JPH10324335A - 積層複合容器の製造方法 - Google Patents

積層複合容器の製造方法

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JPH10324335A
JPH10324335A JP9147234A JP14723497A JPH10324335A JP H10324335 A JPH10324335 A JP H10324335A JP 9147234 A JP9147234 A JP 9147234A JP 14723497 A JP14723497 A JP 14723497A JP H10324335 A JPH10324335 A JP H10324335A
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aluminum
resin layer
container
joining
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Katsumi Tanaka
克美 田中
Tomoaki Yamanoi
智明 山ノ井
Shigetoshi Jogan
茂利 成願
Naoshi Yasuoka
直志 安岡
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Showa Aluminum Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム材薄板と合成樹脂層が積層され
た積層複合材製の蓋材と容器本体からなる容器におい
て、合成樹脂層同士及びアルミニウム材同士が完全に接
合された積層複合容器の製造方法の提供。 【解決手段】 アルミニウム材同士及び合成樹脂層同士
が接合されている容器を製造する方法において、合成樹
脂層をアルミニウム接合部の分だけ小さく内装した蓋
材、及び射出成形または塗装により合成樹脂層をアルミ
ニウム接合部の部分だけ小さく内装した容器本体を、ア
ルミニウム材同士及び合成樹脂層同士が接触するように
重ね合わせ、アルミニウム接合部のアルミニウム材同士
を超音波接合し、然る後に合成樹脂層同士を接合する積
層複合容器の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂層及びア
ルミニウム材薄板（アルミニウム材薄板とは、アルミニ
ウム箔及びシート：５ミクロン〜約２ｍｍくらいの厚さ
のアルミニウム材を意味する。）からなる複合材であっ
て、それぞれの合成樹脂層同士及びアルミニウム材同士
が接合している複合容器の製造方法に関する。特にアル
ミニウム材同士を効率よく接合させるために、蓋材及び
容器本体内側に合成樹脂層をアルミニウム材接合部にか
からないように小さく作成した後、これを重ね合わせ、
アルミニウム材（本発明においてはアルミニウムまたは
アルミニウム系合金を、両者一括して「アルミニウム
材」という。）を接合し、その後に合成樹脂層を接合す
ることからなる積層複合容器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融接合可能な材料同士の接合はこれま
で普通に行われてきたが、アルミニウム材に合成樹脂を
ラミネートまたは塗装した積層複合材（本発明において
はこのような積層した複合材を指す。）においては、通
常は合成樹脂層層をヒートシールまたは熱硬化して接合
することはあっても、それぞれの層同士を同時に接合す
る技術はこれまで開発されていなかった。アルミニウム
は軽量であり、加工しやすく、安価で容易に入手でき、
重量の割りには適度な強度を有しているので、構造材、
容器、外装材、建築材、電気器具、事務機などに広く使
用されている。しかしアルミニウム材は一般に耐食性に
欠け、酸化されたり、腐食したり問題の多い材料であ
る。このような材料の弱点を、熱可塑性プラスチックな
どを被覆することにより耐食性を付与した複合材が広く
使用されている。このような材料の１例として、アルミ
ニウム材を圧延した薄板または箔（以下アルミニウム材
