(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物を保持し分与するのに適した薄い壁の部材を含むアプリケーターであって、前記部材が少なくとも２つの別々の違った層から形成され、前記２つの層が内側層と外側層を含んでおり、前記内側層が前記外側層よりも大きい伸張性を有し、前記部材は、間隔を置いて離れた第１と第２の端部及び外向きに延びるフィンガーグリップ・リングを有し、前記フィンガーグリップ・リングは、前記第２端部に隣接して前記内側層及び前記外側層を自身の上にカーリングすることにより、該内側層及び外側層と一体的に形成されたことを特徴とするアプリケーター。
【請求項２】
上記フィンガーグリップ・リングの密度が上記壁に取り囲まれた部材の密度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のアプリケーター。
【請求項３】
上記フィンガーグリップ・リングの密度が上記壁に取り囲まれた部材の密度よりも約２０％迄低いことを特徴とする請求項２に記載のアプリケーター。
【請求項４】
上記フィンガーグリップ・リングが約７０％ないし９５％の材料と約５％ないし３０％の空隙領域から成ることを特徴とする請求項１に記載のアプリケーター。
【請求項５】
上記フィンガーグリップ・リングが、約８０％ないし９０％の材料と約１０％ないし２０％の空隙領域から成ることを特徴とする請求項１に記載のアプリケーター。
【請求項６】
物を保持し分与するのに適した中空で薄い壁の部材を含むアプリケーターであって前記部材が少なくとも２つの別々の違った層から形成され、前記２つの層が内側層と外側層を含んでおり、前記内側層が前記外側層よりも大きい伸張性を有し、前記部材は、間隔を置いて離れた第１と第２の端部及び外向きに延びるフィンガーグリップ・リングを有し、前記フィンガーグリップ・リングは、前記第２端部に隣接して前記内側層及び前記外側層を自身の上に少なくとも１８０°カーリングすることにより、該内側層及び外側層と一体的に形成されたことを特徴とするアプリケーター。
【請求項７】
上記フィンガーグリップ・リングが、上記アプリケーターの上記第２端部を自身の上に少なくとも２７０度カーリングすることによって形成されていることを特徴とする請求項６に記載のアプリケーター。
【請求項８】
上記フィンガーグリップ・リングが、上記アプリケーターの上記第２端部を自身の上に約３６０度カーリングすることによって形成されていることを特徴とする請求項６に記載のアプリケーター。
【請求項９】
物を保持し分与するのに適した中空で薄い壁の部材を含むアプリケーターであって、前記部材が少なくとも２つの別々の違った層から形成され、前記２つの層が内側層と外側層を含んでおり、前記内側層が前記外側層よりも大きい伸張性を有し、前記部材は、間隔を置いて離れた第１と第２の端部及び外向きに延びるフィンガーグリップ・リングを有し、前記フィンガーグリップ・リングは、前記第２端部に隣接して前記内側層及び前記外側層を自身の上に少なくとも１８０°カーリングすることにより、該内側層及び外側層と一体的に形成され、前記フィンガーグリップ・リングは前記部材の縦方向軸に平行な方向に加わる力に対し少なくとも２５０グラムまで耐えられることを特徴とするアプリケーター。
【請求項１０】
上記薄い壁に取り囲まれた部材が内側層と外側層を含んでおり、且つ上記内側層が上記外側層よりも少なくとも４％多く伸長できることを特徴とする請求項９に記載のアプリケーター。
【請求項１１】
上記内側層が上記外側層に接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１０に記載のアプリケーター。
【請求項１２】
上記フィンガーグリップ・リングが約７０％ないし９５％の材料と約５％ないし３０％の空隙領域から成ることを特徴とする請求項９に記載のアプリケーター。
【請求項１３】
上記フィンガーグリップ・リングが約８０％ないし９０％の材料と約１０％ないし２０％の空隙領域から成ることを特徴とする請求項９に記載のアプリケーター。
【請求項１４】
上記リングがＣ型断面形状を有することを特徴とする請求項９に記載のアプリケーター。
【請求項１５】
上記リングがｅ型断面形状を有することを特徴とする請求項９に記載のアプリケーター。
【請求項１６】
上記リングがＳ型断面形状を有することを特徴とする請求項９に記載のアプリケーター。
【請求項１７】
上記内側層が上記外側層よりも少なくとも６％多く伸長できることを特徴とする請求項９に記載のアプリケーター。
【請求項１８】
上記内側層が上記外側層よりも少なくとも８％多く伸長できることを特徴とする請求項９に記載のアプリケーター。
【請求項１９】
ａ）タンポンを保持し分与するのに適した第１部材を含み、前記第１部材が少なくとも２つの別々の違った層から形成され、前記２つの層は内側層と外側層を含んでおり、前記内側層が前記外側層よりも大きい伸張性を有し、前記部材は、間隔を置いて離れた第１と第２の端部及び外向きに延びるフィンガーグリップ・リングを有し、前記フィンガーグリップ・リングは、前記第２端部に隣接して前記内側層及び前記外側層を自身の上にカーリングすることにより、該内側層及び外側層と一体的に形成されており、
ｂ）前記第１部材内に軸方向滑動可能に第２部材が配置され、前記第２部材は、前記第１部材内に押し込まれたとき前記タンポンを押し出すようになった、
ことを特徴とするタンポンアプリケーター。
【請求項２０】
上記第１部材の外径が約１インチ以下であることを特徴とする請求項１９に記載のアプリケーター。
【請求項２１】
上記第１部材の外径が約０．７５インチ以下であることを特徴とする請求項２０に記載のアプリケーター。
【請求項２２】
上記第１部材が少なくとも３つの別々の異なる層から形成されていることを特徴とする請求項１９に記載のアプリケーター。
【請求項２３】
上記層の一つが紙であることを特徴とする請求項１９に記載のアプリケーター。
【発明の詳細な説明】
背景技術
本発明は、物を保持、分与するのに適したアプリケーター、及び該アプリケーターの端部にカールを形成するための装置に関するものである。本発明は特に、タンポン・アプリケーター上に外側に延びた一体型のフィンガーグリップ・リングを形成するための装置に関するものである。
今日では、人間又は動物の体腔内或いは皮膚上に製品或いは物を分与するのに利用することの出来る沢山の種類のアプリケーターが知られている。タンポン・アプリケーターは特に、月経液、血液、その他の体液を吸収するため女性の膣内に月経用タンポンを挿入するために使われる。
タンポン・アプリケーターとしては様々な形状とサイズのものが利用されている。あるアプリケーターは紙、厚紙、ボール紙等で作られ、又あるものは樹脂で出来ていたり、２つ或いはそれ以上の異なる材料の積層物であったりする。アプリケーターは、ユーザーが自分の指を使ってタンポンを放出するような単一部材であってもよいし、はめ込み式に組み合わされた２つ或いはそれ以上の部材から形成されていてもよい。代表的な２部品構成のアプリケーターではタンポンを収納するための中空チューブと、その第１のチューブと相互に作用してタンポンを女性の膣内に放出する第２のチューブ若しくはプランジャーとを用いている。
