(57)【要約】  本発明は、熱可塑性半加工品(2)から容器を製造する方法に関し、その方法は、コヒーレント電磁放射光の少なくとも1つのビーム(22)を用いて半加工品(2)を加熱する段階と、そのように加熱された半加工品(2)から容器を形成する段階とを含む。本発明はまた、容器(2)を製造するのに使用する装置(1)に関し、その装置(1)は、加熱された半加工品(2)から容器を形成するために半加工品(2)を加熱するユニット(16)を備える。本発明による装置(1)は、半加工品(2)が、加熱ユニット(16)内部をそれに沿って移動する経路(23)を画成する。さらに、加熱ユニット(16)は、前述の経路(23)上に配置された領域(25)に向けられた少なくとも1つのコヒーレント電磁放射光源(26)を備える。
2008520467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント電磁放射光の少なくとも1つのビーム(22)によって実行される前記パリソン(2)を加熱する段階と、次いで
そのように加熱された前記パリソン(2)から容器を形成する段階と
を含む熱可塑性パリソン(2)から容器を製造する方法であって、
前記パリソン(2)を加熱する段階が、電磁放射光の複数の重畳ビーム(22)によって実行されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記パリソン(2)を加熱する段階が、電磁放射光の複数の隣接するビーム(22)によって実行される、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
各ビーム(22)が平面状である、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
各ビーム(22)が、所定の総体的な方向に向けられ、前記加熱段階中、前記パリソン(2)が、前記ビーム(22)の前記方向に実質的に直交する経路(23)を少なくとも局所的に辿らされる、請求項1から3の一項に記載の方法。
【請求項５】
各ビーム(22)が、所定の総体的な方向に向けられ、前記加熱段階中、前記パリソン(2)が、前記ビーム(22)の前記総体的な方向に実質的に平行な経路(23)を少なくとも局所的に辿らされる、請求項1から3の一項に記載の方法。
【請求項６】
前記加熱段階において、前記パリソン(2)が所定の軸の回りに回転させられる、請求項1から5の一項に記載の方法。
【請求項７】
前記回転軸が、前記パリソン(2)の回転軸(A)に一致する、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記パリソン(2)が、ネック部(3)および本体(4)を有し、前記電磁放射光のビームが、前記パリソン(2)の本体(4)に向けられる、請求項1から7の一項に記載の方法。
【請求項９】
加熱段階中、前記パリソン(2)のネック部(3)が上に向けられている、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記パリソン(2)のネック部(3)が通風されている、請求項8または9に記載の方法。
【請求項１１】
前記加熱段階中、前記ビーム(22)が、少なくとも1度は反射面から反射される、請求項1から10の一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ビーム(22)がレーザビームである、請求項1から11の一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ビームからの放射光が赤外線放射光である、請求項1から12の一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記放射光の波長が約1600nm以下である、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記放射光の波長が約700nmと1600nmとの間である、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
熱可塑性パリソン(2)から容器を製造する装置において、加熱された前記パリソン(2)から容器を形成する目的で、前記パリソン(2)を加熱する加熱ユニット(16)を備え、前記装置(1)は、前記パリソン(2)が前記加熱ユニット(16)内で辿るように目途された経路(23)を画成する装置であって、前記加熱ユニット(16)が、前記パリソン(2)の前記経路(23)上に設定された領域(25)に向けられるコヒーレント電磁放射光源(24)を少なくとも1つ備えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記パリソン(2)の前記経路(23)が実質的に直線であり、前記複数の放射光源(24)が、前記経路(23)を横切る方向に向けられている、請求項16に記載の装置。
【請求項１８】
前記加熱ユニット(16)が、前記経路に平行に配置された1列の隣接する光源を備える、請求項17に記載の装置。
【請求項１９】
前記加熱ユニット(16)が、前記経路に平行に配置された重畳する複数の放射光源列を備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
前記加熱ユニット(16)が、前記パリソン(2)の前記経路(23)に実質的に平行で互いに対面する第1および第2の壁(34、35)を有するチャンバ(33)を備え、これらの壁が、この経路の両側に1つずつ配置され、一体となって内部空間(36)を画定し、第1の壁(34)は、複数の重畳する水平方向に平行なスリット(42)を備え、それぞれのスリット(42)に面して、前記内部空間(36)とは反対側に一列の放射光源が配置されている、請求項19に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも前記第2の壁(35)が、前記内部空間(36)と同じ側に、反射型内面(39)を有する、請求項20に記載の装置。
