(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電磁放射線源によって、ＰＥＴ，ＰＬＡ、及び、ＰＰのうちの一つからなるプラスチックで構成されるブランクから容器を製造するための前記ブランクのプラスチックを加熱するプロセスであって、該プロセスは、前記電磁放射線を、赤外線域において、以下の範囲：
１６１０〜１６５０  ｎｍ；
１６７５〜１７００  ｎｍ；
１８８０〜２１００  ｎｍ；
２１７０〜２２３０  ｎｍ、
の１つに含まれる波長または波長スペクトルで出射すること、を特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記電磁放射線の前記波長または前記スペクトルが、以下の範囲：
１６２７〜１６４７  ｎｍ；
１６８０〜１６９５  ｎｍ；
１８９０〜１９０６  ｎｍ；
１９２０〜１９５０  ｎｍ；
２０７４〜２０９４  ｎｍ；
２１８８〜２２１６  ｎｍ、
の１つに含まれること、を特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記電磁放射線の波長を、数ｎｍの許容差を有して、１６３７ｎｍとすること、を特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記電磁放射線の波長を、数ｎｍの許容差を有して、１６８８ｎｍとすること、を特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項５】
前記電磁放射線の波長を、数ｎｍの許容差を有して、１８９８ｎｍとすること、を特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項６】
前記電磁放射線の波長を、数ｎｍの許容差を有して、１９３５ｎｍとすること、を特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項７】
前記電磁放射線の波長を、数ｎｍの許容差を有して、２０８４ｎｍとすること、を特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項８】
前記電磁放射線の波長を、数ｎｍの許容差を有して、２２０５ｎｍとすること、を特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項９】
複数の放射線を、異なる波長で、または異なるスペクトルに亘り出射し、夫々が前記範囲に含まれる、或は前記値の１つを有すること、を特徴とする請求項１ないし８の１項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記電磁放射線を単色または準単色とすること、を特徴とする請求項１ないし９の１項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記電磁放射線源をレーザとすること、を特徴とする請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の１項に記載のプロセスを使用して、ブランクから容器を製造するために前記ブランクを加熱して前記ブランクを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック、特には熱可塑性プラスチックの加熱に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性プラスチックの加熱は、多くの分野で使用されている。産業界で最も使用されるのは、部品成形である。しかしながら複数の成形技法があり、技法によって異なる種類の加熱が必要である。
【０００３】
特定の成形技法では、熱可塑性プラスチックを、該プラスチックの溶融点より高温で加熱し、それにより流動性を持たせ、流動性を有する状態から成形する。例として、押出成形、射出成形または他の回転成形（ロトモールディング）が、挙げられるであろう。
【０００４】
他の技法では、熱可塑性プラスチックを、ガラス転移温度より高温だが、溶融点未満で加熱し、それにより材料に延性を与え、該材料を成形可能にする。例として、熱成形またはブロー成形、特には、射出ブロー成形または二軸配向射出ブロー成形が挙げられる。これらの技法では、材料の加熱を上述した他の技法より緩やかに行うが、それは加熱を正確に制御することが必須なためである。こうした加熱は、一般的に炉内において放射によって行われ、被加熱体を加熱要素と接触させない。
【０００５】
産業状況では、言うまでもなく、加熱時間が重要なパラメータとなるが、これは生産に課せられる生産速度が一般的に極めて速いためである。このため、他のパラメータ、特に加熱の均一性、材料内部への放射熱の貫通、及びエネルギ効率を損なうこと無く、加熱時間をできるだけ短縮することが望ましいと考えられる。
