JP4214311B2 - 缶蓋用シーリングコンパウンド - Google Patents

Description

本発明は缶蓋用シーリングコンパウンドに係わり、更に詳しくは速乾性と密封性にすぐれた水性型の缶蓋用シーリングコンパウンドに関する。

周知の通り、缶の製造に於いては、缶胴に内容物を充填した後、それに缶蓋を被覆し、次いで缶胴のフランジと缶蓋の周縁部との間で二重巻締を行って密封を行う。そして缶胴と缶蓋との二重巻締部分における密封を完全にするために缶蓋の周縁に設けられた溝内に、シーリングコンパウンドをライニングにより施こし、密封性を与える。
この缶蓋用シーリングコンパウンドとしては、従来から種々のものが知られていると共に、それに要求される性能も多岐にわたるが、主なものとしては低粘性、分散安定性、速乾性、高速ライニング性、密封性能の維持等である。この内密封性能の維持に着目した発明としては例えば特開昭６１−１４５２７３号の発明があり、又互いに相容れない性能の速乾性と高速ライニング性の双方を満たすように工夫した発明としては例えば特開平１−２４０５９０号の発明がある。

特開昭６１−１４５２７３号公報（特許請求の範囲） 特開平１−２４０５９０号公報（特許請求の範囲）

上記特開昭６１−１４５２７３号発明は、カルボキシル変性スチレン−ブタジエンゴムの１００重量部当り０．５乃至１３０重量部の酸化亜鉛及び５乃至１５０重量部の粘着付与剤を含有するシーリングコンパウンドであり、加熱殺菌処理等を施しても密封性が長期にわたって維持できるとされているが、現在では重金属化合物である酸化亜鉛を含むので飲料缶用シーリングコンパウンドには不適とされ、かなり限定的な用途の缶蓋用シーリングコンパウンドとなる。従って大量に生産される飲料缶用にも適用できるシーリングコンパウンドであって密封性能が更に改善できるものが求められていた。

他方特開平１−２４０５９０号の発明は、ゴムの溶液乃至分散液から成る缶端密封剤組成物において、ゴム当り５乃至１６０容量％の有機高分子充填剤を配合した缶端密封剤組成物であり、速乾性が良好とされているが、有機高分子充填剤は高額な為、より一層の低コスト化に限界を与えていた。従って、低コストと速乾性の双方を満たし、かつ密封性能が良好な飲料缶用にも適用できるシーリングコンパウンドが求められていた。

そこで本発明は、飲料缶の缶蓋用シーリングコンパウンドに利用でき、この種のコンパウンドに要求される機械的安定性、耐水性、とりわけ速乾性、密封性能の維持の諸要求を満たす新規な水性缶蓋用シーリングコンパウンドを提供することにある。即ち缶自体の低コスト化要請に応じて、飲料缶等大量に生産される缶にも適用できる缶蓋用シーリングコンパウンドの場合、より一層の低コスト化と巻締部分のゲージダウンに対応できるようなより高度な密封性能が求められている。さらに通常の水性型のシーリングコンパウンドは、蓋に塗布した後、１００℃未満の温度で１０分以上大型オーブンで乾燥する必要があるが、本発明は１分程度で乾燥し、オーブンも小型のものを使用できる。ところが、上記の高度な密封性能と速乾性は互いに相容れない点がある。通常、速乾性を良くするためには、通常コンパウンドの充填剤量を増やして固形分を上げる方法がとられるが、弾性が失われるために密封性能が落ちてしまう。また、密封性能を上げるにはゴムの割合を増やす方法がとられるが、作業粘度に調整すると固形分が下がり速乾性が悪くなる。
従って、本発明は上記従来技術の問題点である飲料缶用シーリングコンパウンドに不適である点と低コストに限界を与えている点の双方をも解決した上で、更に速乾性と高度な密封性能を満たすことのできる水性缶蓋用シーリングコンパウンドを提供することにある。

