DE3210676A1

DE3210676A1 - Quarzlampen-strahlungsofen

Info

Publication number: DE3210676A1
Application number: DE19823210676
Authority: DE
Inventors: Harold Joseph 45102 Amelia Ohio Faig; Clifford Marvin Annville Ky. Parrett
Original assignee: Cincinnati Milacron Inc 45209 Cincinnati Ohio; Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1982-12-30
Also published as: CA1193640A; GB2095611A; JPS615894B2; GB2095611B; JPS57174222A; FR2502540B1; DE3210676C2; FR2502540A1

Description

16. März 1982

Re/hö Case 8103F

Anmelderin: CINCINNATI MILACRON INC., 4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45209, USA

Quarz lampen-Strahiungsofen

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft im allgemeinen das Erhitzen von

Vorformlingen thermoplastischer Gegenstände in Vorbereitung auf das Expandieren der Vorformlinge zur Herstellung molekular ausgerichteter thermoplastischer Gegenstände. Spezieller bezieht sich die Erfindung auf kontrolliertes Strahlungserhitzen von Vorformlingen unter der Verwendung von Wolfram-Fadenquarzlampen.

Das Strahlungserhitzen ist seit langem als die effizienteste Methode des Erhitzens im Vergleich zur Wärmekon-

vektion und zur Wärmeleitung bekannt. Verfahren zur 30

Strahlungserwärmung unterscheiden sich von der Erwärmung

durch Konvektion und von der Erwärmung durch Wärmeleitung dadurch, daß die Energie von der Quelle zum Objekt mit Hilfe elektromagnetischer Strahlen mit Lichtgeschwindigkeit übertragen wird und das Objektmaterial die einfallen-35

de Strahlungsenergie in Wärme umwandelt. Bei der Konvektions erwärmung wird die Wärme durch Zirkulation eines erwärmten Mediums, beispielsweise Luft, zwischen der Wärme-

quelle und dem Objekt/Übertragen, und bei der Wärmeleitung wird die Wärme durch den inkremetalen Fluß der Wärme durch ein hochleitfähiges Medium wie Aluminium oder Kupfer übertragen. Im Gegensatz zur Wärmeübertragung durch Strahlungswärme machen es diese Verfahren notwendig, daß das Medium, um eineEnergieübertragung zu erreichen, die Energie in Wärme umwandelt, wodurch sich in der Folge Wärmeverluste an die Umgebung vergrößern.

Um die Heizeffizienz beim Erwärmen mittels Wärmestrahlung zu maximieren, müssen erhebliche Mengen solcherEnergie abgestrahlt werden, die ihre Wellenlängen in solchen Bandbereichen hat, die vom Material weitergeleitet werden und hierdurch hinter die Oberfläche des Vorformlings eindringen. Da jedoch ein schwarzer Körper als Strahler alle Wellenlängen erzeugt, hat das Betreiben einer Quelle zum Erzeugen hoher Niveaus von Übertragungsbandenergie notwendigerweise angehobene Niveaus von Absorptionsbandenergie zur Folge. Ein Versuch beim Stand der Technik, um die hiermit zusammenhänge ungewünschte überhitzung der Oberfläche, die sich andernfalls ergeben würde, zu vermeiden, besteht darin, die Oberflächenwärme mit einem Glühgas abzuführen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine geeignete Vorrichtung vorgesehen sein muß, um den Fluß des Gases bei einer annehmbaren Temperatur aufrechtzuerhalten.

Man trifft auf zusätzliche Probleme, wenn man es mit Vorformlingen zu tun hat, die über die Länge der orientierbaren Abschnitte eine nicht-gleichförmige Wanddiche aufweisen. Eine Lösung gemäß dem Stand der Technik hierfür besteht darin, die den Quellen zugeführte Leistung zu vermindern, deren Ausgangsleistung vornehmlich gegen die dünneren Wandbereiche gerichtet ist. Diese Lösung jedoch weist den ihr innewohnenden Nachteil auf, daß die spektrale Verteilung der abgestrahlten Energie in Richtung auf längere Wellenlängen verschoben wird und daß hieraus eine wesentliche Verminderung der gesamten H3he der abgestrahlten

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Strahlung resultiert.

