(57)【要約】      （修正有）【課題】気密性耐圧容器において、内部に容器と同材料のシール構造を設けた場合、環状シール材と容器の間が溶着し、その溶着箇所が圧力印加時に破壊の起点となり耐圧性能が低下する課題があった。そこで、高い耐圧性能を有する気密耐圧容器を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂材からなる筒状ボトル２と、蓋体３と、環状シール材４を、溶着してなる容器であって、蓋体３と環状シール材４の接触面積が筒状ボトル２と環状シール材４の接触面積よりも小さい気密性耐圧容器。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂材からなる筒状ボトルと、蓋体と、環状シール材を、溶着してなる気密性耐圧容器であって、蓋体と環状シール材の接触面積が、筒状ボトルと環状シール材の接触面積よりも小さい気密性耐圧容器。
【請求項２】
蓋体と環状シール材の接触面積と、筒状ボトルと環状シール材の接触面積との比（蓋体と環状シール材の接触面積／筒状ボトルと環状シール材の接触面積）が０．９以下である請求項１記載の気密性耐圧容器。
【請求項３】
蓋体と環状シール材の接触部の幅が０．１〜１．２ｍｍ、筒状ボトルと環状シール材の接触部の幅が１．７〜２．５ｍｍである請求項１〜２のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
【請求項４】
蓋体と環状シール材の接触部と蓋体の天板下部との距離は、１０ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
【請求項５】
熱可塑性樹脂材がポリオレフィン系樹脂である請求項１〜４のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
【請求項６】
ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレンである請求項１〜５のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
【請求項７】
気密性耐圧容器が、更に筒状ボトルと蓋体とをシェアジョイントやビートジョイント、ステップジョイントによって溶着する箇所を有する請求項１〜６のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
【請求項８】
筒状ボトルにおける溶着部の内径が５０〜１００ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
【請求項９】
医療用途で使用することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
【請求項１０】
熱可塑性樹脂材からなる筒状ボトルと、蓋体と、環状シール材を、超音波溶着により溶着してなる気密性耐圧容器の製造方法であって、蓋体と環状シール材の接触面積が筒状ボトルと環状シール材の接触面積よりも小さい気密性耐圧容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密性耐圧容器に関する。詳しくは、水や油、あるいは医療分野における血液などの体液を処理する容器に好適に用いることのできる熱可塑性樹脂からなる気密性耐圧容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野や浄水器分野等の液体を処理する器具の容器は、内圧が高くなっても液漏れを起こさない様に、高い気密性や耐圧強度が要求されている。その容器の製造方法において、特に蓋体と本体部材におけるつなぎ目部分の接合には、生産性や密封性の観点から超音波溶着工法が主に用いられている。
【０００３】
例として、気密性耐圧容器として超音波溶着で溶着し作製するものが知られている。（特許文献１）また、特許文献２には、超音波溶着で環状シール材を使用した気密性耐圧容器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２２９９５号公報
【特許文献２】特開平８−７５００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す方法で作製した気密性耐圧容器に、容器と同材料の環状シール材を入れた場合、環状シール材と容器の間が溶着し、その溶着箇所が圧力印加時に破壊の起点となり耐圧性能が低下する課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、容器と同材料の環状シール材加えた特許文献１に示す超音波溶着工法を利用した場合にでも、高い耐圧性能を有する気密性耐圧容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、圧力印加に伴う、環状シール材と容器の間の溶着箇所への応力を軽減する構造を作製することで、上述した課題を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、下記（１）〜（９）の気密性耐圧容器を提供する。
（１）．
熱可塑性樹脂材からなる筒状ボトルと、蓋体と、環状シール材を、溶着してなる気密性耐圧容器であって、蓋体と環状シール材の接触面積が、筒状ボトルと環状シール材の接触面積よりも小さい気密性耐圧容器。
（２）．
蓋体と環状シール材の接触面積と、筒状ボトルと環状シール材の接触面積との比（蓋体と環状シール材の接触面積／筒状ボトルと環状シール材の接触面積）が０．９以下である（１）記載の気密性耐圧容器。
（３）．
蓋体と環状シール材の接触部の幅が０．１〜１．２ｍｍ、筒状ボトルと環状シール材の接触部の幅が１．７〜２．５ｍｍである（１）〜（２）のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
（４）．
