形成并填充容器的高压工艺及对应系统的制作方法

形成并填充容器的高压工艺及对应系统
1.相关申请的引证
2.本技术要求于2019年6月27日提交的美国临时申请第62/867,546号的权益。以上申请的全部公开内容以引证的方式并入本文。
技术领域
3.本技术涉及使用液体同时形成并填充容器，包括使用液压增压器以快速且无菌地提供填充的容器。


背景技术：

4.本部分提供与本公开相关但不一定是现有技术的背景信息。
5.在塑料容器中分配有各种产品，该塑料容器例如由一种或多种聚合物制成的容器。用于制成容器的常用聚合物包括聚酯(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet))、高密度聚乙烯和低密度聚乙烯、聚碳酸酯和聚丙烯等。塑料容器可以使用多种吹塑模制工艺(包括注射吹塑模制和挤出吹塑模制)来制造。
6.注射吹塑模制可以用于以一个或多个阶段制成某些塑料容器并且可以涉及使用拉伸杆。在两阶段注射拉伸吹塑模制工艺中，首先使用注射模制工艺将塑料模制为预成型件。预成型件可以包括待制成的容器的颈部和收口部(该收口部上可以包括螺纹)以及封闭的远端。然后可将预成型件加热至高于塑料的玻璃化转变温度、用拉伸杆纵向拉伸并且将高压气体(例如，空气)吹入到容器中以使容器符合模具。在预成型件被充气时，其按照模具型腔的形状伸长并拉伸。塑料一接触模具的较冷表面就固化，并且随后从模具中弹出成品的中空容器。注射拉伸吹塑模制工艺可用于形成用于包装食用饮品以及其他液体和材料的塑料容器。然而，该方法具有一些固有的局限性，这些局限性包括在容器的底部部分上的不希望的浇注井部(gate well)或不连续性，以及对可以使用拉伸吹塑模制工艺实现的设计的可能范围的局限性，诸如无法实现具有手柄或空隙空间的容器。
7.挤出吹塑模制可以用于形成某些塑料容器，其中，连续挤出的热塑料管或型坯被捕获在模具内并且被充气以抵靠模具的内表面从而形成容器坯件。模具可以被设计为当模具在型坯上闭合时以挤出的型坯移动的速度行进，使得该过程可以在连续的基础上操作。存在若干不同类型的挤出吹塑模制机，挤出吹塑模制机包括被设计成以线性运动行进的穿梭模具以及以旋转或圆形运动行进的挤出吹塑模制轮。虽然挤出吹塑模制工艺已经解决了对改进的塑料容器(该改进的塑料容器克服了使用拉伸吹塑模制工艺制造的容器所固有的一些缺点)的需要，但是挤出吹塑模制工艺需要多个步骤来制成容器，之后填充并盖住容器。因此，在单独执行容器形成和填充过程时，可能产生显著的成本(包括运输成本和时间成本)。
8.吹塑模制容器和随后的填充容器已经发展为两个独立的过程，在许多情况下在不同的设施处进行。为了使容器填充更具成本效益，一些填充设施已经在原位安装吹塑模制设备，在某些情况下将吹塑机直接整合到填充线中。设备制造商已经认识到这个优点并且
正在出售“整合的”系统，这些系统被设计成确保吹塑机和填充机是完全同步的。尽管努力将这两个过程结合在一起，吹塑和填充仍然是两种独立的、不同的过程。因此，单独执行这两个过程可能会产生显著的成本。还存在与无菌填充容器相关的顾虑，其中，在准备容器与填充容器之间的运输、处理和/或时间可产生将污染物引入到系统中的额外机会。例如，这种集成系统可能需要在填充容器之前将对象液体维持在干净或无菌状态并且/或者需要在填充容器之前引入灭菌步骤和相关设备。
9.因此，需要适于以单个操作形成并填充容器的液体或液压吹塑模制系统，以通过最小化运输和时间需求来优化液体产品的包装，该液压吹塑模制系统可以使得容器被无菌地填充，并且可以改善所得容器的外观和性能。


技术实现要素：

10.本技术包括涉及在某些压力条件下使用液体填充并形成容器的制品、系统和工艺，其中液体保留在容器中，从而合并先前分开的过程并且使得能进行无菌液体包装和将精细模具细节转印到已填充的所得容器中。
11.用于同时形成并填充容器的系统包括模具型腔、液压增压器和吹塑喷嘴。模具型腔限定了内表面并且构造成接受预成型件。液压增压器构造成接收第一液体并以第一压力分配第一液体，其中液压增压器包括可移动构件，该可移动构件具有与第一液体接触的第一表面和与第二液体接触的第二表面。第二液体构造成在第二表面上提供第二压力，使得第一压力通过第一表面施加到第一液体。第一表面的面积比第二表面小并且第一压力大于第二压力。吹塑喷嘴构造成将处于第一压力的第一液体转移到预成型件中，以迫使预成型件朝向模具型腔的内表面膨胀并且形成所得容器，其中，第一液体作为最终产品保留在容器内。
