专利名称：预塑形坯的加热方法和加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种预塑形坯的加热方法和加热装置，用于将该预塑形坯双向延伸吹制成瓶体状，所述预塑形坯为用聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下简记为PET)注塑制成的有底圆筒状的能双向延伸吹制成瓶体状的预塑形坯。
通过环境温度的热传递加热预塑形坯的方法，由于不管怎么说，PET材料的导热率很低，所以，将包含内表面的整个预塑形坯加热到所希望的温度需要很长的时间，相对而言，通过光的吸收进行加热的方法，由于用能透过到预塑形坯的内表面的波长的光进行加热，所以，将包含内表面在内的整个预塑形坯加热到所希望的温度以上所需要的时间，与由上述热传递进行加热的加热方法相比要短。
这样一来，在双向延伸吹制成瓶体时，预塑形坯的加热，如在日本专利公报特开平11-42702号所公开的那样，一般以产生近红外线的红外线灯(近红外线加热器)为热源，并且，通过沿被输送的预塑形坯的轴心方向平行并列配置多个这种近红外线加热器，并调整各近红外线加热器的输出，对预塑形坯进行加热以使其沿轴心方向的温度分布达到所希望的温度分布。
但是，无论使用近红外线加热器，还是使用其它的适当的热源(例如管状电加热器等)，都由于从预塑形坯的外侧将其加热，因此存在这样的问题，即，不管怎样，预塑形坯的外表面一侧的升温速度比内表面一侧要快，在被加热的预塑形坯的外侧和内侧之间就产生温差，若该温差大的话，则不能进行恰当的双向延伸吹制成形操作，所以，为了将该预塑形坯的内表面一侧和外表面一侧的加热温差控制在一定值以内，必须限制热源的输出，因此，不能充分缩短预塑形坯的加热时间。
另外，虽然有一种为了缩短预塑形坯的加热时间而同时使用近红外线加热手段和感应加热手段的装置(参照日本专利公报特开平8-142175号)被公开，但该装置必须先后使用两种手段，因此，它存在的问题是，不能充分地缩短加热时间，而且，加热设备大且复杂，因此，需要很大的设置空间和高昂的设备费。
因此，本发明是为了解决上述现有技术中的问题而完成的，它以在加热预塑形坯时热源能大功率输出为技术课题，以因而能大幅缩短预塑形坯的加热时间并且使整个预塑形坯的加热装置体积小型化为目的。
在解决上述技术问题的本发明中，技术方案1的发明为热源加热的方法，以将注塑制成的有底圆筒状的PET制的预塑形坯双向延伸吹制成瓶体状，其特征在于依次进行第一加热处理、调温处理和第二加热处理，所述第一加热处理，对上述预塑形坯进行快速加热，具体为一边将冷却空气喷射到该预塑形坯上，一边使上述热源处于大功率输出状态，将上述预塑形坯快速加热到使其外表面温度升至比PET的晶化温度稍微低一点的温度值；所述调温处理为在既没有用热源进行加热，又没有用冷却空气进行冷却的状态下，将上述预塑形坯放置到使预塑形坯的外表面温度和内表面温度的温差为一定值以下；所述第二加热处理，对上述预塑形坯进行加热，具体为一边将冷却空气喷射到该调温处理后的预塑形坯上，一边由热源将预塑形坯加热到使其外表面温度升至比PET的晶化温度稍微低一点的温度值；其中，所述调温处理结束时的温差设定在一定值以下，该一定值是这样确定的在第二加热处理结束时，预塑形坯的内表面温度为在该预塑形坯的内表面一侧不会产生强制延伸的温度值，并且，在此，所谓PET的晶化温度是指在使预塑形坯从室温附近的温度升温的过程中产生结晶的温度。
在第一加热处理阶段，由于在将冷却空气喷射到预塑形坯的外表面上的状态下，用大功率输出状态下的热源加热该预塑形坯，所以，预塑形坯是在用冷却空气抑制其外表面的加热的状态下，用热源快速加热的。
这样，由于由热源对预塑形坯的加热是在抑制对预塑形坯的外表面进行加热的状态下完成的，所以，对于整个预塑形坯来说，虽然在外表面的升温速度稍稍被抑制的状态下被大功率输出的热源快速加热，但由于热源为大功率输出状态，所以，对预塑形坯喷射冷却空气，不仅抑制了预塑形坯外表面的升温速度，还能防止由于该预塑形坯外表面的过热而引起的碳化等不相宜情况的发生。