単体型アプリケーターを使用する際、ユーザーは通常自分の親指と中指でアプリケーター・チューブを自分の膣近くに保持、位置決めする。それから人指し指を使ってタンポンを自分の膣内に放出する。２体型アプリケーターの場合、ユーザーは通常自分の親指と中指でアプリケーターの外側チューブを自分の膣近くに保持、位置決めする。それから内側チューブを外側チューブ内に人指し指を使って押し込み、タンポンを自分の膣内に放出する。タンポンを放出した後、アプリケーターを引き出して捨てる。女性にとっては、内側及び／又は外側チューブにフィンガー・リングが付いていれば、自分の膣に外側チューブを位置決め制御しやすいということが解った。
一体成形されたフィンガーグリップ・リングは、剪断強さを強くし易く、又製品の製造も簡単化できるので、非一体型フィンガーグリップよりも高く評価されている。フィンガーグリップ・リングは、タンポン或いは他の物を体腔内に快適に挿入するため、アプリケーターを制御しやすいようなサイズ、形状にしておかなければならない。従来、タンポン・アプリケーター、特に紙製アプリケーターで、直径１．２５インチ（約３１．７５ｍｍ）以下のタンポン・アプリケーターに一体成形されたフィンガーグリップ・リングを量産することは大変難しかった。その理由の一つは、小径チューブ状部材に成形された紙はカーリング操作が行われる際、非常に裂けたり破れたりし易いということである。従って、米国特許１，１８１，９６５及び３，０６５，６７７で教示されている装置は、紙とカーリング・ツール間に発生する摩擦力が文字通り製品を壊すであろう事より満足には作動しない。
たとえチューブ状部材が紙製で非常に小径の場合であっても、チューブ状部材の端部にカールを形成するため、本装置が発明された。
発明の概要
簡単に言えば本発明はアプリケーター、特に、分与できる製品或いは物を受容し保持するのに適したタンポン・アプリケーターに関するものである。本発明は又、アプリケーター端部にカールを成形するための装置にも関する。アプリケーターは第１及び第２部材を含んでいる。第１部材はチューブ状部材を保持でき、そのチューブ状部材の第１端部が外側肩部を越して伸びているそのような外側肩部を有している。第２部材は第１部材と同軸に配置され、チューブ状部材の第１端部と係合できる。第２部材は、チューブ状部材の第１端部内に挿入できるサイズのパイロットを含んでいる。第２部材は又、パイロットを取り巻き、第２部材がカーリング・チャンバーを形成するためチューブ状部材の第１端部と係合するときに外側肩部と共に働くスリーブを含んでいる。第２部材は又更に、パイロットとスリーブとの間に位置しチューブ状部材の第１端部と接触できるカーリング・エレメントを含んでいる。装置は又更に、部材の一つを回転する手段と第２部材を動かしてチューブ状部材と係合させる手段とを含んでいる。カーリング・エレメントがチューブ状部材の第１端部と接触すると、カーリング・チャンバーの境界内でカールがその上に形成される。
アプリケーター端部上にカールを形成するための装置は第１及び第２部材を含んでいる。第１部材はチューブ状部材を保持でき、そのチューブ状部材の第１端部が外側肩部を越して伸びているそのような外側肩部を有している。第２部材は第１部材と同軸に配置され、チューブ状部材の第１端部と係合できる。第２部材はチューブ状部材の第１端部内に挿入できるサイズのパイロットを含んでいる。第２部材は又、パイロットを取り巻き、第２部材がカーリング・チャンバーを形成するためチューブ状部材の第１端部と係合するときに外側肩部と共に働くスリーブを含んでいる。第２部材は更に、パイロットとスリーブとの間に位置し、チューブ状部材の第１端部と接触できるカーリング・エレメントを含んでいる。装置は更に、部材の一つを回転する手段と第２部材を動かしてチューブ状部材と係合させる手段とを含んでいる。カーリング・エレメントがチューブ状部材の第１端部と接触すると、カーリング・チャンバーの境界内でカールがその上に形成される。
本発明の一般的目的はアプリケーターの端部にカールを成形するための装置、及び材料を受容、保持、分与するのに適したアプリケーターを提供することである。本発明の更に特定の目的は、チューブ状部材上に内側又は外側に伸びるカールを形成するための装置を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、アプリケーターの端部にカールを形成する装置を提供することである。
更に、本発明の目的は、小径の、紙製チューブ端部にカールを形成する装置を提供することである。
更に、本発明の目的は、タンポン・アプリケーター上に、フィンガーグリップとして働き得る外側に伸びた一体のカールを形成できる装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、タンポン・アプリケーター上に、フィンガーグリップリングとして働き得る外側に伸びた一体のカールを形成できる装置を提供することである。
本発明の更にもう一つの目的は、素早くかつ効率的にチューブ状部材の端部をカールすることの出来る装置を提供することである。
更に、本発明の目的は、経済的に効果のある方法でかつ比較的早い製造速度でチューブ状部材の端部をカールすることの出来る装置を提供することである。
本発明のこの他の目的及び利点は、以下の説明と添付図面により当業者にはより明確となろう。
【図面の簡単な説明】
図１はアプリケーターの側面図である。
図２はタンポン綿撒糸を中に保持している、図１に示すアプリケーターの断面図である。
図３は「中空Ｃ型」カール形状のフィンガーグリップ・リングを一体的に成形した外側チューブの部分断面図である。
図４は「閉口Ｃ型」カール形状のフィンガーグリップ・リングを一体的に成形した外側チューブの部分断面図である。
図５は「波Ｃ型」カール形状のフィンガーグリップ・リングを一体的に成形した外側チューブの部分断面図である。
図６は「ｅ型」カール形状のフィンガーグリップ・リングを一体的に成形した外側チューブの部分断面図である。
図７は「右Ｓ型」カール形状のフィンガーグリップ・リングを一体的に成形した外側チューブの部分断面図である。
図８は「左Ｓ型」カール形状のフィンガーグリップ・リングを一体的に成形した外側チューブの部分断面図である。
図９は内側チューブが外側チューブに対して伸縮滑動可能な２体型タンポンアプリケーターの外観図である。
図１０はタンポン綿撒糸を外側チューブ内に保持している、図９に示す２体型タンポンアプリケーターの断面図である。
図１１はチューブ状部材端部に外向きのカールを成形するための装置の側面図である。
図１２は図１１に示す装置の断面図である。
図１３は図１１の矢視１３−１３に沿った第１部材の端面図である。
図１４は図１１の矢視１４−１４に沿った第２部材の端面図である。
図１５はチューブ状部材の一端部に外側に伸びるカールを成形するための第１及び第２部材の相互作用を示す拡大図である。
図１６は、図１５に示すカーリング・エレメントを使って、外側に伸びる一体型のカールがその端部に成形されたチューブ状部材の拡大図である。
図１７はチューブ状部材の一端部に外側に伸びるカールを成形するための第１及び第２部材の相互作用を示す拡大図である。
図１８は、図１７に示すカーリング・エレメントを使って、外側に伸びる一体型のカールがその端部に成形されたチューブ状部材の拡大図である。
