JP2922029B2 - ヘッド付熱可塑性チューブの形成方法およびヘッド付熱可塑性チューブ - Google Patents

ヘッド付熱可塑性チューブの形成方法およびヘッド付熱可塑性チューブ

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    • Y10S264/41Processes of molding collapsible tubes

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、押出し成形した熱可塑
性スリーブ(シリンダー)から、追加の熱可塑性材料を
使用することなく単一の熱可塑性材料によりヘッド付熱
可塑性チューブを形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】絞りチューブとして形成される熱可塑性
チューブは、化粧品、練り歯磨き、シャンプーなどの容
器として幅広く使用されている。これらのチューブは、
第1端部に開口部を、また第2端部にネジ切りされた、
またはその他の閉鎖具を受容し得るヘッドを有する管状
部材として形成される。この閉鎖具はチューブの第2端
部を密封するために使用される。他方、チューブの中身
は第1端部からチューブへ充填される。充填後、チュー
ブの第1端部は、熱シーリング等により閉鎖され、完成
商品とされる。
【0003】しかし、このようなチューブを形成すると
き、閉鎖具受容ヘッドは、通常、管状部材とは別に形成
されるため、ヘッドと管状部材との間を確実にかつ完全
に密封しなければならないという問題がある。
【0004】このようなヘッド付チューブを製造する商
業ベースでの既知の方法としては、M.H.Downsによる米
国特許第3,047,910号にて開示されたものがある。この
方法においては、管状部材を成形カラー内に配置して、
該成形カラーに保持された管状部材の開放端部内に別の
熱可塑性材料の溶融ディスクを押し込む。溶融ディスク
の潜熱により、ディスクの周縁部が管状部材の内周壁に
溶接され、管状部材の閉鎖端部が形成される。この熱密
封した閉鎖端部を加圧して、ヘッドを所望の形状に形成
し、次に閉鎖端部を貫く穴部を形成する。その後に、ヘ
ッドにネジ切りキャップまたは他の閉鎖具を取り付ける
ことにより、一端部が閉鎖されたチューブが提供され、
このチューブに所望する中身を充填することが可能とな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】Downsの特許により公
開されたような方法においては、ヘッドの厚さおよび重
量を制御すること、および管状部材とヘッドを正確に色
合わせすることなどが困難である。またDownsの方法
は、ポリカーボネートおよびポリ塩化ビニール材料から
チューブを商業ベースで製造するためには使用できな
い。さらに、管状部材およびヘッドなどの2つの別個の
ユニットを接合させるときには、その結合部に必ず脆弱
の原因となる部分が存在する。その上、このように管状
部材とヘッドとの間に接合部が存在すると、連続バリヤ
ーを有する容器を提供する問題として、チューブが複合
熱可塑性材料を有する酸素バリヤーのようなバリヤー材
料により形成される点にある。
【0006】過去において、管材料として熱可塑性チュ
ーブを押出し成形し、この管材料をスリーブまたは管状
部材(シリンダー)へと切断し、次にスリーブの一方の
端部を加熱して溶融することによりヘッド形状を形成
し、これにより熱可塑性絞りチューブを製造しようとい
う試みがいくつかあった。このような方法は、熱伝導が
遅くまた溶融プラスチックを制御するのが困難であるた
め、現在のところ成功していない。このような試みにお
いては、所望のヘッドを形成するために十分な量の溶融
熱可塑性材料が、チューブの端部に蓄積されない。
【0007】本発明の目的は、スリーブまたは管材等の
シリンダーから単独にヘッド付熱可塑性チューブを形成
する方法を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、チューブの管状本体
