JP2023046872A - 容器製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】RFIDインレイの性能への影響を抑制しつつ、インモールド成形によってRFIDインレイを備えた容器を製造できるようにする。【解決手段】容器製造方法は、熱可塑性接着剤が設けられたRFIDインレイを熱可塑性接着剤を露出させて成形型の内面に配置するRFIDインレイ配置工程と、加熱された素材を成形型に供給し、熱可塑性接着剤を介してRFIDインレイを外表面に備えた容器を成形する成形工程と、を有する。【選択図】図5
Description
本発明は、容器製造方法に関する。
特許文献1には、全体が樹脂で被覆されたICタグをブロー成形装置の内壁に挿入しておくことで、容器の壁面にICタグを一体的に成形するインモールド成形技術が開示されている。
上述の技術では、ICタグ、すなわちRFID(Radio Frequency Identification)インレイの全体が樹脂で被覆されている。そのため、成形後に容器及び容器と一体化した被覆樹脂が収縮する際に、樹脂とは熱膨張率が異なるRFIDインレイの構成部品に歪みが集中し易い。その結果、例えば、金属製であるRFIDアンテナに破損や変形が発生することで、RFIDインレイの性能が低下することが考えられる。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、RFIDインレイの性能への影響を抑制しつつ、インモールド成形によってRFIDインレイを備えた容器を製造できるようにすることを目的とする。
本発明のある態様によれば、熱可塑性接着剤が設けられたRFIDインレイを前記熱可塑性接着剤を露出させて成形型の内面に配置するRFIDインレイ配置工程と、加熱された素材を前記成形型に供給し、前記熱可塑性接着剤を介して前記RFIDインレイを外表面に備えた容器を成形する成形工程と、を有する容器製造方法が提供される。
上記の態様によれば、加熱された素材と接した熱可塑性接着剤によって、RFIDインレイと容器の素材とが接着される。また、容器の成形後において、RFIDインレイは、容器の素材と接着されていない面が外方に開放されている。そのため、容器が収縮する際のRFIDインレイへの歪みの集中が低減される。よって、RFIDインレイの性能への影響を抑制しつつ、インモールド成形によってRFIDインレイを備えた容器を製造できる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係る容器製造方法及び容器製造方法を用いて製造された容器100について説明する。
まず、図1、図2を参照して、容器100について説明する。
図1は、容器100の外観図である。図2は、図1のII-II断面を部分的に示す部分断面図である。
容器100は、例えば、採血や検体試験に用いられる。容器100の形状は、図1に示す形状に限られるものではなく、例えば、試験管のような形状であってもよい。
本実施形態では、容器100は、樹脂製である。容器100の素材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等を採用することができる。
図1、図2に示すように、容器100は、RFID(Radio Frequency Identification)インレイ10を備える。容器100は、容器100自体の管理や収容物の管理を、RFIDインレイ10を用いて行うことができる。
RFIDインレイ10は、基材11と、基材11に設けられたRFIDアンテナ12と、RFIDアンテナ12に接続されたICチップ13と、を備え、リーダ/ライタとの非接触通信により、ICチップ13からの情報の読み取り/ICチップ13への情報の書き込みが行われる。
RFIDインレイ10は、容器100の外表面100a側において、基材11が外方に露出するように、熱可塑性接着剤14で容器100の素材と接着されている。図2に示すように、容器100は、外表面100aとRFIDインレイ10の基材11とが面一になるように形成されている。
熱可塑性接着剤14としては、熱等によって溶融状態となり冷えると固まる固形体であって、容器100の素材、基材11、及び金属製のRFIDアンテナ12を、化学結合、或いは相互拡散結合可能な接着剤を採用することが好ましい。具体的には、例えば、熱可塑性ポリウレタン系接着剤、熱可塑性ポリエステル系接着剤等を採用することができる。
本実施形態では、基材11は、紙製の基材(以下、紙基材という。)である。紙基材としては、上質紙、中質紙、又はこれらを用いて形成された塗工紙等を採用することができる。
また、基材11は、紙基材の他に、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート等の樹脂フィルム単体、又はこれら樹脂フィルムを複数積層してなる多層フィルム等を採用することができる。
