JP3708685B2 - ポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂製プリフォームの二軸延伸ブロー成形によるポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炭酸飲料、果汁、ミネラルウォーター等の清涼飲料水の容器としてポリエチレンテレフタレート樹脂を延伸ブロー成形して得られたボトル（以下、樹脂について「ペット樹脂」、得られたボトルについて「ペットボトル」と略記する）が用いられている。前記ペットボトルは軽量で透明性に優れている上、ボトル本体を形成するペット樹脂が前記延伸ブロー成形により二軸延伸されているので、透明性、耐衝撃性、機械的強度、ガスバリア性等の諸物性に優れている。
【０００３】
従来、前記ペットボトルは、例えば、図１（ａ）に示すようなペット樹脂製のプリフォーム（予備成形体）１を、赤外線ランプ等により加熱し、加熱された前記プリフォームを所定の金型内で延伸ブロー成形することにより二軸延伸して、金型の内面形状に沿って成形することにより製造されている。
【０００４】
図１（ａ）示のプリフォーム１は、外周部２にねじ部３が形成された口部４と、サポートリング５と、胴部６と、外側に凸の半球状底部７とを備え、胴部６とサポートリング５とを接続する部分に胴部６からサポートリング５に向けて縮径するテーパー部８が設けられており、このようなプリフォーム１を延伸ブロー成形することにより、例えば図１（ｂ）示のようなペットボトル１８が得られる。
【０００５】
ペットボトル１８は、未延伸の口部４及びサポートリング５と、二軸延伸された肩部１９、胴部２０及び底部２１とからなり、ペットボトル１８のＡ〜Ｇの各部は、プリフォーム１のａ〜ｇの各部に対応している。また、ペットボトル１８は、底部２１に設けられた凹部２２により自立可能な形状が付与される。前記ペットボトル１８は、内容物を充填する工程で座屈変形を生じず、また内容物充填後、多数のペットボトル１８が相互に隣接して配列された状態で押圧搬送されるときにペットボトル１８同士の当接部分が永久変形しないように、底部２１が所定の肉厚を備えることが望まれる。
【０００６】
ところで、プリフォーム１の延伸ブロー成形において、ペットボトル１８は図８（ａ）乃至図８（ｆ）示の過程を取って成形されることが知られている。すなわち、図８（ａ）は加熱されたプリフォーム１を示し、該プリフォーム１は延伸ブロー成形が開始されると、まず図８（ｂ）示のように胴部６がその長さ方向に延伸され、次に図８（ｃ）示のようにテーパー部８が急激に延伸されペットボトル１８の肩部１９が形成される。テーパー部８の急激な延伸に続いて、図８（ｄ）示のように胴部６がテーパー部８に近い部分から順次延伸され、図８（ｅ）示のようにペットボトル１８の胴部２０が形成されると共に、底部７が延伸されてペットボトル１８の凹部２２が形成される。そして、最後にペットボトル１８の底部２１、胴部２０等の細部形状が形成される。
【０００７】
図８（ａ）乃至図８（ｆ）から明らかなように、ペットボトル１８では肩部１９が十分に延伸されることにより、胴部２０及び底部２１に対して適正な肉廻りが付与されるものと考えられる。そして、ペットボトル１８の肩部１９（Ａ部）が十分に延伸されるためには、プリフォーム１の胴部６とサポートリング５とを接続するテーパー部８（ａ部）が胴部６及び底部７よりも強く加熱されていることが必要とされる。
【０００８】
プリフォーム１の加熱は、従来、図２示の赤外線加熱装置９により行われている。赤外線加熱装置９は、搬送路１０を搬送されるプリフォーム１に対向して垂直方向に配列された赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊを備えている。
【０００９】
赤外線加熱装置９によるプリフォーム１の加熱は、図９示のように、プリフォーム１の口部４及びサポートリング５を遮蔽部材１４で遮蔽し、テーパー部８、胴部６及び底部７に対向する赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊから赤外線を照射することにより行われる。
【００１０】
ところが、図９のようにしてプリフォーム１を加熱するときに、プリフォーム１のテーパー部８に対向する赤外線ランプ１１ａの出力を他の赤外線ランプ１１ｂ，１１ｃ，…，１１ｊより強くすると、前記プリフォーム１のテーパー部８に対応するペットボトル１８の肩部１９は十分に延伸されるものの、ペットボトル１８の胴部２０及び底部２１の肉厚が薄くなる傾向があるとの問題がある。
【００１１】
また、ペットボトル１８の胴部２０及び底部２１に適正な肉厚を付与することができる場合でも、他の赤外線ランプ１１ｂ，１１ｃ，…，１１ｊの出力の選択幅が狭くなるなど、各赤外線ランプの出力の調整が難しくなるとの問題がある。
【００１２】
本発明者らは、前記のようにプリフォーム１の胴部６とサポートリング５とを接続するテーパー部８に対向する赤外線ランプ１１ａの出力を他より強くして、テーパー部８を強熱したときに、ペットボトル１８の胴部２０及び底部２１の肉厚が薄くなる原因について検討した結果、図９に示す様に、赤外線ランプ１１ａから放射される赤外線２４ａが、プリフォーム１の胴部６に対向する他の赤外線ランプ１１ｂ，１１ｃ，…から放射される赤外線２４ｂ，２４ｃ，…と重複し、胴部６が必要以上に加熱されるためであることを見出した。
【００１３】
そこで、前記問題を解決するために、図１０示のようにプリフォーム１のテーパー部８に対向して設けられた赤外線ランプ１１ａと、胴部６に対向して設けられた赤外線ランプ１１ｃとの間に、赤外線ランプ１１ａによる胴部６の加熱を遮る仕切り板２３を設け、赤外線ランプ１１ｂを削除した赤外線加熱装置９が用いられている。図１０示の赤外線加熱装置９によれば、赤外線ランプ１１ａから放射される赤外線２４ａは、仕切り板２３に遮られてプリフォーム１の胴部６には当たらず、テーパー部８にのみ照射される。この結果、赤外線ランプ１１ａによりテーパー部８のみを加熱することができ、ペットボトル１８の肩部１９が十分に延伸されると共に、胴部２０及び底部２１に対して適正な肉廻りを付与することができる。
【００１４】
