WO2003055665A1

WO2003055665A1 - Verfahren und vorrichtung zur temperierung von vorformlingen

Info

Publication number: WO2003055665A1
Application number: PCT/DE2001/004714
Authority: WO
Inventors: Peter Rose
Original assignee: KHS Corpoplast GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2004-06-13
Also published as: AU2002226293A1; DE10197198D2

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Temperierung von Vorformlingen (1) aus einem thermoplastischen Material. Die Vorformlinge (1) werden im Anschluss an ihre Temperierung innerhalb einer Blasform (34, 37, 51) durch Einwirkung eines unter Druck stehenden Mediums zu einem Behälter (13) umgeformt. Die Vorformlinge werden mindestens zeitweilig von einer elektromagnetischen Strahlung beaufschlagt, die eine Frequenz im Bereich von 1 MHZ bis 100 GHZ aufweist. Die Vorformlinge werden mindestens während eines Teiles der zeitlichen Dauer ihrer Temperierung an einer die elektromagnetische Strahlung generierenden Elektrode vorbeigeführt. Ein elektrodenförmiges Heizelement ist mindestens bereichsweise neben einem Transportweg der Vorformlinge angeordnet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Temperierung von Vorformlingen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung von Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, die im Anschluß an ihre Temperierung innerhalb einer Blasform durch Einwirkung eines unter Druck stehenden Mediums in einen Behälter umgeformt werden, bei dem die Vorformlinge mindestens zeitweilig von einer elektromagnetischen Strahlung beaufschlagt werden, die eine Frequenz im Bereich von 1 MHZ bis 100 GHZ aufweist .

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Temperierung von Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, die mit mindestens einem Heizelement versehen ist, daß als ein Strahlungsgenerator ausgebildet ist, dessen Strahlung mindestens teilweise elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz im Bereich von 1 MHZ bis 100 GHZ aufweist.

Bei einer Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung werden zuvor temperierte Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylenterephthalat) , innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt. Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizeinrichtung sov/ie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den zu expandierenden Vorformling gesteuert eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert .

Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung wird in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert.

Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert werden. Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Transportdornen, auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur Handhabung von Vorformlingen und die Verwendung von Spreizdornen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vorformlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu den verfügbaren Konstruktionen.

Die bereits erläuterte Handhabung der Vorformlinge erfolgt zum einen bei den sogenannten Zweistufenverfahren, bei denen die Vorformlinge zunächst in einem Spritzgußverfahren hergestellt, anschließend zwischengelagert und erst später hinsichtlich ihrer Temperatur konditioniert und zu einem Behälter aufgeblasen werden. Zum anderen erfolgt eine Anwendung bei den sogenannten Einstufenverfahren, bei denen die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgußtechnischen Herstellung und einer ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert und anschließend aufgeblasen werden.

Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander verschiebliche oder andersartig geführte Formträger einzusetzen. Bei ortsfesten Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel zueinander angeordnete Platten als Formträger verwendet.

Die Durchführung einer Beheizung der Vorformlinge bei einem Zweistufenverfahren sowie die entsprechende Temperaturprofilierung bei der Durchführung des Einstufenverfahrens erfolgt in der Regel unter Verwendung von Infrarot-Strahlern. Mit derartigen Infrarot-Strahlern lassen sich in kurzer Zeit relativ hohe Energiemengen in die Vorformlinge einbringen. Aufgrund des Wirkungsgrades der Infrarot-Strahler wird jedoch eine erhebliche Energiemenge an die Umgebung der Temperiereinrichtung beziehungsweise der Blasmaschine abgegeben. Der sich hieraus ergebende stark reduzierte Wirkungsgrad führt zu relativ hohen Energiekosten.

Bekannt ist es ebenfalls bereits, mit Hochfrequenz eine Beheizung der Vorformlinge durchzuführen, da bei einer derartigen Beheizung ein wesentlich besserer Wirkungsgrad erreicht werden kann. Eine Vorrichtung zur Durchführung einer Hochfrequenzbeheizung wird beispielsweise in der EP-OS 0 849 067 beschrieben. Die Realisierung von Hochfrequenzbeheizungen führt jedoch zu einer Reihe von technischen Problemen. Zum Einen muß dafür gesorgt werden, daß eine ausreichende Abschirmung einer Umgebung gegen die Hochfrequenz-Strahlung realisiert ist. Gemäß dem Stand der Technik werden deshalb hülsenartige Elektroden verwendet, in die die Vorformlinge eingesetzt werden. Gegenelektroden werden durch ein Metallstab gebildet, der in die Vorformlinge eingeschoben wird. Diese Konstruktion, die beispielsweise auch in der EP-OS 0 849 067 beschrieben wird, ermöglicht zwar eine sehr wirksame Abschirmung einer Umgebung gegenüber der Hochfrequenz-Strahlung, die erforderliche Handhabung führt jedoch dazu, daß nur eine relativ geringe Anzahl von Vorformlingen je Zeiteinheit temperiert werden kann. Für eine Verwendung im Zusammenhang mit Hochleistungsblasmaschinen sind derartige Heizeinrichtungen deshalb bislang nicht verwendbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß die Temperierung einer großen Anzahl von Vorformlingen je Zeiteinheit unterstützt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorformlinge mindestens während eines Teiles der zeitlichen Dauer ihrer Temperierung an einer die elektromagnetische Strahlung generierenden Elektrode vorbeigeführt werden.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine hohe Produktionskapazität bereitgestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Heizelement mindestens bereichsweise neben einem Transportweg der Vorformlinge angeordnet ist.

