JP7284029B2 - 金属製キャップ - Google Patents

Description

本発明は、金属製キャップ本体と該金属製キャップ本体と非接着のライナーを有する開栓性に優れた金属製キャップに関する。

金属製キャップのキャップ本体頂板部内面には、ポリプロピレン等の合成樹脂から成形されたライナーが設置されており、かかる金属製キャップを容器口部に供給した後、金属製キャップを半径方向内方に外側から加締めることによって、金属製キャップのスカート部に容器口部の螺子部に沿った螺子部を形成すると共に、スカート部の下端部を容器口部の顎部に係止させて、容器口部に装着・密封している。

上記のような金属製キャップにおいては、ライナーをキャップシェルに対して非接着の状態とすることにより開栓時のトルクを低減させて、キャップの密封性と開栓性という相反する特性の両方を確保することが提案されている。
ライナーが非接着状態にある金属製キャップにおいては、ライナー材をキャップシェル頂板部内面に供給した後、型押しすることによりライナーの成形とキャップシェル内へのライナーの装着を同時に行う。この際、キャップシェル頂板部内面に形成されている内面塗膜は、ライナー材と非接着としていることから、キャップシェル頂板部内面中央に供給された溶融状態にあるライナー材が型押しする前に転がってしまうおそれがある。ライナー材が動き、キャップシェル頂板部内の偏った位置で成形されてしまうと、均一なライナーを成形することができず、ライナーによるキャップの密封性能が確保されないおそれがある。このような問題を解決するために、ライナー成形時のライナー材の転がりを防止するために、内面塗膜にライナー材に対して剥離可能な弱接着剤を設けた金属製キャップが提案されている（特許文献１）。

上記金属製キャップにおいては、ライナー成形時には弱接着剤の存在によりキャップシェル内でのライナー材の移動が防止され、所望のライナーをキャップシェル内で形成可能であると共に、ライナーは弱接着剤から剥離可能であると共に内面塗膜とは非接着であることから、開栓時の開栓トルクの上昇も低減することができ、優れた密封性と開栓性の両方を確保することが可能である。

特開２０１６－２６９６１号公報

しかしながら、上記金属製キャップにおいても、適用する容器の種類や材質等によっては、必ずしも開栓性が改善されないことがあり、特にレトルト殺菌に付された場合に顕著であることが判明した。
金属製キャップにおける開封性は、金属製キャップを開栓し始めるファースト（１ｓｔ）トルクと、金属製キャップ本体の下方に形成されたタンパーエビデントバンド（ＴＥバンド）を分離するためにブリッジを破断するセカンド（２ｎｄ）トルクによって決まり、ポリプロピレン（ＰＰ）製内面材が金属製キャップ本体と非接着の状態にある金属製キャップにおいては、ＰＰ製内面材は金属製キャップ本体の回動に同期せず、金属製キャップシェルだけが容器に対し旋回することから、１ｓｔトルクが低減されている。従って、開封性を更に向上させるためには、２ｎｄトルクを低減する必要がある。
金属製キャップ本体の頂板部に形成される内面塗膜は、金属製キャップ本体のスカート部においてもその内面側に形成されており、かかる内面塗膜と容器口部の螺子部が形成された外側面との間の摩擦が大きいことが２ｎｄトルク上昇の原因であることが分かった。
従って本発明の目的は、キャップシェルと非接着のライナーを有する金属製キャップにおいて、レトルト殺菌にも対応可能であり、容器口部の材質や形状等にかかわらず、優れた開栓性と密封性を兼ね備えた金属製キャップを提供することである。

本発明によれば、頂板部及び該頂板部の周縁から垂下するスカート部を有する金属製キャップ本体と、前記頂板部内面に配設されるポリプロピレン製内面材とを具備する金属製キャップにおいて、前記金属製キャップ本体の内面には、塗料樹脂成分１００重量部に対して、酸化ポリエチレンを４～１０重量部、及び２０～５０℃の融点を有する低融点ワックスを０．５～１．５重量部含有する塗料組成物から成る、前記ポリプロピレン製内面材と非接着の内面塗膜が形成されていることを特徴とする金属製キャップが提供される。

