JP2000281118A - キャップ用アルミニウム板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アルミニウム板から成形したキャップとポリエ
チレン密封材との接着を低温で行うことができ、キャッ
プの薄肉化を達成でき、キャップの生産速度の高速化を
可能とするキャップ用アルミニウム板およびその製造方
法を提供することを課題とする。 【解決手段】キャップ状に成形加工された後にその内面
側にポリエチレン密封材４が装着されて使用される容器
のキャップ５に用いられるアルミニウム板２において、
前記アルミニウム板の少なくとも加工後のキャップ内面
側の最表面層にポリエチレン３を被覆したキャップ用ア
ルミニウム板１として構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品あるいは飲料
等の保存等に使用される容器のキャップ用アルミニウム
板に係り、特に、アルミニウム板をキャップに加工した
後にそのキャップに装着されるポリエチレン密封材との
接着性に優れたキャップ用アルミニウム板およびその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品あるいは飲料等の保存等に使用され
る容器のキャップは、アルミニウム板を加工して成形さ
れ、その内面側に、従来より耐食性の向上を目的として
樹脂層が装着された状態で使用されている。例えば、Ｐ
Ｐ（ピルファープルーフ）キャップやＴＯ（ティアーオ
フ）キャップは、脱脂したアルミニウム板、またはリン
酸クロメート処理もしくはジルコニウム化合物を含む水
溶性樹脂の塗装処理を施すことにより塗装下地被膜をア
ルミニウム板に設け、その上にエポキシ樹脂系塗料を塗
装したアルミニウム板が使用されている。

【０００３】そして、前記アルミニウム板の成形後のキ
ャップ内面側には、そのキャップと容器との密封性を向
上させるためにポリエチレン密封材が装着される。この
ポリエチレン密封材の装着方法としては、キャップの内
面にポリエチレンを直接型押成型する方法、ポリエチレ
ンシートを円板状に打ち抜きキャップ内面側に装着する
方法、射出成形等により形成されたポリエチレンディス
クをキャップ内面側に装着する方法等が知られている。

【０００４】さらに、前記ポリエチレン密封材をエポキ
シ樹脂系塗料を塗装しキャップ内面側に前記方法により
装着する場合は、そのポリエチレン密封材と内面塗膜と
の間に十分な接着性を付与するために、ポリエチレンお
よびキャップの双方を１５０℃ないし２２０℃の高温に
加熱することで接着作業を行っているのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のキ
ャップ用のアルミニウム板は、つぎのような問題点が存
在していた。ポリエチレン密封材およびキャップを前記
温度のごとく１５０℃ないし２２０℃の高温に加熱した
後、使用温度である常温付近まで冷却する場合、アルミ
ニウムとポリエチレンの線膨張係数が異なるために熱収
縮量の違いによる内部応力が発生し寸法異常等の不具合
が生じる原因の一つとなっていた。従ってこのような寸
法異常等の発生を抑えるためには、アルミニウム板の板
厚をある程度厚くして、変形の原因となる内部応力にう
ち勝つ必要があり、キャップの薄肉化を妨げる原因の一
つにもなっていた。

【０００６】同様にアルミニウムに高温の熱を加えた場
合、アルミニウムが軟化し強度が低下する。従ってキャ
ップの剛性を確保するためにもある程度の板厚を確保す
る必要があり、やはりキャップの薄肉化を妨げる原因の
１つとなっていた。

【０００７】さらに、密封材の装着工程ではポリエチレ
ン密封材の少なくとも接着面は、加熱溶融した後、融点
以下まで冷却し固化させる。ここでポリエチレンのよう
に融点の低い樹脂（一般に融点が８０℃ないし１４０℃
程度）を１５０℃ないし２２０℃のような高温にまで加
熱すると、ポリエチレンを冷却し固化させるのに時間が
かかるため、装着工程のサイクルタイムが長くなりすぎ
て、生産速度の高速化を妨げる原因の１つにもなってい
た。

