JPH0784036B2 - Pet製容器をその製造時に熱処理するための装置 - Google Patents
Pet製容器をその製造時に熱処理するための装置Info
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Description
を起こさずに、高温液の充填又は中味の殺菌といった処
理の際に遭遇する比較的過酷な条件に耐えることができ
るポリエチレンテレフタレート(PET)製の容器例え
ば壜の製造で使用される熱処理装置の改良に関する。
658 119号明細書によれば、前述のような容器の
製造に適した方法の1つは、 a)容器の首には既に最終的形状及び寸法を付与した状
態で、非晶質PETからなる容器のプレフォームの本体
のみ(首を除く)をPETの軟化温度に少なくとも等し
い温度に加熱し、 b)高温のプレフォーム本体を成形して、製造すべき最
終容器の寸法と比べて高さが約20%大きく且つ横方向
寸法が0〜30%大きい本体を有する中間容器を形成
し、該中間容器の成形による構造壁を約5〜40℃の温
度に冷却し、 c)次いで、前記中間容器の本体を約1〜5分間にわた
って160〜240℃の温度に加熱し、該本体の加熱時
間の全体又は一部分にわたって、容器の首も該首部分の
みのPETを結晶化させるのに適した温度及び時間条件
で加熱し、次いで該首を比較的緩慢に冷却し、 d)その後、前記ステップの最後に得られた中間容器の
収縮した高温の本体を最終的形状及び寸法に合わせて約
2〜6秒にわたり再度成形することからなる。
を実施するためのものとして、前記方法のステップc)
を実施するのに適した熱処理装置を主に含む容器製造装
置を提案している。前記熱処理装置は、単純な概念に基
づくという理由で好ましいとされる前記方法の実施態様
に対応する特定の実施例では、本体及び首を含む中間容
器全体を加熱するための加熱装置であって、本体のPE
Tの内部応力緩和と結晶度の増加とを実現するために本
体を約160〜240℃に加熱すると共に、首を該首部
分のみのPETを結晶化させるのに適した温度及び時間
条件で加熱する前記加熱装置と、首及び本体を含む容器
全体の温度を低下させるように構成された冷却手段であ
って、首のPETを結晶化させるために首の冷却を比較
的緩慢に実施する前記冷却手段と、任意的ではあるが前
記熱処理装置に組み込まれている方が好ましい別の加熱
装置であって、前記方法のステップd)での最終的成形
の前に容器の本体を加熱するように構成された前記別の
加熱装置とを含む。
明細書で提案されている製造装置の熱処理装置がもたら
す主な利点は、首部分のみのPETの球晶性結晶化(c
ristallisation spheroliti
que)と容器本体の熱処理という2つのステップ、即
ちそれまでは結晶化用の炉及び内部応力緩和用の炉で別
個に実施されていた2つのステップの合体にあった。二
軸延伸(bietirage)時、即ち中間容器を形成
するステップである前記方法のステップb)で、PET
中に発生する内部応力を緩和することにより、材料は自
由に変形する。従って、この内部応力緩和ステップの結
果、収縮した不規則な本体を有する容器が形成される。
うな熱処理装置の実現には、公知のように、結晶化炉と
内部応力緩和炉とを突き合わせて並置することに関する
種々の問題が伴う。
ップの正確な展開を遵守しながら熱処理装置のエネルギ
消費を最適化することにある。実際、炉内で電気的加熱
によって発生する熱エネルギを最も効果的に利用してエ
ネルギの浪費を防止するためには、輻射線束の全部が処
理すべき材料によって遮断されるように、容器を互いに
できるだけ接近させて炉内を走行させる必要がある。し
かるに、材料は前述のように処理中にかなり変形する。
即ち、内部応力緩和炉内に導入された中間容器は最終容
器よりも大きい寸法を有するが(例えば、最終容器の直
径が約90mmであれば中間容器の中間は約110m
m)、内部応力緩和炉から出てくる容器は著しく収縮し
ており、最終容器よりも小さい寸法を有する(前述の例
では直径が約80mmとなる)。そのため、中間容器の
大きい直径に合わせて一連の容器の間隔ピッチを選択す
ると、収縮した容器、従って相互間隔が離れ過ぎている
容器に対して行われる後続ステップでは熱エネルギが著
しく消耗される(従って、得られる結果に対して電気消
費量が過剰となる)。
件に付随しても見られる。即ち、最初のステップでプレ
フォームの首部分の結晶化を行う時は、結晶化用加熱の
熱効率が十分であるようにプレフォームが次々と並置さ
れた状態を有し得るが、前述のプロセスでは、首の直径
よりも本体の直径の方が大きい容器について、即ち一連
の容器の首の間の間隔が著しく大きく、従って良好な熱
効率が妨害されるような状態で首の材料の結晶化が実施
される。例えば、プレフォームの時に65mmであった
首と首との間の距離は、処理後の容器では140mmと
なる。その結果、熱効率が著しく低下し、結晶化炉の長
さを増大しなければならないことになる。
が、従来使用されてきた炉には、加熱すべき容器の本体
の高さにわたって段状に配置されており短い波長の赤外
線を放出する加熱管と、加熱用抵抗とが具備されてい
る。これは、炉内を通る容器の本体が赤外線によって直
接加熱されるのではなく、主に炉内の高温環境によって
間接的に加熱される(対流加熱)ようにするためであ
る。従って、この種の炉のエネルギ効率は余り高くな
く、電気消費量は高い。
確に実施するためには、加熱でも冷却でも、特に材料の
処理時間を遵守しなければならない。特に、供給された
熱エネルギのできるだけ多くの部分が処理すべき材料中
に効果的に到達するようにエネルギ浪費を最大限に低下
させながら加熱条件を正確に制御すれば、加熱時間を最
大限に短縮することができるが、冷却又は温度の低下
は、材料中で効果的且つ均一な結晶化が保持されるよう
に、完全に調節された時間条件(例えば約20〜25
