JPH04331111A - パッキング付密封要素の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パッキング付密封要素
の製造方法に関するもので、より詳細には、広口ビン用
キャップ、電池用密封要素のように、環状の樹脂製パッ
キングを備えた密封要素の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】広口ビンを密封するため
の容器蓋等においては、ビン口部と係合されるべき周辺
部にのみ環状のパッキングを施こすことが要求されてい
る。従来、この環状パッキングを容器蓋の金属製殻体内
に設けるには、樹脂或いはゴムの溶液、ラテックス或い
はプラスチゾルを遠心塗布法により施こし、次いでこれ
を加熱して乾燥乃至はゲル化させる手法が採用されてい
るが、この方法はパッキングの製造に多い工程数と時間
とを要し、しかも環状パッキングの形状を容器の密封に
最も望ましい形状（プロファイル）に制御することも困
難であるという問題がある。

【０００３】この遠心成形法に代わる方法として、容器
殻体の内面側に熱可塑性樹脂の熔融物の塊りを供給し、
この塊りを、冷却された押し型と前記殻体との間で押圧
して、パッキング形状に成形する方法（特公昭４１−５
５８８号公報）及び容器蓋殻体の内面側に熱可塑性樹脂
を予備成形物として供給し、この容器蓋殻体を加温して
前記熱可塑性樹脂を軟化し、次いで冷却された押し型と
前記殻体との間で押圧してパッキング形状に成形する方
法（特公昭４８−５７０６号公報）が知られている。こ
の方法は、パッキングを密封に都合の良い任意の所定形
状に成形し得るという利点は確かに有しているが、前述
した広口ビン用蓋の環状パッキングの製造に適用する場
合には、パッキングの諸特性、特に密封性能の点で或る
種の欠点が生ずることが認められる。

【０００４】即ち、押圧成形パッキングを備えた容器蓋
をビン詰製品の密封に使用すると、パッキングに加わる
圧縮力、内容品或いは内容品蒸気との接触及び殺菌乃至
は滅菌時に加わる温度等の少なくとも一つの要因によっ
て、パッキング、特に密封機能の上で最も重要なパッキ
ング周辺部に、ミクロなクラックが入り、またパッキン
グと容器蓋殻体との接着性が容器蓋の保存中は勿論のこ
とビン詰に適用した場合にも、経時的に著しく劣化する
ようになる。このようなクラッキング及び接着劣化の発
生傾向は、広口ビン用蓋の環状パッキングの押圧成形で
は、蓋殻体の中央部に施された溶融樹脂塊が完全に外周
縁に迄延展移動され、樹脂の径外方への移動量乃至移動
速度が大きくなること、及び溶融樹脂の移動は外表面が
冷却されつつ行われるため、著しい分子配向が生じ易い
ことと密接に関連するものと思われる。

【０００５】このようなパッキングの環境ストレスクラ
ッキングの問題は、単に広口ビン用蓋の環状パッキング
のみならず、電池用密封要素の場合にも同様に生じる。 即ち、電池用密封要素においても、封口板に対して、熱
接着性プライマーを介して樹脂製パッキングを押圧成形
法で一体に設けることが本発明者によって既に提案され
ているが、このパッキングにおいても、中央部に炭素集
電体を貫挿するための空隙部を設けねばならず、従って
パッキングは必然的に環状のものとなるために、同様な
ストレスクラッキングの問題を生じるのである。

【０００６】従って、本発明の目的は、上述した欠点が
解消されたパッキング付密封要素の製造方法を提供する
にある。本発明の他の目的は、環状パッキング中の残留
歪の発生を抑制して、前述したストレスクラッキングや
経時接着劣化の発生を有効に防止し、その結果、樹脂パ
ッキングの密封性、パッキングの耐剥離性及び熱処理後
の持続密封性を顕著に向上させた密封要素の製造方法を
提供するにある。本発明の更に他の目的は、殻体に供給
される樹脂の量が供給と同時に計量できる密封要素の製
造方法を提供するにある。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】本発明によれば、密封
用部品の中心部を除く部分にこれに密着した環状の樹脂
製パッキングを有するパッキング付密封要素の製造法に
おいて、複数の密封用部品を支持するターレットの単一
の供給位置に樹脂押出しダイス出口と回転刃との組合せ
の複数を配置し、各ダイス出口からの溶融樹脂を所定量
だけ切落して密封用部品のパッキングが形成されるべき
環状の部分に複数個の塊として分配供給し、この複数個
の塊を環状の型面を有するプランジャーで押圧して、密
封用部品に密着した環状の樹脂製パッキングを形成させ
ることを特徴とするパッキング付密封要素の製造方法が
提供される。