12.这种系统的方面还可包括将第一液体供应至液压增压器和吹塑喷嘴的压力源。压力源构造成以第三压力将第一液体供应至液压增压器和吹塑喷嘴，第三压力小于第一压力。压力源的实施方式可以具有入口、室、出口以及被机械地驱动的活塞状装置，该机械驱动的活塞状装置在室内可在第一方向上移动以将液体通过入口吸入该室中并且可在第二方向上移动以便迫使液体通过出口离开该室以作为第一液体。活塞状装置是活塞、泵和蓄能器中的一者。系统可包括拉伸杆，该拉伸杆构造成在处于第一压力的第一液体由吹塑喷嘴转移到预成型件中之前在模具型腔内机械地拉伸预成型件。在一些实施方式中，从液压增压器分配第一液体的第一压力可大于约50,000psi，在其他实施方式中，可为约50,000psi至约200,000psi，并且在另一些实施方式中，可为约125,000psi至约175,000psi。液压增压器的某些实施方式可使得第一表面的第一面积与第二表面的第二面积的比值大于约1：10，并且其他实施方式可使得第一表面的第一面积与第二表面的第二面积的比值从约1：10至约1：20。
13.同时形成并填充容器的方法包括使用液压增压器将第一压力施加到第一液体。液压增压器包括可移动构件，可移动构件具有与第一液体接触的第一表面和与第二液体接触的第二表面。第二液体构造成在第二表面上提供第二压力，使得第一压力通过第一表面施加到第一液体，其中第一表面的面积比第二表面小，从而使得第一压力大于第二压力。以第一压力将第一液体从液压增压器分配到吹塑喷嘴，其中吹塑喷嘴构造成将处于第一压力的
第一液体转移到位于模具型腔内的预成型件中。模具型腔限定内表面，其中使用第一液体使预成型件朝向模具型腔的内表面膨胀以形成所得容器。之后，第一液体作为最终产品保留在容器内。
14.这样的方法的方面还可包括：其中，在使用液压增压器将第一压力施加到第一液体之前，使用压力源将第一液体供应至液压增压器和吹塑喷嘴。压力源以第三压力将第一液体供应至液压增压器和吹塑喷嘴，第三压力小于第一压力。使用压力源将第一液体供应至液压增压器和吹塑喷嘴还包括吹塑喷嘴将第一液体的一部分转移到预成型件中，以使预成型件朝向模具型腔的内表面部分地膨胀。实施方式的压力源可以具有入口、室、出口以及被机械驱动的活塞状装置，该活塞状装置在室内可在第一方向上移动以将液体通过入口吸入到该室中并且可在第二方向上移动以迫使液体通过出口离开该室以作为第一液体。在以第一压力将第一液体从液压增压器分配到吹塑喷嘴之前，可使用拉伸杆来机械地拉伸位于模具型腔内的预成型件。使用第一液体使预成型件朝向模具型腔的内表面膨胀以形成所得容器可包括通过拉伸杆使预成型件排气。
15.还提供了同时形成并填充容器的方法，该方法包括使用拉伸杆来机械地拉伸预成型件以形成拉伸的预成型件。使用压力源将第一液体供应至液压增压器和吹塑喷嘴，并且将第一液体的一部分从吹塑喷嘴转移到拉伸的预成型件中，以使拉伸的预成型件朝向模具型腔的内表面部分地膨胀，从而形成部分膨胀的预成型件。使用液压增压器将第一压力施加到第一液体，其中液压增压器包括可移动构件，可移动构件具有与第一液体接触的第一表面和与第二液体接触的第二表面。第二液体构造成在第二表面上提供第二压力，使得第一压力通过第一表面施加到第一液体。第一表面的面积比第二表面小并且第一压力大于第二压力。将处于第一压力的第一液体从液压增压器分配到吹塑喷嘴，其中吹塑喷嘴将处于第一压力的第一液体转移到模具型腔内的部分膨胀的预成型件中。使用第一液体使部分膨胀的预成型件朝向模具型腔的内表面膨胀以形成所得容器，其中，第一液体作为最终产品保留在容器内。
16.从本文提供的描述中，其他应用领域将变得显而易见。本发明内容中的描述和具体实例仅旨在用于进行说明，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
17.本文描述的附图仅用于对所选的实施方式而非所有可能的实现方式的进行说明的目的，并且并非旨在限制本公开的范围。
18.图1是根据本技术的用于同时形成并填充容器的系统的示意图，其中将加热的预成型件传递至模具站，并且包括活塞状装置的压力源开始向上移动，将第一液体吸入到压力源中。
19.图2是图1所示的系统的示意图，其中模具半部围绕预成型件闭合，并且第一液体继续在压力源中积聚。
20.图3是图2所示的系统的示意图，其中拉伸杆延伸到预成型件中以开始对预成型件进行机械拉伸，并且其中第一液体继续在压力源中积聚。
21.图4是图3的系统的示意图，其中拉伸杆已经完全拉伸预成型件并且其中第一液体的填充量已经完全积聚在压力源中。
22.图5是图4的系统的示意图，其中压力源的活塞状装置的向下运动将第一液体的填充量转移到液压增压器和吹塑喷嘴，并且其中第一液体的一部分从吹塑喷嘴转移到拉伸的预成型件中以使拉伸的预成型件部分地膨胀从而形成部分膨胀的预成型件。
23.图6是图5的系统的示意图，其中，第一液体的填充量的剩余部分在高压下从液压增压器分配到吹塑喷嘴并被引导到部分膨胀的预成型件中以完成容器在模具内的膨胀并形成容器。