秒)で実施しなければならない。しかるに、生産率を増
加させるためには(例えば6000容器/時)装置内の
容器の移動速度を上げる必要があり、従って必要な冷却
時間を遵守するために冷却ステーションの行程を延長し
なければならない。その結果、装置の相関的長さが増大
し、設備コストが増加することになる。
温度(約200℃)を含む可変温度(100〜200
℃)環境下で問題なく機能できる状態になければならな
い移動機構の効果的な熱防護の必要にある。
として、特にPET製の容器をその製造時に熱処理する
装置の改良された構造であって、中間容器の本体の加熱
と、前記容器の首のみを結晶化するための加熱と、首を
効果的且つ均一に結晶化するのに適した容器全体の調節
冷却とを合体して行い、好ましくは、容器の最終成形の
前に容器を再加熱する操作をも合体して行うような構造
を提案する。この種の熱処理装置は、本発明では、著し
く改善された熱効率で機能して電気エネルギ消費量を大
幅に低下させ、容器の材料の処理パラメータをより良く
制御して製造操作終了後の最終容器の特性を改善せし
め、小型でありながら、局部的な高温(200℃以上)
にもかかわらず高速で(例えば毎時6000容器以上)
信頼できる機能を果たすのに適した構造特性を有するよ
うなものでなければならない。
形を起こさずに、高温液の充填又は中味の殺菌といった
処理時に遭遇する比較的過酷な熱条件に耐えるのに適し
たポリエチレンテトラフタレート(PET)製の容器の
連続製造で使用される縦列型熱処理装置(unite
de traitement thermiqueau
defile)であって、本体及び首を含む各容器全
体を加熱する加熱手段と、首及び本体を含む各容器全体
の温度を低下させるように構成された冷却手段とを含ん
でおり、前記加熱手段では、予め二軸延伸されたPET
製の本体が、内部応力緩和状態を得、次いで結晶度を高
めるために約160〜240℃の温度に加熱されると共
に、まだ非晶質のPETからなる首が、該首部分だけの
PETの球晶性結晶化を起こすのに適した温度及び時間
条件で加熱され、前記冷却手段では、首の冷却が該首の
PETの結晶化を起こすように比較的緩慢に実施されよ
うになっている熱処理装置を提供する。本発明の熱処理
装置の本質的特徴は、容器全体の加熱手段が、容器の本
体の近傍で容器に面して配置され前記本体の高さのほぼ
全長にわたって連続的に延びる容器本体加熱手段であっ
て、2μm以上の中間波長の赤外線を前記本体に向けて
放出するように構成されており、本体のPETの内部応
力緩和を生起するための加熱手段と本体のPETの結晶
度を高めるための加熱手段とを含んでいる前記容器本体
加熱手段と、容器の首の近傍で該首と向かい合わせに延
び、2μm以下の短い波長の赤外線を前記首に向けて放
出するように構成されている容器の首の加熱手段であっ
て、前記首の中に挿入された加熱用内部マンドレルと協
働し、少なくとも一部分が、本体の結晶化用の加熱手段
と組合わせられた状態で内部応力緩和用の本体加熱手段
に続いて延びている前記容器首加熱手段とを含んでいる
こと、そして容器の間隔ピッチを修正する手段であっ
て、内部応力緩和ゾーンでは、前記本体が比較的大きい
横断方向寸法を有しているのに、容器の間隔ピッチが本
体加熱手段と比べて大きくなるようにし、且つ結晶化ゾ
ーンでは、加熱された本体が収縮してより小さい横断方
向及び長手方向寸法を有しているのに、容器の間隔ピッ
チが本体及び首の加熱手段と比べて小さくなるようにす
べく構成された前記間隔ピッチ修正手段が具備されてい
ることにある。
つのアセンブリにまとめ、それによって全体的構成を単
純化し、製造及び使用コストを低下させ、設置スペース
を節減するために、前記熱処理装置は、容器の最終成形
の前に容器の本体を最終的に加熱する手段をも備えてい
るのが望ましい。この最終加熱手段は冷却手段の後に配
置する。
ぼ全長にわたって延び、2μm以上の中間波長の赤外線
を放出する加熱プレートの形態を有するのが好ましい。
前記プレートは、容器本体の軌道に対して総てを同一の
側に配置し得、その場合はこれらのプレートに対向して
前記本体の軌道の反対側に鏡を配置する。あるいは、本
体の加熱の均等性及び均一性を改善するために、前記プ
レートを容器本体の軌道を挟んで対面するように配置し
てもよい。
手段は、容器の移動方向と平行に延び、大部分が波長2
μm以下である短い赤外線を放出する加熱管の形態を有
するのが好ましい。
の間隔は、容器の横断方向寸法に関係なく、即ち初期の
寸法の大きい容器、従って直径の大きい容器の相互間隔
も、その後加熱されて収縮し、従ってより小さい直径を
有する容器の相互間隔も、一定に維持される。容器間の
接触が絶対に起こらないようにしながら、不適切に配置
された容器又は非対称的に収縮した容器が隣接容器に接
触せずに自転できるように(容器は、通常は側方から放
出される熱輻射線に均一にさらされるように、熱処理装
置内を通過しながら自転する)十分なスペースを残し
て、一連の容器の間の間隔が所望通りに短縮されるよう
にすることもできる。例えば、本体の最終直径が90m
mの1.5リットル壜の製造プロセスでは、隣接する容
器の首と首との間の距離が、直径の大きい容器(本体の
直径が約110mm)の場合には約140mm、収縮し
た容器の場合には約105mmとなるようにする。この
ようにすると、容器は、加熱手段の前を走行し実質的に
側方に配置されている前記加熱手段からの熱輻射線の大
部分を受け取るほぼ規則的な遮蔽(rideau)を構
成する。
加熱手段に分けることによって、首の加熱と本体の加熱
とを、これら2つの容器部分の適当な加熱に必要な特定
条件、即ち材料の著しく異なる厚さ(例えば本体の厚さ
は約0.2〜0.3mmであり、首の厚さは約2〜3m
mである)に固有の特定条件に完全に適合させることが
できる。
実質的に透過せず、従って本体の薄壁に吸収されて該薄
