[发明专利]用于加热塑料材料容器的设备及其谐振器

说明书

技术领域

本发明涉及一种加热塑料材料容器特别是加热塑料材料预成型件的设备和方法。

背景技术

在饮料生产行业领域中，使用塑料材料容器或PET容器代替玻璃瓶已经呈增长趋势。在这些容器的制造过程中，首先制作得到塑料材料预成型件，然后将这些塑料材料预成型件加热并通过膨胀工艺而获得最终的塑料材料容器。现有技术中，通常是将上述情况中的塑料材料预成型件通过烘道，并在烘道内一般通过红外辐射被加热。

此外，利用微波辐射加热塑料材料预成型件在现有技术中也是公知的。在这种情况下，利用微波产生装置例如磁电管来产生微波辐射，接着通过传输装置例如波导器被传输至待加热的塑料材料预成型件。可以通过调节单元来控制到达预成型件的微波能量。在这种情况下，一般在启动设备之前设定应用至塑料材料预成型件的功率，随后所述设备以该固定功率工作。

通过这种方式，在谐振器中通过交变电磁场作用于预成型件而进行加热，然而，所述交变电磁场还在所述材料内部产生偶极子激励，进而加热预成型件。

DE10 2007 022 386 A1公开了一种用于塑料材料半成品的加热设备。此处，在加热过程中的至少部分过程中，谐振器通过微波作用于待加热预成型件。

DE 10 2006 015 475 A1同样公开了一种用于预成型件的回火方法及设备。在该方法中，利用了柱形设计的谐振器，这种设计的谐振器表现出相对高的壁电流损耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于增加该类型加热装置的效率，特别是降低该类型加热装置的损耗。

根据本发明的独立权利要求的主题实现上述目的。优选实施例和进一步的改进构成从属权利要求的主题。

根据本发明的一种用于加热容器特别是加热塑料材料预成型件的设备，具有：至少一个微波产生单元，所述微波产生单元产生微波形式的交变电磁场。此外，该设备设置有微波传输单元，所述微波传输单元将所述微波产生装置产生的所述微波传输至谐振(谐振器)单元；以及传送单元，所述传送单元相对于所述谐振器单元传送所述塑料材料预成型件。此处，所述谐振器单元具有谐振器外壳，所述谐振器外壳形成用于加热所述塑料材料预成型件的容置空间并且具有至少一个面向所述塑料材料预成型件的内壁和连接区，通过所述连接区将所述微波导入所述谐振器单元。

根据本发明，所述内壁的面向所述塑料材料预成型件的表面至少部分被处理(如热处理、抛光、涂覆或退火)，通过对所述内壁的处理降低了由所述微波所产生的壁电流损耗。

因此根据本发明提出了以预定设方式设计前述内壁或其表面以降低壁电流损耗。此处，处理方式不仅可以是例如壁的抛光处理，而且可以是细致的织构化处理，还可以是这些方式的组合。下面将对其详细说明。

优选地，抛光所述内壁以降低其表面粗糙度。

塑料材料预成型件如PET的主要材料的介电损耗因子产生的问题是：在所述谐振器中出现非常高的场强，或者是需要加热。该强场增强，需要快速加热，而在导电谐振器的壁上以及微波电源线的壁上产生高壁电流。由于前述壁电流为高频，其仅在薄表面表层中流动，这也被称为集肤效应。

本发明的构思在于使得所述壁电流产生的损耗尽可能的小，从而就能量而言改进整个工艺。通过这种方式，例如，可以抛光前述表面。由于上述表面粗糙度增加了电流通路，随着粗糙度的增加电流损耗也增加。优选地，前述内壁，即抛光内壁，具有的表面粗糙度小于3μm，优选小于2μm，最优选小于1μm。所述表面粗糙度一般应当较低，并且优选低于微波的穿透深度δ，即

R_max＜＜δ。

当材料为铝并且频率为2.45GHz时，R_max应当小于1μm。优选地，所述内壁具有抛光表面或精密铣削表面。

在进一步的优选实施例中，所述内壁由载体材料以及涂层构成，所述涂层设置于所述载体材料的面向所述塑料材料预成型件的表面，所述涂层应该具有比所述载体材料更高的电导率。在现有技术中，一般以单片或非涂层(即不具有特殊涂层)的方式制作前述谐振器的内壁。所述载体材料可以是例如铝块。此外，前述载体材料可以是例如电镀银或镀铜。

由于前述电流仅流过薄层，通过应用高导电层可以降低电阻及损耗。优选地，层厚度D大于上述穿透深度δ。通过这种方式，可应用下面的关系：

1mm＞＞D＞δ。

所述涂层因此保证电流仅在前述导电层中流动。还可以使用固态高导电材料例如铜制造整个谐振器。