図１９はチューブ状部材端部に内向きのカールを成形するための装置の断面図である。
図２０は、図１９に示すカーリング・エレメントを使って、内側に伸びる一体型のカールがその端部に成形されたチューブ状部材の拡大図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図１及び図２において、アプリケーター１０は中空部材１２の形に描かれており、これは分与できる物１４を保持するように設計されている。アプリケーター１０の直径は比較的小さく、約１インチ（約２５．４ｍｍ）以下である。アプリケーター１０の全長は、約２ないし１２インチ（約５０．８ｍｍないし３０４．８ｍｍ）の間にあるが、必要ならばもっと短くても長くてもよい。アプリケーター１０がタンポン・アプリケーターとして用いられる際には、その長さは約１インチないし３インチ（約２５．４ｍｍないし７６．２ｍｍ）の範囲とすべきである。
物１４は殆ど何でもよく、液体、固体、顆粒状、ペースト状の薬品を収めたカプセル、医療用品、吸収材、月経タンポン、栄養物等々がこれに含まれる。本発明をタンポン・アプリケーター１０を例に説明するが、アプリケーター１０は物１４を人や動物の皮膚上に分与するのにも利用できる。
物１４がタンポンである場合、通常、そこから外側に伸びた撤収用の糸１６が付いている。撤収用糸１６は汚れたタンポンを女性の膣から取り出すのに用いられる。撤収用糸１６には、この撤収用糸１６がタンポン１４から分離しないように結び目１８を設けておいてもよい。
中空部材１２は薄い壁２０を持った長いチューブ状の形であり、円形断面であるのが望ましい。壁２０の厚さ「ｔ」（図２参照）は約０．１０インチ（２．５４ｍｍ）以下であり、約０．０３インチ（０．７６２ｍｍ）以下であることが望ましく、約０．０２インチ（０．５ｍｍ）以下であることが更に望ましい。中空部材１２は少なくとも２つの別々の異なった層２２及び２４で形成されている。２つの層２２と２４だけが描かれているが、中空部材１２は３つ或いはそれ以上の層を含んでいてもよい。層２２及び２４は、紙、厚紙、ボール紙、樹脂、熱可塑性フィルム、その他何であれ適切な材料で形成することが出来る。本発明の目的に照らし、紙層上のフィルム・コーティングも２層構造と解釈される。
層２２と２４は、にかわのような接着剤、熱、圧力、熱と圧力の組み合わせ、超音波、その他あらゆる既知の方法で互いに接着することができる。代わりに、層２２と２４を積層シートに成形して、後でチューブ状のアプリケーター１０に成形してもよい。望むならば、層２２と２４双方を同一の材料から成形することも可能である。しかし経済上の理由から、内側の層は通常、より低価格の材料で形成される。先に述べたように層２２と２４は外径約１インチ（２５．４ｍｍ）以下の中空チューブ状部材に成形される。このように比較的小さな径は、材料を互いに回旋巻き、螺旋巻き、長手方向のシーミング等をして作ることができる。
内側層２４を形成するのに使われる材料は、カール状に成形できるよう伸長性がなければならない。重要なことは、最も内側の層２４はフィンガーグリップ・リング３４の外表面を形成することになるので、隣接する外側の層よりも伸長性がなければならないということである。即ち、最も内側の層２４は外側の層２２よりも大きな径に成形されるので、外側の層２２よりも伸長性がない場合には、破れるか変形するかして、そのために貧弱な格好のフィンガーグリップ・リングを作ることとなる。内側の層２４は外側の層２２よりも少なくとも４％、望ましくは６％、更に望ましくは８％以上伸長できなければならない。伸長の量は、中空チューブ状部材１２がどのように成形されるかにより、機械の方向又はそれと直角方向の何れかでよい。
外側の層２２に平滑又は滑らかな外観及び／又は感覚を与えるために、その上に付加的な層をコーティング又はスプレー吹き付けすることも可能である。コーティングすれば、アプリケーター１０と女性の膣のような体腔との間の摩擦が低減でき、アプリケーター１０の体腔内への挿入、及びそこからの取り外しを快適に行う助けとなる。視覚的に異なった外観を与えるように、異なる層２２と２４に着色することもできる。例えば、外側層２２を白に、内側層２４をピンクに着色してもよい。そうすれば、２つの層２２と２４がカールされたとき、内側層２４がフィンガーグリップ・リング３４の外表面を形成するから、完成品はピンクのフィンガーグリップ・リングが付いた白のアプリケーター１０ということになる。
アプリケーター１０は又、第１と第２の各々離れた分離端部２６と２８を有している。第１端部２６はアプリケーター１０を体腔に快適に挿入しやすい形にすることができる。第１端部２６は丸くしても、半球形にしても、テーパを付けても、弾丸形状にしてもよい。第１端部２６は又、そこを通ってタンポン１４が放出される際に半径方向に外側に曲がることのできる、複数の独立した花弁状部３０を含んでいてもよい。代わりに、第１端部２６は、物１４が放出できるように拡張して大きな開口部を提供できる複数のプリーツ（図示せず）で構成してもよい。第１端部２６は完全に閉じられていてもよいが、アプリケーター１０の中心軸Ａ−Ａに沿って配列された中央開口部３２を有しているのが望ましくい。開口部３２は約１／１６インチ（１．５８７ｍｍ）以上であればよく、中空部材１２から物１４を放出するとき、これに掛けなければならない力に制限を設ける目的に利用できる。必要な放出力が低いほど、物１４を体腔内に快適に挿入するのが容易になる。又、中央開口分３２があれば、ユーザーがアプリケーター１０を視認検査し、使用する物１４が確かにあることを確認できる。
アプリケーター１０の第２端部２８に隣接して、フィンガーグリップ・リング３４が一体成形されている。フィンガーグリップ・リング３４は中心軸Ａ−Ａに関し半径方向外側に伸びている。フィンガーグリップ・リング３４の図１に示す幅ｗは中心長手軸Ａ−Ａに並行に測った寸法で定義され、約０．０２インチないし０．１０インチ（Ｏ．５ｍｍないし２．５４ｍｍ）或いはそれ以上でなければならない。幅ｗは約０．０５インチないし０．０８インチ（１．２７ｍｍないし２．０３ｍｍ）であるのが望ましい。又、フィンガーグリップ・リング３４の図２に示す高さｈは少なくとも約０．１インチ（２．５４ｍｍ）で、外側層２２の外表面上に伸びた寸法である。フィンガーグリップ・リング３４の高さは事実上アプリケーター１０の外径を約５％ないし２５％増やすこととなる。
フィンガーグリップ・リング３４は、その３つの基本的な機能を果たすことができるように、十分な高さ（ｈ）を有していることも又重要である。ユーザーの皮膚又は体腔に対してアプリケーター１０の位置を適切に制御するためには、ユーザーが指先でフィンガーグリップ・リング３４を感知できて、アプリケーター１０の第２端部２８がどこに位置しているかを知ることができるように、フィンガーグリップ・リング３４は十分な高さ（ｈ）を有していなければならない。フィンガーグリップ・リング３４は又、ユーザーがアプリケーター１０を親指と中指の間で回転させ、自分の膣に対してアプリケーター１０の相対的な位置決めをし易くする。フィンガーグリップ・リング３４の高さ（ｈ）が高いほど、ユーザーはアプリケーター１０を手先で回転させ易い。第２の機能はタンポン１４を中空部材１２から放出することである。フィンガーグリップ・リング３４は、タンポン１４を第１端部２６から放出するときに、ユーザーの指先が中空部材１２から滑って外れないように、十分な高さ（ｈ）を有していなければならない。うまく機能するためには、フィンガーグリップ・リング３４の外径は中空部材１２の外径よりも少なくとも約５％大きくなければならない。フィンガーグリップ・リング３４の外径は中空部材１２の外径よりも約８％ないし２０％大きいのが望ましい。更に言えば、フィンガーグリップ・リング３４の外径は中空部材１２の外径よりも約１２％ないし１６％大きいのが最も望ましい。
