专利名称：用于吹塑成型容器的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于吹塑成型容器的方法，其中，由热塑性材料制成的预制坯件 在沿着加热路段区域中的输送路径热条件处理之后在吹塑模具内部被拉伸并且通过吹塑 压力作用而成型为容器。此外，本发明还涉及一种用于吹塑成型由热塑性材料制成的容器的设备，该设备 具有至少一个沿着预制坯件的输送路径设置的加热路段和设有吹塑模具的吹塑站，其中， 加热路段具有至少一个加热元件，在所述吹塑站的区域中设置拉伸装置。
背景技术：
在通过吹塑压力作用来成型容器时，由热塑性材料制成的预制坯件、例如由 PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的预制坯件在吹塑机内部被供给到不同的工作站。典型 地，这种吹塑机具有一个加热装置以及一个吹塑装置，在该吹塑装置的区域中，事先被温度 处理的预制坯件通过双轴向的定向膨胀成容器。该膨胀借助于引导到待膨胀的预制坯件中 的压力空气进行。在DE-OS 43 40 291中解释了在预制坯件的这种膨胀时的工艺过程。本 文开头所提及的处于压力下的气体的导入也包括压力气体到展开中的容器泡中以及压力 气体在吹塑过程开始时到预制坯件中的导入。在DE-OS 42 12 583中描述了用于形成容器的吹塑站的基本结构。在DE-OS 23 52 926中解释了用于温度处理预制坯件的可能性。在用于吹塑成型的设备内部，预制坯件以及经吹塑的容器可以借助于不同的操作 装置输送。输送芯棒的使用被证实是有利的，预制坯件插套到该输送芯棒上。但是，预制坯 件也可以用其它承载装置操作。用于操作预制坯件的夹钳的应用以及为了保持而可以导入 到预制坯件的嘴部区域中的撑开芯棒的应用同样属于可用的设计结构。例如在DE-OS 199 06 438中描述了在使用转送轮的情况下操作容器，其中，转送 轮设置在吹塑轮与输出路段之间。预制坯件的已经解释过的操作一方面在所谓的双级方法中进行，在该方法中，预 制坯件首先以注射成型方法被制造、紧接着被中间存储并且以后在其温度方面进行条件处 理并且被吹塑成容器。另一方面在所谓的单级方法中实现应用，在该方法中，预制坯件直接 在其注射成型技术的制造和充分固硬化之后被合适地温度处理并且紧接着被吹塑成型。在使用的吹塑站方面公开了不同的实施方式。在设置于旋转的输送轮上的吹塑站 中，经常遇见模具承载件的书式的可翻性。但是也可能的是，采用可相对于彼此移动的或者 以其它方式被导向的模具承载件。在位置固定的吹塑站中(这些吹塑站尤其是适合于接收 多个用于成型容器的模腔)，典型的是使用彼此平行设置的板作为模具承载件。在执行加热之前，预制坯件典型地被插套到输送芯棒上，所述输送芯棒要么将预 制坯件输送通过整个吹塑机要么仅仅在加热装置的区域中回转。在预制坯件这样地站立式 加热，使得预制坯件的嘴部沿竖直方向向下取向时，预制坯件通常被插套在所述输送芯棒 的套筒形保持元件上。在预制坯件的悬挂式加热的情况下(这时预制坯件用其嘴部沿竖直方向向上取向)，通常将撑开芯棒插入到预制坯件的嘴部中，所述撑开芯棒将预制坯件固定夹紧。在执行吹塑技术上的容器成型时的一个重要任务是，在吹塑容器壁中实现预给定 的材料分布。用于预给定得到的材料分布的一个重要参数是在吹塑成型前在预制坯件中实 现的热分布。所述热分布典型地这样实现，使得在预制坯件的圆周区域中产生相同的温度水平 并且在预制坯件的纵向方向上产生温度曲线。此外，从外向内穿过预制坯件的壁进行适当 的温度曲线的预给定。原则上出发点是，具有较低温度的预制坯件区域导致吹塑成的容器 的较厚的壁区域并且预制坯件的较热区域在执行吹塑变形时被更强烈地拉伸并且由此导 致吹塑成的容器的较薄的壁区域。