JP3771372B2 - チューブ容器の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性合成樹脂の薄肉チューブを素材として、ヒンジタイプやプルトップタイプ等の任意構造の口頸部を有するチューブ容器を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の熱可塑性合成樹脂を用いてチューブ容器を製造する方法としては、パリソンからのブロー成形方法が公知であるが、小さい口頸部の成形が困難であり、成形金型の受ける制約のため、比較的単純な構造の口頸部のものしか成形できないとか、成形された容器にパーテイングラインが入る等の問題を有しているのみでなく、口頸部の成形工程が複雑となり、生産効率が低い問題も有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の薄肉チューブ容器の製造方法における問題点に鑑み、本発明は、予め所要構造に成形されている熱可塑性合成樹脂製の所望構造と口頸部と薄肉チューブとを用い、高い生産効率で、可飾性に富み、しかも容器胴部と口頸部との接続部分のガスバリヤ性の高いチューブ容器の製造方法を提供することを課題としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項1の発明では、第1工程として、熱可塑性合成樹脂で予め一体に成形されている口頸部と肩部とよりなる口部材を、チューブホルダーの先端の雄型部に外嵌させて固定し、第2工程として、該チューブホルダーに熱可塑性合成樹脂製の薄肉チューブを外嵌し、該チューブの先端部を、前記雄型部を超えさせて所定長さだけ延出させ、薄肉チューブの先端部を、その内外面の加熱,冷却域に配置させた。
【0005】
次いで第3工程として、前記薄肉チューブの先端部外面を冷却しつつ、その内面を加熱し、該先端部に、軸方向の収縮と、半径方向への変形とを行わせた。
【0006】
さらに第4工程として、チューブホルダーに外嵌されて第3工程を経た薄肉チューブの先端部の外面を加熱して、該先端部を徐々に萎んで開口端に至るよう変形させた。
【0007】
次いで第5工程として、前記口部材を外嵌,固定している雄型部を進出させ、口部材の口頸部を薄肉チューブの前記開口端から突出させ、薄肉チューブの開口端に連続する萎んだ部分たる加熱状態の薄肉チューブ先端部を、チューブ容器の肩部成形用の雌型部と前記雄型部との間で挟圧し、該先端部と口部材の肩部とを溶着させるという製造方法とした。
【0008】
請求項2の発明では、請求項1の発明に、口部材の肩部の長さを、成形されるチューブ容器の肩部の長さより短くし、口頸部に連続する所定長さの肩部のみを薄肉チューブの先端部と口部材の肩部との二重溶着構造とするという工程を付加した。
【0009】
請求項3の発明では、請求項1の発明に、口部材の肩部の長さと成形されるチューブ容器の肩部の長さとを等しくし、肩部全体を薄肉チューブの先端部と口部材の肩部との二重溶着構造とするという工程を付加した。
【0010】
請求項4の発明では、薄肉チューブの先端部の内面および外面の加熱を、加熱空気吹き付けで行う方法を、請求項1,請求項2または請求項3のいずれかの発明に付加した。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明は、図1に一例として示されるごとく、口部材1の肩部2の長さAが、チューブ容器3の肩部4の長さBより短く、口頸部5に連続する所定長さ、図示例では長さAの肩部4のみを、後述する薄肉チューブの先端部で成形された肩肉部6と、口部材1の肩部2との二重溶着構造としたチューブ容器3か、図2に一例として示されるごとく口部材7の肩部8の長さCとチューブ容器9の肩部10の長さCとを等しく、肩部10全体を薄肉チューブの先端部で成形された肩肉部11と、口部材7の肩部8との二重溶着構造としたチューブ容器9のごとき構造のチューブ容器を製造する方法に関する。
【0012】
