JP2003520141A - もれを防止したプラスチック容器の成形、移送、把持方法および装置 - Google Patents
もれを防止したプラスチック容器の成形、移送、把持方法および装置Info
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- Closing Of Containers (AREA)
Abstract
Description
移送された後に、キャップと容器本体の間の漏れ止めシールを形成するための装
置および方法に関する。
れたプラスチック容器であって、本体に対して漏れ止めシールを以て取着される
キャップを有している。こうした本体およびキャップは、例えば、牛乳や尿など
のテスト試料を収集するため、または、滅菌した水を輸送するために用いられる
バイアル瓶、そのキャップを有する種の容器である。キャップは典型的には本体
に一体的に連結されている。
の方法に関連しており、複数の型部品から成る型内でバイアル瓶が成形され同じ
装置内でシールされる。この無菌のバイアル瓶の形成、シール方法は、無菌状態
下においてバイアル瓶をシールする工程を省いている。と言うのは、バイアル瓶
が必要な柔軟性と無菌状態を維持できる高温の状態で、シールが型内で直接行わ
れるからである。然しながら、この方法では、キャップをバイアル瓶本体に密封
、取着するための可動要素を有した型を用いなければならず、また、シールする
前に液体を容器内に移送することは容易ではない。
るための方法および装置に関する。開示された方法は、溶融した材料を型の中空
部に射出し、型の中空部を分離し、組立体が型内にある状態で少なくとも本体を
ロボットアームに係合させ、本体およびキャップが材料の完全に固化しない温度
にある状態で、前記ロボットアームによりキャップと本体から成る組立体をキャ
ップ閉合装置へ移送することを含んでいる。次いで、前記キャップを本体に係合
させて漏れ止めシールを形成することにより本体がシールされる。
。この方法は、本体とキャップから成る組立体が型から完全に排出された後に、
キャップを本体に密封、取着し、次いで、本体およびキャップの組立体はキャッ
プ閉合ステーションへ移送される。
する以下の説明から容易に理解されよう。
よび方法に関する。漏れ止めシールとの語は、容器本体とキャップ(すなわち、
容器)がブルークリスタルダイテストに合格することを意味している。ブルーク
リスタルダイテストは、容器本体とキャップとの間の漏れを検知する外観目視検
査である。容器を載置した白い紙が目視により変色しなければ(すなわち、容器
からのブルークリスタルダイ溶液により汚染されなければ)、容器はブルークリ
スタルダイテストに合格する。ブルークリスタルダイテスト法は以下の工程から
成る。(a)茶匙一杯のブルークリスタルダイ粉末を3.785リットル(1ガロ
ン)のアルコールに添加し溶液を完全に混合することにより、ブルークリスタル
ダイ溶液を準備する。(b)容器内にブルークリスタルダイ溶液を注入する(容器
を倒立させたときに、全シール(封止)領域が濡れるように、十分な量のダイ溶
液を注入しなければならない)。(c)キャップに十分な下向きの圧力を適用して
キャップを容器本体に均一に完全に着座させることにより容器を閉じる。 (d)室温において白い紙の上に天地を返して容器を配置する(すなわち倒立さ
せる)。(e)4時間後、前記の白紙がブルークリスタルダイ溶液により汚染され
ていないかを検査する。
プラスチック材料が、該材料のガラス転移温度(Tg)と溶融温度(Tm)との
間ににあり、(2)キャップと容器本体が、その形状を維持し損傷を与えること
なく移動させることができる十分な剛性を有し、かつ(3)キャップと容器本体
のシール面が要求される漏れ止めシールを形成するために互いに整合するのに十
分に暖かく、かつ、付着することなくキャップを開閉できることを意味している
。ガラス転移温度(Tg)は、その温度よりも低い場合にプラスチック材料がガ
ラスとして振る舞う温度である。Tgよりも低い温度では、熱可塑性材料は非常
に強く完全に剛体(完全に固化している)で脆い。Tg以上の温度では、プラス
チック材料はガラスのようには強くなく或いは剛体ではなく脆くない。そして、
最後にTmより高い温度ではプラスチック材料は溶融した液体である。市販され
ているプラスチック材料について、TgおよびTmは広く公表されており、多く
のプラスチック材料について多くの文献に記載されている。例えば、Polymer Hn