本発明の金属製キャップにおいては、
１．前記低融点ワックスがパーム油であること、
２．７０～１００℃の融点を有する中融点ワックスを、塗料樹脂成分１００重量部に対して１．５～３重量部の量で更に含有すること、
４．前記中融点ワックスがカルナバワックスであること、
５．融点が３００℃以上の高融点ワックスを、塗料樹脂成分１００重量部に対して１～６重量部の量で更に含有すること、
６．前記高融点ワックスが、ポリテトラフルオロエチレンであること、
７．前記頂板部の内面塗膜上に、前記内面材と弱接着性を有する弱接着層を有すること、
８．前記弱接着層が、変性ポリプロピレン含有油変性アルキド樹脂から成ること、
９．前記塗料組成物が、ポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂をベース樹脂とし、フェノール樹脂及び／又はアミノ樹脂を硬化剤とする塗料組成物であること、
が好適である。

本発明の金属製キャップにおいては、金属製キャップ本体（キャップシェル）に形成される、ＰＰ製内面材と非接着の内面塗膜として、酸化ポリエチレンと特定の融点を有する低融点ワックスとを含有させることにより、ワックス成分を塗膜表面に適度に滲出させることが可能になり、その結果、金属製キャップのスカート部内面と容器口部の外側面との間の摩擦力が低下し、２ｎｄトルクを有効に低減することが可能になる。

その一方、内面塗膜におけるワックス成分の滲出量が多いと、内面塗膜上に塗布された弱接着剤に密着性阻害を生じたり、或いは金属製キャップ本体を成形する前の塗装金属板を積み重ねた際に、金属製キャップの頂板部外面となる部分へのワックスの付着により印刷適性を阻害するおそれがある。本発明においては、内面塗膜を構成する塗料組成物として、特定の融点を有する低融点ワックスと共に酸化ポリエチレンを上記範囲で含有することにより、低融点ワックスの滲出量を制御することが可能になり、印刷適性を損なうことなく開栓性を改善することが可能になる。
このことは後述する実施例の結果からも明らかである。すなわち、酸化ポリエチレンの代わりに変性ポリエチレンを使用した場合には、低融点ワックスが塗膜表面に滲出せず、摩擦係数を低減できない（比較例４）。また酸化ポリエチレンを使用した場合でも、低融点ワックスの量が上記範囲よりも少ない場合には、低融点ワックスの表面への滲出量が充分でなく、上記範囲にある場合に比して十分に摩擦係数を低減できず（比較例２）、一方低融点ワックスの量が上記範囲よりも多い場合には、弱接着層を形成するために塗布された弱接着剤に密着性阻害が生じる(比較例１)。
これに対して、本発明で用いる塗料組成物から成る内面塗膜においては、レトルト殺菌の前後において摩擦係数が低減されていると共に、弱接着剤の密着性阻害の発生も有効に防止されている（実施例１～１１）。

本発明の金属製キャップの一例を示す側面図（一部断面図）である。 図１に示す金属製キャップが容器口部に適用された状態を示す側面図（一部断面図）である。 図１のＸ部分の断面構造を拡大して示す拡大断面図である。

本発明の金属製キャップを添付図面に沿って説明する。図１は本発明の金属製キャップの一例の容器口部に適用する前の状態を示すものであり、図２は、図１に示した金属製キャップを容器口部に適用し、外側から加締めて（押し潰して）密封した状態を示す。
図１に示すように、本発明の金属製キャップ１は、金属製キャップ本体２と、ポリプロピレン（以下、「ＰＰ」ということがある）製内面材として、溶融状態にあるポリプロピレンを金属製キャップ本体内で型押しして成形されたＰＰライナー２０とから成っている。金属製キャップ本体２は、頂板部３及び該頂板部３の周縁から垂下するスカート部４を有し、該スカート部４の下方には、破断可能な弱化部５を介してＴＥバンド６が形成されている。また図に示す具体例では、スカート部４の上端部にはライナーを保持するためのライナー保持部７が形成されている。ライナー保持部７の下部には、周方向に刻設した切断線８の下方側の領域を半径方向内側に突出させることによって内方突出部９が形成されており、その上端部の切断線８が実質上水平に延びる開口１０となる。また内方突出部９よりも下方のスカート部は螺子形成領域１１となる。
またＰＰライナー２０は、容器口部に適用されたときに容器口部外面と密着するアウターリング２１及び容器口部内面と密着するインナーリング２２が形成されている。
尚、図１には明示されていないが、金属製キャップ本体２の内表面には、内面塗膜が形成され、頂板部中央には弱接着層が形成されている（図３参照）。

