[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen sowie eine Vorrichtung hierfür.

[0002] Bekannt ist aus der DE 43 40 291 die Herstellung von Behältern durch Blasformen mit einem gas- und/oder dampfförmigen Druckmedium aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise aus Vorformlingen aus PET (Polyethylenterephthalat), wobei die Vorformiinge innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt werden. Typischerweise weist eine Blasmaschine eine Heizeinrichtung zum Temperieren oder Vorerhitzen (thermisches Konditionieren) der Vorformiinge sowie eine Blaseinrichtung mit wenigstens einer Blasstation auf, in deren Bereich der jeweils zuvor temperierte Vorformling biaxial oder multiaxial zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe eines Druckgases, z.B. mit Hilfe von Druckluft, als Druckmedium, das mit einem Formdruck in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE 43 40 291 erläutert. [0003] Der grundsätzliche Aufbau der Blasstation ist in der DE 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten der Temperierung der Vorformiinge sind in der DE 23 52 926 erläutert.

[0004] Gemäß einem typischen Weiterverarbeitungsverfahren werden die durch Blasformen hergestellten Behälter einer nachfolgenden Fülleinrichtung zugeführt und hier mit dem vorgesehenen Produkt oder Füllgut gefüllt. Es werden also eine separate Blasmaschine und eine separate Füllmaschine verwendet. Bekannt ist es dabei auch, die separate Blasmaschine und die separate Füllmaschine zu einem Maschinenblock, d.h. zu einer verblockten Blas-Füll-Einrichtung zusammen zu fassen, wobei weiterhin das Blasformen und das Füllen an gesonderten Maschinenkomponenten und zeitlich nacheinander erfolgen. [0005] Es wurde weiterhin bereits vorgeschlagen, Behälter, insbesondere auch in Form von Flaschen, aus thermisch konditionierten bzw. vorerhitzten Vorformlingen herzustellen und dabei gleichzeitig mit einem flüssigen Füllgut zu füllen, welches als hydraulisches Druckmedium zum Ausformen des Behälters durch Expandieren oder durch radiales und axiales Strecken oder Recken des Vorformlings mit einem Formund Fülldruck zugeführt wird, sodass zeitgleich mit dem Füllen der jeweilige Vorformling in den Behälter verformt wird.

[0006] Bei allen vorstehend beschriebenen Verfahren ist auf die Sterilität bei der Abfüllung zu achten, um eine lange Haltbarkeit des Füllguts zu gewährleisten. Weiter sind viele flüssige Füllgüter sauerstoffempflindlich, und bei karbonisierten Flüssigkeiten wirken Fremdgase als Keimzelle für Ausgasung bei Druckabfall.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern vorzuschlagen, die eine lange Haltbarkeit des Füllguts gewährleisten.

[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern aus Vorformlingen vorgeschlagen, bei dem der Vorformling während einer Form- und Füllphase in einer Form hydraulisch oder hydro-dynamisch durch Druckeinwirkung des zugeführten Füllguts in den Behälter umgeformt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling vor Beginn der Form- und Füllphase mindestens einmal evakuiert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere Kunststoffbehälter, wie PE-, PP-, PET-Flaschen, PET-KEG und dergleichen hergestellt werden.

[0009] Weiter wird eine Vorrichtung zur Herstellung von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern aus Vorformlingen mit wenigstens einer Form- und Füllstation vorgeschlagen, die zumindest eine einen Formraum bildende Form sowie zumindest einen Formkopf aufweist. Über den Formkopf kann zum Umformen des jeweiligen Vorformlings in einen Behälter in den Innenraum des mit seiner Öffnung in Dichtlage gegen den Formkopf anliegenden Vorformling ein flüssiges Druckmedium eingebracht werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Formkopf über Mittel zum Evakuieren des Innenraums des Vorformlings verfügt oder mit solchen funktional verbunden ist, insbesondere über Leitungen.

