 8 mit Hilfe der Sprühnebelmaschine 5 oder der mehreren Sprühnebelmaschinen 5, 5¹ entlang der Transferstrecke 4 erreicht.

[0039] Als Folge hiervon werden ausgangsseitig der Transferstrecke 4 Temperaturen der Kunststoffflasche 1 von in der Regel weniger als 50° C beobachtet. Die Behandlungszeit oder Abkühlzeit der Kunststoffflasche 1 beträgt meistens nicht einmal 5 sec. Dadurch können die Blasformmaschine 2 und die Füllvorrichtung bzw. Füllmaschine 3 unmittelbar miteinander verblockt bzw. zu einer Baueinheit zusammengefasst werden. Die Transferstrecke 4 ist folglich integraler Bestandteil dieser Kombimaschine aus der Blasformmaschine 2 und der Füllmaschine 3.

[0040] Bei der Variante nach Fig. 3 findet sich die Sprühdüse bzw. Austrittsdüse 5a für den Sprühnebel am Ende eines Austrittsrohrs 9 der Sprühnebelmaschine 5 respektive 5¹. Dabei ist das Austrittsrohr 9 bzw. die Sprühdüse respektive Austrittsdüse 5a auf den Bodenbereich der Kunststoffflasche 1 gerichtet. Die Kunststoffflasche 1 wird in diesem Fall in der Transferstrecke 4 umlaufend mit Hilfe eines lediglich angedeuteten Karussells transportiert. Die Sprühnebelmaschine 5 bzw. 5', mag erneut über die Zerstäubungseinrichtung 5b für Flüssigkeit, insbesondere Wasser und die Druckgaseinheit 5c verfügen, die im Rahmen der Fig. 3 jedoch nicht ausdrücklich dargestellt sind. - Bei der Zerstäubungseinrichtung 5b, der Druckgaseinheit 5c, dem Austrittsrohr 9 und schließlich der Sprühdüse bzw. Austrittsdüse 5a handelt es sich insgesamt um Mittel 5a, 5b, 5c, 9, die zur Führung des die Sprühdüse 5a verlassenden Sprühnebels dienen.

[0041] Zu diesen Mitteln 5a, 5b, 5c, 9 zur Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels treten im Rahmen der Darstellung nach Fig. 3 weitere Mittel 10 in Gestalt einer dortigen Absperreinrichtung 10 hinzu. Mit Hilfe dieser Absperreinrichtung 10 bzw. Absperrplatte wird die Sprühnebelmaschine 5, 5' abgeschottet, und zwar primär gegenüber einer Mündung 1a des Behälters respektive der Kunststoffflasche 1. Tatsächlich wird durch diese Mittel 5a, 5b, 5c, 9; 10 insgesamt sichergestellt, dass auf der Außenoberfläche des Behälters bzw. der Kunststofflasche 1 ein sprühnebelfreier Bereich 11a und ein sprühnebelbehafteter Bereich 11b definiert werden. Tatsächlich schottet die Absperreinrichtung 10 die Sprühnebelmaschine 5, 5', gegenüber dem sprühnebelfreien Bereich 11a des Behälters 1 ab.

[0042] Zu diesem Zweck verfügt die Absperreinrichtung 10 über einen Spalt respektive Schlitz 12, welcher an die Außenabmessungen des Behälters respektive der Kunststoffflasche 1 angepasst ist. Durch diesen Spalt oder Schlitz 12 werden die Kunststoffflaschen 1 entlang der Transferstrecke 4, im Bespielfall des Karussells kreisförmig, geführt. Dadurch wird sichergestellt, dass der die Sprühdüse 5a verlassende Sprühnebel 8 von dem sprühnebelfreien Bereich 11a der Kunststoffflasche 1 und insbesondere der Flaschenmündung 1a ferngehalten wird, so dass Sprühnebel 8 nicht ins Innere der Kunststoffflasche 1 gelangen kann.