しかしながら、仕切り板２３を設けた図１０示の赤外線加熱装置９では、赤外線ランプ１１ａから放射される赤外線２４ａが仕切り板２３に遮られる結果として仕切り板２３の下方（赤外線ランプ１１ａ側）に熱が籠もり、該熱により赤外線ランプ１１ａの寿命が短縮されたり、仕切り板２３が短期間で変形して赤外線２４ａに対する遮蔽効果が得られなくなる等の不都合がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、ポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の底部に十分な肉厚を容易に付与することができるポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明の目的は、プリフォームを加熱する際に、各赤外線ランプの出力の調整が容易なポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法を提供することにもある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法は、外周部にねじ部が形成された口部と該口部の下方に形成されたサポートリングと該サポートリングの下方に連接された円筒状の胴部と底部とを備えるポリエチレンテレフタレート樹脂製プリフォームを、該プリフォームの長さ方向に沿って該プリフォームに対向して配設された複数の赤外線ランプにより加熱し、加熱されたプリフォームを所定の金型内で延伸ブロー成形することにより、該プリフォームの胴部及び底部を該金型の内面形状に沿って成形するポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法において、上半部に赤外線の放射を妨げる被覆層を備える赤外線ランプを前記プリフォームの胴部とサポートリングとを接続する接続部分に対向して設け、該赤外線ランプにより該接続部分のみを加熱することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前記プリフォームの前記接続部分に対向して設けられた赤外線ランプに前記被覆層が備えられているので、該赤外線ランプの上半部からは赤外線が放射されない。この結果、前記被覆層が備えられている赤外線ランプから放射される赤外線は、前記接続部分にのみ照射されることになり、プリフォームの胴部に当たらないので、前記接続部分が前記胴部よりも強く加熱される一方、前記胴部が過度に加熱されることがない。前記のように加熱されたプリフォームは、延伸ブロー成形時にはまず前記接続部分が十分に延伸され、次いで前記胴部が延伸されることとなり、ポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の胴部及び底部に対する肉廻りがよくなる。
【００１９】
従って、前記プリフォームを所定の金型内で延伸ブロー成形することにより、得られたポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の胴部の肉厚を薄くすることなく、しかも底部に十分な肉厚を付与することができる。また、前記被覆層が備えられた赤外線ランプを用いることにより、仕切り板が不要になり、熱が籠もらないので該赤外線ランプを長期間に亘って交換することなく使用することができる。さらに、前記被覆層が備えられた赤外線ランプを用いるときには、該赤外線ランプから放射される赤外線は全て前記接続部分に指向され、前記胴部方向に放射される赤外線が元々ないので、各赤外線ランプの出力調整を容易に行うことができる。
【００２０】
また、本発明では、前記被覆層を備えた赤外線ランプを用いるときには、該赤外線ランプを前記プリフォームの前記接続部分に対向させて複数設けるようにしてもよい。前記被覆層を備えた赤外線ランプを複数設けることにより、各赤外線ランプの出力の選択幅を広げることができ、出力調整をさらに容易に行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１はペット樹脂製プリフォーム及び該プリフォームの延伸ブロー成形により得られるペットボトルの一例を示す正面図、図２はプリフォームを加熱する赤外線加熱装置の一構成例を示す斜視図、図３はプリフォームを延伸ブロー成形する金型の一構成例を示す説明的断面図である。図４は本発明の第１の態様に対応する図２の要部断面図であり、図５は図４示の赤外線加熱装置により加熱されたプリフォームの延伸ブロー成形により得られたペットボトルの各部の肉厚を示すグラフである。また、図６は本発明の第２の態様に対応する図２の要部断面図、図７は図６示の赤外線加熱装置により加熱されたプリフォームの延伸ブロー成形により得られたペットボトルの各部の肉厚を示すグラフである。
【００２２】
本実施形態に用いるプリフォーム１は、図１（ａ）に示すように、外周部２にねじ部３が形成された口部４と、口部４の下方に形成されたサポートリング５と、サポートリング５の下方に連接された円筒状の胴部６と、胴部６の下部を形成する外側に凸の半球状底部７とを備え、胴部６とサポートリング５とを接続する部分に胴部６の外周からサポートリング５下部に向けて縮径するテーパー部８が設けられている。
【００２３】
前記プリフォーム１の加熱は、図２に示す赤外線加熱装置９により行われる。赤外線加熱装置９は、プリフォーム１が搬送される搬送路１０の一方の側に、搬送路１０と平行に設けられた１０本の円筒状の赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊが、プリフォーム１の長さ方向に沿って垂直に配列されている。また、搬送路１０を挟んで赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの反対の側には、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊから放射される赤外線を反射する反射板１２が備えられている。
【００２４】
そして、プリフォーム１は、その口部４に嵌着されたマンドレル１３により支持され、口部４を下方に向けて倒立された状態でその軸を中心に回転されながら、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊと反射板１２とに挟まれた搬送路１０を搬送され、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊから放射される赤外線により所定の温度に加熱される。尚、このとき、前記プリフォーム１の口部４及びサポートリング５は、遮蔽部材１４により遮蔽されて、赤外線ランプ１１ａにより加熱されないようになっている。
