專利名稱：用于在拉伸吹塑成型工藝期間提供熱塑性預成型件的內(nèi)表面溫度分布的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于分析熱塑性預成型件的方法和設備，特別是但不專門作為拉 伸吹塑成型(SBM，stretch blow moulding)生產(chǎn)工藝的一部分。
背景技術：
拉伸吹塑成型(SBM)(通常還被稱為注入拉伸吹塑成型)是一種復雜的工藝，目前 廣泛用在多種用于飲料、食物、工業(yè)產(chǎn)品等的容器的生產(chǎn)中。該工藝通常包括兩個主要步 驟。在第一步驟中，諸如PET的塑料通常在注塑成型工藝中被模制成預成型件。該工藝用 于確保準確形成容器的螺紋部分并且準確地控制沿著其長度的厚度分布。第二步驟是拉伸吹塑成型工藝。在該工藝中，一般在具有一個或多個紅外線燈的 烤箱中，通常將預成型件加熱到材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)之上的溫度，例如，對PET來說 在80-110°C之間。然后，被軟化的預成型件被引入到模具中，在那里，該預成型件被拉伸和 吹塑。通過拉伸桿進行拉伸，并且可以通過施加約5-7巴(bar)的第一壓力來進行輔助(還 已知為“預吹塑”)。當預成型件接觸模具壁的內(nèi)側時，由于熱交換其“凝固”。然后，施加范 圍在40巴(bar)左右的最終施加壓力(已知為“最終吹塑”)。這用于確保較好地形成模 制產(chǎn)品的細節(jié)部分，諸如瓶子上的擋邊。在SBM工藝中存在多個關鍵工藝變量。一個是加熱之后預成型件的溫度，其沿著 長度并且貫穿厚度而改變。由于SBM工藝的速率而導致不可能對每個加熱的預成型件進行 質(zhì)量評估。主要生產(chǎn)循環(huán)的一般生產(chǎn)速率通常為50000-60000瓶/小時。因此，實際上，在 這些速率下僅能進行的質(zhì)量控制是，當熱預成型件進入吹塑模具時，監(jiān)控加熱的預成型件 上的一個外參考點或位置的溫度，以給出關于加熱的預成型件的整體一致性的大體指導。 然而，還已知遍及整個預成型件的溫度分布是關鍵的工藝變量，其可能對最終吹塑物品的 大多數(shù)重要物理性能有顯著影響。WO 2005/067591A2描述了一種拉伸吹塑成型系統(tǒng)，其限制預成型件，使得每個預 成型件的橫截面內(nèi)的溫度分布在吹塑成型操作之前被最優(yōu)化。該系統(tǒng)涉及使用至少一個高 速、快照動作熱紅外線溫度傳感器，以獲得在預成型件運送或傳輸期間移動的預成型件的 外側溫度測量和移動的預成型件的內(nèi)表面溫度中的至少之一。從而，在預成型件在溫度調(diào) 節(jié)部和吹塑成型部之間進行在線(in-line)傳送期間可以直接監(jiān)控溫度測量。如WO 2005/067591A2中所述，通過現(xiàn)有的本領域機器傳送預成型件的速率要求 在“幾毫秒”內(nèi)進行溫度測量(第3頁第2-3行)。從而，W02005/067591A2發(fā)明的特征在 于，使用靜態(tài)高速快照動作傳感器而不是高溫計，并且預成型件必須進入高速快照動作傳 感器的直接視場內(nèi)。W02205/067591A2描述了使用高溫計的準確溫度測量要求從“幾百毫秒 到幾秒”時間段的視場，并且預成型件傳送的速率不允許使用高溫計進行準確的溫度測量。還希望實現(xiàn)各個預成型件的溫度監(jiān)控作為給預成型件的加熱(以及其他參數(shù)或 工藝條件，諸如烤箱模制溫度等)提供反饋的最準確方法，使得整體吹塑成型工藝最優(yōu)化，
4并且最好地分析工藝中的變量，該變量包括進行該工藝的預成型件的初始溫度、環(huán)境溫度、 和/或預吹塑和最終吹塑溫度變化的變量。還希望在多于一個點或平均面積上更準確地分析各個預成型件的溫度，S卩，提供 能夠更準確地確定小溫度變化的預成型件溫度分布，特別是當預成型件被不規(guī)則加熱時或 者在進行該工藝的預成型件的質(zhì)量能夠超過理想或期望質(zhì)量極限范圍而改變時。WO 2005/067591A2的一個問題在于，溫度測量必須在高速下(幾毫秒)進行連續(xù) 地調(diào)整，這需要考慮正常SBM工藝的速率和周轉(zhuǎn)率的嚴格設備。而且，高速快照動作溫度傳 感非常昂貴，并且在本領域中并不優(yōu)選使用在工業(yè)處理中。而且，WO 2005/067591A2發(fā)明 僅能獲得一個內(nèi)部快照溫度測量，這是由于預成型件的開口頸部僅在幾毫秒內(nèi)與內(nèi)表面溫 度監(jiān)控器成一條直線。這樣，實際上不可能使用WO 2005/067591在SBM工藝中獲得加熱的 預成型件的正確的內(nèi)部溫度分布(即，沿著長度或距離的溫度分析)。由基于透鏡元件的靜 態(tài)傳感器在機械工業(yè)生產(chǎn)線上對極快運動的預成型件在幾毫秒內(nèi)進行一次內(nèi)部溫度測量 的準確性也存在問題?！