Die Anordnung des Heizelementes neben dem Transportweg der Vorformlinge und die hierdurch bedingte Vorbeiführung der Vorformlinge an der die elektromagnetische Strahlung generierenden Elektrode ermöglicht es, sowohl eine gute Abschirmung als auch die Erwärmung einer relativ großen Anzahl von Vorformlingen je Zeiteinheit zu erreichen. Es ist nicht erforderlich, die Vorformlinge mittels einer Hubbewegung in eine Heizeinrichtung einzusetzen und wieder aus dieser zu entfernen, die Heizeinrichtung kann vielmehr stationär angeordnet werden und die Vorbeiführung der Vorformlinge läßt sich mechanisch einfach realisieren. Die Erwärmung der Vorformlinge wird durch eine Abstimmung der Transportgeschwindigkeit, der Länge der Temperierungsstrecke sowie der bereitgestellten Strahlungsenergie je Flächeneinheit bestimmt.

Insbesondere ist daran gedacht, die Beheizung mit

Hochfrequenz in einem Bereich von 10 MHZ bis 3 GHZ durchzuführen. Besonders bevorzugt ist ein Frequenzbereich von 10 MHZ bis 100 MHZ. Zur Unterstützung einer hohen Produktionsrate wird vorgeschlagen, daß die Vorformlinge kontinuierlich an der Elektrode vorbeibewegt werden.

Bei einer Realisierung von Vorrichtungen mit geringerer Produktionsleistung ist es auch möglich, daß die Vorformlinge schrittweise an der Elektrode vorbeibewegt werden.

Zur Vermeidung komplizierter Positioniereinrichtungen für die Elektroden wird vorgeschlagen, daß eine in mindestens einen der Vorformlinge eingeführte Elektrode gemeinsam mit dem Vorformling bewegt wird.

Eine hochwirksame Abschirmung bei gleichzeitig einfacher geometrischer Gestaltung wird dadurch bereitgestellt, daß die Vorformlinge während mindestens eines Teiles ihres Transportweges tunnelartig vom elektrodenartigen Heizelement umschlossen werden.

Zur Unterstützung eines materialschonenden Transportes der Vorformlinge wird vorgeschlagen, daß der Vorformling von einem Tragelement gehaltert ist.

Insbesondere erweist es sich als zweckmäßig, daß der Vorformling auf ein Tragelement aufgesetzt ist.

Eine andere Variante besteht darin, daß der Vorformling zangenartig vom Tragelement gehaltert ist .

Zur Vermeidung einer außenseitigen mechanischen Beaufschlagung des Vorformlings ist es auch möglich, daß das Tragelement mindestens bereichsweise in eine Mündung des Vorformlings eingeführt ist. Eine gleichmäßige und intensive Beheizung der Vorformlinge wird dadurch unterstützt, daß eine Gegenelektrode mindestens bereichsweise innerhalb des Vorformlings positionierbar angeordnet ist.

Ein vereinfachtes AntriebsSystem bei in Richtung des Transportweges beweglich geführten Elektroden kann dadurch erreicht werden, daß die Gegenelektrode mindestens entlang eines Teiles des Transportweges des Vorformlings gemeinsam mit dem Tragelement beweglich angeordnet ist .

Eine einfache Bewegungsbahn der Vorformlinge entlang ihres Transportweges kann dadurch bereitgestellt werden, daß das elektrodenförmige Heizelement tunnelartig ausgebildet ist .

Eine Temperaturprofilierung der Vorformlinge in Richtung ihrer Längsachse kann dadurch untertsützt werden, daß zur Beheizung der Vorformlinge entlang mindestens eines Teiles des Transportweges relativ zueinander gegenüberliegend angeordnete Stabelektroden positioniert sind.