adbook 第2版 J.wiley V-24に報告されているように、ポリプロピレンのTgは
−18°C(0.4°F)であり、Tmは171°C(+340°F)である。
バイアル瓶の温度は、バイアル瓶のシール面(温度測定装置との十分な接触面積
を仮定する)または温度測定装置との十分な接触面積を確保するためにシール面
近傍のバイアル瓶の側壁において測定することができる。
必要とするその他の容器を含む種々の容器本体に適用可能である。バイアル瓶に
関して本発明を図面および明細書で説明する。然しながら、本発明は、漏れ止め
プラスチックシールを必要とするあらゆる容器に等しく適用できバイアル瓶に限
定されないことは理解されるべきである。
た底部を有する円筒形状を呈している。閉じたときに漏れ止めシールを形成する
キャップ18が設けられている。1つの実施形態では、キャップ18は、小さな
フランジ20によりバイアル瓶本体16に一体的に連結されている。バイアル瓶
本体16およびキャップ18は、型10内で射出成形される。バイアル瓶本体お
よびキャップに適した材料は、プラスチック材料(例えばポリエチレンやポリプ
ロピレン等の熱可塑性材料)を含む。他の実施形態ではキャップ18は、円形の
平坦な中心部22を含み、中心部は、その外縁部から垂直に延びるリム24を有
している。このリムは、バイアル瓶本体の外壁の上縁部の上に嵌合して封止する
ようになっている。
術分野において周知となっている従来のあらゆる構成を用いて射出成形すること
ができる。射出成形プロセスの1つの実施形態では、図3に部分的に示すように
、エンドプレート32、中間プレート34、ストリッパープレート36が、プレ
ス手段(図示せず)により役5トンの圧力を以て型10のフレームに対して保持
されている。溶融したプラスチック材料が湯口106から約15トンの圧力を以
て射出され、バイアル瓶本体16およびキャップ18が形成される。図示する実
施形態では、バイアル瓶本体は約6秒で約550°Fから約100−120°F
に冷却される。バイアル瓶本体16を成形する特定の温度および型を開くまでの
時間は、プラスチック材料の種類、バイアル瓶本体の大きさ種類を含む多くの要
因に依存しているが、プラスチック材料がその形状を保持し、かつ、完全には硬
化することなく十分に高温であるように十分に冷却されなければならない。型1
0の水通路96、100、102を通して水を循環してバイアル瓶本体16およ
びキャップ18を冷却する。
ときに、エンドプレート32および中間プレート34が型10のフレーム40か
ら引き離される。上述したように、エンドプレート32および中間プレート34
がフレーム40から引き離されるとき、ストリッパープレート36とエンドプレ
ート32との間のバネ52がストリッパープレート36をフレーム40に対して
保持する。エンドプレート32および中間プレート34がストリッパープレート
36から約1インチ引き離されると、エンドプレート32および中間プレート3
4に形成された室46の肩部48にボルト42の頭部44が係合し、ストリッパ
ープレート36がフレーム40から引き離される。プレート32、34、36を
フレーム40から引き離す間、ロッド54が開口部56およびボア58内に案内
され、3つのプレート32、34、36がフレーム40に対して一直線上に位置
決めされる。中間プレート34に取着されている第1と第2のコア60、72が
プレート32、34、36と共にフレーム40から離反する。
複数のレール上に取り付けられており、型が開かれたときでも、それらの一直線
上の位置関係が保持されるようになっている。次いで、バイアル瓶本体およびキ
ャップのいずれにも損傷を与えることなく、型からバイアル瓶を完全に取り外す
ことのできる従来公知のあらゆる機構を用いてバイアル瓶が型から取り外される
。1つの実施形態では、空気噴流によりポペットをバイアル瓶と接触するまでそ
のハウジングを通して駆動し、該バイアル瓶を型から押し出す。空圧式ポペット
が型の中空部分に突出すると、ポペットを駆動した空気流が更にバイアル瓶の取
外作用を補助する。バイアル瓶に対して平坦に接触する角度をつけた面を空圧式
のポペットに設け、バイアル瓶に傷跡が残らないようにすることができる。他の
実施形態において、機械式のプッシャーを採用してバイアル瓶に接触させ型から
押し出すようにしてもよい。更に他の例では、押出スリーブを採用し型からバイ
アル瓶を押し出すようにできる。
プレートを型に戻し型が閉じられ、更にプラスチック材料が型内に射出され、こ
