JP3874033B2 - プリフォームの熱処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性合成樹脂をブロー成形により中空容器を製造するためのプリフォームを熱処理する装置に係わり、更に詳しくは、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなるブロー成形用プリフォームの口頸部を、マイクロ波により加熱処理して結晶化せしめる加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を２軸延伸ブロー成形した中空容器は、軽量で、透明性、耐衝撃性、ガスバリヤー性等に優れていることから、近年、種々の内容物を充填収納する容器として広く用いられるようになり、中でも、ＰＥＴ樹脂製の高温充填が可能な耐熱用中空容器が要求されるようになってきている。
しかし、ＰＥＴ樹脂を単に通常の２軸延伸ブロー成形方法により製造しただけの耐熱用中空容器では、口頸部は胴部のように二軸方向に分子配向がなされていないために強度が低いので、これに高温の内容物を充填したり、内容物を充填した容器を高温度下で殺菌したりすると、容器の口頸部またはネジ山等に変形が生じて、密封性が損なわれたり、外観を著しく低下させる等の問題があった。
【０００３】
そこで、ＰＥＴ樹脂を２軸延伸ブロー成形した耐熱用中空容器を、その口頸部が剛性及び耐熱性を持ったものとするには、口頸部に加熱処理を施して白化せしめて結晶化度を高めることが必要であり、このようして熱強化した中空容器が用いられるようになった。（実開昭５９−１７２１１３号参照）
このように中空容器の口頸部を熱強化するには、射出成形したプリフォームを、ブロー成形する前にプリフォームの口頸部分のみを結晶化温度に加熱して結晶化させてから、中空容器にブロー成形する方法（特開昭５８−１８５２２７号、特開昭６２−２８４７２４号参照）、及び、射出成形したプリフォームを中空容器にブロー成形した後で、該容器の口頸部分を加熱処理して結晶化させる方法（特開平２−６７１１９号、特開昭５９−２０１８２４号参照）の二つの方法が一般的には用いられている。
【０００４】
しかし、ブロー成形した後で容器の口頸部を加熱処理して結晶化させる後者の方法は、電熱ヒーターや赤外線ヒーター等を用いた加熱装置により加熱して、口頸部の開口端から鍔部までを白化させる場合には、鍔部の下方にも熱線が照射されるので、白化させたい部分と白化させたくない部分との境界が明確にはならず、ぼやけたものとなって外観が損なわれる。
そこで、このようなヒーター加熱装置を用いて中空容器をブロー成形する方法において、結晶化せしめた口頸部の白化部分と非結晶化した本体部の未白化部分との境界部分を明確にしたものとするには、白化処理するための加熱装置部分に、白化させたくない容器の本体部分を熱線から防護するための遮蔽手段を設けることが必要となるので、成形装置は特公平７−８０２３６号公報に見るように必然的に複雑化して大型なものとならざるを得ない。
【０００５】
これに対して、ブロー成形する前にプリフォームの口頸部を加熱処理して結晶化させる前者の方法は、プリフォームはブロー成形した容器に比べれば小さな形状をしているので、プリフォームの胴部を熱線から防護するための遮蔽手段は小型にできるので、このような形式の結晶化処理装置は特開昭６３−１７６１２９号公報に見るように従来の成形装置にインラインで容易に組み込むことが可能であることから、一般にはこの方法が多く採用されている。
【０００６】
ところで、ブロー成形する前にプリフォームの段階で口頸部を加熱処理して結晶化させる上記したような従来の方法に於いては、図６に示すような装置が使用されている。
即ち、射出成形により所定形状に予備形成したプリフォーム１を、プリフォーム保持治具３により支持した状態で加熱処理装置６内に導入して、加熱ヒーター４Ａと反射板５Ａとによりプリフォームの口頸部２を加熱結晶化して白化せしめるものであるが、このような形式の加熱装置では、前記加熱用ヒーターに石英ガラス製の電気ヒーターを用いた近赤外線もしくは遠赤外線により加熱する手段が用いられるのが一般的である。
