WO2002032652A1 - Verfahren zum streckblasen und erwärmungsstrecke - Google Patents

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WO2002032652A1
WO2002032652A1 PCT/EP2001/011652 EP0111652W WO0232652A1 WO 2002032652 A1 WO2002032652 A1 WO 2002032652A1 EP 0111652 W EP0111652 W EP 0111652W WO 0232652 A1 WO0232652 A1 WO 0232652A1
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reflector
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infrared radiation
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stretch blow
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Rainer Gaus
Kai K. O. BÄR
Gunnar Rönnberg
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Definitions

  • the invention relates to a method for stretch blow molding of PET containers (in particular beverage bottles) according to the preamble of claim 1 and a heating section of a corresponding stretch blow molding system.
  • Beverage bottles made from stretch-blown PET (polyethylene terephthalate) form a large and expanding submarket of the beverage packaging market. They have this market position essentially thanks to their very good usage properties - especially the extremely low unladen weight in relation to
  • PBT bottles are manufactured in a two-stage process.
  • preforms are produced from a PET mass by injection molding.
  • these preforms are heated to a stretching temperature of about 110 ° C. in a relatively short period of time, and finally they are fed, in the heated state, to a stretch blow mold, in which finally the container (the bottle) is fed with compressed air into the interior of the preform. is formed.
  • the radiation wavelength is plotted on the X axis and the transmittance (for the transmission curves) or the normalized spectral radiation distribution (for the different radiation spectra) is plotted on the Y axis.
  • the strong solid line schematically denotes the typical transmission behavior of plastics and the dash-dotted line the transmission spectrum of PET, while the thin solid lines and the numbers 1, 2 and 3 denote the radiation spectrum of a medium-wave infrared heater (1), a short-wave infrared heater ( 2) or a radiator (3) emitting in the near infrared.
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved method for stretch blowing of the generic type and a device suitable for carrying out this method heating ⁇ stretch indicate which particular allow a more efficient overall system design and operation.
  • the invention includes the essential idea of using the near infrared radiation to heat the wall of the preforms as uniformly as possible, i. H. to realize the smallest possible temperature gradient between the outer and the inner surface.
  • a preform heated in this way can be processed particularly easily, in particular with a significantly reduced blowing pressure. This in turn enables considerable energy savings in the actual shaping step as well as a weaker dimensioning of the compressed air units and stretch blow molds and thus considerable cost savings in the manufacture of the system.
  • FIG. 2 in which the temperature distribution on the outer or inner wall of an injection molding preform for a 2 1 PET bottle is plotted over the height of the preform. It can be seen that with the implementation of the invention, a temperature gradient of less than 4 K was achieved practically over the entire height of the preform. (The larger deviation near zero height should not be taken into account here, because the preforms should remain "cold" near the base point.)
  • an overall energy efficiency of the heating step of over 15%, in a particularly advantageous embodiment of over 18%, is achieved. This is due on the one hand to the high efficiency of the energy input of the NIR radiation into the preform walls with a suitable design of the irradiation device and on the other hand to the shortening of the heating section and the elimination of the above-mentioned compensation sections with active air supply, in which, of course, a conventional design significant proportion of the process heat is uselessly discharged.
  • the inventive design of the heating section provides an actively cooled counter-reflector, which is preferably arranged at a short distance from the preforms.
  • the cooled reflector does not shift the radiation spectrum towards the long-wave range and therefore brings the advantages of NIR radiation to full advantage for preform heating.
  • the small distance to the preforms also increases the efficiency of the energy input from the side facing away from the halogen lamps.
  • the counter reflector is preferably made of metal, and the cooling is carried out in particular by a cooling air blower.
  • the heating section forms an essentially closed radiation space, so that the radiation losses are minimized.
  • An extensive radiation-technical closure of this space is made possible by a highly reflective design of the preform receptacles in the foot area of the preforms or the attachment of special reflectors to them.
  • the active surface of the main reflector has a special geometry which ensures a particularly uniform radiation input into the preforms over their entire height - while at the same time "sharply" closing off the radiation field to the foot region to be kept as cold as possible.
