JP2008105199A - Preform and its heating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体製品が充填される内容量が２リットル程度までのペット（ＰＥＴ）ボトルなどの薄肉のプラスチックボトルを成形するに適したプリフォームに関するものであって、特に、これら薄肉のプラスチックボトルを高速生産する場合に好適に用いられるプリフォーム及びその加熱方法に関する。 The present invention relates to a preform suitable for molding a thin plastic bottle such as a PET (PET) bottle having an internal volume of up to about 2 liters filled with a liquid product, and in particular, these thin plastic bottles The present invention relates to a preform suitably used for high-speed production and a heating method thereof.
一般に、ポリエチレンテレフタレート樹脂を主体とするペット（ＰＥＴ）ボトルは、ポリエチレンテレフタレート樹脂を射出成形し、一次成形体であるプリフォームを得て、このプリフォームを延伸ブロー成形に適した温度までヒーターなどで加熱し、二軸延伸ブローを行ってペットボトルとしている。
このようなペットボトルは、軽量性・透明性・強靱性に優れることから、炭酸飲料、果汁飲料、ミネラルウォーター、各種お茶類や食品調味料などの各種液体製品に多用されている（例えば、特許文献１など参照）。
Such PET bottles are widely used in various liquid products such as carbonated drinks, fruit juice drinks, mineral water, various teas and food seasonings because they are excellent in light weight, transparency and toughness (for example, patents)
ところで、近年、プラスチックボトルは急速に普及、浸透するようになり、この広範な普及にともない、特に、飲料用のボトルに対して、薄肉化，軽量化が強く要請されるようになった。例えば、現在、容量２リットル用のボトルとして使用されているものは、胴部の平均肉厚が約０．３５ｍｍ程度あるが、これを更に０．２５ｍｍ程度か、それ以下に薄肉化したいという要請がある。 By the way, in recent years, plastic bottles have rapidly spread and penetrated, and with this widespread use, in particular, bottles for beverages have been strongly demanded to be thinner and lighter. For example, what is currently used as a bottle for a capacity of 2 liters has an average body thickness of about 0.35 mm, but there is a demand to reduce this to about 0.25 mm or less. There is.
ここで、プラスチックボトルの肉厚は、プリフォームの樹脂量を削減し、高い延伸倍率で延伸ブロー成形することにより薄肉化が可能である。
しかしながら、単にプリフォームの樹脂量を減らして延伸倍率を高める方法では、ボトル成形を行う際、延伸ひずみが生じ、均一な肉厚分布のボトルが得られない。特に、プリフォームの加熱が不均一の状態で延伸ブロー成形を行うと、容器の肉厚分布が不均衡となり、局所的に延伸されにくい部分が生じやすい。そして、最悪の場合には、延伸ブロー成形を行っている間に、ボトルがバーストしてしまう場合もある。このプリフォームの加熱温度のムラは、プリフォームの肉厚を薄くすればするほど、より顕著な問題点となっていた。
Here, the thickness of the plastic bottle can be reduced by reducing the resin amount of the preform and performing stretch blow molding at a high stretch ratio.
However, in the method of simply reducing the resin amount of the preform and increasing the draw ratio, stretch distortion occurs during bottle molding, and a bottle with a uniform wall thickness distribution cannot be obtained. In particular, when stretch blow molding is performed in a state where the preform is not heated uniformly, the thickness distribution of the container becomes unbalanced, and a portion that is difficult to be stretched locally tends to occur. In the worst case, the bottle may burst during stretch blow molding. The unevenness of the heating temperature of the preform becomes a more prominent problem as the thickness of the preform is reduced.
特許文献１では、ボトルの底ヒール部や肩部に相当する部分を所定形状に形成することにより、局所的な延伸や過延伸を防止してプリフォーム全体を均一かつ十分に延伸することができ、これによって、白化が生じることなくボトル全体を均一に薄肉化でき、高温のヒートセットが可能となって耐熱性にも優れたボトル容器を製造できるプリフォームを開示している。
In
しかしながら、このような特許文献１に記載されたプリフォームでは、全体が均一に薄肉化されたボトルを得ることができるという優れた効果を有するものの、プリフォームの胴体部の厚みが変化していたり、あるいは、胴体部から底部に連続する位置に段差部を設けるなどしている。このため、プリフォームを延伸ブロー成形に適した温度まで均一に加熱することは難しかった。特に、プリフォームの内面と外面、又は胴体部のネックリング側と底部側といった部位毎に温度差を測定すると温度差が生じてしまい、プリフォーム全体、特に、内面と外面との温度差が極力小さくなるように均一に加熱することはかなり難しかった。
However, the preform described in
本発明は、上記の問題点に鑑み、プリフォーム全体、特に内面と外面との温度差が極力小さくなるように均一に加熱することが可能な、薄肉プラスチックボトルを成形するに適したプリフォームであって、特に、薄肉のプラスチックボトルを高速生産する場合に好適に用いられるプリフォーム及びその加熱方法を提供するものである。 In view of the above problems, the present invention is a preform suitable for molding a thin plastic bottle that can be uniformly heated so that the temperature difference between the entire preform, particularly the inner surface and the outer surface, is minimized. In particular, the present invention provides a preform suitably used for high-speed production of thin plastic bottles and a heating method thereof.