[0043] Im Rahmen der Erfindung lässt sich die Absperreinrichtung 10 in ihrer Höhe H verändern, wie dies ein Doppelpfeil in der Fig. 3 andeutet. Dadurch können problemlos unterschiedliche Formate der Kunststoffflaschen 1 verarbeitet werden und lässt sich letztendlich die Ausdehnung des sprühnebelfreien Bereiches 11a und diejenige des sprühnebelbehafteten Bereiches 11b variabel und den Anforderungen entsprechend einstellen. Selbstverständlich kann auch eine Breite B des Spaltes oder Schlitzes 12 verändert werden, je nach dem über welches Format die Kunststoffflaschen 1 verfügen. Auf diese Weise lassen sich mit der gezeigten Vorrichtung problemlos sämtliche gängigen Kunststoffflaschen 1 verarbeiten, beispielsweise von einer 0,5 I Flasche bis hin zu einer 2,5 I Flasche.

[0044] Im Rahmen der weiteren Variante nach Fig. 4 ist noch ein zusätzliches Mittel 13 in Gestalt einer Gasstromeinrichtung 13 vorgesehen, um eine Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels 8 zu erreichen. Tatsächlich tritt aus der Gasstromeinrichtung 13 ein durch Pfeile angedeuteter Gasstrom gerichtet aus. Dieser Gasstrom ist auf den sprühnebelfreien Bereich 11a des Behälters respektive der Kunststoffflasche 1 gerichtet, bildet vorliegend einen Gasstrom- Schleier, welcher primär die Flaschenöffnung 1a beaufschlagt. Im Übrigen ist der Gasstrom auch auf den Schlitz oder Spalt 12 gerichtet und mag entlang des Schlitzes oder Spaltes 12 abgesaugt werden, wofür eine lediglich angedeutete Absaugeinrichtung 14 sorgt. Diese ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

[0045] Jedenfalls wird mit Hilfe der Gasstromeinrichtung 13 bzw. des sie verlassenden Gasstromes erreicht, dass die Kunststoffflasche 1 im sprühnebelfreien Bereich 11a mit einem Gasstromschleier beaufschlagt wird, welcher verhindert, dass sich in diesem Bereich Sprühnebel 8 auf der Kunststoffflasche 1 niederschlägt. Zu diesem Zweck mag es sich bei dem Gasstrom um einen sterilen Luftstrom handeln, der verhindert, dass Bakterien über die Flaschenmündung 1a ins Flascheninnere gelangen. Des Weiteren ist die für den Gasstrom verwendete Luft oder das Gas selbstverständlich getrocknet, um einen Flüssigkeitsniederschlag im sprühnebelfreien Bereich 11a auf der Kunststoffflasche 1 zu verhindern. Meistens wird an dieser Stelle mit Volumenströmen gearbeitet, die zu einer Gasgeschwindigkeit von ca. 0,1 m/sec. korrespondieren, was selbstverständlich nur beispielhaft und nicht obligatorisch zu verstehen ist.

[0046] Bei der Variante nach Fig. 4 findet sich folglich die gesamte Transferstrecke 4 in einer Einhausung 15, welche zugleich mit der

Absperreinrichtung 10 im Innern in Gestalt beispielsweise einer Zwischenwand oder eines Zwischenbodens ausgerüstet ist. Dabei trennt die Absperreinrichtung 10 bzw. der Zwischenboden die Gasstromeinrichtung 13 im oberen Teil der Einhausung 15 von der Sprühnebelmaschine 5 bzw. 5¹ im unteren Teil.

[0047] Die Mittel 5a, 5b, 5c, 9; 10; 13; 14 zur Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels 8 können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander dafür sorgen, dass die Kunststoffflasche 1 an ihrer Außenoberfläche in den gewünschten sprühnebelfreien Bereich 11a und den sprühnebelbehafteten Bereich 11b unterteilt wird. Im Übrigen lässt sich mit Hilfe dieser Mittel 5a, 5b, 5c, 9; 10; 13; 14 selbstverständlich auch die Ausdehnung und Gestalt des jeweiligen sprühnebelfreien Bereiches 11a und des sprühnebelbehafteten Bereiches 11b definieren und vorgeben. Dazu mag eine nicht ausdrücklich dargestellte und in der Einleitung bereits angesprochene Steuereinheit realisiert werden. Diese sorgt für die Ansteuerung der Blasformmaschine 2, der Füllmaschine 3 und der Transferstrecke 4 ebenso wie für die Beaufschlagung der Sprühnebelmaschine 5 bzw. 5'. Außerdem mag mit Hilfe dieser Steuereinheit dem jeweils zu verarbeitenden Format der Kunststoffflasche 1 dadurch Rechnung getragen werden, dass die Höhe H der Absperreinrichtung 10 bzw. des Zwischenbodens innerhalb der Einhausung 15 eine entsprechende Variation erfährt. Vergleichbares mag für den Spalt 12 gelten, der sich von seiner Größe her ferngesteuert einstellen lässt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kombinierten Herstellung und Abfüllung von Behältern (1) aus Kunststoff, insbesondere von Kunststoffflaschen (1), mit folgenden Verfahrensschritten:

