(57)【要約】【課題】  プリフォーム等を適切な状態に、効率良く加熱することのできるプリフォーム等の加熱方法を提案すること。【解決手段】  プリフォーム１を二軸延伸ブローしてプラスチック容器を製造する方法は、プリフォーム１をブロー成形に適した温度に加熱する加熱工程と、加熱後のプリフォーム１をブロー成形するブロー成形工程とを含み、加熱工程は、レーザー光を用いてプリフォーム１を加熱するレーザー照射工程を含む。レーザー光として赤外領域の波長を備えたもの、あるいは中心波長が10.6ミクロンの炭酸ガスレーザーから射出されるものを用いる。レーザー光照射を、必要に応じて、プリフォーム１の内面からも行う。【選択図】  図１
2005001383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリフォームをブロー成形に適した温度に加熱する加熱工程と、
加熱後のプリフォームをブロー成形するブロー成形工程とを含み、
前記加熱工程は、レーザー光を用いて前記プリフォームを加熱するレーザー照射工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記加熱工程は、レーザー以外の加熱源を用いて前記プリフォームを加熱する工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記プリフォームの口栓部分を加熱して結晶化させるプリフォーム結晶化工程を含み、
前記プリフォーム結晶化工程は、レーザー光を用いて前記口栓部分を加熱するレーザー照射工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記プリフォーム結晶化工程は、レーザー光以外の加熱源を用いて前記口栓部分を加熱する工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
前記レーザー照射工程は、前記プリフォームの内面にレーザーを照射する工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記レーザー照射工程では、光ファイバなどの導波管を前記プリフォームの口栓部分から内部に引き込み、レーザー光を照射するプラスチック容器の製造方法。
【請求項７】
請求項１または２において、
前記プリフォームの口栓部分における開口端面部分を加熱して結晶化させるプリフォーム結晶化工程を含み、
前記プリフォーム結晶化工程は、レーザー光を用いて前記開口端面部分を加熱するレーザー照射工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記プリフォーム結晶化工程は、レーザー光以外の加熱源を用いて前記開口端面部分を加熱する工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記プリフォーム結晶化工程は、レーザー光を前記口栓部分の開口端面に直交する方向から当該開口端面に照射して、当該開口端面から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるプラスチック容器の製造方法。
【請求項１０】
請求項７または８において、
前記プリフォーム結晶化工程は、前記口栓部分の開口端面に直交する方向に対して、所定角度傾斜した方向から、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分にレーザー光を照射して、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるプラスチック容器の製造方法。
【請求項１１】
請求項１または２において、
前記ブロー成形工程により製造されたプラスチック容器の口栓部分および／または底部分を加熱して結晶化させる容器結晶化工程を含み、
前記容器結晶化工程は、レーザー光を用いて前記口栓部分および／または底部分を加熱するレーザー照射工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記容器結晶化工程は、レーザー以外の加熱源を用いて前記口栓部分および／または底部分を加熱する工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、
前記レーザー照射工程は、前記プラスチック容器の内面にレーザーを照射する工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記レーザー照射工程では、光ファイバなどの導波管を前記プラスチック容器の口栓部分から内部に引き込み、レーザー光を照射することを特徴とするプラスチック容器の製造方法。