【００２５】
前記のように加熱されたプリフォーム１は、次に、口部４をマンドレル１３により支持されたままの状態で、図３示の金型１５ａ，１５ｂに装着される。金型１５ａ，１５ｂは、内面１６ａ，１６ｂにボトルの外面形状を備えており、プリフォーム１はその口部４から内部に挿入されるストレッチロッド１７で長さ方向に延伸される一方、内部に導入される高圧空気によりその外周方向に延伸されて、テーパー部８、胴部６及び底部７が金型１６ａ，１６ｂの内面に沿って延伸ブロー成形される。尚、このとき、口部４及びサポートリング５は延伸を受けず、プリフォーム１の形状が維持される。
【００２６】
この結果、図３に仮想線示するように、金型１５ａ，１５ｂの内面１６ａ，１６ｂに沿った外面形状を備えるペットボトル１８が得られる。
【００２７】
ペットボトル１８は耐熱容器であって、図１（ｂ）示のように、外周部２にねじ部３が形成された口部４と、口部４の下方に形成されたサポートリング５と、サポートリング５に連接し、サポートリング５から離れるに従って次第に拡径するテーパ状の肩部１９と、肩部１９の下方に形成された略円筒状の胴部２０と、胴部２０の下部を形成する底部２１とからなる。ペットボトル１８は、耐圧性を考慮する必要がないので、底部２１の接地部は平面であり、該接地部ににペットボトル１８に自立性を付与するための胴部２０内に円錐台状に膨出する凹部２２が形成されている。また、耐熱容器にあっては、通常、内容物を熱間充填するために、ペットボトル１８は成形後に熱固定（ヒート・セット）されている。
【００２８】
本実施形態の第１の態様の製造方法は、前記赤外線加熱装置９によるプリフォーム１の加熱の際に、図４示のように、上半部に赤外線の放射を妨げるセラミック被覆層２５を備える赤外線ランプ１１ａをプリフォーム１のテーパー部８に対向して設け、赤外線ランプ１１ａにより該テーパー部８のみを加熱することを特徴とするものである。
【００２９】
図４示の赤外線加熱装置９によれば、赤外線ランプ１１ａからの赤外線２４ａは、セラミック被覆層２５が設けられている上半部には放射されないので、プリフォーム１の胴部６には当たらず、テーパー部８にのみ照射される。この結果、赤外線ランプ１１ａによりテーパー部８のみを加熱することができる。
【００３０】
次に、図４（実施例１）に示す赤外線加熱装置９により加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られた容量１．５リットルの耐熱容器であるペットボトル１８の各部の肉厚を図５に示す。また、図９（比較例１）及び図１０（比較例２）に示す赤外線加熱装置９により従来の製造方法で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られた前記ペットボトル１８の各部の肉厚を図５に併せて示す。
【００３１】
尚、実施例１及び比較例１，２の各赤外線加熱装置９では、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの出力を表１のようにして、プリフォーム１の加熱を行った。
【００３２】
【表１】
【００３３】
図５から、比較例１（図９示、仕切り板２３を使用しない従来の製造方法）で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル１８では、肩部１９に相当する高さ約２３０〜２５５ｍｍの部分の肉厚が０．３２ｍｍと厚く十分に延伸されていないことが明らかであり、胴部２０に相当する部分のうち高さ約１２０〜１７５ｍｍの部分の肉厚が０．３０〜０．３２ｍｍ、底部２１に相当する高さ約１５ｍｍ以下の部分の肉厚が０．４２ｍｍとなっている。
【００３４】
また、比較例２（図１０示、仕切り板２３を使用する従来の製造方法）で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル１８では、肩部１９に相当する高さ約２３０〜２５５ｍｍの部分の肉厚が０．２８〜０．３２ｍｍと薄く、前記比較例１で得られたペットボトル１８に対してより大きく延伸されていることが明らかであり、胴部２０に相当する部分のうち高さ約１２０〜２３０ｍｍの部分の肉厚が０．３２〜０．３４ｍｍ、底部２１に相当する高さ約１５ｍｍ以下の部分の肉厚が０．４６ｍｍと、前記比較例１で得られたペットボトル１８より厚くなっていることが明らかである。しかし、比較例２の製造方法では、仕切り板２３の赤外線ランプ１１ａ側に熱が籠もるため、赤外線ランプ１１ａの寿命が短くなり交換頻度が高くなる。また、仕切り板２３もまた、前記熱により変形し易く、交換頻度が高くなる。
【００３５】
これに対して、本発明に従う実施例１（図４示）の製造方法で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル１８は、肩部１９に相当する高さ約２３０〜２５５ｍｍの部分の肉厚が０．２８〜０．３１ｍｍと薄く、前記比較例１で得られたペットボトル１８に対してより大きく延伸されていることが明らかであり、胴部２０に相当する部分のうち高さ約１２０〜２３０ｍｍの部分の肉厚が０．３２〜０．３６ｍｍ、底部２１に相当する高さ約１５ｍｍ以下の部分の肉厚が０．４６ｍｍであって、前記比較例１で得られたペットボトル１８より厚くなっていることが明らかである。
【００３６】
実施例１で得られたペットボトル１８は、全体として前記比較例２で得られたペットボトル１８と同様の傾向を示しているが、胴部２０に相当する部分のうち高さ約１２０〜２３０ｍｍの部分の肉厚がより厚くなっている。また、図４示の赤外線加熱装置９によれば、仕切り板２３を使用しないので、赤外線ランプ１１ａを長期間に亘って交換することなく使用することができる。
【００３７】
また、図９示の比較例１の赤外線加熱装置９によりプリフォーム１を加熱して、ペットボトル１８を製造するときには、所定時間、例えば１２時間毎に得られたペットボトル１８の各部の肉厚を測定し、各部の肉厚が適正な範囲となるように、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの出力を微調整することが行われる。
【００３８】