【０００８】本発明は前記問題点に鑑み創案されたもの
で、アルミニウム板から成形したキャップとポリエチレ
ン密封材との装着を低温で行うことができ、キャップの
薄肉化を達成でき、キャップの生産速度の高速化を可能
とするキャップ用アルミニウム板およびその製造方法を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために鋭意検討を重ねた結果、従来のように高い
温度に加熱することなく、ポリエチレン密封材とキャッ
プを接着することを可能とするキャップ用アルミニウム
板を発明するに至った。すなわち、本発明の要旨構成
は、キャップ状に成形加工された後にその内面側にポリ
エチレン密封材が装着されて使用される容器のキャップ
に用いられるアルミニウム板において、前記アルミニウ
ム板の表面の内、少なくとも加工後のキャップ内面側に
あたる最表面層にポリエチレンを被覆したキャップ用ア
ルミニウム板として構成した。

【００１０】このように構成しているため、キャップ用
アルミニウム板は、キャップに成形加工された際に、そ
のキャップの内面側の最表面層にすでにポリエチレン層
が被覆されている。そのため、ポリエチレン密封材をキ
ャップ内面側に装着する場合に、基本的な化学組成が同
等であるため、キャップ内面側とポリエチレン密封材と
の化学的親和力が高く、８０℃ないし１４０℃の低温で
あってもそのポリエチレン密封材を接着させることが可
能となる。

【００１１】また、前記アルミニウム板は、その両面の
最表面層にポリエチレンを被覆してキャップ用アルミニ
ウム板として構成した。このように構成することで、ア
ルミニウム板を絞り加工などによりキャップに加工する
場合、加工面を特定することなく作業できる。

【００１２】また、キャップ状に成形加工された後にそ
の内面側にポリエチレン密封材が装着されて使用される
容器のキャップに用いられるキャップ用アルミニウム板
を製造する場合は、前記アルミニウム板の最表面層にポ
リエチレンとの接着性を高めるための表面下地処理を行
う工程と、前記表面下地処理を行ったアルミニウム板の
最表面層にポリエチレンを被覆するための被覆加工処理
を行う工程とから構成した。

【００１３】このように構成しているため、あらかじめ
アルミニウム板の最表面層に、脱脂処理などを施す表面
下地処理や、また、粗面処理などを施す表面下地処理を
行う（または脱脂処理など、粗面処理などの両方）。そ
のため、アルミニウム板の最表面層を清浄化すること、
または、被覆されるポリエチレンとの接触面積が大きく
なることで、アルミニウム板と被覆されるポリエチレン
との接着性を高めることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。図１は、キャップ用アルミニウム板の構成を示す
断面図、図２（ａ），（ｂ）は、キャップ用アルミニウ
ム板の製造工程を示す側面図、図３（ａ），（ｂ）は、
キャップ用アルミニウム板の接着試験片を成形する工程
を示す側面図、図４は、キャップ用アルミニウム板のＴ
ピール剥離試験を表す斜視図、図５は、アルミニウム板
にポリエチレンを被覆する工程を示す側面図、図６は、
ポリエチレンを被覆したアルミニウム板をプレス加工し
てキャップに成形する状態を示す原理図、図７は、キャ
ップにポリエチレン密封材を装着する状態を示す原理図
である。

【００１５】図１で示すように、本発明で提供されるキ
ャップ用アルミニウム板１は、アルミニウム板２と、こ
のアルミニウム板２に被覆したポリエチレン３とから構
成されている。そして、前記アルミニウム板２は、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金から構成され、容器の
キャップとして使用されるものであれば特に限定される
ものではないが、絞り加工などキャップを成形する加工
性に優れていることが望ましい。

【００１６】その例としては、キャップという用途から
加工特性が必要であり、キャップ用として従来より実績
のある純アルミニウム系、アルミニウム−マンガン系合
金、アルミニウム−マグネシウム系合金等がより好適に
使用される。板厚についても特に制限されるものではな
いが、キャップ用としての現在までの実績と将来の薄肉
化を考慮した結果、板厚０．１５ｍｍないし０．３０ｍ
ｍのアルミニウム板が好適に使用される。

【００１７】ポリエチレン３は、本発明の趣旨に鑑み低
温で接着性を発揮するようなポリエチレンが望ましい。
従って融点が低く１４０℃以下のポリエチレンが好適に
使用できる。融点以外の特性については特に制限は無
い。具体的には共重合や化学変性、ポリマーブレンド、
ポリマーアロイ等を行っていない純粋なポリエチレンの
場合、すべてのグレードの樹脂が使用可能である。一方
共重合等の改質を行ったポリエチレンの場合は、例えば
酢酸ビニル共重合体などのように融点を下げる改質を行
ったものについては好適に使用できるが、ビニルアルコ
ール共重合体のように融点が１４０℃以上に高くなるよ
うな改質を行ったものは、使用はできるものの本発明の
趣旨からは好適でない。