[0010] Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Vorformling vor Beginn der Form- und Füllphase mindestens einmal evakuiert. Vorzugsweise wird in den Vorformling nach der mindestens einen Evakuierung zur Entlastung ein inertes Gas oder Gasgemisch geleitet, idealerweise ein Inertgas, enthaltend oder bestehend aus C0 ₂ oder N ₂ . Der Vorformling kann auch alternativ oder kumulativ nach einer Evakuierung mit einem Inertgas gespült werden.

[0011] Vorzugsweise wird bei der Vakuumierung gemäß der Erfindung ein Druck von 50 bis 200 mbar erreicht. Dadurch werden alle Fremdgase aus dem Innenraum des Vorformlings entfernt, die einen schädlichen Einfluss auf das Füllmedium haben oder als Keimzelle für die Ausgasung einer kohlensäurehaltigen Flüssigkeit bei Druckabfall wirken könnten, wie z.B. Sauerstoff. Der im Vergleich zum ausgeformten Behälter relativ dickwandige Vorformling ist ausreichend stabil, um auch größerem Unterdruck standzuhalten. Das zu evakuierende Volumen ist vergleichsweise gering, weshalb das erfindungsgemäße Verfahren ökonomisch vorteilhaft ist.

[0012] Der Vorformling kann nach einer Evakuierung auch mit einem Sterilisationsmittel entlastet und/oder gespült werden, insbesondere mit Dampf und/oder einem Gas-Dampfgemisch. Der Dampf kann in diesem Fall ein Wasserdampf oder ein verdampftes chemisches Sterilisationsmittel sein, insbesondere H2O2. Als Sterilisationsmittel kann auch ein sterilisierendes Gas oder Gasgemisch zum Einsatz kommen, insbesondere Ozon oder ein Gemisch aus Ozon und einem inerten Gas.

[0013] Vorzugsweise kann die Mündung des Vorformlings durch einen Strahlungsemitter, insbesondere UV-Licht oder gepulstes UV-Licht, sterilisiert werden. [0014] Der Form- und Füllvorgang kann unmittelbar nach der Evakuierung oder nach Entlastung, Spülung und Sterilisation beginnen. Die Evakuierung und die Spülung können auch mehrfach wiederholt werden, um eine möglichst hohe Freiheit von Fremdgasen im Vorformling zu erreichen, die Verunreinigungen der Atmosphäre im Vorformling darstellen.

[0015] Der Form- und Füllvorgang geschieht dann in bekannter Weise, wobei der Vorformling erforderlichenfalls vor Beginn des Formvorgangs thermisch konditioniert wird. Hierfür übliche Temperaturen liegen zwischen 70°C und 120°C. Die thermische Konditionierung kann z. B. auch in üblicher Weise durch Durchlaufen einer Heizstrecke vor Einbringen des Vorformlings in die Form erfolgen. Vorzugsweise ist die Form dann entsprechend geheizt, um die thermische Konditionierung während der Vorbehandlung des Vorformlings durch Vakuumierung, Spülung und/oder Sterilisierung aufrecht zu erhalten.

[0016] Ein verfahrensgemäß vorbereiteter Vorformling kann im Rahmen der Formund Füllphase in einem Arbeitsgang mit einem flüssigen Füllmedium geformt und gefüllt werden. Eine erneute Verunreinigung kann durch das unmittelbare Aufeinanderfolgen der Verfahrenschritte ausgeschlossen werden.

[0017] Der Formkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung verfügt über geeignete Mittel zum Evakuieren des Innenraums des Vorformlings zur Herstellung eines Vakuums, oder ist mit solchen, wie z.B. mit einer Vakuumpumpe, funktional verbunden, z.B. über Leitungen. Der im Innenraum des Vorformlings erreichbare Druck sollte dabei vorzugsweise zwischen 50 und 200 mbar liegen.

[0018] In einer vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung stehen mindestens eine Gruppe von Formköpfen gemeinsam mit einem gemeinsamen Unterdruckraum in Verbindung, der seinerseits mit Mitteln zum Evakuieren, wie z.B. einer Vakuumpumpe, in Verbindung steht. Insbesondere können alle Formköpfe mit einem einzigen Unterdruckraum leitungsmäßig verbunden sein. Der Unterdruckraum kann vorteilhaft als ein oder mehrere Ringkessel oder Ringrohre ausgebildet sein.

