JP4638790B2

JP4638790B2 - 薬品充填容器用スリーブ及びその製造方法

Info

Publication number: JP4638790B2
Application number: JP2005242375A
Authority: JP
Inventors: 健治山下
Original assignee: 株式会社ヤマシタワークス
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: JP2007055647A

Description

本発明は、薬用粉末又は液体が充填されたシリンダ容器内にその上端開口部より突入させて容器閉栓用ガスケットを押し込むための耐食性に優れた金属材からなる薬品充填容器用スリーブであって、スリーブ上部側のスリーブ保持用極厚肉円筒部と、この極厚肉円筒部からスリーブ下端まで延びる極薄肉円筒部とからなる薬品充填容器用スリーブに関するものである。

後述する本発明の実施形態を示す図１を参照しつつ薬品充填容器用スリーブの使用方法を説明すると、この図において、１はステンレス製の薬品充填容器用スリーブで、上部側のスリーブ保持用極厚肉円筒部２と、この極厚肉円筒部２と同じ内径でスリーブ下端まで延びる極薄肉円筒部３とからなるもので、極薄肉円筒部３の肉厚は０．１〜１．０ｍｍと非常に薄く形成されている。４は薬用粉末又は液体５が充填されるシリンダ容器で、下端部は絞られて径小となった開口部４ｂを有し、シリンジと呼ばれている。６は棒状体からなるプッシャーで、ゴム状弾性材料からなるガスケット（ゴム栓）７をスリーブ１内に押し込むと共に、このガスケット７をスリーブ１の下端から、薬用粉末又は液体５の充填されたシリンダ容器４内へ押し出して、この容器４を閉栓させるようにするものである。尚、上記のよう円筒部３の肉厚を極薄にするのは、円筒部３の内径とシリンダ容器４の内径との差をできるだけ小さくして、スリーブ１からシリンダ容器４内へのガスケット７の嵌め込みを的確に行わせるようにするためである。

上記シリンダ容器４への薬品の充填作業にあたっては、下端開口部４ｂをキャップ８で閉じた状態のシリンダ容器４に薬用粉末又は液体５が充填された後に、このシリンダ容器４にその上端開口部４ａよりスリーブ１の極薄肉円筒部３が突入されると共に、このスリーブ１には上端開口部１ａからガスケット７がプッシャー６により押し込まれ、しかしてプッシャー６はスリーブ１の極薄肉円筒部３の内周面に沿ってガスケット７を押動しつつ極薄肉円筒部３の先端からシリンダ容器４内に押し出して、このガスケット７を仮想線図示のようにシリンダ容器４に嵌着させて閉栓するようになっている。

薬品の充填作業においては、上記のような工程が繰り返し行われることから、従来より使用されている薬品充填容器用スリーブは、プッシャー６の押動によるガスケット７の摺動作用によってスリーブ内周面の磨耗が早く、スリーブの内周面に縦縞模様の傷が付き、この傷によってガスケット７の外周面に同じく縦縞模様の傷が入って、ガスケット７の機密性が損なわれ易く、早期に新しいガスケット７と交換する必要があった。

従来の薬品充填容器用スリーブは、各種薬品と接することから耐食性に優れた金属材であるステンレスによって形成されているにもかかわらず、スリーブ内周面の磨耗が早く、傷が付き易いのは、現在、耐食性に優れたステンレスとして使用されているＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６Ｌについては硬度がＨｂ１６０前後と非常に低いためである。因みに、硬度の高いＳＵＳ６３０等は耐食性に問題がある。

然るに、上記のように硬度の低いステンレスでも、窒化処理によってスリーブの表面硬度を上げることが考えられるわけであるが、どのような窒化処理に対しても、必ず４００〜６００℃の温度が必要であって、このような温度では、極薄肉円筒部は肉厚が０．１〜１．０ｍｍと非常に薄いため、この円筒部そのものが変形してしまい、窒化処理を行うことができない。

