专利名称：形成容器的工艺过程,其包括在至少一个给定补偿时间的可变时间内冲刷容器内部容积 ...的制作方法
形成容器的工艺过程，其包括在至少一个给定补偿时间的 可变时间内冲刷容器内部容积的步骤本发明一般地涉及通过吹瓶模制步骤形成由热塑性材料制成的源于坯体的容器， 该坯体可以是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)瓶坯。本发明尤其涉及旋转类型的吹瓶机，其包括若干个安装在一个圆盘传送带边缘上 的吹塑台。特别地，每一个吹塑台包括一吹塑模具、一吹塑设备(通常包括一吹塑嘴)和一延 伸设备。根据一个可能的实施例，所述吹塑模具是蛤壳类型的，即，其包括两部分，该两部分 通过绕一共同的轴线枢转来分离以便打开。一般来说，为了制成一个容器，将预热至软化温度的坯体放置到吹塑模具里，该吹 塑模具维持将要获得容器的型腔。一个吹塑嘴连接到所述坯体的缝隙并且在高压下注射吹 塑流体，来挤压坯体材料使其紧靠吹塑模具的腔壁。供应一个杆来顶着坯体的底壁推压以伸展吹塑模具里的坯体，从而在吹塑过程中 促进容器的形成和在吹塑时挤压热塑性材料以紧靠模具腔内表面。
如申请人的文献FR2764544所详细描述的，伸展杆依惯例插入到将被伸展和吹塑 的坯体的孔隙(颈部)。为了使得吹塑流体得以通过，所述杆沿着吹塑管的纵向轴线轴向地 滑动，留一个环状的空隙。本领域技术人员理解，吹塑法不是通过理论来实施的，但吹塑模制过程中实施的 操作和机器的参数(例如模具的温度)取决于容器的设计用途。模具的温度设定参数，特 别是在容器用于“热灌装”的情况下，取决于所述容器所装液体的温度。因此，灌装或冲洗温度低于聚对苯二甲酸乙二醇酯的玻璃转变温度的应用，不要 求高于72 °C的模具温度。在这种情况下，模具温度的作用是为了尽可能快地设定容器的外形，所述温度，例 如，大约是10°c。在所述机器的输出上，所述模具温度，例如，为了获得一容器容积的收缩， 该收缩几乎和在所述容器自然老化后所致的收缩一样，将是大约65°c。相反地，其他的应用要求对模具的明显加热。因此，热灌装(例如像茶这样的液 体，巴氏消毒的果汁，等等)或对容器内所容之物用巴氏加热杀菌法都是意指，模具将被加 热到预定的温度，以便实施热定型，如文献FR2649035所描述的一样。通过在通道里循环传热流体(热水或加热的油)，该通道设置于所述模具的壁中 绕着所述模具的腔，使模具的温度达标(冷却或加热)。然而，在吹瓶机开始运作时，所述坯体的温度大约是120°C时，模具的温度在 120°C 到 160°C 之间。因为这个原因，在模具里坯体吹塑的第一个周期里，模具与构成坯体的吹塑材料 接触趋于使模具腔的表层变冷(即模具腔的外表面对应于模具腔内表面的第一毫米的深 度)。所述模具腔表层的温度在几个吹塑周期之后稳定，因此是在吹塑腔与坯体的被吹制变 软的材料的几次接触之后。因此，在一吹塑模具里吹制的第一容器不是在恒定的模具温度下吹制的，总之，导致容器的容积各有不同。一般而言，在吹塑机的输出端的瓶子的最终体积比模具腔的体积小。但模具温度 对瓶子的最终体积有一定影响，模具越冷，瓶子的体积就越大。人们注意到由单个吹塑模具制成的容器间的体积的不同，其在吹塑模具启动时刻 和模具腔的表层温度稳定时的时刻之间，在0. 5%到3%之间变化。