DE69201328T2

DE69201328T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen von Vorformen aus Kunststoff, insbesondere aus PET, durch Infrarotstrahlung zur Herstellung von Behältern.

Info

Publication number: DE69201328T2
Application number: DE69201328T
Authority: DE
Inventors: Gerard Denis; Rene Hudebine
Original assignee: Sidel SA
Current assignee: Sidel SA
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2012-07-01
Also published as: EP0521773B1; ATE117934T1; JP3163168B2; EP0521773A1; DE69201328D1; KR930002062A; FR2678542A1; GR3014943T3; JPH05200843A; DK0521773T3; US5256341A; ES2068686T3; FR2678542B1; BR9202559A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Erwärmen mittels Infrarotstrahlung von Vorformlingen relativ dicker Wandung aus Kunststoff, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), die zur Herstellung von Behältern wie Flaschen, Flakons oder dergleichen mittels Blasformen oder Zieh-Blasformen bestimmt sind.
Die Erfindung betrifft insbesondere Fortbildungen für Verfahren und Einrichtungen, die eine derartige Erwärmung sicherzustellen ermöglichen.
Gemäß der gegenwärtigen Technik werden die Vorformlinge in Durchlauföfen erwärmt, die mit Infrarotstrahlungslampen ausgerüstet sind, welche längs der von den Vorformlingen verfolgten Bahn angeordnet sind, wobei die Vorformlinge zur gleichmäßigen Erwärmung darüber hinaus einer Drehung um sich selbst um ihre Längsachse unterworfen sein können. Die Vorformlinge werden also ausschließlich von außen erwärmt, und unter Berücksichtigung der relativ großen Dicke ihrer Wandung folgt hieraus die Bildung eines Temperaturgradienten beachtlichen Werts zwischen den Außen- und Innenflächen der Wandung, wobei die Innenfläche merklich kälter als die Außenf läche ist.
Beim Prozeß des Blasformens oder Zieh-Blasformens, der ausgehend von dem erwärmten Vorformling zu einem Behälter dünner Wandung führt, ist nun aber der Ziehbetrag für die Innenfläche und für die Außenfläche der Wandung des Vorformlings verschieden, wobei die Innenfläche den höheren Ziehbetrag aufweist. Zur Veranschaulichung, im Fall eines zylindrischen Behälters von 80 mm Durchmesser, der ausgehend von einem Vorformling mit einem Innendurchmesser von 12 mm und einem Außendurchmesser von 20 mm blasgeformt ist, variiert der Querziehbetrag (der gleich dem Verhältnis des Enddurchmessers zum Anfangsdurchmesser ist) von 6,6 für die Innenfläche des Zylinders bis 4 für dessen Außenfläche. Obgleich die Innenfläche stärker verformt wird, ist es nun aber sie, die unter Berücksichtigung der eingesetzten Erwärmungsprozesse die kältere ist. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit des Auftretens von Fehlern (Abreißen der Innen- und Außenlagen der Wandung), die umso leichter auftreten können, je dicker die Wandung ist.
Darüber hinaus tritt dieses Problem bei wiederverwertbaren Flaschen, Flakons oder dergleichen noch deutlicher hervor, da die mit den Reinigungsvorgängen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verwendungen einhergehenden physiko-chemischen Belastungen merklich erhöhte Dicken (beispielsweise in der Größenordnung von 0,8 mm) für die Wandung des Behälters mit sich bringen, was zu einer Dicke in der Größenordnung von 4 bis 8 mm für die Wandung des Vorformlings führt.
Eine Lösung könnte in einer derartigen Änderung der Erwärmungsbedingungen bestehen, daß die Innenfläche der Vorformlinge auf eine ausreichende Temperatur gelangt. Diese Lösung würde auf jeden Fall den großen Nachteil mit sich bringen, daß das Risiko bestünde, daß die Außenfläche demgemäß auf eine übermäßig hohe Temperatur gebracht würde, welche eine ungewünschte Änderung der physiko-chemischen Eigenschaften des Kunststoffs hervorrufen könnte. Sicher hat man versucht, diese Schwierigkeit durch Vorsehen von Erwärmungsmittel abzuschwächen, die dazu ausgebildet sind, die Temperatur auf der gesamten Dicke der Wandung annähernd zu homogenisieren. Dies reicht jedoch nicht aus, um die mit den verschiedenen Ziehbeträgen auf den Innen- und Außenflächen der Wandung des Vorformlings verbundenen Probleme zu lösen und das sich hieraus ergebende Risiko von Fehlern zu vermeiden.
