JPH08142175A - 二軸延伸ブロー成形用プリフォームの加熱方法及びその装置、並びにボトルの製造方法 - Google Patents

二軸延伸ブロー成形用プリフォームの加熱方法及びその装置、並びにボトルの製造方法

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JPH08142175A
JPH08142175A JP6308175A JP30817594A JPH08142175A JP H08142175 A JPH08142175 A JP H08142175A JP 6308175 A JP6308175 A JP 6308175A JP 30817594 A JP30817594 A JP 30817594A JP H08142175 A JPH08142175 A JP H08142175A
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JP
Japan
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preform
temperature
heating device
blow molding
surface temperature
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Application number
JP6308175A
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English (en)
Inventor
Yoichiro Inoue
洋一郎 井上
Eiichi Kai
栄一 加井
Kazuhiro Hamauji
和広 浜氏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyodo Printing Co Ltd
Original Assignee
Kyodo Printing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08142175A publication Critical patent/JPH08142175A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/64Heating or cooling preforms, parisons or blown articles
    • B29C49/68Ovens specially adapted for heating preforms or parisons
    • B29C49/6835Ovens specially adapted for heating preforms or parisons using reflectors

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブロー成形温度付近における、温度変化に対
する動的粘弾性の変化が大きいプラスチック材料からな
る厚肉プリフォームをブロー成形温度に均一に加熱す
る。 【構成】 PEN樹脂からなるプリフォーム(胴部の肉
厚6mm)を近赤外線加熱装置で30秒間加熱して胴部
の外面温度を120℃に、胴部の内面温度を90℃に昇
温させる。次いで、このプリフォームを誘電加熱装置で
90秒間加熱することにより内面温度を外面温度に近づ
け、内外面の温度がともに成形に好適な150℃±1℃
となり、かつ内外面の温度差が3℃以下になった時点で
加熱を終了し、ブロー成形工程に移る。近赤外線加熱装
置と輻射熱反射板との対向間隙および、誘電加熱装置と
輻射熱反射板との対向間隙にマンドレルを走行可能に設
け、プリフォームはマンドレルに鉛直倒立状態に嵌合
し、自転および移動させつつ加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二軸延伸ボトル用プリ
フォーム(コールドパリソン)の加熱方法およびその装
置、並びにボトルの製造方法に関し、詳しくは、プラス
チック材料、特に、ブロー成形温度付近において温度変
化に対する動的粘弾性の変化が大きいプラスチック材料
からなる厚肉のプリフォームを加熱後、二軸延伸ブロー
成形してボトルを作製するに際し、前記厚肉部分を均一
に加熱する方法及びその装置、並びにボトルの製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】プラスチック材料からなるプリフォーム
を加熱し、これを二軸延伸ブロー成形してボトルを作製
する場合、所期の形状・外観を有し、機械的特性および
透明性の良いボトルを得るには、プリフォームを均一に
加熱することが重要である。従来、プラスチック材料か
らなるプリフォームの加熱方法としては、金属パイプ被
覆ヒーターで加熱するもの、赤外線ヒーターで加熱する
もの(特開平4−126220号公報)、誘電加熱装置
により加熱するもの(実公平4−44349号公報)な
どが採用されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリフ
ォームを加熱する場合、上記従来方法では、後記する比
較例についての記載からも明らかなように、厚肉部分を
均一に加熱するのが難しいという問題があった。例えば
前記金属パイプ被覆ヒーターによる加熱ではプリフォー
ムの外面側が内面側より約20℃も高くなり、近赤外線
ヒーター(クオーツヒーター)による加熱では約15℃
も高くなってしまう。このような大きな温度差が生じる
のは、これらの加熱装置がプリフォームを、その外側か
ら加熱するためである。また、近赤外線ヒーターで加熱
した直後、エアーブローによりエアーをプリフォーム外
面に当ててプリフォーム外面の温度を奪うことにより、
近赤外線ヒーターにより生じるプリフォーム内外面の温
度差を小さくする方法があるが、この場合は加熱温度を
高くしなければならず、結晶化が始まるおそれや、プリ