皫缀撩搿比匀粌H等于30000瓶/小時的生產(chǎn)線速率，重要的是小于 SBM瓶大部分當前的生產(chǎn)線速率。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于在拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝期間提供熱塑 性預成型件的內(nèi)表面溫度分布的方法，該方法至少包括以下步驟(a)在該生產(chǎn)工藝中加熱多個在線冷預成型件，以提供多個在線加熱的預成型 件；(b)轉(zhuǎn)移至少一個在線加熱的預成型件，以提供至少一個離線加熱的預成型件；(c)將剩余的在線加熱的預成型件提供給用于將加熱的預成型件形成為吹塑成型 產(chǎn)品的一個或多個拉伸吹塑模具；以及(d)將溫度傳感器設置在步驟(b)的所述離線加熱的預成型件或每個離線的加熱 預成型件內(nèi)，以提供所述預成型件的至少一個內(nèi)表面溫度分布。以這種方式，可以獲得預成型件內(nèi)(優(yōu)選為沿著預成型件的長度或所述長度)的 內(nèi)部溫度分布。而且，在不影響生產(chǎn)工藝速率的情況下，可以確定該離線的加熱預成型件或 每個離線的加熱預成型件的內(nèi)表面的更慢但是更準確的溫度分布，然后，該信息可以反饋 給生產(chǎn)工藝并進行控制。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，該方法進一步提供以下步驟(e)使用步驟(d)的溫度分布來表示所述多個在線加熱預成型件中的至少一個 (優(yōu)選為多個)的溫度分布。預成型件可以由單一材料或者多種熟知塑料材料的結合制成，包括但不限于PET、 PLA、PP等。它們可以是具有一個或多個頸部和/或螺紋部分的任何形狀，而不限于常 規(guī)的形狀。多種標準或常用的冷預成型件通常具有處于10-40gm之間的重量，以及處于 20-150mm之間的長度。本發(fā)明的方法尤其提供了至少基于步驟(d)的內(nèi)表面溫度分布來控制加熱步驟 (a)的冷預成型件的能力?？梢酝ㄟ^任何設備、器件、單元、組件或其組合來加熱預成型件， 并且通常包括一個或多個加熱器和/或冷卻器。本發(fā)明可以包括至少基于步驟(d)的內(nèi)表面溫度分布來控制一個或多個加熱器和/或冷卻器的位置。在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(a)中的加熱通過沿著冷預成型件的一個縱向邊 緣設置的多個紅外線燈來提供。加熱器可以在橫向上與冷預成型件間隔不同距離。步驟(b)中轉(zhuǎn)移至少一個在線加熱的預成型件可能需要任何機構、器件、設備、單 元、組件等，通常需要以下組中的一個或多個，所述組包括臂、桿、夾具、轉(zhuǎn)換機構和軌道。 可以手動、自動、或手動和自動操作這些裝置，并且這些裝置可以與拉伸吹塑成型工藝的剩 余物成行或分離。本發(fā)明的步驟(d)還可以通過任何機構、器件、設備、單元、組件等來提供，可以手 動、自動、或手動和自動操作這些裝置，并且這些裝置可以與拉伸吹塑成型工藝的剩余物成 行或分離。步驟(d)通常包括將一個或多個溫度傳感器傳送到離線的預成型件、傳送離線 的預成型件通過一個或多個溫度傳感器，或者其結合。在本發(fā)明的另一實施例中，該方法進一步包括以下步驟旋轉(zhuǎn)步驟(d)中離線的 預成型件、旋轉(zhuǎn)所述溫度傳感器或者兩者中的至少之一。在另一實施例中，本發(fā)明的方法進一步包括沿著步驟(b)的離線的加熱預成型 件的外側設置一個或多個外側溫度傳感器，以提供離線的預成型件的外表面溫度分布。這 可以包括沿著離線預成型件的外側傳送一個或多個外側溫度傳感器、跨過一個或多個外 側溫度傳感器傳送離線預成型件、或者其結合。通過預成型件的旋轉(zhuǎn)和/或至少一個外側溫度傳感器的旋轉(zhuǎn)，外側溫度傳感器能 夠提供外圓周溫度分布，其可以與離線預成型件的內(nèi)圓周溫度分布結合。從而，本發(fā)明能夠 提供離線預成型件的一維、二維、或三維溫度分布。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種在拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝中評定多個預成型 件的內(nèi)表面溫度分布的方法，至少包括以下步驟(a)在該生產(chǎn)工藝中加熱多個在線冷預成型件，以提供多個在線加熱的預成型 件；(b)轉(zhuǎn)移至少一個在線加熱的預成型件，以提供至少一個離線的加熱的預成型 件；(c)將剩余在線加熱的預成型件提供給用于將加熱的預成型件形成為吹塑成型產(chǎn) 品的一個或多個拉伸吹塑模具；以及(d)將一個或多個溫度傳感器設置在步驟(b)的該離線的加熱的預成型件或每個 離線的加熱預成型件內(nèi)，以提供所述預成型件的內(nèi)表面溫度分布；以及(e)使用步驟(d)的內(nèi)表面溫度分布來評定步驟(C)的至少一些剩余在線加熱預 成型件的內(nèi)表面溫度分布。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝，至少包括以下步 驟(a)在生產(chǎn)工藝中對多個在線冷預成型件進行加熱，以提供多個在線加熱預成型 件；(b)轉(zhuǎn)移至少一個在線加熱預成型件，以提供至少一個離線的加熱預成型件；(c)將剩余在線的加熱預成型件提供給用于將加熱的預成型件形成為吹塑成型產(chǎn)