【００１８】また、アルミニウム板１は、その加工後に
キャップ内面側の最表面層にポリエチレンを被覆してい
ると規定しているが、アルミニウム層とポリエチレン層
の間の中間層は特に制限されるものではない（図１参
照）。ただしポリエチレン層とアルミニウム層との接着
性が必要である。

【００１９】従って、ポリエチレンを被覆するアルミニ
ウム板表面としては、つぎのような接着性を高めるため
の表面下地処理を単独あるいは複合で施していることが
望ましい。脱脂を施したアルミニウム板表面、リン酸ク
ロメート処理を施したアルミニウム板表面、塗布型のク
ロメート処理を施したアルミニウム板表面、ジルコニウ
ム化合物を含む水溶性樹脂の塗装処理を施すことにより
塗装下地被膜を設けられたアルミニウム板表面、陽極酸
化処理を施したアルミニウム板表面、化学エッチングや
電解エッチングにより粗面化したアルミニウム板表面、
ブラシ研磨法やショットブラスト法により粗面化したア
ルミニウム板表面、有機接着剤層を塗布したアルミニウ
ム板表面、カップリング材を塗布したアルミニウム板表
面、コロナ放電加工を施したアルミニウム板表面、火炎
処理を施したアルミニウム板表面等である。

【００２０】アルミニウム板１へ被覆するポリエチレン
３の積層方法（被覆加工処理）についても制限はなく様
々な方法が適用可能であり、その例として次の方法があ
る。すなわち、あらかじめ予熱してあるアルミニウムコ
イルまたはアルミニウム切り板に、ポリエチレンフィル
ムをロールで押さえることによって貼り合わせる方法、
ポリエチレンペレットを押出機で加熱溶融させた後アル
ミニウム板の上にフィルム状に押出してロールで押さえ
ることによって貼り合わせる方法、また、図２で示すよ
うに、ポリエチレンフィルムをアルミ板に重ねてホット
プレスで加熱加圧して貼り合わせる方法、等が適当な手
投として挙げられる。なお、図２で示す積層方法は、加
工する際にプレス機１０の表面にポリエチレン３が付着
することがないように、テフロンフィルム１１を配置す
ると都合が良い。

【００２１】さらに本発明の趣旨から、図１で示すよう
に、アルミニウム板１をプレス加工した後にキャップ外
面側となるアルミニウム板１の表面については、その表
面状態は全く制限されるものではない。

【００２２】

【実施例】図３で示すように、キャップ内面側を想定
し、実施例として前記構成のキャップ用アルミニウム板
１を準備した。そして、実施例のキャップ用アルミニウ
ム板１の被覆面に対しポリエチレン密封材４を想定した
ポリエチレン８を被覆したアルミニウム板９を接着温度
を変えながら接着させ、接着性に及ぼす接着温度の影響
を調査した。また比較例として最表面にエポキシ樹脂系
塗装を施したアルミニウム板（図示せず）、最表面にポ
リエステルを被覆したアルミニウム板（図示せず）を準
備した。そして、被覆面に対しポリエチレン密封材４を
想定したポリエチレン８を被覆したアルミニウム板９
（図３参照）を接着温度を変えながら接着させ、接着性
に及ぼす接着温度の影響を調査した。

【００２３】つぎに、実施例および比較例の具体的な構
成を述べる。前記構成の実施例および比較例で行う試験
にはアルミニウム板２，９（比較例も同じ）として板厚
０．２３ｍｍのアルミニウム−マンガン系合金板（ＡＡ
３１０５−Ｈ３４）を使用し、アルカリ脱脂を施した後
リン酸クロメート処理を行い、クロム付着量が２０ｍｇ
／ｍ² ないし３０ｍｇ／ｍ² となるように調製したもの
を母材とした。

【００２４】図３で示すように、実施例のアルミニウム
板２は、前記母材のアルミニウム板に厚さ２０μｍの高
密度ポリエチレンフィルム（融点１２０℃、接着面にコ
ロナ処理）をポリエチレン３として重ね合わせ、１２５
℃に加熱したホットプレスにて１分間加熱加圧した後、
ホットプレスより取り出し、直ちに水に浸漬して冷却し
たものを使用した。

