JP7438651B2 - チューブ容器及びチューブ容器の製造方法 - Google Patents
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Description
筒状胴部の材料としては、アルミ、鉛、すず等の金属製のもの、ポリエチレン等の素材を使用したプラスチック製のもの、アルミ、紙、ポリエチレン等の素材を多層ラミネートしたもの等が挙げられる。
しかし、これらのチューブ容器であって、肩部内側に残るバルク残量を減少させることには、一定の限界があった。チューブ容器の内容物は、胴部を手指で押圧することにより内容物が抽出口より押し出されるが、通常、内容物は底部封止縁から封止縁に平行に順次抽出口に向かって押し出されるものであり、この場合、バルク残量が少なくなるにつれて、肩部及び胴部には収縮応力及び引張応力が発生する。
図8に示す如く、即ちチューブの直径をDとすれば、封止縁の幅Wはπ*D/2であり、肩部下端面から残存するバルク残量の下端までの距離をxとすると、肩部周縁からチューブの押し出し済み部分となる両端までの距離L1は、三平方の定理により、
L1={X2+[(π/4-1/2)*D]2}(1/2)
また、その幅の中点までの距離L2は、同じく、
L2=[X2+(D/2)2](1/2)となる。
この収縮応力は胴部に不規則な皺や窪み等の変形を発生させる原因となり、この皺や窪みは胴部の肩部内側への押し込みの障害となり、押し出しに過大な力が必要となる。また引張応力は押圧力に抵抗するように働くため押し出しに大きな力を必要とするとともに、肩部を下方に引っ張るため肩部に変形をきたし、キャップの螺合の不具合や気密性の低下の原因となるものであった。
このような問題点を検討することによって、いわゆるエンボスチューブというチューブ容器が開発された(特許文献3参照。)。
かかるエンボスチューブは、筒状胴部の周囲に凹状の溝を設けることによって、チューブの不規則変形を可及的に防止するとともに、過大な力を要することなく内容物を押し出すことを可能とし、結果としてバルク残量を低減させるという優れた効果を発揮する。
しかしながら、かかるエンボスチューブは、凹状の溝を形成する際、前記保護層に亀裂が発生するという問題点が見受けられた。そのため、内容物の種類にもよるが、かかる問題点によって、内容物から金属層を保護する機能が低下することが危惧される。
特にチューブ容器の胴部は、内容物を保護するために金属で形成された中間層が存在する。又、金属層を保護し内容物の変質を抑制するために、内面にポリエチレン樹脂等によって形成された保護層で被覆されるのが一般的である。しかし、上述の如く内面に亀裂が発生した場合、内容物が滲出し、金属層を侵蝕し、内容物に変質を発生させることが危惧される。
また本発明は、チューブ容器の内容物を押し出す際に、凹状の溝を折り畳んでも、筒状胴部の内面に亀裂が発生しないチューブ容器を提供することを目的とする。
(1)筒状胴部と肩部を有する押出しチューブ容器であって、当該押出しチューブ容器の筒状胴部が2層以上の異なった材料を積層することによって形成されており、前記筒状胴部の肩部側の周面に凹状の溝が設けられており、前記筒状胴部における最内層であって少なくとも前記凹状の溝が設けられる部分が高分子量のエポキシ樹脂を主成分として熱硬化性樹脂によって形成されていることを特徴とするチューブ容器である。
本発明に係るエポキシ樹脂は、分子量が40,000~50,000の高分子化合物であることが特徴である。分子量が40,000未満であるエポキシ樹脂を使用すると、エンボス加工時又は押出し時に発生する筒状胴部内面の亀裂の問題が解決できないからである。
又、二次化加工性(エンボス加工性)と硬化性は、トレードオフの関係になっており、二次加工性は向上するが、分子量が50,000を超えると、硬化性が低下することが危惧される。仮に硬化性が低下すると、落下等の衝撃に非常に弱くなる傾向にあり、その結果、金属層と内容物とが接触し、漏れ等の重大な問題が発生する危険性がある。
(4)押出しチューブ容器が金属を主体とする材料で形成されたものであることを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれか一に記載された金属製チューブ容器である。
