JP2009120265A - ガラス容器のシール方法、ガラス容器及びコーティング剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガラス容器口部天面にホットエンドコーティングを行った後、ガラス容器口部天面にカゼインとポリフェノールを含み、かつ、硫酸銅、水酸化カルシウム及び塩化鉄から選択される1種以上を含む水溶液のコーティング剤をコーティングする。その後、ガラス容器口部天面に熱可塑性樹脂を塗布したシール材を接着することで、ガラスの風化に関わりなく、ガラス容器のシールが耐水性に優れたものとなる。
【選択図】 図2
Description
このようなシールを行う場合、シール強度を高めたり、風化したガラス容器に対してもシール強度を確保するシール方法が下記特許文献1〜5に開示されている。
本発明は、ガラスの風化に関わりなく、耐水性に優れたシールを実現することを課題とするものである。
本発明は、ガラス容器口部天面にホットエンドコーティングを行う工程と、ガラス容器口部天面にカゼインとポリフェノールを含み、かつ、硫酸銅、水酸化カルシウム及び塩化鉄から選択される1種以上を含む水溶液のコーティング剤をコーティングする工程と、ガラス容器口部天面に熱可塑性樹脂を塗布したシール材を接着する工程とを有することを特徴とするガラス容器のシール方法である。
ホットエンドコーティングは、徐冷炉の入り口付近において、成形直後の高温のガラス容器の外面にスズ化合物(主に四塩化スズ)又はチタン化合物(主に四塩化チタン)を作用させ、ガラス容器の外面に酸化スズ又は酸化チタン被膜を形成するものである。ホットエンドコーティングを行うことにより、次工程におけるコーティング被膜のガラス面への接着性が向上する。
また本発明は、前記コーティング剤におけるカゼインの濃度が5.0〜0.05wt%、ポリフェノールの濃度が1.0〜0.01wt%、硫酸銅、水酸化カルシウム又は塩化鉄の濃度が合計で1.0〜0.005wt%%である請求項1のガラス容器のシール方法である。
また本発明は、ガラス容器口部天面にホットエンドコーティングを行う工程と、ガラス容器口部天面にカゼインを5.0〜0.05wt%、ポリフェノールを1.0〜0.01wt%、水酸化カルシウム0.1〜0.005wt%を含む水溶液のコーティング剤をコーティングする工程と、ガラス容器口部天面に熱可塑性樹脂を塗布したシール材を接着する工程とを有することを特徴とするガラス容器のシール方法である。
また本発明は、前記ポリフェノールがタンニン酸又は没食子酸である請求項1〜3のいずれかののガラス容器のシール方法である。
ポリフェノールとはタンニン酸、没食子酸、カテキン、ルチン、イソフラボンなどの、同一分子内に水酸基を2個以上もつフェノールをいうが、本発明においては特にタンニン酸又は没食子酸が好適である。
また本発明は、請求項1〜4のいずれかのシール方法によりシールしたことを特徴とするガラス容器である。
また本発明は、カゼインとポリフェノールを含み、かつ、硫酸銅、水酸化カルシウム及び塩化鉄から選択される1種以上を含む水溶液であることを特徴とするコーティング剤である。
また本発明は、カゼインの濃度が5.0〜0.05wt%、ポリフェノールの濃度が1.0〜0.01wt%、硫酸銅、水酸化カルシウム又は塩化鉄の濃度が合計で1.0〜0.005wt%である請求項6のコーティング剤である。
また本発明は、カゼインを5.0〜0.05wt%、ポリフェノールを1.0〜0.01wt%、水酸化カルシウム0.1〜0.005wt%を含む水溶液であることを特徴とするコーティング剤である。
また本発明は、前記ポリフェノールがタンニン酸又は没食子酸である請求項6〜8のいずれかのコーティング剤である。
また本発明は、口部天面にホットエンドコーティングを行い、さらにその上に請求項6〜9のいずれかのコーティング剤をコーティングしたことを特徴とするガラス容器である。