【００２５】また、比較例のエポキシ樹脂系塗装材は、
前記母材のアルミニウム板に厚さ５μｍとなるようにエ
ポキシフェノール系塗料を塗装し、２００℃に加熱した
加熱乾燥機内にて１０分間焼付けたものを使用した。そ
して、他方の比較材であるポリエステル３の被覆材は、
前記母材のアルミニウム板に厚さ２０μｍのポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（融点２５５℃、
接着面にコロナ処理）を重ね合わせ、２６０℃に加熱し
たホットプレスにて１分間加熱加圧した後（図２参
照）、ホットプレスより取り出し、直ちに水に浸漬して
冷却したものを使用した。

【００２６】次に準備した実施例および比較例の樹脂被
覆アルミニウム板に対し、ポリエチレン密封材４を想定
したポリエチレン８を被覆したアルミニウム板９を、被
覆面同士を重ね合わせ、温度条件を変更しながらホット
プレスにて加熱加圧することにより接着させ、接着性調
査試験片を作成した（図３参照）。作成した試験片に対
してＴピール式剥離試験（図４参照）を実施し、ポリエ
チレン密封材を想定したポリエチレン層とキャップ内面
を想定した樹脂被膜との界面の接着性を調査した。その
結果を表１に示す（表１では簡略に記述するため、ポリ
エチレンをＰＥ、エポキシ樹脂をＥＰ、ポリエステルを
ＰＥＴと記した）。

【００２７】表１で示すように、ポリエチレン３，８同
士をホットプレスで接着した実施例においては、プレス
温度１００℃の場合にはポリエチレン同士の界面で剥離
し、接着強度も０と接着は不十分であったが、プレス温
度１１０℃以上で接着したものについては、接着強度
１．０ｋｇ／１０ｍｍ以上の高い値を示し、剥離形態も
ポリエチレン／ポリエチレン界面では剥離せず、強く引
き剥がそうとするとポリエチレン被膜自身が凝集破壊す
るほど強固な接着性を示した。

【００２８】一方、ポリエチレンとエポキシ樹脂をホッ
トプレスで接着した比較例においては、表１で示すよう
に、プレス温度１００℃から１８０℃までの範囲におい
てポリエチレンとエポキシ樹脂の界面で剥離し、接着強
度も０と接着は不十分な結果となった。また１９０℃以
上で接着したものについては、ポリエチレン／エポキシ
樹脂界面では剥離せず、剥離形態としてはポリエチレン
被膜自身が凝集破壊する強固な接着性を示したが、接着
強度はポリエチレン同士を接着した実施例よりも低い値
を示した。

【００２９】表１で示すように、さらにポリエチレンと
ポリエステルをホットプレスで接着した比較例において
は、プレス温度１００℃から２２０℃の範囲ではすべて
ポリエチレンとポリエステルの界面で剥離し、接着強度
も０と接着は不十分な結果となった。以上の結果からポ
リエチレン同士の接着はポリエチレン／エポキシ樹脂の
接着、ポリエチレン／ポリエステルの接着よりも低い温
度条件で接着できることがわかる。

【００３０】

【表１】

【００３１】つぎに、図５ないし図７で示すように、前
記構成のキャップ用アルミニウム板１を使用してキャッ
プ５を形成する工程を、その一例として説明する。な
お、前記構成と同じ部材は同じ符号を付して説明する。
図５で示すように、アルミニウム板１として板厚０．２
３ｍｍのアルミニウム−マンガン系合金板（ＡＡ３１０
５−Ｈ３４）を使用し、表面下地処理１５としてアルカ
リ脱脂を施した後、リン酸クロメート処理を行い、クロ
ム付着量が２０ないし３０ｍｇ／ｍ² となるように調整
したものを母材としている。そして、加熱オーブン１６
を通過させた後、ポリエチレン３としてのポリエチレン
フィルムをロールで押さえつけて、そのアルミニウム板
１の両面の最表面層に被覆する被覆加工処理１７を行っ
た状態で巻き取っている。

