JP2017074748A - 長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積層チューブ胴体部の製造装置において、サイドシームの安定化及び積層チューブ胴体部の生産効率に優れ、かつ積層チューブ胴体部の内面における傷の発生及び削屑を管理するコンタミネーションコントロールを提供する。【解決手段】本発明は、筒状に形成される複数の積層チューブを一回の工程でサイドシーム溶着するために積層シートを巻き付ける長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置において、当該製造装置における前記マンドレルの表面を合成高分子材料又は金属層によって被覆したことを特徴とする長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置に関し、特に積層チューブ胴体部の生産効率に優れ、かつ積層チューブ胴体部の内面における傷の発生及び削屑の発生しない積層チューブ胴体部の製造装置に関する。

ラミネートチューブは、予め平板状の積層シート（ラミネート原反）を筒状に丸めた後に高周波で加熱溶着（サイドシーム溶着）することによって、筒状の胴体部を形成する。ここでサイドシームをする前の工程において、積層シートの表面に印刷を行っておくことが一般的である。かかる印刷方式としては、ＵＶ硬化型インキ等を使用した凸版印刷、フレキソ印刷やグラビア印刷が採用されている。
ここでサイドシームを行う工程には、２つの異なった方法、すなわちヨコ取り方式と、タテ取り方式が知られている。ヨコ取り方式は、ラミネート原反の長手方向に直交する方向にチューブ容器の長軸が配置されるようにチューブ容器の絵柄が印刷される点で異なる。一方、タテ取り方式におけるラミネート原反は、マンドレルの長軸方向に積層チューブ胴部が長軸方向に配置されるようにチューブ容器の絵柄が印刷される。

前者のヨコ取り方式は、ラミネート原反の表面に印刷を行った後に、チューブ１本分の寸法でカード状に切断する。その後、カード状に切断された１枚の原反をマンドレルに巻き付けてサイドシーム溶着し、筒状の胴体部を形成する。
後者のタテ取り方式は、数本分のチューブ用のパッケージを連続して印刷した原反を長尺のマンドレルに巻き付けた後にサイドシーム溶着する。その後、チューブ１本分の長さに筒状のまま切断していく点に特徴を有する。
しかし、タテ取り方式では、サイドシーム溶着工程において、積層チューブ胴体部の内面に傷が発生し、チューブ胴体部の内面に削屑が発生する場合があった。そのため、高品質の積層チューブの製造には不向きとされていた。また、積層チューブ胴体部の内面に発生する傷や削屑、特に削屑によって、完成したチューブに充填される内容物に混入する異物が発生する場合があった。
一方、ヨコ取り方式は、一般的にはカード状に切断された１枚の原反を左右２本のマンドレルに振り分け巻き付けて、サイドシーム溶着を行う。そのため、タテ取り方式に比較して、マンドレルが２本必要になり、切断された原反がマンドレルの下へ配置された後、オーバーラップされた原反をサイドシームにより溶着する際に、左端と右端と中央等が不均一になるという欠点がある。又、間歇のパルス発振によるＨＦ溶着となるために安定性にかけ、間歇動作の順送りなので生産速度に限界がある。又、左右２本のマンドレルを使用するため調整が必要となり、構造が複雑であることから、型替えや調整に手間がかかり再現性に劣る。更に原反にアルミ箔を含まないとサイドシームができないという問題がある（タテ取り方式はスチールベルトを加熱しヒートシールできるため、アルミ箔を含まない原反についてもサイドシームが可能である。）。

また、ポリフォイルチューブは、アルミニウム箔を含む積層シートを丸めた後にサイドシームすることによって、筒状の胴体部を形成し、円形ダイスに胴体部を通過させる際に、溶融したポリエチレン樹脂等を押し出しながら表面に被覆した後、チューブ１本分の長さに裁断して胴部を形成する。下地となるアルミニウムのメタリックカラーを生かす場合は、透明又は半透明の樹脂を胴部の表面に被覆することも行われる。着色する場合は、白地の胴部表面に着色樹脂を被覆することもある。表面印刷は、筒状胴部の段階、あるいは肩部・頭部を形成した後に曲面印刷機を用いて行われる。印刷方式としては、例えば、ドライオフセット印刷、シルクスクリーン印刷、ホットスタンプ等が使用される。ポリフォイルチューブの製造方法については、特許文献１等が挙げられる。このようなポリフォイルチューブもタテ取り方式によって製造することができる。

