JP5187744B2 - ポリエステル樹脂製容器のトリミング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリエステル樹脂の単層構造によるパリソンやシート、或いは、ポリエステル樹脂を主体とする多層構造のパリソンやシート等を材料として製造されるポリエステル樹脂製容器について、余分な部分と一体的に成形された容器に対し、容器の縁部に沿って余分な部分を切り離すための、ポリエステル樹脂製容器のトリミング方法に関する。

容器上端の封鎖部分を摘んで捻ったり押し倒したりすることで弱化部を破断して容器を開口させることができる所謂アンプル容器と呼ばれるものは、従来から広く一般的に知られており、そのようなアンプル容器を樹脂材料から製造する場合、従来から一般的には、オレフィン系の樹脂を材料として、筒型のパリソンや二枚のシートを、複数の容器型を凹設した二つ割りの金型で挟んで、圧空成形法や真空成形法やブロー成形法等の適宜の成形法により成形することで、バリの部分（パリソンやシートが金型で板状に押し潰されて残った部分）を介して複数個の容器が繋がった状態となるように、複数のアンプル容器を同時的に製造している。

なお、そのようなアンプル容器の製造では、容器の成形時に内容液を充填・密封しているが、その方法としては、先ず、内容液の充填空間を成形して、その上端開口から内容液を充填してから、上端開口を密封するように封鎖部分を成形するという方式と、充填空間の成形時に同時に封鎖部分を成形してから、容器の充填空間の下端開口から内容液を充填・密封するという方式の二通りがある。

何れの方式にしても、バリの部分を介して複数個の容器が繋がった状態で成形される樹脂製のアンプル容器では、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、カッター付きのロータによりピンチオフ（挟んで切断）することで、一つずつの容器に切り離されることとなるが、その場合、容器の材質がオレフィン系樹脂であるポリエチレンやポリプロピレンであることから、容器の縁部に沿ってバリの部分を切断する際に、容器の側にバリを残すようなこともなく、ピンチオフによって簡単に切断することができる。
特開２００３−１９０２５６号公報

ところで、上記のような従来の樹脂製アンプル容器については、材料となるオレフィン系樹脂のポリエチレンやポリプロピレンでは透明性が低いため、内容液に異物が混入していないかを検査する内容物異物検査の自動化を図るのが難しく、また、ポリエチレンやポリプロピレンでは酸素を透過させてしまうため、内容液が医薬品である場合など、容器を更にポリエステル樹脂製の袋に入れて密封する必要があるものとなっている。これに対して、透明性が高くて酸素バリア性に優れたポリエステル樹脂によるアンプル容器の開発が進められている。

しかしながら、ポリエステル樹脂（ポリエステル樹脂の単層構造によるパリソンやシート、或いは、ポリエステル樹脂を主体とする多層構造のパリソンやシート等）を材料として従来の方法によりアンプル容器を製造する場合、ポリエステル樹脂は粘りがあって硬いため、容器の成形時に充填空間に内容液を充填・密封することで樹脂が冷えて硬くなってしまい、そのため、容器の縁部に沿ってバリの部分を切り離す際に、強い圧力でピンチオフしないと切断するのが難しく、また、切り離された容器の側にバリが残ってしまうことがある。

そこで、そのように容器に残ったバリを除去するために更に容器をプレス機に掛けると、容器が割れてしまったり、容器にギザギザの分離痕が残ってしまうことがあり、また、超音波カッターやレーザー光線などによりバリを切り取ろうとすると、加工時間が長くなって生産効率が悪くなるというだけでなく、昇華した樹脂が容器の表面に溶着するような虞もある。

本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、ポリエステル樹脂製の容器について、容器の縁部に沿って余分な部分を切り離す際に、容器の側にバリを残すようなことなく、容易に切断できるようにするということを課題とするものである。

本発明は、上記のような課題を解決するために、余分な部分と一体的に成形された容器に対し、容器の縁部に沿って余分な部分を切り離すためのポリエステル樹脂製容器のトリミング方法として、超音波を発振する超音波ホーンの先端部と、受け部材の先端部との間に、容器の縁部に沿った部分を挟み込んで、加圧しながら超音波ホーンを超音波振動させることにより、容器の縁部に沿った部分を切断すると共に、容器の縁部に沿った部分の切断が完了した後で、超音波ホーンを超音波振動させながら、超音波ホーンの先端部と受け部材の先端部とを遠ざけるようにしたことを特徴とするものである。