フォームの材料が加水分解を起こし、分解物により、食
品等の内容物の味がかわるおそれがあった。さらに、誘
電加熱装置による加熱では、上記二つの加熱方法に比べ
て温度差は小さくなるものの、所望品質のボトルが得ら
れるほどに均一に加熱するのは困難であった。これは、
誘電加熱装置では、プリフォームをその内部から均一に
加熱できる利点はあるものの、その外面が雰囲気(大
気)で冷却されるため、プリフォームの外面側温度が内
面側温度よりかなり低くなりやすいからである。
【0004】ところで、二軸延伸ボトル成形用の材料と
しては、主にポリエチレンテレフタレート(PET)、
ポリプロピレン(PP)等のプラスチック材料が用いら
れている。これらPETおよびPPは、図14,15お
よび下記[表1]に示すように、ボトル成形温度すなわ
ち二軸延伸温度付近における、温度変化に対する動的粘
弾性の変化が小さいため、厚肉のプリフォームであって
も、プリフォームの加熱を近赤外線加熱装置により行う
ことにより、比較的容易に高品質のボトルを成形するこ
とができる。
【0005】しかしながら、PEN(ポリエチレンナフ
タレート)やPC(ポリカーボネート樹脂)は、図1
6,17および下記[表1]に示すように、ボトル成形
温度付近(成形温度は前者が140℃〜160℃、後者
では140℃〜155℃)における、温度変化に対する
動的粘弾性の変化が極めて大きいため、これらのプラス
チック材料からなるプリフォームにおいて、内面側と外
面側との温度差が3℃を超えると、適切な機械的特性を
もち、透明で所期の形状を有するボトルを得ることは困
難になってしまう問題があった。なお、[表1]におい
てΔlogE/ΔTは、図14〜17に示す動的粘弾性
グラフの、成形温度における接線の傾きであり、Eは弾
性率、Tは温度(℃)である。
【0006】
【表1】
【0007】すなわち、上記従来のプリフォーム加熱方
法では、プリフォームについて、内面側と外面側との温
度差が3℃以内になるように加熱することは困難であ
り、このため、PENやPCを用いたプリフォームで
は、二軸延伸ブロー成形によって、成形後のボトルの内
面側と外面側において応力歪が生じる結果、機械的特性
(耐熱性、耐衝撃性、経時変化、落下強度)が劣り、実
用に適する良質の二軸延伸ボトルを製造することができ
ないという問題があった。また一般に、プリフォームで
は胴部側の肉厚が液体投入口側よりも厚く成形されるの
で、従来のプリフォーム加熱方法では、胴部側と液体投
入口側では加熱後の温度が異なり、このためプリフォー
ム全体を均一の延伸倍率で二軸延伸することが難しいと
いう問題もあった。
【0008】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、ボトル成形温度付近における、温度変
化に対する動的粘弾性の変化が大きいプラスチック材料
からなるプリフォームについて、均一の延伸倍率で二軸
延伸することが可能な加熱方法及びその装置、並びにボ
トルの製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の二軸延
伸ブロー成形用プリフォームの加熱方法は、プラスチッ
ク材料からなるプリフォーム(コールドパリソン、以下
同じ)を加熱した後、二軸延伸ブロー成形してボトルを
作製するに際し、前記プリフォームを近赤外線加熱装置
により適宜温度に加熱した後、誘電加熱装置により前記
プリフォームの外面温度および内面温度(いずれも胴部
の温度、以下同じ)が二軸延伸ブロー成形に適する温度
に、かつ前記外面温度と内面温度との差が3℃以下にな
るまで加熱することを特徴とする。
【0010】請求項2に記載の二軸延伸ブロー成形用プ
リフォームの加熱方法は、プラスチック材料からなるプ
リフォームを加熱した後、二軸延伸ブロー成形してボト
ルを作製するに際し、近赤外線加熱装置による加熱によ
って前記プリフォームの外面温度と内面温度との差が1
0℃〜30℃の範囲内になった後に、誘電加熱装置によ
り前記プリフォームの外面温度および内面温度が二軸延
伸ブロー成形に適する温度に、かつ前記外面温度と内面
温度との差が3℃以下になるまで加熱することを特徴と
する。
【0011】請求項3に記載の二軸延伸ブロー成形用プ
リフォームの加熱方法は、請求項1または2において、
前記プラスチック材料が、二軸延伸ブロー成形温度範囲
(約140℃〜160℃)において動的粘弾性が大きく
変化するPEN(ポリエチレンナフタレート)であるこ
とを特徴とする。
【0012】請求項4に記載の二軸延伸ブロー成形用プ
リフォームの加熱方法は、請求項1または2において、
前記プラスチック材料が、二軸延伸ブロー成形温度範囲
(約140℃〜155℃)において動的粘弾性が大きく
変化するPC(ポリカーボネート)であることを特徴と
する。
【0013】請求項5に記載の二軸延伸ブロー成形用プ
リフォームの加熱方法は、プラスチック材料からなるプ
リフォームを加熱した後、二軸延伸ブロー成形してボト
ルを作製するに際し、前記プリフォームを誘電加熱装置
により適宜温度に加熱した後、近赤外線加熱装置により
前記プリフォームの外面温度および内面温度が二軸延伸
ブロー成形に適する温度に、かつ前記外面温度と内面温
度との差が3℃以下になるまで加熱することを特徴とす
る。
【0014】請求項6に記載の二軸延伸ブロー成形用プ
リフォームの加熱方法は、プラスチック材料からなるプ
リフォームを加熱した後、二軸延伸ブロー成形してボト
ルを作製するに際し、前記プリフォームを近赤外線加熱
装置により適宜温度に加熱した後、前記近赤外線加熱装
置と誘電加熱装置を併用することにより前記プリフォー
ムの外面温度および内面温度が二軸延伸ブロー成形に適
する温度に、かつ前記外面温度と内面温度との差が3℃
以下になるまで加熱することを特徴とする。
【0015】請求項7に記載の二軸延伸ブロー成形用プ
リフォームの加熱装置は、プラスチック材料からなるプ
リフォーム(コールドパリソン)を加熱した後、二軸延
伸ブロー成形してボトルを作製するに際し使用するプリ