従って、現在使用されている薬品充填容器用スリーブの殆どがＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６Ｌにより形成されているが、硬度が低いために、スリーブ内周面に傷がつき易く、セッティング時や、保管、洗浄時に変形させてしまったりして、早期に新しいガスケットと取り替えなければならない、という問題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑み、スリーブ内周面の耐磨耗性が良好で、傷がつきにくく、使用寿命が長く、しかもスリーブによってシリンダ容器の内周面を傷つけることのないようにした薬品充填容器用スリーブ、及びこのスリーブの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の薬品充填容器用スリーブは、薬用粉末又は液体５が充填されたシリンダ容器４内にその上端開口部４ａより突入させて容器閉栓用ガスケット７を押し込むための耐食性に優れた金属材からなる薬品充填容器用スリーブであって、スリーブ上部側のスリーブ保持用極厚肉円筒部２と、この極厚肉円筒部２からスリーブ下端まで延びる極薄肉円筒部３とからなる薬品充填容器用スリーブにおいて、
スリーブ内周面全域が高硬度層１０からなり、極薄肉円筒部３の外周面側が低硬度層１１からなることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の薬品充填容器用スリーブの製造方法であって、耐食性に優れた金属材からなる所定長さの円柱状ワークＷに、その軸芯に沿って全長に延びる所定内径の孔１２を貫設し、この孔１２の内周面を仕上げ加工した後、孔１２の内周面を含むワークＷの全表面に表面硬化処理を施し、この表面硬化したワークＷの一端から所定長さに亘る極薄肉円筒部形成用円筒部１３の外周面側を切削加して、所定肉厚の極薄肉円筒部３を形成することを特徴とする。

請求項３は、請求項２に記載の薬品充填容器用スリーブの製造方法において、表面硬化したワークＷの一端から所定長さに亘る極薄肉円筒部形成用円筒部１３の外周面側を切削加して所定肉厚の極薄肉円筒部３を形成すると共に、ワークＷの一端面側の表面硬化部分を切除することを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、スリーブ１の内周面全域が高硬度層１０からなるため、ガスケット７の摺動作用によってスリーブ１の内周面に傷がつきにくく、使用寿命を延ばすことができる。また、極薄肉円筒部３の外周面側が低硬度層１１からなるため、極薄肉円筒部３がシリンダ容器４内に突入する時に、極薄肉円筒部３の外周部によってシリンダ容器４の内周面を傷つけることが少なく、シリンダ容器４の寿命を延ばすことができる。

請求項２に係る発明によれば、スリーブ内周面全域が高硬度層１０からなり且つ極薄肉円筒部３の外周面側が低硬度層からなる薬品充填容器用スリーブ１を簡単容易にして精度良く製造することができる。

請求項３に係る発明によれば、極薄肉円筒部３がシリンダ容器４内に突入する際に、極薄肉円筒部３の先端部によってシリンダ容器４の内周面を傷つけることが少なく、シリンダ容器４の寿命を延ばすことができる。

以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図１は本発明に係る薬品充填容器用スリーブ１の使用方法を説明する説明断面図、図２の(a) は図１に示す薬品充填容器用スリーブ１の断面拡大正面図、(b) はスリーブ１の一部拡大断面図、(c) は(b)
の矢印Ｘで示す部分の拡大図である。このスリーブ１は、上部側のスリーブ保持用極厚肉円筒部２と、この極厚肉円筒部２からスリーブ下端まで延びる極薄肉円筒部３とからなるもので、極厚肉円筒部２は、上半部が径大円筒部２ａを形成し、下半分が径小円筒部２ｂを形成し、径小円筒部２ｂの外周面には、薬品充填装置へのセッティング時に当該スリーブ１を装置本体側に固定するためのネジ９が設けられている。極薄肉円筒部３の肉厚は、０．１〜１．０ｍｍと非常に薄く形成されている。このスリーブ１の使用方法については背景技術の項で図１によって既に説明したので、その説明は省略する。

薬品充填容器用スリーブ１は、図２の(a) ，(b) に示すように、スリーブ１の内周面全域が高硬度層１０からなり、極薄肉円筒部３の外周面側が低硬度層１１からなるもので、また図２の(c) に示すように極薄肉円筒部３の先端面は、その内周側が高硬度層１０、外周側が低硬度層１１となっている。尚、高硬度層１０からなるスリーブ１の内周面は、スリーブ１の全長に亘って同じ内径で連続したものであるが、ガスケット７及びプッシャー６を挿入させるスリーブ１の入口部１ｏは、それらの挿入を容易にするためにテーパ状に拡開形成されている。

上記のように構成されるスリーブ１によれば、スリーブ１の内周面全域が高硬度層１０からなるため、図１から分かるように、スリーブ１内を摺動してシリンダ容器４内に押し出されるガスケット７の摺動作用の繰り返しによってスリーブ１の内周面に傷がつくことが少なく、スリーブ１の使用寿命を延ばすことができる。また、極薄肉円筒部３の外周面側が低硬度層１１からなるため、極薄肉円筒部３がシリンダ容器４内に突入する時に、極薄肉円筒部３の外周部によってシリンダ容器４の内周面を傷つけることが少なく、シリンダ容器４の寿命を延ばすことができる。