薄板という。）に、熱可塑性プラスチック、特にポリエ
チレンまたはポリプロピレンを積層した複合材あるいは
熱硬化性の樹脂をコートした複合材を利用した製品が多
数見いだされる。
【０００３】これら複合材の接合形式を見ると、そのほ
とんどは接合するのは熱可塑性プラスチック層あるいは
熱硬化性樹脂層同士であって、アルミニウム材同士の接
合したものはもちろん、この合成樹脂層同士及びアルミ
ニウム材同士を同時に接合したものは見当たらない。も
しそれぞれの層同士が接合したものが必要な時は、通常
アルミニウム材同士をあらかじめ接合した後で、合成樹
脂コーティングするかあるいはライニングするなどの方
法によるしか方法はなかった。アルミニウムと熱可塑性
プラスチックからなる積層複合材においては、熱可塑性
プラスチックの融点においてはアルミニウム材は溶融接
合が不可能であり、逆にアルミニウム材の溶融接合条件
においては熱可塑性プラスチックが熱分解を受けるなど
の問題があってこの課題の解決はほとんど不可能とさ
れ、検討されていなかったものと思われる。また熱硬化
性樹脂においても同様に熱硬化樹脂の硬化温度において
はアルミニウム材の融点に達しておらず、アルミニウム
材の融点においては熱分解の危険があり、同様に両者同
時に接合することは不可能と考えられていた。
【０００４】各種の複合材を用いた容器（ケース）ある
いは電気部品、電子部品などの電気的接合において、外
側材の金属の完全な接合と、耐食材（あるいは絶縁材）
として内面に積層された合成樹脂層の完全な接合がなさ
れていることの要求があり、この完全な接合を行うため
の技術の開発、コストダウン、生産性の向上の必要性が
出てきた。特に高温において機械的強度が必要であり、
内容物と容器またはケースの材料との反応による内容物
の汚染のない容器、例えば食品、医薬品、化粧品などの
容器、リチウム二次電池のケースや、各種の電子器材の
ケースなどの製造において、高生産性で行うには自動接
合ラインでこれを行う必要があり、このためにはアルミ
ニウム材と合成樹脂からなる積層複合材においての、そ
れぞれの材料の層同士を同一の工程（合成樹脂層同士及
びアルミニウム材薄板同士の接合が２段で行われるもの
も含む。）において接合する方法の開発が待たれてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム材薄板と合成樹脂層が積層された積層複合材製の蓋材
と容器本体からなる容器において、合成樹脂層同士及び
アルミニウム材同士をピンホールなどのない完全な接合
された生産性の高い、かつ簡易な積層複合容器の製造方
法の開発を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、（１） 内面
に合成樹脂層を内装したアルミニウム材薄板製蓋材と、
内面に合成樹脂層層を内装したアルミニウム材の複合容
器本体とからなり、アルミニウム材同士及び合成樹脂層
同士が接合されている容器を製造する方法において、合
成樹脂層をアルミニウム接合部の分だけ小さく内装した
蓋材及び射出成形または塗装により合成樹脂層をアルミ
ニウム接合部の部分だけ小さく内装した容器本体を、ア
ルミニウム材同士及び合成樹脂層同士が接触するように
重ね合わせ、アルミニウム接合部のアルミニウム材同士
を超音波接合し、然る後に合成樹脂層同士を接合する積
層複合容器の製造方法、
【０００７】（２） アルミニウム材の厚さが、０．０
３〜２．０ｍｍであり、合成樹脂層が熱可塑性プラスチ
ックまたは熱硬化性樹脂である（１）記載の積層複合容
器の製造方法、（３） 合成樹脂層ががポリエチレン、
ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ
アミド、ポリエステル、ＡＢＳまたはエンジニアリング
プラスチックのいずれかであり、これが射出成形により
内装された（１）記載の積層複合容器の製造方法、及び
（４） 合成樹脂層が、ウレタン樹脂またはアクリル系
樹脂のいずれかであり、これがコーティングにより内装
された（１）記載の積層複合容器の製造方法を開発する