24.图7是图6的系统的示意图，其中液压增压器已经完成了第一液体的填充量到新形成的容器的转移，并且其中拉伸杆被从容器中抽出。
25.图8是图7的系统的示意图，其中模具半部分离以释放填充有第一液体的填充量的所得容器。
具体实施方式
26.本技术的以下描述在一个或多个发明的主题、制造和使用的性质上仅仅是示例性的，并非旨在限制在本技术或在可以提交要求本技术的优先权的这种其他申请或由此授权的专利中要求保护的任何特定发明的范围、应用或使用。关于所公开的方法，所呈现的步骤的顺序本质上是示例性的，因此，在各种实施方式中，步骤的顺序可以不同。本文使用的“一”和“一个”表示存在“至少一个”物品；在可能的情况下可以存在多个这样的物品。除非另外明确指出，否则本说明书中的所有数字量应被理解为由词语“约”修饰，并且在描述本技术的最宽范围时，所有几何和空间描述符将被理解为由词语“基本上”修饰。当应用于数值时，“约”表示计算或测量允许该值存在一些轻微的不精确性(某种程度地接近值的精确性；适当地或合理地接近该值；几乎)。如果出于某种原因，由“约”和/或“基本上”提供的不精确性在本领域中无法以其普通含义理解，则本文使用的“约”和/或“基本上”至少表示可能由测量或使用这些参数的普通方法所引起的变化。
27.除非另外明确地指出，否则本详细描述中引用的所有文件(包括专利、专利申请和科学文献)均通过引证结合于此。在通过引证包含的文件与本详细描述之间可能存在任何冲突或模棱两可的情况下，以本详细描述为准。
28.尽管本文中使用开放式术语“包括”(其作为诸如包含、含有或具有的非限制性术语的同义词)来描述并要求保护本技术的实施方式，然而，可替代地，可使用更具限制性的术语(诸如“由
…
组成”或“基本上由
…
组成”)来描述实施方式。因此，对于列举材料、组分或工艺步骤的任何给定的实施方式，本技术还具体地包括由这样的材料、组分或工艺步骤组成或者基本上由这样的材料、组分或工艺步骤组成的实施方式，从而不包括另外的材料、组分或工艺(不由另外的材料、组分或工艺组成)并且不包括影响实施方式的显著特性的另外的材料、组分或工艺(基本上不由另外的材料、组分或工艺组成)，即使在本技术中没有明确列举这样的另外的材料、组分或工艺。例如，列举元素a、b和c的组合物或工艺的叙述具体设想了由a、b和c组成并且不包括可以在本领域中列举的元素d的实施方式以及基本上由a、b和c组成并且不包括可以在本领域中列举的元素d的实施方式，即使元素d没有明确描述为不包括在本文中。
29.如本文所提及的，除非另有规定，否则所有组成百分比都是以总组合物的重量计。除非另有规定，否则公开的范围包括端点，并包括位于整个范围内的所有不同的值和进一
步划分的范围。因此，例如，“从a到b”或“从约a到约b”的范围包括a和b。所公开的特定参数(例如，量、重量百分比等)的值和值范围不排除在本文有用的其他值和值范围。可以设想，给定参数的两个或更多个特定示例值可以限定参数可以要求保护的值范围的端点。例如，如果参数x在本文中被例示为具有值a并且也被例示为具有值z，则可以设想参数x可以具有从约a到约z的值范围。类似地，可以设想所公开的参数的值的两个或更多个范围(无论这些范围是嵌套的、重叠的还是不同的)归入有使用所公开的范围的端点的要求保护的值范围的所有可能的组合。例如，如果参数x在本文中例示为具有在1-10或2-9或3-8的范围内的值，则也可以设想，参数x可以具有其他范围的值，包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10、3-9等。
30.当元件或者层被称之为在另一个元件或者层“上”、“接合至”、“连接至”或“耦接至”另一个元件或者层时，该元件或者层可直接位于另一个元件或者层上、直接接合至、连接至或耦接至另一个元件或者层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在”另一个元件或层“上”、“直接接合至”“直接连接至”或“直接耦接至”另一个元件或层时，则不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词汇也应当以类似的方式来解释(例如“在
…
之间”相对于“直接在
…
之间”、“邻接”相对于“直接邻接”等)。如本文所用，术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
31.虽然在本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应受限于这些术语。这些术语仅可用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语当在本文中使用时，没有暗示顺序或次序，除非上下文明确地指示。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可以被称为第二元件、部件、区域、层或区段而不脱离示例性实施方式的教导。