カゼインは、そのタンパク質を構成するアミノ酸のうち、セリンに由来する部分の多くにリン酸が結合した、リンタンパク質の代表的な例である。その構成成分は単一のタンパク質ではなく、大きく分けて、α-casein(アルファ カゼイン)、β-casein(ベータ カゼイン)、κ-casein(カッパー カゼイン)の3種類に分類される。
アミノ酸とは、アミノ基とカルボキシル基の両方の官能基を持つ有機化合物である。
ポリフェノールは、多数のフェノール性ヒドロキシ基を持つ芳香族化合物である。
一般に分子量が大きくなると、物質は水に溶けにくくなる。ポリフェノールとカゼインはアミド結合(−NH−CO−)などにより結合して、分子量が大きい物質になる。さらに、カルシウム、銅、鉄が加わることで、これら金属が余っている水酸基、カルボキシル基と反応して、さらに溶けにくい塩などになり、耐水性が向上するものと推定される。
なお、図1はコーティング剤が水酸化カルシウムを含むものである場合であるが、硫酸銅又は塩化鉄を含むものである場合は、図中「Ca」がそれぞれ「Cu」又は「Fe」に代わる。
また、図1はホットエンドコーティング層を省略して表している。
本発明のガラス容器は、口部のシールが、ガラスの風化の程度に関わりなく、きわめて耐水性に優れたものとなるので、水や湿気によるシールの破綻により、容器内部へ水や湿気が侵入し、内容物が変質するのを防ぐことができる。
本発明のコーティング剤は、前記本発明のシール方法に使用するコーティング剤であり、ガラス容器口部にホットエンドコーティングを行った後にコーティングを施すことで、ガラスの風化の程度に関わりなく、きわめて耐水性に優れたシールを可能とするものである。
カゼインの濃度を5.0wt%以上にするとコーティングされたガラス容器が少し曇り、0.05wt%以下ではガラス容器を長期保管したときのシールが耐水性に劣る。ポリフェノールも同様に1.0%以上ではガラス容器が少し曇り、0.01wt%以下ではガラス容器を長期保管したときのシールが耐水性に劣る。硫酸銅、水酸化カルシウム又は塩化鉄の濃度は合計で0.005%以下ではガラス容器のシールは、十分な耐水性が得られない。一方、1.0%も加えれば十分な耐水性が得られ、それ以上加える必要はない。
乾燥温度も特に限定されず、自然乾燥、強制乾燥を問わない。
酸化スズによりホットエンドコーティングしたガラスびんを、120℃(実施例1〜3及びその比較例)又は100℃(実施例4,5及び比較例4,5)にした電気オーブンの中に20分以上放置することでガラスびんを加温した。加温されたガラスびんを実験的なコーティング装置を使い、以下の条件でコーティング剤を口部天面にスプレーコーティングした。
・スプレーノズル: ニードルスプレー
・スプレー走行速度: 60cm/秒
・流量:50ml/分×4回(実施例1〜3及びその比較例)
100ml/分×4回(実施例4,5及び比較例4,5)
・乾燥:自然乾燥
上記のように作成した実施例及び比較例のガラスびんの半数を、温度70℃、湿度90%の高温多湿室内に12時間保管し、風化(ウェザリング)を促進させたサンプルを作製した。通常の室温保管では1年間に相当するウェザリングであることを実験で確認している。
また、残りの半数を通常の室温で短期保管し、ほとんど風化していないサンプルを作製した。
上記のサンプルへのアルミシール材2の接着は、次のシール条件で行った。
・高周波シール機: コンベア式高周波シール装置ω-F53S(高周波フィールド社製)
・コイル高さ: 18mm(キャップ上面から加熱コイルまでの高さ)
・出力: 650(138V,13A)
・加熱コイル通過時間: 3秒(実施例1〜4及びその比較例)
2.2秒(実施例5及び比較例5)
空気中の湿気・水分に対する耐候性(耐水性)を評価するために、下記の試験方法で評価した。概略図を図2に示す。
風化を促進させたもの、及びほとんど風化していない実施例・比較例のガラスびん1に粉体(インスタントコーヒー)を充填し、熱可塑性接着剤層を有するアルミシール材2を高周波シール機で接着する。その後、口部を水槽3の中の水4に漬け、びん内部に水が浸透してくる時間を調べた。最長浸漬時間は32時間とし、32時間経っても容器内部に水が浸透してこない場合は、その時点で試験をうち切った。粉体をインスタントコーヒーとしたのは、びん内部に水が浸透すると、粉体が黒く溶け、容易に水の侵入を確認できるからである。