Daneben führt ein Anheben der Temperaturen zu einem höheren Verbrauch elektrischer Energie und/oder zu einer erhöhten Behandlungsdauer der Vorformlinge und somit zu einer Verlangsamung der Produktionsgeschwindigkeit. Zumindest ergibt sich hieraus eine nicht zulässige Erhöhung der Herstellungskosten.
Die DE-A-38 23 670 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Aufgabe der Erfindung ist es daher im wesentlichen eine echte Lösung für die Erwärmung der Vorformlinge vorzuschlagen, die es ermöglicht, die bis heute auftretenden Schwierigkeiten selbst im Fall von Vorformlingen mit sehr dicken Wänden zu vermeiden, wie beispielsweise jenen, die zur Herstellung von wiederverwendbaren Flaschen, Flakons oder dergleichen aus PET vorgesehen sind, und das ohne Erhöhung der Behandlungszeit und ohne Anstieg des Verbrauchs an elektrischer Energie, ja sogar mit beträchtlicher Abnahme dieses Verbrauchs.
Hierzu wird gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen zum Erwärmen von Vorformlingen relativ dicker Wandung aus Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), die zur Herstellung mittels Blasformen oder Zieh-Blasformen von Behältern bestimmt sind, beispielsweise Flaschen, Flakons oder dergleichen, wobei die Erwärmung eine Bestrahlung der Vorformlinge mittels Infrarotstrahlung umfaßt, welche von wenigstens einer äußeren Quelle auf die Vorformlinge zur Erwärmung derselben im wesentlichen orthogonal zu deren Längsachse emittiert wird, wobei die Infrarotstrahlung ein erstes Wellenlängenband B&sub1; umfaßt, das von dem die Wandung der Vorformlinge bildenden Kunststoff absorbiert wird, sowie ein von dem ersten Band B&sub1; verschiedenes, zweites Wellenlängenband B&sub2;, das von dem Kunststoff nicht absorbiert wird und in das Innenvolumen der Vorformlinge gelangt, wobei das Verfahren erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist,
- daß im Innenvolumen der Vorformlinge die in dem zweiten Band B&sub2; gelegenen Wellenlängen der in das Innenvolumen gelangenden Infrarotstrahlung geändert werden, um sie in Strahlung mit in dem ersten Band B&sub1; enthaltenen Wellenlängen zu transformieren,
- daß die Infrarotstrahlung geänderter Wellenlängen in Richtung der Wandung des Vorformlings reemittiert wird,
- daß die Infrarotstrahlung geänderter Wellenlängen, die von dem die Wandung des Vorformlings bildenden Kunststoff in der Nähe der Innenfläche desselben absorbiert wird, den Kunststoff in der Nähe dieser Innenfläche derart erwärmt, daß die Temperatur Ti der Innenfläche der Wandung des Vorformlings oberhalb der Temperatur Te der Außenfläche dieser Wandung liegt.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtungen wird der Vorformling unter idealen Bedingungen erwärmt hinsichtlich der Vorgänge, denen er später unterzogen werden soll, d.h. daß einerseits die beiden Flächen seiner Wandung erwärmt werden, nämlich Außenfläche und Innenfläche, was so zu einer Erhöhung der Temperatur zumindest des gesamten Materials führt, und daß andererseits ein von der Innenfläche zur Außenfläche hin abnehmender Temperaturgradient erzeugt wird (d.h. umgekehrt zum Temperaturgradienten, der von der Aussenfläche zur Innenfläche hin abnimmt, wie man ihn bei den herkömmlichen Prozessen antrifft, bei welchen der Vorformling ausschließlich von außen erwärmt wird), was perfekt zu der Differenz der Ziehbeträge paßt, die die Flächen bei dem nachfolgenden Blasformungs- oder Zieh-Blasformungsvorgang erleiden: man erleichtert so die Verformung des Materials bei der Bildung des Behälters, und man vermeidet das Abreißen der Materiallagen voneinander.
