DE2151067A1 - Verfahren zur wanddickenregulierung beim blasen von hohlkoerpern aus thermoplastischen kunststoffen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur wanddickenregulierung beim blasen von hohlkoerpern aus thermoplastischen kunststoffen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2151067A1 DE19712151067 DE2151067A DE2151067A1 DE 2151067 A1 DE2151067 A1 DE 2151067A1 DE 19712151067 DE19712151067 DE 19712151067 DE 2151067 A DE2151067 A DE 2151067A DE 2151067 A1 DE2151067 A1 DE 2151067A1
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Description

PatenfanwfiV
Dr. Ing. H. Ne-j" "ink 2151067
Dipl. Ing. H. H ·Ι<
Dip!. Phys. W. Schutz
8 München 15, Moiarhfcr. 23
Tel. 5389580
Heidenreich & Harbeck GmbH 12. Oktober- 1971
. Anwaltsakte M-1726
Verfahren zur Wanddickenregulierung beim Blasen von Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen und
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wanddickenregulierung beim Blasen von Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen aus Vorformlingen einheitlicher Wandstärke, wobei die Vorformlinge in ihren verschiedenen axialen Bereichen durch mehrere Infrarotstrahler auf unterschiedliche, zur Blasverformung ausreichende Temperaturen erwärmt werden. Die Erfindung betrifft ferner! eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei der Herstellung von Hohlkörpern aus theremoplastischen Kunststoffen, z.B. von Kunststofflaschen, werden zunächst Vorformlinge mit einheitlicher Wandstärke auf die für den Blasvorgang erforderliche Temperatur erhitzt, dann in heißem Zustand von einem Blaswerkzeug umschlossen und schließlich durch Druckluft zur gewünschten Gestalt aufgeweitet. Beim Blasvorgang kann durch Regulierung der Wandstärke eine möglichst optimale Ausnutzung des Werkstoffs erreicht werden. Sollen beispielsweise Flaschen aus zylindrischen Vorformlingen einheitlicher Wandstärke geblasen werden, so weisen die weniger aufgeweiteten Bereiche der Flasche,,· z.B. der Halsbereich, eine größere Wandstärke auf als die stärker aufgeweiteten Stellen. Das hat zur Folge, daß der Werkstoff-
-P-
verbrauch durch die erhöhte Wanddicke unnötig groß ist.
Zur Vermeidung dieses unnötigen Materialverbrauchs ist es bekannt, den Vorformling schon beim Extrusionsvorgang durch Düsenspaltverstellung mit unterschiedlicher Wanddicke auszubilden. Es ist darüberhinaus bekannt, bei der Erwärmung durch Infrarotstrahlung diese durch geeignete Blenden an bestimmten Bereichen des Vorformlings abzuschirmen, so daß im Endeffekt ein unterschiedlich temperierter Vorformling resultiert. Diese Abschirmung durch Blenden ist sehr aufwendig; zudem muß der Vorformling auf eine Grundtemperatur erwärmt werden, was zur Folge hat, daß die Wärme auch auf die abgeschirmten Bereiche abstrahlt.
•Schließlich wurde auch schon vorgeschlagen, zur Erwärmung mehrere Infrarotstrahler verschiedener Leistungsaufnahme und damit Strahlungsstärke entsprechend den gewünschten Temperaturbereichen des Vorformlings vorzusehen. Auf diese Weise ist bereits eine gute Anpassung der Werkstofftemperatur an die jeweils gewünschte Aufweitung möglich. Es hat sich aber gezeigt, daß eine exakte Temperatureinstellung auf der Oberfläche des Vorformlings noch die Berücksichtigung einiger Störgrößen erfordert. Diese Störgrößen sind insbesondere die variable Netzspannung, die Alterung und gegenseitige Beeinflussung der Infrarotstrahler. Darüberhinaus machen sich auch die Erwärmung des Heizkanals und der Träger für die Vorforrrilinge, die Lufterwärmung und die schwankende Ausgangstemperatur der Vorformlinge störend bemerkbar.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer zugehörigen Vorrichtung zur Wanddickenregulierung beim Blasen von Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen, bei dem Vorformlinge einheitlicher Wandstärke in ihren verschiedenen axialen Bereichen durch Infrarotstrahler auf unterschiedliche, jedoch durch die genannten Störgrößen nicht beeinflußbare, zur Blasverformung ausreichende Temperaturen erwärmt werden. Insbesondere soll durch die Ausschaltung der Störgrößen das für die Aufweitung erforderliche Temperaturprofil längs der Achse des Vorformlings in zeitlicher Konstanz, d.h. bei allen durch den Heizkanal wandernden Vorformlingen in gleicher Weise erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Strahlungsstärke an jedem Infrarotstrahler bolometrisch gemessen wird und die Abweichung dieser Meßgröße von einer ersten vorgegebenen Führungsgröße als Stellgröße zur Regelung der Leistungsaufnahme des zugehörigen Infrarotstrahlers verwendet wird.
