專利名稱：用于制造容器的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及容器的制造。
更具體地，本發(fā)明涉及一種用于由熱塑玻璃半制品制造容器，特別是瓶子的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
這樣的方法包括在適宜的加熱裝置中加熱型坯的第一步驟，及然后將熱的型坯放入多模具的吹塑成型或拉伸吹塑成型裝置內(nèi)，這些型坯在成型裝置中形成容器。
這樣形成的容器一離開吹塑成型或拉伸吹塑成型裝置將被引向存放裝置以等待隨后的罐裝，或者直接引向罐裝裝置。
讓我們回憶一下，容器型坯包括頸部，該頸部用于接收蓋子，該蓋子密封將要形成的容器，該頸部已經(jīng)具有最終尺寸，該頸部被延伸出本體，該本體的成形將促成嚴格意思上的容器。
型坯的加熱通常是在裝備有管狀鹵素?zé)絷嚵械目緺t內(nèi)，型坯前進經(jīng)過這些鹵素?zé)絷嚵校瑫r繞自身旋轉(zhuǎn)。更具體地，烤爐包含數(shù)個基礎(chǔ)模塊，每個模塊包含數(shù)個燈，每個燈單獨控制，使得最后，在離開烤爐時每個型坯本體的溫度高于它們組成材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以及在每個型坯上獲得加熱曲線，預(yù)先確定該曲線，使得材料分布在即將獲得的容器中最優(yōu)化。
這種加熱方法確實存在很多缺點。
首先，它的能量效率(也就是由型坯吸收的功率與鹵素?zé)粝牡墓β手?特別低，大約11-15％。這是因為由鹵素?zé)舭l(fā)射的輻射的空間擴散，僅有小部分輻射到達型坯本體。由這個效率所顯現(xiàn)的低數(shù)值對生產(chǎn)率具有負面影響。
其次，加熱曲線(也就是沿著型坯長度測量的溫度曲線)不能夠精確獲得；實際上，考慮到擴散作用，來自鹵素?zé)舻妮椛湎嗷ジ缮?，這意味著尋求精確地調(diào)整在離開鹵素?zé)艚o定距離處復(fù)合輻射的強度是一種極其幻想的想法。
為了緩解這些缺點，已經(jīng)存在如下想法使型坯排成單行盡可能靠近地經(jīng)過鹵素?zé)?。但是，這引起了在型坯表面上的過度加熱的不受歡迎的問題，該現(xiàn)象不能減輕，除非安裝并使用特別昂貴的通風(fēng)裝置。
此外，也存在熱對流的嚴重現(xiàn)象，由此上升的氣流將一些發(fā)出的輻射傳遞到型坯頂部?，F(xiàn)在，該型坯的頸部需要保持在適度溫度下，使得該頸部維持其原始尺寸。
因此，為了限制頸部由于熱對流而伴隨的加熱，使型坯的頸部朝下已經(jīng)變得明智。這樣的預(yù)防措施經(jīng)證明在某些情況下是不夠的，這與頸部的通風(fēng)相關(guān)聯(lián)。無論什么情形，型坯的這種定位需要在進入加熱裝置時進行顛倒預(yù)制件的操作，因為預(yù)制件通常是頸部向上地放入烤爐內(nèi)，如果拉伸吹塑成型是在頸部向上的情況下(這是更加一般的情形)進行，同樣需要在預(yù)制件被放入模具之前進行顛倒預(yù)制件的操作，或者在容器離開設(shè)備時需要進行顛倒容器的操作，從而它們能夠被存放或罐裝。這些顛倒操作需要安裝和使用適當(dāng)?shù)难b置，這使得設(shè)備更加復(fù)雜，并增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了特別地緩解上述缺點，根據(jù)本發(fā)明的用于由熱塑型坯制造容器的方法包括如下步驟借助至少一個相干電磁輻射束對型坯進行加熱；然后，由經(jīng)過這樣加熱的型坯形成容器。
本發(fā)明還提出了用于由熱塑型坯制造容器的設(shè)備，該設(shè)備包括加熱裝置，用于加熱型坯，以由經(jīng)過這樣加熱的型坯形成容器。該設(shè)備限定一路徑，型坯在加熱裝置內(nèi)將遵循該路徑，該加熱裝置包括至少一個相干電磁輻射源，該輻射源對準位于型坯路徑上的區(qū)域。
因此，輻射能夠集中到型坯的局部部分上，使得可以獲得接近預(yù)定曲線的溫度曲線，擴散和熱對流的幾乎完全不存在使得型坯可以在頸部向上的情況下加熱，而不會使該頸部經(jīng)受可能改變其尺寸的伴隨的加熱。
更具體地，電磁輻射束(例如，由激光二極管發(fā)射的激光)優(yōu)選是對準型坯的本體。輻射優(yōu)選是在近紅外范圍內(nèi)發(fā)射，換句話說，波長范圍在大約700nm至1600nm之間。
型坯的加熱優(yōu)選是通過數(shù)個相鄰和/或疊置的電磁輻射束來完成。實際上，加熱可以借助數(shù)個并置和/或疊置激光二極管來進行，例如形式為一個或多個激光二極管陣列。
輻射束或每個輻射束可以是直線的或平面的；例如，使它沿著預(yù)定的總方向定向，而使型坯至少局部地遵循基本上垂直于或基本上平行于輻射束的方向的路徑。
在加熱步驟中，型坯優(yōu)選是圍繞一預(yù)定軸線，例如與型坯的回轉(zhuǎn)軸線一致的軸線旋轉(zhuǎn)，以獲得在該型坯的圓周周圍的均勻加熱。