【０００８】

【作用】本発明を添付図面に示す具体例に基づいて説明
する。本発明の密封要素の一例を示す図１において、こ
の密封要素は、例えばブリキ等の金属板で製造された陽
極側封口板１には、センターパネル２があり、その中央
部にこれと一体に陽極集電体嵌合用のキャップ３が一体
に設けられ、その周囲に段差部４を介してフランジ部５
が設けられている。この封口板１の少なくとも下面には
陽極集電体の嵌合用凹部１１を除いて、熱接着性プライ
マー塗膜６が塗装されており、この塗膜６を介して熱可
塑性樹脂製パッキング７が熱接着により一体化されて設
けられている。このパッキング７は、封口板１の該キャ
ップ３に対応する筒状の下方突起部８と、該突起部周囲
の薄肉部９と、該薄肉部外周の厚肉の密封係合部１０と
から成っている。

【０００９】この具体例において、パッキング７はオレ
フィン系樹脂から成り、一方熱接着性プライマー塗膜６
は、酸変性オレフィン樹脂または酸化ポリエチレンを含
有する塗膜から成っており、一層具体的には、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ビニル樹脂、アク
リル樹脂等の少なくとも１種から成る塗料用ベース樹脂
に、マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸等のエチレ
ン系不飽和カルボン酸乃至はその無水物をポリエチレン
、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等の
オレフィン樹脂にグラフト重合させることにより製造さ
れた酸変性オレフィン樹脂或いはポリエチレンを酸素で
酸化することにより製造された酸化ポリエチレンを固形
分基準で０．２乃至４５重量％配合することにより得ら
れ、この塗料を、成形前の金属素材或いは成形後の封口
板に塗布し、次いで焼付けることにより、塗膜となる。

【００１０】また、パッキング７の筒状突起部８の内周
面には、後で挿入される陽極集電体を、密封的にしかも
強固に保持するための径内方向きの微小突起部１２が設
けられており、一方厚肉の外周密封係合部１０にも、亜
鉛罐の開口端と係合する凹溝乃至は段差部１３が設けら
れている。

【００１１】本発明によれば、密封用部品、即ち封口板
１のパッキングが形成されるべき環状の部分に、溶融さ
れた熱可塑性樹脂を、分割された複数個の塊として分配
供給する。この製造工程を示す図２及び図３において、
封口板１を、封口板１のプライマー塗膜６が上側となる
位置関係で、金敷１４の上に載置させる。金敷１４は、
図示していないが、電熱機構等の加熱機構により樹脂の
成形に適した温度に予熱されている。この封口板１上に
、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂
、特に前述したポリオレフィンとエラストマーとのブレ
ンド物を溶融された状態で、しかも分割された複数個の
塊１５ａ，１５ｂとして分配供給する。図３に示す通り
、この具体例においては、２つの溶融樹脂塊をほぼ等間
隔をおいて周状に分配供給する。

【００１２】本発明によれば、次いでこの分割された複
数個の溶融樹脂塊１５ａ，１５ｂを環状の型面を有する
プランジャー１６（図２）で押圧して、密封用部品に密
着した環状の樹脂パッキングを形成させる。このプラン
ジャー１６を示す図２において、プランジャー１６は相
対的に上下方向に移動可能な複数個の型構成部材から成
っており、この具体例では、プランジャー１６の中心部
から外方へ向けて、流入阻止棒１７、薄肉部形成用金型
１８、厚肉部形成用金型１９及び外周規制用金型２０が
、同軸状にこの順序で設けられている。

【００１３】押圧成形に際しては、先ず流入阻止棒１７
が下降し、封口板１の前述した嵌合用凹部１１にこれが
嵌挿されることにより、該凹部１１への成形時の樹脂の
流入を阻止する。これと同時に或いは多少の前後をおい
て、外周規制用金型２０が下降して、成形時において、
溶融樹脂がこの金型２０で規制される周囲を越えて外方
に流出するのを阻止する。

【００１４】この状態で、図４に示す通り、薄肉部形成
用金型１８及び厚肉部形成用金型１９を下降させる。こ
れらの金型１８，１９の下降により、金型１８と流入阻
止棒１７との間のキャビティ内に、内周側筒状突起部８
が、また金型１８下面と封口板１との間に薄肉部９が、
また金型１８、金型１９及び規制金型２０とで規制され
るキャビティ内に外周側厚肉部１０が夫々形成されるこ
とになる。

