JP4238156B2 - 材料供給装置およびそれを用いたチューブ容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、材料供給装置およびそれを用いたチューブ容器の製造方法に関する。

近年、高いバリア性を有するチューブ容器の用途拡大により、チューブ容器の口頭部（以下「ショルダー」という）及び胴部の最内層が共に、高いバリア材を用いたチューブ容器が要求されている。このような要求に応えて、従来、チューブ容器のショルダーに用いられる材料は、ガスバリア性を有するエチレンービニルアルコール共重合体樹脂と変性ポリエチレン又はポリエチレン等のポリオレフィンとの混合材料が用いられていた（特許文献１）。これは、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂のみからなるショルダーは、バリア性は良いが、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂のみからなるショルダーと、積層シートを円筒状にした胴部との接合力が弱いという欠点があったためである。そして、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂のみからなるショルダーと、積層シートを円筒状にした胴部との接合力を堅固にするためには、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂を、高温で溶融する必要がある。さらに、従来、チューブ容器の胴部である積層シートを、円筒状に形成した胴部の層構成は、最内層がポリエステル樹脂等が使用され、また積層しートの継目部に溶着される補強層もポリエステル樹脂等からなるチューブ容器が開示されている（特許文献２）。
特開平１１ー３２１９００号公報 特開２００１−２０６３９３号公報

しかし、これらのショルダー材はエチレンービニルアルコール共重合体樹脂に、他の樹脂を混合するものであり、混合することによってガスバリア性が不十分になると共に、積層シートを円筒状に形成した胴部についても、最内層がポリエステル樹脂等の場合は、同様にガスバリア性が不十分であるという欠点があった。又製造工程において、高温で溶融したエチレンービニルアルコール共重合体樹脂のみからなる環状のショルダー材は、非常に粘度が高いという特徴がある。そのため切断・分離プレートが下降して、環状のショルダー材を切断しても、材料流から環状のショルダー材が完全に分離しないで、そのままプレート下面に付着してしまうという欠点があり、環状のショルダー材がショルダー成形金型の雌型内に落下せず、ショルダーの成形ができないという欠点があった。この発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂のみのショルダー材に、最内層に同様のエチレンービニルアルコール共重合体樹脂を有する積層シートからなる胴部を溶着したガスバリア性の高いチューブ容器を提供すると共に、ショルダーと胴部及び積層シートの胴部同士の接合部の接合強度が強く、さらには、製造工程において、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂の環状のショルダー材を、溶着可能に高温で溶融した場合であっても、チューブ容器の製造工程において、ショルダー材を容易に材料流から分離、切断して金型内に落下させることができるチューブ容器およびその製造法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の解決手段は、切断・分離プレートと、その切断・分離プレート下面から突出して設けられ、下部に材料が供給され環状のショルダー材を形成する縮径部を備えた支持杆とからなり、前記切断・分離プレートが支持杆に対して下降し、前記ショルダー材を落とす材料供給装置であって、前記環状ショルダー材の上に相当する切断・分離プレートの下面に、その環状のショルダー材が切断・分離プレート下面と付着しないように凹凸部が形成されたことを特徴とした材料供給装置である。そのため、この凹凸部により、高温に溶融させたショルダー材が、プレートの下面に付着しない。したがって、環状のショルダー材を材料流から完全に切断・分離して金型内に落下させることができる。

請求項２記載の発明の解決手段は、請求項１記載の発明であって、前記凹凸部が環状に形成されたことを特徴とした材料供給装置である。

請求項３の発明の解決手段は、請求項１記載の発明であって、前記環状ショルダー材の真上に相当する切断・分離プレートの下面に、環状のエアー吹き出し孔が形成されており、そのエアー吹き出し孔の周囲に凹凸部が形成されたことを特徴とした材料供給装置である。このように横方向からではなく、真上から環状のショルダー材の上面にエアーを吹き付け、エアーの圧力で環状のショルダー材を、ショルダー成形金型内に落下させるので、高温に溶融させたショルダー材であっても、材料流からの切断・分離が容易である。