由于容器体积的不同，在它们灌装一恒定体积的填充物后，在装满的容器里会有 或多或少的氧气空隙体积，进而增加了填充物被氧化的风险。一旦容器填满一恒定量的填 充物，则尽可能减少容器中包含的空气空隙体积是可取的。正是因为这个原因，有必要获得 一内部体积尽可能精确的容器，以便因此尽可能减少在容器填充满且封口之后可能出现在 容器中的氧气量。此外，由于封装的容器中包含更多量的氧气，在其填装满并封口后，必须由瓶子补 偿的空隙的现象更严重，其可能导致容器的变形且因此一个被装满的容器不能被出售。所述容器的封包体积是可变的而其内容物体积是固定的，这样的容器表现出充填 高度的变化，这样的变化能够引起不了解的用户认为一些容器不合有准确的内容物体积。而且，鉴于目前生产速度，容器的制造速度日益增快，在容器尺寸特性稳定之前所 形成的第一容器的报废是难以想象的。由于吹瓶机通常整合为更大更复杂的设备，其中各种机器设置在上游(例如预制 调节炉)和下游(如液体灌装机或标签机)，这样，问题甚至出现得更多，其导致这些机器中 的一个机器可能发生故障而可能需要停止所有的机器以便修复它的风险增加。停机因此可 能更加频繁，从纯财经角度来看，为了等待到吹塑模具的温度稳定下来而取消生产的一部 分是难以想象的。因此，特别有利的是，实施这样的容器制造过程，其得以获得改进的容器体积的尺 寸稳定性，并从吹塑模具运行的第一时间起就实现这一点。文献FR2881979提出了旨在纠正某些缺陷的用于控制容器的吹塑机的工艺过程， 诸如材料的分配。方法用于在对离开不同模具的容器外壁的厚度的生产过程中进行持续控 制。只要出现偏差，该偏差取决于环境、操作者、或者控制系统，可以对其进行分析和 干预，以修改容器形成配方的一个或多个参数。所述干预在容器生产时后验地实施。本发明能够从生产一开始就进行操作，以避免吹塑机在开始阶段的相关报废，此 外，该报废会影响到上百个容器。本发明涉及一种将热塑性材料制成的坯体形成为容器的工艺过程，坯体优选地为 一瓶坯(preform)，所述容器通过一旋转式吹瓶机形成，该吹瓶机包括至少一个安装在一个 绕其轴持续旋转的圆盘传送带边缘上的吹塑模具，所述吹塑模具根据一个包括以下步骤的 吹塑模制周期，以循环方式运作-将预热的坯体放置到吹塑模具中的步骤，所述吹塑模具包括一个在闭合位置时 形成将被吹塑的容器的腔的模具腔，-闭合吹塑模具的步骤，_通过吹塑管在所述吹塑模具中吹塑坯体的步骤，且大致同时地；
-通过把伸展杆插入到坯体内部，顶着坯体的底部推挤以便促进坯体在轴线方向伸展的伸展坯体的步骤，_通过注射冷风来冲洗容器内部的步骤，优选地，该冷风可以是空气，_升高伸展杆的步骤，-用外部夹持装置抓住被吹制的容器的步骤，-打开所述吹塑模具的步骤，根据本发明的所述工艺过程包括一个在所述容器成形周期中执行一个所谓的“补 偿期间”的步骤，以便在每个容器开始生产时能够自动地临时变化所述冲洗所述容器内部 的步骤的持续时间，并且也便于在所述容器中建立热条件，该条件允许容器在一温度下成 形，该温度给予容器一个最终体积，该最终体积相当于在所述吹瓶机稳定速度或稳态运行 期间内，即，在所述模具的温度稳定后的生产期间内形成的容器的最终体积。仍然根据本发明，本工艺过程包括设定用于所述吹塑机的圆盘传送带的第一次旋 转的冲洗时间Id值的步骤。