32.为了便于描述，本文中使用的诸如“内部”、“外部”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等空间相关术语可用于描述如附图中示出的一个元件或者特征与另一元件或者特征的关系。空间相对术语可以旨在包括除图中描述的方位之外的使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件于是被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可包括上方和下方两个方位。该装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)并且相应解释本文所用的空间相对描述符号。
33.本技术允许使用通过液压增压器加压的液体同时形成并填充容器以快速且无菌地提供填充有液体的容器。本文提供的设备、系统和方法利用模具型腔，该模具型腔限定内表面并构造成接受预成型件。操作液压增压器以接收第一液体并以第一压力分配第一液体，其中液压增压器包括可移动构件，该可移动构件具有接触第一液体的第一表面和接触第二液体的第二表面。第二液体在第二表面上提供第二压力，使得第一压力通过第一表面施加到第一液体。第一表面的面积比第二表面小并且第一压力比第二压力大。吹塑喷嘴操作以将处于第一压力的第一液体转移到预成型件中，以促使预成型件朝向模具型腔的内表面膨胀并且形成所得容器，其中，第一液体作为最终产品保留在容器内。液压增压器可以以对第一液体进行杀菌的压力输出第一液体。以这种方式对液体进行杀菌可以称为通过高压灭菌(pascalization)或高压处理进行杀菌。所提供的促使预成型件朝向模具型腔的内表
面膨胀或进一步膨胀并形成所得容器的压力可改善模具细节(包括精细纹理)的转印，从而使图像的清晰度最大化，并且可提供允许小至四个印刷点的字体的清晰度和细节。
34.参考几个附图，示出了根据本技术的系统的实施方式，并且该系统总体上由参考标号10表示。图1至图8示出了使用根据本技术的系统10同时形成并填充容器c的顺序的实施方式。如将从以下描述中理解的，系统10和相关的方法利用第一液体18来施加使预成型件12膨胀或进一步膨胀以符合模具型腔16的形状所需的压力，因此，用第一液体18同时形成并填充所得到的容器c。
35.首先参考图1至图2，将更详细地描述系统10。系统10通常包括具有模具型腔16的模具14、压力源20、液压增压器60、吹塑喷嘴22和拉伸杆26。图中所示的示例性模具型腔16包括两个模具半部30、32，这两个模具半部配合以限定与所得容器c的所需外部轮廓对应的内表面34。模具型腔16能够可以从打开位置(图1)移动到闭合位置(图2)，使得预成型件12的支撑环38可被捕获在模具型腔16的上端处。预成型件12可由聚酯材料(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet))制成，可具有类似于具有大体柱形截面的试管的形状，并且所具有的长度可以是所得容器c的高度的大约百分之五十(50％)。支撑环38可用于通过各个制造阶段或在各个制造阶段承载或定向预成型件12。例如，预成型件12可由支撑环38承载，支撑环38可用于帮助将预成型件12定位在模具型腔16中，并且在制造后，终端消费者可使用支撑环38承载塑料容器c。
36.在示出的实例中，压力源20可以是填充缸、歧管或室42的形式，其通常包括机械的活塞状装置40，在各种实施方式中，该机械的活塞状装置可构造成活塞、泵(例如，液压泵)或任何其他类似的合适装置，其中，活塞状装置40可在填充缸、歧管或室42内移动。压力源20可以具有用于接受第一液体18的入口46和用于将第一液体18输送至液压增压器60的出口48。应理解，入口46和出口48处可以结合有对应的阀52、54。活塞状装置40可在第一方向上(例如，如图所示向上)移动以将第一液体18从入口46吸入填充缸、歧管或室42中，并可在第二方向上(例如，如图所示向下)移动以将第一液体18从填充缸、歧管或室42传送至液压增压器60和吹塑喷嘴22。活塞状装置40可以通过任何适合的方式而能够移动，诸如气动地、机械地、电磁地和/或液压地。压力源20的入口46可例如通过管或管道连接到包含第一液体18的贮存器或容器(未示出)。
37.应当理解，在各种实施方式中，压力源20可以不同地构造，并且系统10可构造有除所示的压力源20之外的其他器件，以将第一液体18供应至液压增压器60。例如，在某些实施方式中，液压增压器60可以直接从贮存器或容器吸入第一液体18。例如，压力源20还可构造成加压液体的贮存器或容器，该压力源可通过开启阀54而将第一液体18供应至系统10的剩余部分。