壁を極めて短い時間で加熱する中間波長(λ≧2μm)
の赤外線を使用する。また、容器本体の高さのほぼ全長
にわたって延びる一連のプレートからなる輻射線源を使
用すれば、本体の高さ全長にわたって規則的且つ均一な
輻射線束が前記本体に向けて放射される。これも、加熱
効率の改善に寄与する。更に、これまで一般的に使用さ
れてきた管列の代わりにプレートを使用すると、電気配
線を削減することができる。また、前記プレートは管よ
りも頑丈であるため、設置及び保守費用が全体的に節減
され、機械の信頼性が高まる。
されてきた環境加熱(対流加熱)では得ることができな
かった使用及び調整の柔軟性をもたらす。特に、前記加
熱プレートは、容器本体の高さに沿って段状に並置さ
れ、容器本体の種々のゾーン(例えば材料の種々の厚さ
に対応するゾーン)を正確に且つ選択的に加熱するよう
に個々に制御されるサブプレートに分解することができ
る。
は、最終的に得られる容器の品質に極めて大きな影響を
及ぼす。実際、本体のPETを完全に制御された高速加
熱にかけると、従来の結晶度よりも明らかに高い結晶度
が得られ(従来の炉では35〜40%であったのに対
し、40〜50%)、その結果ヤング率が増加し、その
ため最終容器の温度耐性が改善される。即ち、先行技術
の容器が95℃までしか耐えられなかったのに対し、前
述の方法で製造した容器は100〜105℃の高温液の
充填に耐えることができる。また、容器本体の壁は先行
技術の容器より遥かに均一であり、従って先行技術の容
器に見られる他の部分よりも薄い厚さのゾーンに対応す
る脆弱なゾーンが存在しないため、機械的強度も大き
い。
熱ではなく輻射加熱を使用するため、内部応力緩和に必
要な温度(160〜240℃、好ましくは約200℃)
がより速く得られ、加熱時間を約5〜5.5秒に短縮す
ることができる。
ッチの修正との相乗効果により、本体の加熱のみに関し
ては、電力が先行技術の炉に比べて約20%減少したと
いう事実によって明らかであろう。
の加熱と同じ中間波長の赤外線(λ≧2μm)を使用す
ると加熱が不均一になり、唯一の加熱部分である首の外
面からの熱の伝搬が比較的遅いために材料の厚みにわた
って熱勾配が生じる。従って、この場合は、PETを実
質的に透過し、首の材料の厚みを通って首の内側に配置
されたマンドレルに到達する短い赤外線(λ≦2μm)
に富んだ輻射線を用いる別の方法を使用する方が適当で
ある。
させるのに適した温度での首の加熱に完全に適合したプ
ロセスの使用によって、加熱時間を短縮すると共に必要
な電気エネルギを節減することができる。
典型的具体例では、首の加熱時間が、容器の首間の距離
が65mmの場合には従来65秒であった。これは、こ
の距離が105mmの場合には97秒の加熱時間に相当
する。本発明の構造では、容器の首間の距離を105m
mとし、放射線源を直線軌道の両側に配置して使用した
場合の首の加熱時間が25〜30秒である。また、本発
明に固有の条件では、設備電力が著しく節減された。
協働によって、本体の加熱と首の結晶化とに必要な設備
電力が、熱処理装置のこの部分だけに関して約28%減
少した。
結晶化プロセスとの合体による構造の単純化、並びに後
述の種々の改善に起因して、本発明の内部応力緩和/結
晶化炉のコストは、先行技術で必要とされた内部応力緩
和炉のコストと結晶化炉のコストとの合計よりも約28
%低い。
は、容器を移送するために、それぞれの軸の周りで互い
に連接されており各容器を首部分で支持する手段を備え
ている一連のリンクからなるエンドレスチェーンコンベ
ヤを含んでおり、容器の間隔ピッチを修正する手段が、
前記チェーンコンベヤのリンクにそれぞれ固定されてお
り前記リンクを横断する方向に延びている複数の放射状
アームであって、自由端に前述の容器支持手段を具備し
ている前記複数の放射状アームと、前記チェーンコンベ
ヤのリンクを移動自在に支持する凸形曲線支持体であっ
て、前記リンクをそのアームが凸面の外側に延びるよう
に支持し、それによって容器の間隔ピッチを大きくする
前記凸形曲線支持体と、該曲線支持体に続く少なくとも
1つの直線支持体であって、前記チェーンコンベヤのリ
ンクを移動自在に且つ該リンクのアームが互いにほぼ水
平に延びるように支持し、それによって容器の間隔ピッ
チを小さくする前記直線支持体とを含み、容器本体の加
熱手段及び容器の首の加熱手段が前記チェーンコンベヤ
の軌道とほぼ平行に構成されており、容器本体の内部応
力緩和用の加熱手段が前記チェーンコンベヤの曲線支持
体とほぼ平行に配置されており、容器の首の加熱手段の
少なくとも一部分が前記チェーンコンベヤの直線支持体
とほぼ平行に配置されていることを特徴とする。
チが、凸形曲線支持体の湾曲度とアームの長さとに応じ
て、容器本体が比較的大きい横断方向寸法を有している
段階で容器本体の内部応力緩和用の加熱手段に対向して
いるチェーンコンベヤの曲線軌道上で与えられる大きな
間隔ピッチから、容器本体が収縮してより小さい横断方
向及び長手方向寸法を有している段階で結晶化用の容器
本体及び首の加熱手段に対向しているチェーンコンベヤ
の直線軌道上で与えられる小さい間隔ピッチまでの範囲
で修正される。
が回転歯車からなり、内部応力緩和用の容器本体の加熱
手段が、前記歯車の縁とほぼ平行に、ほぼ円弧状に配置
される。
部分が容器本体の内部応力緩和用の加熱手段の設置ゾー
ン内に延びる。その場合は首の加熱手段を、寸法の大き
い容器の(本体及び首を含む)高さ全体にわたって延び
る高さの大きい同一プレート内で本体の加熱手段と組合
わせ得る。
部応力緩和用の加熱手段と容器の首の加熱手段の一部分
とを熱処理装置の曲線状の一端に局在させることができ
るため、前記一端に続く直線部分がそれだけ短縮され
る。その結果、本発明の熱処理装置は先行技術の装置よ
りも短く、従ってより小型になる。
を有する前述のマンドレルを容器の首の中に挿入する前
