CN117098644A - 塑料坯料加热方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种加热用于模制的塑料坯料的方法，包括：对于不同类型的坯料序列中的每个坯料，确定与待进行的模制工艺的坯料的特性相对应的加热要求；以及根据其加热要求加热每个坯料。产生具有限定加热速率的微波场，并将坯料置于微波场中等于加热持续时间的一段时间，使得加热持续时间和加热速率对应于加热要求。

Description

塑料坯料加热方法和装置

技术领域

涉及塑料模制，更具体地，涉及用于模制操作的坯料的加热。

背景技术

使用具有多个模制步骤的工艺生产许多塑料制品。例如，许多容器如饮料容器在两个成形阶段中生产。在初始成形阶段中，熔融模制材料通过注塑成形为坯料，通常称为预制件。在第二成形阶段中，通过吹塑将预制件再成形为最终容器形状。

基于材料特性、拉伸比、所需的光洁度特性和其它参数，通常将吹塑工艺设计成在特定的高温下进行。

典型的系统被设计用于将大量相同的坯料大规模加工成相同的容器。不幸的是，这样的系统几乎没有提供什么灵活性。

发明内容

加热塑料模制坯料的示例性方法包括：a)按顺序接收多个坯料，多个坯料包括不同类型的坯料，每种类型用于在相关联的模制工艺中模制；b)对于序列中的每个坯料：i)确定对应于坯料的特性和相关联的模制过程的加热要求；ii)产生微波场，微波场具有限定加热速率的强度；iii)基于加热要求确定加热持续时间；iv)使坯料以一定速度前进通过微波场，使得坯料在微波场内持续等于加热持续时间的时间段，其中加热持续时间和加热速率对应于加热要求。

在一些实施例中，方法包括，对于序列中的每个坯料，在加热之前测量坯料的输入温度，并且其中确定加热要求包括基于输入温度调节基本加热要求。

在一些实施例中，基于输入温度调节基本加热要求包括将输入温度与标称温度进行比较。

在一些实施例中，输入温度包括轴向温度分布。

在一些实施例中，方法包括，对于序列中的每个坯料，基于输入温度调节加热速率。

在一些实施例中，调节加热速率包括调节微波发生器的输出功率。

在一些实施例中，调节加热速率包括将衰减设备定位在微波场内。

在一些实施例中，方法包括，对于序列中的每个坯料，基于输入温度选择速度。

在一些实施例中，方法包括，对于序列中的坯料，将坯料保持在使得坯料的一部分接收来自微波场的热的位置，以相对于坯料的其余部分加热部分。

在一些实施例中，方法包括，对于序列中的坯料，利用微波场围绕坯料的圆周产生圆周温度梯度。

在一些实施例中，产生圆周温度梯度包括移动微波反射设备以相对于坯料定位峰值微波强度的区域。

示例性用于塑料模制的坯料加热装置包括：a)加热室；b)微波发生器，其用于通过波导管向加热室发射微波；c)坯料输送设备，其用于使坯料沿加热轴线移入和移出加热室；d)控制器，其可操作以控制输送设备的速度，以基于坯料的加热要求限定加热持续时间。

