DE3210676C2

DE3210676C2 - Verfahen zum Strahlungserwärmen von Vorformlingen

Info

Publication number: DE3210676C2
Application number: DE3210676A
Authority: DE
Inventors: Harold Joseph Amelia Ohio Faig; Clifford Marvin Annville Ky. Parrett
Original assignee: Cincinnati Milacron Industries, Inc., Cincinnati, Ohio
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1984-12-06
Also published as: FR2502540B1; CA1193640A; GB2095611B; DE3210676A1; JPS57174222A; GB2095611A; FR2502540A1; JPS615894B2

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Strahlungserhitzen von Vorformlingen für hohle thermoplastische Gegenstände auf die molekulare Orientierungstemperatur wird die Strahlungsenergie sowohl an der Oberfläche des Gegenstandes in Wärme umgewandelt und dringt in das Innere der Wandung des Gegenstandes ein, als auch im Inneren der Wandung in Wärme umgewandelt. Die prinzipielle Begrenzung der Strahlungsenergie ist die Fähigkeit des Materials, Wärme von der Oberfläche wegzuführen, wo extreme Temperaturen eine Kristallisation des Materials zur Folge hätten. Um die gewünschte, durch die Wandung des Gegenstandes gleichförmige Temperatur zu erzielen, werden kurze Perioden von infraroter Heizstrahlung abgewechselt mit kurzen Perioden von vernachlässigbarer Heizung, um die kombinierten Effekte eines Aufheizens durch Bestrahlung und durch interne Wärmeleitung zu nutzen. Die Vorformlinge werden parallel zu einer Ebene der Quarzlampen drehbar gehalten, so daß die kombinierten Strahlungsmuster der Strahlungsemission aller Lampen über die Oberflächen des Vorformlings in aneinander angrenzenden Segmenten verteilt sind. Während die Quarzlampen während einstellbarer Zeitabschnitte abwechselnd mit hoher und mit niedriger Leistung betrieben werden, um abwechselnde Perioden von intensiver infraroter Strahlungsemission und unbedeutender Strahlungsemission zu erzeugen, werden die Gegenstände rotiert.

Description

io

pen 22 ergeben könnte. Das Niveau der hohen Ausgangsleistung ist so eingestellt, daß sie ungefähr 80% der Dauernennleistung der Quarzlampen 22 liefert, um die Lampenstromkreise gegen Spannungsänderungen der Wechselstromquelle 24 unempfindlich zu machen und die Beanspruchung der Quarzlampen 22 zu reduzieren. Die Einstellung wird mit Hilfe einer kontinuierlich variablen nicht dargestellten Eingangseinrichtung, beispielsweise mit Hilfe eines Potentiometers, vorgenommen. Das Niveau der niedrigen Ausgangsleistung ist so eingestellt daß zwischen ungefähr 1% und 10% der Dauernennleistung der Quarzlampen 22 geliefert wird. Die Verstärker 26 nehmen auch Inputs auf zum Auswählen, ob die Ausgangsleistung hoch oder niedrig sein soll. Diese Inputs werden durch unabhängig vorwählbare Timer 28 für die Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung und Timer 30 für die Zeitdauer der niedrigen Ausgangsleistung gebildet Das Niveau der niedrigen Ausgangsleistung ist auf einen Punkt eingestellt, bei dem die abgegebene Strahlungsenergie der Qua.zlampe 22 im Vergleich zum Erhitzen der Vorformlinge 10 unbedeutend ist, während zur gleichen Zeit für die Quarzlampen 22 ausreichend Energiezufuhr aufrechterhalten wird, um die ungewünschten Effekte des »full swing thermocycling« zu reduzieren, die sich ergeben würden, wenn der Strom vollständig abgeschaltet werden würde.

