JP3891875B2 - 合成樹脂製密閉容器およびその製造方法 - Google Patents

合成樹脂製密閉容器およびその製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、口元部と該口元部の開口部をシールする合成樹脂フィルムを有する合成樹脂製密閉容器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内容物を注入するための口元部を有する合成樹脂製密閉容器（以下、容器ということがある。）が使用されている。例えば、医療用容器においては、輸液などが容器内に注入される。食品用容器においては、飲料、食品などが容器内に注入される。
【０００３】
しかし、容器の製造と内容物の注入は、同じ場所で行われるとは限らないので、容器を輸送する必要がある。そのため、輸送時に無菌状態を維持し、異物の混入を防止するため、あるいは輸送時において容器の変形を防止するため、容器内に無菌空気を充填した後、容器の口元部の表面に合成樹脂フィルム（以下、フィルムということがある。）を熱溶着により溶着し、開口部をシールしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
輸液注入時の作業性を考慮すると、フィルムは薄いほうがよい。例えば、フィルムの厚さが薄ければ、加熱により収縮するので、剥離せずに容易に開封が可能となる。そのため、できるだけ薄いフィルムにより開口部をシールすることが必要とされる。
【０００５】
しかしながら、熱溶着による方法では、フィルム自体が収縮してしまうため、フィルムの厚さを薄くすることができず、厚さ３０μｍ以下のフィルムを溶着することは困難であった。そのため、加熱により従来の厚いフィルムを収縮させて開封しようとすると、多大な熱量が必要であるため口元部まで変形するおそれがあった。
【０００６】
また、縦振動による超音波溶着により、フィルムを溶着することは可能ではあるが、口元部表面に溶着代として、突条を設ける必要があり、口元部の設計変更が必要となる。また、溶着部に大きな凹凸が生じるため、内容物の注入後、キャップなどを溶着により取り付ける際に、凹凸により溶着が不十分になるおそれもあった。
【０００７】
本発明の目的は、口元部に薄い合成樹脂フィルムが、溶着部の凹凸が小さく溶着され、開口部がシールされた合成樹脂容器とその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明は、口元部と、その口元部の表面に溶着され口元部の開口部をシールする合成樹脂フィルムを有する合成樹脂製密閉容器において、前記合成樹脂フィルムの溶着部が前記口元部の表面に対して超音波ねじり振動によって溶着されていることを特徴とする合成樹脂製密閉容器を採用した。
【０００９】
口元部の表面に合成樹脂フィルムが、超音波ねじり振動によって溶着されているため、超音波縦振動に比べて溶着部の凹凸が小さい。その結果、内容物を注入後、容器の口元部に対するキャップなどの溶着が容易となり、溶着が不十分となることはない。
【００１０】
さらに、溶着部が１又は複数とすることも可能である。すなわち、溶着部を複数にすれば、内側に溶着部に溶着不良が起こっても、外側の溶着部により開口部を確実にシールすることができる。
【００１１】
また、口元部がフランジを有し、前記フランジの表面に合成樹脂フィルムが溶着されている合成樹脂製密閉容器も採用できる。口元部の厚さが薄く、溶着部を複数にすることができなくても、口元部にフランジを設け、溶着可能な口元部表面を広くすることにより、複数の溶着部によりフィルムの溶着を可能とすることができる。
【００１２】
本発明において、合成樹脂フィルムの厚さは限定されないが、１００μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下が最適である。超音波ねじり振動による溶着であるので、溶着による発熱は局所的であり、発熱によりフィルムに収縮することはない。したがって、従来の熱溶着では困難であった３０μｍ以下のフィルムによるシールも可能となる。その結果、フィルム開封作業が容易となるので、内容物注入の作業効率が向上する。
【００１３】
本発明に係る合成製樹脂容器は、１又は複数の突条を有する超音波ねじり振動子の振動により、合成樹脂製密閉容器の口元部の表面に合成樹脂フィルムを溶着する合成樹脂製密閉容器の製造方法により製造することができる。
【００１４】