フィンガーグリップ・リング３４の３番目の機能は、ユーザーの皮膚、膣、その他の体腔からアプリケーター１０を取り外しやすくすることである。フィンガーグリップ・リング３４は、ユーザーの指がアプリケーター１０から滑って外れることなくこの機能を果たせるように、十分な高さ（ｈ）を有していなければならない。
再び図２に関してだが、フィンガーグリップ・リング３４は、基本的に中空部材１２の壁２０に垂直な面３５を含んでいる。この面３５は、ユーザーの指からこの面３５に力が掛けられたときに、アプリケーター１０の第１端部２６がフィンガーグリップ・リング３４の周りに回転できるように、十分な強度を有していなければならない。このような回転運動はアプリケーター１０の体腔に対する相対的位置決めをやりやすくする。
アプリケーター１０を形成する材料の強度と延び特性がフィンガーグリップ・リング３４の最大外径に制限を掛ける。アプリケーター１０の最大外径は、異なる種類の材料に対して、次の式で計算できる。
0003844500.tif 000002
異なる種類の紙から成るアプリケーターにこの式を使って、フィンガーグリップ・リング３４の最大外径はアプリケーター１０の外径の約１２０％であることが確立されている。異なる材料は異なる最大径を生み出すことに留意しなければならない。
フィンガーグリップ・リング３４は、ユーザーの指が使用中にフィンガーグリップ・リング３４を壊したり、カールを解いたりしないように十分な強度を有していなければならない。フィンガーグリップ・リング３４は、力が掛けられる３つの異なった期間に出会う。３つの期間とは、アプリケーターが体腔に対して位置決めされる制御期間、物が体腔内に放出される放出期間、及びアプリケーター１０が体腔から取り除かれる除去期間である。フィンガーグリップ・リング３４が耐えなければならない最初の力は、ユーザーがアプリケーター１０を体腔付近及びその中へ位置決めするときの押し込み力である。通常、フィンガーグリップ・リング３４には２本の指だけが置かれ、フィンガーグリップ・リング３４に加えられる力は円周上に等分布されるわけではない。そうではなく、力は互いに約１８０度離れた２つの弧状の位置でフィンガーグリップ・リング３４の周辺に作用する。各弧状の位置は約４５度と約１１０度との間で定義される面積を包含することとなる。この期間の力は約５０ｇｒから約２００ｇｒの範囲にある。
フィンガーグリップ・リング３４に掛けられる第２の力は放出期間の力で、このときの力が最大の力となる。この力は、物が体腔内に放出される際に、中空部材１２の長手中心軸Ａ−Ａに平行な方向に、フィンガーグリップ・リング３４に掛けられる。この力はフィンガーグリップ・リング３４がカールされた方向と逆方向となる。多くのタンポンアプリケーターの放出力は約２５０ｇｒから８００ｇｒ（０．５５１ｂから１．７５１ｂ）の範囲にある。それ故、フィンガーグリップ・リング３４の強度は少なくとも約２５０ｇｒ（０．５５１ｂ）必要であり、望ましくは８００ｇｒ（１．７５１ｂ）以上、更に安全のためには１５００ｇｒ（３．３０１ｂ）以上であることが望ましい。
フィンガーグリップ・リング３４が耐えなければならない３番目の力は、アプリケーター１０が体腔より引き出される際の除去力である。この力は制御時の力同様約５０ｇｒから２００ｇｒの範囲にある。
フィンガーグリップ・リング３４の強度、或いは変形するかカールが解けるかする迄に掛け得る力は、ディジタル・フォース・ゲージが装備されたシャティロン・フォース・テスターを使って計測できる。両装置とも２７４０９ノースカリフォルニア、グリーンスボロ、ビジネス・パーク・ドライブ、７６０９のシャティロンより入手できる。引張／圧縮テスター・モデルＴＣＭ−２００とシャティロン・ディジタル・フォース計モデルＤＦＩが役に立つ。
フィンガーグリップ・リング３４は、ユーザーの親指やその他の指の先が当たるストッパーとなり、かつユーザーの他の指又は他の部材で物１４をアプリケーター１０の前端の第１端部２６を通して押し出せる構造となっている。
フィンガーグリップ・リング３４を作るに必要なカールの量は、フィンガーグリップ・リング３４の形状、アプリケーター１０を形成するために使われた材料の種類、層の数、組み合わされた層の厚さ等々によって変わり得る。通常、アプリケーター１０の第２端部２８がそれ自身の上に少なくとも１８０度カールされる。他の言い方をすれば、層２２と２４は、少なくとも一つの折り返しがあり、カールを形成する材料がチューブ状部材１２を形成する層２２及び２４と並行になるまでカールされる。幾つかの実施例では、材料を約１８０度と４５０度との間でカールする必要があるか或いはそうするのが望ましい。ある種のカール形状では、約２７０度から３６０度の間でカールする必要がある。
図３から図８までに幾つかの特定のカール形状を示す。図３に、アプリケーター１０の第２端部２８上に形成された「中空Ｃ型カール」３６を示す。「中空Ｃ型カール」３６は、チューブ状アプリケーター１０の末端３８が第１層即ち外側層２２に接触するように、２２と２４の両層を約２７０度カールして作る。「中空Ｃ型カール」３６はＣ型断面形状を有している。更に、「中空Ｃ型カール」３６は中空中心即ち中空領域４０を有している。
図４に、アプリケーター１０の第２端部２８上に形成されたもう一つの「Ｃ型カール」４４を示す。「Ｃ型カール」４４は、チューブ状アプリケーター１０の末端３８が第１層即ち外側層２２に接触するように、２２と２４の両層を約２７０度カールして作る。更に、２２と２４の両層は成形過程の間に中空チューブ状部材１２に向かって、それと感知できる空間領域ができないよう圧力が掛けられる。この形状は図３のものに比べ開放領域が少ないが、カール４４には限られた中空領域がなお存在する。
図５に、アプリケーター１０の第２端部２８上に形成された「波型カール」４６を示す。「波型カール」４６は、チューブ状アプリケーター１０の末端３８が第１層即ち外側層２２に接触するように、２２と２４の両層を約２７０度カールして作る。更に「波型カール」４６は中空中心即ち中空領域４８を有している。中空領域４８のため「波型カール」４６の密度はチューブ状壁２０を形成する材料よりもやや低くなる。「波型カール」４６が形成される間に、２２と２４の両層の材料は交互に隆起部５０と溝部５２を持った折り返し形状に成形される。隆起部５０と溝部５２は「波型カール」４６の外側表面５４、内側表面５６の両面に発生する。外側表面５４上の隆起部５０と溝部５２は粗い表面を形成し、ユーザーの手が滑りにくくなる。
