用於包裝液體食品的設備的製作方法

2023-05-11 08:42:11 4

專利名稱：用於包裝液體食品的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及製造由聚合物材料、尤其是聚酯製成的容器的領域。更特別地，本發明 涉及製造容納液體(例如礦泉水或風味飲料、蘇打水、果汁或液態酸奶)的聚酯瓶(優選地 為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶)的領域。
背景技術：
多年來，市場上通常發現的PET瓶是利用壓縮空氣通過PET預成型件的吹塑或拉 伸吹塑製造的。預成型件通常呈現在其一端封閉而在其相對端開口的圓柱形管的形式。預成型件 的開口端對應於容器的頸部。在由預成型件製造容器的常規過程期間，預成型件被滑動到連續輸送帶的圓柱形 支架上，該連續輸送帶從而將該預成型件傳輸通過基本由在各側由輻射加熱裝置限定邊界 的直線部分形成的烤爐，以便對於隨後的拉伸吹塑步驟來調節塑料的溫度條件。熱的預成型件然後被取下然後被傳輸到吹塑機的模具中。該傳輸運動與吹塑機的 運動協調一致。該吹塑機通常以傳送帶、例如圍繞其垂直軸線連續旋轉並且在其周邊承載一系列 相同模具的旋轉傳送帶的形式生產。緊接在該模具已被打開並且先前形成的容器已被移除之後，該預成型件被安置在 該模具中。該預成型件被預先加熱，以便以高於玻璃化轉變溫度(大約100°C )的溫度位於模 具中，以使其能夠通過拉伸吹塑被成形。在加熱步驟結束時預成型件的溫度稍高於吹塑機的模具內所需的溫度，以便考慮 到經過在加熱點與吹塑點之間存在的距離發生的冷卻。由於數個模具的同時存在，這種吹塑機可以非常高的速率(每模具每小時大約 1000到2000個瓶、即每個設備每小時大約數萬單位)生產容器。拉伸吹塑通過以下操作進行使用金屬杆進行拉伸並且噴射在 3-40bar(3X105Pa-4X106Pa)的壓力下的空氣。該空氣通過噴嘴被噴射，噴嘴的端部被引 入預成型件的頭部中的開口。僅在瓶已被形成之後採用填充裝置，這些在填充之前以及之後產生機械移動尤其 導致飲料噴濺。應理解，在維護階段以及在需要重新調整操作參數的操作中，這樣使用的設備需 要相當多的人為幹預。特別地，用於飲料的高壓力具有必須定期中斷已知設備的影響。此外，在填充之後，必須通過蓋或旋擰或扣板式蓋來密封該容器，此過程不能廣泛 自動化，這是因為其包括在吹塑機外部的裝置。在此上下文中，本發明的目的是提供用於以最終確定的方式以及有限的步驟數連續輸送一定體積的飲料的緊湊的設備，該設備在操作時需要很少的維護。

發明內容
因此，申請人開發了一種用於將飲料輸送到由被加熱的預成型件形成的熱塑性容 器中的設備，所述預成型件大致為圓柱形並且被定位在模具中，所述設備包括用於將至少 一種飲料噴射到所述預成型件中的凹部中以便促進所述預成型件在所述模具中膨脹的噴 射裝置，所述模具限定所述容器的形狀，所述噴射裝置包括設計成將至少所述飲料噴射到 所述預成型件中的凹部中以便促進所述預成型件在所述模具中膨脹的噴射頭，所述噴射裝 置包括設計成噴射至少所述飲料通過所述凹部的嘴部的噴射頭，所述噴射頭與所述模具成 一體。噴射頭合併入所述模具中這一事實消除了 /避免了在現有技術的使用外部噴射 頭的設備中的與噴射頭相關聯的飲料的噴濺，當所述噴射頭在輸送設備的使用期間經歷縱 向移動時尤其如此。根據本發明的本質特徵，由於該凹部的所述頸部限定了所述容器的頸部，所述設 備進一步包括用於將阻塞器(塞子，限制器，stopper)固定在所述頸部上的裝置。