KR100863240B1 - 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치 및 그가열방법 - Google Patents

Abstract

조사광을 결정화시키도록 하는 부분에 집광시킴으로써 에너지 효율을 개선함과 동시에 포화 폴리에스테르 중공체를 자전시키면서 구경부의 형상, 두께, 광흡수율에 기인하는 승온특성에 따라 가열하고, 균일한 결정화를 가능하게 한다.

가열결정화 장치(1)는 자전하고 있는 프리폼(10)의 입구부(11)에 히터 유니트(30)로부터의 광을 조사하여 가열함으로써 입구부(11)를 결정화시키는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치로서 히터 유니트(30)가 할로겐램프(31)와, 반사판(32)과, 조사광(9)을 입구부(11)의 소정위치에 소정의 광강도로 조사하는 위치조정수단(40)을 구비한 구성으로 되어 있다.

포화 폴리에스테르 중공체, 가열결정화 장치, 히터 유니트

Description

포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치 및 그 가열방법{THERMAL CRYSTALLIZATION SYSTEM OF SATURATED POLYESTER HOLLOW BODY AND ITS HEATING METHOD}

본 발명은 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치 및 그 가열방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 포화 폴리에스테르로 이루어진 유저(有底) 프리폼 또는 병, 컵 등의, 캡 등으로 밀봉되어야 하는 구경부(口經部)를 가열결정화하는, 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치 및 그 가열방법에 관한 것이다.

포화 폴리에스테르로 이루어진 병은, 통상 사출성형 등에 의한 형성된 무정형 조직의 유저(有底) 프리폼을, 구경부가 될 부분을 남기고, 2축 연신 브로우 성형함으로써 제조된다.

이 종류의 병은 견부(肩部), 동부(胴部) 및 저부(底部)가 분자배향되어 있으며, 투명성, 가스베리어성, 강도, 내충격성 등의 용기특성이 뛰어나며, 또한 이들 견부, 동부 및 저부를 히트 세트한 병은 열간충전한 경우에 이들 부분이 수축에 의 한 변형이 일어나기 어렵다는 이점을 갖고 있다.

한편, 용기의 구경부는 무정형 조직 그대로이므로 열간충전시에 구경부 전체 또는 나사부 등은 변형되어 밀봉성이 손상되기 쉽다.

이 결점을 해소하기 위하여, 프리폼 또는 용기의 구경부를 가열하여 결정화함으로써 구경부의 경도나 내열성을 향상시키는 기술이 제안되고 있다(일본국 특공평 3-67499호 공보 참조).

그리고 구경부의 변형을 일으키지 않고 또한 효율적으로 결정화시키기 위하여 구경부를 제1단계에서 낮은 온도로 가열한 후 이어서 가열온도를 높여서 가열·결정화시키는 것이 제안되고 있다(일본국 특공평 3-26646호 공보 참조).

또한 프리폼 반송통로를 따라 배열된 복수의 근적외선 가열장치에 의하여, 구경부를 가열결정화하는 결정화 방법의 기술이 제안되고 있으며, 이 기술에 의하면 구경부의 내외면을 균일하게 가열할 수 있다(일본국 특허공개공보 특공평 5-9261호 공보 참조).

또한 종래의 히터 유니트는 반조사측 반면(半面)에 세라믹 코팅이 된 근적외선 히터와, 반사판으로 구성되어 있다.

이 근적외선 히터는, 반사판 곡면영역의 거의 중앙부의, 상하 방향 두 곳에 병설되어 있다. 또한 반사판은 원통을 중심축에 따라 둘로 나눈 곡면과 이 곡면의 양단부로부터 접선 방향으로 연장된 터널형상을 채용하고 있었다.

이와 같은 형상으로 함으로써 근적외선 히터로부터 조사된 조사광은 세라믹 코팅이나 반사판에 반사되고, 또는 반사되는 일 없이 직접적으로 피가열부로 방사 되고 있었다(일본국 특공평 6-22876호 공보 참조).

또한 연신되어 있지 않은 마개부를, 하단의 팽출부를 제외하고 백화(白化)부분으로 하는 동시에 마개부 하단의 연신되어 있지 않은 팽출부를 미백화(未白化) 부분으로 한 폴리에틸렌테레프탈레이트병 기술이 개시되어 있다(일본국 특공평 4-79901호 공보 참조). 이 기술에 의하면 마개부의 백화부분이 내열성이 향상됨과 동시에 충분한 내충격성을 가지며, 또한 마개부 하단의 미백화 부분에 의하여 적당한 유연성을 얻을 수 있으며, 충전작업 등에 있어서 과도한 힘이 가해져도 파손되는 등의 문제를 방지할 수 있다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나 종래의 히터 유니트는 세라믹 코팅이나 반사판이 조사광을 반사하고 있으나, 조사측을 향하여 거의 방사형상으로 조사하고 있으므로, 구경부로부터 벗어나서 조사되는 조사광이 많으며, 조사광을 가열·결정화가 필요한 부분에만 집광하는 것이 곤란하였다.

