JP4519544B2 - アルミ箔プレス成形用潤滑剤とこれを用いた容器の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、アルミニウム又はその合金からなる箔やこれら箔の片面又は両面にコーティングあるいはラミネートによって合成樹脂を被覆したもの（以下、これらを総称してアルミ箔という）をプレス成形する際に用いる潤滑剤と、この潤滑剤を用いたアルミ箔製の容器の製造方法に関する。

一般的に、アルミ箔製容器の製作では、冷間プレス成形によって成形材料の平板状アルミ箔の周辺部を絞って立ち上げるが、このときの材料破断を防止して成形性を向上させるために、アルミ箔表面に成形用金型との間の滑り性を高める潤滑剤を塗布するのが普通である。

従来、例えば鍋焼うどん容器、グラタン容器、ケーキ用ミニカップ等の食品包装用容器を対象としたプレス成形の潤滑剤として、流動パラフィン、シリコーン、高級脂肪酸のトリグリセライド等が汎用されているが、これらは成形性の面で充分ではなかった。また、これら汎用潤滑剤に代わるものとして、ワックス及びブチルセロソルブを含有する塗料（特許文献１）や、炭素数６〜１２の飽和脂肪酸トリグリセライドを含有する潤滑剤（特許文献２）を使用することが提案されている。
特開平１１−３４８９９９号公報 特開２００３−８２３７３号公報

しかしながら、上記提案に係る潤滑剤はいずれも、容器がグラタン容器のような浅い皿状形態である場合は特に問題はないが、深い絞りを要するコップ状形態等、厳しい成形条件になる場合に材料破断を生じ易いという難点があった。

この発明は、上述の事情に鑑みて、アルミ箔製品のプレス成形において優れた成形性を付与できる潤滑剤と、この潤滑剤を用いた容器の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、この発明の請求項１に係るアルミ箔プレス成形用潤滑剤は、プロピレングリコール及びグリセリンからなる主剤を５０重量％以上含有する液状組成物からなることを特徴としている。

請求項２に係るアルミ箔プレス成形用潤滑剤は、プロピレングリコール及びグリセリンからなる主剤と共に、脂肪酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも一種の濡れ性付与剤を含有する液状組成物からなり、前記液状組成物における前記主剤の含有率は５０重量％以上であることを特徴としている。そして、このようなアルミ箔プレス成形用潤滑剤において、前記主剤１００重量部に対し、前記濡れ性付与剤が０．５〜５０重量部の割合で配合されてなる請求項３の構成が好適である。更に、濡れ性付与剤として、ポリグリセリンカプリル酸エステル、ポリグリセリンオレイン酸エステル及びポリグリセリンステアリン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の濡れ性付与剤が用いられた請求項４の構成が推奨される。また、プロピレングリコール１００重量部に対しグリセリンが２５〜９００重量部の割合で配合されてなる請求項５の構成が好ましい。更に、前記組成物の粘度が６０〜７５０ｍＰａ・ｓ（２５℃）の範囲にある請求項６の構成が推奨される。

―方、この発明の請求項７に係る容器の製造方法は、アルミ箔又は合成樹脂被覆アルミ箔からなるプレス成形材料の少なくとも片面に、請求項１〜６のいずれかに記載のアルミ箔プレス成形用潤滑剤を塗布し、所定の容器形状に冷間プレス成形することを特徴としている。

そして、このような容器の製造方法において、アルミ箔プレス成形用潤滑剤の塗布量を０．０５〜０．５ｇ／ｍ² とする請求項８の構成、口径が５０〜１００ｍｍで、深さが５０〜１５０ｍｍの容器形状に冷間プレス成形する請求項９の構成、がそれぞれ好適態様として挙げられる。

この発明のアルミ箔プレス成形用潤滑剤によれば、アルミ箔製品のプレス成形において成形材料のアルミ箔の表面に塗布することにより、優れた成形性を付与でき、深い絞りを要するコップ状形態等、成形条件が厳しくなる場合でも材料破断を防止できる。

また、この潤滑剤の液状組成物に前記濡れ性付与剤を配合すれば、潤滑剤のアルミ箔表面に対する潤滑剤の濡れがよくなるから、該潤滑剤を容易に均一に塗布できる。そして、この濡れ性付与剤の配合割合を前記範囲に設定すれば、充分な濡れ性を確保して、且つ主剤の濃度低下による成形性の悪化を回避できる。