根据本发明的另一个方面，本工艺过程包括设立补偿期间的持续时间的步骤，所 述持续时间，或补偿时间大约是几分钟，即在吹塑容器时尺寸上的变化有足够的时间变 得微不足道，甚至为零。还根据发明的又一方面，本工艺过程包括在补偿期间，根据一个一次函数来设定 所述冲洗时间Tb的变化的步骤，所述一次函数为Tb = A. t+Td，其中，t ( Tc，A是系数，该 系数给出了补偿曲线的斜率，当t > Tc时，冲洗的持续时间是一个常数Tb = A. Tc+Td。根据本发明的一优选例，所述系数A大约是0. 0003到0. 0006,当补偿期间Tc模具 的温度减小时它是负数，并在所述补偿期Tc温度升高时它是正数。仍然根据本发明，本工艺过程包括在补偿期间，实施一个在冲洗的持续时间以递 增方式自动的变化，例如，针对吹瓶机的圆盘传送带的每次旋转。本发明还涉及到装置，特别地，是吹瓶机，这使得上述过程的详细的实施变得可 能，所述机器包括可编程逻辑控制器和装置，该装置包括-为机器的启动和特别地为圆盘 传送带第一旋转的冲洗时间Id，-补偿期间的时间1￡，和-修正系数4，该系数L在补偿期 间内变化冲洗时间Ik。仍然根据本发明，所述机器在可编程逻辑控制器内包括递增地变化冲洗持续时间 Tb的装置，例如针对机器的圆盘传送带的每个旋转。现基于以下附图使用决不限制本发明范围的仅用于说明的实例来描述本发明，其 中-
图1示出了现有技术的概略示意图，尤其是，从机器的启动开始和所述容器的生 产期间，-成形容器的体积1,-冲洗时间Ih以及-吹塑模具的温度I二的变化，在这种生产 的情况下，在所述容器生产的最初若干分钟内，所述模具的温度有一个下降；-图2以同样的方式示出了，与根据本发明的工艺过程运行的吹瓶机相关的-成形 容器的体积Y，"冲洗时间Ih以及-吹塑模具温度I二的变化；-图3如前一样也示出了现有技术，"成形容器的体积Y，"冲洗时间Ih以及-吹 塑模具温度I二的变化，但在这种生产的情况下，相反地，所述模具的温度在所述容器生产 的最初若干分钟内上升；
-图4示出，在图3的情况下，与根据本发明的工艺过程运行的吹瓶机相关的-成 形容器的体积Y，-冲洗时间Ih和-吹塑模具温度I二的变化。本发明涉及改进将热塑性材料制成的坯体形成为容器的工艺过程，坯体优选地为 瓶坯，所述容器通过一旋转式吹瓶机形成，该吹瓶机包括至少一个安装在一个绕其轴持续 旋转的圆盘传送带边缘上的吹塑模具的，所述吹塑模具根据一个包括以下步骤的吹塑模制 周期，以循环方式运作-将预热的坯体放置到吹塑模具中的步骤，所述吹塑模具包括一个在闭合位置时形成将被吹塑的容器的腔的模具腔；-闭合吹塑模具的步骤；-通过吹塑管在所述吹塑模具中吹塑坯体的步骤，并大致同时地；-通过把伸展杆插入到坯体的内部，顶着坯体的底部推挤以便促进坯体在轴线方 向伸展的伸展坯体的步骤；-通过设置在伸展杆内的多个孔注射气体，尤其是空气来冲洗容器内部的步骤，以 便冷却所述容器；_升高伸展杆的步骤；-用外部夹持装置抓住被吹制的塑容器的步骤；-打开所述吹塑模具的步骤。如图1所更清楚地示出的，根据现有技术，应指出的是，吹塑模具的温度L在容 器生产开始时减小。随着机器的启动，瓶坯同所述模具的所述内壁接触的结果导致所述模 具的所述内壁温度减小。在某些生产情况下，如上文所述，所述瓶坯的被软化的材料比所述 吹塑模具的模具腔壁的温度低(参见图1底部的曲线)。