Weiterhin wurde da, wo der Stand der Technik den Betrieb

von Quarzlampenquellen bei andauernd hoher Leistungsauf-5

nähme gezeigt hat, eine annehmbare Lebensdauer der Lampe nur dadurch erreicht, daß die Lampenoberflächen mit einem wärmeaustauschenden Gas gekühlt wurden.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die ~

Wärmeübertragung von Strahlungsquellen auf thermoplastische Vorformlinge in solcher Weise zu steuern, daß der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung aufgrund Strahlungswärme ausgenutzt werden kann, ohne von einem Wärmeaustauschmittel

,_ für die Quelle oder für den Vorformling Gebrauch machen 15

zu müssen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine vollkommen flexible Steuerung des Heizungszyklusses für den Vorform-₂_ ling zu schaffen, so daß Variationen in der Materialdicke und in der Größe des Vorformlings leicht ausgeglichen werden können.

Gemäß einer Verwirklichungsform der Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, zum Strahlungserwärmen von Vorform!ingen für Getränkeflaschen aus Polyethylenterephthalat . Die thermoplastischen Vorformlinge müssen vor ihrer Blasverformung in die endgültige Form auf die Temperatur erhitzt werden, die als sogenannte molekulare Orientierungstemperatur bekannt ist. Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt röhrenförmige Wolfram-Fadenquarzlampen und Zeitglieder zur Steuerung der Heizzyklen. Die Lampen sind in einer einzigen Ebene angeordnet und die Vorformlinge werden mit ihrer Längsachse parallel zur Ebene der Lampen gehalten. Die Lampen werden abwechselnd während voneinander unabhängig programmierbarer Zeitabschnitte mit hoher bzw. niedrider Eingangsleistung betrieben, während die Vorformlinge gleichzeitig

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um ihre Längsachse gedreht werden. Die gesamte Heizzeit wird unabhängig bestimmt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Strahlungserhitzen von Vorform!ingen thermoplastischer Gegenstände,
IO

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Vorform!ings, in seiner raummäßigen Beziehung zu den Heizstrahlelementen,

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Absorption von PET in Abhängigkeit von der Wellenlänge der einfallenden Strahlung,

Fig. 4 eine Darstellung eines Wandabschnittes eines Vorform! in gs und
20

Fig. 5 grafische Darstellungen der spektralen Energieverteilung schwarzer Körper bei mehreren Temperaturen und die thermischen Ansprechzeiten verschiedener

Strahlungsquei1 en.
25

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Strahlungserhitzen von Vorform!ingen thermoplastischer Gegenstände. In der Heizanordnung nach der bevorzugten Ausführungsform werden die Vorform!inge 10 durch eine Anordnung getragen, die einen

Träger 18 und eine Anzahl von Greiferanordnungen 15 mit Bechern 14 und Fingern 16 umfassen. In Fig. 1 ist der Träger 18 teilweise im Schnitt dargestellt, um die Greiferanordnungen 15 darstellen zu können, von denen eine aufgeschnitten dargestellt ist, so daß deren geformter Abschnitt 12 (typischerweise mit einem Gewinde versehen für einen Verschluß) des Vorformlings 10 in Erscheinung tritt. Die Becher 14 schirmen den geformten Abschnitt 12 der Vorform-

Tinge 10 von den Wärmequellen ab. Die Greifer 15 sind an Wellen 20 befestigt, die in Wellenführungen 21 gelagert sind, um eine Rotation der Vorformlinge während der Zeit,

in der sie den Wärmequellen ausgesetzt sind, zu ermög-5

liehen. Die Drehgeschwindigkeiten variieren in Abhängigkeit von der Dicke der jeweiligen Wandabschnitte der Vorformlinge und von dem Abstand der Vorformlinge von den · Wärmequellen. Im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispiels liegt die Rotationsgeschwindigkeit zwischen ungefähr 15 U.p.M. und 120 U.p.M.