1.1. der jeweilige Behälter (1) wird durch einen thermischen Formprozess hergestellt;

1.2. anschließend wird der Behälter (1) zu einer Füllvorrichtung bzw. Füllmaschine (3) überführt und während dieses Transfers abgekühlt;

1.3. in der Füllvorrichtung (3) wird der Behälter (1) mit einem Produktmedium befüllt,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Behälter (1) während des Transfers durch Aufbringen eines Sprühnebels (8) abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühnebel (8) lediglich ausgewählte Bereiche des Behälters (1) beaufschlagt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5a, 5b, 5c, 9; 10; 13; 14) zur Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels (8) vorgesehen sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühnebel (8) auf den Behälter (1) zumindest in Bereichen großer Materialstärke, beispielsweise im Bodenbereich, aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Sprühnebel (8) aus einem Gas, beispielsweise Luft, und darin fein zerstäubten Tropfen einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zusammensetzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im Sprühnebel (8) vorhandene Flüssigkeit zur Verdunstungskühlung des Behälters (1) eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) während seines Transfers mehrfach mit dem Sprühnebel (8) beaufschlagt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühnebel (8) in Abhängigkeit einer auf dem Behälter (1) nach der Verdunstungskühlung verbleibenden Restflüssigkeitsmenge erneut aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Restflüssigkeitsmenge auf dem Behälter (1) berührungslos, beispielsweise per Ultraschall, optisch oder dergleichen ermittelt wird.

10. Vorrichtung zur kombinierten Herstellung und Abfüllung von Behältern (1) aus Kunststoff, insbesondere Kunststofflaschen (1), vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Blasformmaschine (2) zur Herstellung des jeweiligen Behälters (1), ferner mit einer Füllmaschine (3) zur Befüllung der produzierten Behälter (1) mit einem Produktmedium, und mit einer Transferstrecke (4) mit zumindest einer Kühlvorrichtung (5) zwischen der Blasformmaschine (2) und der Füllmaschine (3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kühlvorrichtung (5) als Sprühnebelmaschine (5) ausgebildet ist, welche den Behälter (1) durch Aufbringen von erzeugtem Sprühnebel (8) abkühlt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5a, 5b, 5c, 9; 10; 13; 14) zur Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels (8) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Mitteln (5a, 5b, 5c, 9) um eine Zerstäubungseinrichtung (5b) für Flüssigkeit, insbesondere Wasser, eine Druckgaseinheit (5c), welche die zerstäubte Flüssigkeit mit einem gezielten Strahl auf den jeweiligen Behälter (1) aufträgt und eine Sprühdüse bzw. Austrittsdüse (5a) endseitig eines Austrittsrohres (9) der Sprühnebelmaschine (5) handelt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Mitteln (10) um eine Absperreinrichtung (10) handelt, welche die Sprühnebelmaschine (5) gegenüber einem sprühnebelfreien Bereich (11a) des Behälters (1) abschottet.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Mitteln (13, 14) um eine Gasstromeinrichtung (13) handelt, welche den sprühnebelfreien Bereich (11a) des Behälters (1) mit einem Gasstrom beaufschlagt, um den Sprühnebel (8) fernzuhalten.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasformmaschine (2) und die Füllmaschine (3) inklusive der zwischengeschalteten Transferstrecke (4) eine Baueinheit und folglich eine Kombimaschine bilden.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messvorrichtung (7) zur Bestimmung der Dicke eines Filmes der auf dem Behälter (1) verbliebenen Restflüssigkeitsmenge vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühnebelmaschine (5) und die Messvorrichtung (7) in oder an der Transferstrecke (4) vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühnebelmaschine (5) und die Messvorrichtung (7) alternierend zueinander entlang der Transferstrecke (4) angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasformmaschine (2) und die Füllmaschine (3) inklusive der zwischengeschalteten Transferstrecke (4) eine Baueinheit und folglich eine Kombimaschine bilden.