JPH0615203B2

JPH0615203B2 - 熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォームの加熱方法および加熱装置

Info

Publication number: JPH0615203B2
Application number: JP62142299A
Authority: JP
Inventors: 征男杉山; 一久石橋; 吉次丸橋; 泰西村; 浩小山
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1987-06-09
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: ZA884123B; JPS63306023A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォーム
の加熱方法および加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

熱可塑性プラスチックびんやプリフォーム等の被加熱体
の外部と内部の両方を同時に加熱して被加熱体に均一な
温度分布をもたらすようにすることによって、被加熱体
に偏肉部や収縮を生じさせないようにし、熱可塑性プラ
スチックびんやプリフォーム等の不良品の発生を抑制す
るようにした加熱方法およびその装置が提案されている
（例えば、特開昭５６−１１２３２号公報参照）。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、一般に、熱可塑性プラスチックびんにあ
ってはその口部が、そしてプリフォームにあってはその
底部が、それらの他の部分よりも厚肉であるので、被加
熱体である熱可塑性プラスチックびんやプリフォームを
それらの外部と内部とでたとえ両方同時に加熱したとし
ても、当該厚肉部分と薄肉部分とにおける加熱量が同じ
であると、厚肉部分は、その内部にまで十分加熱されな
いことになってしまう。したがって、不良品の発生を招
来する原因となった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あって、その目的は、熱可塑性プラスチックびんやプリ
フォームの厚肉部分と薄肉部分とで加熱程度に差がつか
ないように厚肉部分を薄肉部分よりも加熱することによ
って、不良品の発生を低く抑えることができる加熱方法
および加熱装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォームの
加熱方法および加熱装置は、以の目的を達成するもので
あって、次のようなものである。

すなわち、第１項記載の本発明熱可塑性プラスチックび
んまたはプリフォームの加熱方法は、可塑性プラスチッ
クびんまたはプリフォームをその内部および外部で同時
に加熱する熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォー
ムの加熱方法において、前記内部を加熱するための当該
内部に挿入される加熱体をその温度が当該加熱体の長さ
方向で変化せしめられた状態で挿入することを特徴とす
る。

また、第２項記載の本発明熱可塑性プラスチックびんま
たはプリフォームの加熱方法は、前記加熱体を取り巻い
て当該加熱体を加熱する誘導加熱コイルの巻線ピッチを
または加熱体の直径を加熱体の長さ方向で変化させるこ
とによって当該加熱体の長さ方向に所定の温度分布を付
与するようにしてある。

さらに、第３項記載の本発明熱可塑性プラスチックびん
またはプリフォームの加熱方法は、前記加熱体を定量加
熱する第１加熱段階と、当該第１加熱段階を経た後の加
熱体が所望の温度に達していない場合のその時の加熱体
の温度と前記所望温度との格差をなくすために当該加熱
体を再加熱する第２加熱段階とを含む。

そして、第４項記載の本発明熱可塑性プラスチックびん
またはプリフォームの加熱方法は、加熱体の温度測定を
しながら加熱体を前記所望温度に加熱するように制御す
る。

しかして、第５項記載の本発明熱可塑性プラスチックび
んまたはプリフォームの加熱方法は、熱可塑性プラスチ
ックびんまたはプリフォームの外部を加熱するために当
該外部に赤外線集光装置を配置したことを特徴とする。

さらにまた、第６項記載の本発明熱可塑性プラスチック
びんまたはプリフォームの加熱方法は、熱可塑性プラス
チックびんまたはプリフォームである被加熱体の内部に
加熱体を挿入した状態を保ちつつ上記被加熱体を回転さ
せながら搬送し、上記被加熱体の上記回転の最大偏心直
径は被加熱体の内径の１／５以下に制限されるようにし
てある。

