JP2013001409A

JP2013001409A - 液体用容器

Info

Publication number: JP2013001409A
Application number: JP2011132548A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Miura; 教昌三浦; Katsuya Norita; 克哉乘田; Atsushi Kurobe; 淳黒部
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】高温下の環境に長時間晒されても、変形が発生しない液体用容器を提供する。
【解決手段】少なくとも表裏の一面に熱融着性樹脂層を有する金属箔あるいは熱融着性樹脂層を有していない金属箔を素材とし、断面が多角形あるいは円形の筒形状である本体部材２と、前記本体部材の両端開口部に接合される蓋部材３、または深絞り加工した有底の本体部材と、前記本体部材の開口部に接合される蓋部材から構成され、前記の本体部材と蓋部材とを接合して液体用容器とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体用容器に関し、例えば農薬や医薬品、非水系電解液を保存して輸送する際に使用する液体用容器に関する。

農薬や医薬品などの薬品類やリチウムイオン二次電池などで用いられる非水系電解液を注入して保存や輸送に供される液体用容器には、基材となる樹脂系フィルムに液体との酸素や水蒸気との接触を防ぐバリアー性樹脂と、容器を製造する際の接合に用いる熱融着性樹脂を被覆した積層状の材料を用いた深絞り品と蓋とで構成されるものが特許文献１にて提案されている。この提案での基材には成形を容易にするためにポリスチレン系樹脂やポリカーボネート系樹脂などが使用されており、バリアー性や熱融着性の樹脂にはエチレン・ビニルアルコール共重合体やポリアクリロニトリルが用いられている。さらに、蓋に関しては、バリアー性を保つ材料としてアルミニウム箔を使用することも提示されている。

上記の提案とは別に、基材となる樹脂系フィルムの一方面に無機酸化物の蒸着膜であるバリアー性皮膜と熱融着性樹脂を被覆した材料を用いて、底面部分のみを折り曲げて面積を広くしたり、折り曲げた底面とその他の周囲部分との二つの部品を熱融着で接合して底面の面積を広くして、自立できる袋が特許文献２に提案されている。この提案においても、基材には２軸延伸ポリアミド系樹脂などの樹脂材料である。

特開２００７−０９９３２４号公報特開２００２−３３７８８５号公報

このように、従来から提案されている液体用容器は、樹脂系素材が主体であり、容器内の液体が９０℃程度の環境に長時間晒された場合には、容器の基材の樹脂が軟化するとともに液体が膨張して容器に内圧が作用し、これによっても容器の変形や破裂が生じる可能性がある。このように、内圧に対して強度不足であることが課題である。

このような強度不足の問題を解消するために、非水系電解液の出し入れを行う部分を強固なねじ式にしたステレンス鋼製のボトル型容器を使用する場合が増えてきている。しかし、この容器を製造するにはステンレス鋼板の絞り加工と出し入れ口の縮径加工およびねじ切りという工程となるが、ねじ部があるため素材となるステンレス鋼板の板厚を厚くする必要があり、これによって絞り加工や縮径加工に大荷重を有する大型の加工設備が必要であるため設備費が高くなる。このため、加工費や材料費の影響から非常に高価になるという欠点がある。また、内圧に対する強度は、板厚を薄くすることによっても実現可能であるが、ねじ部を形成しなければならないために必要以上の板厚になっていることも問題である。

そのため、本発明では、少ない工程で内圧に対する強度が高い液体用容器を提供することを目的とする。

本発明の液体用容器は、その目的を達成するため、少なくとも表裏の一面に熱融着性樹脂層を有する金属箔あるいは熱融着性樹脂層を有していない金属箔を素材とし、断面が多角形あるいは円形の筒形状である本体部材と、前記本体部材の両端開口部に接合される蓋部材から構成され、前記本体部材と前記蓋部材とを接合した構造としている。
また、深絞り加工した有底の本体部材と、前記本体部材の開口部に接合される蓋部材からなる構造としてもよい。
素材である金属箔は、前記本体部材がステンレス鋼であり、前記蓋部材がアルミニウムであることが好ましく、さらに、前記本体部材と前記蓋部材とをヒートシールにより接合することが好ましい。