또한 포화 폴리에스테르 중공체의 구경부는, 구경부의 하부 외주에 나사산이나 네클링 등이 형성되어 있고, 두께가 일정하지 않은 복잡한 형상을 하고 있어서 상기 문제가 보다 명백해졌다. 또한 둘레방향으로 균일하게 가열할 필요도 있었다.

또한 에너지 이용효율면에서도 개량이 요구되었다.

본 발명은 상기 여러 문제를 해결하기 위하여, 포화 폴리에스테르 중공체를 자전시킨 상태에서 조사광을 가열·결정화시키려고 하는 부분에 집광함으로써 구경부의 형상, 두께, 물성 및 광흡수율에 기인하는 승온 특성에 따라 가열하여, 균일한 결정화를 가능케 하는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치 및 그 가열방법의 제공을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치는 포화 폴리에스테르 중공체의 구경부에 상기 포화 폴리에스테르 중공체를 자전시킨 상태에서, 히터 유니트로부터의 광을 조사하여 가열함으로써 상기 구경부를 결정화시키는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치로서, 상기 히터 유니트가 구경부를 가열하는 가열 램프와, 이 가열 램프로부터 조사된 광을 집광시키는 집광수단과, 상기 집광수단으로부터 조사된 광을 상기 구경부의 소정 위치에 소정의 광강도로 조사하는 조사광 제어수단을 구비한 구성으로 되어 있다.

이와 같이 하면 구경부에 효율적으로 광을 조사할 수 있으므로, 가열 램프 본체의 에너지를 유효하게 이용할 수 있으며, 소비전력을 저감할 수 있다. 또한 가열하고 싶은 포인트를 중점적으로 가열할 수 있으므로, 가열조건을 정밀도 높게 제어할 수 있다. 또한 포화 폴리에스테르 중공체를 자전시킨 상태로 광이 조사되므로, 둘레 방향으로 균일한 가열을 할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 히터 유니트가 상기 구경부의 형상, 두께 및 광흡수율 로 인한 승온 특성에 따라 상기 광을 조사하는 구성으로 되어 있다.

이와 같이 하면 거의 균일한 광강도의 광을 조사한 것만으로는 결정화에 불균일이 발생하는 구경부에 대하여 승온특성에 따라 가열하고 싶은 포인트를 중점적으로 가열할 수 있으므로, 보다 균일한 결정화를 실현할 수 있다. 또한 결정화도를 정밀도 높게 제어하는 것이 가능해지며, 원하는 특성을 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 상기 집광수단을 일정한 초점거리를 가진 반사판으로 하고, 또한 상기 조사광 제어수단을 상기 가열램프 및 집광수단의 설치위치 및/또는 설치방향을 조정가능한 위치조정수단으로 된 구성으로 되어 있다.

이와 같이 하면 히터 유니트의 구조를 단순화할 수 있는 동시에 조사광을 구경부의 소정위치에 소정의 광강도로 용이하게 조사할 수 있다. 또한 설치위치의 조정은 통상 수직방향 및/또는 수평방향으로 이동에 의하여 이루어진다.

또한 본 발명은 상기 히터 유니트를 상기 포화 폴리에스테르 중공체의 반송경로에 따라 복수로 병설한 구성으로 되어 있다.

이와 같이 하면 포화 폴리에스테르 중공체의 구경부를, 복수의 히터 유니트의 앞을 연속하여 통과시킴으로써 연속적으로 가열할 수 있고, 포화 폴리에스테르 중공체의 연속결정화가 가능해지며, 생산효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 상기 복수의 히터 유니트를 조광할 위치를, 수평방향 및 수직방향으로 다르게 한 구성으로 되어 있다.

이와 같이 하면 각 히터 유니트가 구경부의 소정부분을 가열할 수 있으므로, 구경부의 각 부분의 결정화도를 정밀도 높게 또한 용이하게 제어할 수 있다.

또한 본 발명의 포화 폴리에스테르 중공체의 가열방법은 포화 폴리에스테르 중공체의 구경부에 상기 포화 폴리에스테르 중공체를 자전시킨 상태에서 히터 유니트로부터의 광을 조사하여 가열함으로써 상기 구경부를 결정화시키는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열방법이며, 상기 히터 유니트로부터의 광을 상기 구경부의 소정위치에 소정의 광강도로 집광시킴으로써 상기 구경부를 가열하는 방법으로 되어 있다.

