CN1461699A - 塑坯预热器 - Google Patents
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Abstract
预热装置，用于对系列塑坯的每一个上的选定部分进行预热，以便在塑坯重热和吹塑之前有稳定的温度梯度。预热装置安装在重力滑道上可作调整，重力滑道可使系列塑坯在重力作用下通过预热装置下滑到重热吹塑机。预热装置包括连结到滑道上的外罩，致使每个塑坯的选定部分与一般环境隔开；及发热元件，安装在外罩内，致使从发热元件发出的热量当塑坯沿重力滑道下滑时能射向系列塑坯每个上的选定部分。
Description
技术领域
本发明的对象是吹塑系统，其所使用的预成形型坯或塑坯在进行吹塑之前先在重热室内从环境温度重热到模塑温度。更具体地说，本发明的对象是供此吹塑系统的附加预热器，可在重热之前对塑坯作预处理，使各塑坯中达到的温度差在塑坯吹塑过程中用于塑造塑坯的树脂获得良好的分布。
背景技术
在利用预成形塑坯的吹塑操作中，每个塑坯在吹塑时的温度是最重要的可调变量之一。理想情况下各个塑坯的温度应尽量一致，以便获得一致的吹塑制品。塑坯从环境温度加热到适合吹塑温度的速率部分由塑造塑坯的树脂的导热系数控制。其它因素则有塑坯材料厚度，塑坯与热源的间距，热源的能量密度或功率，及对无废热的要求。某些先有技术的制作法采用了重热内型，试图以特别有效方式完成期望的重热，见美国专利5,066,222。
大多数重热工艺包括冷却周期，至少包括加热减少周期，为塑坯整个壁厚的温度均衡创造条件。塑坯从环境温度加热到吹塑温度所需典型时间远大于吹塑及冷却阶段所需花掉的时间。因此在现有技术的重热和平衡范围内，联系到重热设备的物理形状，塑坯获得要求的温度特性所需时间便对每台已知设备吹塑操作的最大线速度给予实际限制。线速度的任何增大都必须用相应地加长重热设备长度来补偿，以便使任何塑坯在重热工艺中的停留时间足以满足在吹塑之前获得必要的温度分布。
有时，希望在各塑坯中获得某种温差，使吹塑制品获得某种需要的物理性能。此温差在重热工序中已经达到。在塑坯中产生温差的实例可从美国专利3,775,524；3,950,459；4,079,104；4,117,050；4,423,312；5,292,243；5,681,521；5,853,775及6,146,134中找到。通常，在吹塑工艺过程或由该工艺制成的产品中获得大的性能差异所需温差在3℃以上。在美国专利5,607,706及某些在此讨论的先有技术中已确认到，塑坯在重热加工之前存在的温差能影响塑坯的最终温度并能影响随后的吹塑工艺过程。但以前并未认识到，在正常的重热工艺之前有意识地在塑坯中引进温差可被有利地用来产生影响吹塑工艺所希望获得的温差。
发明内容
根据本发明，对每个塑坯的选定部分进行预热，以便在塑坯的选定部分和其余部分之间产生温度梯度。预热后的塑坯然后进入正常重热工艺，此时残留的温度梯度依然存在。在重热工艺过程结束时，充分重热的塑坯在其选定部分和其余部分之间仍有残留的温度梯度。经充分重热的塑坯于是进行吹塑操作，此时残留温度梯度依然存在。该残留温度梯度可用来改善吹塑膜选定区域中的树脂流动性，使由此工艺生产的最终产品具有在没有残留温度梯度时难以或不能达到的理想性能。
本工艺的实施可通过提供本发明所述的预热装置获得，该装置安装在重热吹塑机的塑坯输入装置附近。本装置包括一外罩，当塑坯由传送机携带到重热吹塑机输入装置内时外罩包围此塑坯。外罩内设有发热元件，对准沿传送机传送过来的塑坯选定部分，可使塑坯在进入重热吹塑机的重热区之前具有温度梯度。
在一优选实施方案中，预热装置连接重力滑道成为重热吹塑机重热部分的输入设备。预热装置在塑胚下滑过滑道时，对每一塑胚的选定部分进行预热，预热装置包括一外罩，其第一纵壁安装到重力滑道第一侧面上。外罩的第二纵壁与第一纵壁铰接并与重力滑道的第二侧面作可分离连接。发热元件连在纵壁上，因此发热元件将对沿滑道靠重力下滑的各塑坯的选定部分预热。发热元件最好作成红外发射板的形式，但可包括其它会与形成塑坯的树脂适当反应的热发射物。塑坯在进入重热吹塑机重热区之前通过预热而产生一定的温度梯度，这对制作有带脚盛料器特别有用，见美国专利5,603,423；6,085,924及6,276,546。