本発明者は、積層チューブ胴体部をタテ取り方式で製造する際に、チューブ胴体部の内面の傷及び削屑の発生を防止する方法を模索した。 そして本発明者は、タテ取り方式で発生するチューブ胴体部の内面の傷及び削屑が、主に製造に使用されるマンドレルの表面における積層シートの内面との摩擦によって発生することを発見した。
そこで本発明者は、長尺のマンドレルにラミネート原反を巻き付ける際の巻き付け力を低減し、積層チューブ胴体部のサイドシームを行った。しかしながら、巻き付けたラミネート原反を搬送する搬送ベルトとマンドレル間のクリアランスが大きくなりすぎて、搬送力が不足し、均一な溶着と均一な切断に影響が生じた。
また本発明者は、マンドレルに巻き付けられたラミネート原反をエアで膨張させながら、積層チューブ胴体部のサイドシームを行った。しかしながら、この方法ではラミネート原反が均等に膨らまないためチューブ径が安定しないという新たな問題が発生した。 また本発明者は、マンドレルの接触面を減らすために、マンドレルの表面に凹凸加工を施した。しかしながら、この方法では削屑の発生を防止することができなかった。
さらに本発明者は、マンドレルに摩擦抵抗の少ないコーティング材を被覆し、積層チューブ胴体部のサイドシームを行った。しかしながら、この方法では被覆材の経時的な摩耗等により、マンドレルの製品寿命が安定せず、すぐに製造される積層チューブ胴体部の品質が劣化してしまった。

特公平１−３２１０９号公報

積層チューブ胴体部の製造装置において、サイドシームの安定化及び積層チューブ胴体部の生産効率に優れ、かつ積層チューブ胴体部の内面における傷の発生及び削屑を管理するコンタミネーションコントロールを提供することを目的とする。
耐摩耗性、食品衛生性、寸法安定性に優れ、かつ高寿命の積層チューブ胴体部の製造装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
（１）筒状に形成される複数の積層チューブを一回の工程でサイドシーム溶着するために積層シートを巻き付ける長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置において、当該製造装置における前記マンドレルの表面を合成高分子材料又は金属層によって被覆したことを特徴とする長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置である。

（２）前記合成高分子材料が、合成高分子材料からなるシートであることを特徴とする上記（１）に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置である。
（３）前記金属層が、金属元素を有する鍍金層であることを特徴とする上記（１）に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置である。
（４）前記合成高分子からなるシートが、ポリエチレン樹脂で形成されたことを特徴とする上記（２）に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置である。

（５）前記金属元素を有する鍍金層が、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、タングステン（Ｗ）、スズ（Ｓｎ）から選択される合金皮膜であることを特徴とする上記（３）に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置である。
（６）前記合成高分子材料からなるシートの厚みが、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする上記（２）又は（４）に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置である。
（７）前記金属層の厚みが、０．０１〜０．０４ｍｍであることを特徴とする上記（３）又は（５）に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置である。

本発明に係る製造装置を採用することによって、サイドシームの安定化及び積層チューブ胴体部の生産効率が向上し、かつ積層チューブ胴体部の内面における傷の発生及び削屑を管理するコンタミネーションコントロールを提供する優れた効果が発生する。
また、耐摩耗性、食品衛生性、寸法安定性に優れ、かつ高寿命の積層チューブ胴体部の製造装置を提供することができた。