因此，对预塑形坯的快速加热是在减小了外表面一侧和内表面一侧的升温速度差的状态下进行的，所以，即使将预塑形坯快速加热到使其外表面温度为比PET的晶化温度稍微低一点的温度值，预塑形坯的外表面温度和内表面温度的温差也不会太大。
对第一加热处理后的预塑形坯进行的调温处理，使得预塑形坯的外表面一侧部分被环境冷却从而温度下降，与此相反，预塑形坯的内表面一侧部分，被从外表面部分传递过来的热加热而温度升高，外表面温度和内表面温度的温差在预先设定的一定值以下，即，在第二加热处理结束时的预塑形坯的内表面温度为在该预塑形坯的内表面一侧不会产生强制延伸的温度值。
对调温处理后的预塑形坯进行的第二加热处理是一边由冷却空气从其外表面对其进行冷却处理，即，一边抑制外表面一侧的升温速度，一边对预塑形坯进行加热处理以使其加热分布为预先设定的一定形式，所以，预塑形坯是在使预塑形坯的外表面温度和内表面温度的温差在将预塑形坯双向延伸吹制成瓶体时不会产生障碍的范围内时被加热到使其外表面温度为比PET的晶化温度稍微低一点的温度值的。
这样，根据技术方案1的发明，由于第一加热处理一边冷却加热最强的预塑形坯的外表面部分，一边加热预塑形坯，所以，能在不过度加热的情况下充分地快速加热预塑形坯，因此，能大幅缩短预塑形坯的加热时间，另外，由于在由调温处理将在第一加热处理产生的预塑形坯的外表面温度和内表面温度的差修正且控制在一定范围内之后，一边喷射冷却空气，一边对预塑形坯进行第二加热处理，以使预塑形坯的温度以一定的形式分布，且使预塑形坯的外表面和内表面的温差不至过大，所以，能在使能双向延伸吹制成瓶体的预塑形坯的外表面和内表面的温差确实位于适当的范围内的状态下，以设定的温度分布加热预塑形坯。
技术方案2的发明，是在技术方案1的发明的基础上，增加了以下内容在第二加热处理中，在多个热源之间配置隔板，由热源对预塑形坯进行加热，以使预塑形坯的沿轴向的温度分布为所希望的形式。
根据技术方案2的发明，由于能大致准确地设定并控制由各热源对预塑形坯加热的部位，所以能大致如所希望的那样，设定第二加热处理的沿预塑形坯的轴心方向的温度分布，因此能设定成形的瓶体的壁厚分布。
技术方案3的发明为一种加热装置，采用热源进行加热，以将注塑制成的有底圆筒状的PET制的预塑形坯双向延伸吹制成瓶体状，其特征在于由隔壁将围绕预塑形坯的输送线路配置的外壳体内部划分成第一区段、第二区段和第三区段，其中，在所述第一区段以及第三区段内，在输送线路的一侧，配置有沿该输送线路的热源，在输送线路的另一侧，与热源对置地直立配置有喷口用镶板，该喷口用镶板上沿上述输送线路开设有喷射冷却空气的喷口，并且第一区段用于进行第一加热处理，第三区段用于进行第二加热处理；第二区段位于该第一区段和第三区段之间，用于进行调温处理。
根据技术方案3的发明，由于外壳体内部，由隔壁划分形成各区段，所以几乎不会受到来自外部的和相互之间的影响，能保持大致一定的环境。
在第一区段，对沿输送线路一边自转一边移动的预塑形坯进行第一加热处理，即从输送线路的一侧由热源进行加热处理，与此同时，从输送线路的相反的一侧——另一侧由冷却空气进行冷却处理，因此，在不会使预塑形坯的外表面部分处于过分加热状态下，使热源处于大功率输出状态，从而完成对预塑形坯的快速加热。
第二区段是完全的空室结构部分，既没有用热源进行加热的加热处理机构，又没有用冷却空气进行冷却的冷却处理机构，所以，从第一区段移动到第二区段的预塑形坯在该第二区段处于被放置起来的状态，通过预塑形坯内部的传热，外表面温度和内表面温度的温差减小到设定的温度值——一定值以下，即，在第二加热处理结束时的预塑形坯的内表面温度为在该预塑形坯的内表面一侧不会产生强制延伸的温度值。