在一优选实施方案中，在第一纵壁外侧表面上有许多介于此第一纵壁内外侧面间的孔的区域上，连接一通风室。通风室的开口连接一风扇，用于排出通风室的空气。这样使空气通过第一纵壁内的孔向外流，又使塑坯在沿滑道下滑时入流空气在各塑坯之间向下流动，从而确保适当冷却塑坯的各部分。气流还冷却滑道的导轨、发热元件及有关零件。屏蔽件位于发热元件附近以防对塑坯不希望预热的部分加热。屏蔽件可包括反射件，反射发热元件的红外及其它热辐射。聚焦元件也位于发热元件附近，将发热元件发出的红外及其它热辐射聚焦到塑坯打算预热的选定部分。外罩纵壁端部还可连接端头挡板，有助于控制预热器的热辐射。
本发明的一个特点是本设备能加到进入重热吹塑机的任何直线型塑坯送进机构上，只要拟预热塑坯区域未被进料机构挡住。此特点的优势是可使本发明被各种重热吹塑机所采纳而不需对重热吹塑机本身作任何调整。
本发明另一特点是本装置能对在给定区域有温度梯度的塑坯进行温度预编程，不必修改重热吹塑机的重热部分的加热程序。这一特点的优势是重热吹塑机进行的制造工艺能有效地控制，不需对重热吹塑机本身作任何调整。
本领域普通技术人员在研究了附图所示优选实施方案之后将会明白其另外的特点和优点。
附图说明
图1是连接到重热吹塑机入口的本发明预热装置的侧视图。
图2是从图1预热装置相反侧观看的透视图，离视线最近的侧壁下方可进入预热装置内部。
图3是本发明预热装置的塑坯输入滑道的部件分解透视图。
图4是本发明的预热装置的发热件和屏蔽组件及其支承件的部件分解透视图。
图5是应用本发明预热装置进行预热操作的原理图。
具体实施方式
传统的重热吹塑系统10，如Sidel型号SBO-16/24，如图1和图2所示，它所包括的重力输入装置12用于接纳一系列事先形成的型坯或塑坯14。塑坯14一个一个地从输入装置12装到模芯支柱16上，如图1所示，模芯支柱16携带塑坯14经过重热室18，塑坯在其中由环境温度加热到适合于吹塑的温度。模芯支柱16然后将每个重热后的塑坯14输送到吹塑室20，进行成型操作，将塑坯14转变成另一物体22，如瓶子或其它盛具。模压物品22随后离开吹塑系统10继续处理或使用。
塑坯14在一对彼此有一定距离的导轨24上运送到输入设备12，该导轨一般如图1所示是倾斜的，形成重力滑道26。这就是说，导轨24斜度调节到使塑坯14可基本上单靠重力的作用沿导轨24向下滑入输入装置12中。由于吹塑系统10的正常操作引起导轨24的少量震动也有助于降低滑道26的导轨24与塑坯14之间的摩擦。导轨24在图3中示出得更为详细，它由方形或矩形的管材21构成。向里指的对置的凸缘23固定在方形管段21的顶面19上，两片凸缘23的间隔距离大于塑坯14的直径，小于塑坯支环11的直径，如图5所示。短的搭接板15将相邻两凸缘23的端部连在一起，形成一条连续平面，通过支环11支承塑坯14。
本发明的预热装置30如图1及图2所示，与重力道26相连的本预热装置30靠近重热吹塑机10的输入装置12和重热室18。当塑坯沿滑道26向下行走时预热装置30可预热每个塑坯14任何选定部分，只要此选定部分低于管段21的底面17。如图1及2所示，预热装置30包括外罩32，其纵壁34与重力滑道26的第一侧面25连接。外罩32的第二纵壁36铰接到第一纵壁34上且与重力滑道26的第二侧面27作可分开连接。纵壁34和36连接许多个发热组件38，当塑坯靠重力沿滑道26下滑时它们即可对各塑坯14的选定部分进行预热。第一纵壁34外侧面42上在包括许多个介于外侧面42和内侧面46之间的孔44的区域上连接一通风室40。
如图3详示，外罩32的第一纵壁34包括水平部分31和垂直部分33。第一纵壁34的垂直部分33有许多垂直狭槽35，便于第一壁34的垂直调整。一组紧固件48将第一壁34与重力滑道26的第一侧面25在要求的垂直位置上固定。第一壁34的水平部分31的内侧边缘29有铰链50。外罩32的第二纵壁36的内侧边缘37包括铰链50的第二部分且铰接于第二纵壁34。第二壁36有一组类似的垂直狭槽35，可使外罩32相对于重力滑道26的第二侧面27作垂直调整。
