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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beheizen eines Elementes in einer Maschine im Bereich der Getränke-, Getränkeabfüll- oder Getränkeverpackungsindustrie, eine Maschine im Bereich der Getränke-, Getränkeabfüll- oder Getränkeverpackungsindustrie mit einem beheizbaren Element und eine Leimwalze oder ein Element einer Leimheizvorrichtung, insbesondere einen Leimbehälter.
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Im Bereich der Getränke-, Getränkeabfüll- oder Getränkeverpackungsindustrie ist es üblich, in Maschinen beheizbare Elemente zu verwenden um Produkte, z.B. Getränkebehälter, deren Vorformen oder Getränke, oder Verbrauchsmittel, z.B. Leim, zu heizen. Beispielsweise sind Leimaufheizvorrichtungen bekannt aus der
DE 10 2009 033 030 A1 und beheizbare Leimwalzen sind bekannt beispielsweise aus der
WO 2008/107058 A1 oder der
WO 2009/062640 A1 . Ebenfalls bekannt ist beispielsweise auch ein Temperieren/Heizen von Blasformen und das Beheizen von Behältern, Schläuchen und Rohren, die z.B. zur Aufnahme und/oder Transport von Flüssigkeiten geeignet sein können.
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Im Stand der Technik erfolgt das Heizen beispielsweise durch Heizelemente, wie Heizstäben, Heizpatronen oder Induktionsspulen. Diese Heizarten haben jedoch den Nachteil, dass sie aufgrund der variierenden Abstände von Teilen der zu beheizenden Bereiche zur Heizquelle ungleichmäßig heizen, wodurch sich Hot-Spots, also Zonen mit höherer Temperatur zwischen Zonen mit niedrigerer Temperatur bilden. Typischerweise ist zudem ein Trägerteil für das Heizelement nötig, wodurch es zu Einschränkungen für die mechanisch möglichen Bauräume kommen kann.
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Die Erfindung hat als Aufgabe, einen oder mehrere Probleme des Standes der Technik zu lösen, insbesondere ein gleichmäßigeres Heizen zu ermöglichen.
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Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Beheizen eines Elementes nach Anspruch 1, eine Maschine nach Anspruch 14 sowie eine Leimwalze oder eine Element einer Leimheizvorrichtung nach Anspruch 15.
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Hierbei bezieht sich der Begriff Heizlack (Heizlackschicht) auf eine Heizbeschichtung, die z.B. elektrisch beheizt werden kann. Heizlacke können als Schicht aufgetragen werden, z.B. durch Streichen, Sprühen, Rollen, Rakeln oder Drucken. Der Heizlack kann z.B. auf den zu beheizenden Bereich oder in die Nähe des zu beheizenden Bereichs, z.B. dessen Rückseite, aufgetragen werden. Insbesondere kann der Heizlack flächig aufgetragen werden. Ein Heizlack kann überstreichbar (oder überstrichen) sein. Ein Überstreichen kann z.B. mit einer Schutzschicht und/oder durch eine elektrisch nichtleitende Schicht erfolgen, so dass dadurch eine Isolation des Heizlacks erfolgt. Ein Überstreichen kann über den gesamten Heizlack (die Heizlackschicht) oder in einem oder mehreren Bereichen des Heizlacks erfolgen.
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Die Dicke von Heizlackschichten kann im µm-Bereich liegen. Eine Heizlackschicht kann beispielsweise zwischen 10 µm und 500 µm, z.B. zwischen 20 µm und 200 µm, z.B. zwischen 30 µm und 100 µm dick sein.
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Eine Heizlackschicht kann eine hohe mechanische Beständigkeit, z.B. dauerhafte Elastizität und/oder hohe Härte aufweisen. Eine Heizlackschicht kann eine hohe Wasser- und/oder Alkalibeständigkeit aufweisen.
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Beispielsweise kann ein Heizlack als eine Heizbeschichtung wie Carbo e-Therm der FutureCarbon GmbH ausgebildet sein. Carbo e-Therm sind elektrische Heizbeschichtungen, die eine Bindematrix umfassen, die z.B. Acrylat(e), PVDF, Silikon- und/oder Epoxidharze umfassen kann. Sie können speziell abgestimmte Kohlenstoffformulierungen umfassen.