Eine vorteilhafte Gestaltung zur Generierung elektromagnetischer Felder besteht darin, daß die Stabelektroden zylinderartig ausgebildet sind.

Eine einfache Temperaturprofilierung der Vorformlinge in Richtung ihrer Längsachse wird insbesondere dadurch unterstützt, daß mindestens zwei Stabelektroden im Bereich von Elektrodenhaltern quer zu ihrer Längsrichtung übereinander angeordnet sind.

Zur Unterstützung einer optimalen Materialverteilung bei einer BlasVerformung der Vorformlinge wird vorgeschlagen, daß die Vorformlinge vor ihrer Zuführung zum tunnelartigen Heizelement in Richtung ihrer Vorformlingslangsach.se mit einem Temperaturprofil versehen werden.

Eine Temperaturprofilierung wird dadurch unterstützt, daß eine Temperaturprofilierung der Vorformlinge unter Verwendung von Stabelektroden durchgeführt wird.

Hohe Feldstärken bei der Temperaturprofilierung und hieraus resultierende geringe Beheizungszeiten können dadurch erreicht werden, daß bei der Durchführung der Temperaturprofilierung eine stabförmige Gegenelektrode in die Vorformlinge eingeführt wird.

Eine vorteilhafte geometrische Anordnung besteht darin, daß bei der Durchführung einer Temperaturprofilierung der Vorformlinge relativ zueinander gekreuzt positionierte Stabelektroden sowie Gegenelektroden verwendet werden.

Zur Vorgabe einer Intensität der einwirkenden Feldstärke wird vorgeschlagen, daß die Stabelektroden zur Vorgabe einer jeweiligen Profilierungsfeidstärke relativ zu einer Vorfor lingslängsachse positioniert werden.

Zur Vorgabe eines zu erreichenden Temperaturprofils wird vorgeschlagen, daß mindestens zwei Stabelektroden relativ zueinander unterschiedlich angesteuert werden.

Eine Vergleichmäßigung des elektromagnetischen Feldes sowie eine Erhöhung der einwirkenden Feldstärke kann dadurch erreicht werden, daß gemeinsam mit den Vorformlingen Querelektroden durch die tunnelförmigen Elektroden hindurchtransportiert werden. Zur Unterstützung einer kontinuierlichen Beheizung der Vorformlinge wird vorgeschlagen, daß die Querelektroden positionierbar angeordnet werden.

Zur Vereinfachung einer mechanischen Ansteuerung wird vorgeschlagen, daß die Querelektroden gemeinsam mit den Gegenelektroden positioniert werden.

Eine exakte Einhaltung von vorgegebenen Bewegungsprofilen kann dadurch erreicht werden, daß die Querelektroden kurvengesteuert positioniert werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Vorgabe eines Temperaturprofils ■ besteht darin, daß ein ungleichmäßiges Profilierungsfeld durch Verwendung einer profilierten Gegenelektrode erzeugt wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: Eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen,

Fig. 2: einen Längsschnitt durch eine Blasform, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,

Fig. 3: eine Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blasformung von Behältern,

Fig. 4: einen Vertikalschnitt durch einen Vorformling innerhalb einer Tunnelelektrode und mit eingeführter Gegenelektrode, Fig. 5: einen Vertikalschnitt durch einen Vorformling, der zwischen zwei Heizeinheiten positioniert ist, die jeweils mit Stabelektroden ausgestattet sind,

Fig. 6: eine perspektivische Darstellung eines Vorformlings im Bereich einer tunnelförmigen Elektrode, wobei in den in vertikaler Richtung geschnitten dargestellten Vorformling eine Gegenelektrode eingeführt ist,

Fig. 7: ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit einer Heizzeit für PET- Vorformlinge bei einer Beaufschlagung mit Hochfrequenz innerhalb einer Tunnelelektrode ohne Ausgleich der Temperatur,

Fig. 8: ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufes einer Heizzeit für PET-Vorformlinge im Anschluß an die Beheizung mit der Tunnelelektrode bei einer Beaufschlagung mit Hochfrequenz bei Verwendung von parallelen Stabelektroden ohne Durchführung eines Temperaturausgleiches ,

Fig. 9: ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit von Feldstärke und Abstand bei parallelen Stabelektroden ohne Dielektrikum,

Fig. 10: eine Darstellung ähnlich zu Fig. 5, bei der allerdings ein in den Vorformling eingeführter Stab als Gegenelektrode verwendet wird, Fig. 11: eine Seitenansicht einer profilierten Innenelektrode

u n d

Fig. 12: eine schematische Darstellung einer Tunnelektrode, bei der gemeinsam mit den Vorformlingen Querelektroden transportiert werden.

Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung von Vorformlingen (1) in Behälter (13) ist in Fig. 1 und in Fig. 2 dargestellt.

Die Vorrichtung zur Formung des Behälters (13) besteht im wesentlichen aus einer Blasstation (33) , die mit einer Blasform (34) versehen ist, in die ein Vorformling (1) einsetzbar ist. Der Vorformling (1) kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyäthylenterephthalat sein. Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings (1) in die Blasform (34) und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters besteht die Blasform (34) aus Formhälften (35,36) und einem Bodenteil (37), der von einer Hubvorrichtung (38) positionierbar ist. Der Vorformling (1) kann im Bereich der Blasstation (33) von einem Transportdorn (39) gehalten sein, der gemeinsam mit dem Vorformling (1) eine Mehrzahl von BehandlungsStationen innerhalb der Vorrichtung durchläuft. Es ist aber auch möglich, den Vorformling (1) beispielsweise über Zangen oder andere Handhabungsmittel direkt in die Blasform (34) einzusetzen.

Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transportdornes (39) ein Anschlußkolben (40) angeordnet, der dem Vorformling (1) Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn (39) vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.

Eine Reckung des Vorformlings (1) erfolgt mit Hilfe einer Reckstange (41) , die von einem Zylinder (42) positioniert wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, eine mechanische Positionierung der Reckstange (41) über Kurvensegmente durchzuführen, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von Blasstationen (33) auf einem rotierenden Blasrad angeordnet sind. Eine Verwendung von Zylindern (42) ist zweckmäßig, wenn ortsfest angeordnete Blasstationen (33) vorgesehen sind.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem derart ausgebildet, daß eine Tandem- Anordnung von zwei Zylindern (42) bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder (43) wird die Reckstange (41) zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich des Bodens des Vorformlings (1) gefahren. Während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder (43) mit ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder (43) tragenden Schlitten (44) von einem Sekundärzylinder (45) oder über eine Kurvensteuerung positioniert . Insbesondere ist daran gedacht, den Sekundärzylinder (45) derart kurvengesteuert einzusetzen, daß von einer Führungsrolle (46) , die während der Durchführung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet, eine jeweilige Reckposition vorgegeben wird. Die Führungsrolle (46) wird vom Sekundärzylinder (45) gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten (44) gleitet entlang von zwei Führungselementen (47) .

Nach einem . Schließen der im Bereich von Trägern (48,49) angeordneten Formhälften (35,36) erfolgt eine

Verriegelung der Träger (48, 49) relativ zueinander mit

Hilfe einer Verriegelungseinrichtung (50) .

Zur Anpassung an unterschiedliche Formen des Mündungsabschnittes ist gemäß Fig . 2 die Verwendung separater Gewindeeinsätze (51) im Bereich der Blasform (34) vorgesehen.

Fig. 2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter (13) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (1) und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase (14) .

Fig. 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine, die mit einem rotierenden Heizrad (52) sowie einem rotierenden Blasrad (53) versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingabe (54) werden die Vorformlinge (1) von Übergaberädern (55,56) in den Bereich des Heizrades (52) transportiert. Entlang des Heizrades (52) sind Heizstrahler (57) sowie Gebläse

(58) angeordnet, um die Vorformlinge (1) zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge (1) werden diese an das Blasrad (53) übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen (33) angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter (13) werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgäbestrecke

(59) zugeführt.

Um einen Vorformling (1) derart in einen Behälter (13) umformen zu können, daß der Behälter (13) Materialeigenschaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters (13) abgefüllten Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle Verfahrensschritte bei der Beheizung und Orientierung der Vorformlinge (1) eingehalten werden. Darüber hinaus können vorteilhafte Wirkungen durch Einhaltung spezieller Dimensionierungsvorschriften erzielt werden.

Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind beispielsweise PET, PEN oder PP.

Die Expansion des Vorformlings (1) während des Orientierungsvorganges erfolgt durch DruckluftZuführung. Die Druckluftzuführung ist in eine Vorblasphase, in der Gas, zum Beispiel Preßluft, mit einem niedrigen Druckniveau zugeführt wird und eine sich anschließende Hauptblasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druckniveau zugeführt wird. Während der Vorblasphase wird typischerweise Druckluft mit einem Druck im Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und während der Hauptblasphase wird Druckluft mit einem Druck im Intervall von 25 bar bis 40 bar zugeführt.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Vorformling (1) , der von Tragelementen (39) gehaltert und innerhalb eines tunnelförmigen Heizelementes (57) angeordnet ist. Das Heizelement (57) bildet hierbei eine Elektrode einer Hochfrequenz-Heizung aus. Unter Hochfrequenz werden hier sämtliche elektromagnetischen Wellen mit einer Frequenz oberhalb des sichtbaren Lichtes verstanden. Insbesondere schließt somit der Begriff Hochfrequenz auch Mikrowellen ein.

