JP6950146B2 - 口栓 - Google Patents

Description

本発明は、印刷機に装填して使用するインクカートリッジや、医療用の輸液容器などの容器において、注出用針を刺し、内容物を注出可能とした口栓に関する。

ゴム膜を用いた口栓に中空針を刺して内容液を注出する液体容器は、古くから医療用の点滴容器として広く用いられて来た。しかしこれらの用途においては、容器が使い捨てであるため、針を何度も抜き差しすることはなかった。また内容液も無色透明の場合が多く、多少の液漏れがあったとしても大きな問題とはならなかった。

プリンタ等の印刷装置に用いるインクカートリッジ等の用途においては、インクの種類を変更するために注出用の針を何度も抜き差しして使用する場合があった。またインクが少しでも漏れると周囲を汚すことになる。そのため、複数回針を抜き差ししてもインク漏れが生じない口栓が必要とされる。

これらの問題を解決するため、口栓部に、口栓部の口径よりも大きな口径のゴム栓を特殊な装置を用いて圧入する方法があった。しかし、圧入に際して特殊な装置が必要になるという問題に加えて、圧入に当って潤滑剤の塗布が必要であった。そのため、潤滑剤の洗浄工程が煩雑であるという問題があった。

以上の問題に対し、特許文献１では、略筒状である熱可塑性樹脂製の外枠体と、当該外枠体の内部を封鎖する熱可塑性エラストマー製の封止体とを備えるキャップであって、
前記封止体が、略円盤状である栓体と、当該栓体の一方の面に連接して前記外枠体の内壁面をその一方の開口端まで覆う略筒状の脚部と、を一体的に成形してなるものであるキャップを提案している。
さらに、請求項４で、前記外枠体の内壁面のうち、前記封止体と接触する領域に粗面加工が施されてなるキャップをも提案している。

しかしながら、この容器は金型内に予め射出成形した外枠体を挿入し、その外枠体の中へ封止体を射出成形して一体化する方法を基準にしている。その為、成形サイクルが長くて生産性が低く、射出量が変化しやすい封止体の射出成形で、安定しないので、不良も発生し易いなどの問題があった。さらに、粗面加工しても、密着性は高まらず、本質的な解決にはならなかった。

また、特許文献２では、合成樹脂製の外枠体と熱可塑性エラストマー樹脂製の栓体とを備えた医療用キャップであって、
前記外枠体の内壁には、栓体側に突出する凸部または反栓体側に凹む凹部の少なくともいずれかを有し、前記栓体には、前記外枠体の内壁形状に呼応する対称形状にて当該内壁に合着された合着部を有しており、
かつ、前記栓体が、前記外枠体に融着されたコンプレッション成形体によって構成されていることを特徴とする医療用キャップを提案している。

しかしながら、栓体のエラストマーは弾性体で、容易に体積を変化させるので、単に合着部として、凹と凸の組み合わせで固定しようとしても、簡単に外枠体から外れてしまう問題があった。
特に針をエラストマーの中央に突き刺す為に、エラストマーの内部から変形を起こすので、大きな変形が発生し、外れやすかった。

さらに、特許文献３では、液体を収納する容器の口栓であって、
口栓本体と、
前記口栓本体に嵌合する蓋体と、
前記口栓本体に収納され、注出用の針によって穿孔可能な円柱形状の弾性体と、を備え、
前記口栓本体は、
前記弾性体を収納する弾性体収納部と、
前記弾性体収納部に連通する導液路と、
前記弾性体収納部に面する内壁面に形成されて、軸方向に延びる複数の縦リブと、
前記複数の縦リブ同士の間に形成されて、それぞれ軸方向に延びる溝部と、を有し、
前記複数の縦リブの頂点を通る円の直径は、前記弾性体の直径よりも小さいことを特徴とする口栓を提案している。

この口栓は、複数の縦リブの頂点を通る円の直径が弾性体の直径よりも小さいので、圧縮された圧力が常に中央に掛かり、針を刺して孔が開いても、直ぐに閉鎖する力が働くので、密封性は高く保つことができる。
しかしながら、上下方向にリブが走り、弾性体の外周囲に、上下に連通した隙間が発生しやすい。その為、弾性体の上下の突き当て部分でしか内容物に対する密閉性を確保するところがない。上下の突き当てだけなので、嵌合溝と嵌合突起によって蓋体と口栓本体との密封性を保証する必要があるが、あまり圧力を掛けると嵌合が外れやすい問題が発生し、密封性の確保に問題があった。

