WO2011148879A1 - プリフォームの口部結晶化方法 - Google Patents

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土屋　要一
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日精エー・エス・ビー機械株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for crystallizing a preform mouth.
  • the wide-mouthed container has a large ratio of the outer diameter of the mouth part to the outer diameter of the body part with respect to a narrow-mouthed container such as a PET (polyethylene terephthalate) bottle that is widely used in general beverage containers.
  • a container of 45 mm or more is called a wide-mouth container.
  • the wide-mouthed container is easy to take out the filling material, and therefore the filling material is not limited to a liquid but is often used for a solid material container such as a jam.
  • the wide-mouth container uses a top seal that seals at the top of the mouth when capping. Therefore, the deformation of the top surface of the mouth must be as small as possible in order to improve the sealing performance.
  • a wide-mouthed container that is filled at a high temperature needs to crystallize the mouth part to have a high density and ensure heat resistance.
  • the volume is reduced as the density is increased, so that the mouth is likely to be deformed. It is necessary to prevent the deformation from adversely affecting the top surface of the mouth.
  • Patent Documents 1 and 2 The mouth crystallization method in which the mouth is heated from inside and outside is disclosed in Patent Documents 1 and 2, and the deformation of the mouth of the narrow mouth container is disclosed in Patent Documents 3 to 5.
  • Patent Documents 1 and 2 the core is inserted into the mouth of the narrow mouth preform, and the mouth of the narrow mouth preform is heated from inside and outside.
  • the 2nd heating source which heats the heat conductor (21) which is a part of core extended outside the mouth part (22) is provided, and heat from the second heating source (22) is transmitted to the core to heat the mouth also from the inside (see FIG. 7).
  • Patent Document 2 excludes the second heating source (22) of Patent Document 1, changes the portion of the thermal conductor (21) of Patent Document 1 to a fin (12a), heats the mouth from the outside, The heat retained in the core for internal heating is radiated through the fins (12a) to harmonize the internal and external heating (see FIG. 4).
  • Patent Document 1 we are interested in the temperature gradient between the inner and outer walls of the mouth (see FIGS. 5 and 6), and in Patent Document 2, the temperature between the inner and outer walls is kept constant by combining rapid heating from the outside and heat radiation by the fins. (See 0058).
  • both the Patent Documents 1 and 2 are indifferent about the temperature change from room temperature to the crystallization temperature maintenance.
  • Some aspects of the present invention provide a mouth crystallization method capable of shortening the crystallization time and heating the mouth from inside and outside and controlling the mouth to an appropriate crystallization temperature that does not cause overheating. Objective.
  • One embodiment of the present invention provides: A method of crystallizing the mouth part of a preform having a mouth part, a body part and a bottom part, Inserting a core into the mouth; Heating the mouth by a heater group arranged along the transport direction while rotating the preform with the core inserted into the mouth and transporting along the transport direction; Cooling the mouth of the preform with the core inserted;
  • the heating step includes A first step of driving, with a first power, a first heater group located upstream of the transport direction in the heater group; Among the heater groups, the second heater group positioned downstream of the first heater group is a second power smaller than the first power until the mouth reaches the crystallization temperature band.
  • a second process driven by: It is characterized by including.
  • the crystallization time is shortened, and the mouth does not exceed the crystallization temperature zone and is not overheated. Can be.
  • overheating occurs in the latter half of the heating step even if the crystallization time can be shortened.
  • the crystallization time is extended even if the crystallization temperature can be controlled.
  • the crystallization time can be shortened by rapid heating to a temperature that does not reach the crystallization temperature zone in the first step.
  • a step of transporting the preform without heating may be included between the first step and the second step.
  • the temperature of the mouth of the preform tends to drop once. Therefore, at the start of the second step, the influence of rapid heating in the first step can be suppressed. As a result, immediately after the start of the second step, the temperature rise characteristic of the mouth portion of the preform can be more easily inclined than in the first step.
  • a third heater group located downstream of the second heater group is driven with a third power smaller than the second power
  • the method may further include a third step of maintaining the temperature of the mouth portion in the crystallization temperature range.
  • the temperature of the mouth is easily maintained in the crystallization temperature zone by further powering down the heater power. Thus, overheating of the mouth can be suppressed.
  • the third power of the third heater group in the third step, can be further powered down downstream from the upstream side in the transport direction.
  • the temperature of the mouth portion is maintained in the crystallization temperature band by maintaining the temperature rising rate or decreasing the temperature rising rate by powering down toward the downstream side. it can.
  • the method may further include a step of preheating the core before inserting the core into the mouth portion.
  • the outer surface temperature of the mouth and the temperature of the core can be made substantially equal, and the temperature difference between the inside and outside of the mouth can be sufficiently relaxed, reducing the first time. Also contribute.
  • Another aspect of the present invention is a synthetic resin wide-mouthed container having a mouth portion, a trunk portion, and a bottom portion, and a top surface of the mouth portion sealed by a lid attached to the mouth portion.
  • the mouth is Mouthpiece, An engaged portion that is formed to protrude outward from the mouth tube portion and to which the lid is engaged, A flange protruding outward from the mouth tube portion on the top surface side, and a protrusion height from the mouth tube portion lower than the engaged portion; and Including
  • the top surface of the mouth portion is formed with an enlarged area between the first top surface of the mouth tube portion and the second top surface of the flange that is flush with the first top surface, The flange is thinner than the mouthpiece, The mouth is crystallized.
  • the sealing area is increased by the enlarged top surface
  • the flange has a resin density on the top surface side due to the resin pressure in the resin flow direction during injection molding. Enhanced. Therefore, the enlarged top surface is reduced in deformation at the time of crystallization, and can improve the tight sealing property with the lid.
  • this flange can be used as a member that is engaged with a chuck that conveys the preform and prevents the displacement of the preform in the axial direction.
  • the flange has a facing surface facing the second top surface, and the resin density on the second top surface side is higher than the resin density on the facing surface side. Can do.
  • deformation of the top surface of the flange used for the seal can be suppressed by deforming the opposing surface side having a low density during crystallization of the mouth.
  • Still another aspect of the present invention is a synthetic resin wide-mouthed container having a mouth portion, a body portion, and a bottom portion, and a top surface of the mouth portion sealed by a lid attached to the mouth portion.
  • the mouth is The mouthpiece, An engaged portion that is formed to protrude outward from the mouth tube portion and to which the lid is engaged, A ring-shaped concave portion formed in the mouth tube portion on the trunk portion side with respect to the engaged portion; and It is characterized by including.
  • the ring-shaped concave portion is formed to be recessed from the mouth tube portion, so that the amount of preform resin can be reduced. If the volume of the mouth portion is reduced, the volume shrinkage during crystallization of the mouth portion is also reduced, so that deformation of the top surface of the mouth portion can be suppressed and the top surface sealing property is improved. Further, the ring-shaped recess can be used as a member that is engaged with a chuck that conveys the preform and prevents the positional displacement of the preform in the axial direction.
  • the engaged portion has N (N is an integer of 2 or more) threads, and the N threads are N in the circumferential direction of the mouth tube section.
  • N is an integer of 2 or more
  • Each of the N divided regions can be formed in a range of less than 360 ° / N.
  • each of the N threads is inclined from the start end of the first height position toward the top surface side of the mouth portion in the axial direction of the mouth tube portion. It can have a second position extended as a terminal.
  • each of the N divided regions has the same height at the start and end, so that the height of the mouthpiece portion can be reduced. Its volume can be reduced. Since the volume shrinkage at the time of crystallization of the mouth is also reduced, deformation of the top surface of the mouth can be suppressed, and the top surface sealing property is improved.
  • FIG. 1 is a front view of a wide-mouth container according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a lid that is attached to the mouth of the wide-mouth container of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the mouth portion of the wide-mouth container shown in FIG. 1 and a chuck that supports the mouth portion.
  • 4 is a cross-sectional view showing another example of the mouth portion of the wide-mouth container shown in FIG. 1 and a chuck that supports the mouth portion.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a preform injection molding process for the wide-mouth container shown in FIG.
  • FIG. 6 is a front view of the wide-mouth container according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the mouth portion of the wide-mouth container shown in FIG.
  • FIG. 8 is an end view showing the threads of the container shown in FIGS. 1 and 6.
  • 9 (A) to 9 (D) are diagrams showing main steps of the mouth crystallization method.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing the transition of the surface temperature of the mouth and the temperature of the core in one cycle.
  • FIG. 11 is a plan view schematically showing the mouth crystallization apparatus.