【０００７】
しかし、上記のような赤外線ヒーターを用いた加熱装置によりプリフォームを加熱する場合には、温度勾配を生ずるので加熱部を最適な加熱温度に制御するのが困難であり、また、本来ならば温めたくない、加熱装置内のプリフォームを取り囲む周辺の空気、更には、プリフォームを支持する治具やその他の装置部材等も一緒に加熱されて、口頸部付近の胴体部の上部をも結晶化してしまうので、次のブロー成形を行う工程でプリフォームが破断し易くなる原因にもなる。
また、電気ヒーターには寿命がつきものであるので、ヒーターは使用する時間につれて加熱効率が徐々に悪くなり、品質にばらつきが出るようになり、不良になった電気ヒーターを頻繁に交換したりする保守点検が必要であり、作業性の低下やその他さまざまな問題を生ずる要因ともなっている。
【０００８】
そこで、赤外線ヒーターを用いた輻射加熱装置または熱風を吹付ける加熱装置等を用いて、プリフォームの口頸部のみを局部的に所定温度に加熱して結晶化することは非常に困難であるので、このような加熱装置に代わるものとして特開平５８−２１７３２６号公報に見るように、高周波誘電加熱装置を用いてプリフォームの口頸部のみを局部的に加熱する方法が試みられている。
即ち、半割り型のプリフォーム保持体に保持されたプリフォームの熱処理すべき口頸部内に、電極ホルダーに固着した正電極を僅かな隙間を設けて挿入して固定すると共に、口頸部の外側には前記保持体を間に挟んで負電極を対向して設けておいて、プリフォームの底部を図示されていない支承体により支承した状態で高周波発振器より正電極に高周波電流を通電して、誘電加熱によりプリフォームの口頸部のみを加熱して結晶化させる装置である。
【０００９】
しかしながら、上記のような誘電加熱処理装置は、プリフォームの保持体及び電極の保持構造が複雑で、高精度が要求されて高価なものとなるとともに、電流および周波数、その他の加熱条件の厳密な制御が必要であり、特に高周波の電流を通電したり、遮断したりする制御と同時に、正電極部の冷却および加熱部の急冷を行わなくてはならず、このような制御を完璧に行うには高度技術と熟練を要し、もしも制御が完全に行えなかった場合には、結晶化にばらつきが出て不良品の発生要因ともなることが予想される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＥＴ樹脂を用いて成形したプリフォームまたは中空容器に於ける口頸部のみを局部的に加熱するのに、加熱源として電気ヒーターや誘電加熱手段等を用いた従来技術に代えて、マイクロ波加熱装置を用いてプリフォームの口頸部を加熱して結晶化しようとすものである。
プリフォームの口頸部をマイクロ波加熱装置を用いて加熱しようとしたものとしては、上記した特開昭６３−１７６１２９号公報に記載されたものがあるが、この発明に於いては、長手方向に不均一性が生じて結晶化度が赤外線加熱に比べてばらつきが大きくなる欠点があった。
そこで、本発明は、プリフォームを加熱する手段としてマイクロ波加熱装置を用いて、このような欠陥が発生しないように、プリフォームの胴部は加熱することがないようにして、口頸部のみを局部的に直接加熱することができて、容易に結晶化を行うことができると共に、結晶化度にばらつきが出ることのない加熱装置を提供しようとするものである。
【００１１】
射出成形により予備成形されたプリフォームを、口頸部を加熱可能に露出した状態にほじする筒状のプリフォーム保持治具を搬送チェーンに連結して設けて、該プリフォーム保持治具を設けた搬送チェーンをトンネル形式の加熱炉内に張設して搬送可能に形成する。