In den Vorformling (1) hinein ist eine Gegenelektrode

(2) positioniert, die gemeinsam mit dem Vorformling (1) und dem Tragelement (39) durch die tunnelförmige

Elektrode des Heizelementes (57) hindurch transportiert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht das Tragelement (39) aus einem Transportdorn, auf den der Vorformling (1) aufgesteckt ist. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, das Tragelement (39) beispielsweise als ein zangenförmiges Halterungselement zu realisieren.

Zwischen der Gegenelektrode (2) und dem tunnelförmigen Heizelement (57) bildet sich das elektrische Feld aus, das den Vorformling (1) beheizt. Als vorteilhaft erweist es sich insbesondere, das tunnelförmige Heizelement (57) und die Gegenelektrode (2) mit relativ geringem Abstand relativ zueinander anzuordnen.

•Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das

Heizelement (57) aus zwei relativ zueinander gegenüberliegend angeordneten Strahlungseinrichtungen

(3, 4) ausgebildet ist, die jeweils aus Stabelektroden

(5) sowie Elektrodenhaltern (6, 7) bestehen.

Fig. 6 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung. Bei der hier veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich das tunnelförmige Heizelement (57) gebogen entlang des Umfanges des in Fig. 3 dargestellten Heizrades (52) . Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das tunnelförmige Heizelement (57) mit einer linearen Erstreckung oder aas linearen Segmenten auszubilden. Bei einer Verwendung von linearen Segmenten des Heizelementes (57) ist es beispielsweise auch möglich, einzelne dieser linearen Segmente angewinkelt relativ zueinander zu positionieren. Eine derartige Ausbildung erweist sich beispielsweise als zweckmäßig, wenn statt des Heizrades (52) ein kettenartiger Antrieb für die Tragelemente (39) verwendet wird. Derartige kettenartigen oder verketteten Antriebe lassen sich entlang eines innerhalb eines weiten Freiraumes vorgebbaren Bewegungsweges transportieren.

Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit der Heizzeit in Sekunden von einer eingestellten durch Hochfrequenz erzeugten Temperatur in Grad Celsius bei Verwendung einer Tunnelelektrode und ohne Ausgleich der Temperatur. Der untere Verlauf zeigt die Temperatur im Bereich einer Innenseite des Vorformlings (1) , der obere Verlauf die Temperatur im Bereich einer Außenseite des Vorformlings (1) und der mittlere Verlauf die Temperatur in einer Mitte der Wandung des Vorformlings (1) . Aus dem Diagramm ist ablesbar, welche Zeit erforderlich ist, um eine vorgegebene Temperatur bei einer gegebenen Strahlungsleistung zu erreichen.

Das Diagramm in Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit der Heizzeit für PET-Vorformlinge bei einer der Beheizung mit der Tunnelelektrode nachfolgenden Beaufschlagung mit Hochfrequenz in Abhängigkeit von einer zu erreichenden Temperatur bei Verwendung von parallelen Zylinderelektroden und ohne Ausgleich der Temperatur. Die linke Kurve veranschaulicht dabei die Temperatur einer Außenseite des Vorformlings (1) , der rechte Verlauf die Temperatur im Bereich einer Innenseite des Vorformlings (1) und die mittlere Kurve die Temperatur im Bereich einer Mitte der Wandung des Vorformlings (1) -

Aus Fig. 9 ist zu erkennen, wie sich bei parallelen stabförmigen Elektroden ohne Dielektrikum die Feldstärke in Abhängigkeit vom Abstand des jeweiligen Ortes von den Elektroden ergibt. Eine Strahlungseinrichtung (3) ist hierbei im Bereich des Abstandes mit dem Wert "0" und die Strahlungseinrichtung (4) im Bereich des Abstandes "42" angeordnet. Der Abstand zwischen den Strahlungseinrichtungen (3, 4) beträgt somit 42 mm. Als Radius wurden 4 mm gewählt, die Spannung zwischen den Strahlungseinrichtungen (3, 4) beträgt 15.000 Volt.

Zur Unterstützung einer gleichmäßigen Beheizung der Vorformlinge (1) in Umfangsrichtung ist vorgesehen, die Vorformlinge (1) mindestens zeitweilig während ihrer Beheizung in Rotation zu versetzen. Bei einer Herstellung von rotationssymmetrischen Behältern (13) wird die Rotation der Vorformlinge (1) mindestens während der überwiegenden Zeit der Beheizung durchgeführt. Bei einer Herstellung von Behältern (13), die eine von einer Kreiskontur abweichende Querschnittgestaltung aufweisen, kann es sich ebenfalls als vorteilhaft erweisen, die Vorformlinge (1) nur zeitweise zu drehen oder eine schrittweise Rotation vorzusehen, um ein definiertes Temperaturprofil in Umfangsrichtung zu erzeugen.

