BAUMGAERTNER KLAUS-MARTIN (DE)
EMMERICH RUDOLF (DE)
GRAF MATTHIAS (DE)
BALKAU KARL-HEINZ (DE)
HARTWIG KLAUS (FR)
MUEGGE HORST (DE)
BAUMGAERTNER KLAUS-MARTIN (DE)
EMMERICH RUDOLF (DE)
GRAF MATTHIAS (DE)
BALKAU KARL-HEINZ (DE)
HARTWIG KLAUS (FR)
| WO2003055665A1 | 2003-07-10 |
| US20030183966A1 | 2003-10-02 | |||
| US20040256763A1 | 2004-12-23 |
| 1. | Verfahren zur Temperierung von Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, bei dem die Vor formlinge mindestens bereichsweise und mindestens zeitweise einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Mikrowellenstrahlung ein Wärmeprofil in der Wandung des Vorformlings (1) erzeugt wird, daß der Vor formling (1) in mindestens einer von einer Wandung begrenzten Heizzone (44) beheizt wird, die lediglich einen Teilbereich des Vorformlings (1) aufnimmt und daß während mindestens eines Teils der Temperierung eine Relativbewegung zwischen dem Vorformling (1) und der Heizzone (44) erzeugt wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenstrahlung in einem Teilbereich der Heizzone (44) konzentriert wird. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (1) im Bereich der konzentrierten Mikrowellenstrahlung angeordnet wird. |
| 4. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (1) mit Mikrowellenstrahlung im Frequenzbereich von 0 , 8 bis 12 GHz temperiert wird. |
| 5. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorformling (1) relativ zu einer ortsfest angeordneten Heizzone (44) bewegt wird. |
| 6. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (44) relativ zum Vorformling (1) bewegt wird. |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung zwischen dem Vorformling (1) und der Heizzone (44) in Richtung einer Vorformlingslängsachse (54) durchgeführt wird. |
| 8. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (1) von mehreren Heizzonen (44) gleichzeitig temperiert wird. |
| 9. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heizzonen (44) in einer Transportrichtung (58) des Vorformlings (1) zeitlich nacheinander vom Vorformling (1) durchlaufen werden. |
| 10. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Heizzone (44) zwei Mikrowellen überlagert werden. |
| 11. | Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Mikrowellen gleicher Frequenz überlagert werden. |
| 12. | Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Mikrowellen unterschiedlicher Frequenz überlagert werden. |
| 13. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß von der Heizzone (44) in Richtung auf den Mikrowellengenerator (41) zurückreflektierte Mikrowellenstrahlung abgeleitet wird. |
| 14. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Mikrowellenstrahlung ein Temperaturprofil im Material des Vorformlings (1) in Richtung der Vorformlingsläng sachse (54) erzeugt wird. |
| 15. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Mikrowellenstrahlung ein Temperaturprofil im Material des Vorformlings (1) in Umfangsrichtung erzeugt wird. |
| 16. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der temperierte Vorform ling im Anschluß an die Beheizung mit den Mikrowellen durch einen Blasformungsprozeß in einen Behälter (2) umgeformt wird. |
| 17. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß während der Durchführung der Mikrowellenbeheizung eine Impedanzanpassung durchgeführt wird. |
| 18. | Verfahren nach Anspruch 17 , dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzanpassung in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur des Vorformlings (1) durchgeführt wird. |
| 19. | Vorrichtung zur Temperierung von Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, die mindestens einen Mikrowellengenerator sowie mindestens eine von einer Wandung begrenzte Heizzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (44) derart dimensioniert ist, daß sie lediglich einen Teilbereich des Vorformlings (1) aufnimmt und daß eine Positioniereinrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Vorformling (1) und der Heizzone (44) benachbart zur Heizzone (44) angeordnet ist. |
| 20. | Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (30) einen Konzen trator zur räumlichen Konzentration der Mikrowellen innerhalb der Heizzone (44) aufweist. |
| 21. | Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (30) eine Positioniereinrichtung zur Anordnung des Vorformlings (1) im Konzentrationsbereich der Heizzone (44) aufweist . |
| 22. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellengenerator Mikrowellen in einem Frequenzbereich von 0,8 bis 12 GHz generiert. |
| 23. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (30) eine Positioniereinrichtung zur Bewegung des Vorformlings (1) aufweist. |
| 24. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (30) eine Positioniereinrichtung zur Bewegung der Heiz zone (44) aufweist. |