在第三区段进行第二加热处理，即，从输送线路的一侧，由热源进行一定温度分布的加热处理，与此同时，从输送线路的相反一侧——另一侧，由冷却空气进行抑制预塑形坯的外表面一侧的升温程度的冷却处理，因此，不会使预塑形坯的外表面一侧和内表面一侧的温差变大，以设定的温度分布加热预塑形坯。
技术方案4的发明是在技术方案3的发明的结构的基础上，增加了以下内容在喷口用的镶板的喷口的顺着预塑形坯输送线路的下游一侧的开口边接合地设有整流板片以将喷射的冷却空气倾斜地引导到输送线路的下游一侧。
根据技术方案4的发明，由于使来自各喷口的冷却空气吹向相对输送线路倾斜的下游一侧，所以，来自空开一定间隔在喷口用镶板上开设的各喷口的冷却空气以连续的状态喷射到在输送线路上移动的各预塑形坯上，对预塑形坯来说，加强了连续的一定的冷却作用。
技术方案5的发明是在技术方案3或4的发明的结构的基础上，作了如下变更将喷口用镶板的输送线路一侧的表面制成反射来自热源的光的反射面。
根据技术方案5的发明，由于喷口用镶板能将来自热源但没有照射在预塑形坯上，而是穿过输送线路的光反射并照射在预塑形坯上，所以能提高由热源加热预塑形坯的加热效率。
技术方案6的发明是在技术方案3或4或5的发明的结构的基础上，作了如下变更使用近红外线加热器作为热源。
根据技术方案6的发明，由于通过吸收从近红外线加热器照射的近红外线的光完成对预塑形坯的加热，所以，能提高预塑形坯的内表面一侧的加热速度，因此，能进一步加快预塑形坯的加热速度。
图2是
图1所示的实施例中的第一区段的纵剖简要结构图。
图3是图1所示的实施例中的第二区段的纵剖简要结构图。
图4是图1所示的实施例中的第三区段的纵剖简要结构图。
图5是图1所示的实施例中的热源和喷口用镶板的配置关系图。
图6是图5所示的喷口用镶板的整体主视图。
图7是用于说明本发明的加热动作的温度特性曲线图。
图1～图6所示是本发明装置的一个实施例，由转台和链条等构成，预塑形坯P以倒立姿势保持在心轴8上，围成连同心轴一边使预塑形坯P自转一边进行输送的输送线路R，沿该输送线路R配置有长的矩形筒状的耐热材料制的外壳体6，从输送线路R的上游一侧起，由耐热材料制的隔壁7将该外壳体6内部依次划分成为第一区段A、第二区段B和第三区段C(参照图1)。
第一区段A(参照图1、图2和图5)采用这样的结构对预塑形坯P进行第一加热处理a在输送线路R的一侧，沿预塑形坯P的轴心方向平行配置有沿该输送线路R延伸的多个热源1——近红外线加热器；另外，在输送线路R的另一侧，与近红外线加热器——热源1对置地沿输送线路R等间隔地开设有多个纵向长的喷口4；喷口用镶板3直立地配置在引导冷却空气e的通道的前端。
喷口用镶板3(参照图5和图6)的表面(与热源1对置的面)为反射近红外线k的反射面，另外，在各喷口4的一个侧边(输送线路R的下游一侧的侧边)以模压加工成形、以倾斜直立的姿势接合地设有整流板片5，该整流板片5将从该喷口4喷出的冷却空气e倾斜地引导到输送线路R的上游一侧。
第二区段B(参照图1和图3)进行调温处理b，该区段制成完全没有加热装置和冷却装置等对预塑形坯P进行热处理的装置的空室结构，并且被以如下方式划分保持环境、尤其是热环境相对于左右相邻的第一区段A和第三区段C尽量隔断的状态。
第三区段C(参照图1和图4)对预塑形坯P进行最终加热处理，即第二加热处理c，其结构为在第一区段A的结构的基础上，在各热源1之间增加了控制从各热源1照射到预塑形坯P上的近红外线k的辐射区域的隔板2。
图7所示是用本发明的方法加热的预塑形坯P的外表面温度Ta和内表面温度Tb的变化特性的一个例子，为了使本发明的加热处理结束时的外表面温度Ta在100～120℃，内表面温度Tb在85～105℃的范围内，要根据各处理阶段的外表面温度Ta和内表面温度Tb的值决定各处理阶段的时间。
在第一区段A的第一加热处理a，是使热源1以100％的输出运行的快速加热处理，该第一加热处理a，在外表面温度Ta刚刚到达比PET的品化温度稍微低一点的110～120℃的范围内的第一温度Ta1时结束，该第一加热处理a的时间——第一加热时间t1是7.3秒，该第一加热处理a结束时的内表面温度Tb——第一温度Tb1是70～80℃，第一温度Ta1和第一温度Tb1的温差为40℃——一个较大的值。