図1,図2において予め成形されている口部材1および7の各口頸部5および12が、キャップをネジ結合させる構造とされているが、本発明の製造方法では、口頸部5,12に相当する部材は予め成形されているものであるため、キャップが口頸部にヒンジ結合されている形式のものとか、あるいは口頸部の開口部がプルトップタイプで、さらにキャップが結合されている形式のもの等、如何なるタイプの口頸部のチューブ容器であっても成形できる。
【0013】
図3ないし図13は、前記図1に示されるチューブ容器3を製造する工程と、製造装置とを示す請求項1,請求項2および請求項4の各発明を併せ適用した実施の一例を示しており、その第1工程では、図3に示されるごとく、図4,図6に示されている熱可塑性合成樹脂製の薄肉チューブ13を、摺動自在に外嵌させる芯金たるチューブホルダー14の先端15に、軸16で上下動自在に配設されている雄型部17に対し、予め別工程で成形された熱可塑性合成樹脂製の口部材1を外嵌,固定する。
【0014】
前記口部材1は、チューブ容器3の肩部4の一部を形成する肩部2と、該容器3の口頸部となる口頸部5とで形成されており、雄型部17は、口頸部5に圧入され、口部材1を固定する先頭部18と、チューブ容器3の肩部内面を成形する截頭円錐部19と、薄肉チューブ13の内径と等しい外径の案内筒部19A,19Bとで構成されている。
【0015】
図4および図5は、第2工程,第3工程において実施される製造工程と、使用される製造装置とを示しており、該製造装置は薄肉チューブ13の先端部20の内面21を加熱空気の吹き付けで加熱する内部加熱器22と、前記先端部20の外面23に密接して外面23を冷却する冷却部24とで構成されている。
【0016】
前記内部加熱器22と冷却部24とは外郭体25内に配置され、冷却部24は中央に、薄肉チューブ13を円滑に内嵌させ、その外面23に軽く当接する内孔26を有し、内孔26に隣接する内部に水等の冷却媒体の循環路27を形成されている。
【0017】
内部加熱器22は、冷却部24の内孔26内に環状間隙28を存して配置された小径筒部30を有し、小径筒部30は閉塞頂部直下の周壁に、多数の加熱媒体たる加熱空気の吹出口29と、加熱空気の圧送源に連通する内腔31とを形成され、前記環状間隙28は、外郭体25と内部加熱器22の外周壁との間に形成された加熱空気の吸引路32に連通している。
【0018】
本発明に係る第2工程では、図4に示されるごとく、チューブホルダー14に薄肉チューブ13を外嵌させ、その先端部20を、雄型部17を超えて、所定長さHだけ延出させ、続いて第3工程として、チューブホルダー14を下降させ、図5に示すごとく、先端部20の先端縁から所定高さ部分Lを、前記吹出口29と内孔26とによる先端部20の内外周面の加熱,冷却域に配置し、第3工程として所定時間の加熱と冷却とを行う。
【0019】
前記所定高さ部分Lの長さ、吹出口29の開口面積、加熱空気温度と圧力、加熱,冷却時間は、薄肉チューブ13の材質,肉厚,成形すべき容器肩部と口頸部の形状等に応じ、実験的に予め計測され、選定される。前記第3工程における加熱,冷却後、チューブホルダー14を薄肉チューブ13を外嵌させたまま、加熱,冷却域から上昇させ、製造装置外に配置する。
【0020】
前記第3工程の完了により、図4に示される薄肉チューブ13の先端部20の先端縁から所定高さLの部分は、図6−Aに示すごとく、外方へ向かって僅かに拡径され、かつ所定高さ部分Lが若干軸方向に収縮されている。この変形は、薄肉チューブ13の材質、特に積層チューブの場合には、積層材の材質によるガラス転移点以上の温度による加熱の際のメモリ現象による瞬間的原状復帰作用によるものと思われ、その変形状態は加熱温度と材質とにより、図6−Aのほか図6ーB,図6ーCあるいは図6ーDのごとく現出し、図6ーA,図6ーB,図6ーCの場合には膨出部位は、内孔26面により内側へ押圧された形状で次工程へ送られるが、その変形度合は材質別に実験的に確認される。
【0021】