本発明の液体用容器においては、金属箔を素材としているため内圧に対する強度が高いことから、容器の変形や破裂が発生することがない。
また、液体用容器を構成する部品が、筒形状の本体部材と蓋部材あるいは、深絞り加工した有底の本体部材と蓋部材であり、それらの部品の加工も金属箔であるため大型の加工設備を必要としないことから加工費の低減にも効果がある。
素材の金属箔として本体部材をステンレス鋼、蓋部材をアルミニウムとした場合には、高強度を有するステンレス鋼により容器本体の強度を高めることができると共に、アルミニウムは比較的低強度であるため蓋部にきり穴などを設けることで容易に容器の内容物を取り出すことが可能となる。さらに、本体部材と蓋部材とをヒートシールで接合すると、ステンレス鋼製の容器本体を成形する際にうねりなどが生じたとしても、ヒートシールの際、アルミニウム製の蓋部材が容器本体の形状になじむため、信頼性の高い接合を行なうことができる。

本発明の実施形態１に係る液体用容器の模式図本発明の実施形態１に係る液体用容器の断面図本発明の別の実施形態１に係る液体用容器の断面図本発明の実施形態２に係る液体用容器の模式図本発明の実施形態２に係る液体用容器の断面図本発明の別の実施形態２に係る液体用容器の断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体用容器１の模式図である。また、図
２は、本発明の実施形態１に係る液体用容器１のうち、表面に熱融着性樹脂層を有する金属箔を用いた場合の断面図である。図３は、本発明の実施形態１に係る液体用容器１のうち、表面に熱融着性樹脂層を有していない金属箔を用いた場合の断面図である。

液体用容器１は、金属箔４を基材とした熱融着樹脂層５を有している材料、あるいは熱融着樹脂層５を有していない金属箔４を素材として用いている。
金属箔としては、種類を限定するものでなく、ステンレス鋼やめっき鋼板、アルミニウムなどの非鉄材料など、何れの金属箔を用いても構わないが、液体用容器１の強度を高めるために本体部材２にはステンレス鋼を用い、内容物の取り出しを容易にし、ヒートシールによる接合部の信頼性を高めるために蓋部材３には比較的低強度のアルミニウムを用いることが好ましい。この金属箔４の板厚も特に限定されないが、通常１０〜１００μｍである。熱融着樹脂層５の材料も、特に限定するものでないが、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン樹脂、およびそれらの変性樹脂などを使用することができる。また、その樹脂の厚みも特に限定されないが、通常１０〜１００μｍである。

部品構成としては、断面が円形の筒状の本体部材２とその本体部材２の両端を塞ぐ蓋部材３である。筒状の本体部材２は、平板状の素材を円筒状に成形し、始終端を接合することで製造する。素材に金属箔４を基材とした熱融着樹脂層５を有している材料を用いた場合には、始終端の接合継手を重ね合せ継手やピール継手とし、熱融着樹脂層５を加熱・加圧して接合するヒートシール方法によって接合する。また、素材に金属箔４を基材とした熱融着樹脂層５を有していない材料を用いた場合には、始終端の接合継手を重ね合せ継手や突合せ継手、ピール継手として抵抗溶接や接着などの方法により接合する。
また、蓋部材３は、平板の素材を浅い絞り加工によってコの字状の断面となるように成形する。別の部品構成としては、図示していないが、断面が多角形状の筒状の本体部材とその本体部材の両端を塞ぐ蓋部材でも良い。これらの部品の製造方法も、断面が円形の筒状の本体部材２の場合と同じである。