在一些实施例中，坯料加热装置包括可延伸到波导管中的微波衰减设备，以控制加热室内的微波加热速率。

在一些实施例中，坯料加热装置包括微波反射设备，其可相对于室移动以控制室内峰值微波强度的位置。

在一些实施例中，坯料加热装置包括靠近加热室的温度测量设备，用于在坯料进入加热室之前测量坯料的温度。

在一些实施例中，温度测量设备包括多个高温计。

在一些实施例中，控制器可操作以基于坯料的输入温度控制坯料的加热。

在一些实施例中，控制器可操作以通过设定输送设备的速度来控制坯料的加热。

在一些实施例中，控制器可操作以通过调节微波发生器的输出功率来控制坯料的加热。

在一些实施例中，控制器可操作以通过调节微波衰减设备的位置来控制坯料的加热。

实施例可以包括上述特征的任何组合。

附图说明

在附图中，其描绘了示例性实施例：

图1是模制系统的示意图；

图2是图1的模制系统的俯视平面图；

图3是图1的系统的调节站的等距视图；

图4是图3的调节站的加热室和波导管的放大截面图；

图5是示出了图4的加热室和波导管的示意图，其具有固定微波图形；

图6A-6B分别是图5的加热室的侧视和俯视示意图，示出了温度测量设备；

图7是示出坯料和坯料成形为的最终模制制品的示意图；

图8A和8B分别是坯料的代表性进给和出料温度分布图；

图9是示出控制设备的部件的框图；

图10是示出图9的控制设备的数据存储器的框图；

图11是示出坯料加热过程的流程图；

图12是示出图11的过程的初始主体加热阶段的细节的流程图；

图13是示出图11的过程的肩加热阶段的细节的流程图；

图14是示出图11的过程的温度平滑阶段的细节的流程图；以及

图15A-15D是示出在图11的过程的各个阶段的坯料的轴向温度分布的曲线图。

具体实施方式

图1示意性地描绘用于产生塑料模制物件的实例塑料模制系统100。如下文进一步详细描述，塑料模制系统100能够通过一系列加工操作来模制物件。

特别地，系统100提供了生产各种类型的制品的灵活性。例如，系统100可以生产不同形状、尺寸、颜色和材料组成的制品。

塑料模制系统100包括多个加工站。站包括站组，每个站可操作以执行相同类型的加工操作。具体地，所示实施例包括多个分配站102，多个成形站104，多个二次成形站106和多个调节站108。

每一分配站102可操作以执行分配操作，即产生用于后续操作的模制材料的输出。每个成形站104可操作以执行主成形操作。例如，每个站104可包括用于执行注塑操作的注射模具。每个成形站106可操作地执行二次成形操作。例如，每个成形站106包括用于将注射成型制品重新成型为最终形状的吹塑模具。

在实例中，分配站102包括用于从固体(例如粒状)原料生产熔融塑料模制材料(例如PET)流的挤出机；成形站104是用于生产被称为预制件的坯料的注塑模制站，这些坯料随后被再成形为容器，例如饮料容器；成形站106是用于使预制件再成形的吹塑站。

吹塑操作通常要求坯料处于相对较高的温度(例如，远高于室温)以便重新成形。因此，坯料可在调节站108处进行加工，以在站106处成形之前加热坯料。

在一些实施例中，分配站102可操作以分配一定范围的可能模制材料。例如，分配站可以输出具有不同颜色，成分或其它特性的模制材料。分配站102可经配置以输出离散量的模制材料，离散量可称为剂量。同样，不同的成形站104和不同的成形站106可包括不同尺寸或形状的模具。总的来说，系统100能够同时生产多种不同类型的模制物件，其中每一特定类型的物件对应于来自分配站102的模制材料的类型和量，来自成形站104的注塑物件的形状和大小以及来自成形站106的成品物件的形状和大小的组合。

站106处的吹塑操作的最佳温度可基于许多因素而变化，例如材料的类型、待模制的材料的质量、材料的拉伸量和所需的最终形状、所需的壁厚以及预制件的形状和设计。此外，使预制件达到所需热状态所需的热量和热量分布取决于诸如材料类型、坯料尺寸和坯料内的质量分布之类的因素。

在所描绘的实施例中，调节站108可基于与个别输入坯料相关联的参数来控制，以产生具有特定所需热条件的输出坯料。

图2描绘模制系统100的俯视图。系统100的站位于运输系统即中心轨道101附近。进行中的和完成的物品可以沿着轨道101在站之间移动。使用系统100生产的每个物品在特定的分配站102、特定的成形站104、特定的成形站106和特定的调节站108的组合处被加工。每一独特组合可对应于独特类型的模制物件，且类型可在形状，大小，颜色和材料类型等特性方面彼此不同。

为了适应这种变化，调节站108能够对不同的坯料进行定制的热处理，根据坯料的材料和工艺特性以及实际条件进行调节。

图3描绘实例调节站108。调节站108包括可操作地夹持坯料112的心轴110。心轴110联接到驱动单元118，驱动单元118可操作以沿加热轴线114移动心轴110并使心轴110绕加热轴线114旋转。加热轴线114穿过进给管115，进给管115通向加热室116。