図２に示すように、容器口部３０に被せられた金属製キャップ１は、押圧具（図示せず）で上方から押さえながら、押圧具で金属製キャップ本体２の肩部１２を変形させ、この状態で金属製キャップ本体２のスカート部４に螺子形成用ローラ（図示せず）を押し付けながら且つ容器口部の螺子３１に沿って回転させていくことにより、スカート部４の螺子形成領域１１に容器口部に対応する螺子１３を形成する。同時に、金属製キャップ本体２のＴＥバンド６の下端が、ＴＥバンド形成ローラが容器口部３０の下側に押し付けられ、容器口部の顎部３２の下側に沿って変形している。

図３は、図１に示した本発明の金属製キャップの頂板部部分の断面構造を拡大して示す断面図である。金属キャップ本体を構成する金属基材４１の容器口部側となる内面側には、内面塗膜４２が形成されており、内面塗膜４２の上には弱接着層４３を介してＰＰライナー２０が形成されている。尚、金属製キャップの外面側にも、実際には外面塗膜、印刷層等が形成されているが、図３においては省略されている。
弱接着層４３は、金属製キャップ本体内でのＰＰライナー２０の成形に際して、金属製キャップ本体の頂板部内面に供給されたライナー材の転がりを防止するために形成されたものであることから、頂板部の中央部分にのみ形成されていればよく、図示していないが、頂板部の外周部分においてはＰＰライナー２０は内面塗膜４２に隣接している。

（内面塗膜）
本発明の金属製キャップにおいては、上記内面塗膜が、塗料樹脂成分１００重量部に対して、酸化ポリエチレンを４～１０重量部、及び２０～５０℃の融点を有する低融点ワックスを０．５～１．５重量部の量で含有する塗料組成物から成ることが重要な特徴である。
本発明の金属製キャップにおいて、内面塗膜中に容器口部との摩擦力を低減させるための低融点ワックスと共に含有させる酸化ポリエチレンは、ポリプロピレン製内面材（ライナー）との非接着状態を確保するために必須の成分であると共に、前述したとおり、低融点ワックスの塗膜表面への滲出量を制御する作用を有している。すなわち、酸化ポリエチレン及び低融点ワックスが上記範囲内にあることにより、酸化ポリエチレンが適度に塗膜表面側に浮上することにより、酸化ポリエチレンの塗膜表面側に存在する低融点ワックスのみが塗膜表面に浮上し、容器口部との摩擦低減に必要十分な量の低融点ワックスを塗膜表面に存在させることが可能になる。その結果、弱接着層を形成するための弱接着剤を塗布した場合に密着性阻害を生じることや、金属製キャップ本体を成形する前の塗装金属板の状態で積み重ねられた際に低融点ワックスが塗装金属板の外面に付着して印刷適性を阻害するおそれもない。
また、酸化ポリエチレンを１０重量部よりも多く添加すると、塗料の粘度が低下し塗装適性が得られず塗装時に不具合が生じてしまう。
内面塗膜を形成する塗料組成物に含有させる２０～５０℃の融点を有する低融点ワックスとしては、ワセリン、流動パラフィン、スクワラン、ラノリン、ホホバ油、ひまし油、パーム油、やし油、綿実油、木ろう、融点５０℃以下のパラフィンワックス等を例示できるが、特にパーム油を好適に使用できる。