本発明者等は、上記したような本発明の課題を解決するために、従来は事実上ブロー成形不能とされていた薄肉の領域に踏み込んで鋭意検討を重ねた結果、プリフォームを所定の形状及び所定の厚みに設定することで、局所的な延伸や過延伸を防止して均一な延伸ブロー成形が可能となり、これによってボトル容器の薄肉化を図る際の不都合を解消できることに想到した。 In order to solve the above-described problems of the present invention, the present inventors have stepped into a thin-walled area that has been practically impossible to perform blow molding in the past, and as a result of repeated studies, the preform has a predetermined shape. And by setting to a predetermined thickness, it has been conceived that local stretch and overstretching can be prevented and uniform stretch blow molding can be performed, thereby eliminating the disadvantages of reducing the thickness of the bottle container.
すなわち、本発明に係るプリフォームは、外面にねじ山を有し、キャップとねじ嵌合されるキャップ嵌合部と、前記キャップ嵌合部の下方に位置し、嵌合される前記キャップよりも大径のネックリング部と、前記ネックリング部の下方に位置し、中心軸に対してほぼ同心の円筒状とされた胴体部と、前記胴体部の下方に位置し、なだらかな曲線からなる半球状とされた底部と、を備え、前記ネックリング部と前記胴体部との接続部に段差を形成するとともに、前記胴体部及び前記底部の厚みをほぼ均一とした構成としてある。 That is, the preform according to the present invention has a thread on the outer surface, a cap fitting portion that is screw-fitted to the cap, and a lower portion of the cap fitting portion than the cap to be fitted. A large-diameter neck ring part, a cylindrical body part located below the neck ring part and substantially concentric with the central axis, and a hemisphere consisting of a gentle curve located below the trunk part And forming a step at a connection portion between the neck ring portion and the body portion, and making the thickness of the body portion and the bottom portion substantially uniform.
また、本発明に係るプリフォームは、前記キャップ嵌合部の頂面部における横断面の厚みが１．５〜１．８ｍｍであり、前記胴体部及び前記底部の平均厚みが１．５〜３．０ｍｍである構成とすることができる。 In the preform according to the present invention, the thickness of the cross section of the top surface portion of the cap fitting portion is 1.5 to 1.8 mm, and the average thickness of the body portion and the bottom portion is 1.5 to 3 mm. It can be set as the structure which is 0 mm.
また、本発明に係るプリフォームは、前記ネックリング部の基部の縦断面の厚みが３．０ｍｍ以上である構成とすることができる。 The preform according to the present invention may have a configuration in which the thickness of the longitudinal section of the base portion of the neck ring portion is 3.0 mm or more.
また、本発明に係るプリフォームの加熱方法は、外面にねじ山を有し、キャップとねじ嵌合されるキャップ嵌合部と、前記キャップ嵌合部の下方に位置し、嵌合される前記キャップよりも大径のネックリング部と、前記ネックリング部の下方に位置し、中心軸に対してほぼ同心の円筒状とされた胴体部と、前記胴体部の下方に位置し、なだらかな曲線からなる半球状とされた底部と、を備え、前記ネックリング部と前記胴体部との接続部に段差突起を設けるとともに、前記胴体部及び前記底部の厚みをほぼ均一としたプリフォームを加熱するに際し、前記胴体部及び前記底部の平均厚みを１．５〜３．０ｍｍに設定する方法としてある。 Also, the preform heating method according to the present invention has a thread on the outer surface, a cap fitting portion that is screw-fitted with a cap, and the lower portion of the cap fitting portion that is fitted and A neck ring portion having a diameter larger than that of the cap, a trunk portion that is located below the neck ring portion and is substantially concentric with respect to a central axis, and a gentle curve that is located below the trunk portion. A preform having a semi-spherical bottom portion, a step protrusion provided at a connection portion between the neck ring portion and the body portion, and a thickness of the body portion and the bottom portion being substantially uniform. In this case, an average thickness of the body part and the bottom part is set to 1.5 to 3.0 mm.