Festzuhalten ist gleichermaßen, daß sich hieraus eine verbesserte Nutzung der von den Erwärmungsmitteln gelieferten Energie ergibt, da die in den Innenraum des Vorformlings eingedrungene Strahlung, welche bislang verloren war, künftig zur Erwärmung des Materials beiträgt. Hieraus ergibt sich zum Erzielen einer gegebenen Materialtemperatur eine Abnahme der Erwärmungszeit, die mehr als 30 % betragen kann, eine beachtliche Abnahme der verbrauchten elektrischen Energie und die Möglichkeit, in Durchlauf-Erwärmungseinrichtungen kürzere Erwärmungsöfen zu bilden, woraus sich eine beträchtliche Kosteneinsparung für diese Einrichtungen ergibt.
In der Praxis wird die Umwandlung der Wellenlängen der ins Innenvolumen der Vorformlinge gelangenden Strahlung und die Reemission der Strahlung bei geänderten Wellenlängen durch Einführen eines Kerns in dieses Innenvolumen erreicht. Letzterer ist derart bemessen, daß der Abstand zwischen der Oberfläche des Kerns und der Innenwandung des Vorformlings derart ist, daß die Temperatur Ti der Innenfläche des Vorformlings aufgrund der Absorption der von dem Kern in der Nähe dieser Innenfläche reemittierten Strahlung oberhalb der Temperatur Te der Außenfläche des Vorformlings liegt. In der Tat haben Versuche gezeigt, daß die Erwärmung der Innenwandung des Vorformlings umso größer ist, je kleiner der Abstand zwischen der Oberfläche des Kerns und der Innenwandung des Vorformlings ist.
In dem Fall, in dem man das erfindungsgemäße Verfahren derart einzusetzen wünscht, daß das Temperaturprofil der Wandung der Vorformlinge in Längsrichtung und/oder in Winkelrichtung (bei Drehung um die Achse des Vorformlings) nicht gleichförmig ist, ist es möglich, dieses nicht gleichförmige Temperaturprofil durch Vorsehen eines nicht regelmäßigen Abstands zwischen dem Kern und der Innenwandung des Vorformlings und/oder durch eine nicht regelmäßige Oberflächenbehandlung des Kerns zu erhalten. Insbesondere kann man vorsehen, daß der Kern eine Oberfläche mit nicht gleichmässigem Glanz und/oder nicht gleichmäßiger Farbe aufweist. In der Tat haben Versuche gezeigt, daß ein glänzender Kern weniger als ein schwarzer und matter Kern dazu in der Lage ist, die auf seine Oberfläche einfallenden Längenwellen umzuwandeln und die veränderte Strahlung zu reemittieren. Das Gleiche ergab sich in unterschiedlichem Maße bei Kernen mit verschiedenen Farben. Somit ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Behältern mit komplexen Formen einzusetzen, deren Herstellungsprozeß inhomogene Verformungen des gesamten Materials erfordert, was mit einer inhomogenen Erwärmung der Vorformlinge einhergeht.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen zum Erwärmen von Vorformlingen relativ dicker Wandung aus Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), die zur Herstellung mittels Blasformen oder Zieh-Blasformen von Behältern bestimmt sind, beispielsweise Flaschen, Flakons oder dergleichen, wobei die Einrichtung Erwärmungsmittel umfaßt, welche wenigstens eine außerhalb der Vorformlinge zur Erwärmung derselben im wesentlichen orthogonal zu deren Längsachse angeordnete Infrarotstrahlungsquelle umfaßt, wobei die Infrarotstrahlung ein erstes Wellenlängenband B&sub1; umfaßt, das von dem die Wandung der Vorformlinge bildenden Kunststoff absorbiert wird, sowie ein von dem ersten Band B&sub1; verschiedenes zweites Wellenlängenband B&sub2;, das von dem Kunststoff nicht absorbiert wird und in das Innenvolumen der Vorformlinge gelangt, wobei die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt:
- Infrarotwellenlängen-Wandlermittel, die im Innenraum der Vorformlinge angeordnet sind und zum Wandeln der Infrarotstrahlung mit in dem zweiten Band enthaltenen Wellenlängen in Infrarotstrahlung mit in dem ersten Band B&sub1; enthaltenen Wellenlängen ausgebildet sind, und
- Reemittierungsmittel zum Reemittieren dieser Infrarotstrahlung geänderter Wellenlängen in Richtung der Wandung der Vorformlinge,
- wobei diese Wandler- und Reemittierungsmittel darüber hinaus derart ausgebildet sind, daß die Temperatur Ti der Innenfläche der Wandung der Vorformlinge oberhalb der Temperatur der Außenfläche dieser Wandung liegt.