本発明に係る積層チューブ胴体部の製造装置に使用される長尺のマンドレルに係る一の実施形態についての断面図である。

本発明に係る長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置に使用される長尺のマンドレルを図面に則して説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明を限定するものではない。
本発明に使用される長尺のマンドレルの表面は、合成高分子材料又は金属層によって被覆処理されている点に特徴がある。
ここで合成高分子材料としては、プラスチック合成樹脂（例えばポリ塩化ビニル、ポチエチレン、ポリアセタール、フェノール樹脂等）、シリコン樹脂（例えばシリコンゴム、シリコンオイル）、合成繊維（例えば、ナイロン、ビニロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート等）、合成ゴム等が挙げられる。その他にも耐食性や高硬度性、耐腐食性、低摩擦係数に優れた金属の表面処理に用いられる物質であるフッ素系高分子微粒子を混入しても良い。
また前記合成高分子材料は、合成高分子材料からなるシートが好ましい。またシート状の合成高分子材料は接着層を介して前記マンドレルに貼着される。特にポリエチレン樹脂で形成された合成高分子シートが好適である。ポリエチレン樹脂は、酸やアルカリに強く、耐薬品性に優れ、濡れ性は低く、絶縁性が高いため、積層チューブ胴体部の製造装置に使用する上で優れた材料だからである。中でも、耐摩耗性、耐衝撃性、食品衛生性、寸法安定性に優れることから、分子量を１００万〜７００万まで高めた熱可塑性樹脂である超高分子量ポリエチレンが特に好適である。 前記高分子からなるシートとしては、３Ｍ超高分子量ポリエチレンテープ（スリーエムジャパン株式会社製）、超高分子量ポリエチレン（日東電工株式会社製）等を使用することができる。

又、金属層は金属元素を有する鍍金層であることが好ましい。鍍金層を構成する金属元素としては、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、タングステン（Ｗ）、スズ（Ｓｎ）等が挙げられる。又、これらから選択される合金によって皮膜処理をすることによって鍍金層を形成しても良い。例えば、フッ素系高分子微粒子（ＰＴＦＥ：粒子径０．３〜１．０μｍ）をＮｉ皮膜中に均一に共析させた被覆材、Ｃｏ，Ｐからなる二元合金皮膜、Ｎｉ，Ｐ，Ｗからなる三元合金皮膜等により処理されたものが好ましい。
また長尺のマンドレルとは、いわゆるタテ取り方式における積層チューブ胴体部の製造装置として好適な長さを有したマンドレルのことである。本発明における長尺のマンドレルとは、製造する積層チューブの胴長によるが、少なくとも複数の積層チューブを製造するための積層シート長を巻き付ける長さを有しているマンドレルのことである。
ここで本発明に使用されるマンドレルの材料は特に限定されず、真鍮、銅、一般鋼材等を使用することができる。

本発明に使用される合成高分子材料からなるシートの厚みは、０．１〜０．５ｍｍが好適である。シートの厚みが０．１ｍｍ未満であると、シート自体の取扱いが困難となる。又、加工技術も高度で製造コストが高騰し、耐久性の観点からも現実的ではない。一方、シートの厚みが０．５ｍｍを超えると、柔軟性が低下することから貼着しにくくなる。又、シートがマンドレルの表面から剥離しやすくなる。又、金型としての径精度の調整が難しくなる。更に、マンドレルは水冷却をすることにから、冷却効率に悪影響を及ぼすおそれがある。
本発明のマンドレルと合成高分子材料からなるシートとの間に接着層を設ける場合、接着層を形成する材料は、本発明の目的として好適なものであれば何れを使用しても良い。例えば、モノマー・オリゴマー等の反応系の接着剤、合成樹脂やゴム等の高分子固形分が水・アルコール・有機溶剤等の溶媒に溶融した溶液系の接着剤、コロイド状態の天然または合成ゴムが主体となるラテックス系又はエマルジョン系の水分散系、粉体・ペレット・フィルム・網状等の固体を溶融して使用するホットメルト系の接着剤、接着剤を布、紙、金属箔、セロファン等のテープ状基体に塗布又は浸漬した粘着系・感圧系のテープ状接着剤等が挙げられる。
図１は、本発明に係る積層チューブ胴体部の製造装置に使用される長尺のマンドレルに係る一の実施態様についての断面図である。図１に示す如く、本発明に係るマンドレルは、筒状に形成される複数の積層チューブを一回の工程でサイドシーム溶着するために合成高分子材料からなるシート３を、接着層２を介して、長尺のマンドレル１に巻き付けて形成されている。ただし、これは本発明の例示であり、合成高分子材料からなるシート以外に、金属層等を用いてマンドレルの表面を被覆したものも含まれる。
一方、金属元素を有する鍍金層の厚みは、０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍが好適である。鍍金層の厚みが０．０１ｍｍ未満であると、膜厚の安定性に劣ることになる。又、０．０４ｍｍを超えるとコスト高騰の要因になり、膜厚の均一性にも劣るため好ましくない。

