JP5981267B2 - ラミネートチューブの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、医薬品や化粧品のチューブ容器に用いられるラミネートチューブの製造方法に関する。

クリーム、塗り薬、練り歯磨き、からし、わさび、接着剤、絵の具などの化粧品、医薬品、食品、工業用品向けのゲル状内容物容器として、チューブ容器が広く用いられている。図３に、一般的なチューブ容器を示す。図中、２０はチューブ容器、２１は胴部、２２は頭部、２３はキャップである。胴部２１はラミネートチューブからなり、該胴部２１の一方の開口部には熱可塑性樹脂からなる頭部２２を成形固着し、別途成形したキャップ２３が該頭部２２に取り付けられる。そして胴部２１の他方の開口部より内容物を充填した後、係る開口部を熱溶着等により封止して封止部２１ｂとし、内容物を充填したチューブ容器２０が得られる。胴部２１となるラミネートチューブは、２層以上の熱可塑性樹脂層の間にアルミニウム箔などのバリア層を挟んだ積層体シートを所望の大きさに切断した後、筒状にし、その端面同士を熱溶着させることによって形成する。シール部２１ａは、このラミネートチューブ形成時に、積層体シートの端面同士を熱溶着させた部位である。チューブ容器２０としては、この胴部２１に残るシール部２１ａを外観上、目立たなくすることが望まれている。

そこで、特許文献１には、ラミネートチューブ形成時に、積層体シートの端面を積層体シート表面に対して垂直、或いは傾斜するように切断し、係る端面を互いに突き合わせて熱溶着させることにより、シール部２１ａの厚みを他の領域と同様にして目立たなくする技術が開示されている。図４，図５を用いて説明する。図４は端面を積層体シート表面に対して垂直に切断した場合、図５は端面を積層体シート表面に対して傾斜するように切断した場合の、端面同士の熱溶着工程を示す断面模式図である。図中、２〜５は熱可塑性樹脂層、６は端面同士の熱溶着工程で溶融しない中間層、８は積層体シート、８ａ，８ｂは積層体シートの端面である。

図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、積層体シート８を筒状にして端面８ａ，８ｂを互いに対向配置させる。次いで、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、端面８ａ、８ｂを互いに押圧するように密着させて付き合わせた状態で、積層体シート８の両面から加熱すると、熱可塑性樹脂層２〜５が熱溶融し、端面８ａと８ｂとが互いに熱溶着し、積層体シートは筒状のラミネートチューブとなる。

また、シール部２１ａの厚みを他の領域と同様にする技術として、特許文献２には、図５（ａ）の如く、積層体シート表面に対して傾斜するように端面を切断し、図５（ｃ）に示すように、半径方向において両端面８ａ，８ｂをずらせて突き合わせた状態で、端面８ａと８ｂとを熱溶着させる技術が開示されている。

特開平８−１５１０５９号公報 特開平８−１８３８号公報

しかしながら、図４，図５に示したように、積層体シート８の端面８ａ，８ｂ同士を突き合わせて互いに熱溶着させた場合、図３のチューブ容器２０のシール部２１ａの厚さは他の領域と同様の厚さに抑え、外観上、目立たなくすることができるものの、シール部２１ａの強度が十分ではなかった。そこで、シール部２１ａの強度が不十分であるラミネートチューブを詳細に観察したところ、図６（ａ）、（ｂ）の断面模式図に示すように、熱溶着工程で溶融しない中間層６の端部同士の接触部分において、空隙６１が形成されていることがわかった。樹脂層内にこのような空隙６１が形成されると、該空隙６１において強度が大幅に低下するため、シール部２１ａの剥離や破断が生じてしまう。

本発明の課題は、シール部に空隙がなく、厚さも他の領域と同等で、外観及び強度に優れたチューブ容器を形成しうるラミネートチューブの製造方法を提供することにある。

本発明は、少なくとも２層の熱可塑性樹脂層と、前記２層の熱可塑性樹脂層に挟まれた、前記２層の熱可塑性樹脂層よりも融点が高い中間層を有する積層体シートを筒状にし、前記筒状の周方向において前記中間層の端部同士が離れるように、前記積層体シートの端面同士を、間隙を介して対向配置させ、
前記熱可塑性樹脂の融点以上で前記中間層の融点以下の温度で前記積層体シートの両面から加熱することにより、前記端面同士を互いに熱融着させてシール部を形成することを特徴とするラミネートチューブの製造方法である。