Es wird somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Strahlungsenergieabgabe an den Vorformling, also die für die Erhitzung des
Vorformlings ursächliche Größe gemessen, wobei die Messung kontaktfrei ohne Wärmeübergang erfolgt. Da die Temperatur am Vor-
\ formling sich proportional mit der vierten Wurzel der Strahlungsfläche E verändert, wird die Temperatur durch das Regeln der Strah-
lungsstärke in besonderem Maß stabilisiert. Die Bolometer erfassen sowohl die Primärstrahlung von Seiten der Strahlen als auch die Sekundärstrahlung durch die vom Vorformling absorbierte Strahlungs-
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energie. Durch die bolometrische Regelung der Leistungsaufnahme des Infrarotstrahlers wird seine Strahlungsstärke entsprechend der vorgegebenen Führungsgröße konstant gehalten bzw. variiert, wodurch Störeinflüsse durch diean dem Infrarotstrahler liegende Netzspannung, die Alterung und die gegenseitige Beeinflussung der Strahler ausgeschaltet werden. Obwohl jedes Bolometer regelungstechnisch einem bestimmten Infrarotstrahler zugeordnet ist, erfaßt es nicht nur die Strahlungsstärke seines Strahlers, sondern auch die einfallenden Restanteile der anderen Strahler. Es wird somit an jeder Stelle eine Summe von Strahlungsstärken gemessen, was1 für die genaue Bestimmung der Strahlungsstärkenverteilung . längs der Oberfläche des Vorformlings von wesentlicher Bedeutung ist. Durch die erfindungsgemäße Regelung kann schon eine sehr genaue Temperaturkonstanz erreicht werden.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich die Temperatur der Vorformlinge pyrometrisch gemessen und die Abweichung dieser Meßgröße von einer zweiten vorgegebenen Führungsgröße zur Regelung der ersten Führungsgröße benutzt. ! Durch diese Temperaturmessung und entsprechende Regelung der Führungsgröße für die Regelung der Leistungsaufnahme der Strahler werden alle thermischen Einwirkungen auf die Vorformlinge ausgeschaltet, die nicht durch die Strahlungsstärke der Infrarotstrahler bedingt sind, wie z.B. dieErwärmung des Heizkanals, der Luft i
und die Temperaturvorgabe bei den in das Verfahren eintretenden Vorformlingen. Durch diese bevorzugte zweistufige Regelung ist es möglich, das gewünschte Temperaturprofil auf den Vorformlingen
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praktisch exakt zu erreichen und während einer langen Betriebsdauer konstant zu halten. Eine derartige Regelung, sei sie ein- oder zweistufig, ist für jeden Strahler getrennt vorgesehen, so daß durch die zweite Führungsgröße eine von Bereich zu Bereich unabhängig veränderliche Temperatur auf dem Vorformling eingestellt und eingehalten werden kann.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Heiztunnel, mehreren durch den Heiztunnel bewegbaren, drehbaren Trägern für die Vorformlinge und mehreren in dem Heiztunnel in dessen Längsrichtung angeordneten, auf die verschiedenen axialen Bereiche der Vorformlinge gerichteten Infrarotstrahlern. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß jeder Infrarotstrahler an einen seine Strahlungsstärke regelnden inneren Regelkreis bestehend aus Bolometer, Summenpunkt und Regler angeschlossen ist, wobei das Bolometer im Strahlungsbereich des Infrarotstrahlers angeordnet ist. Wie weiter oben ausgeführt wurde, regelt dieser innere Regelkreis die strahlerinternen Störgrößen aus. In den Pillen, wo die externen Störgrößen zu vernachlässigen sind, wird auf diese Weise schon eine aus-
reichende Konstanz bzw. Profilierung der Temperatur längs der
j Vorformlingsachse erreicht.