これらの筒状本体部材２と蓋部材３は、素材に金属箔４を基材とした熱融着樹脂層５を有している材料を用いた場合には、図２に示したように熱融着樹脂層５を加熱・加圧して接合するヒートシール方法によって接合する。また、素材に金属箔４を基材とした熱融着樹脂層５を有していない材料を用いた場合には、抵抗溶接や接着などの方法により接合部６を形成して筒状本体部材２と蓋部材３を接合する。実際の筒状本体部材２と蓋部材３の接合は、筒状本体部材２の一方端に蓋部材３を接合した後、所定量の液体を注入し、注入後に筒状部品２の開放されている側に蓋状部品３を接合する手順で実施される。

液体用容器１から液体を取り出す場合には、蓋状部品３をパイプで押し破り、そのパイプを介する方法や、蓋状部品３に工具できり穴を開けて、その穴から取り出す方法などを採用する。この場合、蓋部材３の素材をアルミニウムとすることで穴開け作業が容易に行えることとなる。

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る液体用容器１の模式図である。また、図
５は、本発明の実施形態２に係る液体用容器１のうち、表面に熱融着性樹脂層５を有する金属箔４を用いた場合の断面図である。図６は、本発明の実施形態２に係る液体用容器１のうち、表面に熱融着性樹脂層を有していない金属箔４を用いた場合の断面図である。

用いる素材としては、実施形態１と同じである。部品構成としては、深絞り加工した本体部材７と、その本体部材７の開口部に接合される平板状の蓋部材８から成る。本体部材７は、素材をプレス加工で深絞りすることによって所定の寸法に成形した後、フランジ部をカットして所定寸法のフランジを形成する。また、蓋部材８は、本体部材７のフランジの最外長さが同じとなるようにカットして用意する。なお、蓋部材として本体部材のフランジ部に当接する部位を平坦形状とし、中央部を浅絞り加工したハット形状のものなどを用いてもよい。
本体部材７と蓋部材８の接合は、実施形態１の場合と同じであるが、素材に金属箔４を基材とした熱融着樹脂層５を有している材料を用いた場合には、図５に示したように熱融着樹脂層５を加熱・加圧して接合するヒートシール方法によって接合する。また、素材に金属箔４を基材とした熱融着樹脂層５を有していない材料を用いた場合には、抵抗溶接や接着などの方法により接合部６を形成して接合する。実際の本体部材７と蓋部材８の接合は、本体部材７に所定量の液体を注入し、注入後に蓋部材８を接合する手順で実施される。

液体用容器１から液体を取り出す方法も実施形態１の場合と同じであり、蓋部材８をパイプで押し破り、そのパイプを介する方法や、蓋部材８に工具できり穴を開けて、その穴から取り出す方法などを採用する。

実施形態１に関する実施例を以下に説明する。素材としては、本体部材２の素材として板厚０．１ｍｍのＳＵＳ３０４箔を基材とし、表裏面に熱融着樹脂層５として片面厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムを積層したものを用いた。また、蓋部材３の素材として板厚０．１ｍｍのアルミニウム箔（品種：Ａ１Ｎ３０）を基材とし、表裏面に熱融着樹脂層５として片面厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムを積層したものを用いた。
筒状の本体部材２としては、外径４０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円筒状にするため素材を板巻き加工し、始終端を重ね代１０ｍｍとしてヒートシール接合した。ヒートシール条件は、加圧力を０．２ＭＰａ、加熱温度を１２０℃とした。蓋状部品３は、コの字状断面のカップとし外径を３９．７ｍｍ、高さを１０ｍｍとした。これらの筒状部品２の一方端を蓋状部品３でヒートシール接合し、液体を注入した後に、筒状部品２の開放されている側を蓋状部品３でヒートシール接合した。この際のヒートシール条件は筒状部品２での条件と同じである。注入した液体としては、六フッ化燐酸リチウムをベースとしたリチウムイオン電池用電解液であり、注入量は１００ｃｃとした。

また、熱融着樹脂層５を形成していない板厚０．１ｍｍのＳＵＳ３０４箔を本体部材２の素材とし、熱融着樹脂層５を形成していない板厚０．１ｍｍのアルミニウム箔（品種：Ａ１Ｎ３０）を蓋部材の素材として、上記と同様な成形方法で同じ寸法の円筒状の液体用容器１を製造した。ただし、この場合の接合には、無機系接着剤を用いた。注入した液体も六フッ化燐酸リチウムをベースとしたリチウムイオン電池用電解液であり、注入量は１００ｃｃである。