本発明のラミネートチューブにおいては、積層体シートの端面同士のシール部に後述するように空隙がないため、本発明のラミネートチューブを胴部に用いたチューブ容器において、係るシール部における剥離や破断が生じにくく、強度に富むチューブ容器を提供することができる。また、本発明のラミネートチューブにおいては、シール部の厚さがシール部と近接する他の領域の厚さと同等であるため、シール部が目立たず、外観上も優れたチューブ容器を製造することができる。

本発明のラミネートチューブの一実施形態の断面模式図である。 図１のラミネートチューブの熱溶着工程を示す断面模式図である。 本発明のラミネートチューブを用いて製造されるチューブ容器の一例を示す図である。 従来のラミネートチューブの熱溶着工程を示す断面模式図である。 従来のラミネートチューブの熱溶着工程を示す断面模式図である。 従来のラミネートチューブの断面模式図である。

本発明者等は、従来のラミネートチューブのシール部において、図６（ａ），（ｂ）に示したような、中間層６の端部同士の接触部分に形成される空隙６１を解消すべく鋭意検討したところ、空隙６１が形成される原因が、中間層６が熱溶着工程において溶融しないために、端部同士が互いに押圧されて重なったり、折れ曲がったりして、微細な凹凸を形成してしまい、中間層６に隣接する熱可塑性樹脂層４，５が熱溶融してなる溶融樹脂が、この微細な凹部に流れ込むことができないためとわかった。

そこで、本発明者等は、空隙の原因となる中間層６の端部同士の重なり合いや折れ曲がりが発生しないように、熱溶着工程で中間層６の端部同士を離して熱溶着したラミネートチューブを作製したところ、シール部に空隙が発生しないことを見出し、本発明に至った。即ち、意図的に中間層６の端部同士が離れるように、積層体シート８の端面８ａ，８ｂを離して熱溶着させることで、中間層６の両端部付近に微細な凹凸が形成されず、該中間層６に隣接する熱可塑性樹脂層４，５が熱溶融してなる溶融樹脂が、中間層６の両端部間に良好に流れ込み、空隙がなく、強度に富むシール部を形成することができる。

図１に、本発明の一実施形態のラミネートチューブの部分断面模式図を示す。図中、１はラミネートチューブ、２〜５は熱可塑性樹脂層、６は中間層である。図１に示すように、本発明のラミネートチューブ１は、シール部において中間層６の端部同士が周方向に間隙ｔを有している。

図２に図１のラミネートチューブ１の熱溶着工程を断面模式図で示す。図中、８は積層体シート、８ａ，８ｂは積層体シート８の端面である。また、図２（ａ）は、熱溶着工程において、積層体シート８の端面８ａ，８ｂが積層体シート８の表面に対して垂直となるように積層体シート８を切断した場合、図２（ｂ）は積層体シート８の端面８ａ，８ｂが積層体シート８の表面に対して鋭角になるように積層体シート８を切断した場合である。

本発明のラミネートチューブは、積層体シート８を筒状にし、その端面８ａと８ｂとを、間隙ｔ’を介して対向配置させた状態で、前記積層体シート８の両面から加熱することにより、端面８ａと８ｂとを熱溶着させて図１のように接合する。この時、熱溶着工程の加熱温度は、熱可塑性樹脂層２〜５の融点以上で中間層６の融点以下とすることにより、中間層６は溶融しない。一般的に熱可塑性樹脂の融点は１５０℃未満であり、中間層の融点は１５０℃を超えるので、加熱温度は１５０℃未満で行う。積層体８ａと８ｂとの間隙ｔ’は、加熱によって溶融した熱可塑性樹脂層２〜５の溶融樹脂によって埋められるが、中間層６の両端部間は熱可塑性樹脂４，５の溶融樹脂によって隙間無く埋められる。

本発明において、積層シート８の端面８ａ，８ｂが図２（ａ）の如く、積層シート８の表面に垂直な場合よりも、図２（ｂ）のように、端面８ａ，８ｂの積層シート８の表面に対する角度θが鋭角となる場合の方が、端面８ａ，８ｂの先端の薄い部分が他方の端面に溶着し易い。よって、本発明においては、積層体シート８の端面８ａ，８ｂの積層シート８の表面に対する角度θが３０〜６０°となるように切断して熱溶着させることが好ましい。

本発明において、ラミネートチューブ１の中間層６の端部間の間隙ｔが３μｍ以上であれば、シール部に空隙がなかった。そのため、積層体シート８の熱溶着工程においては、積層体シート８の端面８ａと８ｂとの間隙ｔ’を、得られるラミネートチューブ１の中間層６の間隙ｔが３μｍ以上となるように設定すればよい。具体的には、ラミネートチューブ１の中間層６の端部間の間隙ｔと積層体シート８の端面８ａと８ｂとの間隙ｔ’は殆ど同一であるため、積層体シート８の端面８ａと８ｂとの間隙ｔ’を３μｍ以上として調整すればよい。