因此，由於用於製造容器的液體為將被輸送到該容器中的飲料，根據本發明的設 備使得能夠省去隨後的填充和密封容器的步驟。因此，製造、填充和密封步驟被集合成一個步驟，並且該同一步驟由集成的設備執 行。此解決方案具有明顯的經濟優點，並且還限制了空的或未密封的容器的汙染、尤 其是細菌汙染。根據一個有利特徵，該噴射頭被布置成允許阻塞器固定裝置操作。特別地，其與填 充臺成一體。根據一個實施例，該設備進一步包括用於對將被噴射的一定體積的飲料加壓的裝置。特別地，所述加壓裝置包括泵。該設備還包括可選地與該設備相結合地使用的活塞。根據不與前一實施例相排斥的另一實施例，使用中央加壓空氣貯存器。根據一個尤其有利的特徵，該設備進一步包括用於將飲料脫氣的系統。此裝置優選地在飲料供給線路中安置在輸送設備的上遊。在一個實施例中，該設備進一步包括用於清潔所述模具的至少一部分的裝置。這些裝置使得可任選地消除在模具中的熱塑性塑料碎屑或者飲料噴濺。應注意，在本身已知的並且在本發明的上下文中有利的方式中，該模具可包括模 具基部以及兩個上部模具部分。最後，該設備優選地特徵在於，其進一步包括用於使用多達所述容器的最終體積 的一部分的空氣形成所述容器的裝置，以及用於增加容器中的內部壓力的裝置，所述容器 的形成使用所述飲料實現。還應注意，該設備包括兩個噴射頭，每個噴射頭與所述模具成一體。有利地，至少一個噴射頭包括噴口，所述噴口位於垂直於所述模具的凹腔的一個軸線的管道的端部上，所述管道連接到用於提供所述飲料的至少一種組分的線路。根據一個實施例，所述管道與所述模具的頂部部分成一體。優選地，所述頂部部分由兩個子部分構成，並且所述管道是通過接合每個子部分 的相應界面中的兩個互補凹部而形成的。尤其有利地，至少一個噴射頭被安置成允許阻塞器固定裝置操作。另外，根據一個方面，模具的上部部分具有至少兩種構型，噴射頭與所述上部部分 成一體，在第一構型中噴射頭能夠將所述飲料噴射到預成型件中，在第二構型中阻塞器固 定裝置被設計成將阻塞器定位在預成型件的頸部上。本發明還涉及採用根據本發明的設備的工業過程。此過程特別地在從模具中取出 容器的步驟之前包括將蓋裝配到容器上的步驟。該過程在將預成型件插入模具的步驟之前還包括清潔模具的至少一部分的步驟。根據一個有利特徵，該過程包括將飲料注射到熱塑性塑料預成型件中的步驟，所 述噴射通過與所述模具成一體的噴射頭執行。優選地，該過程另外包括利用多達所述容器的最終體積的一部分、例如大於70% 的空氣形成所述容器的步驟，隨後為通過使用飲料來實現增大壓力的步驟。這是因為空氣不能如同飲料那樣冷卻經受膨脹的熱塑性塑料。因此，此特徵具有 提供更穩定的過程以及放大處理的操作窗口的優點。


下面將參照涉及示例性實施例的附圖詳細描述本發明。圖1示出採用本發明的設施的操作原理的總圖。圖2以截面和透視圖示出根據本發明的飲料輸送設備，PET預成型件被安置在模 具中，並且拉伸杆被安置在高位置。圖3以截面和透視圖示出根據本發明的飲料輸送設備的另一方面，該拉伸杆被安
置在高位置。圖4示出在阻塞(stoppering)該瓶子的步驟期間的飲料輸送設備的相同方面。
具體實施例方式這裡作為示例給出的實施例涉及用於由加熱的預成型件製造PET礦泉水瓶的過 程。該預成型件具有在其下端部封閉的圓柱形管的形狀。該預成型件的開口頭部對應於瓶 的頸部，封閉蓋被旋擰在其上。參照圖1，拉伸杆10插入壓縮空氣致動器15。拉伸杆10通過拉伸馬達被控制，該 拉伸馬達使得該拉伸杆進行縱向移動(由箭頭表示)。拉伸杆被氣動控制(致動器以及凸輪)，或者被可替換地或者相組合地電氣控制。 使用致動器的控制裝置是優選的，並且被用於本發明的優選實施例。壓縮空氣致動器15包括控制噴射頭18的缸17，拉伸杆10穿過該缸17。噴射頭 18連接到安置在模具(未示出)中的PET預成型件的頸部20，該預成型件在膨脹之後呈現 礦泉水瓶的形狀，此形狀由模具的壁確定。