【００１５】本発明において、パッキング形成用の樹脂
を、溶融状態でしかも分割された複数個の塊として、パ
ッキングが形成されるべき環状の部分に分配供給するこ
とにより、ストレスクラッキング防止や経時接着劣化防
止の点で極めて顕著な利点が達成される。即ち、溶融樹
脂塊を冷却金型で押圧した場合、樹脂は金型と部品との
間隙が狭い部分から、その間隙が広い部分に向けて当然
流出するが、問題はこの間隙の狭い部分を樹脂が通過す
る際に強い冷却効果と樹脂の移動による分子配向を生じ
易いことである。部品の中心部に単一の溶融樹脂塊を供
給し、環状のパッキングを形成させる場合には、全ての
樹脂が狭い間隙の部分を通して外周に、即ち径外方向に
流出しなければならないために、分子配向等による歪を
顕著に発生し易い。これに対して、本発明に従い、環状
パッキングが形成されるべき部分に直接、溶融樹脂を分
割された複数個の塊として分配供給すると、パッキング
形成用の広いキャビティ内を、むしろ周方向に移動して
、環状のパッキングの形成が行われるため、成形される
パッキング内に分子配向等による歪を発生する傾向が顕
著に抑制され、前述した欠点が抑制されるものである。

【００１６】また、環状ダイスを通して押出されるパッ
キング用樹脂を、環状の形に切落し、容器蓋殻体に環状
に供給し、これをリング状のパッキングに押圧成形する
ことも既に提案されている（特開昭５５−７７５２３号
公報）が、この場合には、押圧成形が分子配向等の歪を
発生しないで行われる樹脂温度では、環状樹脂の切落し
時に樹脂の著しい変形が生じるトラブルを生ずると共に
、生産速度も遅く製造が実際的でないという欠点がある
。

【００１７】これに対して、本発明のストランドの形で
押出される樹脂を、適宜のタイミングで切落すことによ
り、部品上への複数個の樹脂塊の分配供給が、定量的に
しかも一様に行われ、生産速度も高いという顕著な利点
が達成されるものである。本発明方法における樹脂の分
配供給をより具体的に示す図５において、部品への樹脂
の供給及び成形ステーションには、周囲に多数の部品支
持座２１を有するターレット２２が回転可能に設けられ
ており、その周状の移動路に沿って部品の供給シュート
２３、部品の予備加熱機構２４、樹脂供給ステーション
２５、成形ステーション２６及び完成密封要素の排出シ
ュート２７がこの順序に設けられている。

【００１８】部品１は供給シュート２３によりターレッ
ト２２の多数の支持座２１に順次供給され、矢印方向（
反時計方向）に公転される。部品１は次いで高周波誘導
加熱機構等の加熱機構２４により、樹脂の成形に適した
温度に予備加熱され、樹脂の供給ステーション２５に導
入される。この具体例において、樹脂の供給ステーショ
ン２５は、単一の供給位置に樹脂押出しダイス出口２８
と回転刃２９の組合せが、対向するように２台配置され
ている。回転刃２９ａ，２９ｂは、各ダイス出口２８ａ
，２８ａからストランドの形で一定速度で押出される樹
脂を、一定間隔で切落すものであり、これにより供給す
る樹脂の計量を部品１への樹脂の供給と共にすることが
できる。

【００１９】ダイス出口２８ａ，２８ｂからそれぞれ樹
脂塊１５ａ，１５ｂが部品１上に同時に供給される。続
いて、成形ステーション２６においては、図２及び図４
において説明した順序での押圧成形が行われ、環状パッ
キングの成形が終了した密封要素は、排出シュート２７
によりターレット外方に排出される。この具体例におい
ては単一供給位置に樹脂押出ダイス出口と回転刃の組合
せは対向するように２台配置されているが、これ以外に
も複数台を放射状に配置する等、種々の配置が採用でき
る。

【００２０】本発明による密封要素を、実際に乾電池に
適用した例を示す図６において、陰極活物質と容器とを
兼ねる亜鉛罐３０には、中央部に炭素集電体３１が挿入
された陽極合剤３２が収容され、亜鉛罐３０と陽極合剤
３２との間には、電解質糊層３３が収容されている。亜
鉛罐３０の外側には電気絶縁性樹脂チューブ３４があり
、その周囲には金属製の外装筒体３５がある。

