CN101804692B - 用于加热塑料预制件的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于加热制造容器的至少一个塑料预制件(3)的设备，包括反射体(12)，包括用于发出热辐射以加热塑料预制件(3)的能量源(14)，包括用于保持塑料预制件(3)的保持部件(22)，其中保持部件(22)可相对于反射体(12)移动，其中反射体具有靠近塑料预制件(3)的第一表面(6)，且能量源(14)设置成使得其辐射抵达反射体(12)，其中反射体(12)由至少两个构件(8，10)构建，其中第一构件(8)具有第一表面(6)，并对于由能量源(14)发出的辐射至少部分地透明，并在远离第一表面(6)的一侧具有第二结构化表面(10)，且其中第二构件(10)的至少一部分能够反射辐射且该第二构件至少在一些部分抵靠第一构件。
Description
技术领域
本发明涉及用于加热由金属、玻璃、合成材料、塑料或这些材料的组合制成的物品的设备，且尤其涉及用于加热制造容器的塑料预制件(preform)的设备。应指出的是，本发明还可应用于其它种类的预制件。还应指出的是，本发明可用于加热拉伸吹塑机的加热模块中的一些加热部分、金属材料上的涂层(尤其是在涂覆薄层金属的情况下)，本发明可用于拉伸吹塑机的加热部分中的反射器、以及通过IR辐射器加热或杀菌塑料的所有其它设备。
背景技术
在现有技术中，拉伸吹塑机的炉/加热箱中的反射器已经为人们所知，其中使用由陶瓷材料制成的反射器材料。
从WO 2006/002751A1知道用于预制件的加热炉。该加热炉包括用于在设备中容纳和运输预制件的部件。另外，设置有用于辐射源的对侧反射器，该对侧反射器在面向预制件的表面上。一方面，通过该表面位置改进对预制件的热输入，然而，另一方面，该表面相对难以清洁，并因此在使用过程中可能由于污染和氧化导致性能受损。
在DE 197 24 621B4中，描述了一种用于加热预制件的方法和设备。其中，将预制件移动经过辐射加热器，且辐射加热器通过聚焦元件起作用，其中通过主反射镜将加热辐射反射到次反射镜上。虽然该步骤还允许改进对预制件的热输入，然而，设备相对难以清洁。
现有技术中公知设备的一个问题在于，因加热塑料预制件导致的高能量需求。
发明内容
本发明因此基于优化设备的目的，以便显著提高效率，并可由此节省能量。根据本发明，此目的通过独立权利要求1的技术方案达成。
有利实施例和其它改进通过从属权利要求的其它技术方案达成。
根据本发明用于加热制造容器的至少一个塑料预制件的设备，包括：反射体、用于发出加热塑料预制件的热辐射的能量源、和用于保持塑料预制件的保持部件，其中保持部件可相对于反射体移动，其中反射体具有靠近(allocate)塑料预制件的第一表面，且能量源设置成使得其辐射(radiation)抵达反射体。
根据本发明，反射体由至少两个构件构建，其中第一构件具有第一表面，且对能量源发出的辐射至少部分地透明(transparent)，并在远离第一表面的一侧具有第二结构化表面，且其中第二构件的至少一部分能够反射辐射，且该第二构件至少在一些部分抵靠第一构件。
保持部件尤其为芯轴(mandrel)，它突出进入预制件的口部以便定位(hold)预制件。然而，还可构思出的是，使用卡紧夹具作为保持部件。
在本发明中，第一构件的第一和/或第二表面的设计被结构化，同时第一表面优选地形成为光滑的。通过根据本发明的该步骤，一方面，面向预制件的表面易于清洁，另一方面，还可在反射和聚焦效果方面实现结构化表面的优点。
第二构件抵靠在第一构件的第一表面，优选地抵靠在第一构件的第二表面，亦即第二构件至少在一些部分有利地在结构上适配第一构件的第一表面和/或第二表面。
本文中的设备至少部分地为炉或加热箱，通过炉或加热箱，对由塑料优选地为PET、PS、PC等制成的预制件进行加热，以便随后将其进一步加工成容器或瓶子。
光滑表面在本发明中理解成意指尤其是平的表面。这种表面可在形状上为圆柱形、平面的或圆锥形的，且优选地具有小于10μm的粗糙度，优选地具有小于2μm的粗糙度，且特别优选地具有小于0.5μm的粗糙度，尤其优选地具有小于0.1μm的粗糙度，进一步尤其优选地具有小于0.02μm的粗糙度。