フォームの加熱装置において、前記プリフォームを適宜
温度に加熱する近赤外線加熱装置と、該近赤外線加熱装
置による加熱の後、前記プリフォームの外面温度および
内面温度(いずれも胴部の温度)が二軸延伸ブロー成形
に適する温度に、かつ前記外面温度と内面温度との差が
3℃以下になるまで加熱する誘電加熱装置とを備えるこ
とを特徴とする。
【0016】請求項8に記載の二軸延伸ブロー成形用プ
リフォームの加熱装置は、請求項7において、前記近赤
外線加熱装置は互いに対向する近赤外線ランプと反射鏡
とを備えており、前記誘電加熱装置はプリフォームを加
熱するための対向電極を備え、この対向電極同士の間隔
が、前記プリフォームの厚肉部分では短く、薄肉部分で
は長くなるように設定されており、さらに前記近赤外線
ランプと反射鏡との間および誘電加熱装置中でプリフォ
ームを鉛直軸の回りに自転させつつ搬送するマンドレル
を備えていることを特徴とする。
【0017】請求項9に記載の二軸延伸ブロー成形用プ
リフォームの加熱装置は、請求項8において、前記対向
電極を構成する電極の一方は、前記マンドレルに設けら
れた開口部からプリフォーム内に挿入されるものである
ことを特徴とする。
【0018】請求項10に記載のボトルの製造方法は、
プラスチック材料からなるプリフォーム(コールドパリ
ソン)を加熱した後、二軸延伸ブロー成形してボトルを
製造する方法において、前記プリフォームの加熱は、前
記プリフォームを近赤外線加熱装置により適宜温度に加
熱した後、誘電加熱装置により前記プリフォームの外面
温度および内面温度(いずれも胴部の温度)が二軸延伸
ブロー成形に適する温度に、かつ前記外面温度と内面温
度との差が3℃以下になるまで加熱するものであること
を特徴とする。なお、請求項5の加熱方法を実施するに
際しては、例えば、以下の態様が可能である。すなわ
ち、請求項3、4に記載のPEN、PCの加熱を請求
項5の方法により行う場合、請求項5において、誘電
加熱装置による加熱を請求項8の加熱装置を用いて行う
場合である。
【0019】
【作用】請求項1に記載の加熱方法においては、前半の
加熱処理を近赤外線加熱装置により行う。この場合、プ
リフォームの外側から加熱するため、例えば肉厚1mm
〜6mmのPEN製プリフォームでは、外面温度は内面
温度より約10℃〜30℃高いまま昇温する。また、近
赤外線加熱装置による加熱に続いて後半の加熱処理を誘
電加熱装置により行うと、プリフォームは均一に加熱さ
れるが、外側は雰囲気で冷やされるため、プリフォーム
内外面の温度差が縮まり、やがて等しくなる。なお、こ
のまま誘電加熱を続けると、内面温度は外面温度よりも
高くなる。
【0020】そこで、プリフォーム内外面の温度が等し
くなった時点で、またはこの時点の近傍(内外面の温度
差が3℃以下)で加熱を終了し、次の二軸延伸ブロー成
形工程に移る。ただしこの場合、加熱工程終了後のプリ
フォームの温度は二軸延伸に好適なものとする。このよ
うに請求項1では、プリフォーム内外面の温度をほぼ等
しく、かつ二軸延伸に好適な温度に加熱した状態で二軸
延伸してボトルを成形するので、PEN製、またはPC
製のプリフォームであっても、プリフォーム全体にわた
って均等な二軸延伸を行うことができ、成形品の偏肉や
収縮が最小限に抑えられ、透明性に優れ、かつ所期の形
態を有するボトルを作製することが可能となる。
【0021】請求項2に記載の加熱方法においては、近
赤外線による加熱は、ある時点でプリフォームの外面温
度と内面温度の差が10℃〜30℃の範囲内で一定のま
ま昇温していく特性があり、また誘電加熱は低温からで
はなかなか昇温せず、時間がかかる特性があるため、近
赤外線加熱装置による加熱によりプリフォーム内外面の
温度差が10℃〜30℃の範囲内になった時点で後半の
誘電加熱を行うことにより、近赤外線加熱により素早く
プリフォームが昇温され、かつ誘電加熱によりプリフォ
ーム内外面の温度差が縮まる。したがって二軸延伸ブロ
ー成形に適する温度まで素早く加熱でき、かつプリフォ
ーム内外面の温度差を3℃以下にすることができる。
【0022】請求項3,4に記載の加熱方法において
は、ブロー成形温度範囲において動的粘弾性が大きく変
化するPEN樹脂またはPC樹脂からなるプリフォーム
について、内外面の温度差が3℃以下になるように均一
加熱するので、プリフォームの厚肉部分の二軸延伸を均
一に行うことができる。
【0023】請求項5に記載の加熱方法においては、前
半の加熱処理を誘電加熱装置により行う。この場合、プ
リフォーム自身が発熱し、外側は雰囲気で冷やされるた
め、肉厚方向中心部が外側より高い温度に加熱される。
また、後半の加熱処理を近赤外線加熱装置により行う
と、プリフォームは、表面側から加熱されるため、プリ
フォーム内外面の温度差が縮まり、やがて等しくなる。
そこで、プリフォーム内外面の温度が等しくなった時点
で、またはこの時点の近傍(内外面の温度差が3℃以
下)で加熱を終了し、次の二軸延伸ブロー成形工程に移
る。ただしこの場合、加熱工程終了後のプリフォームの
温度は二軸延伸に好適なものとする。こうすることで、
請求項1の加熱方法と同様の作用が得られる。
【0024】請求項6に記載の加熱方法においては、後
半の加熱を近赤外線加熱と誘電加熱を併用して行うこと
により、プリフォームの加熱時間を短くすることがで
き、かつプリフォーム内外面の温度差を3℃以下にする
ことができる。
【0025】請求項7に記載の加熱装置においては、近
赤外線加熱装置と誘電加熱装置とを備えることにより、
プリフォームを二軸延伸ブロー成形に適する温度に、か
つプリフォーム内外面の温度差を3℃以下にできる加熱
装置を提供することができる。
【0026】請求項8に記載の加熱装置においてプリフ
ォームは、鉛直軸の回りに自転しつつ、その外側から近
赤外線加熱装置により加熱され、同時に反射鏡で反射す
る輻射熱によっても加熱されるので、プリフォームの加
熱が効率的に行われ、近赤外線加熱装置からの輻射熱の
使用効率が向上する。その後プリフォームは、鉛直軸の