また、本発明に係るプリフォームの加熱方法は、複数の加熱ゾーンを設けて、加熱ゾーンごとに加熱条件を設定してプリフォームを加熱する方法とすることができる。 The preform heating method according to the present invention may be a method of heating a preform by providing a plurality of heating zones and setting heating conditions for each heating zone.
また、本発明に係るプリフォームの加熱方法は、前記加熱ゾーンが備えるヒーターの背面から送風し、その反対側に排気して、前記加熱ゾーン内の雰囲気温度を調整する方法とすることができる。 In addition, the preform heating method according to the present invention may be a method of adjusting the ambient temperature in the heating zone by blowing air from the back of the heater provided in the heating zone and exhausting to the opposite side.
また、本発明に係るプリフォームの加熱方法は、前記加熱ゾーンの内壁面を鏡面仕上げとした方法とすることができる。 The preform heating method according to the present invention may be a method in which the inner wall surface of the heating zone is mirror-finished.
以上のように、本発明によれば、プリフォームの少なくとも延伸される部分を、中心軸方向、断面方向及び周方向にわたって温度差なく均一に延伸ブロー成形に適した温度まで加熱することが可能であり、延伸されない部分は熱変形等が生じないため、これらの加熱を高温短時間で行うことができることから、高速で薄肉プラスチックボトルを生産することができる。 As described above, according to the present invention, at least a stretched portion of the preform can be heated uniformly to a temperature suitable for stretch blow molding without any temperature difference in the central axis direction, the cross-sectional direction, and the circumferential direction. In addition, since the portions that are not stretched do not undergo thermal deformation or the like, the heating can be performed in a short time at a high temperature, so that a thin plastic bottle can be produced at high speed.
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の対象とするプリフォームは、非耐熱性ペット（ＰＥＴ）ボトルなど非耐熱性薄肉プラスチックボトルを成形するために用いられるプリフォームであり、これらのプリフォームは、射出成形やコンプレッションモールディング成形等により得ることができる。 Preforms targeted by the present invention are preforms used for molding non-heat-resistant thin plastic bottles such as non-heat-resistant PET (PET) bottles, and these preforms include injection molding, compression molding molding, etc. Can be obtained.
［プリフォームの形状］
図１は、本発明に係るプリフォームの実施形態の概略を示す説明図であり、要部を誇張して描写するとともに、中心軸Ｃを含む垂直面で切り取った縦断面の一部（中心軸Ｃに対してほぼ左右対称となる図中左側の部分）を示している。また、図２は、図１中鎖線で囲む部分の要部拡大図である。
[Preform shape]
FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of an embodiment of a preform according to the present invention, in which a main part is exaggerated and a part of a longitudinal section (center axis) cut by a vertical plane including a center axis C is shown. The left part in the figure, which is substantially symmetrical with respect to C, is shown. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of a portion surrounded by a chain line in FIG.
図示するように、プリフォーム１は、外面にねじ山２ａを有し、図示しないキャップとねじ嵌合されるキャップ嵌合部２と、キャップ嵌合部２の下方に位置して、嵌合されるキャップよりも大径のネックリング部３と、ネックリング部３の下方に位置する胴体部４と、胴体部４の下方に位置する底部５とを備えている。
そして、ネックリング部３と胴体部４との接続部に、突起６が設けられている。この突起６は、ネックリング部３の外径よりも小さく、胴体部４の外径よりも大径となるように設けられており、これによってネックリング部３と胴体部４との接続部に、段差が形成されるようになっている。