特開２００３−１９２００８号公報 特開２００５−７３８３９号公報 国際公開第２０１３／０９４６１１号

そこで、生産性が高く、かつ、密封性が高くて、弾性体が外れにくく、注出用針を安定して突き刺すことが可能な口栓を得ることが本発明の課題である。

本発明の口栓は、液体を収納する容器に用いる口栓であって、
口栓本体と、
口栓本体に嵌合する蓋体と、
口栓本体に収納され、注出用の針によって穿孔可能な円柱形状部を有する弾性体と、からなり、
口栓本体は、
フィルム容器と融着し、断面が舟形形状を有する舟形融着部と、
弾性体を収納する円筒状の側壁からなる弾性体収納部と、
充填時に容器を支えるフランジと、
舟形融着部とフランジと弾性体収納部とに連通する導液路と、を有し、
蓋体は、
弾性体を口栓本体の収納部に押え込む蓋天板部と、
蓋天板部から下方に伸びる蓋側板と、からなり、
蓋側板下端近傍には、口栓本体と嵌合し閉鎖可能とする嵌合部を有し、
蓋天板部中央に注出用の針を突き刺す穿孔窓を有し、
弾性体収納部の収納接触面の頂点を通る円筒状側壁内面の直径は、弾性体の接触面の頂点を通る円柱形状部直径よりも小さいと共に、
口栓本体の弾性体収納部側壁内面と弾性体接触面の少なくともいずれかに、ブラスト加工により粗面化された接触面を有しており、
かつ、この接触面の底部は溝になっていて、この溝に空気層があることを特徴とする口栓である。

本発明の口栓は、弾性体収納部の収納接触面の頂点を通る円筒状側壁内面の直径は、弾性体の接触面の頂点を通る円柱形状部直径よりも小さいので、外側から均一に一定の圧力が弾性体に掛かって、密封性を上げている。この為、針を抜き去った後でも、瞬時に孔は閉鎖させることが出来る。
また、弾性体と口栓本体との間には粗面化した接触面を有している。この為、弾性体と口栓本体との間に、上下に連通した隙間は無い。しかも、粗面化による空気層があるので、弾性体を口栓本体の弾性体収納部に押し込んで挿入する時にあっても、スムーズに挿入させることが出来る。
さらに、各部品を単独で製造し、組み立てるだけなので、効率的で生産性も高く、価格も低く抑えることができる。

本発明の口栓で、基本的な実施形態の一例を示す斜視図である。 本発明の口栓をフィルム容器に融着し、容器として使用する実施形態の一例を示す斜視図である。 本発明の口栓で、基本的な実施形態の一例を示す正面図と平面図、側面図である。 本発明の口栓で、基本的な実施形態の一例を示す断面図と、底面図である。 本発明の口栓で、基本的な実施形態の一例の各部品を示す断面図である。

以下、本発明の口栓の基本的な実施形態について、図を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の口栓１の一例である。
本発明の口栓１は、口栓本体２と、弾性体３と蓋体４とから構成されている。

口栓本体２は、下側に断面が舟形をした舟形融着部２１を有し、舟形融着部の上側にフランジ２２、その上に筒状の側壁を有する弾性体収納部２３を有している。そして、それらの間を上下に連通する導液路が内部に設けられている。
舟形融着部２１は、中央に道液路を確保するよう太くなっているが、左右が細くなって、前フィルムと裏フィルムを隙間なく融着できるようになっている。フィルムを融着する融着部がヒケて、融着不良が起きないように、肉盗みの凹部２１１がシール方向に対し、平行に設けられている。
フランジ２２は、舟形融着部２１から一定の距離離した隙間を開けた位置に有しており、フランジ２２と舟形融着部２１との間にＵ字治具等を挿入可能になっている。この隙間に治具を挿入し、フランジ２２で口栓本体２１を支え、あるいは、舟形融着部２１にフィルム容器を融着した容器全体をフランジ２２で支えながら、内容物の充填、あるいは注出することができる。
弾性体収納部２３は、フランジ２２の上方に設け、フランジとの間に肉盗みの隙間を設けている。この隙間はなくてもかまわない。
弾性体収納部２３の上側に蓋体４が覆いかぶさっており、弾性体収納部２３と蓋体４に囲まれた内部に弾性体３が収納されている。