また、主剤としてプロピレングリコールとグリセリンを含む構成では、プロピレングリコールによる低粘性効果と、グリセリンによるアルミ箔表面での良好な保持性とが相まって、塗布作業性と成形性とを共に良好になし得る。また、プロピレングリコールとグリセリンはいずれも食品添加物として認可されているので、特に食品包装用容器の製造に好適であると共に、成形後の洗浄を省略することができ、また脱脂洗浄を行う場合でも簡単な処理操作で済む利点がある。

更に、このプロピレングリコールとグリセリンの配合比を前記範囲に設定すれば、潤滑剤が適度な粘度になるため、良好な塗布作業性と優れた成形性とを確実に両立できる。

また、前記濡れ性付与剤として、ポリグリセリンカプリル酸エステル、ポリグリセリンオレイン酸エステル及びポリグリセリンステアリン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の濡れ性付与剤が用いられている場合には、これらは食品添加物として認可されているので、特に食品包装用容器の製造に好適であると共に、成形後の洗浄を省略することができ、また脱脂洗浄を行う場合でも簡単な処理操作で済む利点がある。

また、主剤の組成に関わらず、潤滑剤の粘度を前記範囲に設定することにより、良好な成形性を付与し得る塗膜強度を確保して、且つべとつきによる作業性の悪化を防止することができる。

―方、この発明に係る容器の製造方法によれば、良好な成形性が得られ、深絞り型の容器でも高歩留りで容易に成形できる。

しかして、この製造方法において、アルミ箔プレス成形用潤滑剤の塗布量を前記範囲とすれば、潤滑剤の無駄を生じずに充分な成形性を確保でき、生産性と経済性を両立できる。また、このような製造方法は、口径が５０〜１００ｍｍで、深さが５０〜１５０ｍｍの容器形状に冷間プレス成形する場合に、特に顕著な適用効果が発揮される。

この発明に係るアルミ箔プレス成形用潤滑剤は、多価アルコール又は／及びそのアルキルエーテルを主剤とする液状組成物からなるものであり、アルミ箔製品のプレス成形において優れた成形性を付与でき、例えばアルミ箔製の容器の冷間プレス成形による製造に好ましく適用できるという特徴を持っている。なお、前記多価アルコールのアルキルエーテルにおけるアルキル基の炭素数は１〜１２とする。

前記液状組成物中における主剤の含有率は５０重量％以上とするのが、優れた成形性を確保する点で、好ましい。

上記主剤とする多価アルコール及びそのアルキルエーテルとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジブロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン−プロピレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、グリセリンエーテル等の常温で液状を呈するものが挙げられる。

これらの主剤成分は、その１種を単独使用してもよいし、２種以上を併用してもよいが、アルミ箔表面での保持性と塗布作業性とを両立する観点より、低粘性成分と高粘性成分とを併用することが好ましく、とりわけプロピレングリコールとグリセリンとの併用が推奨される。すなわち、グリセリンは特にアルミ箔表面での良好な保持性によって成形性を高めさせる効果が大きいが、高粘性であるためにこれを主剤として単独使用した潤滑剤ではべとついて作業性が悪くなることから、低粘性で且つ成形性向上効果も比較的高いプロピレングリコールとの組み合わせにより、優れた成形性を確保しながら潤滑剤の粘度を適度に設定することが可能となる。しかして、潤滑剤の粘度を適度にして優れた成形性と良好な作業性を両立させる上で、前記プロピレングリコール１００重量部に対し前記グリセリンが２５〜９００重量部の割合で配合された構成を採用するのが好ましい。

また、この発明のアルミ箔プレス成形用潤滑剤においては、上記の主剤と共に、脂肪酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも一種の濡れ性付与剤を配合することが推奨される。このような濡れ性付与剤は、アルミ箔表面に対する潤滑剤の濡れ性を高め、もって該潤滑剤をアルミ箔の表面全体に容易に均一に塗布することを可能とし、ひいては適正な塗布量でもって成形性をより向上させる機能を果たすものである。

前記濡れ性付与剤として用いる脂肪酸としては、特に限定されるものではないが、炭素数８〜２０の飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸が好適であり、例えばオレイン酸、力プリル酸、パルミチン酸等が挙げられる。

また、前記濡れ性付与剤として用いる脂肪酸の誘導体としては、特に限定されるものではないが、例えば脂肪酸エステル（例えばオレイン酸メチルエステル）、プロピレングリコール脂肪酸エステル（例えばプロピレングリコールラウリル酸エーテル）、ポリグリセリン脂肪酸エステル（例えばポリグリセリンカプリル酸エステル、ポリグリセリンオレイン酸エステル、ポリグリセリンステアリン酸エステル）、グリセリン脂肪酸エステル（例えばグリセリンジオレイン酸エステル）、ソルビタン脂肪酸エステル（例えばソルビタンラウリン酸エステル）、ヤシ油脂肪酸アシルグルタミン酸ナトリウム等が挙げられる。