【００３２】図６で示すように、キャップ用アルミニウ
ム板１を所定の大きさにして、プレス成形機１８により
プレス加工を行いキャップ５を成形する。そして、図７
で示すように、成形したキャップ５の内面側に射出成形
機１９によりポリエチレン密封材４を好ましくは１１０
℃ないし１４０℃の温度範囲で接着することでキャップ
５を完成させる。なお、前記ポリエチレン密封材４を接
着する場合は、少なくともその接着面同士が加熱される
ことで足りる。なお、アルミニウム板１の両面の最表面
層にポリエチレン３を設けることで、キャップ５のプレ
ス加工を行う場合にその方向性が特定されることがない
ため都合が良いが、もちろん、アルミニウム板１の一表
面の最表面層に被覆する構成としても良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、前記のように構成しているた
め、つぎの優れた効果を奏する。従来のように高い温度
に加熱することなく、ポリエチレン密封材とキャップを
接着することを可能とするキャップ用アルミニウム板を
提供することが可能となる。本発明によって得られるキ
ャップ用アルミニウム板を使用した場合、線膨張係数の
違いに起因する熱収縮量の差が小さくなり、キャップに
残留する内部応力が低減するため、寸法異常等の不具合
の発生の割合が減少し、キャップの薄肉化にも効果を発
揮する。また、キャップ成形後の内面最表面はポリエチ
レン密封材と基本的な化学組成が同等であるため、両者
の化学的親和力が高く、８０℃ないし１４０℃の低温で
も密着させることが可能となる。そのため、ポリエチレ
ン密封材の接着のサイクルタイムが短くなり、生産速度
を向上させることができる。以上の効果により、キャッ
プの品質と生産性の向上を行うことが可能となる。

【００３４】さらに、キャップ用アルミニウム板は、使
用するアルミニウム板の両面にポリエチレンを被覆して
いるため、キャップを加工成形する場合に、そのキャッ
プの表裏を特定して作業する必要がなく都合が良い。

【００３５】また、前記アルミニウム板にポリエチレン
層を被覆する場合は、そのアルミニウム板の表面に表面
下地処理を施すことにより、ポリエチレン層とアルミニ
ウム板との接着面積が大きくでき接着性の向上を図るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のキャップ用アルミニウム板の構成を示
す断面図である。

【図２】本発明のキャップ用アルミニウム板の製造工程
を示す側面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明のキャップ用アルミ
ニウム板の接着試験片を成形する工程を示す側面図であ
る。

【図４】本発明のキャップ用アルミニウム板の接着試験
片のＴピール式剥離試験を表す斜視図である。

【図５】本発明のアルミニウム板にポリエチレンを被覆
する工程を示す側面図である。

【図６】本発明のキャップ用アルミニウム板をプレス加
工してキャップに成形する状態を示す原理図である。

【図７】本発明のキャップ用アルミニウム板よりなるキ
ャップにポリエチレン密封材を装着する状態を示す原理
図である。

【符号の説明】

１ キャップ用アルミニウム板 ２ アルミニウム板 ３ ポリエチレン ４ ポリエチレン密封材 ５ キャップ １５ 表面下地処理 １７ 被覆加工処理

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3E084 AA12 AB01 AB10 CA01 CC02 CC04 CC08 DA01 DC02 DC04 DC08 FA09 HB01 HC07 4F100 AB10A AK04B AK04C BA02 BA03 BA06 BA10B BA10C BA13 EJ172 EJ422 EJ551 EJ591 GB15 GB90 JK06 4K026 AA09 AA22 BA06 BA07 BB06 BB10 CA16 CA20 CA23 CA30 CA37 EA08 EB11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャップ状に成形加工された後にその内
   面側にポリエチレン密封材が装着されて使用される容器
   のキャップに用いられるアルミニウム板において、 前記アルミニウム板の表面の内、少なくとも加工後のキ
   ャップ内面側の最表面層にポリエチレンを被覆したこと
   を特徴とするキャップ用アルミニウム板。
2. 【請求項２】 キャップ状に成形加工された後にその内
   面側にポリエチレン密封材が装着されて使用される容器
   のキャップに用いられるアルミニウム板において、 前記アルミニウム板は、その両面の最表面層にポリエチ
   レンを被覆したことを特徴とするキャップ用アルミニウ
   ム板。
3. 【請求項３】 キャップ状に成形加工された後にその内
   面側にポリエチレン密封材が装着されて使用される容器
   のキャップに用いられるアルミニウム板を製造する方法
   において、 前記アルミニウム板の最表面層にポリエチレンとの接着
   性を高めるための表面下地処理を行う工程と、前記表面
   下地処理を行ったアルミニウム板の最表面層にポリエチ
   レンを被覆するための被覆加工処理を行う工程とからな
   ることを特徴とするキャップ用アルミニウム板の製造方
   法。