また、本発明のラミネートチューブ１において、中間層６の間隙ｔの領域では、中間層６の機能が得られなくなるため、間隙ｔが広すぎるのは好ましくない。また、積層体シート８の熱溶着工程において、間隙ｔ’が広すぎると、間隙ｔ’を埋める溶融樹脂が不足してシール部の強度が低下してしまう。一般的な膜厚４００μｍのラミネートチューブ１を、図２（ｂ）のθ＝４５°で熱溶着した場合、中間層６の間隙ｔが４８０μｍを超えると、強度が低下する傾向が見られるため、ラミネートチューブ１における中間層６の間隙ｔは４８０μｍ以下が好ましい。また、理論上、積層体シート８の端面８ａ，８ｂの、積層体シート８の表面に対する角度θが鋭角の場合、ラミネートチューブ１の半径方向において、両端面８ａ、８ｂが部分的に重なっていれば互いに熱溶着させることは可能であると考えられる。

また、本発明において、端面同士が熱溶着することが可能であり、端面８ａ、８ｂの積層シート８の表面に対する角度θのうち特に好ましい角度θが３０°〜６０°である。

そして、ラミネートチューブ１の半径方向において、両端面８ａ、８ｂが部分的に重なっていれば互いに熱溶着させることは可能であると考えられることから、間隙ｔ’の距離の上限は、図２（ｃ）に示すように、積層体シート８の端面８ａ、８ｂの、積層体シート８の表面に対する角度θが３０°の時に両端面８ａ，８ｂの先端が触れる距離である積層体シート８の厚さの３^1/2倍を上限とすることができる。

尚、本発明において、中間層６の間隙ｔは、ラミネートチューブ１の溶着部を図１に示すように表面が直線状になるように配置した状態で、中間層６の端部間の最短距離を言う。

実際には、間隙ｔは加熱条件や加圧条件によって変動し、熱溶着工程における間隙ｔ’がラミネートチューブ１における間隙ｔに必ずしも等しくなるわけではないため、所定の熱溶着条件において、得られるラミネートチューブ１において中間層６の間隙ｔが３μｍ以上４８０μｍ以下となるように、積層体シート８の端面８ａと８ｂとを離して熱溶着すれば良い。

本発明において、用いられる積層体シート８としては、少なくとも、２層の熱可塑性樹脂層４，５と、係る２層の熱可塑性樹脂層４，５に挟まれた中間層６とを有していればよく、中間層６は、該中間層６以外の熱可塑性樹脂層２〜５の融点よりも融点が高い材料からなる。図１において、熱可塑性樹脂層２〜５は、熱溶融し、相互に融着しうる熱可塑性樹脂からなり、そのうち、２はチューブ容器を作製した際に外側となる表面樹脂層、５は容器の内側となる内面樹脂層である。

表面樹脂層２としては、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状（線状）低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリブテンポリマー、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂を不飽和カルボン酸を使用して酸変性した酸変性ポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等が用いられる。

内面樹脂層５としては、上記表面樹脂層２に用いられる樹脂と同様な樹脂を用いることができる。

中でも、線状低密度ポリエチレンは、粘着性を有することから破断の伝搬が少なく、ラミネートチューブの耐衝撃性を向上させるという利点があり、好ましい。また、内面樹脂層５は、チューブ容器において常に内容物と接触していることから、耐ストレスクラッキング性に優れた、線状低密度ポリエチレンが好ましく用いられる。

熱可塑性樹脂層３，４については、特に限定されず、上記の表面樹脂層２，内面樹脂層５と同様の樹脂を用いることができる。

熱可塑性樹脂層３，４については、特に必要がなければ除くことができるが、積層体としての強度を上げたり、バリア性を向上させるために設けるのが好ましい。

中間層６は、他の熱可塑性樹脂層２〜５よりも融点が高い材料からなり、具体的には、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロン（Ｎｙ）などのポリアミド、２軸延伸ポリアミド、金属酸化物蒸着層と２軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層との積層体などを用いることもできる。また、図１，図２においては、中間層６は１層のみであるが、２層以上有していても良く、２層以上の場合、互いに構成材料が同じでも異なっていても良い。