此外，型坯的頸部可被通風(fēng)，以除去過剩的熱空氣。
根據(jù)一種具體實施方式
，在加熱步驟中，輻射束在反射表面上至少反射一次。
加熱裝置例如包括腔室，該腔室包括第一壁和第二壁，這兩個壁相互面對并基本上平行于型坯的路徑，這些壁在該路徑的每一側(cè)上各設(shè)置一個，并共同限定出內(nèi)部空間，該第一壁設(shè)有多個疊置的平行狹縫，面對每一個狹縫，在與內(nèi)部空間相反的一側(cè)上設(shè)有一排輻射源。
根據(jù)一種具體實施方式
，第二壁至少在與內(nèi)部空間相同的一側(cè)上具有反射內(nèi)表面。
為了對型坯頸部進行通風(fēng)，加熱裝置可以包括通風(fēng)裝置，該通風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生通過在豎直方向上與所述腔室排成一直線的區(qū)域的氣流。
根據(jù)一種變化的具體實施方式
，設(shè)備包括兩個相繼設(shè)置的這種類型的加熱裝置。
根據(jù)另一種具體實施方式
，型坯的路徑基本上成圓形，加熱裝置包括數(shù)個沿著路徑相繼設(shè)置的腔室，每個腔室具有兩個相互面對的圓柱形壁，這兩個壁在路徑的每一側(cè)上各設(shè)置一個，并共同限定出內(nèi)腔，每個壁具有幾個面向該內(nèi)腔的相鄰的反射小平面，電磁輻射源對準其中一個小平面。
加熱裝置例如包括與其中一個小平面相鄰的不透明屏幕，以吸收已經(jīng)在小平面上經(jīng)過幾次反射之后的輻射束。
無論采用哪種實施方式，加熱裝置優(yōu)選地包括使型坯圍繞它們的回轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的裝置。


本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將從下面參照附圖的說明變得明顯。在附圖中圖1是用于由熱塑性型坯制造容器的設(shè)備的示意圖；圖2和圖3是激光二極管組和激光二極管陣列的立體圖，這些激光二極管可以被選用于裝備根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；圖4是示出激光二極管陣列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體示意圖；圖5是一圖表，說明了用于加熱PET的三種不同激光源的效率比較；圖6是示出了加熱裝置的立體示意圖，該加熱裝置用于根據(jù)第一種實施方式的容器制造設(shè)備；圖7是說明圖6的加熱裝置的正面剖視圖；圖8是一立體示意圖，示出了容器型坯在如圖7所示的加熱裝置中暴露于激光束；圖9是一立體示意圖，示出了根據(jù)第二種實施方式的容器制造設(shè)備的加熱裝置；圖10是類似于圖9的立體示意圖，也示出了根據(jù)第二種實施方式的變體的加熱裝置；圖11是從上方看的俯視示意圖，示出了根據(jù)第三種實施方式的容器制造設(shè)備的加熱裝置；圖12是從上方看的如圖11所示的加熱裝置細節(jié)的放大俯視圖；圖13是一立體圖，示出了如圖12所示的細節(jié)。
具體實施例方式
圖1示出了用于由在這里為預(yù)制件的型坯2制造例如瓶子的容器的設(shè)備1，該型坯是由熱塑性材料制成。在這里要注意的是，術(shù)語“型坯”不僅包括預(yù)制件，而且包括預(yù)制件和成品容器之間的任何半成品件。實際上，一些方法包含了兩個相繼的成形步驟，即由預(yù)制件形成半成品容器的第一步驟，和經(jīng)過一段特定時間之后，由半成品容器形成成品容器的第二步驟。
圖8放大地示出了預(yù)制件形式的型坯2。它是測試樣件形式的模制件，該測試樣件關(guān)于軸線A呈回轉(zhuǎn)對稱，并具有頸部3和本體4，該頸部設(shè)計成在容器的形成過程中盡可能不經(jīng)受任何變形，而該本體終止于底部5并設(shè)計成經(jīng)過加熱，然后再成形。在不暗示對這樣的應(yīng)用的任何限制的情況下，在說明書的其余部分中假定容器是直接由預(yù)制件形成，這意味著為了方便，該術(shù)語將被任意用于表示型坯或預(yù)制件。
例如，容器是由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或其他適當(dāng)?shù)臒崴苄圆牧稀?br> 如圖1所示，設(shè)備1包括進料裝置10，該進料裝置將預(yù)制件2供給到成形裝置6。該進料裝置例如包括料斗11，事先通過模制制成的預(yù)制件松散地裝載在該料斗內(nèi)，該料斗11通過分揀機13與成形裝置6的進口連接，該分揀機將預(yù)制件2(冷的，也就是說處于室溫下)分開并將其放置到滑道14上。