図２は、本発明の口栓１がフィルム容器５に融着された一例を示す図である。
表フィルム５１と裏フィルム５２が舟形融着部２１の表裏にそれぞれ融着している。
表フィルム５１と裏フィルム５２同士は、舟形融着部２１と融着しない所では、直接合わ
さって融着しているが、舟形融着部２１では、内部に導液路が通っているので、表フィルム５１と裏フィルム５２が離れた位置で融着している。
また、フランジ２２がシールしている舟形融着部２１から離れているので、その間に治具を挿入することができる。

図３は、口栓１の外形図で、図３−１が平面図である。
手前にあるのは蓋体４で、蓋天板部４１があって、蓋天板部４１中央には穿孔窓４１１があり、その奥に弾性体３が見える。
蓋体４の先にはフランジ２２が見える。フランジ２２の形状は四角形であっても、円形であっても、楕円形であってもかまわない。

図３−２は口栓１の正面図で、図３−３が側面図で、下方に口栓本体２、上方に蓋体４がある。
蓋体４の側面にはリング状の突起があるが、蓋体４を取り付けたりする作業性と、嵌合強度向上の為に設けたものである。
口栓本体２は、下端に舟形融着部２１が設けられ、舟形融着部２１の表面に、ヒケ防止の肉盗みである凹部２１１がシール方向に対し平行に複数設けておく。
更に舟形融着部２１には、左右に薄肉融着部２１２を設け、表フィルムと裏フィルムの合わせ部分に連通した隙間が生じないように工夫すると良い。
舟形融着部２１とフランジ２２の間には隙間２２１が設けられている。この隙間２２１は、治具を挿入させて、口栓、あるいは口栓の付いた容器全体を支えるのに用いられる。容器が充填された状態の重量に合わせた治具の厚みに応じて隙間を設定しておく。
もちろん、フランジも、容器が充填された状態の重量に合わせた厚みや大きさに設定しておく必要がある。

図４−１は、口栓の縦断面図である。
口栓本体２の内部中央には舟形融着部２１、フランジ２２、弾性体収納部２３のそれぞれの中央を、上下に通じる導液路２４が設けられている。導液路２４の内径は、弾性体収納部の収納部２３１内径よりも充分に小さくしておく。
導液路２４の上端に弾性体収納部２３の収納部２３１が連接されている。
弾性体収納部２３には、周囲の収納部側壁２３２によって形成されている。収納部側壁２３２の外側下方には、蓋体４の嵌合爪４２１に嵌合する嵌合凹部２３３が設けられている。
蓋体４は、蓋天板部４１と、蓋側板４２とからなる。蓋天板部４１は、弾性体を口栓本体の収納部に押え込んでいて、その蓋天板部中央に注出用の針を突き刺す穿孔窓４１１を有している。穿孔窓を通して、注出用針を直接弾性体に突き刺し、内溶液を注出することができる。
また、蓋側板４２は蓋天板部４１から下方に伸びていて、蓋側板下端近傍には、口栓本体２と嵌合し閉鎖可能とする嵌合爪４２１を有している。
このように、弾性体３は、収納部２３１の底部と収納部側壁２３２と、蓋天板部４１とに囲まれ、押し込まれるようにして、収納される。

図４−２は、口栓の底面図である。
手前に見えるのは舟形融着部２１で、中央に導液路２４が設けられ、奥に弾性体３が見える。

図５は、各部品単体の縦断面図である。
図５−１は蓋体４で、蓋天板部４１と蓋側板４２からなり、蓋天板部４１中央には注出用の針を突き刺す穿孔窓４１１が設けられている。
又、蓋側板４２が蓋天板部４１から下方に伸び、蓋側板下方内側には、口栓本体２と嵌合
し閉鎖可能とする嵌合爪４２１を有している。
この蓋体４は、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンサイファイド、ポリアミド、ポリカーボネートなどの樹脂を用い、射出成形機で成形できる。基本的に、各種殺菌処理、あるいは滅菌処理によって変形等が少ない材質にすることが好ましい。