回りに自転しつつ、その内側から誘電加熱装置により加
熱されるので、プリフォームの加熱が極めて均一にな
る。
【0027】さらに請求項8に記載の加熱装置において
は、対向電極同士の距離をプリフォームの厚肉部分(胴
部)では短くし、薄肉部分(液体投入口部)では長くす
るので、高周波電圧の印加によるプリフォームの発熱量
が、厚肉部分では多く、薄肉部分では少なくなる。ま
た、プリフォームは鉛直軸の回りに自転しつつ加熱され
るので、その全周にわたって厚肉部分においても、薄肉
部分においても内外面の温度差を3℃以下にすることが
できる。
【0028】請求項9に記載の加熱装置においては対向
電極の一方が、マンドレルに設けられた開口部からプリ
フォーム内に挿入されるので、電極間の距離を短くする
ことができ、したがってプリフォームが効率的に加熱さ
れ、加熱時間を短くすることができる。
【0029】請求項10に記載のボトルの製造方法にお
いては、プリフォームが二軸延伸に適する温度に、かつ
プリフォーム内外面の温度差が3℃以下に加熱された
後、二軸延伸ブロー成形を行うので、二軸延伸ブロー成
形温度範囲で動的粘弾性が大きく変化するPETやPC
などのプラスチック材料でも適切な機械的特性をもち、
透明性に優れ、かつ所期の形状をもつボトルを製造する
ことができる。
【0030】
【実施例】次に、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 実施例1 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:2
0g、肉厚:1mm)を作製した。得られたプリフォー
ム11を図8の加熱装置により加熱した。図9に示す近
赤外線加熱装置2(300Wの近赤外線ランプ2aを1
0本配置したもの)により加熱した。この場合、プリフ
ォーム11外面と近赤外線ランプ2aとの距離を120
mmとし、加熱時間は25秒とした。その結果、プリフ
ォームの表面(外面)温度は112℃、内面温度は10
0℃であり、外面は内面より12℃高かった。さらに、
このプリフォームを図10に示す誘電加熱装置(600
0V、60MHz)により47秒間加熱した。この結
果、プリフォームの外面温度、内面温度のいずれも15
0±1℃となり、外面と内面との温度差を3℃以内にす
ることができた。このように加熱したプリフォームにつ
いて、ブロー成形金型内で縦方向の延伸を延伸ロッドに
より、横方向の延伸を一次圧25kgf/cm2 の圧縮
空気によりそれぞれ行い、さらに、二次圧40kgf/
cm2 の圧縮空気を使ってボトル形状を出した。この結
果、機械的特性に優れ、透明で所期の形状を有するボト
ルを得ることができた。
【0031】実施例2 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:2
0g、肉厚:1mm)を作製した。得られたプリフォー
ムを、実施例1と同一の近赤外線加熱装置により加熱し
た。この場合、プリフォームと近赤外線ランプとの距離
を120mmとし、加熱時間は10秒とした。その結
果、プリフォームの外面温度は90℃、内面温度は80
℃であり、外面は内面より10℃高かった。さらに、こ
のプリフォームを図10に示す誘電加熱装置(8000
V、60MHz)により30秒間加熱した結果、プリフ
ォームの外面温度、内面温度のいずれも150±1℃と
なり、外面と内面との温度差を3℃以内にすることがで
きた。このように加熱したプリフォームについて、ブロ
ー成形金型内で縦方向の延伸を延伸ロッドにより、横方
向の延伸を一次圧25kgf/cm2 の圧縮空気により
それぞれ行い、さらに、二次圧40kgf/cm2 の圧
縮空気を使ってボトル形状を出した。この結果、機械的
特性に優れ、透明で所期の形状を有するボトルが得られ
た。
【0032】実施例3 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:5
0g、肉厚:4mm)を作製した。得られたプリフォー
ムを、実施例1と同一の近赤外線加熱装置により加熱し
た。この場合、プリフォームと近赤外線ランプとの距離
を120mmとし、加熱時間は20秒とした。その結
果、プリフォームの外面温度は105℃、内面温度は8
7℃であり、外面は内面より18℃高かった。さらに、
このプリフォームを図10に示す誘電加熱装置(600
0V、60MHz)により60秒間加熱した。この結
果、プリフォームの外面温度、内面温度のいずれも15
0±1℃となり、外面と内面との温度差を3℃以内にす
ることができた。このように加熱したプリフォームにつ
いて、ブロー成形金型内で縦方向の延伸を延伸ロッドに
より、横方向の延伸を一次圧25kgf/cm2 の圧縮
空気によりそれぞれ行い、さらに、二次圧40kgf/
cm2 の圧縮空気を使ってボトル形状を出した。この結
果、機械的特性に優れ、透明で所期の形状を有するボト
ルを得ることができた。
【0033】実施例4 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:7
0g、肉厚:6mm)を作製した。得られたプリフォー
ムを、実施例1と同一の近赤外線加熱装置により加熱し
た。この場合、プリフォームと近赤外線ランプとの距離
を120mmとし、加熱時間は15秒とした。その結
果、プリフォームの外面温度は97℃、内面温度は73
℃であり、外面は内面より24℃高かった。さらに、こ
のプリフォームを図10に示す誘電加熱装置(6000
V、60MHz)により81秒間加熱した。この結果、
プリフォームの外面温度、内面温度のいずれも150±
1℃となり、外面と内面との温度差を3℃以内にするこ
とができた。このように加熱したプリフォームについ
て、ブロー成形金型内で縦方向の延伸を延伸ロッドによ
り、横方向の延伸を一次圧25kgf/cm2 の圧縮空
気によりそれぞれ行い、さらに、二次圧40kgf/c
2 の圧縮空気を使ってボトル形状を出した。この結
果、機械的特性に優れ、透明で所期の形状を有するボト