  • FIG. 1 is a front view of a wide-mouth container according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a lid attached to the mouth portion of the wide-mouth container of FIG. 4 is a cross-sectional view of the mouth portion and the chuck that supports the mouth portion.
  • a wide mouth container 10A made of a synthetic resin (for example, polyethylene terephthalate) has a mouth portion 20A, a trunk portion 30, and a bottom portion 40, and a mouth portion 20A by a lid 90 (see FIG. 2) attached to the mouth portion 20A.
  • the top surface 21A is sealed.
  • a cap called a twist-off cap or a lug cap can be used as the lid 90 attached to the mouth portion 20A of the wide-mouth container 10A.
  • the cap 90 is formed in a bottomed cylindrical shape as shown in FIG. 2, and a plurality of, for example, four engaging portions (lugs) 92 protruding from the inner peripheral surface 91 of the cylindrical portion, and a seal portion 93 located on the bottom surface.
  • the seal portion 93 may be thin and have elasticity, or may be formed by sticking an elastic seal material.
  • the mouth portion 20A has a mouth tube portion 22 and a plurality of engaged portions 23 that are formed to protrude outward from the mouth tube portion 22 and to which the plurality of engaging portions 92 of the lid 90 are respectively engaged.
  • the engaged portion 23 can be formed by, for example, a screw thread.
  • the mouth portion 20 ⁇ / b> A further has a flange 24 that protrudes outward from the mouth tube portion 22 on the top surface 21 ⁇ / b> A side, and the protrusion height from the mouth tube portion 22 is lower than that of the engaged portion 23.
  • the mouth portion 20A can further include a support ring (also referred to as a neck ring) 25, but the support ring 25 is not an essential configuration as described later.
  • the top surface 21A of the mouth portion 20A has an enlarged area formed by the first top surface 22A of the mouth tube portion 22 and the second top surface 24A of the flange 24 that is flush with the first top surface 22A.
  • the surface (lower surface) facing the second top surface 24A of the flange 24 is referred to as a facing surface 24B.
  • a thickness T2 between the second top surface 24A and the opposing surface 24B of the flange 24 is thinner than a thickness T1 of the mouth tube portion 22 (T1> T2).
  • the mouth portion 20A is whitened and crystallized. An example of the crystallization method will be described later.
  • the mouth portion 20A of the wide mouth container 10A eliminates the need for a locking ring (also referred to as a bead ring) required for the narrow mouth container, so that the total height of the mouth portion 20A from the top surface 21A to the lower surface of the support ring 25 is, for example
  • the amount of preform resin for blow molding the container 10A can be reduced accordingly. If the volume of the mouth portion 20A is reduced, the volume shrinkage during whitening crystallization is also reduced, so that deformation of the top surface 21A of the mouth portion 20A can be suppressed. Further, the locking ring protruding from the mouth tube portion 22 easily contracts during whitening crystallization, and the contraction may cause deformation of the top surface 21A. However, in this embodiment, the adverse effect of the locking ring can be eliminated. .
  • the top surface sealability is improved.
  • the top surface sealability depends on the smoothness and area of the top surface, but in the present embodiment, both characteristics are improved.
  • the area of the top surface 21A is enlarged by the first top surface 22A of the mouth tube portion 22 and the second top surface 24A of the flange 24 that is flush with the first top surface 22A. Accordingly, when the lid 90 shown in FIG. 2 is attached, the seal area is increased by the enlarged top surface 21A, and the tight sealability with the seal portion 93 of the lid 90 can be enhanced. This is the first reason that the top surface sealability is improved.
  • FIG. 5 shows a process of injecting resin into the cavity formed between the injection core mold 50 and the neck cavity mold 51 to injection mold the mouth portion 20A.
  • the resin flows in from the bottom side of the preform for blow-molding the container 20A with a predetermined resin pressure along the arrow A direction.
  • the resin pressure B along the resin flow direction A directly acts on the molding surface of the wide top surface 21A, whereas the resin pressure C acting on the molding surface of the narrow opposing surface 24B is in the resin flow direction A. Therefore, it can be seen that the pressure is smaller than the resin pressure B.
  • the cooling efficiency is high, whereas the facing surface 24B is narrow and is cooled by contacting with the convex portion of the neck cavity mold 51. Cooling efficiency is low.
  • the resin density on the second top surface 24A (top surface 21A) side is higher than the resin density on the facing surface 24B side.
  • the resin density on the second top surface 24A (top surface 21A) side is still higher than the resin density on the facing surface 24B side.
  • the resin density increases, the top surface 21A is less likely to shrink and deform, and the smoothness of the top surface 21A increases.
  • the density is small when it is amorphous before crystallization, the shrinkage is large during heat treatment.
  • the contraction deformation is allowed on the facing surface 24B side, the contraction deformation is suppressed on the second top surface 24A (top surface 21A) side. This is the second reason that the top surface sealability is improved.
  • Still another application of the flange 24 is an application as a position shift prevention member in the axial direction with respect to the chuck members 60A and 60B as shown in FIGS.
  • the wide-mouthed container 10A or a preform thereof supports the lower surface of the support ring 25 in the upright state with the mouth portion 20A facing upward and does not use the neck cavity mold. Otherwise, the chuck shown in FIG.
  • the member 60A or the chuck member 60B shown in FIG. 4 is used.
  • the chuck member 60 holds the engaged portion (thread) 23 from both sides, and in order to prevent the container 10A from shifting in the axial direction, the engaged portion (thread) 23, the flange 24, It can have the convex part 61 which goes in between.
  • the support ring 25 can be eliminated.
  • the chuck member 60B shown in FIG. 4 has a protrusion 62 that can contact the flange 24 and a protrusion 63 that can contact the support ring 25 in order to prevent the container 10A from shifting in the axial direction. Can do.
  • FIG. 6 is a front view of a wide-mouth container according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a sectional view of the mouth.
  • a wide mouth container 10B made of synthetic resin has a mouth portion 20B, a trunk portion 30 and a bottom portion 40, and a top surface 21B of the mouth portion 20B is formed by a lid 90 (see FIG. 2) attached to the mouth portion 20B. Sealed.
  • the mouth portion 20B includes the mouth tube portion 22, the engaged portion (thread) 23, and the support ring 25 as in the first embodiment, but does not have the flange 24. However, the flange 24 may be provided also in the second embodiment.
  • the mouth portion 20 ⁇ / b> B has a ring-shaped recess 26 formed in the mouth tube portion 22 on the body portion 30 side of the engaged portion 23.
  • the support ring 25 is not an essential configuration, and is the same as in the first embodiment.
  • the mouth portion 20B of the wide-mouthed container 10B also has a ring-shaped recess 26 that does not require a locking ring that is necessary for the narrow-mouthed container and that can have a vertical width smaller than the height of the locking ring. Therefore, the overall height of the mouth portion 20B from the top surface 21B to the lower surface of the support ring 25 can be reduced, and the amount of preform resin for blow molding the container 10B can be reduced accordingly. If the volume of the mouth portion 20B decreases, the volume shrinkage during whitening crystallization also decreases, so that deformation of the top surface 21B of the mouth portion 20B can be suppressed.
  • the locking ring protruding from the mouth tube portion 22 is likely to shrink during whitening crystallization, and the shrinkage may cause deformation of the top surface 21B. Since the ring-shaped concave portion 26 is included, the influence of volume shrinkage is small.
  • Still another application of the ring-shaped recess 26 is an application as an engaged portion of the chuck member 70 as shown in FIG.
  • the wide-mouthed container 10B or its preform supports the lower surface of the support ring 25 in the upright state with the mouth portion 20B facing upward and does not use the neck cavity mold, but the chuck member 70 is used otherwise. It is done.
  • the chuck member 70 holds the engaged portion (thread) 23 from both sides, but a protrusion 71 that enters the ring-shaped recess 26 may be provided to prevent the container 10B from shifting in the axial direction. it can.
  • the support ring 25 can be dispensed with if it is conveyed upside down without being upright.
  • FIG. 8 is an end view of the engaged portions (threads) 23 of the containers 10A and 10B shown in FIGS. 1 and 6 as viewed from the top surfaces 21A and 21B. It is. However, for the example of FIG. 1, the flange 24 is omitted in FIG.
  • the engaged portion 23 is N (N is an integer of 2 or more, preferably 4 ⁇ N ⁇ 6.
  • N 4 screw threads 23A to 23D (three are shown in FIGS. 1 and 6).
  • the formation range ⁇ 2 is formed in a range less than 360 ° / N.