38.液压增压器60可构造成接收第一液体18并以第一压力分配第一液体18。为了接收第一液体18可以使得位于压力源的出口48处的阀54打开并使阀78打开。液压增压器60可包括可移动构件62，该可移动构件具有可与第一液体18接触的第一表面64和可与第二液体68接触的第二表面66。如所示的，例如，可移动构件62可以构造成阶梯式活塞，其中较小的第一活塞头70提供第一表面64并且较大的第二活塞头72提供第二表面66，其中第一活塞头70具有比第二活塞头72小的直径。第二液体68可被引入到液压增压器60中以在第二表面66上提供第二压力，使得第一压力通过第一表面64施加到第一液体18。第一表面64具有比第二
表面66小的面积，这使得第一压力大于第二压力。例如，在多个实施方式中，第一表面64的第一面积与第二表面66的第二面积的比值可大于约1：10，并且可在约1：10至约1：20下或在约1：10至约1：20之间。因此，由第二液体68提供的第二压力通过可移动构件增强，以向第一液体18提供第一压力。因此，液压增压器60可以配置成接收第一液体18并以第一压力分配第一液体18，该第一压力大于约50,000psi。实施方式还包括第一压力为约50,000psi至约200,000psi和第一压力为约125,000psi至约175,000psi的情况。由此，液压增压器60可以以这样的压力输出第一液体18，在该压力下，使得第一液体18通过高压灭菌或高压处理而杀菌。
39.吹塑喷嘴22通常限定用于从液压增压器60接受第一液体18的入口50和用于将第一液体18输送到预成型件12中的出口56。为了接收第一液体18可以使得位于压力源的出口48处的阀54打开。阀76可定位在吹塑喷嘴22内以控制第一液体18到预成型件12中的输送，其中，当阀76打开时，吹塑喷嘴22将第一液体18的一部分转移到预成型件12中以使预成型件12朝向模具型腔16的内表面34部分地膨胀。应当理解，出口56可在支撑环38附近限定与预成型件12互补的形状，使得在形成/填充过程期间吹塑喷嘴22可与预成型件12耦接或容易地接合或配合。在某些实施方式中，吹塑喷嘴22可限定用于可滑动地接受拉伸杆26的开口58，该拉伸杆用于引发预成型件12的机械拉伸。
40.第一液体18可在热过程(通常为热填充过程)期间引入到塑料容器c中。对于热填充装瓶设备而言，塑料容器c可以在约185
°
f至205
°
f(约85℃至96℃)之间的高温下用液体或产品填充，并且在冷却之前用封闭件(未示出)密封。在多种构造中，第一液体18可在压力源20内、去往压力源20的途中和/或离开压力源20之后被加热。第一液体18也可在液压增压器60内、去往液压增压器的途中和/或离开液压增压器之后被加热。还可以通过使第一液体18在填充缸、歧管或室42内通过入口46循环而相对于压力源20加热第一液体18，由此可将第一液体18加热至预设温度；例如，使用入口46上游的热源(未示出)。此外，塑料容器c可以适用于其他高温杀菌或消毒填充过程，以及其他热过程。在另一个实例中，第一液体18可在环境温度或冷却温度下被引入到塑料容器c中。因此，例如，可以在环境温度或冷却温度(如在约32
°
f至90
°
f(约0℃至32℃))之间并且更优选在约40
°
f(约4.4℃)填充塑料容器c。在液体商品在环境温度或冷却温度下填充的实例中，预成型件可在引入第一液体18之前经受杀菌过程。
41.参考几个附图，将描述同时形成并填充塑料容器c的示例性方法。在某些实施方式中，预成型件12可在被引入模具型腔16之前通过蒸汽或其他手段杀菌。通过使预成型件12经受杀菌技术(例如，蒸汽和/或热)，可产生无菌的预成型件和所得容器，这是因为第一液体18可通过液压增压器60产生的第一压力进行杀菌。因此，容器c不需要通过热填充过程形成。对预成型件12进行灭菌的其他实例包括与一个或多个不同的灭菌介质(例如，液体过氧化物)接触。预成型件12也可通过超过212
°
f(100℃)的烘箱，并且几乎立即经历成形和填充，然后可盖住所得的填充容器c。由此，将空容器暴露于其可能被污染的环境的机会被最小化，并且无菌填充的成本和复杂性可以被降低。
42.参见图1至图2，预成型件12可被放置到模具型腔16中。例如，机器(未示出)可将被加热到大约190
°
f到250
°
f(大约88℃到121℃)之间的温度的预成型件12转移到模具14，在模具处，预成型件12被包围在模具型腔16内。当预成型件12被放置到模具型腔16中时，压力