【請求項２２】
前記加熱ユニット(16)が、前記チャンバ(33)に垂直に適合して設定される領域を通る空気流(45)を発生させることができる通風システム(44)を備える、請求項20または21に記載の装置。
【請求項２３】
前記パリソン(2)の前記経路(23)が実質的に直線であり、前記放射光源が前記経路に平行な方向に向けられている、請求項16に記載の装置。
【請求項２４】
前記放射光源に面して配置された不透明スクリーン(50)を備える、請求項22または23に記載の装置。
【請求項２５】
少なくとも2つの連続する加熱ユニット(16a、16b)を備える、請求項22から24の一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記パリソン(2)の前記経路(23)が実質的に円形であり、前記加熱ユニット(16)が、前記経路(23)に沿って配置された連続する複数のチャンバ(63)を備え、各チャンバ(63)が、互いに対面し前記経路(23)の両側に1つずつ配置され一体となって内側中空室(66)を画成する2つの円筒形壁(64、65)を有し、各壁(64、65)が、中空室(66)に向かう複数の隣接する反射型小平面(64a、64b、64c;65a、65b、65c)を有し、前記電磁放射光源がこれらの小平面の1つに向けられ、前記小平面(64a、64b、64c、65a、65b、65c)は、互いの相手と完全な平行ではなく、互いに数度の角度を形成する、請求項16に記載の装置。
【請求項２７】
前記小平面(64c)の1つに隣接する不透明スクリーン(58)を備える、請求項26に記載の装置。
【請求項２８】
前記パリソン(2)が回転軸(A)を有し、前記加熱ユニット(16)が、前記パリソン(2)をその軸(A)の回りに回転させる手段を備える、請求項16から27の一項に記載の装置。
【請求項２９】
前記コヒーレント電磁放射光源(24)がレーザ光源である、請求項16から28の一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記コヒーレント電磁放射光源がレーザダイオードである、請求項29に記載の装置。
【請求項３１】
前記レーザダイオードが、平面状レーザビーム(22)を放射するように設計されている、請求項30に記載の装置。
【請求項３２】
前記加熱ユニット(16)が、少なくとも1ブロック(27)または1アレイ(28)の並置レーザダイオードを備える、請求項30または31に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は容器の製造に関する。
【０００２】
本発明は、より詳細には、熱可塑性パリソンから容器、特に瓶を製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
該方法は、適切な加熱ユニット内でパリソンを加熱する第1の段階と、次いで、パリソンを高温状態で、複数成形式吹込み成形または延伸吹込み成形ユニットに導入し、そこでパリソンを容器に成形する第2の段階とを含む。
【０００４】
このように成形された容器は、吹込み成形または延伸吹込み成形ユニットから出ると、それに続く充填段階を待つために貯蔵ユニットに導かれるか、または充填ユニットに直接導かれるかのいずれかである。
【０００５】
容器のパリソンは、出来上がる容器を封止する栓を受けるように目途され、既に最終寸法になっており、成形すると実際の容器そのものになる本体から延在するネック部を備えることに留意されたい。
【０００６】
パリソンの加熱は、一般に、パリソン自体が回りながらそのそばを通過する一連の管状ハロゲンランプを装備した炉内で行われる。より具体的には、炉は、複数のランプをそれぞれが有するいくつかの基本的モジュールを有しており、ランプはそれぞれ個々に制御され、その結果、最終的に、炉から出るとき、各パリソンの本体の温度はその組成材のガラス転移温度を超え、出来上がる容器内の材料分布が最適化されるような所定の加熱プロファイルが各パリソンで得られるようになる。
【０００７】
この加熱方法は、いくつかの欠点を有する。
【０００８】
第1に、そのエネルギー効率(所謂、ランプによって消費されるエネルギーに対するパリソンによって吸収されるエネルギーの比)が、11〜15%と著しく低い。これは、ランプによって放射された放射光が空間的に発散し、そのほんの一部しかパリソン本体に到達しないためである。この効率によって表される低い値は、生産速度に悪影響を及ぼす。
【０００９】
次に、加熱プロファイル(所謂、パリソンの長さに沿って測定した温度のプロット)を正確に得ることができないことである。発散作用があるため、ランプからの放射光が互いに干渉し、それは、ランプから所与の距離での複合放射光の強度を正確に調節しようとすることが極めて非現実的な考えであることを意味する。
【００１０】
この欠点を緩和するために、できるだけ近い距離でパリソンの列にランプを通過させるアイディアが既に存在する。しかし、今度はこれが、パリソンの表面が過熱するという望ましくない問題を生じさせ、この現象は、高価な通風システムを備え付け、作動させない限り軽減することができない。
【００１１】
さらにまた、顕著な熱対流現象が存在し、それによって、上昇気流が、放射された放射光の一部をパリソンの主要部分に伝達する。ここで、このパリソンのネック部は、その本来の寸法を維持するために適度な温度に保たれる必要がある。
