JP2008238437A - 容器の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】
本発明の目的は、ハウジングとヘッダーとを超音波溶着法により接合させる容器の製造方法であって、従来にはない簡便な方法により、ハウジングとヘッダーとの容器表面における間隙部から溶融樹脂が漏出することがなく、外観や２次加工性に優れた容器の製造方法を提供することにある。
【解決手段】
少なくとも一端が解放されている筒状のハウジングに液体が流出入可能なノズルを有するヘッダーを超音波振動によって溶着する容器の製造方法であって、前記容器表面における前記ハウジングとヘッダーとの間隙部を塞ぐように超音波振動の発振用ホーンを当接させて超音波溶着を行うことを特徴とする容器の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハウジングとヘッダーとを有する容器の製造方法であって、ハウジングとヘッダーを超音波振動を付与することによって溶着してなる容器の製造方法に関する。
ハウジングとヘッダーとを有する容器は、飲料用容器、医療用容器等に広く用いられている。特に血液透析用カラム、血液浄化用カラム等に用いる場合は、容器内を流れる液体が洩れないようにするため、ハウジングにヘッダーを密着させる必要があり、従来から、ネジ式の接着方法が広く用いられている。しかし、ネジ式による場合、使用時にネジがゆるむ可能性がある。また、大量生産の観点からは非効率的である。そこで、超音波振動を発振するホーン（以下、超音波ホーンという）を接触させて、超音波によりハウジングとヘッダーとの接触部分を溶着させる超音波溶着法が用いられている。
しかしながら、上記超音波溶着法を用いた場合であっても、溶着時に溶融した一部の余分な樹脂がハウジングとヘッダーとが接触している部分の容器表面における側面等の間隙部から漏出して固化する場合があり、容器外観を損なう場合や、溶着された容器に、さらにふた様のものやカバーなどを取り付け難い場合があった。このような樹脂の漏出を防止するために、余分に生じる樹脂を納める間隙を容器内部に設けて超音波溶着をおこなう方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法では、樹脂を納める間隙よりも多くの樹脂が溶融したり、樹脂の溶融が局所的に発生したりした場合に、樹脂の漏出を防止するのには不十分であった。また、より多くの樹脂を納める間隙を作った場合、ハウジングとヘッダーの接合部の強度が低下する可能性も考えられる。
一方、樹脂の漏出を防止する別の方法として、超音波ホーンの外周に部材を取り付けることによって、溶着時に漏出した樹脂を抑制する方法が知られている。（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、超音波ホーンに取り付けた部材がホーンの超音波発振に干渉するおそれがある。また、抑制部材の面積分のスペースを確保するため、該ホーンと被溶着物との接触面積を小さくする必要がある場合があり、この場合、溶着にかかる超音波を発振するエネルギーを大きくする必要が生じる。しかしながら、過度にエネルギーを大きくすると、被溶着物とホーンとの接触面に傷が付き、ホーンの寿命が短くなるなどの問題が発生することから、最適な抑制部材とホーンとの組み合わせを見出すことが困難であった。また、超音波発振に干渉しない抑制部材の材質として木材や雲母が選ばれるが、クリーンルームの様な発塵を嫌う環境で超音波溶着を行う場合は用いることができない問題もあった。
特開平６−１３４８６６号公報 特開平１０−２０２７５１号公報
本発明の目的は、ハウジングとヘッダーとを超音波溶着法により接合させる容器の製造方法であって、従来にはない簡便な方法により、ハウジングとヘッダーとの容器表面における間隙部から溶融樹脂が漏出することがなく、外観や２次加工性に優れた容器の製造方法を提供することにある。
１．少なくとも一端が解放されている筒状のハウジングに液体が流出入可能なノズルを有するヘッダーを超音波振動によって溶着する容器の製造方法であって、前記容器表面における前記ハウジングとヘッダーとの間隙部を塞ぐように超音波振動の発振用ホーンを当接させて超音波溶着を行うことを特徴とする容器の製造方法。
２．前記ハウジングおよびヘッダーが熱可塑性の樹脂からなることを特徴とする前記１に記載の容器の製造方法。
３．前記１または２に記載の製造方法によって製造されてなることを特徴とする容器。
４．血液浄化用途に用いるものであることを特徴とする前記３に記載の容器。
本発明によれば、以下に説明するとおり、従来にはない簡便な方法により、ハウジングとヘッダーとの容器表面における間隙部から溶融樹脂が漏出することがなく、外観や２次加工性に優れた容器を製造することができる。
以下、本発明の一実施形態を図を用いて説明する。図１は、本発明に係る容器の端部を示す図であり、１はハウジング、２はヘッダー、３は液体が流出入可能なノズル、４は超音波振動を発振するホーン（以下、超音波ホーンという）である。図１に示すように、ハウジング１の少なくとも一端は開口されており、ヘッダー２が超音波溶着により取り付け可能な構造となっている。