이와 같이 본 발명은 가열방법으로서도 유효하고, 구경부에 효율적으로 광을 조사할 수 있으므로, 가열램프의 에너지를 유효하게 이용할 수 있으며, 소비전력을 저감할 수 있다. 또한 포화 폴리에스테르 중공체를 자전시킨 상태에서 광이 조사되므로, 둘레방향으로 균일한 가열을 실시할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 구경부의 형상, 두께 및 광흡수율로 인한 승온특성에 따라 상기 광을 조사하는 방법으로 되어 있다.

이와 같이 하면 포화 폴리에스테르 중공체의 구경부의 형상 등이 복잡하게 되어도 구경부를 효율적이고 또한 균일하게 결정화할 수 있다. 또한 결정화도를 정밀도 높게 제어하는 것이 가능하며, 원하는 특성을 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 상기 구경부의 축 중심에 가까운 부분에 집광의 초점을 맞추고, 다음으로 해당 초점보다 앞부분에 초점을 맞추어서 가열하는 방법으로 되어 있다.

이와 같이 하면 축 중심에 가까운 부분부터 백화시킬 수 있고, 광이 차단됨으로써 승온특성이 저하된다는 문제를 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 구경부의 네크링부에 집광의 초점을 맞추어서 가열하는 방법으로 되어 있다.

이와 같이 광이 닿기 어려운 네크링부에 광을 우선적으로 집광시킴으로써 효율적으로 가열할 수 있다.

발명의 효과

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 있어서의 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치 및 그 가열방법에 의하면 구경부에 효율적으로 광을 조사할 수 있으므로, 에너지 효율을 개선할 수 있다. 또한 포화 폴리에스테르 중공체를 자전시킨 상태에서 광이 조사되므로, 둘레방향으로 균일한 가열을 할 수 있다.

또한 구경부의 형상, 두께 및 광흡수율로 인한 승온특성에 따라 광강도를 용이하게 조정할 수 있으므로, 구경부를 보다 균일하게 결정화할 수 있다. 또한 구경부의 각 부분의 결정화도를 정밀도 높게 또한 용이하게 제어할 수도 있다.

도1은 본 발명의 실시형태에 관한 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치의 개략평면도를 도시하고 있다.

도2a는 본 발명의 실시형태에 관한 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치의 히터 유니트를 설명하기 위한 개략정면도를 도시하고 있다.

도2b는 도2a의 부분단면 A-A를 포함하는 히터 유니트의 개략측면도를 도시하 고 있다.

도3a는 제1히터 유니트의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도3b는 제2히터 유니트의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도3c는 제3히터 유니트의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도3d는 제4히터 유니트의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도3e는 제5 및 제6 히터 유니트의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도3f는 제7 및 제8 히터 유니트의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

< 도면 부호 설명 >

1 가열결정화 장치

9 조사광

10 프리폼

11 입구부

12 네크링

13 나사산

14 단형성부

20 반송수단

21 터릿

22 체인 컨베어

23 공급기

24 배출기

25, 26 가열영역

30 (30a 내지 30f) 히터 유니트

31 할로겐 램프

32 반사판

33 케이스

40 위치조정수단

41 베이스판

42 수직방향 이동판

43a, 45a, 47a 볼트

43b, 45b 로크너트

44 수평방향 이동판

46 연결부재

210 홀더

이하 본 발명의 적절한 각 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

[포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치]

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치의 개략평면도를 도시하고 있다.

도 1에 있어서 가열결정화 장치(1)는 포화 폴리에스테르 중공체인 페트병의 프리폼(10)을 반송하는 반송수단(20)과, 포화 폴리에스테르 중공체의 구경부인 프리폼(10)의 입구부(11)에 조사광(9)을 조사하여 가열함으로써 입구부(11)를 결정화시키는 복수의 히터 유니트(30a~30f)를 구비한 구성으로 되어 있다.

또한 가열결정화 장치(1)는 통상 프리폼 결정화 장치(미도시)의 가열부로서 사용된다. 또한 본 발명에 관한 가열결정화 장치(1)는 프리폼 결정화 장치에 사용되는 경우에 한정되는 것은 아니다.

반송수단

반송수단(20)은 한 쌍의 터릿(21)과, 이 터릿(21)에 걸린 체인 컨베어(22)와, 체인 컨베어(22)에 자유자재로 연결되고, 프리폼(10)이 삽입되는 홀더(210)를 구비한 구성으로 되어 있다.

