DE69401024T2

DE69401024T2 - Verfahren und Anlage für die thermische Behandlung von Vorformkörpern oder eines Zwischenbehälters aus thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE69401024T2
Application number: DE69401024T
Authority: DE
Inventors: Gerard Emmer; Barre Paul La
Original assignee: Sidel SA
Current assignee: Sidel SA
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2014-04-14
Also published as: CA2160541C; CN1120825A; GR3022056T3; FR2703944A1; CN1051276C; DE69401024D1; AU675839B2; US5681521A; BR9406172A; CA2160541A1; ATE145855T1; KR960702377A; US6113840A; DK0620099T3; EP0620099B1; FR2703944B1; EP0620099A1; AU6571794A; ES2095136T3; JPH08504699A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Wärmebehandlung von Körpern eines Vorformlings oder eines Zwischenbehälters aus thermoplastischem Material, die im Verlauf eines Herstellungsprozesses auf einen Behälter, wie einen Kolben oder eine Flasche, insbesondere durch Blasformung oder Streck-Blasformung ausgeübt wird, einer thermischen Behandlung im Verlauf derer der jeweils in Drehung um sich selbst versetzte Vorformling durch einen Heizofen hindurch verlagert wird, damit die Gesamtheit des Körpers des Vorformlings auf eine höhere Temperatur als der Erweichungstemperatur des Materials erwärmt wird.
Es gibt Herstellungverfahren, die einen einzigen Blasformungsschritt verwenden. Ausgehend von einem durch Injektion erhaltenen Vorformling bestehen diese aus dem Erhitzen dieses Vorformlings und dann dem Blasformen unter bedarfsweisem Strecken desselben, um den endgültigen Behäter zu erhalten.
Es gibt zudem Verfahren, die mehrere, verschiedene Schritte der Blasformung und/oder der Streck-Blasformung verwenden. Diese bestehen, ausgehend von einem durch Injektion erhaltenen Vorformling, aus dem Erhalten eines Zwischenbehälters durch eine erste Blasformung, der als solcher vorgewärmt wird und dann nochmals geblasen wird, um den Endbehälter zu erhalten. Ein solches Verfahren mit seinen diversen Schritten ist im einzelnen in den Dokumenten EP-A-0 442 836 oder US-A-5 229 042 im Namen der Anmelderin beschrieben. Um die Vorstellungen zu festigen, sind in der anhängenden Figur 1 die schematischen Formen dargestellt, die im Verlauf eines Verfahrens aus zwei aufeinanderfolgenden Schritten der Blasformung und/oder Streck-Blasformung erhalten werden, die unter den in den oben genannten Dokumenten angegebenen Bedingungen erhalten werden: Der Ausgangsvorformling 1 (der z. B. durch Spritzguß erhalten wird) wird durch eine erste Blasformung oder Streck- Blasformung in einen (längs und/oder quer) überdimensionierten Behälter 1&sub1;, überführt, welcher dann einer Wärmebehandlung unterzogen wird, die aufgrund der Freisetzung mechanischer Spannungen zu einem geschrumpften Zwischenbehälter 12 führt; dieser wird einer abschließenden Blasformung unterzogen, von welcher der endgültige Behälter 13 erhalten wird.
Wie in Figur 1 der angefügten Zeichnungen an einem Vorformling 1 eines Behälters dargestellt, der z. B. durch Spritzguß erhalten wird und der einen im wesentlichen zylindrischen Umriß aufweist, mit einer starken Wand und an einem Ende mit einem dickwandigen, halbkugelförmigen Boden 3 und am anderen Ende mit einem Hals 4, der seiner Form und seinen endgültigen Abmessungen endspricht, besteht der oben angegebene, vorläufige Erwärmungsschritt aus dem Erwärmen des einzelnen Körpers des Vorformlings (ausschließlich des Halses) auf eine Temperatur, die höher ist als die Temperatur des Übergangs in einen glasartigen Zustand Tg des den Vorformling bildenen thermoplastischen Materials.
In der Praxis wird die Erwärmung durchgeführt, indem die Vorformlinge durch einen Ofen 5 hindurchgeführt werden, der wenigstens eine heizende Seitenwand (z. B. durch an der Wand des Ofens befestigte Heizröhren 6 gebildet) aufweist, wobei die Vorformlinge gleichzeitig in Drehung um sich selbst versetzt sind (Pfeil 7), um die Temperatur innerhalb des Materials zu homogenisieren. Schutzeinrichtungen (Abdeckungen 8 in Form von parallelen Schienen) gewährleisten den Wärmeschutz des Halses 4. Eine Reflektionsplatte 9 kann vorzugsweise gegenüber den Röhren 6 angeordnet sein, um den Anteil der Wärmestrahlung, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Körpern hindurchgeht, auf die Körper 2 der Vorformlinge zu reflektieren.
Im Falle der Herstellung von Behältern aus Körpern in einer Grundform von etwa zylinderförmigem Umriß, führt das nachfolgende Verfahren der Blasformung oder Streck-Blasformung, das an dem erwärmten Vorformling und/oder an dem Zwischenbehälter in einer Blasform ausgeübt wird, zu einer im wesentlich homogenen Streckung des warmen und weich gemachten thermoplastischen Materials in allen radialen Richtungen (betrachtet in bezug auf die Achse des Vorformlings). Man erhält somit einen Behälter mit einem Körper von regelmäßiger und homogener Beschaffenheit, der eine Seitenwand von im wesentlichen konstanter Stärke aufweist.
Dennoch stößt man sich an Schwierigkeiten, wenn man versucht, sich von traditionellen Verfahren wegzubewegen.
Zunächst treten Schwierigkeiten auf, wenn der Endbehälter, der erhalten werden soll, keinen in etwa zylinderförmigen Umriß hat: zum Beispiel Behälter mit einem polygonalen Querschnitt (insbesondere dreieckig, viereckig oder fünfeckig), in welchen jede in etwa ebene Fläche im wesentlichen von einer die Kanten umschließenden Zylinderfläche getrennt ist, oder Behälter aus flachen Körpern (z. B. von der Art Fläschchen für Detergenzprodukte). In diesem Fall werden, wie in Figur 2 für einen Behälter mit einem Körper 10 von etwa quadratischem Querschnitt dargestellt, das Material der Wandabschnitte des Endbehälters, die am weitesten von der Achse A des Ausgangsvorformlings 1 (Winkelabschnitte 11) entfernt sind, einer viel größeren Streckung unterzogen als derjenigen, der das Material der am nächsten zu dieser Achse verbleibenden Wandabschnitte ausgesetzt wird (Mittenabschnitt 12 der Wände). Aufgrund der Tatsache, daß die homogene Erwärmung dem Material die gleichen Streckungseigenschaften verleiht, wie auch immer die Körperabschnitte des Vorformlings ausgebildet sind, wird die größere Streckung der am Ende am weitesten von der Achse A des Behälters des Vorformlings 1 entfernt liegenden Wandabschnitte 11 von einer verstärkten Ausdünnung dieses Wandabschnittes begleitet. Es wird somit am Ende ein Behälter mit nicht-konstanter Wandstärke erhalten, sehr dünn (Dicke e) in den von der Achse A des Körpers des Vorformlings aus entfernt liegenden Abschnitten 11, (Winkelbereiche in prismaartigen Körpern, Bereiche mit geringer Krümmung in Körpern von ovalem oder ellyptischem Querschnitt) und sehr dick (Dicke E) in Abschnitten 12, die sehr nahe zu der Achse A des Vorformlings liegen.
Das mechanische Verhalten eines Behälterkörpers mit einer solchen nicht-homogenen Gestaltung ist nicht zufriedenstellend.
Darüber hinaus müssen die sehr dünnen Wandbereiche eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen und muß die Dicke dieser Wandabschnitte über einem vorbestimmten Minimalwert bleiben. Daraus ergibt sich, daß in den sehr weit entfernten Wandabschnitten die Dicke der Wand zu stark ist und die Materialmenge, die dort vorhanden ist, für die erwünschte mechanische Festigkeit überschüssig ist. Es liegt somit eine Verschwendung von Ausgangsmaterial vor.
Ferner tritt bei den Behältern mit flachen Körpern eine Verformung (bekannt als Fachbegriff unter der Bezeichnung "panneling") an den Wandabschnitten auf, die am nächsten zur Achse des Vorformlings verbleiben. Diese Verformung begründet sich auf der Tatsache, daß in diesem Wandabschnitt die Dicke zu groß ist und daß das Material, bedingt durch eine Nicht- Homogenität der Streckung, eine Speichererscheinung aufweist. Die zu große Dicke wird, was sie betrifft, dadurch hervorgerufen, daß während der Blasformung der Vorformling zuerst mit der Wand der Blasform, die der Achse des Vorformlings am nächsten liegt, in Berührung kommt.
Der gleiche Nachteil ergibt sich für den Boden einer komplexen Form (z. B. einer sehr ovalen Form) des Behälters, wo die Stärken der Kontaktzone des Behälters mit einer Ebene, die sehr weit vom Zentrum entfernt liegen, sehr viel schwächer sind als die dem Zentrum näher liegenden.
Schließlich werden alle diese Nachteile noch verstärkt, wenn der aus dem Vorformling mit völlig radialer Symmetrie erhaltene Endbehälter quasi asymmetrisch ist (mit einem gegenüber einem prismaartigen Körper sehr exzentrischen Hals, der abgeflacht auch z. B. einen Haltegriff darstellen kann).