6品的一個或多個拉伸吹塑模具；(d)將一個或多個溫度傳感器設置在步驟(b)的所述或每個離線的加熱預成型件 內(nèi)，以提供所述預成型件的內(nèi)表面溫度分布，優(yōu)選地提供生產(chǎn)工藝的質(zhì)量控制。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝的設備，該設備 至少包括加熱臺，加熱多個在線冷預成型件，以提供多個在線加熱預成型件；轉(zhuǎn)移裝置，轉(zhuǎn)移至少一個在線加熱預成型件，以提供至少一個離線的加熱預成型 件；一個或多個拉伸吹塑模具，用于容納剩余的在線的預成型件并且將加熱的預成型 件形成為吹塑成型產(chǎn)品；以及一個或多個溫度傳感器，能夠被設置在所述或每個離線的加熱預成型件內(nèi)，以提 供所述預成型件的內(nèi)表面溫度分布。本發(fā)明第二和第三方面的方法和第四方面的設備還可以包括在此描述的一個或 多個實施例。本發(fā)明包括在此描述的本發(fā)明的多個實施例或方面的所有結合。應該明白， 本發(fā)明的任何和所有方法和裝置實施例都可以與為方法和/或裝置實施例的任何其他實 施例結合，以描述本發(fā)明的附加實施例。而且，實施例的任何元件都可以與任何實施例的任 何和所有其他元件結合來描述附加實施例。


現(xiàn)在僅通過實例并參考附圖來描述本發(fā)明的實施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝；圖2是加熱冷預成型件的示意性橫截面圖；圖3是用于加熱冷預成型件的多個紅外線燈的位置的示意圖；圖4是用于獲得預成型件的內(nèi)表面溫度分布的第一裝置(rig)的示意圖；圖5是不同預成型件的內(nèi)表面和外表面溫度分布的圖表；以及圖6是用于獲得預成型件的內(nèi)表面溫度分布的第二裝置的示意圖。
具體實施例方式參考附圖，圖1示出了拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝。這樣的工藝通常以高達60000瓶 /小時的不停地生產(chǎn)速率運行。對于SBM工藝，提供多個冷預成型件10用于形成吹塑成型 產(chǎn)品12，諸如塑料瓶、容器等，其為主要商業(yè)的世界范圍的產(chǎn)品。最終吹塑成型產(chǎn)品12的形成取決于多個工藝變量、預成型件的形狀和厚度、每個 階段的溫度、吹塑成型步驟中的壓力等。最重要的工藝變量之一為冷預成型件加熱后的溫 度。該溫度將確定最終吹塑成型產(chǎn)品12的厚度和平坦性，并且同樣地，這對于質(zhì)量控制很重要。圖1示出了提供用于SBM生產(chǎn)工藝的多個預成型件。冷預成型件10通常單獨形 成，然后提供給SBM生產(chǎn)工藝。冷預成型件可以并且確實能夠在其形狀、設計、大小和外部 和內(nèi)部尺寸方面顯著改變，特別是在不同點處的壁厚，進而，這些將確定最終吹塑成型產(chǎn) 品12的多數(shù)特征。作為典型實例，預成型件可以具有在20-40gm之間的重量，并且具有在20-150mm之間的長度，以提供大于2的平均縱向拉伸比率，以及大于3的徑向拉伸比率。這 樣的預成型件可以被用于形成高為150-250mm之間的0. 5_1升的瓶子。本領域技術人員已 知的是，冷預成型件的特征以及從其產(chǎn)生的吹塑成型產(chǎn)品的理想的最終性能和尺寸。這里，對于大型或主要生產(chǎn)運行來說，冷預成型件的形狀、設計、大小等絕對沒有 改變，并且在SBM工藝期間施加至預成型件的壓力和溫度沒有改變，并且在工藝中使用的 機器沒有改變，進而本領域技術人員可以期望實現(xiàn)吹塑成型產(chǎn)品的一致性。然而，存在改變?nèi)魏我粋€工藝參數(shù)的多種因素。很多瓶子具有不均勻的形狀，這 可以通過不均勻形狀的預成型件或者預成型件的不均勻加熱來提供，諸如提供不均勻的圓 周溫度分布。另一個共同因素是環(huán)境條件(諸如環(huán)境溫度)的改變。例如，環(huán)境條件提高 +5°C可以顯著影響預成型件在加熱臺和其隨后到達的模具之間的溫度變化。因而，僅通過監(jiān)控快速運動的加熱的預成型件上的一個隨機設置的外側參考點或 位置來執(zhí)行加熱的預成型件的質(zhì)量評定的傳統(tǒng)實施由于兩個原因已經(jīng)不足以使用。