  • a substantially W-shaped cross-sectional geometry of the main reflector is selected, based on the individual halogen lamp, which is known per se from DE 199 09 542 AI of the applicant.
  • a quartz glass pane is arranged between the infrared radiator main reflector group and the preforms and separates the said assembly from the preform conveying area in terms of flow technology.
  • the main reflector in particular having water cooling.
  • the counter reflector can be air-cooled to save cooling water, but can also be provided with water cooling for high-performance applications.
  • Such a linear beam comprises, in particular, a single elongated halogen lamp in an additional reflector which is essentially partially elliptical in cross section, the halogen lamp being arranged in a focus of the elliptical reflector cross section and the assembly being placed such that the foot areas (during their transport through the Preforms routing through the second focal point of the ellipse cross section.
  • main and / or counter reflector made of solid aluminum profiles, which, due to their good reflection properties and high heat capacity, contribute to a particularly homogeneous radiation and temperature field and, moreover, enable the flexible implementation of different heating path configurations in a cost-effective manner.
  • the profiles are manufactured in particular as extruded or injection molded profiles, possibly also by milling.
  • are formed into the profile, in particular coolant fluid flow channels.
  • An analogous training is also useful for the additional reflector of the above-mentioned line source.
  • FIG. 3 shows a graphic representation of the time dependence of the temperature in PET preforms in a conventional and a heating method according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional illustration of a heating section of a stretch blow molding system according to a first embodiment of the invention (as a schematic cross-sectional illustration)
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional illustration of a heating section of a stretch blow molding system according to a second embodiment of the invention (as a schematic partial cross-sectional illustration).
  • Fig. 4 shows a simplified, schematic cross-sectional view of a heating section 1 for heating die casting preforms (for the typical outlines in the figure are shown with dash-dotted lines, which are designated Pl and P2) as part of a stretch blow molding system Manufacture of PET bottles.
  • the preforms are fed to a substantially closed radiation space 5 on a receptacle 3. This is delimited on one side by a quartz glass pane 7 and on the other side by a solid aluminum counter-reflector 9, which reflects the radiation from a radiation source (described below) from the side opposite the radiation source to the preforms ,
  • the preform receptacles 3, which carry the preforms through the radiation space 5, have a highly reflective surface area 3a around the outer contour of the preforms.
  • the reflective surface areas 3 a, to a certain extent, lined up in a plurality of continuous holders form a lower end of the radiation space 5.
  • a radiation source main reflector unit 15 is arranged adjacent to its second lateral termination (the quartz glass pane 7). In the embodiment shown here, this comprises three main reflector modules 17, each with three approximately W-shaped reflection surface areas 19 and two cooling water channels 21 and nine elongated halogen filament lamps 23.
  • the main reflector modules 17 are each designed as extruded aluminum profiles with pressed-in cooling water channel 21.
  • the power density of the radiation source main reflector unit 15 is in the range between 150 and 300 kW / m 2 and the residence time of the preforms in a heating field of the heating section is between 5 and 10 s.
  • a heating section can comprise several heating fields of the type shown in FIG. 1 with a length in the range between 100 and 120 cm, but according to the inventors' knowledge, one heating field is to be regarded as sufficient for standard applications.
  • a modified heating section 1 is intended for special applications. This differs from the heating section of Fig. 4 by the provision of a (modified insofar) counter-reflector 9 ⁇ arranged so-called in the lower region of the "line source.” 25
  • This comprises a solid additional reflector 27, which is rectangular in cross-section on the outside and partially elliptical on the inside, and an elongated halogen filament lamp 23A arranged in its focal line and having essentially the same structure as that in halogen lamps 23 of the radiation source main reflector unit 15.
  • the line emitter is of this type arranged inclined behind the plane of the counter reflector that its other focal line lies on the surface area 3a of the preform receptacles 3, namely in the closest section of the walls of the preforms. It serves for the additional targeted heating of the foot area of the preforms, if this should not be brought to a sufficient temperature by the radiation source main reflector unit 15.