터릿(21)은 모터(미도시)에 의하여 회전하고, 체인 컨베어(22)에 연결된 홀더(210)를 연속적으로 반송한다. 그리고 공급기(23)가 반송되어 오는 빈 홀더(210)에, 입구부(11)가 노출된 상태로 프리폼(10)을 삽입하고, 배출기(24)가 대향하는 가열영역(25, 26)을 통과한 프리폼(10)을 홀더로부터 꺼낸다.

또한 반송수단(20)은 도시하지 않았으나, 공지한 것을 사용하고 있다. 예를 들면 홀더(210)에 피니언이 설치되어 있고, 가열영역(25, 26)의 소정위치에 랙이 설치되어 있다. 이로써 프리폼(10)이 가열영역(25, 26)을 통과할 때 피니언이 랙과 맞물려서 회전하므로, 프리폼(10)은 길이방향 축을 중심으로 자전한 상태로 반송되고, 둘레방향으로 균일하게 가열된다. 또한 자전기구는 상기 기구에 한정되는 것은 아니다.

히터 유니트

도 2a는 본 발명의 실시형태에 관한 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치의 히터 유니트를 설명하기 위한 개략정면도를 도시하고 있다.

또한 도 2b는 도 2a의 부분단면 A-A를 포함한 히터 유니트의 개략측면도를 도시하고 있다.

도 2a, 2b에 있어서 히터 유니트(30)는 가늘고 긴 직사각형 상자형상의 케이스(33)에, 가열램프로서 막대형상의 할로겐램프(31)와 반사판(32)을 수납한 구성으로 되어 있으며, 위치조정수단(40)에 의하여 지지되어 있다. 또한 각 히터 유니트(30a 내지 30f)는 조광하는 위치가 다르며, 기타 구성은 거의 동일하다.

또한 「할로겐램프」란 봉입가스에 불활성 가스 및 미량의 할로겐 물질을 첨가한 적외선 전구를 말하며, 본 실시형태에서는 근적외선을 조사하는 할로겐 램프(31)를 사용하고 있다.

또한 사용하는 가열램프는 할로겐램프(31)에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 광조사에 의하여 가열하는 일반적인 적외선램프 등을 사용할 수도 있다. 또한 가열램프는 막대형상의 형태에 한정되는 것은 아니다.

반사판(32)은 도 2b에 도시하는 바와 같이 일정한 초점거리를 가진 만곡형상으로 형성되어 있으며, 2차원적으로는 할로겐램프(31)로부터 조사된 조사광(9)을 반사하여 입구부(11)의 임의의 F점(조광점)에 집광하는 형상으로 되어 있다. 따라서 3차원적으로는 도 2a에 도시한 바와 같이 막대형상의 할로겐램프(31)로부터 조사된 조사광(9)을 선형상으로 반사하게 된다.

이와 같이 함으로써 히터 유니트(30)는 할로겐램프(31)로부터 조사되는 일부 광을 제외하고 대부분의 광을 입구부(11)에 조사할 수 있으며, 에너지 효율이 개선되어 소비전력을 저감할 수 있다.

또한 소비전력을 저감함으로써 예를 들면 히터 유니트(30)를 수냉(水冷)하지 않아도 되고, 구조를 단순화할 수 있으며, 설비비용의 코스트 다운을 도모할 수 있다. 또한 조사광(9)을 입구부(11)에 효율적으로 조사함으로써 예를 들면 열풍에 의한 가열을 하지 않아도 되므로, 구조를 보다 단순화할 수 있다.

또한 도시되어 있지 않으나, 반사판(32)에 냉각핀을 형성하면 좋고, 이것에 의하여 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

케이스(33)는 가늘고 긴 사각기둥 모양의 형상으로 되어 있고, 조사측의 측면으로부터 반사판(32) 및 할로겐램프(31)를 수납하는 구조로 되어 있다. 또한 케이스(33)의 형상은 본 예에 한정되는 것은 아니다.

이 케이스(33)는 할로겐램프(31)의 양단부를 지지하고, 도시하지 않았으나, 할로겐램프(31)의 전원 케이블이 양단면으로부터 인출된다.