基材11として紙基材を採用した場合は、基材11上に形成されたRFIDアンテナ12に異方導電性材料を用いてICチップ13をマウントする際に、ICチップ13と基材11との接着強度を高めることができる。
RFIDアンテナ12は、ダイポールアンテナを構成する。
本実施形態では、RFIDアンテナ12は、UHF帯(300MHz~3GHz、特に860MHz~960MHz)に対応したアンテナ長さ及びアンテナ線幅になるように設計されている。
RFIDアンテナ12は、HF帯(3MHz~30MHz、特に13.56MHz近傍)に対応するように設計してもよい。HF帯に対応する場合は、基材11の両面にアンテナパターンを配置してもよい。
RFIDアンテナ12は、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤等の粘着剤により基材11に接着されている。
RFIDアンテナ12は、金属箔で形成されている。RFIDアンテナ12に適用可能な金属としては、例えば、銅、アルミニウムが挙げられる。製造コストを抑える観点から、アルミニウム泊を採用することが好ましい。
RFIDインレイ10の全体の厚さ、及び製造コスト等の観点から、金属箔の厚さは、3μm以上25μm以下であることが好ましい。
RFIDアンテナ12は、金属粉含有ペーストを塗工して形成してもよいし、インクジェットにより導電性材料を印刷して形成してもよい。
ICチップ13は、リーダ/ライタとの間で通信可能に設計された半導体パッケージである。本実施形態では、ICチップ13は、UHF帯に対応している。ICチップ13は、RFIDアンテナ12と共に、HF帯に対応するように設計してもよい。
ICチップ13は、RFIDアンテナ12に、異方導電性接着剤、異方導電性フィルム等の異方導電性材料によって、電気的及び機械的に接続される。
異方導電性材料は、接着成分であるバインダ樹脂中に、所定粒径に調製された導電性フィラーが混合されている。異方導電性材料は、熱圧着又は紫外線硬化等の処理により、RFIDアンテナ12とICチップ13とを電気的及び機械的に接続することができる。
上述したように、容器100は、採血等に用いられるところ、UHF帯の電波は、ガラスや水分が介在すると、減衰したり不安定になったりする。よって、RFIDインレイ10としては、容器100に液体が収容された状態でも通信特性を確保することができる水分対応インレイを採用することが好ましい。水分対応インレイは、市場で調達可能な既存品を採用してもよい。
また、容器100が採血等の医療用途に用いられる場合は、RFIDインレイ10としては、滅菌対応インレイを採用することが好ましい。滅菌対応インレイは市場で調達可能な既存品を採用してもよい。
続いて、図3から図8を参照して、容器100を製造する容器製造方法について説明する。
図3は、接着剤配置工程について説明するための図である。図4は、RFIDインレイ切り出し工程について説明するための図である。図5は、RFIDインレイ配置工程について説明するための図である。図6は、成形工程における第1ステップについて説明するための図である。図7は、成形工程における第2ステップについて説明するための図である。図8は、成形工程における第3ステップについて説明するための図である。
まず、図3を参照して、接着剤配置工程について説明する。
接着剤配置工程は、図3に示すように、複数のRFIDインレイ10が連なったRFIDインレイ連続体10Aと熱可塑性接着剤14で形成された長尺のフィルム14Aとを搬送しながら、RFIDインレイ連続体10Aにフィルム14Aを積層する工程である。
本実施形態では、フィルム14Aは、RFIDインレイ10におけるICチップ13が配置された面に設けられる。
フィルム14Aは、RFIDインレイ連続体10Aに積層した状態で加圧ローラ等の加圧装置(図示せず)によって加圧することで、RFIDインレイ連続体10Aに仮着される。フィルム14Aは、接着剤又は粘着剤を用いてRFIDインレイ連続体10Aに仮着してもよいし、加圧以外に成形圧・高周波等による誘導加熱を用いて仮着してもよい。
このように、本実施形態では、RFIDインレイ連続体10Aに対してフィルム14Aを積層するので、接着剤配置工程の前後において、RFIDインレイ連続体10Aをロール状にして保管することができる。よって、工程設計の自由度が高くなり、RFIDインレイ連続体10Aの管理も容易となる。
なお、接着剤配置工程は、液状の熱可塑性接着剤14をRFIDインレイ連続体10Aに塗工する工程としてもよい。
次に、図4を参照して、RFIDインレイ切り出し工程について説明する。
RFIDインレイ切り出し工程は、図4に示すように、フィルム14Aが積層されたRFIDインレイ連続体10Aから、単体のRFIDインレイ10を切り出す工程である。