請求項４記載の発明の解決手段は、本発明の材料供給装置によって供給される２３０〜３００℃に溶融させたエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂のみからなる環状のショルダー材を雌型内に落下させ、雄型で押圧して、ショルダーを成形し、かつ、そのショルダーと積層状の胴部のエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂のみからなる最内層とを接合することを特徴とするチューブ容器の製造方法である。そのため、ショルダーおよび胴部の最内層が、共にエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂のみからなり高いバリア性が得られると共に、接着する両方のエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂の溶融温度を高くすることにより、堅固な溶着が可能となる。特に、従来、専らアルミ箔層でガスの侵入を防止していたが、肩部の継ぎ目の溶着部のバリア性が問題となっていた。しかし、これによりこの部位におけるガスの侵入が防止される。また、最内層が、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層であるから、香料の香気成分を吸着せず、内容物を変質させない。

この発明によれば、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂のみのショルダーに、最内層にエチレンービニルアルコール共重合体樹脂のみを有する積層シートからなる胴部を溶着したガスバリア性の高いチューブ容器であるという効果を有する。そして、この発明の接着方法によれば、ショルダーと胴部及び積層シートの胴部同士の接合部の接合強度が強くなり、さらには、この発明の製造方法によれば、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂に強い接着力を得るために、高温にて溶融成形する場合において、環状のショルダー材を、材料流から簡単に分離、切断して、金型内に落下させることができる効果を有する。

チューブ容器内に収納された医薬品、食品、化粧品等の内容物成分が、高いバリア性を有するショルダー及び胴部によって保護されると共に、ショルダーと胴部との接合力、胴部同士の接合力、バリア性において極めて優れており、医薬品、食品、化粧品等が充填されるチューブ容器として好適である。このようなチューブ容器を提供するという目的を、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂を単体でショルダーに用い、かつ胴部の最内層にも、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂層のみを設けることで達成した。

図１は本発明の範囲外の製法を示す図面である。この特徴は、ショルダー２が、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂のみで構成されている点にある。この発明に係るショルダー材に用いられるエチレンービニルアルコール共重合体樹脂の融点は、１３５〜１９５℃であり、エチレン共重合比率は２０〜６０モル％であり、好ましくは２５〜５５％である。そして、このエチレンービニルアルコール共重合体樹脂は、２３０〜３００℃の高温で溶融され、環状のショルダー材２ａとして、ショルダー成形金型である雌型４０内に落下させられる（図８参照）。又、積層シート１１を円筒状に形成した胴部３の最内層が、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂のみから成る。この積層シートの最内層のエチレンービニルアルコール共重合体樹脂の融点は、同様に１３５〜１９５℃であり、エチレン共重合比率は２０〜６０モル％であり、好ましくは２５〜５５％である。そして、ショルダーとの接合の際における、最内層のエチレンービニルアルコール共重合体樹脂の溶融温度は、２００〜３００℃である。このような高い溶融温度条件において、図１及び図８に示すようにプレート４２によって落下させられた環状のショルダー材２ａが、ショルダー成形金型である雌型４０内において、雄型４１によって所定の形状のショルダー２に成形されると同時に、このショルダー２が、積層シート１１の最内層のエチレンービニルアルコール共重合体樹脂層１７と肩部３ａで溶着により堅固に接合される。

図２は本発明の範囲外の製造方法を示す図面であり、図２は、その製造方法における溶着工程を示している。この溶着工程で用いる溶着装置１０は、たとえば特開平５−１４７１２８号公報などに記載されている装置と同じものでよい。この溶着装置１０は、積層シート１１を流す方向に延びている円柱状のマンドレル１２と、そのマンドレル１２の上面から底面にかけて長手方向に配置されている下ベルト１３と、マンドレル１２の上側に下ベルト１３と対向するように配置されている加熱装置１４と、加熱装置１４の下面に沿って配置されている上ベルト１５とを備えている。マンドレル１２は横断面で示されている。下ベルト１３および上ベルト１４は通常はそれぞれ無端状のスチールベルトにより構成されている。なおそれらの表面にフッ素樹脂などでコーティングしていてもよい。なお図２では上ベルト１５と積層シート１１とが離れているが、実際には加熱装置１４が下降して上ベルト１４と下ベルト１３の間に積層シート１１の両端部を挟み込んでいる。そして両ベルト１３、１４がたとえば図面の手前側に走行することにより、積層シート１１を引っ張って走行させながら連続的に溶着していく。なおマンドレル１２の上下面には浅い凹溝１２ａが形成されており、それらの凹溝によって無端状の下ベルト１３が案内される。マンドレル１２の下側の凹溝１２ａ内には、下ベルト１３の戻り側が示されている。この製造方法の特徴は、想像線で示すように積層シート１１の両側縁１１ａ、１１ｂが溶着工程の前の段階で斜めにカットされており、実線で示すように筒状に巻いたとき、切断端面同士を突き合わせている点である。さらにこの製造方法では、上側の側縁（図２においては左側）がいくらか上向きにずれるようにして突き合わされている。さらに下ベルト１３の上面には、補強層２２ａを構成するための溶融エチレンービニルアルコール共重合体樹脂１６が接合部に沿うように垂らされている。溶融エチレンービニルアルコール共重合体樹脂は粘度が非常に高いため、このように垂らしても、たとえば断面円形状を維持しながら棒状に延びている。