首先， 用于一個外側參考點的恒定溫度可以不等于跨過加熱的預成型件的其他部分的恒定溫度 (尤其是內(nèi)表面溫度)分布。其次，僅監(jiān)控一個外側參考點的可靠性可能還要求本領域技術 人員進行大量的反復試驗，以建立穿過冷預成型件長度和/或沿著其長度的正確加熱方式 (regime) 0實際上，在商業(yè)上，諸如飲料瓶的吹塑成型產(chǎn)品設計的改變可以比傳統(tǒng)上更頻繁 地執(zhí)行，使得通常SBM工藝必須適于相對有規(guī)律地制造不同吹塑成型產(chǎn)品。實現(xiàn)產(chǎn)品更頻 繁改變的更快起動次數(shù)并且還實現(xiàn)恒定產(chǎn)品質(zhì)量很難實現(xiàn)短周期生產(chǎn)運作。在圖1中所示的本發(fā)明的實施例中，使用任何傳輸或傳送機構(為了清楚起見，圖 1中未示出)在線設置冷預成型件10。合適的傳輸或傳送機構在本領域中是已知的，并且 通常包括在“一個接一個”生產(chǎn)線中供應傳送物品。然而，本發(fā)明不限于此，從而，在此使用 的術語“在線(in-line)”涉及以適于生產(chǎn)工藝的任何方式(優(yōu)選連續(xù)或至少半連續(xù)的生產(chǎn) 線方式)，供應多個冷預成型件給加熱臺14，并且，接著供應。在加熱臺14中，使用本領域已知的任何合適加熱方式來加熱多個在線冷預成型 件10。圖2僅通過實例的方式示出了，在冷預成型件10的一個縱向邊緣上使用多個加熱器 (諸如紅外線燈16)，同時在冷預成型件10的另一邊緣提供一個或多個冷卻器(諸如風扇 18)。在加熱期間，通常旋轉(zhuǎn)預成型件，以確保所施加的溫度狀況均勻。通常，希望提供穿過想要隨后進行吹塑成型的冷預成型件的厚度的溫度梯度，通 常利用比外部溫度更高的內(nèi)部溫度。從而，已知使用紅外線燈16來加熱冷預成型件10的 內(nèi)部，然后使用風扇18來降低預成型件10的外部的溫度。圖3示出了例如七個紅外線燈1-7的可能位置。圖3中的七個紅外線燈1-7在縱 向上或垂直方向上均勻間隔開，但是相對于冷預成型件10沿著線A和B在橫向上間隔不同 距離。圖3僅通過實例示出七個紅外線燈的該陣列，并且在冷預成型件10的加熱中，可以 使用紅外線燈和/或風扇18的任何垂直和/或橫向配置或布置。以下關于圖5描述每個 紅外線燈的使用和亮度，并且可選地還有每個風扇18。返回到圖1，在經(jīng)過加熱臺14之后，提供多個在線加熱的預成型件22。然后，在線 加熱預成型件22可以被傳輸或傳送至一個拉伸吹塑模具，通常為一系列拉伸吹塑模具。圖 1僅通過實例示出包括兩個半部分24a，24b的拉伸吹塑模具24。如本領域中已知的，熱預成型件22位于拉伸吹塑模具24的頸部中，應用拉伸棒(stretch rod)(未示出)以將熱預 成型件向下拉伸到模具空間26，進行預吹塑(pre-blow)來吹熱預成型件22以適合模具，然 后在高壓下進行最終吹塑，以確保預成型件完全匹配模具設計。一旦吹塑成型產(chǎn)品完全形 成在模具24中，兩個模具部分24a，24b就被分離，以提供最終吹塑成型產(chǎn)品12。如上所述，提供給該工藝的冷預成型件10和/或多個工藝參數(shù)或條件(包括環(huán)境 溫度)中的任一個的改變都可能最終產(chǎn)生不理想尺寸(特別是不均勻的壁厚)的吹塑成型 產(chǎn)品。由于各種原因，商業(yè)上瓶子的使用者通常要求減小塑料瓶的壁厚，同時要求保持瓶子 性能(諸如強度、硬度和隔離性)。從而，塑料瓶等的性能變得更加難滿足，使得公差方面任 何允許的改變會更緊或更小，并且整體質(zhì)量控制更加重要。美國專利No. 3865912公開了一種吹塑成型方法，該方法使用用于容納熱塑性棒 料(thermoplastic slug)的加熱室并且在加熱室中測量測輻射熱計所使用的紅外線輻射 器的輻射強度。然而，例如，由于環(huán)境溫度改變，在熱預成型件加熱之后并在其到達拉伸吹 塑模具之前，熱預成型件還存在溫度方面的顯著變化。圖1示出了用于在拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝期間提供熱塑性預成型件的內(nèi)表面溫 度分布的一部分方法，其中，至少一個在線的加熱預成型件22通過轉(zhuǎn)移裝置被轉(zhuǎn)移，以提 供至少一個離線的加熱預成型件30。在此使用的術語“離線”指的是這種加熱的預成型件 與剩余在線加熱的預成型件22分離，在線加熱預成型件22隨后被提供給上述用于將加熱 的預成型件形成為吹塑成型產(chǎn)品12的一個或多個拉伸吹塑模具24。能夠提供至少一個離線加熱預成型件30的轉(zhuǎn)移裝置可以為能夠選擇在線的熱預 成型件22并將其移動到離線地點或位置的任何合適的裝置、單元、設備或組件。轉(zhuǎn)移裝置 可以包括本領域已知的一個或多個桿、夾具、轉(zhuǎn)換機構或軌道等，并且在此不進一步描述。選擇待被轉(zhuǎn)移的至少一個在線加熱預成型件22以提供至少一個離線的加熱預成 型件30可以是手動的、自動的、或其結合。