しかし、図４示の実施例１の製造方法によるときには、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの出力は、最初に設定すれば、その後の調整は全く必要が無く、出力調整が極めて容易である。
【００３９】
次に、本実施形態の第２の態様は、図６示のように、上半部に赤外線の放射を妨げるセラミック被覆層２５の備えられた２個の赤外線ランプ１１ａ，１１ｂを、プリフォーム１のテーパー部８に対向して設けた赤外線加熱装置９を用いるものであり、図７示のペットボトル２６の製造に用いられる。
【００４０】
図６示の赤外線加熱装置９によれば、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂからの赤外線２４ａ，２４ｂは、セラミック被覆層２５が設けられている上半部には放射されないので、プリフォーム１の胴部６には当たらず、テーパー部８にのみ照射される。この結果、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂによりテーパー部８のみを加熱することができる。
【００４１】
ペットボトル２６は、容量１リットルの炭酸飲料用容器であって、耐圧性を付与するために半球状に膨出形成されている（図示せず）底部２１に、自立性を付与するために５個の脚部２７が形成されている。
【００４２】
ペットボトル２６を製造するときには、赤外線加熱装置９によるプリフォーム１の加熱に際し、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊを、赤外線ランプ１１ａと、赤外線ランプ１１ｂと、赤外線ランプ１１ｃと、赤外線ランプ１１ｄ，１１ｅと、赤外線ランプ１１ｆ，１１ｇと、赤外線ランプ１１ｈ，１１ｉ，１１ｊとの６グループに分け、各グループの赤外線ランプの出力を同一にして制御することが行われている。
【００４３】
次に、図６（実施例２）に示す赤外線加熱装置９により加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル２６の各部の肉厚を図７に示す。また、図９（比較例３）に示す赤外線加熱装置９により前記従来の製造方法で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル２６の各部の肉厚を図７に併せて示す。
【００４４】
尚、図６及び図９の各赤外線加熱装置９では、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの出力を表２のようにして加熱を行った。
【００４５】
【表２】
【００４６】
図７から、本発明に従う図６示の製造方法（実施例２）で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル２６では、図９示の従来の製造方法（比較例３）で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル２６に比較して、肩部１９に相当する高さ約１６０〜２３０ｍｍの部分の肉厚が薄く、より大きく延伸されていることが明らかであり、底部２１に相当する高さ約５０ｍｍ以下の部分の肉厚が厚くなっていることが明らかである。
【００４７】
また、図９示の従来の製造方法では図７示の肉厚のペットボトル２６を得るために赤外線ランプ１１ａの出力を略最大の９９％としているために、赤外線ランプ１１ａの出力の選択幅が小さく、ペットボトル２６の各部の肉厚を適正な範囲に制御できなくなることがあるのに対し、図６示の本実施例の製造方法では表３に示す様に、赤外線ランプ１１ａの出力を下げると共に、赤外線ランプ１１ｃの出力を上げることができ、赤外線ランプ１１ａの出力の選択幅が広がるので、出力調整を容易に行うことができる。
【００４８】
図６示の本実施例の製造方法で、赤外線ランプ１１ａの出力を下げてその選択幅を広げることができる理由としては、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂの上半部にセラミック被覆層２５を設け、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂからの赤外線２４ａ，２４ｂが上方に放射されない様にした結果、従来とは逆に、赤外線ランプ１１ｃから放射される赤外線２４ｃが赤外線２４ａ，２４ｂに重複し、プリフォーム１のテーパー部８の加熱に寄与するためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリフォーム及び該プリフォームの延伸ブロー成形により得られるペットボトルの一例を示す正面図。
【図２】プリフォームを加熱する赤外線加熱装置の一構成例を示す斜視図。
【図３】プリフォームを延伸ブロー成形する金型の一構成例を示す説明的断面図。
【図４】本発明の第１の態様に対応する図２の要部断面図。
【図５】図４示の赤外線加熱装置により加熱されたプリフォームの延伸ブロー成形により得られたペットボトルの各部の肉厚を該ペットボトルと対比させて示すグラフ。
【図６】本発明の第２の態様に対応する図２の要部断面図。
【図７】図６示の赤外線加熱装置により加熱されたプリフォームの延伸ブロー成形により得られたペットボトルの各部の肉厚を該ペットボトルと対比させて示すグラフ。
【図８】ペットボトルの延伸ブロー成形過程を示す説明図。
【図９】従来の製造方法の一態様を示す図２の要部断面図。
【図１０】従来の製造方法の他の態様を示す図２の要部断面図。
【符号の説明】
１…プリフォーム、 ２…外周部、 ３…ねじ部、 ４…口部、 ５…サポートリング、 ６…胴部、 ７…底部、 ８…接続部、 １１ａ，１１ｂ，…，１１ｊ…赤外線ランプ、 １５ａ，１５ｂ…金型、 １６ａ，１６ｂ…内面、 １８，２６…ポリエチレンテレフタレート製容器、 ２５…被覆層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂製プリフォームの二軸延伸ブロー成形によるポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炭酸飲料、果汁、ミネラルウォーター等の清涼飲料水の容器としてポリエチレンテレフタレート樹脂を延伸ブロー成形して得られたボトル（以下、樹脂について「ペット樹脂」、得られたボトルについて「ペットボトル」と略記する）が用いられている。前記ペットボトルは軽量で透明性に優れている上、ボトル本体を形成するペット樹脂が前記延伸ブロー成形により二軸延伸されているので、透明性、耐衝撃性、機械的強度、ガスバリア性等の諸物性に優れている。
