CN1181726A - 用于选择性加热容器预成型坯件的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
在吹塑或拉坯吹塑加热的预成型坯件的至少一个步骤之前,选择性地加热该用于由热塑性材料制造容器(如瓶子)的预成型坯件(3)。为此,将由一个辐射源(1A)基本上向着预成型坯件(3)发射的辐射(4)中至少大部分辐射(7A)聚焦(8)到坯件的一个优选区域(A)上,所述辐射源基本上位于所述预成型坯件优选区域(A)的对面,因而该优选区域(A)接收辐射(4)中的大部分(7A),而邻近该优选区域(A)的区域不接收由辐射源起初朝它们发射的辐射部分。
Description
本发明涉及对预定制造一种容器，如一个瓶子的预成型坯件选择性加热所作的改进，这种容器是利用热的预成型坯件的吹塑法或拉坯吹塑法中的至少一个连续的步骤，用一种热塑性塑料制造，尤其是用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚萘酸亚乙基酯PEN、或这些材料的合金化聚合物或混合物制造。
在吹塑法或拉坯吹塑法操作期间，预成型坯件的某些区域经受复杂的大幅度的伸长：直接位于颈部下面并产生最终容器肩部的区域正是这种情况；不管最终容器的底部形状怎样，底部区域也是这种情况。众所周知，为了使它更容易在这些区域拉伸塑料，要局部地将一种材料软化到更大的程度，因此要将所述优选区域加热到一个显著高于该预成型坯件其余部分的温度，而仍能防止预成型坯件组件材料的结晶作用。而且，由于下述事实可能使这个问题变得复杂，即直接邻近这些被优先加热的区域中的一个区域(例如，直接位于预成型坯件颈部下面并预定形成最终容器肩部的区域)可以找到一个预成型坯件的区域，该区域不必加热或加很少的热，以便不让它软化，因此使它在吹塑法或拉坯吹塑法(例如，由于材料业已处理或随后将要被处理)的连续步骤期间不会产生变形，尤其是对预成型坯件的颈部、通常就是这样。
目前，已知对这些区域进行加热处理，这些区域由于加热上述区域而不得不比预成型坯件的其余部分优先加热更长的时间和/或加热更强烈。因而，将档板放入保护这些区域的位置，如必须不优先加热的颈部。
为了更具体地说明，附图中的图1高度示意性地示出一种处理正在运行的预成型坯件的隧道式烘炉的常规布置，预成型坯件的线性位移伴随着每个预成型坯件围绕自身旋转，以使它近似均匀地暴露在来自光源的辐射之中，该光源都沿着一侧放置。如图1所示，光源由放置在相互顶部上的细长红外辐射灯或管1组成，以便加热一个预成型坯件3的整个坯体2。到达该预成型坯件的每个灯发出辐射的有效部分用4表示，对一个给定的辐射功率来说，离灯1的距离越短，由预成型坯件每单位表面积接收的热功率就越大。
预成型坯件3的坯体2具有一个区域A(直接位于该预成型坯件的颈部5的下面)，它必须形成最终容器的肩部，因此必须经受显著的拉伸，该区域A一定要比坯体的其余部分加热更多。为了使预成型坯件的坯体的所有部分加热时间都相同，调整和/或调节每个灯与必须加热的预成型坯件区域的距离；因此，例如，通过缩小灯与预成型坯件间的距离来加热区域A；换句话说，通过将位于区域A对面的灯1A放置得更接近预成型坯件，因而使它能通过减少辐射功率来加热这个区域。应该指出，这种布置意味着如果功率不适当控制的话，则邻近区域A的那些区域本身有更广泛被加热的危险。
此外，为了设法保护颈部5一定不被加热，放置一个档板6，使其与颈部5和预成型坯件3的坯体2之间的接合部分基本上处于同一高度。但是，发现由灯1A发射的辐射4的一部分7A(用黑粗线示出)没有被掩蔽并到达颈部5，同样，由位于灯1A上方的灯1B发射的辐射4的一部分7B(也用黑粗线示出)也到达颈部5(位于灯1B上方的那些灯离得太远，并可以认为对颈部5没有作用)。因而颈部5被保护得不够，所以必须限制灯1A的功率，并因而限制了区域A的额外加热，以便避免过度加热颈部5。