該選擇可以發(fā)生在預定時間間隔(諸如，每小 時)和/或可以隨機選擇。另外地和/或可選地，該選擇可以在操作者需要時發(fā)生。待被轉(zhuǎn)移的在線熱預成型件22的定時和數(shù)量可以基于任何選擇決定或標準。一 個非限制性實例是在生產(chǎn)工藝中每小時轉(zhuǎn)移一個在線的加熱預成型件22。轉(zhuǎn)移的在線加 熱預成型件22的定時和數(shù)量還可能與由預先測試的離線的加熱預成型件30的內(nèi)表面溫度 分布提供的信息有關。例如，更多離線的加熱預成型件希望保持更嚴格的生產(chǎn)工藝檢查時 (例如在建立和/或檢查生產(chǎn)工藝期間)，可以多次檢查或在多個地方檢查。然后，通過離線，在試圖評估在線的熱預成型件沒有時間和/或空間限制的情況 下，可以評估離線的加熱預成型件30。本發(fā)明的特定優(yōu)勢在于，其允許利用任何在線測量系 統(tǒng)對離線的加熱預成型件30的至少內(nèi)部溫度分布進行更好和/或更準確的評定，而不是可 能進行評定。圖4示出離線的加熱預成型件30的第一測試裝置(test rig) 32。該第一測試裝 置32包括第一溫度傳感器34，優(yōu)選紅外線溫度傳感器；第二溫度傳感器36，也優(yōu)選紅外 線溫度傳感器；以及滑動組件38，包括夾住離線的加熱預成型件30的夾具40以及軌道42， 夾具40可沿著該軌道移動以提供離線的加熱預成型件30相對于第一和第二溫度傳感器 34,36的位移。測試裝置32包括位移監(jiān)控器44，其測量夾具40和/或離線的加熱預成型 件30的移動，使得能夠提供與由第一和第二溫度傳感器34，36產(chǎn)生的溫度測量有關的位移
9數(shù)據(jù)。溫度傳感器34，36可以為能夠提供沿著預成型件的測量長度的至少兩個位置處 的溫度讀數(shù)的任何合適溫度傳感器，優(yōu)選地不為快照動作照相機。優(yōu)選地，溫度傳感器34， 36 “成本低”，并且它們可以為自供電微型紅外線非接觸熱電偶(在本領域中還已知為“熱 電堆”)。有很多合適的溫度傳感器適于本發(fā)明使用，這是因為可以在沒有時間強制(time pressure)或限制的情況下實現(xiàn)離線的加熱預成型件30的溫度測量。紅外線溫度傳感器在 本領域中已熟知。在此使用的術語“溫度傳感器”還可以包括支撐件上支撐的傳感器的尖端或頭部。 這種支撐件能夠例如在支撐件周圍以不同角度或者沿著支撐件的長度間隔地在其上支撐 多于一個的這種溫度傳感器。從而，一旦支撐件設置于預成型件內(nèi)，通過預成型件內(nèi)的單個 支撐件就可以包括兩個或多個傳感器，這些傳感器能夠提供用于內(nèi)部溫度的圓周、長度、或 其結合分布的獨立溫度測量。在離線熱預成型件30內(nèi)安裝至少一個第一溫度傳感器34。第一溫度傳感器34可 以具有位于其預成型件內(nèi)的端部處或附近的前部溫度圖像(view)或側部溫度圖像46(或 者多個圖像，其中，在支撐件上有多個傳感器)。在沒有時間強制或限制的情況下，可以準確 地測量離線的加熱預成型件30的溫度。在使用中，離線的加熱預成型件30設置有夾具40，并且沿著軌道42移動，以使第 一溫度傳感器34進入離線的加熱預成型件30的內(nèi)部。從而，第一溫度傳感器34可以檢測 在沿著離線的加熱預成型件30的縱向長度的至少兩個位置處的離線的加熱預成型件30的 內(nèi)表面溫度，以提供所述預成型件30的內(nèi)表面溫度分布。位于離線的加熱預成型件30外部的第二紅外線溫度傳感器36允許本發(fā)明提供所 述預成型件30的外表面溫度分布。第二溫度傳感器36能夠在加熱預成型件的縱向位移期 間測量沿著離線的加熱預成型件30的外側長度的至少兩個位置處的外表面溫度，然后該 測量可以提供這樣一種外表面溫度分布。圖5示出了三個相同尺寸但是被不同加熱的熱預成型件的內(nèi)表面和外表面溫度 分布的三個集合。沿著圖5的圖形的長度以半個縱向視圖48的方式示出預成型件形狀，以 直接使其長度與每個溫度分布的縱向測量相關。圖5示出了離線的熱預成型件48的外表面溫度分布的第一條線50，其中，在加熱 冷預成型件10期間，給圖3中所示的所有紅外線燈1-7供電?？梢钥闯?，在熱預成型件48 的螺旋端部48a附近存在最大溫度，進而，其沿著熱預成型件48到密封端48b降低。第二條線52是同一熱預成型件48的內(nèi)表面溫度分布，其沿著預成型件48的最大 溫度比外表面溫度稍微高一些，但是隨后其溫度沿著預成型件48朝向密封端48b的長度更 高。因此，這確定了穿過預成型件壁的理想溫度梯度。通過預成型件的外表面和內(nèi)表面溫度分布50，52，為該工藝提供以下信息(i)加熱臺14建立和操作之間的更詳細關系(諸如，功率設定、通風和預成型件速 率)，以及預成型件溫度；(ii)關于不同預成型件材料級別對工藝建立的影響的更好和更快的信息。本領域 熟知，例如，通常多個制造商為PET提供不同的加熱特性和/或IR吸收性能；在SBM生產(chǎn)運 行的建立期間，操作者必須考慮這些性能。