接着剤配置工程とRFIDインレイ切り出し工程との順序は、入れ替えてもよい。つまり、RFIDインレイ連続体10Aから単体のRFIDインレイ10を切り出し、その後に、単体のRFIDインレイ10に対して熱可塑性接着剤14を設けるようにしてもよい。
次に、図5を参照して、RFIDインレイ配置工程について説明する。
RFIDインレイ配置工程は、図5に示すように、RFIDインレイ10を、容器100を成形する成形型20の内面に配置する工程である。
なお、本実施形態では、容器100がブロー成形によって成形される場合について説明する。よって、図5から図8に示す成形型20は、ブロー成形に対応するように構成されている。しかしながら、容器100は、インジェクション成形で成形してもよい。
また、本実施形態では、成形型20は金型である。しかしながら、成形型20は、容器100を成形できるのであれば、金属製でなくともよい。
成形型20は、第1型20aと、第2型20bと、を有する。図5では、RFIDインレイ10は、第1型20aの内面に配置されている。しかしながら、RFIDインレイ10は、第2型20bの内面に配置してもよい。
RFIDインレイ10を成形型20の内面に配置する方法としては、例えば、仮着用接着剤で成形型20の内面に接着することが考えられる。また、成形型20に空気を抜く穴を設けておき、バキューム効果でRFIDインレイ10を成形型20の内面に配置してもよい。
図5に部分的に拡大して示すように、RFIDインレイ10は、フィルム14Aを露出させて成形型20の内面に配置される。すなわち、RFIDインレイ10は、ICチップ13が配置された面が成形型20の内部空間側に位置し、RFIDインレイ10の構成部品が配置されていない平坦な面が成形型20の内面側に位置する。これにより、RFIDインレイ10を成形型20の内面に安定して配置することができる。
次に、図6から図8を参照して、成形工程について説明する。
成形工程は、成形型20を用いて容器100を成形する工程であり、図6に示す第1ステップと、図7に示す第2ステップと、図8に示す第3ステップと、を有する。
第1ステップでは、図6に示すように、加熱されて溶融した筒状の素材であるパリソンPを、ヘッド30から成形型20に供給する。
第2ステップでは、第1型20aと第2型20bとを密着させて、パリソンPに挿入したブローピン31からパリソンPの内部に高圧エアを吹き込む。
これにより、内圧でパリソンPが膨らみ、成形型20の内面に押し付けられて容器100の形状に成形される。
その際、成形型20の内面に配置されたRFIDインレイ10に高温の素材が接することで、熱可塑性接着剤14で形成されたフィルム14Aが溶融する。これにより、RFIDインレイ10と容器100の素材とが接着される。
RFIDインレイ10の構成部品と容器100の素材とは異種材料であることから、単にRFIDインレイ10を加熱した素材と一体的に成形しただけでは、RFIDインレイ10が容器100から剥離し易い。
そこで、本実施形態では、熱可塑性接着剤14を用いることで、RFIDインレイ10の構成部品、特に、金属製であるRFIDアンテナ12と容器100の素材(樹脂)との接着強度を確保できるようにしている。
熱可塑性接着剤14は、容器100の素材から伝わる熱で溶融するように、素材よりも融点が低いものが採用される。例えば、容器100の素材がポリプロピレンの場合は、融点が160℃~170℃であることから、熱可塑性接着剤14の融点は160℃よりも低いことが好ましい。また、例えば、容器100の素材がポリエチレンである場合は、融点が120℃~140℃であることから、熱可塑性接着剤14の融点は120℃よりも低いことが好ましい。
また、ブロー成形では、RFIDインレイ10に接する際の容器100の素材の温度は、融点よりも低く軟化点よりも高い。そのため、容器100をブロー成形で成形する場合は、熱可塑性接着剤14の融点は、容器100の素材の軟化点よりも低いことが好ましい。これにより、熱可塑性接着剤14をより確実に溶融させることができる。
また、成形型20は常に冷却されているので、容器100の素材が成形型20に接すると、素材の温度が急速に低下する。そのため、熱可塑性接着剤14に素材の熱をより確実に伝達できるように、RFIDインレイ10の基材11は、樹脂等と比べて熱伝導率が小さい紙基材とすることが好ましい。これにより、素材から熱可塑性接着剤14に伝わった熱が、さらに基材11から成形型20に伝わることを抑制できる。つまり、基材11を断熱材として機能させることができるので、熱可塑性接着剤14をより溶融させ易くなる。
また、高圧エアでパリソンPを成形型20に押し付けると、パリソンPを介してRFIDインレイ10も成形型20に押し付けられることになる。これに対して、本実施形態では、RFIDインレイ10を、ICチップ13が配置された面が成形型20の内部空間側に位置するように、成形型20に配置している。
