JP4335041B2 - プリフォームの加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、飲料用のプラスチックボトルなどのプラスチック容器をブロー成形するために用いるプリフォームの加熱方法に関し、特に、厚肉のプリフォームをブロー成形に適した温度に加熱するためのプリフォームの加熱方法に関するものである。

ＰＥＴボトルなどのプラスチックボトルは、射出成形品である有底筒状のプリフォームを、ブロー成形型において二軸延伸ブローすることにより製造されている。プリフォームは、ブロー成形に先立って、ブロー成形に適した温度に加熱される。例えば、ＰＥＴ樹脂からなるプリフォームの場合には、常温の20℃前後から100℃まで加熱された後にブロー成形される。

ここで、厚さ５mm以上の厚肉プリフォームの場合には、その内外面に温度差ができないように加熱することが困難である。例えば、搬送されるプリフォームを外部から赤外線ヒータなどによって加熱する場合には、プリフォーム外面は直ちに高温に加熱されるが、その内面が高温になるには時間を要する。このため、外面から内面に向けて温度勾配ができ、プリフォームの外面から内面に到る各部分を温度差の無い状態で加熱することが困難である。この結果、厚肉プリフォームの場合には、その外面がブロー成形に適した温度以上に達して結晶化してしまうなどの弊害、その内面がブロー成形に適した温度に到らず、ブロー成形時に充分に延伸されないなどの弊害が発生する。

このように、厚肉のプリフォームをその外面から内面に到る各部分に温度差を発生させない状態で加熱できないので、プリフォームとしては厚さが最大でも12mm程度のものしか用いられていないのが現状であり、13mm以上の厚いプリフォームは適切に加熱できないのでブロー成形には使用できないと考えられていた。

また、ポリカーボネート樹脂やＰＥＮ樹脂は吸湿性が高いので、プリフォームの保管状態によっては多量の水分を吸収した状態になる。この状態でプリフォームをブロー成形に適した温度まで加熱すると、保持されている水分が外部に放出されることなく、内部に気泡となって残る危険性がある。気泡が発生すると、ブロー成形時における二軸延伸が適切に行われないので、不良品の発生が増加してしまう。特に、厚肉のプリフォームの場合には加熱時に内部に気泡が残る危険性が高い。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、従来においてブロー成形に用いるには不適とされていた厚いプリフォームを温度差ができることなく均一に加熱可能なプリフォームの加熱方法を提案することにある。

また、本発明の課題は、内部に気泡を発生させることなく、各部分を温度差の無い状態で均一に加熱可能なプリフォームの加熱方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、プラスチック容器をブロー成形するために用いるプリフォームをブロー成形に適した温度に加熱するプリフォームの加熱方法において、
第１の加熱工程と第２の加熱工程を含み、
前記第１の加熱工程では、前記プリフォームに含まれている水分が除去され、前記プリフォームの内外面に温度差が実質的に発生しない状態で加熱されるように、前記プリフォームを、第１の時間の間、第１の温度の雰囲気中に置くことにより、当該プリフォームを加熱乾燥し、
前記第２の加熱工程では、前記第１の時間よりも短い第２の時間の間に、前記プリフォームを前記第１の温度よりも高いブロー成形に適した第２の温度まで加熱することを特徴としている。

本発明の方法によれば、第１の加熱工程における第１の時間および第１の温度を、プリフォームの材質および肉厚に応じて適切に設定しておくことにより、温度差が実質的に発生しない状態でプリフォームを加熱でき、また、内部に吸収されている水分を、気泡として残らないように外部に放出させることができる。また、第１の加熱工程によって均一に加熱されたプリフォームは、第２の加熱工程において、短時間で、温度差が発生することなくブロー成形に適した温度まで加熱できる。

ここで、本発明では、前記第１の加熱工程の前記第１の温度を、前記プリフォームのガラス転移点から当該ガラス転移点より２０℃低い温度までの範囲内の値に設定しており、前記第１の加熱工程の前記第１の時間を少なくとも２時間としている。したがって、結晶化しない範囲の温度となるように徐々に加熱することにより、プリフォーム内部から効率良く水分を放出させ、プリフォームを乾燥させることができる。

本発明の加熱方法は、吸湿性の高いポリカーボネート樹脂、ＰＥＮ樹脂、あるいはＰＥＴ樹脂からなるプリフォームの加熱に用いられる。

本発明によれば、従来の方法に比べて、より厚肉のプリフォームを温度差の無い状態でブロー成形に適した温度まで加熱することができ、また、水分が気泡として残ってしまう弊害も確実に回避できる。

