热填充薄壁容器的方法技术

本发明专利技术涉及用灭菌的液体热填充容器的方法，通常在６０到９５℃之间的温度范围进行，其特征在于，该方法包括以下步骤：ａ．提供由一材料以及按照能使其对用所述液体热填充具有耐受性的方法制造的容器，所述容器具有来自制造过程的残余应力；ｂ．用所述热液体填充所述容器；ｃ．在被填充完毕后该充填的容器立即封口；ｄ．使该容器冷却到容器的至少凝结的温度以下，通过容器中形成负压使该容器变形；ｅ．加热该容器致使该残余应力放松，所述放松导致应力减少且紧接着在容器内部产生增压，该增压至少补偿因步骤ｄ的负压效应造成的变形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对带有薄壁的，尤其是由聚乙烯材料构成的容器，进行热 填充的方法。
技术介绍
已知常使用一聚合材料，聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET，制造容纳液体的容器。该材料的主要优点是透明、重量轻，制成满足产品或商业需 要所要求的特殊轮廓的形状自由，这与金属容器相反，金属容器只有固定 的形状和固定的尺寸。纸箱容器也同样有形状的限制。PET材料不易破损，有便于保存的机械特性，不可渗透性，这就使它 很有吸引力，也从很大程度上解释了其广泛应用的原因。这些用PET材料制成的瓶子多用于无汽的液体，如油、矿泉水。在这 种情况下，容器仅承受很小的机械应力。PET是完全适用的材料。实际上， 这些液体是在低温并无压力的情况下填充的。这些PET材料制成的瓶子同样被用于装碳酸饮料，碳酸饮料对于容器 会产生一定的压力。通过在瓶身的凹槽或被称为花瓣的底部的设计技巧可加强机械强度 和/或抗压强度，不会以增加成本的方式增加容器的重量。当工业上需要对一容器热填充时，就需要依赖不同的设计来实现，该 容器需要更大的厚度，不同的尺寸，在容器的瓶体上设置板以构成梁。这 些热填充的必要因素导致容器过重，消耗大量的材料，甚至对于同样的瓶 子，用于热填充的容器的重量是用于冷填充容器重量的两倍。事实上，温度上升时，PET的机械性能受到严重损坏。现存在一种被称为"耐热"的方法，通常我们用字母HR表示，它能 改善容器对所罐装的容纳品的热的耐受强度(Heat Resistant)。第一种方法为单轮的，它能达到的填充温度为80/88°C。第二种方法为双轮的，它能达到的温度为88/95°C。一热填充的瓶子实际上在不同的阶段要承受很大的机械应力。 同样，在进行填充时底部要承受热液体的流体静力学压力。 为了保证液体灭菌的特性，容器必须承受当容器在热充填液体冷却产生收縮的空间时产生的压力。冷却产生了两种收縮，液体的收縮和瓶顶部空间空气的收縮。出于这个原因，容器的轮廓非常复杂，瓶体上带有薄板和梁，在瓶身 上设置有箍带，以及在瓶颈和瓶体之间的一瓶肩，其形状跟圆体类似。 带机械强度的所需厚度的优点是在高温下呈现出更强的惯性。用PET材料制成的薄壁瓶的制造方法被称为挤出成型/吹制法。该方 法包括通过挤出成型制成一预成型件，该预成型件有一管道的形状， 一端 按照瓶颈的最终尺寸和形状定型，另一端封闭。对该预成型件加热后，尤其是经过红外辐射达到100/12(TC后，未定 型的材料变软并能在当其放入合适的模具后在内经受一吹制。模具的尺寸 应考虑到材料冷却的收縮以使最后容器呈现出预定的尺寸。当进行吹制时，在一拉伸杆的作用下会产生一纵向的拉伸，并因此产 生压力下空气的膨胀。更确切的说，首先在低压下引入空气，以保证较大 振幅材料的变形需要，然后加高压以保证在极小的振幅下对模具壁的贴 合°模具还用水冷却以消除由接触产生的热量，这也是为使瓶子凝固。 由此得到的瓶子被称为双向瓶，因为它们承受一个方向上的拉伸和全 方向的一膨胀。因而高分子链朝两个方向，导致在室温下良好的机械强度系数。 这种双向的缺点是部分可逆，因此温度上升时，材料重新获得一定的 自由度。事实上，材料会有回到其初始形状的趋势，这种情况下，其具有较小 的应力。这就是所谓形状记忆现象。对用于热填充饮料的厚壁容器，我们同样用挤出成型和吹制的方法但 要用更专业更复杂的参数。事实上，预成型件被加热的温度要比带有薄壁的容器的情况下的温度 高，接近结晶状态，以使PET材料的形状记忆最小化，并放松因吹制引起 的应力。在单轮生产的情况下，为增强其对温度的耐受性，在容器成型过程中 和成型后，对该容器无定型的初始材料进行一高温处理。当材料软化被拉伸后，产生一个可逆的结晶体，材料保持透明。