源20的活塞状装置40可开始通过入口46将第一液体18吸入填充缸、歧管或室42中，同时阀52打开并且阀54关闭。然后，模具型腔16的模具半部30、32可闭合，从而捕获预成型件12；参见图2。吹塑喷嘴22可在预成型件12的收口处形成密封。可以将模具型腔16加热至约250
°
f至350
°
f(约93℃至177℃)之间的温度，以便在所得容器c内赋予增加的结晶度。在其他实施方式中，可以在环境温度或冷却温度(约32
°
f-90
°
f(约0℃-32℃))下提供模具型腔16。第一液体18可通过活塞状装置40继续被吸入到填充缸、歧管或室42中。
43.现在转向图3，拉伸杆26可延伸到预成型件12中以开始机械拉伸。此时，第一液体18可继续被吸入填充缸、歧管或室42中。参见图4，拉伸杆26继续拉伸预成型件12，从而使预成型件12的侧壁变薄并且形成拉伸的预成型件12。填充缸、歧管或室42内的第一液体18的体积可增加，直到达到适于形成并填充所得容器c的期望的填充量或适当的体积。此时，可以关闭设置在压力源20的入口46处的阀52。
44.具体参见图5，压力源20的活塞状装置40然后可开始向下驱动以启动第一液体18从填充缸、歧管或室42到液压增压器60和吹塑喷嘴22的转移。同样，活塞状装置40可以通过任何合适的方式致动，例如气动地、机械地、电磁地和/或液压地。在多个实施方式中，从压力源20转移到液压增压器60和吹塑喷嘴22的第一液体18的液压压力可在大约100psi至600psi之间。可以在阀54、76、78处于打开状态的情况下将第一液体18从压力源20供应至液压增压器60和吹塑喷嘴22。由此，第一液体18的一部分从吹塑喷嘴22通过阀76进入到拉伸的预成型件12中，以使拉伸的预成型件12朝向模具型腔16的内表面34部分地膨胀，以形成部分膨胀的预成型件12。当第一液体18使得拉伸的预成型件12朝向模具型腔16的内表面34部分地膨胀时，预成型件12内的残留空气可通过限定在拉伸杆26中的通道74排出。压力源20可构造成以第三压力将第一液体18供应至液压增压器60和吹塑喷嘴22，其中，第三压力小于第一压力。因此，预成型件可通过从压力源20获得的第三压力下的第一液体18膨胀并且可通过从液压增压器60获得的第一压力下的第一液体18膨胀或进一步膨胀，如本文所描述的。
45.因为第一液体18还从压力源20供应至液压增压器60，所以可使用液压增压器60对第一液体18施加第一压力。可在阀54处于关闭状态下对第一液体18施加第一压力。可移动构件62的第一表面64可接触第一液体18。可移动构件62的第二表面66可接触第二液体68，其中，第二液体68在第二表面66上提供第二压力。可移动构件62的第二表面66上的第二压力使得通过第一表面64将第一压力施加至第一液体18。因为第一表面64的面积小于第二表面66的面积，所以液压增压器60将较低的第二压力转换并增强成较高的第一压力。第一液体18然后以第一压力从液压增压器60分配到吹塑喷嘴22，其中，吹塑喷嘴22构造成将处于第一压力的第一液体18转移并引导到模具型腔16内的预成型件12中，参见图6。阀78、76处于打开状态并且阀54处于关闭状态，以将处于第一压力的第一液体转移到预成型件12中。因此，处于第一压力的第一液体18使用第一液体18使部分膨胀的预成型件12朝向模具型腔16的内表面34进一步膨胀，以形成所得容器c，其中，第一液体18作为最终产品保留在容器c内。当第一液体18使得部分膨胀的预成型件12进一步朝向模具型腔16的内表面34膨胀时，预成型件12内的任何残留空气可通过限定在拉伸杆26中的通道74进一步排出。
46.如图7所示，液压增压器60已经完成以第一压力分配第一液体18的填充量，其中，完成将适当体积的第一液体18转移到新形成的塑料容器c中。同时或之后，拉伸杆26可从在
模具型腔16内形成并填充的容器c中抽出，同时继续通过通道74排出任何残留空气。在某些实施方式中，拉伸杆26可被设计成当其从模具型腔16抽出时使预定体积的第一液体18移位，从而允许第一液体18在所得塑料容器c内处于期望的填充水平高度。通常，期望的填充水平高度可以对应于在塑料容器c的支撑环38处的水平高度或接近支撑环的水平高度。
47.参考图8，示出了完成的填充循环。模具半部30、32可分开，并且吹塑喷嘴22可被抽出。现在可以对已填充的所得塑料容器c进行各种后续形成步骤，诸如加盖、贴标签和包装。此时，压力源20的活塞状装置40可通过经由入口46吸入更多的第一液体18以给下一填充/形成循环做准备来开始下一循环。尽管未具体示出，但应当理解，系统10可以包括用于将信号通信到各个部件中的一个或多个部件的控制器。由此，压力源20、液压增压器60、模具14、吹塑喷嘴22、拉伸杆26和各个阀可根据由控制器进行通信的一个或多个信号来操作。还可以设想，该控制器可以用于根据给定应用来调整与这些部件相关联的各个参数。