然后，預(yù)制件2被安放在傳送線15上，之后，在熱的預(yù)制件放入多模具環(huán)形傳送帶類型的吹塑成型裝置17(或拉伸吹塑成型裝置)之前，當(dāng)這些預(yù)制件經(jīng)過加熱裝置16時對其進行加熱。
然后，容器借助輸送器18，例如帶有孔穴的輪子，從吹塑成型裝置17的模具被轉(zhuǎn)移到成形裝置6的出口。
在加熱裝置16內(nèi)，預(yù)制件2通過至少一個相干電磁輻射束22進行加熱。
為此，設(shè)備1在加熱裝置16內(nèi)限定出預(yù)定路徑23，預(yù)制件2在加熱步驟過程中遵循該路徑。更具體地，該路徑23是由輸送器(未示出)限定，該輸送器裝備有相互鉸接的鏈節(jié)，預(yù)制件2被懸掛在該輸送器上。該傳動技術(shù)對于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是很熟悉的，將不作詳細描述；但是，讓我們明確指明每個鏈節(jié)包括附件，該附件為懸掛器形式，技術(shù)術(shù)語稱作“旋轉(zhuǎn)器”，該懸掛器安裝在預(yù)制件2的頸部內(nèi)或安裝在其上，該懸掛器具有齒輪形部分，該齒輪形部分與在傳送線旁邊延伸的固定齒條嚙合，從而當(dāng)傳送線前進時，懸掛器連同它們的預(yù)制件一起轉(zhuǎn)動。
加熱裝置16包括至少一個相干電磁輻射源24，該輻射源對準位于預(yù)制件2的路徑23上的目標(biāo)區(qū)域25，如我們將在后面看到的，這些預(yù)制件通過該區(qū)域。
下面的描述首先從加熱預(yù)制件的電磁輻射源24的選擇(第1部分)開始，然后描述在三種實施方式中的加熱裝置16和相應(yīng)的加熱方法(第2部分)。
1.電磁輻射源的選擇試驗已經(jīng)表明，在整個光譜范圍內(nèi)，對于加熱例如PET(對于最普通應(yīng)用的容器預(yù)制件通常是由該材料制成)的熱塑性材料有用的輻射在于近紅外范圍內(nèi)，也就是說波長范圍在700nm到1600nm之間。
幾種在市場可獲得的激光器已經(jīng)證明在應(yīng)用于加熱熱塑性材料是令人滿意的(發(fā)明人所做的試驗是使用PET進行的)。
PET預(yù)制件的壁厚一般在1mm到3mm之間，完全取決于所要獲得的容器的類型。
第一個試驗是發(fā)明人在3mm厚的PET測試樣件上使用三個在近紅外范圍發(fā)射的激光源進行的，即1.首先，Nd:YAG型激光器，該類型激光器包括功率為4.4kW的摻釹釔鋁石榴石放大器，產(chǎn)生波長為1064nm的紅外光束，2.第二，混合型激光二極管，功率為3kW，產(chǎn)生包含兩種波長分別為808nm和940nm的紅外光束，和3.第三，功率為500W的激光二極管，產(chǎn)生波長為808nm的紅外光束。
圖5的圖表表示對于這些激光器中的每一種，材料達到中心溫度130℃(事實上，這是PET預(yù)制件需要加熱達到的溫度)所需要的時間作為發(fā)射功率密度的函數(shù)的曲線圖。
可以看出，雖然Nd:YAG激光器的效率似乎優(yōu)越于二極管激光器，但是曲線相似，這表明激光器可以在多個參數(shù)的基礎(chǔ)上進行選擇，而不僅僅是效率，特別是在光束的形狀、輻射源的大小、當(dāng)然還有它的成本這些參數(shù)的基礎(chǔ)上進行選擇。
此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)激光器的選擇還取決于保護材料以防無控制的結(jié)晶化的要求。因此需要一個折衷方案。雖然Nd:YAG激光器已經(jīng)證明了它的效率，但是二極管激光器將優(yōu)選于Nd:YAG激光器，由于其價格更低且體積更小，而在應(yīng)用于加熱熱塑性預(yù)制件的效率方面兩者差別極其細微。
在試驗已經(jīng)表明輻射采用的范圍是近紅外范圍的同時，這些試驗也表明了在1000nm之前選擇波長對加熱質(zhì)量(加熱質(zhì)量應(yīng)理解為不僅暴露時間更短，而且通過材料厚度的輻射準確性高且擴散良好的加熱)影響很小。
相比而言，對于相同波長，以下參數(shù)光束形狀、能量曲線、功率密度，對加熱質(zhì)量有重要的影響。
如我們在下面將看到的，第一種示例性實施方式采用由激光二極管26產(chǎn)生的平面光束22，該激光二極管附加有發(fā)散透鏡。不同制造商提供單獨的或組裝成陣列的激光二極管，如圖2和圖3所示。
圖2示出了由堆疊的二極管26組成的二極管組27，總功率為1200W，是由Thales出售，參考型號為TH C17xx-M1或TH-C55xx M1。每個二極管26產(chǎn)生平面激光束，從而該二極管組產(chǎn)生幾個疊置的平面光束，這些光束可以是平行的或者發(fā)散的。
圖3示出了由二極管26組成的二極管陣列28，每個二極管的功率為40W，每個二極管26產(chǎn)生平面光束。二極管陣列28因此產(chǎn)生平面光束，該平面光束是由所有二極管產(chǎn)生的光束的并置而形成。這種類型的二極管排是由Thales出售，參考型號為TH-C1840-P或TH C1841-R。