在本发明的另一优选实施例中，第二构件具有涂层，涂层的材料选自包括铝、铬、镍、铜、金和/或由这些金属中的至少一种制成至少一种合金的材料组。这是有利的，其原因是，上述材料或合金具有高反射性能。还可构思出的是，第二构件不由涂层构成，而是由实体构成，第二构件的结构适配第一构件的结构，并因此可抵靠后者。还可构思出的是，该实体具有抛光表面区域，其结果是，进一步加强反射效果。第二构件可进一步由实体构成，或者可包括涂层，涂层的材料为陶瓷材料，或由若干陶瓷材料的组合构成和/或涂层的材料为塑料材料或由若干塑料的组合构成。陶瓷材料，例如可使用硅酸盐陶瓷，氧化陶瓷(oxidic ceramic)，诸如氧化铝，氧化铍，或非酸性陶瓷，诸如碳化硅，氮化硼，碳化硼，并可在本发明中使用其它材料。塑料，例如可使用聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚本乙烯，聚氨基甲酸乙酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯。
在本发明的另一优选实施例中，第二构件可通过冷却装置进行冷却。这是有利的，其原因是，以该方式，可抵消设备和其下游构件的任何过热。
在本发明的另一优选实施例中，冷却装置设置有用于冷却第二构件的诸如油或保护性气体(CO2)的流体。这是有利的，其原因是，可使用这些流体，以简化方式除去来自设备的热，并可通过这些流体保护第二构件以免被氧化和污染。
在本发明的另一优选实施例中，第一构件由玻璃制成，尤其是石英玻璃，或包括玻璃或石英玻璃，并优选地形成为至少一块模压玻璃或若干玻璃片段。就此而论，可能的是，玻璃还可由其它类似玻璃的玻璃变体或基于不同基本构造的玻璃变体制造。还应当注意，玻璃片段、块和模压玻璃可以不同形式实施，亦即取决于各自应用。可在许多不同的的应用领域使用根据本发明的设备，这是有利的。
在本发明的另一优选实施例中，第一构件的结构化表面至少在水平和/或垂直和/或对角线位置为棱柱形和/或抛物线形的。若需要，可在任何所希望的方位和位置设置棱柱和/或抛物线的任何组合，这是有利的。还构思出的是，第一构件的结构化表面还可采用凸尖和边缘来实施，亦即部分地具有平坦部分。
结构化表面的另一优点在于，增强了反射体所散发的热量经过的区域。
在本发明的另一优选实施例中，能量源为至少一个IR辐射器。可通过热辐射，以目标方式发出热能量，这是有利的。辐射加热器或其构件可单独地或组合地采用上下文中描述的金属和陶瓷材料以及塑料材料。
在本发明的另一有利实施例中，至少一个红外辐射器放置在第一构件和塑料预制件之间，优选地作为管或类似物实施。这使得除暴露于从第二构件反射的红外射线之外，预制件还暴露于可直接从红外辐射器发出的红外辐射。就此而论，还可构思出的是，红外辐射器与第一构件间的距离和红外辐射器与预制件间的距离相同。
另外，通过热辐射，良好地热渗透预制件，这意味着，其内部温度和外部温度彼此非常接近。
在本发明的另一优选实施例中，设置有另一反射体。该另一反射体可形成为与第一反射体相对应，从而因零件相同可减少制造成本。然而，还可以任何所希望的方式适配反射体的所有预先规定性能(诸如使用的结构、成分、表面性能和构件的形状)。优选地在第一反射体和第二反射体之间引导预制件。尤其优选的是，本发明中，两个反射体离预制件基本上相同的距离。
在本发明的另一优选实施例中，第二构件对长波(long-waved)不透明，特别是红外辐射。例如红外射线被反射，这是有利的。
在本发明的另一优选实施例中，还设置有用于保持预制件的至少另一个保持部件。可同时或以重叠方式或以连续方式，将若干预制件引入设备或将其引导通过设备，从而可加快制造工艺，这是有利的。
优选地，设置有多个保持部件。优选地，设置有运输预制件的运输装置，且在该运输装置上设置有多个保持部件。因而，运输装置例如可为运输链，多个保持部件例如以保持芯轴的形式设置在其上。
在本发明的另一优选实施例中，设置有用于移动保持部件的运输装置。可通过控制单元控制运输装置，并因此控制预制件的位置，从而可在加热和流动速率方面优化加热工序，这是有利的。
本发明还涉及以上所述类型的用于加热制造容器的塑料预制件的设备的使用。
本发明还涉及用于制造塑料容器的系统，包括上述种类的设备以及用于将塑料预制件模制成塑料容器的模制装置，该模制装置在预制件的运输方向上设置在设备的下游。该模制装置可为例如吹塑机，并尤其是拉伸吹塑机。
附图说明
参照附图，其他优点和实施例将变得明显，附图中：
图1显示了根据本发明用于加热预制件的设备的侧面视图；
图2a显示了根据本发明的反射体，第二构件设置在第一构件的结构化表面上；
图2b显示了根据本发明的反射体，第二构件设置在第一构件的光滑表面上；
图3a显示了第一构件(铸造玻璃)的实施例；
图3b显示了第一构件(研磨玻璃)的实施例；
图4a显示了作为模压玻璃的第一构件的第一实施例；和
图4b显示了作为模压玻璃的第一构件的第二实施例。
标号列表
1 设备
3 (塑料)预制件
5 加热区域
6 第一表面
8 第一构件
9 第一区域
10 第二构件
11 第二表面
12 反射体
13 第二区域
14 能量源，红外辐射器
15 冷却装置
17 另一反射体
19 另一构件
22 保持部件
23 连接部件
24 遮蔽物，遮蔽板