蓋体と環状シール材の接触部と蓋体の天板下部との距離は、１０ｍｍ以下である（１）〜（３）のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
（５）．
熱可塑性樹脂材がポリオレフィン系樹脂である（１）〜（４）のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
（６）．
ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレンである（１）〜（５）のいずれかに記載の気密性耐圧容器、
（７）．
気密性耐圧容器が、更に筒状ボトルと蓋体とをシェアジョイントやビートジョイント、ステップジョイントによって溶着する箇所を有する（１）〜（６）のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
（８）．
筒状ボトルにおける溶着部の内径が５０〜１００ｍｍ以上であることを特徴とする、（１）〜（７）のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
（９）．
医療用途で使用することを特徴とする、（１）〜（８）のいずれかに記載の気密性耐圧容器。
（１０）．
熱可塑性樹脂材からなる筒状ボトルと、蓋体と、環状シール材を、超音波溶着により溶着してなる気密性耐圧容器の製造方法であって、蓋体と環状シール材の接触面積が筒状ボトルと環状シール材の接触面積よりも小さい気密性耐圧容器の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
内部にシール構造を持ち、気密耐圧性に優れた、気密性耐圧容器を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態の１つである実施例１の気密性耐圧容器の断面図である。
【図２】図１における気密性耐圧容器の角部の断面を拡大した図である。
【図３】気密性耐圧容器と溶着機のホーンとの当接時の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の１つである実施例２の気密性耐圧容器の角部の断面を拡大した図である。
【図５】比較例１と比較例２の気密性耐圧容器の角部の断面を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明にかかる気密性耐圧容器の実施の一形態について、図面を参照しながら、詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１２】
図1には気密性耐圧容器1の断面図、図2には図1に示す容器角部の拡大図を示している。気密性耐圧容器1は、少なくとも一端に開口部を有する本体部2（筒状ボトル2と称することがある。）と、その開口部を閉塞させる蓋体3と、容器内のシールリングの役割を持つ環状シール材4から構成されている。図1では、開口部を一端にのみ有する筒状ボトル2と蓋体3からなる気密性耐圧容器を記しているが、本発明では、開口部を両端に有する筒状ボトル2と蓋体3を2つ有する気密性耐圧容器を製造することもできる。図1で示すように、筒状ボトル2の開口部の上部に環状シール材4の下部が接触しており、環状シール材4の上部は蓋体3と接触している。筒状ボトル2と環状シール材4は、蓋体3に嵌合している。
【００１３】
筒状ボトル2と環状シール材4と蓋体3の接合の方法は超音波による溶着であり、蓋体3と環状シール材4の接触部である溶着部6で溶着されると同時に、筒状ボトル2と蓋体3の重なり部分である溶着部5で溶着されることが好ましい。尚、図1において、液体などの注入口、排出口は省略している。
【００１４】
蓋体3と環状シール材4の接触面積6（接触部Ａと称す）が筒状ボトル2と環状シール材4の接触面積7（接触部Ｂと称す）より小さく、超音波溶着時にその面積の差によって蓋体3と環状シール材4の間の圧力が大きくなるために溶着される。本発明の効果が得ることができれば特に限定されないが、接触部Ａ6の面積と接触部Ｂ7の面積の比（Ａ6／Ｂ7）は0.9以下であることが好ましく、0.7以下であることがより好ましく、その中でも特に、接触部Ａ6の面積が15-300mm2であることが好ましく、15-230mm2であることがさらに好ましい。接触部Ｂ7は420-600mm2の範囲であることが好ましいく、455-600mm2の範囲であることがさらに好ましい。更に、接触部Ａ6の幅は0.1−1.2ｍｍであることが好ましく、0.1〜1.0ｍｍであることがさらに好ましい。筒状ボトルと環状シール材の接触部Ｂ7の幅は1.7〜2.5ｍｍであることが好ましく、2.0〜2.5ｍｍであることがさらに好ましい。
【００１５】
環状シール材4は、本発明の効果が得ることができれば特に限定されないが、メッシュが収容されている環状シール材4が好ましい。そのメッシュの材料は、本発明の効果が得ることができれば特に限定されないが、樹脂が好ましく、その中でも特に、ポリエステル樹脂が好ましい。
【００１６】
接触部Ａ6と蓋体3の天板下部との距離は、本発明の効果が得ることができれば特に限定されないが、容器の収納性の観点より0〜10mmであることが好ましく、0.5〜5mmであることがより好ましい。蓋体3の天板下部と接触部Ａ6との間に距離を設けるために、蓋体3は、天板下部とは別に、環状シール材上部と接触する段差部を有していることが好ましい。図1,2に記載の蓋体3は段差部を有しており、段差部は環状シール材4の上部と接触しているため、図2では接触部Ａ6として示されている。
【００１７】
図３に示すように超音波溶着は、蓋体天板上部で、かつ環状シール材4と蓋体3の接触部の上部に超音波溶着機のホーン8を当接させて、超音波溶着することが好ましい。
【００１８】
本発明の容器1は、溶着部5の内径C1が 50〜100mm、より好ましくは50〜80mmの容器の場合に、本願の効果である溶着強度を高めることができる。
【００１９】