如可從圖2和圖3看出，二極管組27和二極管陣列28都配備有內(nèi)部水冷卻回路、水的進口29和出口30，該進口和出口的管道可以從圖中看出。
圖4示意性地示出了由二極管26組成的二極管陣列28的結(jié)構(gòu)。二極管26一起安裝并焊接在支撐件31上，該支撐件設(shè)有垂直于光束22的管道32，冷卻液經(jīng)過這些管道。
2.制造加熱裝置現(xiàn)在參照圖6至11，根據(jù)三種不同的示例實施方式，更加詳細地描述加熱裝置。
2.1實施例1參照圖6至圖8描述第一種示例性實施方式。
如在圖6可見，用點劃線表示的路徑23基本上是直線的并限定了稱作縱向的方向L，預(yù)制件2在加熱裝置內(nèi)遵循該路徑。
在本實施例中，加熱裝置16包括腔室33，該腔室包括第一壁34和第二壁35，這兩個壁是豎直的并相互面對，以及基本上平行于路徑23，這兩個壁在該路徑的每一側(cè)上各設(shè)置一個。
壁34、35共同限定出內(nèi)部空間36，預(yù)制件2沿縱向通過該空間。
如在圖7可見，壁34、35在基本上等于預(yù)制件2的本體長度的高度范圍內(nèi)延伸。該預(yù)制件是頸部向上而定向，頸部3從腔室33突出到壁34、35上方。腔室33在底部是敞開的，以允許上升氣流37流通，從而為腔室33提供一定程度的通風(fēng)，這是為了除去由加熱的型坯2的本體發(fā)出的熱。
每個壁34、35具有各自的內(nèi)表面38、39和各自的相反的外表面40、41，其中兩個內(nèi)表面面向內(nèi)部空間36。
第一壁34設(shè)有多個疊置的水平的平行狹縫42，面向每一個狹縫，在外表面40一側(cè)上設(shè)有激光二極管陣列28，如上面所述。
如在圖6可見，加熱裝置因此包括激光二極管矩陣43，該矩陣是由數(shù)個疊置的二極管陣列28形成，該矩陣基本上面向預(yù)制件2的本體4的整個高度而延伸。這些二極管陣列28可以借助它們各自的回路進行冷卻，這些回路與同一個冷卻液供給29和排放30管道連接。
每個二極管發(fā)射沿著總方向T定向的光束22，該總方向橫向于路徑23，該光束在平行于該路徑23的水平中平面P內(nèi)延伸。
每個狹縫42使光束22擴散地通過它，這意味著光束22在水平中平面的每一側(cè)上趨于發(fā)散。
此外，壁34、35的內(nèi)表面38、39是能夠反射的，這意味著光束22在其喪失能量之前經(jīng)受多次連續(xù)反射，因而多次穿過預(yù)制件2。這導(dǎo)致了能量效率的提高和加熱預(yù)制件2所花費時間的減少。
為了產(chǎn)生二極管矩陣43，可以使用多個疊置的40W二極管組成的二極管陣列28，所述40W二極管是屬于如上所述的類型(參見第1部分)并在圖3所示。
在圖7中，光束22的發(fā)散角度被夸大，以清楚地顯示發(fā)散和反射的雙重現(xiàn)象。
圍繞其軸線A旋轉(zhuǎn)預(yù)制件2，這使得在離開加熱裝置時可以獲得溫度曲線，該溫度曲線在本體4的圓周周圍基本上保持不變。
另外，可以這樣調(diào)整二極管26的功率，以致獲得期望的溫度曲線，該溫度曲線在預(yù)制件2的整個長度上是不均勻的，例如為了最終獲得曲線形的容器。在這樣的實施例中，中間的二極管陣列28將被設(shè)置為比上二極管陣列28和下二極管陣列28更低的功率，以使本體4的中間部分保持在比其末端部分溫度(這兩個末端部分將被升至大約130℃)更低的溫度(例如在大約115℃)。
雖然在腔室33內(nèi)的熱對流現(xiàn)象由于使用相干輻射而受到限制，特別地，由此頸部3在吹塑過程(如已經(jīng)陳述的，該吹塑過程允許預(yù)制件2定向為頸部向上)中不會經(jīng)受任何可能使其軟化的加熱以及不會引起尺寸的改變，但是，可以證明更好的是，至少在腔室33的上部進行通風(fēng)，以在頸部3周圍產(chǎn)生冷氣流。
因此，如在圖7所示，加熱裝置16裝備有通風(fēng)裝置44，該通風(fēng)裝置44產(chǎn)生氣流45，該氣流在豎直方向上與腔室33排成一直線地橫向流通，以除去由于自然的熱對流而產(chǎn)生的上升氣流排放的熱能。該通風(fēng)裝置44例如包括設(shè)置在殼體47內(nèi)的鼓風(fēng)機46，該殼體設(shè)置在第二壁35的外表面41一側(cè)上并具有開口48，該開口在豎直方向上與壁35的上邊緣49成一直線地延伸，并能夠橫向傳送來自鼓風(fēng)機46的氣流37。
每個預(yù)制件2按如下進行加熱。
來自于進料裝置10的預(yù)制件2沿著縱向路徑23進入加熱裝置16，該路徑局部由輸送器限定。
使預(yù)制件2圍繞其軸線A旋轉(zhuǎn)。由二極管26發(fā)射的激光束22沿著整個路徑照射在預(yù)制件上，預(yù)制件遵循該路徑通過腔室33。預(yù)制件2的本體4開始處于室溫下，很快地被升高到大約120℃的溫度，而其頸部3保持在室溫下。