Von besonderer Bedeutung bei einer Durchführung einer Beheizung unter Verwendung von Hochfrequenz ist eine Abschirmung einer Umgebung gegen austretende HochfrequenzStrahlung. Grundsätzlich ist beispielsweise daran gedacht, die gesamte Blasmaschine mit einer Abschirmung zu versehen, die ähnlich wie ein Faradayseher-Käfig ein Austreten von HochfrequenzStrahlung vermeidet. Im Bereich von transparenten Abdeckungen der Maschine können feine Metallgitter ähnlich wie bei den Türen von Mikrowellengeräten eingesetzt werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist daran gedacht, im Bereich der Heizeinrichtung eine komplette Abschirmung durchzuführen. Zur Reduzierung des Abschirmungsaufwandes erweist es sich aber ebenfalls als ausreichend, lediglich einen engeren Bereich der Elektroden mit Abschirmungen zu versehen. Insbesondere ist daran gedacht, eine Abschirmung im Bereich des Einganges sowie des Ausganges der tunnelförmigen Elektrode anzuordnen. Ebenfalls ist daran gedacht, unterhalb der tunnelförmigen Elektrode eine Abschirmung anzuordnen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der elektrodenförmige Tunnel von einem weiteren metallischen Tunnel umgeben sein, wobei der äußere metallische Tunnel geerdet wird. Hierdurch kann eine sehr wirksame Abschirmung bereitgestellt werden.

Bei einer Verwendung von kettenförmigen oder kettenartigen Transportelementen zur Halterung der Vorformlinge (1) im Bereich der Heizeinrichtung ist auch daran gedacht, die tunnelförmige Elektrode mit einem umlaufenden geschlossenen Profil auszustatten. Ein derartiges Profil weist vorzugsweise relativ zueinander parallel verlaufende Seitenwände sowie gekrümmt verlaufende obere und untere Bereiche mit stetiger Überleitung in die parallelen Seitenflächen auf . Durch eine derartige Gestaltung wird eine parasitäre Abstrahlung von HochfrequenzStrahlung erheblich reduziert und der Aufwand für separate Abschirmungseinrichtungen kann reduziert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auch daran gedacht, die tunnelförmige Elektrode (57) aus einzelnen Segmenten auszubilden. Die Segmentierung kann beispielsweise in vertikaler oder in horizontaler Richtung erfolgen. Ebenfalls ist es möglich, eine Segmentierung durch eine Trennung im oberen Wölbungsbereich der tunnelförmigen Elektrode durchzuführen. Die in Fig. 5 beschriebene Anordnung wird vorzugsweise dafür verwendet, eine Wärmeprofilierung des Vorformlings (1) in Richtung einer Vorfor lingslängsachse (8) durchzuführen. Es ist beispielsweise möglich, entweder eine unterschiedliche Ansteuerung der einzelnen Stabelektroden (5) durchzuführen, oder den Abstand der einander gegenüberliegenden Elektroden relativ zueinander zu verändern.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der das elektromagnetische Feld zur Profilierung des Vorformlings (1) nicht zwischen den Stabelektroden (5) der relativ zueinander gegenüberliegenden Elektrodenhalter (6,7) generiert wird, sondern wo als Gegenelektrode (2) ein in den Innenraum des Vorformlings (1) eingeführter Stab verwendet wird. Ein derartiger Verfahrensablauf besitzt den Vorteil, daß zwischen den Stabelektroden (5) und der Gegenelektrode (2) nur ein relativ geringer Abstand vorliegt, so daß hohe Feldstärken realisiert werden können und bei der ebenfalls eine wirksame Fokussierung der Strahlung unterstützt wird, um eine exakt definierte Temperaturprofilierung zu erreichen.