心轴110用作输送设备，用于将坯料112移动进出加热室。具体地，使用心轴110，坯料112可沿加热轴线114前进到加热室116中，并可沿加热轴线114从加热室116缩回。心轴还可以在室116内以期望的速率或期望的角度取向旋转坯料112。在所描绘的实施例中，心轴110可沿着加热轴线114以高达300mm/s的速率移动坯料112，且可围绕加热轴线以高达300rpm的速率旋转坯料112。

调节站108还包括加热装置120。加热装置120可操作地将热量施加到加热室116内的坯料112上。可以以可变速率施加热量。此外，可以在加热室116内集中施加热量，使得加热室116内的一个或多个位置比其它位置经受更大的加热强度。

在所示实施例中，加热装置120是微波加热装置。即，加热装置可操作以通过在室内产生微波场而将热量施加到加热室116内的坯料112。

加热装置120包括微波发生器单元122、波导管124、加热室116和多个调整销128-1、128-2、128-3(单独地和共同地，调整销128)。在所示实施例中，波导管124包括手动3短截线调整器。然而，可以省略调整器。

微波发生器单元122包括一个或多个可操作产生微波发射的磁控管头。在所示实施例中，磁控管发生器能够产生频率为2450MHz，功率为3kW的微波。

微波发生器单元122通过波导管124与加热室116互连。图4是示出波导管124和加热室116的内部的截面图。

波导管124限定内部通道，加热室116限定内腔130。来自微波发生器单元122的微波辐射进入波导管124的内部通道128和加热室116的内腔130，并形成驻波图形132。驻波图形部分地由波导管124的尺寸和形状，加热室116的内腔130的尺寸和形状，以及加热室内坯料的材料，温度和设计来限定。

图5中示出了示例驻波图形。如图所示，驻波图形132在内腔130内产生高和低微波强度的区域。高强度区域134通常对应于微波之间相长干涉的区域。低强度区域136通常对应于微波之间的相消干涉区域。

如图5所示，高强度区域134位于坯料112的壁的一侧附近。坯料112在高强度区域134内的部分经受高速的微波热输入。相反地，坯料112的相对侧处于相对较低微波强度的区域中，并且经受相对较低的微波热输入速率。

因此，在内腔130内的不同位置处的微波强度的变化可产生坯料112的不同部分的不同加热速率。即，在高强度区域中的坯料112的部分倾向于比在较低强度区域中的坯料112的部分更快地加热。因此，这种变化可用于在坯料112中产生温度梯度。例如，图5中所示的构造将倾向于围绕坯料112的圆周产生减小的温度梯度，从坯料112在高强度区域134中的部分到坯料112在较低强度区域中的相对部分。

在一些情况下，这种圆周温度梯度可能是期望的。然而，在其它情况下，可能希望在坯料112的圆周周围产生均匀的温度。在这种情况下，坯料112可使用心轴110绕其纵向轴线旋转，使得平均热量输入围绕坯料112的圆周大致均匀。

如图5所示，只有坯料112的小纵向部分位于加热室116的内腔130内。因此，只有坯料112的小的纵向部分受到微波加热。因此，心轴110可用于沿坯料的纵向轴线推进坯料112通过内腔130，使得可沿坯料112的整个纵向范围施加热量，或者可调节驻波图形以将高强度区域134定位在腔130的中心，或者产生均匀地遍布腔130的多个高强度区域134。

施加到坯料112的热量由坯料所暴露的微波辐射的强度和坯料移动通过加热室116的速率控制。如果坯料112缓慢地前进通过加热室116，则其暴露于微波加热的持续时间相对较大。相反，如果它快速前进通过加热室116，则它暴露于微波加热的持续时间相对较小，对应于相对较少的总热输入。

在一些情况下，坯料112可以以恒定速率前进通过加热室116，以沿着坯料的长度施加恒定量的热量。在其它情况下，可能期望沿着坯料112的长度产生温度梯度。这种梯度可以通过在坯料112前进通过加热室116时改变微波强度来产生，使得坯料112的不同部分暴露于不同强度的微波加热。附加地或可选地，坯料112前进通过室116的速率可以变化。例如，为了在第一区域中产生与第二区域相比相对较高的温度，当第一区域在室116中时可以降低推进速率。