Ferner stößt man auch auf weitere Schwierigkeiten, wenn man versucht, die Steifigkeit der Behälterkörper zu verstärken, indem diese mit einer Mehrzahl von ringförmigen Verstärkungszonen versehen werden. Es ist eine Lösung bekannt, die mit diesem Ziel darin besteht, eine oder mehrere ringförmige Zonen des Körpers zu kristallisieren. Obwohl das kristallisierte Material sicher eine größere Steifigkeit besitzt, wird diese Lösung in der Praxis nicht mehr geschätzt, nur noch aufgrund der durch das kristallisierte Material erfolgende Färbung, die dem Behälter einen ein wenig gefälligen, ästhetischen Anblick verleihen.
Die vorgenannten Nachteile treten in gleicher Weise in den Verfahren auf, die einen einzigen oder mehrere Schritte der Blasformung ausführen. In der Tat nimmt der Zwischenbehälter, im Falle eines Verfahrens mit mehreren Schritten der Blasformung, gegenüber dem Ausgangsvorformling eine Stellung ein, die derjenigen analog ist, die in einem Verfahren mit einem einzigen Schritt der Blasformung von dem Endbehälter gegenüber dem Ausgangsvorformling eingenommen wird: somit kann der im Verlauf der Durchführung eines Verfahrens mit mehreren Schritten der Blasformung erhaltene Zwischenbehälter tatsächlich mit einem speziellen Vorformling verglichen werden, der zwar nicht durch Injektion aber durch Blasformung eines ursprünglich durch Injektion erhaltenen Vorformlings erhalten werden.
Deshalb könnte der Begriff "Vorformling" in seiner Bezeichnung genauso gut den Ausgangsvorformling umfassen, der durch Injektion erhalten und in dem direkt zum Endbehälter führenden Verfahren mit einem einzelnen Schritt der Blasformung oder in den zu einem Zwischenbehälter führenden Verfahren mit mehreren Schritten der Blasformung verwendet wird, wie der Zwischenbehälter selbst, im Falle eines Verfahrens mit mehreren Schritten der Blasformung.
Die vorgenannten Nachteile sind derart, daß sie bis heute die Entwicklung der Herstellung von Behältern mit Körpern von komplexer Form mittels der Technik der Blasformung und/oder der Streck-Blasformung ausgehend von einem Vorformling mit dicker Wand (insbesondere mit einem Körper von zylindrischem Umriß) beachtlich gebremst haben.
Die Erfindung hat klar zur Aufgabe, die oben aufgeführten Nachteile zu beheben und Mittel vorzuschlagen - Verfahren und Anlage - , die es gestatten, den Vorformling (oder einen Zwischenbehälter) unter solchen Bedingungen thermisch zu behandeln, daß der erhaltene Endbehälter die gewünschten Eigenschaften, insbesondere eine Wand mit in etwa konstanter Stärke, wie auch immer seine Form ist und an welcher Stelle seines Körpers sich diese befindet, und/oder Umfangsbereiche zur mechanischen Verstärkung, aufweist und die es folglich gestatten, mit dem für die Herstellung jedes Behälters verwendeten Material wirtschaftlicher umzugehen, ohne daß sich daraus weder eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Behälters noch eine Zunahme der Kosten und der Komplexität der für diesen Zweck verwendeten Anlagen ergibt.
Mit diesem Ziel schlägt die Erfindung gemäß einem ersten seiner Aspekte ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Körpern, einschließlich dem Boden, eines Vorformlings (oder eines Zwischenbehälters) aus thermoplastischem Material vor, ausgeführt im Verlauf eines Herstellungsprozesses für einen Behälter, wie einen Kolben oder eine Flasche, insbesondere durch Blasformung oder Streck-Blasformung, eine thermische Behandlung, im Verlauf derer der jeweils in Drehung um sich selbst versetzte Vorformling durch einen Heizofen hindurch verlagert wird, damit die Gesamtheit des Körpers des Vorformlings auf eine höhrere Temperatur als der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials erwärmt wird, wobei dieses Verfahren sich im wesentlichen dadurch kennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Länge des Körpers des in Drehung um sich selbst versetzten Vorformlings so zugeführt wird, daß dieser sich abwechselnd vor den heizenden Zonen und den weniger oder nicht-heizenden Zonen vorbeibewegt, die wenigstens an einer Seite der Bewegungsbahn angeordnet sind, der der Vorformling im Ofen folgt, damit wenigstens ein Längsbereich des Körpers des Vorformlings, oder mehrere umfangsmäßig voneinander getrennte Bereiche, der sich über wenigstens diesen Teil der Länge des Körpers erstreckt, auf eine noch höhere Temperatur als der des Restes des Körpers gebracht wird, wobei der Abstand der heizenden Zonen in Abhängigkeit von der Anzahl an Längsbereichen des Vorformlingkörpers, die vorzugsweise erwärmt werden sollen, und des Umfangs des Körpers des Vorformlings bestimmt wird, derart, daß sich die vorzugsweise zu erwärmenden Längsbereiche des Vorformlings im Verlauf der kombinierten Verlagerungs- und Drehbewegungen des Vorformlings vor den aufeinanderfolgenden heizenden Zonen befinden, wohingegen sich die zwischenliegenden Längsbereiche, die in geringerer Weise erwärmt werden sollen, vor den aufeinanderfolgenden weniger oder nicht-heizenden Zonen befinden.
Aufgrund dieser selektiven Erwärmung werden auf dem Körper des Vorformlings (oder des Zwischenbehälters) ein oder mehrere relativ wärmere Längsbereiche erzeugt, die sich mit den relativ weniger warmen, dazwischen liegenden Längsbereichen abwechseln und die so ausgebildet sind, daß sie sich im Verlauf einer spräteren Verformung des Körpers, z. B. durch Blasformung oder Streck-Blasformung, leichter verformen als die letzteren. Somit können die relativ wärmeren Bereiche mehr gestreckt werden als die relativ weniger warmen Bereiche: wenn jene in einem geringeren radialen Abstand zur Achse des Vorformlings als die letzteren verlagert werden, verleiht ihnen das vergrößerte Verformungsvermögen die Möglichkeit einer stärkeren umfangsmäßigen Streckung; jene sind somit eine Maßnahme, um das Material zu den relativ weniger warmen Bereichen zu liefern, die sich einer radial größeren Verlagerung unterziehen.
Aufgrund dieser unterschiedlichen Verteilung des Materials, die durch eine selektive bzw. auf verschiedene Längsbereiche des Körpers des Formlings differenzierte Erwärmung möglich wird, erhält man schließlich einen Behälterkörper von komplexer Form mit einer an jeder Stelle, einschließlich den von der Achse des anfänglichen Vorformlings am weitest entfernten Bereichen, in etwa konstanter Wandstärke. Das gleiche gilt, wenn der Endbehälter völlig asymmetrisch ist (mit einem gegenüber dem Körper seitlich verschobenen Hals, Vorhandensein eines Haltegriffs). Das gleiche gilt auch für den Boden des Körpers, der eine in etwa konstante Stärke aufweisen kann, ebenso in den von der Achse des Anfangsvorformlings weitest entfernten Bereichen, wie auch in den Bereichen, die dieser am nächsten sind.
Die Stärke der Wand des Körpers kann nunmehr in präziser Weise in Abhängigkeit von der erwünschten Festigkeit bestimmt werden, und der Wegfall von lokalen Überdicken, die die bis heute hergestellten Behälter aufweisen, führt zu einer wesentlichen Einsparung an der Menge des für jeden Behälter benötigten Materials.
Die angestrebte selektive Erwärmung kann auf verschiedenen Wegen herbeigeführt werden, sei es am Vorformling selbst, sei es mittels der Heizeinrichtung.
Damit eine selektive Erwärmung des Körpers des Vorformlings durch Verwendung geeigneter Mittel an dem Vorformling selbst verwirklicht werden kann und in der Praxis sehr schnell eine Anlage zur thermischen Behandlung im Vorbeilauf im Ofen umgesetzt werden kann, kann man insbesondere eine der folgenden Lösungen ins Auge fassen:
- die Vorformlinge in dem Ofen mit einer nicht-gleichförmigen Drehgeschwindigkeit der Vorformlinge um sich selbst vorbeiziehen lassen, derart, daß bestimmte Längsbereiche den Wärmestrahlen länger ausgesetzt sind als andere; dennoch erscheint auch dabei die praktische Ausführung komplex und teuer;
- jeden Vorformling, der auf einer in permanenter Drehung um sich selbst befindlichen Unterlage montiert ist, mit einer Maske ausrüsten, die dazu geeignet ist, die Längsbereiche, die relativ weniger erwärmt werden müssen, zu schützen; diese Lösung erscheint jedoch kostenintensiv (Ausstattung jeder Unterlage eines Vorformlings mit einer Maske über die ganze Übertragungskette) und wenig praktikabel (die Auflegung des Vorformlings auf die Unterlage kann durch die Gegenwart der Maske behindert werden, Notwendigkeit des Austauschens aller Masken, um Behälter in unterschiedlichen Formen und/oder Abmessungen herzustellen).