本発明における金属製容器の材料としては、アルミニウム、鉛、すず等が挙げられるが、加工性、経済性等の観点から特にアルミニウムが好ましい。
このような金属製材料は、プラスチック等に比較して復元力が弱いため、押出しによりチューブの形状が変形すると、次に押出す時までチューブ内のバルクはそのままの形状で保持される。かかる保持された状態から更にバルクを押出すことができるので、プラスチック製等のチューブに比較し、本発明の効果がより顕著に現われる。
なお、本発明の溝の形状及び寸法はチューブに使われる材質などにより設計的に決められるものであるが、チューブ直径に対して溝の形状寸法が大きくなるに従って、応力による変形を吸収する作用は顕著に現れるものである。引張応力に応じて伸びた後においても、凹部を形成している程度のものであることが好ましい。なぜならバルク残量を使い切る最後の押し出しにおいて、この凹状の溝が折り畳まれて肩部内面に圧接する作用を確保するためである。
又、アルミニウム等の金属材料の最内層に保護層を形成するチューブ容器においては、アミノ変性エポキシ樹脂を内面液として使用する効果がより高くなる。すなわち、アミノ変性エポキシ樹脂は、アミノ変性処理が施されているため、アルミニウム等の金属材料との密着性が良好である特徴を有するためである。
(6)押出しチューブ容器が金属を主体とする材料で形成されたものであることを特徴とする上記(5)記載の金属製チューブ容器の製造方法である。
本発明は、チューブ容器の製造工程に、エンボス加工という工程を加えることによって、簡易・迅速かつ低廉にバルク残量の低減化を達成する容器を製造することができる。 又、分子量40,000~50,000の高分子量のエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂を塗布した後にエンボス加工を施す工程順を採用する理由は、エンボス加工後に内面塗装を行うことによって、亀裂の発生を抑止できると考えられるが、エンボス加工後の塗装は、保護層に塗りムラが発生することが考えらえるためである。
また本発明のチューブ容器によって、チューブ容器の内容物を押し出す際に、凹状の溝を折り畳んでも、筒状胴部の内面に亀裂が発生しないチューブ容器を提供することが可能となる。
また本発明に係るチューブ容器の製造方法によって、エンボスチューブの製造コストを抑えつつ、簡便な工程によりバルク残量の少ないチューブ容器を提供し、かつ、筒状胴部の内面に亀裂が発生しないチューブ容器の製造を可能とする優れた効果を奏する。
実施形態1
本発明は、筒状胴部と肩部を有する押出しチューブ容器であって、当該押出しチューブ容器の筒状胴部が2層以上の異なった材料を積層することによって形成されており、前記筒状胴部の肩部側の周面に凹状の溝が設けられており、前記筒状胴部における最内層であって少なくとも前記凹状の溝が設けられる部分が高分子量のエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂によって形成されていることを特徴とする。
例えば、図1に示す如く筒状胴部7と肩部6を有する押出しチューブ容器であって、筒状胴部7の肩部6側の周面に大きな丸形状の凹状の溝4を設けたチューブ容器である。
凹状の溝4の底部におけるチューブの内周径は、肩部及び胴部におけるチューブの外周径よりも小さい径であれば良い。従って、凹状の溝4の軸方向の断面形状は、図1に示す如くU字形のみならずV字形でも良いし、複数の凹部を有する蛇腹状のW形状等であってもよい。
溝は周面に沿って連続であっても不連続であっても良い。少なくとも収縮応力及び引張応力によって生ずる変形を吸収し得るものであれば、どのような形状であっても良い。更に凹状の溝1を隣接して軸方向に複数設けても良い。
図2(c),(d)において、胴部34の折り曲げ部分を抽出口方向へ押出した場合、胴部34は、抽出口方向へ押し付けられるのに反して肩部32は手指で保持されているため胴部方向へ押圧が加わる。これによって肩部32と胴部34の境目には胴部34を抽出口へ押し付けることによる引張り力がかかり、それに伴って肩部32に曲げ応力が加わる。
図3は、本発明の実施形態に係るチューブ容器における筒状胴部の積層構造を示す断面図である。