| 25. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung zur Durchführung einer Relativbewegung in Richtung einer Vorformlingslängsachse (54) ausgebildet ist. |
| 26. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (30) mindestens zwei Heizzonen (44) aufweist. |
| 27. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Heizzonen (44) in einer Transportrichtung (58) der Vorformlinge (1) hintereinander angeordnet sind. |
| 28. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (44) zur Überlagerung von mindestens zwei Mikrowellen ausgebildet ist. |
| 29. | Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (44) zur Überlagerung von mindestens zwei Mikrowellen mit gleicher Frequenz ausgebildet ist . |
| 30. | Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (44) zur Überlagerung von mindestens zwei Mikrowellen mit unterschiedlicher Frequenz ausgebildet ist . |
| 31. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verbindungs bereich des Mikrowellengenerators (41) mit der Heizzone (44) ein Zirkulator (42) zur Ableitung von reflektierter Mikrowellenenergie angeordnet ist. |
| 32. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (44) zur Generierung eines Temperaturprofils in Richtung einer Vorformlingslangsach.se (54) ausgebildet ist. |
| 33. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzone (44) zur Generierung eines Temperaturprofils in Umfangs richtung des Vorformlings (1) ausgebildet ist. |
| 34. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (30) als Teil einer Blasmaschine ausgebildet ist . |
| 35. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (30) eine Steuerung zur Durchführung einer Impedanzänderung aufweist. |
| 36. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (30) eine Meßeinrichtung zur Erfassung einer Temperatur des Vorformlings (1) aufweist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung von Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, bei dem die Vorformlinge mindestens bereichsweise und mindestens zeitweise eine Mikrowellenstrahlung ausgesetzt werden.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Temperierung von Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, die mindestens einen Mikrowellengenerator sowie mindestens eine von einer Wandung begrenzte Heizzone aufweist.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden beispielsweise zur Temperierung von Vorformlingen verwendet, die nach einer thermischen Konditionierung durch ein Blas- verfahren in einen Behälter umgeformt werden. Beispielsweise werden bei einer derartigen Behälterformung Flaschen aus Kunststoff hergestellt.
Bei einer Behälterformung durch. Blasdruckeinwirkung werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, bei-spielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylen- terephthalat) , innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbei-tungsstationen zugeführt. Typischerweise weist eine der-artige Blasmaschine eine Heizeinrichtung sowie eine Blas-einrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druck-luft, die in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert. Die einleitend erwähnte Einleitung des unter Druck stehenden Gases umfaßt auch die Druckgaseinleitung in die sich entwickelnde Behälterblase sowie die Druckgas-einleitung in den Vorformling zu Beginn des Blasvorganges .
Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behäl- ter-formung wird in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglich-keiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert.
Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die vor-formlinge sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unter-schiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert werden. Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Transport-dornen, auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur Hand-habung von Vorform- lingen und die Verwendung von Spreiz-dornen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vor-formlings
einführbar sind, gehören ebenfalls zu den ver-fügbaren Konstruktionen.
Eine Handhabung von Behältern unter Verwendung von Übergaberädern wird beispielsweise in der DE-OS 199 06 438 bei einer Anordnung des Übergaberades zwischen einem Blasrad und einer Ausgabestrecke beschrieben.
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 An-wendung bei den sogenannten Einstufenverfahren, bei denen die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgußtech-nischen Herstellung und einer ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert und anschließend aufgeblasen werden.
Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind un- ter-schiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzu-treffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander ver-schiebliche oder andersartig geführte Formträger einzu-setzen. Bei ortsfesten Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel zueinander angeordnete Platten als Formträger verwendet.