【００２１】この素電池の開口部には、本発明による密
封要素３６が設けられ、炭素集電体３１はパッキングの
筒状突起部８と密封係合され、一方亜鉛罐３０の開口端
縁はパッキングの周状密封係合部１０と密封係合される
。このパッキングの密封係合部１０は前述した如く凹溝
となった形状を有しており、この凹溝に亜鉛罐の開口端
縁が係合してパッキングのクッション性により密封が行
われる。本発明においては、この密封係合部１０に分子
配向等の歪が残留するのが防止されるため、密封係合部
１０が径内外方向に拡がり変形する場合にも、この凹溝
にクラック等が生じるという従来のパッキングの欠点が
有効に解消される。外装筒体３５の上端縁３７は内方に
カールされ、前述した電気絶縁性樹脂チューブ３４或い
は更に別のリング状パッキング３８を介して、密封要素
３６の封口板１に対して封口板１の剛性によって確実に
密封係合される。

【００２２】本発明を、電池用密封要素を例にとって説
明したが、既に述べた通り、この方法は広口ビン用蓋の
ような環状パッキングを備えた蓋の製造に適用し得るこ
とが理解されねばならない。

【００２３】

【発明の好適態様】本発明において、密封用部品を構成
する金属素材としては、一般に厚さが１乃至１００ミク
ロン、特に５乃至１００ミクロンの範囲にある金属箔や
、或いは厚さが１００ミクロン以上の金属シートが使用
される。金属素材の種類には特に制限はなく、例えば箔
状或いはシート状の表面未処理鋼（ブラックプレート）
、表面処理鋼、アルミニウムの如き軽金属が使用される
。表面処理鋼の適当な例としては、リン酸処理、クロム
酸処理等の化学処理や、電解クロム酸処理、電気スズメ
ッキ等の電解処理、熔融錫メッキ処理等の熔融メッキ処
理を箔乃至はシート状の鋼の表面に行ったものを挙げる
ことができる。

【００２４】これらの金属素材の表面には、それ自体公
知の任意の保護塗料或いはパッキングの熱接着用下塗り
塗料の１層乃至は２層以上が施されていてもよい。保護
塗料の適当な例は、フェノール−エポキシ塗料、エポキ
シ−ウリア塗料、エポキシ−メラミン塗料、フェノール
−エポキシ−ビニル塗料、エポキシ−ビニル塗料、塩化
ビニル−酢酸ビニル共重合体塗料、塩化ビニル−酢酸ビ
ニル−無水マレイン酸共重合体塗料、不飽和ポリエステ
ル塗料、飽和ポリエステル塗料等の一種又は二種以上の
組合わせである。保護塗料自体が用いるパッキング用熱
可塑性樹脂に対して接着性を有しない場合には、金属素
材上に直接或いは前述した保護塗料を介してパッキング
の熱接着用塗料を施こすことができる。例えば、用いる
パッキング用樹脂が、オレフィン系樹脂である場合には
、公知のオレフィン樹脂熱接着用塗料、例えば酸化ポリ
エチレンや酸変性オレフィン樹脂を塗膜形成性樹脂中に
分散させた塗料を用いることができ、一方、このライナ
ー用樹脂が塩化ビニル系樹脂である場合には、前述した
ビニル樹脂塗料やビニル樹脂変性塗料を用いることがで
きる。

【００２５】これらの被覆金属素材は、所謂王冠、ピル
ファープルーフキャップ、スクリューキャップ、ツイス
トオフキャップ、ラグキャップ、イージイ−オープンキ
ャップ等の任意の容器蓋形状に成形され、本発明の製造
法に用いられる。勿論、密封用部品は金属製のものに限
定されず、例えば射出成形、加圧成形等の手段で製造さ
れたプラスチックキャップにも本発明は適用し得る。

【００２６】本発明は、特に広口のパッキング付き容器
蓋の製造に有用であり、従来溶融ポリエチレンのコール
ドプレス法では、パッキングの施用が困難であった３８
ｍｍ以上の径を有する容器蓋殻体に適用し得るという利
点を有するものであるが、勿論これよりも径の小さい容
器蓋に対しても顕著な効果を奏するものである。

【００２７】本発明において、パッキング形成用の熱可
塑性樹脂としては、熔融成形可能であり、且つパッキン
グとしてのクッション性を有する任意の熱可塑性樹脂が
使用される。本発明の目的に特に有利に使用し得る熱可
塑性樹脂は、オレフィン系樹脂、例えばポリエチレン、
ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エス
テル共重合体、アイオノマー等の１種又は２種以上の組
合せであり、他に軟質塩化ビニル系樹脂を用いることも
できる。