上記熱可塑性樹脂層２〜５及び中間層６を備えた積層体シート８とするには、一般的に用いられているラミネート法を用いることができる。具体的には、各層をフィルム或いはシートとして成形し、ウエットラミネーション法、ドライラミネーション法、無溶剤型ドライラミネーション法、押出ラミネーション法、Ｔダイ共押出成形法、共押出ラミネーション法により貼り合わせるか、溶融押出法により樹脂を積層して積層体シート８を形成する。

また、前記ラミネート法を実施する際に、必要に応じて、コロナ処理、オゾン処理等の前処理を積層前のフィルムやシートに施すことができる。また、イソシアネート系（ウレタン系）、ポリエチレンイミン系、ポリブタジエン系、有機チタン系等のアンカーコーティング剤や、ポリウレタン系、ポリアクリル系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリ酢酸ビニル系、セルロース系等のラミネート用接着剤等を用いることもできる。特に、本発明において、積層体シート８をドライラミネートにより形成する際の接着剤としては、２液硬化型ウレタン系接着剤、ポリエステルウレタン系接着剤、ポリエーテルウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリ酢酸ビニル系接着剤、エポキシ系接着剤、ゴム系接着剤等を用いることができる。

本発明に係る積層体シート８には、チューブ容器とした際の商品情報や意匠性を付与するため、表面樹脂層２に印刷を施したり、印刷済みのフィルムを中間の熱可塑性樹脂層３，４として用いることができる。また、中間の熱可塑性樹脂層３、４として、着色樹脂や、パール顔料やアルミニウム薄片などを樹脂素材に練り込ませた樹脂組成物を用いることができる。

次に、本発明のラミネートチューブの製造方法においては、上記した積層体シートを固定し、切断面が該積層体シートの表面に対して直角或いは所望の角度（θ）となるように、傾けた回転刃、Ｖ型切断刃等にて所望の幅で連続的に切断する。図２を用いた前述の説明の通り、切断された個々の積層体シート８を筒状に巻回し、切断面である端面８ａ，８ｂを間隙ｔを介して対向配置させ、中間層６以外の熱可塑性樹脂層２〜５の融点以上で中間層６の融点以下の温度で加熱し、互いに熱溶着させる。熱溶着の方法は、公知の熱溶着法、或いは、中間層６に金属層を有していれば、高周波溶着法を用いることができる。このように熱溶着して得られた本発明のラミネートチューブを図３に示したチューブ容器２０の胴部２１として用い、口部及び肩部をインジェクション成形等により一体成形された頭部２２を上記胴部２１の上端に溶着し、別途成形したキャップ２３を頭部２２に取り付けた後、内容物を充填し、胴部２１の下端を熱溶着により封止することで内容物が充填されたチューブ容器２０が形成される。

（実施例１）
上から順に、厚さが１５５μｍのＬＤＰＥ層、次いで白色顔料を含む厚さが１６０μｍのポリエチレン（ＰＥ）層、厚さが３７μｍのＬＤＰＥ層、厚さが７μｍの中間層、厚さが４１μｍのＬＤＰＥ層からなる積層体シートを形成した。中間層としては厚さ７μｍのＥＶＯＨ層を用いた。融点は、ＬＤＰＥが１００〜１１０℃、ＰＥが１００〜１１０℃、ＥＶＯＨが１５０〜２００℃である。

上記積層体シートを、端面が表面に対してθ＝６０°となるように切断し、２枚のシートの端面同士を上記中間層のＥＶＯＨの融点以下の温度である１３０℃、圧力０．０８ＭＰａ、シール時間１秒で、端面同士の間隙ｔ’を３μｍとなるように熱溶着させて、シール部を中心に幅１５ｍｍのサンプルを作製し、下記耐折試験と引張試験を行い、評価した。

耐折試験：得られたサンプルを用いて、ＭＩＴ型耐折度試験機にて、サンプル幅１５ｍｍ、引張荷重１ｋｇ、折り曲げ角度１３５°（左右）として溶着部を折り曲げるように３００回の折り曲げを行い、溶着部に剥離や破断がない場合を良品、剥離や破断が生じた場合を不良品とした。

引張試験：ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠し、サンプル幅１５ｍｍ、引張スピード１００ｍ／分で引張強度を測定した。強度が十分である数値は６０Ｎ／１５ｍｍ以上である。結果を表１に示す。

（実施例２）
上から順に、厚さが１６０μｍのＬＤＰＥ層、次いで白色顔料を含む厚さが１６０μｍのＰＥ層、厚さが３１μｍのＬＤＰＥ層、厚さが１３μｍの中間層、厚さが３６μｍのＬＤＰＥ層からなる積層体シートを形成した。中間層は、厚さが５μｍのＮｙ層、厚さが３μｍのＥＶＯＨ層、厚さが５μｍのＮｙ層、の積層構造とした。融点はＮｙが２１５〜２７０℃であり、その他の樹脂は実施例１と同じである。