上記ハウジング１、ヘッダー２の材質としては、熱可塑性樹脂が好ましい。超音波溶着に用いられる材料として、金属や樹脂、その組み合わせがあげられるが、飲料用容器や医療用容器では、加工する容器の大きさや加工のしやすさなどから、熱可塑性樹脂が好適に用いられる。かかる熱可塑性樹脂の例としてはポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニルなどがある。
超音波ホーン４は超音波溶着の装置と接続されており、装置からのエネルギーを超音波振動として、被溶着物に伝えるものである。具体的には、ホーン４はヘッダー２と相互に押し合い、ヘッダーの天面を加圧した状態で超音波溶着部７に超音波振動を伝達する。ヘッダー２の被溶着部７は、ホーン４による加圧で、ハウジング１の被溶着部に衝突する。さらに、加圧を加えながら超音波振動を付与することで、被溶着部同士の界面は急速に発熱し、溶融を開始する。溶融した樹脂は、周辺の空間に溶け出す。さらに圧力と超音波振動とを加えることで、被溶着部が溶け進む。被溶着部が所望の溶け込み量に達した後、超音波振動を停止すると、被溶着部の冷却が進み、ハウジング１とヘッダー２とが固定される。超音波ホーン４の材質は耐久性や加工精度の面から、金属が好ましい。かかる金属の例としては、鉄、アルミニウム、チタンなどがある。超音波振動の周波数は１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚが用いられるが、低い周波数になるほど、超音波ホーンの接触面から遠い部分を溶着することができる。好適には、本発明の周波数は３０ｋＨｚ以下が好ましい。また、超音波溶着の加圧は通常、５０ｋＰａ〜５００ｋＰａが用いられるが、被溶着物の変形を考慮すると８０ｋＰａ〜２５０ｋＰａが好適に用いられる。溶着の時間は０．３秒〜３．０秒が用いられるが、被溶着物の溶着強度と外観上の問題から、０．５秒〜２．５秒がこのましい。より好ましくは、１．０秒〜１．８秒である。溶着時間が短いと、被溶着物の溶融が少なく、溶着強度が弱くなり、溶着時間が長いと、被溶着物とホーン４との接触面で、企図しない溶着が起こり、外観が悪くなる。本発明における超音波ホーン４は容器表面においてハウジング１とヘッダー２に当接し、さらにその間隙部５を塞ぐ形状を有する。ヘッダー２は液体が流出入可能なノズル３を有することから、超音波溶着時にヘッダー２のノズル部分が超音波ホーン４に触れないように、超音波ホーン４には窪みが形成されている。
本発明においては、超音波ホーンが容器表面におけるハウジングとヘッダーとの間隙部を塞ぐように当接した上で、超音波溶着を行うことを特徴としている。すなわち、超音波ホーンが上記間隙部を塞いでいるため、溶融した樹脂が表面から漏出することがない。
ハウジング１とヘッダー２とを填め合わせた状態において、その填め合わされた部分には、成型上の問題から、通常、少なからず間隙部５が存在する。この間隙がない場合、ハウジング１やヘッダー２の成型上のバラツキにより、填め合いができなくなることがある。一方、ハウジング１とヘッダー２との間の間隙部５が大きすぎると、容器自体の外形が大きくなり、ハウジング１を成型するのに、余分なポリマーが必要となる。かかる間隙部５の幅としては、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍが好ましい。ハウジング１とヘッダー２のどちらか一方に溶着を促進するためのリブを有し、他方に余分に溶けた樹脂を納める貯液部８があると好ましい。また、本発明においては、超音波ホーン４自体が間隙部５を塞いで溶融樹脂の表面からの漏出を防止するものであるが、ホーン４の幅方向における端部が間隙部５に近い位置にある場合、ホーン４で塞いだとしてもなお溶融樹脂が漏出するおそれがあり、特にハウジング１およびヘッダー２のいずれか溶着部７を有しない被溶着物の側からかかる漏出が生じやすい為、ホーン４端部が上記溶着部７を有しない被溶着物を覆う範囲は幅方向に０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
このようにして製造された容器は、血液透析用カラム、血液浄化用カラム等の血液浄化用途に好適に用いることができる。
本発明における溶着前の容器と超音波ホーンとを示す概略断面図である。 本発明における溶着後の容器と超音波ホーンとを示す概略断面図である。 従来の超音波ホーンにおける溶着後の容器と超音波ホーンとを示す概略断面図である。
符号の説明
１ ハウジング
２ ヘッダー
３ 液体が流出入可能なノズル
４ 超音波ホーン
５ 間隙部
６ 当接面
７ 溶着部
８ 貯液部
９ リブ
10 溶融樹脂
10ａ バリ（漏出した溶融樹脂）
Ａ 間隙部の幅

Claims (4)

  1. 少なくとも一端が解放されている筒状のハウジングに液体が流出入可能なノズルを有するヘッダーを超音波振動によって溶着する容器の製造方法であって、前記容器表面における前記ハウジングとヘッダーとの間隙部を塞ぐように超音波振動の発振用ホーンを当接させて超音波溶着を行うことを特徴とする容器の製造方法。
  2. 前記ハウジングおよびヘッダーが熱可塑性の樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の容器の製造方法。
  3. 請求項１または２に記載の製造方法によって製造されてなることを特徴とする容器。
  4. 血液浄化用途に用いるものであることを特徴とする請求項３に記載の容器。
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