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Abstract

Verfahren zum Streckblasen von PET-Behältern aus Spritzguss-Preforms, bei dem die Preforms in einer Erwärmungsstrecke mittels Infrarotstrahlung mit einem wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 νm und 1,5 νm, auf eine Verstrecktemperatur erwärmt und anschließend in einer Streckblasform mittels Druckluft zu den Behältern ausgeformt werden, wobei die Erwärmung ohne zwischen- oder nachgeschaltete Temperaturausgleichsschritte mit aktiver Luftzuführung auf eine über die Wandungsstärke der Preform im wesentlichen, d. h. mit einem Temperaturgradienten von weniger als 12 K, insbesondere von weniger als 8 K und bevorzugt von weniger als 4 K, konstante Temperatur erfolgt.

Description

Verfahren zum Streckblasen und Erwärmungsstrecke
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Streckblasen von PET- Behältern (insbesondere Getränkeflaschen) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Erwärmungsstrecke einer entsprechenden Streckblasanlage.
Getränkeflaschen aus streckgeblasenem PET { Polyethylentereph- thalat) bilden einen großen und expandierenden Teilmarkt des Marktes der Getränkeverpackungen. Diese Marktstellung haben sie wesentlich dank ihrer sehr guten Gebrauchseigenschaften - ins- besondere des extrem geringen Leergewichts im Verhältnis zum
Füllvolumen - und der leichten und kostengünstigen Herstellbarkeit erreicht. Es gibt eine Mehrzahl großer Anbieter, die in hartem Wettbewerb zueinander stehen und daher einem starken Kostendruck ausgesetzt sind. Dieser zwingt zur immer weiter fort- schreitenden Rationalisierung des Herstellungsverfahrens. Im
Vordergrund hierbei stehen verkürzte Maschinenzykluszeiten und Energieeinsparungen .
Die Herstellung von PBT-Flaschen erfolgt in einem zweistufigen Prozeß. Zunächst werden durch Spritzgießen aus einer PET-Masse Vorformlinge, die sogenannten Preforms, hergestellt. In einem zweiten Arbeitsgang werden diese Preforms in einer relativ kurzen Zeitspanne auf eine Verstrecktemperatur von etwa 110 °C erwärmt, und schließlich werden sie im erwärmten Zustand einer Streckblasform zugeführt, in der schließlich unter Zuführung von Druckluft ins Innere der Preform der Behälter (die Flasche) ausgeformt wird.
Es ist bekannt und heute üblich, zur Durchwärmung der Preforms Erwärmungsstrecken einzusetzen, die mit Infrarotstrahlern ausgerüstet sind und von den Preforms durchlaufen werden. Weiterhin ist der Einsatz von langgestreckten Halogenlampen mit einer Strahlungscharakteristik bekannt, die einen wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot hat. Diese Verfahren und Anordnungen sind dem Einsatz mittel- und langwelliger Infrarotstrahlung insofern überlegen, als daß schwerpunktmäßig im nahen Infrarot liegende Strahlungsspektrum in vorteilhafter Weise auf die Transmissionscharakteristik von Kunststoffen allgemein und PET speziell angepaßt ist.
Dieser Umstand wird durch die grafische Darstellung in Fig. 1 verdeutlicht. Hier ist auf der X-Achse die Strahlungs-Wellenlänge und auf der Y-Achse der Transmissionsgrad (für die Transmissionskurven) bzw. die normierte spektrale Strahlungsverteilung (für die verschiedenen Strahlungsspektren) aufgetragen. Die stark durchgezogene Linie bezeichnet schematisch das typi- sehe Transmissionsverhalten von Kunststoffen und die strichpunktierte Linie das Transmissionsspektrum von PET, während die dünn durchgezogenen und mit den Ziffern 1, 2 und 3 bezeichneten Linien das Strahlungsspektrum eines mittelwelligen Infrarotheizers (1), eines kurzwelligen Infrarotheizers (2) bzw. eines im nahen Infrarot emittierenden Strahlers (3) bezeichnen.