  • the cap 90 shown in FIG. 2 When the cap 90 shown in FIG. 2 is attached to the mouth portion 20A (20B) having the multiple threads 23A to 23D, the four engaging portions (lugs) 92 of the cap 90 are connected to the multiple threads.
  • the cap 23A to 23D is capped in a bottle (4 to 6), and the wide-mouthed container 10A (10B) can be opened and closed by, for example, rotating the cap 90 1/4 to 1/6.
  • the formation range of each of the four threads 23A to 23D is less than 90 ° ( ⁇ 2 ⁇ 90 °). That is, a gap is always formed between adjacent four threads 23A to 23D that are discontinuous in the circumferential direction.
  • the volume of the engaged portion (thread) 23 can be further reduced, and the top surface 21A (21B) can be prevented from being deformed.
  • the convex portion 71 of the chuck member 70 fits into the ring-shaped concave portion 26 of the mouth portion 20 ⁇ / b> B so that the mouth portion 20 ⁇ / b> B sandwiched between the chuck members 70 does not fall.
  • the depth of the ring-shaped concave portion 26 has an upper limit in relation to the thickness of the mouth tube portion 22. If the depth of the ring-shaped concave portion 26 is increased beyond the upper limit, the flow of the resin that forms the mouth tube portion 22 at the time of preform injection molding is hindered in the region of the ring-shaped concave portion 26, resulting in defects such as short shots. This is because. In terms of reducing the amount of resin, there is also an upper limit to the thickness of the mouth tube portion 22. For example, when the thickness of the mouth tube portion 22 is 1.5 mm, the depth of the ring-shaped recess 26 is 0.5 mm. . Since there is an upper limit to the depth of the ring-shaped recess 26 as described above, there is a possibility that the chuck member 70 shown in FIG.
  • the second height position H2 that extends incline toward the surface 21A (21B) side is provided as the end 23-2. That is, each of the four screw threads 23A to 23D protrudes to the first height position H1 at a position separated in the circumferential direction of the mouth tube portion 22, and directly above the ring-shaped recess 26. It has a start end 23-1.
  • the convex portions 71 of the chuck member 70 are at four locations in the circumferential direction of the mouth tube portion 22 at the first height position H1. It is possible to prevent the mouth portion 20B from being dropped from the chuck member 70 by being caught by the four start ends 23-1 projecting at. In this way, the plurality of starting ends 23-1 can function as stoppers.
  • FIGS. 9A to 9D are diagrams showing the main steps of the mouth crystallization method
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing the transition of the mouth surface temperature and core temperature in one cycle. It is.
  • a preform 100 for a wide-mouth container is injection-molded in advance and carried into a mouth crystallization apparatus.
  • the mouth crystallization apparatus can target not only the preform before blow molding but also the mouth of the container after blow molding. However, transport of a container larger than the preform leads to enlargement of the apparatus. .
  • the preform 100 has a mouth part 101, a body part 102, and a bottom part 103. Since the mouth portion 101 is not blow-molded, the mouth portion 101 of the preform 100 may have either one of the mouth portion 20A shown in FIG. 1 or the mouth portion 20B shown in FIG. It may be.
  • FIG. 9A shows a process of inserting the core 110 into the mouth portion 101 of the preform 100.
  • the preform 100 is inverted and conveyed on the cylinder 120.
  • the core 110 is fixed in the middle of the lifting rod 130, and a pad 132 is fixed to the upper end of the lifting rod 130.
  • the lifting rod 130 is raised, the core 110 is disposed in the mouth portion 101 of the preform 100, and the preform 100 is slightly pushed up by the pad 132 so that it does not contact the cylinder 120.
  • the core 110 is formed by disposing an outer layer body 114 made of a material having infrared absorption, infrared reflection, or both functions on the peripheral surface of the heat insulator 112.
  • the outer layer body 114 is, for example, a metal, and is formed of aluminum (Al) in the present embodiment.
  • the core 110 itself does not wait for a heating source, but heats the mouth 101 from the inside by reflecting infrared rays from a heater, for example, an infrared heater 140 described later, or by the heat retained by the core 110. .
  • the inner heating from the core 110 and the outer heating from the infrared heater 140 in combination, the temperature difference between the inside and outside of the mouth portion 101 can be reduced and the crystallization time can be shortened.
  • the apparatus is not complicated.
  • the core 110 may have a heat shield plate 116 that shields heat by reflection or the like on the upper surface.
  • the heat shield plate 116 can prevent heat from being transmitted to the body 102 side.
  • FIG. 9B shows a heating process.
  • the mouth portion 101 is heated by the infrared heater 140 while rotating the preform 100 in which the core 110 is inserted into the mouth portion 101 and transporting it along the transport direction.
  • a plurality of infrared heaters 140 are provided along the preform conveying directions A1 and A2 shown in FIG.
  • the infrared heater 140 is disposed to face the conveyance path, for example, and uniformly heats the mouth portion 101 of the preform 100 that is rotated.
  • the body portion 102 of the preform 100 can be surrounded by a heat-insulating cylinder 150 and heat can be shielded from the infrared heater 130.
  • FIG. 9C shows a process of cooling the mouth portion 101 of the preform 100 with the core 110 inserted.
  • the cooling process may be natural air cooling in which the preform 100 is rotated, or may be forced cooling using a refrigerant. Shrinkage deformation of the mouth part 101 in the cooling process is regulated by the core 110.
  • FIG. 9D shows a process of removing the core 110 from the mouth portion 101 of the preform 100. Thereafter, the preform 100 that has been crystallized at the mouth is taken out from the cylinder 120, whereby one cycle of the method for crystallizing the mouth is completed.
  • FIG. 11 is a plan view schematically showing the conveyance path of the preform 100 and the infrared heater group 200.
  • the preform is charged at the position P1, continuously or intermittently transported along the transport directions A1 and A2, heated, further cooled in the cooling zone 220, and crystallized at the position P2. Is carried out.
  • the heating step includes a first step of driving the first infrared heater group 200-1 located upstream in the transport direction in the infrared heater group 200 shown in FIG. 11 with the first power.
  • the first power for driving the first infrared heater group 200-1 is set to 70% of the full power, for example.
  • Surface temperature T S of the mouth portion 101 of the preform 100 shown in FIG. 10 the temperature rise characteristics per unit time is heating becomes relatively steep.
  • the second heater group 200-2 located downstream of the first infrared heater group 200-1 in the infrared heater group 200 shown in FIG.
  • the second power for driving the second infrared heater groups 200-2 to 200-4 is set to 60% of the full power, for example.
  • Surface temperature T S of the mouth portion 101 of the preform 100 shown in FIG. 10 the temperature rise characteristics per unit time is heating becomes gradually inclined than the first step.
  • the reason for combining the first step of rapid heating and the second step of slow heating is to shorten the crystallization time and prevent the mouth portion 101 from being overheated.
  • overheating occurs in the latter half of the heating step even if the crystallization time can be shortened.
  • the crystallization time is extended even if the crystallization temperature can be controlled.
  • the crystallization time can be shortened by rapid heating to a temperature that does not reach the crystallization temperature zone in the first step.
  • FIG. 11 shows a non-heating zone 210 in which no heater group is provided between the first heater group 200-1 and the second heater group 200-2 or in which a heater group whose driving is stopped is arranged. Is provided.
  • the surface temperature T S of the mouth portion 101 of the preform 100 as shown in FIG. 10 once tends to drop. Therefore, at the start of the second step, the influence of rapid heating in the first step can be suppressed.
  • the temperature rise characteristics of the surface temperature T S of the mouth portion 101 of the preform 100 is easily brought to gentle slope than the first step.
  • the third heater groups 200-3 and 200-4 located on the downstream side of the second infrared heater group 200-2 in the infrared heater group 200 shown in FIG.
  • the third power for driving the third infrared heater groups 200-3 and 200-4 is set to, for example, 50 to 55% of the full power.
  • the heater power is further powered down to easily maintain the temperature of the mouth portion 101 in the crystallization temperature zone. Thus, overheating of the mouth part 101 can be suppressed.
  • the third power of the third infrared heater groups 200-3 and 200-4 shown in FIG. 11 can be further powered down downstream from the upstream side in the transport direction.
  • the power of the third infrared heater group 200-3, 200-4 is 55% of the full power in the upstream infrared heater group 200-3, and the downstream infrared heater group 200-4. 50% of full power.
  • the temperature is lowered toward the downstream side, so that the temperature rise rate is maintained or the temperature rise rate is lowered as shown in FIG. The temperature can be maintained.
  • the power-down division may be divided into three or more divisions instead of two divisions of the infrared heater groups 200-3 and 200-4.