これによれば、容器100の成形の際に、ICチップ13は、加熱されて軟化した素材(パリソンP)としか当接しない。よって、容器100の成形の際に、ICチップ13に強い力が掛かって破損してしまうことを防止できる。
フィルム14AをRFIDインレイ10に積層する際に、ICチップ13に対応する位置を切除しておくこと等により、ICチップ13にフィルム14Aが積層されないようにしてもよい。これによれば、容器100の成形の際に、ICチップ13に掛かる力をより低減することができる。
第3ステップでは、第1型20aと第2型20bとを離間させて容器100を成形型20から取り出し、不要なゲート部100bを切除する。これにより、RFIDインレイ10を備えた容器100が完成する。
成形後の容器100は、冷えて収縮する。RFIDインレイ10の構成部品と容器100の素材とは熱膨張率が異なるので、容器100の素材とRFIDインレイ10の構成部品との接着強度が不足すると、容器100が収縮する際に発生する歪みによりRFIDインレイ10の構成部品が素材から剥離するおそれがある。
これに対して、本実施形態では、上述したように、熱可塑性接着剤14を用いることで、RFIDインレイ10の構成部品、特に、金属製であるRFIDアンテナ12と容器100の素材との接着強度を確保できるようにしている。
また、本実施形態では、RFIDインレイ10を成形型20の内面に配置している。そのため、RFIDインレイ10を容器100と一体的に成形しても、RFIDインレイ10は、容器100の素材と接着されていない面が外方に開放された状態となる。これにより、容器100が収縮する際のRFIDインレイ10への歪みの集中が低減される。よって、RFIDインレイ10の構成部品に破損や変形が発生することを抑制できる。
また、RFIDインレイ10を成形型20の内面に配置することで、上述したように、容器100は、外表面100aとRFIDインレイ10の基材11とが面一になる。 これにより、容器100を扱う際に、RFIDインレイ10が引っかかって剥離したり破損したりすることを防止できる。
以下、本実施形態に係る容器製造方法の作用効果についてまとめて説明する。
容器製造方法は、熱可塑性接着剤14が設けられたRFIDインレイ10を熱可塑性接着剤14を露出させて成形型20の内面に配置するRFIDインレイ配置工程と、加熱された素材を成形型20に供給し、熱可塑性接着剤14を介してRFIDインレイ10を外表面100aに備えた容器100を成形する成形工程と、を有する。
これによれば、加熱された素材と接した熱可塑性接着剤14によって、RFIDインレイ10と容器100の素材とが接着される。また、容器100の成形後において、RFIDインレイ10は、容器100の素材と接着されていない面が外方に開放されている。そのため、容器100が収縮する際のRFIDインレイ10への歪みの集中が低減される。よって、RFIDインレイ10の性能への影響を抑制しつつ、インモールド成形によってRFIDインレイ10を備えた容器100を製造できる。
熱可塑性接着剤14は、RFIDインレイ10におけるICチップ13が配置された面に設けられる。
これによれば、RFIDインレイ10は、ICチップ13が配置された面が成形型20の内部空間側に位置するように、成形型20に配置される。そのため、容器100の成形の際に、ICチップ13は、加熱されて軟化した素材としか当接しない。よって、容器100の成形の際に、ICチップ13に強い力が掛かって破損してしまうことを防止できる。
熱可塑性接着剤14の融点は、容器100の素材の融点よりも低い。
これによれば、成形型20の内面に配置されたRFIDインレイ10に高温の素材が接することで、熱可塑性接着剤14が溶融する。これにより、RFIDインレイ10と容器100の素材とが接着される。よって、熱可塑性接着剤14を溶融させる工程を別途設ける必要がない。
熱可塑性接着剤14の融点は、容器100の素材の軟化点よりも低い。
これによれば、容器100がブロー成形によって成形される場合に、熱可塑性接着剤14をより確実に溶融させることができる。
RFIDインレイ10は、紙製の基材11と、基材11に設けられたRFIDアンテナ12及びICチップ13と、を有する。
これによれば、基材11を断熱材として機能させることができるので、熱可塑性接着剤14をより溶融させ易くなる。
RFIDアンテナ12は金属製であり、容器100は樹脂製である。
このように、異種材料であっても、熱可塑性接着剤14を用いることで、接着強度を確保できる。
容器製造方法は、RFIDインレイ配置工程よりも前に、RFIDインレイ10が連なったRFIDインレイ連続体10Aに熱可塑性接着剤14で形成されたフィルム14Aを積層する接着剤配置工程を有する。
これによれば、接着剤配置工程の前後において、RFIDインレイ連続体10Aをロール状にして保管することができる。よって、工程設計の自由度が高くなり、RFIDインレイ連続体10Aの管理も容易となる。