【００１２】
したがって、熱対流によるネック部に起こりがちな加熱を制限するために、パリソンのネック部を下向きにすることが適切であるとされている。ある場合にはそのような予防策では不十分なことがあるので、その予防策がネック部の通風と組み合わされる。いずれにしても、一般にプリフォームは炉にネック部を上にして導入されるので、パリソンのこの配向が、加熱ユニットに入れるときに、プリフォームを上下逆転する操作を必要とし、また、延伸吹込み成形段階がネック部を上に向けて行われる場合は(この方がより普通に想定されることだが)プリフォームが鋳型に導入される前にプリフォームを、または、容器が保管またはそれに充填できるように容器が装置を出る時に容器を、そのいずれかを上下逆転する操作を必要とする。これら逆転操作は、据付けおよび操作を行う適切な仕組みを必要とし、それが、装置をより複雑にし、費用にも悪影響を及ぼす。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
特に前述の欠点を緩和するために、熱可塑性パリソンから容器を製造する本発明による方法は、
−コヒーレント電磁放射光の少なくとも1つのビームによって実行されるパリソンを加熱する段階と、次いで
−そのように加熱されたパリソンから容器を形成する段階と
を含む。
【００１４】
本発明はまた、加熱されたパリソンから容器を形成する目的でパリソンを加熱する加熱ユニットを備える、熱可塑性パリソンから容器を製造する装置を提案する。装置は、パリソンが加熱ユニット内で辿るべき経路を画成し、その加熱ユニットは、パリソンの経路上に設定された領域に向けられた少なくとも1つのコヒーレント電磁放射光源を備える。
【００１５】
そのようにして、放射光を、パリソン上の局所部分に集中することができ、所定のプロファイルに近い温度プロファイルを得ることを可能にし、拡散および熱伝達が殆どないことによって、その寸法を変化させる恐れのある入射熱をネック部が蒙ることなしに、ネック部を上向きにしてパリソンを加熱することが可能になる。
【００１６】
より具体的には、電磁放射光のビーム(たとえばレーザダイオードによって放射されたレーザなど)が、パリソンの本体に向けられることが好ましい。放射光は、好ましくは近赤外線として、言い換えれば、約700nmと1600nmとの間の範囲の波長で放射される。
【００１７】
パリソンを加熱する段階は、好ましくは、複数の隣接かつ/または重畳する電磁放射光のビームによって実行される。実際には、加熱する段階は、たとえば、1つまたは複数のアレイの形で並置かつ/または重畳された複数のレーザダイオードによって実行される。
【００１８】
1つまたは複数のビームそれぞれは、直線状または平面状であり得、それらビームは、たとえば所定の総体的な方向に向けられ、パリソンは、少なくとも局所的に、ビームの方向に対して実質的に直交、または実質的に平行いずれかの経路を辿らされる。
【００１９】
加熱段階では、パリソンは、好ましくは、所定の軸、たとえばパリソンの回転軸に一致する軸の回りに回転させられ、それによって、このパリソンの外周の周りに一様な加熱を行うことができる。
【００２０】
さらに、パリソンのネック部は、溢れ出た高温空気を取り除くために、通風してもよい。
【００２１】
一実施形態によれば、加熱段階中、ビームが、少なくとも1度は反射面から反射される。
【００２２】
加熱ユニットは、たとえば、パリソンの経路に実質的に平行で互いに対面する第1および第2の壁を有するチャンバを備え、これらの壁は、この経路の両側に1つずつ配置され、一体となって内部空間を画定し、第1の壁は、複数の重畳する水平方向に平行なスリットを備え、それぞれのスリットに面して、内部空間とは反対側に一列の放射光源が配置されている。
【００２３】
一実施形態によれば、少なくとも第2の壁が、内部空間と同じ側に、反射型内面を有する。
【００２４】
パリソンのネック部を通風するために、加熱ユニットは、チャンバに垂直に適合して設定される領域を通る空気流を発生させることができる通風システムを備え得る。
【００２５】
変形形態によれば、装置は、連続する2つのこのタイプの加熱ユニットを備える。
【００２６】
別の実施形態によれば、パリソンの経路が実質的に円形であり、加熱ユニットが、経路に沿って配置された連続する複数のチャンバを備え、各チャンバが、互いに対面し、経路の両側に1つずつ配置され一体となって内側中空室を画成する2つの円筒形壁を有し、各壁が、中空室に向かう複数の隣接する反射型小平面を有し、電磁放射光源が、これらの小平面の1つに向けられている。
【００２７】
加熱ユニットは、たとえば、ビームが小平面から何回か反射した後にそれを吸収するために、小平面の1つに隣接する不透明スクリーンを備える。
【００２８】
どの実施形態が採用されても、加熱ユニットは、パリソンをその回転軸の回りに回転させる手段を備えることが好ましい。
【００２９】
本発明の他の目的および利点は、添付図面を参照して以下に記載される説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図1は、この例ではプリフォームである熱可塑材製のパリソン2から瓶などの容器を製造する装置1を示す。ここで、用語「パリソン」は、プリフォームのみを含むのではなく、プリフォームと仕上がり容器の中間の部品も含むことに留意されたい。方法によっては実際に、連続する2つの成形段階を含む。すなわち、プリフォームから中間容器を形成する第1の段階と、次いで、ある時間経過後、中間容器から仕上がり容器を形成する第2の段階とである。
【００３１】