在这些条件下，现行的烘炉安排具有加热方面的缺点，这种加热不足以局限在必须优先加热的那些区域，如未来的肩部、底部及可能变成颈部的区域。而且，除了在适当位置放置一个局部热保护系统外，很难，或甚至不可能更强地加热一个很窄的区域，而局部热保护系统使烘炉的安排过于复杂化。关于必须不被加热或必须只加很少热的这些区域的保护，只能通过在适当位置放置细长和仿型板形式的档板做到这点，其效率不象人们所希望的那样完善。
本发明的目的主要是提供手段—一种方法和一种装置，它能满足简化选择性加热预成型坯件过程的迫切需要并能以一种简单的方式使优先区域更强地被加热，由于具有调节所述区域的位置和范围的可能性，具有来自邻近区域的较少干扰，并且还具有以一种简单方式保护必须不被加热的邻近区域的可能性，所以按照本发明所用的手段避免了依靠额外的档板并形成一种预成型坯件加热炉的安排，尤其是一种用于在行进中加热的隧道式烘炉的安排，这种安排在改进所保证的功能方面更简单，并且价格比较便宜。
对这些用途来说，按照其众多特点中的第一个特点，本发明提供一种用于选择性加热如前言部分中所述的预成型坯件的方法，按照本发明，该方法主要特征在于，近似地在预成型坯件的方向上，由基本上位于该预成型坯件优先加热区域对面的一个灯所发射的辐射中的至少较大部分聚焦在该预成型坯件的所述优先加热区域上。
由于由灯发射的辐射聚焦，所以到达预成型坯件所希望区域的那部分辐射大大增加，而以前由灯发射的辐射是明显地分散：所发射的辐射中相当大一部分在所希望区域的两边上到达预成型坯件。换句话说只是由于由灯所发射的辐射聚焦这一事实，才能达到更强的加热预成型坯件一个优先区域，即使供给灯的电功率保持相同，或甚至减少也是如此。
这也造成邻近的区域不能或多或少接收来自灯的辐射(横向辐射或杂散辐射)。因此如果这些邻近的区域或其中一个区域必须不被加热的话，就更容易控制它们的实际加热或真正使它们加热不足。
最后，不用改变灯的功率和/或位置、很简单地通过平行于预成型坯件和/或与灯横向地调节聚焦装置的位置，或真正通过改变该聚焦装置的聚焦系数，使调节必须优先加热的区域的位置和范围及设定加热功率变得更容易。
一般说来，在用于加热运动物体的隧道式烘炉中，预成型坯件的加热是利用几排叠加的细长红外灯进行的。由于每个灯所发射的辐射的不定向性，因此预成型坯件的一个给定区域不仅可以主要通过来自位于所述区域近似对面的灯的辐射加热，而且可以通过来自一个相邻灯的侧向辐射辅助加热；同样，即使来自一个灯的辐射被聚焦到欲优先加热的预成型坯件的一个区域，并且如果因此保护邻近的区域免受来自所述灯的侧向辐射，然而，所述不希望被加热的邻近区域可能仍然暴露在来自位于前述灯之外的另一个灯的侧向辐射之中。在这些条件下，本发明的方法被如此设计，以致至少由与前述灯相邻的一个第二只灯发射的那部分辐射在防止以优先方式加热的一个区域的方向上至少被高度衰减，该区域邻近优先被加热区域，并且相对于该优先被加热区域位于上述第二只灯的对面，因而优先被加热区域接收来自第一只灯的聚焦辐射和来自第二只灯的一部分杂散辐射，而所述防止以优先方式加热的区域既不接收来自第一只灯的已经聚焦到上述优先被加热的区域上的辐射，也不接收来自第二只灯的已经被掩蔽的侧向辐射，或者此外只接收该侧向辐射的高度衰减后的一部分。在这种情况下，准备掩蔽的主要是近似在所述必须不被优先加热的区域的方向上发射的来自上述第二只灯的那部分辐射(亦即在到达预成型坯件之前沿着最长路线行进的那部分辐射)。
因此，安排使至少上述来自第二只灯的杂散辐部分高度衰减或用使来自第一只灯的辐射聚焦的装置掩蔽是有利的。在这种情况下，这些是已经安装就位的装置，它们形成屏障，因而能够节约设备。
在本发明的方法的一个优选应用中，邻近预成型坯件的颈部并预定形成未来容器肩部的该预成型坯件的坯体部分优先被加热，并且正好邻近所述优先被加热部分和其对面没有放置灯的该预成型坯件的颈部被保护免于以优先方式加热。按照本发明的方法加热预成型坯件底部或可能形成颈部的区域底部也是有利的。