• Nach der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor- ! richtung ist jedem inneren Regelkreis ein äußerer Regelkreis be- I ι stehend aus einem Pyrometer, Summenpunkt und Regler in der Weise ι zugeordnet, daß sein Summenpunkt mit der gewünschten Pührungs-
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größe beaufschlagbar 1st und sein Reglerausgang zur Aufgabe der BestrahlungsfUhrungsgröße mit dem Summenpunkt des inneren Regelkreises verbunden ist, wobei das Pyrometer zur Messung der Vorformlingstemperatur in dem dem Infrarotstrahler entsprechenden axialen Bereich vorgesehen ist. Durch den zusätzlichen Anschluß des äußeren Regelkreises werden außer den strahlerinternen Störgrößen auch noch die externen Störgrößen eliminiert. Daraus folgt, daß eine derart geregelte Vorrichtung ganz besonders unabhängig von äußeren Einflüssen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher be- ; schrieben. Es zeigen
Pig. 1 die Strahlungsstärkenverteilung längs des Vorformlings
bei einer Beheizung mit vier Infrarotstrahlern und
Fig. 2 das Blockschaltbild des Regelkreises zur Temperaturregelung eines Bereiches des Vorformlings.
Fig. 1 zeigt einen Vorformling 1 in einem Koordinatensystem, dessen Ordinate eine Länge und dessen Abszisse die Bestrahlungsstärke darstellt. Seitlich des Vorformlings 1 sind vier Infrarot- i strahler 2 bis 5 dargestellt, von denen die Strahler 2 und 3 jeweils eine kleinere Leistung und einen größeren Abstand vom Vorformling haben. Die Strahler .4 und 5 haben jeweils eine größere Leistung und sind näher an den Vorformling herangerückt. Mit de.n Bezugszahlen 6 bis 9 sind die den Strahlern zugeordneten Bolome-
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ter bezeichnet, deren Abstand jeweils zu dem zugeordneten Strahler gleich dem Abstand dieses Strahlers vom Vorformling gewählt ist.
In dem Koordinatensystem sind die'Strahlungsstärken der einzelnen i
Strahler eingezeichnet. Dabei zeigen die Kurven 12, 13, 14 und die Strahlungsstärken der Strahler 2, J, 4 bzw. 5. Die Kurve 16 ι zeigt die geometrische Addition dieser Strahlerkennlinien. Mit ist die gemessene Summenkurve der Strahlungsstärke am Vorformling bezeichnet. Der Darstellung ist zu entnehmen, daß diese Summenkurve im wesentlichen dem Verlauf der durch Addition der Strahlerkennlinien gebildeten Kurve folgt. Es ist einzusehen, daß das Profil der Summenkurve leicht dadurch variiert werden kann, daß die Leistung und/oder der Abstand der einzelnen Strahler verändert wird und daß andererseits ein bestimmter Strahlungsstärkenverlauf längs des Vorformlings 1 konstant gehalten werden kann, wenn die Strahlungsstärke jedes einzelnen Strahlers durch eine geeignete Regelung konstant gehalten wird.
Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der bevorzugt angewendeten Temperaturregelung mit Hilfe eines inneren und eines äußern Regel- ! kreises. Der innere Regelkreis besteht aus dem Bolometer 6, dem Summenpunkt 21 und dem Regler 22, während der äußere Regelkreis aus dem Pyrometer 18, dem Summenpunkt 19 und dem Regler 2o besteht. Die Temperatur des von den Infrarotstrahlern 2 aufgeheizten Vorformlings 1 wird von dem Pyrometer 18 gemessen. Von diesem j Meßwert X1 wird im Summenpunkt 19 die Abweichung gegen eine Temperaturführungsgröße W·, ermittelt und dabei das Signal χ, ermittelt, das die Eingangsgröße des Reglers 2o darstellt.