위치조정수단(40)은 상방향으로 입설(立設)된 베이스판(41)과, 베이스판(41)에 수직방향으로 슬라이드 가능하게 지지된 수직방향 이동판(42)과, 수직방향 이동판(42)의 수직방향의 이동 및 위치결정을 하는 볼트(43a) 및 로크 너트(43b)와, 수직방향 이동판(42)의 상부에 수평방향으로 슬라이드 가능하게 지지된 수평방향 이동판(44)과, 수평방향 이동판(44)의 수평방향 이동 및 위치결정을 하는 볼트(45a) 및 로크 너트(45b)와, 수평방향 이동판(44)에 상하방향으로 회동가능하게 장착된 케이스(33)를 지지하는 연결부재(46)와, 연결부재(46)의 회동방향의 위치결정을 하는 볼트(47a)로 이루어져 있다. 이로써 히터 유니트(30)는 프리폼(10)의 입구부(11)에 대하여 수평 및 수직방향의 거리와, 상하방향의 조사각도를 자유자재로 조정할 수 있다.

이와 같이 히터 유니트(30a 내지 30f)는 상기 구성의 위치조정수단(40)을 구비하고 있고, 이 위치조정수단(40)에 의하여 케이스(33)와 입구부(11)의 위치관계를 용이하게 설정할 수 있고, 조사광(9)을 입구부(11)의 소정위치에 소정의 광강도로 조사할 수 있다. 또한 히터 유니트(30a 내지 30f)는 구조가 단순화되므로, 제조원가의 코스트 다운을 도모할 수 있다.

또한 위치조정수단(40)은 상기 구성에 한정되는 것이 아니고 입구부(11)의 소정 위치에 소정의 광강도로 집광시킴으로써 입구부(11)를 가열하는 것이 가능한 기구이면 된다. 또한 광강도의 조정은 히터 유니트의 위치관계뿐만 아니라 예를 들면 할로겐램프(31)의 전압을 제어하여도 된다.

가열결정화 장치(1)는 도 1에 도시한 바와 같이 프리폼(10)의 반송경로를 따른 가열영역(25, 26)에 히터 유니트(30a 내지 30f)가 합계 8개 병설되어 있다. 이와 같이 하면 프리폼(10)의 입구부(11)를 복수의 히터 유니트(30a 내지 30f)의 앞을 연속하여 통과시킴으로써 연속적으로 가열할 수 있으며, 입구부(11)의 연속결정화가 가능해지고, 생산효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 실시형태에서는 히터 유니트의 수를 8개로서 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한 오른쪽 터릿(21)의 외주부에 히터 유니트를 배설하고 있지 않지만, 이 영역을 가열영역으로서 이용하는 것도 가능하고, 스페이스 절약화를 도모할 수 있다.

또한 가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30a 내지 30f)에 의한 조광하는 위치를 다르게 한 구성으로 되어 있다. 이와 같이 하면 각 히터 유니트(30a 내지 30f)가 입구부(11)의 소정의 부분을 가열할 수 있으므로 입구부(11)의 각 부분의 결정화도를 정밀도 높게 또한 용이하게 제어할 수 있다.

여기서 바람직하게는 각 히터 유니트(30a 내지 30f)가 프리폼(10)의 입구부(11)의 형상, 두께 및 광흡수율에 기인하는 승온특성에 따라 조사광(9)을 입구부(11)의 소정위치에 소정의 광강도로 조사하면 좋으며, 이와 같이 하면 거의 균일한 광강도의 빛을 조사한 것만으로는 결정화에 불균일이 발생하는 입구부(11)에 대하여 승온특성에 따라 가열하고 싶은 포인트를 중점적으로 가열할 수 있으므로, 보다 균일한 결정화를 실현할 수 있다. 또한 부분적으로 결정화도를 다르게 하고싶은 경우에는 결정화도를 정밀도 높게 제어하는 것이 가능해지고, 원하는 특성을 얻을 수 있다.

또한 「승온특성」이란 구경부에 광을 조사하여 가열하였을 때, 구경부 각 부의 온도상승율을 말한다. 예를 들면 페트병 프리폼(10)은 입구부(11)의 상부에 나사산(13)이 형성되고, 중단(中段)부에 단형성부(14)가 형성되고, 하부에 네크링(12)이 형성되어 있다. 그러므로 두께가 두꺼운 부분의 승온특성은 작아지고, 온도가 상승하기 어려워진다.

또한 결정화 전의 프리폼(10)은 무색투명한 데 대하여 결정화되면 백색으로 변화하여 광흡수율이 변화한다. 그러므로 무색투명상태에서 백화한 부분은 승온특성이 커져서 급격하게 온도상승하는 한편, 백화한 부분에 의하여 조사광(9)이 차단되는 부분은 조사광(9)에 의한 승온특성이 급격하게 작아진다.

즉, 「승온특성에 따라」란, 「승온특성을 고려하여 균일한 결정화를 가능하게 하는 조사조건으로」라는 의미이다.