また本発明においては、レトルト殺菌に付された場合でも開栓時の金属製キャップと容器口部の間の摩擦力の変化を生じることがなく、安定して開栓トルクを低減するために、７０～１００℃の融点を有する中融点ワックス及び／又は３００℃以上の融点を有する高融点ワックスを含有することが望ましい。
中融点ワックスとしては、カルナバワックス、マイクロクリスタリンワックス、モンタンワックス、融点７０℃以上のパラフィンワックス、キャンデリラワックス、ロジン、ひまし硬化油等を例示できるが、特にカルナバワックスを好適に使用できる。
高沸点ワックスとしては、フッ素樹脂系ワックス、特に平均粒径が１～１０μｍの範囲にあるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を好適に使用できる。ＰＴＦＥの微粒子を用いることにより内面塗膜表面に微小凹凸が形成されて、内面塗膜及び容器口部の接触面積を低減できるため、２ｎｄトルクを低減することができる。また前述したとおり、塗膜表面に浮上して存在する酸化ポリエチレン及び酸化ポリエチレンの塗膜表面側に位置する低融点ワックスが、ＰＴＦＥの微粒子により塗膜表面から突出した状態で存在することにより、ＰＴＦＥ微粒子による接触面積の低減効果と共に、酸化ポリエチレンと低融点ワックスによる摩擦低減が効率よく発現される。
これらのワックスは、塗料樹脂成分１００重量部に対して、中融点ワックスが１．５～６重量部、特に３～６重量部の量、高融点ワックスが１～６重量部の量、で含有されていることが好適である。これにより、レトルト殺菌に付された場合でも摩擦力の変化を生じることがなく、レトルト殺菌の有無にかかわらず、安定して開栓トルクを低減することが可能になる。
特に高融点ワックスは、レトルト殺菌を施しても溶融することなく、内面塗膜に微小凹凸を形成したままであるため、レトルト殺菌後でも接触面積の低減効果は保持したままとなる。

内面塗膜を構成する塗料組成物のベース塗料としては、エポキシ系塗料、ポリエステル系塗料、ポリウレタン系塗料等公知の熱硬化性樹脂塗料を使用することができ、特にポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂をベース樹脂とし、フェノール樹脂及び／又はアミノ樹脂を硬化剤とする塗料を好適に使用することができる。中でも、ポリエステル樹脂（固形分）１００重量部に対して、フェノール樹脂を１０～３０重量部及びアミノ樹脂を０～３０重量部の量で配合するポリエステル系塗料を特に好適に使用することができる。

（ポリプロピレン製内面材）
本発明の金属製キャップにおいて、ＰＰ製内面材は、前述したように、ポリプロピレンの溶融樹脂を金属製キャップ本体の頂板部内面に供給し、これを型押することにより、ライナーの成形と金属製キャップ本体内へのライナーの設置を同時に行う態様であってもよいし、別途成形されたライナーを金属製キャップ本体内に設置する態様であってもよい。
ＰＰ製内面材の形状は、図１に示した具体例のように、金属製キャップ本体の頂板部内面の全面を覆うような内面材であってもよいし、容器口部先端が当接する箇所にのみ設ける環状の内面材であってもよい。また内面材は、レトルト殺菌を前提とする場合には、図に示したようにアウターリング及びインナーリングを有する密封性を高めた形状であることが望ましいが、レトルト殺菌を行わない場合には、内面材は平面状であってもよい。
また内面材は、ポリプロピレンを主成分（５０重量％以上で含有）として形成される単層の内面材であってもよいが、金属製キャップ本体側に位置するポリプロピレンを主成分とするバリア層と、容器口部側に位置するポリプロピレン系エラストマーを主成分とする密封層とから成る二層構造の内面材であることが特に好ましい。
尚、ポリプロピレンは、内面材の形状や層構成、或いは内面材に含有させる他の成分（例えば発泡剤や熱膨張性粒子等）に応じて、ホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、或いはポリプロピレン（ＰＰ）／エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等のポリプロピレン系エラストマー等の中から適宜選択することができる。内面材としての密封性能の観点からは、ランダムコポリマー、ポリプロピレン系エラストマーを使用することが好ましい。