  • the time during which the plurality of preforms 100 passes through the infrared heater group 200-1 is T1
  • the plurality of preforms 100 pass through each of the infrared heater groups 200-2 to 200-4.
  • the difference in time T1 is a difference in the length of a heating zone.
  • the heating zones of the infrared heater groups 200-1 to 200-4 are made constant, but the heating time in each heating zone can be changed by making the heating zones different in length. Even when the preform is intermittently conveyed, the heating time in each heating zone can be changed by varying the length of each overheating zone.
  • the time T2 can be 2 steps.
  • an infrared heater having an excessively high temperature rise speed is not used to raise the temperature from room temperature to a temperature exceeding 100 ° C., for example.
  • the time T1 of the first step is shorter than the time T2
  • the rapid heating in the first step adversely affects the second step, making it difficult to control the crystallization temperature range, or the crystallization temperature. The time to reach the band becomes longer.
  • FIG. 11 shows the temperature T C of the core 110.
  • FIG. 11 shows an example in which the core 110 is preheated between the positions P1 and P2 shown in FIG. 11 before the core 110 is inserted into the mouth portion 101, for example.
  • this mouth crystallization method may further include a step of preheating the core 110 before inserting the core 110 into the mouth 101.
  • the core 110 is irradiated with infrared rays from the infrared heater 140 through the mouth portion 101, but the temperature is lowered due to contact with the mouth portion 101 at room temperature.
  • the temperature of the core 110 and the surface temperature of the mouth portion 101 are made substantially equal. That is, the first step or the subsequent non-heating step is continued until the inside and outside temperatures of the mouth portion 101 become substantially equal.
  • the preheating process of the core 110 is not necessarily required, the preheating can also contribute to shortening the first process time.

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Abstract

　口部の過加熱を防止しながら、結晶化時間を短縮する口部結晶化方法を提供すること。　口部１０１、胴部１０２及び底部１０３を有するプリフォームの口部を結晶化する方法は、口部内にコア１１０を挿入する工程と、コアが口部に挿入されたプリフォームを、自転させると共に搬送方向に沿って搬送しながら、搬送方向に沿って配置されたヒーター群により、口部を加熱する工程と、プリフォームの口部を、コアを挿入した状態で冷却する工程とを有する。加熱工程は、搬送方向の上流側に位置する第１のヒーター群２００－１を第１のパワーで駆動する第１工程と、第１のヒーター群よりも下流側に位置する第２のヒーター群２００－２を、第１のパワーよりも小さい第２のパワーで駆動して、口部の結晶化温度帯域に達するまで加熱する第２工程とを含む。

Description

プリフォームの口部結晶化方法
　本発明は、プリフォームの口部結晶化方法等に関する。
　広口容器は、一般の飲料容器に多用されているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ボトルのような細口容器に対して、胴部の外径に対する口部の外径の比率が大きく、口部外径が例えば４５ｍｍ以上の容器は、広口容器と称されている。広口容器は、充填物の取り出しが容易であることから、充填物は液体に限らず、ジャム等の固形物の容器にも多用されている。
　広口容器は、キャッピング時のシールを口部の天面にて行なう天面シールが採用される。よって、口部の天面の変形は、シール性を高めるために極力変形が小さいものでなければならない。
　特に、高温充填される広口容器は、口部を結晶化させて高密度とし、耐熱性を確保する必要がある。口部を結晶化すると、高密度化に伴い体積が縮小するので、口部に変形が生じやすい。その変形が口部の天面に悪影響を及ぼすことを抑制する必要がある。
　口部を内外から加熱する口部結晶化方法は特許文献１，２に、細口容器の口部の変形は特許文献３～５に開示されている。
実用新案登録第３０６４４０３号公報 特開２００６－２９７７７５号公報 特開平１１－１５２１２２号公報 特開２００４－２６２０１号公報 特開２００４－１３１１７５号公報
　特許文献１，２は、細口プリフォームの口部にコアを挿入して、細口プリフォームの口部を内外から加熱している。特許文献１では、口部を外部から加熱する第１加熱源（１２）に加えて、口部の外部に延在されたコアの一部である熱導体（２１）を加熱する第２加熱源（２２）を設け、第２加熱源（２２）からの熱をコアに伝達して口部を内側からも加熱している（図７参照）。特許文献２は、特許文献１の第２加熱源（２２）を排除し、特許文献１の熱導体（２１）の部分をフィン（１２ａ）に変更して、外部から口部を加熱すると共に、フィン（１２ａ）を介して内部加熱用コアの保有熱を放熱させて、内外加熱を調和させている（図４参照）。
　しかし、コアに熱を供給する方式（特許文献１）でもコアからの放熱を促進する方式（特許文献２）でも、コアによる内側加熱は従属的であって、口部結晶化温度は口部の外側の加熱源の温度に支配的に依存することに他ならない。特許文献１では口部の内外壁間の温度勾配に関心があり（図５，６参照）、特許文献２では外側からの急速加熱とフィンによる放熱を組み合わせて内外壁間の温度を一定としている（００５８参照）。しかし、室温から結晶化温度維持に至る温度の経時的変化については、特許文献１，２共に無関心である。
　本発明の幾つかの態様は、結晶化時間を短縮すると共に、口部を内外から加熱しながら口部が過加熱とならない適正な結晶化温度に制御できる口部結晶化方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、
　口部、胴部及び底部を有するプリフォームの前記口部を結晶化する方法であって、
　前記口部内にコアを挿入する工程と、
　前記コアが前記口部に挿入された前記プリフォームを、自転させると共に搬送方向に沿って搬送しながら、前記搬送方向に沿って配置されたヒーター群により、前記口部を加熱する工程と、