ルを得ることができた。
【0034】実施例5 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:7
0g、肉厚:6mm)を作製した。得られたプリフォー
ムを、実施例1と同一の近赤外線加熱装置により加熱し
た。この場合、プリフォームと近赤外線ランプとの距離
を120mmとし、加熱時間は30秒とした。その結
果、プリフォームの外面温度は120℃、内面温度は9
0℃であり、外面は内面より30℃高かった。さらに、
このプリフォームを図10に示す誘電加熱装置(500
0V、60MHz)により90秒間加熱した。この結
果、プリフォームの外面温度、内面温度のいずれも15
0±1℃となり、外面と内面との温度差を3℃以内にす
ることができた。このように加熱したプリフォームにつ
いて、ブロー成形金型内で縦方向の延伸を延伸ロッドに
より、横方向の延伸を一次圧25kgf/cm2 の圧縮
空気によりそれぞれ行い、さらに、二次圧40kgf/
cm2 の圧縮空気を使ってボトル形状を出した。この結
果、機械的特性に優れ、透明で所期の形状を有するボト
ルを得ることができた。
【0035】以上、実施例1〜5の加熱条件と、それぞ
れの結果を下記[表2]、および図1〜5に示す。な
お、これらの図において「赤外」は近赤外線加熱装置に
よる加熱を、「誘電」は誘電加熱装置による加熱を、
「外」は外面温度を、「内」は内面温度をそれぞれ意味
する。また共通の加熱条件は、近赤外線加熱装置として
300Wの近赤外線ランプを10本配置したものを使用
したこと、プリフォームと近赤外線ランプとの距離を1
20mmとしたこと、および近赤外線加熱装置、誘電加
熱装置を配置した室内の温度を24℃としたことであ
る。
【0036】実施例1,2および実施例4,5から、誘
電加熱装置の電圧(電界強度)を変えても均一にプリフ
ォームを加熱できることがわかった。また、実施例1,
3,4により、肉厚の異なるプリフォームでも均一に加
熱できることがわかった。
【0037】
【表2】
【0038】比較例1 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:5
0g、肉厚:4mm)を作製した。得られたプリフォー
ムを、実施例1と同一の近赤外線加熱装置により加熱し
た。この場合、プリフォームと近赤外線ランプとの距離
を120mmとし、加熱時間は60秒とした。その結
果、プリフォームの外面温度は159℃、内面温度は1
44℃であり、外面は内面より15℃高かった。このプ
リフォームについて、ブロー成形金型内で縦方向の延伸
を延伸ロッドにより、横方向の延伸を一次圧25kgf
/cm2 の圧縮空気によりそれぞれ行い、さらに、二次
圧40kgf/cm2 の圧縮空気を使ってボトル形状を
出した。その結果、成形で得られたボトルは応力歪みが
大きく、したがってボトルの機械的特性(耐熱性、耐衝
撃性、経時変化、落下強度)が劣り、透明性(ヘイズ、
以下同じ)も劣るうえ、所期のボトル形状を出すことは
できなかった。
【0039】比較例2 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:5
0g、肉厚:4mm)を作製した。得られたプリフォー
ムを、図10に示す誘電加熱装置(6000V:60M
Hz)により188秒間加熱した。その結果、プリフォ
ームの外面温度は140℃、内面温度は168℃であ
り、内面は外面より28℃高かった。このプリフォーム
について、ブロー成形金型内で縦方向の延伸を延伸ロッ
ドにより、横方向の延伸を一次圧25kgf/cm2
圧縮空気によりそれぞれ行い、さらに、二次圧40kg
f/cm2 の圧縮空気を使ってボトル形状を出した。そ
の結果、成形で得られたボトルは応力歪みが大きく、し
たがってボトルの機械的特性(耐熱性、耐衝撃性、経時
変化、落下強度)が劣り、透明性も劣るうえ、所期のボ
トル形状を出すことはできなかった。
【0040】比較例3 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:5
0g、肉厚:4mm)を作製した。得られたプリフォー
ムを、図10に示す誘電加熱装置(8000V:60M
Hz)により132秒間加熱した。その結果、プリフォ
ームの外面温度は144℃、内面温度は162℃であ
り、内面は外面より18℃高かった。このプリフォーム
について、ブロー成形金型内で縦方向の延伸を延伸ロッ
ドにより、横方向の延伸を一次圧25kgf/cm2
圧縮空気によりそれぞれ行い、さらに、二次圧40kg
f/cm2 の圧縮空気を使ってボトル形状を出した。そ
の結果、成形で得られたボトルは応力歪みが大きく、し
たがってボトルの機械的特性(耐熱性、耐衝撃性、経時
変化、落下強度)が劣り、透明性も劣るうえ、所期のボ
トル形状を出すことはできなかった。
【0041】比較例4 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:5
0g、肉厚:4mm)を作製した。得られたプリフォー
ムを、図10に示す誘電加熱装置(5000V:60M
Hz)により224秒間加熱した。その結果、プリフォ
ームの外面温度は138℃、内面温度は162℃であ
り、内面は外面より24℃高かった。このプリフォーム
について、ブロー成形金型内で縦方向の延伸を延伸ロッ
ドにより、横方向の延伸を一次圧25kgf/cm2
圧縮空気によりそれぞれ行い、さらに、二次圧40kg
f/cm2 の圧縮空気を使ってボトル形状を出した。そ
の結果、成形で得られたボトルは応力歪みが大きく、し
たがってボトルの機械的特性(耐熱性、耐衝撃性、経時
変化、落下強度)が劣り、透明性も劣るうえ、所期のボ
トル形状を出すことはできなかった。
【0042】比較例5 射出成形によりPEN樹脂製のプリフォーム(重量:5
0g、肉厚:4mm)を作製した。得られたプリフォー
ムを近赤外線加熱装置(近赤外線ランプを1600W×
2本、1200W×8本)を使い、加熱時間82秒で加
熱した。その後、エアーブローにてプリフォーム外面に