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Die Ausgangsgröße Y1 des Reglers 2o wird als Strahlungsstärken- : führungsgröße ebenso wie das vom Bolometer 6 ermittelte, von der ; Strahlungsstärke der Infrarotstrahler 2 bestimmte Signal X2 auf den Summenpunkt 21 des inneren Regelkreises gegeben, wobei als Eingang für den Regler 22 das Signal X- gebildet wird. Die am Ausgang des Reglers 22 verfügbare Stellgröße. Y2 verstellt ein geeignetes Steuergerät 23 für die Leistungsaufnahme der Infrarotstrahler 2 so weit, bis der durch Bolometer 6 und Pyrometer 18 ermittelte Störgrößeneinfluß verschwindet.
Da jedem Infrarotstrahler 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine derartige Regelung zugeordnet ist, wird der Temperaturverlauf auf dem Vorformling durch1 eine Reihe unabhängig voneinander einstellbarer Temperaturführungsgrößen W1 bis Wn bestimmt. Die gegenseitige Variation dieser Führungsgrößen gestattet eine stufenlose Veränderung des Temperaturprofils und damit eine optimale Anpassung der Temperatur an die gewünschte Aufweitung des Vorform- ', lings während des Blasvorgangs.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführurigsform beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle Ausführungsformen, die
unter die folgenden Ansprüche fallen.
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Claims (4)

  1. Patentansprüche
    .]Verfahren aur Wanddickenregulierung beim Blasen von Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen aus Vorformlingen einheitlicher Wandstärke, wobei die Vorformlinge in ihren verschiedenen axialen Bereichen durch mehrere Infrarotstrahler auf unterschiedliche, zur Blasverformung ausreichende Temperaturen· erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsstärke an jedem Infrarotstrahler bolometrlsch gemessen wird und die Abweichung dieser Meßgröße von einer ersten vorgegebenen Führungsgröße als Stellgröße zur Regelung der Leistungsaufnahme des zugehörigen Infrarotstrahlers verwendet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Vorformlinge pyrometrisch,gemessen wird und die Abweichung dieser Meßgröße von einer zweiten vorgegebenen Fünrungsgröße zur Regelung der. ersten Führungsgröße benutzt wird.1
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem Heiztunnel, mehreren durch den Heiztunnel bewegbaren, drehbaren Trägern für die Vorformlinge und mehreren in dem Heiztunnel in dessen Längsrichtung ange-
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    ordneten, auf die verschiedenen axialen Bereiche der Vorformlinge gerichteten Infrarotstrahlern, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Infrarotstrahler an einen seine Bestrahlungsstärke regelnden inneren Regelkreis, bestehend aus Bolometer, Summenpunkt und Regler, angeschlossen ist, wobei das Bolometer im Strahlungsbereich des Infrarotstrahlers angeordnet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch ji>, dadurch gekennzeichnet, daß jedem inneren Regelkreis ein äußerer Regelkreis, bestehend aus einem Pyrometer, Summenpunkt und Regler, in der Weise zugeordnet ist, daß sein Summenpunkt mit der gewünschten FührungsgröSe beaufschlagbar ist und sein Reglerausgang zur Aufgabe der Bestrahlungsführungsgröße mit dem Summenpi; Jet des inneren Regelkreises verbunden ist, wobei das Pyrometer zur Messung der Vorformlingstemperatur in dem dem Infrarotstrahler entsprechenden axialen Bereich vorgesehen ist.
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DE19712151067 1971-10-13 1971-10-13 Verfahren zum Regeln der Leistungsaufnahme von Infrarotstrahlern zum Regeln der Wanddicke beim Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Blasverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired DE2151067C3 (de)

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EP3313643B1 (de) 2015-06-26 2019-08-07 Sidel Participations Hybride mikrowelle und infrarotverfahren zur erwärmung von behältervorformlingen

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IT968695B (it) 1974-03-20
GB1420096A (en) 1976-01-07
US3865912A (en) 1975-02-11
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FR2156286A1 (de) 1973-05-25

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