　前記プリフォームの前記口部を、前記コアを挿入した状態で冷却する工程と、
を有し、
　前記加熱工程は、
　前記ヒーター群のうち、前記搬送方向の上流側に位置する第１のヒーター群を第１のパワーで駆動する第１工程と、
　前記ヒーター群のうち、前記第１のヒーター群よりも下流側に位置する第２のヒーター群を、前記口部が結晶化温度帯域に達するまで、前記第１のパワーよりも小さい第２のパワーで駆動する第２工程と、
を含むことを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、急加熱の第１工程と緩加熱の第２工程とを組み合わせることで、結晶化時間を短縮すると共に、口部が結晶化温度帯域を超えて過加熱とならないようにすることができる。第１工程のみでは、結晶化時間は短縮できても加熱工程の後半で過加熱となってしまう。一方、第２工程のみでは、結晶化温度は制御可能であっても結晶化時間が延長されてしまう。特に、投入された直後のプリフォームの口部は室温の常温であるので、第１工程により結晶化温度帯域に至らない温度まで急加熱することで、結晶化時間を短縮できる。
　本発明の一態様では、前記第１工程と前記第２工程との間に、前記プリフォームを非加熱で搬送する工程を含むことができる。
　こうすると、プリフォームの口部の温度は、一旦は降下する傾向となる。よって、第２工程の開始時には、第１工程の急加熱の影響を抑制できる。これにより、第２工程の開始時から直ちに、プリフォームの口部の温度上昇特性を、第１工程よりも緩傾斜にさせ易くなる。
　本発明の一態様では、前記ヒーター群のうち、前記第２のヒーター群よりも下流側に位置する第３のヒーター群を、前記第２のパワーよりも小さい第３のパワーで駆動して、前記口部の温度を前記結晶化温度帯域に維持する第３工程をさらに有することができる。
　このように、口部の温度が一旦は結晶化温度帯域に到達した後は、ヒーター電力をさらにパワーダウンすることで、口部の温度を結晶化温度帯域に維持し易くなる。こうして、口部の過加熱を抑制できる。
　本発明の一態様では、前記第３工程にて、前記第３のヒーター群の第３パワーを、前記搬送方向の上流側よりも下流側にてさらにパワーダウンすることができる。
　このように、第３工程では下流側ほどパワーダウンすることで、昇温速度を維持するか、あるいは昇温速度をダウンさせるかして、口部の温度を結晶化温度帯域に維持させることができる。
　本発明の一態様では、前記口部に前記コアを挿入する前に、前記コアを予備加熱する工程をさらに有することができる。
　こうすると、第２工程の開始時には、口部の外表面温度とコアの温度とを実質的に等しくして、口部の内外温度差を充分に緩和することができ、第１時間の短縮にも寄与する。
　本発明の他の態様は、口部、胴部及び底部を有し、前記口部に取り付けられる蓋体によって前記口部の天面がシールされる合成樹脂製の広口容器において、
　前記口部は、
　口筒部と、
　前記口筒部より外方に突出形成され、前記蓋体が係合される被係合部と、
　前記天面側にて前記口筒部より外方に突出形成され、前記口筒部からの突出高さが前記被係合部よりも低いフランジと、
を含み、
　前記口部の天面は、前記口筒部の第１天面と、前記第１天面と面一である前記フランジの第２天面とで面積が拡大形成され、
　前記フランジの厚さは、前記口筒部の厚さよりも薄く、
　前記口部は結晶化されていることを特徴とする。
　本発明の他の態様では、拡大された天面によりシール面積が増大される上に、射出成形時の樹脂流れ方向の樹脂圧に起因して、フランジは、その天面側の樹脂の密度を高められる。よって、拡大された天面は、結晶化時の変形が低減されて、蓋体との密着シール性を高めることができる。また、このフランジは、プリフォームを搬送するチャックと係合されて、プリフォームの軸方向への位置ずれを防止する部材として利用することができる。
　本発明の他の態様では、前記フランジは、前記第２天面と対向する対向面を有し、前記第２天面側での樹脂密度を前記対向面側での樹脂密度よりも高くすることができる。
　こうして、口部結晶化時には密度の低い対向面側を変形させることで、シールに用いられるフランジ天面の変形を抑制できる。
　本発明のさらに他の態様は、口部、胴部及び底部を有し、前記口部に取り付けられる蓋体によって前記口部の天面がシールされる合成樹脂製の広口容器において、
　前記口部は、
　口筒部と、
　前記口筒部より外方に突出形成され、前記蓋体が係合される被係合部と、
　前記被係合部よりも前記胴部側にて、前記口筒部に形成されたリング状凹部と、
を含むことを特徴とする。
　本発明のさらに他の態様では、リング状凹部は口筒部よりも窪んで形成されるのでプリフォーム樹脂量を少なくできる。口部の体積が減少すれば、口部結晶化時の体積収縮量も減少するので、口部の天面の変形を抑制でき、天面シール性が向上する。また、このリング状凹部は、プリフォームを搬送するチャックと係合されて、プリフォームの軸方向への位置ずれを防止する部材として利用することができる。
　上述した各態様の広口容器において、前記被係合部はＮ（Ｎは２以上の整数）個のねじ山を有し、前記Ｎ個のねじ山は、前記口筒部の周方向にてＮ分割された領域に各一列で配置され、前記Ｎ分割領域の各々にて３６０゜／Ｎ未満の範囲に形成することができる。
　こうすると、口筒部の全周において、被係合部は一列のみ配置され、軸方向で２列以上とならないので、口筒部から突出される被係合部の体積は縮小される。口部の体積が減少すれば、口部結晶化時の体積収縮量も減少するので、口部の天面の変形を抑制でき、天面シール性が向上する。
　上述した各態様の広口容器において、前記Ｎ個のねじ山の各々は、前記口筒部の軸方向にて、第１の高さ位置の始端から前記口部の天面側に向けて傾斜して延びた先の第２の位置を終端として有することができる。
　このように、一列Ｎ個のねじ山はらせん状に繋がるのではなく、Ｎ分割領域の各々にて、それぞれ同一高さの始端及び終端を有するので、口筒部の高さを低くでき、よってその体積を縮小できる。口部結晶化時の体積収縮量も減少するので、口部の天面の変形を抑制でき、天面シール性が向上する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る広口容器の正面図である。 図２は、図１の広口容器の口部に装着される蓋体の断面図である。 図３は、図１に示す広口容器の口部とそれを支持するチャックの一例を示す断面図である。 図４は、図１に示す広口容器の口部とそれを支持するチャックの他の例を示す断面図である。 図５は、図１に示す広口容器のためのプリフォーム射出成形工程を示す部分の断面図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る広口容器の正面図である。 図７は、図６に示す広口容器の口部の断面図である。 図８は、図１及び図６に示す容器のねじ山を示す端面図である。 図９（Ａ）～図９（Ｄ）は、口部の結晶化方法の主要工程を示す図である。 図１０は、口部の表面温度とコアの温度の一サイクル中での推移を示す特性図である。 図１１は、口部結晶化装置を模式的に示す平面図である。
　以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
　１．第１実施形態
　図１は、本発明の第１実施形態に係る広口容器の正面図であり、図２は図１の広口容器の口部に装着される蓋体の断面図であり、図３及び図４は口部とそれを支持するチャックの断面図である。図１において、合成樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート）製の広口容器１０Ａは、口部２０Ａ、胴部３０及び底部４０を有し、口部２０Ａに取り付けられる蓋体９０（図２参照）によって口部２０Ａの天面２１Ａがシールされる。
　広口容器１０Ａの口部２０Ａに装着される蓋体９０は、例えばツイスト・オフ・キャップまたはラグキャップと称されるキャップを用いることができる。このキャップ９０は、図２に示すように有底筒状に形成され、筒部の内周面９１より突起する複数例えば４個の係合部（ラグ）９２と、底面に位置するシール部９３とを備えることができる。シール部９３は、例えば図２に示すように薄肉として弾性を有するにしてもよく、あるいは弾性を有するシール材を貼付して形成しても良い。
　口部２０Ａは、口筒部２２と、口筒部２２より外方に突出形成され、蓋体９０の複数の係合部９２がそれぞれ係合される複数の被係合部２３を有する。被係合部２３は例えばねじ山で形成することができる。口部２０Ａにはさらに、天面２１Ａ側にて口筒部２２より外方に突出形成され、口筒部２２からの突出高さが被係合部２３よりも低いフランジ２４を有している。口部２０Ａはさらにサポートリング（ネックリングとも称される）２５を有することができるが、後述の通りサポートリング２５は必須の構成ではない。