上記目的を達成する為に本発明は次の技術的手段を有する。
即ち本発明は、ＳＢＲ、充填剤、ロジン系液状樹脂とロジン系固形樹脂を一対一で加熱溶解し、水を加えてエマルジョン化したものより成る樹脂から成る缶蓋用シーリングコンパウンドに於いて、上記充填剤は少なくとも水酸化アルミニウムを含み、その水酸化アルミニウムを含む充填剤を前記ＳＢＲ１００重量部に対し２０〜１１０重量部含有し、而も前記ＳＢＲ１００重量部に対し０.１〜２０重量部のスチレンマレイン酸共重合体を含有し、総固形分濃度が５０〜８５重量％であることを特徴とする水性缶蓋用シーリングコンパウンドである。

又本発明は上記充填剤が水酸化アルミニウムとその他充填剤より成り、水酸化アルミニウムとその他充填剤の混合比率が２０：８０〜１００：０の範囲に定められていることを特徴とする水性缶蓋用シーリングコンパウンドでもある。

より説明すると、本発明は水に少なくとも水酸化アルミニウムの充填剤を分散させたディスパージョンを用意し、それにＳＢＲ、ロジン系液状樹脂とロジン系固形樹脂を一対一で加熱溶解し、水を加えてエマルジョン化した樹脂を配合して水性缶蓋用シーリングコンパウンドとするものである。

その他充填剤としては、コロイダルシリカ、無水珪酸、含水珪酸及び合成珪酸塩のようなシリカ質充填剤、軽質乃至重質炭酸カルシウム、活性化炭酸カルシウム、クレー、焼成クレー、シラン改質クレー、タルク、硫酸バリウムなどを用いることができる。
これら水酸化アルミニウムとその他充填剤は粒径が０．５〜３０μｍ、特に１〜１０μｍのものが適しており、水酸化アルミニウムとその他充填剤の相対混合比率は２０：８０〜１００：０の範囲に定められる。
そして上述したように、この水酸化アルミニウムを少なくとも含む充填剤のゴムに対する配合比率はＳＢＲ１００重量部に対し２０〜１１０重量部含有させるものであり、好ましくは３０〜９０重量部がよい。

このように水酸化アルミニウムを含ませることにより高固形分化しやすく、速乾性の向上と高速ライニング性の向上を図ることができる。即ち水に対し充填剤を分散させる方法としては、従来からドライチャージ法と、アトライター法が採用されており、この内ドライチャージ法は高固形分のシーリングコンパウンドを製造し易いが、分散性が悪く、機械的安定性に欠ける。他方、アトライター法は、その逆で分散性に勝れ、機械的安定性のよいシーリングコンパウンドとすることができるが、高固形分化には適さない。
本発明は、この充填剤としての水酸化アルミニウムを水に分散させるに当り、分散性に勝れ、機械的安定性の良好なアトライター法に基いて添加するわけであるが、後述する分散剤としてのスチレンマレイン酸共重合体の使用により高固形化を図ることが確認された。
つまり分散性や機械的安定性を図った上で、更に高固形分化を図り速乾性を向上することができた上に、粘度の過度な上昇を抑え、高速ライニング性にも適するようになった。上記に於ける速乾性の向上により、液体媒体蒸発の為のエネルギーコストの低下、乾燥手段としての小型オーブンの使用が可能になった。

ところで、この水酸化アルミニウムを含む充填剤の配合量をＳＢＲ１００重量部に対し２０重量部以下にすると、密封性能は良好であるが、高固形分化の目的を達することができず速乾性の向上は見られなかった。逆に１１０重量部以上にすると、高固形分化により速乾性の向上は著しいが、密封性能が劣ってしまった。
水性シーリングコンパウンドの乾燥においてオーブンから出た直後の含水率が２０％未満であることが重要である。一般的に製造工程上、水性シーリングコンパウンド塗布蓋はオーブンで乾燥後、直ちに紙袋等に詰められ保管され、４８時間の養生後、使用されることが多い。そのため、オーブンから出た直後の含水率が２０％以上の場合、包装された紙袋中で蓋のカットエッジに腐食が生じる可能性がある。更に、４８時間後の使用時に十分水分が揮発しておらず、巻締時にスクイズし易くなる、あるいは密封性が低下する事が引き起こされる場合がある。