【０００３】
従来、前記ペットボトルは、例えば、図１（ａ）に示すようなペット樹脂製のプリフォーム（予備成形体）１を、赤外線ランプ等により加熱し、加熱された前記プリフォームを所定の金型内で延伸ブロー成形することにより二軸延伸して、金型の内面形状に沿って成形することにより製造されている。
【０００４】
図１（ａ）示のプリフォーム１は、外周部２にねじ部３が形成された口部４と、サポートリング５と、胴部６と、外側に凸の半球状底部７とを備え、胴部６とサポートリング５とを接続する部分に胴部６からサポートリング５に向けて縮径するテーパー部８が設けられており、このようなプリフォーム１を延伸ブロー成形することにより、例えば図１（ｂ）示のようなペットボトル１８が得られる。
【０００５】
ペットボトル１８は、未延伸の口部４及びサポートリング５と、二軸延伸された肩部１９、胴部２０及び底部２１とからなり、ペットボトル１８のＡ〜Ｇの各部は、プリフォーム１のａ〜ｇの各部に対応している。また、ペットボトル１８は、底部２１に設けられた凹部２２により自立可能な形状が付与される。前記ペットボトル１８は、内容物を充填する工程で座屈変形を生じず、また内容物充填後、多数のペットボトル１８が相互に隣接して配列された状態で押圧搬送されるときにペットボトル１８同士の当接部分が永久変形しないように、底部２１が所定の肉厚を備えることが望まれる。
【０００６】
ところで、プリフォーム１の延伸ブロー成形において、ペットボトル１８は図８（ａ）乃至図８（ｆ）示の過程を取って成形されることが知られている。すなわち、図８（ａ）は加熱されたプリフォーム１を示し、該プリフォーム１は延伸ブロー成形が開始されると、まず図８（ｂ）示のように胴部６がその長さ方向に延伸され、次に図８（ｃ）示のようにテーパー部８が急激に延伸されペットボトル１８の肩部１９が形成される。テーパー部８の急激な延伸に続いて、図８（ｄ）示のように胴部６がテーパー部８に近い部分から順次延伸され、図８（ｅ）示のようにペットボトル１８の胴部２０が形成されると共に、底部７が延伸されてペットボトル１８の凹部２２が形成される。そして、最後にペットボトル１８の底部２１、胴部２０等の細部形状が形成される。
【０００７】
図８（ａ）乃至図８（ｆ）から明らかなように、ペットボトル１８では肩部１９が十分に延伸されることにより、胴部２０及び底部２１に対して適正な肉廻りが付与されるものと考えられる。そして、ペットボトル１８の肩部１９（Ａ部）が十分に延伸されるためには、プリフォーム１の胴部６とサポートリング５とを接続するテーパー部８（ａ部）が胴部６及び底部７よりも強く加熱されていることが必要とされる。
【０００８】
プリフォーム１の加熱は、従来、図２示の赤外線加熱装置９により行われている。赤外線加熱装置９は、搬送路１０を搬送されるプリフォーム１に対向して垂直方向に配列された赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊを備えている。
【０００９】
赤外線加熱装置９によるプリフォーム１の加熱は、図９示のように、プリフォーム１の口部４及びサポートリング５を遮蔽部材１４で遮蔽し、テーパー部８、胴部６及び底部７に対向する赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊから赤外線を照射することにより行われる。
【００１０】
ところが、図９のようにしてプリフォーム１を加熱するときに、プリフォーム１のテーパー部８に対向する赤外線ランプ１１ａの出力を他の赤外線ランプ１１ｂ，１１ｃ，…，１１ｊより強くすると、前記プリフォーム１のテーパー部８に対応するペットボトル１８の肩部１９は十分に延伸されるものの、ペットボトル１８の胴部２０及び底部２１の肉厚が薄くなる傾向があるとの問題がある。
【００１１】
また、ペットボトル１８の胴部２０及び底部２１に適正な肉厚を付与することができる場合でも、他の赤外線ランプ１１ｂ，１１ｃ，…，１１ｊの出力の選択幅が狭くなるなど、各赤外線ランプの出力の調整が難しくなるとの問題がある。
【００１２】
本発明者らは、前記のようにプリフォーム１の胴部６とサポートリング５とを接続するテーパー部８に対向する赤外線ランプ１１ａの出力を他より強くして、テーパー部８を強熱したときに、ペットボトル１８の胴部２０及び底部２１の肉厚が薄くなる原因について検討した結果、図９に示す様に、赤外線ランプ１１ａから放射される赤外線２４ａが、プリフォーム１の胴部６に対向する他の赤外線ランプ１１ｂ，１１ｃ，…から放射される赤外線２４ｂ，２４ｃ，…と重複し、胴部６が必要以上に加熱されるためであることを見出した。
【００１３】
そこで、前記問題を解決するために、図１０示のようにプリフォーム１のテーパー部８に対向して設けられた赤外線ランプ１１ａと、胴部６に対向して設けられた赤外線ランプ１１ｃとの間に、赤外線ランプ１１ａによる胴部６の加熱を遮る仕切り板２３を設け、赤外線ランプ１１ｂを削除した赤外線加熱装置９が用いられている。図１０示の赤外線加熱装置９によれば、赤外線ランプ１１ａから放射される赤外線２４ａは、仕切り板２３に遮られてプリフォーム１の胴部６には当たらず、テーパー部８にのみ照射される。この結果、赤外線ランプ１１ａによりテーパー部８のみを加熱することができ、ペットボトル１８の肩部１９が十分に延伸されると共に、胴部２０及び底部２１に対して適正な肉廻りを付与することができる。
【００１４】