As shown in the figure, the
A
通常の延伸ブロー成形では、まず、加熱されたプリフォーム１を、ボトル形状が刻設された中空キャビティを有する金型Ｍに配置する。次いで、延伸ロッドと加圧エアーとを用いて、ボトルの中心軸方向と横軸方向とに、それぞれ延伸（二軸延伸）を行って所定形状のボトルを得る。このとき、金型Ｍに配置されたプリフォーム１は、ネックリング部３の上面又は下面が金型Ｍに支持され（図３参照）、胴体部４は金型Ｍに接触しないようにするが、金型Ｍのキャビティの中心軸と、加熱されたプリフォーム１の中心軸とがずれることがある。
In normal stretch blow molding, first, the
この場合、金型Ｍは、通常、加熱されたプリフォームよりも低い温度に設定されてネックリング部３を支持しているため、胴体部４が金型Ｍに接触すると、接触した部分のみが冷却されて、プリフォーム１の胴体部４に温度差が生じることもある。この温度差がある状態で延伸ブロー成形を行うと、延伸される部分と延伸されない部分とが生じてしまい、成形されたボトルの垂直度が歪み、ボトルのノズル部（キャップ嵌合部）２と胴部（胴体部）４との中心軸がずれる、いわゆる首曲がり現象が生じてしまうこともある。
In this case, since the mold M is usually set at a temperature lower than that of the heated preform and supports the
このため、本実施形態では、ネックリング部３と胴体部４との接続部に突起６を設けて、段差が形成されるようにしている。このようにすると、突起６よりも下方の胴体部４が、突起６よりも肉薄であるため高温に加熱されるとともに、金型Ｍの端面が胴体部４に触れるよりも先に、この突起６に接触する。このため、突起６より下方の胴体部４に温度差が生じることはない。これにより、均一かつ高温に加熱された胴体部４のみを高延伸倍率で延伸ブロー成形し、薄肉プラスチックボトルとすることができる。
ここで、プリフォームの加熱温度とは、プリフォームの胴体部４のほぼ中央部の温度を加熱装置から取り出して１秒以内に測定した温度をいう。
For this reason, in this embodiment, the
Here, the heating temperature of the preform refers to a temperature measured within one second after taking out the temperature at the substantially central portion of the
また、延伸ブロー成形に際して、プリフォーム１は、金型Ｍに配置されるまでの間に、グリッパーに把持されて受け渡しがなされるが、このとき、突起６をグリッパーに把持させることで、グリッパーが胴体部４に接触するのを避け、上記したのと同様の不具合を有効に回避することができる。また、このような突起６を設けるのは、グリッパーの把持力に対する強度向上を図る上でも好ましい。
Further, during the stretch blow molding, the
なお、上記した例では、突起６を胴体部４よりも大径に構成した例を挙げたが、これ以外にも、例えば、突起６と胴体部４とを同一径にし、この境界部に円周の切欠部を設けて、ネックリング部３と胴体部４との接続部に、段差が形成されるようにして、この段差よりも下方の胴体部４に金型Ｍが接しないようにしてもよい。すなわち、ネックリング部３の直下を非延伸部として、この部分に金型Ｍが接するが、段差よりも下方の胴体部４には金型Ｍが接しないようになっていれば、その具体的な形状は特に制限されない。
なお、突起６と胴体部４との境界部に切欠部を設けた場合、切欠部は他の胴体部４よりも肉薄であるため高温に加熱される。このため、この段差（切欠部）より下方の胴体部４のみを高延伸倍率で延伸ブロー成形し、薄肉プラスチックボトルとすることができる。
In the above-described example, the example in which the
When a notch is provided at the boundary between the
胴体部４は、プリフォーム１の中心軸Ｃに対してほぼ同心となる円筒状とし、ネックリング部３近傍の外径、中央部の外径、底部５近傍の外径ともほぼ同じ外径で、胴体部４には縮径や拡径されている部分がないようにしている。
そのため、胴体部４はヒーターからエネルギーをほぼ均一に受けることができるため、温度差が生じることなく、均一に加熱することができる。
また、底部５をなだらかな曲線の半球状に構成されており、胴体部４の厚みとほぼ同じ厚みとなっている。そのため、底部５も胴体部４と同様に、ヒーターからエネルギーをほぼ均一に受けることができるため、温度差が生じることなく、均一に加熱することができる。
The
Therefore, the
Further, the
ここで、胴体部４と底部５の平均厚みｃは、プリフォーム１がポリエチレンテレフタレート樹脂よりなる場合は、１．５〜３．０ｍｍの範囲とすることが望ましい。１．５ｍｍに満たない場合は、肉薄であるため高温で加熱した際、ヒーターと対峙する側の表面が過熱状態となり反対側と温度差が生じてしまい、また、３．０を越える場合は、肉厚であるため、胴体部４の内面と外面に温度差が生じてしまうためである。
Here, when the
また、上記プリフォーム１の胴体部４及び底部５の平均厚みｃを１．５〜３．０ｍｍの範囲とした場合、ヒーターのエネルギーは、ヒーターに対峙する胴体部４の外面を加熱するだけでなく、ヒーターに対峙する胴体部４の外面と反対側に位置する胴体部４の内面をも加熱することができるので、短時間で効率よくプリフォーム１の内外面を均一に加熱することができる。
In addition, when the average thickness c of the
キャップ嵌合部２の頂面部は、断面の厚みａが１．５〜１．８ｍｍ程度とするのが好ましい。１．５ｍｍよりも肉薄とした場合は、キャップ嵌合部２の剛性がないため、キャップを嵌合した際、緩みや液漏れが生じる可能性があり、ボトルの密封性が確保されなくなる。また、１．８ｍｍ以上とした場合は、剛性は確保されるものの、キャップ嵌合部２の重量がかさばり、ボトルの軽量化という目的に合致しなくなる。