超音波ねじり振動子により、突条が口元部表面に対して略平行に振動する。かかる方向の振動により、合成樹脂フィルムと口元部とが摩擦が生じ、摩擦熱により、合成樹脂フィルムと口元部とが溶解し、両者が溶着される。
【００１５】
なお、超音波ねじり振動子の辺縁部に刃部を設けることもできる。合成樹脂製密閉容器の口元部の表面に合成樹脂フィルムを溶着すると共に、前記刃部により前記合成樹脂フィルムを切断する合成樹脂製密閉容器の製造方法により製造することもできる。
【００１６】
超音波ねじり振動子の辺縁部に刃部を有するので、突条と同様に、刃部はフィルムに対しても略平行に振動する。したがって、振動する刃部がフィルムに接触すれば、容易にフィルムを切断することができる。その結果、熱溶着や超音波縦振動による溶着においては、別途不可欠であったフィルム切断作業を省略することができる。
【００１７】
また、前記口元部がフランジを有し、前記フランジの表面に合成樹脂フィルムを溶着する合成樹脂製密閉容器の製造方法も採用できる。口元部の厚さが薄く、複数の突条により溶着ができなくても、口元部にフランジを設け、溶着可能な口元部表面を広くできる。その結果、複数の突条によるフィルムの溶着を可能とすることができる。
【００１８】
フィルム厚さは限定されないが、本発明の製造方法は、厚さ１００μｍ以下の合成樹脂フィルムに対して好適である。すなわち、超音波ねじり振動による溶着であるので、溶着による発熱は局所的であり、発熱によりフィルムに収縮することはない。特に、従来に熱溶着では困難であった３０μｍ以下のフィルムによるシールも可能となる。
【００１９】
本発明の合成樹脂製密閉容器及び製造方法は、いずれの用途の容器に対しても適するが、特に、内容物の注入まで、無菌状態あるいは清潔な状態が維持されていることが必要とされる医療用容器又は食品用容器に対して好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る合成樹脂製密閉容器の一実施形態を示す概略断面図である。図１（ａ）において、１は合成樹脂製密閉容器、２は容器部、３は口元部、４は開口部、５は合成樹脂フィルムである。合成樹脂製密閉容器１は、容器部２に略円筒状の口元部３が取り付けられた構造を有する。口元部３を介して、容器部２に内容物が注入される。図では、容器部２は、ボトル形状を有しているが、バッグ形状や内容物に応じて他の形状とすることができる。
【００２１】
口元部３はフランジ３ａを有し、フランジ３ａの表面に合成樹脂フィルム５が超音波ねじり振動により溶着され、開口部４がシールされている。さらに、円内の拡大図である図１（ｂ）で説明すると、フランジ３ａの表面に合成樹脂フィルム５が、２箇所の溶着部6により溶着されている。
【００２２】
超音波縦振動による溶着に比べ、溶着部の凹凸が小さい。その結果、内容物を注入後、容器の口元部に対するキャップなどの溶着が容易となり、溶着が不十分となることはない。また、予め口元部表面に溶着代として、突条や突起などを設ける必要がないという利点がある。
【００２３】
なお、図では、溶着部６は２箇所であるが、１箇所又は３箇所以上であってもよい。溶着部６が複数箇所であれば、内側の溶着部６に溶着不良が発生しても、外側の溶着部６により密閉状態を保ち開口部４を封止することができる。この場合、溶着部６同士を離間する必要があるので、図１で説明したように、口元部３にフランジ３ａを設けることが好ましい。また、口元部３の形状は、円筒形状に限らず、用途に応じた形状とすることができる。
【００２４】
また、フィルムの厚さは特に限定されないが、３０μｍ以下であれば、フィルムは加熱により容易に収縮する。熱風を当てたり、発熱体に近づけたりすることにより容易に開封可能であり、内容物の注入における作業効率が向上する。容器製造時に、容器内を無菌状態にし、開口部を封止することができる。そのため、輸送時の雑菌や異物の混入を防止できるので、医療用容器または食品用容器として好適に使用できる。さらには、輸送時において、容器部の変形も防止でき、内容物の注入が容易となる。
【００２５】
次に、本発明に係る合成樹脂製密閉容器の製造方法について説明する。図２は、本発明に係る合成樹脂製密閉容器の製造方法の一形態を示す図である。図２において、合成樹脂製密閉容器１の口元部３は、アンビル１１により固定されている。さらに、口元部３の上には合成樹脂フィルム５が配され、開口部４を覆っている。超音波ねじり振動子１０が上下に移動可能に配置されている。（移動機構は図示せず）なお、巻き取り装置１２とローラ１３とを備えていれば、フィルム５を順次供給できるので、フィルム溶着の効率が向上する。