離開腔室33時，預(yù)制件2被轉(zhuǎn)移到拉伸吹塑成型裝置18，以使之成形為容器。
2.2實施例2現(xiàn)在，參照圖9和圖10描述第二種示例實施方式。該第二實施例包括在圖9所示的第一種實施方式，其中，設(shè)備1包括單個加熱裝置16；和在圖10所示的第二種實施方式，該實施方式構(gòu)成第一種的變體，其中，設(shè)備1包括兩個相繼設(shè)置的加熱裝置16。
根據(jù)第一種實施方式，預(yù)制件2在加熱裝置內(nèi)要遵循的路徑23沿著縱向L在上游傳送區(qū)域50和下游傳送區(qū)域52之間局部是直線的，在該上游傳送區(qū)域內(nèi)，通過上游傳送輪51將冷的預(yù)制件2放入加熱裝置16，而在該下游傳送區(qū)域內(nèi)，通過下游傳送輪53將熱的預(yù)制件2從加熱裝置16中移出。
加熱裝置16包括幾個疊置的激光源24，這些激光源沿路徑的軸線設(shè)置在路徑23的下游端。在這里，激光源24是由準直透鏡54組成，每個透鏡通過光纖55連接到二極管激光發(fā)生器56，并一起形成豎直的透鏡組57，該透鏡組的高度基本上等于預(yù)制件2的本體4。
如從圖9可見，透鏡54是這樣定向，從而產(chǎn)生縱向(直線或平面的)光束22，這些光束在遇到不透明屏幕58之前接連地照射預(yù)制件2，該不透明屏幕構(gòu)成散能器，并橫向設(shè)置在路徑23的延長部分上位于上游傳送輪51之外。
因此，沿著路徑23，每個預(yù)制件2通過激光束22逐漸地被加熱，這些激光束接連地被轉(zhuǎn)移到它們照射并經(jīng)過的預(yù)制件2上的能量，首先，從預(yù)制件方面看，在上游傳送輪51的出口處該能量低，然后，在到達這些激光源附近的最大限度之前以及在預(yù)制件2被下游傳送輪53接收之前，該能量隨著預(yù)制件2逐漸靠近激光源24而增加。
因此，可以只利用激光源組逐漸地加熱預(yù)制件2，而不是利用如上所述的第一種實施方式所說明的激光源矩陣。
但是，為了避免激光束能量過快的消散，優(yōu)選使用更高功率的激光二極管。因此，這里所采用的激光器是一種上面所述類型的二極管激光器(參見第1部分)，單個功率為500W。
如在圖9所示，加熱裝置16包括限制腔室59，該腔室包括兩個壁60，61，這兩個壁相互面對并在路徑23的每一側(cè)各設(shè)置一個，而且位于上游傳送輪51和下游傳送輪53之間。
這兩個壁60、61具有反射內(nèi)表面，這些反射內(nèi)表面通過反射激光束22的橫向分量來限制激光束，這些橫向分量是由預(yù)制件2的衍射而導(dǎo)致的。這樣，能量損失就受到限制，同時提高了設(shè)備的安全性。
雖然在圖9中沒有示出，但是加熱裝置16可以裝備通風(fēng)裝置，該通風(fēng)裝置類似于上文在第一種示例性實施方式中描述的那一個通風(fēng)裝置。
根據(jù)第二種實施方式，設(shè)備1包括兩個加熱裝置16，它們類似于上文在第一種實施方式中所描述的加熱裝置，這兩個加熱裝置相繼地設(shè)置在預(yù)制件2的路徑中，即用于將預(yù)制件2升溫到中間溫度(也就是說介于室溫和預(yù)制件的最終溫度之間的溫度，室溫對應(yīng)于預(yù)制件的初始溫度，大約20℃，而最終溫度是在成型之前的溫度，大約120℃)的第一加熱裝置16a，和用于將預(yù)制件2升溫到它們的最終溫度(大約120℃)的第二加熱裝置16b。
預(yù)制件2在第一加熱裝置16a內(nèi)要遵循的路徑23a沿著縱向方向L在上游傳送區(qū)域51和中間傳送區(qū)域62之間局部是直線的，其中，在上游傳送區(qū)域內(nèi)，冷的預(yù)制件2通過上游傳送輪51被供給到第一加熱裝置16a，而在中間傳送區(qū)域內(nèi)，熱的預(yù)制件從第一加熱裝置16a被傳送到第二加熱裝置16b。
在圖10所示的實施例中，加熱裝置16a、16b是相互平行設(shè)置的，預(yù)制件在中間傳送區(qū)域62內(nèi)要遵循的路徑23b是彎曲的。該設(shè)置使得可以避免第一加熱裝置16a的光束和第二加熱裝置16b的光束之間的干涉。
預(yù)制件2在第二加熱裝置16b內(nèi)要遵循的路徑23c在中間傳送區(qū)域62和下游傳送區(qū)域52之間也局部是直線的且是縱向的，在下游傳送區(qū)域內(nèi)，熱的預(yù)制件2在橫向上被下游傳送輪53接收。
每個加熱裝置16a、16b包括由疊置激光二極管組成的激光二極管組27，該激光二極管組的高度基本上等于預(yù)制件2的本體4的高度，并且是在相應(yīng)的路徑16a、16c的下游端沿著路徑的軸線設(shè)置。
激光二極管組27，例如，是屬于上面所述的并在圖2所示的種類(第一部分)。