除了预制坯件壁内部的热分布之外，作用于预制坯件的拉伸力以及通过预制坯件 的几何结构预给出的材料分布也是重要的参数，所述参数影响在执行吹塑过程之后在吹塑 成的容器区域中实现的材料分布。预制坯件壁内部的热分布不仅取决于所使用的加热元件的当前加热功率，而且也 取决于作用于预制坯件上的炉温。所述炉温在吹塑机启动时通常处于环境空气的温度水平 并且在启动运行时间之后上升到最终的运行温度。所述炉温还取决于环境参数如环境空气 的温度、空气湿度以及必要时作用的空气流。同样，在某些实施方式中公开的是，设置在炉 子区域中的构件通过冷却水或冷却空气进行温度处理。在生产开始时比运行温度低的炉温和炉温在机器运行间歇期间的下降导致容器 (所述容器在达到运行温度之前生产出)不具有所需的质量并且因此不能使用。在无材料 输送的情况下对炉子进行加热同样被证明是不符合目的要求的，因为由此显著地在时间上 延迟生产开始并且稳定的运行温度只能根据通过炉子的材料调节。由于吹塑机的所述运行方式导致的废品量或生产开始方面的延迟被认为是不令 人满意的并且最终由于材料浪费或不可用的生产时间而导致成本提高。
发明内容
因此本发明的任务是，这样地改善一种开头所述类型的方法，使得用较少的时间 延迟在生产开始时制造高质量的容器。根据本发明，所述任务通过以下方式实现，即设置在加热路段区域中的加热元件 在生产期间以基本上恒定的加热功率运行并且在刚刚开始生产后制造容器时的拉伸速度 被控制得与距离所述开始生产一段时间后的生产阶段中制造容器时的拉伸速度不同。本发明的另一任务是，这样地设计本文开头所述类型的设备，使得以短的时间间 隔在生产开始时支持高质量容器的制造。根据本发明，所述任务通过以下方式实现，S卩加热元件与加热控制装置连接，该加 热控制装置这样地具有控制特性，使得加热元件以在时间上基本上恒定的加热功率运行， 并且所述拉伸装置与拉伸控制装置连接，所述拉伸控制装置这样地具有控制特性，使得所 述设备刚刚启动后的拉伸速度与距离所述启动一段时间后的生产阶段中的拉伸速度不同。通过在生产开始后改变拉伸速度补偿在生产开始时相对于运行温度太低的炉温。 由此，充分利用下述事实吹塑成的容器中的材料分布取决于多个参数。在已知所述参数之一偏离其额定值时可以通过使其他参数预给定地偏离其额定值来实现所述额定值偏离的 补偿。在纯控制的方式的构型方案中由此可提供的是，根据加热时间来控制拉伸速度。可通过以下方式考虑预制坯件和/或容器的由材料引起的特性，即，根据预制坯 件的材料参数来控制拉伸速度。通过以下方式实现基于测量值的控制，即，根据炉温来控制拉伸速度。可通过以下方式考虑预制坯件的几何尺寸，S卩，根据预制坯件几何尺寸来控制拉 伸速度。特别是可通过以下方式进行受测量值支持的控制，即，以测量技术检测所述炉温。根据一个实施例变型方案提出，通过增大的拉伸速度在所述容器的区域中生成增 大的底部重量。同样考虑，通过降低的拉伸速度在所述容器的区域中生成降低的底部重量。
在附图中示意性示出本发明的实施例。其中图1是一个用于由预制坯件制造容器的吹塑站的透视图；图2是一个吹塑模具的纵剖视图，一个预制坯件在该吹塑模具中被拉伸和膨胀；图3是一个用于吹塑成型容器的设备的基本结构的草图；图4是一个改型的、加热能力增大的加热路段；图5是加热元件的横截面图，所述加热元件具有多个上下叠置设置的加热辐射器 以及配属的预制坯件；图6是用于展示拉伸速度根据炉温变化的曲线图。