25 曲线
26a，26b 彼此倾斜的侧面
29 谷
具体实施方式
图1显示了通过使至少一种流体循环、耗散来自设备(尤其是来自第一或第二构件10)的热的冷却装置15。为此目的而可能使用的流体，可为公知的保护性气体，尤其是CO2，但也可为空气和其它气体混合物或气体。还可构思出的是，使用液体，诸如油、冷却剂或水，这些液体可根据各自的边界条件适当地用添加剂进行稀释。
通过使用适当的流体，可避免或减少关键表面诸如第一构件8和/或第二构件10的任何氧化作用或污染，其结果是，可维持设备1或反射体12的反射性能。在图1图示的实施例中，没有在第二构件10和流体之间以涂层或实体的形式设置另一构件，然而，也可构思出的是，在第二构件10和流体之间以涂层或实体的形式设置另一构件。还可进一步构思出的是，将第二构件10布置在第一构件8的第二表面11上，并将另一构件布置成与之邻近。在本发明中，另一构件可为涂层。
反射体12具有第一构件8和第二构件10，并在面向红外辐射器14的一侧形成为光滑的。在远离红外辐射器14的一侧，构造有第一构件8。在本发明中，在设备的第一区域9，该结构具有例如凸尖(prong)的形式，并在第二区域13具有例如抛物线的形式。就此而论，应当注意，一方面，该结构的其它变型形式(诸如棱柱形部分)可以以组合方式设置。在本发明中，可通过单一形式的尺寸不同的结构构件(也可通过以任何所希望的方式连续配置或合并的多种不同的结构)，设置至少两种不同结构部分的组合。可进一步构思出的是，设置结构元件，该结构元件设置和实施成平行于第一构件8的光滑表面区域，亦即以平坦或光滑的方式实施。然而，优选的是，使用统一(uniform)的结构。
IR辐射器14设置在反射体12和预制件3的预先确定的位置之间，使得IR辐射器14一方面直接辐射预制件3，另一方面借助于反射体12间接地辐射预制件3。
标号22涉及用于预制件的保持部件，如在现有技术中所知道的那样，该保持部件作为突出进入容器口部的芯轴实施。在图1显示的实施例中，保持部件22成形为通过封闭的形式将预制件3引入处理区域或加热区域5。
在本发明中，有利的是，板形遮蔽物24还用作热遮蔽板，从而减少从处理区域传递出来的热。还有利的是，由于热遮蔽板或遮蔽物24，所以不会对预制件头部亦即螺纹区域加热。在本发明中，遮蔽物优选地配置成固定。
另外，可设置一个或更多另一反射体17，对反射体17施加与第一反射体12相同的实施条件。然而，应指出的是，第一反射体12和另一反射体17不必以相同方式实施。如果设置更多反射体12，17，那么可构思出的是，IR辐射器14以交错方式设置。可通过IR辐射器14的任何所希望的配置，控制热输入，从而可根据应用实现预制件3的均匀或非均匀加热。在本发明中，借助于控制单元(未显示)执行控制，这样，可控制各IR辐射器14或所有IR辐射器14的温度或热发射，并允许控制保持器22的移动。
图2a显示了反射体12，反射体12的第一表面6实施为光滑的，反射体12的第二表面11实施成结构化。在本发明中，结构化形成为统一的和锯齿状的。在反射体12的第二表面11上，设置有第二构件10，且在第二构件10上，附接有另一构件19，以保护第二构件10以免被氧化和/或被污染。对于图示，在本发明中，标号3还表示容器或塑料预制件。
从图2b可看出，在第一构件8的第一表面6上，至少在一些部分第二构件10最先接触第一构件8。还可进一步看出，另一构件19接触第二构件10。各构件的表面的结构彼此适配。在本发明中，另一构件19实施成保护性涂层，其保护第二构件10以防被氧化和被污染。标号23表示用于在设备1内固定反射体12，17的部件。还应当注意，可在第一构件8和第二构件10之间以及在另一构件19上，置放另一涂层，只要不消极地影响相应的反射体12，17的反射性能即可。
在图3a中，第一构件8由铸造玻璃制成，并具有第一光滑表面6和第二结构化表面11。第二表面11由抛物线图表示，该抛物线图通过实施成基本上平行于光滑表面6的连接体以至少1mm的距离彼此连接。在变型图示，该连接体实施成平坦。另一方面，可在表面11上设置反射性涂层，或者，如图所示，可设置另一反射性体。
图3b显示了由研磨玻璃制成的另一第一构件8。在本发明中，也设置有第一光滑表面6和第二结构化表面11。结构化表面11的构成有凸尖，其侧面彼此倾斜，且其侧面(亦即第一凸尖的侧面26a和第二凸尖的另一侧面26b)，定位成彼此之间的夹角为至少70°，优选为至少75°，尤其优选为至少80°。凸尖的尖端为圆形的。就此而论，尤其是弯曲部优选为具有2.5-6mm的半径。
图4a显示了由模压玻璃制成的第一构件8。在本发明中，第一构件8具有第一结构化表面6和第二结构化表面11。两表面6，11形成为锯齿状的，并在谷29具有圆形曲线。如在上述变型实施例中的情况那样，在本发明中，可在第一表面6或第二表面11上布置第二构件10。另一方面，若需要，可在第二构件10上设置另一构件19。
