JP4474158B2 - ボトル口栓部の結晶化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ボトル口栓部の結晶化装置に関し、詳しくは、ポリエステルボトルのプリフォームの口栓部を加熱して結晶化（白化）処理するためのボトル口栓部の結晶化装置に関する。
内容物を高温充填するポリエステルボトルの口栓部は、プリフォームの段階で加熱処理され、結晶化（白化）されることによって耐熱性が付与される。口栓部を結晶化する際には、口栓部を上方に露出させた状態で保持するポットにプリフォーム本体を挿入するとともに、口栓部の内径を規制するためのマンドレルを口栓部上方から口栓部内に挿入した状態で、搬送機によってポットを回転させながら加熱ゾーンに移動させ、該加熱ゾーンに設けた赤外線ヒーターや電熱線等のヒーターで口栓部を加熱することにより、口栓部のみを結晶化させるようにしている。マンドレルは、結晶化処理後に口栓部が冷却されてから取り外される（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−４４２２６号公報
しかし、従来の結晶化装置では、プリフォームの口栓部にマンドレルを載置した状態で加熱しているため、口栓部を加熱結晶化させる際にマンドレルの荷重によって口栓部が変形してしまうことがあった。この口栓部の収縮変形は、一般的なスクリュー方式のキャップを装着する場合には問題となることは少ないが、打栓方式のキャップを口栓部に装着する場合には大きな問題となる。
そこで本発明は、加熱結晶化時におけるマンドレルの荷重によって口栓部が変形することを防止できるボトル口栓部の結晶化装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明のボトル口栓部の結晶化装置は、ポリエステルボトルのプリフォームの口栓部に、該口栓部の内径を規制するマンドレルを上方から挿入した状態でヒーターにより加熱し、該口栓部を結晶化させるためのボトル口栓部の結晶化装置において、前記マンドレルの上部外周に鍔部と、該鍔部よりも更に上方にマンドレル着脱用の吊り具が係合する吊り具係合用フランジとを、それぞれ設けるとともに、前記鍔部を支持してマンドレルの荷重が前記口栓部に加わらないようにするための支持部材を設けたことを特徴とし、さらに、前記支持部材は、ヒーターと口栓部との間に配置されてヒーターからの熱線が口栓部以外の方向に放射されるのを防止するための上部遮蔽板（シールドプレート）を兼用していることを特徴としている。
本発明のボトル口栓部の結晶化装置によれば、プリフォームの口栓部に挿入するマンドレルの鍔部を、マンドレルの荷重がプリフォームの口栓部に加わらないようにするための支持部材によって支持し、マンドレルの荷重がプリフォームの口栓部に加わらないようにしているので、加熱結晶化時の口栓部がマンドレルの荷重によって収縮、変形することを抑制することができる。特に、口栓部が肉薄の打栓キャップ用プリフォームの口栓部を結晶化するのに有効である。
図１は本発明の一形態例を示すボトル口栓部の結晶化装置における加熱ゾーンの要部断面正面図、図２はマンドレルの斜視図である。ボトル口栓部の結晶化装置における加熱ゾーンは、熱可塑性ポリエステル樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレートを射出成形したプリフォーム１１の本体部１１ａを保持するポット１２と、該ポット１２を回転させながら搬送する搬送機構１３と、該搬送機構１３の上部両側に設けられた電気ヒーター１４と、両電気ヒーター１４とプリフォーム１１の口栓部１１ｂとの間にそれぞれ配置されて電気ヒーター１４からの熱線が口栓部１１ｂ以外の方向に放射されるのを防止するためのシールドプレート（上部遮蔽板１５及び下部遮蔽板１６）と、加熱結晶化時に口栓部１１ｂの内径を規制するためのマンドレル１７とを備えている。
また、前記加熱ゾーンの前段には、プリフォーム１１をポット１２内に挿入する機構及びマンドレル１７を口栓部１１ｂの内部に挿入する機構が連設されており、加熱ゾーンの後段には、加熱結晶化後の口栓部１１ｂを冷却する冷却ゾーン、マンドレル１７を口栓部１１ｂから抜き取る機構及びポット１２からプリフォーム１１を抜き取る機構が連設されている。なお、これらの各機構は、従来と同様に形成することができるので、これらの詳細な図示及び説明は省略する。また、支持部材となる上部遮蔽板１５は、加熱ゾーン入口側から加熱ゾーン出口側の冷却部まで連続的に設けられている。