可以增大或减小微波发生器单元122的输出功率，以增大或减小加热室116内的平均微波强度。

附加地或可选地，加热室116内的微波加热特性可以通过调整销128的移动来控制。

调整销128由衰减微波的材料形成。例如，调整销128可以由诸如CuZn₃₉Pb₃的非铁金属形成。

使用调整销128-1、128-2可以降低加热室116内的平均微波强度。具体地，可以将调整销128-1、128-2推进到波导管124中以部分地衰减由微波发生器单元122发射的微波，从而降低加热室116内的单模式微波场强。衰减量取决于调整销128-1、128-2进入波导管124的距离。在实例中，每个调整销128可以延伸或缩回通过长度为14mm的行程。然而，调整销行程的长度可以取决于谐振器设计。通过销128的移动进行的调整允许加热室116中的坯料的阻抗匹配。即，加热室116中的微波场的特性，如使用销128和室中的坯料调整的，产生0和1之间的阻抗，反映了传递到坯料的微波能量的比例。通过销128的移动，阻抗可以移动得更接近理论最大值1。

调整销128-3反射入射微波。因此，在微波发生器单元122的操作期间，加热室116内的驻波图形可以通过调整销128-3的移动来控制。调整销128-3远离微波发生器单元122的缩回通常沿远离微波发生器单元122的方向移动高强度区域。调整销128-3的延伸通常将高强度区域移向微波发生器单元122。因此，调整销128-3可用于将高强度区域仅定位在坯料112的一部分上，使得坯料的不同部分以不同的速率被加热，或者将高强度区域定位在例如加热室116的中心的位置处，使得坯料112被均匀地加热。在实例中，销128-3由与销128-1、128-2相同的材料形成。

使坯料112达到所需热状态所需的加热量取决于加热前坯料的热状态。可以提供温度传感器以在加热之前测量坯料112的热状态。图6A和6B分别是示出温度传感器的构造的侧视和俯视示意图。

在所描述的实施例中，温度传感器包括高温计140，高温计140围绕加热轴线114靠近加热室116的入口定位。如图所示，存在四个高温计140-1、140-2、140-3、140-4。然而，在其它实施例中，可以使用更多或更少的高温计。在一些实例中，合适的高温计可具有高精度(例如，误差小于1摄氏度)。高温计也可以被选择用于快速响应时间，例如9ms或更短。合适的高温计的例子是由Micro Epsilon生产的型号CTF-SF25-C3。

当坯料112前进通过高温计140时，高温计获得温度测量值。这种测量可以连续地或以离散的时间间隔进行。每个测量对应于沿坯料112的轴线的特定位置。因此，来自特定高温计140的一组测量值描述了坯料112的纵向温度分布。

每个测量同样对应于坯料112表面上的特定位置。也就是说，在所示的具有大致圆柱形横截面的坯料的情况下，每个高温计在特定的圆周位置处获得测量值。

来自单个高温计140的测量可以被认为是整个坯料112的代表。或者，可使用多个高温计在坯料112的表面上的每个感兴趣位置处获取测量值。

在所描绘的实施例中，四个高温计围绕坯料的圆周以等间距间隔定位。即，高温计140-1、140-2、140-3、140-4彼此间隔大约90度定位。

高温计140的数量和位置可以根据坯料112的特性或其加工而变化。例如，如果坯料112具有不均匀或不对称的横截面，则在某些特定位置处的温度可能是特别感兴趣的。

基于由多个高温计140中的每一个测量的温度，可以获得圆周温度分布。即，可以识别围绕坯料112的圆周的相对热或相对冷的部分。

可替代地，圆周温度分布可以通过使坯料112围绕其纵向轴线旋转来获得。通过这种旋转，可以使用单个高温计获得圆周温度分布。

纵向温度分布和圆周温度分布可以结合使用以确定整个坯料112的加热要求。

加热要求也可能受到坯料112的材料特性的影响。例如，坯料112的材料类型、添加剂、颜色、热容量和密度可影响实现给定温度升高所需的加热量。

调节站108可顺序地加工各种不同类型的坯料112。举例来说，模制系统100可同时制造例如多种大小，形状和颜色的液体容器的物件。用于特定容器类型的每个坯料112可具有相关联的热分布，用于在成形站106处的最佳加工。相关的热分布可以取决于例如材料类型，坯料112的具体类型和坯料112将要形成的容器的壁厚，以及实现坯料112将要形成的最终形状所需的材料拉伸比(环向拉伸比，轴向拉伸比和平面拉伸比)。