다음으로, 각 히터 유니트(30a 내지 30f)의 조사조건 및 가열결정화 장치(1)의 동작에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 발명에 관한 가열결정화 장치의 조사조건·동작은 이것에 한정되는 것은 아니다.

제 1 히터 유니트

우선 도 3a는 제 1 히터 유니트(30a)의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도 3a에 있어서 제 1 히터 유니트(30a)는 조사광(9)이 입구부(11)의 상부 중앙에 집광하도록 조정되어 있다. 즉 히터 유니트(30a)는 수평방향을 향한 상태에서 입구부(11)의 상방 그리고 입구부(11)에 접근한 위치에 설정되어 있다.

가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30a)로부터 조사되는 조사광(9)에 의하여 입구부(11)를 전체적으로 가열하는 동시에 특히 입구부(11) 위쪽의 나사산(13)을 가열한다.

다음으로 도 3b는 제 2 히터 유니트(30b)의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도 3b에 있어서 제 2의 히터 유니트(30b)는 조사광(9)이 입구부(11)의 상부외주에 집광하도록 조정되어 있다. 즉 히터 유니트(30b)는 히터 유니트(30a)와 비교하여 입구부(11)로부터 수평방향으로 떨어진 위치에 설정되어 있다.

가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30b)로부터 조사되는 조사광(9)에 의하여 입구부(11)의 나사산(13)을 중점적으로 가열하고, 결정화시킨다.

다음으로 도 3c는 제 3의 히터 유니트(30c)의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도 3c에 있어서 제 3의 히터 유니트(30c)는 조사광(9)이 입구부(11)의 중단부 중앙에 집광하도록 조정되어 있다. 즉 히터 유니트(30c)는 히터 유니트(30b)와 비교하여 입구부(11)로부터 수평방향으로 접근하고, 또한 아래쪽으로 이동한 위치에 설정되어 있다.

가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30c)로부터 조사되는 조사광(9)에 의하여 입구부(11)를 전체적으로 가열하는 동시에 특히 입구부(11)의 중단의 단형성부(14)를 가열한다.

다음으로 도 3d는 제 4 히터 유니트(30d)의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도 3d에 있어서 제 4 히터 유니트(30d)는 조사광(9)이 입구부(11)의 중단부 외주에 집광하도록 조정되어 있다. 즉 히터 유니트(30d)는 히터 유니트(30c)와 비교하여 입구부(11)로부터 수평방향으로 떨어진 위치에 설정되어 있다.

가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30d)로부터 조사되는 조사광(9)에 의하여 입구부(11)의 단형성부(14)를 중점적으로 가열하여 결정화시킨다.

다음으로 도 3e는 제 5 및 제 6 히터 유니트(30e)의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도 3e에 있어서 제 5 및 제 6 히터 유니트(30e)는 조사광(9)이 입구부(11)의 하단부 외주에 비스듬하게 위쪽 방향으로부터 집광하도록 조정되어 있다. 즉 히터 유니트(30e)는 히터 유니트(30d)와 비교하여 입구부(11)로부터 수평방향으로 떨어져서 위쪽으로 이동하고, 또한 아래쪽 방향으로 회동한 위치에 설정되어 있다.

가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30e)로부터 조사되는 조사광(9)에 의하여, 입구부(11) 하단의 네크링(12)을 중점적으로 가열하여 결정화시킨다. 또한 히터 유니트(30e)는 두 개 병설되어 있다.

다음으로 도3f는 제7 및 제8 히터 유니트(30f)의 조사상태를 설명하는 개략측면도를 도시하고 있다.

도3f에 있어서 제7 및 제8 히터 유니트(30f)는 조사광(9)이 입구부(11)의 하단부 중앙에 비스듬하게 위쪽으로부터 집광하도록 조정되어 있다. 즉 히터 유니트(30f)는 히터 유니트(30e)와 비교하여 입구부(11)로부터 수평방향으로 접근한 위치에 설정되어 있다.

가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30f)로부터 조사되는 조사광(9)에 의하여 입구부(11)의 상부면 및 외주면을 전체적으로 가열하고, 결정화를 촉진시킨다. 또한 히터 유니트(30f)는 두 개 병설되어 있다.

이와 같이 본 실시형태의 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치(1)는 할로겐램프(31)로부터 조사되는 광을 집광할 수 있으므로, 가열대상인 입구부(11)에 효율적으로 조사광(9)을 조사할 수 있고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 입구부(11)의 승온특성에 따라 입구부(11)의 소정위치에 소정 광강도의 조사광을 조사하므로, 예를 들면 두께가 다르고, 형상이 복잡한 입구부(11)에 대하여도 보다 균일한 결정화를 실현할 수 있다.