次に、上記薬品充填容器用スリーブ１の製造方法について、図３の(a) 〜(f) を参照して説明する。

スリーブ１の製造にあたり、スリーブ素材として、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌを使用した。以下の方法によって製造されるスリーブ１は、ＳＵＳ３０４で形成されるスリーブと、ＳＵＳ３１６Ｌで形成されるスリーブの両方を含むものとする。

先ず、上記スリーブ素材からなる所定寸法（例えば、長さ１１５ｍｍ、直径３８ｍｍ）の円柱状ワークＷ（図３の(1) 参照）を用意する。そして、この円柱状ワークＷに、同図の(b) に示すように、その軸芯に沿って全長に延びる所定内径の孔１２を貫設する。この時の孔径は仕上げ代を残した孔径とし、例えば仕上げ孔径を９．０ｍｍとした場合、仕上げ代を例えば０．２ｍｍとすれば、その孔１２の内径は８．６ｍｍとなる。しかして、この後、孔１２の内周面を、研削加工による鏡面仕上げ加工して、孔径９．０ｍｍの鏡面とする。

次に、図３の(c) に示すように、ワークＷの下端部（図２とは上下の関係が逆となる）は、例えば長さ１８ｍｍだけ残して径大円筒部２ａを形成するように当該径大円筒部２ａの上側を、例えば２０ｍｍの長さに亘って外径が例えば２０ｍｍとなるように切削して、径小円筒部２ｂを形成し、そしてテーパ部２ｃを形成した後、このワークＷの上部側を、極薄肉円筒部３に２ｍｍ以上の削り代が残るように切削加工して、極薄肉円筒部形成用の円筒部１３を形成する。この場合に、極薄肉円筒部形成用の円筒部１３の肉厚を例えば３ｍｍとすれば、最終仕上げ孔径９ｍｍに、６ｍｍ（肉厚３ｍｍ×２）をプラスして、その外径は１５ｍｍとなる。

それから、図３の(d) に示すように、孔１２の内周面を含むワークＷの全表面に表面硬化処理を施し、これによりワークＷ全体を表面硬化させて、孔１２の内周面を含むワークＷの全表面に、０．０２〜０．１０ｍｍ程度の高硬度層１０を形成する。この表面硬化処理については後述する。

そして、表面硬化したワークＷの極薄肉円筒部形成用円筒部１３の外周面側を、所定の肉厚（例えば０．５ｍｍ）になるまで切削加工し、それによって極薄肉円筒部３を形成する。即ち、表面硬化したワークＷの極薄肉円筒部形成用円筒部１３の肉厚が３．０ｍｍであれば、その肉厚が０．５ｍｍになるまで、極薄肉円筒部形成用円筒部１３の外周面側を２．５ｍｍ（３．０ｍｍ−０．５ｍｍ）だけ削り取ることになる。この円筒部１３の外周面側を削り取る状態を図３の(e) に示し、削り取った後の状態を(f) に示す。

上記のように極薄肉円筒部形成用円筒部１３の外周面側を所定肉厚、例えば０．５ｍｍになるまで切削することにより、肉厚が０．５ｍｍの極薄肉円筒部３を形成し、これによって極薄肉円筒部３は、当該円筒部３の内周面が極厚肉円筒部２側の内周面と同様に０．０２〜０．１０ｍｍ程度の表面硬化層ｋを形成していながら、外周面側は、表面硬化層ｋが切除されて、ワークＷの素材（ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６Ｌ）の元々の硬度（Ｈｂ１６０程度）となる。

また図３の(e) に示すように、極薄肉円筒部形成用円筒部１３の外周面側を所定肉厚になるまで削り取っただけでは、円筒部１３の上端面側に高硬度層１０が残っているから、最終的に、この円筒部１３の端面側高硬度層１０を切除する。これによって、極薄肉円筒部３の先端面側は、図２の(c) に示すように、その内周側が高硬度層１０、外周側が低硬度層１１となる。

以上のような製造方法により、薬品充填容器用スリーブ１の内周面全域が高硬度層１０からなり且つ極薄肉円筒部３の外周面側が低硬度層からなる薬品充填容器用スリーブ１を容易にして且つ精度良く製造することができる。