更に上記水に充填剤としての水酸化アルミニウムを分散させるに当り、ＳＢＲ１００重量部当り０．１〜２０重量部のスチレンマレイン酸共重合体を配合する。このスチレンマレイン酸共重合体は比較的低分子量のスチレンとマレイン酸を結合比１：１、又は１：２あるいは１：３で結合させたもので溶液粘度は低く、水への溶解が可能でしかも乾燥後の耐水性にも優れている。これを配合することによって上記水に水酸化アルミニウムを分散させてデイスパージョンとする際の分散性、耐水性が向上する。
ところでＳＢＲ１００重量部当り、０．１重量部以下のスチレンマレイン酸共重合体の配合であると分散性の改善はみられず、２０重量部以上であると０．１〜２０重量部配合したものに比し、分散性、耐水性の改善に大きな差異が見られなかった。

さて、本発明はこの他にメチルセルロース等の粘度調整剤やアンモニア水等のＰＨ調整剤、１０％安息香酸溶液の防腐剤、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、及びカラヤガム等の増粘剤、ジーβ−ナフチルフエニレンジアミン等の老化防止剤を用いることができる。

上記配合により得られる水性缶蓋用シーリングコンパウンドの総固形分濃度は５０〜８５重量％の範囲になり、この固形分濃度が高い程、乾燥性は良好な方向へ向かう。特に６５重量％以上に高くなると速乾性が極めて良好となる。この結果乾燥手段として用いるものも省スペース、小型化することができる。勿論本発明は速乾性のみならず、上述したように高度な密封性能をも併せて可能にするものである。

以上詳述した如く、本発明の水性缶蓋内シーリングコンパウンドは、従来技術のように酸化亜鉛や有機高分子充填剤を用いていないので、広く飲料缶用シーリングコンパウンドとして使用することができると共に低コスト化が可能であり、加えて機械的安定性、耐水性、とりわけ速乾性、密封性能の維持の諸要求を満たす新規な水性缶蓋用シーリングコンパウンドを提供することができた。

次に本発明の実施例を詳細に説明する。

水に充填剤としては水酸化アルミニウムのみを添加し、更にスチレンマレイン酸共重合体を添加し、その他老化防止剤等を適宜加え、アトライター法により２０分攪拌してデイスパージョンを得た。上記に於いて水酸化アルミニウムは中心粒径２μｍのものを用いた。
次にこのデイスパージョンに必要な粘度調整をした後、ＳＢＲと、ロジン系の液状樹脂と固体樹脂の１：１混合樹脂エマルジョンとを混合した。
上記に於いて、ＳＢＲ１００重量部に対し、水酸化アルミニウム４０重量部、スチレンマレイン酸共重合体は０．５重量部であった。又樹脂は４０重量部であった。
その後、ＰＨ調整剤、防腐剤、圧力粘度調整剤を加えて製品とした。以上の組成を表にすると表１の実施例１の通りである。

上記実施例１のシーリングコンパウンドの試験結果は表１の通りであるが、表１の試験項目は次の試験方法によった。
１）固形分
メトラー・トレド株式会社製ハロゲン水分計（ＨＲ７３／ＨＧ５３）にて実施例のシーリングコンパウンドを測定した。
２）含水率
乾燥性の良否を調べるためライニングされた２００径のアルミ蓋を１００℃の熱風循環式電気オーブンに入れ乾燥時間１分間の時の缶蓋に塗布した実施例のシーリングコンパウンド皮膜中の残留水分を測定し含水率として表示した。
(1分間乾燥後の皮膜重量−皮膜絶乾重量）/皮膜絶乾重量×100＝含水率(%)
評価は良好：含水率２０％未満
不良：含水率２０％以上とした。
３）抗張力および伸び率
抗張力および伸び率は皮膜厚約２５０μmの実施例のシーリングコンパウンドの乾燥皮膜をＪＩＳ１号ダンベルにて打ち抜き引っ張りスピード５００mm／minで測定した。
４）圧縮率５０％時の圧縮力
皮膜厚約２５０μmの実施例のシーリングコンパウンドの乾燥皮膜を１６φの円形ダンベルで打ち抜き重ね合せて７．５mmの厚さにして、１mm／minの圧縮スピードで５０％圧縮時の圧縮力を測定した。