与图4a显示的实施例一致，图4b也显示了模压玻璃形式的第一构件8。与图4a显示的图示相同，图4b显示的图示中没有凸尖，仅有圆形曲线。在本发明中，该曲线可具有相同的半径，然而，也可设置不同半径，如图所示。
要求保护本申请文件中披露的相对于现有技术单独地或组合地具有新颖性的所有特征。
Claims (16)
1.一种用于加热制造容器的至少一个塑料预制件(3)的设备，包括反射体(12)，包括用于发出热能量以加热所述塑料预制件(3)的能量源(14)，包括用于保持所述塑料预制件(3)的保持部件(22)，其中所述保持部件(22)可相对于所述反射体(12)移动，其中所述反射体（12）具有靠近所述塑料预制件(3)的第一表面(6)，且所述能量源(14)设置成使得其辐射抵达所述反射体(12)，
其特征在于，所述反射体(12)由至少两个构件(8，10)构建，其中第一构件(8)具有第一表面(6)，且对于由所述能量源(14)发出的辐射至少部分地透明，并在远离所述第一表面(6)的一侧具有第二结构化表面(11)，且其中所述第二构件(10)的至少一部分能够反射所述辐射且该第二构件（10）至少在一些部分抵靠所述第一构件(8)；
所述能量源（14）设置在所述反射体（12）和所述塑料预制件（3）的预先确定的位置之间，使得所述能量源（14）一方面直接辐射所述塑料预制件（3），另一方面借助于所述反射体（12）间接地辐射所述塑料预制件；
所述能量源（14）设置成与所述反射体（12）间隔一定距离且所述能量源（14）和所述反射体（12）设置在所述塑料预制件(3)的同一侧。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二构件(10)具有涂层，所述涂层的材料选自包括铝、铬、镍、铜、金和/或包括这些金属中至少一种的至少一种合金的材料组，和/或所述涂层的材料为陶瓷材料，和/或所述涂层的材料为塑料。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第二构件(10)能够通过冷却装置（15）进行冷却。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述冷却装置（15）设置有用于冷却所述第二构件(10)的流体。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述构件(8)由玻璃构成。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第一构件(8)的所述第二结构化表面(11)至少在水平和/或垂直和/或对角线位置为棱柱形的和/或抛物线形的。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述能量源(14)为至少一个IR辐射器。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述至少一个IR辐射器设置在所述第一构件(8)和所述塑料预制件(3)之间。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备设置有另一反射体(17)，所述另一反射体(17)和所述反射体(12)设置在所述塑料预制件(3)的两侧。
10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第二构件(10)对于长波辐射不透明。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还设置有用于保持预制件(3)的至少一个保持部件。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设置有用于移动所述保持部件(22)的运输装置。
13.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述构件(8)由石英玻璃构成。
14.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述构件(8)由至少一块模压玻璃或若干玻璃片段形成。
15.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述流体为油或保护性气体。
16.前述权利要求中任意一项所述设备用于加热塑料预制件(3)的用途。
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