图7示出了代表性的坯料112和成品，即容器150，坯料将在成形站106成形到容器150中。容器150通常具有基部分152、主体部分154、肩部分156和颈部分158。颈部分158可限定螺纹或其它保持特征环，用于连接封闭件。为了再成形为容器150，坯料112的壁如箭头S所示被拉伸。拉伸可以环向拉伸，即径向拉伸来表征；轴向拉伸，即沿轴向方向拉伸，和平面拉伸，即环向和轴向拉伸的组合。显然，拉伸量在坯料112上变化。例如，被拉伸以形成主体部分154的坯料部分经历近似均匀的拉伸。相反，肩部分156和基部分152的拉伸是不均匀的。

此外，坯料112的一些部分在成形站106成形期间拉伸很小或根本没有拉伸。例如，颈部分158可以不重新成形。

精确的温度控制对保证成品的质量和一致性起着重要的作用。

均匀的温度分布通常促进成品模塑制品的一致性，例如一致的表面外观和壁厚。然而，在经历大拉伸比的区域可能需要更高的温度。相反，在拉伸很小或根本没有拉伸的区域，例如颈部的螺纹封闭部分，可能需要较低的温度。在这些区域中保持低温限制了不希望的变形或蠕变的可能性。为了成形长的圆形制品如瓶子，均匀的圆周温度分布可能是特别重要的。然而，在纵向上可能需要显著的温度变化以适应瓶子上不同位置处的不同拉伸比。

图8A-8B分别描绘了在调节站108处加热之前和之后坯料的示例轴向温度分布。

加热之前的温度分布可称为进给温度分布。在所描述的实例中，通过对来自围绕坯料112的圆周的所有高温计140的读数进行平均来产生单个进给温度分布。然而，可以在坯料的圆周上的不同位置处测量多个进给温度分布。

图8A所示的进给温度分布160受例如在分配站102和成形站104处的加工过程中产生的热量以及在这种加工之后损失的热量的影响。进给温度分布可以是可变的。例如，来自分配站102和成形站104的热量可以稍微变化，并且在加工坯料112的阶段之间经过的时间量(以及因此损失的热量)也可以变化。一些变量基于不同坯料类型的加工之间的差异。例如，某些类型的材料可以在比其它类型的材料更高的温度下分配。其它变量基于给定类型的坯料之间的循环-循环变化。例如，加工步骤之间经过的时间量对于每个单独的坯料112可以是不同的。

从图8A可以明显看出，进给轴向温度分布可以不是恒定的。即，温度梯度可以沿坯料112的轴线存在。在所描绘的实例中，温度峰值存在于坯料112的基部分152和肩部分156附近，并且温度通常在从肩部分156到基部分152的轴向方向上降低。任何峰的精确位置和梯度的量可以随坯料变化。

如图8B所示，出料轴向温度分布162相对于进给温度分布160升高，并且通常更加均匀。为了从不均匀的进给轴向温度分布获得所需的轴向温度分布，沿坯料112的长度以非均匀的方式施加热量。

调节单元108可由控制系统操作，该控制系统构造成基于诸如坯料的尺寸、材料和附加特性，坯料要形成的形状以及坯料的输入热条件等各种特性来调整施加到每个单独坯料112的热处理，以便实现期望的出料温度分布。

图9示出了用于操作调节单元108的示例性控制部件。控制部件包括控制处理器170、数据存储器172、工作内存174和多个输入/输出设备176。

在所描述的实施例中，使用在工业计算机上运行的虚拟化PLC来实现控制组件。合适的工业计算机是基于多核英特尔CPU和微软视窗10操作系统的Beckhoff GmbH系列C6930PC。虚拟化的PLC可以在Beckhoff TwinCAT 3PLC运行时间中实现。附加地或可选地，可以使用传统(物理)PLC来实现控制。

