專利名稱：塑料無菌容器的制造方法及其實施設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及塑料無菌容器的制造方法及其實施設備。
它特別適用于采用預制坯加工無菌容器，這些預制坯被加熱以使其達到模制溫度(即達到塑料變軟的溫度)，然后放入精加工模子，在該模子中通過吹制或拉伸/吹制預制坯獲得最終的容器。
它特別可用于容器的加工、灌裝和封口流水線設備，或者還可以用于組合設備，在這些設備中，無菌容器在加工后立即灌裝，然后封口。
在法國專利7437155中以塑料成型機械公司的名義描述了一種組合或單機設備，在這種設備中，容器的加工、灌裝及封口在無菌氣流清理的同一區(qū)域內完成。
專利US 3809768描述了一種流水線設備，即設備中每一個具有特定功能的部分都與其它部分分開，并且每一個部分，當然還有兩個連續(xù)部分之間的傳輸時都保持無菌環(huán)境。
為獲得無菌容器，迄今已考慮了各種方案。
一種方法是在容器加工完后進行滅菌或消毒，例如將它們填充或浸在適當?shù)臏缇芤褐?。該方法存在以下缺點1)首先，在填充或浸潤后，必須排空容器，可能要用漂洗溶液來漂洗容器，然后進行干燥，因為容器最終裝的東西有可能被滅菌(或消毒)溶液或使用過的漂洗溶液變性。
由于其實施所需時間很長，因此這種方法很難用于流水線式罐裝設備。
2)此外，在排空容器后，必須回收滅菌或消毒溶液，甚至漂洗溶液，并使其再循環(huán)。事實上，由于消耗量很大，所以不可能想象在溶液使用一次后就扔掉。因此必須考慮每一種使用過的溶液的循環(huán)設備。這樣，最終得到的設備體積很大，成本很高。
此外，從心理學觀點來看，用戶可能會懷疑循環(huán)的質量問題。
另一種方法是在預制坯進入容器加工設備前滅菌。為此，通過浸入或充填使預制坯填充滅菌/消毒溶液，并在一定時間內與溶液保持接觸；然后在預制坯進入加熱爐以便其吹制前，排空并將微量溶液清除。
該方法具有以下缺點1)一方面，滅菌溶液與每一個預制坯之間的接觸時間必須很長(用過氧化氫(H2O2)一般要一分鐘以上，而且每一個預制坯的滅菌質量也不一樣)，這就要求體積很大的滅菌設備，以支持吹制或拉伸/吹制設備中通常很高的吹制速度；2)滅菌設備必須通過無菌管道與加熱設備連接；3)和容器的情況一樣，在滅菌/消毒后排空預制坯要求收集清洗溶液并在輔助裝置中循環(huán)。
本發(fā)明的目的在于彌補現(xiàn)有技術的缺陷，同時提出一種方法和設備，它能與高吹制速度匹配，并且體積小，效率高。
根據(jù)本發(fā)明，通過加熱，然后吹制、或拉伸和吹制，使熱塑材料預制坯成為無菌容器的方法的特征在于(1)將一種熱作用滅菌劑施加于所述預制坯，(2)加熱所述預制坯，同時使所述液體產生作用并使所述預制坯的溫度上升以達到其模制溫度，(3)吹制、或拉伸吹制預制坯，以獲得最終容器。
這樣，在加熱預制坯的同時，使滅菌劑產生作用并提高預制坯溫度，以達到其吹制溫度，用一道工序完成滅菌和軟化預制坯構成材料以便吹制。這樣就縮短了整個周期。
這樣，就不必設置專用滅菌設備，因為使用了使滅菌劑起作用并使預制坯軟化的共用加熱設備，只要考慮將滅菌劑加入預制坯的裝置即可。
另外，還節(jié)省了能源。
滅菌工序的安全性是徹底的，因為容器在預制坯滅菌后立即吹制預制坯在加熱的同時進行滅菌，并且它們進入模子而后吹制時的溫度使新的細菌無法生長。
采用現(xiàn)有技術的方法，預制坯被滅菌、干燥并送入爐子，在傳輸過程中預制坯有可能被污染，例如，假使無菌管道發(fā)生故障。這里消除了這種危險。
此外，采用本發(fā)明的方法，通過加熱使滅菌劑起作用，其結果是至少在加熱區(qū)域內使與預制坯接觸的部件保持無菌。因此在該區(qū)域內不必考慮無菌氣流。
根據(jù)另一個特征，施加滅菌劑前有一道消除預制坯內靜電的工序。
這樣，接下來的微粒和細菌處理比較方便，因為它們從預制坯的壁上剝離。
根據(jù)另一個特征，滅菌劑是一種液體，并且通過潤濕預制坯進行施加。
結果驚奇地發(fā)現(xiàn)，預制坯的滅菌不必采用大量的滅菌劑，而只要簡單潤濕即可。