또한 프리폼(10)을 자전시키면서 입구부(11)에 조사광(9)을 조사할 수 있으므로, 원주 방향으로 균일한 가열을 할 수 있다.

실시예 1

다음으로 상기 가열결정화 장치(1)의 제 1 실시예에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는 가열결정화 장치(1) (히터 유니트의 수는 20개) 를 사용하여 프리폼(10)의 입구부(11)를 가열하여 입구부(11)를 결정화시켰다. 이 때 가열결정화 장치(1)는 조광하는 위치가 수평 및 수직의 양방향으로 변화하도록 최적으로 설정되어 있고, 입구부(11)의 거의 전체를 평균결정화도가 약 35부피%가 되도록 결정화시켰다. 또한 프리폼 이니셜 온도는 약 35℃이며, 가열시간은 약 2분으로 하였다.

상기 가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30)의 소비전력의 합계가 40㎾였다. 이에 대하여 종래의 가열결정화 장치를 사용하여 거의 같은 조건으로 입구부(11)를 결정화시킨 바 히터 유니트의 소비전력의 합계는 120㎾였다. 즉 가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30)의 소비전력을 약 67% 절전할 수 있었다.

실시예 2

다음으로 상기 가열결정화 장치(1)의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 조광하는 위치가 수평방향으로 변화하도록 최적으로 설정된 가열결정화 장치(1)를 사용하여, 프리폼(10)의 입구부(11)를 가열하여 입구부(11)를 결정화시켰다. 또한 기타 조건은 제 1 실시예와 거의 동일하게 하였다.

상기 가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30)의 소비전력의 합계가 45㎾였다. 즉 가열결정화 장치(1)는 히터 유니트(30)의 소비전력을 약 63% 절전할 수 있었다.

또한 본 실시예의 가열결정화 장치(1)는 조광하는 위치가 수평방향으로 변화하도록 최적으로 설정되었으나, 이 구성에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 조광하는 위치를 수직방향으로 변화하도록 설정한 구성으로 하여도 된다.

[포화 폴리에스테르 중공체의 가열방법]

본 실시형태의 가열방법은 프리폼(10)을 자전시키면서 히터 유니트(30)로부터의 조사광(9)을 프리폼(10)의 입구부(11)에 조사하여 가열함으로써 입구부(11)를 결정화시키는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열방법으로서 히터 유니트(30)로부터의 광을 입구부(11)의 소정위치에 소정의 광강도로 집광시킴으로써 입구부(11)를 가열하는 방법으로 되어 있다.

이와 같이 할로겐램프(31)로부터 조사된 광을 입구부(11)에 집광함으로써 입구부(11)에 입사하지 않는 광을 저감시킬 수 있으므로, 에너지 효율을 개선할 수 있고, 소비전력을 저감시킬 수 있다.

또한 입구부(11)에 대한 초점거리를 조정함으로써 광강도를 조정할 수 있다. 즉 조사광(9)의 조사면적이 작아지도록 초점거리를 조정하면 광강도가 강해지고, 반대로 조사면적이 커지도록 초점거리를 조정하면 광강도가 약해진다. 이와 같이 하여 입구부(11)의 소정위치에 있어서의 광강도를 용이하게 조절할 수 있고, 가열 에너지를 정밀도 높게 제어할 수 있다.

또한 일반적으로 복잡한 형상, 두께가 다른 또는 광흡수율이 다른 입구부(11)는 각 부에 있어서의 승온특성이 다르다. 예를 들면 태양광과 같이 균일한 광강도의 광에 의하여 가열되는 경우, 두께가 두꺼운 부분은 열원에 가까운 부분이 승온하기 쉬우며, 열원으로부터 멀어질수록 승온하기 어려워진다.

이와 같이 가열조건이 안정되지 않으면 결정화가 불충분한 부분은 기계적 강도가 낮아지고, 또한 지나치게 결정화가 진행된 부분은 약해져서 변형되기 때문에 보다 균일하게 결정화시키는 것이 요구된다.

그러므로 입구부(11)의 각 부에 있어서의 승온특성에 따라 각 부에 조사하는 광의 광강도를 제어하면 되고, 이와 같이 하면 예를 들면 복잡한 형상의 입구부(11)에 대하여도 각 부의 온도 프로파일을 맞출 수 있으므로, 균일하게 결정화시킬 수 있다.

