JP2018140826A - 樹脂被覆ボトル型缶およびその製造方法ならびに樹脂被覆金属板 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る樹脂被覆ボトル型缶100を概略的に示す断面図である。図2は、図1の樹脂被覆ボトル型缶100の一部を拡大して示す断面図である。
ΔP=(Nx+Ny)/2−Nz
屈折率Nx、Ny及びNzは、例えば、アッベ屈折計を用いて測定することができる。アッベ屈折計を用いた測定は、JIS K7142:2014(「プラスチック−屈折率の求め方」)において規定されている。
ところで、アッベ屈折計で測定するのに十分なサイズの平滑な試験片が採取できない場合などは面配向係数を直接に求めることができない。こうした場合はX線回折装置で測定してもよい。ポリエチレンテレフタレートフィルムの配向度は回折角2θ=26°付近の回折強度から求められ、このX線回折強度と面配向係数には相関があることが知られており、同一組成のフィルムで互いの相関関係を求めることで面配向係数が分る。
図1に示す樹脂被覆ボトル型缶100は、例えば、図3乃至図5に示す方法によって製造する。図3(A)は樹脂被覆金属板を概略的に示す側面図である。図3(B)は図3(A)の樹脂被覆金属板100aをカップ状に絞り加工を施した状態を概略的に示す側面図である。図4(C)は図3(B)に示す構造100bに1回目の再絞り加工を施した状態を概略的に示す側面図である。図4(D)は図4(C)に示す構造100cに2回目の再絞り加工を施した状態を概略的に示す側面図である。図4(E)は図4(D)に示す構造100dにしごき加工およびボトム成形を施した状態を概略的に示す側面図である。図4(F)は図4(E)に示す構造100eに破線部BLでトリミングして得られた第1の中間体100fを概略的に示す側面図である。図5(G)は図4(F)の第1の中間体100fの開口部にネッキング加工を施した状態を概略的に示す側面図である。図5(H)は図5(G)に示す構造100gにさらにネッキング加工を施した状態を概略的に示す側面図である。図5(I)はネッキング加工を施して得られた第2の中間体100iを概略的に示す側面図である。図5(J)は図5(I)の第2の中間体100iにねじ加工、ビード加工およびカール加工を施して得られた樹脂被覆ボトル型缶100を概略的に示す側面図である。以下に、図3乃至図5に示す方法を工程順に説明する。
図1に示す樹脂被覆ボトル型缶100の製造に先立って、図3に示す樹脂被覆金属板100aを準備する。
樹脂被覆金属板100aは、図2の樹脂被覆ボトル型缶100の一部を拡大した断面図に示すように、アルミニウム板と、その両面に位置した一対の化成皮膜と、これら化成皮膜をそれぞれ被覆している一対の樹脂層とを含んでいる。なお、図3(A)に示す樹脂被覆金属板100aは、プレス等の加工を施す前の状態である。したがって、図3(A)に示す樹脂被覆金属板100aは、図1に示す樹脂被覆ボトル型缶100を構成している板とは、各層の厚さ等が異なっている。
打ち抜き工程では、準備した樹脂被覆金属板100aを、プレスにより、例えば、円盤状に打ち抜く。
カッピング工程では、図3(A)に示す樹脂被覆金属板100aに対して、絞り加工を施す。これにより、図3(B)に示す構造100bを得る。構造100bは、底部10と胴部20とを有する有底円筒缶である。
次に、構造100bに、1回以上の再絞り加工および/またはしごき加工を施す。これにより、例えば、図4(C)乃至図4(E)に示すように、構造100bの伸長と縮径とを行なう。すなわち、まず、再絞り加工を行なって、図4(C)に示すように、構造100bと比較してより高く且つ径がより小さな構造100cを得る。次に、2回目の再絞り加工を行なって、図4(D)に示すように、構造100cと比較してより高く且つ径がより小さな構造100dを得る。続いて、しごき加工を行ない、ボトム成形を行なって、図4(E)に示すように、構造100dと比較してより高く、底部10にドーム状の凹みを有する構造100eを得る。
続いて、構造100eに対して、その開口端を図4(E)に示す破線部BLの位置で切断するトリミング加工を施す。これにより、第1の中間体100fを得る。ここで、破線部BLは、樹脂被覆ボトル型缶100の高さ方向に対して垂直な線である。
樹脂被覆ボトル型缶100として、印刷および/または塗装が施されているものを製造する場合には、第1の中間体100fに対して印刷および/または塗装を行なうことが好ましい。この場合、第1の中間体100fへの印刷および/または塗装に先立ち、第1の中間体100fに付着した成形潤滑剤を除去してもよい。成形潤滑剤は、例えば、150乃至200℃の熱風を第1の中間体100fへ吹き付けることにより除去することができる。第1の中間体100fは、肩部30および首部40が成形される前の構造であるため、胴部20が直線性を維持しており、印刷および/または塗装を行ない易い。