Obwohl die Verwirklichung einer selektiven Erwärmung durch Verwendung geeigneter Mittel an dem Vorformling selbst in bestimmten, einzelnen Fällen sicher in Betracht gezogen werden könnte, insbesondere mit einer der vorgenannten Lösungen, führen die Schwierigkeiten und die Kosten der Durchführung eher dazu, die Umsetzung der selektiven Erwärmung der Körper des Vorformlings, ausgehend von der Heizeinrichtung selbst, in Betracht zu ziehen, um die herkömmlichen Transportmittel des Vorformlings mit regelmäßiger Drehung um sich selbst zu erhalten, Mittel, die außerdem in ihrer gegenwärtigen Konzeption geeignet sind und jede Zufriedenstellung geben. Ferner scheint die Beibehaltung der Drehung des Vorformlings um sich selbst geboten sein zu müssen, um die homogene Erwärmung des Körpers des Vorformlings wenigstens über die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials sicher zu stellen, was unumgänglich ist, damit der nachträgliche Bildungsprozeß des Körpers des Behälters mittels Blasformung oder Streck- Blasformung in zufriedenstellender Weise ablaufen kann.
In einfacher Weise macht man dies in vorteilhafter Weise derart, daß die Verlagerungsgeschwindigkeit des Vorformlings und die Drehgeschwindigkeit des Vorformlings um sich selbst in etwa konstant sind und daß die heizenden Zonen in im wesentlichen konstanten Abständen voneinander abgerückt sind.
In konkreter Weise kann vorgesehen werden, daß die Körper der Vorformlinge von wenigstens einer Seite des Ofens aus in diskontinuierlicher Weise mittels der entlang der Bewegungsbahn des Vorformlings voneinander in Abstand liegenden aufeinanderfolgenden Heizzonen erwärmt werden, die die oben genannten heizenden Zonen bilden. Insbesondere sieht man wenigstens auf einer Seite des Ofens mehrere aufeinanderfolgende Heizmittel vor, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen.
Gleichwohl werden die Heizmittel in der Praxis durch im Handel in Standardlängen erhältliche Strahlungsröhren gebildet, die nicht den genauen Heizlängen entsprechen, die zur Durchführung des Verfahrens erwünscht sind. Angesichts der Schwierigkeit, sogar der Unmöglichkeit, die Röhren auf die gewünschte Länge zu verstellen, kann es sehr vorteilhaft sein, auf eine Ausführungsform zurückgreifen zu können, gemäß der auf wenigstens einer Seite des Ofens durchgehende Heizmittel vorgesehen werden und vor diesen aufeinanderfolgendene Abdekkungen angeordnet werden, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings zueinander in Abstand liegen.
Indessen bringt die vorgenannte Ausrichtung der Heizmittel, welche die Variante ist, auf die zurückgegriffen wird, die Gefahr mit sich, das Erwärmungsvermögen der Gesamtheit des Kirpers des Vorformlings zu vermindern und/oder zu einer ungleichmäßigen Erwärmung des Ganzen zu führen, was die Beibehaltung einer homogenen Temperatur des Körpers auf wenigstens gleich der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials schwierig macht.
Es wird daher vorgezogen, die angestrebte Selektion der Erwärmung der Körper durch eine Ausbildung eines anderen Teils der Heizeinrichtung zu erhalten, nämlich Anordnung von Reflektionsmitteln, die den Heizmitteln gegenüber angeordnet sind, an der anderen Seite der Bewegungsbahn der Vorformlinge. Wie dies bereits weiter oben hervorgehoben wurde, werden diese Reflektoren in den Öfen traditionell verwendet, um den Anteil der Strahlung, der durch die Heizmittel emittiert wird und der zwischen den aufeinanderfolgenden Körpern hindurchgeht, auf die Vorformlingskörper zu reflektieren, um den Wirkungsgrad des Ofens zu verbessern.
Daher wird in Übereinstimmung mit der Erfindung der Körper der Vorformlinge von einer Seite des Ofens aus erwärmt, und von der gegenüberliegenden Seite des Ofens aus wird die Wärmestrahlung von aufeinanderfolgenden, reflektierenden Zonen aus refektiert, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen, welche die oben genannten heizenden Zonen bilden.
Es ist somit möglich, auf der besagten entgegengesetzten Seite des Ofens, sei es mehrere aufeinanderfolgende Reflektoren vorzusehen, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings zueinander in Abstand liegen, sei es als Variante einen im wesentlichen durchgehenden Reflektor vorzusehen und vor diesem aufeinanderfolgende, nicht-reflektierende Abdeckungen anzuordnen, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen.
Sei es als Variante eine im wesentlichen, nichtreflektierende Wand vorzusehen und vor dieser aufeinanderfolgende Reflektoren anzuordnen, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen.
Obwohl die Lösung zur Ausbildung der Reflektionsmittel eventuell mit der Lösung zur Ausbildung der Heizmittel kombiniert werden könnte, scheint es indessen so, daß ihre einzelne Durchführung gestattet, zu einer optimalen Betriebsanpassung zu führen. Denn während die in ihrer herkömmlichen Gestaltung beibehaltenen Heizmittel die Zuführung von einfallender Energie für die Erwärmung der Gesamtheit der Körper sicherstellt, bewirkt eine geeignete Ausbildung von einzelnen Reflektionsmitteln die angestrebte selektive Erwärmung unter Übererwärmung nur der erforderlichen Längsbereiche des Körpers über die von den Heizmitteln prinzipiell erzeugte Temperatur hinaus. Ferner zeigt sich der Rückgriff auf diskontinuierliche Reflektoren, die vor einer nicht-reflektierenden, durchgehenden Wand angeordnet sind, in praktischer Hinsicht als besonders interessant, denn mehrere oder alle der Reflektoren können mit Hilfe einer einzigen Platte gebildet werden, die an die Form aufeinanderfolgender Zinnen angepaßt und vor allem in einfacher Weise bewegbar und entfernbar ist, was die Anpassung der Anlage für die Herstellung von Behältern verschiedener Typen vereinfacht.
In einem weiteren Anwendungsgebiet des Verfahrens gemäß der Erfindung wird vorgesehen, daß ferner wenigstens ein Ringbereich des Körpers des Vorformlings, oder mehrere Ringbereiche, die in Längsrichtung voneinander getrennt liegen, auf eine tiefere Temperatur als der des restlichen Körpers gebracht wird.
Aufgrund dieser Verfahrensweise werden in dem Körper des Vorformlings ein oder mehrere relativ weniger warme Ringbereiche erzeugt, die mit relativ wärmeren Ringbereichen abwechseln und die so ausgebildet sind, daß sie sich im Verlaufe einer nachträglichen Verformung des Körpers des Vorformlings weniger leicht verformen als die letzteren. Das Vorhandensein wenigstens eines relativ weniger warmen, weniger verformbaren Ringbereichs offenbart sich auf den Körpern des Endbehälters durch einen Ringbereich von größerer Dicke als der Dicke des restlichen Körpers, der die Funktion einer verstärkenden Umfangszone bzw. eines Verstärkungsringes übernimmt.
Vorteilhafterweise erfolgt die Durchführung des Verfahrens unter Verlagerung des sich in Drehung um sich selbst versetzten Vorformlings durch einen Heizofen hindurch, wobei der Körper des Vorformlings von einer Seite des Ofens aus erwärmt wird und von der entgegengesetzten Seite des Ofens aus die wärmestrahlung in wenigstens einer nicht-reflektierenden Zone in Form eines Bandes nicht reflektiert wird, welches sich im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung des Vorformlings erstreckt und gegenüber wenigstens einem Ringbereich des Körpers des Vorformling liegt, der relativ weniger erwärmt werden soll, wohingegen die Wärmestrahlung in wenigstens einer reflektierenden Zone in Form eines Bandes reflektiert wird, das sich im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung des Vorformlings erstreckt und gegenüber dem Rest des Körpers des Vorformlings liegt, der relativ mehr erwärmt werden soll.
Es ist wünschenswert, um unerwünschte Sekundäreffekte zu beseitigen, daß die nicht-reflektierenden Zonen ferner für die einfallende Wärmestrahlung absorbierend sind.