Vor einer Durchführung der Beheizung werden die Vor- form-linge typischerweise auf Transportdorne aufgesteckt, die den Vorformling entweder durch die gesamte
Blasmaschine transportieren oder die lediglich im Bereich der Heizein-richtung umlaufen. Bei einer stehenden Beheizung der Vor-formlinge derart, daß die Mündungen der Vorformlinge in lotrechter Richtung nach unten orientiert sind, werden die Vorformlinge üblicherweise auf ein hülsenförmiges Hal-terungselement des Trans- portdornes aufgesteckt. Bei einer hängenden Beheizung der Vorformlinge, bei der diese mit ihren Mündungen in lotrechter Richtung nach oben orientiert sind, werden in der Regel Spreizdorne in die Mündungen der vorformlinge eingeführt, die die Vorformlinge festklemmen.
Ein wesentliches Problem bei der Verwendung von konventionellen Infrarot-Strahlern zur Beheizung der Vorformlinge besteht darin, daß der überwiegende Strahlungsanteil bereits in der unmittelbaren Nähe der Oberfläche des Vor-formlings in Wärme umgesetzt wird und daß eine Temperierung der inneren Wandungsbereiche des Vorform- lings nur durch Wärmeausbreitung innerhalb des thermoplastischen Materials erfolgt. Da das thermoplastische Material ausgeprägte thermisch isolierende Eigenschaften aufweist, ergibt sich für eine ausreichende Wärmeausbreitung ein Zeitbedarf für die Beheizung der Vorformlinge von etwa 20 Sekunden. Zur Vermeidung einer Überhitzung der Oberflächenbereiche des Vorformlings erfolgt gleichzeitig zur Beheizung auch ein Anblasen mit Kühlluft. Hieraus resultiert ein relativ hoher Energieaufwand für die Durchführung der Beheizung.
Zur Unterstützung einer möglichst gleichmäßigen aktiven Be-heizung der Vorformlinge durch die Wanddicke des Vorform-lings hindurch ist es ebenfalls bekannt, alternativ oder ergänzend zu einer Beheizung mit Infrarotstrahlern auch eine Beheizung mit HF-Strahlung bzw. Mikrowellenstrahlung durchzuführen.
Aus der US-PS 3,830,893 ist es bereits bekannt, Vor- formlinge aus Nitridlpolymeren mit Mikrowellen zu erwärmen. Die Vorformlinge werden hierbei durch Hohlleiter mit recht-eckigem oder runden Querschnitt hindurch transportiert und dabei erwärmt. Der gesamte Bereich des Vorformlingskörpers wird hierbei mit einer homogenen Temperaturverteilung versehen. Im gesamten Hohlleiterbereich wird eine vergleichsweise geringe elektrische Feldstärke des Mikrowellenfeldes bereitgestellt. Derartige geringe Feldstärken sind zur Temperierung von Nitrilpolymeren ausreichend, bei einer Vielzahl von thermoplastischen Materialien mit schwacher Mikrowelle- nabsorbtion sind derartige Verfahren und Vorrichtungen aber nicht anwendbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß mit geringem maschinenbaulichen Aufwand eine qualitativ hoch-wertige Beheizung bei gleichzeitig hohen Durchsatzraten unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch die Mikrowellenstrahlung ein Wärmeprofil in der Wandung des Vorformlings erzeugt wird, daß der Vorform- ling in mindestens einer von einer Wandung begrenzten Heizzone beheizt wird, die lediglich einen Teilbereich des Vorformlings aufnimmt und daß während mindestens eines Teiles der Temperierung eine Relativbewegung zwischen dem Vorformling und der Heizzone erzeugt wird.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu kon- stru-ieren, daß hohe Durchsatzraten bei einfachem konstruktiven Aufbau unterstützt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizzone derart dimensioniert ist, daß sie lediglich einen Teilbereich des Vorformlings aufnimmt und daß eine Positioniereinrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Vorformling und der Heizzone benachbart zur Heizzone angeordnet ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung ist es möglich, auch im Bereich von Vorformlingen aus schwach absorbierenden Kunststoffen ein feinab- stimrabares Temperaturprofil zu generieren. Die Mikrowellen weisen eine hohe Eindringtiefe in das Material des Vorformlings auf, so daß eine volumetrische Erwärmung der Vorformlinge unterstützt wird. Es kann hierdurch ein günstiges radiales Temperaturprofil in der Wandung des Vorformlinges erzeugt werden. Aufgrund einer hohen Umsetzrate der aufgewendeten Energie in Wärmeenergie innerhalb der vorformlingswandung wird die Effizienz der Beheizung wesentlich erhöht.