【請求項１５】
請求項１または２において、
前記ブロー成形工程により製造されたプラスチック容器の口栓部分における開口端面部分を加熱して結晶化させる容器結晶化工程を含み、
前記容器結晶化工程は、レーザー光を用いて前記開口端面部分を加熱するレーザー照射工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記容器結晶化工程は、レーザー以外の加熱源を用いて前記開口端面部分を加熱する工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６において、
前記容器結晶化工程は、レーザー光を前記口栓部分の開口端面に直交する方向から当該開口端面に照射して、当該開口端面から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるプラスチック容器の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５または１６において、
前記容器結晶化工程は、前記口栓部分の開口端面に直交する方向に対して、所定角度傾斜した方向から、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分にレーザー光を照射して、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるプラスチック容器の製造方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のうちのいずれかの項において、
前記ブロー成形工程により製造されたプラスチック容器の耐熱性を高めるための熱処理工程を含み、
前記熱処理工程は、金型内において、あるいは、金型から取り出した後に、レーザー光を用いて前記プラスチック容器を加熱するレーザー照射工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記熱処理工程は、レーザー以外の加熱源を用いて前記プラスチック容器を加熱する工程を含むプラスチック容器の製造方法。
【請求項２１】
請求項１ないし２０のうちのいずれかの項において、
前記レーザー光として、赤外領域の波長を備えたものを用いるプラスチック容器の製造方法。
【請求項２２】
請求項１ないし２０のうちのいずれかの項において、
前記レーザー光として、中心波長が１０．６ミクロンの炭酸ガスレーザーから射出されるものを用いるプラスチック容器の製造方法。
【請求項２３】
プラスチック容器をブロー成形するために用いるプリフォームの加熱対象部分にレーザー光を照射して加熱するプリフォームの加熱方法。
【請求項２４】
請求項２３において、
前記加熱対象部分をブロー成形に適した温度に加熱するプリフォームの加熱方法。
【請求項２５】
請求項２３において、
前記加熱対象部分を結晶化させるために加熱するプリフォームの加熱方法。
【請求項２６】
請求項２３において、
前記加熱対象部分の耐熱性を高めるために加熱するプリフォームの加熱方法。
【請求項２７】
請求項２５または２６において、
前記加熱対象部分は前記プリフォームの口栓部分であるプリフォームの加熱方法。
【請求項２８】
請求項２３ないし２７のうちのいずれかの項において、
前記加熱対象部分を内面から加熱するプリフォームの加熱方法。
【請求項２９】
請求項２８において、
光ファイバなどの導波管を前記プリフォームの口栓部分から内部に引き込み、レーザー光を前記加熱対象部分の内面に照射するプリフォームの加熱方法。
【請求項３０】
請求項２５または２６において、
前記加熱対象部分は前記プリフォームの口栓部分の開口端面部分であるプリフォームの加熱方法。
【請求項３１】
請求項３０において、
前記口栓部分の開口端面に直交する方向から当該開口端面にレーザー光を照射して、当該開口端面から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるプリフォームの加熱方法。
【請求項３２】
請求項３０において、
前記口栓部分の開口端面に直交する方向に対して、所定角度傾斜した方向から、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分にレーザー光を照射して、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるプリフォームの加熱方法。
【請求項３３】
請求項２３ないし３２のうちのいずれかの項において、