図６に、アプリケーター１０の第２端部２８上に形成された「ｅ型カール」５８を示す。「ｅ型カール」５８の外観は、長手軸Ａ−Ａと並行方向を向いた逆ｅ断面形状である。「ｅ型カール」５８は、チューブ状アプリケーター１０の末端３８が外側層２２と並行になりかつそれに隣接するように、２２と２４の両層を約３６０度カールして作る。この実施例では中空領域は存在しない。しかし、カーリングの途中及び／又は後で圧縮が加えられるとすれば、その圧縮量によっては「ｅ型カール」の折り返しの線に沿って中空領域が存在してもよい。第１層２２と第２層２４を各々伸長しカーリングすることによって、フィンガーグリップ・リング３４の密度がチューブ状壁２０を形成する材料よりも低くなるかも知れないことも理解されなければならない。
図７及び図８に、アプリケーター１０の第２端部２８上に形成されたＳ型カールの２つのバージョンを示す。図７に「右Ｓカール」６０を、図８に「左Ｓカール」６２を示す。「右Ｓカール」６０は、Ｓの自由端を第１層即ち外側層２２の外表面に隣接、そして接触するように配置してＳ型を作る。「左Ｓカール」６２は、Ｓの自由端を第１層即ち外側層２２の外表面から離し、約９０度外向きに配置してＳ型を作る。右及び左の「Ｓカール」６０及び６２はＳ型の断面形状を有している。
幾つか、特定のカール形状について示し、説明したが、本特許から逸脱することなく他のカール形状を採りうることは言うまでもない。
再び図３〜８についてであるが、フィンガーグリップ・リング３４内にある材料の量はカールの断面図を見ればよくわかる。断面図を見れば、各カールがチューブ壁材と、通常は幾分の中空領域４０とから成っていることがわかる。チューブ壁が高価ではない材料で出来ていて、典型的多層構造材であれば、ある程度十分な厚さを持たせることができる。これによってアプリケーターには外から働く圧力に耐える十分な強度を与えることができる。外部に伸びるフィンガーグリップ・リング３４も又、使用中適切に機能するための十分な強度と高さを持っていなければならない。フィンガーグリップ・リング３４の外径は基本的にチューブの外径より大きく、このことはフィンガーグリップ・リング３４のより大きな径を構成するために、紙の繊維が変わるか伸びるかしていることを意味している。それ故、材料のタイプ、材料の厚さ、材料の伸び、チューブの初期外径、フィンガーグリップ・リング３４の外径の全てが相互に関係する。従って、この相互作用を説明するのに用いられる２つの用語は、フィンガーグリップ・リング３４の「断面積」と「壁密度」である。
各フィンガーグリップ・リング３４の「断面積」はチューブ材のパーセンテージと中空領域４０の補完パーセンテージとから成っている。各フィンガーグリップ・リング３４の「断面積」は約７０ないし９５％の材料物質と、約５ないし３０％の補完中空領域とから成っている。各フィンガーグリップ・リング３４の断面積は約８０ないし９０％の材料物質と、約１０ないし２０％の補完中空領域とから成っているのが望ましい。このフィンガーグリップ・リング３４中の材料物質の割合は現在使われている紙製飲料コップよりもはるかに高く、この紙コップの場合カール部分の材料物質の割合は約１０ないし２０％、中空領域は約８０ないし９０％である。フィンガーグリップ・リング３４中の材料物質の中空領域に対する割合は、リングを形成する材料のタイプ、必要とされる高さ寸法「ｈ」、必要とされる強度等によって決められる。フィンガーグリップ・リング３４の高さと強度とは、アプリケーター１０の制御、挿入、除去にフィンガーグリップ・リング３４がいかに効果的に役立つかを決める決定的なパラメーターであることが分かっている。
各フィンガーグリップ・リング３４の「壁密度」は、１９８１年に版権が取られ、フリン／トロージャンから発行されている「工業用材料とその応用」第２版５２頁に定義されている密度の標準定義を使って決められる。密度は「質量／体積」で定義され、通常はｇｒ／ｃｍ３又はｋｇ／ｍ３で表される。適切なフィンガーグリップ・リング３４を形成するには、チューブ状壁２０の密度は約０．４ないし１．０ｇｒ／ｃｍ３でなければならない。２プライのアプリケーターでは約０．６ｇｒ／ｃｍ３の密度がよい。フィンガーグリップ・リング３４を形成する壁の密度はチューブ状壁２０の密度よりも低いのが望ましい。しかし、許容範囲はチューブ状壁２０の密度の±２０％である。
フィンガーグリップ・リング３４は、中空部材１２の周辺の一端を回転する工具に接触させて作ることができる。工具は中空部材１２に接触し、その長手中心線Ａ−Ａに並行に動く。チューブ状壁２０がフィンガーグリップ・リング３４にカールされてゆくに従って、内側層２４が紙のような材料で出来ている場合、内側層２４の繊維は伸長され成形される。そのため、顕微鏡のスケールでは、繊維は離され又は空間が空くことになる。その結果、材料の密度は低下する。フィンガーグリップ・リング３４が続いて圧縮されなければ、中空部材１２より低密度で、中空領域を含むこととなる。フィンガーグリップ・リング３４を圧縮して中空領域を減らすか又は取り除くことも出来る。そうすればフィンガーグリップ・リング３４の密度は上がる。フィンガーグリップ・リング３４は形成の元となったチューブ状壁２０より高密度になるように圧縮することもできる。しかし、圧縮しすぎるとフィンガーグリップ・リング３４は許容できないほど弱くなる。フィンガーグリップ・リング３４の頭部の密度が高くなりすぎると、フィンガーグリップ・リング３４は脆くなり、そのため弱いヒンジ部が出来ることもある。タンポン・アプリケーター１０でフィンガーグリップ・リング３４を使う際には、これは望ましくない。
次に、図９と１０に２体型タンポン・アプリケーター６４を示すが、これは第１部材６６と第２部材６８とから成っている。外側チューブと呼ぶこともあるが第１部材６６は中空で、月経タンポン１４を受容、保持出来るサイズと形状になっている。第１部材６６の外径は約１インチ（２５．４ｍｍ）以下で、約０．７５インチ（１９．０５ｍｍ）以下が望ましく、約０．６２５インチ（１５．８７５ｍｍ）以下が最も望ましい。第１部材６６は、中空部材１２に対して先に教示したように作ることができ、少なくとも２つの別々の異なる層を含んでいなければならない。層の一つは紙であるのが望ましい。内側チューブと呼ぶこともあるが第２部材６８は、第１部材６６の内周面で伸縮滑動するようにサイズ、形状が決められている。第２部材６８は中空であるのが望ましいが、そうでなくともよい。第２部材６８を第１部材６６の中に押し込むと、タンポン１４は第１部材の前端部２６を通って放出される。タンポン１４が女性の膣に収まった後、アプリケーター６４は適宜廃棄される。
図１１〜１４に、チューブ状部材１１２の端部にカールを成形する装置１１０を示す。「チューブ状部材」は、カールされる端部近くの壁１１６で形成される空洞又は開口部１１４を有する部材を意味する。壁１１６は相対的に薄くなければならない。空洞又は開口部１１４は少なくとも一方の外側表面に伸びていなければならない。チューブ状部材１１２は円筒形、非円筒形、円錐形、円錐台形、又は、１つかそれ以上の端部に向かって開かれたその他の形状何れでもよい。チューブ状部材１１２の外径は一様でなければならないわけではないが、そうであるのがいろんな用途で望ましい。
