JP2021147096A - 金属製キャップ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、下記特許文献1には、オレフィン系樹脂製ライナーが金属製キャップシェルに対して非接着性のマスキング層が部分的に形成され、ライナーの金属製キャップシェルからの脱落が防止されると共に、耐衝撃密封性及び耐ストレスクラッキング性が向上されたライナー付容器蓋が提案されている(特許文献1)。
従って本発明の目的は、接着性内面塗膜及びマスキング層を同一工程で形成可能な生産性に顕著に優れた金属製キャップ及びその製造方法を提供することである。
1.前記マスキング剤の塗工量が1〜25mg/dm2であること、
2.前記塗料組成物の塗工量が25〜45mg/dm2であること、
3.前記塗料組成物の塗工量が、マスキング剤の塗工量よりも多く、マスキング層の全部又は一部が塗料組成物により覆われていること、
4.前記マスキング剤が油変性アルキド樹脂であり、前記塗料組成物が、酸化ポリエチレン又は酸変性オレフィン系樹脂を接着性成分とし、エポキシ−フェノール樹脂又はポリエステル−フェノール樹脂をベース樹脂とする塗料組成物であること、
5.前記海島構造における分散相が4〜18面積%であること、
が好適である。
また非接着乃至弱接着部に対応するマスキング層が接着成分を含有する塗料組成物により全部または一部が覆われていることにより、マスキング層が削れたりすることによる、マスキング剤による内容物への影響を低減させることが可能である。
図1(A)に示すように、従来の金属製キャップシェルにおいては、金属製キャップシェル1の内面上に、ベース樹脂2a中に接着成分2bを含有する塗料組成物が塗布・硬化されることにより形成された塗膜2、該塗膜2の上に非接着乃至弱接着とすべき部分にマスキング剤が塗布・硬化されることによりマスキング層3が形成されている。塗膜2は、図1(B)から明らかなように、マスキング層3が形成された部分を除き、接着成分2bが塗膜表面に滲出することによって接着領域を形成し、マスキング層3の表面が非接着領域を形成している。
また塗料組成物の塗工量は、マスキング剤の塗工量よりも多く、マスキング層が塗料組成物により完全に覆われていることが特に好ましい。これにより、前述したように、マスキング剤の内容物等への影響を考慮する必要がなくなるという利点がある。
本発明の金属製キャップにおいて、金属製キャップシェルの頂板部内面にオレフィン樹脂製ライナーを接着固定するための塗料組成物としては、従来より金属製キャップシェルのオレフィン樹脂製ライナーに対して接着性を有する塗料組成物として使用されていたものをすべて使用することができる。
具体的には、これに限定されないが、ベース塗料として、エポキシ−フェノール系塗料、エポキシ−アミノ系塗料、ビニル−フェノール系塗料等の熱硬化型塗料に、接着成分として、酸化ポリエチレンや、無水マレイン酸やアクリル酸等のエチレン系不飽和カルボン酸乃至その無水物でグラフト変性された酸変性オレフィン樹脂を分散させた塗料組成物を例示できる。
またベース塗料として上記の熱硬化型塗料の他、紫外線硬化型塗料も使用することができ、このような紫外線硬化型塗料としては、これに限定されないが、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、熱硬化型アクリル樹脂等の紫外線硬化型モノマー乃至プレポリマーと光ラジカル重合開始剤から成る紫外線ラジカル硬化型の塗料組成物、或いは樹脂成分として紫外線硬化型エポキシ樹脂と、光重合開始剤としてカチオン性紫外線重合開始剤、及び必要によりそれ自体公知のカチオン重合性ビニル単量体、希釈剤、他のエポキシ樹脂、増感剤、架橋剤等を含むカチオン硬化型の塗料組成物を例示できる。
接着成分は、塗料組成物のベース樹脂100質量部対して1〜15phrの量で含有されていることが好適である。
本発明の金属製キャップにおいて、金属製キャップシェルの頂板部内面にオレフィン樹脂製ライナーに対して非接着領域を形成するために用いるマスキング剤としては、油変性アルキド樹脂、ロジン、ロジン変性フェノール樹脂石油樹脂等を使用することができる。特に、前記塗料組成物が、酸化ポリエチレン又は酸変性オレフィン系樹脂を接着成分とし、エポキシ−フェノール樹脂又はポリエステル−フェノール樹脂をベース樹脂とする塗料組成物である場合には、油変性アルキド樹脂を用いることが好ましい。これにより、塗料組成物に先立って塗布されたマスキング剤の表面に塗料組成物の接着成分が十分に付着し、マスキング層に対応する塗膜表面に、接着成分から成る分散相が20面積%以下である海島構造が形成され、非接着領域を効率よく形成することが可能になる。