図3に示す如く、本実施形態1に係るチューブ容器の筒状胴部は、印刷層11と、金属層12及び筒状胴部における最内層には高分子量のエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂によって形成された層14から構成されている。
本発明のチューブ容器においては、筒状胴部における最内層であって少なくとも前記凹状の溝4が設けられる部分に、高分子量のエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂が形成されていることから、上記亀裂の問題を解決することができる。
最初にスラグを冷間鍛造の複合押し出しによってプレス成形する。次に抽出口の上端及び充填口となる抽出口と反対側の筒状胴部の裾端面をカットする。その際に抽出口にキャップを螺着するためのネジ転造を施す。次に焼鈍炉によって加熱し、塑性加工による加工硬化を除去する。
次の工程では、内容物を保護するためにチューブ容器の内部を塗装し、保護膜を形成する。
ここでチューブ容器の内部における保護膜の形成方法としては、スプレー塗装等が挙げられる。例えば、スプレー塗装は、図7に示す方法で行うのが効率的である。
スプレーガンは長軸ノズル型であり、基本的な動作としてはスプレーガンを金属チューブ容器の後端開口部よりチューブの先端方向へ挿入し、塗料を噴射しながら後退させることにより塗布を行う。インパクトプレス工程後、作成された金属チューブ容器は、レース工程、焼鈍工程を経た後、図7(a)に示すロージングスター48により内面塗装テーブルへ搬送される。
ここで塗料としては、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ディスパージョン型塗料又は低温硬化型塗料等のうち、1種類又は2種類以上を混合したものを使用することができる。具体的にはエポキシ系塗料のエポキシフェノール等が挙げられる。
テーブルCにおける内面塗装は、図7(b)のスプレーガン51を挿入し、吐出部内面と肩部内面に塗料を噴射して塗布する。この際、金属チューブは回転している。
テーブルDにおける内面塗装は、図7(c)のスプレーガン52を挿入し、胴部内面に塗料を噴射して塗布する。この際、金属チューブは回転している。
テーブルEにおける内面塗装は、図7(c)のスプレーガン52を挿入し、胴部内面に塗料を噴射して塗布する。この際、金属チューブは回転している。
テーブルFにおける内面塗装は、図7(b)のスプレーガン51を挿入し、吐出部内面と肩部内面に塗料を噴射して塗布する。この際、金属チューブは回転している。
このような工程により、金属チューブの内容物に対する耐性の高い塗膜を精度良く均一に厚塗りすることができる。工程Cと工程Dとの間に中間乾燥工程を介するのが好ましい。またスプレーガンの組み合わせは上記の工程に限定されない。
次の工程では、チューブ容器の抽出口に設けられているネジ部にキャッピングマシーンによってキャップを螺着する。その時にターンテーブル内側よりエンボス加工を施した。
かかるエンボス加工は、図5(a)に示すようにエンボス型24をエアシリンダによって筒状胴部の肩部22側に押し付けることによって行う。図5におけるエンボス型24の断面形状は円形であるが、所望のエンボス形状に合わせて三角等の断面形状を持つエンボス型でも良い。
かかるエンボス加工は、必ずしもキャッピングと同時に行われる必要はなく、キャッピングの直前若しくは直後であっても良い。
エンボス加工終了後、内容物の漏れを防止するためのシーリング剤がチューブ容器裾部内側に塗布される。
この後に内容物を充填後、シーリングが行われ内容物の充填された製品が完成する。
本実施形態に係る金属チューブ容器の製造方法を用いれば、外径Φ11.1mm~57.0mmの金属チューブ容器を幅広く製造することができる。また金属チューブ容器の吐出部の形状等も限定されることはなく、開放式、閉鎖式、尖頭開放式等といった種々の金属チューブ容器を製造することができる。
図1に示す金属製の押出しチューブ容器を製造した。本実施例に係る押出しチューブ容器(表1において「本発明品」と記載する。)は、筒状胴部、肩部及び凹状の溝を有する金属製の押出しチューブ容器である。実施例1で使用したチューブ容器は、φ28.5×180mmであった。