部とヘッド部との間に接合部を持たない、ヘッド部付熱
可塑性絞りチューブを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の押出されて引き
延ばされた熱可塑性シリンダーからヘッド付熱可塑性チ
ューブを形成する方法は、シリンダーをヘッド形成端部
を有する成形マンドレルの周りに、シリンダーの端部が
マンドレルのヘッド形成端部を越えて延長するように配
置し、熱可塑性シリンダーの端部の内壁面が、内壁面に
向けて加熱空気を出射させるなどにより、使用する該熱
可塑性材料のガラス転移温度を超える温度に加熱され
て、内面領域は溶融状態にされ、他方、シリンダーの外
面がガラス転移温度より低く維持され、シリンダーの端
部を支持してそのシリンダー形状を保持し、その後に、
加熱された端部が、外面に向けて加熱空気を出射するな
どにより円錐形状に形成され、次いで、この円錐形状の
端部を加圧することにより、ヘッド付熱可塑性チューブ
を成形することを包含してなり、そのことにより蒸気目
的が達成される。
【0010】円錐形状の端部への加圧は、好ましくは、
マンドレルのヘッド形成端部を使用して、該端部を突合
せダイに押圧することにより行われる。
【0011】押出し成形した熱可塑性シリンダーは、単
一の熱可塑性材料より形成される。また、シリンダーは
複数の材料層のラミネートまたは複合材によっても形成
される。
【0012】本発明のチューブは、押出されて引き延ば
された熱可塑性シリンダーにより単独に形成され、チュ
ーブ本体部、ショルダー部、およびネック部を有する。
これら全ての部分が、該シリンダーを形成している単一
の熱可塑性材料により構成され、チューブ全体を通じて
継目または接合部を有さない。
【0013】
【作用】成形マンドレルに取り付けられた熱可塑性シリ
ンダーは、端部内周面を加熱した後に円錐形状に成形さ
れるために、成形された円錐形状部分が厚くなり、ヘッ
ドを形成するに十分な材料が提供される。従って、形成
されるヘッドは、チューブ本体部と一体化されており、
強固なヘッド付熱可塑性シリンダーが得られる。
【0014】
【実施例】本発明の方法により製造されるヘッド付熱可
塑性チューブは、様々な熱可塑性材料により形成され得
る。このような熱可塑性材料としては、高密度ポリエチ
レン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチ
レンテレフタレートなどのポリエステル、ポリカーボネ
ート、ポリ塩化ビニルなどがあるがこれらに限定されな
い。
【0015】ヘッド付熱可塑性チューブはまた、ナイロ
ンなどのポリアミド、エチレンポリビニルアルコール、
ポリ塩化ビニリデンなどの酸素透過材料よりなる一つの
層を、2つのポリエチレン外層ではさんだものなど、様
々なプラスチック材料の多層構造またはラミネートによ
り形成してもよい。また、熱可塑性材料、例えば、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンテレフ
タレート等のポリエステルなどより構成される2つの外
層と、酸素不透過性材料よりなる内層と、酸素不透過性
材料と熱可塑性材料外層との間、および各熱可塑性材料
外層それぞれの間に設けられ、それらの層を接合するた
めの各接着層とを有する5層からなる複合材も、本発明
のヘッド付熱可塑性チューブを形成するための方法に使
用し得る。
【0016】ヘッド付熱可塑性チューブは柔軟な材料に
より形成されるため、絞ったり折り畳んだりしてチュー
ブの中身をチューブ端部のヘッド部に形成された穴部か
ら容易に押し出すことができる。このようなチューブの
サイズは、通常、シリンダー部の壁厚が約0.010〜0.040
インチの間であり、チューブのネック部のショルダー部
分はシリンダー部の壁部より厚く、通常、0.035〜0.045
インチの厚さである。チューブは押出し成形したシリン
ダーから形成されるため、シリンダー部の壁厚は極めて
均一となり、シリンダー部の壁厚の差異は、わずか±10
パーセント程度である。