Die Quarzlampen 22 sind mit den Achsen ihrer Lampenquerschnitte in einer Reihe angeordnet und weisen den Quarzmantel 86 und den Glühdraht 88 auf, angeordnet in einer Ebene P\ unter einem festliegenden Abstand D von der longitudinalen Linie des Teilquerschnittes 80 des Vorformlings 10, wobei die longitudinale Mittellinie in einer parallelen Ebene P₂ liegt Der Abstand D und der Achsabstand zwischen den Quarzlampen 22 sind so gewählt, daß die in Richtung des Vorformlings 10 abgestrahlte Energie in bestimmte Segmente, die sich an der parallelen Ebene P₂ überlappen, verteilt wird. Die Überlappung ist durch das sich Überschneiden der gestrichelten Linien der Strahlungsenergiemuster mit der Ebene P₂ angedeutet Hieraus folgt, daß diese Strahlungsenergiemuster zumindest benachbart über der Oberfläche des orientierbaren Abschnittes des Vorformlings 10 verteilt sind. Der Bereich des Wandabschnittes des Vorformlings 10 bei 82 ist im Vergleich zu dem Bereich bei 84 ersichtlich wesentlich dünner und tatsächlich näher an der Mittellinie der Quarzlampen 22 angeordnet, und zwar aufgrund des konischen Profils des Vorformlings 10. Um aus den kombinierten Aufheizeffekten der Wärmeleitung und der Strahlung Nutzen zu ziehen und gleichzeitig die vorgenannten Unterschiede im tatsächliehen Abstand und in der Wanddicke des Vorformlings 10 auszugleichen, sind die Timer 28 und 30 für die hohe Ausgangsleistung und die niedrige Ausgangsleistung unabhängig voneinander einstellbar ausgebildet, und zwar für jeden der die Leistungsaufnahme der Quarzlampen 22 steuernden Verstärker 26. Auf diese Weise kann die Strahlungsenergiedichte in jedem Abschnitt des nicht-abgeschirmten Bereiches des Vorformlings 10 gesteuert werden.

Es wurde gefunden, daß für Vorformlinge 10 zum Erzeugen einer Flasche mit einem ungefähren Volumen von 0,51 die Dicke des Wandabschnitts ungefähr 3 mm beträgt, der Abstand D im Bereich von ungefähr 25,4 mm bis ungefähr 76,2 mm liegt. Bei diesem Anwendungsfall beträgt der Abstand der Lampenzentren ungefähr 25,4 mm. Die Timer 28 und 30 sind so eingestellt, daß die Zeitdauer der niedrigen Ausgangsleistung unter 10 Sekunden und die Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung unter etwa 10 Sekunden und dieDrehgeschwindigkeit auf ungefähr 18 Umdrehungen pro Minute eingestellt ist

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65 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 linge an den Quarzlampen während mehrerer der Perio-Patentansprüche: den erfolgt Die erfindungsgemäße periodische Zeitsteuerung der

1. Verfahren zum Strahlungserwärmen von einen Quarzlampen ermöglicht eine effiziente Erwärmung, ingeformten und einen orientierbaren Abschnitt auf- s dem zur Erwärmung stets diejenige Transmissionsbandweisenden hohlen Verformungen aus thermoplasti- wellenlänge benutzt wird, die durch die Quarzlampen

. schem Kunststoff auf die molekulare Orientierungs- während ihres Hochleistungsbetriebs erzeugt werden, temperatur des Kunststoffes, bei dem die Strah- wobei diese Hochleistungsperiode relativ kurz ict Dalungswärme durch mehrere, in einer Ebene parallel her vermeidet die Erfindung gegenüber dem Stand der zueinander angeordnete Quarzlampen erzeugt wird io Technik die Wellenlängenverschiebung, die sich beim und bei dem die Vorformlinge mit ihrer Längsachse Stand der Technik bezüglich derjenigen Quarzlampen in einer zu der Ebene der Quarzlampen parallel ver- ergibt, die den dünneren oder näheren Wandbereichen laufenden Ebene an den Quarzlampen vorbeigeführt der Vorformlinge zugeordnet sind, und die daher bei und dabei um ihre Längsachse gedreht werden, wo- verminderter Temperatur betrieben werden, bei jeder der Quarzlampen durch eine Steuerein- is Aus der Veröffentlichung » Kunststoff technik«, 1974, richtung unabhängig von den anderen Quarzlampen Nr. 6, S. 118/121, ist ein Verfahren zum Strahlungserbetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, wärmen eines Vorformlings aus thermoplastischem daß das Betreiben jeder der Quarzlampen perio- Kunststoff bekannt, bei dem die Strahlungswärme disch abwechselnd mit hoher Leistung und mit nied- durch Quarzlampen erzeugt wird, wobei das Betreiben riger Leistung während vorwählbarer Zeitabschnit- 20 der Quarzlampem abwechselnd mit hoher und mit niedte von weniger als 30 Sekunden und das Vorbeifüh- riger Leistung erfolgt Für diese Maßnahmen an sichren der Vorformlinge an den Quarzlampen während wird jedoch kein Schutz begehrt, sondern nur im Zumehrerer der Perioden erfolgt sammenhang mit den übrigen Maßnahmen des An-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- spruchs 1.

zeichnet, daß bei der hohen Leistung eine Tempera- 25 Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren tür der Quarzlampen von ungefähr 2000 bis 2500 K anhand der Zeichnung beschrieben, und bei der niedrigen Leistung von nicht mehr als Es zeigt