【００２６】
図２（ｂ）は超音波ねじり振動子１０を図２（ａ）の矢印Ａ方向から見た図である。超音波ねじり振動子１０は、８個の扇状部１０ｂに分割されている。そして、辺縁部１ａに刃部１５を、刃部１５の内側に２つの突条１６を有している。振動子１０に発振電源が供給されると、扇状部１０ｂは、各々Ｔ方向に振動する。該振動により、合成樹脂フィルムの溶着及び切断が行われる。なお、分割数は必ずしも８分割である必要はない。
【００２７】
図３は、フィルムの溶着及び切断の様子を示す図である。超音波ねじり振動子１０の辺縁部１０ａが振動しながら下降し、アンビル１１上のフランジ３ａとフィルム５に接近する。更に下降すると、刃部１５がフィルム５に当接するので切断が開始し、次に突条１６の平坦部１６ａがフィルム５に当接し、フィルム５とフランジ３ａとの間に摩擦を生じせしめる。該摩擦により、フィルム５とフランジ３ａとは溶解するので、互いに溶着される。
【００２８】
なお、図２のおけるローラ１３をフランジ３ａの位置より上方に配置すると、フィルム５が斜上方に引き上げられるので、刃部１５による切断が容易となる。突条１６の平坦部１６aの幅は０．２ｍｍ以上あれば、良好な溶着が可能である。また、口元部３とフィルム５の材質は、同質の材料であることが好ましく、ポリプロピレン又はポリエチレンが好適である。
【００２９】
【実施例】
直径３０ｍｍのフランジ付きの口元部に、厚さ３０、４０μｍのフィルムを本発明に係る方法により溶着した。超音波の周波数は１９ｋＨｚで、振動子根元外周の振幅は１６０μｍで、発振時間は０．２５ｓで、冷却時間は０．５０ｓとし、溶着部は２箇所とした。
【００３０】
フィルムを溶着された合成樹脂製密閉容器を、５５０℃の燃釜の中を通過させて、フィルムの溶解（開封）に要する時間を測定した。４０μｍのフィルムに対しては、溶解開始まで２．１ｓを要し、溶解完了まで更に０．５ｓを要した。３０μｍのフィルムに対しては、溶解開始まで１．８ｓを要し、溶解完了まで更に０．３ｓを要した。フィルムが薄いために、開封に長時間を要しない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の合成樹脂製密閉容器の製造方法によれば、超音波ねじり振動による溶着であるので、溶着による発熱は局所的であり、発熱によりフィルムに収縮することはない。したがって、特に限定されないが、合成樹脂フィルムの厚さが１００μｍ以下とすることが可能である。特に、従来の熱溶着では困難であった３０μｍ以下のフィルムによるシールも可能となる。その結果、フィルム開封作業が容易となるので、内容物注入の作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る合成樹脂製密閉容器の一実施形態を示す概略断面図で、図１（ａ）は全体で、図１（ｂ）は、図１（ａ）円内の拡大断面図である。
【図２】本発明に係る合成樹脂製密閉容器の製造方法の一実施形態を示す概略図である。
【図３】合成樹脂フィルムが溶着される様子を示す図である。
【符号の説明】
１ 合成樹脂製密閉容器
２ 容器部
３ 口元部
４ 開口部
５ 合成樹脂フィルム
６ 溶着部
１０ 超音波ねじり振動子
１１ アンビル
１２ 巻き取り部
１５ 刃部
１６ 突条

Claims (4)

  1. １又は複数の円形の突条を有する超音波ねじり振動子の前記円形の突条の円周方向に振動する振動により、合成樹脂製密閉容器の口元部の表面に合成樹脂フィルムを溶着する合成樹脂製密閉容器の製造方法であって、
    前記超音波ねじり振動子が辺縁部に刃部を有し、合成樹脂製密閉容器の口元部の表面に合成樹脂フィルムを溶着すると共に、前記超音波ねじり振動子の円周方向の振動による前記刃部の円周方向の移動により前記合成樹脂フィルムを切断することを特徴とする合成樹脂製密閉容器の製造方法。
  2. 前記口元部がフランジを有し、前記フランジの表面に合成樹脂フィルムを溶着する請求項１に記載の合成樹脂製密閉容器の製造方法。
  3. 前記合成樹脂フィルムの厚さが１００μｍ以下である請求項１又は２に記載の合成樹脂製密閉容器の製造方法。
  4. 前記合成樹脂製密閉容器が医療用容器又は食品用容器である請求項１乃至３のいずれかに記載の合成樹脂製密閉容器の製造方法。
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