該致動器包括三個腔室，上部的兩個腔室1 和1 填充有壓縮空氣。在這兩個 上部腔室之間，活塞壁19在平行於拉伸杆的方向上滑動(此位移由箭頭表示)。拉伸杆10 通過此壁19的中心。壓縮空氣致動器還包括用於飲料、這裡為礦泉水的橫向入口 30，該橫向入口 30連 接到致動器的第三腔室15c，該第三腔室作為底部腔室。飲料經由管線32被供給。外部礦泉水入口經由此管線32的遠端部將液體供給到第一閥34中，該第一閥34 連接到單腔室填充缸40的開口，該缸40包括由填充馬達控制的活塞42 (其運動由箭頭指 示)。此馬達使活塞在填充缸40的單個腔室中進行縱向移動。在通過第一閥之前，礦泉水被用於控制礦泉水的空氣飽和(度)的上遊脫氣系統 50預先脫氣。在管線32上存在第二閥36，該第二閥36依次位於第一閥34以及填充缸40的開 口之後。管線32然後達到壓縮空氣致動器15的底部腔室15c。壓縮空氣致動器的底部腔室15c被用於控制填充頭18的缸17穿透，缸17的內部 體積通過壓縮空氣致動器15的下部出口出現在填充頭18中。控制缸具有橫向開口，該橫 向開口允許飲料在致動器的底部腔室和控制缸內部之間循環。拉伸杆10本身通過控制缸17，直至填充頭18和瓶預成型件的頸部20。圖2示出半模具100，PET預成型件110被定位在具有圓柱形整體形狀的該半模具 的凹腔的頂部部分，該凹腔在下部部分具有底部102。第二半模具(未示出)使該模具完整， 並且使得預成型件在這兩個半模具的凹腔形成的封閉凹腔中固定不動，該封閉凹腔限定了 飲料瓶形狀。應注意，半模具100包括底部部分105和頂部部分106，該頂部部分106經由在頂 部部分106的上表面上形成突起的兩個軌道108固定到該底部部分，這兩個軌道相互平行， 位於模具的凹腔的任一側上，垂直於截面平面。該模具的凹腔主要被容納在模具的底部部 分中。預成型件110包括已經形成的具有用於接納阻塞器的外螺紋的頸部111。該頸部 111被定位在半模具的凹腔的縮窄部109中，該縮窄部109被設計成使該頸部固定不動，同 時仍與最終瓶的形狀互補。應注意，此縮窄部109正好位於模具的底部部分的上表面之下， 並且因此該頸部與模具的頂部部分106以及其底部部分105兩者接觸。頸部的螺紋與模具 的頂部部分106的大致為圓柱形的凹腔的壁接觸。該頸部還具有凸緣112，該凸緣112被正 好定位在模具的頂部部分106和底部部分105之間的界面處。在該頸部的延伸部中，在凹腔的底部102的方向上，該預成型件具有終止於底部 的凹部(在附圖中被隱蔽)。該模具的凹腔的內表面被構造成限定飲料瓶、這裡為礦泉水瓶的外部結構。該結 構包括圓形凹槽，一些該圓形凹槽具有例如允許用戶抓緊瓶子或者在使用期間提供柔性、 或者為了在使用之後除去瓶子的結構或功能角色。該模具在其頂部部分包含具有圓形截面的兩個直的管道140和145，一個管道沿 另一管道的延長部，(這兩個管道)垂直於模具的凹腔的軸線，該軸線對應於一旦形成的瓶 的軸線。這兩個管道被放置在預成型件的頸部的頂部的任一側，並且在所述頸部的頂部開 口，以使得被噴射到這些管道中的一個或另一個的液體進入預成型件的頸部。應注意，這兩個管道在模具的截面的平面中，因此通過將示出的半模具與互補半模具相接合形成。拉伸杆130沿預成型件軸線的以及模具凹部的延長線被定位在圖的上部部分。