具体实施例方式在图1和2中示出一个用于使预制坯件1成型为容器2的设备的原理结构。用于使容器2成型的设备基本上包括一个吹塑站3，该吹塑站设有一个吹塑模具 4，预制坯件1可以被放入到该吹塑模具中。预制坯件1可以是由聚对苯二甲酸乙二醇酯制 成的注射成型件。为了允许将预制坯件1放入到吹塑模具4中并且为了允许成品容器2的 取出，吹塑模具4由一些模具半部5、6和一个底部件7构成，该底部件可以由一个提升装置 8定位。预制坯件1可以由一个输送芯棒9保持在吹塑站3的区域中，该输送芯棒与预制坯 件1 一起经过所述设备内部的多个处理站。但是也可以的是，例如通过夹钳或者其它操作 机构将预制坯件1直接置入到吹塑模具4中。为了允许导入压力空气，在输送芯棒9下方设置一个接合活塞10，该接合活塞向 预制坯件1供应压力空气并且同时进行相对于输送芯棒9的密封。但是在变换的构型中原 则上也可以考虑的是，使用固定的压力空气输入管路。在本实施例中，预制坯件1的拉伸借助于一个拉伸杆11进行，该拉伸杆由一个缸 12定位。根据另一种实施方式，通过凸轮段进行拉伸杆11的机械式定位，这些凸轮段被一 些作用轮加载。当在一个旋转的吹塑轮上设置多个吹塑站3时，凸轮段的采用尤其是符合 目的的。
在图1所示的实施方式中，拉伸系统这样构成，使得提供了两个缸12的串联布置。 拉伸杆11由一个初级缸13首先在开始真正的拉伸过程之前一直移动到预制坯件1的底部 14的区域中。在真正的拉伸过程期间，初级缸13连同伸出的拉伸杆与一个承载该初级缸 13的滑座15 —起由次级缸16或者通过一个凸轮控制装置定位。尤其是考虑，次级缸16被 凸轮控制地以如下方式安装，使得由一个导向滚轮17预给出当前的拉伸位置，在执行拉伸 过程期间，该导向滚轮沿着一个凸轮轨道滑动。导向滚轮17由次级缸16压到导轨上。滑 座15沿着两个导向元件18滑动。当设置在承载件19、20的区域中的模具半部5、6闭合之后，借助于锁止装置20进 行这些承载件19、20相对于彼此的锁止。为了适配于预制坯件1的嘴部区段21的不同形状，根据图2，在吹塑模具4的区域 中使用单独的螺纹嵌入件22。图2除了经吹塑的容器2之外也用虚线示出预制坯件1并且示意性示出正在展开 的容器泡23。图3示出吹塑机的基本结构，其设有一个加热路段M以及一个旋转的吹塑轮25。 从预制坯件入口沈起，预制坯件1由转送轮27、28、四输送到加热路段对的区域中。沿着 加热路段M设置了一些加热元件30以及风机31，用于对预制坯件1进行温度处理。在预 制坯件1的充分温度处理之后，该预制坯件转送到吹塑轮25，吹塑站3设置在该吹塑轮的区 域中。完成吹塑的容器2由另外的转送轮供应给一个输出路段32。为了可使预制坯件1这样地成型为容器2，使得容器2具有如下所述的材料特性 所述材料特性保证填充在容器2内的食品、尤其是饮料的长的应用可能性，在加热和定向 预制坯件1时必须遵守特定的方法步骤。此外，可以通过遵守特定的尺寸设计规定而获得 有利的效果。可以采用不同的合成材料作为热塑性材料。例如可采用PET、PEN或者PP。预制坯件1在定向过程期间的膨胀通过供入压力空气实现。压力空气的供入分成 一个预吹塑阶段和一个紧接着的主吹塑阶段，在预吹塑阶段供入具有低压力水平的气体、 例如压缩空气，在主吹塑阶段供入具有较高压力水平的气体。在预吹塑阶段期间，典型地采 用压力区间在10巴至25巴的压力空气，并且在主吹塑阶段期间供入压力区间在25巴至40 巴的压力空气。由图3同样可见，在所示的实施方式中，加热路段M由多个环绕的输送元件33构 成，这些输送元件链式地依次排列并且沿着一些转向轮34被导向。尤其是考虑，通过链式 布置而展开一个基本上矩形的基本轮廓。在所示的实施方式中，在加热路段M的向着转送 轮四和输入轮35的伸展区域中使用一个单个的尺寸较大的转向轮34并且在相邻转向部 的区域中设置两个尺寸较小的转向轮36。但是原则上也可以考虑任意其它的导向装置。为了允许转送轮四和输入轮35彼此间的尽可能紧密的布置，所述的布置方式被 证明是特别有利的，因为在加热路段M的相应的伸展区域中定位了三个转向轮34、36，确 切地说分别是较小的、定位在通向加热路段M的直线延伸的过渡区域中的转向轮36和较 大的、定位在向着转送轮四和输入轮35的直接过渡区域中的转向轮34。