ことにより上記の目的を達成した。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明に使用するアルミニウム材
としては、一般に容器のサイズ、使用目的などにより変
わるが、一般的にはコスト、加工性などの面から、厚さ
０．０３〜２ｍｍ程度のアルミニウム材薄板が用いられ
る。合成樹脂層として、熱可塑性プラスチックの場合に
は、アルミニウム接合部にかからないように熱可塑性プ
ラスチックを内装することになるので射出成形、溶射、
あるいは粉末を付着した後溶融するなどの方法がある
が、生産性の面からは射出成形が好ましい。内装層の厚
さは、加工性の点を考慮すると［０．０５〜１．５ｍ
ｍ］程度の厚さのポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ
エステル（ＰＥＴ）、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体などであり、特に好ましいものとしてポリプ
ロピレンが用いられる。この熱可塑性プラスチックとし
ては、アルミニウム材に影響を与えない条件において、
溶融接合可能な融点を有する材料であり、加熱、加圧に
より、熱可塑性プラスチック同士が完全に接合されると
共に、アルミニウム材の超音波接合を妨害しないもので
あればその材質は問わない。特に好ましい材料の組み合
わせとしては、アルミニウム材（箔または薄板）と、比
較的低温で溶融接合が容易なポリエチレン、ポリプロピ
レンなどの熱可塑性プラスチックからなる蓋材の内面材
及び内側容器である。
【０００９】合成樹脂層として熱硬化性樹脂を用いる時
は、印刷、吹き付け塗装などの方法によりアルミニウム
材に塗装する。塗装法であるので射出成形法に比して薄
く塗装できるが、アルミニウム材の超音波接合後の樹脂
層の接合を考慮すると、安全性を見て最低１ミクロン程
度の厚さが必要と考える。これらの塗装面は樹脂を塗装
後加熱硬化させ、アルミニウム材を超音波接合した後、
更に樹脂同士を超音波接合する。（ただし金属の超音波
接合は接合面に対して水平振動、熱硬化性樹脂の場合は
垂直振動させる。）使用可能な樹脂は例えばウレタン樹
脂、アクリル系樹脂などを挙げることができる。これら
の樹脂は印刷または塗装に際し、溶剤などの希釈剤ある
いは増粘剤を使用して適切な粘度に調製した後、用いる
ことができる。印刷の場合はほとんど問題がないが、吹
き付け塗装などの場合は樹脂がアルミニウム接合部にか
からないようにマスキングをするなどが必要になる。
【００１０】容器本体は一般に、アルミニウム材を容器
本体に成形後に合成樹脂層を内装するか、またはアルミ
ニウム材に合成樹脂層を塗装した後、張出し成形、深絞
り成形などの成形法により製造される。容器本体に成形
後、容器内面に合成樹脂層を内装する場合は何も問題が
ないが、アルミニウム材の容器内面になる面に合成樹脂
層を積層した時はその後に成形があるので注意が必要で
ある。この場合でも張出し成形の場合にはフランジ部は
しわ押え金型で完全に拘束されたまま成形するのでフラ
ンジ部の変形を考慮しなくてよく、合成樹脂層の内装部
が確定できるため本発明の適用には都合の良い方法であ
る。深絞り成形においては、絞り高さが大きい時にはメ
タルフローを考慮してフランジが外周部となる部分の形
状を設計し、合成樹脂層を被覆しない部分のパターンを
決める必要があり、アルミニウム接合部の精度が張出し
成形より劣る方法である。絞り高さが小さい時は変形量
が小さくほとんど両者の差はない。
【００１１】また蓋材は、アルミニウム材を基材とし、
そのアルミニウム接合部はアルミニウム材が露出し、そ
れ以外の部分は合成樹脂層で被覆されていれば良く、そ
の製造法は任意である。蓋材においては、あまり加工度
が高くなく、アルミニウム接合部の部分が確定している
ので、例えばアルミニウム材薄板のアルミニウム接合部
に該当する部分に剥離剤を塗布しておき、それから合成
樹脂層を積層し、アルミニウム接合部該当部分の周辺に
ノッチを入れ、エアブローにより該接合部にある熱可塑
性プラスチックを剥離して蓋材とする、アルミニウム接