Die Erfindung schlägt zudem gemäß einem zweiten seiner Aspekte einen Ofen zur Wärmebehandlung des Körpers eines Vorformlings (oder eines Zwischenbehälters) aus thermoplastischem Material im Verlauf eines Herstellungsprozesses von einem Behälter, wie einen Kolben oder eine Flasche, insbesondere durch ein Blasformungs- oder Streck-Blasformungsverfahren vor, wobei die Gesamtheit des Körpers des Vorformlings auf eine höhere Temperatur als die Erweichungstemperatur des Materials erwärmt wird, der, ausgebildet in Übereinstimmung mit der Erfindung, sich im wesentlichen dadurch kennzeichnet, daß dieser auf wenigstens einer Seite der Bewegungsbahn, welcher der jeweils in Drehung um sich selbst versetzte Vorformling folgt, eine Wechselfolge von heizenden Zonen und weniger oder nicht-heizenden Zonen aufweist, die gegenüber wenigstens einem Teil der Länge des Körpers des Vorformlings angeordnet sind, um wenigstens einen Längsbereich des Körpers des Vorformlings, oder mehrere umfangsmäßig voneinander getrennte Längsbereiche, der sich wenigstens über diesen Teil der Länge des Körpers erstreckt, auf eine noch höhere Temperatur als der des Restes des Körpers zu erwärmen, wobei der Abstand der heizenden Zonen in Abhängigkeit von der Anzahl der Längsbereiche des Körpers des Vorformlings, die vorzugsweise erwärmt werden sollen, und der Stärke des Körpers des Vorformlings derart bestimmt wird, daß sich die Längsbereiche des Körpers des vorzugsweise zu erwärmenden Vorformlings im Verlauf der kombinierten Verlagerungs- und Drehbewegungen des Vorformlings vor den aufeinanderfolgenden heizenden Zonen befinden, wohingegen sich die dazwischen liegenden Längsbereiche, die in geringerer Weise erwärmt werden sollen, vor den aufeinanderfolgenden weniger oder nicht-heizenden Zonen befinden.
Vorteilhafterweise sind die Verlagerungsgeschwindigkeit des Vorformlings und die Drehgeschwindigkeit des Vorformlings um sich selbst in etwa konstant, wobei die heizenden Zonen durch im wesentlichen konstante Intervalle in gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet sind.
Gemäß einer ersten allgemein möglichen Anordnung umfaßt der Ofen eine auf wenigstens einer Seite des Ofens angeordnete, diskontinuierliche Heizeinrichtung, die die oben genannten, aufeinanderfolgenden heizenden Zonen festlegt, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen. In diesem Fall ist es möglich, daß die diskontinuierliche Heizeinrichtung mehrere aufeinanderfolgende Heizelemente umfaßt, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen oder ebenso gut ist es als Variante möglich, daß die diskontinuierliche Heizeinrichtung ein kontinuierliches Heizelement und aufeinanderfolgende Abdekkungen umfaßt, die vor diesem angeordnet sind und die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander angeordnet sind.
Gemäß einer zweiten allgemein möglichen Anordnung, die in der Praxis bevorzugt wird, umfaßt der Ofen auf einer seiner Seiten wenigstens ein Heizelement und auf seiner gegenüberliegenden Seite Mittel zur Reflektion von einfallender Wärmestrahlung, die derart angeordnet sind, daß sie aufeinanderfolgende, entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegende, reflektierende Zonen bilden, die die oben genannten heizenden Zonen bilden. In diesem Fall ist es möglich, daß die Reflektionsmittel auf der gegenüberliegenden Seite mehrere aufeinanderfolgende Reflektoren umfassen, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen, oder genauso gut als Variante einen im wesentlichen durchgehenden Reflektor und, vor diesem angeordnet, aufeinanderfolgende nicht-reflektierende Abdeckungen, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander angeordnet sind, oder genauso gut in einer bevorzugten Variante eine im wesentlichen durchgehende, nichtreflektierende Wand und, vor dieser angeordnet, aufeinanderfolgende Reflektoren, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander angeordnet sind.
Im letzteren Fall kann man in Betracht ziehen, daß mehrere Reflektoren wenigstens in einer gleichen Platte entsprechend aufeinanderfolgender Zinnen zusammengefaßt und in abnehmbarer Weise vor der nicht-reflektierenden Wand befestigt sind: man erhält somit eine sehr einfache und vor allem in Abhängigkeit von unterschiedlichen Typen von herzustellenden Behältern leicht modifizierbare Anordnung.
Es ist wünschenswert, insbesondere wenn die nichtreflektierende Wand für eine einfallende, langwellige Wärmestrahlung absorbierend ist, daß die nicht-reflektierende Wand gekühlt ist, um deren zu starke Erwärmung zu verhindern.
In einer Ausführungsform, die eine vielseitige Nutzungsmöglichkeit bewirkt, ist es interessant, daß die nichtreflektierende Wand in modularer Form gebildet ist, derart, daß sie leicht an Vorformlinge verschiedener Längen angepaßt werden kann, und zu diesem Zweck wird vorgesehen, daß die nicht-reflektierende Wand durch eine Aufschichtung von Stäben gebildet ist, deren dem Inneren des Ofens zugewandte Seite geschwärzt ist und die in vorteilhafter Weise von einem Kühlfluid durchströmt werden.
Um das Verfahren der Erfindung auf dem zweiten vorgenannten Anwendungsgebiet auszuführen, wird insbesondere vorgesehen, daß der Ofen ein Mittel aufweist, um wenigstens einen Ringbereich des Korpers des Vorformlings, oder mehrere Ringbereiche, die in Langsrichtung voneinander getrennt angeordnet sind, auf eine geringere Temperatur als der des Vorformlings zu erwärmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Ofen auf einer Seite der Bewegungsbahn, welcher der jeweils in Drehung um sich selbst versetzte Vorformling folgt, eine Heizeinrichtung und auf der gegenüberliegenden Seite wenigstens eine für Wärmestrahlung nicht-reflektierende Zone, wobei sich die nicht-reflektierende Zone, die die Form eines Bandes hat, im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung des Vorformlings erstreckt und gegenüber wenigstens einem Ringbereich des Körpers des Vorformlings liegt, der relativ weniger warm sein soll, und wenigstens eine für Wärmestrahlung reflektierende Zone, wobei sich die reflektierende Zone, die die Form eines Bandes hat, im wesentliche parallel zur Verlagerungsrichtung des Vorformlings erstreckt und gegenüber dem Rest des Körpers des Vorformlings liegt, der relativ wärmer sein soll.
Um eine Wiederabstrahlung der Wärmestrahlen mit einer Verschiebung ihrer Wellenlänge zu vermeiden, die die korrekte Funktion des Ofens stören könnte, ist es vorzuziehen, daß die nicht-reflektierenden Zonen bder Wände ferner für die einfallende Wärmestrahlung absorbierend sind.
Die Erfindung wird bei der Lektüre der Beschreibung, die von bestimmten Ausführungsformen, die besonders betrachtet wurden und nur beispielhaft und nicht beschränkend gegeben wurden, besser verstanden. In dieser Beschreibung wird auf die angefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, die im Verlauf eines Verfahrens auf zwei aufeinanderfolgenden Schritten der Blasformung und/oder Streck- Blasformung entsprechend dem Stand der Technik erhaltenen Formen wiedergibt;
Fig. 2A eine Schnittansicht ist, die sehr schematisch das generelle Prinzip der Erwärmung von einem Körper eines Vorformlings aus thermoplastischem Material in einem Ofen wiedergibt;
Fig. 2B eine sehr schematische Ansicht im Querschnitt ist, die die Nachteile wiedergibt, die ausgehend aus einem entsprechend dem Stand der Technik thermisch behandelten Vorformling erhalten werden;
Fig. 3A und 3B schematische Ansichten sind, die jeweils in Perspektive und im Querschnitt einen ersten Anwendungsbereich des Verfahrens der Erfindung wiedergeben;
Fig. 4 eine sehr schematische Ansicht im Querschnitt ist, die die Vorteile wiedergibt, die ein ausgehend von einem entsprechend der Erfindung thermisch behandelten Vorformling gemäß Fig. 3A und 3B erhaltener Behälter aufweist;
Fig. 5 bis 9 sehr schematische Draufsichten sind, die jeweils mehrere mögliche Anordnungen eines Ofens gemäß der Erfindung zeigen, um die erwünschte selektive Erwärmung der Körper der Vorformlinge zu erhalten;
Fig. 10 und 11 jeweils schematische Ansichten von oben und von der Seite in Perspektive von noch einer möglichen Anordnung eines Ofens gemäß der Erfindung sind;
Fig. 12 eine schematische Ansicht ist, die ein weiteres Anwendungsgebiet des Verfahrens der Erfindung darstellt; und
Fig. 13 eine schematische Ansicht in Perspektive ist, die eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens aus Figur 12 darstellt.
Die folgenden detaillierten Erläuterungen in bezug zu den beigefügten Figuren sind sehr speziell bezogen auf die Behandlung eines Vorformlings, sollen jedoch so verstanden sein, daß die dargelegten Vorkehrungen ebenso gut an Zwischenbehältern ausgeführt werden könnten, wie Zwischenbehältern 1&sub2; aus Figur 1, wie bereits erwähnt.
Um die mit einer homogenen Erwärmung des Körpers von Vorformlingen gemäß der herkömmlichen Technik verbundenen Nachteile zu verringern, schlägt die Erfindung Mittel vor, die es gestatten, und zwar im Ganzen so, daß die Gesamtheit des Körpers 2 des Vorformlings 1 auf eine höhere Temperatur als der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials erwärmt wird, daß wenigstens ein Bereich des Körpers eine noch höhere Temperatur als die des Restes des Körpers hat (wobei das Ganze so zu verstehen ist, daß die Kristallisationstemperatur des Materials nicht erreicht wird).