Gemäß Fig. 10 liegt somit eine gekreuzte Elektrodenanordnung zwischen der Gegenelektrode (2) und den Stabelektroden (5) vor. Die Vorgabe einer wirksamen Feldstärke kann auch bei dieser Ausführungsform entweder durch eine Ansteuerung der einzelnen Stabelektroden (5) oder durch eine Abstandsveränderung der Stabelektroden (5) relativ zu den Gegenelektroden (2) vorgegeben werden. Im Hinblick auf die Ansteuerung der Stabelektroden (5) kann eine Heizintensitätsvorgabe sowohl über die angelegte Spannung als auch über die generierte Frequenz erreicht werden. Fig. 11 zeigt eine weitere Variante, bei der zur Durchführung einer Temperaturprofilierung eine hinsichtlich ihres Konturverlaufes profilierte Gegenelektrode (2) eingesetzt wird. Die Gegenelektrode (2) weist hier einen Elektrodensockeln (9) , einen Elektrodenkopf (10) sowie einen Elektrodenschaft (11) auf. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Elektrodenschaft (11) mit einer taillenartigen Verjüngung versehen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, mehrere aufeinander folgende Verjüngungsbereiche sowie Verdickungsbereiche zu realisieren. Die unterschiedlichen Bereiche sind vorzugsweise über eine kontinuierliche Oberflächenkontur ineinander übergeleitet. Grundsätzlich lassen aber auch stufenförmige oder rampenförmige Übergänge realisieren.

Fig. 13 zeigt stark vereinfacht eine Draufsicht auf eine horizontal geschnittene tunnelförmige Elektrode (57) . Innerhalb des Tunnels sind eine Mehrzahl von Vorformlingen (1) angeordnet, in die jeweils Gegenelektroden (2) eingeführt sind. Zur Erhöhung einer auf die Vorformlinge (1) einwirkenden Feldstärke und somit zur Verkürzung der Heizzeit werden gemeinsam mit den Vorformlingen (1) Querelektroden (14) durch das tunnelförmige Heizelemente (57) hindurch transportiert. Insbesondere ist daran gedacht, sowohl das tunnelförmige Heizelement (57) als auch die Querelektroden (14) an den Hochfrequenzgenerator anzuschließen.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, eine Länge (15) sowie eine Breite (16) von TunnelSegmenten (17) , die durch die Querelektroden (14) relativ zueinander abgegrenzt werden, etwa gleich zu dimensionieren. Hierdurch werden im Hinblick auf ihre Querschnittfläche quadratische Tunnelsegmente (17) bereitgestellt, wobei das die Vorformlinge (1) erhitzende elektromagnetische Feld zwischen diesen Wandungen der Tunnelsegmente (17) und der Gegenelektrode (2) erzeugt wird.

Eine Positionierung der Querelektroden (14) kann beispielsweise gemeinsam mit der Hubbewegung der Gegenelektroden (2) beim Einfahren in die Vorformlinge

(1) sowie beim Absenken nach einer Beendigung der Beheizung erfolgen. Die Positionierung sowohl der Gegenelektroden (2) als auch der Querelektroden (14) wird vorzugsweise kurvengesteuert durchgeführt . Es sind aber auch andere Positionierungen, beispielsweise unter Verwendung von Servoantrieben, möglich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist es möglich, einander gegenüberliegende Elektroden zur Durchführung der HF-Beheizung zu verwenden, die beispielsweise plattenartig oder stabartig ausgebildet sind und die zur Abschirmung innerhalb einer tunnelförmigen Abschirmelektrode angeordnet sind. Eine derartige Anordnung vermeidet ein Einführen von Gegenelektroden in die Vorformlinge.

Ebenfalls ist daran gedacht, im Bereich der Hochfrequenz-Heizung lediglich eine gleichmäßige Grundtemperierung der Vorformlinge durchzuführen und eine Temperaturprofilierung im Anschluß an diese gleichmäßige Grundtemperierung vorzunehmen. Die Temperaturprofilierung kann ebenfalls wie die Grundtemperierung mit HochfrequenzStrahlern erfolgen, es ist aber auch möglich, für diese Temperaturprofilierung IR-Strahler oder andere

Heizelemente einzusetzen .

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Verfahren zur Temperierung von Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, die im Anschluß an ihre Temperierung innerhalb einer Blasform, durch Einwirkung eines unter Druck stehenden Mediums in einen Behälter umgeformt werden, bei dem die Vorformlinge mindestens zeitweilig von einer elektromagnetischen Strahlung beaufschlagt werden, die eine Frequenz im Bereich von 1 MHZ bis 100 GHZ aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformlinge (1) mindestens während eines Teiles der zeitlichen Dauer ihrer Temperierung an einer die elektromagnetische Strahlung generierenden Elektrode (2, 5, 57) beigefügt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformlinge (1) kontinuierlich an der Elektrode (2, 5, 57) vorbeibewegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformlinge (1) schrittweise an der Elektrode (2, 5, 57) vorbeibewegt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine in mindestens einen der Vorformlinge (1) eingeführte Elektrode (2) gemeinsam mit dem Vorformling (1) bewegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformlinge (1) während mindestens eines Teiles ihres Transportweges tunnelartig von einem elektrodenartigen Heizelement (57) umschlossen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformlinge (1) vor ihrer Zuführung zum tunnelartigen Heizelement