Die Effektivität der Heizung läßt sich weiterhin dadurch erhöhen, daß die Mikrowellenstrahlung in einem Teilbereich der Heizzone konzentriert wird.
Insbesondere kann eine Verkürzung der Heizdauer trotz Verwendung eines gering dimensionierten Mikrowellengenerators dadurch erreicht werden, daß der Vorformling im Bereich der konzentrierten Mikrowellenstrahlung angeordnet wird.
Ein typisches Anwendungsgebiet wird dadurch definiert, daß der Vorformling mit Mikrowellenstrahlung im Frequenzbereich von 0,8 bis 12 GHz temperiert wird. Hierzu kann wahlweise ein Mikrowellengenerator mit vorbestimm-
ter fester Frequenz oder mit variabler Frequenz verwendet wird.
Hinsichtlich der itiaschinenbaulichen Realisierung erweist es sich als vorteilhaft, daß der Vorformling relativ zu einer ortsfest angeordneten Heizzone bewegt wird.
Gemäß einer weiteren Erfindungsvariante ist auch daran gedacht, daß die Heizzone relativ zum Vorformling bewegt wird.
Die Erzeugung eines gewünschten Temperaturprofils wird insbesondere dadurch unterstützt, daß die Relativbewegung zwischen dem Vorformling und der Heizzone in Richtung einer Vorformlingslangsach.se durchgeführt wird.
Zur Verkürzung der Heizzeit wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Vorformling von mehreren Heizzonen gleichzeitig temperiert wird.
Die Durchführung eines kontinuierlichen Heizprozesses wird dadurch erleichtert, daß mehrere Heizzonen in einer Transportrichtung des Vorformlings zeitlich nacheinander vom Vorformling durchlaufen werden.
Die Generierung einer vorteilhaften Feldverteilung innerhalb der Heizzone kann dadurch unterstützt werden, daß im Bereich der Heizzone zwei Mikrowellen überlagert werden. Grundsätzlich kann aber auch lediglich eine Mikrowelle verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist daran gedacht, daß mindestens zwei Mikrowellen gleicher Frequenz überlagert werden.
Darüber hinaus ist es auch möglich, daß mindestens zwei Mikrowellen unterschiedlicher Frequenz überlagert werden. Diese Mikrowellen unterschiedlicher Frequenz können von einer Mehrzahl von Mikrowellengeneratoren erzeugt werden.
Eine Beschädigung des Mikrowellengenerators durch Rückreflexion kann dadurch vermieden werden, daß von der Heizzone in Richtung auf den Mikrowellengenerator zurückreflektierte Mikrowellenstrahlung abgeleitet wird.
Hinsichtlich typischer Anwendungen erweist es sich als vorteilhaft, daß durch die Mikrowellenstrahlung ein Temperaturprofil im Material des Vorformlings in Richtung der Vorformlingslängsachse erzeugt wird.
Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, daß durch die Mikrowellenstrahlung ein Temperaturprofil im Material des Vorformlings in Umfangsriehtung erzeugt wird.
Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet besteht darin, daß der temperierte Vorformling im Anschluß an die Beheizung mit den Mikrowellen durch einen Blasformungs- prozeß in einen Behälter umgeformt wird.
Eine Optimierung des Heizvorganges kann dadurch erfolgen, daß während der Durchführung der Mikrowellenbeheizung eine Impedanzanpassung durchgeführt wird.
Die Änderung von Materialparametern als Folge der Aufheizung kann dadurch berücksichtigt werden, daß die Impedanzanpassung in Abhängigkeit von einer gemessenen Dielektrizitätskonstante des Vorformlings durchgeführt wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vor- formlingen,
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 eine modifizierte Heizstrecke mit vergrößerter Heizkapazität,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Kopplung eines Mikrowellengenerators mit einer Heizzone unter Verwendung typischer Kopplungselemente,
Fig. 6 eine gegenüber Fig. 5 abgewandelte Anordnung,
Fig. 7 einen schematischen Längsschnitt durch einen im Bereich der Heizzone angeordneten Vorformling,
Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Vorformling, der gleichzeitig in eine Mehrzahl von Heizzonen eingeführt ist,
Fig. 9 eine Darstellung einer Anordnung mit einer Mehrzahl hintereinander und beabstandet angeordneter Heizzonen,
Fig. 10 ein Diagramm zur Veranschaulichung mehrerer blasfähiger Temperaturprofile und
Fig. 11 eine feldartige Anordnung einer Mehrzahl von Heizzonen zur gleichzeitigen Beheizung einer Vielzahl von Vorformlingen.
Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung von Vorformlingen (1) in Behälter (2) ist in Fig. 1 und in Fig. 2 dargestellt.
Die Vorrichtung zur Formung des Behälters (2) besteht im wesentlichen aus einer Blasstation (3) , die mit einer Blas-form (4) versehen ist, in die ein Vorformling (1) einsetz-bar ist. Der Vorformling (1) kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyethylenterephthalat sein. Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings (1) in die Blasform (4) und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters (2) besteht die Blasform (4) aus Formhälften (5, 6) und einem Bodenteil (7) , das von einer Hubvorrichtung (8) positio-nierbar ist. Der Vorformling (1) kann im Bereich der Blas-station (3) von einem Transportdorn (9) 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 (4) einzusetzen.
Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transportdornes (9) ein Anschlußkolben (10) ange-
ordnet, der dem Vorformling (1) Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn (9) vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.
Eine Reckung des Vorformlings (1) erfolgt bei diesem Aus-führungsbeispiel mit Hilfe einer Reckstange (11) , die von einem Zylinder (12) positioniert wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine mechanische Positionierung der Reckstange (11) über Kurvensegmente durchgeführt, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurven-segmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Mehr-zahl von Blasstationen (3) auf einem rotierenden Blasrad angeordnet sind
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem derart ausgebildet, daß eine Tandem- Anordnung von zwei Zylindern (12) bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder (13) wird die Reckstange (11) zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich eines Bodens (14) des Vorformlings (1) gefahren. Während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder (13) mit ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder (13) tragenden Schlitten (15) von einem Sekundärzylinder (16) oder über eine Kurvensteuerung posi-tioniert . Insbesondere ist daran gedacht, den Sekundär-zylinder (16) derart kurvengesteuert einzusetzen, daß von einer Führungsrolle (17) , die während der Durchführung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet, eine aktuelle Reckposition vorgegeben wird. Die Führungsrolle (17) wird vom Sekundärzylinder (16) gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten (15) gleitet entlang von zwei Führungselementen (18) .
Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern (19, 20) angeordneten Formhälften (5, 6) erfolgt eine Verriegelung der Träger (19, 20) relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung (20) .
Zur Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes (21) des Vorformlings (1) ist gemäß Fig. 2 die Verwendung separater Gewindeeinsätze (22) im Bereich der Blasform (4) vorgesehen.
Fig. 2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter (2) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (1) und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase (23) .
Fig. 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Blasma- schine, die mit einer Heizstrecke (24) sowie einem rotierenden Blasrad (25) versehen ist. Ausgehend von einer Vorform-lingseingabe (26) werden die Vorformlinge
(1) von Über-gaberädern (27, 28, 29) in den Bereich der Heizstrecke (24) transportiert. Entlang der Heizstrecke
(24) sind Heiz-elemente (30) sowie Gebläse (31) angeordnet, um die Vor-formlinge (1) zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge (1) werden diese an das Blasrad (25) übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen (3) angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter (2) werden von weiteren ϋberga- berädern einer Ausgabestrecke (32) zugeführt.
Um einen Vorformling (1) derart in einen Behälter (2) umformen zu können, daß der Behälter (2) Materialeigen- schaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters (2) abgefüllten Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle Verfahrensschritte bei der Beheizung und Ori-
entierung der Vorfoπnlinge (1) eingehalten werden. Darüber hinaus können vorteilhafte Wirkungen durch Einhaltung spezieller Dimen-sionierungsvorschriften erzielt werden.
Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind bei- spiels-weise 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 in eine sich anschließende Haupt-blasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druck-niveau zugeführt wird, während der Vorblas- phase 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.