さらに比較例として、板厚０．２ｍｍのポリエチレン樹脂を基材とし、表裏面に熱融着樹脂層として片面厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムを積層したものを素材として、上記と同じ寸法の液体用容器を製造した。この場合、筒状部品や蓋状部品は温度１００℃で加熱しながら、板巻き成形や絞り成形を行った。各部位の接合は、加圧力を０．２ＭＰａ、加熱温度を１２０℃の条件でヒートシール接合した。注入した液体も六フッ化燐酸リチウムをベースとしたリチウムイオン電池用電解液であり、注入量は１００ｃｃである。

このように製造した液体用容器１を９０℃の雰囲気下で1ヶ月放置して容器の状態を評価した。評価した結果、基材や素材にＳＵＳ３０４箔とアルミニウム箔を用いた液体用容器１に変形や液漏れなどの異常は見られなかったが、基材にポリエチレン樹脂を用いた液体用容器は内圧により膨らんだ形状に変形していた。

実施形態２に関する実施例を以下に説明する。素材としては、本体部材７の素材として板厚０．１ｍｍのＳＵＳ３０４箔を基材とし、表裏面に熱融着樹脂層５として片面厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムを積層したものを用いた。
また、蓋部材８の素材として板厚０．１ｍｍのアルミニウム箔（品種：Ａ１Ｎ３０）を基材とし、表裏面に熱融着樹脂層５として片面厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムを積層したものを用いた。
本体部材７は、直径４０ｍｍの円形状の金型を用いて高さ２０ｍｍまで絞り加工を行って成形した。その後、フランジ部を幅１０ｍｍとなるように抜き加工を行った。蓋部材８は、外径６０ｍｍの円形状に切り出した。容器部材７に六フッ化燐酸リチウムをベースとしたリチウムイオン電池用電解液を１００ｃｃ注入し、蓋部品８を容器部材７のフランジ部にヒートシール接合した。ヒートシール条件は、加圧力を０．２ＭＰａ、加熱温度を１２０℃とした。

さらに比較例として、板厚０．２ｍｍのポリエチレン樹脂を基材とし、表裏面に熱融着樹脂層として片面厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムを積層したものを素材として、上記と同じ寸法の液体用容器を製造した。この場合、容器部材は温度１００℃で加熱しながら、絞り成形を行った。各部位の接合は、加圧力を０．２ＭＰａ、加熱温度を１２０℃の条件でヒートシール接合した。注入した液体も六フッ化燐酸リチウムをベースとしたリチウムイオン電池用電解液であり、注入量は１００ｃｃである。

本発明にかかる液体用容器は、例えば非水系電解液を輸送する容器として使用するのに好適である。

１液体用容器
２筒状の本体部材
３蓋部材
４金属箔
５熱融着樹脂層
６接合部
７有底の本体部材
８平板状の蓋部材

Claims

少なくとも表裏の一面に熱融着性樹脂層を有する金属箔あるいは熱融着性樹脂層を有していない金属箔を素材とし、断面が多角形あるいは円形の筒形状である本体部材と、前記本体部材の両端開口部に接合される蓋部材から構成され、前記の本体部材と蓋部材とを接合してなる液体用容器。
少なくとも表裏の一面に熱融着性樹脂層を有する金属箔あるいは熱融着性樹脂層を有していない金属箔を素材とし、深絞り加工した有底の本体部材と、前記本体部材の開口部に接合される蓋部材から構成され、前記の本体部材と蓋部材とを接合してなる液体用容器。
素材である金属箔は、前記本体部材がステンレス鋼であり、前記蓋部材がアルミニウムである請求項１または２に記載の液体用容器。
前記本体部材と前記蓋部材とをヒートシールにより接合する請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体用容器。