Nach den Erkenntnissen der Erfinder arbeiten jedoch die bekannten Erwärmungsverfahren und -strecken, die Halogenlampen als Strahlungsquellen einsetzen, sowohl energetisch als auch mit Blick auf die Weiterverarbeitungseigenschaften der Preforms noch nicht optimal.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Streckblasen der gattungsgemäßen Art sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Erwärmungs¬ strecke anzugeben, welche insbesondere einen insgesamt effizienteren Anlagenaufbau und -betrieb ermöglichen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihres Verfahrensaspektes durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsieht- lieh ihres Vorrichtungsaspektes durch eine Erwärmungsstrecke mit den Merkmalen der Ansprüche 4, 5 oder 6 gelöst.
Die Erfindung schließt gemäß einem ersten Verfahrensaspekt den wesentlichen Gedanken ein, mit der nahen Infrarotstrahlung eine möglichst gleichmäßige Durchwärmung der Wandung der Preforms, d. h. einen möglichst kleinen Temperaturgradienten zwischen der Außen- und der Innenoberfläche, zu realisieren. Eine derart erwärmte Preform läßt sich nach Erkenntnissen der Erfindung be- sonders leicht, insbesondere mit deutlich reduziertem Blasdruck, weiterverarbeiten. Dies wiederum ermöglicht erhebliche Energieeinsparungen im eigentlichen Ausformschritt sowie eine schwächere Dimensionierung der Druckluftaggregate und Streckblasformen und damit erhebliche Kosteneinsparungen bei der An- lagenherstellung .
Bei bekannten Streckblasanlagen sind mehrere Aufheizabschnitte und dazwischen angeordnete Ausgleichsabschnitte vorgesehen, so daß insgesamt eine mehrstufige Heiz-/Ausgleich~Kurve gefahren wird, wie sie in Fig. 3 in Form von zwei punktierten Linien skizziert ist, die die Temperaturen auf der Außen- bzw. Innenwandung einer Preform in Abhängigkeit von der Zeit zeigen. Es ist zu erkennen, daß sich im Verlaufe dieser Heiz- und Ausgleichsschritte die anfänglich sehr großen Temperaturdifferen- zen zwischen Außen- und Innenwandung aneinander angleichen - was allerdings neben dem erwähnten Vorsehen entsprechender Heiz- und Ausgleichsbereiche, das einen entsprechend großvolu- migen Aufbau der Erwärmungsstrecke nach sich zieht, auch eine lange Zeitdauer der Erwärmungsphase erfordert. Dieses Vorgehen ist also sowohl wegen des aufwendigen Äufbaus der Erwärmungsstrecke als auch wegen der langen Zykluszeiten nachteilig. Anhand der durchgezogenen Linien im linken Bereich der Grafik ist zu erkennen, daß das hier vorgeschlagene Verfahren in diesen Aspekten ganz wesentliche Vorteile erbringt. Zur weiteren Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf Fig. 2 hingewiesen, in der die Temperaturverteilung auf der Außen- bzw. Innenwandung einer Spritzguß-Preform für eine 2 1- PET-Flasche über die Hohe der Preform aufgetragen ist. Es ist zu erkennen, daß mit der Ausführung der Erfindung praktisch über die gesamte Höhe der Preform ein Temperaturgradient von weniger als 4 K erreicht wurde. (Die größere Abweichung nahe der Höhe Null ist hierbei außer Betracht zu lassen, denn nahe des Fußpunktes sollen die Preforms „kalt" bleiben.)
In einer bevorzugten Verfahrensführung wird ein energetischer Gesamtwirkungsgrad des Erwärmungsschrittes von über 15 %, in besonders vorteilhafter Ausführung von über 18 %, realisiert. Dies ist zum einen auf die hohe Effizienz des Energieeintrags der NIR-Strahlung in die Preform-Wandungen bei geeigneter Auslegung der Bestrahlungseinrichtung und zum anderen auf die Verkürzung der Erwärmungsstrecke und den Fortfall der erwähnten Ausgleichsabschnitte mit aktiver Luftzuführung zurückzuführen, in denen natürlich bei konventioneller Ausführung ein erhebli- eher Anteil der Prozeßwärme nutzlos ausgetragen wird.