加熱媒体たる加熱空気は、図4,図5において、矢印Aで示すごとく、内部加熱器22の内腔31に圧送された加熱空気が吹出口29から薄肉チューブ13の先端部20の所定高さ部分Lの内面21に吹き付けられたのち、加熱空気の吸引路32に作用する吸引負圧により、矢印Bで示すごとく、環状間隙28、吸引路32を経て圧送源に回収される。
加熱空気を吹出口29から内面に吹き付けられた薄肉チューブ13は、この吹き付け部分の外面が、冷却部24の内孔26に当接することにより冷却されるので、不定形の変形を生ずることなく、図6−Aに示す形状に制御された変形を生ずる。
【0022】
図7ないし図10は、本発明の第4工程と、使用される装置と、第4工程を経た薄肉チューブ13の形状とを示しており、第4工程の実施に使用される装置は、図7に示されるごとく、第3工程において、図6−Aに示されるごとく、加熱,冷却加工を受けた薄肉チューブ13の下端部の高さKの帯域を外面から加熱する外部加熱装置33であり、図6−Aに示されるチューブホルダー14に外嵌されたままの薄肉チューブ13の先端部を嵌入させうる環状孔34を有し、環状孔34の内周面の略全周にわたる加熱空気の吹出口35が開設されており、加熱空気路36が外部加熱装置33の内周面に接近して形成されている。なお、加熱空気の供給路の図示は省略されている。吹出口35から吹き出された加熱空気は、外部加熱装置33の下部の吸引路37により矢印Cのごとく、加熱空気供給源に吸引,回収される。
【0023】
前記第3工程を経た図6−Aに示される薄肉チューブ13は、図7に示されるごとく、外部加熱装置33の直上に配置され、チューブホルダー14に外嵌されたまま、矢印D方向に下降させられ、前記先端部20の所定高さKの帯域が加熱空気の吹出口29に臨む位置まで、環状孔34内へ挿入され、加熱空気路36に圧送された加熱空気を吹出口29から吹き付けられる。
吹き付けられた加熱空気は薄肉チューブ13の先端部20の所定高さKの帯域に沿って矢印Cに示すごとく吸引路37に向かって流れる。
【0024】
吹出口29から加熱空気を吹き付けられた薄肉チューブの先端部20の高さKの帯域は、図9,図10に示されるごとく、中心に向かって上部から下端に向い徐々に萎み、概ね逆截頭円錐形に近い不整形に変形し、開口端38がチューブホルダー14に固定されている口部材1の口頸部5と同心で、かつ僅かに大径となるまで萎ませられる。
【0025】
前記薄肉チューブ13の先端部20の、図9,図10に示される形状への変形は、薄肉チューブ13の材質,径,肉厚,高さKの数値に応じ、加熱空気温度、その吹き付け時間を実験的に予め計測し、所定形状となる温度,時間が選定される。
【0026】
第4工程で図9,図10に示される形状とされた薄肉チューブ13は、チューブホルダー14に嵌着されたまま、第5工程において、口部材1と薄肉チューブ13との接着を行われる。図11,図12および図13は、第5工程と、この工程で使用される装置と成形されたチューブ容器の要部を示している。
【0027】
第5工程で使用される装置は、図11に示されるごとく、雄型部17に対応する雌型部39と、雌型部39のキャビティ40の底部の開口部41と、開口部41の下部に配置された中空フレーム42とで構成され、雌型部39は図示を省略した加熱部材が付設され、また中空フレーム42内には、口部材1の口頸部の頂面43に、吐出口等を打ち抜き形成する必要の存する際の打抜装置の配設空間とされている。
【0028】
第4工程を経た図9に示す形状の薄肉チューブ13は、チューブホルダー14に嵌着され、かつ加熱状態のまま、雌型部39の直上に導かれたのち、チューブホルダー14により矢印E方向に下降されて、萎み変形された先端部20をキャビティ40内に挿入される。
【0029】
続いて雄型部17は適宜の駆動装置に結合されている軸16の下動により、雌型部39のキャビティ40との間で、薄肉チューブ13の萎み変形された先端部20を押圧成形すると同時に該先端部20と口部材1の肩部2とを溶着させ、キャビティ40によって、チューブ容器3の肩部4を形成する。
【0030】