次に、第1の中間体100fの開口部に対して、ネッキング加工を施す。これにより、図5(I)に示す第2の中間体100iを得る。ネッキング工程では、例えば、図5(G)及び図5(H)に示すように、第1の中間体100fの開口部の縮径を行なう。すなわち、まず、図5(G)に示すように、第1の中間体100fと比較して開口部の径がより小さな構造100gを得る。次に、図5(H)に示すように、構造100gと比較して開口部の径がより小さな構造100hを得る。このような縮径を複数の段階に分けて行い、図5(I)に示すように、首部40、肩部30、胴部20および底部10を一体に有する第2の中間体100iを得る。ネッキング加工は、外観的に要求される肩部曲線の滑らかさに応じて通常、4乃至40回の段階に分けて行なう。
ネッキング加工及び加熱処理を行なった後に、第2の中間体100iの首部40にねじ加工、ビード加工およびカール加工を施す。ねじ加工、ビード加工およびカール加工は、例えば、以下のように行なう。まず、首部40の円筒部にキャップ螺合用のねじ溝を設けてねじ部42を成形する。ねじ加工は、例えば、首部40の円筒部の内面側と外面側とからそれぞれねじ成形用ローラを押し付けて行なう。ねじ加工と同時か、ねじ加工に続けて、ねじ部42の下方にビード部43を成形する。ビード部43は、首部40の周方向に沿って延び、内側に向かって凹んだ環状凹部を形成することによって成形する。続いて、首部40の開口端部をカール成形装置によって外巻きに加工し、カール部41を成形する。なお、ねじ加工、ビード加工およびカール加工を行なう順番は、変更してもよい。また、カール加工を施す前に、開口端部をトリミングしてもよい。
ねじ加工を受ける予定の領域、ビード加工を受ける予定の領域およびカール加工を受ける予定の領域の1以上の領域を1回以上加熱して、樹脂層を上記領域において無配向にすることが好ましい。加熱は、印刷および/または塗装を行なった後であって、ネッキング加工を行なう前、ネッキング加工を行なった後であって、ねじ加工、ビード加工およびカール加工を行なう前、または、ネッキング加工の途中で行なうことが好ましい。加熱処理の少なくとも1回は、印刷および/または塗装を行なった後であって、ネッキング加工を行なう前に行なうことがより好ましい。このようなタイミングで加熱処理を行なう場合、一つのオーブンを通過する過程の前半でインキおよびクリアコートの硬化を行い、後半で樹脂層の溶融を行なうことができる。このプロセスは、低い設備費、低い加熱エネルギー、および樹脂層の低い熱劣化を達成する上で有利である。
上述した樹脂被覆ボトル型缶100には、通常、内容物を充填し、キャッピングを行う。一例によれば、内容物は、飲料などの液体である。キャッピングには、例えば、ピルファープルーフキャップを使用する。
キャップ本体は、例えば、樹脂被覆金属板からなる成形品である。キャップ本体は、円形の天板部と、その一方の主面の周縁部から円筒状に突き出た側壁部とを含んでいる。キャップ本体の側壁部、すなわち、ピルファーキャップのスカート部には、ミシン目状のスリットが周方向に設けられている。
樹脂被覆金属板から一体構造のボトル型缶を成形する方法によると、樹脂層からの溶出物が少ないボトル型缶を、塗料を使用して樹脂層を形成した場合に生じる溶剤の問題なしに製造することが可能である。さらに、そのような樹脂被覆ボトル型缶は、底部と、胴部と、肩部と、首部とが一体成形されるため、高い製造効率を達成することが可能である。
図1及び図2を参照しながら説明した樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。まず、樹脂被覆金属板100aを準備した。具体的には、厚さ0.34mmの3014−H19材をアルミニウム板として使用し、このアルミニウム板にりん酸クロメート処理を施し、その両面に一対の化成皮膜を設けた。なお、これら化成皮膜の各々に含まれるトータルクロム量は10mg/m2であった。さらに、これら化成皮膜のうち、缶の内面側に位置する面に厚さが20μmの樹脂層を設け、外面側に位置する面に厚さが12μmの樹脂層を設けた。これら樹脂層には、イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂を使用した。このイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂の極限粘度は0.72dL/gであった。また、イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂は、これに含まれるジカルボン酸におけるイソフタル酸成分のモル分率が5%であり、融点が241℃であった。
まず、第1の領域では、第1の中間体100fの表面温度が210℃となるように加熱を行い、インキおよびクリアコートの熱硬化を促した。続いて、第2の領域では、第1の中間体100fのうち、少なくともネッキング加工を受ける予定の領域の表面温度が260℃となるように加熱を行った。最後に、第3の領域では、加熱されていない空気を第1の中間体100fへ吹きかけて、その冷却を行なった。