なお、キャップ嵌合部２の頂面部の断面厚みａは、通常の厚み程度とし、この表面の設けられるねじ山及びかぶらの高さや厚みを増すことによっても同様の効果を得ることができる。キャップ嵌合部２については、何らかの手段である程度の重量が確保されていれば、キャップとの嵌合性や密封性が確保される。
The top surface portion of the cap
In addition, the cross-sectional thickness a of the top surface part of the cap
また、本実施形態にあっては、ネックリング部３の基部の断面厚みｂが、３．０ｍｍ以上とするのが好ましい。３．０ｍｍに満たない場合、ヒーターによる高温加熱で、ネックリング部３に変形が生じてしまう傾向がある。ネックリング部３が変形してしまうと、その後の搬送等に不都合が生じてしまうことがある。そこで、ネックリング部３を所定の厚み以上とし、高温で加熱した場合であっても変形が生じないように強度を確保すると、ヒーターの加熱温度をさらに高温化することができ、生産効率が向上する。
なお、ネックリング部３の基部の断面厚みｂを極端に厚くすると、その分だけプリフォーム１全体の重量が増すので、ネックリング部３の基部の断面厚みｂは３．０ｍｍ以上でプリフォーム１の全体重量が増さない範囲とすることが望ましい。
Moreover, in this embodiment, it is preferable that the cross-sectional thickness b of the base part of the
If the cross-sectional thickness b of the base portion of the
以上、プリフォーム１の形状、寸法などについて説明したが、プリフォーム１の形状、寸法を実際に決定するにあたっては、上記内容に加え、薄肉プラスチックボトルへの成形性や、得ようとする同ボトルの内容量なども考慮しながら、胴体部４の胴径（ネックリング部３下部の外径）や、胴体部４及び底部５の高さ方向の長さ（ネックリング部３下部から底部５先端までの長さ）を適宜取り決めながら形状を決定することが望ましい。
Although the shape and dimensions of the
図５は、本発明に係る薄肉プラスチックボトルを得るのに用いるプリフォームで、胴体部４及び底部５の平均厚みを１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内としたときの好適な胴体部４の胴径と、胴体部４及び底部５の高さ方向の長さとの関係を示したグラフである。
FIG. 5 is a preform used to obtain a thin plastic bottle according to the present invention, and a
このうち、グラフ（１）は、胴体部４及び底部５の平均厚みが３．０ｍｍ、プリフォーム重量を４０ｇとしたときの好適な胴体部４の胴径と、胴体部４及び底部５の高さ方向の長さとの関係を示している。図５中のグラフ（１）よりも上方となる範囲では、胴体部４の胴径と、胴体部４及び底部５の高さ方向の長さの一方が極端に長くなってしまい、安定的な延伸ブロー成形を行うことができなくなってしまう傾向にある。また、ブロー成形できたとしても実用的な薄肉プラスチックボトルを得ることが困難である。
Of these graphs, graph (1) shows a preferable trunk diameter of the
また、グラフ（２）は、胴体部４及び底部５の平均厚みが１．５ｍｍ、プリフォーム重量を７ｇとしたときの好適な胴体部４の胴径と、胴体部４及び底部５の高さ方向の長さの関係を示している。図５中のグラフ（２）よりも下方となる範囲では、胴体部４の胴径と、胴体部４及び底部５の高さ方向の長さの一方が極端に長くなってしまい、プリフォームの成形性が安定せず、また、ブロー成形時にバーストしてしまうおそれもある。さらに、ブロー成形されたボトルも胴部などは極めて薄く、実用的なボトル強度なども得られない。
The graph (2) shows a preferable trunk diameter of the
グラフ（３）は、安定的に成形可能な胴体部４の胴径の下限を示したもので、グラフ（４）は、安定的に成形可能な胴体部４の胴径の上限を示したものである。従って、本発明におけるプリフォームは、グラフ（１）〜（４）で囲まれる胴体部４の胴径と、胴体部４及び底部５の高さ方向の長さの関係の範囲内で、得ようとするボトルの内容積、重量、プリフォームの胴体部４および底部５の平均厚みを設計することが望ましい。
Graph (3) shows the lower limit of the body diameter of the
なお、上記グラフ（１）〜（４）で示される胴体部４の胴径と、胴体部４及び底部５の高さ方向の長さの関係の範囲は、一般的な安定成形が行える範囲を示したものであり、胴部平均厚みが５０〜２００μｍの薄肉プラスチックボトルをより高速で安定的に生産しようとするときは、図５中白抜きＩで示した範囲内（胴体部４及び底部５の平均厚みが１．８〜３．０ｍｍ、プリフォーム重量が１０〜３５ｇの範囲内）で得ようとするボトルの内容積などに応じてプリフォーム形状などを決定することがよい。
The range of the relationship between the body diameter of the
［プリフォームの加熱］
一般に、プリフォームを延伸ブロー成形に適した温度に加熱するには、加熱するプリフォームを１本ごとにマンドレルに載置し、垂直方向にヒーターを複数本配置したヒーターボックス内を、このマンドレルを自転させながらチェーン搬送などすることにより、プリフォームの外面より加熱している。
[Preform heating]
In general, in order to heat a preform to a temperature suitable for stretch blow molding, each preform to be heated is placed on a mandrel, and this mandrel is placed in a heater box in which a plurality of heaters are arranged vertically. Heating is performed from the outer surface of the preform by carrying the chain while rotating.