そして、第７項記載の本発明熱可塑性プラスチックびん
又はプリフォームの加熱装置は、熱可塑性プラスチック
びん又はプリフォームの内部を加熱するためにそれらが
載置される中空両端開口形状のマンドレルと、このマン
ドレルに前記熱可塑性プラスチックびん等を載置するた
めのものであって当該マンドレルの前記開口のうちの一
方の開口に設けられ前記マンドレルの中空と同一軸上の
中空が形成されているコア部と、前記マンドレルの他方
の開口から当該マンドレルの中空内に挿入されて当該マ
ンドレルの中空と前記コア部の中空とに挿通されて前記
熱可塑性プラスチックびん等の内部に至らしめられる棒
状加熱体とを有する熱可塑性プラスチックびん又はプリ
フォームの加熱装置であって、前記コア部は、前記熱可
塑性プラスチックびん等の口部に嵌入されるものである
とともに当該嵌入前は前記口部内径よりも大径で複数の
分割片からなる分割状球部と、この球部を前記マンドレ
ルの前記一方の開口において支持する支持部とからなる
ことを特徴とする。

〔作用〕

したがって、第１項記載の本発明熱可塑性プラスチック
びんまたはプリフォームの加熱方法によれば、加熱体
は、その温度が当該加熱体の長さ方向で変化せしめられ
た状態で熱可塑性プラスチックびん等に挿入されるの
で、加熱体によって加熱された後の熱可塑性プラスチッ
クびん等の内部は、その長さ方向で温度が異なるように
なる。

また、第２項記載の本発明熱可塑性プラスチックびんま
たはプリフォームの加熱方法によれば、誘導加熱コイル
の巻線ピッチをまたは加熱体の直径を加熱体の長さ方向
で変化させた部分の温度がそうでない他の部分に比して
その長さ方向で温度が異なるようになる。このため、加
熱体によって加熱された後の熱可塑性プラスチックびん
等は、その長さ方向で温度が異なる。

したがって、第１項および第２項にあっては、加熱体の
うち、熱可塑性プラスチックびん等の厚肉部分等特に加
熱したい部分に対応する部分が、特に熱を持つようにそ
の長手方向における温度を予め調整しておけば、熱可塑
性プラスチックびん等における厚肉部分と薄肉部分とで
差がつくことなく均一に加熱されるようになる。

さらに、第３項記載の本発明熱可塑性プラスチックびん
またはプリフォームの加熱方法によれば、加熱体の温度
は常に所望温度になる。

そして、第４項記載の本発明熱可塑性プラスチックびん
またはプリフォームの加熱方法によれば、加熱体の温度
は常に所望温度になる。したがって、第３項および第４
項にあっては、どの熱可塑性プラスチックびん等であっ
ても同じ温度で加熱されるようになる。

しかして、第５項記載の本発明熱可塑性プラスチックび
んまたはプリフォームの加熱方法によれば、赤外線集光
装置によって必要箇所が集中的に加熱される。したがっ
て、第５項にあっても加熱体のうち、熱可塑性プラスチ
ックびん等の厚肉部分等特に加熱したい部分に対応する
部分が、特に熱を持つように、その長手方向における温
度を予め調整しておけば、熱可塑性プラスチックびん等
における厚肉部分と薄肉部分とで差がつくことなく均一
に加熱されるようになる。

さらにまた、第６項記載の本発明熱可塑性プラスチック
びんまたはプリフォームの加熱方法によれば、熱可塑性
プラスチックびん等の加熱の程度に偏りがなくなる。

そして、第７項記載の本発明熱可塑性プラスチックびん
又はプリフォームの加熱装置によれば、コア部は、前記
熱可塑性プラスチックびん等の口部に嵌入されるもので
あるとともに当該嵌入前は前記口部内径よりも大径で複
数の分割片からなる分割状球部と、この球部を前記マン
ドレルの前記一方の開口において支持する支持部とから
なるため、支持部を介してマンドレルに支持されるコア
部は、その分割状球部が熱可塑性プラスチックびん等の
口部に嵌入された後は、その弾性によって口部内部を外
方へ向けて押しやるようになる。このため、熱可塑性プ
ラスチックびん等は、マンドレルに固定的に取り付けら
れる。したがって、第６項および第７項にあっては、熱
可塑性プラスチックびん等の内部と加熱体との間の距離
が均一化するようになるので、当該内部の加熱が均一化
される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図に示すように、プリフォーム１を支持するマンド
レル３，３…は、次ぎに述べる各回転テーブルの間を矢
印で示す順序で巡回する。