【0017】ヘッド付熱可塑性チューブを形成するため
の押出し成形したシリンダーは、最終の冷却した押出し
成形品の厚み部分の壁厚の好ましくは2〜3倍の溶融状
態での壁厚を有する管状押出し成形品から切断されたも
のである。既知のように、このような押出し成形品は、
熱可塑性材料を溶融状態で押出し環状部から押出し、こ
の高温の管状体を長手軸方向に延伸し、壁厚が押出し環
状部の1/2、1/3、またはそれ以下であるチューブすな
わちシリンダーとすることにより形成される。このよう
に引き延ばされた押出し成形シリンダーは、その熱可塑
性材料のガラス転移温度を超えて加熱されると、そのプ
ラスチックメモリーにより、厚みが増し、押出し環状部
から押出されたときの溶融材料の厚さとなり、しかも、
長さは縮小する。これにより、本発明方法によってシリ
ンダーにヘッドを形成するために十分な大量の溶融プラ
スチックが提供される。例えば高密度ポリエチレンまた
は低密度ポリエチレンを使用するときは、環状部は直径
約1.5インチ、壁厚約0.040〜0.046インチの管状体を押
出し、これは引き延ばされて、直径約1.0インチ、壁厚
約0.015〜0.018インチの引き延ばされた押出し成形シリ
ンダーとなる。
【0018】図面を参照して説明すると、図1は押出し
および延伸成形した熱可塑性押出し成形品1を示す。こ
の押出し成形品1を切断して、押出しおよび引き延ばし
成形した熱可塑性シリンダー3が得られる。シリンダー
3は、図2に示すように、成形マンドレル5に取り付け
られる。マンドレル5はショルダー部9、および収縮部
11により構成されるヘッド形成端部7を有する。シリ
ンダー3の端部13は成形マンドレル5のヘッド形成端
部7を越えて延びている。
【0019】シリンダー3は成形マンドレル5に摩擦に
よって保持されており、隙間は僅かで、例えば約0.005
インチである。成形マンドレル5はシリンダーを定位置
に保持し、また成形マンドレル5とシリンダー3の内壁
面15との間に加熱流体が流入するのを防止する。
【0020】シリンダー3が成形マンドレル5に保持さ
れた状態で、図3に示すように、端部13の内壁面15
を加熱する。この加熱は、図3の矢印により示される空
気などの加熱流体を、端部13の開口端面19内に挿入
可能なサイズの加熱空気ノズル17から内壁面に衝突さ
せることなどにより行われる。加熱空気は内壁面へ向か
って外側に出射され、加熱されていない成形マンドレル
5のヘッド形成端部7から離れる方向へ流出する。加熱
空気ノズル17はシリンダー3の端部13内に配置され
るように、またその端部13から取り出されるように、
加熱空気ノズル17および成形マンドレル5は相互に関
連している。図3の破線の矢印で示すように、加熱空気
ノズル17が往復移動可能であるとして示されている。
または、加熱空気ノズルを固定させて、成形マンドレル
が往復移動可能であるとすることもできる。
【0021】加熱流体は、端部13の内壁面15を、熱
可塑性材料のガラス転移温度を超える温度に加熱して、
内壁面を溶融する。他方、端部13の外面21は、端部
13を実質的にシリンダーとして維持するために十分な
支持を提供する。端部13の内壁面15を溶融するため
に十分な熱を該内壁面15に付与すると、加熱空気ノズ
ル17は端部13から取り出され、加熱された端部13
は、図4に示すように、円錐形状または縦溝のついた円
錐形状25に成形される。これは図4に矢印で示すよう
に、外部加熱空気ノズル23から加熱空気などの別の加
熱流体の熱をさらに付与することにより行われる。外部
加熱空気ノズル23は、シリンダー3における端部13
の外面21を、熱可塑性材料のガラス転移温度を超える
温度に加熱して溶融し、外面21を成形可能な状態にす
る。円錐形状を形成するためには、加熱流体による外面
21の加熱が利用され得るが、また端部13の内壁面1
5の加熱を続けて、外面が実質的にシリンダー形状を維
持することが不能となり、その結果、端部が円錐形状と
なるようにすることも可能である。シリンダー3は延伸
された材料であるため、端部13がガラス転移温度を超
えて加熱されると、プラスチックメモリーが反応し、端