图4详细示出与纵壁34和36连接的诸多发热组件38。每个发热组件38包括一底座支承构件52，它通过几个固定器54与壁34和36连接。多个底座56固定于底座支承构件，底座56中有凹槽58，其中可安放电气连接元件60，这些电气连接元件60与发热元件62的端部相连并支承聚焦元件86。连接元件60通过适当的控制器与接如220VAC的电源的电线64连接，该控制器和吹塑机10一起工作。底座56还包括狭槽66，可供插入位于发热元件62之上或之下的反射屏蔽元件70的端部68。保持片72用于将连接元件60及屏蔽元件端部68固定在底座56中。
再看图3，发热组件38安装在两个纵壁34和36的确定位置。发热元件38与塑坯14相对位置的垂直调整可通过调节壁34和36对滑道26的垂直相对位置实现，从而当塑坯在重力作用下沿滑道26向下行走时发热组件38可加热每个塑坯的选定部分。图5示出发热组件的一个优选位置。塑坯14大体包括一大体上是半球形的底部80，它在直立的圆柱形侧壁部分82的下端形成一体。过渡区或倾斜区84的形状是位于侧壁部分82和浇口区83之间的曲线环形，这部分特别重要，因为它将形成带脚盛液器的足部。本发明对这样的带脚盛液器在吹塑时这个区域的塑坯中树脂的塑性流动特别有利。屏蔽件70放在发热件62的附近，阻止塑坯14不希望受热部分被加热。具体地说，上屏蔽元件71保护塑坯14的侧壁部分82，因而在各塑坯14的倾斜部分84和侧壁部分82之间产生的温度梯度约3℃以上，最好有17℃，此温度梯度是在预热装置30靠近输入设备12的端部至重热吹塑机10的重热室18测得的。屏蔽元件70可以包括反射元件，用来反射发热元件62的红外辐射。聚焦元件86也连在发热元件62附近，用于将红外辐射从发热元件62聚焦到塑坯的选定部分。在所示实施方案中，下屏蔽件73起屏蔽塑坯14的浇口区83的作用，因而在各塑坯14的倾斜部分84和浇口区83之间产生3℃以上的温度梯度，通常约6℃，此温度梯度也在预热装置30靠近重热吹塑机10的输入装置12的端部测得的。
再看图3，通风室40连接到第一纵壁34的外侧面42的诸孔44范围上，这些孔44使空气能从预热装置30向外流到通风室40。空气流动靠几台风扇74，它们连接在通风室40底面76上的排气口处。为了使塑坯40的非预热部分、滑道26及构成预热装置30的设备得到想要的冷却，风扇74最好连续运转。应当明白，有些温控可通过改变风扇74的工作台数或改变风扇74的速度实现。底盖90内有导线64的电气接头。端头挡板88也可装在外罩32的纵壁34和/或36的端部，以利控制预热装置30的热辐射及风扇74吹风流态。通过第一纵壁34的孔44外流的空气可防止塑坯14发热元件38直接加热的部分发生过热。
操作时，预热装置30以温度梯度的形式在各塑坯14的第一选定部分(如倾斜部分84)和第二选定部分(如侧壁82)之间形成温度偏差。此温度偏差或温度梯度在重热室18中多多少少是存在的，因此当塑坯14进入吹塑室20时选定部分84保持的温度可加强塑性流动，因而吹塑工艺制成的物品，如瓶子或盛具，在没有预热装置30时能快速优质地生产出来。
应明白，本发明不局限于在此示出和说明的实例。这些例子只是说明实施本发明的最佳方式，其中的零件形式尺寸、配置及操作详情可以有各种变化。
Claims (21)
1.预热装置，其特征在于：该预热装置与重热吹塑机的输入装置和重热室相配可对通过输入装置的塑坯选定部分进行预热，该预热装置包括：
外罩，其第一纵壁固定到输入装置内的第一侧面，其第二纵壁与第一纵壁铰接且与输入装置的第二侧面作可分开连接，及
发热元件，连接到纵壁，当塑坯靠重力传送通过输入装置在进入重热吹塑机的重热段之前该发热元件能对塑坯的选定部分预热到一确定的温度梯度。
2.如权利要求1所述的预热装置，其特征在于：还包括一通风室，该通风室与第一纵壁的外侧面配合，纵壁上有一些介于第一纵壁内外表面之间的孔。