　口部２０Ａの天面２１Ａは、口筒部２２の第１天面２２Ａと、第１天面２２Ａと面一であるフランジ２４の第２天面２４Ａとで面積が拡大形成されている。なお、フランジ２４の第２天面２４Ａと対向する面（下面）を対向面２４Ｂと称する。フランジ２４の第２天面２４Ａと対向面２４Ｂとの間の厚さＴ２は、口筒部２２の厚さＴ１よりも薄い（Ｔ１＞Ｔ２）。また、口部２０Ａは白化結晶化されている。結晶化方法の一例については後述する。
　この広口容器１０Ａの口部２０Ａは、細口容器には必要なロッキングリング（ビードリングとも称される）を不要とするので、天面２１Ａからサポートリング２５の下面までの口部２０Ａの全高を例えば１５ｍｍ以下に低くでき、その分、容器１０Ａをブロー成形するためのプリフォーム樹脂量を少なくできる。口部２０Ａの体積が減少すれば、白化結晶化時の体積収縮量も減少するので、口部２０Ａの天面２１Ａの変形を抑制できる。また、口筒部２２から突出するロッキングリングは、白化結晶化の際に収縮し易く、その収縮が天面２１Ａの変形を及ぼす可能性があるが、本実施形態ではロッキングリングによる悪影響を排除できる。
　広口容器１０Ａの口部２０Ａは、天面２１Ａ側にフランジ２４を有しているので、天面シール性が改善される。天面シール性は、天面の平滑度と面積に依存するが、本実施形態ではその両者の特性を改善している。
　先ず、天面２１Ａは、口筒部２２の第１天面２２Ａと、第１天面２２Ａと面一であるフランジ２４の第２天面２４Ａとで面積が拡大形成されている。これにより、図２に示す蓋体９０が装着されると、拡大された天面２１Ａによりシール面積が増大され、蓋体９０のシール部９３との密着シール性を高めることができる。これが、天面シール性が改善される第１の理由である。
　次に、フランジ２４は、天面２１Ａ側の樹脂の密度を高め、天面２１Ａの変形を低減するのに寄与している。図５は、射出コア型５０とネックキャビティ型５１との間に形成されるキャビティに樹脂を流入させて口部２０Ａを射出成形する過程を示している。樹脂は、容器２０Ａをブロー成形するためのプリフォームの底部側から矢印Ａ方向に沿って所定の樹脂圧により流入される。この際、広い天面２１Ａの成形面には樹脂流れ方向Ａに沿った樹脂圧Ｂが直接作用するのに対して、狭い対向面２４Ｂの成形面に作用する樹脂圧Ｃは、樹脂流れ方向Ａとは逆向きとなるので、樹脂圧Ｂより小さいことが分かる。
　さらに、天面２１Ａは広い面積にて射出コア型５０と接触するので冷却効率が高いのに対して、対向面２４Ｂは狭く、かつ、ネックキャビティ型５１の凸部と接触して冷却されるので、冷却効率は低い。
　以上のことから、第２天面２４Ａ（天面２１Ａ）側での樹脂密度が対向面２４Ｂ側での樹脂密度よりも高くなる。口部２０Ａを結晶化すると樹脂密度はさらに高まるが、第２天面２４Ａ（天面２１Ａ）側での樹脂密度が対向面２４Ｂ側での樹脂密度よりも高いことに変わりはない。樹脂密度が高まると、天面２１Ａが収縮変形しにくく、天面２１Ａの平滑度が高まる。逆に、結晶化前の非晶質時にて密度が小さいと、熱処理時に収縮が大きい。本実施形態では、収縮変形を対向面２４Ｂ側にて許容しても、第２天面２４Ａ（天面２１Ａ）側では収縮変形を抑制するようにしている。これが、天面シール性が改善される第２の理由である。
　フランジ２４のさらに他の用途は、図３及び図４に示すようにチャック部材６０Ａ，６０Ｂに対する軸方向での位置ずれ防止部材としての用途である。広口容器１０Ａまたはそのプリフォームは、口部２０Ａを上向きとした正立状態にて、ネックキャビティ型を用いない搬送時では、サポートリング２５の下面を支えるのが、それ以外では図３に示すチャック部材６０Ａまたは図４に示すチャック部材６０Ｂが用いられる。チャック部材６０は、被係合部（ねじ山）２３を両側から挟んで保持するが、容器１０Ａの軸方向へのずれを防止するために、被係合部（ねじ山）２３とフランジ２４との間に入り込む凸部６１を有することができる。図３の例では、サポートリング２５の代わりにフランジ２４を支えて容器１０Ａを正立状態で搬送するか、あるいは正立搬送せずに倒立搬送すれば、サポートリング２５を不要とすることができる。一方、図４に示すチャック部材６０Ｂは、容器１０Ａの軸方向へのずれを防止するために、フランジ２４に当接可能な凸６２と、サポートリング２５に当接可能な凸部６３を有することができる。
　２．第２実施形態
　図６は本発明の第２実施形態に係る広口容器の正面図であり、図７は口部の断面図である。図６において、合成樹脂製の広口容器１０Ｂは、口部２０Ｂ、胴部３０及び底部４０を有し、口部２０Ｂに取り付けられる蓋体９０（図２参照）によって口部２０Ｂの天面２１Ｂがシールされる。口部２０Ｂは、第１実施形態と同様に口筒部２２、被係合部（ねじ山）２３及びサポートリング２５を有するが、フランジ２４を有していない。ただし、第２実施形態でもフランジ２４を設けても良い。口部２０Ｂは、被係合部２３よりも胴部３０側にて、口筒部２２に形成されたリング状凹部２６を有する。なお、サポートリング２５が必須の構成ではない点は、第１実施形態と同じである。
　この広口容器１０Ｂの口部２０Ｂもまた、細口容器には必要なロッキングリングを不要とし、代わりにロッキングリングの高さよりも縦幅を小さくできるリング状凹部２６を有する。そのため、天面２１Ｂからサポートリング２５の下面までの口部２０Ｂの全高を低くでき、その分、容器１０Ｂをブロー成形するためのプリフォーム樹脂量を少なくできる。口部２０Ｂの体積が減少すれば、白化結晶化時の体積収縮量も減少するので、口部２０Ｂの天面２１Ｂの変形を抑制できる。また、口筒部２２から突出するロッキングリングは、白化結晶化の際に収縮し易く、その収縮が天面２１Ｂの変形を及ぼす可能性があるが、本実施形態では口筒部２２にて窪むリング状凹部２６を有するので、体積収縮の影響は小さい。
　リング状凹部２６のさらに他の用途は、図７に示すようにチャック部材７０の被係合部としての用途である。広口容器１０Ｂまたはそのプリフォームは、口部２０Ｂを上向きとした正立状態にて、ネックキャビティ型を用いない搬送時では、サポートリング２５の下面を支えるのが、それ以外ではチャック部材７０が用いられる。チャック部材７０は、被係合部（ねじ山）２３を両側から挟んで保持するが、容器１０Ｂの軸方向へのずれを防止するために、リング状凹部２６に入り込む凸部７１を設けることができる。また、正立搬送せずに倒立搬送すれば、サポートリング２５を不要とすることができる。
　３．口部天面の変形を抑えるねじ山形状
　図８は、図１及び図６に示す容器１０Ａ，１０Ｂの被係合部（ねじ山）２３を示す、天面２１Ａ，２１Ｂ側から見た端面図である。ただし、図１の例に対しては、図８ではフランジ２４を省略している。
　本発明の第１，第２実施形態では、図１、図６及び図８に示すように、被係合部２３はＮ（Ｎは２以上の整数で、好ましくは４≦Ｎ≦６であり、実施形態ではＮ＝４）個のねじ山２３Ａ～２３Ｄ（図１及び図６では３つを図示）を有する。Ｎ＝４個の多条のねじ山２３Ａ～２３Ｄは、口筒部２２の周方向にてＮ分割された領域（θ１＝９０゜の領域）に各一列で配置され、Ｎ分割領域の各々に形成範囲θ２が３６０゜／Ｎ未満の範囲に形成されている。Ｎ＝４の本実施形態では、４個のねじ山２３Ａ～２３Ｄの各々の形成範囲は９０゜未満である（θ２＜９０゜）。また、Ｎ＝４個のねじ山２３Ａ～２３Ｄの各々は、口筒部２２の軸方向にて、第１の高さ位置Ｈ１の始端２３－１から口部２０Ａ（２０Ｂ）の天面２１Ａ（２１Ｂ）側に向けて傾斜して延びた先の第２の高さ位置Ｈ２を終端２３－２として有する。
　多条のねじ山２３Ａ～２３Ｄを備えた口部２０Ａ（２０Ｂ）に、図２に示すキャップ９０を装着する際には、キャップ９０の４個の係合部（ラグ）９２を、多条のネジ山２３Ａ～２３Ｄに（４～６条）のびんにキャッピングするもので、例えばキャップ９０を１／４～１／６回転することで広口容器１０Ａ（１０Ｂ）を開閉できる。
　図１及び図６に示す容器１０Ａ，１０Ｂの被係合部（ねじ山）２３は、口筒部２２より突出形成されるため、その体積が大きいほど、結晶化の熱処理時に被係合部（ねじ山）２３の収縮天面２１Ａ（２１Ｂ）に及ぶ悪影響が大きくなる。
　ここで、本実施形態では、被係合部（ねじ山）２３は、４個のねじ山２３Ａ～２３Ｄが口筒部２２の周方向にてＮ分割された領域（θ１＝９０゜の領域）に各一列で配置されている。従って、口筒部２２の軸方向にてねじ山列が２以上設けられるものと比較して、被係合部（ねじ山）２３の体積は充分に小さく、天面２１Ａ（２１Ｂ）が変形する要因となることを抑制できる。
　次に、本実施形態では、被係合部（ねじ山）２３は、４個のねじ山２３Ａ～２３Ｄの各々の形成範囲は９０゜未満である（θ２＜９０゜）。つまり、周方向にて不連続である４個のねじ山２３Ａ～２３Ｄの隣接間には必ず隙間が形成される。こうして、被係合部（ねじ山）２３の体積をさらに小さくすることができ、天面２１Ａ（２１Ｂ）が変形する要因となることを抑制できる。
　次に、特に第２実施形態に係る広口容器１０Ｂとの関係で奏することができる被係合部（ねじ山）２３の作用について説明する。図７に示すように、チャック部材７０の凸部７１は口部２０Ｂのリング状凹部２６に嵌って、チャック部材７０に挟まれた口部２０Ｂが落下しないようになっている。