Die Heizanordnung 25 besteht aus Heizelementen 22, die in einem Ofenrahmen 29 befestigt sind, in dem die Heizelemente ineiner vertikalen Ebene und untereinander parallel 15

ausgerichtet sind. Die von der Anmelderin gewählten Heizelemente sind im Handel erhältlich und sich von der Bauart, bei der in einem rohrförmigen Quarzmantel Wolfram-Drähte eingeschlossen sind. Die gewählten Lampen haben

eine kontinuierliche Nennleistung von 3800 Watt und eine 20

Betriebsspannung von 550 bis 600 Volt. Bei diesem Leistungsniveau erreichen die Lampen eine maximale Temperatur von ungefähr 2500° Kelvin (annäherungsweise 4040° Fahrenheit).

über eine Wechselstromquelle 24 wird den Quarzelementen 25

Strom zugeführt, wobei die Wechselstromquelle 24 an ihrer

einen Seite mit den Klemmen 23 an einem Ende aller Heizelemente 22 verbunden ist. Die andere Seite der Wechselstromqueile 24 speist Verstärker 26, die ihrerseits je-

Q₀ weils einzeln mit den Heizelementen 22 an den Klemmen 27 verbunden sind. Jeder der Verstärker 26 kann eine hohe und eine niedrige Ausgangsleistung erzeugen. Die Anmelderin hat kommerziell verfügbare phasengesteuerte Schaltverstärker gewählt, die eine Überstrom-Begrenzungsschal-

gg tung einschließen, um die Schaltgeräte vor Beschädigung zu schützen, die sich anderenfalls aus der Einschaltstromspitze bei kaltem Heizfaden der gewählten Lampen ergeben könnte. Das Niveau der hohen Ausgangsleistung ist so

eingestellt, daß sie ungefähr 80 % der Dauernennleistung der Lampen liefert, um die Lampenstromkreise gegen Spannungsänderungen der Quelle 24 unempfindlich zu machen und die Beanspruchung der Lampin/reduzieren. Die Einstellung wird mit Hilfe einer kontinuierlich variablen Eingangseinrichtung, beispielsweise mit Hilfe eines Potentiometers vorgenommen. Das Niveau der niedrigen Ausgangsleistung ist so eingestellt, daß zwischen ungefähr 1 % und 10 % der Dauernennleistung der Lampen geliefert wird. Die Verstärker nehmen auch Inputs auf zum Auswählen, ob die Ausgangsleistung hoch oder niedrig sein soll. Bei der bevorzugten Anordnung der Anmelderin werden diese Inputs durch unabhängig vorwählbare Timer 28 und 30 gebildet, einer für die Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung und der andere für die Zeitdauer der niedrigen Ausgangsleistung. Das Niveau der niedrigen Ausgangsleistung ist auf einen Punkt eingestellt, bei dem die abgegebene Strahlungsenergie des Quarzelementes iro Vergleich zum Erhitzen der Vorformlinge unbedeutend ist, während zur gleichen Zeit für die Lampen ausreichend Energiezufuhr aufrechterhalten wird, um die ungewünschten. Effekte des "full swing thermocycling" zu reduzieren, die sich ergeben wurden, wenn der Strom vollständig abgeschaltet werden würde.

Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform unabhängige Timer 28 und 30 die Dauer der hohen Ausgangsleistung und die Dauer der niedrigen Ausgangsleistung für jeden Verstärker 26 steuern und auf diese Weise die Anpassung des Steuerungssystems an eine größere Vielfalt der Größe der Vorformlinge erlauben, könnte eine gleichermaßen geeignete Steuerung durch Verwendung eines einzelnen Prozent-Timers für jeden Verstärker 26 erreicht werden. Bei einer solchen Anordnung ist die gesamte Zykluszeit durch die Zeit des Prozent-Timers festgelegt und die Zeitdauer der hohen Leistung oder der niedrigen Leistung ist als ein Prozent-

satz dieser gesamten Zeitdauer eingestellt. Die Anmelderin hat herausgefunden, daß zum Erzielen optimaler Resultate die Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung nicht geringer als die Zeitdauer einer vollständigen Rotation des Vorformlings sein sollte.