各化成皮膜のトータルクロム量を5mg/m2としたこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
各化成皮膜のトータルクロム量を50mg/m2としたこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂として、ジカルボン酸におけるイソフタル酸成分のモル分率が2%であり、融点が250℃であるものを使用したこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂として、ジカルボン酸におけるイソフタル酸成分のモル分率が12%であり、融点が223℃であるものを使用したこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂の極限粘度(IV)を0.65dL/gとしたこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
加熱処理において、加熱オーブンの第2の領域で、第1の中間体100fのうち、ネッキング加工を受ける予定の領域の表面温度が231℃となるように加熱を行ったこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
加熱処理において、加熱オーブンの第2の領域で、第1の中間体100fのうち、ネッキング加工を受ける予定の領域の表面温度が291℃となるように加熱を行ったこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
ネッキング加工において、第1の中間体100fの開口部に1回あたり平均で1mmの縮径を13回繰り返し、外径W2が53mm、高さが28mmの首部40を成形し、カール部41の外径W3を49mmとしたこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
以下の点を除いて、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。すなわち、ネッキング加工において、第1の中間体100fの開口部に1回あたり平均で1mmの縮径を21回繰り返し、外径を45mmまで縮径した。その後、ネッキング加工を受ける予定の領域の表面温度が260℃となるように2回目の加熱処理を行なった。続いて、この構造のネッキング加工を受ける予定の領域に流動パラフィンを塗布し、45mmの外径を有する開口部に対して1回あたり平均で1mmの縮径加工を22回行った。これにより、首部40の外径W2を28mmとし、カール部41の外径W3を24mmとした。
各化成皮膜のトータルクロム量を3mg/m2としたこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
各化成皮膜のトータルクロム量を60mg/m2としたこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂として、ジカルボン酸におけるイソフタル酸成分のモル分率が1%であり、融点が253℃であるものを使用したこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100の製造を試みた。しかしながら、第1の中間体100fの開口部付近で樹脂層130の剥離が生じた。そのため、それ以降の成形は実施しなかった。
以下の点を除いて、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100の製造を試みた。すなわち、イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂として、ジカルボン酸におけるイソフタル酸成分のモル分率が16%であり、融点が210℃であるものを使用した。そして、加熱処理において、加熱オーブンの第2の領域で、第1の中間体100fのうち、ネッキング加工を受ける予定の領域の表面温度が230℃となるように加熱を行った。しかしながら、第1の中間体100fに加熱処理を行なった際に、樹脂層130の表面にクレーター状の肌荒れが発生した。そのため、それ以降の成形は実施しなかった
(比較例5)
イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂の極限粘度(IV)を0.62dL/gとしたこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100の製造を試みた。しかしながら、第1の中間体100fに加熱処理を行なった際に、樹脂層130の表面にクレーター状の肌荒れが発生した。そのため、それ以降の成形は実施しなかった。
加熱処理において、加熱オーブンの第2の領域で、第1の中間体100fのうち、ネッキング加工を受ける予定の領域の表面温度が225℃となるように加熱を行ったこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100を製造した。