そして、前記加熱炉は天井部にマイクロ波発生装置を設けた上部加熱室を形成すると共に、前記加熱室の下部に前記プリフォーム保持治具を案内するレールを備えた電磁波吸収材からなる門型の遮蔽体を有する下部遮蔽室を形成して、前記プリフォームの口頸部の鍔部より下部を保持した保持治具を前記遮蔽室内を搬送するように設けてマイクロ波から遮蔽して、前記プリフォームの口頸部のみを反射、散乱して照射されるマイク波により加熱して、局部的に結晶化させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
公知の射出成形装置によりＰＥＴ樹脂を射出成形して、口頸部を除いては、容器の最終形状及び寸法に適合した形状に予備成形したプリフォーム１を、成形金型から開放してプリフォーム供給装置により筒状のプリフォーム保持治具３内に供給して、プリフォームの口頸部２を該保持治具３の開口端部から加熱可能に露出するように保持する。
底部を搬送チェーン４に連結された前記プリフォーム保持治具３は、スプロケットを介して駆動されて加熱装置６へ搬送されて、加熱装置内に設けられた電磁波遮蔽体７に設けられた案内レール７ｂ上に前記プリフォーム保持治具の口部フランジ３ａを滑動可能に支持されてマイクロ波加熱室６Ａ内に導入される。
【００１３】
前記加熱装置６内に導入された前記保持治具３の筒体内に胴部を保持されたプリフォーム１は、該胴部は電磁遮蔽体７により保護された下部遮蔽室６Ｂ内を、また、口頸部は上部加熱室６Ａを搬送チェーンにより搬送される。
そして、加熱室内を搬送される口頸部を、天井部に設けられたマイクロ波発生装置９から照射されて反射、散乱するマイクロ波により加熱処理して、前記保持治具の外に露出されたプリフォームの口頸部２のみを局部的に結晶化する。
【００１４】
【実施例】
本発明の加熱装置６は、公知の射出ブロー成形装置のプリフォーム加熱工程部の機台８上に配置されて固定され、その外壁６ｃは全体がステンレス等の電磁波を反射可能な金属板で囲繞してトンネル状に構成されている。
上記加熱装置６の内部は、プリフォーム１の口頸部２をマイクロ波により加熱処理する上部加熱室６Ａと、プリフォーム保持治具３内に保持したプリフォーム１の胴部１ａを電磁波吸収体７により保護する下部遮蔽室６Ｂとの上下二室に区画された構造を有している。
【００１５】
そして、前記上部加熱室６Ａには、その前後壁面にプリフォーム１の入口６ｅと出口６ｆが形成されて、それぞれに搬送用チェーン４の移動と同期して開閉する電磁波遮蔽扉６ｇ，６ｈがレール６ｊに移動可能に設けられ、且つ、その天井部にはプリフォームの口頸部２を加熱するためのマイクロ波発生装置９が設けられている。
また、前記下部遮蔽室６Ｂには、断面が概略門型状をしたフェライト等の電磁波吸収材料で形成されたた電磁波遮蔽体７は、その天面が上下に分かつ隔壁の中央部分を縦方向に貫くように設けられると共に、下部の空腔内にプリフォーム保持治具３と搬送チェーン４とを囲むように設けられている。
【００１６】
前記保持治具３は、円筒の本体部とその上端開口部のフランジ部３ａと下端部の回転支持部３ｂとピニオン３ｃ等の回転部材とからなり、前記支持部の下端には搬送チェーン４が連結されいて、加熱装置６中を入口６ｇから出口６ｆへ貫いて移送可能に張設されている。
そして、前記門型の電磁波遮蔽体７の天面中央部にはプリフォーム保持治具３上部を案内するためのスリット、即ち、開口通路７ａが形成され、その開口面には前記プリフォーム保持治具３の開口端部に設けられたフランジ３ａ部を滑動可能に支持する案内レール７ｂが一体に設けられおり、該案内レール７ｂより下方の門型の内腔部７ｃには、プリフォーム保持治具３が底部の支持部３ｂに連結された搬送用チェーン４によりスプロケット５を介して移動するように連続して設けられている。
【００１７】
上記のように構成した本発明は、通常使用している射出ブロー成形装置のプリフォーム成形工程に於いて、ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂を射出成形して容器の最終形状に対応するような所定形状に成形された有底のプリフォーム１を、成形型を開放してプリフォーム供給装置により筒状をしたプリフォーム保持治具３に供給して、該保持治具の開口端から口頸部のみを加熱可能に露出せしめて胴部を治具円筒内に移送可能に保持する。