そして上記の試験項目の評価は表１の通りであるが、表１の評価項目は次の方法によった。
１）スクイズアウト性
スクイズアウトは、実施例のシーリングコンパウンドをＴＦＳ２００径蓋に塗布し、１００℃×１分間加熱乾燥しシーズニング後、この蓋を容積１９０mlの缶に９０℃の熱水を充填し巻き締めしてその後１２５℃×３０分の殺菌を実施し、冷却後シーリングコンパウンドの缶外へのスクイズアウト缶数を数えた。
２）耐衝撃密封性
実施例のシーリングコンパウンドをＴＦＳ２００径蓋に塗布し、１００℃×１分間加熱乾燥しシーズニング後、この蓋を容積190mlの缶に９０℃の熱水を充填し巻き締してその後１２５℃×３０分の殺菌を実施し、冷却し１００缶のサンプルを作成した。得られた缶のサイドシームの巻締部に重量５００ｇの鉄のブロックを高さ１０cmより落下し、変形を与えた後、室温１ヶ月間保管後、真空度測定により漏れ缶数を調べた。
３）安定性（攪拌安定性試験）
実施例のシーリングコンパウンド２００ｇを２００mlビーカーへ投入し、攪拌３時間後のコンパウンドの状態を目視にて確認し、次の評価とした。
良好：シーリングコンパウンドにつやが有り粒子が発生していない。
不良：シーリングコンパウンドにゲル化、粒子発生などがみられる。
４）耐水性
実施例のシーリングコンパウンドをＴＦＳ２００径蓋に塗布し、加熱乾燥シーズニング後、この蓋は９０℃の熱水に３０秒間浸漬し、シーリングコンパウンド乾燥皮膜の状態を調べて、次の評価とした。
良好：ペン先でひっかいた時、剥がれ難く膜質しっかりしている。
不良：ペン先でひっかいた時、剥がれ易い、白化、泥状になる。

上記試験結果及び評価からも判るように、１００℃×１分乾燥後の含水率が１０％であるので乾燥性が良好である。更に抗張力４〜２０ｋｇ／ｃｍ^２（好ましくは５〜１５ｋｇ／ｃｍ^２）であるときは、実験によれば耐衝撃性、スクイズアウト性について良好な結果が得られ、４ｋｇ／ｃｍ^２以下の場合スクイズアウトが生じ易く、２０ｋｇ／ｃｍ^２以上の場合耐衝撃密封性が悪いものであるが、この実施例品の抗張力は７ｋｇ／ｃｍ^２であるので耐衝撃密封性が良好で且つスクイズアウト性も０であって良好であった。
又伸び率が２００％以上（好ましくは７００〜２０００％）であるとき、実験によれば耐衝撃密封性、スクイズアウト性について良好であり、２００％以下の場合には耐衝撃密封性が不良であるところ、この実施例品は２０００％なのでこの点からも耐衝撃性が良好で且つスクイズアウト性も０であった。加えて圧縮率５０％時の圧縮力は５〜２５ｋｇ／ｃｍ^２（好ましくは７〜２０ｋｇ／ｃｍ^２）であるとき、実験によれば耐衝撃密封性、スクイズアウト性が良好であり、この実施例品は７ｋｇ／ｃｍ^２であるので、この点からも耐衝撃性が良好で且つスクイズアウト性も良好であった。
そして、シーリングコンパウンドの缶蓋へのライニング作業性の点から、実験によればブルックフィールド粘度計のローターの回転数が２０ｒｐｍで測定した粘度が２５℃の温度で２５００〜１３０００ｍＰａ・ｓ、特に４０００〜１００００ｍＰａ・ｓの粘度であることが望ましいが、この実施例品は６５００ｍＰａ・ｓであるのでライニング作業性も良好であり、過度な粘度上昇もなく、ライニング性に適していた。

表２に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は実施例２を示し、表２中の試験結果及び評価は、その実施例２のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は実施例１と同じであり、実施例１と同様に評価することができた。

表３に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は実施例３を示し、この実施例では充填剤として水酸化アルミニウムとクレイの混合物を用いた。表３中の試験結果及び評価は、その実施例３のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は実施例１と同じであり、実施例１と同様に評価することができた。

表４に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は実施例４を示し、この例も充填剤として水酸化アルミニウムとクレーの混合物を用いた。表４中の試験結果及び評価はその実施例４のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は実施例１と同じであり、実施例１と同様の評価を得た。