図３では、図２の製造方法の拡大図であり、図４では、垂らした補強層２２ａを上下のベルトで圧着した状態を示した図面である。積層シート１１はエチレンービニルアルコール共重合体樹脂の内層１７と、アルミニウム箔等のガスバリア性を有する中間層１８と、ポリオレフィンの外層１９とを積層したものである。外層１９のポリオレフィンとしてはポリエチレンが通常用いられるが、ポリプロピレン等でもよい。外層１９の厚さは２５０〜４００μｍ程度である。中間層１８はアルミニウム箔や、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂など、ガスバリア性を備えたシートないしフィルムが単体で、あるいは熱可塑性樹脂フィルムとのラミネートシートとして用いられる。熱可塑性樹脂フィルムは、たとえばポリエチレン、ホワイトポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂などが用いられる。中間層１８の厚さは、アルミニウム箔単体の場合は、通常１０〜４０μｍ程度である。アルミニウム箔とポリエチレンとのラミネートの場合は、アルミニウム箔が１０〜４０μｍで、ポリエチレンが２００〜３００μｍ程度である。本発明に係る内層のエチレンービニルアルコール共重合体樹脂は、粘度が高く、重ね合わせのときに加圧しやすい。したがって、押出し容器に適する。下ベルト１３の上に垂らす溶融したエチレンービニルアルコール共重合体樹脂１６は、内層１７を構成するエチレンービニルアルコール共重合体樹脂と同じ材質が好ましい。それにより溶着が容易になり、補強層符号２２ａと内層１７とが剥離しにくくなる。

図３の積層シート１１の切断端面２０、２１の角度は、ベルトの幅やチューブ容器の大きさ、あるいは積層シート１１の厚さによって変わるが、通常は約２５〜５５゜程度が好ましい。大きい角度にすると、上下からの加圧作用が切断端面同士を押圧する力が弱くなる。小さい角度にすると、切断が困難である。しかし、角度の上限はとくになく垂直にカットし、その切断端面２０、２１同士を突き合わせることもできる。側縁を斜めにカットするには、たとえばカット刃を固定し原反を流しながらカットするスリッター装置などを用いるのが好ましく、それにより連続して効率的に切断することができる。上側の側縁は、たとえば積層シート１１を構成する各層、とくに内層１７および中間層１８の厚さより小さい寸法だけずらせるのが好ましい。それにより、外層１９同士および内層１７同士の溶着が確実になる。さらに内層１７の継ぎ目が、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂で連続するので、中間層１８が内容物によって侵されるおそれがない。また中間層１８が継ぎ目で連続するので、ガスバリア性が充分維持される。ただし外層１９については、後述するように薄く引き延ばされて相手の表面と融着するので、その厚さより大きくずらせることができる。具体的には０．３〜０．５ｍｍ程度である。図３の状態で加熱装置１４を下降させ、上ベルト１５と下ベルト１３で積層シート１１の側端縁を挟みながら、加熱装置１４で加熱・加圧すると、図３に示すように、傾斜している切断端面２０、２１の外層１９同士および内層１７同士が溶融し、たがいに接合される。さらに下側の端縁の表面より突出している上側の最外層の先端部１１ｃが、加圧されることにより下側の最外層の上面に薄く引き伸ばされ、広い範囲で接合される。同様に突出している下側の最内層の先端部１１ｄが上側の最内層の内面に広く延ばされる。圧着される接着部の厚さは、たとえば０．４〜０．４５ｍｍ程度になる。