Vorzugsweise sind die Mittel zur Umwandlung der Wellenlängen der Infrarotstrahlung im Innern der Vorformlinge und die Mittel zum Reemittieren der Strahlung mit geänderten Wellenlängen miteinander kombiniert und umfassen einen in jeden Vorformling eingeführten und eine behandelte Oberfläche aufweisenden Kern, wobei zur Innenwandung des Vorformlings ein derartiger Abstand verbleibt, daß die Temperatur Ti der Innenfläche der Wandung, die durch Erwärmen des Kunststoffs erhalten wird, der die von dem Kern reemittierte Infrarotstrahlung geänderter Wellenlänge absorbiert hat, oberhalb der Temperatur Te der Außenfläche der Wandung liegt.
Um eine in Längsrichtung und/oder in Winkelrichtung inhomogene Erwärmung des Vorformlings zu erzielen, insbesondere im Hinblick auf die Erleichterung der Herstellung von Behältern komplexer Formen, kann man vorsehen, daß die Oberfläche des Kerns nicht in jedem Punkt parallel zur Innenfläche der Wandung des Vorformlings verläuft, so daß der zwischen diesen Flächen vorhandene Abstand in Längsrichtung und/oder Winkelrichtung (bei Drehung um die Längsachse des Vorformlings) nicht regelmäßig ist, und/oder daß die Oberfläche des Kerns eine in Längsrichtung und/oder Winkelrichtung (bei Drehung um seine Längsachse) nicht gleichmäßige Oberflächenbehandlung aufweist; letzteren Fall kann man durch einen Kern mit einer Oberfläche mit nicht regelmäßigem Glanz und/oder nicht regelmäßiger Farbe erhalten.
Es ist wünschenswert, daß der vorstehend genannte Abstand und die vorstehend genannte Oberflächenbehandlung derart sind, daß die Abweichung der Temperaturen Ti und Te der Innenfläche bzw. der Außenfläche der Wandung der Vorformlinge mindestens +5ºC beträgt.
Die Erfindung wird beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung bestimmter Ausführungsformen besser verständlich, welche ausschließlich als nicht beschränkende Beispiele vorgesehen sind. In dieser Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
Figur 1 einen Schnitt zeigt, der eine Ausführungform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erwärmung von Vorformlingen darstellt;
Figur 2 eine Darstellung in sehr vergrößertem Maßstab zeigt, die die Funktion der Ausführungform von Figur 1 erläutert;
Figuren 3 und 4 Kurven sind, welche die Transmittanz des PET und die Eindringtiefe der Infrarotstrahlung in das PET als Funktion der Wellenlänge darstellen;
Figur 5 eine Ausbildungsvariante der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist; und
Figuren 6A, 6B und 6C Querschnitte des Kerns längs der Linien AA, BB bzw. CC von Figur 5 sind.
Mit Bezug zunächst auf Figur 1 ist mit 1 allgemein ein Vorformling relativ dicker Wandung aus Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET) bezeichnet, der zur Herstellung mittels Blasformen oder Zieh-Blasformen eines Behälters bestimmt ist, beispielsweise einer Flasche, eines Flakons oder dergleichen. Der beispielsweise durch Spritzformen erhaltene Vorformling 1 weist einen Körper 2 mit dicker Wandung auf, der mit einem den Hals des zukünftigen Behälters bildenden Ansatz 3 ausgestattet ist, dessen Form und Abmessungen bereits endgültig sind.