本発明の金属製キャップに使用されるオレフィン樹脂製ライナーは、金属製キャップに従来用いられていた公知のものをすべて使用することができる。ライナーを構成するオレフィン樹脂としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、結晶性ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン−1共重合体等を例示できるが、密封性等の点から低密度ポリエチレンを主体とするものを好適に使用することができる。
オレフィン樹脂製ライナーは、別途成形されたライナーを金属キャップシェルに適用することもできるが、前述した内面塗膜が形成された金属製キャップシェル頂板部内面に溶融樹脂を施し、型押しすることにより、オレフィン樹脂製ライナーの賦形と金属製キャップシェル内への接着を同時に行うことが好適である。
本発明の金属製キャップに使用される金属製キャップシェルは、純アルミニウム又はアルミニウム合金、ティンフリースチール、ブリキ、亜鉛めっき鋼板等の従来金属製キャップに使用されていた金属板から成ることができ、特にアルミニウム板を好適に使用することができる。
またその形状も特に限定されず、後述する図3に示すような引裂きタイプのものの他、螺子キャップ、打栓キャップ等従来公知の形状のものを使用することができる。
本発明の金属製キャップは、金属製キャップシェルの頂板部に、非接着乃至弱接着領域を形成すべき個所に、上述したマスキング剤を塗布し、該マスキング剤がウェットの状態でオレフィン樹脂製ライナーに対して接着性を有する塗料組成物を、金属製キャップシェル頂板部内面の全面に塗布し、これを硬化させて成る塗膜上に、オレフィン樹脂製ライナーを有する限り種々の形態をとることができる。
例えば、図3に示すように、全体を10で示す本発明のキャップは、頂板部11、頂板部11から垂下するスカート部12、スカート部の下端13から下方に延びる開封のための把持部14から成る金属製のキャップシェル15において、スカート部下端13の把持部付け根近傍からスカート部上端を経て頂板部11に至り、次いで頂板部11の周縁付近に延びる一対の弱化ライン16a,16bが形成されている。また把持部14の先端には、把持しやすくするための樹脂製のリング17が取り付けられている。尚、図3には示されていないが、頂板部11の内面には、接着性塗膜を介してオレフィン樹脂製ライナーが形成され、このライナーに容器口部が当接するようになっている。
この態様の金属製キャップにおいては、金属製キャップシェルの頂板部の非接着領域に弱化ラインが形成されているため、弱化ラインを容易に破断することができる。その一方、金属製キャップシェル頂板部中央部が接着領域にあることから、把持部を更に引き上げ弱化ラインを破断することにより、金属製キャップシェルと共に、オレフィン樹脂製ライナーも容器口部から一体となって取り除くことが可能になる。
更に、前述した特開昭58−171359号公報に記載されたキャップのように、ライナーを剥離することを目的とせず、耐衝撃密封性や耐ストレスクラッキング性を改良する目的で、非接着領域を形成するものであってももちろんよい。
尚、以下の例で用いた各種材料及び評価方法は、以下の通りである。
本発明における塗料組成物は、ベース樹脂(ベース塗料)として90質量%のエポキシ及び10質量%のフェノールと共に、接着成分として10phrの酸変性ポリエチレンを含有したエポキシフェノール系塗料を使用した。
(マスキング剤)
本発明におけるマスキング剤は、油変性アルキド樹脂を使用した。
図4で示すように、金属製キャップシェル15に成形する前のアルミニウム基合金薄板の、白色で示す非接着乃至弱接着領域に前記したマスキング剤10mg/dm2を塗布し、該マスキング剤がウェットの状態で前記した接着成分を含有する塗料組成物30mg/dm2〜50mg/dm2を、金属製キャップシェル頂板部内面側の全面に塗布した。これを、オーブンで180℃、10分間の焼付を行い、該マスキング剤および該塗料組成物を硬化させて塗膜を形成した。