前記加熱対象部分を、レーザー光以外の加熱源を併用して加熱するプリフォームの加熱方法。
【請求項３４】
請求項２３ないし３３のうちのいずれかの項において、
前記レーザー光として、赤外領域の波長を備えたものを用いるプリフォームの加熱方法。
【請求項３５】
請求項２３ないし３３のうちのいずれかの項において、
前記レーザー光として、中心波長が10.6ミクロンの炭酸ガスレーザーから射出されるものを用いるプリフォームの加熱方法。
【請求項３６】
請求項２３ないし３５のうちのいずれかの項において、
ミラー、レンズなどの光学素子により、前記レーザー光の偏向、前記レーザー光の分割、前記レーザー光の拡散、および前記レーザー光の集中のうちの少なくとも一つを行って、前記レーザー光を前記加熱対象部分に導くプリフォームの加熱方法。
【請求項３７】
プラスチック容器の加熱対象部分にレーザー光を照射して加熱するプラスチック容器の加熱方法。
【請求項３８】
請求項３７において、
前記プラスチック容器はブロー成形により製造されたものであるプラスチック容器の加熱方法。
【請求項３９】
請求項３７まはた３８において、
前記加熱対象部分を結晶化させるために加熱するプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４０】
請求項３７または３８において、
前記加熱対象部分の耐熱性を高めるために加熱するプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４１】
請求項３９または４０において、
前記加熱対象部分は、口栓部分および／または底部分であるプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４２】
請求項３７ないし４１のうちのいずれかの項において、
前記加熱対象部分を内面から加熱するプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４３】
請求項４２において、
光ファイバなどの導波管を前記プラスチック容器の口栓部分から内部に引き込み、レーザー光を前記加熱対象部分の内面に照射するプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４４】
請求項３９または４０において、
前記加熱対象部分は口栓部分の開口端面部分であるプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４５】
請求項４４において、
前記口栓部分の開口端面に直交する方向から当該開口端面にレーザー光を照射して、当該開口端面から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４６】
請求項４４において、
前記口栓部分の開口端面に直交する方向に対して、所定角度傾斜した方向から、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分にレーザー光を照射して、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４７】
請求項３７ないし４６のうちのいずれかの項において、
前記加熱対象部分を、レーザー以外の加熱源を併用して加熱するプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４８】
請求項３７ないし４７のうちのいずれかの項において、
前記レーザー光として、赤外領域の波長を備えたものを用いるプラスチック容器の加熱方法。
【請求項４９】
請求項３７ないし４７のうちのいずれかの項において、
前記レーザー光として、中心波長が10.6ミクロンの炭酸ガスレーザーから射出されるものを用いるプラスチック容器の加熱方法。
【請求項５０】
請求項３８ないし４９のうちのいずれかの項において、
ブロー成形用の金型内にあるプラスチック容器の前記加熱対象部分にレーザー光を照射して加熱するプラスチック容器の加熱方法。
【請求項５１】
請求項５０において、