Vor dem zur Bildung des Behälters bestimmten Schritt des Blasformens oder Zieh-Blasformens wird ein Schritt des Erwärmens des Vorformlings 1 durchgeführt, der den Kunststoff, und insbesondere das PET, zur Erleichterung der nachfolgenden, vom Blasformen oder Zieh-Blasformen herrührende mechanische Verformung erweichen soll. Der Erwärmungsschritt wird in einem Ofen, insbesondere einem Durchlauf ofen, durchgeführt, von dem in Figur 1 lediglich die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Elemente gezeigt sind. Der Ofen umfaßt eine Reihe von Infrarotlampen (in Figur 1 durch die Pfeile 4 angedeutet), welche längs der Bahn (hier orthogonal zur Zeichenebene) angeordnet sind, der der zu erwärmende Vorformling folgt, und welche in Richtung des Körpers 2 des Vorformlings und im wesentlichen orthogonal zu diesem Infrarotstrahlung emittieren. Eine gleichmäßige Erwärmung des Körpers 2 wird bei einer einzigen, auf einer Seite angeordneten Reihe von Erwärmungslampen erhalten, indem man den Vorformling um sich selbst drehen läßt (Pfeil 5) und ihn gleichzeitig im Ofen in Längsrichtung verschiebt. Ein (nicht dargestellter) Reflektor kann den Lampen gegenüberliegend auf der anderen Seite der von den Vorformlingen verfolgten Bahn (in Figur 1 rechts von den Vorformlingen) angeordnet sein.
Die gewöhnlich in den Erwärmungsöfen für Vorformlinge verwendeten Infrarotstrahlungslampen weisen ein Emissionsspektrum zwischen etwa 0,35 und 6 um auf. Der den Vorformling bildende Kunststoff weist eine mit der Wellenlänge der Strahlung variierende Transmittanz auf. Zur Veranschaulichung ist in Figur 3 die Änderung der Transmission (in %) eines PET-Films von 50 um Dicke für Wellenlängen zwischen 0,4 um und 2,5 um dargestellt; in Figur 4 ist die Änderung der Eindringtiefe (in Metern) der Infrarotstrahlung in das PET als Funktion der Wellenlänge dargestellt (wobei die Eindringtiefe die Distanz ist, für die I/Io = e&supmin;¹ gilt, wobei I die Intensität der Strahlung in der jeweiligen Tiefe ist und Io die Anfangsintensität ist).
Man stellt an Hand der Kurven und insbesondere an Hand jener der Figur 4 fest, daß der Teil der von den Erwärmungslampen emittierten Strahlung, dessen Wellenlängen in einem ersten Band B1 gelegen ist (für PET angenähert λ > 3 um), von dem die Wandung des Vorformlings bildenden Kunststoff absorbiert wird, während der Teil der Strahlung, dessen Wellenlängen in einem von dem Band B&sub1; verschiedenen zweiten Band B&sub2; (angenähert 0,5 um < λ < 1,6 um für PET) angeordnet sind, von dem Kunststoff nicht merkenswert absorbiert wird und in das Innenvolumen des Vorformlings gelangt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die in dem vorstehend genannten Band B&sub2; gelegenen Wellenlängen der in der das Innenvolumen des Vorformlings gelangenden Strahlung umzuwandeln, um sie in Strahlung mit Wellenlängen in dem vorstehend genannten Band B&sub1; zu transformieren, und diese Strahlung mit geänderter Wellenlänge anschließend in Richtung der Wandung des Vorformlings zu reemittieren, und zwar so, daß die Erwärmung in der Nähe der Innenfläche des Vorformlings (welche Erwärmung auf die Absorption der reemittierten Strahlung geänderter Wellenlänge hin eintritt) beträchtlichter ist als die Erwärmung in der Nähe der Außenfläche des Vorformlings (wobei diese Erwärmung auf die Absorption der direkt von den Erwärmungslampen stammenden Strahlung hin eintritt).
Hierzu führt man in den Innenraum des Vorformlings einen Kern 6 ein, der eine insgesamt oder teilweise behandelte Oberfläche 7 aufweist und der mit der Innenfläche 8 der Wandung 2 des Vorformlings einen Abstand e beläßt.