次に実施例及び比較例を示す。
φ３７ｍｍ、長さ約１，０００ｍｍの真鋳によるマンドレルを使用した積層チューブ胴体部の製造装置を用意した。原反としては、完成したチューブの外層側からＰＥ／ｗＰＥ／ＰＥ／ＰＥＴ／Ｃｏｐｏｌｙ／ＡＬ／Ｃｏｐｏｌｙ／ＰＥ／特殊フィルム／Ｌ−ＬＤＰＥを積層した約３４０μｍ厚を使用し、巾１２２ｍｍ×６５０ｍを用意した。
そして、前記マンドレルの外周部に下記の加工を施したものを準備した。
実施例１
マンドレルの表面外周に約０．３ｍｍ厚の超高分子量ポリエチレンテープ（ＵＨＭＷ−ＰＥ、日東電工株式会社製）を一周分巻き付けた。

実施例２
マンドレルの表面外周に約０．０２ｍｍ厚のＮｉ，Ｐ，Ｗからなる三元合金皮膜による鍍金処理を施した。
比較例１
マンドレルの表面外周に特段の被覆層を設けなかった。比較例２ マンドレルの表面を研磨し鏡面仕上げとした。

上記４体のマンドレルを積層チューブ胴体部の製造装置にセットした後、搬送ベルト圧力０．２ｂａｒ〜１．０ｂａｒにて起動し、原反のサイドシームを行った。
その結果、原反の内面を目視観察することによって、原反の内面における傷の発生及び削屑を検査した。表１は、その結果を示すものである。

○：傷及び削屑なし
×：許容限度を超えた傷及び削屑あり

表１より明らかなように、実施例１及び実施例２のマンドレルを使用して製造した積層チューブは状態の良いものが得られた。積層チューブの内面に傷は見られず、削屑も残存していなかった。更に、サイドシームした箇所において、左端と右端と中央等が不均一になるといった欠陥は目視されなかった。したがって、従来のヨコ取り方式の製造装置を使用した場合よりも、サイドシームの安定化を図ることができた。
比較例１及び２のマンドレルを使用して製造した積層チューブは、許容できない傷が積層チューブの内面に発生し、削屑も残存していることが分かった。
上記の内面傷及び削屑試験の結果より、実施例１及び実施例２に係るマンドレルを使用することにより、積層チューブ胴体部の生産効率が向上し、かつ積層チューブ胴体部の内面における傷の発生及び削屑を管理するコンタミネーションコントロールが可能であることが分かった。

１ 長尺のマンドレル
２ 接着層
３ 合成高分子材料からなるシート

Claims (7)

1. 筒状に形成される複数の積層チューブを一回の工程でサイドシーム溶着するために積層シートを巻き付ける長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置において、当該製造装置における前記マンドレルの表面を合成高分子材料又は金属層によって被覆したことを特徴とする長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置。
2. 前記合成高分子材料が、合成高分子材料からなるシートであることを特徴とする請求項１に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置。
3. 前記金属層が、金属元素を有する鍍金層であることを特徴とする請求項１に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置。
4. 前記合成高分子からなるシートが、ポリエチレン樹脂で形成されたことを特徴とする請求項２に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置。
5. 前記金属元素を有する鍍金層が、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、タングステン（Ｗ）、スズ（Ｓｎ）から選択される合金皮膜であることを特徴とする請求項３に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置。
6. 前記合成高分子材料からなるシートの厚みが、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項２又は４に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置。
7. 前記金属層の厚みが、０．０１〜０．０４ｍｍであることを特徴とする請求項３又は５に記載された長尺のマンドレルを有する積層チューブ胴体部の製造装置。

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