（弱接着層）
本発明の金属製キャップにおいて、ＰＰ製内面材を、前述したように、ポリプロピレンの溶融樹脂を金属製キャップ本体の頂板部内面に供給して、これを型押しして成形する場合には、溶融樹脂の転がりを防止するために、内面塗膜のポリプロピレンを供給する箇所、具体的には、頂板部中央部分にポリプロピレンに対して弱接着性を有する弱接着層を形成することが望ましい。尚、本発明において、ＰＰ製内面材は、開栓トルク、特に１ｓｔトルク低減のために金属製キャップ本体から分離し得ることが必要であることから、弱接着層はＰＰ製内面材を一時的に接着し、剥離可能であることが望ましく、そのため、頂板部内面の中央から頂板部の半径方向に半径の５０～１００％領域に形成されることが好適である。
このようなポリプロピレンに対して弱接着性を有する層は、アルキド系樹脂、石油系炭化水素、アルキルベンゼンなどの溶媒を用い、この溶媒にポリプロピレンに対して接着性を有する成分を１～１８重量%となるように配合した弱接着剤を使用することが好適である。ポリプロピレンに対して接着性を有する成分としては、ポリプロピレンワックス、変性ポリプロピレン、エチレン－プロピレンエラストマー、ＳＩＳ、ＳＢＳ等のスチレン系ブロックポリマー等を挙げることができる。
本発明においては、油変性アルキド樹脂に変性ポリプロピレンを配合して成る接着剤を好適に使用することができる。
また弱接着層の形成に変えて、内面塗膜に微小突起を形成する等の手段によっても溶融樹脂塊の移動を防止してもよい。

（金属製キャップの製造方法）
本発明の金属製キャップにおいては、金属製キャップ本体は、アルミニウム板等の金属板のキャップの外面となる側に外面塗膜、印刷層及びトップコート層が形成され、キャップの内面となる側に内面塗膜が形成された塗装金属板、或いはＰＰ製内面材をインシェルモールドで成形する場合には、内面塗膜の上に更に弱接着層が形成された塗装金属板を用い、これを打ち抜き、絞り成形することによって成形することもできるし、或いは予め成形された金属製キャップシェル内面に内面塗膜及び弱接着層を順次形成して成形することもできる。
尚、内面塗膜の膜厚は特に限定されないが、１０～６０ｇ／ｄｍ^２の範囲で塗料組成物が塗布されていることが好適である。また、塗料組成物の加熱条件は使用するベース塗料に応じて公知の条件を採用することができる。
本発明の金属製キャップは、別途成形されたＰＰ製内面材を上記金属製キャップ本体内に挿入することにより製造することも可能であるが、金属製キャップ本体内でインシェルモールドにより成形することにより、ＰＰ製内面材の成形と設置を同時に行うことが好適である。すなわち、金属製キャップ本体の頂板部内面の弱接着層上にポリプロピレンの溶融樹脂塊を供給し、これを圧縮成形することによって所望形状のＰＰ製内面材が成形されると共に、金属製キャップ本体頂板部に設置される。

成形された金属製キャップは、内容物が充填された容器口部に適用され、容器口部形状に合致するように、金属製キャップの肩部及びスカート部が治具（図示せず）により押圧される。これにより図２に示すように、ＰＰ製内面材２０のアウターリング２１は容器口部３０の外側に密着すると共に、金属製キャップ本体のスカート部４には、螺子部１３が形成される。
尚、図１に示す具体例では、ＰＰ製内面材を保持するための保持部が予め成形されているが、金属製キャップを加締める際に形成されてもよい。

（試験方法）
１．動摩擦係数測定
（１）サンプルの作成
厚み０．２５ｍｍのアルミ板に表１に示す組成の内面塗料組成物を４５ｍｇ／ｄｍ^２を塗布した後、１９０℃で１０分の焼き付け処理を施し、その後外面への印刷工程などを想定して１５０℃１０分と１８０℃１０分の熱処理を施した。その後、１２５℃３０分の熱処理を施す。
尚、表１中、ベース塗料として、ポリエステル／フェノール／アミノ系塗料（トーヨーケム社製）を用い、変性ポリエチレン（表中には変性ＰＥと表記）、酸化ポリエチレン（表中には酸化ＰＥと表記）、低融点ワックスとしてパーム油（融点：３０℃）、中融点ワックスとしてカルナバワックス（融点：８３℃）、高融点ワックスとしてＰＴＦＥ（融点：３２７℃）を用いた。
（２）測定
測定機にはＨＥＩＤＯＮ―１４型表面性測定機を使用した。
アルミ板の内面塗料塗装面へガラス棒を２００ｇの荷重をかけた状態で塗装板を１００ｍｍ／ｍｉｎ一定の速度で動かし、動摩擦係数を測定する。結果を表１に示す。