Die erfindungsgemäße konstruktive Ausführung der Erwärmungsstrecke sieht gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung einen aktiv gekühlten Gegenreflektor vor, der bevorzugt in geringem Ab- stand zu den Preforms angeordnet ist. Im Unterschied zu den herkömmlich eingesetzten Keramikreflektoren ohne aktive Kühlung bewirkt der gekühlte Reflektor keine Verschiebung des Strahlungsspektrums zum langwelligen Bereich hin und bringt daher die Vorteile der NIR-Strahlung für die Preform-Erwarmung voll zum Tragen. Der geringe Abstand zu den Preformen erhöht zusätzlich die Effizienz des Energieeintrags von der den Halogenlampen abgewandten Seite. Der Gegenreflektor besteht bevorzugt - wie auch der Hauptreflektor - aus Metall, und die Kühlung erfolgt insbesondere durch ein Kühlluftgebläse.
Gemäß einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung bildet die Erwärmungsstrecke einen im wesentlichen geschlossenen Strahlungsraum, so daß die Strahlungsverluste minimiert werden. Dies wird zum einen durch das Vorsehen eines zusätzlichen „Kopfreflektors" erreicht, der den Zwischenraum zwischen der Halogenlampen-Hauptreflektor-Gruppe und dem Gegenreflektor nach oben mit Ausnahme eines Entlüftungsschlitzes im wesentlichen abschließt. Ein weitgehender strahlungstechnischer Abschluß dieses Zwischenraumes nach unten wird durch eine hochreflektierende Ausführung der Preform-Aufnahmen im Fußbereich der Pre- forms bzw. die Anbringung spezieller Reflektoren auf diesen erreicht .
Gemäß einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung hat die Wirkoberfläche des Hauptreflektors eine spezielle Geometrie, die einen besonders gleichmäßigen Strahlungseintrag in die Preforms über deren gesamte Höhe - bei gleichzeitig „scharfem" Abschluß des Strahlungsfeldes zu dem möglichst kalt zu haltenden Fußbereich - sichert. Zu diesem Zweck wird eine, bezogen auf die einzelne Halogenlampe, im wesentlichen W-förmige Quer- schnittsgeometrie des Hauptreflektors gewählt, die an sich aus der DE 199 09 542 AI der Anmelderin bekannt ist.
In einer bevorzugten Ausführung einer Erwärmungsstrecke gemäß den vorgenannten Aspekten ist zwischen der Infrarotstrahler- Hauptreflektor-Gruppe und den Preforms eine Quarzglasscheibe angeordnet, die die genannte Baugruppe vom Preform- Förderbereich strömungstechnisch trennt . Hierdurch wird eine von den Halogenlampen ausgehende KonvektionsstrÖmung in Richtung auf die Preforms unterbunden, so daß diese nicht in unkon- trollierter Weise von Heißluft umspült werden, sondern ihre Er- wärmung im wesentlichen allein (und damit in kontrollierter Weise) durch die Absorption der eingestrahlen NIR-Strahlung erfolgt .
Weiter bevorzugt ist eine aktive Kühlung sowohl des Haupt- als auch des Gegenreflektors, wobei der Hauptreflektor insbesondere eine Wasserkühlung hat. Der Gegenreflektor kann zur Einsparung von Kühlwasser luftgekühlt, für Hochleistungsanwendungen aber ebenfalls mit einer Wasserkühlung versehen sein.
Für bestimmte Anwendungen kann das Vorsehen eines zusätzlichen Linienstrahlers in der Erwärmungsstrecke sinnvoll sein, der auf die Fußbereiche der Preforms gerichtet ist und diese zusätzlich gezielt und lokal eng begrenzt erwärmt. Ein solcher Linien- strahier umfaßt insbesondere eine einzelne langgestreckte Halogenlampe in einem im Querschnitt im wesentlichen teil-ellipti- schen Zusatzreflektor, wobei die Halogenlampe in einem Fokus des elliptischen Reflektorquerschnitts angeordnet und die Baugruppe so plaziert ist, daß die Fußbereiche (während ihres Transportes durch die Erwärmungsstrecke routierenden) Preforms sich durch den zweiten Brennpunkt des Ellipsenquerschnitts drehen.