エアーを当て、プリフォームの外面温度を下げた。その
結果、プリフォームの外面温度は145℃、内面温度は
155℃となり、内面は外面より10℃高かった。この
プリフォームについて、ブロー成形金型内で縦方向の延
伸を延伸ロッドにより、横方向の延伸を一次圧25kg
f/cm2 の圧縮空気によりそれぞれ行い、さらに、二
次圧40kgf/cm2 の圧縮空気を使ってボトル形状
を出した。その結果、成形で得られたボトルは応力歪み
が大きいため、透明性が悪く、機械的特性(耐熱性、耐
衝撃性、経時変化、落下強度)も劣るうえ、所期のボト
ル形状を出すことができず、さらには加熱温度を高くし
なければならないため、樹脂の分解が起こり、アセトア
ルデヒドの含有量が多くなった。
【0043】以上、比較例1〜5の加熱条件と、それぞ
れの結果を下記[表3]に示し、比較例1の結果を図6
に、比較例2〜4の結果を図7にそれぞれ示す。なお、
これらの図において「内」は内面温度を、「外」は外面
温度をそれぞれ意味する。また、すべての比較例におい
て、近赤外線加熱装置および誘電加熱装置を配置した室
内の温度は24℃とした。また、近赤外線加熱装置のみ
によりプリフォームを加熱する方法(比較例1)、誘電
加熱装置のみによりプリフォームを加熱する方法(比較
例2,3,4)、および近赤外線加熱装置によりプリフ
ォームを加熱した後、プリフォーム外面をエアーブロー
して内外面の温度を均一化する方法(比較例5)では、
いずれもプリフォーム内面側と外面側の温度差を3℃以
下にすることはできず、さらに加熱後、二軸延伸ブロー
成形して得られたボトルは所期の物性を備えていなかっ
た。
【0044】
【表3】
【0045】ここで、実施例1〜5に使用した、二軸延
伸ブロー成形試験装置について説明する。この試験装置
の概略構造は図8の正面図に示すとおりであって、プリ
フォーム11を倒立状態で自転させるマンドレル1が可
動アーム(スイベルアーム)8に設けられ、加熱装置と
して図面の奥側に近赤外線加熱装置2と図面の手前側に
誘電加熱装置3が、可動アーム8を伸ばしたところに配
置されている。近赤外線加熱装置2と対向して反射鏡
(輻射熱反射板:図示せず)が設けられている。プリフ
ォーム11の外面温度と内面温度を測定するための赤外
放射型温度計(図示せず)が、近赤外線加熱装置2と誘
電加熱装置3のそれぞれの適所に設置されている。ま
た、図8装置の中央部にブローステーション9が設けら
れている。なお、10は金型である。図8においてプリ
フォーム11は、マンドレル1に嵌合支持され、近赤外
線加熱装置2についで誘電加熱装置3で加熱され均一、
かつ二軸延伸ブロー成形に好適な温度にされ、ブロース
テーション9でボトルとなり、外部に取り出される。
【0046】図9は、前記近赤外線加熱装置2の要部を
示す概略側面断面図であり、この加熱装置は、近赤外線
ランプ2aを9〜10本、水平方向に、かつ上下多段に
配置したものである。前記マンドレル1は鉛直方向に、
かつ回転可能に突設され、プリフォーム11は、その開
口部をこのマンドレル1に嵌合して倒立状態で支持され
る。なお、前記反射板(図示せず)は図9においてプリ
フォーム11の右側に、かつ近赤外線ランプ2aと対向
して配設されている。
【0047】図10は、前記誘電加熱装置3の要部を示
す概略側面断面図であり、この加熱装置は、対向する一
対の電極3a(−電極)、3b(+電極)間にプリフォ
ーム11の壁部を位置させ、両電極間に高周波電圧を印
加して加熱するものである。この加熱装置では対向電極
3a,3b間の距離を、プリフォーム11の厚肉部分で
は短くし、薄肉部分では長くしてある。このため、プリ
フォーム11の発熱量が厚肉部分では多く、薄肉部分で
は少なくなる。また加熱の際、プリフォーム11を自転
させるので、その全周にわたって厚肉部分と薄肉部分の
温度が互いに等しくなるように加熱することができる。
この図示例では+電極3bをマンドレル1の開口部から
プリフォーム11内に挿入した形態にしてあるが、別の
形態として、プリフォーム11全体を電極3a,3b間
に配置することもできる。
【0048】つぎに、本発明の実施に使用するリニア型
のプリフォーム加熱・ブロー成形装置について、図11
をもとに説明する。図11は、この加熱・ブロー成形装
置の概略構造を示す平面図であって、プリフォーム11
を倒立状態で自転させつつ搬送するための多数のマンド
レル1,…1が、図面中、矢印で示す平面視略楕円形の
無端状軌道に沿って走行可能に設けられ、マンドレル1
によりプリフォーム11のコンベアが構成されている。
マンドレル1の走行軌道に沿って、かつプリフォーム1
1の搬送方向前段に近赤外線加熱装置(近赤外線ランプ
装置)2が設けられ、その後段で直近位置に、かつマン
ドレル1の走行軌道に沿って誘電加熱装置3が配設され
ている。なお、2aは近赤外線ランプを示す。
【0049】マンドレル1の走行軌道の内側、かつ直近
には反射鏡すなわち輻射熱反射板(図示せず)が、近赤
外線加熱装置2と対向して設けられている。換言すれ
ば、マンドレル1は近赤外線加熱装置2と前記反射鏡と
の対向間隙を通り、誘電加熱装置3へと走行するように
なっている。また、近赤外線加熱装置2と誘電加熱装置
3との中間位置に、および誘電加熱装置3の後段で直近
位置に、それぞれ加熱後のプリフォーム11の内面温度
および外面温度を測定するための温度計(図示せず)が
設けられている。また、マンドレル1の走行軌道におけ
る、近赤外線加熱装置2の前段にプリフォーム供給部4
が、誘電加熱装置3の後段にはブロー成形装置5がそれ
ぞれ配設されている。さらに、マンドレル1の走行軌道
における、ブロー成形装置5の後段には、成形されたボ
トル12を排出するためのボトル排出部6が配備されて
いる。なお、7は断熱壁である。
【0050】図12は、前記近赤外線加熱装置2の要部
を示す概略側面断面図であり、この加熱装置は、近赤外
線ランプ2aを10本(下2段がそれぞれ1600W、
上8段がそれぞれ1200W)、水平方向に、かつ上下