Ausgehend von der von den Erwärmungslampen (Pfeil 4) emittierten Strahlung wird ein Teil (Pfeil 11) dieser Strahlung, dessen Wellenlängen in dem ersten Band B&sub1; liegen, von dem die Wandung bildenden Kunststoff absorbiert und erwärmt diesen in der Nähe der Außenfläche 10 (Temperatur Te). Der Teil (Pfeil 12) dieser Strahlung, dessen Wellenlängen in dem Band B&sub2; liegen, wird von dem Kunststoff nicht absorbiert und gelangt in den Innenraum des Vorformlings auf den Kern 6, dessen Oberflächenbehandlung bewirkt, daß er sich mehr oder weniger wie ein schwarzer Körper verhält und sich auf eine Temperatur T aufwärmt. Hieraus folgt, daß der Kern 6 seinerseits (Wien'sches Gesetz) Strahlung in Richtung der Wandung des Vorformlings (Pfeil 13) emittiert, die eine maximale Wellenlänge λmax = 2898/T (λmax in um und T in ºK) aufweist
Indem man folglich den Oberflächenzustand des Kerns 6 anpaßt, kann man erreichen, daß seine Temperatur T derart ist, daß die Wellenlängen der reemittierten Strahlung in dem Band B&sub1; liegen; hieraus ergibt sich, daß die reemittierte Strahlung (Pfeil 13) von dem die Wandung des Vorformlings bildenden Kunststoff absorbiert wird und diesen in der Nähe der Innenfläche 8 erwärmt (Temperatur Ti). Somit wird die Wandung des Vorformlings gleichzeitig von ihrer Innenfläche und von ihrer Außenfläche erwärmt, wobei die Erwärmungsquelle in keiner Weise geändert wird und ausserhalb des Vorformlings und auf einer Seite desselben angeordnet bleibt.
Ferner kann eine geeignete Wahl des Oberflächenzustands der Fläche 7 des Kerns 6 und des Abstands e es ermöglichen, die Innenfläche 8 der Wandung des Vorformlings auf eine Temperatur Ti zu bringen, die deutlich oberhalb (in der Praxis um mindestens 5ºC) der Temperatur Te der Außenfläche 10 dieser gleichen Wandung liegt; man erzeugt so einen positiven Temperaturgradienten ΔT = Ti - Te (Ti > Te) zwischen der Innenfläche 8 und der Außenfläche 10; in Figur 2 stellt die Kurve C ein mögliches Beispiel der Temperaturänderung zwischen Ti und Te über die Dicke der Wandung dar. Somit ist sichergestellt, daß das Kunststoffmaterial lokal geeignete Temperaturen aufweist, um ohne Risiko den Ziehbetrag zu unterstützen, dem es im Verlauf des Blasformungsoder Zieh-Blasformungsprozesses unterworfen werden wird.
Je kleiner der Abstand e ist, desto größer ist die von dem Kern reemittierte und auf die Innenfläche 8 gelangende Energie, desto höher ist die Temperatur Ti und desto höher ist somit die Temperaturdifferenz Ti - Te.
Für einen gegebenen Wert des Abstands e ruft ein Kern mit matter, schwarzer Oberfläche eine größere Erwärmung der Innenfläche hervor als ein Kern mit heller und glänzender Oberfläche. In ersterem Fall kann die Temperatur Ti um 20ºC oberhalb der Temperatur Te liegen, während sie im zweiten Fall nur 10ºC höher ist.
Unter Berücksichtigung des bemerkenswerten Einflusses dieser Parameter erscheint es klar, daß man die Erwärmung des Vorformlings in Bereichen, in Längsrichtung ebenso wie in Winkelrichtung (bei Drehung um die Achse des Vorformlings) modulieren kann, indem man den Oberflächenzustand und/oder den Abstand e von bestimmten Bereichen des Kerns entsprechend einstellt. Insbesondere ist es somit möglich, die Erwärmung des Vorformlings in Bereichen zu modulieren, um die Herstellung von Behältern komplexer Formen und/oder mit veränderlicher Dicke zu erleichtern.
In Figur 1 weist der Kern 6 einfache Form auf, die im wesentlichen der Form der Innenfläche des Vorformlings entspricht, so daß der Abstand e annähernd konstant ist.
Im Verlauf der Erwärmung kann der Kern 6 synchron zu dem Vorformling 1 um sich selbst (Pfeil 14) gedreht werden, oder im Gegensatz dazu nicht angetrieben werden, wobei sich dann nur der Vorformling 1 um den Kern dreht.