しかしながら、通常の肉厚を有するボトルの成形に用いられるプリフォームは、プリフォームの肉厚が厚いため、ヒーターから発せられるエネルギーはプリフォームの外面側に全て吸収され、結果として外面のみが加熱されてしまい、プリフォームの断面方向で見た場合の内面と外面とで温度差が生じてしまっている。 However, since the preform used to form a bottle with a normal wall thickness is thick, the energy emitted from the heater is completely absorbed by the outer surface of the preform, and as a result, only the outer surface is heated. As a result, a temperature difference occurs between the inner surface and the outer surface when viewed in the cross-sectional direction of the preform.
本発明におけるプリフォーム１は、上記のように胴体部４と底部５との平均厚みを１．５〜３．０ｍｍの範囲としている。そのため、プリフォーム１を加熱する場合、ヒーターと対峙する側の外面と反対側の内面とを同時に加熱してプリフォームの内外面及び中心部を高速、かつ、均一に昇温させることができ、また、このプリフォームを回転させているので胴体部４及び底部５の周方向についても温度差なく均一に加熱することができる。
The
これは、次のように理由によるものと考えられる。すなわち、ヒーターから照射される赤外線のうち、遠赤外線はプリフォーム１の外面側で吸収され、もっぱらプリフォーム１の外面側を加熱することとなる一方、近赤外線は遠赤外線に対して相対的に透過しやすい。このため、プリフォーム１が薄肉となると、近赤外線の透過率が高まり、胴体部４のヒーターに対峙する側壁を透過して反対側に位置する側壁の内面に達し、当該内面を加熱するものと考えられる。本発明は、このような知見に基づきなされたものであり、従来は検討されることなく、不可能と決めつけられていた厚みの領域において、大きな改善がみられることが見出された。
This is considered to be due to the following reason. That is, of the infrared rays irradiated from the heater, the far infrared rays are absorbed on the outer surface side of the
また、胴体部４及び底部５の肉厚が、上記範囲で比較的肉薄の場合は、内面側が過剰に加熱される傾向にある。この場合は、短時間で加熱処理を終了させて、外面側と内面側との温度をほぼ等しくすることができる。したがって、加熱時間を短縮して、高速生産が可能となる。
なお、胴体部４及び底部５の肉厚が比較的肉厚の場合は、ヒーターのエネルギーの透過が低下し内面側の加熱が遅れることがあるため、適宜公知の手段を用いて内面過熱を組み合わせて加熱時間の短縮を図ることもできる。また、外面側が過剰に加熱される場合は、ヒーターの後方より送風するなどして外面側のみが過熱されないようにすることができる。
Moreover, when the thickness of the trunk |
In addition, when the thickness of the
ここで、プリフォーム１の加熱を行う加熱装置の一例を図４に示す。本実施形態にあっては、このような加熱装置１０を用いることにより、より効率的にプリフォーム１の加熱を行うことができる。
Here, an example of a heating apparatus for heating the
図４に示す加熱装置１０は、プリフォーム１の搬送方向に沿って三つのヒーターゾーンα，β，γを備えて構成されている。各ヒーターゾーンα，β，γは、１つまたは複数のヒーターボックスが配置され形成されている。
ヒーターボックスには、プリフォーム１の搬送方向に沿って対向して立設された側壁部１１ａ，１１ｂと、側壁部１１ａ，１１ｂの上方を覆う天板部１２とによって囲まれたトンネル状の構造を有している。そして、図示しないマンドレルに支持されたプリフォーム１が、マンドレルとともに自転しながら、各ヒーターゾーンα，β，γの内部を搬送されるようになっている。
なお、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）のそれぞれは、ヒーターゾーンα，β，γの内部構造の概略を示す説明図である。
The
The heater box has a tunnel-like structure surrounded by side wall portions 11a and 11b erected opposite to each other along the conveying direction of the
4A, 4B, and 4C are explanatory diagrams showing an outline of the internal structure of the heater zones α, β, and γ.