Es geht darum, einen Längsbereich 13 (in den Figuren 3A und 3B schattiert dargestellt, um das Verständnis der Zeichnungen zu erleichtern), oder mehrere Längsbereiche, die umfangsmäßig voneinander durch weniger warme Bereiche 14 getrennt sind, auf eine noch höhere Temperatur zu erwärmen. Jeder wärmere Längsbereich 13 erstreckt sich wenigstens über einen Teil der Länge des Körpers 2, und er hat eine umfängliche Weite, die mit der Umfangsweite und der Entfernung von der Achse A des äquivalenten Teils des fertigen Körpers des Behälters korrespondiert. Wohlverstanden, die wärmeren Bereichen und die weniger warmen Bereiche weisen keine scharfen Grenzen auf; es gibt eine progressive Änderung der Temperatur zwischen den beiden, was übrigens völlig in Übereinstimmung mit der progressiven Entfernung von der Achse A der weiter entfernten Teile des Körpers des fertigen Behälters übereinstimmt.
Die wärmeren Längsbereiche 13 sind so ausgebildet, daß sie sich leichter verformen als die weniger warmen Längsbereiche 14, wenn der Vorformling dann verformt wird, z. B. durch Verformung mittels Blasformung oder Streck-Blasformung in einem geeigneten Formelement, um zu einem Behälterkörper zu führen.
Somit haben die relativ wärmeren Bereiche 13 im Verlauf dieser Verformung ein größeres Streckvermögen im Vergleich zu den relativ weniger warmen Bereichen 14: wenn jene um eine von der Achse A des Vorformlings aus geringere radiale Strekke verlagert werden (Pfeile 15 in Figur 4) als die letzteren (Pfeile 16), verleiht deren größeres Verformungsvermögen ihnen die Möglichkeit einer stärkeren Umfangsstreckung; die wärmeren Bereiche 13 sind somit eine Maßnahme, Material zu den relativ weniger warmen Bereichen zuzuführen (Pfeile 17), welche einer größeren radialen Verlagerung unterzogen werden.
Eine solche differenzierte Verteilung des Materials, die durch eine differenzierte oder selektive Erwärmung diverser umfangsmäßig verteilter Längsbereiche des Körpers 2 des Vorformlings 1 möglich wird, erlaubt es, schließlich einen Körper 10 eines fertigen Behälters zu erhalten, der eine komplexe Form aufweisen kann (z. B. quadratisch, wie in Figur 4 dargestellt, in welcher im Querschnitt zusammen der Körper des Vorformlings und der Körper des Endbehälters dargestellt sind), mit einer in etwa konstanten Wandstärke e an jeder Stelle, einschließlich den Teilen (Winkeln des Körpers), die am weitesten von der Achse A des Ausgangsvorformlings entfernt sind.
Es ist so zu verstehen, daß eine geeignete Wärmebehandlung des Körpers des Vorformlings gestattet, in gleicher Weise einen völlig asymmetrischen Endbehälter herzustellen (z. B. mit einem gegenüber dem Körper seitlich verschobenen Hals, Vorhandensein eines Handgriffs).
Wohlverstanden, dieses Verfahren der differenzierten Verformung des thermoplastischen Materials kann nicht nur der Seitenwand des Körpers vorbehalten sein, sondern kann sich auch an der Bildung des Behälterbodens beteiligen. Man vermeidet somit einen Grund für eine nachträgliche Verformung (differenzierte Querschnittverrninderung), die in den Böden von herkömmlich hergestellten Behältern auftritt, wenn diese thermischen oder mechanischen Spannungen unterzogen werden.
Man erhält somit den fundamentalen Vorteil, Behälter mit in etwa konstanter Wandstärke an jeder Stelle des Körpers (das heißt, der Schulter, dem Boden und dem zwischen diesen liegenden Bereich) herstellen zu können, eine Stärke, die minimal vorbestimmt sein kann, um die gewünschte mechanische Festigkeit zu verschaffen, man vermeidet die unnützen und kostspieligen Überdicken, die bei herkömmlich hergestellten Behältern an bestimmten Stellen des Körpers vorhanden sind. Der Ablauf des Verfahrens der Erfindung hat daher sehr bedeutende Einsparungen bei der Menge des verwendeten Ausgangsmaterials und somit bei den Herstellungskosten von in sehr großen Serien hergestellter Behälter zur Folge.
Die zu beschreibende Umsetzung des Verfahrens, die es gestattet, im Körper des Vorformlings Längsbereiche 13 mit erhöhter Temperatur zu schaffen, kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden, wenn dieser ab initio im laufenden Vorgang einer an Vorformlingen ausgeübten thermischen Behandlung unter Verlagerung ins Innere des Ofens gebracht wird. In den Figuren 5 und folgende, die die in Betracht gezogenen grundsätzlichen technischen Lösungen darstellen, sind nur die wesentlichen Bauteile des Ofens dargestellt worden (nämlich insbesondere die Heizelemente und möglichen Reflektoren), die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind.
Eine erste in Betracht gezogene Lösung, die in Draufsicht in Figur 5 schematisch dargestellt ist, besteht darin, daß gleichzeitig mit der Verlagerung der Vorformlinge diese mit einer variablen Drehgeschwindigkeit um sich selbst gedreht werden: Der Vorformling dreht langsam (kleiner Pfeil 18 vor dem linksgelegenen Vorformling 1), wenn ein oder mehrere vorbestimmte Längsbereiche 13 vor den Heizmitteln 6 vorbeiziehen, derart, daß dieser oder diese Bereiche 13 übererwärmt werden, wohingegen der Vorformling schneller dreht (großer Pfeil 19 vor dem rechtsgelegenen Vorformling 2), wenn ein oder mehrere Längsbereiche 14, andere als der öder die vorgenannten Bereiche 13, vor den Heizelementen 6 vorbeiziehen, derart, daß dieser oder diese Bereiche 14 weniger erwärmt werden. Wenn diese übererwärmten Bereiche 13 geradzahlig und diametral entgegengesetzt sind, können auf der gegenüberliegenden Seite des Ofens zweite Heizelemente 6 vorgesehen sein.
Wenn diese Lösung auch den Vorteil bietet, es zu gestatten, daß übererwärmte Bereiche 13 in beliebiger Zahl erzeugt werden können, weist sie dennoch eine Unzulänglichkeit aufgrund der Notwendigkeit auf, daß die Vorformlinge mit einer schnell-variablen Geschwindigkeit in Drehung versetzt werden müssen, was technisch nur komplex zu verwirklichen und somit teuer ist und was auch dabei eine unerwünschte Neuanordnung der vorhandenen Anlagen erfordert.
Anstatt und anstelle der vorgenannten Lösungen, die daran festhalten, die Verlagerungsweise der Vorformlinge zu steuern, ist es unter Beibehaltung der gegenwärtig kombinierten Bewegung der Verlagerung entlang der Achse D und der Drehung um sich selbst (Pfeil 20 in Figur 6 und folgende) möglich, die Heizmittel in adäquater Weise zu steuern.
In der in Figur 6 dargestellten Losung ist die Heizeinrichtung aus Heizelementen 6 gebildet, die auf einer einzigen Seite des Ofens angeordnet und in diskontinuierlicher Weise parallel zur Verlagerungsrichtung D der Vorformlinge mit gegenseitigen Abständen 21 verteilt sind, derart, daß jeder in Drehung befindliche Vorformling 1 immer die vorbestimmten Längsbereiche 13 vor den aufeinanderfolgenden Heizelementen 6 und die vorbestimmten Längsbereiche 14 vor den die aufeinanderfolgenden Heizelemente 6 trennenden Abständen 21 liegen hat.
Die korrekte Funktionsweise der Anlage erfordert es, die Länge l der Heizelemente, den Wert d der die Heizelemente trennenden Abstände und den Umfang der Körper der Vorformlinge auszugleichen. Folglich werden die Heizelement im Prinzip durch Kolonnen von Heizröhren gebildet, die parallel übereinander angeordnet sind (siehe Figur 11); die im Handel üblicherweise erhältlichen Röhren gibt es in einer beschränkten Anzahl unterschiedlicher Längen, was die Gefahr mit sich bringt, daß sie nicht für die Ausführung der in Betracht gezogenen Lsung passen. Was die Herstellung einer speziellen Serie von Röhren mit einer gewünschten Länge betrifft, handelt es sich dabei um eine viel zu teure Möglichkeit.
Die in Figur 7 dargestellte Lösung gestattet es, diesen Nachteil zu beseitigen. Man hält die herkömmliche Anordnung der Heizelement 6 bei, die in durchgehender Weise nacheinander angeordnet sind, und ordnet vor den Heizelementen Masken 22 an, die eine Länge d haben (entsprechend dem Abstand d in Figur 6) und voneinander in einem Abstand 1 entfernt liegen (entsprechend der theoretischen Länge 1 der Heizelemente in Figur 6).