按照本发明所有特点中的第二个特点，本发明还提供一种用于选择性加热一个预成型坯件的装置，如在前言部分所述的装置，它按照本发明设计，其主要特征在于，它还包括聚焦装置，该聚焦装置放置在灯和预成型坯体之间，用于接收在该预成型坯件方向上至少较大部分由灯发射的辐射，并聚焦到位于所述灯对面的预成型坯件的一个优先加热区域上。因此最好是，当该装置包括一个第二辐射灯时，及当必须避免过度加热一个第二邻近区域时，而且该聚焦装置被如此放置，以便高度衰减至少较大部分来自所述第二只灯的辐射，该第二只灯向着正好邻近上述优先被加热区域的预成型坯件的第二区域。因此对被设计的聚焦装置来说，掩蔽较大部分所述来自第二只灯的辐射是十分有利的，该第二只灯向着不优先被加热的所述第二区域，因而使得有可能将聚焦功能和掩蔽功能合并在同一构件中，并因此而节约了设备、空间和钱。
理想的是，设置第一运动装置用于使聚焦装置平行于预成型坯件的轴线移动，因而能够在该预成型坯件上调节聚焦后的辐射的入射区域，和/或设置第二运动装置用于使聚焦装置如此运动，以使它们更接近所述辐射灯或离该辐射灯更远，因而能调节聚焦到预成型坯件上辐射的强度。
实际上，该聚焦装置包括至少一个平凸光学元件，该光学元件具有转向预成型坯件的凸面，该平凸元件的轴线与辐射灯的中心和预成型坯件上优先被加热的那个区域的中心近似对齐。在一个被设计用于加热行进中的预成型坯件的加热装置中，并且在该加热装置中每个辐射灯都是条形，该平凸元件也许〔原文如此〕是一种具有基本上与灯相同长度的平凸光学条。
在本发明的装置的一个优选应用领域中，如此放置聚焦装置，使得正好邻近预成型坯件颈部的预成型坯件的坯体的一个区域优先被加热，并使得该预成型坯件的颈部不优先被加热；对另一个应用来说，提供的方法更简单，如此放置聚焦装置，使得预成型坯件的底部或一个形成颈部的区域优先被加热。
还应注意，本发明提供的方法使它能避免依靠复杂形状的预成型坯件，例如在坯体的某些区域具有特别厚度的那些预成型坯件。
通过阅读按照只用完全非限制性的例子给定的某些优选实施例的详细说明，将更清楚地了解本发明。在此说明中，参看附图进行，其中：
图2是以一种简化的方式说明按照本发明的加热方法图和
图3是以一种简化的方式说明图2中加热方法的一个优选应用的变体图。
图2示出与图1中相同的安排，同时保持相同的特别安排，它们虽然未变成由本发明额外所作的改进所产生的约束，而且在和本发明的装置结合时继续提供明显的优点，这些在下面将要谈到：尤其是，位于必须优先加热的预成型坯件坯体2的区域A对面的下面灯1A明显地偏离与另一个灯1的对齐，并位于更靠近预成型坯件的地方；保持了档板6近似位于颈部5与预成型坯件3的坯体2分开部分的对面。此外，在图2中保持了与图1中相同的标号，以便表示同样的构件或部件。
按照本发明，将一个光学元件8设计成聚焦至少部分由灯1A发射的辐射，该光学元件8放置在灯1A和必须优先加热的坯体2的区域A之间。该聚焦元件8必须用一种能耐烘炉内的环境温度而不变形和不损伤的材料制成，并且它可以具有任何适合产生所希望的红外辐射聚焦的形状。如图2中所示，聚焦元件8可以是一种具有平凸横截面的石英条。
聚焦元件8的尺寸和光学特性如此限定，以便在预成型坯件方向上由灯1A所发射的红外辐射4的主要部分7A被聚焦成具有基本上是平行边缘的一个辐射束9(以黑粗线绘出)，如所述，该基本上平行的边缘或是稍微发散或是稍微会聚。
借助于这种安排，辐射束9的聚焦导致由所述聚焦的辐射束扫过的预成型坯件3的坯体2的区域A更大的加热，而供给灯1A的电功率可以一点也不改变，或者可以确实被减弱。另外，这样优先加热的区域A可能是一个有限的范围，并且在其整个范围内比较均匀地被加热。
而且，可以想象通过设置用于平行于预成型坯件(双箭头10)的轴线移动聚焦元件8的装置简单的调节坯体2上优先加热区域A的位置。同样，用于相对于预成型坯件轴线横向(双箭头11)移动聚焦元件8的装置(以便使它更接近灯1A或离灯1A更远)能截断较大或较小部分由灯1A发射的辐射4，因此在一定范围内，使它能调节用于加热区域A的功率。
通过比较分别在图1和2中图解示出的辐射束7A，此外可以观察到，图1中辐射束7A的下面部分向着预成型坯件3的颈部5方向发散，该下面部分现在由于聚焦而向着坯体2的区域A方向反射，并不再到达颈部5。同时，挡板6阻挡住由灯1A发射的辐射束4向下发散和未聚焦的部分。总之，预成型坯件3的颈部5不再接收来自灯1A的辐射。