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Ein Heizlack kann, beispielsweise durch Anlegen von Strom, z.B. mittels Elektroden, beheizt werden. Ein Heizen kann z.B. aufgrund des Widerstandes des Heizlacks erfolgen. Die Wärmeabgabe ist bei einer homogenen Heizlackschicht typischerweise ebenfalls homogen, so dass Hot-Spots vermieden oder zumindest ihr Auftreten verringert werden kann.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Element in einer Maschine im Bereich der Getränke-, Getränkeabfüll- oder Getränkeverpackungsindustrie unter Verwendung eines Heizlacks beheizt. Dadurch kann das Element gleichmäßig beheizt werden.
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Ein Heizlack kann in einer dünnen Schicht aufgetragen werden. Die Heizlackschicht erfordert daher üblicherweise nicht viel Platz und beeinträchtigt daher oft die Bauweise des Elementes nicht so sehr wie es ein Heizelement würde. Die Energiezufuhr, z.B. Stromzufuhr, kann z.B. durch zwei Kabel, z.B. über Elektroden, erfolgen.
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Eine im Verfahren verwendete Maschine kann z.B. eine Maschine zum Verarbeiten und/oder Abfüllen von Getränken, z.B. eine Getränkemischvorrichtung und/oder einen Abfüller sein oder umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann eine im Verfahren verwendete Maschine eine Maschine zum Herstellen von Getränkebehältern sein oder umfassen. Beispielsweise kann eine Maschine zum Herstellen von Getränkebehältern eine Maschine zum Blasformen von Behältern sein oder umfassen. Eine im Verfahren verwendete Maschine kann alternativ oder zusätzlich eine Maschine zum Etikettieren von Getränkebehältern sein oder umfassen. Jede der zuvor genannten Maschinen kann ein (oder mehrere) beheizbare Elemente umfassen, die unter Verwendung eines Heizlacks beheizt werden (können).
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Das Beheizen eines Elements unter Verwendung eines Heizlacks kann mittels Niederspannung erfolgen. Dies kann vorteilhaft sein, da dadurch die Sicherheit des Elements (z.B. Bedienersicherheit) im Betrieb erhöht wird. Dabei können zusätzlich oder alternativ zur Stromversorgung durch ein konventionelles Stromnetz (mit z.B. einer Spannung von zwischen 100 und 240 V, z.B. 110 V oder 220 V) andere Spannungsquellen eingesetzt werden, z.B. 12V/24V-Netze, Solarstromzellen oder ähnliches. Die Spannung kann Gleich- oder Wechselspannung sein.
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Eine Versorgung mittels Niederspannung kann beispielsweise deswegen möglich sein, da die Konduktivität eines Heizlacks hoch sein kann, und der Widerstand daher gering sein kann. Beispielsweise kann der Widerstand ungefähr 1 Ohm betragen. Die Konduktivität/der Widerstand eines Heizlacks kann von der Dicke der Heizlackschicht abhängen und/oder von der Art des Heizlacks. Ist der Heizlack z.B. dünner aufgetragen, ist der Widerstand höher und die Heizleistung bei gleicher Spannung höher.
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Die Beheizung durch einen Heizlack kann z.B. auf eine Temperatur bis zu 100°C, oder bis zu 180°C, oder bis zu 250°C oder bis zu 500°C erfolgen. Insbesondere kann sie z.B. für einen Temperaturbereich zwischen 65°C und 195°C ausgelegt sein.
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Die Beheizung durch einen Heizlack kann regelbar sein, z.B. kann die Energiezufuhr, z.B. Stromzufuhr, insbesondere die angelegte Stromspannung, und so geregelt werden, dass eine bestimmte Temperatur des Elements erreicht wird. Eine Temperaturmessung des Elements, z.B. zur Regelung der Beheizung, kann z.B. mittels eines Sensors am oder in der Nähe des Elements erfolgen (z.B. Bimetallstreifen, oder berührungsloser Infrarotsensor).