前記濡れ性付与剤の配合量は、前記の多価アルコール又は／及びそのアルキルエーテルからなる主剤１００重量部に対し、好適には０．５〜５０重量部の範囲、特に１〜３０重量部の範囲がより好ましく、この範囲より少な過ぎる場合には材料表面で潤滑剤がはじくため、成形を満足させるために全面に均一に塗布するには塗布量が必然的に多くなり、逆に多過ぎては潤滑剤中の主剤含有比率の低下によって成形性が悪くなる。

潤滑剤の粘度としては、２５℃で６０〜７５０ｍＰａ・ｓの範囲が好ましく、低過ぎてはアルミ箔表面での塗膜強度の低下によって成形性が悪くなり、成形を満足させるためには塗布量を多くする必要があり、逆に高過ぎてはべとついて作業性が悪くなると共に塗布量が必然的に多くなってしまう。潤滑剤の粘度としては、２５℃で１５０〜４５０ｍＰａ・ｓの範囲が特に好ましい。しかして、この粘度は、主剤及び濡れ性付与剤を含む使用成分の種類と組合せ及び配合比によって適宜設定すればよい。

このような潤滑剤を用いてアルミ箔製容器のプレス成形を行うには、シート状のアルミ箔の片面又は両面に潤滑剤を塗布したのち、所定形状に打ち抜き、これをプレス成形機によって所要の容器形態にプレス成形すればよい。

成形材料のアルミ箔としては、アルミニウム又はその合金からなる金属箔と、これら金属箔の片面又は両面に耐熱性、耐食性、成形性等を改善する目的で合成樹脂を被覆したものとのいずれをも使用できる。後者の合成樹脂被覆アルミ箔には、例えば、熱硬化型アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等をコーティングしたものと、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系フィルム又はポリエステルフィルムを金属箔の表面に加熱融着又は接着したものとがある。

合成樹脂被覆のものを含めてアルミニウム又はその合金からなる金属箔の厚さは、形成容器の用途及びサイズによって好適値が異なるが、一般的に２０〜２００μｍである。また、合成樹脂被覆の厚さは、目的とする製品によって異なるが、コーティングでは通常１〜１０μｍ程度、ラミネートフィルムでは２０〜３００μｍ程度である。

アルミ箔表面に対する潤滑剤の塗布量としては、０．０５〜０．５ｇ／ｍ² の範囲が好適であり、少な過ぎては充分な成形性が得られず、逆に多過ぎてもより以上の効果は得られないために不経済である。中でも、０．３ｇ／ｍ² 以下の範囲が特に好ましい。

潤滑剤の濡れ性、粘度及び塗布量が適正範囲であれば、容器の成形時にフランジ部分や側壁に皺を発生させず、また材料破断を起こさせない適正なしわ押さえ圧力の範囲を広く設定することができる利点がある。

成形対象とするアルミ箔製容器の形状は、特に制約はなく、グラタン容器や鍋焼うどん容器のような比較的浅い皿形から飲料用容器のような深いコップ形容器やサインペンのような筒形製品まで広範囲に及ぶと共に、平面形状も丸形、角形、楕円形等の種々の形状が含まれる。ただし、この発明のアルミ箔プレス成形用潤滑剤の使用効果は、深絞り成形、とりわけ口径が５０〜１００ｍｍで、深さが５０〜１５０ｍｍの容器形状にプレス成形する場合に特に顕著である。

なお、深いコップ形容器のような深絞り成形においては、成形を１段で行うことも可能であるが、材料破断を確実に防止するために２段あるいは３段以上の多段成形を行ってもよい。

前記主剤として、プロピレングリコール又は／及びグリセリンを用いた場合には、これらはいずれも食品添加物として認可されているので、プレス成形後のアルミ箔製容器は、食品包装用容器に用いるものであっても、基本的には脱脂洗浄を行わずに製品として供し得る。ただし、プレス成形後の容器外面に印刷を施す場合、潤滑剤の存在によって印刷品質が低下するならば、前もって水洗や加熱処理あるいは軽い脱脂処理によって潤滑剤を除去すればよい。