ブローエアによって加圧状態にある前記プラスチック容器、あるいは大気圧状態に戻った後の前記プラスチック容器を加熱するプラスチック容器の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二軸延伸ブロー成形法などのブロー成形法によってプラスチック容器を製造する方法に関するものである。さらに詳しくは、プリフォームを成形に適した温度に加熱する方法、プリフォームおよびプラスチック容器の口栓部分を結晶化させるための加熱方法、およびプラスチック容器の耐熱性を高めるための熱処理の方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴボトルなどのプラスチック容器は、一般に、二軸延伸ブロー成形法により製造される。二軸延伸ブロー成形法によるプラスチック容器の製造方法では、プラスチック一次成形品を製造ラインに供給し、加熱ステーションにおいてプリフォームを二軸延伸ブローに適した温度まで加熱し、成形ステーションにおいて成形型にプリフォームを投入して二軸延伸ブローを行ってプラスチック容器を製造している。成形型から得られたプラスチック容器に対しては、その口栓部分の強度を高めるための結晶化処理や耐熱性を高めるための熱処理が行われる場合もある。例えば、ＰＥＴ耐熱瓶は、お茶などの容器として利用されている。しかし、ＰＥＴ樹脂は本来のガラス転移点が約７０℃であり、お茶などの充填温度である８５℃に耐えられないので、その成形工程において耐熱性を付与するための熱処理が施される。
【０００３】
ここで、加熱ステーションにおいては、加熱源としてクオーツヒータやハロゲンヒータなどの赤外線を放射する熱源ランプが用いられている。同様に、結晶化工程や熱処理工程においても、同様な熱源ランプが用いられている。
【０００４】
二軸延伸ブロー成形法によるＰＥＴボトルの製造方法および装置は、例えば、本願人の出願に係る下記の特許文献に開示されている。
【０００５】
一方、プラスチック容器としては、乳製品の容器として利用されている底から口部に向けて広がった広口容器が知られている。広口容器は一般に圧空成形法により製造され、底の深い広口容器をブロー成形法により製造することも提案されている。広口容器においても、その口部フランジなどの部分の耐熱性、強度を高めるために加熱して結晶化させる場合がある。
【特許文献１】特開２０００−１１７８２１号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ９５／２８２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来におけるプリフォームやプラスチック容器の加熱方法は次のような問題点がある。
【０００７】
(１)加熱用の熱源ランプは放射状に赤外線を放出するので、プリフォームやプラスチック容器の加熱対象部分以外に放出されるエネルギが多く、エネルギ効率が悪いという問題がある。
【０００８】
(２)プリフォームやプラスチック容器の口栓部分などの限定的な加熱対象部分のみを加熱することができず、その周りの部分も不必要に加熱してしまうという問題がある。
【０００９】
(３)プリフォームやプラスチック容器の加熱対象部分を目標温度となるように精度良く加熱することが難しいという問題がある。
【００１０】
(４)厚いプリフォームやプラスチック容器の加熱対象部分を短時間で目標温度に加熱することが困難である。
【００１１】
(５)厚いプリフォームやプラスチック容器の加熱対象部分を、その外面および内面に温度差あるいは温度勾配の無い状態で加熱することが困難である。例えば、プラスチック容器製造用のプリフォームを二軸延伸ブロー成形に適した80〜150℃、好ましくは90〜120℃まで加熱するために用いる熱源としては、上記のようにクオーツヒータやハロゲンヒータ等が用いられている。これらの熱源の放射角度は広いので、プリフォームの口栓部分などのような加熱不要な部分も加熱され、また、加熱ステーション全体も高温化してしまい、平均的なエネルギ効率は20％以下と低い。さらに、プリフォームの加熱温度の微妙な制御が困難である。
【００１２】
(６)プリフォームやプラスチック容器における口栓の開口端面部分(シール面部分)のみを結晶化して耐熱性、強度を付与することが困難である。プラスチック容器では、通常は口栓部分を結晶化する場合には、そのサポートリングから上の口栓部分の全体を結晶化しているが、場合によっては口栓部分の開口端面(シール面)のみの結晶化が要求される場合がある。例えば、プリフォームを整列させてブロー成形機に投入する場合、その過程で、プリフォーム同士が当って口栓開口端面(シール面)に微細な傷がつくおそれがある。口栓部分はブロー成形されずにそのままプラスチック容器に残る部分であるので、その開口端面に付いた傷もそのまま製品に残り、炭酸飲料などの充填物が、傷の部分から外部に漏洩する弊害が発生する。一般的に採用されているヒータ加熱により口部開口端面のみを結晶化しようとしても、ヒータ加熱による加熱範囲が広いので開口端面のみを加熱することが困難である。
【００１３】
(７)広口容器の場合には、その口部フランジの結晶化を要求されることがある。この場合、フランジ表面はシール貼り付け面とされるので、この部分を除き結晶化させることが必要になる。しかしながら、フランジ表面以外の口部フランジを結晶化させることは困難である。