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Bei einem beheizten Element können z.B. jeweils die Teile beheizt werden, die mit einem Produkt, z.B. Getränk oder Getränkebehälter, oder einem Hilfsmittel, z.B. Leim, in Kontakt kommen.
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Das beheizte Element kann ein Rohr und/oder einen Schlauch sein oder umfassen, wie sie z.B. in der Prozess- und Abfülltechnik der Getränkeindustrie für Produkte, wie z.B. Getränke, oder Hilfsmittel, z.B. Leim, verwendet werden.
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Das beheizte Element kann alternativ oder zusätzlich einen Behälter für Flüssigkeiten sein oder umfassen, z.B. für ein Produkt, z.B. Getränk, oder ein Hilfsmittel, z.B. Leim, und/oder eine Blasform sein oder umfassen und/oder eine Presse sein oder umfassen. Bei einer Presse können z.B. der oder die Bereiche, die an einem Produkt, z.B. einem Getränkebehälter aus PET, aufliegen, mittels eines Heizlacks beheizt werden.
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Das beheizte Element kann alternativ oder zusätzlich ein Rührwerk sein oder umfassen und/oder ein (oder mehrere oder alle) Element einer Leimheizvorrichtung, z.B. ein beheizbarer Leimbehälter, und/oder eine Leimwalze sein oder umfassen.
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Heißleim, der z.B. zum Etikettieren von Getränkebehältern verwendet werden kann, muss vor dem Aufbringen auf Etiketten erhitzt werden und beim Aufbringen vorzugsweise ebenfalls warmgehalten werden. Eine Beheizung der Leimheizvorrichtung und/oder Leimwalze unter Verwendung eines Heizlacks kann wegen der gleichmäßigen Wärmeabgabe ohne Hot-Spots vorteilhaft sein und damit die Haltbarkeit des Leims erhöhen.
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Beispielsweise kann ein zuvor beschriebenes Verfahren zum Beheizen eines Elements ein Verwenden einer Leimaufbereitungsvorrichtung nach
DE 10 2009 033 030 A1 umfassen, wobei als erstes, zweites und/oder drittes Temperierungsmittel ein Heizlack verwendet wird. Zum Erzeugen der verschiedenen Temperaturbereiche können z.B. Heizlackschichten des gleichen Heizlacks von verschiedener Dicke verwendet werden und/oder verschiedene Spannungen an (gleiche) Heizlackschichten angelegt werden. Verschiedene Heizlackschichten können aus dem gleichen oder verschiedenen Heizlacken sein.
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Ein zuvor beschriebenes Verfahren zum Beheizen eines Elements kann Verwenden einer beheizbaren Leimwalze, z.B. einer Leimwalze wie in
WO 2008/107058 A1 oder
WO 2009/062640 beschrieben, umfassen, wobei statt der dort beschriebenen Heizeinrichtungen ein Heizlack zum Beheizen verwendet wird.
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In einem Verfahren zum Beheizen eines Elements kann der Heizlack mittels Schleifkontakten beheizt werden. Dies kann insbesondere bei beweglichen Teilen, z.B. einer Leimwalze oder einem Rührwerk, vorteilhaft sein, da dadurch eine Bewegung des Elements, insbesondere eine Drehung um eine Achse, möglich ist.
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Alternativ kann die Beheizung, insbesondere bei feststehenden, nicht beweglichen Elementen wie z.B. einem Behälter, einem Rohr, einem Schlauch und/oder einer Blasform, mittels fest angebrachten Kontakten, z.B. Steck-, Löt- oder Klemmkontakten, erfolgen.
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Auch bei einem beweglich angeordneten Element, das z.B. in eine oder zwei Richtungen beweglich ist, z.B. einer Presse, kann die Beheizung durch fest angebrachte Kontakte erfolgen, wobei dann typischerweise die Zuleitungskabel genügend Spiel haben, dass die Bewegung des Elements nicht beeinträchtigt wird. Alternativ kann in so einem Fall die Beheizung durch Schleifkontakte erfolgen.