多段に配置したものである。前記マンドレル1は搬送部
材1aに鉛直方向に、かつ回転可能に突設され、プリフ
ォーム11は、その開口部をこのマンドレル1に嵌合し
て倒立状態で支持される。従って、プリフォーム11は
自転しつつマンドレル1と一体で搬送可能となってい
る。前記反射鏡(図示せず)は、図12においてプリフ
ォーム11の右側に、かつ近赤外線ランプ2aと対向し
て配設されている。なお、前記誘電加熱装置3の構造
は、図10に示したものと同様である。
【0051】図11においてプリフォーム11は、プリ
フォーム供給部4から供給されてマンドレル1に嵌合支
持され、近赤外線加熱装置2ついで誘電加熱装置3の正
面を通過する間に加熱されて均一、かつブロー成形工程
に好適な温度となり、ブロー成形装置5において二軸延
伸されてボトル12となり、該ボトル12はボトル排出
部6から外部に排出される。
【0052】図13は、本発明の加熱方法の実施に使用
される、ロータリー型のプリフォーム加熱・ブロー成形
装置の構成を示す概略平面図である。この加熱・ブロー
成形装置は、プリフォームの供給テーブル21,22
と、受渡しテーブル23と、移送テーブル24と、加熱
ステーションテーブル25と、移送テーブル26,2
7,28と、ブロー成形ステーションテーブル29と、
移送テーブル30と、送出テーブル31とを備えて構成
されている。また、図11の加熱・ブロー成形装置に設
けられたものと同様の構造を有する多数のマンドレル
1,…1が、矢印で示すようにテーブル23,24,2
5,26,27,28,29,30,23,31の順に
循環走行可能に設けられている。
【0053】前記加熱ステーションテーブル25の構造
は、図11に示すプリフォーム加熱装置と類似のもので
あり、プリフォーム11の搬送方向前段に、かつマンド
レル1の走行軌道に沿って設けた近赤外線加熱装置2
と、その後段で直近位置に、かつマンドレル1の走行軌
道に沿って設けた誘電加熱装置3とが、この加熱ステー
ションテーブル25のほぼ全体を取り囲むように配備さ
れている。また、このテーブル25の内周側には、多数
の反射鏡(図示せず)が近赤外線加熱装置2と対向して
円弧状に配設され、さらに、近赤外線加熱装置2と誘電
加熱装置3との中間位置に、および誘電加熱装置3の後
段で直近位置に、それぞれ加熱後のプリフォームの内面
温度および外面温度の測定が可能な温度計(図示せず)
が設けられている。
【0054】この加熱・ブロー成形装置においてプリフ
ォーム11は、供給テーブル21,22を経て、まず受
渡しテーブル23でマンドレル1に嵌合され、加熱ステ
ーションテーブル25で加熱され、ブロー成形ステーシ
ョンテーブル29でボトルに成形される。このボトル
は、受渡しテーブル23に返送され、次いでマンドレル
1から外され、送出テーブル31を経て外部に排出され
る。
【0055】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項
1,2,6に記載の加熱方法、請求項7に記載の加熱装
置、請求項10に記載の製造方法によれば、プリフォー
ム内外面の温度をほぼ等しく、かつ二軸延伸に好適な温
度に加熱するので、プラスチック材料としてPEN製、
またはPC製のプリフォームを用いるボトル成形に際し
ても、プリフォーム全体にわたって均等な二軸延伸を行
うことができ、成形品の偏肉や収縮が最小限に抑えら
れ、透明性に優れ、かつ所期の形態を有するボトルを作
製することが可能となる。請求項3,4に記載の加熱方
法によれば、ブロー成形温度範囲において動的粘弾性が
大きく変化するPEN樹脂またはPC樹脂からなるプリ
フォームについて、均一な加熱処理を行うことができ、
プリフォームの厚肉部分の二軸延伸を均一に行うことが
できるので、請求項1と同様の効果が得られる。請求項
5に記載の加熱方法によれば、前半の加熱処理を高周波
誘導加熱装置により、後半の加熱処理を近赤外線加熱装
置によりそれぞれ行うことで、ブロー成形に適する温度
に、かつ外面温度と内面温度との差が3℃以下になるま
で加熱するので、請求項1と同様の効果が得られる。請
求項8に記載の加熱装置によれば、肉厚の大、小に対応
して発熱量が多、少となるので、プリフォームの厚肉部
分においても、薄肉部分においても内外面の温度差を3
℃以下にすることができ、ボトルの成形に適する温度に
加熱することができる。請求項9に記載の加熱装置によ
れば、プリフォームを効率的に、短時間に加熱すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の結果を示すグラフである。
【図2】本発明の実施例2の結果を示すグラフである。
【図3】本発明の実施例3の結果を示すグラフである。
【図4】本発明の実施例4の結果を示すグラフである。
【図5】本発明の実施例5の結果を示すグラフである。
【図6】比較例1の結果を示すグラフである。
【図7】比較例2,3および4の結果を示すグラフであ
る。
【図8】本発明の実施例に使用した二軸延伸ブロー成形
試験装置の概略構造を示す正面図である。
【図9】図8装置における近赤外線加熱装置の要部を示
す概略側面断面図である。
【図10】図8装置における誘電加熱装置の要部を示す
概略側面断面図である。
【図11】本発明の加熱方法の実施に使用されるプリフ
ォーム加熱・ブロー成形装置の一例を示す概略平面図で
ある。
【図12】図11装置における近赤外線加熱装置の要部
を示す概略側面断面図である。
【図13】本発明の加熱方法の実施に使用されるプリフ
ォーム加熱・ブロー成形装置の別例を示す概略平面図で
ある。
【図14】PET樹脂について温度と弾性率との関係を
示すグラフである。
【図15】PP樹脂について温度と弾性率との関係を示
すグラフである。
【図16】PEN樹脂について温度と弾性率との関係を
示すグラフである。
【図17】PC樹脂について温度と弾性率との関係を示
すグラフである。
【符号の説明】