装置１１０でカールできる２つのものには、タンポン・アプリケーターに使える円筒形チューブ、医薬用アプリケーターに使える円筒形チューブが含まれる。タンポン・アプリケーターは吸収用タンポンを女性の膣内に位置決めし易くし、医薬用アプリケーターは薬剤を人又は動物の体腔内或いは皮膚上に施薬するのに使える。医薬用アプリケーターの一つの特別な応用例は菌伝染病薬剤のような薬剤を女性の膣内へ施薬するものである。カールは内側にも外側にも伸ばすことが出来る。外側に伸ばしたカールは、女性の膣に対してアプリケーターを保持するのを助けるフィンガーグリップ・リングとして役に立つ。
チューブ状部材１１２の長さは必要な量どれだけでもよい。しかしタンポン・アプリケーターや医薬用アプリケーターとして使う場合、チューブ状部材１１２の長さは、約１ないし１１２インチ（２５．４ｍｍないし３０５ｍｍ）であるべきであり、約２ないし６インチ（５０．８ｍｍないし１５２．７ｍｍ）であるのが望ましい。タンポン・アプリケーターとして最も望ましい長さは３インチ（７６．２ｍｍ）であり、医薬用アプリケーターとして菌伝染病薬剤を施薬するのに最も望ましい長さは６インチ（１５２．４ｍｍ）である。
チューブ状部材１１２はどんな種類の材料でも作ることができる。タンポン・アプリケーター又は医薬用アプリケーターとして用いるには、チューブ状部材１１２は、紙、厚紙、ボール紙、樹脂、熱可塑性フィルム、又はそれらの材料の組み合わせで構成されていなければならない。チューブ状部材１１２は少なくとも２つの別個の層から成る積層材として成形されていてもよい。各層は同様の材料であっても異なった材料であってもよい。チューブ状部材１１２の外側層に、ある特性を与えるために適切なコーティングを施すこともできる。例えば、アプリケーターに、なめらか、滑りやすい、水を通す、水を通さない等の特性を与えるのにコーティングを利用することができる。
チューブ状部材１１２を形成するのに２つかそれ以上の層を使っている場合、にかわのような接着剤、熱及び／又は圧力、超音波、その他あらゆる既知の方法でそれらを互いに接着することができる。
チューブ状部材１１２にカールを成形するための装置１１０は、チューブ状部材１１２の外径が約１．２５インチ（３１．７ｍｍ）以下が特に有用で、約１インチ（２５．４ｍｍ）以下が望ましく、最も望ましいのは約０．７５インチ（１９．０５ｍｍ）以下である。直径約０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の小さいものでも本装置１１０を使ってカールできる。そのような比較的小さな径を有するチューブ状部材は回旋巻き、螺旋巻き、長手方向のシーミング、押し出し成形、或いは樹脂ならば材料を一緒にモールディング等して作ることができる。装置１１０は壁１１６の厚さが約０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）以下のチューブ状部材１１２のカーリングに特に有用であり、壁厚さは約０．１０インチ（２．５４ｍｍ）以下が望ましく、約０．０５インチ（１．２７ｍｍ）以下が最も望ましい。そのような厚さの壁は、特に、紙、厚紙、ボール紙、樹脂等で作られた、タンポン・アプリケーター、医薬用アプリケーターで典型的に用いられている。
再び図１１〜１４であるが、装置１１０は第１部材１１８と第２部材１２０とから成っている。第１部材１１８及び第２部材１２０の一方が固定的に保持され他方の部材が回転されるという想定である。ここでは論議のため、第１部材１１８が固定的に保持され、第２部材１２０が回転されるものとして説明を進める。しかし当業者であれば、第１部材１１８を回転させ、第２部材１２０を固定的に保持してもよいことは理解できるであろう。同様に、第１部材１１８と第２部材１２０とを共に、カールを成形するため異なる速度で回転させることもできる。回転速度は約２００ないし５０００ｒｐｍで変化させることが出来るが、約２０００ｒｐｍ以下が望ましく、約３００ないし１８００ｒｐｍであるのが最も望ましい。
第１部材１１８はチューブ状部材１１２を固定的に保持するよう設計されている。第１部材１１８は中心長手軸Ａ’−Ａ’を有する長手方向に伸びた部材として描いてある。第１部材１１８は、第１及び第２の離れた両端部１２４及び１２６を有するハウジング１２２を含んでいる。ハウジング１２２は、その内側を貫ぬく中心長手軸Ａ’−Ａ’と同軸の穴部１２８を有している。穴部１２８はハウジング１２２の第１端部１２４と第２端部１２６との間に伸びている。穴部１２８はチューブ状部材１１２を収容できるようにサイズ、形状が定められている。
ハウジング１２２の第１端部１２４から軸方向に外側に伸びて肩部１３０が設けられている。肩部１３０は、円形断面形状を有し、外周部１３２を有する外側肩部として描かれている。外周部１３２は第２部材１２０の部分と合うようにサイズが決められている。肩部１３０の厚さは比較的薄いが、比厚さは成形したいカールの厚さによって変化する。第１部材１１８がチューブ状部材１１２を保持する際は、チューブ状部材１１２の一端が肩部１３０を越えて伸び出るように保持する。チューブ状部材１１２のこの端部がカーリングされる端部である。
第１部材１１８は又、部分的には穴部１２８内に位置するピストンロッド１３４を含んでいる。ピストンロッド１３４の端部にはピストン１３６が取り付けられピストンは穴部１２８内に配置されている。ピストン１３６にはスリーブ１３８が付いており、スリーブの外径は穴部１２８の内径よりも小さい。スリーブ１３８には軸方向に貫通成形されたスロット１４０が設けられており、チューブ状部材１１２と摩擦で係合するために径を大きくできるようになっている。ピストン１３６には又、チューブ状部材１１２を止める働きをするスリーブ１３８より内側に位置する円錐表面部１４２が設けられている。円錐表面部１４２はチューブ状部材１１２を穴部１２８内で軸方向に整列させるように機能する。チューブ状部材１１２はピストン１３６及び穴部１２８の内側表面と接触する。この位置で、チューブ状部材１１２は摩擦接触によりスリーブ１３８に固定的に保持される。
ピストンロッド１３４の反対側の端部には大きなヘッド１４４が付いている。ヘッド１４４とハウジング１２２の第２端部１２６との間、ピストンロッド１３４の周囲にはスプリング１４６が装着してある。スプリング１４６の役目は、ピストン１３６がハウジング１２２の第１端部から離れた位置に来るように、プッシュロッド１３４を外側に引き出しておくことである。この位置に置いておけばチューブ状部材１１２を所定の量だけ肩部１３０から突き出た状態で穴部１２８の中に収めることができる。プッシュロッド１３４を引き出しておく手段としてスプリング１４６を教示したが、当業者であれば電気、油圧、空圧等他の手段を使いたいと思うかも知れないことに触れておかねばならない。
チューブ状部材１１２の一端部にカールが成形された後、ピストンロッド１３４を下向きに即ち穴部１２８の中に向けて押せば、チューブ状部材１１２を穴部１２８から外すことができる。ピストンロッド１３４を下向きに押せば、スプリング１４６は圧縮される。ピストンロッド１３４とピストン１３６とをハウジング１２２の第１端部１２４に向かって動かせば、チューブ状部材１１２は穴部１２８から押し出される。チューブ状部材１１２の大部分が穴部１２８から外へ出て、チューブ状部材１１２はスリーブ１３８から手で外すことができる。チューブ状部材１１２がピストン１３６から完全に外されると、圧縮されていたスプリング１４６はピストンロッド１３４に働きかけて、ピストン１３６を穴部１２８内の元の位置に戻す。これで、第１部材１１８は、カールされる次のチューブ状部材１１２を受け入れる準備が整ったことになる。