在一個實施例中，在預制坯進入設備時在加熱裝置的上游進行潤濕，將必需量的液體噴入預制坯，至少使其整個內表面濕透。
在另一個實施例中，在將預制坯送入加熱裝置前，通過填充預制坯進行潤濕，然后排空，但不進行干燥。
該另一個實施例相對于前述現(xiàn)有技術方法的優(yōu)點是，對循環(huán)設備的性能要求降低，因為主要消毒在加熱時進行。排出的滅菌劑僅輕度污染。
根據(jù)另一個特征，預制坯內的滅菌劑的量不僅使預制坯從加熱裝置出來時無菌，而且在加熱時滅菌劑全部蒸發(fā)，這就避免擾亂最終容器的模制工序。事實上，微量滅菌劑對于獲得正確模制是有害的。
在一個實施例中，最后的吹制采用足夠過濾的空氣進行，以免重新輸入不希望的微粒。
因此可以使用帶有適當過濾器的傳統(tǒng)吹制設備。
在另一個實施例中，最后的吹制采用無菌空氣。
本發(fā)明的其它特征在下面參照附圖所作的描述中體現(xiàn)，附圖中—

圖1為本發(fā)明的原理—圖2為本發(fā)明第一種變型的原理圖；—圖3和圖4為本發(fā)明第二種變型的部分原理圖；—圖5為本發(fā)明可應用的設備的細部示意圖；—圖6至圖8以示意圖方式示出了改進的變型。
在圖1中，示出了實施本發(fā)明方法的設備原理圖。
整個用標號1表示的設備，通過預制坯3的輸送裝置2與圖中未示出的預制坯3的供應源連接。該供應源可以是已知方式的供料槽，而裝置2例如為供料軌。還有另一種選擇，并且不作為限定條件，供應源可以是預制坯壓力鑄造機，而裝置2為預制坯輸送機。
設備1以已知方式包括諸如爐子的加熱裝置100，使預制坯達到其吹制溫度(當預制坯3的構成材料為聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)時一般為100℃至150℃)。通過傳輸裝置2傳輸?shù)念A制坯3，在送入容器110的諸如吹制轉盤或轉輪的吹制裝置101之前，先進入爐子100進行熱調節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，在加熱裝置100的上游設置裝置4，至少在預制坯3的內部施加滅菌劑。
滅菌劑最好是一種熱反應的化學溶液，一般為氧化溶液，諸如以過乙酸為基礎的溶液，或最好為過氧化氫(H2O2)溶液，或所有其它適合的溶液。
在一個實施例中(圖2)，裝置4由一組不停地澆注和充填例如在輸送裝置2上不斷經過的預制坯3的噴口41；...44組成。在該情況下，設置諸如槽40的裝置，用以回收從預制坯溢出的過量溶液。
這種實施方式要求倒轉預制坯使其排空，并回收和循環(huán)預制坯倒出的以及槽40的滅菌劑。預制坯的排空最好在圖4中示出的區(qū)域5的爐子入口處進行，在此預制坯頸部朝下。
然而，該實施方式不是最方便的，因為它要求回收充填時過量的以及倒出的滅菌劑，并且進行循環(huán)。但必須指出，在充填時，滅菌劑污染不大，因為實際上它沒有開始起作用的時間，其反應在后面通過加熱實現(xiàn)。因此，循環(huán)程度比前述現(xiàn)有技術方法在設備上游進行預制坯滅菌所要求的要小。
因此，裝置4最好(圖3)由自動噴頭45構成，例如一種電控噴頭，或者對著預制坯輸送裝置2安裝，或者稍遠一點，裝在輸送裝置和爐子100之間，例如對著裝置2和爐子100之間的中間機構，諸如圖5上看到的機器中的預制坯裝載輪6。
噴頭可按預制坯滅菌所必須的唯一量濕潤預制坯的內部，然后滅菌劑在熱效應下蒸發(fā)。
作為例子，在用于加工1升瓶子的預制坯中噴射0.01克至0.07克的過氧化氫(H2O2)可獲得極好的結果。
對于標準的預制坯，這相當于必需量小于預制坯總容量的百分之一，事實上基本相當于預制坯總容量的百分之五至千分之三的量。
超過百分之一時，在加熱裝置100的輸出處可存在微量滅菌劑，這有擾亂吹制的可能。
為此，噴頭一方面與未在該圖中示出、但可在圖4中看到的用于探測每一個預制坯3到來的傳感器10連接，而另一方面，從探測之時起進行調節(jié)以送出必需的滅菌劑量。