　ここで、リング状凹部２６の深さは、口筒部２２の肉厚との関係で上限が存在する。リング状凹部２６の深さを、その上限を超えて大きくすると、プリフォームの射出成形時に口筒部２２を成形する樹脂の流れが、リング状凹部２６の領域で阻害され、ショートショット等の不良が生ずるからである。樹脂量を少なくする意味からも口筒部２２の厚さにも上限があり、例えば口筒部２２の厚さを１．５ｍｍとすると、リング状凹部２６の深さ０．５ｍｍが限界である。このようにリング状凹部２６の深さに上限があるため、プリフォームの自重等により、図７に示すチャック部材７０がリング状凹部２６から外れる可能性が考えられる。
　本実施形態では、Ｎ＝４個のねじ山２３Ａ～２３Ｄの各々は、口筒部２２の軸方向にて、第１の高さ位置Ｈ１の始端２３－１から口部２０Ａ（２０Ｂ）の天面２１Ａ（２１Ｂ）側に向けて傾斜して延びた先の第２の高さ位置Ｈ２を終端２３－２として有する。つまり、４個のねじ山２３Ａ～２３Ｄの各々は、口筒部２２の周方向にて離れた位置にて、しかもリング状凹部２６の直上にて、第１の高さ位置Ｈ１に突出にて始端２３－１を有する。
　従って、図７に示すチャック部材７０がリング状凹部２６から外れることがあっても、チャック部材７０の凸部７１は、第１の高さ位置Ｈ１にて口筒部２２の周方向の４箇所にて突出している４つの始端２３－１に引っ掛り、チャック部材７０から口部２０Ｂが落下することを防止できる。このように、複数の始端２３－１をストッパーとして機能させることができる。
　４．口部の結晶化方法
　次に、上述した第１，第２実施形態に係る広口容器１０Ａ（１０Ｂ）や、他の広口容器及び細口容器にも適用できる口部の結晶化方法について説明する。図９（Ａ）～図９（Ｄ）は口部の結晶化方法の主要工程を示す図であり、図１０は口部の表面温度とコアの温度の一サイクル中での推移を示す特性図である。
　図９（Ａ）において、例えば広口容器のためのプリフォーム１００が予め射出成形され、口部結晶化装置に搬入される。なお、口部結晶化装置は、ブロー成形前のプリフォームでなくブロー成形後の容器の口部を対象とすることもできるが、プリフォームよりも大型の容器の搬送は装置の大型化を招く。
　プリフォーム１００は、口部１０１、胴部１０２及び底部１０３を有する。口部１０１はブロー成形されないので、プリフォーム１００の口部１０１は、図１に示す口部２０Ａまたは図６に示す口部２０Ｂのいずれか一方の構造としても良いし、それら以外の口部構造であってもよい。
　図９（Ａ）は、プリフォーム１００の口部１０１内にコア１１０を挿入する工程を示している。コア１１０の挿入前では、プリフォーム１００は筒体１２０上に、倒立されて搬送される。コア１１０は、昇降ロッド１３０の途中に固定され、昇降ロッド１３０の上端にはパッド１３２が固定されている。図９（Ａ）では、昇降ロッド１３０が上昇され、プリフォーム１００の口部１０１内にコア１１０が配置されると共に、パッド１３２によりプリフォーム１００が僅かに押し上げられて筒体１２０と非接触となる。
　コア１１０は、断熱体１１２の周面に、赤外線吸収、赤外線反射あるいはその両機能を持つ材質からなる外層体１１４を配置して形成される。外層体１１４は例えば金属であり、本実施形態ではアルミニウム（Ａｌ）にて形成している。このように、コア１１０はそれ自体が加熱源を待たず、後述するヒーター例えば赤外線ヒーター１４０からの赤外線を反射させて、あるいはコア１１０の保有熱により、口部１０１を内側から加熱するものである。コア１１０からの内側加熱と、赤外線ヒーター１４０からの外側加熱とを併用することで、口部１０１の内外温度差を緩和させると共に、結晶化時間を短縮することができる。しかも、プリフォーム１００と共に搬送されるコア１１０は加熱源を持たずに済むため、装置が複雑化することもない。
　コア１１０は、上面に反射などにより遮熱する遮熱板１１６を有することができる。遮熱板１１６により、胴部１０２側に熱が伝達されることを防止できる。
　図９（Ｂ）は、加熱工程を示している。図９（Ｂ）では、コア１１０が口部１０１に挿入されたプリフォーム１００を、自転させると共に搬送方向に沿って搬送しながら、口部１０１を赤外線ヒーター１４０にて加熱している。赤外線ヒーター１４０は、図１１に示すプリフォーム搬送方向Ａ１，Ａ２に沿って複数設けられて、これらを赤外線ヒーター群２００と称する。図９（Ｂ）では、赤外線ヒーター１４０は例えば搬送路を挟んで対向配置され、自転されるプリフォーム１００の口部１０１を外側から均一加熱する。この加熱工程は、図９（Ｂ）に示すように、プリフォーム１００の胴部１０２を遮熱のための筒体１５０により包囲して、赤外線ヒーター１３０から遮熱することができる。
　図９（Ｃ）は、プリフォーム１００の口部１０１を、コア１１０を挿入した状態で冷却する工程を示している。冷却工程は、プリフォーム１００を自転させた自然空冷であっても良いし、あるいは冷媒を用いた強制冷却であっても良い。冷却工程での口部１０１の収縮変形は、コア１１０により規制される。
　図９（Ｄ）は、プリフォーム１００の口部１０１内からコア１１０を離脱する工程を示している。その後、口部結晶化されたプリフォーム１００が筒体１２０上から取り出されることで、口部結晶化方法の一サイクルが終了する。
　本実施形態の加熱工程を、図１０及び図１１を用いて説明する。図１１は、プリフォーム１００の搬送路と赤外線ヒーター群２００と模式的に示す平面である。位置Ｐ１にてプリフォームが投入され、搬送方向Ａ１，Ａ２に沿って連続または間欠搬送されて加熱され、さらに冷却ゾーン２２０にて冷却処理され、位置Ｐ２にて口部結晶化されたプリフォーム１００が搬出される。
　加熱工程は、図１１に示す赤外線ヒーター群２００のうち、搬送方向の上流側に位置する第１の赤外線ヒーター群２００－１を第１のパワーで駆動する第１工程を有する。図１０に示す第１工程では、第１の赤外線ヒーター群２００－１を駆動する第１のパワーを、フルパワーの例えば７０％に設定している。図１０に示すプリフォーム１００の口部１０１の表面温度ＴＳは、単位時間あたりの温度上昇特性が比較的急傾斜となって昇温される。
　加熱工程はさらに、図１１に示す赤外線ヒーター群２００のうち、第１の赤外線ヒーター群２００－１よりも下流側に位置する第２のヒーター群２００－２を、第１のパワーよりも小さい第２のパワーで駆動して、口部１０１が白化結晶化温度帯域（例えば１７０～１９０°Ｃ）に達するまで、口部１０１を赤外線ヒーター群２００－２とコア１１０とで加熱する第２工程とを含むことができる。図１０に示す第２工程では、第２の赤外線ヒーター群２００－２～２００－４を駆動する第２のパワーを、フルパワーの例えば６０％に設定している。図１０に示すプリフォーム１００の口部１０１の表面温度ＴＳは、単位時間あたりの温度上昇特性が第１工程よりも緩傾斜となって昇温される。
　ここで、急加熱の第１工程と緩加熱の第２工程とを組み合わせた理由は、結晶化時間を短縮すると共に、口部１０１が過加熱とならないようにするためである。第１工程のみでは、結晶化時間は短縮できても加熱工程の後半で過加熱となってしまう。一方、第２工程のみでは、結晶化温度は制御可能であっても結晶化時間が延長されてしまう。特に、投入された直後のプリフォーム１００の口部１０１は室温の常温であるので、第１工程により結晶化温度帯域に至らない温度まで急加熱することで、結晶化時間を短縮できる。
　図１０に示すように、第１工程と第２工程との間に、プリフォームを非加熱で搬送する工程を含むことができる。図１１には、第１のヒーター群２００－１と第２のヒーター群２００－２との間に、ヒーター群を設けないか、あるいは駆動停止されるヒーター群が配置される非加熱ゾーン２１０が設けられている。こうすると、図１０に示すようにプリフォーム１００の口部１０１の表面温度ＴＳは、一旦は降下する傾向となる。よって、第２工程の開始時には、第１工程の急加熱の影響を抑制できる。これにより、第２工程の開始時から直ちに、プリフォーム１００の口部１０１の表面温度ＴＳの温度上昇特性を、第１工程よりも緩傾斜にさせ易くなる。
　加熱工程はさらに、図１１に示す赤外線ヒーター群２００のうち、第２の赤外線ヒーター群２００－２よりも下流側に位置する第３のヒーター群２００－３，２００－４を、第２のパワーよりも小さい第３のパワーで駆動して、口部１０１を白化結晶化温度帯域に維持して、口部１０１を赤外線ヒーター群２００－３，２００－４とコア１１０とで加熱する第３工程とを含むことができる。図１０に示す第３工程では、第３の赤外線ヒーター群２００－３，２００－４を駆動する第３のパワーを、フルパワーの例えば５０～５５％に設定している。このように、口部１０１の温度が一旦は結晶化温度帯域に到達した後は、ヒーター電力をさらにパワーダウンすることで、口部１０１の温度を結晶化温度帯域に維持し易くなる。こうして、口部１０１の過加熱を抑制できる。