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In einem zuvor beschriebenen Verfahren zum Beheizen eines Elements kann das Element für Kontakt mit einem Produkt, z.B. einem Getränk oder Getränkebehälter, oder eines Verbrauchsmittels, z.B. Leim, ausgebildet sein und so ausgebildet sein, dass bei Verwendung des Elements der Heizlack oder ein Teil davon in Kontakt mit dem Produkt oder Verbrauchsmittel gerät. Dies kann vorteilhaft sein, da dadurch die Wärme direkt an das Produkt oder Verbrauchsmittel übertragen wird und damit Wärmeverluste minimiert werden.
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Alternativ kann das Element für Kontakt mit einem Produkt oder Verbrauchsmittel ausgebildet sein und so ausgebildet sein, dass bei Verwendung des Elements der Heizlack oder ein Teil davon nicht in Kontakt mit dem Produkt oder Verbrauchsmittel gerät. Dies kann vorteilhaft sein, da dadurch eine Verunreinigung des Produkts oder Verbrauchsmittels durch den Heizlack unwahrscheinlich ist und/oder ein Spannungsübertrag an das Produkt oder Verbrauchsmittel verhindert werden kann.
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Beispielsweise kann ein Element, z.B. ein Rohr, Schlauch und/oder Behälter, von außen beheizt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Element mehrschichtig ausgebildet sein, und eine Heizlackschicht in der mittleren Schicht oder einer der mittleren Schichten angeordnet sein, so dass bei Verwendung des Elements der Heizlack nicht in direkten Kontakt zum Produkt oder Verbrauchsmittel gerät und gleichzeitig nicht die äußerste Schicht bildet, so dass er vor mechanischen Einwirkungen geschützt ist.
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In einem erfindungsgemäßen Element kann der Heizlack durch eine thermische Trennschicht, z.B. Silikon, von einem Teil des Elements oder weiteren Bereichen der Maschine getrennt sein, so dass Wärmeverluste durch Wärmeübertrag an Bauteile, die nicht beheizt werden sollen, verringert wird.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann umfassen, zwei, drei, oder mehr Elemente in der Maschine unter Verwendung eines Heizlacks zu beheizen. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn mehrere Elemente in der Maschine zu beheizen sind, z.B. auf verschiedene Temperaturen oder Temperaturbereiche gebracht werden sollen. Beispielsweise kann das Verfahren umfassen, ein Element einer Leimheizvorrichtung, z.B. einen Leimbehälter, und eine Leimwalze (und optional weitere Elemente z.B. einer Leimheizvorrichtung) zu beheizen.
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Die Erfindung umfasst außerdem eine Maschine im Bereich der Getränke-, Getränkeabfüll- oder Getränkeverpackungsindustrie mit einem beheizbaren Element, das unter Verwendung eines Heizlacks beheizbar ist. Hierbei kann es sich um eine Maschine und/oder ein Element handeln, wie sie zuvor im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden.
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Die Erfindung umfasst zudem ein Element zur Verwendung in einer Maschine im Bereich der Getränke-, Getränkeabfüll- oder Getränkeverpackungsindustrie, das unter Verwendung eines Heizlacks beheizbar ist. Insbesondere kann dabei das Element ein Element sein, wie zuvor im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurde.
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Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Leimwalze und/oder ein Element einer Leimheizvorrichtung, insbesondere einen (beheizbaren) Leimbehälter, zur Verwendung in einer Maschine im Bereich der Getränkeabfüll- oder Getränkeverpackungsindustrie, die unter Verwendung eines Heizlacks beheizbar ist. Insbesondere kann es sich dabei um eine zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebene Leimwalze und/oder Element einer Leimheizvorrichtung, z.B. einen Leimbehälter, handeln.