前記保持治具３に保持されたプリフォームは１、その口頸部２を保持治具の外部に露出させた状態で保持治具の底部に連結された搬送用チェーン４を介してスプロケット５により加熱装置６へと移送されて、加熱室６Ａの入口６ｅに搬送用チェーン４の移動に同期して開閉可能に設けられた電磁波遮蔽扉６ｇを開いて、口頸部２を保持治具３の外部に露出させた状態で加熱室内に導入される。
【００１８】
加熱室６Ａ内に導入されたプリフォーム１は、口頸部２より下部の前記保持治具３内に存する胴部１ａを電波吸収材からなる門型のマイクロ波遮蔽体７により保護されて、前記保持治具３と一体にレール７ａ上を滑るように案内されてトンネル形式の加熱装置６内を搬送される。
前記保持治具３から露出したプリフォーム口頸部２は、必要に応じて、治具底部の支持部３ｂに設けたピニオンギア３ｃを介して遮蔽室あるいは電磁波遮蔽体内に設けられたラック体その他の周知の回動手段により回転させられながら搬送される間に、加熱室６Ａの天井部に設けられたマイクロ波発生装置９からマイクロ波が照射されて、回転されつつ露出した口頸部２のみが加熱処理されて結晶化される。
このようにして加熱室内で加熱処理が行われて結晶化したプリフォーム１は、前記搬送用チェーン４に同期して開閉する出口６ｆの遮蔽扉６ｈを開いて加熱室６Ａの外に搬出される。
【００１９】
続いて、搬出されたプリフォームは、特開昭６２−２８４７２３号その他に見るように、その口頸内に支持体または中子等のコア型をしてなる整形体を嵌入してから急冷操作を行って、結晶化に伴って口頸部の寸法が変形するのを矯正して、口頸部の剛性および耐熱性を向上せしめたプリフォームを形成する。
このようにして口頸部が結晶化されて剛性および耐熱性を具備したプリフォームは、次の加熱工程に送られてブロー成形可能な温度に再加熱されてから、ブロー成形工程へと移送されて耐熱性と強度を備えた中空容器に成形される。
【００２０】
本願発明は、上記したようにマイクロ波を用いて加熱するようにしたものであるから、人体その他に悪影響を及ぼさないようにマイクロ波が加熱室から漏洩するのを防止するために、加熱室の壁面全体を電磁波が反射、散乱するステンレス等の金属板で囲繞すると共に、加熱室の出入口にマイクロ波を遮蔽する扉をプリフォーム保持治具を搬送する搬送チェーンに同期させて開閉するように構成したが、このような扉に変えて、図４に示すように、フェライト等の磁性材料の粉末を配合した電磁波を吸収するゴム板を用いて、出入口の形状に適合した遮蔽板に変形可能なスリットを設けて、カーテンあるいは暖簾状に形成した遮蔽体６ｋを用いて、マイクロ波が漏洩するのを防ぐようにすることも可能であり、祖の場合には、二重に設けておけばより効果的である。
【００２１】
尚、プリフォームを保持する筒状部全体をフェライトその他の磁性材料からなる電磁波吸収材あるいは磁性ゴム体により構成しておけば、プリフォームの胴部をマイクロ波からより一層確実に保護することも可能である。
更に、マイクロ波加熱室の内壁面に、マイクロ波を攪拌反射させる旋回ファンを設けておけば、口頸部をより一層均一に加熱することも可能である。
そして、マイクロ波発生装置の出力は電力を調節をすることにより加熱温度を容易に制御することが可能であり、また、搬送チェーンの移送速度を調節することにより加熱時間を容易に制御することが可能である。
以上のことから、本発明の装置によれば、口頸部のみを局部的に、最適の温度で、最適な時間、均一に加熱処理をすることができて、希望する結晶化度に制御するのが容易である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、マイクロ波を用いてプリフォームの口頸部を結晶化させる加熱装置を、天井部にマイクロ波発生装置を設けたトンネル式の加熱装置の炉壁を電磁波反射板で形成し、該加熱装置内に搬送チェーンに連結した筒状のプリフォーム保持治具を前記加熱炉内に回転させながら搬送可能に設けると共に、前記プリフォーム保持治具を電磁波を吸収する遮蔽体を設けた構造としたので、プリフォームの口頸部のみを露出させて保持したプリフォーム保持治具を加熱装置内を搬送する間に、マイクロ波により口頸部のみを、最適な温度で最適な時間で均一に加熱することができるので、ばらつきがないように結晶化させることができる。