取代应用链式的 输送元件33地，例如也可能的是，采用旋转的加热轮。在容器2完成吹塑之后，所述容器由取出轮37从吹塑站3的区域中导出并且通过转送轮观和输出轮38输送至输出路段32。在图4所示的改型的加热路段M中，通过加大数量的加热元件30可以在单位时 间内对更大量的预制坯件1进行温度处理。在此，风机31将冷却空气导入到冷却空气通 道39的区域中，这些冷却空气通道分别位于配属的加热元件30对面并且通过流出开口给 出冷却空气。通过流出方向的设置，对于冷却空气实现了一个基本上横向于预制坯件1的 输送方向的流动方向。这些冷却空气通道39可以在位于加热元件30对面的表面的区域中 提供用于加热辐射的反射器，同样可能的是，通过给出的冷却空气也实现加热元件30的冷 却。图5示出加热元件30的示意图，该加热元件设有多个上下叠置设置的加热辐射器 41。在使用加热辐射器41的情况下可以在预制坯件1的纵轴线42的方向上产生预给定的 温度曲线。在加热元件30的对面设置反射器43。所述反射器43具有用于供应冷却空气的接 头44。同样也可以在该反射器43的区域中设置流出开口 45，以便朝预制坯件1的表面的 方向引导冷却气体。在加热元件30的区域中设置用于冷却气体的流出开口，以便进行加热 辐射器41的冷却。这些流出开口 46与未示出的冷却空气供应装置连接。图6示出拉伸速度根据加热时间的预先规定。在此加热时间以秒给出。对于一个 具体制成的容器2来说，拉伸速度优选是恒定的。从该图表可以看出，在生产开始时(这时 炉温还相对较低)也选择相对于最终的运行状态较低的拉伸速度。较低的拉伸速度导致从 待制造的容器2的底部拉出更多的材料并且由此避免太厚的材料聚集(否则由于材料温度 太低就会担心出现所述材料聚集)。随着加热时间的增加并且从而炉温增加，拉伸速度降低。随着拉伸速度的增加，用 于纵向拉伸预制坯件1的材料从预制坯件1的侧壁区域较强地拉出并且从预制坯件1的底 部区域较弱地拉出。但是，由于预制坯件1的底部区域随着炉子加热时间的增加而温度上 升，该底部区域中的材料还较软，从而提高的材料温度和降低的拉伸速度的组合导致在容 器2底部的区域中实现期望的材料厚度。图6示例性地示出根据炉子的加热时间47并且从而根据增加的炉温对于三个温 度Tl、T2、T3配置的拉伸速度48值VI、V2和V3。拉伸速度48根据加热时间47的预给定可例如以纯控制的方式进行。但是特别是 考虑，在测量技术上检测实际的炉温并且根据该具体测量到的炉温预给定拉伸速度。拉伸 速度与炉温的关系在此根据预制坯件1和容器2的几何尺寸不仅可以是线性的而且是非线 性的。具体的拉伸速度48与加热时间47或测量到的炉温的对应关系例如可通过自动读出 的表格或者通过由控制装置分析处理的运算法则来确定。在此特别是考虑基于微处理器进 行控制。
权利要求
1.一种用于吹塑成型容器的方法，其中，由热塑性材料制成的预制坯件在加热路段的 区域中沿着输送路径被热条件处理之后在吹塑模具内部被拉伸并且通过吹塑压力作用而 成型为容器，其特征在于，设置在加热路段04)区域中的加热元件(30)在生产期间以基本 上恒定的加热功率运行，并且在刚刚开始生产后制造容器O)时的拉伸速度被控制得与在 距离所述开始生产一段时间后的生产阶段中制造容器O)时的拉伸速度不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拉伸速度根据加热时间来控制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述拉伸速度根据所述预制坯件(1) 的材料参数来控制。