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(iii)更好和更快地理解顏色對SBM工藝的影響。由于不同紅外熱吸收導致不同 顏色預成型件進行不同地加熱；(iv)更好和更快地評估離開初始結構(set-up)的溫度，更加精確，并且通過沿著 長度對內(nèi)表面和外表面分布進行詳細測量的測量數(shù)據(jù)進行分析；以及(ν)能夠作出關于適當動作的更詳細和/或可比較決定，以校正沿著預成型件的 測量長度或加熱的預成型件的整體溫度分布在任何一個特定位置、區(qū)域或范圍處的內(nèi)表面 (以及可選的外表面)溫度的能力。特別地，操作者可以確定預成型件的哪個位置要求合適 的動作。圖5分別示出第三條線和第四條線(分別為54，56)，其分別為使用圖3中所示的 配置(但是燈1和2關閉)加熱的預成型件的外表面和內(nèi)表面溫度分布。從而，施加至預 成型件的靠近螺紋端48a的部分的熱量非常少，同時內(nèi)部溫度和外部溫度朝向預成型件的 密封端48b緩慢升高。圖5分別示出了第五條線和第六條線(分別為58，60)，其分別為熱預成型件的外 表面和內(nèi)表面的溫度分布，其中，關閉圖3中所示的燈5和6。從而，該分布的最大溫度處于 預成型件的螺紋端48a，但是與第一條線和第二條線50，52相比，溫度沿著它們的長度朝向 預成型件的密封端48b更加顯著地下降。圖4中的測試裝置32還能夠部分地或全部地旋轉(zhuǎn)預成型件30，以提供來自第一 溫度傳感器34的內(nèi)部溫度圖像46的內(nèi)圓周表面溫度分布，或者來自第二溫度傳感器36的 外圓周溫度分布，或者內(nèi)圓周和外圓周溫度分布，以及沿著離線的熱預成型件30的長度的 縱向溫度分布。而且，通過預成型件30沿著軌道42的橫向運動以及預成型件30的旋轉(zhuǎn)運 動，可以獲得內(nèi)表面和外表面溫度分布的組合，以提供預成型件30的三維溫度分布。圖6示出離線的加熱預成型件30的第二測試裝置32a。第二測試裝置32a包括 第一溫度傳感器34a，優(yōu)選紅外線溫度傳感器；以及兩個外部第二溫度傳感器36a，也優(yōu)選 為紅外線溫度傳感器；第二滑動組件38a，包括夾住離線加熱的預成型件30的夾具40、提供 第一和第二溫度傳感器34a，36a的位移的軌道42 ；以及位移監(jiān)控器44a，測量第一和第二溫 度傳感器34a，36a的移動以能夠提供關于由第一和第二溫度傳感器34a，36a作出的溫度測 量的位移數(shù)據(jù)。圖6特別示出了相比于圖4中所示的預成型件30的移動，第一和第二溫度傳感器 34a，36a的移動。圖6還示出使用圍繞預成型件30的外圓周周圍的多個溫度傳感器以獲得 多個圓周溫度測量，優(yōu)選地，可以從該測量中獲得預成型件外圓周溫度分布。還為了獲得圓 周溫度分布，使用多個設置在圓周的溫度傳感器可以降低、最小化或避免旋轉(zhuǎn)預成型件30。多個圓周溫度傳感器的使用和/或預成型件30的旋轉(zhuǎn)在用于提供非規(guī)則或非均 勻形狀瓶子的非規(guī)則或非均勻熱預成型件的分析中特別有用。存在具有非規(guī)則三維形狀的 多種塑料瓶，其要求非規(guī)則的加熱預成型件。這種預成型件在拉伸吹塑成型之前要求對其 加熱進行更好地控制和質(zhì)量評估，其質(zhì)量評估可以通過能夠提供規(guī)則和不規(guī)則的加熱預成 型件的三維溫度分布、外表面溫度和內(nèi)表面溫度以及通過比較的壁梯度溫度分布的本發(fā)明 來提供。操作者能夠改變圖2和圖3中所示的任何一個、任何數(shù)量、或所有紅外線燈和/或 冷卻風扇的位置和強度，以尋找提供想要的吹塑成型產(chǎn)品尺寸和其他參數(shù)的內(nèi)表面和外表面溫度分布。與期望的或理想的相比較，操作者還可以更準確地確定離線的熱預成型件的內(nèi)表 面和外表面溫度分布，并且根據(jù)這種信息，更準確地確定該溫度分布或每個溫度分布如何 改變。例如，溫度分布上的單一或不太顯著的溫度改變可以表示一個或多個紅外線燈和/ 或冷卻風扇的無效和/或無動作，同時溫度分布向上或向下的完全的移動可以表示環(huán)境溫 度穿過預成型件的整體長度的顯著影響。通過內(nèi)表面溫度分布(并且可選外表面溫度分布)的任何改變，該工藝能夠?qū)?控制信息和/或指示反饋給生產(chǎn)工藝的一個或多個部分，特別是加熱臺14中的加熱裝置 (heating regime)，但是還反饋給諸如生產(chǎn)速率的其他操作和/或其他工藝定時。這種反 饋和/或控制可以是自動的、手動的、或者其結合。這種質(zhì)量控制操作可以包括用于操作者 的一個或多個警報器。離線的熱預成型件的內(nèi)表面和/或外表面溫度分布可以提供與該在線熱預成型 件或每個在線預成型件相關的直接或間接表面溫度。