部13は実質的には管状押出し成形品の厚み部分の厚
さ、一般にはシリンダーの壁厚の約2〜3倍の厚さに膨
張する。ガラス転移温度を超えると加熱された端部は、
壁厚の膨張に加えて、シリンダーの軸方向に収縮し、ヘ
ッドを形成するための大量の成形可能な熱可塑性材料2
7を提供する。
【0022】熱可塑性シリンダー3の加熱された端部1
3は、成形可能な熱可塑性材料27よりなる円錐形状2
5に成形された後に、成形マンドレル5のヘッド形成端
部7を介して加圧され、本体部30、ショルダー部3
1、およびシリンダー3の端部を閉鎖する閉鎖端部35
を有するネック部を備えたヘッド付熱可塑性チューブ2
9が形成される。この成形は、円錐形状部25を加圧す
ることにより行われ、図5に概略を示すように、成形マ
ンドレル5のヘッド形成端部7および当接ダイ37を使
用して圧力を負荷することにより行われる。図示するよ
うに、ダイ37はショルダー形成部39、ネック形成部
41、そして閉鎖端部形成部43とを有し、これらが分
離可能な型部45および47内に保持される。図中では
成形マンドレル5が往復運動を行って、成形マンドレル
5上の円錐形状部25を突合せダイ37に当接させて、
該円錐形状部25を形成するようにされているが、成形
マンドレルを固定して、突合せダイ37を往復運動させ
て、これにより加圧を行い、ヘッド付熱可塑性チューブ
の形成を行うようにしてもよい。
【0023】図6は、ヘッドを突合せダイ37から取り
出した後、成形マンドレル5に保持された状態の、形成
されたヘッド付熱可塑性チューブ29を示す。他方、図
7は、仕上げまたは使用のために、成形マンドレル5か
ら完成したヘッド付熱可塑性チューブ29が抜き取られ
る状態を示しいる。引き続いて、従来の方法と同様に、
ヘッド付熱可塑性チューブ29の閉鎖端部35に穴をあ
けて貫通口49を形成する。
【0024】この方法により形成されるヘッド付熱可塑
性チューブは、各部の間に継目または接合部のないチュ
ーブである。図7に示すように、ヘッド付熱可塑性チュ
ーブ29は、本体部30、ショルダー部31およびネッ
ク部33とを備えており、これら全てはシリンダー3を
形成している熱可塑性材料からなり、従ってチューブ全
体にわたって継目または接合部は存在しない。上述のよ
うに、ヘッド付熱可塑性チューブは、単一の熱可塑性材
料、または少なくとも一層は酸素不透過材料とされる多
層の熱可塑性材料により構成されたラミネートにより形
成してもよい。例えば、図8は、本発明の方法により製
造される、外層51、中間層53、および内層55の3
層を有する多層のヘッド付熱可塑性チューブ29aを示
す。外層51および内層55は中間層53とは異なる熱
可塑性材料により形成されている。例えば、外層51と
内層55はポリエチレンとされ、中間層53は、ナイロ
ンなどのポリアミド、エチレンポリビニルアルコール、
ポリ塩化ビニリデンなどの酸素不透過性の層とされる。
図9は、本発明方法を使用して作製される、外層57、
内層59、不透過性中間層61、2つの接着層63およ
び65の5層を有する多層のヘッド付熱可塑性チューブ
29bを示す。接着層63および65は、中間層61と
外層57および中間層61と内層59との間にそれぞれ
配置されている。このようなチューブは、例えば、外層
および内層としてポリエチレン、ポリプロピレン、また
はポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルが使
用され、中間層としてナイロン、エチレンポリビニルア
ルコール、ポリ塩化ビニリデンなどの酸素不透過性材料
が使用され、また、外層および内層を中間層にそれぞれ
を接着する接着剤層が使用される。
【0025】本発明方法の具体例として、熱可塑性材料
である低密度ポリエチレンを、サイズ0.040インチのオ
リフィスから押出し成形し、内径3/4インチ、壁厚0.015
インチのシリンダー形状に延伸した。このシリンダー形
状を切断して、長さ約4.875(4+7/8)インチの熱可塑性
シリンダーを形成し、成形マンドレルに取り付けた。こ