Aus Fig. 3 ist ebenfalls erkennbar, daß bei der dargestellten Ausführungsform die Heizstrecke (24) aus einer Vielzahl umlaufender Transportelemente (33) ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht und entlang von Um-lenkrädern (34) geführt sind. Insbesondere ist daran ge-dacht, durch die kettenartige Anordnung eine im we- sent-lichen rechteckförmige Grundkontur aufzuspannen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden im Bereich der dem Übergaberad (29) und einem Eingaberad (35) zugewandten Ausdehnung der Heizstrecke (24) ein einzelnes relativ groß dimensioniertes Umlenkrad (34) und im Bereich von benach-barten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimension-ierte Umlenkräder (36) verwendet.
Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Führungen denkbar.
Zur Ermöglichung einer möglichst dichten Anordnung des Übergaberades (29) und des Eingaberades (35) relativ zuein-ander erweist sich die dargestellte Anordnung als besonders zweckmäßig, da im Bereich der entsprechenden Ausdehnung der Heizstrecke (24) drei Umlenkräder (34, 36) positioniert sind, und zwar jeweils die kleineren Umlenkräder (36) im Bereich der Überleitung zu den linearen Verläufen der Heiz-strecke (24) und das größere Umlenkrad (34) im unmittel-baren Übergabebereich zum Übergaberad (29) und zum Eingabe-rad (35) . Alternativ zur Verwendung von kettenartigen Transportelementen (33) ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes Heizrad zu verwenden.
Nach einem fertigen Blasen der Behälter (2) werden diese von einem Entnahmerad (37) aus dem Bereich der Blasstationen (3) herausgeführt und über das Übergaberad (28) und ein Ausgaberad (38) zur Ausgäbestrecke (32) trans-portiert .
In der in Fig. 4 dargestellten modifizierten Heizstrek- ke (24) können durch die größere Anzahl von Heizelementen (30) eine größere Menge von vorformlingen (1) je Zeiteinheit temperiert werden. Die Gebläse (31) leiten hier Kühlluft in den Bereich von Kühlluftkanälen (39) ein, die den zuge-ordneten Heizelementen (30) jeweils gegenüberliegen und über Ausströmöffnungen die Kühlluft abgeben. Durch die Anordnung der Ausströmrichtungen wird eine Strömungs-richtung für die Kühlluft im wesentlichen quer zu einer Transportrichtung der Vorform- linge (1) realisiert.
Fig. 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Heizelementes (30) . Das Heizelement (30) weist einen Mikrowellen- generator (41) auf, der typischerweise als ein Magnetron ausgebildet ist. Der Mikrowellengenerator (41) kann über die Reihenschaltung eines Zirkulators (42) und eines Tuners (43) an eine Heizzone (44) angekoppelt sein.
Der zirkulator (42) dient zur Verhinderung einer Rückstrahlung von Mikrowellen in den Mikrowellengenerator (41) . Gegebenenfalls von der Heizzone (44) reflektierte Mikrowellenstrahlung wird über den Zirkulator (42) in eine Wasserlast (45) abgeleitet und dort absorbiert. Der Zirkulator (42) und der Tuner (43) können als Hohlleiter ausgebildet sein. Ebenfalls ist eine Ausbildung als Koaxialleiter möglich. Der Zirkulator (42) weist eine Gestaltung ähnlich zu einem T-Stück auf, wobei der mittlere Schenkel des T-Stückes in die Wasserlast (42) einmündet .
Die Aufnahme von Mikrowellenenergie durch den Vorform- ling (1) ist wesentlich von den dielektrischen Eigenschaften des Materials des Vorformlings (1) abhängig. Diese dielektrischen Eigenschaften sind temperaturabhängig und verändern sich während der Durchführung der Beheizung. Unter Verwendung des Tuners (43) ist es möglich, eine Impedanzanpassung durchzuführen und hierdurch während des Heizprozesses auch bei sich ändernden dielektrischen Eigenschaften des Vorformlings (1) den Heizvorgang zu optimieren und hierdurch sowohl den Wirkungsgrad hinsichtlich der eingesetzten Energie zu ma- ximieren als auch die erforderlich Heizdauer zu minimieren.
