Procedimiento y dispositivo de calentamiento por infrarrojos de preformas plásticas.

Procedimiento de producción de contenedores tales como botellas o bidones,

a partir de preformas preferentemente de material plástico, que comprende las etapas:

- de alimentación con preformas,

- de precalentamiento de las preformas por radiación en un módulo de calentamiento, siendo la radiación generada por lo menos por un emisor que comprende un filamento metálico alojado en un recinto lleno de un gas halógeno, y

- de estirado y/o soplado de las preformas por un soplador,

caracterizado por que la radiación presenta un pico de emisión que corresponde a una longitud de onda comprendida entre 1,7 μm y 5 μm, y por que el filamento metálico presenta una superficie de emisión tal que la relación entre la potencia de alimentación del emisor y la superficie de emisión del filamento está comprendida entre 0,080 y 0,250 W/mm2.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2009/052257.

Solicitante: LIZE, GRÉGOIRE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 22 rue Crillon 69006 Lyon FRANCIA.

Inventor/es: LIZE,GRÉGOIRE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C35/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 35/00 Calentamiento, enfriamiento o endurecimiento, p. ej. reticulación, vulcanización; Aparatos a este efecto (moldes con medios de calentamiento o de enfriamiento incorporados B29C 33/02; dispositivos para el endurecimiento de prótesis dentales de materia plástica A61C 13/14; antes del moldeo B29B 13/00; aspectos químicos C08J 3/00). › utilizando energía ondulatoria o radiación de partículas.
  • B29C49/64 B29C […] › B29C 49/00 Moldeo por soplado, es decir, soplando una preforma o un parisón en un molde por obtener la forma deseada; Aparatos a este efecto. › Calentamiento o enfriamiento de las preformas, parisones o de objetos soplados.

PDF original: ES-2529199_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo de calentamiento por infrarrojos de preformas plásticas.

La presente invención se refiere al campo de los materiales plásticos y sus transformaciones con vistas a la fabricación de productos de embalaje o de acondicionamiento. La invención se refiere particularmente a un procedimiento y a un dispositivo de producción de contenedores a partir de preformas de material plástico, tales como unas botellas o unos bidones.

Los materiales plásticos como los poliésteres y en particular el polietilen tereftalato (PET) y sus copolímeros son muy conocidos en la fabricación de todo tipo de materiales de embalaje o de acondicionamiento, tales como por ejemplo unas botellas, bidones, cajas, películas, bolsas, etc.

En la industria, la fabricación de contenedores es efectuada principalmente por unas máquinas especializadas denominadas sopladoras de botella PET, a partir de una preforma que es soplada a continuación para transformarse en botella. Algunas de estas máquinas son capaces de producir hasta 50000 contenedores por hora para los contenedores de volumen más pequeño. Esta producción en cadena se desarrolla en varias etapas.

La primera etapa consiste en alimentar las máquinas con preformas. Las preformas pasan de una tolva de alimentación a un transportador cargador que permite su inserción en la cadena de producción confiriéndoles al mismo tiempo una orientación predefinida. Las preformas son dirigidas a continuación hacia un módulo de calentamiento situado a la entrada de la sopladora de botellas.

La segunda etapa consiste en calentar las preformas. Las preformas se calientan en continuo a lo largo de su paso por el módulo de calentamiento. Este calentamiento es efectuado por unos emisores infrarrojos.

Estos equipamientos permiten unas subidas rápidas de temperatura y se emplean comúnmente en diversos sectores de la industria, en particular para el calentamiento de piezas metálicas de carrocería pasando por el secado de papel o de pegamentos industriales.

Durante la etapa de calentamiento, las preformas giran constantemente alrededor de sí mismas, de manera que se garantice una distribución óptima y simétrica del calor.

Además, durante esta etapa de calentamiento, es necesario en las condiciones mencionadas anteriormente, efectuar una importante inyección de aire en el interior del módulo de calentamiento con el fin de estabilizar las temperaturas de superficies de las preformas y evitar sobrecalentamientos de piel.

La tercera etapa consiste en estirar y soplar las preformas. Esta etapa comprende dos fases: el estirado y el preestirado, que se desarrollan simultáneamente, mediante el descenso de una barra de estirado, la introducción de aire comprimido a baja presión, y el soplado final por aire comprimido a alta presión, gracias al cual las botellas adquieren su forma definitiva.

La última etapa consiste en retirar las botellas. Las botellas terminadas se extraen de las estaciones de estiradosoplado por medio de un grupo de pinzas y después se retiran para ser dirigidas hacia las máquinas de llenado.