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Weitere Aspekte der Erfindung werden anhand der schematisch gezeichneten Figuren beschrieben. Hierbei zeigt
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1 eine Leimwalze;
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2a eine Leimwalze aus dem Stand der Technik;
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2b eine Leimwalze gemäß der Erfindung;
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3a einen Leimbehälter aus dem Stand der Technik;
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3b einen erfindungsgemäßen Leimbehälter;
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4 einen Behälter mit Schlauch;
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5 ein Rührwerk;
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6 eine Blasform;
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7 eine Presse.
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1 zeigt eine Leimwalze 1, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann und von der Erfindung umfasst ist. Sie ist an den Flächen, die zum Auftragen des Leims verwendet werden, mit Heizlack 2 beschichtet und kann mittels Spannung U über Kontakte 3 beheizt werden. In dem gezeigten Beispiel handelt es sich bei Kontakten 3 um Schleifkontakte, so dass eine Drehung der Leimwalze möglich ist.
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2a zeigt eine Leimwalze 1 aus dem Stand der Technik. In dem gezeigten Beispiel umfasst die Leimwalze 1 ein stehendes Heizelement mit Heizpatronen 5.
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In 2b ist eine Leimwalze 1 gezeigt, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann und von der Erfindung umfasst ist. Hierbei erfolgt die Beheizung über Heizlack 2, der über Kontakte 3 mit Spannung U beheizt wird. Die Spannung U kann z.B. Niederspannung, z.B. 12 oder 24 V sein. Die Leimwalze 1 wird über ein stehendes Heizelement beheizt. In dem gezeigten Beispiel erfolgt die Beheizung durch feste Kontakte 3. In anderen Ausführungsformen kann es auch durch Schleif- oder andere Kontakte erfolgen.
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Eingezeichnet ist ebenfalls eine optional umfasste thermische Isolierschicht 4, die den inneren Teil des Heizelementes thermisch isoliert, der nicht beheizt werden muss, um Wärmeverluste zu verringern.
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3a zeigt ein Beispiel für einen Leimbehälter, eine Leimschale. Die Leimschale 6 umfasst ein Trägerelement 6a und Heizpatronen 5. Sie kann Leim aufnehmen, z.B. Leim, der von einer Leimwalze heruntertropft, und dabei heizen.
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3b zeigt ein Beispiel für einen Leimbehälter 6, der in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann und von der Erfindung umfasst ist. Der Leimbehälter 6 ist in dem Beispiel als Leimschale ausgebildet und umfasst ein Trägerelement 6a. Die Beheizung erfolgt über Heizlackschicht 2.
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In 3b ist eine optional vorhanden thermische Isolierschicht 4 eingezeichnet, die einen Wärmeübertrag an das Trägerelement 6 verringert oder verhindert, um Wärmeverluste zu reduzieren. Eine solche thermische Isolierschicht kann z.B. aus Silikon ausgebildet sein oder Silikon umfassen.
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Die Leimschale kann z.B. mittels Niederspannung, z.B. 12 oder 24 V, beheizt werden. Die Kontakte für die Energieversorgung der Leimschale sind in 3b nicht eingezeichnet. Sie können z.B. feste Kontakte sein (nicht gezeigt). Durch die Verwendung einer Schicht eines Heizlacks zur Beheizung werden keine Hot-Spots erzeugt, so dass in der Leimschale vorhandener Leim gleichmäßig geheizt wird, wodurch die Haltbarkeit des Leims erhöht werden kann.
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Die Leimschale kann z.B. zum Auffangen von Leim verwendet werden, der von einer Leimwalze tropft. In dem Fall kann optional die Leimwalze selber oder der Bereich, an dem der Leim entlang laufen kann, ebenfalls mittels eines Heizlacks beheizt werden.
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4 zeigt einen Behälter 7, z.B. für eine Flüssigkeit, der in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann und von der Erfindung umfasst ist. Der gezeigte Behälter wird an den Wänden mittels Heizlack 2 beheizt. Die Spannungsquellen sind in dem gezeigten Beispiel nicht eingezeichnet und können z.B. feste Kontakte sein, da ein Behälter 7 typischerweise nicht häufig bewegt wird. Für häufig bewegte Behälter können auch andere Kontakte, z.B. Schleifkontakte, verwendet werden.