Wie im folgenden in größerer Ausführlichkeit beschrieben wird, ist die Geschwindigkeit der Strahlungserhitzung durch die thermische Leitfähigkeit des Materials des Vorformlings begrenzt. Die vorliegende Erfindung zieht aus der Tatsache Nutzen, daß die Quarzelemente wesentliche Strahlungsmengen bei Wellenlängen produzieren, die durch das Material des Vorformlings transmittiert werden. Während der Perioden ._ der hohen Ausgangsleistung wird die Strahlungsenergie durch

das Material des Vorformlings sowohl absorbiert als auch transmittiert. Nachdem die den Vorformling erreichende Energiedichte an der Oberfläche am höchsten ist, ist die Bestrahlungsdauer jedes beliebigen Wandabschnittes des Vorformlings durch die Fähigkeit des Vorformlings begrenzt, die an der Oberfläche erzeugte Hitze in das Innere des Wandabschnittes abzuführen. Der innere Wandabschnitt wird durch die kombinierten Effekte der Eindringung der Strahlungsenergie in das Transmissionsband des Materials und der Wärmeleitung von der Oberfläche in das Innere erhitzt. Während der Periode der niedrigen Ausgangsleistung ist die Energiedichte der Strahlungsemission am Wandabschnitt des Vorformlings unbedeutend und das Erhitzen des

inneren Bereiches des Wandabschnittes vollzieht sich durch/

primär ,wärmeleitung. Das unabhängige Einstellen der jeweiligen Zeitdauer für die hohe und für die niedrige Ausgangsleistung wird benutzt, um Änderungen in der Wandstärke ausgleichen zu können. Die unabhängige Steuerung der Leistung für jedes der Heizelemente schafft eine Einrichtung zum Ermöglichen einer thermischen Formgebung der Körper der Vorformlinge.

In Fig. 2 sind die Quarzlampen 22 mit den Achsen ihrer Lampenquerschnitte in einer Reihe dargestellt, umgeben mit einem Mantel 86 und Glühdraht 88, angeordnet in einer Ebene

_ P₁ unter einem festliegenden Abstand D von der longitudi-I

nalen Linie des Teilquerschnittes 80 des Vorformlings 10, wobei die longitudinale Mittellinie in einer parallelen Ebene P« liegt. Der Abstand D und der Achsabstand zwischen den Elementen 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 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 tatsächlichen Abstand und in der Wandstärke des Vorformlings 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 gesteuert werden.

Im folgenden wird auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen, anhand derer die kombinierten Effekte der Strahlungserwärmung und der Erwärmung durch Wärmeleitung innerhalb eines Wandabschnittes der Vorformlings am besten erklärt werden können. Fig. 3 stellt eine grafische Darstellung

der prozentualen Transmittanz von Polyethylenterephthalat für Strahlung im Wellenlängenbereich von ungefähr 2 bis ungefähr 14 Mikrometer dar. Im Wellenlängenbereich

von ungefähr 2 bis ungefähr 5,5 Mikrometer, mit der Aus-5

nähme eines Absorpitonsbandes direkt unterhalb von 3 Mikrometer, ist die prozentuale Transmittanz über 80 %. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 und unter Beachtung, daß der Wandabschnitt des Vorform!ings Schichten 210 mit einer Dicke, die gleich ist derjenigen, für die die Transmission von Strahlung einer Wellenlänge von 2 Mikrometer ungefähr 80 % ist, umfaßt, kann gesehen werden, daß annähernd 10 % der einfallenden Strahlung an der Oberfläche 200 durch einen Wandabschnitt transmittiert wird, der eine Dicke aufweist, die gleich ist der Dicke von zehn solcher Schich-