プリフォームの形態のパリソン2が、図8に拡大して示されている。それは、軸Aの回りに回転対称である試験片の形をし、容器の成形中、可能な限り変形しないように意図されるネック部3と、底部5を終端とし、加熱され次いで成形される本体4とを有する鋳造部品である。上記の用法を限定することを意味することなく、以下の記述では、容器は直接プリフォームから形成されるものとし、それは、この用語が便宜的に、随意パリソンあるいはプリフォームを示すのに使用されることを意味する。
【００３２】
容器は、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、または別の適切な熱可塑材から製作される。
【００３３】
図1に示すように、装置1は、成形ユニット6にプリフォーム2を送り込む供給ユニット10を備える。供給ユニット10は、たとえば、予め鋳造によって製造されたプリフォーム2がばらばらに投入されるホッパ11を備え、このホッパ11は、プリフォーム2(低温状態、すなわち周囲温度になっている)をスライド14上に分離、配置するソート機13によって成形ユニット6の入り口12に接続されている。
【００３４】
次に、プリフォーム2は、移送ライン15に搭載され、次いで、加熱ユニット16を通過しながら加熱された後、多重成形カルーセルタイプの吹込み成形ユニット17(または延伸吹込み成形ユニット)に高温状態で導入される。
【００３５】
次に、容器は、窪みを有する回転盤などのコンベヤ18によって、吹込み成形ユニット17の鋳型を出て成形ユニット6の出口まで移送される。
【００３６】
加熱ユニット16内では、プリフォーム2は、コヒーレント電磁放射光の少なくとも1つのビーム22によって加熱される。
【００３７】
このため、装置1は、加熱ユニット16内に、プリフォーム2が加熱段階中に辿る所定の経路23を画成する。より具体的には、この経路23は、互いに連接され、プリフォーム2がそこから懸吊されるリンクを装備したコンベヤ(図示せず)によって形成さる。この駆動技法は、当業者には公知であり詳述しないが、各リンクは、当技術分野の用語で「スピナ」として知られている、プリフォーム2のネック部3に嵌め込まれ、または固定されるハンガの形態の取付手段を備え、このハンガは、ラインに沿って延びる固定ラックと噛合するピニオン状部品を有し、その結果、ラインが前進するにつれて、ハンガがそのプリフォームと共に回転させられることだけは延べておきたい。
【００３８】
加熱ユニット16は、後述するように、プリフォーム2の経路23上に位置し、プリフォーム2がそこを通過する目標領域25に向けて投射されるコヒーレント電磁放射の少なくとも1つの光源24を備える。
【００３９】
以下の説明では、最初に、プリフォームを加熱する電磁放射光源24の選定について記述し(§1)、次いで、加熱ユニット16およびそれに対応する加熱方法について、3つの例示的実施形態によって記述する(§2)。
【００４０】
1.電磁放射の光源の選択
テストの示すところによれば、光スペクトル全域中で、PET(最も一般的な用途の容器のプリフォームが通常製作される材料)などの熱可塑性材を加熱するのに有用な放射光は、赤外線近くの領域、すなわち700nmと1600nmとの間の範囲の波長である。
【００４１】
市販のいくつかのレーザが、熱可塑性材の加熱に十分に使用できることが立証された(本発明者によって実施されたテストはPETを使用して行われた)。
【００４２】
PETプリフォームは、作るべき容器のタイプに全面的に応じて、一般に、1mm〜3mmの範囲の壁厚を有する。
【００４３】
第1のテストは、本発明者によって、厚さ3mmのPET試験片について、近赤外線を放射する3つのレーザ源を使用して行われた。すなわち、
1.先ず第1に、Nd:YAGタイプのレーザ(このタイプのレーザは、出力4.4kWのネオジム添加イットリウムアルミニウムガーネット増幅器を備え、波長1064nmの赤外線ビームを生成する)
2.第2に、2つの波長808nmおよび940nmそれぞれを組み合わせた赤外線ビームを生成する出力3kWのレーザダイオード、および
3.第3に、波長808nmの赤外線ビームを生成する出力500Wのレーザダイオードである。
【００４４】
図5のグラフは、これら各レーザについて、伝達パワー密度の関数としての、材料の内部温度が130℃(これは、実際にPETプリフォームが加熱される必要がある温度である)に達するのに要する時間のグラフである。
【００４５】
Nd:YAGレーザの効率がダイオードレーザの効率より優れているように見えるが、その一方で、グラフは互いに類似しており、そのことは、レーザが、効率だけではないパラメータ、特にビームの形状、光源の大きさ、および、当然、そのコストに基づいて選択し得ることを示していることが理解されよう。
【００４６】
さらに、レーザの選択は、意図せぬ晶出から材料を守る必要性にも依存することが分かっている。したがって、妥協案が必要である。Nd:YAGはその高効率を立証したものの、ダイオードレーザは、熱可塑性プリフォームの加熱への適用において効率に僅かな差しかないのに対して、より安価で、より嵩張らないことから、Nd:YAGより優位に立つ。
【００４７】
放射光として採用される範囲は近赤外線の範囲であることがテストによって示されたが、1000nmまでは、波長の選択は、加熱特性に殆ど影響しないこともテストによって示された(「加熱特性」は、短露光時間をもたらすのみでなく、良好な精度、および材料の肉厚中での放射光の良好な拡散をもたらす加熱を意味するものと理解されたい)。
【００４８】
対照的に、同じ波長に対しては、次のパラメータ、すなわちビーム形状、エネルギープロファイル、パワー密度が加熱特性に重要な影響を及ぼす。
【００４９】