第１部材１１８には更に、中央穴部１２８に垂直方向のねじ穴１４８が設けられている。ねじ穴１４８はセットスクリュー１５０と契合するように設計されている。ピストンロッド１３４には、ピストン１３６と大きなヘッド１４４との間の大部分の長さに沿って伸びる機械加工された平面部１５２が設けられている。セットスクリュー１５０はねじ穴１４８にねじ込まれ平面部１５２と接触する。こうするとピストンロッド１３４のハウジング１２２に対する相対回転を防ぐことができる。ある状態下では、ピストンロッド１３４の回転は望ましく無いというわけではなく、そのような場合はセットスクリュー１５０は必要ない。
装置１１０の第２部材１２０は第１部材１１８の中心長手軸Ａ’−Ａ’同軸に配列されており、第１部材１１８の第１端部１２４と相対的に運動できる。部材１１８，１２０は必要であればこの他の方向に据えることもできるが、ここでは論議のために、第２部材１２０は第１部材１１８の下に垂直に整列していることにして説明する。
外側向きのカール又は内側向きのカール何れの成形であるかは第１及び第２部材１１８，１２０の形状によって決まる。チューブ状部材１１２の一端に外側向きのカールを成形するための第２部材１２０に必要な形状について最初に説明する。内側向きのカールを成形するために必要な工具の形状については後に説明する。
第２部材１２０は、チューブ状部材１１２が第１部材１１８の穴部１２８内に保持されて肩部１３０を越えて外側に伸びているとき、そのチューブ状部材１１２の端部と契合できる。第２部材１２０は円筒型部材として描いてあるパイロット１５４を有している。パイロット１５４は、チューブ状部材１１２の外側に伸びた端部内に挿入出来るようにサイズと形状が決められた、外径の小さくなった第１端部１５６を有している。第１端部１５６は円形断面形状で、その外径はチューブ状部材１１２の内径よりも約０．００２インチ（０．０５ｍｍ）小さいのが望ましい。パイロット１５４の第１端部１５６をチューブ状部材１１２に挿入すれば、第１部材１１８と第２部材１２０とが互いに接触するので、チューブ状部材１１２の壁１１６は内側にカールされることはない。パイロット１５４の第１端部１５６はチューブ状部材１１２の中に必要な量だけ幾ら挿入してもよい。しかしながら、パイロット１５４の第１端部１５６は少なくとも約０．１２５インチ（３．１７ｍｍ）以上チューブ状部材１１２の中に挿入すべきである。
図１５に示すように、第２部材１２０にもパイロット１５４を取り囲んでスリーブ１５８が設けられている。スリーブ１５８の内径は、第１端部１５６の近辺を除きパイロット１５４の外径部と接触しているようなサイズになっている。パイロット１５４の第１端部１５６において、スリーブ１５８の内径はパイロット１５４の第１端部１５６の外径から間隔をとって離れている。この間隙は、第１部材１１８と第２部材１２０とが係合したときに、チューブ状部材１１２の外周上に空間領域を作る。この空間領域は環状の開口部を作りだし、この中でチューブ状部材１１２の外端部が、中心長手軸Ａ’−Ａ’に対し外向きにカールされることとなる。
第２部材１２０がチューブ状部材１１２の端部と係合するとスリーブ１５８の内径は肩部１３０の外周部１３２と共にカーリング・チャンバー１６０を形成する。スリーブ１５８の内径と肩部１３０の外周部との間の間隙は約０．００１ないし０．００５インチ（０．０２ないし０．１２７ｍｍ）であるのが望ましい。スリーブ１５８とパイロット１５４は互いに固定されており、軸方向に同時に動くように設計されている。
第２部材１２０は更に、パイロット１５４とスリーブ１５８とを貫通して配置されたカーリング・エレメント１６２を有しており、チューブ状部材１１２の端部と接触し、これを外側に伸ばし、そこにカールを成形するように設計されている。カーリング・エレメント１６２はピン状又は円筒状の部材である。カーリング・エレメント１６２は中実でも中空でもよい。カーリング・エレメント１６２は又、図１５に示すように外径が一様であってもよいし、図１７に示すように一様でなくてもよい。カーリング・エレメント１６２は、スリーブ１５８に設けられた２つの横向きの穴１６４及び１６６と、パイロット１５４の第１端部１５６を貫通して成形された横向きの穴６８とに貫通挿入されそこに保持される。カーリング・エレメント１６２はパイロット１５４の第１端部１５６から垂直方向に少なくとも約１／１６インチ（１．５８ｍｍ）離して配置される。カーリング・エレメント１６２をパイロット１５４の第１端部１５６から離す距離は変えることができる。
パイロット１５４には又、その中に、中心長手軸Ａ’−Ａ’に沿って中央細路１７０が設けられている。中央細路１７０の少なくとも一部にはねじが切られ、セットスクリュー１７２が係合出来るようになっている。セットスクリュー１７２はカーリング・エレメント１６２と接触しその回転を止めるように設計されている。カーリング・エレメント１６２を固定していた方が、見栄えがよくより機能的なカールを作れることが分かっている。しかしある場合には、完成したカールの最終外観に影響を与えることなく、カーリング・エレメント１６２を動かし或いは回転できることも分かるであろう。
第２部材１２０は回転チャック１７３に挿入するように設計されており、所定の速度で回転させることができる。速度はチューブ状部材１１２を構成する材料のタイプによって変えることができる。第２部材１２０は、第１部材１１８と第２部材１２０とが相対的に軸方向に互いに動いている間に回転される。第１部材１１８と第２部材１２０とは互いに相対的に係合し、自動化機構を成す間隔が設定される。第１部材１１８と第２部材１２０とが係合する速度は制御できる。第１部材１１８と第２部材１２０とは互いに接近し、実際に接合することなく互いに滑動接触することに留意しなければならない。実際の接触、係合は第２部材１２０とチューブ状部材１１２の間で生ずる。第１部材１１８と第２部材１２０とが係合すると、カーリング・エレメント１６２がチューブ状部材１１２の端部と接触しそこにカールを成形する。カールはカーリング・チャンバー１６０の境界に制限される。
カーリング・エレメント１６２はチューブ状部材１１２の露出している周辺部と接触するように設計されている。チューブ状部材１１２が円筒状のチューブである場合、周辺部は図１３に示すように３６０度全周に亘っている。図１４に示すように、カーリング・エレメント１６２はこの周辺部表面に、望ましくはおよそ１８０度離れた別々の２ヶ所で接触するように設計されている。この配置により、カーリング・エレメント１６２はチューブ状部材１１２の周辺部といつも、５０度以下、望ましくは４０度以下、最も望ましくは３０度以下の範囲で接触することとなる。この特性は重要で、これによって摩擦エネルギーの立ち上がりが最小となり、小径のチューブ状部材１１２をその構成材料を破ったり壊したりすることなくカール成形出来るようになるからである。もし、カーリング・エレメント１６２がチューブ状部材１１２の全周辺部と同時に接触すると、摩擦力のために見栄えのよい許容できるカールの成形は出来ないであろう。摩擦力が高い場合も付加的な熱が発生して良質なカールが出来にくいことが分かっている。