在第二区段B的调温处理b，不是从外部对由第一加热处理a快速加热到所希望的温度的预塑形坯P进行加热处理，而是将其放置在一定的环境内，所以，外表面温度Ta由于放热而下降，内表面温度Tb由于来自预塑形坯P的外表面一侧部分的热传导而上升，当外表面温度Ta的第二温度Ta2和内表面温度Tb的第二温度Tb2的温差s在刚刚到达一个一定值(根据实验的结果，目前该一定值为20℃)以下——预先设定的10℃时，该第二区段B的调温处理b结束，该调温处理b的时间——调温时间t2是4.0秒，该调温处理b结束时的外表面温度Ta的第二温度Ta2为90～100℃，内表面温度Tb的第二温度Tb2为80～90℃。
在第三区段C的第二加热处理c，将各热源1的输出程度设定成各自预先确定的值，加热预塑形坯P，使其沿轴心方向的温度分布为所希望的温度分布，当外表面温度Ta的第三温度Ta3在刚刚达到比PET的晶化温度稍微低一点的100～120℃时，该第二加热处理c结束，该第二加热处理c的时间——第二加热时间t3是6.0秒，该第二加热处理c结束时的内表面温度Tb——第三温度Tb3为85～105℃，第三温度Ta3和第三温度Tb3的温差为15℃，这个温差使得将预塑形坯P双向延伸吹制成瓶体没有任何障碍。
在该第三区段C的第二加热处理c，尽管该第二加热处理c是某种程度的快速加热，但外表面温度Ta和内表面温度Tb的温差并不大，这是由于用冷却空气e强制冷却预塑形坯P的外表面的原故。
根据本发明的实测结果，将常温的预塑形坯P加热到能双向延伸吹制成瓶体的温度所需要的时间，即第一加热时间t1、调温时间t2和第二加热时间t3的总和时间是(7.2+4.0+6.0＝17.2)秒，该时间是现有装置所需时间的一半，因此，可以使沿输送线路R的加热装置的长度为现有装置的一半。
另外，虽然根据预塑形坯P的包含底部的筒部的平均壁厚的不同，第一加热时间t1、调温时间t2还有第二加热时间t3有随着其平均壁厚的变大多少会变长的倾向，但该时间大约为现有装置所需时间的一半的情况是不变的。
由于本发明以上述结构构成，所以具有以下所述的效果根据技术方案1的发明，由于一边冷却一边加热预塑形坯的外表面部分，所以，并没有使加热最强的外表面部分处于过热状态，能安全地快速加热，因此，能达到大幅缩短预塑形坯的加热处理时间的目的，能大幅提高双向延伸吹制成形作业的效率。
另外，由于通过调温处理，能使因来自外部的强制加热而产生的预塑形坯的外表面一侧和内表面一侧的很大的温差，降低至能可靠地进行良好的双向延伸吹制成形处理的数值，所以，能稳定地进行适当且良好的双向延伸吹制成形操作。
再有，由于通过强制地冷却预塑形坯的外面部分，使预塑形坯加热成预先设定的温度分布，能达到不使预塑形坯的外表面一侧和内表面一侧之间的温差过大的效果，所以，能顺利且迅速地加热该预塑形坯到预先设定的温度分布。
根据技术方案2的发明，由于通过第二加热处理，能使预塑形坯的温度分布大致如所设定的那样，据此能设定成形的瓶体的壁厚分布，并且由于在进行预塑形坯的第二加热处理时，能在抑制预塑形坯的外表面一侧和内表面一侧的温差变大的状态下对其进行加热处理，所以，能安全地实现将预塑形坯加热到适合于其双向延伸吹制成形的温度的加热处理。
根据技术方案3的发明，能简单地构成第一区段和第三区段，同时容易进行各区段的划分成形，因此，能简单且良好地实施技术方案1的发明。
另外，由于能用短时间完成对预塑形坯的所希望的加热处理，所以，能缩短加热处理需要的生产线的长度，因此，能缩短加热装置的沿预塑形坯输送线路的长度，因而能达到使加热装置充分小型化的目的。
根据技术方案4的发明，由于能以连续的状态对在输送线路上移动的各预塑形坯喷射冷却空气，所以，能连续地赋予预塑形坯以一定的冷却作用，因而具有能稳定且可靠地防止预塑形坯过热的作用。