また、本発明の容器1は、医療器用の容器として用いる場合は、取り扱い性の面から溶着部5の内径C1は10〜200mmであることが好ましく、50〜80mmであることがさらに好ましい。
【００２０】
本発明の筒状ボトル2と環状シール材4と蓋体3を構成する樹脂材料としては、溶着が可能な熱可塑性樹脂であれば特に限定されないが、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、等が挙げられ、入手性、加工性と機械的強度のバランスに優れる点でポリオレフィン系樹脂であることが好ましく、その中でも特に、ポリプロピレン樹脂が好ましい。
【００２１】
本発明にかかる容器1の材料は、蓋体3、筒状ボトル2および環状シール材4と異なっていても良いし、同一であっても良いが、高い溶着強度を得られやすい、簡便に製造することができる観点で、蓋体3、筒状ボトル2および環状シール材4は同一材料で構成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明である蓋体3と環状シール材4との溶着部6で溶着以外に、気密性耐圧容器1の製造における筒状ボトル2と蓋体3の溶着部5を要しても良い。前記の溶着としては、ホーン8を当接させ、超音波を溶着部に伝達させる方法であれば特に限定されないが、例えばシェアジョイントやビートジョイント、及びステップジョイントなど任意の超音波溶着方法を好ましく選択することができる。
【００２３】
溶着に関する製造条件として、高い溶着強度を保持するため、ホーン8を蓋体3に押し付ける加圧力は0.1〜0.5MPaとすることが好ましく、0.1〜0.3MPaがより好ましい。溶着時間は0.5 〜2.0sが好ましく、0.7〜1.5sがより好ましい。また、超音波の振幅は30〜100μmP-Pが好ましく、60〜100μmP-Pがより好ましい
。溶着エネルギは400〜2000 Jであることが好ましく、500〜1200 Jであることがより好ましい。
【００２４】
本発明の気密性耐圧容器1は、密着強度に優れているため、処理時に高圧がかかる場合のある用途に好適に用いることができる。例えば、水や油の浄化装置や、医療分野における血液などの体液の処理装置などに好適に用いることができる。
【実施例】
【００２５】
次に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
中空かつ一端のみが開放されたポリプロピレン樹脂からなる筒状ボトルと、シェアジョイントによる溶着部の内径C1が74 mmでポリプロピレン樹脂からなる蓋体と、ポリプロピレン樹脂からなる外径74mmの環状シール材を準備した。超音波溶着前に、上記の三点の部材を、図１に示すように設置した。
【００２７】
超音波溶着機のホーンは、超音波溶着時、図3に示すように蓋体に当接し、超音波を発振することで、ホーン凸部直下の溶着部の5と6、7にエネルギを伝達する。超音波溶着は、精電舎Σ2200を使用して、エネルギ1200 J、振幅80 μmP-P、圧力0.05 MPa、溶着時間1.4 sの条件にて溶着を行った。
【００２８】
（実施例２）
中空かつ一端のみが開放されたポリプロピレン樹脂からなる筒状ボトルと、シェアジョイントによる溶着部の内径C1が54 mmでポリプロピレン樹脂からなる蓋体と、ポリプロピレン樹脂からなる外径54mmの環状シール材を用意した。超音波溶着前に、上記の三点の部材を、図４に示すように設置した。
【００２９】
超音波溶着機のホーンは、超音波溶着時、図3と同様に蓋体に当接し、超音波を発振することで、ホーン凸部直下の溶着部の5と6、7にエネルギを伝達する。超音波溶着は、精電舎Σ2200を使用して、エネルギ675 J、振幅80 μmP-P、圧力0.18 MPa、溶着時間0.8sの条件にて溶着を行った。
【００３０】
得られた気密性耐圧容器における耐圧の結果を表1に示す。耐圧について、以下に示す実験方法にて試験を実施した。
【００３１】
（耐圧試験）
得られた気密性耐圧容器内に水を投入し、まず容器内の圧力を0.3MPaまで上昇させた。その状態で圧力を5秒間保持し、保持時間内で容器から水が洩れる、もしくは容器が破壊しなければ、0.02MPaずつ圧力を上昇させた。加圧は気密性耐圧容器内から水が洩れる、もしくは容器が破壊するまで実施した。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
（比較例１）
比較例１の三点の部材の形状を図５に示す。接触部A6の面積が696mm2になるような蓋体と環状シール材を利用した以外は、実施例１と同様の筒状ボトルを利用し、また同様の条件で溶着した。
【００３４】
得られた容器について、実施例１と同様の項目を測定した。結果を表1に示す。
【００３５】
（比較例２）
比較例２の三点の部材の形状は図５と同等である。接触部A6の面積が514mm2になるような環状シール材を利用した以外は、実施例２と同様の筒状ボトルと蓋体を利用し、また同様の条件で溶着した。得られた容器について、実施例２と同様の項目を測定した。結果を表1に示す。
表1に示すように、実施例１と比較例１から、蓋体と環状シール材の接触面積と筒状ボトルと環状シール材の接触面積の比（蓋体と環状シール材の接触面積／筒状ボトルと環状シール材の接触面積）が0.7以下であることにより、溶着強度が0.9MPa向上した。実施例２と比較例２も同様である。
【符号の説明】
【００３６】
１：気密性耐圧容器
２：筒状ボトル
３：蓋体
４：環状シール材
５：筒状ボトルと蓋体の重なり部分である溶着部
６：蓋体と環状シール材の接触部
７：筒状ボトルと環状シール材の接触部
８：超音波溶着機のホーン
C1：筒状ボトルと蓋体の重なり部分である溶着部の内径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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