Bevorzugt ist weiterhin eine Ausführung des Haupt- und/oder Ge- genreflektors aus massivem Aluminiumprofilen, die aufgrund ihrer guten Reflexionseigenschaften und hohen Wärmekapazität zu einem besonders homogenen Strahlungs- und Temperaturfeld beitragen und zudem in kostengünstiger Weise die flexible Realisierung unterschiedlicher Erwärmungsstrecken-Konfigurationen ermöglichen. Hergestellt werden die Profile insbesondere als Strangpreß- oder Spritzgußprofile, gegebenenfalls auch durch Fräsen. Zur einfachen Realisierung einer aktiven Kühlung sind in die Profile insbesondere Kühlfluid-Strömungskanäle einge¬ formt. Eine analoge Ausbildung ist auch beim Zusatzreflektor des oben erwähnten Linienstrahlers sinnvoll. Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie Ausführungsbeispielen, die nachfolgend anhand der Figuren beschrieben werden. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine grafische Darstellung zum spektralen Transmissionsvermögen von Kunststoffen im Vergleich zur spektralen Emission verschiedener Infrarotstrahler,
Fig. 2 eine grafische Darstellung des Temperaturprofils in PET-Preforms,
Fig. 3 eine grafische Darstellung der Zeitabhängigkeit der Temperatur in PET-Preforms bei einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen Erwärmungsverfahren,
Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Erwärmungsstrecke einer Streckblasanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung (als schematische Querschnittsdarstellung) und
Fig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Erwärmungsstrecke einer Streckblasanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung (als schematische Teil-Querschnittsdarstellung) .
Bezüglich der Figuren 1 bis 3 wird auf die Ausführungen weiter oben hingewiesen.
Fig. 4 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Querschnittsdarstellung eine Erwärmungsstrecke 1 zur Erwärmung von Spπtzguß-Preforms (für die typische Umrisse in der Figur mit strichpunktierten Linien dargestellt sind, die mit Pl und P2 bezeichnet sind) als Bestandteil einer Streckblasanlage zur Herstellung von PET-Flaschen . Die Preforms werden auf einer Aufnahme 3 einem im wesentlichen geschlossenen Strahlungsraum 5 zugeführt. Dieser ist auf einer Seite begrenzt durch eine Quarzglasscheibe 7 und auf der anderen Seite durch einen massi- ven Aluminium-Gegenreflektor 9, der die durch die Quarzglasscheibe 7 hindurchtretende Strahlung einer (weiter unten beschriebenen) Strahlungsquelle von der der Strahlungsquelle gegenüberliegenden Seite auf die Preforms zurückwirft.
Oberhalb der Preforms ist ein metallischer Kopf eflektor 11 mit zur Quarzglasscheibe 7 schräggestellter Reflexionsfläche vorgesehen, der die Oberseite des Strahlungsraumes 5 bis auf einen Entlüftungsspalt 13 abschließt. Die Preform-Aufnahmen 3, die die Preformen durch den Strahlungsraum 5 hindurchtragen, haben einen hochreflektierend ausgeführten Oberflächenbereich 3a um die Außenkontur der Preformen herum. Die bei einer Mehrzahl von durchlaufenden Haltern gewissermaßen aneinandergereihten reflektierenden Oberflächenbereiche 3a bilden einen unteren Abschluß des Strahlungsraumes 5.
Dessen zweitem seitlicher Abschluß (der Quarzglasscheibe 7) benachbart ist eine Strahlungsquellen-Hauptreflektor-Einheit 15 angeordnet. Diese umfaßt in der hier dargestellten Ausführung drei Hauptreflektormodule 17 mit jeweils drei annähernd W-fÖr- migen Reflexionsflächenbereichen 19 und zwei Kühlwasserkanälen 21 sowie neun langgestreckte Halogen-Glühfadenlampen 23. Die Hauptreflektormodule 17 sind jeweils als Aluminium-Strangpreß- profile mit eingepreßtem Kühlwasserkanal 21 ausgeführt.