以下に見るように、第1の例示的実施形態は、拡散レンズが付加されたレーザダイオード26によって生成される平面状ビーム22を使用する。様々な製造業者が、個々に入手できる、または図2および3に示されるようにアレイに組み込まれているいずれのレーザダイオードも提供している。
【００５０】
図2は、商品番号TH-C17xx-M1またはTH-C55xx-M1としてThalesから市販されている、総出力1200Wの積層ダイオード26のブロック27を示す。各ダイオード26が平面状のレーザビームを生成し、その結果、ブロックは、平行または発散し得る重畳する複数の平面状ビームを生成する。
【００５１】
図3は、それぞれが出力40Wのダイオード26のアレイ28を示し、各ダイオード26は平面状ビームを生成する。したがって、アレイ28は、全てのダイオードよって生成されたビームを並置することによって形成される平面状のビームを生成する。このタイプのアレイは、Thalesによって、商品番号TH-C1840-PまたはTH-C1841-Rとして市販されている。
【００５２】
図2および3から分かるように、ブロック27およびアレイ28は両方とも内部水冷回路を備え、その内部水冷回路の給水パイプ29および排水パイプ30が図に示されている。
【００５３】
図4は、ダイオード26のアレイ28の構造を概略的に示す。複数のダイオード26は、ビーム22に垂直で、冷却流体がそれを通って流れるダクト32を備える支持部31上に一緒に搭載されロウ付けされている。
【００５４】
2.加熱ユニットの提示
次に、図6〜11を参照して、3つの別々の例示的実施形態により、加熱ユニットをより詳細に説明する。
【００５５】
(実施例)
2.1(実施例1)
第1の例示的実施形態を図6〜8を参照して説明する。
【００５６】
図6に見られるように、加熱ユニット16内でプリフォーム2が辿る、鎖線によって表された経路23は、実質的に直線で、長手方向と呼ばれる方向Lを画定する。
【００５７】
この例では、加熱ユニット16は、垂直で、互いに向かい合い、経路23に実質的に平行にその両側に1つずつ延在する第1の壁および第2の壁34、35を備えるチャンバ33を備える。
【００５８】
壁34、35は一体となって、プリフォーム2が長手方向に通過する内部空間36を画定する。
【００５９】
図7に見られるように、壁34、35は、プリフォーム2の本体4の長さと実質的に等しい高さに亘って延在する。このプリフォームはネック部が上になる向きにされ、ネック部3はチャンバ33から外に壁34、35の上側に突出している。チャンバ33は底部が開いており、それによって、加熱されたパリソン2の本体4によって放射される熱を除去するためにある程度の通風をチャンバ33にもたらすように、上昇気流37を循環させることができる。
【００６０】
各壁34、35は、内部空間36に面する内面38、39それぞれを有し、反対側の外面40、41それぞれを有する。
【００６１】
第1の壁34は、複数の重畳する水平方向に平行なスリット42を備え、外面40側に、それぞれのスリット42に面して、上記で説明したレーザダイオードのアレイ28が配置されている。
【００６２】
すなわち、図6に見られるように、加熱ユニットは、複数の重畳アレイ28によって形成されるレーザダイオードのマトリックス43を備え、マトリックス43は、実質的にプリフォーム2の本体4の高さ全体に面して延在する。アレイ28は、それら自体の回路によって冷却することができ、その回路は共通の冷却液供給ダクト29および排出ダクト30に接続されている。
【００６３】
各ダイオードは、経路23を横切る総体的方向Tに向かい、この経路23に平行な水平中央面Pに沿うビーム22を放射する。
【００６４】
各スリット42は、それを通過するビーム22に拡散効果を及ぼし、それは、ビーム22が水平中央面Pの両側に発散する傾向を有することを意味する。
【００６５】
さらに、壁34、35の内面38、39は反射型であり、それは、ビーム22が次々と複数回反射し、したがって、ビーム22がそのエネルギーを消失するまでにプリフォーム2を複数回横切ることを意味する。これは、プリフォーム2を加熱するのに要するエネルギー効率および時間の減少の改善につながる。
【００６６】
ダイオードのマトリックス43を製作するために、上記に説明(§1参照)され、図3に示されたタイプの40Wダイオードの複数の重畳アレイ28を用いることが可能である。
【００６７】
図7では、ビーム22の発散角度は、この発散と反射の2つの現象を表すために誇張されている。
【００６８】
プリフォーム2をその軸Aの回りに回転させることによって、加熱ユニットを出る時に、本体4の外周に沿って実質的に一定の温度プロファイルを得ることが可能になる。
【００６９】
さらに、たとえば、最終的に曲線形状の容器を得る目的で、プリフォーム2の全長に沿って一様でない所望の温度プロファイルを得るようにダイオード26の出力を調節することが可能である。そのような例として、本体4の中央部分をその両端部分の温度(約130℃に上昇させられる)より低い温度(たとえば約115℃)に保つように、中央部のアレイ28は下部および上部のアレイ28より低い出力に設定される。
【００７０】
チャンバ33内の熱対流現象は、コヒーレント放射光を使用することによって抑制され、特にその結果、ネック部3は、それを軟化させ、その寸法を吹込み中変化させる恐れのある加熱を受けないが(それにより、既述のように、プリフォーム2の向きをネック部を上にすることができる)、ネック部3の周りに冷却空気流を発生させるために、チャンバ33の少なくとも上側部分を通風することが好ましくなり得る。
【００７１】