合部に相当部分に剥離紙などでマスキングしておいてか
ら合成樹脂層を被覆し次いで剥離しアルミニウム接合部
の合成樹脂層を除き蓋材とする、あるいはアルミニウム
材のアルミニウム接合部を除いた部分に熱硬化性樹脂層
を印刷するなど、コスト、使用合成樹脂層の性質、使用
装置などを考慮し適切な方法をとれば良い。
【００１２】このように作成された容器本体と蓋材を合
成樹脂層は合成樹脂層同士が、アルミニウム接合部はア
ルミニウム接合部同士が接触できるように重ね合わせ
る。この後、アルミニウム接合部のアルミニウム材同士
を、圧力１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2 をかけて強く接触さ
せ、超音波接合する。超音波接合の条件も、アルミニウ
ム材の厚さ、接合速度などにより変わるが、通常は出力
２００〜３００Ｗ、周波数２０〜６０ＫＨｚ、振幅５〜
２５μｍ、接合速度１〜２０ｍ／ｍｉｎ程度の条件で行
う。
【００１３】このようにして製造された複合容器は、ア
ルミニウム接合部は完全に接合されており、これだけで
気密度の高い容器となる。更にアルミニウム接合部周辺
の合成樹脂層も超音波接合後に複合容器の接合部を熱可
塑性プラスチック樹脂の融点以上または熱硬化性樹脂の
硬化温度以上の温度に加熱することにより、熱可塑性プ
ラスチックを溶融し接合させ、あるいは熱硬化性樹脂を
超音波接合させる。熱可塑性プラスチックのポリプロピ
レンの場合には１８０℃以上、好ましくは２００〜２３
０℃程度に加熱すれば良い。本発明の積層複合容器は、
アルミニウム材層も完全に接合されており、通常の合成
樹脂層アルミニウム材積層複合容器の場合のように合成
樹脂層層のみの接合の場合ように、特に熱可塑性プラス
チックの場合のように、温度の上昇にともない軟化点付
近において急激に接合強度が低下するようなことはな
く、比較的高温度においても接合強度を高く維持できる
特徴がある。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）容器とした時に、外側となる面にエポキシ
コーティング、内側となる面が無処理の、厚さ０．２ｍ
ｍの１１００アルミニウム（Ｏ材）薄板を深絞り成形に
より、フランジ幅１０ｍｍ、容器上部の内幅が８０ｍｍ
×８０ｍｍ、深さ２５ｍｍのサイズのフランジ付容器本
体を作成した。このフランジ外周部３ｍｍを除いてポリ
プロピレン樹脂を容器内面に５０ミクロンの厚さに射出
成形により被覆することでフランジ外周部に３ｍｍ幅の
アルミニウム材の露出面を有する成形体を製造した。蓋
材としては、容器本体と同じアルミニウム材（１１００
−Ｏ材、外側エポキシコーティング、内側無処理）１０
０ｍｍ×１００ｍｍの内側となる面に、外周部に３ｍｍ
の幅に剥離剤を印刷した後、厚さ５０ミクロンのポリプ
ロピレンをドライラミネートにより積層し、外周部にノ
ッチを入れてポリプロピレンを剥離し、周辺に３ｍｍの
幅にアルミニウム材が露出するようにした。
【００１５】容器本体に蓋材を双方のアルミニウム接合
部のアルミニウム材が重なるように重ね合わせ、該接合
部に圧力５０ｋｇ／ｃｍ2 をかけ、出力３００Ｗ、周波
数５０ＫＨｚ、振幅１５ミクロン、接合速度１０ｍ／分
で超音波接合を行った。ついで、該容器を２２０℃（高
周波加熱）に加熱し、ポリプロピレンを融着した。得ら
れたヒートシールした積層複合容器を切断し、フランジ
部のポリプロピレンの溶融接合状態及びアルミニウム接
合部の接合状態をチェックしたところ、アルミニウム材
は完全に融着しており、内面のポリプロピレンも完全に
一体化していた。
【００１６】（実施例２）容器とした時に、外側となる
面にエポキシコーティング、内側となる面が無処理の、
厚さ０．３ｍｍの１１００アルミニウム（Ｏ材）薄板を
深絞り成形によりフランジ幅１０ｍｍ、容器上部の内幅
が４０ｍｍ×９０ｍｍ、深さ２２ｍｍのサイズのフラン
ジ付容器本体を作成した。このフランジ外周部３ｍｍを
マスキングテープを貼着した後、容器の内面を吹付塗装
法により熱硬化性ウレタン樹脂塗料で３０ミクロンの厚
さに被覆した後、マスキングテープを除去し２５０℃に