のサイクルが繰り返される。
バイアル瓶本体およびキャップを形成することもできる。例えば、本発明では、
型を分離する方法および装置は、(a)キャップおよびバイアル瓶本体が雌型に
係合したままの例、(b)キャップおよびバイアル瓶本体が雄型に係合したまま
の例を包含する。他の例として、射出成形プロセスを達成するように型の中空部
およびコアを修正することもできる。
瓶本体およびキャップを収集するポッパー200と、前記ホッパーからバイアル
瓶本体およびキャップをキャップ閉合ステーション400へ移送する移送装置3
00と、キャップをバイアル瓶本体に漏れがないように密封、取着する閉合ステ
ーション400とが設けられている。
装置300に移送される。移送装置への移送方法の1つの実施形態では、図1に
示すようにバイアル瓶本体16は、移送装置300に接続されたホッパ等の収集
装置200へ重力により給送される。こうした重力による給送装置は、バイアル
瓶本体16およびキャップ18を収集装置または移送装置300へ直接落下させ
ることを含んでいる。バイアル瓶本体16の方向を補助するために、シュートま
たはコンベアはベルトまたは空圧装置等の補助的な機構を含んでいても良い。他
の実施形態では、バイアル瓶本体16は、型の下側に配置され1または複数のバ
イアル瓶本体を収集するホッパまたは他の種のコンテナ等の収集装置200内に
直接排出されるようになっている。
ンへ移送するために用いられるあらゆる装置により構成することができる。こう
した移送装置の例には、ベルト、ローラ、コンベア、エプロンコンベア、振動コ
ンベア、揺動コンベア、空圧コンベア、ころコンベアが含まれる。移送装置の構
成に関する限定は、バイアル瓶本体およびキャップのシール面を損傷しない装置
であることだけである。
、移送装置300内においてバイアル瓶本体16の両側に配置されたローラ31
0により正しく向きをそろえられる。例えば、前記ローラは、(a)平行に配置
された2つの直円柱より成り、(b)バイアル瓶本体の直径に概ね等しい距離を
以て離間配置され、(c)ホッパからキャップ閉合ステーションへ延びる下り傾
斜に配置され、(d)1つのローラが時計回りに回転し、他方のローラが板時計
回りに回転する。こうして、バイアル瓶本体16は、ホッパ200の底部から排
出され、バイアル瓶本体16の領外のローラ310が回転することにより、バイ
アル瓶本体16は、その本体が直立位置に配向され(キャップはキャップ閉合ス
テーションのローディングステーションにおいて正しく配向される)、バイアル
瓶本体16がホッパ200からキャップ閉合ステーション400へ移送される。
より詳細には、ホッパ200は振動することにより1または複数のバイアル瓶本
体がホッパから流出できるようになっている。ホッパ200、移送装置300お
よびキャップ閉合ステーション400の構成は、図1に示すように、単に図示す
る目的のためであり、従って本発明の範囲から逸脱することなく他の構成を用い
ることができる。
ク材料が完全に固化していない間に、キャップ18をバイアル瓶本体のリム26
に嵌合させなければならない。プラスチック材料が完全に固化していない間にキ
ャップをバイアル瓶本体に対して密封、取着することにより、キャップとバイア
ル瓶本体とが互いに整合し合って、漏れ止めシールを形成することができる。然
しながら、キャップおよびバイアル瓶本体が互いに溶融しないようにプラスチッ
ク材料が十分に冷却されていなければ、キャップをバイアル瓶本体に装着するこ
とができない。キャップの取着が早過ぎると、キャップは永久的に固着し取り外
すことが不可能となる。プラスチック材料が完全に固化しない所定の時間内にバ
イアル瓶本体を型から取外しキャップ閉合ステーションへ移送する必要がある。
この時間は、材料、容器の大きさおよび形状により変化する。例えば、1つの実
施形態では、材料が完全に固化しない時間は約1分から約10分の範囲内にある
。
全に固化しない時間内にキャップ18をバイアル瓶本体16に閉合するために用
いられる。図2に示す実施形態では、開いたバイアル瓶(バイアル瓶本体16お
よびキャップ18)は、ローディング位置410に移送される。ローディング位
置410において、前記バイアル瓶は正しく配向されている。把持顎415、4
20がバイアル瓶本体16を正しく固定する。バイアル瓶本体16を正しい位置
に保持可能な力が把持顎415、420によりバイアル瓶本体16に与えられ、
バイアル瓶本体16はキャップ閉合位置490へ水平に移送される。然しながら