しかしながら、仕切り板２３を設けた図１０示の赤外線加熱装置９では、赤外線ランプ１１ａから放射される赤外線２４ａが仕切り板２３に遮られる結果として仕切り板２３の下方（赤外線ランプ１１ａ側）に熱が籠もり、該熱により赤外線ランプ１１ａの寿命が短縮されたり、仕切り板２３が短期間で変形して赤外線２４ａに対する遮蔽効果が得られなくなる等の不都合がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、ポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の底部に十分な肉厚を容易に付与することができるポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明の目的は、プリフォームを加熱する際に、各赤外線ランプの出力の調整が容易なポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法を提供することにもある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法は、外周部にねじ部が形成された口部と該口部の下方に形成されたサポートリングと該サポートリングの下方に連接された円筒状の胴部と底部とを備えるポリエチレンテレフタレート樹脂製プリフォームを、該プリフォームの長さ方向に沿って該プリフォームに対向して配設された複数の赤外線ランプにより加熱し、加熱されたプリフォームを所定の金型内で延伸ブロー成形することにより、該プリフォームの胴部及び底部を該金型の内面形状に沿って成形するポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法において、上半部に赤外線の放射を妨げる被覆層を備える赤外線ランプを前記プリフォームの胴部とサポートリングとを接続する接続部分に対向して設け、該赤外線ランプにより該接続部分のみを加熱することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前記プリフォームの前記接続部分に対向して設けられた赤外線ランプに前記被覆層が備えられているので、該赤外線ランプの上半部からは赤外線が放射されない。この結果、前記被覆層が備えられている赤外線ランプから放射される赤外線は、前記接続部分にのみ照射されることになり、プリフォームの胴部に当たらないので、前記接続部分が前記胴部よりも強く加熱される一方、前記胴部が過度に加熱されることがない。前記のように加熱されたプリフォームは、延伸ブロー成形時にはまず前記接続部分が十分に延伸され、次いで前記胴部が延伸されることとなり、ポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の胴部及び底部に対する肉廻りがよくなる。
【００１９】
従って、前記プリフォームを所定の金型内で延伸ブロー成形することにより、得られたポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の胴部の肉厚を薄くすることなく、しかも底部に十分な肉厚を付与することができる。また、前記被覆層が備えられた赤外線ランプを用いることにより、仕切り板が不要になり、熱が籠もらないので該赤外線ランプを長期間に亘って交換することなく使用することができる。さらに、前記被覆層が備えられた赤外線ランプを用いるときには、該赤外線ランプから放射される赤外線は全て前記接続部分に指向され、前記胴部方向に放射される赤外線が元々ないので、各赤外線ランプの出力調整を容易に行うことができる。
【００２０】
また、本発明では、前記被覆層を備えた赤外線ランプを用いるときには、該赤外線ランプを前記プリフォームの前記接続部分に対向させて複数設けるようにしてもよい。前記被覆層を備えた赤外線ランプを複数設けることにより、各赤外線ランプの出力の選択幅を広げることができ、出力調整をさらに容易に行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１はペット樹脂製プリフォーム及び該プリフォームの延伸ブロー成形により得られるペットボトルの一例を示す正面図、図２はプリフォームを加熱する赤外線加熱装置の一構成例を示す斜視図、図３はプリフォームを延伸ブロー成形する金型の一構成例を示す説明的断面図である。図４は本発明の第１の態様に対応する図２の要部断面図であり、図５は図４示の赤外線加熱装置により加熱されたプリフォームの延伸ブロー成形により得られたペットボトルの各部の肉厚を示すグラフである。また、図６は本発明の第２の態様に対応する図２の要部断面図、図７は図６示の赤外線加熱装置により加熱されたプリフォームの延伸ブロー成形により得られたペットボトルの各部の肉厚を示すグラフである。
【００２２】
本実施形態に用いるプリフォーム１は、図１（ａ）に示すように、外周部２にねじ部３が形成された口部４と、口部４の下方に形成されたサポートリング５と、サポートリング５の下方に連接された円筒状の胴部６と、胴部６の下部を形成する外側に凸の半球状底部７とを備え、胴部６とサポートリング５とを接続する部分に胴部６の外周からサポートリング５下部に向けて縮径するテーパー部８が設けられている。
【００２３】
前記プリフォーム１の加熱は、図２に示す赤外線加熱装置９により行われる。赤外線加熱装置９は、プリフォーム１が搬送される搬送路１０の一方の側に、搬送路１０と平行に設けられた１０本の円筒状の赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊが、プリフォーム１の長さ方向に沿って垂直に配列されている。また、搬送路１０を挟んで赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの反対の側には、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊから放射される赤外線を反射する反射板１２が備えられている。
【００２４】
そして、プリフォーム１は、その口部４に嵌着されたマンドレル１３により支持され、口部４を下方に向けて倒立された状態でその軸を中心に回転されながら、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊと反射板１２とに挟まれた搬送路１０を搬送され、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊから放射される赤外線により所定の温度に加熱される。尚、このとき、前記プリフォーム１の口部４及びサポートリング５は、遮蔽部材１４により遮蔽されて、赤外線ランプ１１ａにより加熱されないようになっている。
【００２５】
前記のように加熱されたプリフォーム１は、次に、口部４をマンドレル１３により支持されたままの状態で、図３示の金型１５ａ，１５ｂに装着される。金型１５ａ，１５ｂは、内面１６ａ，１６ｂにボトルの外面形状を備えており、プリフォーム１はその口部４から内部に挿入されるストレッチロッド１７で長さ方向に延伸される一方、内部に導入される高圧空気によりその外周方向に延伸されて、テーパー部８、胴部６及び底部７が金型１６ａ，１６ｂの内面に沿って延伸ブロー成形される。尚、このとき、口部４及びサポートリング５は延伸を受けず、プリフォーム１の形状が維持される。