本発明における金属製キャップシェルは、厚さ0.24mmのアルミニウム基合金薄板(JIS・5052番)を、前述した塗膜形成工程後にプレス成形したものを使用した。このシェルの外径は27.0mm、高さは7.0mmであり、それ自体公知のものである(特開2003−191982を参照)。
(オレフィン樹脂製ライナー)
高周波誘導加熱した前記シェルの頂板部内面に、80質量%の直鎖状低密度ポリエチレン及び20質量%のオレフィン系ゴムと共に、1000ppmの滑剤を含有するオレフィン樹脂製ライナー素材を供給して、ライナーを型押成形した。このライナーの直径は24.75mmであり、それ自体公知のものである(特開2003−191982を参照)。
図3に示すように、ライナー成形後の全体を10で示す本発明のキャップは、頂板部11、頂板部11から垂下するスカート部12、スカート部の下端13から下方に延びる開封のための把持部14から成る金属製のキャップシェル15において、スカート部下端13の把持部付け根近傍からスカート部上端を経て頂板部11に至り、次いで頂板部11の周縁付近に延びる一対の弱化ライン16a,16bが形成されている。また把持部14の先端には、把持しやすくするための樹脂製のリング17が取り付けられている。尚、図3には示されていないが、頂板部11の内面には、接着性塗膜を介してオレフィン樹脂製ライナーが形成され、このライナーに容器口部が当接するようになっている。
金属製キャップ10のリング17を半径方向外方に、そして上方に引っ張って、金属製キャップ10を容器の口頸部から離脱し、容器を開栓した。かかる開栓時の一対のスコアの後半部を破断する際に、要求される力の最大値を測定し、後述する<従来例>で示す塗膜形成工程で作成した金属製キャップ(従来品)と比較評価した。
○:従来品と開栓力が同等。
×:従来品よりも開栓力が高い。
金属製キャップ10のオレフィン樹脂製ライナーを、頂板部11内面から離れる方向に引っ張り、オレフィン樹脂製ライナーが剥離する際に、要求される力の最大値を測定し、後述する<従来例>で示す塗膜形成工程で作成した金属製キャップ(従来品)と比較評価した。
○:従来品と接着力が同等。
×1:従来品よりも接着力が低い。
×2:従来品よりも接着力が高い。
前述した(塗膜形成工程)において、接着成分を含有する塗料組成物30mg/dm2を使用し、金属製キャップを作成した。この金属製キャップを用いて前述した各種評価を行った。その結果は、以下のとおりである。
開栓性:○
ライナー接着性:○
前述した(塗膜形成工程)において、接着成分を含有する塗料組成物40mg/dm2を使用し、金属製キャップを作成した。この金属製キャップを用いて前述した各種評価を行った。その結果は、以下のとおりである。
開栓性:○
ライナー接着性:○
前述した(塗膜形成工程)において、接着成分を含有する塗料組成物50mg/dm2を使用し、金属製キャップを作成した。この金属製キャップを用いて前述した各種評価を行った。その結果は、以下のとおりである。
開栓性:○
ライナー接着性:○
実施例の(塗膜形成工程)において、接着成分を含有する塗料組成物20mg/dm2を使用し、その他は実施例と同じ方法で金属製キャップを作成した。この金属製キャップを用いて前述した各種評価を行った。その結果は、以下のとおりである。
開栓性:○
ライナー接着性:×1
実施例の(塗膜形成工程)において、接着成分を含有する塗料組成物60mg/dm2を使用し、その他は実施例と同じ方法で金属製キャップを作成した。この金属製キャップを用いて前述した各種評価を行った。その結果は、以下のとおりである。
開栓性:×
ライナー接着性:×2
図4で示すように、金属製キャップシェルに成形する前のアルミニウム基合金薄板の、白色で示す非接着乃至弱接着領域に実施例と同じマスキング剤10mg/dm2を塗布し、オーブンで180℃、10分間の焼付を行い、該マスキング剤を硬化させて塗膜を形成した。その後、実施例と同じ接着成分を含有する塗料組成物40mg/dm2を、金属製キャップシェル頂板部内面側の全面に塗布し、オーブンで180℃、10分間の焼付を行い、該塗料組成物を硬化させて塗膜を形成した後、その他は実施例と同じ方法で金属製キャップを作成した。この金属製キャップを用いて前述した各種評価を行った。その結果は、以下のとおりである。
開栓性:×
ライナー接着性:×2