上記のような本発明のポリエステル樹脂製容器のトリミング方法によれば、切断する部分に超音波ホーンで加圧しながら超音波振動させることで、切断部分を溶かしながら超音波ホーンを切断部分に挿入できるため、容器の割れや容器にギザギザの分離痕を残すようなことなく、容器の縁部に沿った部分を短時間で切断することができる。
しかも、切断中に樹脂が溶融した状態では、超音波振動のエネルギーが伝わらないため、切断中に樹脂を過度に溶融させることがなく、樹脂が蒸散して容器の表面を汚してしまうような虞がない。
また、容器の縁部に沿った部分の切断が完了した後で、超音波ホーンを超音波振動させながら、超音波ホーンの先端部と受け部材の先端部とを遠ざけていることから、切断された部分や容器を超音波ホーンの先端部に付着させることなく、切断された部分や容器から超音波ホーンの先端部を完全に分離させることができる。

ポリエステル樹脂製の容器について、容器の縁部に沿って余分な部分を切り離す際に、容器の側にバリを残すようなことなく、容易に切断できるようにするという目的を、最良の形態として以下の実施例に具体的に示すように、超音波を発振する超音波ホーンの先端部と、受け部材の先端部との間に、容器の縁部に沿った部分を挟み込んで、加圧しながら超音波ホーンを超音波振動させることにより、容器の縁部に沿った部分を切断すると共に、容器の縁部に沿った部分の切断が完了した後で、超音波ホーンを超音波振動させながら、超音波ホーンの先端部と受け部材の先端部とを遠ざける、ということで実現した。

本発明の方法が適用されるポリエステル樹脂製容器は、ポリエステル樹脂の単層構造によるパリソンやシート、或いは、ポリエステル樹脂を主体とする多層構造のパリソンやシート等を材料として、圧空成形法や真空成形法やブロー成形法等の適宜の成形法により、余分な部分（パリソンやシートのうちで容器として使用しない部分）を介して繋がった複数個の容器、又は、余分な部分が容器の縁部に繋がった単数個の容器として成形されるものである。
そのように成形されるポリエステル樹脂製容器について、容器の縁部に沿って余分な部分を切り離す際に、容器の側にバリを残すようなことなく、容易に切断できるような、本発明のポリエステル樹脂製容器のトリミング方法を、以下に示すような実施例によって詳しく説明する。

本実施例はアンプル容器に関するものであって、図１に示すように、アンプル容器１では、円形板状の底部１１から上方に円筒形の胴部１２が形成され、胴部１２の上端から円錐台形の肩部１３を介して、胴部１２よりも小径で中央がやや膨出した太鼓形の頸部１４が形成され、頸部１４の上端から内方に口部１５が形成されている。また、口部１５の内縁から上方に、容器の開口部を封鎖する部分として、算盤珠形の中空球形部１６が形成されており、この中空球形部１６の上面側には、容器を開封する際の摘み部分として、板状の摘み部１７が一体的に形成されている。

そのようなアンプル容器では、口部１５と中空球形部１６との境界に、レーザー光線の照射により薄肉化されて脆性化された弱化部１８が形成されていて、容器を開封する際には、摘み部１７を指で摘んで捩ることにより、弱化部１８が破断され、中空球形部１６と口部１５が切り離されて、口部１５が開口されることで、内容液を注出するための開口部が形成されることとなる。

なお、中空球形部１６と口部１５が切り離されて開口部が形成された際に、弱化部１８の破断跡が口部１５の上面よりも上方に突出しないようにすると共に、弱化部１８による破断部分を薄くして開封し易くするために、容器の成形時には、中空球形部１６の下端を口部１５の上面から０．１ｍｍ程下方に金型で押し込むように成形している。

上記のようなポリエステル樹脂製のアンプル容器を製造する場合、先ず、バリの部分を介して繋がった複数個の容器（又は、バリの部分が容器の縁部に繋がった単数個の容器）として成形するために、筒型のパリソンや二枚のシートを、複数（又は単数）の容器型を凹設した二つ割りの金型で挟んで、圧空成形法や真空成形法やブロー成形法等の適宜の成形法により成形することとなるが、本実施例では、この成形をダイレクトブロー成形法によって行っている。

また、容器の成形時に内容液を充填・密封する方法としては、先ず、内容液の充填空間を成形して、その上端開口から内容液を充填してから、上端開口を密封するように封鎖部分を成形するという方式と、充填空間の成形時に同時に封鎖部分を成形してから、容器の充填空間の下端開口から内容液を充填・密封するという方式の二通りがあるが、本実施例では、前者の方法を採用することで、先ず、頸部１４の上端が開放された状態の充填空間を成形して、頸部１４の上端開口から内容液を充填した後、頸部１４の上端部分を口部１５と中空球形部１６と摘み部１７とに成形することで、内容液が入った充填空間を密封している。