また、濡れ性付与剤として、ポリグリセリンカプリル酸エステル、ポリグリセリンオレイン酸エステル及びポリグリセリンステアリン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の濡れ性付与剤を用いた場合には、これらはいずれも食品添加物として認可されているので、上記主剤としてのプロピレングリコール又は／及びグリセリンに添加して使用する場合には、食品包装用容器に用いるものであっても、基本的には脱脂洗浄を行わずに製品として供し得るものである。

＜実施例１〜５、参考例１〜７＞
厚さ１２０μｍのアルミニウム合金箔の両面にポリプロピレンフィルムがラミネートされたアルミ箔シート（成形物内面側のポリプロピレン層厚２００μｍ、同外面側のポリプロピレン層厚３０μｍ）の表裏両面に、ロールコーターによって後記表１記載の組成及び粘度を有する潤滑剤を各面０．２〜０．５ｇ／ｍ² の割合で塗布したのち、直径１７０ｍｍの円形に打ち扱いて成形材料とした。そして、この成形材料を用い、アルミ箔プレス成形機によってプレス圧３．０Ｋｇ／ｃｍ² でプレス成形し、口径６３ｍｍ、深さ１００ｍｍのコップ状容器を製作した。

なお、実施例１〜５、参考例１、２においては、潤滑剤として主剤及び濡れ性付与剤ともに食品添加物として認可されているものを使用している。

＜比較例１、２＞
表１に示した潤滑剤を用いるものとした以外は、実施例１と同様にしてコップ状容器を製作した。

上記プレス成形時のアルミ箔表面に対する潤滑剤の成形性を評価し、その結果を潤滑剤の組成、粘度及び塗布量と共に次の表１に示す。

＜成形性評価法＞
「◎」…潤滑剤塗布量０．３ｇ／ｍ² 以下の少ない塗布量において、成形時に材料破断が起こらない適正しわ押さえ圧力の範囲が広い
「○」…潤滑剤塗布量０．３ｇ／ｍ² 以上の多い塗布量において、成形時に材料破断が起こらない適正しわ押さえ圧力の範囲が広い
「△」…潤滑剤塗布量０．３ｇ／ｍ² 以上の多い塗布量でも、成形時に材料破断が起こらない適正しわ押さえ圧力の範囲が狭い
「×」…材料破断が起き成形できない。

表１に示すように、この発明に係るアルミ箔プレス成形用潤滑剤を表面に塗布したアルミ箔の成形性はいずれも良好であった。ただし、濡れ性付与剤を含まない潤滑剤（実施例１）ではアルミ箔表面への塗布時にはじきを生じたので、若干潤滑剤の塗布量を多くすることによって解決した。また、粘度が若干低めの潤滑剤（参考例１、２）及び高めの潤滑剤（参考例６）については塗布量を少し多めにすることにより解決した。

Claims (9)

1. プロピレングリコール及びグリセリンからなる主剤を５０重量％以上含有する液状組成物からなるアルミ箔プレス成形用潤滑剤。
2. プロピレングリコール及びグリセリンからなる主剤と共に、脂肪酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも一種の濡れ性付与剤を含有する液状組成物からなり、前記液状組成物における前記主剤の含有率は５０重量％以上であるアルミ箔プレス成形用潤滑剤。
3. 前記主剤１００重量部に対し、前記濡れ性付与剤が０．５〜５０重量部の割合で配合されてなる請求項２に記載のアルミ箔プレス成形用潤滑剤。
4. 前記濡れ性付与剤として、ポリグリセリンカプリル酸エステル、ポリグリセリンオレイン酸エステル及びポリグリセリンステアリン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の濡れ性付与剤が用いられている請求項２または３に記載のアルミ箔プレス成形用潤滑剤。
5. 前記プロピレングリコール１００重量部に対し、前記グリセリンが２５〜９００重量部の割合で配合されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミ箔プレス成形用潤滑剤。
6. 前記組成物の粘度が６０〜７５０ｍＰａ・ｓ（２５℃）の範囲にある請求項１〜５のいずれかに記載のアルミ箔プレス成形用潤滑剤。
7. アルミ箔又は合成樹脂被覆アルミ箔からなるプレス成形材料の少なくとも片面に、請求項１〜６のいずれかに記載のアルミ箔プレス成形用潤滑剤を塗布し、所定の容器形状に冷間プレス成形することを特徴とする容器の製造方法。
8. アルミ箔プレス成形用潤滑剤の塗布量を０．０５〜０．５ｇ／ｍ² とする請求項７に記載の容器の製造方法。
9. 口径が５０〜１００ｍｍで、深さが５０〜１５０ｍｍの容器形状に冷間プレス成形する請求項７または８に記載の容器の製造方法。