在 模具的頂部部分中的其軸線與預成型件軸線成一直線的圓柱形開口 147使得拉伸杆130能 夠被插入該模具以及預成型件的凹部，直至杆的端部與凹部的底部相接觸的位置，以便拉 伸該預成型件。應注意，在頸部之上，該模具在管道145和140的出口處具有兩個噴口 148和149， 使得經由各管道145和140噴射的流體能夠通過預成型件的頸部指向預成型件的內部，從 而使流體轉向90°。這兩個噴口 148和149還使管道的內部與圓柱形開口 147的內部分 開。這兩個噴口 148和149中的每一個形成本發明的意義中的「噴射頭」，並且如在圖2中 可見，每個噴射頭與半模具100的體部成一體。在使用所述設備的方法期間，預先使得預成型件的溫度為在50°C和130°C之間 的、甚至在75°C和100°C之間的值。在優選實施例中，此值為95°C，使用的塑料是PET。杆具有在0. 5ms-1和3. Oms"1之間的、甚至在1. Oms"1和2. 5ms"1之間的速度。在優 選實施例中，此值為l.ems—1。預先使得飲料的溫度為在1°C和120°C之間的、優選地在10°C和90°C之間的值。在 優選實施例中，此值為30°C。熱塑性塑料的縱向拉伸比在2和5之間，甚至在2. 5和4之間。在優選實施例中， 此值為3. 5。熱塑性塑料的徑向拉伸比在2和7之間，甚至在3和4. 5之間。在優選實施例中， 此值為4。熱塑性塑料選自包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙 烯、聚乳酸、聚氯乙烯以及它們的組合的組。在優選實施例中，該熱塑性塑料為PET。模具的溫度至少比熱塑性塑料的熔點低50°C，在PET的情況下為230°C。優選地， 此溫度被維持低於100°c。在優選實施例中，模具的溫度等於環境溫度。參照圖3，在使PET預成型件膨脹並且填充該瓶的階段之後，填充了礦泉水的瓶 200存在於模具210(以截面示出)中。與圖2相比，觀察角被改變90°，與圖2中的軌道 108之一對應的軌道208被識別出。模具的此圖示示出其上部部分220由兩個子部分221和222構成，這兩個子部分 相對於通過拉伸杆230的軸線、模具凹腔的軸線以及瓶的軸線的對稱面P彼此對稱。除了 在瓶的頸部201之上外，這兩個子部分還沿該對稱面相互接觸，在頸部201之上提供孔口 225(對應於圖2中的開口 147)以便使得拉伸杆通過。如前所述，模具的下部部分215包括表現為與礦泉水瓶的形式對應的形式的凹 腔，瓶的頸部201通過對應於瓶的上部部分的分割部(rounding)的該下部部分的凹腔的縮 窄部216到達該凹腔。應注意，該瓶的頸部201被該模具的上部部分220圍繞。圖3中還示出在膨脹階段之後的拉伸杆230的縮回移動(垂直箭頭)。該圖中還 示出阻塞設備240的接近，該阻塞設備240在該瓶的頸部之上沿該瓶的軸線的延長線定位。參照圖4，該模具的上部部分的兩個子部分221和222已被橫向分開(水平箭頭)， 並且使得到達該瓶的頸部201。該模具的上部部分的凹腔的兩個子部分223和2M被區分開，其中該瓶的頸部被容納在圖3所示的位置。應注意，此凹腔與孔口 225共軸，使其朝模 具的外部延伸。還應注意，瓶的頸部在其圓柱形外表面上具有螺紋，使得可裝配阻塞器。這兩個子部分的移動由在模具的下部部分的上表面上的軌道208引導。拉伸杆 230還被定位成遠離通過該瓶的垂直線。該阻塞設備然後被垂直定位在瓶的頸部之上。其然後旋轉(由曲線箭頭示出)，並 且將蓋裝配到瓶的頸部上。當然，本發明並不局限於所描述的以及由附圖示出的實施例；相反，其可延伸到在 權利要求的範圍內本領域技術人員可想到的所有變型。