【００１４】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、プリフォームやプラスチック容器の加熱対象部分を適切に加熱することのできるプリフォームの加熱方法およびプラスチック容器の加熱方法を提案することにある。また、本発明の課題は、かかる新しい加熱方法を用いたプラスチック容器の製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明のプラスチック容器の製造方法は、プリフォームをブロー成形に適した温度に加熱する加熱工程と、加熱後のプリフォームをブロー成形するブロー成形工程とを含み、前記加熱工程は、レーザー光を用いて前記プリフォームを加熱するレーザー照射工程を含むことを特徴としている。
【００１６】
ここで、前記加熱工程は、レーザー以外の加熱源、例えば従来において用いられているクオーツランプやハロゲンランプなどの赤外線照射ランプを用いて前記プリフォームを加熱する工程を含むものであってもよい。レーザー照射工程と同時に行う場合、レーザー照射に先立って行う場合、レーザー照射の後に行う場合とがある。
【００１７】
また、前記プリフォームの口栓部分を加熱して結晶化させるプリフォーム結晶化工程を含んでいる場合には、当該プリフォーム結晶化工程が、レーザー光を用いて前記口栓部分を加熱するレーザー照射工程を含むものとすることができる。この場合にも、当該プリフォーム結晶化工程に、レーザー光以外の加熱源を用いて前記口栓部分を加熱する工程を含めることができる。
【００１８】
さらに、上記の各レーザー照射工程においては、前記プリフォームあるいは前記プラスチック容器の内面にレーザーを照射する工程を含むことができる。この場合、光ファイバなどの導波管を前記プリフォーム口栓部分から内部に引き込み、レーザー光を照射すればよい。
【００１９】
また、前記プリフォームの口栓部分における開口端面部分を加熱して結晶化させるプリフォーム結晶化工程を含んでいる場合には、前記プリフォーム結晶化工程は、レーザー光を用いて前記開口端面部分を加熱するレーザー照射工程を含むものとすることができる。この場合にも、当該プリフォーム結晶化工程に、レーザー光以外の加熱源を用いて当該開口端面部分を加熱する工程を含めることができる。
【００２０】
レーザー光を用いて開口端面部分を加熱して結晶化させる場合には次のようにすることができる。例えば、図１にはプリフォーム１の例を示してある。プリフォーム１の口栓部分２の開口端面部分３を加熱して結晶化する場合には、図２(ａ)に示す非結晶状態の開口端面部分３に対して、図２(ｂ)に示すように、レーザー光Ｌを前記口栓部分３の開口端面４に直交する方向から当該開口端面４に照射して、当該開口端面４から所定の深さの範囲の前記開口端面部分３を結晶化することができる。照射時間、照射量などを調整することにより、図２(ｂ)、(ｃ)、(ｄ)において斜線で示すように、結晶化される範囲を増減できる。
【００２１】
また、図２(ｅ)、(ｆ)に示すように、前記口栓部分３の開口端面４に直交する方向に対して、所定角度傾斜した方向から、当該開口端面４の内周縁部分４ａあるいは外周縁部分４ｂにレーザー光Ｌを照射して、当該開口端面４の内周縁部分４ａあるいは外周縁部分４ｂから所定の深さの範囲の前記開口端面部分３を結晶化させるようにしてもよい。
【００２２】
次に、前記ブロー成形工程により製造されたプラスチック容器の口栓部分および／または底部分を加熱して結晶化させる容器結晶化工程を含む場合には、前記容器結晶化工程に、レーザー光を用いて前記口栓部分および／または底部分を加熱するレーザー照射工程を含めることができる。この場合にも、前記容器結晶化工程に、レーザー以外の加熱源を用いて前記口栓部分および／または底部分を加熱する工程を含めることができる。この場合にも、当該プリフォーム結晶化工程に、レーザー光以外の加熱源を用いて当該開口端面部分を加熱する工程を含めることができる。また、上記の各レーザー照射工程においては、前記プラスチック容器の内面にレーザーを照射する工程を含むことができる。この場合、光ファイバなどの導波管を前記プリフォーム口栓部分から内部に引き込み、レーザー光を照射すればよい。
【００２３】