各ヒーターゾーンα，β，γを形成するヒーターボックスの内部には、個別に出力を制御することができるようにされた複数のヒーター１３が、鉛直方向にほぼ等間隔に並んで配設されている。そして、このように配設されたヒーター１３の下方には、プリフォーム１の通過を阻害しないように遮熱部材１４が設置されており、ネックリング部３およびキャップ嵌合部２の加熱を防止している。
Inside the heater box that forms each heater zone α, β, γ, a plurality of
この加熱装置１０の特徴の一つは、加熱工程を複数のゾーンに区分し、ゾーン毎に加熱条件を変えながら、プリフォームを加熱することにある。特に、加熱条件の一つとして、ゾーン内部の雰囲気温度を５０℃〜７０℃、好ましくは６０℃〜７０℃程度に温度調節し、ゾーン壁部内面から遠赤外線が発生しないようにしている。通常のプリフォーム加熱装置では、加熱されているプリフォームの上方より加熱された装置内空気を排熱することを目的として排出している。しかし、このような装置では、プリフォーム搬送装置の側などから冷たい空気が大量に取り込まれ、加熱装置内部の空気が冷却され加熱効率が低下したり、プリフォームを部分的に冷却してしまったり、あるいはヒーターによって加熱された加熱装置内面より遠赤外線などの赤外線が部分的に発生したりして、プリフォームの予期しない箇所を加熱するなどといった不具合が生じ、プリフォームの均一加熱を困難としていた。特に、加熱装置内面から発せられる遠赤外線などの赤外線は、予期し得ない加熱をプリフォームに行うことになるため、プリフォームの表面の温度上昇が過剰に起こり、プリフォームに熱結晶が生じやすくなっていた。
One of the features of the
そこで、図示する加熱装置１０にあっては、ヒーター１３に対して図中右側に位置する側壁１１ａの背面から、図示しないブロアーにより、約３０℃に調節された送風１５ａを送り出して、その反対側に送風１５とほぼ同量の排気１５ｂすることで、ゾーン内の雰囲気温度を約６０℃程度としている。これにより、ゾーン内壁部から遠赤外線などの赤外線が発生しない構造として、プリフォーム１の均一加熱を図っている。また、加熱装置１０の内壁は、鏡面仕上げとなっている。鏡面仕上げとすることにより、ヒーター１３から発せられた赤外線が内壁面を加熱せず、反射されるため、加熱効率に寄与するためである。なお、内壁の鏡面率は、７０％以上とするのが好ましく、特に９０％以上の鏡面率とするのが好ましい。
Therefore, in the
このように、図４に示す加熱装置１０にあっては、三つの加熱ゾーンα，β，γを形成し、これらのゾーンごとに加熱条件を適宜調整しながらプリフォーム１を加熱するようにしている。各ヒーターゾーンα，β，γにおける具体的な加熱方法について以下に説明する。
Thus, in the
まず、ヒーターボックス１０ａ内に形成される加熱ゾーンαにあっては、プリフォーム１を急速に加熱するために、図示するように、ヒーター１３による加熱と、内部加熱装置１６による加熱を併用し、プリフォーム１の内外面をより高速に高温で加熱している。
そして、加熱ゾーンαである程度加熱されたプリフォーム１は、次の加熱ゾーンβに移動し、プリフォーム１の胴体部４及び底部５が、延伸ブロー成形が可能な温度まで加熱される。このとき、前述したように、ヒーター１３から発せられた遠赤外線が、主としてプリフォーム１の外面を加熱し、これとともに、ヒーター１３から発せられた近赤外線が、プリフォーム１のヒーター１３側に対峙する側壁を透過して、反対側の側壁の内面側を加熱するように、プリフォーム１の肉厚や、ヒーター１３の出力などを適宜調整する。
First, in the heating zone α formed in the heater box 10a, in order to rapidly heat the
Then, the
次いで、プリフォーム１は、加熱ゾーンγに移動する。この加熱ゾーンγでは、プリフォーム１の胴体部４の上部（ネックリング部３近傍）が加熱されにくいことから、この部分に最も近いヒーター１３のみ、その出力を上げて部分的に加熱する。そして、他の部分については、延伸ブロー成形が可能な温度を下回らない程度にヒーター１３の出力を下げて、保温状態としている。
Next, the
通常、プリフォーム１の加熱を行うにあたっては、ヒーター１３の出力を部分的に制御するなどして、プリフォーム１の外面をプリフォームの高さ方向に温度差をつけて加熱を行っているものの、内外面の温度差や、表面と中心部との温度勾配など、細かい温度管理までは行っていない。
そのため、プリフォーム１の温度は、加熱装置に投入された直後に急激に上昇させられたり、あるいは低温で徐々に加熱された後、加熱装置から排出される直前に急激に上昇させられたりしている。このような急激な温度上昇を伴う加熱を行った場合は、プリフォーム１に熱による白化や変形が生じやすくなる。
Normally, when the
Therefore, the temperature of the
図４に示す加熱装置１０では、加熱ゾーンα，β，γごとに、そのゾーン内におけるプリフォーム１の加熱状態に基づき、加熱装置内部の雰囲気温度を調節し、装置内壁面から遠赤外線などが発することを極力抑え、加熱を均一に行うことができる。そのため、プリフォームの温度上昇は、急激な温度上昇を伴うことなく、ほぼ直線的な温度勾配をもって温度上昇させることができるため、急激な温度上昇を伴うことなく、プリフォーム１を均一、かつ、短時間に、延伸ブロー可能温度範囲まで加熱することができる。
In the