尚、上述した本発明の製造方法における表面硬化処理方法としては、(1).大同ほくさん株式会社の独自の表面処理技術である「パイオナイト処理」、(2).エジソンハード株式会社の独自の表面処理技術である「ＥＨ処理」、(3).有限会社カナックの独自の表面処理技術である「カナック処理」、及び(4).日本電子工業株式会社の独自の表面処理技術である「ラジカル窒化」の４つを試みた。これら表面硬化処理の何れも、４００℃〜６００℃の処理温度が必要であるが、本発明による製造方法では、極薄肉円筒部３を形成する前の、厚肉の段階でワークＷ（ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６Ｌ）の処理を行うから、処理時間が相当長くなっても、ワークＷが変形するようなことがない。

上記表面硬化処理方法について簡単に説明すると、「パイオナイト処理」は、５００℃以下の温度領域でオーステナイト組織中に炭素を固溶拡散させる方法であって、窒化処理並みの表面硬化度が得られ、耐磨耗性が著しく向上し、またオーステナイト組織の硬化層は、未処理材を凌ぐ耐食性を有する。「ＥＨ処理」は、窒化処理法の一種で、ＣａＣＮ₂を主成分とする石灰窒素の熱分解反応を利用し、この粉末を窒化媒体とする表面硬化方法である。また、「カナック処理」は、真空窒化処理法の一種で、真空にした炉内にＮＨ₃を主成分とした窒化促進ガスを炉内に送り、持続剤、窒素発生剤、粘着防止剤を含む活性物質の働きにより、母材に拡散させる処理方法である。更に、「ラジカル窒化」は、プラズマ表面改質法で、ガス流量・処理圧力・プラズマ出力などを高精度に制御して得られる窒化作用の高いラジカル（活性種）を効率よく利用して窒化を行う処理方法である。

上述した製造方法によって製造したＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌの薬品充填容器用スリーブ１について表面硬度と耐食性を行った試験結果を、上記４種類の表面硬化処理の場合につき比較して示すと、次の表−１及び表−２の通りである。

（表−１）
ＳＵＳ３０４の場合

尚、耐食性試験では、塩酸（濃度３０．５％、温度３０℃）を使用した。

（表−２）
ＳＵＳ３１６Ｌの場合

上記表−１及び表−２に示す試験結果から、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌの何れの素材に対しても、表面硬度はＨｖ７００以上であれば、粉末薬品に対する磨耗は問題ない。耐食性については、パイオナイト処理によるものが最も優れていることが分かった。

本発明に係る薬品充填容器用スリーブの使用方法を説明する説明断面図である。 (a) は図１に示す薬品充填容器用スリーブの断面拡大正面図、(b) はスリーブの一部拡大断面図、(c) は(b) の矢印Ｘで示す部分の拡大図である。 (a) 〜(f) は本発明に係る薬品充填容器用スリーブの製造方法を説明する説明図である。

符号の説明

１薬品充填容器用スリーブ
２極厚肉円筒部
３極薄肉円筒部
４シリンダ容器
５薬用粉末又は液体
６プッシャー
７ガスケット
１０高硬度層
１１低硬度層
１２孔
１３極薄肉円筒部形成用円筒部
Ｗワーク

Claims

薬用粉末又は液体が充填されたシリンダ容器内にその上端開口部より突入させて容器閉栓用ガスケットを押し込むための耐食性に優れた金属材からなる薬品充填容器用スリーブであって、スリーブ上部側のスリーブ保持用極厚肉円筒部と、この極厚肉円筒部からスリーブ下端まで延びる極薄肉円筒部とからなる薬品充填容器用スリーブにおいて、
スリーブ内周面全域が高硬度層からなり、極薄肉円筒部の外周面側が低硬度層からなることを特徴とする薬品充填容器用スリーブ。
耐食性に優れた金属材からなる所定長さの円柱状ワークに、その軸芯に沿って全長に延びる所定内径の孔を貫設し、この孔の内周面を仕上げ加工した後、孔の内周面を含むワークの全表面に表面硬化処理を施し、この表面硬化したワークの一端から所定長さに亘る極薄肉円筒部形成用円筒部の外周面側を切削加して所定肉厚の極薄肉円筒部を形成することを特徴とする、請求項１に記載の薬品充填容器用スリーブの製造方法。
表面硬化したワークの一端から所定長さに亘る極薄肉円筒部形成用円筒部の外周面側を切削加して所定肉厚の極薄肉円筒部を形成すると共に、ワークの一端面側の表面硬化部分を切除することを特徴とする請求項２に記載の薬品充填容器用スリーブの製造方法。