ここで、レーザー光を用いてプラスチック容器の開口端面部分を加熱して結晶化させる場合には、図１、２を参照して説明したプリフォームの場合と同様に、非晶状態の開口端面部分に対して、レーザー光を前記口栓部分の開口端面に直交する方向から当該開口端面に照射して、当該開口端面から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化することができる。また、前記口栓部分の開口端面に直交する方向に対して、所定角度で傾斜した方向から、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分にレーザー光を照射して、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるようにしてもよい。
【００２４】
次に、前記ブロー成形工程により製造されたプラスチック容器の耐熱性を高めるための熱処理工程を含む場合には、当該熱処理工程に、レーザー光を用いて前記プラスチック容器を加熱するレーザー照射工程を含めることができる。この場合にも、前記熱処理工程に、レーザー以外の加熱源を用いて前記プラスチック容器を加熱する工程を含めることができる。
【００２５】
ここで、プラスチック容器に対するレーザー照射工程は、金型内において行うことができる。金型内において行う場合には、ブローエアによって加圧状態のプラスチック容器に対して行うこともできるし、ブローエアによって加圧された後に大気圧状態に戻ったプラスチック容器に対して行うこともできる。
【００２６】
金型内で加熱する代わりに、金型から取り出された後のプラスチック容器に対してレーザー光を照射して加熱することもできる。
【００２７】
本発明において、前記レーザー光として、赤外領域の波長を備えたものを用いることができる。
【００２８】
また、前記レーザー光として、中心波長が10.6ミクロンの炭酸ガスレーザーから射出されるものを用いることができる。
【００２９】
次に、本発明はプラスチック容器をブロー成形するために用いるプリフォームの加熱方法において、プリフォームの加熱対象部分にレーザー光を照射して加熱することを特徴としている。
【００３０】
プリフォームの加熱としては、前記加熱対象部分をブロー成形に適した温度に加熱する場合、前記加熱対象部分を結晶化させるために加熱する場合、前記加熱対象部分の耐熱性を高めるために加熱する場合などがある。
【００３１】
結晶化あるいは耐熱性を高めるための加熱の場合には、プリフォームの前記加熱対象部分は一般に前記プリフォームの口栓部分である。
【００３２】
また、厚肉のプリフォームなどを適切な状態となるように加熱するためには、前記加熱対象部分を内面から加熱することが望ましい。内面および外面の双方から加熱すれば、温度差、温度勾配を実質的に解消できる。内面加熱の場合には、光ファイバなどの導波管を前記プリフォームの口栓部分から内部に引き込み、レーザー光を前記加熱対象部分の内面に照射すればよい。
【００３３】
ここで、プリフォームの前記加熱対象部分が、口栓部分の開口端面部分のみの場合もある。この場合には、前記口栓部分の開口端面に直交する方向から当該開口端面にレーザー光を照射して、当該開口端面から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させることができる。この代わりに、前記口栓部分の開口端面に直交する方向に対して、所定角度で傾斜した方向から、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分にレーザー光を照射して、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させてもよい(図２参照)。
【００３４】
また、前記加熱対象部分を、レーザー以外の加熱源を併用して加熱することも可能である。
【００３５】
さらに、前記レーザー光としては、赤外領域の波長を備えたものを用いることができる。この代わりに、前記レーザー光として、中心波長が10.6ミクロンの炭酸ガスレーザーから射出されるものを用いることもできる。
【００３６】
一方、本発明は、ブロー成形あるいはその他の方法により製造されたプラスチック容器の加熱方法において、その加熱対象部分にレーザー光を照射して加熱することを特徴としている。
【００３７】
プラスチック容器の加熱には、前記加熱対象部分を結晶化させるために加熱する場合がある。この場合の加熱対象部分は、一般に、口栓部分および／または底部分である。広口容器の場合には、その口部フランジ部分である。
【００３８】
また、プラスチック容器の加熱には、前記加熱対象部分の耐熱性を高めるために加熱する場合もある。
【００３９】
プラスチック容器を加熱する場合においても、前記加熱対象部分を内面から加熱すれば、厚肉のプラスチック容器を適切な状態となるように加熱できる。この場合、光ファイバなどの導波管を前記プラスチック容器の口栓部分から内部に引き込み、レーザー光を前記加熱対象部分の内面に照射すればよい。