に容器の首を予加熱する手段を具備する。首を予加熱し
た方がマンドレルを挿入し易いからである。その場合
は、チェーンコンベヤのアームの端部に取付けられた各
支持手段が、容器の首の中に圧入されて各容器を首部分
で懸吊状に支持するように構成された前述の可動マンド
レルからなるのが好ましい。
熱手段も含み得る。該容器底部の加熱手段は、容器本体
の結晶度を上げるための加熱手段と協働し、容器底部を
該底部の中央部分の結晶化を誘起せずに加熱すべく、容
器本体の加熱手段の下で側方に配置される。
00℃、好ましくは約100℃に維持するのに適した加
熱手段を含むのが望ましい。このようにすれば、容器の
過度の冷却が回避されて、最終加熱手段に導入される容
器の温度と最終加熱手段で加熱された容器の温度との差
が縮まり、従って最終加熱手段に必要な電力が節減され
る。
的で各容器の捕捉手段を連続する容器の間に挿入できる
ように間隔ピッチを増加すべく構成された第2の容器間
隔ピッチ修正手段を最終加熱手段の下流に具備するのも
有利なことである。
0℃以上)が発生するため、機械的部分を前述の高い温
度に起因する有害な効果(焼け付き、潤滑油の分解等)
から防護することが望ましい。そこで、機械的部分の熱
防護手段が前記機械的部分と加熱手段との間に冷却ガス
を吹込んで冷却ガスの幕を形成するようにし、熱処理装
置の台枠の少なくとも一部分を管状形材で構成して、前
記冷却ガスが前記管状形材によって分配されるようにす
る。
熱されたPETが自己発火性のガスを放出する。この停
止に伴って加熱プレートの給電が切断されたとしても、
加熱プレートの熱慣性によって火事の危険は存続する。
従って、熱処理装置には、加熱プレートに接続された安
全手段を具備することが極めて望ましい。該安全手段
は、容器が停止した場合に加熱プレートと容器との間の
距離を広げるように構成されていなければならない。該
安全手段は、加熱プレートに作用するか(加熱プレート
を、容器から遠ざけるために容器の軌道を横断する方向
で、又は容器の上方に上昇するかもしくは容器の下方に
下降するように垂直方向で、スライダ上に可動的に取り
付ける)、又は容器に作用し得る(加熱プレートと向か
い合わせに配置された容器を解放し、落下させる)。駆
動手段は、給電が切断された時にも機能するように非電
気的手段でなければならない。特に好ましいのは空気ジ
ャッキである。
実施例の説明でより良く理解されよう。
後の中間容器1、即ち二軸延伸されたPETからなり最
終製品より大きい寸法を有する中間容器1は、搬送装置
4によって熱処理装置(全体が符号3で示されている)
の入口2に運ばれる(矢印5)。
公知の手段(例えば容器の本体部分を捕捉するウォーム
システム)によって一定の間隔で離間され、それと同時
に容器1の首7が、後述の操作のために該首のPETを
少し膨張させるべく、約50℃の温度で予加熱される
(予加熱管8)。
1)、該移送手段によって熱処理装置3全体を通り装置
の出口まで移動する。前記移送手段は主に、エンドレス
チェーン9を構成する閉環状連接構造体からなる。前記
エンドレスチェーンは互いに回動する複数のリンクを含
み、各リンクは容器を首部分で支持するように構成され
ている。前記移送手段は更に、その上をエンドレスチェ
ーン9が走行するように該エンドレスチェーンを支持し
且つ駆動すべく構成された比較的大きい直径の駆動歯車
と、移動手段(moyens de mise au
pas)及び駆動歯車10を同期して駆動する駆動手段
とを含んでいる。
3及び図4参照)は、歯車10の周縁部に設けられた径
方向溝穴14と係合するように構成された大直径ピボッ
ト13を介して互に回転自在に連接された一連のリンク
12からなり、この状態で歯車10がチェーン9を確実
に支持し且つ駆動する。各リンク12は(チェーンが歯
車10上を走行する時の状態で見て)外側に向けて径方
向に延びる横方向アーム15を備えている。各アームの
自由端には、容器の首を捕捉する手段16が具備されて
いる。
(図1〜図3の捕捉ゾーン17)で容器の首を迅速に捕
捉するように構成されており且つ制御される。そのため
に(図4参照)、各捕捉手段16は、アーム15によっ
て回転自在に支持されているスリーブ19内を移動する
垂直マンドレル18を含んでいる。マンドレル18をそ
の軸を中心に回転させる操作は、側方に配置されている
加熱手段の前を通る時に容器の本体及び首が均一に加熱
されるように、チェーンコンベヤ9の軌道全体に沿って
延びるチェーン(図示せず)と協働する、スリーブ19
に取付けられた歯車20によって実施される。また、マ
ンドレル18の先端から延びてスリーブ19を貫通し該
スリーブの上方に突出するロッド21の上端部には、マ
ンドレル18を上下させる(二方向矢印23)ための固
定側方カム(図示せず)と協働するように構成されたロ
ーラ22が具備されている。各マンドレル18は、最終
容器の首が有することになる内径に対応する較正された
外径を有する。マンドレル18は従って、捕捉ゾーン1
7(又は装着(vetissage)ゾーン)で容器の
首7に挿入され、予加熱されて少し膨張した首のPET
に圧力を加えながら、マンドレル18を包囲し且つスリ
ーブ19の下端部によって担持されている環状衝止部材
24が容器の首の縁部と接触するまで押し進められて、
容器の首に呼び径を与え且つ該首を摩擦によって保持す
る。この状態でマンドレルは容器を熱処理装置の出口ま
で支持する。
ェーン9が歯車10と接触する地点のすぐ下流に位置す
る。チェーン9はこの時点で歯車10の湾曲と係合す
る。歯車10の直径、リンク12の長さ及びアーム15
の長さは、チェーンが歯車10上を走行し始めると同時
に、放射状アーム15が、その下の移送すべき容器の軸
間に対応する値Pの軸間で互いに離間されるように決定
されている。
ーン9によって、チェーン9の駆動歯車10の一回転の
1/4よりやや大きい距離にわたって延びており容器本