【０００６】
スペクトル全体の内、赤外線放射のみが、加熱に真に有用なことが知られている。
【０００７】
産業界、特に熱可塑性プラスチック製ブランク（プリフォームまたは中間容器）からの容器製造業では、ハロゲンランプを備えたオーブンを使用するが、該ランプには、強力であるという長所があるが、スペクトル全体に亘り放射し、それにより消費パワーの一部を純損失として放射してしまい、オーブンの全体的な効率が、相対的に低下するという短所がある。    
【０００８】
加熱時間を短縮しつつ、オーブンの効率を高めるために、本出願者は、国際出願第ＷＯ  ２００６／０５６６７３号において、コヒーレントなビーム、特には単色の電磁ビーム、更に詳細には、レーザダイオードから出射してもよいレーザを使用し、それによりプリフォームの加熱を行うようにすることについて、近年提案した。  
【０００９】
この技法は有望で、改善する価値がある、というのも本発明者らは、そのようにして行った加熱では、選択材料によっては一定の成果を得られないことに、気付いたためである。  
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の１目的は、従って、加熱の汎用性を向上でき、それにより様々な異なる材料に対して、加熱時間、加熱の均一性、及びエネルギ効率の間で妥協できるようにする、解決方法を提供することである。  
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのために、本発明では、少なくとも１つの電磁放射線源によってプラスチックを加熱するプロセスを提供し、そのために該放射線を赤外線域において、以下の範囲の１つに含まれる波長で、または波長スペクトルで出射する：  
１１１０〜１１６０  ｎｍ、
１３９０〜１４５０  ｎｍ、
１６１０〜１６５０  ｎｍ、
１６７５〜１７００  ｎｍ、
１８８０〜２１００  ｎｍ、
２１７０〜２２３０  ｎｍ、
及び、好適には以下の範囲の１つとする：
１１１０〜１１５０  ｎｍ、
１４００〜１４３０  ｎｍ、
１６２７〜１６４７  ｎｍ、
１６８０〜１６９５  ｎｍ、
１８９０〜１９０６  ｎｍ、
１９２０〜１９５０  ｎｍ、
２０７４〜２０９４  ｎｍ、
２１８８〜２２１６  ｎｍ。
【００１２】
好適実施例によれば、赤外線の放射波長の値を、以下の値の１つと略等しくしてもよい：
１１３０  ｎｍ、
１４１４  ｎｍ、
１６３７  ｎｍ、
１６８８  ｎｍ、
１８９８  ｎｍ、
１９３５  ｎｍ、
２０８４  ｎｍ、
２２０５  ｎｍ。
【００１３】
更に、特定の１実施例では、複数の放射線を異なる波長、または異なるスペクトルで出射してもよく、該各波長は上記範囲の１つに含まれる、または上記で挙げた値の１つを有する。  
【００１４】
電磁放射線を、好適には、単色または準単色とする。電磁放射線源については、例えば、レーザとする。
【００１５】
このプロセスを、特に：
ブランクから容器を製造するために該ブランクを加熱すること、或は
熱成形により被成形物を製造するためにホイルまたはシートを加熱すること、  
に適用してもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の他の対象及び効果については、以下の実施例に関する記述に照らして、明らかになるであろう。
【００１７】
本提案プロセスでは、完成品を得るための次なる変形を視野に入れて、熱可塑性プラスチック製の中間被成形物を加熱することを、目的としている。該中間被成形物を、特に広口容器（例えば、箱）等の被成形物を得るために、熱成形することを意図した薄いシート、或は狭口容器（瓶等）を得るために、ブロー成形または延伸ブロー成形することを意図したプリフォームとしてもよい。  
【００１８】
想定される材料の内、特に挙げられるのは、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリ乳酸（ＰＬＡ）であり、これらの主な熱的特性について、下表１に示す。注目すべき点は、これらの材料が、容器製造において広く使用されている点である。
0005445764.tif 000002
【００１９】
本発明者らは、一定の放射スペクトル及び一定のパワーでは、加熱によって一般的に同じ結果が、選択した材料によっては出ないものがあり、加熱速度は材料ごとに異なるという観察から開始した。特に、大きな違いが、一方のＰＥＴと他方のＰＰとの間で観察された。
【００２０】
実験を、複数の材料について、スペクトル全体に対して、これらの材料全てを産業的に加熱するのに適する可能性がある波長を選択するために、全く同一の電磁放射線源を保持した状態で行った。