1 マンドレル 1a 搬送部材 2 近赤外線加熱装置 2a 近赤外線ランプ 3 誘電加熱装置 3a,3b 対向電極 4 プリフォーム供給部 5 ブロー成形装置 6 ボトル排出部 7 断熱壁 8 可動アーム 9 ブローステーション 10 金型 11 プリフォーム 12 ボトル 21,22 供給テーブル 23 受渡しテーブル 24,26,27,28,30 移送テーブル 25 加熱ステーションテーブル 29 ブロー成形ステーションテーブル 31 送出テーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29K 69:00 B29L 22:00

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチック材料からなるプリフォーム
    (コールドパリソン、以下同じ)を加熱した後、二軸延
    伸ブロー成形してボトルを作製するに際し、前記プリフ
    ォームを近赤外線加熱装置により適宜温度に加熱した
    後、誘電加熱装置により前記プリフォームの外面温度お
    よび内面温度(いずれも胴部の温度、以下同じ)が二軸
    延伸ブロー成形に適する温度に、かつ前記外面温度と内
    面温度との差が3℃以下になるまで加熱することを特徴
    とする二軸延伸ブロー成形用プリフォームの加熱方法。
  2. 【請求項2】 プラスチック材料からなるプリフォーム
    を加熱した後、二軸延伸ブロー成形してボトルを作製す
    るに際し、近赤外線加熱装置による加熱によって前記プ
    リフォームの外面温度と内面温度との差が10℃〜30
    ℃の範囲内になった後に、誘電加熱装置により前記プリ
    フォームの外面温度および内面温度が二軸延伸ブロー成
    形に適する温度に、かつ前記外面温度と内面温度との差
    が3℃以下になるまで加熱することを特徴とする二軸延
    伸ブロー成形用プリフォームの加熱方法。
  3. 【請求項3】 前記プラスチック材料は、二軸延伸ブロ
    ー成形温度範囲(約140℃〜160℃)において動的
    粘弾性が大きく変化するPEN(ポリエチレンナフタレ
    ート)であることを特徴とする請求項1または2に記載
    の二軸延伸ブロー成形用プリフォームの加熱方法。
  4. 【請求項4】 前記プラスチック材料は、二軸延伸ブロ
    ー成形温度範囲(約140℃〜155℃)において動的
    粘弾性が大きく変化するPC(ポリカーボネート)であ
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の二軸延伸
    ブロー成形用プリフォームの加熱方法。
  5. 【請求項5】 プラスチック材料からなるプリフォーム
    を加熱した後、二軸延伸ブロー成形してボトルを作製す
    るに際し、前記プリフォームを誘電加熱装置により適宜
    温度に加熱した後、近赤外線加熱装置により前記プリフ
    ォームの外面温度および内面温度が二軸延伸ブロー成形
    に適する温度に、かつ前記外面温度と内面温度との差が
    3℃以下になるまで加熱することを特徴とする二軸延伸
    ブロー成形用プリフォームの加熱方法。
  6. 【請求項6】 プラスチック材料からなるプリフォーム
    を加熱した後、二軸延伸ブロー成形してボトルを作製す
    るに際し、前記プリフォームを近赤外線加熱装置により
    適宜温度に加熱した後、前記近赤外線加熱装置と誘電加
    熱装置を併用することにより前記プリフォームの外面温
    度および内面温度が二軸延伸ブロー成形に適する温度
    に、かつ前記外面温度と内面温度との差が3℃以下にな
    るまで加熱することを特徴とする二軸延伸ブロー成形用
    プリフォームの加熱方法。
  7. 【請求項7】 プラスチック材料からなるプリフォーム
    (コールドパリソン)を加熱した後、二軸延伸ブロー成
    形してボトルを作製するに際し使用するプリフォームの
    加熱装置において、前記プリフォームを適宜温度に加熱
    する近赤外線加熱装置と、該近赤外線加熱装置による加
    熱の後、前記プリフォームの外面温度および内面温度
    (いずれも胴部の温度)が二軸延伸ブロー成形に適する
    温度に、かつ前記外面温度と内面温度との差が3℃以下
    になるまで加熱する誘電加熱装置とを備えることを特徴
    とする二軸延伸ブロー成形用プリフォームの加熱装置。
  8. 【請求項8】 前記近赤外線加熱装置は互いに対向する
    近赤外線ランプと反射鏡とを備えており、前記誘電加熱
    装置はプリフォームを加熱するための対向電極を備え、
    この対向電極同士の間隔が、前記プリフォームの厚肉部
    分では短く、薄肉部分では長くなるように設定されてお
    り、さらに前記近赤外線ランプと反射鏡との間および誘
    電加熱装置中でプリフォームを鉛直軸の回りに自転させ
    つつ搬送するマンドレルを備えていることを特徴とする
    請求項7に記載の二軸延伸ブロー成形用プリフォームの
    加熱装置。
  9. 【請求項9】 前記対向電極を構成する電極の一方は、
    前記マンドレルに設けられた開口部からプリフォーム内
    に挿入されるものであることを特徴とする請求項8に記
    載の二軸延伸ブロー成形用プリフォームの加熱装置。
  10. 【請求項10】 プラスチック材料からなるプリフォー
    ム(コールドパリソン)を加熱した後、二軸延伸ブロー
    成形してボトルを製造する方法において、前記プリフォ
    ームの加熱は、前記プリフォームを近赤外線加熱装置に
    より適宜温度に加熱した後、誘電加熱装置により前記プ
    リフォームの外面温度および内面温度(いずれも胴部の
    温度)が二軸延伸ブロー成形に適する温度に、かつ前記
    外面温度と内面温度との差が3℃以下になるまで加熱す
    るものであることを特徴とするボトルの製造方法。
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