以上のように、本実施形態によれば、プリフォーム１の少なくとも胴体部４と底部５とからなる延伸される部分を、中心軸方向、断面方向および周方向にわたって温度差なく均一に延伸ブロー成形に適した温度まで加熱することができる。そして、縦延伸倍率と横延伸倍率との積で表わされる延伸倍率を１５倍以上の延伸ブロー成形を行い、胴部の厚みが５０〜２００μｍの薄肉プラスチックボトルを得ることが可能となる。また、少なくともキャップ嵌合部２及びネックリング部３からなる延伸されない部分は、肉厚で熱変形が生じにくくなっているため、プリフォーム１の均一加熱を高温短時間化することができ、高速生産可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the stretched portion of at least the
上記のとおり本発明のプリフォームは、プラスチックボトルの予備成形品であるポリエチレンテレフタレートなどからなるプリフォーム(パリソン)に利用可能である。 As described above, the preform of the present invention can be used for a preform (parison) made of polyethylene terephthalate or the like, which is a plastic bottle preform.
１ プリフォーム
２ キャップ嵌合部
３ ネックリング部
４ 胴体部
５ 底部
６ 突起（段差）
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記キャップ嵌合部の下方に位置し、嵌合される前記キャップよりも大径のネックリング部と、
前記ネックリング部の下方に位置し、中心軸に対してほぼ同心の円筒状とされた胴体部と、
前記胴体部の下方に位置し、なだらかな曲線からなる半球状とされた底部と、
を備え、
前記ネックリング部と前記胴体部との接続部に段差を形成するとともに、
前記胴体部及び前記底部の厚みをほぼ均一としたことを特徴とするプリフォーム。 A cap fitting portion having a thread on the outer surface and screw-fitted to the cap;
A neck ring portion having a diameter larger than that of the cap to be fitted, which is located below the cap fitting portion,
A body part which is located below the neck ring part and is substantially concentric with respect to the central axis;
A bottom part located below the body part and made hemispherical with a gentle curve;
With
While forming a step in the connection part between the neck ring part and the body part,
A preform characterized in that the body part and the bottom part have a substantially uniform thickness.
前記キャップ嵌合部の下方に位置し、嵌合される前記キャップよりも大径のネックリング部と、
前記ネックリング部の下方に位置し、中心軸に対してほぼ同心の円筒状とされた胴体部と、
前記胴体部の下方に位置し、なだらかな曲線からなる半球状とされた底部と、
を備え、
前記ネックリング部と前記胴体部との接続部に段差突起を設けるとともに、
前記胴体部及び前記底部の厚みをほぼ均一としたプリフォームを加熱するに際し、
前記胴体部及び前記底部の平均厚みを１．５〜３．０ｍｍに設定することを特徴とするプリフォームの加熱方法。 A cap fitting portion having a thread on the outer surface and screw-fitted to the cap;
A neck ring portion having a diameter larger than that of the cap to be fitted, which is located below the cap fitting portion,
A body part which is located below the neck ring part and is substantially concentric with respect to the central axis;
A bottom part located below the body part and made hemispherical with a gentle curve;
With
While providing a step protrusion at the connection part between the neck ring part and the body part,
When heating a preform having a substantially uniform thickness of the body part and the bottom part,
The preform heating method, wherein an average thickness of the body part and the bottom part is set to 1.5 to 3.0 mm.
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