使用寿命を延ばし、良質のカールを成形するため、カーリング・エレメント１６２にコーティング処理、硬化処理又はメッキを施すことも出来ることに言及しておく。効果のあったコーティング処理の一つは特許権の設定されている多段コーティング処理マグナプレートＭＭＦで、これは極端に堅くて低摩擦係数の鏡面状表面を作り出す。無電解ニッケル・コーティングを用いるマグナプレートＭＭＦ処理は、ポリマーを加えるよう修正されているが、効果的である。マグナプレート・コーティング処理はＤ７０３６ニュージャージー、リンデン、ルート１、１３３１に事務所があるゼネラル・マグナプレート社で利用できる。
第１部材１１８と第２部材１２０とは協同で動いて、第２部材１２０がチューブ状部材１１２の端部に力を加えるようにすることができる。この力は様々であるが、経験からは、紙、厚紙、ボール紙等で成形されたチューブ状部材１１２をカールするには、およそ０．５ないし１０ポンドの力で十分である。樹脂製のチューブ状部材にカールを成形する際にはもっと大きな力が必要である。小径紙チューブの端部をカール成形するには、約５ポンド以下の力が適切であるのが望ましく、約３ポンド以下の力で十分であるのが最も望ましい。
図１６に、外側に伸びた一体型のカール１７４がその端部に成形されているチューブ状部材１１２を示す。このカール１７４は図１５に示す工具を使って作ることができる。カール１７４は、その形状故に直角な角部１７６を有する「Ｓ」カールと称される。カーリング・エレメント１６２が一様な外径を有する際に直角な角になることが分かっている。
図１７の第１部材１１８と第２部材１２０は、カーリング・エレメント１６２が一様でない外径を有するカーリング・エレメント１７８に置き換えられていることを除けば、図１５に示したものと同様である。カーリング・エレメント１７８は円筒状のピンで２ヶ所に溝部１８０，１８２が設けてある。カーリング・エレメント１７８の両溝部１８０と１８２の外径はその他の部分よりも小さい。両溝部１８０と１８２は、パイロット１５４の第１端部１５６とスリーブ１５８の間に位置している。両溝部１８０と１８２はチューブ状部材１１２の周辺端部に対し垂直方向に整列し、カーリング・チャンバー１６０には半径方向に外側に位置している。両溝部１８０と１８２の断面形状は図１７に示すように凹型形状である。他の断面形状も使うことができる。他の断面形状としては、四角形、長方形、凸型、半球形等が考えられる。
図１８に、外側に伸びた一体型のカール１８４がその端部に成形されているチューブ状部材１１２を示す。このカール１８４は図１７に示す工具を使って作ることができる。カール１８４は、その形状故に丸い角部１８６を有する「Ｓ」カールと称される。カーリング・エレメント１７８が一様でない外径を有する際に丸い角になることが分かっている。
図１９に、チューブ状部材１１２の端部に内側向きの一体型カールを成形するための装置１８８を示す。装置には、チューブ状部材１１２を固定的に保持できる第１部材１９０が含まれている。第１部材１９０には、大きくなっている基台１９４から軸方向に伸びる中心軸１９２が設けられている。軸１９２の径はカールするチューブ状部材１１２の内径と殆ど合致するサイズになっている。軸１９２の長さは充分長く、チューブ状部材１１２を挿着し、それを必要な位置に保持できるようになっている。軸１９２には又、ローレット部１９６が設けられており、チューブ状部材１１２を固定的に保持し回転を制限する助けとなっている。更に軸１９２には、外周肩部２００に囲まれた、第１端部１９８が設けられている。外周肩部２００は第１端部１９８を越えて軸方向に伸びており、そして、チューブ状部材１１２が軸１９２上に一杯に挿入された際には、この外周肩部２００を越えて軸方向に伸びることになる。チューブ状部材１１２が外周肩部２００を越えて伸びる量は、カールをどれだけその端部に成形しようとするかによって予め設定される。
装置１８８には又、第１部材１９０と同軸に整列し、これと係合する第２部材２０２が含まれている。第２部材２０２は先に説明した第２部材１２０と同じ部品で構成されている。サイズ以外に唯一違うところは、第２部材２０２では、スリーブ１５８がパイロット１５４の第１端部１５６と面一ではない面部２０４を持っていることである。この実施例では軸１９２の第１端部１９８がパイロット１５４の第１端部１５６と係合する。係合状態になると、パイロット１５４の第１端部１５６の外周部が肩部２００の内周部と係合し、溝部１８０，１８２とスリーブ１５８の内表面の間にカーリング・チャンバー１６０が形成される。第１部材１９０と第２部材２０２とが互いに係合されて行くにつれて、カーリング・チャンバー１６０により、チューブ状部材１１２の端部に内側向きのカール２０６が成形される。
内側向きのカール２０６を成形する際には、一様でない直径を有するカーリング・エレメント１７８を使った方が、より良質のカールを作れるということが分かっている。しかし、チューブ状部材１１２を構成する材料、壁厚さ、直径、カールのタイプ等全てが成形されたカールの最終品質に影響を及ぼす。
上に述べたように、第１部材１９０又は第２部材２０２の何れが回転されてもよく、又何れが他方に往復運動的に向かったり離れたりしてもよい。更に、装置１８８には、チューブ状部材１１２を軸１９２から取り外すための取り外し手段が含まれていてもよい。取り外し手段は、先に図１１及び１２で示したのと同様なものでもよければ、空圧式、油圧式、電気式、電気機械式等その他の機構でもよい。
図２０に、内側に伸びる一体型カール２０６がその端部に成形されたチューブ状部材１１２を示す。このカール２０６は図１９に示す工具を使って作られる。カール２０６は、その形状故に、丸い角部２０８を持った「Ｓ型」カールと称される。丸い角部２０８が得られるのは、カーリング・エレメント１７８が一様でない外径を有するときであることが分かっている。
カール１７４と１８４の成形には幾らかの水分を紙チューブに加えることがその助けとなることを申し述べておく。わずか０．０５％の水分を加えることが有用なのである。チューブ状部材１１２のカールされる端部にワックスを塗るのも効果的である。最後に、カール１７４，１８４を所定の期間ヒートセットし、その形状保持を確実にし、又負荷が掛かった際の形状保持能力を高めることもできる。ヒートセットは約２００°Ｆないし４０°０Ｆ、約１ないし１０秒の範囲で行うのが効果的である。少なくとも２層の紙から成るチューブ状部材に一体成形されたカールには、約３００°Ｆ、約３秒間のヒートセットが適切である。チューブ状部材１１２を構成する材料の燃焼融解温度以下であればどんな温度でも、チューブ状部材１１２自体の破損を防ぐように時間を調整しさえすれば有効である。
本発明を幾つかの特定の実施例に基づいて説明してきたが、上記説明に鑑みて多くの代替、修正、変更が成されうることは、当業者にとっては自明のことである。従って本発明は付帯の請求項の精神と範囲を逸脱することのない、代替、修正、変更の全てを包含するものである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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