２．弱接着層密着試験
厚み０．２５ｍｍのアルミ板に表１に示す組成の内面塗料組成物を４５ｍｇ／ｄｍ^２を塗布し、１９０℃で１０分の焼き付け処理を施し、させ、その後内面塗膜上に弱接着層（弱接着剤の組成：アルキド系樹脂）を形成した後１５０℃１０分にて焼き付けを施した。
上記弱接着層の塗膜密着試験を行うべく、ＪＩＳ Ｋ ５６００ ５－４ 引っかき硬度（鉛筆法）に準じて実施した。
鉛筆硬度評価で３Ｂ以上であれば問題なし、４Ｂ以下は密着能力に劣るとした。
弱接着層密着試験結果を表１に示す。

３．開栓トルク測定
表１で示す実施例１、実施例４及び実施例７について、上記２の弱密着層を形成した後、ポリポロピレン系ライナーを形成し、図１の形態の金属キャップを作成した。呼び径３８ｍｍ口径の螺子付金属容器内に内容液を充填した後、得られた金属キャップを被冠させ、図２の形態に巻き締めし、１２５℃３０分のレトルト処理を施した後に冷却したサンプルを作成した。
サンプルは５℃保管区に１週間保管した後、開栓トルクを測定した。
開栓トルクは１６０Ｎ・ｃｍ以下であれば問題なしとする。
開栓トルクを測定した結果を表２に示す。

本発明の金属製キャップは、レトルト殺菌にも対応可能であり、レトルト殺菌後においても優れた開栓性を有しており、また金属製キャップのスカート部内面との摩擦係数が低減されていることから、容器口部の材質や形状等を問わず、２ｎｄトルクが低減され、優れた開栓性を発現できる。したがって、金属製、ガラス製、プラスチック製のすべての容器に好適に使用でき、特にレトルト殺菌が必要な内容物を充填する容器に好適に使用することができる。

１ 金属製キャップ、２ 金属製キャップ本体、３ 頂板部、４ スカート部、５ 破断可能な弱化部、６ ＴＥバンド、７ ライナー保持部、８ 切断線、９ 内方突出部、１０ 開口、１１ 螺子形成領域、２０ ＰＰ製内面材、２１ アウターリング、２２ インナーリング、３０ 容器口部、４１ 金属基材 ４２ 内面塗膜、４３ 弱接着層。

Claims (9)

1. 頂板部及び該頂板部の周縁から垂下するスカート部を有する金属製キャップ本体と、前記頂板部内面に配設されるポリプロピレン製内面材とを具備する金属製キャップにおいて、
   前記金属製キャップ本体の内面には、塗料樹脂成分１００重量部に対して、酸化ポリエチレンを４～１０重量部、及び２０～５０℃の融点を有する低融点ワックスを０．５～１．５重量部含有する塗料組成物から成る前記ポリプロピレン製内面材と非接着の内面塗膜が形成されていることを特徴とする金属製キャップ。
2. 前記低融点ワックスがパーム油である請求項１記載の金属製キャップ。
3. ７０～１００℃の融点を有する中融点ワックスを、塗料樹脂成分１００重量部に対して１．５～６重量部の量で更に含有する請求項１又は２記載の金属製キャップ。
4. 前記中融点ワックスがカルナバワックスである請求項３記載の金属製キャップ。
5. 融点が３００℃以上の高融点ワックスを、塗料樹脂成分１００重量部に対して１～６重量部の量で更に含有する請求項１～４の何れかに記載の金属製キャップ。
6. 前記高融点ワックスが、ポリテトラフルオロエチレンである請求項５記載の金属製キャップ。
7. 前記頂板部の内面塗膜上に、前記内面材と弱接着性を有する弱接着層を有する請求項１～６の何れかに記載の金属製キャップ。
8. 前記弱接着層が、変性ポリプロピレン含有油変性アルキド樹脂から成る請求項７記載の金属製キャップ。
9. 前記塗料組成物が、ポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂をベース樹脂とし、フェノール樹脂及び／又はアミノ樹脂を硬化剤とする塗料組成物である請求項１～８の何れかに記載の金属製キャップ。

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