ところで、上記のように成形されたアンプル容器では、筒型のパリソンや二枚のシートを金型で挟んで容器を成形することで、図２に示すように、容器１の縁部から連続するようにバリ２の部分とその外側の余分な部分が形成されることとなるが、そのようなバリ２の部分とその外側の余分な部分を切り離して図１に示すような容器１とするためには、容器１の縁部に沿ってバリ２の部分を切断するようにトリミングすることが必要となる。

そのようなアンプル容器のトリミングについて、本実施例の方法は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、受け部材３１と超音波ホーン３２とを備えたトリミング装置３を使用して実施されるものであり、受け部材３１の先端部３１ａと、超音波ホーン３２の先端部３２ａは、何れも、それぞれの平面形状が、図示していないが、容器１の縁部（外縁）と相似形状であって、容器１の縁部に沿ってバリ２の部分と当接するように、容器１の縁部の形状よりも僅かに大きくなっている。そして、受け部材３１の先端部３１ａおよび超音波ホーン３２の先端部３２ａの内側には、バリ２の部分で切り離された容器１を受け入れる空間部３３が形成されている。

そのようなトリミング装置３により、先ず、図３（Ａ）に示すように、バリ２の部分（及びその外側の余分な部分）と一体的に成形された容器１を、受け部材３１の上に載置して、容器１の縁部に沿ったバリ２の部分を、受け部材３１の先端部３１ａに当接させてから、次いで、図３（Ｂ）に示すように、超音波ホーン３２の先端部３２ａを、容器１の縁部に沿ったバリ２の部分に当接させて、バリ２の部分を超音波ホーン３２により加圧しながら、超音波ホーンを超音波振動させることによって、受け部材３１の先端部３１ａと超音波ホーン３２の先端部３２ａとで挟まれたバリ２の部分を切断するようにしている。

具体的に、本実施例では、受け部材３１の先端部３１ａと超音波ホーン３２の先端部３２ａについて、超音波ホーン３２の先端部３２ａの横幅を０．３ｍｍとし、受け部材３１の先端部３１ａの横幅を０．２ｍｍとして、超音波ホーン３２の先端部３２ａの横幅を受け部材３１の先端部３１ａの横幅超よりも広く形成している。また、受け部材３１の先端部３１ａの硬度をＨＲＣ５５とし、超音波ホーン３２の先端部３２ａの硬度をＨＲＣ５８として、受け部材３１の先端部３１ａの硬度が超音波ホーン３２の先端部３２ａの硬度よりも低くなるようにしている。

また、超音波ホーン３２による加圧と超音波振動について、切断するバリ２の部分の厚さが約０．５ｍｍであるのに対して、この部分を受け部材３１の先端部３１ａと超音波ホーン３２の先端部３２ａとの間に挟み込んでから、超音波ホーン３２により、４００ｋＰａの圧力で加圧しながら、周波数が２０ｋＨｚで振幅６０μｍの超音波を発振させている。この超音波の発振時間は約０．８ｍｓｅｃ程度であるが、特に、本実施例では、０．３ｍｓｅｃの間発振し、０．１ｍｓｅｃの減衰期間を置いて、振幅を４０μｍに減衰させて０．４ｍｓｅｃの間発振させており、そうすることで、樹脂を切断するのに必要な溶融状態以上に厚く広範囲に樹脂を溶融させることなく、必要以上に余分に溶融した樹脂が蒸散現象を起こすことがないようにしている。

さらに、本実施例では、容器１の縁部に沿ったバリ２の部分の切断を完了させた後で、超音波ホーン３２を超音波振動させながら、超音波ホーン３２の先端部３２ａと受け部材３１の先端部３１ａとを遠ざけるようにしており、そうすることで、バリ２の部分や容器１を超音波ホーン３２の先端部３２ａに付着させることなく、バリ２の部分や容器１から超音波ホーン３２の先端部３２ａを完全に分離させるようにしている。

以上、本発明のポリエステル樹脂製容器のトリミング方法の一実施例について説明したが、本発明の方法は、上記のような実施例にのみ限定されるものではなく、適宜に変更可能なものであって、例えば、本発明の方法が適用される容器については、上記の実施例に示したようなアンプル容器に限られるものではなく、以下に述べるようなトレー型のフランジ付き容器であっても良いものである。