根据技术方案5的发明，能使由热源对预塑形坯进行的加热处理高效地进行，因此，能降低热源的定额和加热所需要的电力。
根据技术方案6的发明，由于能以在预塑形坯的外表面一侧和内表面一侧之间不产生很大的温差的状态下进行预塑形坯的加热，所以，能更快地对预塑形坯进行加热处理，使加热时间进一步缩短。
权利要求
1.一种预塑形坯的加热方法，为用热源(1)进行加热的方法，用于将注塑制成有底圆筒状的聚对苯二甲酸乙二醇酯制的预塑形坯(P)双向延伸吹制成瓶体状，其特征是对上述预塑形坯(P)依次进行以下处理第一加热处理(a)，具体为一边将冷却空气(e)喷射到该预塑形坯(P)上，一边使上述热源(1)处于大功率输出状态，将上述预塑形坯(P)快速加热到使其外表面温度(Ta)为比聚对苯二甲酸乙二醇酯的晶化温度稍微低一点的温度值；调温处理(b)，在既没有用上述热源(1)进行加热，又没有用冷却空气(e)进行冷却的状态下，将上述预塑形坯(P)放置到使其外表面温度(Ta)和内表面温度(Tb)的温差(s)为一定值以下；第二加热处理(c)，具体为一边将冷却空气(e)喷射到该调温处理(b)后的预塑形坯(P)上，一边由上述热源(1)将上述预塑形坯(P)加热到使其外表面温度(Ta)为比聚对苯二甲酸乙二醇酯的晶化温度稍微低一点的温度值，其中，上述调温处理(b)结束时的温差(s)设定在一定值以下，该一定值是这样确定的使上述第二加热处理(c)结束时的上述预塑形坯(P)的内表面温度(Tb)为在该预塑形坯(P)的内表面一侧不会产生强制延伸的温度值。
2.根据权利要求1的预塑形坯的加热方法，其特征是在第二加热处理(c)中，在多个该热源(1)之间配置隔板(2)，由热源(1)对预塑形坯(P)进行加热，以使上述预塑形坯(P)的沿轴向的温度分布为所希望的形式。
3.一种预塑形坯的加热装置，采用热源(1)进行加热，用于将注塑制成有底圆筒状的聚对苯二甲酸乙二醇酯制的预塑形坯(P)双向延伸吹制成瓶体状，其特征是由隔壁(7)将围绕上述预塑形坯(P)的输送线路(R)配置的外壳体(6)内部划分成第一区段(A)、第二区段(B)和第三区段(C)，其中，在所述第一区段(A)和第三区段(C)内，在上述输送线路(R)的一侧，配置有沿该输送线路(R)的热源(1)，在上述输送线路(R)的另一侧，与上述热源(1)对置地直立配置有喷口用镶板(3)，在该喷口用镶板(3)上沿上述输送线路(R)开设有喷射冷却空气(e)的喷口(4)，并且第一区段(A)用于进行第一加热处理(a)，第三区段(C)用于进行第二加热处理(c)，第二区段(B)位于该第一区段(A)和第三区段(C)之间，用于进行调温处理(b)。
4.根据权利要求3的预塑形坯的加热装置，其特征是在喷口用的镶板(3)的喷口(4)的顺着输送线路(R)的下游一侧的开口边接合地设有整流板片(5)以将喷射的冷却空气(e)倾斜地引导到上述输送线路(R)的下游一侧。
5.根据权利要求3或4的预塑形坯的加热装置，其特征是将喷口用镶板(3)的输送线路(R)一侧的表面制成反射来自热源(1)的光的反射面。
6.根据权利要求3、4或5的预塑形坯的加热装置，其特征是使用近红外线加热器作为热源。
全文摘要
一种预塑形坯的加热方法和加热装置，首先对双向延伸吹制成瓶体的预塑形坯进行第一加热处理，即，一边将冷却空气喷射到预塑形坯上，一边使热源大功率输出地运转，进行快速加热，接着，进行调温处理，即，将加热的预塑形坯原封不动地放置，使预塑形坯的外表面温度和内表面温度的温差减小到一定值以下，然后，进行第二加热处理，即，对进行了调温处理的预塑形坯进行加热，一边将冷却空气喷射到该预塑形坯上，一边将其外表面温度加热到为比PET的晶化温度稍稍低一点的温度，由此，能在不处于过热状态下，安全地完成对预塑形坯的快速加热。
文档编号B29L23/00GK1471458SQ02801912
公开日2004年1月28日 申请日期2002年6月25日 优先权日2001年6月29日
发明者宫泽寿, 上杉大辅, 辅 申请人:株式会社吉野工业所