表５に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は実施例５を示し、この実施例では充填剤として水酸化アルミニウムを用いている。表５中の試験結果及び評価はその実施例５のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は実施例１と同じであり、実施例１と同様の評価を得た。

表６に示す缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は実施例６を示し、この実施例では、充填剤として水酸化アルミニウムを用いている。表６中の試験結果及び評価はその実施例６のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は実施例１と同じであり、実施例１と同様の評価を得た。

次に、本発明の範囲外の比較例を示す。
以下の比較例は、水酸化アルミニウムを含む充填剤がＳＢＲ１００重量部に対し２０〜１１０重量部外のものである例（比較例１，２）と、スチレンマレイン酸共重合体を含まない例（比較例３，６）と、水酸化アルミニウムを含む充填剤を含有しない例（比較例４，５）と、スチレンマレイン酸共重合体がゴム１００重量部に対し０．１〜２０重量部外のものである例（比較例７，８）である。

比較例１
表７に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は比較例１を示し、表７中の試験結果及び評価はその比較例１のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は本発明の各実施例と同じであり、水酸化アルミニウムが１２０なので抗張力が２５ｋｇ／ｃｍ^２となり、耐衝撃密封性に関し、漏洩缶数が１００缶当り８缶生じた。

比較例２
表８に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は比較例２を示し、表８中の試験結果及び評価はその比較例２のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は本発明の各実施例と同じであり、評価としては水酸化アルミニウムが１０と少なく、１００℃×１分乾燥後の含水率が３０％であって速乾性が悪く、抗張力も３ｋｇ／ｃｍ^２であるからスクイズアウト缶が１００缶中１５缶も生じた。

比較例３
表９に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は比較例３を示し、表９中の試験結果及び評価はその比較例３のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は本発明の各実施例と同じであり、スチレンマレイン酸共重合体を入れないと分散性が悪く、スクイズアウト缶も１００缶中３０缶であり、耐水性も劣り、耐衝撃密封性も１００缶当り５缶生じた。

比較例４
表１０に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は比較例４を示し、表１０中の試験結果及び評価はその比較例４のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は本発明の各実施例と同じであり、水酸化アルミニウムを用いないと固形分４０％であって
１００℃×１分乾燥後の含水率は３２％であって速乾性は不良であった。

比較例５
表１１に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は比較例５を示し、表１１中の試験結果及び評価はその比較例５のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は本発明の各実施例と同じであり、充填剤として水酸化アルミニウムを用いずクレーのみなので、速乾性も高速ライニング性も不適であった。

比較例６
表１２に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は比較例６を示し、表１２中の試験結果及び評価はその比較例６のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は本発明の各実施例と同じであり、１００℃×１分乾燥後の含水率が２５％で速乾性不良であった。

比較例７
表１３に示す水性缶蓋用シーリングコンパウンドの組成は比較例７を示し、表１３中の試験結果及び評価はその比較例７のシーリングコンパウンドの試験結果及び評価を示す。試験項目の試験方法及び評価項目の評価方法は本発明の各実施例と同じであり、スチレンマレイン酸共重合体を０．０５含有したが、少量なので分散性の改善効果がなく、１００℃×１分乾燥後の含水率が２５％であって速乾性が不良であった。

Claims (2)

1. ＳＢＲ、充填剤、ロジン系液状樹脂とロジン系固形樹脂を一対一で加熱溶解し、水を加えてエマルジョン化したものより成る樹脂から成る缶蓋用シーリングコンパウンドに於いて、上記充填剤は少なくとも水酸化アルミニウムを含み、その水酸化アルミニウムを含む充填剤を前記ＳＢＲ１００重量部に対し２０〜１１０重量部含有し、而も前記ＳＢＲ１００重量部に対し０.１〜２０重量部のスチレンマレイン酸共重合体を含有し、総固形分濃度が５０〜８５重量％であることを特徴とする水性缶蓋用シーリングコンパウンド。
2. 上記充填剤は水酸化アルミニウムとその他充填剤より成り、水酸化アルミニウムとその他充填剤の混合比率が２０：８０〜１００：０の範囲に定められていることを特徴とする請求項１記載の水性缶蓋用シーリングコンパウンド。