输入/输出设备176包括到多个传感器和致动器的接口。传感器包括高温计140和一个或多个用于确定坯料112的位置的位置传感器。位置传感器可直接测量坯料112的位置或可基于测量心轴110的位置推断位置。

致动器包括用于定位调整销128的线性致动器，用于控制心轴110的轴向移动和旋转速率以及用于控制微波发生器单元122的输出功率的设备。

调节单元可以通过网络连接177与一个或多个其它控制器通信。例如，调节单元可以与负责协调系统100的整体操作的管理控制器通信。例如，监督控制器可以定义在调节单元108处要加工的坯料序列。

参考图10，数据存储器172包含在操作期间由控制处理器170访问的指令。指令包括基本加热例程定义180和调整参数182。

基本加热分布定义180为在模制系统100(称为SKU)处生产的各类制品的坯料提供所需热条件。也就是说，对于每个SKU，提供了加热分布定义180，其定义了在成形站106处要加工的坯料112的热状态。

对于一些SKU，基本加热分布定义180可以定义圆周加热分布以及轴向分布。例如，被模制成具有椭圆形或其它非圆形横截面的形状的SKU可能需要在经受最大拉伸量的区域处集中热量。

在示例性实施例中，加热分布定义的特征在于要对坯料执行的操作。例如，加热分布定义可以定义基线微波输出功率，调整销位置和坯料112通过加热室116的线性进给速率。对于需要非均匀圆周热分布的SKU，加热分布定义可以规定调整销128-1、128-2的位置与坯料112的旋转的特定同步。可替换地，这样的加热分布定义可以规定调整销128-3的定位，以便根据需要定位峰值微波强度。

可替换地，加热分布定义可以根据期望的输出温度分布来表征，并且相应的输出功率、销位置和馈送速率可以从这种温度输出分布导出。

调整参数182包括基于操作条件进行基本加热分布180的调整。

调整参数可以包括对应于各种坯料特性的标量调节。例如，对于每种可能颜色的坯料，或对于透明坯料，可以应用标量因子将基本加热方式增加特定量。这种标量调节可以包括成比例地增加微波输出功率，或减小线性馈送速率，以增加施加到坯料的热量。相反地，标量调节可包括成比例地降低输出功率或增加线性进给速率以增加施加到坯料的热量。

调整参数还可以包括根据进入加热室116的坯料112的热分布校正加热的功能。例如，可以存储标称热分布，其表示对应于基本加热分布180的输入热分布。可以将实际测量的热分布与标称分布进行比较，并且可以增大或减小实际加热分布以补偿与标称分布的偏差。在一些实施例中，标称轮廓对于不同的SKU可以是不同的。

数据存储器172还可以包含坯料序列定义184。坯料序列定义184反映了要在调节站108加工的坯料112的序列，即，对应于坯料的SKU序列。

坯料112可以在多个阶段中被加热，以便产生期望的温度分布。

图11-14示出了用于加热具有基部分152、主体部分154、肩部156和颈部分158的坯料112的示例性多阶段加热过程200。

在框202，心轴110移动坯料112通过高温计140并朝向加热室116。使用高温计140，获取坯料的进给温度分布。

在框204，基于坯料112的类型和在成形站106处要对坯料执行的成形操作来选择基本加热分布。根据进给温度分布调节基本加热分布。在实例中，如果进给温度分布高于标称预期进给温度分布，则坯料112移动通过加热室116的速度增加，从而减少加热的持续时间。如果进给温度分布低于标称预期的进给温度分布，则降低坯料112移动通过加热室116的速度，从而增加加热的持续时间。

附加地或可选地，如果进给温度分布低于标称预期分布，则可以增加微波输出功率或可以收回调整销128-1、128-2以减小微波衰减，而如果进给温度分布高于标称预期分布，则可以减小微波输出功率或可以延伸调整销128-1、128-2以增加微波衰减。