加熱硬化させ、フランジ外周部に３ｍｍ幅のアルミニウ
ム材の露出面を有する成形体を製造した。蓋材として
は、容器本体と同じアルミニウム材（１１００−Ｏ材、
外側エポキシコーティング、内側無処理）６０ｍｍ×１
１０ｍｍの内側となる面に周辺に３ｍｍの幅にアルミニ
ウム材が露出するように熱硬化性ウレタン樹脂塗料を厚
さ１０ミクロンになるように印刷した。
【００１７】容器本体と蓋材を、双方のアルミニウム接
合部のアルミニウム材露出部が重なるように重ね合わ
せ、該接合部に圧力５０ｋｇ／ｃｍ2 をかけ、出力３０
０Ｗ、周波数５０ＫＨｚ、振幅１５ミクロン、接合速度
１０ｍ／分で超音波接合を行った。ついで、該容器のウ
レタン樹脂同士の接合部に圧力１０ｋｇ／ｃｍ2 をか
け、周波数４０ＫＨｚ、振幅３０μｍ、時間２秒で超音
波接合をした。得られた積層複合容器を切断し、フラン
ジ部のアルミニウム接合部の接合状態及びウレタン樹脂
層の接合状態をチェックしたところ、いずれも完全に融
着しており、いずれの層も完全に一体化していた。
【００１８】
【発明の効果】本発明の積層複合容器の製造法において
は、アルミニウム接合部のアルミニウム材露出面を正確
に作成することができるため、超音波接合を妨害する合
成樹脂などの存在がないので接合状態の優れた接合部を
作成することができる。これらの製造方法は、比較的簡
単でありかつ生産性の高い方法であるため低コストの積
層複合容器を得ることができる。この製造方法により得
られる複合容器は、アルミニウム層同士が確実に接合さ
れているため、高温度においても接合強度の低下のな
い、光に対しても遮光性を持ち、合成樹脂層に対して透
過性の強い酸素、水分などに対しても、耐透過性のあ
る、気密性の高い密閉容器を製造することができる。こ
のため、これらの成分との反応性の高い写真、電子材製
造用などの薬品、食品、化学品、医薬品などのための長
期保存用容器、腐食性物品などのための容器、リチウム
電池などのケースとして有効である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ３２Ｂ 15/08 Ｂ３２Ｂ 15/08 Ｆ Ｂ６５Ｂ 7/28 Ｂ６５Ｂ 7/28 Ｃ (72)発明者 安岡 直志 大阪府堺市海山町６丁224番地昭和アルミ ニウム株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内面に合成樹脂層を内装したアルミニウ
    ム材薄板製蓋材と、内面に合成樹脂層層を内装したアル
    ミニウム材の複合容器本体とからなり、アルミニウム材
    同士及び合成樹脂層同士が接合されている容器を製造す
    る方法において、合成樹脂層をアルミニウム接合部の分
    だけ小さく内装した蓋材及び射出成形または塗装により
    合成樹脂層をアルミニウム接合部の部分だけ小さく内装
    した容器本体を、アルミニウム材同士及び合成樹脂層同
    士が接触するように重ね合わせ、アルミニウム接合部の
    アルミニウム材同士を超音波接合し、然る後に合成樹脂
    層同士を接合することを特徴とする積層複合容器の製造
    方法。
  2. 【請求項２】 アルミニウム材の厚さが、０．０３〜
    ２．０ｍｍであり、合成樹脂層が熱可塑性プラスチック
    または熱硬化性樹脂である請求項１記載の積層複合容器
    の製造方法。
  3. 【請求項３】 合成樹脂層ががポリエチレン、ポリプロ
    ピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、
    ポリエステル、ＡＢＳまたはエンジニアリングプラスチ
    ックのいずれかであり、これが射出成形により内装され
    た請求項１記載の積層複合容器の製造方法。
  4. 【請求項４】 合成樹脂層が、ウレタン樹脂またはアク
    リル系樹脂のいずれかであり、これがコーティングによ
    り内装された請求項１記載の積層複合容器の製造方法。
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