したがって、図7に示すように、加熱ユニット16は、自然熱対流による上昇気流37によって排出される熱エネルギーを取り除くために、チャンバ33と垂直方向に整合し横方向に流れる空気流45を生成する通風システム44を備える。この通風システム44は、たとえば、第2の壁35の外面41側に配置され、壁35の上辺49と垂直方向に整合して延在しファン46からの空気流37を横方向に導くことができる開口48を有するケーシング47内に配置されたファン46を備える。
【００７２】
各プリフォーム2は、以下のように加熱される。
【００７３】
プリフォーム2は、供給ユニット10から出発し、コンベヤによって局所的に形成される長手方向経路23に沿って加熱ユニット16に入る。
【００７４】
プリフォーム2はその軸Aの回りに回転させられる。ダイオード26によって放射されたレーザビーム22が、プリフォーム2を、それがチャンバ33の中を辿る経路全体に沿って照射する。最初は大気温度であるプリフォーム2の本体4は、急速に約120℃の温度に上昇し、他方、そのネック部3は、大気温度に保たれる。
【００７５】
チャンバ33を出ると、プリフォーム2は延伸吹込み成形ユニット17に移送されて、容器の形状になる。
【００７６】
2.2(実施例2)
次いで、第2の例示的実施形態を図9および10を参照して説明する。この第2の実施例は、装置1が単一の加熱ユニット16を備える図9に示される第1実施形態と、装置1が連続する2つの加熱ユニット16を備える点で第1実施形態の変形形態を形成する、図10に示される第2実施形態とを含む。
【００７７】
第1実施形態によれば、加熱ユニット16内のプリフォーム2が辿る経路23は、低温のプリフォーム2が上流移送回転盤51によって加熱ユニット16に送り込まれる上流移送領域50と、高温のプリフォーム2が下流移送回転盤53によって加熱ユニット16から取り出される下流移送領域52との間で、長手方向Lに局所的に直線的である。
【００７８】
加熱ユニット16は、経路23の下流端にその軸に沿って配置された複数の重畳レーザ源24を備える。ここで、レーザ源24は、光ファイバ55によってダイオードレーザ発生器56にそれぞれ接続された平行化レンズ54から構成され、一体となって、プリフォーム2の本体4に実質的に等しい高さの垂直ブロック57を形成する。
【００７９】
図9に見られるように、レンズ54は、経路23の延長線を上流移送回転盤51より遠くで横切るように配置された、エネルギーシンクを形成する不透明スクリーン58にぶつかるまでプリフォーム2を次々と照射する長手方向(線状または平面状)ビーム22を生成するように配向されている。
【００８０】
それにより、各プリフォーム2は、経路23に沿って、レーザビーム22により次第に加熱される。レーザビーム22のエネルギーは、それが照射し通過するプリフォーム2に順次伝達されるが、先ず最初は、プリフォームから見ると、上流移送回転盤51の出口では低く、次いで、プリフォーム2が次第にレーザ源24に近付くにつれて増加した後、プリフォーム2が下流移送回転盤53によって取り上げられる前に、このレーザ源の近傍で最大値に達する。
【００８１】
このように、上記の第1の実施例で説明したマトリックスではなく、ただ一組のレーザ源を使用するだけで、プリフォーム2を徐々に加熱することが可能になる。
【００８２】
ただし、レーザビームのエネルギーの過度に急速な散逸を避けるために、高出力のレーザダイオードを使用することが好ましい。したがって、ここで用いられたレーザは、先に(§1参照)記述したタイプの、個々の出力が500Wのダイオードレーザである。
【００８３】
図9に示すように、加熱ユニット16は、上流移送回転盤51と下流移送回転盤53との間に、経路23の両側に1つずつ配置された互いに向かい合う2つの壁60、61を備える囲繞チャンバ59を備える。
【００８４】
これら壁60、61は、反射型内面を有し、それにより、プリフォーム2を介する回折から生じるレーザビーム22の横方向成分を反射することによって、レーザビーム22を閉じ込める。それによって、エネルギー損失が抑制され、同時に装置の安全性が改善される。
【００８５】
これは図9には示されていないが、加熱ユニット16は、第1の例示的実施形態で先に記述したものと同様な通風システムを備えることができる。
【００８６】
第2実施形態によれば、装置1は、先に第1実施形態で記述した加熱ユニット16と同様で、プリフォーム2の経路中に連続して配置された2つの加熱ユニット16、すなわちプリフォーム2を中間温度まで(すなわち、プリフォーム2の最初の温度に対応する周囲温度約20℃と、成形前の最終温度約120℃との中間の温度まで)上昇させるように設計された第1の加熱ユニット16aと、プリフォーム2をその最終温度(約120℃)まで上昇させるように設計された第2の加熱ユニット16bとを備える。
【００８７】
第1の加熱ユニット16a内のプリフォーム2が辿る経路23aは、低温のプリフォーム2が上流移送回転盤51によって加熱ユニット16aに送り込まれる上流移送領域50と、温められたプリフォーム2が第1の加熱ユニット16aから第2の加熱ユニット16bへ移送される中間移送領域62との間で、長手方向Lに局所的に直線である。
【００８８】
図10に示された例では、加熱ユニット16a、16bは、互いに平行に配置され、中間移送領域62でプリフォームが辿る経路23bは湾曲している。この配置によって、第1の加熱ユニット16aのビーム22と第2の加熱ユニット16bのビームとの干渉を回避することが可能になる。
【００８９】
第2の加熱ユニット16b内でプリフォーム2が辿る経路23cもまた、中間移送領域62と、高温のプリフォーム2が下流移送回転盤53によって横方向に取り上げられる下流移送領域52との間で局所的に直線で長手方向に向いている。
【００９０】