通常，冲洗时间Tb在所述吹塑模具的运行时自始至终是恒定的(参见图1中部的 曲线)；所述冲洗时间Tb包括一个值Td，该值Td通常是在机器启动之前被设定并且在所述 容器生产的全过程中一直被保持。所述模具的温度的降低，联合所述冲洗的恒定性导致所述容器在尺寸上的偏差， 该偏差是所述容器的体积Y的增加的反映，该增加在所述吹塑模具的启动与所述模具温度 稳定下来时刻之间所形成(参见图1顶部的曲线)。如上文所述的，在所述吹塑模具的启动与所述模具温度稳定下来时刻之间，成形 容器的体积的变化介于5%至10%之间。为了减少所述体积变化的百分比，优选地根据本发明建议改变冲洗的持续时间 Ib至少在所述吹塑模具的内壁的温度的稳定期间，以补偿所述内壁温度的变化，并且尤其 是为了在不同的容器里设定一个温度，该温度使得所述容器得到一个体积，该体积从生产 开始时就采纳一个值，该值对应于在正常生产中当建立了机器的稳定状态运行且所述模具 的温度稳定下来时所获得的值。用冷却所述容器的空气冲洗的时间H2越长，所述容器的最终体积Y就越大。因 此，可以通过在所述冲洗时间Ik的持续时间上采取行动，来抗衡所述吹塑模具在生产开始 时冷却的现象，其使得所述成形容器的体积的增加。换句话说，根据本发明的工艺过程，冲洗步骤的持续时间取决于吹塑周期的数量， 该吹塑周期由所述吹塑模具在所述吹塑模具的第一吹塑周期启动后实施，其结果，借助于所述模具腔表面的温度与在吹塑步骤中同所述模具腔接触的加热坯体的温度之间的温度差，来考虑到所述模具腔表面的温度的变化，使得能够实现所述容器的生产随着时间的推 移获得一更加稳定的内部体积，尤其是在所述吹塑模具生产开始时。根据本发明的工艺过程，由图2中的结果示出，由此包括一个步骤，该步骤包括对 冲洗时间的改变的临时期间进行设定，即一个冲洗持续时间Ik比适用于稳定生产的持续 时间长的补偿期间。所述补偿期间对应于所述腔的温度稳定之前所述模具腔的温度变 化的时间期间，即在生产开始时与吹塑机以稳定状态运行时刻之间。为此，首先，通过对吹瓶机进行预先测试，确定所述补偿时间1￡，即所述模具腔表 面在稳定之前的温度变化的时间；所述补偿时间可以设置为，例如180秒。优选地，本工艺过程还包括了设置所述冲洗时间边的最大变化的步骤。在每个吹 塑周期和补偿时间的整个持续期间，如图2所示，所述冲洗时间Ih的值自动减少直到当 所述补偿时间结束且所述机器以稳定状态运行时变得稳定。考虑到针对所述第一吹塑周期或第一次圆盘传送带的旋转显示的值Id，一旦所述 补偿时间得到确定且设定，所述冲洗时间Ih也得到确定和设定。所述冲洗持续时间边随着时间而改变，相当于例如一个简单的一次方程<formula>formula see original document page 8</formula>的应用，其中，Id是输入到可编程逻辑控制器的用于圆盘传送带的第一次旋转的冲 洗时间，A是一个系数，该系数取决于吹塑机的使用条件和所要成形的容器，该系数的值的 范围是从0. 0003至0. 0006 对应补偿期间的持续时间且其值是变化的。在所述方程中，t采用一变化的值，例如，逐步在与零之间增加；乜可以选择2 至3分钟之间的值。 因此可以建立所述冲洗时间Ik的变化，优选地，所述变化是在补偿期间期间的 线性变化(参见图2中部的曲线)。一旦所述补偿时间乜结束，所述冲洗时间Ih恒定，它 相当于A. Tc+Td，考虑到所述模具温度在开始时高于所述粗加工成品的温度且在温度稳定 前接触粗加工成品而降低的事实，所述系数Δ为一负值。