例如，假設預制坯向圖3箭頭7所示方向移動，噴頭的調節(jié)使預制坯3的口31到達噴射裝置46處(圖3虛線47)時開始噴射，并且當噴射裝置46大約對著預制坯的中軸線48時停止。
這樣做，預制坯整個內壁和底部都很濕潤，當滅菌劑通過爐子內的熱量而反應時可進行有效的滅菌。
在此，本發(fā)明在滅菌劑消耗方面具有不可否認的優(yōu)點若采用過氧化氫，其密度接近水的密度，大約30克滅菌劑就足以處理1000個用于1升瓶子的預制坯。若將預制坯填充，處理1000個預制坯要30千克，即30升滅菌劑，而若處理1000個瓶子，則都裝滿要1000升。
在一種實施例中，噴頭45由已知的低壓自動噴槍構成，在該噴槍中，噴射通過空氣噴口和液體噴口構成的裝置46獲得。例如采用SPRAYING SYSTEMS公司銷售的商標為“Autojet”、型號為28JJ AU的噴槍，它裝有由液體噴口和空氣噴口構成的環(huán)形噴射裝置46。
這種噴槍的安裝可參照圖4進行。
噴槍45通過管道450與滅菌液儲罐8連接，管道將儲罐與噴射裝置46中未標示的液體噴口接通。
進氣管道451將未標示的氣口與低壓(一般為5至9巴之間，但該數(shù)值范圍可調整)壓縮空氣供應源452永久接通。
在低壓氣源452和進氣管道451之間安裝減壓閥453，用于調節(jié)壓力。
儲罐8處于內部超壓(一般為0至7巴)狀態(tài)。在圖4所示的例子中，該超壓通過將來自氣源452的空氣分流454至減壓閥455獲得，減壓閥的輸出與儲罐8連接，從而獲得儲罐內要求的超壓。
與探測預制坯3通道的傳感器10連接的電控裝置9，向噴槍殼體內的電磁線路傳送信號，用于移動液體通道的關/開針閥，針閥也在噴槍殼體內。
如圖5所示，最好另外設置用于去除預制坯所含靜電的裝置49。該裝置位于噴頭的上游，并且在最佳實施方式中，由電離氣體發(fā)生器構成，它向預制坯內輸送電離氣流。氣流有利于脫離微粒，而電離作用可阻止微粒附著在預制坯的壁上。
如圖3所示，電離氣體的輸送例如可在預制坯還在輸送裝置2(軌道或輸送機)上時進行，稍前于噴頭45。
這種裝置49在圖2中也已示出。它可用于本發(fā)明的所有實施方式中。
在圖5中另外以示意圖方式示出了本發(fā)明與已知的吹制設備，如申請人制造的設備的匹配方式。
預制坯3通過諸如滑軌或軌道2的裝置進入設備。它們的凸緣下部進入帶凹口60的輪6和半環(huán)形導軌61之間。
噴頭45位于預制坯3的行程上方，例如在它們被輪6的凹口60和導軌61夾住的區(qū)域內，而傳感器10則對著該區(qū)域，用以探測預制坯3進入噴頭下。
為了不使該圖過于復雜，圖4所示的儲罐8的超壓線路、以及更普遍的流體線路沒有全部示出。
預制坯經過輪6后，被已知的旋轉傳送帶102一個個地抓住，將它們送入爐子100。被抓住頸部的預制坯3按箭頭103所示的方向被帶動，并在加熱裝置(燈104和反射器105)前經過。此外，預制坯進入爐子后便翻轉，使頸部朝下(箭頭5)，然后至少在經過加熱裝置104、105的這段時間保持自轉(箭頭106)。
在爐子的出口處，預制坯恢復頸部朝上(箭頭107)，然后由傳輸機構108夾持，將其導入吹制轉盤101的精加工模子109。接著，完工的容器110通過適當?shù)难b置111送出。
因此，本發(fā)明可方便地實施于已知的吹制設備，并且只需作很少的改動。
只要裝上噴頭45及其輔助機構(儲罐8、傳感器10)，并將這些空氣線路與設備中已有的空氣線路連接起來即可。
然而可能有必要選擇耐滅菌劑的不銹材料，尤其是爐子100和設備的其它構件。
其它可能的匹配示于圖6和圖7。
另外，最好設置滅菌劑殘留蒸汽的吸排裝置，例如在圖6和圖7中由排煙罩112和吸煙機113構成，裝在爐子100的上面。
在圖6的實施方式中，吹制裝置101采用無菌空氣用于容器成型。除了噴頭45、其配套輔助裝置和吸排裝置112、113外，最好在設備中設置無菌氣體超壓，以避免含菌微粒進入內部。