加熱処理において、加熱オーブンの第2の領域で、第1の中間体100fのうち、ネッキング加工を受ける予定の領域の表面温度が300℃となるように加熱を行ったこと以外は、例1と同様の方法で樹脂被覆ボトル型缶100の製造を試みた。しかしながら、第1の中間体100fに加熱処理を行なった際に、樹脂層130の表面にクレーター状の肌荒れが発生した。そのため、それ以降の成形は実施しなかった。
上述した方法によって得られた樹脂被覆ボトル型缶100について、開口部の成形性評価を行なった。具体的には、第1の中間体の開口部における樹脂層の状態と、ねじ部およびビード部における樹脂層の状態と、カール部における樹脂層の状態とを目視で評価した。そして、樹脂層の状態が全ての項目について良好であった樹脂被覆ボトル型缶は「○」、樹脂層の剥離や肌荒れ等の異常が1つでも認められた樹脂被覆ボトル型缶または中間体は「×」と評価した。評価結果を表1及び表2に示す。
比較例1に係る樹脂被覆ボトル型缶100では、カール部41において、各々が円周方向に延び、0.3mmの幅、数mmの長さを有しているヘアー状の剥離が認められた。
比較例2に係る樹脂被覆ボトル型缶100では、ねじ部42およびビード部43と、カール部41とにおいて広範囲に及ぶ剥離が散見された。
比較例3では、上記の通り、第1の中間体100fの開口部付近で樹脂層130の剥離を生じた。
比較例4では、上記の通り、第1の中間体100fに加熱処理を行なった際に、樹脂層130の表面にクレーター状の肌荒れが発生した。
比較例5でも、上記の通り、第1の中間体100fに加熱処理を行なった際に、樹脂層130の表面にクレーター状の肌荒れが発生した。
比較例6に係る樹脂被覆ボトル型缶100では、ねじ部42およびビード部43と、カール部41において樹脂層130の剥離が認められた。
比較例7では、上記の通り、第1の中間体100fに加熱処理を行なった際に、樹脂層130の表面にクレーター状の肌荒れが発生した。
以上の通り、比較例1乃至7では、樹脂層130の剥離や肌荒れが認められた。これに対し、例1乃至10では、樹脂層130の状態が良好であった。
Claims (5)
- アルミニウム板と、その両面に位置し、各々が5乃至50mg/m2の範囲でクロムを含んでいる一対の化成皮膜と、ポリエステルを含み、前記一対の化成皮膜をそれぞれ被覆している一対の樹脂層とを含んだ樹脂被覆金属板に対して、絞り加工と、1回以上の再絞り加工および/またはしごき加工と、トリミング加工とを施してカップ状の第1の中間体を成形し、
前記第1の中間体の開口部にネッキング加工を施して、首部、肩部、胴部および底部を有する第2の中間体を成形し、
前記第2の中間体の前記首部にねじ加工、ビード加工およびカール加工を施すことで得られる樹脂被覆ボトル型缶。 - 前記樹脂は、極限粘度(IV)が0.65dL/g以上であり、ジカルボン酸におけるイソフタル酸成分およびテレフタル酸成分のモル分率が、それぞれ、1.5乃至15%の範囲内、および75乃至98.5%の範囲内にあるイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂である請求項1に記載の樹脂被覆ボトル型缶。
- 前記カール加工を施して得られるカール部の外径に対する前記胴部の外径の比が1.2以上である請求項1または2に記載の樹脂被覆ボトル型缶。
- 首部、肩部、胴部および底部が一体に成形され、前記首部に、ねじ部、ビード部およびカール部を有する樹脂被覆ボトル型缶の製造に使用する樹脂被覆金属板であって、
アルミニウム板と、
前記アルミニウム板の両面に位置し、各々が5乃至50mg/m2の範囲でクロムを含んでいる一対の化成皮膜と、
ポリエステルを含み、前記一対の化成皮膜をそれぞれ被覆している一対の樹脂層と
を含む樹脂被覆金属板。 - アルミニウム板と、その両面に位置し、各々が5乃至50mg/m2の範囲でクロムを含んでいる一対の化成皮膜と、ポリエステルを含み、前記一対の化成皮膜をそれぞれ被覆している一対の樹脂層とを含んだ樹脂被覆金属板に対して、絞り加工と、1回以上の再絞り加工および/またはしごき加工と、トリミング加工とを施して、カップ状の第1の中間体を成形する工程と、
前記第1の中間体の開口部にネッキング加工を施して、首部、肩部、胴部および底部を有する第2の中間体を成形する工程と、
前記第2の中間体の前記首部にねじ加工、ビード加工およびカール加工を施す工程と、
前記ネッキング加工の前、後またはその途中で、前記ねじ加工を受ける予定の領域、前記ビード加工を受ける予定の領域および前記カール加工を受ける予定の領域の1以上の領域を1回以上加熱して、前記樹脂層を前記領域において無配向にする工程と
を含む樹脂被覆ボトル型缶の製造方法。
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