図４は、本発明の範囲外の製造方法を示す断面図であり、継ぎ目部２０、２１の下側に補強層２２ａが設けられたものである。具体的には、溶融したエチレンービニルアルコール共重合体樹脂１６を垂らすことにより設けられる。圧着と同時に溶融したエチレンービニルアルコール共重合体樹脂１６も上下に加圧され、薄く引き延ばされて補強層２２ａとなる。そしてこの補強層２２ａが継ぎ目部２３の隙間を塞ぐと共に、内面全体が、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂で覆われている状態を維持しながら、接合部を補強する。補強層２２ａの厚さは、５０〜２００μｍ、幅５ｍｍ程度が適する。側端縁を垂直にカットし、その切断端面２０、２１同士を突き合わせ、継ぎ目部２３の内面側に補強層２２ａを設けた場合も、内層１７、中間層１８、外層１９および補強層２２ａは、図３の製造方法と同じ材料が用いられる。このようにして積層シート１１を筒状に形成した後は、所定の寸法に切断する。それにより、図７に示す胴部３が得られる。ついでその胴部３を、図１に示すような、雌型４０に挿入し、空洞部２６に環状のショルダー２ａの材料、すなわち溶融しているエチレンービニルアルコール共重合体樹脂を加圧充填する。それにより図１に示すような、円錐台状肩部と円筒状の口部からなるショルダー２が、胴部３に一体に溶着されたチューブ容器１が得られる。また、ショルダー２を事前に成形し、別成形した肩部と、高周波により溶着してもよい。

図５は、この発明の範囲外の製造方法を示す断面図であり、この接合構造は、図４の接合構造とほぼ同じであるが、補強層２２ａ、２２ｂが継ぎ目部の上下に設けられている。下側の補強層２２ａは前述の場合と同様にして、下ベルトの上面に溶融したエチレンービニルアルコール共重合体樹脂１６を垂らして構成することができる。また、上側の補強層２２ｂは、外層１９を構成する材料と同じもの、たとえばポリエチレンを使用するのが好ましい。上側の補強層２２ｂの厚さおよび幅も下側と同じく、たとえば厚さ５０〜２００μｍ、幅５ｍｍ程度とする。この補強層２２ｂは、たとえば図３のようにたがいに重ねた積層シート１１の側縁部の上面に、溶融ポリエチレン（図示していない）を垂らし、その後、下ベルトと上ベルトで圧着することにより効率的に形成しうる。なお、別個に製造したテープを重ねて圧着することによっても形成しうる。この接合構造では上下の両方に補強層２２ａ、２２ｂを設けているので、接合強度が一層強い。また接合部へ外気が浸透しにくいため、中間層１８がアルミニウム箔などの金属箔の場合に錆を完全に防ぐことができる。

図６は、この発明の範囲外の製造方法を示す断面図であり、チューブ容器１の胴部３を構成する積層シート１１を示す断面図である。この積層シート１１は、最外側から順に、ポリエチレン３１、ホワイトポリエチレン３２、エチレンメタクリル酸コポリマー３３、アルミニウム箔３４、エチレンメタクリル酸コポリマー３５、ポリエチレン３６、接着性ポリエチレン３７、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂３８の順に積層している。各層の厚さは、たとえばポリエチレン３１が２０μｍ、ホワイトポリエチレン３２が１３０μｍ、エチレンメタクリル酸コポリマー３３が２５μｍ、アルミニウム箔３４が１５μｍ、エチレンメタクリル酸コポリマー３５が４０μｍ、ポリエチレン３６が６０μｍ、接着性ポリエチレン３７が１０μｍ、エチレンービニルアルコール共重合体樹脂３８が２０ミクロンである。その場合、積層シート１１の厚さは０．３２ｍｍとなる。なお、各層間に適宜にウレタン系などの接着剤を介在させてもよい。この製造方法において、最外層のポリエチレン層と最内層のエチレンービニルアルコール共重合体樹脂層を除いて、他の層構成として、ホワイトポリエチレンに代えてポリエチレン、エチレンメタクリル酸コポリマーに代えてエチレンアクリル酸コポリマー又は接着性ポリエチレン、アルミニウム箔に代えてエチレンービニルアルコール共重合体樹脂、接着性ポリエチレンに代えてエチレンメタクリル酸コポリマー又はエチレンアクリル酸コポリマー等を使用することもできる。

図８及び図９は、本発明の範囲外の材料供給装置を示す図面であり、ショルダー成形金型である雌型４０内に、環状のショルダー材２ａを切断・分離するための装置であるプレート４２に、エアー吹き出し孔４３を形成したものである。エアー吹き出し孔４３は、環状のショルダー材２ａの真上に設けられている。２３０〜３００℃の高温に溶融させたエチレンービニルアルコール共重合体樹脂は、非常に粘性が高くプレートの下面に付着して、雌型４０内に落下しないので、エアー圧によって強制的に落下させることができる。