体の加熱を行う第1の炉25、即ち内部応力緩和炉(ゾ
ーン26)内に入る。炉25は、チェーン9の外側で互
いに隣接して、容器の軸の軌道28の湾曲にほぼ合致す
るように配置された複数の加熱プレート27の集合体を
含む(図2では典型的実施例に対応して4つの連続プレ
ートを使用している。該炉は図1では単一のプレートで
示されている)。各プレートは、容器本体の高さに少な
くとも等しい長さにわたって延びている。
上の波長)の赤外線源である。前記赤外線はPETを実
質的に透過せず、従って容器本体の薄い壁によって遮ら
れ、容器本体のPETを160℃〜240℃、通常は約
200℃まで急速に加熱する。容器の走行速度は、加熱
時間が20〜30秒、通常は5〜5.5秒を超えないよ
うに選択される。前述のような極めて短い加熱時間は、
炉25の優れた熱効率によって可能となり、該熱効率
は、加熱ベクトルの適切な選択、即ち適当な波長の輻射
線による加熱と、プレート27に対向してほぼ連続した
実際的遮蔽を構成しながら放出された赤外線を最大限に
吸収する一連の容器の最適接近度とによってもたらされ
る。
鏡29をチェーン9の反対側でプレート27に対峙させ
て配置してもよい。該凸面鏡は、初期の軌道で遮断され
なかった赤外線部分を前記プレート方向に反射する。図
5は、図2の線V−Vに沿って切断した炉25の断面図
を示している。
に)前述のような加熱プレートを使用すると、更に多く
の利点が得られる。総てのプレートを同様に給電すれ
ば、電気配線が大幅に簡略化され、その設置コストがか
なり低下する。しかしながら、各プレートは複数の基本
プレート又はサブプレートを相互に積重したものからな
るため、用途によっては、垂直方向で段状に分布してい
る本体の諸ゾーンに適した選択的加熱条件(例えば容器
の壁の厚さの変化に応じた条件)が得られるように、基
本プレート毎に異なる機能条件を設定することもでき
る。
29に代えて、第2の加熱プレート列30をチェーン9
の湾曲部の内側に配置することによって改良した内部応
力緩和炉を使用することも可能である。このようにして
改良した炉の構造を図6に平面図で示した。部材の符号
は同じである。外側プレート27及び内側プレート30
(該典型的実施例ではどちらのプレートの数も5つであ
る)は容器の軌道(軸線28)を挟んで配置されてい
る。このような構造にすると、自転する容器の本体がよ
り均一に且つより規則的に加熱されるため、本体が周縁
部でより規則的に収縮した、変形のより少ない容器が得
られる。
が停止した場合(特に給電の切断)の過熱PETの自己
発火を防止するために(過熱は加熱プレート27/30
の大きな熱的慣性によって生じる)、加熱プレート27
/30は、チェーン9が停止した時点で加熱プレート2
7/30が正規の加熱位置から自動的に引き離されるよ
うに特定の状態で取付け得る。その構造を図6に簡単な
平面図で示し、且つ図7により詳細に示した。
する支持プレート33上に載置されているスライダ32
上を滑動するように取付けられた横木(pieteme
nt)34を含むフレーム(potence)31の上
端部で支持されている。支持プレート33と横木34と
の間に挿入された空気ジャッキ35は、フレーム31
を、従って加熱プレート27を容器1から引き離す(矢
印36)機能を果たす(該実施例ではチェーン9の湾曲
軌道の外側に向けて引き離す)。図6に示すように、フ
レーム31は複数の加熱プレート27を支持するように
構成し得る。
て内側加熱プレート30について見られるように、横断
方向のスペースが不足している場合に有利な別の構造と
して、加熱プレートを垂直に移動させる(この実施例で
は下降させる)ようにすることも可能である。そのため
には、図7に示すように、加熱プレート30を適当な支
持体38に担持されている垂直スライダ37で支持し、
加熱プレート30が空気ジャッキ39の作用で前記スラ
イダ上を滑動できるようにする。
手段と協働する空気ジャッキを選択すれば、給電が切断
された場合に加熱プレート27/30を移動させること
ができる。
も示されている。該外側加熱プレートは、容器の首の下
に位置する容器のショルダを加熱するために容器1方向
に傾斜した補足的上方加熱プレート40を備えている。
9が駆動歯車から分離されて直線軌道をたどる。その結
果、歯車10によって与えられていた湾曲、即ちチェー
ン9のアーム15の端部を、従って容器を、大きなピッ
チ又は軸間Pで互いに離間された状態に維持していた湾
曲が消滅するため、前記アームの端部が互いにほぼ平行
な状態で接近し、従って容器が、収縮本体(容器41)
の縮小された直径に適合したピッチ又は軸間Pで支持さ
れることになる。
ると、チェーンコンベヤ9がその中を直線的に移動する
結晶化炉42に入る(図1及び図2のゾーン43に対
応)。該炉は、PETの球晶性結晶化を生起するための
首の加熱と、既に実施された二軸配向によって約20〜
25%にもたらされたPETの結晶度を上げるための収
縮本体の加熱とを行う。
又は複数のエルボによって連結された2つの直線(又は
一連の直線)に沿ってクーデ状に延び得る。
出た容器41の本体を高温に維持すべく、結晶炉は図2
及び図8に示すように、加熱プレート27と同様に中間
波長赤外線を放出するように構成された一連の加熱プレ
ート44を含んでいる。加熱プレート44の高さは、容
器41の収縮本体の短縮した高さに適合している。
は、高温軟化PETに対して不活性の材料、例えばセラ
ミックの空転ローラ45を本体の下部に対向させて具備
する。このようにすれば、容器の本体が熱の作用で変形
し長手方向で湾曲しても加熱プレート44に接触するこ
とはなく、またPETが軟化しているために、前記ロー
ラが歪んだ本体の相対的修正を行うことさえある。これ
は、最終吹付けステップにとって有利なことである。
は、やはり結晶化ゾーンに、マンドレル18の下方に同
軸的に配置され且つ容器41の底と協働するように構成