ten. Mit hohen, auf die Oberfläche des Vorform!ings auftreffenden Energiedichten und vorausgesetzt, daß ein wesentlicher Anteil dieser einfallenden Energie eine Wellenlänge aufweist, die vom Material des Vorformlings transmittiert werden kann, erzeugt daher dann die Transmittanz dieser Wellenlängen durch das Material eine signifikante Erhitzung innerhalb des Materials. Zur gleichen Zeit bestimmt die thermische Leitfähigkeit des Materials die Geschwindigkeit, mit der die an der Oberfläche ab sorbierte und hier in Wärme umgewandelte einfallende Ener gie in das Innere des Wandabschnittes übertragen wird.

Der Vorteil von Hochtemperatur-Quarzlampen in Hinblick auf die Quantität von Strahlung des Wellenlängenbereiches im nahen Infrarot(WeI1enlängen im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 2 Mikrometer) kann am besten unter Bezugnahme auf Fig. 5 beurteilt werden. Die Kurven 42, 44, 46 und der grafischen Darstellung 40 stellen die Strahlungsenergie (Wp),gemessen entlang der vertikalen Achse, in

Abhängigkeit von der Wellenlänge (λ) der Strahlung, gemessen entlang der horizontalen Achse, dar. Diese Kurven entsprechen der durch das Plank'sche Strahlungsgesetz definierten Beziehung, die wie folgt lautet:

= 2 V he
he

κ
λ^δ(β -D

_in ^1U ¹⁵

wobei Wp die Strahlungsdichte,

T die Konstante 3,14159,

c die Lichtgeschwindigkeit = 2,9979 · 10

h das Plank'sche Wirkungsquantum = 6,62

K die Boltzman - Konstante = 1,38

10

_2

m/Sek.,

-34
· 10

Joule Sek.

Joule pro Grad Kelvin,

T die Körpertemperatur in Grad Kelvin und λ die Wellenlänge der Strahlungsemission in Mikrometer ist.

²⁰

Die Kurve 42 ist für einen schwarzen Körper bei einer Temperatur von ungefähr 2500° Kelvin gezogen. Die Kurve ist für einen schwarzen Körper bei einer Temperatur von ungefähr 2000° Kelvin gezogen. Die Kurve 46 ist für einen schwarzen Körper bei einer Temperatur von ungefähr 1800° Kelvin und die Kurve 48 für einen schwarzen Körper bei einer Temperatur von ungefähr 1000° Kelvin gezogen. Während metal!ummantelte Heizelemente typischerweise bei einer Temperatur von ungefähr 1000° Kelvin arbeiten, arbeiten die Quarzlampen desjenigen Typs, der in der bevorzugten Ausführungsform Verwendung findet, bei einer Spitzentemperatur von ungefähr 2500° Kelvin. Wie aus der grafischen Darstellung 40 gesehen werden kann, liegt das Maximum der Strahlungsenergie für den schwarzen Körper der Kurve 42 über hundertmal höher als das Maximum der Strahlungsenergie für einen schwarzen Körper der Kurve 48; und in signifikanter Weise tritt das Maximum der Strahlungsenergie für den schwarzen Körper mit höherer Temperatur bei sehr viel kürzeren Wellenlängen auf. Insbesondere liegt das Maximum der Strahlungsenergie für einen schwarzen Körper der Temperatur von 2500° Kelvin

bei einer Wellenlänge von ungefähr 1,15 Mikrometer, während das Maximum der Strahlungsenergie für einen schwarzen Körper der Temperatur von 1000°Kelvin bei einer

Wellenlänge von ungefähr 2,9 Mikrometer liegt. 5

Die grafischen Darstellungen 41 und 43 zeigen die thermischen Empfindlichkeiten einer Anzahl von Heizelementen. Entlang der vertikalen Achse ist der Prozentsatz der maximalen Ausgangsleistung und auf der horizontalen Achse die Zeit aufgetragen. Die grafische Darstellung 41 zeigt die Empfindlichkeit für Heizelemente, von einem kalten Start zu ihrer maximalen Ausgangsleistung, und die grafische Darstellung zeigt die Ansprechzeit für Heizelemente, von