对于一些SKU，调整销128可以相对于加热室移动以将峰值微波强度定位在所需位置，使得坯料112的某些圆周部分被优先加热。

在框206，对整个坯料112进行初始加热阶段。图12示出了初始加热阶段的细节。

在框206-1，基于调整的加热分布设定微波输出功率。

在框206-2，根据调整的加热分布定位调整销128-1、128-2、128-3。具体地，销128-1、128-2延伸到波导管124中或从波导管124缩回以衰减由加热分布指定的微波。销128-3延伸或缩回以将峰值微波强度区域定位在加热室116内与坯料112的壁相同的位置。

在框206-3，心轴110移动坯料112的轴向速度基于调整的加热分布设定。轴向速度确定坯料112在加热室116内并暴露于热的持续时间。热输入量与速度成反比地变化，并且与微波输出功率(由调整销128-1、128-2衰减)和加热持续时间的乘积成比例。

在框206-4，坯料112前进通过加热室116。

在图15A中示出了在初始加热之后坯料112的示例性温度分布300。初始加热产生通过坯料112的主体部分154的大致均匀的温度分布。由于基部分152、肩部分156中的较大质量的材料，基部分152和肩部分156中的温度倾向于稍微较低。在所描绘的实例中，颈部分158未被加热或被最低限度地加热，因为颈部分158具有用于容器封闭件的螺纹并且在成形站106处成形期间未被拉伸。

典型地，在成形站106处的成形期间，肩部分156经受大量拉伸，这需要相对高的温度。

参照图11，在框208，对肩部分156施加额外的热量。肩加热的细节在图13中示出。

在框208-1，心轴110将坯料移动到肩加热位置。肩加热位置是肩区域156位于峰值微波强度区域内的位置。肩部加热位置由加热室116的几何形状和坯料112的几何形状限定，并且可以限定为基本加热分布的一部分。

分别在框208-2和208-3，设定微波输出功率，并且定位销128-1、128-2以根据调整的加热分布衰减微波。

在框208-4，对肩区域156施加热量。坯料112在肩部加热位置处保持静止一段限定在调整的加热分布中的时间，该时间可称为均热周期。在此期间，热量优先施加到肩区域156，使得肩区域156的温度相对于坯料112的其余部分升高。

图15B示出了在肩部加热之后坯料112的示例性温度分布300。如图所示，肩部加热倾向于在肩区域156处产生局部温度峰值。

如图15B所示的局部温度峰值的急剧温度变化通常是不期望的，因为它们在随后的成形操作期间会产生不一致性，如改变壁厚。

再次参考图11，在框210，通过施加额外的热量使肩部156附近的温度分布平滑。温度平滑的细节在图14中示出。

在框210-1，心轴110移动到将坯料112定位在肩部加热位置。

在框210-2，基于调整的加热分布设定微波输出功率。

在框210-3，根据调整的加热分布定位调整销128-1、128-2、128-3，以提供期望的衰减并将峰值微波强度的区域定位在加热室116内与坯料112的壁相同的位置处。

在框210-4，心轴110移动坯料112的轴向速度基于调整的加热分布设定。

在框210-5，坯料112前进通过加热室116。仅对坯料112邻近肩部156的部分施加热量。

再次参照图11，在框212，对整个坯料112施加额外的加热步骤。框212处的加热遵循与上述框206的步骤大体相同的步骤，除了设定功率和速度以递增地将坯料112加热到所需温度。

在加热坯料之后，心轴110将坯料从加热室116中抽出并将坯料传送到成形站106。然后，心轴110可以拾取另一个坯料，并且可以对随后的坯料重复过程200。

方便地，根据坯料的SKU和相关的材料和物理特性以及进给温度分布，可以对每个坯料进行独特的热处理。因此，调节单元108可提供精确的热调节，以制备用于各种可能的成形操作中的任何一种的各种类型的坯料。这种独特的加热处理可施加于任何任意顺序的坯料类型。调节单元108因此使得系统108能够同时生产多种类型的物品，并且以彼此不同的数字比例。

当介绍本发明或其实施例的元件时，冠词“一(a)”、“一(an)”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括(comprising)”、“包含(including)”和“具有”旨在是包括性的，并且意味着可以存在除了所列出的要素之外的另外的要素。