所測量的離線的熱預成型件與在線熱 預成型件的內(nèi)表面和/或外表面溫度分布之間的關系可以被容易地確定為任何生產(chǎn)工藝 的一部分，并且通常還與最終吹塑成型產(chǎn)品的尺寸和/或質(zhì)量的評估相關。這樣，本發(fā)明提供一種通過使用一個或多個離線熱預成型件的內(nèi)表面溫度分布來 評定拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝中多個預成型件的內(nèi)表面溫度分布的方法，該方法用于評估至 少一些剩余的在線熱預成型件的內(nèi)表面溫度分布，其中，剩余的在線熱預成型件隨后通過 一個或多個拉伸吹塑模具。這樣，本發(fā)明還可以提供使用上述實施例的拉伸吹塑成型工藝，優(yōu)選能夠提供生 產(chǎn)工藝的質(zhì)量控制。這樣，本發(fā)明可以進一步提供用于拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝的裝置，該裝置包括上 述的加熱臺、轉(zhuǎn)移裝置、一個或多個拉伸吹塑模具和至少一個紅外線溫度傳感器。本發(fā)明的優(yōu)勢在于，通過提供可以準確獲得溫度分布的熱預成型件的內(nèi)表面溫度 分布，并且優(yōu)選另外提供熱預成型件的外表面溫度分布，可以更好地和/或更快地監(jiān)控和/ 或反饋SBM工藝的控制。每個不同形狀和/或不同尺寸的冷預成型件以及每個不同加熱的 冷預成型件均提供不同的最終吹塑成型產(chǎn)品。本發(fā)明能夠在吹塑成型之前利用更準確的溫 度分布信息減少新生產(chǎn)工藝所要求的起動時間，以及通過能夠更準確地識別沿著熱預成型 件的整個內(nèi)表面的加熱差值提供更好的連續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量評估。這種信息還可以幫助具有類似 性能和/或參數(shù)的不同冷預成型件的后續(xù)生產(chǎn)。本發(fā)明的進一步優(yōu)勢在于，可以使用現(xiàn)有SBM生產(chǎn)裝置、體系和工藝。僅要求當要 求和/或需要時轉(zhuǎn)移在線熱預成型件，而剩余的在線預成型件繼續(xù)。從而，本發(fā)明可以再應 用(retro-applied)或再改造(retro-fitted)現(xiàn)有SBM工藝和生產(chǎn)線。本領域技術人員將容易地理解，在不脫離上述實施例的范圍的情況下，本發(fā)明可 以以多種方式進行修改。
權利要求
一種用于在拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝期間提供熱塑性預成型件的內(nèi)表面溫度分布的方法，至少包括以下步驟(a)在所述生產(chǎn)工藝中加熱多個在線冷預成型件，以提供多個在線的加熱的預成型件；(b)轉(zhuǎn)移至少一個所述在線的加熱的預成型件，以提供至少一個離線的加熱預成型件；(c)將剩余的在線的加熱的預成型件提供給用于將所述加熱的預成型件形成為吹塑成型產(chǎn)品的一個或多個拉伸吹塑模具；以及(d)將一個或多個溫度傳感器設置在步驟(b)的所述離線的加熱的預成型件或每個離線的加熱的預成型件內(nèi)，以提供所述預成型件的內(nèi)表面溫度分布。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步提供以下步驟(e)使用步驟(d)的所述溫度分布來表示所述多個在線加熱的預成型件中的至少一 個、優(yōu)選為多個的溫度分布。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，每個冷預成型件的重量在10-40gm之間并且 長度在20-150mm之間。
4.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法，包括至少基于步驟(d)的所述內(nèi)表面溫度 分布控制步驟(a)中的所述冷預成型件的所述加熱。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，步驟(a)中的所述加熱通過一個或多個加熱器和 /或冷卻器提供，并且包括至少基于步驟(d)的所述內(nèi)表面溫度分布來控制一個或多個所 述加熱器和/或所述冷卻器的位置。
6.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法，其中，步驟(a)中的所述加熱通過沿著所述 冷預成型件的一個縱向邊緣設置的多個紅外線燈來提供。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，所述加熱器在橫向上與所述冷預成型件間隔不 同距離。
8.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法，其中，步驟(b)中轉(zhuǎn)移至少一個所述在線加 熱的預成型件涉及以下組中的一個或多個，所述組包括臂、桿、夾具、轉(zhuǎn)換機構和軌道。