すなわち、プリフォーム受渡しテーブル４から移送テー
ブル５、加熱ステーションテーブル６、アニーリングス
テーションテーブル７，８、移送テーブル９、ブロー成
型ステーションテーブル１０、移送テーブル１１を経
て、再びプリフォーム受渡しテーブル４へマンドレル
３，３…が巡回される。

各テーブル４〜１０でのマンドレル３，３…の保持機構
や受渡し機構は、公知の方法で行われるので図示してい
ない。

このように巡回されるマンドレル３，３…の上に、公知
の供給装置から供給テーブル１２，１３を経て、プリフ
ォーム１，１…が装着される。

プリフォーム１は、第２図に示す断面形状をしており、
有底円筒状の胴部１５とねじ山や環状突起部を有する口
部１６より成っている。

このプリフォーム１がマンドレル３に装着されて上記順
路を巡回する間に、加熱ステーションテーブル６で胴部
が加熱され、ブロー成型ステーションテーブル１０で公
知の方法で吹込成型され、第３図に示す熱可塑性プラス
チックびん２が製造される。

製造された熱可塑性プラスチックびん２は、受渡しテー
ブル４に保持されているマンドレル３，３…上から公知
の装置で抜き取られ、送出テーブル１４を経て送出され
る。

マンドレル３は、第４図に示す断面形状であり、各テー
ブルで保持するための周溝１７，１７、と回転駆動する
ためのスプロケット１８，１８とが一体に設けられてい
る。

加熱ステーションテーブル６およびアニーリングステー
ションテーブル７，８のマンドレル３，３…の通過する
部分には、チェーンが順次段違いとなるように張り回ら
されて上または下のスプロケット１８，１８と噛み合っ
てマンドレル３に自転運動を付与するように駆動され
る。但し、チェーンは図示していない。

次に、加熱ステーションテーブル６に付属する装置と加
熱動作について、第３図〜第８図を参照して説明する。

加熱ステーションテーブル６には、保持装置１９、加熱
体２１が断熱体２２を介して保持され、下方向に駆動す
るピストンロッド２３およびエアシリンダ２０が、周方
向位置を一致させて等間隔に取付けられている。また、
加熱ステーションテーブル６は、一定方向に回転しなが
ら定位置でマンドレル３，３…を保持装置１９で受け取
り、また定位置で保持装置１９から送り出す。

従って、加熱ステーションテーブル６の周囲には、マン
ドレル３，３…の通過する部分と通過しない部分があ
る。

マンドレル３，３…の通過する部分には加熱ユニット２
６，２６…が、またマンドレル３，３…の通過しない部
分には誘導加熱ゾーン２７が配置されている。

加熱ユニット２６は赤外線ヒータ２４と反射鏡２５とか
ら構成されており、マンドレル３と共に自転するプリフ
ォーム１に向けて赤外線を照射しこれを外部から加熱す
る装置である。

加熱体２１は、誘導加熱により加熱され易い金属で作ら
れており、エアーシリンダ２０により、プリフォーム１
内に挿入された状態と誘導加熱ゾーン２７内を通過する
状態との２つの位置をとるように駆動される。

加熱ステーションテーブル６では、第１図に示されるよ
うに、多数のプリフォーム１が順次に送られて第１加熱
段階としての誘導加熱コイル２８と、第１加熱段階を経
た後の加熱体２１が所望の温度に達していない場合のそ
の時の加熱体２１の温度と前記所望温度との格差をなく
すために当該加熱体２１を再加熱する第２加熱段階とし
ての誘導加熱コイル２９とを経由して加熱される。

ところで、何らかの原因によって、プリフォーム１がマ
ンドレル３に送られない場合がある。すなわち、多数あ
るマンドレル３，３…のうち一つのものに、プリフォー
ム１が供給されない場合が生じ得る。