下記のコーティング剤をコーティングして実施例1、及び比較例1−2〜比較例1−4を作製した(比較例1−1はコーティングなし)。
・実施例1: カゼイン(0.25wt%)、タンニン酸(0.05wt%)、硫酸銅(0.05wt%)、アンモニア(0.125vol%)の水溶液
・比較例1−1: 無コーティング
・比較例1−2: カゼイン(0.25wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
・比較例1−3: カゼイン(0.25wt%)、タンニン酸(0.05wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
・比較例1−4: カゼイン(0.25wt%)、硫酸銅(0.05wt%)、アンモニア(0.125vol%)の水溶液
比較例1−1は、風化がない場合は耐水性に優れるが、風化した場合は極端に耐水性が無くなっている。比較例1−2〜1−4は、風化した場合の耐水性は改善されるが、風化しない場合の耐水性が極端に悪くなっている。実施例1は、風化した場合の耐水性が非常に優れており、風化しない場合の耐水性も実用上問題ない水準となっている。
したがって、実施例1は風化の程度に関係なく、高い耐水性を実現している。
下記のコーティング剤をコーティングして実施例2、及び比較例2−2〜比較例2−4を作製した(比較例2−1はコーティングなし)。
・実施例2: カゼイン(0.25wt%)、タンニン酸(0.05wt%)、水酸化カルシウム(0.025wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
・比較例2−1: 無コーティング
・比較例2−2: カゼイン(0.25wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
・比較例2−3: カゼイン(0.25wt%)、タンニン酸(0.05wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
・比較例2−4: カゼイン(0.25wt%)、水酸化カルシウム(0.025wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
比較例2−1は、風化がない場合は耐水性に優れるが、風化した場合は極端に耐水性が無くなっている。比較例2−2〜2−4は、風化した場合の耐水性は改善されるが、風化しない場合の耐水性が極端に悪くなっている。実施例2は、風化しない場合も風化した場合も優れた耐水性を示している。
したがって、実施例2は風化の程度に関係なく、高い耐水性を実現している。
下記のコーティング剤をコーティングして実施例3、及び比較例3−2〜比較例3−4を作製した(比較例3−1はコーティングなし)。
・実施例3: カゼイン(0.25wt%)、タンニン酸(0.05wt%)、塩化鉄(0.075wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
・比較例3−1: 無コーティング
・比較例3−2: カゼイン(0.25wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
・比較例3−3: カゼイン(0.25wt%)、タンニン酸(0.05wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
・比較例3−4: カゼイン(0.25wt%)、塩化鉄(0.075wt%)、アンモニア(0.025vol%)の水溶液
比較例3−1は、風化がない場合は耐水性に優れるが、風化した場合は極端に耐水性が無くなっている。比較例3−2〜3−4は、風化した場合の耐水性は改善されるが、風化しない場合の耐水性が極端に悪くなっている。実施例3は、風化しない場合も風化した場合も優れた耐水性を示している。