图3和图4示出了在容器成形情景中可见的变化，其中，所述模具的温度比所述瓶 坯的温度低，即所述模具被加热且其温度L在接触瓶坯时变化(如图3底部的曲线)，其 导致了在生产开始时与稳定状态运行时刻之间瓶子容积Y的减小(如图3顶部的曲线)。图3示出了所述Y和I二的变化，所述变化可以在本发明的现有状态中看见，所述 冲洗时间Ik在开始时被设定为一个值ld，该值Id在整个容器的生产过程中保持恒定。图4示出了应用根据本发明的工艺过程获得的所述容器的体积Y的稳定性。用于表现所述容器生产的开始时的所述冲洗时间Ii也根据上文提到的一次方 程<formula>formula see original document page 8</formula>变化，在这个方程中，A是一正系数。在生产启动时，所述冲洗时间H2等于操作者输入到可编程逻辑控制器的值包，然 后所述时间Ik递增地变化，例如在圆盘传送带的每一次旋转上，且在所述补偿期间的尾 段，所述冲洗时间Ik等于:A. Tc+Td, A为正系数，在0. 0003和0. 0006之间。所述冲洗时间H2的变化也对所述容器成形周期的总时间有影响。在图2的情况 下，所述冲洗时间Tb减少，使得某个时间有可能增加，例如，在稳定状态运行时吹塑压力保 持不变。所述修正的冲洗时间H2大约是几分之一秒钟；当所述模具的温度稳定后且当所述吹塑的容器的尺寸的变化忽略不计，甚至是零时，所述冲洗时间在容器生产开始时的几分之一秒钟与所述补偿期间的尾段的零之间变化。然而，也有可能提供一个非线性的变化例如一个二次类型或其他的，以便在所述 冲洗时间边的持续时间内设置一个变化。优选地，在补偿期间内，所述冲洗时间Ih的持续时间在定期的时间间隔里被自 动地修改，更为优选地，在所述补偿期间内，每次完整的在圆盘传送带上的吹塑机的旋 转之后，所述冲洗时间的持续时间被递增地修改。 通过采用根据本发明的工艺过程，可以在所述吹塑模具的补偿时间内，即，在模具 腔的温度稳定下来之前，获得一个在所述成形容器内部体积的尺寸变化上的减少，该减少 介于50%至75%之间。
权利要求
一种将坯体，优选为由热塑材料制成的瓶坯形成为容器的工艺过程，所述容器通过一旋转式吹瓶机形成，所述吹瓶机包括至少一个安装在一个绕其轴持续旋转的圆盘传送带边缘上的吹塑膜具，所述吹塑模具根据一个包括以下步骤的成形周期，以循环方式运作-将预热的坯体放置到吹塑模具中的步骤，所述吹塑模具包括一个在闭合位置时形成将被吹塑的容器的腔的模具腔；-闭合吹塑模具的步骤；-通过吹塑嘴在所述吹塑模具中吹塑坯体的步骤，并大致同时地；-通过把伸展杆插入到坯体的内部，顶着坯体的底部推挤以便促进坯体在轴线方向伸展的伸展坯体的步骤；-通过持续一段给定时间Tb的空气喷射来冲洗容器内部的步骤；-升高所述伸展杆的步骤；-用外部夹持装置抓住被吹制的容器的步骤；-打开所述吹塑模具的步骤，所述工艺过程包括一个在所述容器成形周期中执行一所谓“补偿期间”的步骤，以便在每个容器开始生产时能够自动地临时变化所述冲洗步骤的持续时间，并且也便于在所述容器中建立热条件，该条件允许第一个容器在一温度下成形，该温度给予它们一个最终体积，该最终体积相当于在所述吹瓶机稳定状态运行期间内，即，在所述模具的温度稳定后的生产期间内形成的容器的最终体积。