上記積層体シートを、端面が表面に対してθ＝６０°となるように切断し、２枚のシートの端面同士を上記中間層のＮｙ及びＥＶＯＨの融点以下の温度である１３０℃、圧力０．０８ＭＰａ、シール時間１秒で、端面同士の間隙ｔ’を３μｍとして熱溶着させて、シール部を中心に幅１５ｍｍのサンプルを作製し、実施例１と同様に耐折試験と引張試験を行い、評価した。結果を表１に示す。

（実施例３〜６）
上から順に、厚さが１１０μｍのＬＤＰＥ層、次いで白色顔料を含む厚さが１６０μｍのＰＥ層、厚さが３４μｍのＬＤＰＥ層、厚さが１３μｍの中間層、厚さが８８μｍのＬＤＰＥ層からなる積層体シートを形成した。中間層は、厚さが５μｍのＮｙ層、厚さが３μｍのＥＶＯＨ層、厚さが５μｍのＮｙ層、の積層構造とした。融点はＮｙが２１５〜２７０℃であり、その他の樹脂は実施例１と同じである。

上記積層体シートを、端面が表面に対してθ＝４５°となるように切断し、２枚のシートの端面同士を上記中間層のＮｙ及びＥＶＯＨの融点以下の温度である１３０℃、圧力０．０８ＭＰａ、シール時間１秒で、端面同士の間隙ｔ’を５６μｍ、２２０μｍ、３４５μｍ、４８６μｍとして熱溶着させて、シール部を中心に幅１５ｍｍのサンプルを作製し、実施例１と同様に耐折試験と引張試験を行い、評価した。結果を表１に示す。

（比較例１）
厚さが８０μｍのＬＬＤＰＥ層、厚さが２５μｍのＰＥ層、厚さが１２μｍで印刷を施したＰＥＴ層、厚さが２５μｍのＰＥ層、白色顔料を含む厚さが１００μｍのＰＥ層、厚さが１２μｍの中間層、厚さが２５μｍのＥＭＡＡ層、厚さが８０μｍのＬＬＤＰＥ層からなる積層体シートをドライラミネーション法で形成した。中間層は厚さ１２μｍのＰＥＴ層とした。融点はＬＬＤＰＥが１１０〜１２０℃、ＰＥＴが２６０〜２７０℃、ＥＭＡＡが９４〜９８℃であり、その他の樹脂は実施例１と同じである。

上記積層体シートを、端面が表面に対してθ＝４５°となるように切断し、２枚のシートの端面同士を互いに押圧するように突き合わせ、上記中間層のＰＥＴの融点以下の温度である１３０℃、圧力０．０８ＭＰａ、シール時間１秒で熱溶着させて、シール部を中心に幅１５ｍｍのサンプルを作製し、実施例１と同様に耐折試験と引張試験を行い、評価した。結果を表１に示す。

１：ラミネートチューブ、２〜５：熱可塑性樹脂層、６：中間層、８：積層体シート、８ａ，８ｂ：積層体シートの端面、２０：チューブ容器、２１：胴部、２１ａ：シール部、２１ｂ：封止部、２２：頭部、２３：キャップ、６１：空隙

Claims (4)

1. 少なくとも２層の熱可塑性樹脂層と、前記２層の熱可塑性樹脂層に挟まれた、前記２層の熱可塑性樹脂層よりも融点が高い中間層を有する積層体シートを筒状にし、前記筒状の周方向において前記中間層の端部同士が離れるように、前記積層体シートの端面同士を、間隙を介して対向配置させ、
   前記熱可塑性樹脂の融点以上で前記中間層の融点以下の温度で前記積層体シートの両面から加熱することにより、前記端面同士を互いに熱融着させてシール部を形成することを特徴とするラミネートチューブの製造方法。
2. 前記積層体シートの端面同士の間の前記間隙の距離が、３μｍ以上で前記積層体シートの厚さの３^1/2倍以下である請求項１に記載のラミネートチューブの製造方法。
3. 前記積層体シートの端面が、前記積層体シートの表面に対して鋭角となるように切断されている請求項１又は２に記載のラミネートチューブの製造方法。
4. 前記積層体シートの端面が、前記積層体シートの表面に対して３０〜６０°となるように切断されている請求項１又は２に記載のラミネートチューブの製造方法。

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