肩部4の成形、所要の冷却の後、軸16を上動させ、ついでチューブホルダー14を上動させることにより、図13に示すチューブ容器3の雌型部39からの離型が行われ、次いでチューブホルダー14からのチューブ容器3の脱型が行われてチューブ容器3の肩部,口頸部の成形が完了する。
【0031】
前記工程においては、チューブ容器3の図示の省略されている底部は開口のままとされているので、内容物質の充填後に溶着等により閉鎖され、図2に示す口部材7を有するチューブ容器9も全く同様の方法,装置により成形される。
【0032】
以上説明した実施態様において、薄肉チューブ13に対する加熱源として加熱空気を使用しているが、温度条件,加熱態様を加熱空気と同一としうるものであれば、他の加熱源,加熱媒体を使用できることは勿論である。
【0033】
【実施例】
薄肉チューブとして、接着性ポリエチレンを内層および外層とし、中間層としてエチレン・ビニール共重合樹脂を用いた3層構造の、厚さ0.5mmのガスバリヤ性を有するチューブを用い、次の条件で成形を行った。
第3工程における薄肉チューブの内面加熱を、加熱空気温度:375℃、空気流量:400 l/min.(大気圧換算)、加熱空気の吸引力:300 l/min.(大気圧換算)、冷却水量2.2 l/min.、内面加熱時間1秒とし、第4工程における外面加熱を加熱空気の温度:400℃、加熱空気流量380 l/min.(大気圧換算)、加熱空気の吸引力:370 l/min.(大気圧換算)、外面加熱時間3秒とした。
第5工程では、外部が18℃前後に冷却されている雌型部39に対し、雄型部17を約750Kg/cm2の成形圧で加圧し、3秒間加圧したのち加圧を解除することにより、口部材1と薄肉チューブ13との接着を行う。
【0034】
【発明の効果】
請求項1の発明によると、熱可塑性合成樹脂で予め成形されている口部材を、チューブホルダーの先端の雄型部に外嵌し、固定しておき、この口部材にチューブホルダーに外嵌させた熱可塑性合成樹脂製の薄肉チューブを、前記雄型部と雌型部とによる加熱下における加圧で溶着させるので、雄型部,雌型部による薄肉チューブと口部材との溶着が可能な形状,構造であれば如何なる形状,構造の口部材でも採用することが可能となり、製造可能なチューブ容器の品種を拡大できる効果がある。
【0035】
成形されたチューブ容器の肩部は、口部材の口頸部の連続する肩部と、薄肉チューブの先端部との、口頸部基部から始まる二重溶着構造となり、チューブ容器肩部のガスバリヤ性を向上させうる効果を奏する。
【0036】
さらに、薄肉チューブの先端部は、外面を冷却しながら内面から加熱する工程と、これに続く該先端部に対する外面からの加熱とにより、チューブ容器としての肩部成形に必要な肉厚を、薄肉チューブを素材としながら先端部に形成でき、容器肩部の強度を大きくしうる効果も奏する。
【0037】
前述のごとく、口部材として如何なる形状,構造のものでも採用できることに加えて、その色彩、,色調を変える手段とか、薄肉チューブを積層チューブとし、そのいずれかのフィルムの色彩,色調を変える手段等の採用によりチューブ容器の可飾性を大きくしうる効果を奏する。
【0038】
口部材と薄肉チューブの先端部とは、雄型部と雌型部とによる加熱下における加圧のみで溶着させうることと、薄肉チューブの先端部の加熱のみで足りることとにより、前記溶着に要する成形時間は3ないし5秒程度で足り、チューブ容器の口頸部と肩部とを圧縮成形する場合の10秒前後の成形時間,射出成形する場合の20秒前後の成形時間に比し、生産性を著しく向上させうる効果も奏する。
【0039】
請求項2の発明によると、チューブ容器の肩部が、薄肉チューブの素材のみで形成された部分と、該素材と口部材の肩部とが重なった部分との2部分で構成されるため、色調の相違により意匠的効果を発現させうる効果を奏する。
【0040】
請求項3の発明によると、チューブ容器の口頸部と肩部との接続部分の機械的ガスバリヤ性を完全なものとしうる効果を奏する。
【0041】