【００４０】
ここで、レーザー光を用いてプラスチック容器の開口端面部分を加熱して結晶化させる場合には、非晶状態の開口端面部分に対して、レーザー光を前記口栓部分の開口端面に直交する方向から当該開口端面に照射して、当該開口端面から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化することができる。また、前記口栓部分の開口端面に直交する方向に対して、所定角度で傾斜した方向から、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分にレーザー光を照射して、当該開口端面の内周縁部分あるいは外周縁部分から所定の深さの範囲の前記開口端面部分を結晶化させるようにしてもよい。
【００４１】
また、ミラー、レンズなどの光学素子により、レーザー光の偏向、レーザー光の分割、レーザー光の拡散、およびレーザー光の集中のうちの少なくとも一つを行って、レーザー光を加熱対象部分に導くことができる。
【００４２】
さらに、前記加熱対象部分を、レーザー以外の加熱源を併用して加熱することも可能である。
【００４３】
また、前記レーザー光として、赤外領域の波長を備えたものを用いることができる。あるいは、前記レーザー光として、中心波長が10.6ミクロンの炭酸ガスレーザーから射出されるものを用いることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の方法では、レーザー光を用いているプリフォーム、プラスチック容器を加熱している。レーザー光は位相が揃っているのでエネルギが殆ど減衰せず、また、指向性が高い。よって、従来の熱源に比べてエネルギ効率が高く、必要部分のみを加熱できる。また、ミラー、レンズなどの光学素子を用いて任意の導波路を形成できるので、必要な部分に対してレーザー光を集中照射することや、口栓部分からプリフォーム、プラスチック容器の内部に引き入れて内面から加熱することも容易である。さらに、レーザー光の出力や照射時間を精密に制御できるので、加熱対象部分の加熱温度を精度良く制御できる。
【００４５】
例えば、従来の赤外線ランプを用いる場合に比べて、加熱領域、加熱温度を精密に制御でき、エネルギ効率の良い加熱を実現でき、内外温度差が実質的に生じないように加熱でき、短時間で所定の加熱状態にすることができ、しかも、二軸延伸ブロー成形機の小型化、省スペース化に寄与できる、等の優れた利点がある。
【００４６】
よって、本発明の方法によれば、必要な領域のみを精度良く加熱することができる。また、加熱対象部分の加熱温度を精密に制御できる。さらに、エネルギ効率の良い加熱を実現できる。これに加えて、加熱ステーションの小型化を実現できるので、二軸延伸ブロー成形装置の小型化に極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明者等は既存の二軸延伸ブロー成形装置を利用して、本発明の方法を採用して各種の実験を行った。この結果、次の点が確認された。
【００４８】
(１)短時間昇温
一般的に使用されているクオーツヒータにより、プリフォームを二軸延伸ブロー成形に適した温度(延伸温度)に加熱する場合、常温から延伸温度である100℃程度まで昇温させるのに、例えば、３mm厚のプリフォームでは30秒程度、５mm厚のプリフォームでは60秒程度の加熱時間を必要とする。これに対して、レーザー光を用いて加熱すると、３mm厚のプリフォームでは15〜20秒で、５mm厚のプリフォームでは30〜40秒で、常温から延伸温度まで昇温できることが確認された。
【００４９】
(２)内外表面の温度差の解消
プリフォームを外面から加熱する場合は、その外面から内面に向けて熱が移動して徐々に内側が昇温していくが、周知のように、プラスチックは熱伝導率が極めて低いので、熱移動に時間が掛かり、外面と内面に温度差が発生してしまう。この内外温度差(外側が高温で、内側が低温)は延伸倍率の大きなプラスチック容器の二軸延伸ブロー成形にとって極めて大きな問題である。例えば、２Ｌ−６８ｇの28mmネック口径の高温充填ボトルの場合には、平均横延伸倍率が3.5であるが、仔細に見ればプリフォーム外面の横延伸倍率は3.0であり、内面の横延伸倍率は4.0であり、内面の延伸倍率が高い。内面の温度が低いにも拘わらず延伸倍率が高いので、しばしば冷延伸によるパール状白化が発生し、不良品が出来てしまう。このような不良品の発生を抑えるために、プリフォームの口栓部分から光ファイバなどの導波管を内部に差し込み、プリフォームを内面からレーザー光照射することにより、横延伸倍率の高い容器の成形が容易に行えることが確認された。また、外面および内面の双方から加熱することにより、内外温度差の無い、あるいは内外温度差の少ない状態でプリフォームを加熱できることが確認された。