Auch diese Lösung scheint jedoch schwer umzusetzen zu sein; denn die Masken 22 (z. B. Metallplatten) sind in unmittelbarer Nähe der Heizelemente 6 mit starker Wärmeleistung angeordnet, und sie werden unter der Einwirkung von Wärme Verformungen, ja sogar einer Degradation des Grundmaterials, unterzogen. Darüber hinaus verfolgt die Erwärmung der Gesamtheit des Körpers des Vorformlings 1, die in homogener Weise auf eine höhere Temperatur als der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials führen muß, nur noch in unregelmäßiger Weise, und die erwünschte homogene Erwärmung für den Körper wird problematisch.
Die in den Figuren 8 bis 10 dargestellten Lösungen gestatten es, diese Schwierigkeiten zu überwinden. In diesen Lösungen umfaßt die Heizeinrichtung nicht nur Heizelemente 6, die an einer Seite des Ofens angeordnet sind, sondern auch Reflektionsmittel (wie in Figur 1 dargestellt), die auf der gegenüberliegenden Seite des Ofens angeordnet sind, und so ausgebildet sind, daß sie die zwischen aufeinanderfolgenden Vorformlingen hindurchgehende Wärmestrahlung in Richtung des Zentrums des Ofens reflektieren, wobei die Leistung des Ofens dadurch deutlich vergrößert wird.
Somit wird in der in Figur 8 allgemein dargestellten Lösung die Reflektion der Wärmestrahlung in diskontinuierlicher Weise in den Zonen 23 bewirkt, die derart angeordnet sind, daß einzelne Längsbereiche 13 des Körpers des Vorformlings 1 der Seite des Ofens ausgesetzt sind, wohingegen auf der gegenüberliegenden Seite des Ofens die Heizelemente 6 in kontinuierlicher Weise angeordnet sind, was eine homogene Erwärmung gewährleistet, die erforderlich ist, um das thermoplastische Material des ganzen Körpers zu erweichen. Eine nichtreflektierende Wand 35 kann als Variante hinter den Zonen 23 angeordnet sein, um die Fortpflanzung der über die Zonen 23 hinausgehenden Wärmestrahlung zu unterbrechen.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel könnte darin bestehen, vor einem durchgehenden Reflektor 9, der häufig in dem Ofen schon vorhanden ist (siehe Figur 1) nicht-reflektierende Masken (z. B. schwarze) 24 anzubringen, die in diskontinuierlicher Weise nacheinander angeordnet sind, um den Reflektor 9 in Form von reflektierenden Fenstern 23 erscheinen zu lassen (Figur 9).
Indessen erwärmen sich die nicht-reflektierenden Masken, die die einfallende Wärmestrahlung ganz oder teilweise absorbieren, und sie reemittieren, sich wie ein schwarzer Körper verhaltend, auf die Vorformlinge eine Strahlung mit einer modifizierten Frequenz, die die Gefahr mit sich bringt, den selektiven Erwärrnungsprozeß der Körper der Vorformlinge zu stören. Um diesen Nachteil zu beheben, empfiehlt es sich daher, die Masken 24 zu kühlen.
Die in den Figuren 10 und 11 dargestellte technische Lösung gestattet, die mit den anderen, weiter oben betrachteten Lösungen, einschließlich der Lösung in Figur 9, angetroffenen Schwierigkeiten zu lösen. Mit ansonsten identischen Vorgaben, wie in Figur 10 dargestellt, wird an der den Heizelementen 6 gegenüberliegenden Seite des Ofens eine durchgehende, nichtreflektierende und für eine einfallende Wärmestrahlung absorbierende Oberfläche 25 (schwarze Oberfläche) angeordnet. Auf dieser Oberfläche werden die reflektierenden Platten 26 angebracht, die hintereinander angeordnet sind und voneinander in einer solchen Weise entfernt liegen, daß man die erwünschte selektive Übererwärmung der vorbestimmten Längsbereiche 13 der Körper der Vorformlinge erhält.
In der Praxis wird, wie in Figur 11 in Perspektive dargestellt, eine modulare Wand 27 gebildet, die aus einer Übereinanderlagerung von Stäben 28 gebildet wird, die eine zum Zentrum des Ofens hingerichtete Fläche 29 aufweisen, die geschwärzt ist (nicht-reflektierende und absorbierende Fläche), wobei die Gesamtheit der Fläche 29 die vorgenannte Oberfläche 25 bildet. Die Stäbe 28 sind mit einer Längsbohrung 30 versehen, die an ihren Enden mit Kreislauf 31 für ein Kühlfluid (z. B. Wasser) verbunden sind.
Die reflektierenden Platten 26 können mit einem einheitlichen Metallstück 32 integrativ verbunden sein, das zinnenartig ausgeschnitten ist. In Figur 11 ist durch die Pfeile 33 die einfallende Wärmestrahlung schematisch dargestellt, und durch die gebrochenen Pfeile 34 ist die von den Platten 26 reflektierte Wärmestrahlung schematisch dargestellt.
Diese Anordnung zeigt sich, nicht nur, daß sie zu einer zuverlässigen Funktionsweise der Anlage-führt, auch von sehr anpassungsfähiger Verwendungsweise und läßt sich durch eine Veränderung der Anzahl der Stäbe 28 und durch eines Austausches des Stückes 32 schnell und leicht an Veränderungen der Abmessungen von Vorformlingen und der Anzahl von übererwärmten Längsbereichen für jeden Körper des Vorformlings anpassen.
In Kombination mit den vorstehenden Vorkehrungen kann man ferner derart verfahren, daß wenigstens ein Ringbereich 36 des Körpers 2 des Vorformlings 1, oder mehrere Ringbereiche 36, die in Längsrichtung voneinander getrennt sind, eine tiefere Temperatur hat als der Rest des Körpers (auch dabei ganz und gar oberhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials verbleibend). Wie in Figur 12 dargestellt, in welcher die weniger warmen Ringbereiche 36 schattiert dargestellt sind, ergeben sich daraus an den entsprechenden Stellen des Körpers 37 des nach der Verformung (Blasformung oder Streck-Blasformung) erhaltenen, endgültigen Behälters 38 Umfangszonen 39, die eine im wesentlichen größere Stärke als die Wandstärke des Restes des Körpers besitzen.
Die Erzeugung von Ringbereichen 36 von tieferer Temperatur, wie der des Restes des Körpers, kann aufgrund der nichtgerichteten Fortpflanzung der Wärmestrahlung und der Überschneidung von Strahlungen von zwei benachbarten Röhren in der Praxis nicht in einfacher Weise durch eine fachgerechte Einstellung der auf einer Seite des Ofens angeordneten Heizröhren erhalten werden. Aus diesem Grunde ist es interessant, um an das nachgesuchte Ziel zu gelangen, auch hier Variationen in der Erwärmung der in die in bezug auf die sich in Bewegung befindlichen Körper der Vorformlinge aufeinanderfolgend angeordneten reflektierenden und nichtreflektierenden Zonen eingeführten Körper durchzuführen.
Zu diesem Zweck wird, wie in Figur 3 dargestellt, gegenüber der Heizeinrichtung (in Figur 13 nicht sichtbar) eine Platte 40 (oder eine Gruppe von Platten oder dgl.) angeordnet, deren zum Inneren des Ofens gerichtete Fläche vertikal in einer Wechselfolge von horizontalen Bändern unterteilt ist, die einerseits gegenüber den Zonen des Körpers 2 der Vorformlinge, die relativ mehr erwärmt sein müssen, reflektieren 41, andererseits gegenüber den Zonen 36 des Körpers 2 der Vorformlinge, die relativ weniger warm sein müssen, nicht reflektieren 42.
Die nicht-reflektierenden Zonen sind vorzugsweise für die einfallende Wärmestrahlung absorbierend, um deren Reemission zu vermeiden.
Die Kombination der Erwärmungen von Längs- und Ringbereichen des Körpers eines Vorformlings kann die Herstellung von Behältern von besonders komplexen (insbesondere asymmetrischen) Formen gestatten, die relativ konstante Wandstärken haben, abgesehen von einer oder mehreren, dickeren Umfangszonen, die die Funktion mechanischer Verstärkungen übernehmen, welche das Ergreifen des Behälters erleichtern.
Es wird ferner verständlich, daß ein Verfahren mit mehreren aufeinanderfolgenden Schritten der Blasformung und/oder Streck-Blasformung sich besonders gut für zahlreiche Möglichkeiten der Behandlung von Längs- und/oder Ringbereichen des Vorformlings oder des bzw. der Zwischenbehälter eignet. Und zwar kann eine Kombination der Erwärmung von Längs- und Ringbereichen ausgeführt werden:
- an einem einzelnen Vorformling (wie weiter oben erläutert),
- an einem einzigen Zwischenbehälter,
- an dem Vorformling und an dem Zwischenbehälter.
Es ist zudem möglich, die Erwärmung von Längsbereichen nur an dem Vorformling und die Erwärmung von Ringbereichen nur an dem Zwischenbehälter (oder umgekehrt) durchzuführen.
Ebenso kann man, wenn eine Kombination thermischer Behandlungsschritte nicht erwünscht ist, eine Erwärmung der Längsbereiche (oder Ringbereiche) nur am Vorformling oder nur am Zwischenbehälter ausführen; oder man kann auch sehr wohl eine Erwärmung der Längsbereiche (oder Ringebereiche) am Vorformling ausführen und dann erneut am Zwischenbehälter.
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich somit fur eine sehr große Verwendungsvielfalt.
Wie sich von selbst versteht und wie es sich bereits aus dem Vorstehenden ergibt, ist die Erfindung keineswegs auf ihre Anwendungs- und Ausführungsformen beschränkt, die ganz besonders in Betracht gezogen wurden: sie umfaßt vielmehr alle Varianten.