예를 들면 열원에 대하여 앞부분이 백화하면 광이 차단된 뒤쪽 부분은 열전도에 의하여 승온하게 되어, 승온특성이 작아진다. 이와 같은 경우에는 광이 차단되지 않도록 우선 뒤쪽 부분에 집광의 초점거리를 맞추어서 뒤쪽으로부터 앞을 향하여 서서히 가열하면 된다.

또한 바람직하게는 입구부(11)의 광이 닿기 어려운 부분에 광을 우선적으로 집광시키면 되고, 이에 따라 입구부(11)가 가열에 의하여 백색화 또는 변색하여 광흡수율이 변화하는 경우에, 광흡수율의 변화에 따라 또는 이 변화를 이용하여 효율적으로 가열할 수 있다.

더욱 바람직하게는 상기와 같이 집광수단으로서 일정한 초점거리를 가진 반사판(32)을 사용하여, 할로겐램프(31) 및 반사판(32)의 설정위치 및/또는 설치방향을 조정하는 방법으로 하면 되고, 이와 같이 하면 조사광(9)을 입구부(11)의 소정위치에 소정의 광강도로 용이하게 조사할 수 있다.

이상으로 본 발명의 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치 및 그 가열방법에 대하여 바람직한 실시형태를 나타내어 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시형태에만 한정되는 것이 아니고 본 발명의 범위에서 다양한 변경실시가 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면 상기 실시형태의 가열결정화 장치(1)는 프리폼(10)의 입구부(11)의 형상에 따라 히터 유니트(30a~30f)를 설정하였으나 상기 설정에 한정되는 것은 아니며, 히터 유니트(30a, 30b)와 히터 유니트(30c, 30d)를 교체하거나 각 히터 유니트의 수를 증감하거나 하는 것도 가능하다.

본 발명의 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치 및 그 가열방법은 가열대상이 페트병의 프리폼(10)의 입구부(11)에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 페트병 이외의 용기 등의 구경부에 대하여도 알맞게 이용할 수 있다.

Claims (9)

1. 포화 폴리에스테르 중공체의 구경부에 상기 포화 폴리에스테르 중공체를 자전(自轉)시킨 상태에서 히터 유니트로부터의 광을 조사하여 가열함으로써 상기 구경부를 결정화시키는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치로써

   상기 히터 유니트가

   가열램프와,

   이 가열램프로부터 조사된 광을 집광시키는 집광수단과,

   상기 포화 폴리에스테르 중공체의 구경부에 대한, 상기 가열램프 및 집광수단의 수평방향 및 수직방향의 거리와 상하방향의 조사각도를 자유자재로 조정하는 위치조정수단을 구비하며,

   상기 히터 유니트를 상기 포화 폴리에스테르 중공체의 반송경로를 따라 여러 개 병설하고, 이들 복수의 상기 히터 유니트에 있어서의 상기 구경부에 대한 조사위치를 상기 위치조정수단에 의하여 다르게 하고, 상기 구경부의 승온특성에 따라 조사를 개시하는 구성으로 한 것

   을 특징으로 하는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치.
2. 제1항에 있어서, 복수의 상기 히터 유니트가 상기 구경부의 형상, 두께 및 광흡수율에 기인하는 승온특성에 따라 상기 광을 조사하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서, 복수의 상기 히터 유니트를 상기 각 히터 유니트의 광이 상기 구경부의 상부, 중단부 및 하단부의 순서로 집광하도록 위치조정되어 있는 것을 특징으로 하는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치.
5. 제2항에 있어서, 복수의 상기 히터 유니트를 상기 각 히터 유니트의 광이 상기 구경부의 중앙, 외주의 순서로 집광하도록 위치조정되어 있는 것을 특징으로 하는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열결정화 장치.
6. 포화 폴리에스테르 중공체의 구경부에 상기 포화 폴리에스테르 중공체를 자전시킨 상태에서 히터 유니트로부터의 광을 조사하여 가열함으로써 상기 구경부를 결정화시키는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열방법으로써,

   상기 히터 유니트를 복수 배치하고, 이들 복수의 히터 유니트에 있어서의 광의 초점위치를 다르게 하여 상기 구경부의 승온특성에 따라 가열을 개시시키는 것을 특징으로 하는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 구경부의 집광의 초점을 상기 구경부의 상부, 중단부 및 하단부의 순서로 맞추고, 상부, 중단부 및 하단부의 순서로 가열을 하는 것을 특징으로 하는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 구경부의 축 중심에 가까운 부분에 집광의 초점을 맞추고, 다음으로 해당 초점보다 앞부분에 초점을 맞추어 가열하는 것을 특징으로 하는 포화 폴리에스테르 중공체의 가열방법.
9. 삭제

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