In Figur 5 ist ein Kern 6 mit einer komplexen, beispielhaft dargestellten Form gezeigt, bei der der Abstand e sowohl in Längsrichtung als auch in Winkelrichtung nicht konstant ist und dessen bestimmte Bereiche (in der Zeichnung weiß dargestellt, beispielsweise die Bereiche 15 und 16) glänzen (beispielsweise poliertes Metall), wohingegen der Rest des Kerns von dunkler Farbe (beispielsweise mattes Schwarz) ist. Figuren 6A, 6B und 6C sind Schnitte längs der Linien AA, BB bzw. CC der Figur 5 und zeigen die Formen von verschiedenen Schnitten des Kerns. In einem derartigen Fall muß sich der Kern synchron mit dem Vorformling um sich selbst drehen.
Wie es sich von selbst versteht und wie es sich im übrigen bereits aus Vorstehendem ergibt, ist die Erfindung in keiner Weise auf die Anwendungs- und Ausführungsformen beschränkt, die insbesondere in Betracht gezogen werden; sie umfaßt im Gegenteil alle Abwandlungen.

Claims

1. Verfahren zum Erwärmen von Vorformlingen relativ dicker Wandung aus Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), die zur Herstellung mittels Blasformen oder Zieh-Blasformen von Behältern bestimmt sind, beispielsweise Flaschen, Flakons oder dergleichen, wobei die Erwärmung eine Bestrahlung der Vorformlinge mittels Infrarotstrahlung umfaßt, welche von wenigstens einer äußeren Quelle auf die Vorformlinge zur Erwärmung derselben im wesentlichen orthogonal zu deren Längsachse emittiert wird, wobei die Infrarotstrahlung (4) ein erstes Wellenlängenband (B&sub1;) umfaßt, das von dem die Wandung (2) der Vorformlinge (1) bildenden Kunststoff absorbiert wird, sowie ein von dem ersten Band (B&sub1;) verschiedenes, zweites Wellenlängenband (B&sub2;), das von dem Kunststoff nicht absorbiert wird und in das Innenvolumen der Vorformlinge gelangt,

dadurch gekennzeichnet,

- daß im Innenvolumen der Vorformlinge die in dem zweiten Band (B&sub2;) gelegenen Wellenlängen der in das Innenvolumen gelangenden Infrarotstrahlung (12) geändert werden, um sie in Strahlung (13) mit in dem ersten Band (B&sub1;) enthaltenen Wellenlängen zu transformieren,

- daß die Infrarotstrahlung (13) geänderter Wellenlängen in Richtung der Wandung (2) des Vorformlings (1) reemittiert wird,

- daß die Infrarotstrahlung (13) geänderter Wellenlängen, die von dem die Wandung (2) des Vorformlings bildenden Kunststoff in der Nähe der Innenfläche (8) desselben absorbiert wird, den Kunststoff in der Nähe dieser Innenfläche (8) derart erwärmt, daß die Temperatur (Ti) der Innenfläche (8) der Wandung (2) des Vorformlings oberhalb der Temperatur (Te) der Außenfläche (10) dieser Wandung (2) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichxiet, daß die Wellenlängenänderung der in das Innenvolumen der Vorformlinge gelangenden Strahlung durch Einführen eines Kerns in dieses Innenvolumen erzielt wird, wobei der Kern eine behandelte Oberfläche aufweist, die zu der Innenwandung des Vorformlings ein derartiges Intervall beläßt, daß die Temperatur Ti dieser Innenwandung des Vorformlings, welche durch Erwärmung des Kunststoffs nach Absorption der von dem Kern reemittierten Infrarotstrahlung mit geänderten Wellenlängen erhalten wird, oberhalb der Temperatur Te der Außenfläche der Wandung liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Temperaturprofil der Wandung der Vorformlinge in Längsrichtung und/oder Winkelrichtung (bei Drehung um die Achse des Vorformlings) nicht gleichförmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses nicht gleichförmige Temperaturprofil durch Vorsehen eines nicht regelmäßigen Intervalls zwischen dem Kern und der Innenfläche der Wandung des Vorformlings erhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Temperaturprofil der Wandung der Vorformlinge in Längsrichtung und/oder Winkelrichtung (bei Drehung um die Achse des Vorformlings) nicht gleichförmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses nicht gleichförmige Temperaturprofil durch Vorsehen einer nicht regelmäßigen Oberflächenbehandlung des Kerns erhalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine Oberfläche aufweist, die nicht regelmäßigen Glanz und/oder nicht regelmäßige Farbe aufweist.