金属製キャップシェルに成形する前のアルミニウム基合金薄板に、実施例と同じ接着成分を含有する塗料組成物40mg/dm2を、金属製キャップシェル頂板部内面側の全面に塗布し、オーブンで180℃、10分間の焼付を行い、該塗料組成物を硬化させて塗膜を形成した。その後、図4で示すように、白色で示す非接着乃至弱接着領域に実施例と同じマスキング剤10mg/dm2を塗布し、再びオーブンで180℃、10分間の焼付を行い、該マスキング剤を硬化させて塗膜を形成した。
その他は実施例と同じ方法で金属製キャップ(従来品)を作成した。
実施例2および前述した従来例の塗膜形成工程後に得られたアルミニウム基合金薄板から、マスキング層に対応する塗膜表面をもつ試験片を所定長さで切り出した。これらの試験片について、引っ掻き硬度試験法(JIS K 5600−5−4)で定められた鉛筆硬度試験を行い、耐傷付性の比較評価を行った。その結果は、以下のとおりである。
実施例2:鉛筆硬度=3H乃至4H
従来例:鉛筆硬度=F乃至H
実施例2および前述した従来例の塗膜形成工程後に得られたアルミニウム基合金薄板から、マスキング層に対応する塗膜表面を切り出し、走査型電子顕微鏡「日立ハイテク社製S−3400N」を用いて倍率150倍で観察した(画像サイズ250×250ピクセルにトリミング)。その電子顕微鏡画像データを画像解析ソフト「ImageJ」を用い2値化処理し、マスキング層に対応する塗膜表面の領域面積における接着成分のポリエチレン(写真で黒い点で示す部分)の画像定量分析を行った。その結果は、以下のとおりである。
実施例2:9面積%
従来例:0面積%
Claims (7)
- 頂板部と該頂板部の周囲から垂下するスカート部とを有する金属製キャップシェルと、該金属製キャップシェルの頂板部内面にオレフィン樹脂製ライナーとを備えて成る金属製キャップにおいて、
前記金属製キャップシェルの頂板部内面とオレフィン系樹脂製ライナーの間には、ベース樹脂中に接着成分を含有する塗料組成物及びマスキング剤から成る塗膜が形成されており、該塗膜はオレフィン樹脂製ライナーに対して接着性を有する接着部と、オレフィン樹脂製ライナーに対して非接着性又は弱接着性を有する非接着部とを有し、
前記塗膜の接着部は、前記塗料組成物の接着成分が塗膜表面に位置することにより構成され、前記塗膜の非接着部は、塗膜の金属製キャップシェル側にマスキング剤から成るマスキング層を有し、該マスキング層に対応する塗膜表面に前記塗料組成物の接着成分が分散相及びベース樹脂が連続相である海島構造が形成されていることを特徴とする金属製キャップ。 - 前記マスキング剤の塗工量が1〜25mg/dm2である請求項1記載の金属製キャップ。
- 前記塗料組成物の塗工量が25〜45mg/dm2である請求項1又は2記載の金属製キャップ。
- 前記塗料組成物の塗工量が、マスキング剤の塗工量よりも多く、マスキング層の全部又は一部が塗料組成物により覆われている請求項1〜3の何れかに記載の金属製キャップ。
- 前記マスキング剤が油変性アルキド樹脂であり、前記塗料組成物が、酸化ポリエチレン又は酸変性オレフィン系樹脂を接着性成分とし、エポキシ−フェノール樹脂又はポリエステル−フェノール樹脂をベース樹脂とする塗料組成物である請求項1〜4の何れかに記載の金属製キャップ。
- 前記海島構造における分散相が4〜18面積%である請求項1〜5の何れかに記載の金属製キャップ。
- 頂板部と該頂板部の周囲から垂下するスカート部とを有する金属製キャップシェルと、該金属製シェルの頂板部内面に塗膜を介してオレフィン樹脂製ライナーを備えて成る金属製キャップの製造方法において、
金属製キャップシェルの前記頂板部内面に、オレフィン樹脂製ライナーに対して非接着乃至弱接着性を有する非接着部を形成する箇所にマスキング剤を塗布し、該マスキング剤を硬化させることなく、前記非接着部及び接着部を形成する箇所にベース樹脂中に接着成分を含有する塗料組成物を塗布した後、前記マスキング剤及び前記塗料組成物の硬化を行うことにより、マスキング剤を塗布した箇所以外の塗料組成物を塗布した箇所にオレフィン樹脂製ライナーに対して接着性を有する接着部及びマスキング剤を塗布した箇所にオレフィン樹脂製ライナーに対して非接着性又は弱接着性を有する非接着部を備えた塗膜を形成することを特徴とする金属製キャップの製造方法。
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