如在圖10可見，第一加熱裝置16a包括構(gòu)成散能器的不透明屏幕58，一旦激光束22已經(jīng)相繼經(jīng)過在路徑23a上的預(yù)制件2就照射到該不透明屏幕上，該屏幕橫向地設(shè)置在路徑23a的延長部分上位于上游傳送輪51之外。
第二加熱裝置16b也包括這樣的不透明屏幕58，其設(shè)置在路徑23c的延長部分上并位于與中間傳送區(qū)域62相同的一側(cè)。
此外，如在圖10所示，每個加熱裝置16a、16b包括限制腔室59，該腔室的反射壁60、61防止激光束22的側(cè)向散射，反射壁在相應(yīng)的路徑23a、23c的每一側(cè)各設(shè)一個。
因而，預(yù)制件2首先在第一加熱裝置16a內(nèi)被升溫到中間溫度，例如大約80℃，然后，在被傳送到拉伸吹塑成型裝置18之前，在第二加熱裝置16b內(nèi)被升溫到最終溫度，大約120℃。
應(yīng)當(dāng)注意的是，對于特殊的應(yīng)用，可能想到多于兩個加熱裝置。
2.3實施例3現(xiàn)在參照圖11到13描述第三種實施方式。
在該實施例中，預(yù)制件2在第一加熱裝置16內(nèi)的路徑23基本上是圓形，如在圖11可見，加熱裝置16包括數(shù)個沿著路徑23設(shè)置的相鄰腔室63，預(yù)制件2相繼地通過這些腔室。
路徑23限定在上游傳送輪51和下游傳送輪53之間，上游傳送輪從進料裝置10中拿來預(yù)制件2，下游傳送輪帶有拉伸吹塑成型模具。
每個腔室63具有相互面對的兩個圓柱形壁，即內(nèi)壁64和外壁65，這兩個壁在路徑23的每一側(cè)上各設(shè)一個，并共同限定內(nèi)腔66，預(yù)制件2放置在該內(nèi)腔內(nèi)，預(yù)制件的軸線因此暫時與腔室63的對稱軸線重合。
每個壁64、65具有多個相鄰的反射小平面64a、64b、64c、65a、65b、65c，這些小平面面向內(nèi)腔66，其中一個壁64的每個小平面64a、64b、64c是面向相對壁65相應(yīng)的小平面65a、65b、65c而設(shè)置。這些小平面64a、64b、64c、65a、65b、65c不是完全地平行于它們的配對小平面，而是與配對小平面共同限定出幾度的角α，如在圖12可見。
在壁64、65之間限定出上游缺口67和下游缺口68，預(yù)制件2依次地進入這些缺口67、68，然后離開。
另外，對于每個腔室63，加熱裝置16包括一個不透明屏幕58，該屏幕與內(nèi)壁64的一個小平面64c相鄰，并位于與下游缺口68相同的一側(cè)上。
因此，對于每個腔室63，加熱裝置16包括一個由堆疊激光二極管組成的激光二極管組27，該激光二極管組面向內(nèi)壁64與上游缺口67相接的一個小平面64a而設(shè)置。朝向該小平面64a的激光二極管設(shè)計成每個產(chǎn)生光束22，該光束是直線或者包含在豎直平面內(nèi)，該豎直平面相對于預(yù)制件2的路徑23是橫向的，光束22與小平面64a的法線成銳角(見圖12)。
因此，在照射到屏幕58之前，每條光束22在小平面64a、64b、64c、65a、65b、65上經(jīng)受多次相繼的反射，由于屏幕58形成散能器，所以該屏幕完全吸收光束22(見圖12)。
當(dāng)預(yù)制件2頸部向上地設(shè)置在腔室63的中心時，每條光束22因此在其圓周上分布的不同區(qū)域上多次照射該預(yù)制件，如在圖12可見。
如從圖11清楚可見，每個預(yù)制件2相繼地通過所有腔室63，二極管可以這樣設(shè)置，使得它們的功率沿著路徑23增加，因此，隨著預(yù)制件2逐漸地前進通過加熱裝置16時，預(yù)制件2的溫度升高。
如前述，預(yù)制件2可以圍繞它們的回轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)，它們在加熱裝置16內(nèi)的前進優(yōu)選是步進式的，每個預(yù)制件2例如在每個腔室63逗留幾分之一秒。
由于激光束具有良好的透過預(yù)制件本體材料的能力，預(yù)制件通過加熱裝置16的前進是連續(xù)的，這是完全可以想到的。
當(dāng)然，不管采用哪種實施方式，可以調(diào)整預(yù)制件2經(jīng)過加熱裝置的速度。
事實上，各種設(shè)置(通過速率、二極管的功率、腔室的長度)將由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)預(yù)制件所要使用的材料以及生產(chǎn)規(guī)定的機器費用進行選擇。
如我們已經(jīng)知道的，上述方法和設(shè)備使得例如預(yù)制件的型坯的加熱可以比通過已知的方法和設(shè)備所能實現(xiàn)的不僅更加快速而且更加精確。
該速度意味著加熱裝置的尺寸能夠加以限制，而試驗已經(jīng)表明可以使用相干電磁光束獲得50％的能量效率，在使用已知的方法和設(shè)備的情況下，這似乎是不可思議的。