,_ ihrer maximalen Ausgangsleistung bis zu ihrem kalten Zu-15

stand. Die Kurven 54 und 60 entsprechen dem Verhalten für metal 1 ummantelte Heizer. Die Kurven 52 und 58 entsprechen der Ansprechzeit für Quarzröhrenelemente und die Kurven 50 und 56 entsprechen den Ansprechzeiten für Quarzlampenelemente gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Es ist festzustellen, daß die Quarzlampenkurven 50 und 56 zeigen, daß eine kalte Quarzlampe ein Niveau von 80 % fast augenblicklich erreicht, und daß eine heiße Quarzlampe ihre Ausgangsleistung auf ein Niveau von 20 % fast augenblicklich reduziert. Hieraus folgt, daß, wenn die Verstärker 26 gemäß Fig. 1 mit Zeitabschnitten für ihre hohe Ausganasleistung von wesentlich weniger als einer betrieben/Wercien
Minute, die Quarzelemente nichts desto weniger während der Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung bei Temperaturen über in etwa 2000° Kelvin betrieben werden. Unter Bezugnahme auf die grafische Darstellung 40 folgt aus dieser Temperatur eine Strahlungsemission entsprechend derjenigen eines schwarzen Körpers gemäß der Kurve 44. Wie man sieht, sind sogar in diesen kurzen Perioden hoher Ausgangsleistung erhebliche Mengen an Strahlung einer Wellenlänge im Bereich des nahen Infrarots von den Quarzlampen-Heizelementen erhältlich. Eine weitere Charakteristik dieser Quarzlampen besteht darin, daß der Quarzmantel für Strahlung aus dem

Wolfram-Glühdraht der Wellenlängen größer als ungefähr 7 Mikrometer im wesentlichen opak ist. Daher tragen die Lampen dazu bei, an der Oberfläche des Vorformlings die Energiedichte eines Teils des Emissionsvermögens des Absorptionsbandes weiter zu reduzieren.

Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 1 und die Möglichkeit im Gedächtnis behaltend, daß Perioden hoher Ausgangsleistung von deutlich weniger als 1 Minute verwendet werden können, kann gesehen werden, daß die Zeitsteuerung für die hohe Ausgangsleistung für jedes der Heizelemente die effizienteste Maßnahme darstellt, um das gewünschte Erhitzen der Vorformlinge zu erreichen. Insbesondere, wenn die Heizelemente 22 in größter Nähe zu dem dünnsten Wandabschnitt 82 gemäß Fig. 2 bei reduzierter Temperatur betrieben werden wurden, dann würde die Strahlungsemission herabgesetzt werden, wie dies durch die Kurven in der grafischen Darstellung 40 angedeutet ist, und die spektrale Verteilung der Strahlungsenergie würde in nachteiliger Weise eine hiermit zusammenhängende Verschiebung in Richtung längere Wellenlängen erfahren. Unter Verwendung des Verfahrens der Anmelderin, die dünneren Wandbereiche und ihre größere Nähe an die Heizelemente anzupassen, während zur gleichen Zeit die gewünschte molikulare Orientierungstemperatur für das Material in den dickeren Wandabschnitten erreicht wird, ist es nur erforderlich, die Zeitdauer der hohen Ausgangsleistung und die Zeitdauer der niedrigen Ausgangsleistung für die entsprechenden Verstärker einzustellen, um die gewünschte Temperatur im dünneren Wandabschnitt aufrechtzuerhalten, während in den dickeren Wandabschnitten die gewünschte Temperatur erreicht wird. Demnach ist die gesamte oder totale Heizzeit für einen Vorformling bestimmt durch die Dicke des Wandschnittes und dem Abstand von den Heizelementen.