术语“包括”，包含其任何变体，旨在是开放式的，并且意指“包括但不限于”，除非另外明确地相反指示。

当在最后一项之前用“或”给出一组可能性或项目列表时，可以选择和使用所列出的项目中的任何一个或所列出的项目中的两个或更多个的任何合适的组合。

上述实施例仅用于说明。可以进行修改，例如修改形式、部件布置、细节和操作顺序。本文详述的实施例不旨在限制本发明。相反，本发明由权利要求限定。

Claims (20)

1.一种加热用于塑料模制的坯料(112)的方法，其包括：

a)按顺序接收多个坯料(112)，所述多个坯料(112)包括不同类型的坯料，每种类型用于在相关联的模制工艺中模制；

b)对于所述顺序中的每个坯料(112)：

i)确定与所述坯料的特性相对应的加热要求以及所述相关联的模制过程；

ii)产生微波场，所述微波场具有限定加热速率的强度；

iii)基于所述加热要求确定加热持续时间；

iv)使所述坯料(112)以一定速度前进通过所述微波场，使得所述坯料在所述微波场内持续等于所述加热持续时间的时间段，其中所述加热持续时间和所述加热速率对应于所述加热要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其包括：对于所述序列中的每个坯料(112)，在加热之前测量所述坯料(112)的输入温度，并且其中所述确定加热要求包括基于所述输入温度调节基本加热要求。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于所述输入温度调节基本加热要求包括将所述输入温度与标称温度进行比较。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的方法，其中，所述输入温度包括轴向温度分布(160)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其包括：对于所述序列中的每个坯料(112)，基于所述输入温度调节所述加热速率。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，调节所述加热速率包括调节微波发生器(122)的输出功率。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，调节所述加热速率包括将衰减设备(128)定位在所述微波场内。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其包括：对于所述序列中的每个坯料(112)，基于所述输入温度选择所述速度。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其包括：对于所述序列中的坯料(112)，将所述坯料(112)保持在使得所述坯料(112)的一部分接收来自所述微波场的热的位置，以相对于所述坯料(112)的其余部分加热所述部分。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其包括：对于所述序列中的坯料(112)，利用所述微波场围绕所述坯料(112)的圆周产生圆周温度梯度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，产生圆周温度梯度包括移动微波反射设备(128-3)以相对于所述坯料(112)定位峰值微波强度的区域。

12.一种用于塑料模制的坯料加热装置(120)，其包括：

a)加热室(116)；

b)微波发生器(122)，其用于通过波导管(124)向所述加热室(116)发射微波；

c)坯料输送设备，其用于使坯料(112)沿加热轴线(114)移入和移出所述加热室(116)；

d)控制器，其可操作以控制所述输送设备的速度，以基于坯料(112)的加热要求限定加热持续时间。

13.根据权利要求12所述的坯料加热装置(120)，其包括微波衰减设备(128)，所述微波衰减设备(128)可延伸到所述波导管(124)中以控制所述加热室(116)内的微波加热速率。

14.根据权利要求12或13所述的坯料加热装置(120)，其包括微波反射设备(128-3)，所述微波反射设备(128-3)可相对于所述室(116)移动以控制所述室(116)内的峰值微波强度的位置。

15.根据权利要求13至14中任一项所述的坯料加热装置(120)，其包括靠近所述加热室(116)的温度测量设备(140)，用于在坯料(112)进入所述加热室(116)之前测量坯料(112)的输入温度。

16.根据权利要求15所述的坯料加热装置(120)，其中，所述温度测量设备包括多个高温计。

17.根据权利要求15或16所述的坯料加热装置(120)，其中，所述控制器可操作以基于所述坯料(112)的所述输入温度控制坯料(112)的加热。

18.根据权利要求17所述的坯料加热装置(120)，其中，所述控制器可操作以通过设定所述输送设备的速度来控制坯料(112)的加热。

19.根据权利要求17或18所述的坯料加热装置(120)，其中，所述控制器可操作以通过调节所述微波发生器(122)的输出功率来控制坯料(112)的加热。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的坯料加热装置(120)，其中，所述控制器可操作以通过调节所述微波衰减设备(128)的位置来控制坯料(112)的加热。