事實上試驗已經(jīng)說明了激光能量滲透到在該應(yīng)用中通常使用的材料內(nèi)，該能量滲透優(yōu)越于常規(guī)用于加熱的鹵素?zé)舻妮椛?，從而提高在預(yù)制件厚度內(nèi)的材料溫度的均勻性。
加熱的精確性使得可以獲得豎直加熱曲線，該加熱曲線更加精確地與期望的曲線相匹配。更具體地，該精確性使得可以獲得迄今不可能得到的加熱曲線。這特別意味著可以修改預(yù)制件的設(shè)計，使得預(yù)制件的重量(實踐中，這是指壁厚)可以根據(jù)容器的特定輪廓所期望的溫度曲線進行不同的分布。
此外，周圍空氣的少量加熱還意味著預(yù)制件在整個容器生產(chǎn)過程中可以保持頸部向上，因而避免顛倒操作。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于由熱塑性型坯(2)制造容器，該方法包括如下步驟加熱型坯(2)，然后由這樣加熱的型坯(2)形成容器，其特征在于，型坯(2)的加熱是借助至少一個相干電磁輻射束(22)進行。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述型坯(2)的加熱是借助多個相鄰的相干電磁輻射束(22)進行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述型坯(2)的加熱是借助多個疊置的電磁輻射束(22)進行。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述光束或每個光束(22)是平面的。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述光束或每個光束(22)是沿著一個預(yù)定的總方向定向，以及在加熱步驟中，使所述型坯(2)至少局部地遵循基本上垂直于光束(22)的方向的路徑(23)。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述光束或每個光束(22)是沿著一個預(yù)定的總方向定向，以及在加熱步驟中，使所述型坯(2)至少局部地遵循基本上平行于光束(22)的總方向的路徑(23)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，在加熱步驟中，所述型坯(2)圍繞預(yù)定的軸線旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸線與型坯(2)的回轉(zhuǎn)軸線(A)一致。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中，對于具有頸部(3)和本體(4)的型坯(2)，電磁輻射束是對準型坯(2)的本體(4)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在加熱步驟中，所述型坯(2)的頸部(3)向上。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，使所述型坯(2)的頸部(3)通風(fēng)。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其中，在加熱步驟中，所述光束(22)在反射表面上至少反射一次。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其中，所述光束(22)是激光束。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其中，所述光束的輻射是紅外輻射。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，輻射的波長小于或者等于約1600nm。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，輻射的波長介于約780nm和1600nm之間。
17.一種設(shè)備，用于由熱塑性坯件(2)制造容器，該設(shè)備包括加熱裝置(16)，用于加熱型坯(2)以由這樣加熱的型坯(2)形成容器，所述設(shè)備(1)限定一路徑(23)，型坯(2)在加熱裝置(16)遵循該路徑，其特征在于，所述加熱裝置(16)包括至少一個相干電磁輻射源(24)，該輻射源對準位于型坯(2)的路徑(23)的區(qū)域(25)。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述型坯(2)的路徑(23)基本上是直線的，所述輻射源(26、24)橫向于所述路徑(23)。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述加熱裝置(16)包括一排與所述路徑平行設(shè)置的相鄰輻射源。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述加熱裝置(16)包括多排疊置的輻射源，這些輻射源排與路徑平行設(shè)置。