Es wurde herausgefunden, daß für VorformlInge, die zum Erzeugen einer derartigen Flasche mit einem ungefähren Volumen von 0,5 1 geeignet sind, wobei die Dicke des Wandabschnitts ungefähr 0,125 inch beträgt, der geeignetste Abstand D im Bereich von ungefähr 1 inch bis ungefähr 3 inch liegt. Bei diesem Anwendungsfall beträgt der Abstand der Lampenzentren ungefähr 1 inch. Die Timer sind so eingestellt, daß die Zeitdauer der niedrigen Ausgangsleistung

unter etwa 10 Sekunden und die Zeitdauer der hohen Aus-IO

gangsleistung unter etwa 10 Sekunden und die Rotationsgeschwindigkeit auf ungefähr 18 U.p.M. eingestellt ist.

Während die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles gemäß den beigefügten Zeichnungen in einigen 15

Einzelheiten dargestellt ist und während die dargestellten bevorzugten Ausführungsformen im Detail beschrieben sind, besteht nicht die Absicht, die Erfindung auf diese Details zu beschränken. Im Gegenteil ist es beabsichtigt, alle Modifikationen, Änderungen und Äquivalente, die unter

den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, abzudecken.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, _oc einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Leerseite

Claims

^{te A}BROSE ^DK"BROSEÄ«°

D-8023 München-Pullach. Wiener Str. 2; Tel. (089) 7 BO ZQ 71; Tylex 5212147 O;Qa d; CäulflSJ «Petentibiis» München

Anmelderin: CINCINNATI MIL"A"CRO"N IN"C.,"470i M'arburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45209, USA

Ihr Zeichen: Tag: 16. März 1982

Yourref: Case 8103F ^Data: Re/hö

PATENTANSPRÜCHE

1J Vorrichtung zum Strahlungserhitzen eins Vorform!ings ■ür einen thermoplastischen Gegenstand auf die molekulare Orientierungstemperatur, wobei der Vorformling einen geformten Abschnitt und einen orientierbaren Abschnitt umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt:

a) Eine Heizanordnung mit Quarzlampen, die in einer ersten Ebene angeordnet sind, um die individuellen Muster der Strahlungsenergie der Lampen sich über Abschnitte von zu der ersten Ebene parallelen Ebenen verteilen zu lassen,

b) eine Einrichtung zum drehbaren Tragen des Vorformlings an seinem geformten Abschnitt, wobei seine longitudinale Mittellinie in einer von der ersten Ebene beabstandeten und mit dieser parallelen Ebene unter einem solchen Abstand liegt, daß die Muster der Strahlungsenergie über die Oberfläche des orientierbaren Abschnittes so verteilt sind, daß sie mindestens aneinander anschließen (oder näher zu-

sammenliegen), und durch

c) eine Einrichtung zum abwechselnden Betreiben der Lampen mit hoher Leistung und mit niedriger Leistung während vorwählbarer Zeitabschnitte von weniger als ungefähr 30 Sekun den zum Erhitzen des orientierbaren Abschnittes auf die molekulare Orientierungstemperatur.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum abwechselnden Betreiben jeder Lampe mit hoher und mit niedriger Leistung weiterhin eine unabhängig vorwählbare Steuereinrichtung zum Betreiben jeder Lampe umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum abwechselnden Betreiben jeder Lampe mit hoher Leistung und mit niedriger Leistung weiterhin einen phasenkontrollierten Leistungsschaltungsverstärker mit einer Dberstrom-Begrenzungs-Schaltanordnung umfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschaltungsverstarker während der Zeitdauer der hohen Leistung genug Leistung liefert, um eine Lampentemperatur zwischen ungefähr 2000° Kelvin und 2500° Kelvin zu erzeugen und daß er während der Zeitdauer der niedrigen Leistung genug Leistung erzeugt, um die Lampentemperatur bei nicht mehr als ungefähr 1000° Kelvin

aufrechtzuerhalten.
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