El principal inconveniente de este procedimiento reside en el alto consumo de energía que genera para su realización. Este alto consumo es imputable, por un lado, al funcionamiento de los emisores infrarrojos y, por otro lado, al hecho de tener que enfriar la superficie de las preformas para evitar los sobrecalentamientos de piel.

Hasta ahora, se explicaba por los fabricantes de sopladoras, así como por los fabricantes de emisores de infrarrojos eléctricos halógenos, que la mejor manera de elevar rápidamente la temperatura de las preformas era utilizar unos infrarrojos denominados cortos, comprendidos típicamente entre 1 y 2 μm de longitud de onda y cuyo pico de emisión está comprendido entre 1 y 1, 3 μm.

Así, los documentos FR 2 878 185, WO 95/11791 describen unos procedimientos de este tipo en los que la longitud de onda de las radiaciones utilizadas está comprendida entre 0, 7 y 1, 6 μm.

Se han considerado otros tipos de dispositivos de emisión infrarroja. Así, el documento US nº 4.385.089 describe por su parte la utilización de un horno de precalentamiento con unos paneles radiantes con un máximo de emisión de 2 μm.

Se conoce también a partir del documento US 2007/0096352, utilizar unos conjuntos de diodos láser que presentan una longitud de onda de emisión del orden de 2 μm.

Sin embargo, este tipo de diodo láser no puede ser utilizado de manera sencilla ya que los haces presentan una separación angular reducida y obligan a realizar un barrido de las preformas.

Otros procedimientos de este tipo se describen en los documentos WO 02/32652 y WO 2008/109305.

Por último, el documento GB 2 095 611 describe un procedimiento en el que el calentamiento de las preformas se realiza con una alternancia de fases de calentamiento a alta potencia y de calentamiento a baja potencia, siendo alimentadas unas lámparas de cuarzo con unas potencias diferentes durante estas dos fases de manera que se produzca una radiación de una longitud de onda del orden de 1, 15 μm durante una primera fase, y de 2, 9 μm durante una segunda fase.

Las fases de alimentación que producen un pico de emisión de 2, 9 μm corresponden a unas fases en las que la energía radiante emitida es insignificante, según los términos de este documento. Estas fases permiten mantener las lámparas en tensión y evitar una parada completa entre dos fases de fuerte potencia.

La presente invención pretende resolver la totalidad o parte de los inconvenientes del estado de la técnica.

Para ello, la presente invención tiene como objeto un procedimiento de producción de contenedores tales como botellas o bidones, a partir de preformas, preferentemente de material plástico, que comprende las etapas de alimentación de preformas, de precalentamiento de las preformas por radiación en un módulo de calentamiento, siendo la radiación generada por lo menos por un emisor que comprende un filamento metálico alojado en un recinto lleno de un gas halógeno, y de estirado y/o soplado de las preformas por una sopladora, caracterizado por que la radiación presenta un pico de emisión que corresponde a una longitud de onda comprendida entre 1, 7 μmy5 μm, y por que el filamento metálico presenta una superficie de emisión tal que la relación entre una potencia de alimentación del emisor y la superficie de emisión del filamento está comprendida entre 0, 080 y 0, 250 W/mm2.

Las disposiciones según la presente invención permiten utilizar una longitud de onda de pico de emisión superior a la utilizada en el estado de la técnica con unos emisores halógenos conservando al mismo tiempo una densidad de potencia emitida suficiente para obtener un calentamiento eficaz de las preformas.

La utilización de las longitudes de ondas según la invención ocasiona un calentamiento en superficie de las preformas por radiación, contrariamente a las longitudes de ondas más cortas que penetran en una capa superficial del material en un espesor del orden de 10 a 15 μm.

En el caso de la utilización de longitud de onda corta según el estado de la técnica, teniendo en cuenta el espesor de polímero calentado, puede tener lugar una cristalización cuando la temperatura supera un umbral de temperatura.

Gracias al calentamiento superficial en el intervalo de longitud de onda según la invención, no aparece una cristalización de este tipo, incluso cuando la temperatura de superficie aumenta más allá de un umbral de cristalización.

El calentamiento del interior de la preforma se obtiene por conducción.

La utilización de emisores infrarrojos eléctricos halógenos que emiten una radiación infrarroja de longitud de onda superior a la que se utilizaba hasta ahora, es decir una radiación con una longitud de onda a 1, 2 μm, aporta por sí sola aproximadamente del 35 al 50% del incremento del rendimiento con respecto a una utilización estándar a 1, 2 μm.