增强 其机械性能。然后，如果在产生结晶体后保持加热，就会产生一种球粒状晶体，这 对于双向的已经形成好的高分子链造成一定的结晶度。与PET材料直接的球粒状结晶不同，这个双向的球粒状结晶很好地保 持了材料的透明度。在双轮生产的情况下，此方法可达到更高的性能但要实施一系列复杂 的步骤。事实上，在这种情况下，我们首先制造带一拉伸比例的比最终容器体 积大很多，两至三倍的毛坯。然后将该毛坯加热超过它的熔点以放松应力，获得一縮减的体积且恢 复到预成型件的尺寸，但球粒状晶体的比率很大，这个比例会造出一相似 容器。用PET材料有一种自动调节的作用。当这个毛坯通过加热縮减时，在收缩时，用想得到的成品容器的尺寸的一模具进行一吹制的步骤，可生产出成品容器。高结晶率可使容器在热填充时具有良好的耐热性。我们知道这样的方法实施起来过于繁琐。这种方法需要一直以限定所 需数值清洁模具以及定期的维护。此外，需要注意的是，通过HR方法得到的瓶子从其一被生产出就有 吸收水的趋势，这就会破坏其机械性能从而破坏其对温度的耐受性。因而 制造出的一容器开始可承受88"C的温度，但在吸收水后，仅能承受82°C 的温度。实际上转变温度TG下降。因为应最大程度地降低货物储存，通常在填充厂生产这些瓶，以供流 水线使用，这也是一种限制。这些容器被制造出来后，有很多的填充办法，也有各种不同成份的液体待处理。有的液体对光线敏感，如牛奶或啤酒，有的液体吸收氧气也就是对氧 气敏感，如果汁或蔬菜汁、啤酒、油，还有的液体吸水敏感，对气体损失 敏感，对酵母、霉菌或细菌敏感。某些液体可包含防腐剂且基本不敏感，而某些被称为无汽且清淡的液 体如牛奶、果汁、咖啡、茶、水果饮料、某些水，它们不含任何防腐剂且 需要在最好的条件下处理。为保证在合适的卫生条件以及保证良好的储藏的条件下包装，已知主 要有两种方法， 一种被称为"灭菌填充"，另一种被称为"热填充"。灭菌填充理论上比较简单，因为它是用一种灭菌液体进行填充并且对 所述容器封口，包装和瓶塞都是消过毒的，所有的操作也都是在灭菌的环 境下进行的。但是，我们知道这个生产线实施起来是很复杂的，要求在整个过程中 总是以同样的卫生条件进行维护，需要很完善的监控体系及良好的维护体 系，这就导致费用昂贵。在这样的生产线中，需要进行化学消毒，这就要 用化学产品进行处理，还需要人员的专业技能，并且由于处理速度慢，产量也会很小。其效率仅为一热填充生产线的40%到50%。投资也十分高， 为热填充生产线的两到三倍。此方法的一个大的缺陷在于无法对生产线上的每个容器内的产品迸 行消毒控制。但是，这种控制可通过抽样的方法实现。这种低温灭菌填充的优点只针对带薄壁、重量轻、形状自由的容器， 因为低温填充可避免温度引起的变形。另一方法，热填充同样可以达到灭菌的目的，因为容纳物温度的控制 很简单并且在任何时刻都可实现。充填流水线比较简单，对容器和瓶塞的处理有限，因为消毒是通过热 液体本身实现的，热液体引入该容器填充后立即封闭。瓶子的翻转还可保 证瓶塞与液体接触的内表面消毒。相反的，需要使用抗填充温度为60到95。C之间的容器，尤其是根据 产品，填充温度在80到92度之间。此外，这些瓶具有较大重量，带有与抗应力有关的基本相同形状，在商业化产品之间只有很小的差别。
技术实现思路
因而，我们得出现有的两种方法的优缺点。但是，由于目前使用的容 器的特定特征和热填充的需要产生的额外费用正迫使相关工业部门有使 用灭菌填充生产线的趋势。确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
用一灭菌的液体热填充一容器的方法，通常在６０到９５℃之间的温度范围进行，其特征在于，该方法包括以下步骤：ａ．提供一容器，该容器由一种材料按照能使其对用所述液体热填充具有耐受性的方法制造，所述容器具有产生于制造过程的残余应力；ｂ．用所述热液体填充所述容器；ｃ．在被填充完毕后该填充的容器立即封口；ｄ．使该容器冷却到容器的至少凝结的温度以下，通过在该容器内形成负压使该容器变形；ｅ．加热该容器致使该残余应力松弛，该松弛导致应力减少且紧接着在容器内部产生增压，该增压至少补偿因步骤ｄ的负压效应造成的变形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：让特里斯坦乌特曼，
申请(专利权)人：泰克瑟公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]