されたセンタリングブロック(plot de cen
trage)66を具備する。特定的には、センタリン
グブロック66はフィンガ形であって、容器41がマン
ドレルとセンタリングブロックとの共通軸からなる軸2
8を中心に自転するように、容器の底68の凹部67と
係合する。センタリングブロック66はマンドレルと同
じピッチpで互いに離間され、マンドレルと同期して移
動する。そのためにはセンタリングブロックを、例えば
エンドレス駆動手段(チェーン、ベルト、図8には図示
せず)に固定されたそれぞれのプレート69で支持し、
台枠に固定された長手方向L形材70によって案内する
ようにし得る。
い場合には、加熱管46(短い赤外線を放射する)をト
ンネルの下部に配置して(図8)、加熱プレート44の
作用を強化し得る。
せるために、結晶化炉42には、容器の首を挟んで該首
の近傍に互いに直列に配置された2つの平行な加熱管ア
センブリ47を具備する。加熱管47は短い赤外線を放
射し、この赤外線の大部分がこの種の赤外線を比較的透
過する首部分のPETを透過して、前記首の中に配置さ
れているマンドレル18に到達する。その結果マンドレ
ルが加熱され、その熱が、該マンドレルに密着している
首のPETに伝達される。
好ましくは140℃)への首の加熱を促進し熱処理装置
3の長さを短縮するために、内部応力緩和炉内での首の
加熱は、この処理のために加熱管47を内部応力緩和炉
の上部に配置するか、又は(前記ゾーン内のスペースの
関係で)加熱プレート27を、図1のプレート27に関
して点線48で示したように、上方へ延長することによ
って開始することができる。
の機械的手段(特にマンドレル18に接続された機械的
部分)と加熱管47(特に接続管が過剰な熱によって破
壊される)とに及ぼす悪影響を軽減するために、炉の上
方の機械的部分及び加熱管47の取付け部分(culo
t de montage)に冷却ガス(空気)を吹き
付けることによって冷却を行うようにする。そのために
は、装置の複雑化を回避すべく、図8に示すように、装
置の台枠の上部(特に加熱管47の取付け部分を支持す
る縦材(longerton)49)を、気密的に連結
された複数の管状形材で構成し、これに冷却空気吹き付
け手段(図示せず)を接続する。形材49には、移動中
の機械的部分の方向に空気が吹き付けられるように、管
47の取付け部分と向かい合う孔50と、管47の上を
覆う保護カバー52の上方で長手方向に分配された孔5
1とが設けられている。
では、首が完全に結晶化(球晶性結晶化)されており且
つ本体が45〜50%の結晶度を有する容器53が得ら
れる。
炉の場合と同様に、加熱手段の適切な選択と、容器41
の短い首間の距離pとに起因する。
線ゾーン54が続いている。該ゾーン54は、首の球晶
性結晶化を生起させるために容器53の本体及び首を調
節的に冷却する手段を備えている。この段階では、過度
の冷却(例えば20〜40℃までの冷却)は不適当であ
る。なぜなら、後で、容器本体に最終的形状を与えるた
めの最終的成形を行う前に、大きな熱エネルギを用いて
本体をPETの軟化温度(好ましくは160〜240
℃)まで加熱しなければならないことになるからであ
る。
ETの結晶度の増加に適した比較的高い環境温度、例え
ば約80〜200℃、好ましくは約100℃に維持す
る。そのためには、図1、図2及び図9に示すように、
調節冷却ゾーン54で熱処理装置3に、前記効果を得る
のに適した任意のタイプであってよい環境加熱手段55
を具備する。
有する容器53の本体のみをPETの軟化温度まで加熱
するように構成された最終加熱炉57からなる別の加熱
ゾーン56が続いている。該炉57は中間波長の赤外線
を放射する複数の加熱プレート58を含んでいる。加熱
プレート58は、その後方近傍に位置する装置の入口2
に導入される容器に作用しないように、装置の外側に向
けられている。
加熱炉57内には、安全性を高めるために、チェーンコ
ンベヤ9が停止した場合に容器が加熱プレート53の前
に留どまるのを防止する手段を具備する。前記手段は、
炉内に存在する容器を解放して落下させるように構成さ
れ、そのために次のような構造を有する。装置の台枠に
担持されている空気ジャッキ59が、自己の可動ロッド
60の端部で、U字を横に寝かせた形状の形材61を支
持し、形材61の下方脚部が、マンドレル18を支持し
ているロッド21の上端部に担持されているローラ22
のうち1つのローラの軌道の下に係合する。チェーンコ
ンベヤ9が停止すると、空気ジャッキ59が始動してロ
ッド60が上方に移動し、それに伴って、炉内に存在す
る総ての捕捉手段16のロッド21が形材61とローラ
22とを介して移動する。その結果、マンドレル18も
上方に移動して、該マンドレルが支持している容器の首
から外されるため、容器が倒れる。
ヤ9が歯車62と係合する。その結果チェーン9のアー
ム15が互いに離間するため、高温容器53の軸距が増
大し、従って前記容器が移送手段(図示せず)により容
易に捕捉されて、成形用回転装置63に移送される。各
容器が前記移送手段によって捕捉されるのと同時に、該
容器を支持しているマンドレル18が上方に持ち上げら
れて(図1の矢印64)容器の首から外され、チェーン
9が空の状態でその近傍に位置する歯車10までの軌道
をたどる。熱処理装置の出口と成形装置63との間に延
びている移送路65は、高温容器が移送中に空気流によ
って望ましくないように冷却されるのを防止するように
構成されている(図2参照)。
理装置の始動時、又は停止後の再始動時に、低温の又は
冷却されたマンドレルを再加熱するように構成されたマ
ンドレル再加熱手段(図示せず)が具備されている。該
再加熱手段は一時的にしか機能しない。例えば、総ての
マンドレルが該手段を通り過ぎるまでの時間(チェーン
コンベヤ9が一回転する時間)しか機能しない。このよ
うな手段を使用すると、装置の始動時に装置によって処