Claims

1. Verfahren für eine thermische Behandlung von Körpern (2) eines Vofformlings (1) oder eines Zwischenbehälters aus thermoplastischem Material im Verlauf eines Herstellungsprozesses für einen Behälter (13), wie einen Kolben oder eine Flasche, insbesondere durch Blasformung oder Streck-Blasformung, eine thermische Behandlung, im Verlauf derer der jeweils in Drehung um sich selbst versetzte Vorformling durch einen Heizofen (5) hindurch verlagert wird, damit die Gesamtheit des Körpers (2) des Vorformlings (1) auf eine höhere Temperatur als der Erweichungstemperatur des Materials erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Länge des Körpers (2) des in Drehung um sich selbst (18, 20) versetzten Vorformlings (1) so zugeführt wird, daß dieser sich abwechselnd vor den heizenden Zonen (6, 26) und den weniger oder nicht-heizenden Zonen (21, 25) vorbeibewegt, die wenigstens an einer Seite der Bewegungsbahn (D) angeordnet sind, der der Vorformling (1) im Ofen (5) folgt, damit wenigstens ein Längsbereich (13) des Körpers des Vorformlings, oder mehrere umfangsmäßig voneinander getrennte Bereiche, der sich über wenigstens diesen Teil der Länge des Körpers erstreckt, auf eine noch höhere Temperatur als der des Restes des Körpers gebracht wird, wobei der Abstand (d) der heizenden Zonen in Abhängigkeit von der Anzahl an Längsbereichen (13) des Vorformlingskörpers, die vorzugsweise erwärmt werden sollen, und des Umfangs des Körpers (2) des Vorformlings bestimmt wird, derart, daß sich die vorzugsweise zu erwärmenden Längsbereiche (13) des Vorformlings im Verlauf der kombinierten Verlagerungs- und Drehbewegungen des Vorformlings vor den aufeinanderfolgenden heizenden Zonen (6, 26) befinden, wohingegen sich die zwischenliegenden Längsbereiche (14), die in geringerer Weise erwärmt werden sollen, vor den aufeinanderfolgenden weniger oder nicht-heizenden Zonen (21, 25) befinden, aufgrund dessen werden in dem Körper (2) des Vorformlings (1) oder des Zwischenbehälters ein oder mehrere relativ wärmere Längsbereiche (13) erzeugt, die sich mit den relativ weniger warmen, dazwischenliegenden Längsbereichen (14) abwechseln und die so ausgebildet sind, daß sie sich im Verlauf einer späteren Verformung des Körpers des Vorformlings leichter verformen als die letzteren, wobei dies gestattet, Behälter mit einem Körper von komplexer Form (nicht-zylindrischer Umlauf) zu erzeugen, der überall eine in etwa konstante Wandstärke (e) aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerungsgeschwindigkeit des Vorformlings (1) und die Drehgeschwindigkeit des Vorformlings um sich selbst in etwa konstant sind und daß die heizenden Zonen (6, 26) in im wesentlichen konstanten Intervallen (d) voneinander abgerückt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper der Vorformlinge von wenigstens einer Seite des Ofens (5) aus in diskontinuierlicher Weise mittels der entlang der Bewegungsbahn (D) des Vorformlings voneinander in Abstand liegenden, aufeinanderfolgenden Heizzonen (6) erwärmt werden, die die oben genannten heizenden Zonen bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer Seite des Ofens mehrere aufeinanderfolgende Heizmittel (6) vorgesehen werden, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer Seite des Ofens durchgehende Heizmittel vorgesehen werden und vor diesen aufeinanderfolgende Abdeckungen angeordnet werden, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings zueinander in Abstand liegen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Vorformlings von einer Seite des Ofens aus erwärmt (6) wird und daß von der gegenüberliegenden Seite des Ofens aus die Wärmestrahlung in aufeinanderfolgenden, reflektierenden Zonen (26) reflektiert wird, die entlang der Verlagerungsbahn (D) des Vorformlings in Abstand zueinander liegen, welche die oben genannten heizenden Zonen bilden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der besagten entgegengesetzten Seite des Ofens mehrere aufeinanderfolgende Reflektoren (26) vorgesehen werden, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings zueinander in Abstand liegen.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der besagten entgegengesetzten Seite des Ofens ein im wesentlichen durchgehender Reflektor vorgesehen wird und vor diesem aufeinanderfolgende, nicht-refiektierende Abdeckungen angeordnet werden, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der besagten entgegengesetzten Seite des Ofens eine im wesentlichen durchgehende, nicht-reflektierende Wand (25) vorgesehen wird und vor dieser aufeinanderfolgende Reflektoren (26) angeordnet werden, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegen.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ringbereich (36) des Körpers (2) des Vorformlings oder des Zwischenbehälters, oder mehrere Ringbereiche, die in Längsrichtung voneinander getrennt liegen, auf eine tiefere Temperatur als der des restlichen Körpers gebracht wird, wodurch in dem Körper des Vorformlings oder des Zwischenbehälters ein oder mehrere relativ weniger warme Ringbereiche (36) erzeugt werden, die mit relativ wärmeren Ringbereichen abwechseln und die so ausgebildet sind, daß sie sich im Verlauf einer späteren Verformung des Körpers des Vorformlings weniger leicht verformen als die letzteren, wobei dies gestattet, Behälter mit einem Körper herzustellen, der wenigstens eine verstärkte Umfangszone (39) mit erhöhter Dicke aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, zu dessen Durchführung der jeweils in Drehung um sich selbst (20) versetzte Vorformling durch einen Heizofen hindurch verlagert (D) wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Vorformlings von einer Seite des Ofens aus erwärmt wird und daß die Wärmestrahlung von der entgegengesetzten Seite des Ofens aus in wenigstens einer nicht-reflektierenden Zone in Form eines Bandes (42) nicht reflektiert wird, welches sich im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung (D) des Vorformlings erstreckt und gegenüber wenigstens einem Ringbereich (36) des Körpers (2) des Vorformlings liegt, der relativ weniger erwärmt werden soll, wohingegen die Wärmestrahlung in wenigstens einer reflektierenden Zone in Form eines Bandes (41) reflektiert wird, das sich im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung des Vorformlings erstreckt und gegenüber dem Rest des Körpers des Vorformlings liegt, der relativ mehr erwärmt werden soll.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7, 8, 9, 11, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-reflektierenden Zonen ferner für die einfallende Wärmestrahlung absorbierend sind.