各加熱ユニット16a、16bは、対応する経路23a、23cの下流端にそれぞれの軸に沿って配置された、プリフォーム2の本体4の高さに実質的に等しい高さの重畳レーザダイオードのブロック27を備える。
【００９１】
ダイオードのブロック27は、たとえば、先に記述し(§1参照)、図2に示した種類のものである。
【００９２】
図10に見られるように、第1の加熱ユニット16aは、レーザビーム22が、経路23aに存在するプリフォーム2を次々と通過した後に照射する、エネルギーシンクを形成する不透明スクリーン58を備え、その不透明スクリーン58は、経路23aの延長線を上流移送回転円板51より遠くで横切るように配置されている。
【００９３】
第2の加熱ユニット16bもまた、そのような不透明スクリーン58を備え、この場合は、経路23cの延長線上で中間移送領域62と同じ側に配置されている。
【００９４】
さらに、図10に見られるように、各加熱ユニット16a、16bは、囲繞チャンバ59を備え、対応する経路23a、23cの両側に1つずつ配置された囲繞チャンバ59の反射壁60、61が、レーザビーム22の側方への散乱を防止する。
【００９５】
このようにして、プリフォーム2は、先ず最初に、第1の加熱ユニット16a内で、たとえば約80℃の中間温度に上げられ、次いでそこから、延伸吹込み成形ユニット17へ移送される前に、第2の加熱ユニット16b内で約120℃の最終温度まで上げられる。
【００９６】
特定の用途に対しては、3つ以上の加熱ユニットを想定することができることが指摘されるべきである。
【００９７】
2.3(実施例3)
次いで、第3の例示的実施形態を図11〜13を参照して説明する。
【００９８】
この例では、加熱ユニット16内のパリソン2の経路23は実質的に円形であり、図11に見られるように、加熱ユニット16は、経路23に沿って配置された複数の隣接するチャンバ63を備え、そのチャンバ63をプリフォーム2が順次通過する。
【００９９】
経路23は、プリフォーム2を供給ユニット10から運ぶ上流移送回転盤51と、延伸吹込み成形モールドを搬送する下流移送回転盤53との間に形成される。
【０１００】
各チャンバ63は、経路23の両側に1つずつ配置され、プリフォーム2がその中に配置される内側中空室66を一体となって画成する互いに対面する2つの円筒形壁、すなわち内側壁64および外側壁65を有し、その結果、プリフォーム2の軸Aは、一時的にチャンバ63の対称軸と一致する。
【０１０１】
各壁64、65は、中空室66に対面する複数の隣接する反射小平面64a、64b、64c、65a、65b、65cを有し、一方の壁64の各小平面64a、64b、64cは反対側の壁65の対応する小平面65a、65b、65cに対面するように配置され、これら小平面64a、64b、64c、65a、65b、65cは互いの相手と完全な平行ではなく、図12に見られるように、互いに数度の角度αを形成している。
【０１０２】
上流側間隙67および下流側間隙68が両壁64、65間に形成され、その間隙67、68を通って各プリフォーム2が順次入ってきて、出て行く。
【０１０３】
さらに、加熱ユニット16は、各チャンバ63に対して、下流側間隙68と同じ側に内側壁64の1つの小平面64cに隣接して、不透明スクリーン58を備える。
【０１０４】
各チャンバ63において、加熱ユニット16は、上流側間隙67に隣接する、内側壁64の1つの小平面64aに対面して配置された積層レーザダイオードのブロック27を備える。この小平面64aへ向けられたレーザダイオードは、プリフォーム2の経路23を横切る線状または垂直平面内に含まれるビーム22のいずれかを生成するようにそれぞれ設計され、ビーム22は、小平面64aに対する垂線と鋭角をなす(図12)。
【０１０５】
すなわち、各ビーム22は、小平面64a、65a、64b、65b、64c、65cから数回の反射を繰り返した後スクリーン58を照射し、スクリーン58は、エネルギーシンクを形成するので、ビーム22を完全に吸収する(図12)。
【０１０６】
それによって、図12に見られるように、プリフォーム2がチャンバ63の中心にネック部を上向きにして配置されると、各ビーム22が、プリフォーム2をその外周に分布する異なる領域で数回照射する。
【０１０７】
図11から明らかなように、各プリフォーム2は、順次、チャンバ63の全てを通過し、ダイオードは、それらの出力が経路23に沿って増加するように設定することができ、プリフォーム2の温度は、その結果、プリフォーム2が加熱ユニット16を通って次第に進むにつれて、上昇する。
【０１０８】
前記のように、プリフォーム2は、その回転軸Aの回りに回転させてもよく、加熱ユニット16内のプリフォーム2の進行は段階的であって、たとえば、各プリフォーム2は、各チャンバ63中に1秒の何分の一か留まることが好ましい。
【０１０９】
レーザビームが有する、プリフォームの本体を作っている材料を貫通する優れた能力ゆえに、加熱ユニット16を通るプリフォームの進行が連続的になるように考案することも十分にできる。
【０１１０】
当然、採用する実施形態に関係なく、プリフォーム2が加熱ユニット中を移動する速度を調節することが可能である。
【０１１１】
実際に、様々な設定(移動速度、ダイオード出力、チャンバの長さ)は、当業者によって、プリフォームに用いられる材料、および生産量から規定される機械速度に従って選択される。
【０１１２】
今まで見てきたように、上記の方法および装置によって、プリフォームなどのパリソンを、公知の方法および装置によって達成することができるよりも、より迅速かつまたより精密に加熱することが可能になる。
【０１１３】
この速度は、加熱ユニットの大きさを抑制することができることを意味し、テストが示すところでは、コヒーレント電磁ビームを用いて、公知の方法および装置では考えられないと思われる値、50%のエネルギー効率を達成することが可能である。