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述加熱裝置(16)包括腔室(33)，該腔室包括第一壁(34)和第二壁(35)，這兩個壁相互面對并基本上平行于型坯(2)的路徑(23)，這兩個壁在該路徑的每一側(cè)各設(shè)一個，并共同限定內(nèi)部空間(36)，所述第一壁(34)設(shè)有多個疊置的平行狹縫，面對每一個狹縫，在與內(nèi)部空間相反的一側(cè)上設(shè)有一排輻射源。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第二壁(35)至少在內(nèi)部空間(36)的同一側(cè)上具有反射內(nèi)表面(39)。
23.如權(quán)利要求21或22所述的設(shè)備，其中，所述加熱裝置(16)包括通風(fēng)裝置(44)，該通風(fēng)裝置能夠產(chǎn)生氣流(45)，該氣流通過在豎直方向上與所述腔室(33)成一直線的區(qū)域。
24.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述型坯(2)的路徑(23)基本上是直線的，所述輻射源平行于所述路徑。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，所述加熱裝置(16)包括數(shù)個疊置的輻射源。
26.如權(quán)利要求24或25所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括不透明屏幕(58)，該不透明屏幕面對輻射源而設(shè)置。
27.如權(quán)利要求24至26中任一項所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括至少兩個相繼設(shè)置的加熱裝置(16a、16b)。
28.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述型坯(2)的路徑(23)基本上是圓形的，所述加熱裝置(16)包括數(shù)個沿著路徑(23)相繼設(shè)置的腔室(63)，每個腔室(63)具有兩個相互面對的圓柱形壁(64，65)，這兩個壁在該路徑(23)的每一側(cè)上各設(shè)置一個，并共同限定出內(nèi)腔(66)，每個壁(64、65)具有幾個相鄰的反射小平面(64a、64b、64c，65a、65b、65c)，這些小平面面向內(nèi)腔(66)，電磁輻射源對準其中一個小平面，這些小平面(64a、64b、64c、65a、65b、65c)不是完全地平行于它們的配對小平面，而是與配對小平面共同限定出幾度的角。
29.如權(quán)利要求28的設(shè)備，其中，包括不透明屏幕(5 8)，該不透明屏幕與其中一個小平面(64c)相鄰。
30.如權(quán)利要求17至29中任一項所述的設(shè)備，其中，對于具有回轉(zhuǎn)軸線(A)的型坯(2)，所述加熱裝置(16)包括用于使型坯(2)圍繞它們軸線(A)旋轉(zhuǎn)的裝置。
31.如權(quán)利要求17至29中任一項所述的設(shè)備，其中，所述相干電磁輻射源(24)是激光源。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述相干電磁輻射源是激光二極管。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述激光二極管設(shè)計成發(fā)射平面激光束(22)。
34.如權(quán)利要求32或33所述的設(shè)備，其中，所述加熱裝置(16)包括至少一個并置激光二極管組(27)或并置激光二極管陣列(28)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于由熱塑坯件制造容器的方法，包括利用至少一個相干電磁輻射束(22)加熱坯件(2)的步驟；和由經(jīng)過這樣加熱的坯件(2)形成容器的步驟。本發(fā)明還涉及一種設(shè)備，其用于制造容器(2)，該設(shè)備包括用于加熱坯件(2)的裝置(16)，以由經(jīng)過這樣加熱的坯件(2)形成容器。本發(fā)明的設(shè)備限定了路徑(23)，坯件(2)在加熱裝置(16)內(nèi)沿著該路徑前進。此外，加熱裝置(16)包括至少一個相干電磁輻射源(26)，該輻射源對準位于前述路徑上的區(qū)域(25)。
文檔編號B29B13/02GK101060970SQ200580039991
公開日2007年10月24日 申請日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者局伊·弗約萊, 呂克·德蘇泰 申請人:賽德爾參與公司