【００２１】
実験条件は以下の通りである。
【００２２】
検査試料は、以下の材料から製造した厚さ３ｍｍの薄いシートである：
ＰＥＴ  ＥＡＳＴＭＡＮ  ９９２１  
ＰＥＴ  ＤＡＫ  Ｌａｓｅｒ＋
ＰＬＡ  ＮＡＴＵＲＥＷＯＲＫＳ  ７０００Ｄ
ＰＰ  ＮＯＶＯＬＥＮ  ３３４８
ＰＥＴ／ナイロン２％混合物。
【００２３】
これらの試料に一方的に（即ち、入射面として知られる、片面に対して）、赤外線を入射させるが、該赤外線のパワーを２Ｗ／ｃｍ２とし、波長の選択範囲を８００ｎｍ〜２５００ｎｍとした。
【００２４】
各試料について、各選択波長で、以下を測定した：
-  放射線吸収率ρ、即ち試料が吸収したパワーに対する入射パワーの割合、
-  入射面（換言すると、深さ約１００μｍ）での材料加熱速度Ｖ１、及び
-  反対面（換言すると、また深さ約１００μｍ）での材料加熱速度Ｖ２。      
【００２５】
測定結果を、各試料について、以下の表２．１〜表２．５で照合した。
【００２６】
（表１．１）  ＰＥＴ  Ｅａｓｔｍａｎ  ９９２１
0005445764.tif 000003
【００２７】
（表１．２）ＰＥＴ  ＤＡＫ  Ｌａｓｅｒ＋
0005445764.tif 000004
【００２８】
（表１．３）  ＰＬＡ  ７０００Ｄ
0005445764.tif 000005
【００２９】
（表１．４）  ＰＰ  ＮＯＶＯＬＥＮ  ３３４８
0005445764.tif 000006
【００３０】
（表１．５）  ＰＥＴ  ナイロン２％
0005445764.tif 000007
【００３１】
一定数の波長に関して、効率（十分に高い）とＶ１／Ｖ２の熱勾配（十分に低い）との間で、良好に妥協できたことが観察されたが、これは、比較的均一で汎用性のある加熱であることを証明している。
【００３２】
一方、上表でアスタリスクで印をした他の波長に関しては、少なくとも１つの選択材料について、この妥協を獲得できなかったことが観察された。
【００３３】
例えば、８８０ｎｍでは、効率が、ＰＥＴ  ＥＡＳＴＭＡＮ９９２１に対しては、低過ぎた。
【００３４】
１６６２ｎｍでは、熱勾配が、ＰＥＴ  ＤＡＫ  Ｌａｓｅｒ＋及びＰＥＴナイロンに対しては、高過ぎた。
【００３５】
１７３６ｎｍでは、熱勾配が、ＰＰ  ＮＯＶＯＬＥＮ３３４８に対しては、高過ぎた。
【００３６】
２１３６ｎｍでは、熱勾配が、ＰＥＴナイロンも含む、全てのＰＥＴに対して、高過ぎた。
【００３７】
この分析の結果、熱可塑性プラスチックの加熱に使用する線源からの電磁放射線に関して、以下の波長（単位ｎｍ）を選択することを、導き出した：１１３０、１４１４、１６３７、１６８８、１８９８、１９３５、２０８４及び２２０５。
【００３８】
これらの波長を、先に挙げた波長から夫々選択した異なる値を有する複数の線源を並置して、組み合わせることが、想定できる。
【００３９】
実際には、市販の赤外線放射線源が出射した電磁放射線を、単一の波長に集中させず、おおよそ広域スペクトル（数ｎｍから数十ｎｍ）に拡散する。
【００４０】
その結果、様々な組立体を介して（ハロゲンランプの前に干渉フィルタを間置する等）、単一の波長（単色）で、または数ナノメートル（準単色）の許容差を有して、放射するように出射する放射線のスペクトルを限定可能だが、より合理的には、安価な線源（強力なレーザダイオード等）を選択して、該線源から出射するスペクトルに選択波長を含み、１つ（または複数）の不所望な波長には拡散させないようにする。
【００４１】
以下に、選択波長の反対側に示すのは、許容可能な差、即ち、選択線源により出射する波長またはスペクトルが入る波長範囲である。
【００４２】
表３．１では、比較的厳しい許容差の第１組を示す。表３．２では、より広い許容差の第２組を示す。これらの許容差外では、出射放射線は、上記で説明した対象物を獲得できないと考えられる。
【００４３】
（表２．１）
0005445764.tif 000008
【００４４】
（表２．２）
0005445764.tif 000009
【００４５】
前述したように、複数の波長または複数のスペクトルを、例えば、複数の線源を並置して夫々が選択した範囲の１つで（単色で、準単色で、または１スペクトルに亘り）出射することにより、混合すると、有利かもしれない。
【００４６】
上記で提案したように、赤外線域において、選択波長の１つまたは選択範囲の１つに含まれるスペクトルで出射する電磁放射線を使用して、材料に照射することから成る、熱可塑性プラスチックを加熱するプロセスを、容器を製造するためのブランク（プリフォーム、または中間容器でもよい）の加熱に、うまく適用してもよい。
【００４７】
また、このプロセスを、熱成形で被成形物を製造するための、シートまたはホイルの加熱に、適用してもよい。