【０１１４】
テストによって、この用途に通常使用される材料中へのレーザのエネルギー透過率が、従来から加熱に使用されているハロゲンランプの放射光のエネルギー透過率よりも優れており、それにより、プリフォームの肉厚全体での材料温度の一様性が改善されることが実際に立証された。
【０１１５】
加熱が精密であることによって、所望のプロファイルにより精密に適合する垂直方向加熱プロファイルを得ることが可能になる。より具体的には、この精度によって、今までは得ることが不可能であった加熱プロファイルを達成することが可能になる。それが特に意味することは、特定の外形の容器を得るために、所望の温度プロファイルに従ってプリフォームの重量(実際には壁厚を意味する)を様々に分布させることができるように、プリフォームの設計を変えることができることである。
【０１１６】
さらに、周囲の空気を加熱する量が小さいことは、容器製造工程を通して、首が上になる向きにプリフォームを保つことができ、したがって上下逆にする操作をしないですむことを、さらに意味する。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】熱可塑性パリソンから容器を製造する装置の概略図である。
【図２】本発明による装置に装備するために選択することができるレーザダイオードのブロックの斜視図である。
【図３】本発明による装置に装備するために選択することができるレーザダイオードのアレイの斜視図である。
【図４】レーザダイオードのアレイの内部構造を示す概略斜視図である。
【図５】3つの異なるPET加熱用レーザ源の効率の比較を示すグラフである。
【図６】第1の実施形態による容器製造用装置用の加熱ユニットを示す概略斜視図である。
【図７】図6の加熱ユニットを示す立面断面図である。
【図８】図7に示される加熱ユニット中でレーザビームに露光されている容器のパリソンパリソンを示す概略斜視図である。
【図９】第2の実施形態による容器製造用装置用の加熱ユニットを示す概略斜視図である。
【図１０】第2の実施形態の変形形態による加熱ユニットをやはり示す、図9と同様な概略斜視図である。
【図１１】第3の実施形態による容器製造用装置用の加熱ユニットを示す上視概略平面図である。
【図１２】図11に示された加熱ユニットの詳細を示す上視拡大平面図である。
【図１３】図12に示された詳細を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１８】
1  装置
2  パリソン、プリフォーム
3  ネック部
4  本体
5  底部
6  成形ユニット
10  供給ユニット
11  ホッパ
12  入り口
13  ソート機
14  スライド
15  移送ライン
16  加熱ユニット
16a  第1の加熱ユニット
16b  第2の加熱ユニット
17  吹込み成形ユニット
18  コンベヤ
22  ビーム
23  経路
24  光源
25  目標領域
26  レーザダイオード
27  ブロック
28  アレイ
29  給水パイプ
30  排水パイプ
31  支持部
32  ダクト
33  チャンバ
34  壁
35  壁
36  内部空間
37  上昇気流
38  内面
39  内面
40  外面
41  外面
42  スリット
43  マトリックス
44  通風システム
45  空気流
46  ファン
47  ケーシング
48  開口
49  上辺
50  上流移送領域
51  上流移送回転盤
52  下流移送領域
53  下流移送回転盤
54  平行化レンズ
55  光ファイバ
56  ダイオードレーザ発生器
57  垂直ブロック
58  不透明スクリーン
59  囲繞チャンバ
60  壁
61  壁
62  中間移送領域
63  チャンバ
64  内側壁
64a  小平面
64b  小平面
64c  小平面
65  側壁
65a  小平面
65b  小平面
65c  小平面
66  内側中空室
67  上流側間隙
68  下流側間隙
【図１】
2008520467.tif 000003
【図２】
2008520467.tif 000004
【図３】
2008520467.tif 000005
【図４】
2008520467.tif 000006
【図５】
2008520467.tif 000007
【図６】
2008520467.tif 000008
【図７】
2008520467.tif 000009
【図８】
2008520467.tif 000010
【図９】
2008520467.tif 000011
【図１０】
2008520467.tif 000012
【図１１】
2008520467.tif 000013
【図１２】
2008520467.tif 000014
【図１３】
2008520467.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月20日(2007.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2008520467.tif 000016
【国際調査報告】
2008520467.tif 000017
2008520467.tif 000018
2008520467.tif 000019
2008520467.tif 000020
2008520467.tif 000021
2008520467.tif 000022
2008520467.tif 000023
2008520467.tif 000024
2008520467.tif 000025
2008520467.tif 000026