図５−２は弾性体３で、円柱状の弾性体接触面３１と、弾性体鍔３２とから形成されている。弾性体接触面３１は外面に粗面化された接触面を設ける。
弾性体３は、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー等の弾性体樹脂で、射出成形や圧縮成形などで製造することができる。
穿孔窓が弾性体の円柱形状部直径３１０に比べ、充分に小さい場合には、弾性体鍔３２をなくし、押出し成形によって製造することもできる。この場合は、成形したものに、ブラストを掛けるなどして、粗面化した接触面を作ることになる。
基本的に、弾性体に使用する素材は、各種殺菌処理、あるいは滅菌処理によって変形等が少ない材質で、かつ、毒性試験に合格し、溶出性の低分子量成分が少ない素材で、かつ、注出用針を刺した時にコアリングしにくい素材にすることが好ましい。
ゴム硬度は、２０度程度で、あまり高くない方が好ましい。針を突き刺して、突き通すことが容易でないと、作業性が著しく低下してしまう。

図５−３は口栓本体２で、舟形融着部２１、フランジ２２、弾性体収納部２３からなり、それらの内部を突き刺すように導液路２４が設けられている。
導液路２４の上端に弾性体収納部２３の収納部２３１が連接されている。
弾性体収納部２３には、周囲の収納部側壁２３２によって形成されている。収納部側壁２３２の外側下方には、蓋体４の嵌合爪４２１に嵌合する嵌合凹部２３３が設けられている。
嵌合爪４２１と嵌合凹部２３３が嵌合して弾性体を収納部に閉じ込めることになるが、蓋側板下端周囲にエネルギーダイレクターを設け、超音波融着させて、完全に蓋体を口栓本体に融着させてもかまわない。
収納部側壁２３２の内側には、粗面化された接触面を設けている。
口栓本体の材料としては、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体などの融着性の高いオレフィン系樹脂を用い、射出成形機で成形できる。基本的に、各種殺菌処理、あるいは滅菌処理によって変形等が少ない材質にすることが好ましい。
蓋体と超音波などで融着させる場合には、蓋体を口栓本体と同材質の素材にすることが望ましい。

ここで、弾性体収納部２３の収納部側壁２３２接触面(内面)の粗面化された頂点を通る円筒状側壁内径２３０は、弾性体３の弾性体接触面３１の粗面化された頂点を通る円柱形状部直径３１０よりも小さくしている。
この弾性体３を弾性体収納部２３１に押し込む時に、弾性体３は弾性体接触面３１の先端が押される。この時、口栓本体の弾性体収納部側壁内面と弾性体接触面の少なくともいずれかに粗面化された接触面を設けておくと、粗面化された接触面先端は、点状態で押されるので、容易に変形して、部分的に径を小さくすることができる。
それと共に、粗面化された接触面の底部は溝になっていて、空気層があるので、弾性体３を収納部に挿嵌する時の抵抗が少なく、スムーズに嵌めこむことができる。
しかも、粗面化されていると、接触面の底部は不連続の溝になるので、漏れが発生することがない。

弾性体の弾性体収納部側壁内面を粗面化した面に製造するには、弾性体の製造金型表面を、ブラスト加工するだけで良い。
弾性体収納部２３の収納部側壁２３２接触面(内面)を粗面化した面に製造する場合には、確実に周囲をマスキングして、周囲までブラストしてしまわないようにする必要があるが、ブラスト加工そのものは、同じように加工することができる。