1000 K erzeugt wird. F i g. 1 eine schematische perspektivische Darstellung

einer Vorrichtung zum Strahlungserwärmen von Vor-

30 formlingen und

F i g. 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung mit einem der Vorformlinge in größerer Darstellung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strahlungs- Vorformlinge 10 werden durch Greifer 15 mit Be

erwärmen von einen geformten und einen orientierba- ehern 14 und Fingern 16 getragen. Die Becher 14 schirren Abschnitt aufweisenden hohien Vorformlingen aus 35 men den geformten Abschnitt 12 der Vorformlinge 10 thermoplastischem Kunststoff auf die molekulare gegen Erwärmung ab. Die Greifer 15 sind an Wellen 20 Orientierungstemperatur des Kunststoffes, bei dem die befestigt, die in Wellenführungen 21 gelagert sind, um Strahlungswärme durch mehrere, in einer Ebene paral- eine Rotation der Vorformlinge 10 während der Zeit, in IeI zueinander angeordnete Quarzlampen erzeugt wird der sie der Erwärmung ausgesetzt sind, zu ermöglichen, und bei dem die Vorformlinge mit ihrer Längsachse in 40 Die Drehgeschwindigkeiten variieren in Abhängigkeit einer zu der Ebene der Quarzlampen parallel verlaufen- von der Dicke der jeweiligen Wandabschnitte der Vorden Ebene an den Quarzlampen vorbeigeführt und da- formlinge 10 und von dem Abstand der Vorformlinge 10 bei um ihre Längsachse gedreht werden, wobei jede der von Quarzlampen 22. Die Drehzahl liegt zwischen unge-Quarzlampen durch eine Steuereinrichtung unabhängig fähr von den anderen Quarzlampen betrieben wird. 45 .,- „jjon

Bei einem derartigen bekannten Verfahren zum

Strahlungserwärmen (US-PS 41 47 487) wird die den Die Quarzlampen 22 sind in einem Ofenrahmen 29 in

einzelnen Heizelementen zugeführte Leistung über va- einer vertikalen Ebene und untereinander parallel ausriable Widerstände gesteuert. Diese Lösung jedoch gerichtet befestigt Die Quarzlampen 22 sind von der weist den Nachteil auf, das die spektrale Verteilung der 50 Bauart, bei der in einem rohrförmigen Quarzmantel 86 ., abgestrahlten Energie aufgrund der Widerstände in Glühdrähte 88 aus Wolfram eingeschlossen sind, und

!»j Richtung auf längere Wellenlängen Verschoben wird, haben eine kontinuierliche Nennleistung von 3800 Watt

! woraus eine wesentliche Verminderung der gesamten sowie eine Betriebsspannung von 550 bis 600 Volt. Bei

/ Höhe der abgestrahlten Strahlung resultiert. Weiterhin diesem Leistungsniveau erreichen die Quarzlampen 22

' \ wurde bei diesem bekannten Verfahren eine annehmba- 55 eine maximale Temperatur von ungefähr 2500 Kelvin.

"> re Lebensdauer der Quarzlampen nur dadurch erreicht, Über eine Wechselstromquelle 24 wird den Quarz-

daß die Lampenoberflächen mit einem wärmeaustau- lampen 22 Strom zugeführt, wobei die Wechselstromschenden Gas gekühlt wurden. quelle 24 an ihrer einen Seite mit Klemmen 23 an einem

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ende aller Quarzlampen 22 verbunden ist. Die andere Verfahren gemäß der eingangs genannten Gattung so 60 Seite der Wechselstromquelle 24 speist Verstärker 26, ', weiterzubilden, daß eine möglichst effektive Erwär- die ihrerseits jeweils einzeln mit den Quarzlampen 22 an

mung der Vorformlinge möglich ist und sich die Ver- Klemmen 27 verbunden sind. Jeder der Verstärker 26 wendung eines Kühlgases erübrigt. kann eine hohe und eine niedrige Ausgangsleistung er-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, zeugen. Als die Verstärker dienen phasengesteuerte daß das Betreiben jeder der Qarziampen periodisch ab- 65 Schaltverstärker, die eine Oberstrom-Begrenzungswechselnd mit hoher Leistung und mit niedriger Lei- schaltung einschließen, um die Schaltgeräte vor Beschästung während vorwählbarer Zeitabschnitte von weni- digung zu schützen, die sich andernfalls aus der Einger als 30 Sekunden und das Vorbeiführen der Vorform- schalt-Stromspitze bei kaltem Heizfaden der Quarzlam-