[发明专利]加热热塑性材料制成的预成形体或平坦的或预成形的半成品的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加热由热塑性树脂构成的模具或平面的或预成形的半成品、特别是用在吹塑成形或用于成形(热成形)的预制件的设备。

背景技术

拉伸吹塑工艺广泛地用于制造热塑性树脂或玻璃的模具。在饮料行业中，具有最多变的形状和尺寸的容器(主要是瓶子)特别是使用该方法来制造。在这点上，通过注射成形制造的预制件被处理，所述预制件具有完全成形的头部区域(瓶口)以及在拉伸吹塑工艺中待成形的主体。所述主体首先通过加热进入可成形状态中并且在其通过超压或真空而膨胀之前，随后在拉伸条上被机械拉伸。局部不同的程度的拉伸出现在塑料的拉伸中，根据该成形工艺并且由于待达到的最终形状，塑料的拉伸出现在该工艺中，这引起了不均匀的壁厚分布。以该方式制造的模制产品或容器的特性(例如，该模制产品或容器上的机械负载或该模制产品或容器的屏障效应)由此以关键的方式而局部地受到影响。因此，使用不同的工艺进行了多种尝试以改进拉伸过程，从而壁厚分布可以尽可能有利(通常均匀的)的方式实现。然而，这通过已知工艺仅可以实现到有限程度。而且，已知工艺有技术壁垒，特别地对于节省材料(所谓的轻量化)或在非旋转地对称的吹塑品的生产中，这需要新的技术方案。

解决所称的问题的一种途径可以见于用于预加热该预制件的加热系统的使用中。对所述预制件的加热或升温通常通过红外辐射来实现。这点上，所使用的辐射器成行布置以在连续操作设备中形成线性加热路径。优选地固定在头部区域处的预制件在这点上以旋转的方式运动通过加热通道，由此它们在外周处被均匀加热。在这点上，能量输入仅仅从预制件的外侧发生。为了避免表面的过热，空气被引入到加热通道中以用于冷却，并且由此预制件被空气环流。该额外需要的表面冷却以及辐射加热器的低能量效率(大约30％)为所描述的加热过程的低的整体效率的原因。与预定应用一起限定了加热路径的最小长度的相应长的加热时间因此是达到预制件的深度的足够均匀的温度分布所需要的。由此特别地需要大的安装表面以用在高性能的机器中的加热装置。

先前，发明(例如，在DE10020410B4中)的主要目的是在预制件的加热区域中生成温度分布，该温度分布在整个预制件中尽可能地均匀；最近，已经描述了不同的可能性以将限定的不均匀的温度分布输入到预制件中。该不均匀加热的使用在于直接影响拉伸性能，这由于预制件的高的温度依赖性的机械材料特性。材料的变形阻力可以通过区域温度升高而直接局部地减弱，这有以下的结果：在成形工艺的开始时特别强烈的拉伸，以及在成形工艺结束时小的壁厚。当薄弱点(例如在模具的拐角区域中)出现时可以实现相反性能，这由于产生了这些区域的“增厚”的较小的加热。

加热装置从专利说明书DE19736462C2得知，该加热装置使用了在主体的长度上分布不同强度的辐射以用于引入限定的温度分布或温度场。这产生对预制件的不均匀的加热。在这点上不利的是，加热区或加热区域仅可被粗略地限定。最大可能的温度梯度还限定在过渡处，由此模制产品的较小尺寸和较小轮廓(例如，拐角)的预制件不能被直接地影响到。而且，在径向方向上不均匀的加热通过该方法是不可行的。

另一方法描述在DE102010048211A1中。在该方法中提出在该均匀加热工艺之后有局部冷却工艺。在其内侧上形成有冷却表面的夹具环绕该预制件并且因此产生了局部冷却。在这点上，为此需要的附加工艺步骤并且因此增加的设备复杂性以及能量效率的进一步变差具有负面效应。此外，在夹持期间对预制件的表面损坏仅仅可以通过非常复杂的运动控制得以避免。

用于制造区域上不同温度分布的另一方法描述在DE10106607A1中。其中提出了使用激光系统。通过引入不同的辐射剂量，非常小的区域还可以被设定到较高或较低的温度。除了对于辐射源以及镜子导向系统非常高的投资成本，仅仅通过限制才可行的能量的引入以确保光学特性还证明在此变型中是不利的。对于精确的温度设定的调节可以此外仅仅通过高的技术调节努力来实现。引起了长的周期时间并且因此低的工作速度的相当长的加热时间是必要的，这因为点状引入能量以及预制件的三维几何形状。

除了无接触的工作过程，还有用于包括接触的热传递的方法。然而，它们仅仅涉及在注射成形工艺中的塑料部件的制造过程。EP0713755B1因此描述了一种用于通过温度可调节的模具来制造塑料部件的设备。所述设备具有向内设置的层，该层可以被均匀地加热，并且可以在引入塑料之后被均匀地冷却。