Ventajosamente, la relación entre la potencia de alimentación del emisor y la superficie de emisión del filamento está comprendida entre 0, 150 y 0, 200 y preferentemente entre 0, 160 y 0, 175 W/mm2.

Según un modo de realización, la radiación presenta un pico de emisión que corresponde a una longitud de onda comprendida entre 2 μmy4 μm.

Ventajosamente, las preformas son sometidas a un entorno sin soplado de un flujo de fluido de enfriamiento o en un entorno en el que el soplado o la insuflación de fluido de enfriamiento presenta un caudal aplicado a la potencia de alimentación del emisor, inferior a 30 m3/kW/h cuando tiene lugar la fase de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de producción de contenedores tales como botellas o bidones, a partir de preformas preferentemente de material plástico, que comprende las etapas:

- de alimentación con preformas, -de precalentamiento de las preformas por radiación en un módulo de calentamiento, siendo la radiación generada por lo menos por un emisor que comprende un filamento metálico alojado en un recinto lleno de un 10 gas halógeno, y -de estirado y/o soplado de las preformas por un soplador, caracterizado por que la radiación presenta un pico de emisión que corresponde a una longitud de onda comprendida entre 1, 7 μmy5 μm, y por que el filamento metálico presenta una superficie de emisión tal que la relación entre la potencia de alimentación del emisor y la superficie de emisión del filamento está comprendida entre 0, 080 y 0, 250 W/mm2.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la relación entre la potencia de alimentación del emisor y la superficie de emisión del filamento está comprendida entre 0, 150 y 0, 200 y preferentemente entre 0, 160 y 0, 175 W/mm2.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la radiación tiene una longitud de onda comprendida entre 2 μmy4 μm. 25

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las preformas están sometidas a un entorno sin soplado de un flujo de fluido de enfriamiento o en un entorno en el que el soplado o la insuflación de fluido de enfriamiento presenta un caudal aplicado a la potencia de alimentación del emisor inferior a 30 m3/kW/h cuando tiene lugar la fase de precalentamiento.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que se insufla un fluido de enfriamiento cuando tiene lugar la etapa de precalentamiento de manera que se cree una corriente de fluido de enfriamiento orientada hacia por lo menos una parte de un emisor.

6. Dispositivo (1) para la producción de contenedores (2) tales como botellas o bidones, a partir de preformas (3) preferentemente de material plástico, que comprende:

- un transportador (4) de preformas (3) , -un módulo de calentamiento (5) que comprende por lo menos un emisor infrarrojo (6) que comprende un filamento metálico alojado en un recinto lleno de un gas halógeno, -un soplador (7) de botellas, 45 caracterizado por que el por lo menos un emisor de infrarrojo (6) produce una radiación que presenta un pico de emisión que corresponde a una longitud de onda comprendida entre 1, 7 μmy5 μm, y por que el filamento metálico presenta una superficie de emisión tal que la relación entre una potencia de alimentación del emisor y la superficie de emisión del filamento esté comprendida entre 0, 080 y 0, 250 W/mm2.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que la relación entre la potencia de alimentación del emisor y la superficie de emisión del filamento está comprendida entre 0, 150 y 0, 200, y preferentemente entre 0, 160 y 0, 175 W/mm2.

8. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 6 a 7, en el que el por lo menos un emisor infrarrojo (6) produce 55 una radiación que presenta un pico de emisión que corresponde a una longitud de onda comprendida entre 2 μmy 4 μm.

9. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el filamento presenta un perfil que comprende unas porciones de forma poligonal o de forma poligonal que presenta unos vértices redondeados. 60

10. Dispositivo (1) según la reivindicación 9, en el que el filamento presenta un perfil que presenta unas porciones cuya proyección en un plano forma un polígono estrellado, que comprende preferentemente unos vértices redondeados.

11. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 6 a 10, en el que un flujo de fluido de enfriamiento generado 8

por un insuflador de aire está orientado únicamente hacia los emisores infrarrojos (6) .

12. Dispositivo (1) según la reivindicación 11, en el que por lo menos una pared preferentemente de cuarzo está intercalada entre los emisores infrarrojos (6) y las preformas (3) de manera que aísle las preformas del flujo de fluido de enfriamiento.

13. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 6 a 12, en el que el módulo de calentamiento (5) comprende unos reflectores infrarrojos (9) adaptados a la longitud de onda del emisor.

 

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