のとき、約0.875(7/8)インチの端部がマンドレルのヘ
ッド形成端部を越えて延長するようにした。端部の内壁
面を加熱空気(約1300゜F)で、該熱可塑性材料のガラス
転移温度を越えて加熱し、これに対して、外面はガラス
転移温度より低く保持した。次に、外壁面を加熱空気
(1300゜F)で加熱することにより、加熱された端部を円
錐形状にし、この円錐形状の端部を突合せダイに押圧し
て、シリンダー本体にネックおよびショルダー部を形成
した。この結果、得られた低密度ポリエチレンチューブ
は、本体部の壁厚0.015インチおよび内径0.75(3/4)イ
ンチ、ネック部の長さ約0.25(1/4)インチ、直径0.312
5(5/16)インチ、および壁厚約0.040インチ、ショルダ
ー部の長さ約0.125(1/8)インチ、壁厚約0.040インチ
であった。このようにして得られたチューブは、全長が
約4.375(4+3/8)インチであり、本体部、ショルダー部
およびネック部の間に継目または接合部を有しなかっ
た。
【0026】
【発明の効果】上述のように、本発明方法は、押出し成
形されたプラスチックスリーブからヘッド付熱可塑性チ
ューブを形成する方法を提供し、この方法は、個別の構
成要素を溶接または溶融して接合する必要がないため、
得られたチューブは継目、溶接部、または接合部を有し
ない。バリヤー層を含む熱可塑性ラミネートの場合は、
このような継目または接合部を有しないということは、
本体部、ショルダー部およびネック部を通して連続した
バリヤー層が存在するために、特に有用である。またチ
ューブのヘッド部の厚さおよび重量を完全に制御するこ
とが可能である。さらに、ヘッド部と本体部の色は全く
同じとすることができ、また、ストライプまたは窓部な
どの本体部の装飾を、ヘッド部に対しても連続して付加
したり組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法によりヘッド付熱可塑性チューブ
が形成される、押出されて引き延ばされた熱可塑性シリ
ンダーの断面図である。
【図2】図1のシリンダーが、ヘッド形成端部を有する
成形マンドレルに支持されている状態を示す断面図であ
る。
【図3】図1のシリンダーの端部の内壁面を加熱流体に
より加熱している状態を示す断面図である。
【図4】図1のシリンダーの加熱された端部を円錐形状
に成形している状態を示す断面図である。
【図5】図1のシリンダーの円錐形状にされた端部を突
合せダイへと押圧して、ヘッドを形成している状態を示
す断面図である。
【図6】成形マンドレルに支持された状態の完成したヘ
ッド付熱可塑性チューブを示す断面図である。
【図7】成形マンドレルから取り外された完成したヘッ
ド付熱可塑性チューブを示す断面図である。
【図8】本発明の方法により3層を有する多層シリンダ
ーから形成された完成状態のヘッド付熱可塑性チューブ
を示す断面図である。
【図9】本発明の方法により5層を有する多層シリンダ
ーから形成された完成状態のヘッド付熱可塑性チューブ
を示す断面図である。
【符号の説明】
3 熱可塑性シリンダー 5 ヘッド成形マンドレル 7 ヘッド形成端部 13 端部 15 内壁面 17 加熱空気ノズル 21 外面 23 外部加圧空気ノズル 29 ヘッド付熱可塑性チューブ 37 突合せダイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // B29K 23:00 67:00 (72)発明者 ジョン ジョゼフ ローデス アメリカ合衆国 アイオワ 52761 マ スカタイン,サウス ハウザー 105 (56)参考文献 特開 昭62−109759(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29C 47/00 - 57/12 B29D 23/00 - 23/22

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内壁面および外壁面を有する連続した壁
    を備えた熱可塑性材料を押出し成形したシリンダーか