理される最初の容器の首の熱処理の効率が改善される。
本発明は前述の適用例及び実施例には限定されず、その
範囲内で様々な変形が可能である。
処理の主要ステップを示す直線的展開図である。
した容器の処理の主要ステップの実施位置とを簡単に示
す平面図である。
めて簡単に示す平面図である。
の部分断面図である。
緩和炉を図2の線V−Vに沿った断面図で示す説明図で
ある。
を簡単に示す平面図である。
IIで切断した断面図である。
を図2の線VIII−VIIIに沿って切断した断面図
である。
手段を図2の線IX−IXに沿って切断した断面図であ
る。
熱炉を図2の線X−Xに沿って切断した断面図である。
明図である。
Claims (25)
- 【請求項1】 使用時に、著しい変形を起こさずに、高
温液の充填又は中味の殺菌といった処理時に遭遇する比
較的過酷な熱条件に耐えるのに適したポリエチレンテト
ラフタレート(PET)製の容器の連続製造で使用され
る縦列型熱処理装置であって、本体及び首を含む各容器
全体を加熱する加熱手段と、首及び本体を含む各容器全
体の温度を低下させるように構成された冷却手段とを含
んでおり、前記加熱手段では、予め二軸延伸されたPE
T製の本体が、内部応力緩和状態を得、次いで結晶度を
高めるために約160〜240℃の温度に加熱されると
共に、まだ非晶質のPETからなる首が、該首部分だけ
のPETの球晶性結晶化を生起するのに適した温度及び
時間条件で加熱され、前記冷却手段では、首の冷却が該
首のPETの球晶性結晶化を生起するように比較的緩慢
に実施されるようになっており、容器全体の加熱手段
が、容器の本体の近傍で容器に面して配置され容器本体
の高さのほぼ全長にわたって連続的に延びる容器本体加
熱手段であって、2μm以上の中間波長の赤外線を前記
本体に向けて放出するように構成されており、本体のP
ETの内部応力緩和を生起するための加熱手段と本体の
PETの結晶度を高めるための加熱手段とを含んでいる
前記容器本体加熱手段と、容器の首の近傍で該首と向か
い合わせに延び、2μm以下の短い波長の赤外線を前記
首に向けて放出するように構成されている容器の首の加
熱手段であって、前記首の中に挿入された加熱用内部マ
ンドレルと協働し、少なくとも一部分が、本体の結晶化
用の加熱手段と組合わせられた状態で内部応力緩和用の
本体加熱手段に続いて延びている前記容器首加熱手段と
を含んでおり、該熱処理装置が更に、容器の間隔ピッチ
を修正する手段であって、内部応力緩和ゾーンでは、前
記本体が比較的大きい横断方向寸法を有しているのに、
容器が本体加熱手段に対して大きい間隔ピッチを有する
ようにし、且つ結晶化ゾーンでは、加熱された本体が収
縮してより小さい横断方向及び長手方向寸法を有してい
るのに、容器が本体及び首の加熱手段に対して小さい間
隔ピッチを有するようにすべく構成された前記間隔ピッ
チ修正手段を備えていることを特徴とする前記列型熱処
理装置。 - 【請求項2】 容器の本体の最終的成形の前に容器本体
を最終的に加熱する最終加熱手段をも含んでおり、該最
終加熱手段が冷却手段の後に配置されていることを特徴
とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 容器本体の加熱手段が、前記本体の高さ
のほぼ全長にわたって延び、2μm以上の中間波長の赤
外線を放出する加熱プレートで構成されていることを特
徴とする請求項1又は2に記載の装置。 - 【請求項4】 PETを結晶化させるための容器の首の
加熱手段が、容器の移動方向と平行に延び、2μm以下
の波長の短い赤外線を放出する加熱管で構成されている
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載
の装置。 - 【請求項5】 容器を移送するために、それぞれの軸の
周りで互いに連接されており各容器を首部分で支持する
手段を備えている一連のリンクからなるエンドレスチェ
ーンコンベヤを含んでおり、容器の間隔ピッチ修正手段
が、前記チェーンコンベヤのリンクにそれぞれ固定され
ており前記リンクを横断する方向に延びている複数の放
射状アームであって、自由端に前記容器支持手段を具備
している前記複数の放射状アームと、前記チェーンコン
ベヤのリンクを移動自在に支持する凸形曲線支持体であ
って、前記リンクをそのアームが凸面の外側に延びるよ
うに支持し、それによって容器の間隔ピッチを大きくす
る前記凸形曲線支持体と、該曲線支持体に続く少なくと
も1つの直線支持体であって、前記チェーンコンベヤの
リンクを移動自在に且つ該リンクのアームが互いにほぼ
水平に延びるように支持し、それによって容器の間隔ピ
ッチを小さくする前記直線支持体とを含んでおり、容器
本体の加熱手段及び容器の首の加熱手段が前記チェーン
コンベヤの軌道とほぼ平行に構成されており、容器本体
の内部応力緩和用の加熱手段が前記チェーンコンベヤの
曲線支持体とほぼ平行に配置されており、容器の首の加
熱手段の少なくとも一部分が前記チェーンコンベヤの直
線支持体とほぼ平行に配置されていることを特徴とする
請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項6】 チェーンコンベヤの曲線支持体が回転歯
車であり、容器本体の内部応力緩和用の加熱手段が前記
歯車の縁部とほぼ平行にほぼ円弧状に配置されているこ
とを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 容器の首の結晶化を生起するための加熱
手段の一部分が、容器本体の内部応力緩和用の加熱手段
の設置ゾーン内に延びていることを特徴とする請求項1
から6のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項8】 容器の首の加熱手段及び容器本体の加熱
手段が、本体及び首を含む容器の高さの全長にわたって