(57) in Richtung ihrer Vorformlingslängsachse (8) mit einem Temperaturprofil versehen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturprofilierung der Vorformlinge (1) unter Verwendung von Stabelektroden (5) durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung der Temperaturprofilierung eine stabförmige Gegenelektrode (2) in die Vorformlinge (1) eingeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung einer Temperaturprofilierung der Vorformlinge (1) relativ zueinander gekreuzt positionierte Stabelektroden (5) sowie Gegenelektroden (2) verwendet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabelektroden (5) zur Vorgabe einer jeweiligen Profilierungsfeidstärke relativ zu einer Vorformlingslängsachse (8) positioniert werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Stabelektroden (5) relativ zueinander unterschiedlich angesteuert werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß gemeinsam mit den Vorformlingen (1) Querelektroden (14) durch die tunnelförmigen Elektroden (57) hindurchtransportiert werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, daß die Querelektroden

(14) positionierbar angeordnet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Querelektroden

(14) gemeinsam mit den Gegenelektroden (2) positioniert werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Querelektroden

(14) kurvengesteuert positioniert werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein ungleichmäßiges Profilierungsfeld durch Verwendung einer profilierten Gegenelektrode (2) erzeugt wird.

17. Vorrichtung zur Temperierung von Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, die mit mindestens einem Heizelement versehen ist, das als ein Strahlungsgenerator ausgebildet ist, dessen Strahlung mindestens teilweise elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz im Bereich von 1 MHZ bis 100 GHZ aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement mindestens bereichsweise neben einem Transportweg des Vorformlings (1) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (1) von einem Tragelement (39) gehaltert ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (1) auf ein Tragelement (39) aufgesetzt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (1) zangenartig vom Tragelement (39) gehaltert ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (39) mindestens bereichsweise in eine Mündung des Vorformlings (1) eingeführt ist.

2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenelektrode

(2) mindestens bereichsweise innerhalb des Vorformlings (1) positionierbar angeordnet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (2) mindestens entlang eines Teiles des Transportweges des Vorformlings (1) gemeinsam mit dem Tragelement

(39) beweglich angeordnet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrodenförmige Heizelement (57) tunnelartig ausgebildet ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung der Vorformlinge (1) entlang mindestens eines Teiles des Transportweges relativ zueinander gegenüberliegend angeordnete Stabelektroden (5) positioniert sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabelektroden (5) zylinderartig ausgebildet sind.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Stabelektroden (5) im Bereich von Elektrodenhaltern (6, 7) quer zu ihrer Längsrichtung übereinander angeordnet sind.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 5, 57) als Teil einer Vorrichtung zur Durchführung eines zweistufigen Blasverfahrens ausgebildet sind.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 5, 57) als Teil einer Vorrichtung zur Durchführung eines einstufigen Blasverfahrens ausgebildet sind.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vorformlinge (1) im Bereich des Heizelementes (57) ein

Rotationsantrieb vorgesehen ist .

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsantrieb eine Steuerung zur Vorgabe einer schrittweisen Rotation aufweist .

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Einganges des elektrodenformigen Heizelementes (57) eine Abschirmung angeordnet ist.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Ausganges des elektrodenformigen Heizelementes

(57) eine Abschirmung angeordnet ist.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des tunnelartigen Heizelementes (57) eine Abschirmung angeordnet ist.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das tunnelartige Heizelement (57) mindestens bereichsweise doppelwandig ausgebildet ist und daß die äußere Wand des Heizelementes (57) als eine Abschirmung ausgebildet ist.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das tunnelartige Heizelement (57) als ein geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist, daß mit im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden ausgestattet ist.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß Stabelektroden (5) im wesentlichen gekreuzt zu in die Vorformlinge (1) einführbaren Gegenelektroden (2) angeordnet sind.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Stabelektroden (5) mit einer Steuereinrichtung zur separaten Elektrodenansteuerung verbunden sind.

39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Stabelektroden (5) quer zu einer Längsachse der Gegenelektrode (2) positionierbar angeordnet ist.

40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des tunnelartigen Heizelementes (57) eine Mehrzahl von beweglichen Querelektroden (14) angeordnet sind.

41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Querelektroden (14) gemeinsam mit den Vorformlingen (1) durch das tunnelartige Heizelement (57) hindurch bewegbar sind.

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Querelektroden

(14) gemeinsam mit den Gegenelektroden (2) positionierbar angeordnet sind.

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Querelektroden

(14) mit einer Kurvensteuerung verbunden sind.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (2) mit einer Querschnittprofilierung versehen ist.