そのような場合には、当該プリフォーム１が供給されな
かつたマンドレル３における加熱体２１は、直接、赤外
線ヒータ２４に曝されるようになるので、プリフォーム
１が供給された他のマンドレル３に比べて温度の低下が
少い。

加熱ゾーン２７では、全ての加熱体２１を一定温度まで
加熱しなければならない。そのために加熱ゾーン２７
は、二つの誘導加熱コイル２８と２９とにより構成され
ている。

一方の誘導加熱コイル２８は、加熱体２１の移動経路を
覆うように円弧状に細長く形成された多層巻ヘアピン状
をしたものであり、その両端は加熱体２１の移動を防げ
ないように上方へ偏倚されている。

他方の誘導加熱コイル２９は、第６図に示されるような
多層巻ヘアピン状をしたもので、コの字型フェライトコ
ア３１に巻かれている。また、誘導加熱コイル２９の長
さは、個々の加熱体２１の間隔にほぼ等しくなるように
定められている。

加熱体２１は、第７図および第８図に示すように誘導加
熱コイル２８，２９内を通過するとき誘導加熱コイル２
８，２９を流れる高周波電流により誘導加熱されて高温
となり、輻射熱を放射するようになる。

そして、第１図に示されるように、誘導加熱コイル２８
を通過直後の加熱体２１の温度は、放射温度計３０によ
り検出され、誘導加熱コイル２９へ高周波電力を供給す
る図示されていない高周波発振器の出力を、誘導加熱コ
イル２９通過後の加熱体２１の温度が決められた値（所
望温度）になるように自動的に設定する。

このように、加熱ステーションテーブル６では、加熱体
２１の温度測定をしながら、加熱体２１を所望温度に加
熱すべく制御している。

したがって、どの熱可塑性プラスチックびん２等であっ
ても加熱後の温度は同じになる。

なお、誘導加熱コイル２９の加熱能力を大きくすれば、
一定加熱のための誘導加熱コイル２８を省くことも可能
である。

このようにして、加熱された加熱体２１がプリフォーム
１内に挿入されると、プリフォーム１は、加熱体２１と
加熱ユニット２６とにより内外から同時に加熱される。

このようにしてプリフォーム加熱ステーション６で加熱
されたプリフォーム１は、アニーリングステーション
７，８で均熱化され、ブロー成型ステーションでびんに
吹込成形される。

本実施例では、加熱体２１は、プリフォーム１の外での
み誘導加熱されたが、本発明は、これに限定されること
なく、加熱ユニット２６に対面して誘導加熱コイルを配
置し、それらの間を加熱体２１がプリフォーム１に挿入
されている状態で通過させることにより加熱体２１を誘
導加熱することもできる。

また、加熱体２１は、誘導加熱法によってではなく電熱
線によって加熱することも可能である。

一般に、プリフォーム１の底部（口部１６の反対側）に
は、プラスチック樹脂が集中していて厚肉であるため、
当該底部は、他の薄肉部分よりも充分に加熱する必要が
ある。そのための手段として、プリフォーム１内に入る
加熱体２１のうち、プリフォーム１の底部に位置する先
端部分を誘導加熱コイルの巻線ピッチで密に巻いて、当
該先端部を高温に加熱したり、または加熱体２１の先端
部を太くして、加熱容量を大きくしたり等することが考
えられる。

このようにすることによって、加熱体２１の温度を加熱
体２１の長さ方向で変化させることができるようにな
る。

したがって、加熱体２１を記手段によってその長さ方向
において予め温度調整しておき、加熱体２１が、その長
さ方向において所望の温度分布を得るようにしておけ
ば、プリフォーム１に挿入された加熱体２１によってプ
リフォーム１の均一な加熱が可能となり、熱可塑性プラ
スチックびん２等における厚肉部分と薄肉部分とで差が
つくことがなくなる。

このように、本発明に係るこの実施例にあっては、高速
加熱および均一加熱の点で非常に有効である。

したがって、熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォ
ームの不良品の発生を十分低く抑えることができる。