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In 4 ist am Behälter ein Schlauch 8 eingezeichnet, der alternativ oder zusätzlich zu dem gezeigten Behälter in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann und von der Erfindung umfasst ist. Der Schlauch wird mittels Heizlackschicht 2 beheizt. In anderen Ausführungsformen kann statt eines Schlauches 8 ein Rohr verwendet werden, das mittels einer Heizlackschicht beheizt werden kann.
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Der Behälter 7 und der Schlauch 8 sind in 4 so eingezeichnet, dass der Heizlack in Kontakt mit dem Produkt oder Verbrauchsmittel gerät, das im Behälter 7 gelagert oder durch den Schlauch 8 transportiert wird.
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In anderen Ausführungsformen kann der Heizlack am Schlauch und/oder Behälter so angeordnet sein, dass er nicht in Kontakt mit dem Produkt oder Verbrauchsmittel gerät. Er kann z.B. als äußerste Schicht um den Behälter und/oder den Schlauch angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann er als eine mittlere Schicht des Behälters und/oder des Schlauchs angeordnet sein, also so angeordnet sein, dass er unter einer oder mehreren äußeren Schichten des Behälters und/oder Schlauches liegt, aber gleichzeitig auch vom Produkt oder Verbrauchsmittel durch mindestens eine Schicht getrennt wird (nicht gezeigt).
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5 zeigt einen exemplarischen Behälter mit einem beheizbaren Rührwerk 9. So ein Rührwerk 9 kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren (mit oder ohne Behälter) verwendet werden und ist von der Erfindung umfasst. Das Rührwerk 9 wird durch eine Heizlackschicht 2 beheizt. Es kann in einem Behälter drehbar angeordnet werden, wie in 5 gezeigt. Optional kann die Position (Höhe) des Rührelements verstellbar sein.
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In dem gezeigten Beispiel wird das Rührwerk über Schleifkontakte 3 mit Spannung U versorgt.
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6 zeigt eine Blasform 10, die durch Heizlack 2 beheizt wird. In dem gezeigten Beispiel erfolgt das Heizen mit Spannung U über Kontakte 3 am Heizlack 2. In dem gezeigten Beispiel ist der Heizlack in einer mittleren Schicht der Blasform 10 angeordnet. Durch einen solche Heizlack kann die Blasform temperiert/geheizt werden, wodurch z.B. die Qualität des blasgeformten Behälters verbessert werden kann.
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Bei der gezeigten Blasform 10 gerät bei Verwendung der Heizlack 2 in den seitlichen Bereichen der Heizlack 2 nicht in Kontakt mit einem Behälter, der blasgeformt wird, im Bereich des Behälterbodens jedoch schon.
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Die Blasform 10 ist ein Beispiel für ein Element, bei dem bei Verwendung des Elements der Heizlack teilweise nicht in Kontakt mit dem Produkt und teilweise in Kontakt mit dem Produkt kommt. In anderen Ausführungsformen kann eine Blasform so ausgebildet sein, dass der Heizlack vollständig nicht in Kontakt mit dem Produkt kommt oder dass der Heizlack der Form des blaszuformenden Behälters folgt, also im gesamten Bereich in Kontakt mit dem Produkt kommt.
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7 zeigt eine Presse 11, die z.B. zum Pressen von Behältern, insbesondere Getränkebehältern ausgebildet sein kann. So eine Presse kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden und ist von der Erfindung umfasst. Insbesondere kann eine solche Presse an die Behälterkontur des zu pressenden Behälters angepasst sein. Die Teile, die an den Behälter anstoßen, können, wie in dem gezeigten Beispiel, durch einen Heizlack 2 beheizbar sein. In dem gezeigten Beispiel ist die Stromversorgung mit Spannung U nicht eingezeichnet. Sie kann z.B. durch feste Kontakte mit der Heizlackschicht 2 der Presse vorgenommen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009033030 A1 [0002, 0023]
- WO 2008/107058 A1 [0002, 0024]
- WO 2009/062640 A1 [0002]
- WO 2009/062640 [0024]