図１１及び図１２は、本発明の材料供給装置を示す図面であり、環状のショルダー材２ａを切断するためのプレート４２の下面に、材料流から環状のショルダー材の切断・分離するための、凹凸部４５を形成したチューブ容器の製造方法であり、プレート４２の下面に凹凸部４５が形成されているため、高温に溶融させたエチレンービニルアルコール共重合体樹脂の環状のショルダー材２ａが、プレート４２の下面に付着しない。なお、他の実施例として、図１０に示すように、エアー吹き出し孔４３と凹凸部４５の両方が、プレート４２に設けられることにより、材料流から環状のショルダー材２ａの切断・分離が一層容易になる。

本発明の製造方法によって製造されるチューブ容器の活用例として、チューブ容器のショルダーが、バリア性、強度、外観性において優れ、又このショルダーと胴部の接合が堅固であるから、耐久性が要求される医薬品、食品、化粧品等が充填されるチューブ容器として利用価値がある。又内容物による腐蝕防止の効果が高く、腐蝕防止の効果が高いので、特に消炎鎮痛剤、角化症クリームなどを充填するのに有効である。

ショルダーと、積層シートを円筒状に形成した胴部が溶着される状態を示す本発明の範囲外の製造方法を示す断面図である。 本発明の範囲外のチューブ容器の製造方法において、溶着前の接合構造を示す断面図である。 本発明の範囲外のチューブ容器の製造方法において、溶着前の接合構造を示す拡大断面図である。 図３の製造方法の溶着工程で得られた、溶着後のチューブ容器の胴部の断面図である。 本発明の範囲外の溶着工程で得られた、溶着後のチューブ容器の胴部の断面図である。 チューブ容器の胴部を構成する積層シートを示す断面図である。 本発明の範囲外のチューブ容器の積層シートを示す斜視図である。 環状のショルダー材を切断・分離するための本発明の範囲外の装置を示す図面である。 図８のＡ−Ａ線断面図である。 環状のショルダー材を切断・分離するための本発明の材料供給装置を示す図面である。 環状のショルダー材を切断・分離するための本発明の材料供給装置の他の形態を示す図面である。 図１１のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１ チューブ容器
２ ショルダー
３ 胴部
３ａ肩部
１０ 溶着装置
１１ 積層シート
１２ マンドレル
１３ 下ベルト
１４ 加熱装置
１５ 上ベルト
１６ 溶融エチレンービニルアルコール共重合体樹脂
１７ 内層（最内層）
１８ 中間層
１９ 外層（最外層）
２０ ２１ 切断端面
２２ａ 補強層
２２ｂ 補強層
２３ 継ぎ目部
２６ 空洞部
３１ ポリエチレン
３２ ホワイトポリエチレン
３３ エチレンメタクリル酸コポリマー
３４ アルミニウム箔
３５ エチレンメタクリル酸コポリマー
３６ ポリエチレン
３７ 接着性ポリエチレン
３８ エチレンービニルアルコール共重合体樹脂

Claims (4)

1. 切断・分離プレートと、その切断・分離プレート下面から突出して設けられ、下部に材料が供給され環状のショルダー材を形成する縮径部を備えた支持杆とからなり、前記切断・分離プレートが支持杆に対して下降し、前記ショルダー材を落とす材料供給装置であって、
   前記環状ショルダー材の上に相当する切断・分離プレートの下面に、その環状のショルダー材が切断・分離プレート下面と付着しないように凹凸部が形成された、材料供給装置。
2. 前記凹凸部が環状に形成された、請求項１記載の材料供給装置。
3. 前記環状ショルダー材の真上に相当する切断・分離プレートの下面に、環状のエアー吹き出し孔が形成されており、そのエアー吹き出し孔の周囲に凹凸部が形成された、請求項１記載の材料供給装置。
4. 請求項１記載の材料供給装置によって供給される２３０〜３００℃に溶融させたエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂のみからなる環状のショルダー材を雌型内に落下させ、
   雄型で押圧して、ショルダーを成形し、かつ、そのショルダーと積層状の胴部のエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂のみからなる最内層とを接合する、チューブ容器の製造方法。

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