成形工程では、ブロー成形によって容器100を成形することができる。
これによれば、ブロー成形で成形することが適した容器100については、ブロー成形を採用することができる。
成形工程では、インジェクション成形によって容器100を成形することができる。
これによれば、インジェクション成形で成形することが適した容器100については、インジェクション成形を採用することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、容器100の素材が樹脂である場合について説明した。しかしながら、容器100の素材は、ガラスであってもよい。容器100の素材をガラスとした場合は、成形工程では、ブロー成形によって容器100を成形する。
また、上記実施形態では、RFIDインレイ10におけるICチップ13が配置された面に熱可塑性接着剤14を設ける場合について説明した。しかしながら、熱可塑性接着剤14は、RFIDインレイ10におけるICチップ13が配置された面とは反対の面に設けてもよい。この場合、RFIDインレイ10は、RFIDインレイ配置工程において、ICチップ13が配置された面が成形型20の内面と対向するように成形型20に配置される。また、RFIDインレイ10の両面に熱可塑性接着剤14を設けてもよい。この場合、RFIDインレイ10は、いずれの面を成形型20の内面と対向させて成形型20の内面に配置してもよい。
10 RFIDインレイ
10A RFIDインレイ連続体
11 基材
12 RFIDアンテナ
13 ICチップ
14 熱可塑性接着剤
14A フィルム
20 成形型
20a 第1型
20b 第2型
30 ヘッド
31 ブローピン
100 容器
100a 外表面
100b ゲート部
P パリソン
10A RFIDインレイ連続体
11 基材
12 RFIDアンテナ
13 ICチップ
14 熱可塑性接着剤
14A フィルム
20 成形型
20a 第1型
20b 第2型
30 ヘッド
31 ブローピン
100 容器
100a 外表面
100b ゲート部
P パリソン
Claims (9)
- 熱可塑性接着剤が設けられたRFIDインレイを前記熱可塑性接着剤を露出させて成形型の内面に配置するRFIDインレイ配置工程と、
加熱された素材を前記成形型に供給し、前記熱可塑性接着剤を介して前記RFIDインレイを外表面に備えた容器を成形する成形工程と、
を有する容器製造方法。 - 請求項1に記載の容器製造方法であって、
前記熱可塑性接着剤は、前記RFIDインレイにおけるICチップが配置された面に設けられる、
容器製造方法。 - 請求項1又は2に記載の容器製造方法であって、
前記熱可塑性接着剤の融点は、前記素材の融点よりも低い、
容器製造方法。 - 請求項1又は2に記載の容器製造方法であって、
前記熱可塑性接着剤の融点は、前記素材の軟化点よりも低い、
容器製造方法。 - 請求項2に記載の容器製造方法であって、
前記RFIDインレイは、紙製の基材と、前記基材に設けられたRFIDアンテナ及び前記ICチップと、を有する、
容器製造方法。 - 請求項5に記載の容器製造方法であって、
前記RFIDアンテナは金属製であり、前記容器は樹脂製である、
容器製造方法。 - 請求項1から6のいずれか1つに記載の容器製造方法であって、
前記RFIDインレイ配置工程よりも前に、前記RFIDインレイが連なったRFIDインレイ連続体に前記熱可塑性接着剤で形成されたフィルムを積層する接着剤配置工程を有する、
容器製造方法。 - 請求項1から7のいずれか1つに記載の容器製造方法であって、
前記成形工程では、ブロー成形によって前記容器を成形する、
容器製造方法。 - 請求項1から7のいずれか1つに記載の容器製造方法であって、
前記成形工程では、インジェクション成形によって前記容器を成形する、
容器製造方法。
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2021155705A JP2023046872A (ja) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | 容器製造方法 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2021
- 2021-09-24 JP JP2021155705A patent/JP2023046872A/ja active Pending
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2022
- 2022-09-16 WO PCT/JP2022/034858 patent/WO2023048106A1/ja active Application Filing
Also Published As
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