【００２６】
この結果、図３に仮想線示するように、金型１５ａ，１５ｂの内面１６ａ，１６ｂに沿った外面形状を備えるペットボトル１８が得られる。
【００２７】
ペットボトル１８は耐熱容器であって、図１（ｂ）示のように、外周部２にねじ部３が形成された口部４と、口部４の下方に形成されたサポートリング５と、サポートリング５に連接し、サポートリング５から離れるに従って次第に拡径するテーパ状の肩部１９と、肩部１９の下方に形成された略円筒状の胴部２０と、胴部２０の下部を形成する底部２１とからなる。ペットボトル１８は、耐圧性を考慮する必要がないので、底部２１の接地部は平面であり、該接地部ににペットボトル１８に自立性を付与するための胴部２０内に円錐台状に膨出する凹部２２が形成されている。また、耐熱容器にあっては、通常、内容物を熱間充填するために、ペットボトル１８は成形後に熱固定（ヒート・セット）されている。
【００２８】
本実施形態の第１の態様の製造方法は、前記赤外線加熱装置９によるプリフォーム１の加熱の際に、図４示のように、上半部に赤外線の放射を妨げるセラミック被覆層２５を備える赤外線ランプ１１ａをプリフォーム１のテーパー部８に対向して設け、赤外線ランプ１１ａにより該テーパー部８のみを加熱することを特徴とするものである。
【００２９】
図４示の赤外線加熱装置９によれば、赤外線ランプ１１ａからの赤外線２４ａは、セラミック被覆層２５が設けられている上半部には放射されないので、プリフォーム１の胴部６には当たらず、テーパー部８にのみ照射される。この結果、赤外線ランプ１１ａによりテーパー部８のみを加熱することができる。
【００３０】
次に、図４（実施例１）に示す赤外線加熱装置９により加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られた容量１．５リットルの耐熱容器であるペットボトル１８の各部の肉厚を図５に示す。また、図９（比較例１）及び図１０（比較例２）に示す赤外線加熱装置９により従来の製造方法で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られた前記ペットボトル１８の各部の肉厚を図５に併せて示す。
【００３１】
尚、実施例１及び比較例１，２の各赤外線加熱装置９では、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの出力を表１のようにして、プリフォーム１の加熱を行った。
【００３２】
【表１】
図５から、比較例１（図９示、仕切り板２３を使用しない従来の製造方法）で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル１８では、肩部１９に相当する高さ約２３０〜２５５ｍｍの部分の肉厚が０．３２ｍｍと厚く十分に延伸されていないことが明らかであり、胴部２０に相当する部分のうち高さ約１２０〜１７５ｍｍの部分の肉厚が０．３０〜０．３２ｍｍ、底部２１に相当する高さ約１５ｍｍ以下の部分の肉厚が０．４２ｍｍとなっている。
【００３４】
また、比較例２（図１０示、仕切り板２３を使用する従来の製造方法）で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル１８では、肩部１９に相当する高さ約２３０〜２５５ｍｍの部分の肉厚が０．２８〜０．３２ｍｍと薄く、前記比較例１で得られたペットボトル１８に対してより大きく延伸されていることが明らかであり、胴部２０に相当する部分のうち高さ約１２０〜２３０ｍｍの部分の肉厚が０．３２〜０．３４ｍｍ、底部２１に相当する高さ約１５ｍｍ以下の部分の肉厚が０．４６ｍｍと、前記比較例１で得られたペットボトル１８より厚くなっていることが明らかである。しかし、比較例２の製造方法では、仕切り板２３の赤外線ランプ１１ａ側に熱が籠もるため、赤外線ランプ１１ａの寿命が短くなり交換頻度が高くなる。また、仕切り板２３もまた、前記熱により変形し易く、交換頻度が高くなる。
【００３５】
これに対して、本発明に従う実施例１（図４示）の製造方法で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル１８は、肩部１９に相当する高さ約２３０〜２５５ｍｍの部分の肉厚が０．２８〜０．３１ｍｍと薄く、前記比較例１で得られたペットボトル１８に対してより大きく延伸されていることが明らかであり、胴部２０に相当する部分のうち高さ約１２０〜２３０ｍｍの部分の肉厚が０．３２〜０．３６ｍｍ、底部２１に相当する高さ約１５ｍｍ以下の部分の肉厚が０．４６ｍｍであって、前記比較例１で得られたペットボトル１８より厚くなっていることが明らかである。
【００３６】
実施例１で得られたペットボトル１８は、全体として前記比較例２で得られたペットボトル１８と同様の傾向を示しているが、胴部２０に相当する部分のうち高さ約１２０〜２３０ｍｍの部分の肉厚がより厚くなっている。また、図４示の赤外線加熱装置９によれば、仕切り板２３を使用しないので、赤外線ランプ１１ａを長期間に亘って交換することなく使用することができる。
【００３７】
また、図９示の比較例１の赤外線加熱装置９によりプリフォーム１を加熱して、ペットボトル１８を製造するときには、所定時間、例えば１２時間毎に得られたペットボトル１８の各部の肉厚を測定し、各部の肉厚が適正な範囲となるように、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの出力を微調整することが行われる。
【００３８】
しかし、図４示の実施例１の製造方法によるときには、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの出力は、最初に設定すれば、その後の調整は全く必要が無く、出力調整が極めて容易である。
【００３９】
次に、本実施形態の第２の態様は、図６示のように、上半部に赤外線の放射を妨げるセラミック被覆層２５の備えられた２個の赤外線ランプ１１ａ，１１ｂを、プリフォーム１のテーパー部８に対向して設けた赤外線加熱装置９を用いるものであり、図７示のペットボトル２６の製造に用いられる。
【００４０】