6. Vorrichtung zum Erwärmen von Vorformlingen (1) relativ dicker Wandung (2) aus Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), die zur Herstellung mittels Blasformen oder Zieh-Blasformen von Behältern bestimmt sind, beispielsweise Flaschen, Flakons oder dergleichen, wobei die Einrichtung Erwärmungsmittel umfaßt, welche wenigstens eine außerhalb der Vorformlinge (1) zur Erwärmung derselben im wesentlichen orthogonal zu deren Längsachse angeordnete Infrarotstrahlungsquelle (4) umfaßt, wobei die Infrarotstrahlung ein erstes Wellenlängenband (B&sub1;) umfaßt, das von dem die Wandung (2) der Vorformlinge bildenden Kunststoff absorbiert wird, sowie ein von dem ersten Band (B&sub1;) verschiedenes zweites Wellenlängenband (B&sub2;), das von dem Kunststoff nicht absorbiert wird und in das Innenvolumen der Vorformlinge gelangt,

dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

- Infrarotwellenlängen-Wandlermittel, die im Innenraum der Vorformlinge angeordnet sind und zum Wandeln der Infrarotstrahlung (12) mit in dem zweiten Band enthaltenen Wellenlängen in Infrarotstrahlung (13) mit in dem ersten Band (B&sub1;) enthaltenen Wellenlängen ausgebildet sind, und

- Reemittierungsmittel zum Reemittieren dieser Infrarotstrahlung (13) geänderter Wellenlängen in Richtung der Wandung (2) der Vorformlinge,

- wobei diese Wandler- und Reemittierungsmittel darüber hinaus derart ausgebildet sind, daß die Temperatur Ti der Innenfläche (8) der Wandung (2) der Vorformlinge oberhalb der Temperatur der Außenfläche (10) dieser Wandung (2) liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotwellenlängen-Wandlermittel im Inneren der Vorformlinge und die Reemittierungsmittel zum Reemittieren der Strahlung geänderter Wellenlänge miteinander kombiniert sind und einen Kern (6) umfassen, der in jeden Vorformling (1) eingeführt ist und eine behandelte Oberfläche (7) aufweist und zu der Innenfläche (8) der Wandung (2) des Vorformlings einen derartigen Abstands (e) beläßt, daß die durch Erwärmung des Kunststoffs nach Absorption der von dem Kern (6) mit geänderten Wellenlängen reemittierten Infrarotstrahlung (13) erhaltenen Temperatur Ti der Innenfläche (8) der Wandung (2) oberhalb der Temperatur Te der Außenfläche (10) der Wandung (2) liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (7) des Kerns (6) nicht an allen Punkten parallel zur Innenfläche (8) der Wandung (2) des Vorformlings verläuft, so daß der zwischen diesen Flächen (7, 8) vorhandene Abstand (e) in Längsrichtung und/oder Winkelrichtung (bei Drehung um die Achse des Vorformlings) nicht regelmäßig ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (7) des Kerns (6) eine in Längsrichtung und/oder Winkelrichtung (bei Drehung um seine Längsachse) nicht regelmäßige Oberflächenbehandlung aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (6) eine Oberfläche (7) aufweist, die nicht regelmäßigen Glanz und/oder nicht regelmäßige Farbe aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei welcher der Vorformling (1) einer axialen Drehung (5) vor den Infrarotstrahlungs-Erwärmungsmitteln (4) unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (6) fest bleibt, während sich der Vorformling (1) um sich selbst dreht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei welcher der Vorformling (1) einer axialen Drehung (5) vor den Infrarotstrahlungs-Erwärmungsmitteln (4) unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (6) zur mit dem Vorformling (1) synchronen Drehung um sich selbst (14) ausgebildet ist.