図6は、本実施例に係るチューブ容器の凹状の溝部分における拡大図である。凹状の溝は、中央底部分の角度がほぼ90 °であり、上面から中央底部分の溝深さ0.75mm、軸方向の溝幅は3.0mmである。溝の底部の曲率は、半径R1.5mmである。
又、比較例として、図1に示すチューブ容器を製造し、更に比較のために同スケールのチューブ容器を製造し、分子量5,000のエポキシ樹脂を主成分とするアミノ変性エポキシフェノールによって最内層を形成した。比較例として、このようなチューブ容器を製造した(表1において「従来品」と記載する。)。
そして、上記2種類のエンボス加工を施したチューブ容器の、内面に発生する亀裂状態を確認するために、通電試験を行った。
ここで通電試験とは、チューブ内を5%硫酸銅水溶液で満たしたのち、30秒間7Vの電圧をかけ、その際流れる最大電流値を測定する試験である。
表1は、本実施例1におけるチューブ容器及び比較例として従来品の内容をまとめ、各6本の通電値を測定した平均値を示したものである。
実施例1と同様に、φ28.5×180mmのエンボス加工を施したチューブ容器を製造した。内面液として、2種類(分子量40,000~50,000のエポキシ樹脂を主成分とするアミノ変性エポキシフェノール、分子量5,000のエポキシ樹脂を主成分とするアミノ変性エポキシフェノール)塗布し、内容物としてヘアカラー剤をそれぞれ充填した。
また、密閉された空間内に内面液の異なる2種類のチューブ容器を静置した。この際、保存条件として、40℃75%RH(加湿条件)又は50℃DRY(乾燥条件)の環境下において、それぞれ30日間保存した後に、各条件において3本ずつ水素濃度を測定した。表3は40℃75%RHの環境下において、表4は50℃DRYの環境下において、それぞれ測定した結果得られた平均値を表3及び表4に示している。
また落下とは、個装箱(40×35×195mm)12個を一つの箱に詰め、その状態で約1mの高さから落下させたのち、それぞれの保存条件で30日間保管したのちの、水素濃度を測定する試験のことである。
その結果、チューブ容器の内容物とチューブ容器を形成する金属層が接触する危険性が低下していることが証明された。すなわち、本発明のチューブ容器によって、エンボス加工時の亀裂の発生を抑止することができ、又、チューブ容器を形成する金属層を保護し、内容物の変質を防止する効果が得られることが分かった。
7、34 筒状胴部
6、32 肩部
8 抽出口
Claims (4)
- 筒状胴部と肩部を有する押出しチューブ容器であって、当該押出しチューブ容器の筒状胴部が2層以上の異なった材料を積層することによって形成されており、前記筒状胴部の肩部側の周面に凹状の溝が設けられており、前記筒状胴部における最内層であって少なくとも前記凹状の溝が設けられる部分が高分子量のエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂によって形成され、当該熱硬化性樹脂の主成分であるエポキシ樹脂の分子量が、40,000~50,000の高分子化合物であり、当該主成分である高分子分子量のエポキシ樹脂に加えてアミノ樹脂及びフェノール樹脂からなるアミノ変性エポキシフェノールによって形成されていることを特徴とするチューブ容器。
- 押出しチューブ容器が金属を主体とする材料で形成されたものであることを特徴とする請求項1記載のチューブ容器。
- 筒状胴部、抽出口のある肩部及びキャップからなる押出しチューブ容器を製造する方法であって、押出しチューブ容器における筒状胴部を形成し、焼鈍し、前記筒状胴部における最内層の内面に分子量40,000~50,000の高分子量のエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂を塗布した後に、エンボス加工を施すことにより筒状胴部の肩部側の周面に凹状の溝を設けることを特徴とするチューブ容器の製造方法。
- 押出しチューブ容器が金属を主体とする材料で形成されたものであることを特徴とする請求項3記載の金属製チューブ容器の製造方法。
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