延びる大きい高さの同一プレート内で組合わせられてい
ることを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 容器の内径に相当する外径を有し容器の
首の内部を加熱する前記マンドレルが容器の首に挿入さ
れる前に、容器の首を予加熱する手段をも含んでいるこ
とを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の
装置。 - 【請求項10】 チェーンコンベヤのアームの端部に具
備されている各支持手段が、容器の首の中に圧入されて
各容器を首部分で懸吊状に支持するように構成された前
記可動マンドレルを含んでいることを特徴とする請求項
9に記載の装置。 - 【請求項11】 容器本体の加熱手段と協働する容器底
部の加熱手段をも含んでおり、該容器底部の加熱手段
が、容器底部の中央ゾーンの結晶化を生起せずに容器底
部を加熱するように、容器本体の加熱手段の下で側方に
配置されていることを特徴とする請求項1から10のい
ずれか一項に記載の装置。 - 【請求項12】 冷却手段が、容器の周囲の温度を80
〜200℃に維持するのに適した環境加熱手段を含んで
いることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項
に記載の装置。 - 【請求項13】 容器を当該熱処理装置の外に移送する
目的で各容器の捕捉手段を連続する容器の間に挿入でき
るように、容器の間隔ピッチを増加させるべく構成され
た第2の間隔ピッチ修正手段を最終加熱手段の下流に含
んでいることを特徴とする請求項2から12のいずれか
一項に記載の装置。 - 【請求項14】 機械的手段と加熱手段との間に冷却ガ
スを幕状に吹き込むことによって前記機械的手段を熱か
ら防護する手段を含んでおり、当該熱処理装置の台枠の
少なくとも一部分が管状形材で構成されており、前記冷
却ガスが前記管状形材によって給送されることを特徴と
する請求項1から13のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項15】 内部応力緩和用加熱プレートが容器本
体の軌道の片側に配置されており、容器本体の軌道の反
対側には前記加熱プレートと向かい合うように鏡が配置
されていることを特徴とする請求項1から14のいずれ
か一項に記載の装置。 - 【請求項16】 内部応力緩和用加熱プレートが容器本
体の軌道を挟んで向かい合わせに配置されていることを
特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の装
置。 - 【請求項17】 加熱プレートからなる加熱手段に安全
手段が接続されており、該安全手段が、容器が停止した
時に前記加熱プレートと該加熱プレートの向かいにある
容器本体との間の距離を広げるように構成されているこ
とを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載
の装置。 - 【請求項18】 安全手段が、停止した容器本体から加
熱プレートを遠ざけるように構成された加熱プレート用
可動支持手段を含んでおり、少なくとも1つの空気ジャ
ッキが前記可動支持手段に連結されていることを特徴と
する請求項17に記載の装置。 - 【請求項19】 可動支持手段が、容器本体の軌道を横
断する方向に延びる少なくとも1つのスライダ上に載置
されており且つ少なくとも1つの加熱プレートを支持す
る少なくとも1つのフレームを含んでおり、そのため作
動時には安全手段が、前記軌道を横断する方向で、加熱
プレートを停止した容器本体から遠ざけることを特徴と
する請求項18に記載の装置。 - 【請求項20】 可動支持手段が、少なくとも1つの加
熱プレートに固定されており且つ少なくとも1つの垂直
スライダに支持されている少なくとも1つのフレームを
含んでおり、そのため作動時には安全手段が、加熱プレ
ートを、停止した容器本体のレベルより下に下降させる
か又は上に上昇させることによって退去させることを特
徴とする請求項18に記載の装置。 - 【請求項21】 安全手段が、容器を解放して落下させ
るべく容器支持手段と協働するように構成された少なく
とも1つの空気ジャッキを含んでいることを特徴とする
請求項17に記載の装置。 - 【請求項22】 内部応力緩和及び/又は結晶化を生起
するための容器本体の加熱プレートに、高温軟化PET
に対して不活性の材料で形成されており容器本体の下部
に面して配置されている空転誘導ローラが対応してお
り、そのため、容器の変形した本体が前記加熱プレート
と接触しないことを特徴とする請求項1から21のいず
れか一項に記載の装置。 - 【請求項23】 容器の首の内部を加熱する前記マンド
レルの下方に同軸的に配置されており容器の底部と協働
するように構成されたセンタリングブロックを結晶化ゾ
ーンに含んでおり、前記センタリングブロックがマンド
レルと同じピッチで互いに離間されており、前記マンド
レルと同期して移動することを特徴とする請求項1から
22のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項24】 低温のマンドレルを再加熱する手段を
も含んでおり、該再加熱手段が、容器本体の加熱手段の
下流に配置されており、当該熱処理装置の作動の初期の
期間にわたって作動するように制御されることを特徴と
する請求項1から23のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項25】 最終加熱手段によって加熱された容器
を該容器が冷却されないように運ぶ移送路を最終加熱手
段の下流に含んでいることを特徴とする請求項2から2
4のいずれか一項に記載の装置。
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