また、本発明の加熱方法は、厚肉のプリフォーム、すなわち最大肉厚が少なくとも５mmのプリフォームの加熱に適している。特に、本発明の加熱方法によれば、従来においてはブロー成形には適さないと考えられていた13mm以上の厚肉のプリフォームを適切な状態で加熱できることが確認された。

本発明のプリフォームの加熱方法では、第１の加熱工程において所定時間掛けてプリフォームをそのガラス転移点温度付近まで加熱し、しかる後に、第２の加熱工程においてブロー成形に適した温度まで急速に加熱するようにしている。本発明の加熱方法によれば、第１の加熱工程において内外面の温度差が発生することなく全体が均一に加熱され、しかも、内部の水分が気泡となって残ることなく外部に放出される。よって、第２の加熱工程を経て、各部分が温度差の無い状態で均一にブロー成形に適した温度まで加熱されたプリフォームを得ることができ、また、吸湿状態のプリフォームであっても気泡が内部に残ることがない。

したがって、本発明によれば、特に厚肉のプリフォーム、および吸湿性の高い樹脂素材からなるプリフォームを適切に加熱することが可能になる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したプリフォームの加熱方法の例を説明する。

図１は加熱対象の肉厚プリフォームを示す縦断面図である。この厚肉プリフォーム１は有底筒状をしており、ＰＥＮ製であり、重さが700ｇである。また、口部１ａの軸線方向の長さが30mm、胴部１ｂの軸線方向の長さが110mm、内径が45mm、胴部１ｂの最大肉厚が25mmである。

この肉厚プリフォーム１を、そのガラス転移点温度付近の温度状態に保持された高温槽に所定時間入れて、加熱乾燥させた(第１の加熱工程)。具体的には、高温槽の温度を100〜110℃とし、この中に肉厚プリフォーム１を２〜４時間入れた。この結果、20℃前後の常温状態の肉厚プリフォーム１が内外面の温度勾配が実質的に発生しない状態で、100℃を越える温度に加熱されることが確認された。また、プリフォーム内部に吸収されている水分による気泡発生も確認されなかった。

次に、厚肉プリフォーム１を高温槽から加熱装置に移して、二軸延伸ブロー成形に適した140〜160℃前後の温度まで外側から赤外線ヒータなどの熱源を用いて急速加熱した(第２の加熱工程)。厚肉プリフォーム１はその内外面に温度差が実質的に発生しない状態で加熱されることが確認され、また、気泡発生も起きないことが確認された。

この後に、厚肉プリフォーム１をフリーブローして、図１において想像線で示すように球状のフリーブロー成形品２を形成した。フリーブローを行うために、容量が６リットルで、圧力が３ＭＰａのエアータンクを用意し、ここからの吐出エアーを肉厚プリフォーム１に吹き込んだ。この結果、ほぼ３秒間に亘り二軸延伸が行われ、プリフォーム１の胴部１ｂが延伸して、高さ240mm、胴部外径320mmのほぼ球状のフリーブロー成形品２が得られた。ブロー最終段階でのフリーブロー成形品２の内圧、したがって、エアータンクの内圧は約１ＭＰａであった。また、延伸倍率は縦２倍、横７倍の約14倍であり、平均肉厚が1.8mmであり、全体的に均一な状態で適切に二軸延伸されたことが確認された。

厚肉プリフォームの縦断面図である。

符号の説明

１ 厚肉プリフォーム
１ａ 口部
１ｂ 胴部

Claims (2)

1. プラスチック容器をブロー成形するために用いるプリフォームをブロー成形に適した温度に加熱するプリフォームの加熱方法において、
   第１の加熱工程と第２の加熱工程を含み、
   前記第１の加熱工程では、前記プリフォームに含まれている水分が除去され、前記プリフォームの内外面に温度差が実質的に発生しない状態で加熱されるように、前記プリフォームを、第１の時間の間、第１の温度の雰囲気中に置くことにより、当該プリフォームを加熱乾燥し、
   前記第２の加熱工程では、前記第１の時間よりも短い第２の時間の間に、前記プリフォームを前記第１の温度よりも高いブロー成形に適した第２の温度まで加熱し、
   前記第１の加熱工程の前記第１の温度は、前記プリフォームのガラス転移点から当該ガラス転移点より２０℃低い温度までの範囲内の値であり、
   前記第１の加熱工程の前記第１の時間は少なくとも２時間であり、
   前記プリフォームはポリカーボネート樹脂、ＰＥＮ樹脂あるいはＰＥＴ樹脂からなり、最大肉厚が少なくとも５ｍｍであるプリフォームの加熱方法。
2. 請求項１において、
   前記プリフォームの最大肉厚は少なくとも１３ｍｍであるプリフォームの加熱方法。

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