关于来自灯1B的辐射束7B，通过设置一个适合的挡板放在灯1B和1A之间，可以显著减少所述灯1B对颈部5的热影响，该档板将掩蔽灯1B发出的至少相当大的一部分辐射。不是将一个特殊的档板放在适当位置(这使烘炉的结构变复杂)，可以利用与灯1A有关的聚焦元件8的存在，正如在图2中可以清楚看到的那样，可将灯1A放置在颈部5方向上由灯1B发出的相当大一部分辐射束7B的路线中。给定了聚焦元件8的位置及其表面和由灯1B发射的辐射的相对斜度，则所述辐射束7B的下面部分被聚焦元件8截住，或者对这一部分中的小部分被折射到辐射束9中。因此，只有辐射束7B的上面边缘在聚焦元件8的上方通过，并与聚焦到区域A上的辐射束9倾斜式叠加。
因此，借助于聚焦元件8放入按照本发明的位置，不仅必须优先加热的区域A的加热效率增加，而且邻近所述区域A且必须不优先被加热的颈部5的杂散加热非常显著地减少了。借助于一个附加的元件的存在得到这种双重结果，并且由这个元件所造成的聚焦和屏蔽双重功能使它能以各自相反的方式处理两个邻近的区域(在一个区域情况下额外加热，而在另一个区域情况下不加热)。而且，不用改变加热灯1A就得到这些显著的结果，或者相反，对一个给定了的用于区域A的加热功率来说，可以减少加到灯1A上的电力。
但是，应该注意，附加元件8的主要作用是将由邻近灯发射的红外辐射聚焦到与预成型坯件3的坯体2相对的一个区域上。因此，只能提供这种功能。这样图3示出聚焦元件12的另一个应用例子，这里聚焦元件12的唯一功能是将由上面灯1H所发射的辐射聚焦到预成型坯件3的底部区域13上。图3还示出一个聚焦元件14的执行过程，其功能是将由灯1C发射的辐射聚焦在预成型坯件的坯体上，这些辐射位于一个所希望位置(颈部区域)的对面。这种安排能点状加热坯体的适当区域，因此在吹模法或拉伸吹模法操作期间便于正确拉伸预成型坯件的所述区域(底部的球形帽，或坯体的任何其它区域)，而同时对于底部，更好的控制在预成型坯件注射点处底部中心内一个冷却盘的直径，或者对于坯件的任何其它区域更好的控制所希望的拉伸。
不用说，并且正如由上面所述已经得到的结果那样，本发明决不限于它的应用方法中的那些东西和已经更特别地想象的它的实施例中的那些东西；正相反，它包括其中所有的变化。
Claims (19)
1.用于选择性加热一种预成型坯件(3)的方法，预定用于制造一种容器如一个瓶子，这种容器是利用热的预成型坯件的吹塑法或拉坯吹塑法中的至少一个连续步骤，用一种热塑性塑料制造，
其特征在于，由一个近似位于预成型坯件(3)的一个优先区域(A)对面的灯(1A)所发射的辐射(4)，其至少近似在预成型坯件(3)方向上的较大部分辐射(7A)被聚焦(8)到该预成型坯件的所述优先区域(A)上，
因而该优先区域(A)接收辐射(4)的较大部分(7A)，而邻近该优先区域(A)的那些区域不接收在其方向上由灯开始发射的那部分辐射。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在防止以优先方式加热的一个区域(5)的方向上，至少由邻近上述灯(1A)的一个第二只灯(1B)所发射的那部分辐射(7B)至少进一步被高度衰减，该区域(5)邻近优先加热的区域(A)，并且相对于后者位于所述第二只灯(1B)的对面，
因而该优先加热的区域(A)接收来自第一只灯(1A)的聚焦的辐射和一部分来自第二只灯(1B)的辐射(7B)，而防止以优先方式加热的所述区域(5)既不接收来自第一只灯的辐射，该辐射已经聚焦到上述优先加热的区域上，也不接收来自第二个区域的辐射，该辐射已经被掩蔽，或只接收后者的一部分高度衰减的辐射。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，至少近似在必须不优先加热的所述区域(5)的方向上，从上述第二只灯(1B)发射的那部分辐射被掩蔽。
4.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于，至少上述来自第二只灯(1B)的杂散辐射部分被利用装置(8)高度衰减或掩蔽，用该装置(8)将来自第一只灯的辐射聚焦。