13. Herstellungsveffahren für einen Behälter, wie einen Kolben oder eine Flasche, ausgehend von einem Vorformling oder einem Zwischenbehälter aus thermoplastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens einen Schritt der Wärmebehandlung des Körpers des Vorformlings und/oder eines Zwischenbehälters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 umfaßt.

14. Ofen für die Wärmebehandlung des Körpers (2) eines Vorformlings (1) oder eines Zwischenbehälters aus thermoplastischem Material im Verlauf eines Herstellungsprozesses von einem Behälter (13), wie einen Kolben oder eine Flasche, insbesondere durch ein Blasformungs- oder Streck-Blasformungsverfahren, wobei die Gesamtheit des Körpers (2) des Vorformlings auf eine höhere Temperatur als die Erweichungstemperatur des Materials erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser auf wenigstens einer Seite der Bewegungsbahn (D), welcher der jeweils in Drehung um sich selbst (18, 20) versetzte Vorformling folgt, eine Wechselfolge von heizenden Zonen (6, 26) und weniger oder nicht-heizenden Zonen (21, 25) aufweist, die gegenüber wenigstens einem Teil der Länge des Körpers des Vorformlings angeordnet sind, um wenigstens einen Längsbereich (13) des Körpers (2) des Vorformlings, oder mehrere umfangsmäßig voneinander getrennte Längsbereiche (13), der sich wenigstens über diesen Teil der Länge des Körpers erstreckt, auf eine noch höhere Temperatur als der des Restes des Körpers zu erwärmen, wobei der Abstand (d) der heizenden Zonen (6, 26) in Abhängigkeit von der Anzahl der Längsbereiche des Körpers des Vorformlings, die vorzugsweise erwärmt werden sollen, und der Stärke des Körpers des Vorformlings derart bestimmt wird, daß sich die Längsbereiche (13) des Körpers des vorzugsweise zu erwärmenden Vorformlings im Verlauf der kombinierten Verlagerungs- und Drehbewegungen des Vorformlings vor den aufeinanderfolgenden heizenden Zonen (6, 26) befinden, wohingegen sich die dazwischen liegenden Längsbereiche (14), die in geringerer Weise erwärmt werden sollen, vor den aufeinanderfolgenden weniger oder nicht-heizenden Zonen (21, 25) befinden.

15. Ofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerungsgeschwindigkeit des Vorformlings (1) und die Drehgeschwindigkeit des Vorformlings um sich selbst in etwa konstant sind, wobei die heizenden Zonen (6, 26) durch im wesentlichen konstante Intervalle (d) in gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet sind.

16. Ofen nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine auf wenigstens einer Seite des Ofens angeordnete diskontinuierliche Heizeinrichtung (6) umfaßt, die die oben genannten, aufeinanderfolgenden heizenden Zonen festlegt, die entlang der Verlagerungsbahn (D) des Vorformlings (1) in Abstand zueinander liegen.

17. Ofen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Heizeinrichtung mehrere aufeinanderfolgende Heizelemente (6) umfaßt, die entlang der Verlagerungsbahn (D) des Vorformlings (1) in Abstand zueinander liegen.

18. Ofen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Heizeinrichtung ein kontinuierliches Heizelement (6) und aufeinanderfolgende Abdeckungen umfaßt, die vor diesem angeordnet sind und die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander angeordnet sind.

19. Ofen nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieser auf einer seiner Seiten wenigstens ein Heizelement (6) aufweist und daß dieser auf seiner gegenüberliegenden Seite Mittel (26) zur Reflexion von einfallender Wärmestrahlung aufweist, die derart angeordnet sind, daß sie aufeinanderfolgende, entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander liegende, reflektierende Zonen bilden, die die oben genannten heizenden Zonen bilden.

20. Ofen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionsmittel auf der gegenüberliegenden Seite mehrere aufeinanderfolgende Reflektoren (26) umfassen, die entlang der Verlagerungsbahn (D) des Vorformlings (1) in Abstand zueinander liegen.

21. Ofen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionsmittel auf der gegenüberliegenden Seite einen im wesentlichen durchgehenden Reflektor und, vor diesem angeordnet, aufeinanderfolgende nicht-reflektierende Abdeckungen aufweisen, die entlang der Verlagerungsbahn des Vorformlings in Abstand zueinander angeordnet sind.

22. Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionsmittel auf der gegenüberliegenden Seite eine im wesentlichen durchgehende, nicht-reflektierende Wand (25) und, vor dieser angeordnet, aufeinanderfolgende Reflektoren (26) aufweisen, die entlang der Verlagerungsbahn (D) des Vorformlings (1) in Abstand zueinander angeordnet sind.

23. Ofen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reflektoren (26) wenigstens in einer gleichen Platte (32) entsprechend aufeinanderfolgender Zinnen zusammengefaßt und in abnehmbarer Weise vor der nicht-reflektierenden Wand (25) befestigt sind.

24. Ofen nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtreflektierende Wand gekühlt ist.

25. Ofen nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-reflektierende Wand durch eine Aufschichtung von Stäben (28) gebildet ist, deren dem Inneren des Ofens zugewandte Seite geschwärzt ist und die in vorteilhafter Weise von einem Kühlfluid durchströmt (30, 31) werden.

26. Ofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Mittel zum Erwärmen wenigstens eines Ringbereichs (36) des Körpers (2) des Vorformlings (1), oder mehrerer Ringbereiche (36), die in Längsrichtung voneinander getrennt sind, auf eine geringere Temperatur als der des Restes des Körpers des Vorformlings umfaßt.

27. Ofen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß dieser auf einer Seite der Bewegungsbahn (D), welcher der jeweils in Drehung um sich selbst versetzte Vorformling (1) folgt, eine Heizeinrichtung aufweist und daß dieser auf der gegenüberliegenden Seite aufweist wenigstens eine für Wärmestrahlung nicht-reflektierende Zone (42), wobei sich die nicht-reflektierende Zone, die die Form eines Bandes hat, im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung des Vorformlings erstreckt und gegenüber wenigstens einem Ringbereich (36) des Klrpers (2) des Vorformlings liegt, der relativ weniger warm sein soll, und wenigstens eine für Wärmestrahlung reflektierende Zone (41), wobei sich die reflektierende Zone (41), die die Form eines Bandes hat, im wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung des Vorformlings erstreckt und gegenüber dem Rest des Körpers des Vorformlings liegt, der relativ wärmer sein soll.

28. Ofen nach einem der Ansprüche 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-reflektierenden Zonen oder Wände (42) ferner für die einfallende Wärmestrahlung absorbierend sind.

29. Anlage zur Herstellung eines Behälters, wie einen Kolben oder eine Flasche, ausgehend von einem Vorformling oder einem Zwischenbehälter aus thermoplastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß diese wenigstens einen Ofen zur thermischen Behandlung des Körpers des Vorformlings oder des Zwischenbehälters gemäß einem der Ansprüche 14 bis 28 umfaßt.