ブラストは、緑化炭化珪素や黒色炭化珪素などを電気炉で加熱してインゴットを製造し、それを破砕整粒した硬質粒子を作り、その硬質粒子を高圧空気や高圧水と共に、金型表面に当てて、加工する。
あまり粗さを設けない場合には、硬質粒子としてステンレスビーズやスチールビーズ、ガラスビーズ、褐色アルミナ、白色アルミナ、単結晶アルミナ、水晶粒、大理石粒でも可能である。
金型表面に上記ブラスト加工した場合、成形金型からも弾性体や口栓本体などの成形品をスムーズに取り出すことが出来るので、生産性も高く、安定した成形ができる。
粗面化した接触面の粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）０．２ミクロンメーターから２０ミクロンメーターの範囲で、かつ、最大高さ（Ｒｚ）１ミクロンメーターから１２０ミクロンメーターの範囲の粗さに設定する。
算術平均粗さが０．２ミクロンメーター未満、あるいは最大高さが１ミクロンメーター未満であると、スムーズに弾性体を挿入できない。
算術平均粗さが２０ミクロンメーター以上、あるいは最大高さが１２０ミクロンメーター以上であると、落下などの衝撃が加わると、弾性体周囲から内容物の滲み出しが発生し易くなる。
その為、粗面化した接触面の粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）０．２ミクロンメーターから２０ミクロンメーターの範囲で、かつ、最大高さ（Ｒｚ）１ミクロンメーターから１２０ミクロンメーターの範囲の粗さに設定する必要がある。

本発明の口栓は、以上のようなもので、組立てが容易であり、針の突き刺し易さ等の基本的な使い勝手が良く、液漏れし難い。また針を抜去する時の漏れが発生しない等、優れた長所を兼ね備えている。本発明の口栓は、さまざまな液体を収納する容器の口栓として好適に使用され得る。
しかも、口栓本体や弾性体の生産では、粗面化することで、成形性も良く、組み立ても蓋体を閉めるだけの工程だけで製造できるので、生産性が高いなど、本発明のメリットは高い。

１・・・・・・・・口栓
２・・・・・・・・口栓本体
２１・・・・・・・舟形融着部
２１１・・・・・・凹部（肉盗み）
２１２・・・・・・薄肉融着部
２２・・・・・・・フランジ
２２１・・・・・・隙間（舟形融着部とフランジ間）
２３・・・・・・・弾性体収納部
２３０・・・・・・円筒状側壁内径
２３１・・・・・・収納部
２３２・・・・・・収納部側壁
２３３・・・・・・嵌合凹部
２４・・・・・・・導液路
３・・・・・・・・弾性体
３１・・・・・・・弾性体接触面
３１０・・・・・・円柱形状部直径
３２・・・・・・・弾性体鍔
４・・・・・・・・蓋体
４１・・・・・・・蓋天板部
４１１・・・・・・穿孔窓
４２・・・・・・・蓋側板
４２１・・・・・・嵌合爪
５・・・・・・・・フィルム容器
５１・・・・・・・表フィルム
５２・・・・・・・裏フィルム

Claims (2)

1. 液体を収納する容器に用いる口栓であって、
   口栓本体と、
   口栓本体に嵌合する蓋体と、
   口栓本体に収納され、注出用の針によって穿孔可能な円柱形状部を有する弾性体と、からなり、
   口栓本体は、
   フィルム容器と融着し、断面が舟形形状を有する舟形融着部と、
   弾性体を収納する円筒状の側壁からなる弾性体収納部と、
   充填時に容器を支えるフランジと、
   舟形融着部とフランジと弾性体収納部とに連通する導液路と、を有し、
   蓋体は、
   弾性体を口栓本体の収納部に押え込む蓋天板部と、
   蓋天板部から下方に伸びる蓋側板と、からなり、
   蓋側板下端近傍には、口栓本体と嵌合し閉鎖可能とする嵌合部を有し、
   蓋天板部中央に注出用の針を突き刺す穿孔窓を有し、
   弾性体収納部の収納接触面の頂点を通る円筒状側壁内面の直径は、弾性体の接触面の頂点を通る円柱形状部直径よりも小さいと共に、
   口栓本体の弾性体収納部側壁内面と弾性体接触面の少なくともいずれかに、ブラスト加工により粗面化された接触面を有しており、
   かつ、この接触面の底部は溝になっていて、この溝に空気層があることを特徴とする口栓。
2. 粗面化された接触面のＪＩＳ Ｂ６０１：２０１３により測定した粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）０．２ミクロンメーターから２０ミクロンメーターの範囲で、かつ、最大高さ（Ｒｚ）１ミクロンメーターから１２０ミクロンメーターの範囲の粗さとしたことを特徴とする請求項１に記載の口栓。

Images