一方、マンドレル３にプリフォーム１を取り付けるにあ
たり、プリフォーム１は、マンドレル３の先端部に設け
られたマンドレルコアー部３２に差し込まれる。この場
合、加熱体２１は、プリフォーム１の内表面に接近した
状態となるので、プリフォーム１を加熱体２１に対して
真っすぐ挿入できないと、第９図に示す様に、プリフォ
ーム１は、大きく偏心しながら自転してしまい円周方向
に不均一な加熱を生じてしまうようになる。

このようなふれ回りは、プリフォーム１の口部１６の内
径のバラツキとコアー径との関係、またはプリフォーム
１の差し込み具合によっても生じるものである。また偏
心の程度も各マンドレル３，３…毎に異なる。

そこで、この欠点を補うため、第１０図に示す様に、マ
ンドレルコア部をプリフォーム１に嵌入する前は口部１
６の内径よりも大径であって四片のバネ製分割片３２′
ａ_１〜３２′ａ_４（３２′ａ_４については図示を省略し
てある。）からなる分割状球部３２′ａと、この球部３
２′ａをマンドレル３の一方の開口３ａにおいて支持す
る支持部３２′ｂとからなる別のマンドレルコア部３
２′とし、さらにプリフォーム１の差し込み方もマンド
レル３の軸と一致するようにプリフォーム１の向きを保
ちながら、前記弾力に抗して強制的に差し込むようにす
る。

その結果、プリフォーム１の偏心は殆んどなくなり、第
９図に示す偏心直径ｅが、プリフォーム１の内径の１／
５以内となった。

偏心直径ｅの望ましい値は、プリフォーム１の内径の１
／１０以下であり、その条件が満たされれば、プリフォ
ーム１と加熱体２１との間の偏心に基づく不均一加熱を
実質的になくすことができる。記のふれ回りは、他の方
法、例えばプリフォーム１の頭の部分の動きをガイドに
より規制しても小さくできる。

したがって、熱可塑性プラスチックびん２等の内部と加
熱体２１との間の距離が均一化するようになるので、当
該内部の加熱が円周方向に均一化される。このため、熱
可塑性プラスチックびんまたはプリフォームの不良品の
発生を一層低く抑えることができる。

第１１図は、本発明の他の実施例を示す断面図であり、
この場合は、プリフォーム１の口部１６の結晶化が行わ
れる。

プリフォーム１は、口部１６が上向きにして支持されこ
の状態で自転運動せしめられる。

加熱体２１は上方からプリフォーム１の口部１６内に挿
入される。

第１図の実施例におけるプリフォーム１の外部を加熱す
る加熱ユニットの一部は、赤外線集光装置２６′で置き
換えられている。

赤外線集光装置２６′は、断面楕円形の反射鏡２５′と
線状の赤外線ヒータ２４′とにより構成されている。

そして、反射鏡２５′の一方の焦点に配置された赤外線
ヒータ２４′よりの輻射熱を他方の焦点に配置されたプ
リフォーム１の口部１６の突起部分に集中させる。した
がって、加熱体のうち、熱可塑性プラスチックびん２等
の厚肉部分等特に加熱したい部分に対応する部分が、特
に熱を持つようにその長手方向における温度を予め調整
しておけば、熱可塑性プラスチックびん２等における厚
肉部分と薄肉部分とで差がつくことなく厚肉部分は、そ
の内部にまで十分加熱されるようになるので、厚肉部分
と薄肉部分とは、均一に加熱されるようになる。

このため、熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォー
ムの不良品の発生をさらに一層低く抑えることができ
る。