、同時に、バイアル瓶本体へ付与する前記力は、バイアル瓶本体16およびキャ
ップ18を損傷しないように調整されなければならない。開いたバイアル瓶本体
16およびキャップ18は、摺動台450により位置410から位置490へ移
送される。
は受動ガイド425の上を摺動する。これにより、キャップ18は、キャップを
バイアル瓶本体に連結する前記フランジを部位21(図4)において曲げること
により、バイアル瓶本体の上縁部26(図4)におけるキャップの位置決めを確
保しながら、完全に開いた位置(図4に示す)から実質的に閉じた位置に移動す
る。バイアル瓶本体16およびキャップ18が位置490に配置されると、位置
490においてバイアル瓶本体16の直上に配置されているシリンダ480が作
動して、キャップの外面に接触し該キャップに十分な下方の力を与え、キャップ
をバイアル瓶本体に均一、完全に密封、取着する。次いで、シリンダはキャップ
の表面から離反する。把持顎415、420が開き、位置500においてシール
されたバイアル瓶が閉合ステーションから排送される。キャップ閉合ステーショ
ンからのシールされたバイアル瓶の適切な排送方法には、限定はされないが、フ
リッパーレバー、機械的なプッシャーまたは制御された空気噴流が含まれる。
面に下方の十分な圧力を与えキャップをバイアル瓶本体に均一、完全に着座させ
ることのできる他の機械的な装置を含む。更に他の実施形態では、把持顎415
、420は、また、バイアル瓶本体およびキャップを変形またはバイアル瓶本体
を破裂させずに十分な力をバイアル瓶本体に与えることのできる他の装置により
構成しても良い。
前記フランジを部位21において正しく曲げ、キャップを完全に開いた位置から
実質的に閉じた位置への移動を補助するよう動作する「能動」ガイドとすること
ができる。
キャップを静的位置に固定し、回転フリッパーまたは同等の装置によりキャップ
を完全に開いた位置から実質的に閉じた位置へ移動し、かつ、キャップがバイア
ル瓶本体の上縁部26に接触したときにキャップの正しい位置決めを保持するよ
う前記フランジを部位21において確実に曲げ、次いで、キャップの外表面に下
方の十分な圧力を与えキャップをバイアル瓶本体に均一、完全に着座させるよう
にしてもよい。
実施形態では、キャップ閉合ステーションに入る前に、キャップをバイアル瓶本
体に連結する前記フランジを曲げ(例えば回動させ)、フランジを部位21にお
いて曲げるようにしてもよい。そのようにすることにより、キャップ閉合ステー
ションの受動ガイド425に沿ってバイアル瓶本体およびキャップが位置410
から位置490へ前進する間、フランジの適正な屈曲が維持される。他の実施形
態では、バイアル瓶本体はキャップ閉合ステーション400において2つの位置
で固定される。すなわち、バイアル瓶本体の底部およびバイアル瓶本体の上方部
分(すなわちシール面の下側)である。このようにすることにより、バイアル瓶
本体の底部において十分な力が与えられ、バイアル瓶本体を変形させることなく
バイアル瓶本体をキャップ閉合ステーションへ移送することが可能となる。従っ
て、受動ガイドに沿って位置410から位置490へ移動する間、バイアル瓶本
体の上方部分に与えられる力は、バイアル瓶本体を変形させることなくバイアル
瓶本体の位置決めに必要な力で十分である。1つの実施形態では、把持顎415
、420、摺動台450およびキャップ閉合装置480の動作は、空圧シリンダ
(図示せず)により行われる。然しながら、これらの装置は、機械的な機構によ
り操作してもよい。
た後に、容器を移送するためのコンベアがキャップ閉合ステーションの下側に配
置されており、シールされたバイアル瓶を該コンベアに直接落下させるようにな
っている。例えば、センサからの信号に応答してバイアル瓶をキャップ閉合ステ
ーションから排出し、待ち受けているカートン内にシールされたバイアル瓶を落
下させるようにできる。
82とキャップリム90が組合わさって、バイアル瓶本体16と共に環状の漏れ
止め領域を形成している。然しながら、本発明は、図4に示す構成に限定されず
、従って、シールの構成につき種々の修正を含んでいる。その結果、本明細書に
おいて用いられた特定の寸法は種々の構成要素の関連する大きさを単に一例とし
て示すためのものであり、本発明を開示された特定の寸法または操作パラメータ
に限定するためのものではない。
示または請求の範囲を限定するものではない。以下の例は、(a)材料が完全に
固化する前に本体およびキャップが閉合され、本体およびキャップのシール面が