48.液压增压器60产生用于通过高压灭菌或高压处理进行杀菌的压力的能力进一步提供了多种用于对系统10的多个部分进行杀菌和清洁的方式。例如，第一流体18或另一流体可与液压增压器60流体连通，并通过关闭阀80和关闭阀78、76、54和/或52来将第一流体或另一流体隔绝开，以使系统的某些部分经受高压并被杀菌。例如，关闭阀80、76和52可对系统10的允许液压增压器60、吹塑喷嘴22和压力源20之间的流体连通的部分进行杀菌。子部分也可以被杀菌，例如，阀80、76和54被关闭以对系统10的允许液压增压器60与吹气喷嘴22之间的流体连通的部分进行杀菌。应当注意的是，液压增压器60可以流体地联接至系统10的其他部分和结合到系统10中的希望通过高压处理进行杀菌的其他部件。如图所示，阀80可以控制与管线82的流体连通，该管线作为再循环或流体回收系统(未示出)的一部分。由此，阀80可以打开以在不同的阶段将第一流体18从系统10抽出，以用于维护、清洁和/或通过管线82进行回收。同样，当阀80打开时，管线82可用于将另一流体引入系统10中以对系统的各个部分进行清洁或杀菌，包括使用液压增压器60。
49.通过本技术可以实现以下益处和优点。液压增压器在形成并填充容器时所达到的压力可对用于形成并填充容器的液体进行杀菌，并且可使得模具细节向已填充的所得容器的转印有所改进。通过高压灭菌或高压处理来进行杀菌提供了一种保存食物和对食物进行杀菌的方法，其中用于形成/填充容器的液体在非常高的压力下进行加工，这可使得液体中的某些微生物和酶失活。这种高压处理对液体内的共价键影响有限，从而使液体中的任何变化最小化。在高压灭菌过程中，可以对液体施加超过50,000磅/平方英寸(340mpa，3.4kbar)的压强并持续给定的时间，这可以使得液体中存在的任何酵母、霉菌和/或细菌失活。因为不使用化学防腐剂，这种高压灭菌处理被视为“天然”液体保存方法。
50.高形成/填充压力可进一步使得模具细节向已填充的所得容器的转印得到改进。可改进模具特征部的清晰度和分明程度，并且可减小模具特征部的可有效转印的尺寸。由本技术提供的系统和工艺可以相应地将精细细节和纹理施加到已填充的所得容器。例如，字体大小小至4个印刷点的标记和/或文本可被有效地转移。因为高形成/填充压力可以迫使预成型件的聚合物进入比先前可获得的更深的模具凹部或特征部中，所以所得容器表面上的突起部的高度或距离也可以增加。
51.本技术用于以多种方式优化容器的形成和填充。这样的系统的总效率是如下两个部分的单独效率的乘积，这两个部分使得形成和填充被更紧密地整合但是仍然是两个分开
的过程(例如吹塑模制然后随之填充该吹塑模制的容器的常规方法)。具体地，压缩空气是低效的能量传递方式。根据本技术，使用最终产品来提供液压压力以形成容器可以采用容积泵的等效物。因此，以更有效的方式来传递能量。当多个部分移动通过各个系统和机器时，转移次数极大地干扰了其他效率。将容器形成和填充过程整合成同时进行的事件可以使部件(例如，容器和放置在其中的液体)的转移次数最小化，并且因此增加总加工效率。在此描述的方法可以消除中间在制品，并且因此可以避免与仓储和/或容器筒仓和/或叉车和/或产品损坏、无菌储存、杀菌设备等相关联的成本。此外，在没有在制品存货的情况下，总营运资金可以降低。
52.本技术的其他优点包括降低一些处理参数同时仍在实现期望的结果。例如，因为可以降低结晶度要求，所以可以降低对预成型件的条件的要求。此外，可以降低模具条件要求，这可以减少在该模具型腔的内表面上使用的油和/或其他表面制备材料的量。在此描述的同时进行的吹塑和填充过程还可以有助于形成超轻型容器。如上所述，在传统的热填充容器中，容器可能需要合适的壁厚以适应真空压力。通过在引入液体之前对预成型件进行杀菌，并且通过使用高压处理或高压灭菌，所得壁厚相对于传统的热填充容器可以是更薄的。在超轻型容器中，液体自身可以为容器提供结构支撑。因此，超轻型容器的壁可以是极其具有柔性的。
53.形成和填充过程两者结合成整体式或一体式系统可以减少处理部分，并且因此使得每个所得塑料容器c的资金成本降低。此外，同时形成并填充所得塑料容器c的过程所需的空间相对这些过程分开时所需的空间而言可以显著地减少。这还可以使得基础设施成本更低。将这两种过程整合为单个步骤可以减少在生产容器之后和在填充容器之前与处理容器相关的劳动力和额外成本(资金和费用)。将吹塑和填充过程整合成到单个过程中消除了对运送容器的需要。空的、形成的容器的运送本质上是低效且昂贵的。另一方面，运送预成形坯效率更高。作为一个实例，装载空的500ml水瓶的拖车容纳大约100,000个单独的瓶。装载制造500ml水瓶所需的预成型件的相同尺寸的拖车可承载大约1,000,000个单独的预成型件，改进量为10：1。