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述拉伸速度根据炉温来控制。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述拉伸速度根据预制坯件几何 结构来控制。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，以测量技术检测所述炉温。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，通过增大的拉伸速度在所述容器 (2)的区域中生成增大的底部重量。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，通过降低的拉伸速度在所述容器 (2)的区域中生成降低的底部重量。
9.一种用于吹塑成型由热塑性材料制成的容器的设备，该设备具有至少一个沿着预制 坯件的输送路径设置的加热路段和设有吹塑模具的吹塑站，所述加热路段具有至少一个加 热元件，在所述吹塑站的区域中设置拉伸装置，其特征在于，所述加热元件(30)与加热控 制装置连接，该加热控制装置这样地具有控制特性，使得加热元件(30)以在时间上基本上 恒定的加热功率运行，并且所述拉伸装置与拉伸控制装置连接，所述拉伸控制装置这样地 具有控制特性，使得所述设备刚刚启动后的拉伸速度与距离所述启动一段时间后的生产阶 段中的拉伸速度不同。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述控制装置被构造用于根据加热时间 预给出拉伸速度。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，所述控制装置被构造用于根据所述 预制坯件(1)的材料参数预给出拉伸速度。
12.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，所述控制装置被构造用于根据炉温 预给出拉伸速度。
13.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，所述控制装置被构造用于根据预制 坯件几何结构预给出拉伸速度。
14.根据权利要求9至13之一所述的设备，其特征在于，所述控制装置与用于检测炉温 的传感器连接。
15.根据权利要求9至14之一所述的设备，其特征在于，所述控制特性被构造用于预给 出增大的拉伸速度以便预给出经吹塑的容器O)的增大的底部重量。
16.根据权利要求9至15之一所述的设备，其特征在于，所述控制特性被构造用于预给 出降低的拉伸速度以便生成经吹塑的容器O)的降低的底部重量。
全文摘要
本发明涉及一种用于吹塑成型容器的方法和设备。由热塑性材料制成的预制坯件首先沿着输送路径在加热路段的区域中经历热条件处理。接着，预制坯件在吹塑模具(4)内部通过吹塑压力作用而成型为容器。加热元件连接在加热控制装置上，该加热控制装置这样地具有控制特性，使得加热元件以时间上基本上恒定的加热功率运行。拉伸装置(11，12，13)连接在拉伸控制装置上，该拉伸控制装置这样地具有控制特性，使得所述设备刚刚启动后的拉伸速度与距离所述启动一段时间后的生产阶段中的拉伸速度不同。
文档编号B29C49/64GK102112292SQ200980130857
公开日2011年6月29日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年8月4日
发明者F·莱温, F·黑森东克斯, K-H·巴尔考, M·利岑贝格, M·林克, M·马蒂森, R·鲍姆加特 申请人:Khs科波普拉斯特两合公司