Die Impedanzanpassung unter Verwendung des Tuners (43) kann entweder gesteuert oder geregelt unter Einbeziehung einer Impedanzinessung erfolgen. Eine Messung einer aktuellen Impedanz kann unter Verwendung von Diodenelementen durchgeführt werden. Eine Temperaturmessung kann unter Verwendung typischer Infrarot-Sensoren erfolgen. Eine qualitativ hochwertige Temperaturmessung ist insbesondere deshalb möglich, da im wesentlichen nur der Vorformling und nicht benachbart zum vorformling angeordnete Bauelemente erhitzt werden und hierdurch Streustrahlungen weitgehend vermieden werden.
Die Heizzone (44) ist als ein EinkoppelSystem für die Mikrowellenstrahlung ausgebildet. Im Bereich der Heizzone (44) wird ein Mikrowellenfeld hoher Leistungsdichte erzeugt. Die hohe Leistungsdichte kann beispielsweise durch eine Reduktion der Höhe des Hohlleiters, durch dielektrische oder metallische Hilfskδrper und/oder durch eine geeignete Formgebung von Wandungen der Heizzone (44) erfolgen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Resonatorkammer mit einer E010-Resonanz verwendet. Bei Verwendung einer einzelnen Heizzone (44) wird eine Höhe des Hohlleiters um 30% und bei Verwendung eines Stapels von Heizzonen (44) wird eine Höhe des Hohlleiters um 60% reduziert. Durch diese konstruktiven Maßnahmen läßt sich eine Steigerung der Leistungsdichte um den Faktor 2 bzw. um den Faktor 9 erzielen.
Fig. 6 veranschaulicht eine AusführungsVariante zur Anordnung in Fig. 5. Der zirkulator (42) ist hier mit einer angekoppelten Wasserlast (45) realisiert. Zwischen dem Zirkulator (42) und dem Tuner (43) ist eine Analyseeinheit (46) angeordnet. Durch die Heizzone (44) hindurch erstreckt sich eine Antenne (47) . Hinter dem Tu-
ner (43) ist ein Übergangselement (48) zur Ermöglichung eines Überganges vom Hohlleiter zu einem Koaxialleiter angeordnet. Das Übergangselement (48) ist von einem KurzeSchlußschieber (49) abgeschlossen. Ein weiterer Anschluß der Heizzone (44) mündet über ein weiteres Übergangselement (50) in einen Hohlleiter (51) , der an einen Kurzschlußschieber (52) und eine Wasserlast (53) angeschlossen ist. Auch bei dieser Anordnung erfaßt die Analyseeinheit (46) die Impedanz des Mikrowellensystems und der Tuner (43) und die Kurzschlußschieber (49, 52) passen die Impedanz des Mikrowellengenerators (41) an die vorliegende Mikrowellenstrecke an.
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch einen vorformling (1), der im Bereich der Heizzone (44) angeordnet ist. Der Vorformling (1) wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl um eine Vorformlingslängsachεe (54) herumbewegt, als auch in Richtung der Vorformling- sachse (54) positioniert. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine stationär angeordnete Heizzone (44) , die bereichsweise von einer Wandung (55) umschlossen ist. Die Heizzone (44) ist kammerartig ausgebildet und weist zwei Öffnungen (56, 57) auf, die an eine Außendimensionierung des Vorformlings (1) angepaßt sind. Typischerweise weisen die Öffnungen (56, 57) eine kreisartige Gestaltung auf und sind mit einem Durchmesser versehen, der etwas größer als ein Außendurchmesser des Vorformlings (1) ausgebildet ist.
Nach einem Einfahren des Vorformlings (1) in die Heizzone (44) bildet sich eine innerhalb der Heizzone (44) herrschende Feldverteilung als Temperaturprofil auf dem Vorformling (1) ab. Durch eine Bewegung des Vorformlings (1) relativ zur Heizzone (44) , vorzugsweise mit variabel einstellbarer Geschwindigkeit, kann ein genau
justierbares Temperaturprofil entlang der Vorformlings- längsachse (54) erzeugt werden.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Mehrzahl von Heizzonen (44) stapelartig in Richtung der Vorformlingslängsachse (54) hintereinander angeordnet sind. Auch bei einer derartigen Anordnung kann entweder der Vorformling (1) relativ zu den Heizkammern (44) oder die Heizkammern (44) relativ zum Vorformling (1) bewegt werden.