3.如权利要求2所述的预热装置，其特征在于：还包括风扇，该风扇装配到通风室的排气孔内，用于将通风室的空气抽出，经第一纵壁的孔排出。
4.如权利要求1所述的预热装置，其特征在于：还包括屏蔽元件，该屏蔽元件位于发热元件附近，用于阻止向各塑坯被选部分加热。
5.如权利要求4所述的预热装置，其特征在于：屏蔽元件包括反射元件，用于反射发热元件的红外线辐射。
6.如权利要求1至5任一项所述的预热装置，其特征在于：还包括聚焦元件，位于发热元件附近，用于将发热元件发出的红外辐射向塑坯的选定部分聚焦。
7.如权利要求6所述的预热装置，其特征在于：还包括端部挡板，该端部挡板连接外罩纵壁的端部。
8.对包括有重热室，及与此重热室相连的、用于引进一系列待吹塑的塑坯的输入装置的重热吹塑机的改进，其特征在于：其包括与输入装置相连的预热装置，用于在塑坯通过输入装置时对各塑坯的选定部分进行预热，该预热装置包括：
外壳，其连接于输入装置，及
发热元件，位于外壳内且指向和输入装置相关的选定的轨迹，当塑坯通过输入装置时各塑坯选定部分沿此轨迹传送。
9.如权利要求8所述的预热装置，其特征在于：还包括聚焦元件，该聚焦元件位于发热元件附近，用于将发热元件的红外辐射向上述选定轨迹聚焦。
10.如权利要求8或9所述的预热装置，其特征在于：还包括屏蔽元件，该屏蔽元件位于发热元件附近，可阻止向垂直距离远离所述轨迹的所选位置加热。
11.如权利要求10所述的预热装置，其特征在于：屏蔽元件包括可反射发热元件红外辐射的反射元件。
12.如权利要求8或9所述的预热装置，其特征在于：还包括与外罩外侧面连接的通风室，外罩上有许多孔将通风室与外罩内部相连。
13.如权利要求12所述的预热装置，其特征在于：还包括风扇，风扇安装在通风室排气孔上，可抽取通风室和外罩内空气，并通过外罩上的孔排出。
14.如权利要求12所述的预热装置，其特征在于：外壳包括第一纵壁，固定到输入装置第一侧面上；及第二纵壁，与第一纵壁铰接且与输入装置的第二侧面作可分开连接。
15.如权利要求14所述的预热装置，其特征在于：所述通风室配合到第一纵壁外侧面上。
16.如权利要求14或15所述的预热装置，其特征在于：还包括端头挡板，该端头挡板连接外罩纵壁的端部。
17.预热装置，其特征在于：其用于在塑坯作重热和吹塑之前将一系列塑坯的每件选定部分进行预热，该预热装置包括：
重力滑道，可在重力作用下运送系列塑坯，
外罩，与该滑道相连，可将系列塑坯的每一个选定部分与一般环境隔离，及
发热元件，安装在外罩内，因此当塑坯沿重力滑道向下滑时发热元件发出的热量射向系列塑坯每一个上的选定部分。
18.如权利要求17所述的预热装置，其特征在于：重力滑道包括：一对纵向管件，它们相互等距隔开；连接到纵向管段顶面上的向里伸的凸缘，每个凸缘的内侧边与相邻凸缘的间距均匀，从而形成一条可容纳系列塑坯的通道，而塑坯由二凸缘相邻的内侧边悬吊。
19.如权利要求18所述的预热装置，其特征在于：外罩包括：固定在重力滑道第一侧的第一纵壁，铰接在第一纵壁并与重力滑道第二侧作可分开连接的第二纵壁；配合到第一纵壁外侧面上的通风室，此纵壁上有许多孔，形成在第一纵壁内外侧面之间；风扇，安装在通风室排气口，用于将通风室和外罩内的空气通过第一纵壁上的孔排出；及端头挡板，连接到外罩纵壁端部，此端头挡板有狭槽，使塑坯的下端可进出预热装置。
20.如权利要求19所述的预热装置，其特征在于：还包括透镜元件，该透镜元件位于发热元件附近，可将发热元件的红外辐射聚焦到系列塑坯每一个的所述选定部分；反射屏蔽元件，位于发热元件附近，可防止塑坯非选定部分受热，从而在将塑坯进入相邻的重热吹塑机的重热室之前使每个塑坯有规定的温度梯度。
21.一种在重热吹塑工艺中提高吹塑制品生产率的方法，其特征在于：该工艺包括将塑坯加热到吹塑温度并将重热过的塑坯在模具中吹塑直到塑坯符合模具内部轮廓，此方法包括以下步骤：
在重热步骤之前对每个塑坯的选定部分进行预热，以便在塑坯的选定部分和其余部分之间产生温度梯度；及
进行重热步骤，此时温度梯度依然在塑坯中存在。
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