Bei der Dimensionierung des Strahlungsraumes kommt es darauf an, daß der Abstand zwischen der Strahlungsquellen-Hauptreflektor-Einheit 15 und den Preformen auf eine möglichst gute Homogenitat des Strahlungsfeldes hin eingestellt wird, während der Abstand zwischen dem Gegenreflektor 9 und den Preformen mög- liehst klein, je nach Durchmesser der Preform insbesondere im Bereich zwischen 5 und 20 mm, eingestellt wird. Die Leistungsdichte der Strahlungsquellen-Hauptreflektor-Einheit 15 liegt im Bereich zwischen 150 und 300 kW/m2 und die Verweildauer der Preformen in einem Heizfeld der Erwärmungsstrecke zwischen 5 und 10 s. Eine Erwärmungsstrecke kann dabei mehrere Heizfelder der in Fig. 1 gezeigten Art mit einer Länge im Bereich zwischen 100 und 120 cm umfassen, nach Erkenntnissen der Erfinder ist aber für Standardanwendungen ein Heizfeld als ausreichend anzusehen .
Für spezielle Anwendungen ist eine modifizierte Erwärmungsstrecke 1Λ gedacht, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Diese unterscheidet sich von der ERwärmungsstrecke nach Fig. 4 durch das Vorsehen eines im unteren Bereich des (insoweit modifizierten) Gegenreflektors 9 λ angeordneten sogenannten „Linienstrahlers" 25.
Dieser umfaßt einen massiven, Im Außenquerschnitt rechteckigen und innen teil-elliptisch ausgeformten Zusatzreflektor 27 und eine in dessen einer Brennlinie angeordnete langgestreckte Halogen-Glühfadenlampe 23A mit im wesentlichem gleichen Aufbau wie die in Halogenlampen 23 der Strahlungsquellen-Hauptreflektor-Einheit 15. Der Linienstrahler ist derart geneigt hinter der Ebene des Gegenreflektors angeordnet, daß seine andere Brennlinie auf dem Oberflächenbereich 3a der Preform-Aufnahmen 3, und zwar im nächstgelegenen Abschnitt der Wandungen der Preformen, liegt. Er dient zur zusätzlichen gezielten Erwärmung des Fußbereiches der Preformen, falls dieser durch die Strahlungsquellen-Hauptreflektor-Einheit 15 nicht auf eine ausrei- chende Temperatur gebracht werden sollte.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Aspekte und beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern im Rah¬ men der Ansprüche ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen. Bezugszeichenliste
1 ; 1 ' Erwärmungsstrecke
3 Preform-Aufnähme
3a hochreflektierender Oberflachenbereich
5 Strahlungsraum
7 Quarzglasscheibe 9 Al-Gegenreflektor
11 Kopfreflektor
13 Entlüftungsspalt
15 Strahlungsquellen-Hauptreflektor-Einheit
17 Hauptreflektormodul 19 Reflexionsflächenbereich
21 Kühlwasserkanal
23; 23A Halogen-Glühfadenlampe
25 Linienstrahler
27 Zusatzreflektor Pl, P2 Umriß einer Preform

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Streckblasen von PET-Behaltern aus Spritz- guß-Preforms, bei dem die Preforms in einer Erwärmungs- strecke mittels Infrarotstrahlung mit einem wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm, auf eine Verstrecktemperatur erwärmt und anschließend in einer Streckblasform mittels Druckluft zu den Behältern ausge- formt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Erwärmung ohne zwischen- oder nachgeschaltete Temperaturausgleichsschritte mit aktiver Luftzuführung auf eine über die Wandungsstärke der Preform im wesentlichen, d. h. mit einem Temperaturgradienten von weniger als 12 K, insbesondere von weniger als 8 K und bevorzugt von weniger als 4 K, konstante Temperatur erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im anschließenden Ausformschritt die Druckluft mit einem um 5 bar oder mehr, insbesondere um 10 bar oder mehr, reduzierten Druck zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein energetischer Gesamtwirkungsgrad des Erwärmungsschrittes, bestimmt mit einem Standardverfahren, von über 15 %, insbesondere über 18 %, realisiert wird.