54.在产品被热填充的情况下，包装必须被设计为适应其在填充过程中所暴露于的高温和所暴露于的由于产品冷却而产生的内部真空。适应这种条件的设计可能需要增加容器重量。液体/液压吹塑模制提供了消除热填充过程并因此降低包装重量的可能性。
55.本技术进一步克服了与易受污染的液体产品相关的问题。用于填充易受污染的液体的一种主要方法是通过热填充，在这种方法中，将液体在一温度下(该温度将对液体进行杀菌并且可以杀死存在的任何微生物)引入到容器。所得容器可在产品是热的时进行密封。然而，这种技术的一个缺点是这些容器通常需要具有较重的重量设计来承受高填充温度以及随着液体产品冷却而最终在容器中产生的真空。与非热定型吹塑模制相比，该形成过程还可能稍微更复杂并且因此更昂贵。本技术提供了降低填充易受污染的液体产品(包括各种液体食品和饮品)的成本和复杂性的机会。通过结合形成和填充过程，具有可以在足以杀死任何生物污染物的时间将预成型件加热至212
°
f(100℃)以上的能力。并且，由液压增压器提供的高压可基本上在液体用于形成容器时处对液体进行杀菌(通过高压灭菌或高压处理)，在此之后可立即密封所得容器。因此，本技术可提供廉价且无菌的填充过程，其中污染机会被最小化。
56.在此描述的方法对于使用诸如等渗液、果汁、茶的液体以及易于被生物污染的其他液体商品的填充应用可为尤其有用。具体地，通过如本文所述可选地对预成型件进行杀菌，就可以生产无菌的预成型件和所得容器，而不需要最终液体是灭菌介质。这些液体商品通常填充在可以各种方式建立的受控的无菌环境中。一种用于填充这些类型的液体的方法是在无菌填充环境(例如，洁净室)中执行该过程。产品的包括包装在内的所有部件都在填充之前就被杀菌。产品一旦填充就可以被密封直到产品被消耗，从而防止任何引入细菌的可能性。该过程的安装和操作非常昂贵，并且总是存在细菌污染物突破操作防御并污染产品的风险。这就是为什么本技术(本技术通过用液压增压器经由高压灭菌或高压处理提供无菌填充)相对于必须维持无菌区和无菌条件(例如，洁净室)提供了显著的优势的一个原因。
57.在其他实施方式中，在此描述的整合的吹塑和填充过程可以用于形成包含诸如碳酸饮料(即，苏打水等)的液体的容器。关于碳酸化的液体，液态二氧化碳可以在溶液中用作用于同时进行吹塑和填充过程的液体的一部分或除该液体之外使用液态二氧化碳。液态二氧化碳防止在用具有气态二氧化碳的液体商品吹塑时可能发生的起泡。二氧化碳在给定的压力和温度下可以以液体形式存在。
58.包括果汁、茶、啤酒等在内的许多饮品对氧气敏感并且当包装时需要被保护。许多塑料都不具有足够的阻隔特性以在包装产品的使用寿命期间保护内容物免受氧气的影响。存在多种用于赋予容器另外的阻隔特性以减缓氧气传递并且因此保护包装的内容物的技术。最常见的技术之一是在容器壁中使用氧气清除剂。这种清除剂可直接模制到预成型件中。该预成型件的相对厚的壁保护清除剂在吹制容器之前不被消耗。然而，在吹制容器时，壁的表面积增加并且厚度减小。因此，氧气必须行进以与活性清除材料接触并反应的路径更短。一旦容器被吹制，就可能开始显著消耗氧气清除剂。如果容器同时形成并填充，则清除剂保护产品贯穿其整个使用寿命，并且在容器空置以等待填充时不消耗清除剂。
59.存在许多其他可应用该技术的瓶装产品。诸如乳制品、液体、沙拉酱、调味汁、涂抹酱、番茄酱、糖浆、食用油等的消耗品可以利用此类方法装瓶。此外，用于形成和填充容器的液体还可以包括非食用性液体物品，例如家用清洁剂、洗涤剂、个人护理物品(例如牙膏)等。许多这类产品当前发现存放在吹塑模制的pet容器中，但也发现存放在挤出模制的塑料容器、玻璃瓶和/或罐中。因此，本技术可以优化此类产品的包装制造和填充的经济性。
60.虽然大部分描述集中在pet容器的生产，但预期其他聚烯烃材料(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚酯等)以及许多其他塑料可使用本技术进行加工。
61.提供示例性实施方式以使得本公开将是透彻的，并且将充分地把范围传达给本领域的技术人员。阐述了许多具体的细节，诸如具体组件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对于本领域的技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可按许多不同形式来实施，并且具体细节和示例性实施方式都不应该被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，没有详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。能够在基本上具有类似的效果的情况下在本技术的范围内做出一些实施方式、材料、成分和方法的等效变化、修改和变型。