9.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法，其中，步驟(d)包括將一個或多個溫度傳感 器傳送至所述離線預成型件中，所述離線預成型件傳送通過一個或多個溫度傳感器，或者其結合。
10.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法，進一步包括在步驟(d)中，旋轉(zhuǎn)所述離線 預成型件，旋轉(zhuǎn)所述溫度傳感器，或者兩者。
11.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法，進一步包括以下步驟沿著步驟(b)的所述 離線的加熱的預成型件的外側設置一個或多個外側溫度傳感器，以提供所述離線預成型件 的外表面溫度分布。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，包括沿著所述離線預成型件的所述外側傳送所述 一個或多個外側溫度傳感器，穿過所述一個或多個外側溫度傳感器傳送所述離線預成型 件，或者其結合。
13.根據(jù)權利要求11-12中任一項所述的方法，其中，所述外側溫度傳感器能夠提供外 圓周溫度分布。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，提供所述離線預成型件的外圓周溫度分布和 內(nèi)圓周溫度分布。
15.根據(jù)權利要求10-14中任一項所述的方法，其中，提供所述離線預成型件的三維溫 度分布。
16.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法，其中，所述溫度傳感器或每個溫度傳感器為 紅外線溫度傳感器。
17.—種在拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝中評估多個預成型件的內(nèi)表面溫度分布的方法，所 述方法至少包括權利要求1-16中任一項所述的步驟，以評估步驟(c)的至少一些剩余的在 線的加熱預成型件的內(nèi)表面溫度分布。
18.一種拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝，至少包括以下步驟(a)在所述生產(chǎn)工藝中對多個在線冷預成型件進行加熱，以提供多個在線的加熱的預 成型件；(b)轉(zhuǎn)移至少一個所述在線的加熱的預成型件，以提供至少一個離線的加熱的預成型件；(c)將剩余的在線的加熱的預成型件提供給用于將所述加熱的預成型件形成為吹塑成 型產(chǎn)品的一個或多個拉伸吹塑模具；(d)將一個或多個溫度傳感器設置在步驟(b)的所述離線的加熱的預成型件或每個離 線的加熱的預成型件內(nèi)，以提供所述預成型件的內(nèi)表面溫度分布，優(yōu)選地提供所述生產(chǎn)工 藝的質(zhì)量控制。
19.根據(jù)權利要求18所述的拉伸吹塑成型工藝，進一步包括權利要求2-16中任一項 所限定的一個或多個步驟。
20.一種用于拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝的設備，至少包括加熱臺，加熱多個在線冷預成型件，以提供多個在線的加熱的預成型件；轉(zhuǎn)移裝置，轉(zhuǎn)移至少一個所述在線的加熱的預成型件，以提供至少一個離線的加熱的 預成型件；一個或多個拉伸吹塑模具，用于容納剩余的在線預成型件并且將所述加熱的預成型件 形成為吹塑成型產(chǎn)品；以及一個或多個溫度傳感器，能夠設置在所述離線的加熱的預成型件或每個離線的加熱的 預成型件內(nèi)，以提供所述預成型件的內(nèi)表面溫度分布。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于在拉伸吹塑成型生產(chǎn)工藝期間提供熱塑性預成型件(10，22)的內(nèi)表面溫度分布的方法，至少包括以下步驟(a)在生產(chǎn)工藝期間加熱多個在線冷預成型件(10)，以提供多個在線的熱預成型件(22)；(b)轉(zhuǎn)移至少一個在線的熱預成型件，以提供至少一個離線熱預成型件(30)；(c)將剩余的在線熱預成型件提供給用于將加熱的預成型件形成為吹塑成型產(chǎn)品(12)的一個或多個拉伸吹塑模具(24)；以及(d)將一個或多個溫度傳感器(34，36)設置在步驟(b)的該離線的熱預成型件或每個離線的熱預成型件(30)內(nèi)，以提供所述預成型件的內(nèi)表面溫度分布。
文檔編號B29C49/16GK101959669SQ200980108153
公開日2011年1月26日 申請日期2009年3月4日 優(yōu)先權日2008年3月7日
發(fā)明者亞尼斯·穆古雷爾·薩洛米婭, 加里·梅納里, 塞西爾·阿姆斯特朗 申請人:貝爾法斯特女王大學