[0019] Die Vorrichtung kann über Mittel zum thermischen Konditionieren des Vorformlings verfügen.

[0020] Die Formkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorzugsweise weiter über Mittel zur Einleitung eines Sterilisationsmittels, wie z.B. von Dampf, eines Gas- Dampfgemisches, von Ozon und/oder von H ₂ O ₂ in den Innenraum des Vorformlings verfügen. Damit kann der Vorformling wirksam desinfiziert werden. Das nachfolgend abgefüllte Füllmedium verfügt so über eine lange Haltbarkeit.

[0021] Der Formkopf kann auch über Mittel zur Einleitung eines Inertgases, insbesondere enthaltend oder bestehtend aus CO ₂ oder N ₂ , in den Innenraum des Vorformlings verfügen. Damit kann der Vorformling wirksam inertisiert werden, was ebenfalls zur langen Haltbarkeit des abgefüllten Mediums beiträgt.

[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Formkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung über Mittel zur Sterilisation der Mündung des Vorformlings durch einen Strahlungsemitter verfügen, insbesondere einen UV- Strahler oder Strahler für gepulstes UV-Licht. Der Vorformling kann so vor Beginn der Form- und Füllphase vollständig sterilisiert werden. Der fertige, gefüllte Behälter muss nicht erneut einem Sterilisationsprozess unterworfen werden. [0023] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

[0024] Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern aus Vorformlingen 5.

[0025] Die in Fig. 1 dargestellte Anlage verfügt über wenigstens eine Form- und Füllstation 1 , die jeweils zumindest eine einen Formraum 3 bildende Form 2 aufweist. Die Form 2 wird durch einen Formkopf 4 nach oben abgeschlossen. [0026] Ein in der Figur gestrichelt dargestellter Vorformling 5 kann in die Form eingebracht werden und liegt mit seiner Öffnung 6 in Dichtlage gegen den Formkopf 4 an.

[0027] Der Formkopf 4 ist über eine Zuleitung mit einem ersten Speicher 20 für ein flüssiges Füllgut verbunden, in dem das Füllgut durch eine Hochdruckpumpe 21 unter hohem Druck steht und dem Vorformling 5 über ein Ventil 10 zugeführt werden kann. Das zugeführte Volumen kann dabei über einen magnetisch induktiven Durchflussmesser (MID) 22 gemessen werden.

[0028] Weiter ist der Formkopf 4 über eine Zuleitung mit einer Vakuumpumpe 30 verbunden, mit der im Vorformling 5 über ein Ventil 11 ein Vakuum von etwa 100 mbar generiert werden kann.

[0029] Der Formkopf 4 ist außerdem über eine Zuleitung mit einer Quelle zur Erzeugung von Dampf und/oder einem H ₂ O ₂ -Speicher 40 verbunden, so dass der Vorformling 5 über ein Ventil 12 mit Dampf, insbesondere mit Wasserdampf, und/oder verdampftem H ₂ O ₂ beaufschlagt werden kann.

[0030] Der Formkopf 4 ist zudem über eine Zuleitung mit einem CO ₂ -Speicher 50 verbunden, so dass der Vorformling 5 über ein Ventil 13 mit CO ₂ beaufschlagt werden kann. [0031] Die Herstellung eines mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behälters gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in der nachstehend beschriebenen Weise: Zunächst wird der Vorformling 5 in die geöffnete Form 2 eingebracht und der Formkopf 4 geschlossen, so dass die Öffnung 6 des Vorformlings 5 dichtend mit dem Formkopf 4 in Anlage gerät.