また、マイクロ波により加熱するようにしたことにより、加熱装置を小型化することができて、従来の射出ブロー成形機にインラインとして容易に組み込むことか可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱装置を縦方向に切断した断面図である。
【図２】図１に於けるＸ−Ｘ断面を示すものである。
【図３】本発明の加熱装置の実施例の正面の入口部分を示す拡大図である。
【図４】本発明の加熱装置の別の実施例の正面の入口部分を示す拡大図である。
【図５】本発明で用いるプリフォーム保持治具の縦断面図を示すものである。
【図６】従来の加熱装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ プリフォーム
２ プリフォームの口頸部
３ プリフォーム保持治具
４ 搬送チェーン
５ スプロケット
６ 加熱装置
６Ａ 加熱室
６Ｂ 遮蔽室
６ｇ 入口扉
６ｋ ゴム製の遮蔽体
８ 機台
９ マイクロ波発生装置

Claims (7)

1. 熱可塑性樹脂を予備成形したプリフォームをプリフォーム保持具に保持して、口頸部を加熱、結晶化する熱処理装置であって、前記熱処理装置は、プリフォームの口頸部をマイクロ波により加熱する上部加熱室と、前記プリフォームの胴部をマイクロ波から保護する下部電磁波遮蔽室とに区画して形成すると共に、前記上下室に区画する隔壁の中央部に設けた案内レール上に前記プリフォーム保持具を滑動可能に支持する直線状をしたトンネル形式に形成されてなることを特徴とするプリフォームの熱処理装置。
2. 前記熱処理装置は、前端面及び後端面にはそれぞれ入口と出口とが形成され、上部加熱室の出口及び入口にはマイクロ波を遮蔽する扉が設けられると共に、前記プリフォーム保持具は底部支持部に搬送チェーンが連結されて、前記出入口を通して移送可能に下部電磁波遮蔽室内に張設されてなることを特徴とする請求項１に記載するプリフォームの熱処理装置。
3. 前記電磁波遮蔽室は、内部にマイクロ波からプリフォームの胴部を保護する電磁波吸収体からなる電磁遮蔽体が設けられると共に、前記遮蔽体の天面部にプリフォーム保持具を支持する案内レールが設けられてなることを特徴とする請求項１乃至２に記載するプリフォームの熱処理装置。
4. 前記電磁波吸収体は、加熱室と電磁波遮蔽室とを区画する隔壁の中央部を縦方向に貫いて門型に形成されて、該門型の天面部に前記プリフォーム保持具が通過可能な案内スリットが設けられると共に、該案内スリットの開口端部に案内レールが平行に設けられてなることを特徴とする請求項３に記載するプリフォームの熱処理装置。
5. 前記電磁波吸収体は、前記案内スリット端面の案内レールに前記プリフォーム保持具のフランジ部を滑動可能に支持して設けると共に、門型の空腔部内にプリフォーム保持具の本体部と搬送チェーンが移送可能に設けられてなることを特徴とする請求項４に記載するプリフォームの熱処理装置。
6. 前記マイクロ波遮蔽扉は、電磁波を反射可能な金属板から形成されると共に、プリフォーム保持具または搬送チェーンに同期して開閉せしめるように形成されてなることを特徴とする請求項２に記載するプリフォームの熱処理装置。
7. 前記マイクロ波遮蔽扉は、磁性材料からなるゴム板に押圧開口が可能なスリットを形成して、プリフォーム保持具のフランジ部およびプリフォーム口頸部を進入出せしめるように構成してなることを特徴とする請求項２に記載するプリフォームの熱処理装置。

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