【００５０】
(３)精密な加熱領域および加熱温度の制御
二軸延伸ブロー成形では通常、容器形状などに応じてプリフォームの各部分に温度差をつけて縦横二方向にブローしている。従来の熱源であるクオーツヒータなどは熱線が放射状に拡散するので、プリフォームの各部分に温度差をつけた状態で加熱することが困難である。例えば、ミネラルウオータ用ＰＥＴボトルなどのような細口ボトルでは、口栓部分は延伸されず、そのサポートリング以下の部分が延伸される。この場合、サポートリングの部分まで加熱されて、この部分に変形が生じて不良ボトルが発生することがあった。これに対して、レーザー加熱の場合には、レーザービームの幅および方向などを正確に設定できるので、サポートリングを照射することなく、プリフォームを加熱することが可能なことが確認された。また、レーザーの出力、照射時間を制御することにより、精度良く、加熱部分の温度を制御できることが確認された。
【００５１】
(４)装置の小型・省スペース化
二軸延伸ブロー成形機の設置スペースの１／２〜２／３はプリフォーム加熱部によって占有されているのが現状である。レーザー光を用いた加熱方法を採用した場合には、プリフォーム加熱部を現状の半分程度にすることが可能であり、二軸延伸ブロー成形機全体の小型化を実現でき、その設置スペースを少なくできる。
【００５２】
(５)エネルギ効率の改善
クオーツヒータなどの熱源の場合には、実際にプリフォームの加熱に利用されているエネルギの割合は放射エネルギの20％以下と低い。
【００５３】
これに対して、レーザー光を用いる場合には、投入エネルギの約80％以上がプリフォーム加熱に利用されるので、エネルギ効率が高いという利点がある。
【００５４】
また、プリフォーム加熱装置からの放熱は極めて大きく、しばしば成形工場を空調する必要性がでてくるが、レーザー加熱を採用すれば、外部に放出されるエネルギが少ないので、空調設備なども小規模のものにできる。
【００５５】
次に、例えば、炭酸ガスレーザー(中心波長10.6ミクロン)のＰＥＴ樹脂に対する吸収係数は0.95である。このため、無色透明のＰＥＴプリフォームはレーザーエネルギをその表面近傍でほぼ吸収し、透過などによるエネルギの散逸がすくないので、エネルギ効率が極めて高い。なお、着色プリフォームの場合には、その色によって吸収波長が大きく異なるので、近赤外領域のレーザー光が有効である。
【００５６】
ここで、本発明者等は、ＰＥＴプリフォーム口部の結晶化を行うために、従来のクオーツヒータを用いた結晶化装置と、レーザー照射を利用した結晶化装置における投入エネルギを測定する実験を行った。この結果、クオーツヒータを用いた場合には約5360calであったのに対して、炭酸ガスレーザーを用いた場合には1070calであった。
【００５７】
炭酸ガスレーザーで結晶化する場合、クオーツヒータの凡そ１／５のエネルギ投入量であり、省エネルギ効果が高いことが分かる。反対に、クオーツヒータはプリフォームを結晶化するエネルギよりも周りの空気や装置自体を加熱するエネルギの方がはるかに多いので、エネルギ効率が悪いことが分かる。
【００５８】
なお、本発明のレーザー照射による加熱方法は、各種のプラスチック材料に対して用いることができる。ＰＥＴの他に、例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＮ、ＰＣ、ＰＳ、ＰＡＮ、ＰＡ、ＰＧＡなどにも適用できる。また、本発明のレーザー照射による加熱方法は、広口容器に対しても適用できることは勿論である。例えば、広口容器の口部フランジにおけるフランジ表面を除く部分を結晶化するために、当該口部フランジの裏面側からレーザー光を照射すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明を適用可能なプリフォームの縦断面図である。
【図２】図１の口栓部分の開口端面部分に対するレーザー照射方向および結晶化された範囲を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    プリフォーム
２    口栓部分
３    開口端面部分
４    開口端面
４ａ  内周縁部分
４ｂ  外周縁部分
Ｌ  レーザー光
【図１】
2005001383.tif 000003
【図２】
2005001383.tif 000004