　また、第３工程では、図１１に示す第３の赤外線ヒーター群２００－３，２００－４の第３パワーを、搬送方向の上流側よりも下流側にてさらにパワーダウンすることができる。図１０の例では、第３の赤外線ヒーター群２００－３，２００－４の各パワーを、上流側の赤外線ヒーター群２００－３ではフルパワーの５５％、下流側の赤外線ヒーター群２００－４ではフルパワーの５０％としている。このように、第３工程では下流側ほどパワーダウンすることで、図１０に示すように昇温速度を維持するか、あるいは昇温速度をダウンさせるかして、口部１０１の温度を結晶化温度帯域に維持させることができる。こうして、第３工程にて口部１０１が過加熱となることを防止できる。なお、第３工程は赤外線ヒーター群２００－３，２００－４の２分割でなく、パワーダウン分割を３分割以上に多分割してもよい。
　ここで、赤外線ヒーター群２００－１にて複数のプリフォーム１００が通過している時間をＴ１とし、赤外線ヒーター群２００－２～２００－４の各々にて複数のプリフォーム１００が通過している時間をＴ２とする。本実施形態では、Ｔ１＞Ｔ２とすることができる。なお、複数のプリフォーム１００は例えば連続搬送されるので、時間Ｔ１，Ｔ２の相違は、加熱ゾーンの長さの相違である。図１１では赤外線ヒーター群２００－１～２００－４の加熱ゾーンの長さを一定にしているが、加熱ゾーンの長さを異ならせることで、各加熱ゾーンでの加熱時間を変更できる。なお、プリフォームを間欠搬送する場合も、同様に各過熱ゾーンの長さを異ならせることで、各加熱ゾーンでの加熱時間を変更できる。例えば、時間Ｔ１を連続搬送の３ステップ分としたとき、時間Ｔ２は２ステップ分とすることができる。第１工程の時間Ｔ１を長くすることで、室温から例えば１００℃を超える温度まで昇温するのに、過度に昇温スピードが速い赤外線ヒーターを用いることがない。逆に、第１工程の時間Ｔ１を時間Ｔ２より短くすると、第１工程での急速加熱が第２工程に悪影響して、結晶化温度帯域に維持する制御が困難となるか、あるいは結晶化温度帯域までに到達する時間が長くなる。
　図１１には、コア１１０の温度ＴＣが示されている。図１１では、コア１１０は口部１０１に挿入される前に、例えば図１１に示す位置Ｐ１，Ｐ２間にてコア１１０が予備加熱されている例を示している。つまり、この口部結晶化方法は、口部１０１にコア１１０を挿入する前に、コア１１０を予備加熱する工程をさらに有することができる。
　図１１の第１工程では、コア１１０は、赤外線ヒーター１４０からの赤外線が口部１０１を介して入射されるが、常温の口部１０１と接触することで温度が降下している。第１工程またはその後の非加熱工程（第２工程開示時）では、コア１１０の温度と、口部１０１の表面温度とが実質的に等しくなるようにしている。つまり、口部１０１の内外温度が実質的に等しくなるまで、第１工程またはその後の非加熱工程が継続される。第２工程では、口部１０１よりも熱容量が大きいコア１１０の昇温速度は低いが、プリフォーム１００の口部１０１の表面温度ＴＳの昇温と共にコア１１０の温度ＴＣが緩やかに昇温しているので、口部１０１の内外温度差は所定の範囲に収まっている。なお、コア１１０の予備加熱工程は必ずしも要しないが、予備加熱によって第１工程時間の短縮にも寄与できる。
　なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例は全て本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
１０Ａ，１０Ｂ　広口容器　２０Ａ，２０Ｂ　口部、２１Ａ，２１Ｂ　天面、２２　口筒部、２２Ａ　第１天面、２３、２３Ａ～２３Ｄ　被結合部（ねじ山）、２４　フランジ、２４Ａ　第２天面、２４Ｂ　対向面、２５　サポートリング、２６　リング状凹部、２０
　胴部、４０　底部、５０　射出コア型、５１　ネックキャビティ型、６０Ａ，６０Ｂ，７０　チャック部材、６１，７１　凸部、９０　蓋体、１００　プリフォーム、１０１　口部、１０２　胴部、１０３　底部、１１０　コア、１１２　絶縁体、１１４　外層体、１１６　遮熱板、１２０　筒体、１３０　昇降ロッド、１３２　パッド、１４０　赤外線ヒーター（ヒーター）、２００　ヒーター群、２００－１　第１のヒーター群、２００－２～２００－４　第２のヒーター群、２１０　非加熱ゾーン、２２０　冷却ゾーン

Claims (10)

  1. 　口部、胴部及び底部を有するプリフォームの前記口部を結晶化する方法であって、
    　前記口部内にコアを挿入する工程と、
    　前記コアが前記口部に挿入された前記プリフォームを、自転させると共に搬送方向に沿って搬送しながら、前記搬送方向に沿って配置されたヒーター群により、前記口部を加熱する工程と、
    　前記プリフォームの前記口部を、前記コアを挿入した状態で冷却する工程と、
    を有し、
    　前記加熱工程は、
    　前記ヒーター群のうち、前記搬送方向の上流側に位置する第１のヒーター群を第１のパワーで駆動する第１工程と、
    　前記ヒーター群のうち、前記第１のヒーター群よりも下流側に位置する第２のヒーター群を、前記口部が結晶化温度帯域に達するまで、前記第１のパワーよりも小さい第２のパワーで駆動する第２工程と、
    を含むことを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
  2. 　請求項１において、
    　前記第１工程と前記第２工程との間に、前記プリフォームを非加熱で搬送する工程を含むことを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
  3. 　請求項１または２において、
    　前記ヒーター群のうち、前記第２のヒーター群よりも下流側に位置する第３のヒーター群を、前記第２のパワーよりも小さい第３のパワーで駆動して、前記口部の温度を前記結晶化温度帯域に維持する第３工程をさらに有することを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
  4. 　請求項３において、
    　前記第３工程では、前記第３のヒーター群の第３パワーを、前記搬送方向の上流側よりも下流側にてさらにパワーダウンすることを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
  5. 　請求項１乃至４のいずれかにおいて、
    　前記口部に前記コアを挿入する前に、前記コアを予備加熱する工程をさらに有することを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
  6. 　請求項１乃至５のいずれかにおいて、
    　前記プリフォームは、前記口部に取り付けられる蓋体によって前記口部の天面がシールされる広口容器を成形するためのプリフォームであり、
    　前記口部は、
    　口筒部と、
    　前記口筒部より外方に突出形成され、前記蓋体が係合される被係合部と、
    　前記天面側にて前記口筒部より外方に突出形成され、前記口筒部からの突出高さが前記被係合部よりも低いフランジと、
    を含み、
    　前記口部の天面は、前記口筒部の第１天面と、前記第１天面と面一である前記フランジの第２天面とで面積が拡大形成され、
    　前記フランジの厚さは、前記口筒部の厚さよりも薄いことを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
  7. 　請求項６において、
    　前記フランジは、前記第２天面と対向する対向面を有し、前記第２天面側での樹脂密度が前記対向面側での樹脂密度よりも高いことを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
  8. 　請求項１乃至５のいずれかにおいて、
    　前記プリフォームは、前記口部に取り付けられる蓋体によって前記口部の天面がシールされる広口容器を成形するためのプリフォームであり、
    　前記口部は、
    　口筒部と、
    　前記口筒部より外方に突出形成され、前記蓋体が係合される被係合部と、
    　前記被係合部よりも前記胴部側にて、前記口筒部に形成されたリング状凹部と、
    を含むことを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
  9. 　請求項６乃至８のいずれかにおいて、
    　前記被係合部はＮ（Ｎは２以上の整数）個のねじ山を有し、前記Ｎ個のねじ山は、前記口筒部の周方向にてＮ分割された領域に各一列で配置され、前記Ｎ分割領域の各々にて３６０゜／Ｎ未満の範囲に形成されていることを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
  10. 　請求項９において、
    　前記Ｎ個のねじ山の各々は、前記口筒部の軸方向にて、第１の高さ位置の始端から前記口部の天面側に向けて傾斜して延びた先の第２の位置を終端として有することを特徴とするプリフォームの口部結晶化方法。
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