トレー型のフランジ付き容器では、金属製の缶容器と同程度の耐熱性を有するように、球晶性ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂の単層構造や、ポリエステル樹脂を主体とした熱可塑性樹脂による多層構造を備えたものがあって、そのようなポリエステル樹脂製のフランジ付き容器ではレトルト殺菌処理が可能なものとなる。

なお、そのようなポリエステル樹脂製のフランジ付き容器では、図４に示すように、略長方形の底部２１から上方に、増径しながらテーパー状に広がるように胴部２２が形成され、胴部２２の上端から外側に向かって水平に広がるようにフランジ部２３が形成されている。このフランジ部２３には、図示していないが、ヒートシール法や接着剤によりシート状の蓋体が貼着させて容器は密封されることとなるが、この蓋体については、合成樹脂製の単層や多層或いはアルミ箔や合成樹脂を積層させた多層のシートからなるもので、イージーピール性が付与されたり、ストロー等の開封具を容易に差し込める等の所望の構成が付与されたものがある。

そのようなポリエステル樹脂製のフランジ付き容器を製造する場合、球晶性ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂の単層構造のシートや、ポリエステル樹脂を主体とした熱可塑性樹脂による多層構造のシートを材料として、先ず、塑性変形が可能な状態にまでシートを予備加熱してから、容器のフランジ部となる部分を上金型と下金型の周縁部分で挟持し、上金型側からプラグや圧空でシートを押し付けたり、下金型側から真空でシートを引き付けたりして、容器の外面形状が複数個（又は単数個）凹設された下金型にシートを押し付けることで、フランジ部から外側の余分なシート部分を介して繋がった複数個の容器（又は、余分なシート部分がフランジ部から外側に繋がった単数個の容器）として成形される。

ところで、上記のように成形されたフランジ付き容器では、容器のフランジ部となるシートの部分を金型で挟んで容器を成形することで、容器のフランジ部の外縁から連続するように余分なシートが繋がっていることとなるが、そのような余分なシートを容器のフランジ部と切り離すためには、容器のフランジ部の縁部（外縁）に沿ってシートを切断するようにトリミングすることが必要となる。

その場合、シートの材質がポリエステル樹脂であるため、容器のフランジ部となるシートの部分を上金型と下金型の周縁部分で挟持した途端に樹脂の固化が始まって、容器のフランジ部の縁部（外縁）に沿った部分で樹脂が粘りのある硬いものとなるため、容器のフランジ部の縁部（外縁）に沿ってシートを切断する際に、単なるピンチオフによる切断では、かなりの圧力を必要とし、また、フランジ部の先端から糸を引いたような微細なバリが発生してしまう虞がある。

これに対して、本発明のポリエステル樹脂製容器のトリミング方法を適用して、超音波を発振する超音波ホーンの先端部と、受け部材の先端部との間に、容器のフランジ部の外縁に沿ったシートの部分を挟み込んで、加圧しながら超音波ホーンを超音波振動させることにより、容器のフランジ部の外縁に沿ったシートの部分を、バリを発生させるようなことなく、容易に切断することができて、余分なシートを容器のフランジ部から切り離すことができることとなる。

本発明のポリエステル樹脂製容器のトリミング方法が適用される容器の一例であるアンプル容器を示す正面図。 図１に示したアンプル容器がバリの部分と一体的に成形された状態を示す正面図。 図２に示したバリ付きのアンプル容器に対し、本発明の方法を適用して容器からバリの部分を切り離すときの状態を示す断面説明図。 本発明のポリエステル樹脂製容器のトリミング方法が適用される容器の一例であるフランジ付き容器を示す斜視図。

符号の説明

１ 容器（アンプル容器）
２ バリ
３ トリミング装置
３１ （トリミング装置の）受け部材
３１ａ （受け部材の）先端部
３２ （トリミング装置の）超音波ホーン
３２ａ （超音波ホーンの）先端部

Claims (2)

1. 余分な部分と一体的に成形された容器に対し、容器の縁部に沿って余分な部分を切り離すためのポリエステル樹脂製容器のトリミング方法として、超音波を発振する超音波ホーンの先端部と、受け部材の先端部との間に、容器の縁部に沿った部分を挟み込んで、加圧しながら超音波ホーンを超音波振動させることにより、容器の縁部に沿った部分を切断すると共に、容器の縁部に沿った部分の切断が完了した後で、超音波ホーンを超音波振動させながら、超音波ホーンの先端部と受け部材の先端部とを遠ざけるようにしたことを特徴とするポリエステル樹脂製容器のトリミング方法。
2. 超音波ホーンを超音波振動させて容器の縁部に沿った部分を切断中に、超音波振動の振幅を減少させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のポリエステル樹脂製容器のトリミング方法。

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