權利要求
1.一種用於將飲料輸送到由被加熱的預成型件(110)形成的熱塑性容器中的設備，所 述預成型件被定位在模具(100，210)中，所述設備包括用於將至少一種飲料噴射到所述預 成型件(110)中的凹部中以便促進所述預成型件在所述模具中膨脹的噴射裝置(140，145， 148，149)，所述模具限定所述容器的形狀，所述噴射裝置包括被設計成噴射飲料的至少一 個成分通過所述凹部的嘴部的至少一個噴射頭(148，149)，所述噴射頭與所述模具成一體， 其特徵在於，由於所述凹部的所述嘴部限定了所述容器的頸部O01)，所述設備進一步包括 用於將阻塞器固定在所述頸部上的裝置040)。
2.根據權利要求1的設備，其特徵在於，所述設備進一步包括用於使用多達所述容器 的最終體積的一部分的空氣形成所述容器的裝置，以及用於增加所述容器中的內部壓力的 裝置，所述容器的形成使用所述飲料實現。
3.根據權利要求1或2的設備，其特徵在於，所述設備進一步包括用於對將被噴射的一 定體積的飲料加壓的裝置。
4.根據權利要求3的設備，其特徵在於，所述加壓裝置包括泵。
5.根據權利要求3或4的設備，其特徵在於，所述加壓裝置包括活塞。
6.根據權利要求3-5中任一項的設備，其特徵在於，所述加壓裝置包括中央增壓空氣 貯存器。
7.根據權利要求1-6中任一項的設備，其特徵在於，所述設備進一步包括用於將飲料 脫氣的系統。
8.根據權利要求1-7中任一項的設備，其特徵在於，所述設備進一步包括用於清潔所 述模具的至少一部分的裝置。
9.根據權利要求1-8中任一項的設備，其特徵在於，所述模具包括模具基部(21 以及 兩個上部模具部分021，222)。
10.根據權利要求1-9中任一項的設備，其特徵在於，所述設備包括兩個噴射頭，每個 噴射頭與所述模具成一體。
11.根據權利要求1-10中任一項的設備，其特徵在於，至少一個噴射頭包括噴口(148， 149)，所述噴口(148，149)位於垂直於所述模具的凹腔的一個軸線的管道(140，145)的端 部上，所述管道連接到用於提供所述飲料的至少一種組分的線路。
12.根據權利要求11的設備，其特徵在於，所述管道與所述模具的頂部部分成一體。
13.根據權利要求12的設備，其特徵在於，所述頂部部分由兩個子部分構成，並且所述 管道是通過接合每個子部分的相應界面中的兩個互補凹部而形成的。
14.根據權利要求1-13中任一項的設備，其特徵在於，至少一個噴射頭被安置成允許 阻塞器固定裝置操作。
15.根據權利要求14的設備，其特徵在於，所述模具的上部部分具有至少兩種構型，所 述噴射頭與所述上部部分成一體，在第一構型中所述噴射頭能夠將所述飲料噴射到所述預 成型件中，在第二構型中阻塞器固定裝置被設計成將阻塞器定位在預成型件的頸部上。
全文摘要
本發明涉及一種將飲料輸送到由被加熱的預成型件(110)形成的熱塑性容器中的設備，該預成型件大致為圓柱形並且被定位在模具中，其特徵在於，該設備包括噴射裝置，所述噴射裝置用於將至少一種飲料噴射到預成型件中的凹部中以便促進該預成型件在模具內部膨脹，該模具限定了容器的形狀，所述噴射裝置包括噴射頭(18)，所述噴射頭被設計成噴射至少一種飲料通過凹部的嘴部，所述噴射頭與所述模具成一體。
文檔編號B29C49/46GK102089139SQ200980126274
公開日2011年6月8日 申請日期2009年7月2日 優先權日2008年7月7日
發明者F·施麥託, G·肖萬, K·哈特維格 申請人:雀巢產品技術援助有限公司