4. Erwärmungsstrecke (1; lx) einer Streckblasanlage zum Streckblasen von PET-Behältern aus Spritzguß-Preforms (Pl, P2), mit einer Mehrzahl von im wesentlichen in einer Ebene an¬ geordneten langgestreckten Halogenlampen (23) als Infra- rotstrahlungsquellen, welche Infrarotstrahlung mit einem wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm, emittieren, einem den Infrarotstrahlungsquellen benachbarten Haupt- reflektor (17) und einem bezüglich der durchlaufenden Preforms gegenüber der Infrarotstrahlungsquellen angeordneten Gegenreflektor (9), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gegenreflektor Kühlflachen aufweist und/oder aktiv gekühlt ist.
5. Erwärmungsstrecke (1; IM einer Streckblasanlage zum Streck- blasen von PET-Behältern aus Spritzguß-Preforms (Pl, P2), mit einer Mehrzahl von im wesentlichen in einer Ebene angeordneten langgestreckten Halogenlampen (23) als Infrarotstrahlungsquellen, welche Infrarotstrahlung mit einem wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1, 5 μm, emittieren, einem den Infrarotstrahlungsquellen benachbarten Hauptreflektor (17) und einem bezüglich der durchlaufenden Preforms gegenüber der Infrarotstrahlungsquellen angeordneten Gegenreflektor (9) , insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Haupt- und Gegenreflektor zusammen mit einem Kopfre- flektor (11) und den Preform-Aufnahmen (3) zugeordneten
Fußreflektoren einen im wesentlichen geschlossenen Strahlungsraum (5) bilden.
6. Erwärmungsstrecke (1; lλ) einer Streckblasanlage zum Streck- blasen von PET-Behältern aus Spritzguß-Preforms, mit einer Mehrzahl von Im wesentlichen in einer Ebene angeordneten langgestreckten Halogenlampen (23) als Infrarotstrahlungsquellen, welche Infrarotstrahlung mit einem wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm, emittieren, einem den Infrarotstrahlungsquellen benachbarten Hauptreflektor (17) und einem bezüglich der durchlaufenden Preforms gegenüber der Infrarotstrahlungsquellen angeordneten Gegenreflektor (9), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hauptreflektor (17) eine der Anzahl der Halogenlampen (23) entsprechende Anzahl von im Querschnitt annähernd W- förmigen Reflektorabschnitten hat, wobei jeweils in der Mittenebene eines „W" das Zentrum einer Halogenlampe liegt .
7. Erwärmungsstrecke nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gegenreflektor mindestens an der Oberfläche, insbesondere insgesamt, aus Metall besteht und seine Oberfläche in geringem Abstand von weniger als 25 mm zum nächstgelegenen Punkt der Preforms angeordnet ist.
8. Erwärmungsstrecke nach einem der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Infrarotstrahlungsquellen (23) und den Pre- forms (Pl, P2) eine Quarzglasscheibe (7) angeordnet ist, die einen Infrarotstrahler-Reflektor-Bereich und einen Preform-Fόrderbereich strόmungstechnisch voneinander trennt .
9. Erwärmungsstrecke nach einem der Ansprüche 4 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hauptreflektor (17) und der Gegenreflektor (9) aktiv gekühlt sind, wobei der Hauptreflektor insbesondere eine Wasserkühlung (21) aufweist.
10. Erwärmungsstrecke nach einem der Ansprüche 4 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Gegenreflektor rückseitig ein Kühlluftgebläse zur ak- tiven Kühlung zugeordnet ist.
11. Erwärmungsstrecke nach einem der Ansprüche 4 bis 10, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen außerhalb der Ebene der Infrarotstrahlungsquellen angeordneten Linienstrahler (25) , insbesondere eine einzelne langgestreckte Halogenlampe (23A) mit einem im Querschnitt im wesentlichen teil-elliptischen Zusatzreflektor (27), zur zusätzlichen gezielten Erwärmung der Fußbereiche der Preforms (Pl, P2) .
12. Erwärmungsstrecke nach einem der Ansprüche 4 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hauptreflektor (17) und/oder der Gegenreflektor (9) und/oder der Zusatzreflektor (27) des Linienstrahlers (25) mindestens ein massives Aluminiumprofil, insbesondere mit mindestens einem eingeformten Kühlfiuid-Strömungskanal (21), bevorzugt eine parallele Anordnung von mehreren solchen Profilen, aufweist.
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