損傷されていないかぎり、バイアル瓶本体16およびキャップ18が型10から
完全に排出され、次の漏れ止めシールを形成する性能に影響することなく重力に
より移送装置へ給送できることを示している。具体的には、射出成形の後、ポリ
プロピレンが型から排出され、型からカートンへ自由落下させた(型の約2フィ
ート下)。次いで、キャップをバイアル瓶本体へ連結するフランジが部位21に
おいて曲げられた。各バイアル瓶は、次いで、上述した閉合装置に配置され、キ
ャップがバイアル瓶本体に密封、取着された。シールしたバイアル瓶につき型か
らバイアル瓶を排出してから測定して15秒、30秒、2分、10分の各々に対
して試験を行った。各バイアル瓶は漏れ止めがなされていることが分かった。
を逸脱することなく種々の変更および修正が可能であり、均等物を採用可能であ
ることは当業者の当然とするところである。
ーションを示す図である。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 漏れを防止したプラスチック容器の製造方法において、 (a)溶融したプラスチック材料を型の中空部に射出して溶融した本体とキャ
ップとを形成する工程と、 (b)前記中空の型を開く工程と、 (c)前記材料が完全に固化する前に前記本体およびキャップを前記型から完
全に排出する工程と、 (d)前記本体およびキャップを移送装置へ移送する工程と、 (e)前記移送装置により前記本体およびキャップをキャップ閉合ステーショ
ンへ移送する工程と、 (f)前記材料が完全に固化する前にキャップ閉合ステーションにおいて前記
キャップを前記本体に密封、取着して漏れ止めシールを形成する工程とを含んで
成るプラスチック容器の製造方法。 - 【請求項2】 漏れを防止したプラスチック容器の製造装置において、 中空部を有する型と、 前記型の中空部に溶融したプラスチックを射出し本体およびキャップを形成す
るための装置と、 前記型を開くための装置と、 前記型を開く装置と共同して前記材料が完全に固化する前に前記本体およびキ
ャップに損傷を与えることなく、前記本体およびキャップを前記型から完全に排
出する排出装置と、 前記本体およびキャップが前記型から完全に排出された後に、前記本体および
キャップをキャップ閉合ステーションへ移送する移送装置であって、前記本体お
よびキャップの何れにも損傷を与えることなく前記本体およびキャップを移動さ
せるように構成された移送装置と、 前記材料が完全に固化する前に前記キャップを前記本体に密封、取着して漏れ
止めシールを形成するキャップ閉合ステーションとを具備するプラスチック容器
の製造装置。 - 【請求項3】 漏れを防止したプラスチック容器の製造方法において、 (a)溶融したプラスチック材料を型の中空部に射出して溶融した本体とキャ
ップとを形成する工程と、 (b)前記中空の型を開く工程と、 (c)前記材料が完全に固化する前に前記本体およびキャップを前記型から完
全に排出する工程と、 (d)前記本体およびキャップを収集装置へ重力により給送する工程と、 (e)移送装置により前記本体およびキャップを前記収集装置からキャップ閉
合ステーションへ移送する工程と、 (f)前記材料が完全に固化する前にキャップ閉合ステーションにおいて前記
キャップを前記本体に密封、取着して漏れ止めシールを形成する工程とを含んで
成るプラスチック容器の製造方法。 - 【請求項4】 漏れを防止したプラスチック容器の製造装置において、 中空部を有する型と、 前記型の中空部に溶融したプラスチックを射出し本体およびキャップを形成す
るための装置と、 前記型を開くための装置と、 前記型を開く装置と共同して前記材料が完全に固化する前に前記本体およびキ
ャップに損傷を与えることなく、前記本体およびキャップを前記型から完全に排
出する排出装置と、 前記型から重力により給送された前記本体およびキャップを受け、少なくとも
1つの本体およびキャップ保持する収集装置と、 前記本体およびキャップを前記収集装置からキャップ閉合ステーションへ移送
する移送装置であって、前記本体およびキャップの何れにも損傷を与えることな
く前記本体およびキャップを移動させるように構成された移送装置と、 前記材料が完全に固化する前に前記キャップを前記本体に密封、取着して漏れ
止めシールを形成するキャップ閉合ステーションとを具備するプラスチック容器
の製造装置。
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