2.根据权利要求1所述的容器形成工艺过程，其特征在于，包括设定用于所述吹塑机 的圆盘传送带的第一次旋转的冲洗时间Ii值的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的容器形成工艺过程，其特征在于，包括设定补偿期间的持 续时间的步骤。
4.根据权利要求3所述的容器形成工艺过程，其特征在于，包括在所述补偿期间起， 根据一个一次函数式来设定所述冲洗时间Ih的变化的步骤，其中，所述一次函数式为Tb = A. t+Td，其中，t ≤ Tc, A为一大约是0. 0003到0. 0006的系数，且当t > Tc时，所述容器的 冲洗时间Tb是恒定的=Tb = A. Tc+Td。
5.根据权利要求4所述的容器形成工艺过程，其特征在于，所述系数A是正数或负数， 其分别地取决于所述模具的温度在开始时是趋向于增加还是降低。
6.根据权利要求5所述的容器形成工艺过程，其特征在于，包括设定补偿时间的变化 模式的步骤，所述模式包括适用于圆盘传送带每次旋转的增量型变化。
7.一种用于实施根据权利要求1到6中任一项所述的容器形成工艺过程的吹瓶机，尤 其是一种旋转式的机器，其包括至少一个安装在一个绕其轴持续旋转的圆盘传送带边缘上 的吹塑模具，所述吹塑模具以一个循环方式运作，其特征在于，包括用于对容器的容器形成 周期进行控制和设定的可编程逻辑控制器，其中，所述容器由瓶坯或其他形成，所述可编程 逻辑控制器包括用于输入能够引起所述容器每次生产开始时的所述冲洗时间Ih自动临时 变化的数据的装置。
8.根据权利要求7所述的吹瓶机，其特征在于，包括在所述可编程逻辑控制器中的输 入装置，所述装置输入用于稳定生产期间的冲洗时间li，用于所述容器生产开始时的补偿 时间1￡，以及系数Δ，以便通过一个函数式Tb = A. Tc+Td来自动设定冲洗时间Tb的值。
9.根据权利要求8所述的吹瓶机，其特征在于，所述系数Δ大约是士0.0003至 士0.0006。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的吹瓶机，其特征在于，包括在可编程逻辑控制 器内用于在补偿时间内针对所述机器的圆盘传送带的每次旋转自动地递增变化所述冲 洗时间Ih的装置。
全文摘要
一种将坯体制成容器的工艺过程，坯体最好是热塑性塑料制成的预成形的坯体，所述容器通过一旋转式吹瓶机形成，所述吹瓶机包括至少一个安装在一个绕轴持续旋转的圆盘传送带边缘上的吹塑模具，所述吹塑模具根据一个包括以下步骤的吹塑周期，以循环方式运作将预热的坯体放置到吹塑模具中的步骤；闭合吹塑模具的步骤；在吹塑模具中吹塑坯体的步骤；通过注射空气进入其中以冷风冲洗容器内部的步骤；用外部夹持装置抓住被吹制的容器的步骤；和打开吹塑模具的步骤，所述过程包括，以临时并进化的方式，自动变化每个容器生产开始时所述冲洗步骤的持续时间若干分钟，以便在所述容器内建立起热条件，使得第一个容器在给予它们一个最终体积的一个温度下成形，该最终体积相当于在所述吹瓶机稳定状态运行期间内形成的容器的最终体积。
文档编号B29C49/12GK101821080SQ200880111494
公开日2010年9月1日 申请日期2008年9月9日 优先权日2007年9月10日
发明者皮埃里克·普罗塔伊斯, 米卡尔·德瑞恩 申请人:西德尔公司