【００２８】本発明の目的に、特に有利な熱可塑性樹脂
は、低密度ポリエチレン、エチレン系共重合体等であり
、パッキング特性の点では、低密度ポリエチレンに、（
ａ）エチレン−プロピレン共重合体及び、（ｂ）熱可塑
性エラストマー、特にスチレン−ジエン（ブタジエン又
はイソプレン）−スチレンプロック共重合体の少なくと
も１種をブレンドした組成物を用いることが望ましく、
これらの改質成分は低密度ポリエチレン当り３乃至４０
重量％の量で含有せしめるのがよい。

【００２９】本発明の製造法では、従来の製造法では、
取扱いの困難であった溶融流動性の小さい熱可塑性樹脂
をもパッキングとして使用し得るという顕著な利点を有
する。例えば、ポリエチレンパッキングの場合、メルト
・インデックス（Ｍ．Ｉ．）が小さいポリエチレンその
ものは本質的にストレスクラッキング傾向が小さいが、
このようなポリエチレンを従来の成形法でパッキングに
成形すると、パッキング外周部での面配向が過度に大き
くなって、やはりストレスクラッキングを生じるように
なる。これに対して、本発明によれば、溶融状態で樹脂
の展延を行わせることにより、本質的にストレスクラッ
キング傾向の小さいポリエチレンの使用も可能となるの
であって、これは本発明の利点である。一般に用いる低
密度ポリエチレンは０．１乃至２０ｇ／１０ｍｉｍのＭ
．Ｉ．を有するのが望ましい。

【００３０】本明細書において、環状とは広義の意味で
使用される。即ち、この環状とは必ずしも真円であるこ
とを必要とせず、楕円状、多角形等の中央部が空で周囲
が細長く閉じた形状を有するものを含有する。このよう
に外周が真円でない密封要素は、実際に断面が真円でな
い容器の密封に広く使用されていることは当業者に自明
であろう。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、パッキング付密封要素
の製造が少ない工程数でしかも高生産速度で行われると
共に、得られる密封要素は、密封信頼性や持続性の点で
も顕著な利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により得られる密封要素の一例を示す。

【図２】本発明の製造工程を示す図である。

【図３】本発明の製造工程を示す図である。

【図４】本発明の製造工程を示す図である。

【図５】本発明における樹脂の分配供給を具体的に示す
図である。

【図６】本発明による密封要素の使用状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１　　　　陽極側封口板 ２　　　　センターパネル ３　　　　キャップ ４　　　　段差部 ５　　　　フランジ部 ６　　　　プライマー塗膜 ７　　　　パッキング ８　　　　突起部 ９　　　　薄肉部 １０　　　　密封係合部 １１　　　　凹部 １２　　　　微小突起部 １３　　　　段差部 １４　　　　金敷 １５ａ，１５ｂ　　　　塊 １６　　　　プランジャー １７　　　　流入阻止棒 １８〜２０　　　　金型 ２１　　　　支持座 ２２　　　　ターレット ２３　　　　供給シュート ２４　　　　予備加熱機構 ２５　　　　供給ステーション ２６　　　　成形ステーション ２７　　　　排出シュート ２８ａ，２８ｂ　　　　ダイス出口 ２９　　　　回転刃 ３０　　　　亜鉛罐 ３１　　　　炭素集電体 ３２　　　　陽極合剤 ３３　　　　電解質糊層 ３４　　　　樹脂チューブ ３５　　　　外装筒体 ３６　　　　密封要素 ３７　　　　上端縁 ３８　　　　パッキング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　密封用部品の中心部を除く部分に、こ
   れに密着した環状の樹脂製パッキングを有するパッキン
   グ付密封要素の製造方法において、複数の密封用部品を
   支持するターレットの単一の供給位置に樹脂押出しダイ
   ス出口と回転刃との組合せの複数を配置し、各ダイス出
   口からの溶融樹脂を所定量だけ切落して密封用部品のパ
   ッキングが形成されるべき環状の部分に複数個の塊とし
   て分配供給し、この複数個の塊を環状の型面を有するプ
   ランジャーで押圧して、密封用部品に密着した環状の樹
   脂製パッキングを形成させることを特徴とするパッキン
   グ付密封要素の製造方法。