請求項4の発明によると、加熱媒体の取り扱いが容易であるのみでなく、加熱空気温度を一定としても、加熱空気の吹き付け時間の調節のみにより、薄肉チューブの軟化度合を調節することができるので、工程管理,品質管理が容易となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で製造されたチューブ容器の一例の要部縦断面図である。
【図2】 本発明で製造されたチューブ容器の別の例の要部縦断面図である。
【図3】 本発明の実施に使用されるチューブホルダーと、これに組み付けられた雄型部との一例を、口部材のみを断面として示した要部の側面図であり、本発明の第1工程を示している。
【図4】 本発明に使用される装置の実施の一例における第2工程の開始直前の状態を示す略示縦断面図である。
【図5】 図4に示す装置における本発明の第3工程を示す略示縦断面図である。
【図6−A】 本発明の第3工程完了時における薄肉チューブの変形状態を示す略示縦断面図である。
【図6−B】 薄肉チューブの異なる変形状態を示す略示縦断面図である。
【図6ーC】 薄肉チューブの別の変形状態を示す略示縦断面図である。
【図6ーD】 薄肉チューブの他の変形状態を示す略示縦断面図である。
【図7】 本発明における第4工程で使用される装置の実施の一例における第4工程開始直前の状態を示す略示縦断面図である。
【図8】 図7に示す装置における本発明の第4工程を示す略示縦断面図である。
【図9】 本発明における第4工程完了時における薄肉チューブの先端部の変形状態を示す略示縦断面図である。
【図10】 図9に示すものの下面図である。
【図11】 本発明の第5工程で使用される装置の実施の一例における第5工程開始直前の状態を示す略示縦断面図である。
【図12】 図11に示す装置における本発明の第5工程を示す略示縦断面図である。
【図13】 本発明における第5工程完了後における脱型状態を示す略示縦断面図である。
【符号の説明】
1 口部材
2 口部材の肩部
3 チューブ容器
4 容器の肩部
5 口部材の口頸部
13 薄肉チューブ
14 チューブホルダー
17 雄型部
20 先端部
21 内面
23 外面
38 開口端
39 雌型部
H 所定長さ
Claims (4)
- 熱可塑性合成樹脂で予め一体に成形されている口頸部と肩部とよりなる口部材を、チューブホルダーの先端の雄型部に外嵌させて固定する第1工程と、
該チューブホルダーに熱可塑性合成樹脂製の薄肉チューブを外嵌し、該薄肉チューブの先端部を前記雄型部を超えさせて所定長さだけ延出させ、薄肉チューブの先端部を、その内外面の加熱,冷却域に配置する第2工程と、
前記薄肉チューブの先端部外面を冷却しながらその内面を加熱し、該先端部に、軸方向の収縮と、半径方向への変形とを行わせる第3工程と、
前記第3工程を経たチューブホルダーに外嵌されたままの薄肉チューブの、先端部の外面を加熱して先端部を徐々に萎んで開口端に至るよう変形させる第4工程と、
前記口部材を外嵌,固定している雄型部を進出させ、口部材の口頸部を薄肉チューブの前記開口端から突出させ、薄肉チューブの開口端に連続する萎んだ部分たる加熱状態の薄肉チューブ先端部を、チューブ容器の肩部成形用の雌型部と前記雄型部との間で挟圧し、該先端部と口部材の肩部とを溶着させる第5工程とで構成されている
チューブ容器の製造方法。 - 口部材の肩部の長さを、成形されるチューブ容器の肩部の長さより短くし、口頸部に連続する所定長さの肩部のみを、薄肉チューブの先端部と口部材の肩部との二重溶着構造とする請求項1記載のチューブ容器の製造方法。
- 口部材の肩部の長さを、成形されるチューブ容器の肩部の長さと等しくして、肩部全体を薄肉チューブの先端部と口部材の肩部との二重溶着構造とする請求項1記載のチューブ容器の製造方法。
- 薄肉チューブの先端部の内面および外面の加熱を加熱空気の吹き付けによって行う請求項1,請求項2または請求項3記載のチューブ容器の製造方法。
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