したがって、実施例3は風化の程度に関係なく、高い耐水性を実現している。
次に、コーティング剤の硫酸銅、水酸化カルシウム又は塩化鉄の中で、水酸化カルシウムがシールの耐水性において最も安定しているので、コーティング剤中の水酸化カルシウム濃度と、加熱コイル通過時間を変えて、シールの耐水性を調査した。
実施例4及び比較例4の加熱コイル通過時間は3秒、実施例5及び比較例5の加熱コイル通過時間は2.2秒とした。
実施例4、5共に、使用したコーティング剤は下記の成分を含む水溶液である。
・カゼイン: 0.25wt%
・タンニン酸: 0.05wt%
・水酸化カルシウム: 0.005wt%,0.01wt%,0.025wt%,0.05wt%,0.07wt%,0.085wt%
・アンモニア: 0.025vol%
比較例4、5共に使用したコーティング剤は下記の成分を含む水溶液である。
・カゼイン: 0.25wt%
・タンニン酸: 0.05wt%
・アンモニア: 0.025vol%
コーティング剤に水酸化カルシウムを含まない比較例4,5は共に耐水性が不十分である。
実施例4,5は、共に、コーティング剤の水酸化カルシウム濃度が0.005wt%から効果が見られる。0.01wt%以上では顕著な効果が見られ、0.01〜0.085wt%の範囲では使用上問題のない耐水性があると考えられる。0.1wt%を越える水酸化カルシウムを溶解させるのは困難であるので、コーティング剤における好適な水酸化カルシウム濃度は0.01〜0.1wt%の範囲である。
また、加熱コイル通過時間を延ばすことなど、シール条件を変えることで、コーティング剤の水酸化カルシウム濃度が0.005wt%でも、その耐水性能は向上する。
2 シール材
3 水槽
4 水
Claims (10)
- ガラス容器口部天面にホットエンドコーティングを行う工程と、ガラス容器口部天面にカゼインとポリフェノールを含み、かつ、硫酸銅、水酸化カルシウム及び塩化鉄から選択される1種以上を含む水溶液のコーティング剤をコーティングする工程と、ガラス容器口部天面に熱可塑性樹脂を塗布したシール材を接着する工程とを有することを特徴とするガラス容器のシール方法。
- 前記コーティング剤におけるカゼインの濃度が5.0〜0.05wt%、ポリフェノールの濃度が1.0〜0.01wt%、硫酸銅、水酸化カルシウム又は塩化鉄の濃度が合計で1.0〜0.005wt%である請求項1のガラス容器のシール方法。
- ガラス容器口部天面にホットエンドコーティングを行う工程と、ガラス容器口部天面にカゼインを5.0〜0.05wt%、ポリフェノールを1.0〜0.01wt%、水酸化カルシウム0.1〜 0.005wt%を含む水溶液のコーティング剤をコーティングする工程と、ガラス容器口部天面に熱可塑性樹脂を塗布したシール材を接着する工程とを有することを特徴とするガラス容器のシール方法。
- 前記ポリフェノールがタンニン酸又は没食子酸である請求項1〜3のいずれかのガラス容器のシール方法。
- 請求項1〜4のいずれかのシール方法によりシールしたことを特徴とするガラス容器。
- カゼインとポリフェノールを含み、かつ、硫酸銅、水酸化カルシウム及び塩化鉄から選択される1種以上を含む水溶液であることを特徴とするコーティング剤。
- カゼインの濃度が5.0〜0.05wt%、ポリフェノールの濃度が1.0〜0.01wt%、硫酸銅、水酸化カルシウム又は塩化鉄の濃度が合計で1.0〜0.005wt%である請求項6のコーティング剤。
- カゼインを5.0〜0.05wt%、ポリフェノールを1.0〜0.01wt%、水酸化カルシウム0.1〜0.005wt%を含む水溶液であることを特徴とするコーティング剤。
- 前記ポリフェノールがタンニン酸又は没食子酸である請求項6〜8のいずれかのコーティング剤。
- 口部天面にホットエンドコーティングを行い、さらにその上に請求項6〜9のいずれかのコーティング剤をコーティングしたことを特徴とするガラス容器。
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