前記マンドレル１７は、口栓部１１ｂの内部に挿入される筒部１７ａと、該筒部１７ａの上部外周に設けられた鍔部１７ｂと、この鍔部１７ｂよりも更に上方に設けられてマンドレル着脱用の吊り具が係合する吊り具係合用フランジ１７ｃとを有しており、鍔部１７ｂは、両側の上部遮蔽板１５の上面によって支持可能な外径に形成されている。
このマンドレル１７は、プリフォーム１１（口栓部１１ｂ）の材質に応じて適当な材質を選択することができるが、結晶化終了後の口栓部１１ｂからの抜き取り性を考慮すると、口栓部１１ｂを形成する材質、例えばポリエチレンテレフタレートよりも線膨張係数が大きな材質、具体的には、ポリエチルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル系樹脂等を使用できるが、加工性、耐熱性、耐摩耗性等に優れたポリエチルエーテルケトン又はポリフェニレンサルファイドが最適である。また、マンドレル１７を中空形状として加熱、冷却効率を向上させている。
プリフォーム１１の口栓部１１ｂを結晶化させる際には、まず、プリフォーム１１の本体部１１ａをポット１２内に挿入し、口栓部１１ｂを上方に露出させた状態でポット１２に保持させるとともに、口栓部１１ｂの上方からマンドレル１７の筒部１７ｂを口栓部１１ｂ内に挿入し、上部遮蔽板１５の上面で鍔部１７ｂを支持してマンドレル１７の荷重が口栓部１１ｂに加わらない状態とする。
この状態のプリフォーム１１を搬送機構１３によって加熱ゾーンに搬送し、電気ヒーター１４で口栓部１１ｂを加熱して結晶化（白化）する。この加熱ゾーンでは、ポット１２を毎分２０回程度で回転させ、加熱温度を１６０〜１９０℃、加熱時間を９０〜１８０秒間とし、口栓部外側の密度を１．３８ｇ／ｃｍ３以上とする。加熱ゾーンでの結晶化処理が終了したら、冷却ゾーンで口栓部１１ｂやマンドレル１７を４０℃程度に冷却した後、マンドレル１７を口栓部１１ｂから抜き取り、ポット１２からプリフォーム１１を抜き取る。
このように、マンドレル１７の上部に設けた鍔部１７ｂを、上部遮蔽板１５のような支持部材で支持してマンドレル１７の荷重が口栓部１１ｂに加わらないようにした状態で加熱結晶化させることにより、上方からの荷重が原因となる口栓部１１ｂの変形を防止することができる。
口栓部にマンドレルの荷重が加わる従来方式と、前述のようにしてマンドレルの荷重が口栓部に加わらないようにした本発明方式とで、打栓方式の口栓部の結晶化を同一条件で行い、結晶化後の寸法変化を測定した。マンドレルの重量は１０ｇ、口栓部内径とマンドレル外径とのクリアランスは０．１ｍｍであり、結晶化の加熱条件は１９０℃で１２０秒、その後の冷却条件は１００秒で表面温度が４０℃になるように設定した。その結果を表１に示す。なお、結晶化後の密度は、いずれも１．３８ｇ／ｃｍ３であった。
１１…プリフォーム、１１ａ…本体部、１１ｂ…口栓部、１２…ポット、１３…搬送機構、１４…電気ヒーター、１５…上部遮蔽板、１６…下部遮蔽板、１７…マンドレル、１７ａ…筒部、１７ｂ…鍔部、１７ｃ…吊り具係合用フランジ
Claims (2)
- ポリエステルボトルのプリフォームの口栓部に、該口栓部の内径を規制するマンドレルを上方から挿入した状態でヒーターにより加熱し、該口栓部を結晶化させるためのボトル口栓部の結晶化装置において、前記マンドレルの上部外周に鍔部と、該鍔部よりも更に上方にマンドレル着脱用の吊り具が係合する吊り具係合用フランジとを、それぞれ設けるとともに、前記鍔部を支持してマンドレルの荷重が前記口栓部に加わらないようにするための支持部材を設けたことを特徴とするボトル口栓部の結晶化装置。
- 前記支持部材は、ヒーターと口栓部との間に配置されてヒーターからの熱線が口栓部以外の方向に放射されるのを防止するための上部遮蔽板を兼用していることを特徴とする請求項１記載のボトル口栓部の結晶化装置。
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