このようにしてプリフォーム１の口部１６は、全体が必
要な温度に昇温される。

〔発明の効果〕

熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォームの不良品
の発生を十分低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略を示す平面図、第２図は
本実施例において加熱されるプリフォームの断面図、第
３図はプリフォームから吹込成形によって製造される熱
可塑性プラスチックびんの断面図、第４図はプリフォー
ムを支持するマンドレル３の断面図、第５図は第１図に
おけるＡ−Ａ方向断面図、第６図は誘導加熱コイルを示
す斜視図、第７図は第１図におけるＢ−Ｂ方向断面図、
第８図は第６図のＣ−Ｃ方向断面図、第９図はプリフォ
ームのふれ回り状態を示す図、第１０図は改良したマン
ドレルコアー部を示す図、第１１図は本発明の他の実施
例を示す断面図である。（符号の説明）１……プリフォーム、２……熱可塑性プラスチックび
ん、３……マンドレル、３ａ……マンドレルの一方の開
口、３ｂ……マンドレルの他方の開口、４……受渡しテ
ーブル、５，９，１１……移送テーブル、６……加熱ス
テーションテーブル、７，８……アニーリングステーシ
ョンテーブル、１０……ブロー成型ステーションテーブ
ル、１２，１３……供給テーブル、１４……送出テーブ
ル、１５……胴部、１６……口部、１７……周溝、１８
……スプロケット、１９……保持装置、２０……エアシ
リンダ、２１……加熱体、２２……熱遮蔽体、２５……
反射鏡、２６……加熱ユニット、２６′……赤外線集光
装置、２７……誘導加熱、２８……第１加熱段階、２９
……第２加熱段階

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォ
ームをその内部および外部で同時に加熱する熱可塑性プ
ラスチックびんまたはプリフォームの加熱方法におい
て、前記内部を加熱するための当該内部に挿入される加
熱体をその温度が当該加熱体の長さ方向で変化せしめら
れた状態で挿入することを特徴とする熱可塑性プラスチ
ックびんまたはプリフォームの加熱方法。
【請求項２】前記加熱体を取り巻いて当該加熱体を加熱
する誘導加熱コイルの巻線ピッチをまたは加熱体の直径
を加熱体の長さ方向で変化させることによって当該加熱
体の長さ方向に所定の温度分布を付与する特許請求の範
囲第１項記載の熱可塑性プラスチックびんまたはプリフ
ォームの加熱方法。
【請求項３】前記加熱体を定量加熱する第１加熱段階
と、当該第１加熱段階を経た後の加熱体が所望の温度に
達していない場合のその時の加熱体の温度と前記所望温
度との格差をなくすために当該加熱体を再加熱する第２
加熱段階とを含む特許請求の範囲第２項記載の熱可塑性
プラスチックびんまたはプリフォームの加熱方法。
【請求項４】加熱体の温度測定をしながら加熱体を前記
所望温度に加熱するように制御する特許請求の範囲第３
項記載の熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォーム
の加熱方法。
【請求項５】熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォ
ームの外部を加熱するために当該外部に赤外線集光装置
を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
の熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォームの加熱
方法。
【請求項６】熱可塑性プラスチックびんまたはプリフォ
ームである被加熱体の内部に加熱体を挿入した状態を保
ちつつ上記被加熱体を回転させながら搬送し、上記被加
熱体の上記回転の最大偏心直径は被加熱体の内径の１／
５以下に制限される特許請求の範囲第５項記載の熱可塑
性プラスチックびんまたはプリフォームの加熱方法。
【請求項７】熱可塑性プラスチックびん又はプリフォー
ムの内部を加熱するためにそれらが載置される中空両端
開口形状のマンドレルと、このマンドレルに前記熱可塑
性プラスチックびん等を載置するためのものであって当
該マンドレルの前記開口のうちの一方の開口に設けられ
前記マンドレルの中空と同一軸上の中空が形成されてい
るコア部と、前記マンドレルの他方の開口から当該マン
ドレルの中空内に挿入されて当該マンドレルの中空と前
記コア部の中空とに挿通されて前記熱可塑性プラスチッ
クびん等の内部に至らしめられる棒状加熱体とを有する
熱可塑性プラスチックびん又はプリフォームの加熱装置
であって、前記コア部は、前記熱可塑性プラスチックび
ん等の口部に嵌入されるものであるとともに当該嵌入前
は前記口部内径よりも大径で複数の分割片からなる分割
状球部と、この球部を前記マンドレルの前記一方の開口
において支持する支持部とからなることを特徴とする熱
可塑性プラスチックびん又はプリフォームの加熱装置。