図６示の赤外線加熱装置９によれば、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂからの赤外線２４ａ，２４ｂは、セラミック被覆層２５が設けられている上半部には放射されないので、プリフォーム１の胴部６には当たらず、テーパー部８にのみ照射される。この結果、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂによりテーパー部８のみを加熱することができる。
【００４１】
ペットボトル２６は、容量１リットルの炭酸飲料用容器であって、耐圧性を付与するために半球状に膨出形成されている（図示せず）底部２１に、自立性を付与するために５個の脚部２７が形成されている。
【００４２】
ペットボトル２６を製造するときには、赤外線加熱装置９によるプリフォーム１の加熱に際し、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊを、赤外線ランプ１１ａと、赤外線ランプ１１ｂと、赤外線ランプ１１ｃと、赤外線ランプ１１ｄ，１１ｅと、赤外線ランプ１１ｆ，１１ｇと、赤外線ランプ１１ｈ，１１ｉ，１１ｊとの６グループに分け、各グループの赤外線ランプの出力を同一にして制御することが行われている。
【００４３】
次に、図６（実施例２）に示す赤外線加熱装置９により加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル２６の各部の肉厚を図７に示す。また、図９（比較例３）に示す赤外線加熱装置９により前記従来の製造方法で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル２６の各部の肉厚を図７に併せて示す。
【００４４】
尚、図６及び図９の各赤外線加熱装置９では、各赤外線ランプ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｊの出力を表２のようにして加熱を行った。
【００４５】
【表２】
図７から、本発明に従う図６示の製造方法（実施例２）で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル２６では、図９示の従来の製造方法（比較例３）で加熱されたプリフォーム１を延伸ブロー成形して得られたペットボトル２６に比較して、肩部１９に相当する高さ約１６０〜２３０ｍｍの部分の肉厚が薄く、より大きく延伸されていることが明らかであり、底部２１に相当する高さ約５０ｍｍ以下の部分の肉厚が厚くなっていることが明らかである。
【００４７】
また、図９示の従来の製造方法では図７示の肉厚のペットボトル２６を得るために赤外線ランプ１１ａの出力を略最大の９９％としているために、赤外線ランプ１１ａの出力の選択幅が小さく、ペットボトル２６の各部の肉厚を適正な範囲に制御できなくなることがあるのに対し、図６示の本実施例の製造方法では表３に示す様に、赤外線ランプ１１ａの出力を下げると共に、赤外線ランプ１１ｃの出力を上げることができ、赤外線ランプ１１ａの出力の選択幅が広がるので、出力調整を容易に行うことができる。
【００４８】
図６示の本実施例の製造方法で、赤外線ランプ１１ａの出力を下げてその選択幅を広げることができる理由としては、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂの上半部にセラミック被覆層２５を設け、赤外線ランプ１１ａ，１１ｂからの赤外線２４ａ，２４ｂが上方に放射されない様にした結果、従来とは逆に、赤外線ランプ１１ｃから放射される赤外線２４ｃが赤外線２４ａ，２４ｂに重複し、プリフォーム１のテーパー部８の加熱に寄与するためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリフォーム及び該プリフォームの延伸ブロー成形により得られるペットボトルの一例を示す正面図。
【図２】プリフォームを加熱する赤外線加熱装置の一構成例を示す斜視図。
【図３】プリフォームを延伸ブロー成形する金型の一構成例を示す説明的断面図。
【図４】本発明の第１の態様に対応する図２の要部断面図。
【図５】図４示の赤外線加熱装置により加熱されたプリフォームの延伸ブロー成形により得られたペットボトルの各部の肉厚を該ペットボトルと対比させて示すグラフ。
【図６】本発明の第２の態様に対応する図２の要部断面図。
【図７】図６示の赤外線加熱装置により加熱されたプリフォームの延伸ブロー成形により得られたペットボトルの各部の肉厚を該ペットボトルと対比させて示すグラフ。
【図８】ペットボトルの延伸ブロー成形過程を示す説明図。
【図９】従来の製造方法の一態様を示す図２の要部断面図。
【図１０】従来の製造方法の他の態様を示す図２の要部断面図。
【符号の説明】
１…プリフォーム、 ２…外周部、 ３…ねじ部、 ４…口部、 ５…サポートリング、 ６…胴部、 ７…底部、 ８…接続部、 １１ａ，１１ｂ，…，１１ｊ…赤外線ランプ、 １５ａ，１５ｂ…金型、 １６ａ，１６ｂ…内面、 １８，２６…ポリエチレンテレフタレート製容器、 ２５…被覆層。
Claims (2)
- 外周部にねじ部が形成された口部と該口部の下方に形成されたサポートリングと該サポートリングの下方に連接された円筒状の胴部と底部とを備えるポリエチレンテレフタレート樹脂製プリフォームを、該プリフォームの長さ方向に沿って該プリフォームに対向して配設された複数の赤外線ランプにより加熱し、加熱されたプリフォームを所定の金型内で延伸ブロー成形することにより、該プリフォームの胴部及び底部を該金型の内面形状に沿って成形するポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法において、
上半部に赤外線の放射を妨げる被覆層を備える赤外線ランプを前記プリフォームの胴部とサポートリングとを接続する接続部分に対向して設け、該赤外線ランプにより該接続部分のみを加熱することを特徴とするポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法。 - 前記被覆層を備える赤外線ランプを前記プリフォームの接続部分に対向させて複数設けることを特徴とする請求項１記載のポリエチレンテレフタレート樹脂製容器の製造方法。
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