5.按照权利要求1-4中任何一项所述的方法，其特征在于，将辐射(9)聚焦到预成型坯件(3)上的入射区域通过在一个辐射灯(1A)的前面近似平行于(10)预成型坯件移动聚焦装置(8)设定。
6.按照权利要求1-5中任何一项所述的方法，其特征在于，到达预成型坯件(3)的聚焦辐射(9)的强度通过在辐射灯(1A)的前面移动聚焦装置(8)、使它们更接近灯(1A)或离灯(1A)更远(11)来设定。
7.按照权利要求1-6中任何一项所述的方法，其特征在于，预成型坯件(3)的坯体(2)的一部分(A)被优先加热，这部分(A)邻近预成型坯件的颈部(5)并预定用于形成未来容器的肩部，而且其中预成型坯件的颈部(5)被保护，以免以优先方式加热，该颈部(5)正好邻近所述优先加热部分(A)，并且在颈部(5)对面不放置辐射灯。
8.按照权利要求1-7中任何一项所述的方法，其特征在于，预成型坯件的底部(1B)优先被加热。
9.按照权利要求1-8中任何一项所述的方法，其特征在于，预成型坯件坯体的任何部分优先被加热。
10.用于选择性加热一个预成型坯件(3)的装置，预定用于制造一个容器如一个瓶子，该容器是利用热的预成型坯件的吹塑法或拉坯吹塑法中至少一个连续步骤，用一种热塑性塑料制造，尤其是用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET制造，所述装置包括至少一个在预成型坯件(3)的方向上发射热辐射的辐射灯(1A)，
其特征在于，它还包括放置在灯(1A)和预成型坯件(3)之间的聚焦装置(8)，该聚焦装置(8)用来接收在预成型坯件(3)方向上由灯(1A)发射的至少较大部分(7A)的辐射(4)，并聚焦到位于所述灯(1A)对面的预成型坯件的一个优先区域(A)上。
11.按照权利要求10所述的装置，包括一个第二辐射源(1B)，其特征在于聚焦装置(8)进一步如此放置，以便高度衰减至少较大部分的来自所述第二只灯(1B)的辐射(7B)，该第二只灯朝向正好邻近上述优先加热区域(A)的一个预成型坯件的第二区域(5)，该第二区域(5)必须不优先加热。
12.按照权利要求11所述的装置，其特征在于，聚焦装置(8)用来掩蔽较大部分来自第二只灯(1B)的辐射(7B)，该第二只灯(1B)朝向所述不优先加热的第二区域(5)。
13.按照权利要求10-12中任何一项所述的装置，其特征在于，该装置包括第一运动装置(10)，用于平行于预成型坯件的轴线移动聚焦装置(8)，因而它能在预成型坯件上调节聚焦辐射的入射区域。
14.按照权利要求10-13中任何一项所述的装置，其特征在于，该装置包括第二运动装置(11)，用于移动聚焦装置，以便使它们更接近所述辐射灯，或离该辐射灯更远，因而它能调节聚焦到预成型坯件上的辐射的强度。
15.按照权利要求10-14中任何一项所述的装置，其特征在于，聚焦装置(8)包括至少一个平凸光学元件，该光学元件具有它的向预成型坯件翻转的凸面体，该平凸元件的轴线近似同辐射源的中心及预成型坯件上优先加热的那个区域的中心对齐。
16.按照权利要求15所述的装置，它被设计成用于加热行进中的预成型坯件，在该装置中每个辐射灯都成条状，其特征在于，平凸元件是一个平凸光学条，它具有近似与辐射灯相同的长度。
17.按照权利要求10-16中任何一项所述的装置，其特征在于，聚焦装置(8)如此放置，以使正好位于邻近预成型坯件颈部(5)处的预成型坯件(3)的坯体(2)的一个区域(A)优先被加热，并且使该预成型坯件的颈部(5)不优先被加热。
18.按照权利要求10-16中任何一项所述的装置，其特征在于，聚焦装置(12)如此放置，以使预成型坯件(3)的底部(13)优先被加热。
19.按照权利要求10-18中任何一项所述的装置，其特征在于，聚焦装置(14)如此放置，以使预成型坯件(3)的坯体的任何所希望的区域优先被加热。
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