    ら、ヘッド付熱可塑性チューブを形成する方法であっ
    て、 押出されて、引き延ばされた熱可塑性シリンダーを、ヘ
    ッド形成端部を有する成形マンドレルに、該シリンダー
    の端部が該ヘッド形成端部を越えて延長するように取り
    付ける工程と、 該シリンダー端部の内壁面を該熱可塑性材料のガラス転
    移温度を超える温度に加熱し、また外面を該温度より低
    く維持して該端部のシリンダー形状を保持する工程と、 該シリンダーの加熱された端部を円錐形状に成形する工
    程と、 該シリンダーの円錐形状の端部を加圧してヘッド付熱可
    塑性チューブを成形する工程と、 を包含するヘッド付熱可塑性チューブの形成方法。
  2. 【請求項2】 前記加熱が、加熱流体を前記シリンダー
    端部の内壁面に向けて出射することにより行われる、請
    求項1に記載のヘッド付熱可塑性チューブの形成方法。
  3. 【請求項3】 前記加熱流体が、前記内壁面に向けて出
    射されて、前記成形マンドレルのヘッド形成端部から離
    れる方向へ流動する、請求項2に記載のヘッド付熱可塑
    性チューブの形成方法。
  4. 【請求項4】 前記加熱流体が空気である、請求項2に
    記載のヘッド付熱可塑性チューブのする方法。
  5. 【請求項5】 前記加熱された端部を円錐形状に形成す
    る工程が、その加熱された端部の外面を加熱することに
    より行われる、請求項1に記載のヘッド付熱可塑性チュ
    ーブのする方法。
  6. 【請求項6】 前記シリンダーの円錐形状の端部への加
    圧が、前記成形マンドレルのヘッド形成端部により、該
    端部を突合せダイに押圧することにより行われる、請求
    項1に記載のヘッド付熱可塑性チューブの形成方法。
  7. 【請求項7】 前記熱可塑性材料よりなる押出し成形し
    たシリンダーが、複数材料層のラミネートを有する、請
    求項1に記載のヘッド付熱可塑性チューブの形成方法。
  8. 【請求項8】 前記複数材料層の少なくとも一層が酸素
    不透過性材料により形成される、請求項7に記載のヘッ
    ド付熱可塑性チューブの形成方法。
  9. 【請求項9】 内壁面および外壁面を有する連続した壁
    を備えた熱可塑性材料を押出し成形したシリンダーか
    ら、ヘッド付熱可塑性チューブを形成する方法であっ
    て、 押出されて引き延ばされた熱可塑性シリンダーを、ヘッ
    ド形成端部を有する成形マンドレルに、該シリンダーの
    端部が該ヘッド形成端部を越えて延長するように取り付
    ける工程と、 加熱流体を、該シリンダー端部の内壁面に向けて出射し
    て、該成形マンドレルのヘッド形成端部から離れる方向
    へ流動させることにより、該熱可塑性材料のガラス転移
    温度を超える温度に加熱し、かつ、外壁面を該温度より
    低く維持して該端部のシリンダー形状を保持する工程
    と、 該加熱された端部の外壁面を加熱して、該シリンダーの
    加熱された端部を円錐形状に成形する工程と、 該シリンダーの円錐形状の端部を加圧してヘッド付熱可
    塑性チューブを成形する工程と、 を包含するヘッド付熱可塑性チューブの形成方法。
  10. 【請求項10】 前記加熱された端部の外壁面を加熱す
    るために、該外壁面に向けて加熱空気が出射され、また
    前記内壁面に向けて出射される前記流体が加熱空気であ
    る、請求項9に記載のヘッド付熱可塑性チューブの形成
    方法。
  11. 【請求項11】 前記シリンダーの円錐形状の端部への
    加圧が、前記成形マンドレルのヘッド形成端部により、
    該端部を当接ダイに押圧することにより行われる、請求
    項10に記載のヘッド付熱可塑性チューブの形成方法。
  12. 【請求項12】 請求項1〜請求項11のいずれかの方
    法により形成されるヘッド付熱可塑性チューブ。
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