[0032] Im ersten Schritt wird Ventil 11 geöffnet, so dass das von der Vakuumpumpe 30 erzeugte Vakuum auf den Vorformling 5 einwirken kann. Der Vorformling 5 wird evakuiert. Der Vorformling 5 ist im Gegensatz zum ausgeformten Behälter sehr stabil, so dass er erheblichen Unterdruck aushält. Die Evakuierung stellt deshalb kein Problem dar. Angesichts des kleinen Volumens des Vorformlings 5 lässt sich die Evakuierung innerhalb eines sehr kleinen Zeitintervalls durchführen, was für die Prozesszeiten innerhalb einer Abfüllmaschine wichtig ist.

[0033] Im nächsten Schritt wird Ventil 11 geschlossen und Ventil 12 geöffnet. Dadurch kommuniziert der unter Unterdruck stehende Vorformling 5 mit dem Dampferzeuger und/oder H ₂ O ₂ -Speicher 40 und wird entlastet. Durch den Unterdruck werden Wasserdampf und/oder verdampftes H ₂ O ₂ in den Innenraum des Vorformlings 5 gesaugt und die mit dem Füllgut in Berührung kommenden Flächen des Vorformlings 5 werden sterilisiert.

[0034] Nach Abschluss dieser Phase wird Ventil 12 geschlossen und erneut Ventil 11 geöffnet, so dass erneut ein Vakuum im Innenraum des Vorformlings 5 erzeugt wird.

[0035] Nach Schließen des Vakuumventils 11 kann Ventil 13 geöffnet werden, wodurch der Innenraum des Vorformlings 5 erneut entlastet und mit CO ₂ gespült wird. In Bezug auf die meisten Getränke ist CO ₂ ein Inertgas und verursacht keine Verschlechterung des Getränks.

[0036] Nach Abschluss dieser Phase wird Ventil 13 wieder geschlossen und durch Öffnen des Ventils 10 wird der Form- und Füllprozess in Gang gesetzt. Unter dem im Behälter 20 herrschenden Form- und Fülldruck wird das im Vorformling 5 befindliche Inertgas verdrängt und der Vorformling in den Behälter umgeformt. Es versteht sich von selbst, dass der Vorformling in üblicher und bekannter Weise vor der Form- und Füllphase thermisch konditioniert wird.

[0037] Ganz allgemein kann die Streckung des Vorformlings 5 durch geeignete Mittel, die in der Figur nicht dargestellt sind, unterstützt und gesteuert werden. Es kann beispielsweise eine Reckstange, ein von unten am Boden des Vorformlings angreifendes Führungselement oder Unterdruck in der Form eingesetzt werden. Eine Kombination dieser Mittel ist ebenfalls möglich. Besonders vorteilhaft sind Verfahren, bei denen keine herkömmliche Reckstange im Inneren der Vorformlinge bzw. der Behälter zum Einsatz kommt, sondern der Vorformling bei der Umformung von außen, vorzugsweise am Boden angreifend, geführt wird. [0038] Nach Ausformung und Füllung des Behälters wird in geeigneter Weise ein Kopfraum gebildet, der Behälter entlastet und verschlossen.

[0039] Es versteht sich von selbst, dass die hier schematisch dargestellte Anlage über mehrere Form- und Füllstationen 1 verfügen kann, an denen simultan oder zeitlich geringfügig versetzt mehrere Behälter gleichzeitig geformt werden können. Ebenso versteht sich von selbst, dass das dargestellte Verfahren mehr als jeweils einen Zyklus aus Evakuierung und Desinfektion bzw. Evakuierung und Spülung mit Inertgas umfassen kann.

Bezugszeichenliste

1 Form- und Füllstation

2 Form

3 Formraum

4 Formkopf

5 Vorformling

6 Öffnung des Vorformlings

10 Ventil für Füllgutzufuhr

11 Ventil für Vakuumpumpe

12 Ventil für Dampferzeuger / H ₂ O ₂ -Speicher

13 Ventil Inertgasspeicher

20 Speicher für Füllgut

21 Hochdruckpumpe

22 Magnetisch induktiver Durchflussmesser (MID) 30 Vakuumpumpe

40 H ₂ O ₂ -Speicher, Dampferzeuger

50 C0 ₂ -Speicher