在圖7的實施方式中，吹制裝置101采用的不是無菌空氣，而是以適當方式過濾的空氣，因此在該情況下，在該裝置101的輸出處，為謹慎起見，設置了一種輔助裝置114，用于消除和/或消滅吹制時可能重新引入的帶菌微粒。輔助裝置114例如由洗瓶機構成，采用適當?shù)南緞⑶铱梢栽黾尤萜?10的干燥機，尤其用于避免消毒劑改變罐裝物的氣味。
當然，一切其它可以消滅可能少量存在的污染微粒的相當?shù)难b置都可以使用。
在圖8所示的變型中，也可應用于圖5(只要稍微改動配置)和圖6或圖7，預制坯3在經過充填潤濕41；...；44后，然后排空，或簡單噴射45后，被送入預加熱裝置115以使滅菌劑產生作用并使預制坯開始升溫以便吹制。
接著，它們被送入位于裝置115下游的爐子100，它們在爐內經受適當加熱以便吹制，并且在爐中繼續(xù)消毒，同時由于爐內彌漫的熱氣而使滅菌劑蒸發(fā)。預加熱裝置115和爐子100的相對位置，應使預制坯在這兩個機構之間輸送不會明顯冷卻，以免滅菌劑過早失效和能源消耗過多。
事實上，如果預制坯冷卻了，在能源方面就沒有任何好處，并且因此而失去了本發(fā)明的一個優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的無菌容器生產設備可直接與罐裝和/或封口設備連接，以構成單機設備，或者生產線設備。在后一種情況，必須在吹制機100的容器輸出處和灌裝機和/或封口機之間設置無菌管道。
當然，本發(fā)明不局限于已經特別描述的應用和實施方式，相反，它包含了所有的限制。
權利要求
1.無菌容器(110)的制造方法，通過加熱(100)熱塑材料的預制坯(3)，然后吹制、或拉伸和吹制而成型(101)，其特征在于1)將一種熱作用滅菌劑施加(4；41；...44，45)在所述預制坯(3)上，2)加熱預制坯，以同時使所述滅菌劑生效，并使預制坯的溫度上升，以達到其模制溫度，3)通過吹制、或者拉伸和吹制，使所述預制坯成型(101)，以獲得最終容器(110)。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，在施加滅菌劑前，有一道消除預制坯(3)中的靜電的工序。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其特征在于，消除預制坯(3)中的靜電，通過將電離空氣注入(49)預制坯(3)獲得。
4.根據(jù)權利要求1至3之一的方法，其特征在于，滅菌劑是一種液體，并且通過濕潤將其施加(4)在預制坯上，用足以滅菌的液量至少潤濕所述預制坯(3)的內壁。
5.根據(jù)權利要求4的方法，其特征在于，潤濕(4)通過裝填(41；...44)、然后排空預制坯進行，但不對其進行干燥，使它保持足夠滅菌的液體量。
6.根據(jù)權利要求4的方法，其特征在于，潤濕(4)采取在預制坯內噴射(45，46)足以滅菌的液量進行。
7.根據(jù)權利要求2至6之一的方法，其特征在于，滅菌劑被蒸發(fā)，而且施加的滅菌劑的量在加熱后、模制之前徹底蒸發(fā)。
8.根據(jù)權利要求2至7之一的方法，其特征在于，滅菌劑為氧化劑。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其特征在于，滅菌劑以過氧化氫為基礎。
10.根據(jù)權利要求8的方法，其特征在于，滅菌劑以過乙酸為基礎。
11.根據(jù)權利要求4至10之一的方法，其特征在于，滅菌液的量低于預制坯總容量的百分之一。
12.根據(jù)權利要求11的方法，其特征在于，滅菌液的量在預制坯總容量的百分之五和千分之三之間。
13.根據(jù)權利要求1至12之一的方法，其特征在于，容器(110)的吹制采用無菌流體如無菌空氣進行，以使容器在吹制后可以馬上灌裝和/或封口。
14.根據(jù)權利要求1至12之一的方法，其特征在于，容器的吹制采用過濾空氣，并且為謹慎起見，增加一道消除和/或消滅吹制時重新引入的可能的帶菌微粒的工序(114)，以便能進行隨后可能的裝瓶和/或封口。
15.根據(jù)權利要求14的方法，其特征在于，工序(114)包括采用適當?shù)臏缇鷦?、如滅菌溶液清洗和排空容器?br> 16.根據(jù)權利要求15的方法，其特征在于，容器排空后進行干燥。