Die Leistungseinbringung in den Vorformling (1) kann über verschiedene Verfahren reguliert werden. Grundsätzlich erweist es sich als vorteilhaft, einen Mikrowellengenerator (41) mit steuerbarer Leistung zu verwenden. Ein weiterer Steuerparameter ist die Vorgabe der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Vorformling (1) und der Heizkammer (44) . Bei einer variablen Geschwindigkeitsvorgabe ist es beispielsweise möglich, durch niedrigere Bewegungsgeschwindigkeiten lokal höhere Temperaturen zu erzeugen. Ebenfalls ist es möglich, den Tuner (43) dafür zu verwenden, um durch eine Impedanzveränderung den Leistungsfluß in der Zuführung zu variieren. Bei einer Stapelung einer Mehrzahl von Heizkammern (44) erfolgt die Impedanzänderung zweckmäßigerweise in allen verwendeten Zuführungen. Bei einer Verwendung von mehreren Heizzonen (44) neben- oder übereinander erfolgt eine Minimierung der hochfrequenztechnischen Kopplung der einzelnen Heizzonen (44) .
Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei der eine Mehrzahl von Heizzonen (44) in einer Transportrichtung (58) der Vor- formlinge (1) hintereinander angeordnet sind. Die einzelnen Heizzonen (44) weisen jeweils einen Abstand relativ zu einander auf. Die vorformling (1) werden bei
dieser Ausführungsform mit ihren Vorformlingslängsach- sen (54) in Transportrichtung (58) bewegt. Eine Anordnung der Vorformlinge (1) kann auf Transportelementen (59) erfolgen. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine Relativbewegung zwischen den Vorformlingen (1) und den Heizzonen (44) durch die Transportgeschwindigkeit der Vorformlinge (1) und/oder eine Bewegung der Heizzonen (44) generiert. Insbesondere ist daran gedacht, die Heizzonen (44) voneinander unabhängig zu bewegen.
Fig. 10 zeigt eine Zusammenstellung von blasfähigen Temperaturprofilen. Der Verlauf (60) zeigt die Temperaturverteilung über die Produktlänge für den geblasenen Behälter (2) , der Verlauf (61) die entsprechende Temperaturverteilung nach der Durchführung der Mikrowellenbeheizung für den Vorformling (1) und der Verlauf (62) die hierzu korrespondierende Temperaturverteilung bei Verwendung einer konventionellen Infrarotheizung statt der erfindungsgemäßen Mikrowellenbeheizung. Es ist insbesondere zu erkennen, daß durch die Mikrowellenbeheizung eine unerwünschte Temperierung des Mündungsbereiches des Vorformlings im Längenbereich von 0 bis 20 mm deutlich vermindert werden kann.
Fig. 11 zeigt eine feldartige Anordnung einer Vielzahl von Heizzonen (44) , um eine parallele Beheizung einer Vielzahl von Vorformlingen (1) zu ermöglichen. Hierdurch wird die Temperierung einer sehr hohen Anzahl von Vorformlingen je Zeiteinheit unterstützt. Durch die erfindungsgemäßen Heizelemente (30) ist es insbesondere möglich, innerhalb der Heizzone (44) eine lokale Konzentrierung der Mikrowellen hervorzurufen. Es ist hierdurch möglich, die entsprechende Konzentration der Mikrowellen gerade in demjenigen Bereich eines Innenraumes der Heizzone (44) vorzunehmen, in dem der Vorform-
ling (1) angeordnet ist. Durch diese Konzentration ist es möglich, die resultierende Heizzeit zu minimieren, ohne extrem leistungsstarke Mikrowellengeneratoren (41) zu verwenden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können zur Temperierung der Vorformlinge (1) sowohl IR-Strahler als auch Mikrowellen verwendet werden. Besonders bevorzugt ist eine Beheizung eines der Mündung des Vorformlings (1) gegenüberliegenden Bodenbereiches mit IR-Strahlung, um auch hier genügend Wärmeenergie anzubringen.