17.根據(jù)權利要求1至16之一的方法，其特征在于，預制坯的加熱分兩步，第一步(115)用于使滅菌劑發(fā)生作用，并使預制坯的溫度開始上升，而第二步(100)使滅菌劑繼續(xù)發(fā)生作用.蒸發(fā)并使預制坯加熱成一定的形狀，以便成型。
18.用于實施根據(jù)權利要求1至17之一的方法的設備，它包括預制坯加熱裝置(100，115)和吹制成型裝置(101；109)，使加熱的預制坯(3)通過吹制、或拉伸和吹制形成容器(110)，其特征在于，在加熱裝置(100)的上游，有給所述預制坯(3)施加受熱后產生作用的滅菌劑的裝置(4；41；...44；45)，以及將帶有滅菌劑的預制坯送入加熱裝置的傳送裝置，以使滅菌劑發(fā)生作用，并使預制坯達到其成型溫度。
19.根據(jù)權利要求18的設備，其特征在于，滅菌劑是一種液體，配備的給預制坯施加滅菌劑的裝置用于潤濕預制坯。
20.根據(jù)權利要求19的設備，其特征在于，用于潤濕預制坯的裝置，一方面由一組位于設備上游、預制坯行程上方的噴口(41；...；44)構成，從而當預制坯經過這些噴口時對它們裝填，另一方面由翻轉和排空預制坯但不進行干燥的裝置(5)構成。
21.根據(jù)權利要求20的設備，其特征在于，用于翻轉預制坯的裝置由翻轉裝置(5)構成，以使預制坯在加熱裝置(100)中頸部朝下。
22.根據(jù)權利要求19的設備，其特征在于，用于潤濕預制坯的裝置由噴頭(45)構成，如低壓電控自動噴槍。
23.根據(jù)權利要求22的設備，其特征在于，為噴槍提供空氣(451)和噴射液(450)，并且液體通道由控制機構(9)控制，控制機構由預制坯位置傳感器(10)啟動。
24.根據(jù)權利要求18至23之一的設備，其特征在于，用于使滅菌劑產生作用并使預制坯達到其成型溫度的加熱裝置(100)由爐子(100)構成，以對預制坯的成型進行熱調節(jié)。
25.根據(jù)權利要求18至23之一的設備，其特征在于，加熱裝置一方面由位于施加滅菌劑的裝置(4)下游的加熱室(115)構成，而另一方面由對預制坯加熱使其成為最終的容器(110)而進行熱調節(jié)的爐子(100)構成，所述爐子(100)在加熱室(115)的下游，并且在加熱室(115)和爐子(100)之間設置了傳輸裝置，而且其安裝位置應使預制坯從加熱室到爐子時不會冷卻。
26.根據(jù)權利要求18至25之一的設備，其特征在于，它包括將無菌空氣吹入預制坯使其成型為最終容器(110)的裝置。
27.根據(jù)權利要求18至25之一的設備，其特征在于，它包括將過濾空氣吹入預制坯使其成型為最終容器(110)的裝置。
28.根據(jù)權利要求27的設備，其特征在于，它包括用于消除和/或消滅容器(110)吹制時重新引入的可能帶菌微粒的工序的裝置(114)，如清洗和排空工序。
29.根據(jù)權利要求18至28之一的設備，其特征在于，在施加滅菌劑的裝置(4；41...44；45)的上游，有用于消除預制坯中的靜電的裝置(49)。
30.根據(jù)權利要求29的設備，其特征在于，用于消除靜電的裝置由將電離空氣注入預制坯的裝置(49)構成。
31.根據(jù)權利要求18至30之一的設備，其特征在于，它與容器(110)的裝瓶和/或封口設備連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過對預先加熱的預制坯進行吹制、或拉伸和吹制來生產容器的設備中采用的方法,無菌容器(110)通過采用適當?shù)臒嶙饔脺缇鷦櫇?45)預制坯(3)、并且通過加熱裝置(100)使滅菌劑發(fā)生作用而獲得,加熱裝置還使預制坯形成適當?shù)募訜嵝螤?以便吹制。
文檔編號B29C49/46GK1264332SQ9880721
公開日2000年8月23日 申請日期1998年7月16日 優(yōu)先權日1997年7月18日
發(fā)明者伯納德·馬爾紹, 帕特里克·密, 克里斯蒂安·伯耐爾, 弗朗西斯·奎特爾 申請人:西德爾公司