JPH0218974B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱接着による継目を有する金属容器
の製法に関し、より詳細には接着用の樹脂層を介
して係合された容器素材両端縁部を高周波誘導加
熱コイルで効率良く加熱して、熱接着による継目
を形成させることから成る金属容器の製法に関す
る。

高周波誘導加熱は金属素材の加熱に広く使用さ
れている加熱手段であり、接着罐等の熱接着によ
る継目を有する金属容器の製造にも広く使用され
ている加熱手段である。只、高周波誘導加熱コイ
ルからの高周波磁界は金属素材で遮断されるた
め、従来の技術においては、容器素材の端部に施
された樹脂接着剤を、重ね合せに先立つて高周波
誘導加熱し、溶融された接着剤層を介して両端部
を重ね合せ、最後に重ね合せ部を冷却下にバンピ
ングして継目を形成させる方法や、樹脂接着剤層
を介して係合された容器素材の両端部の外側を高
周波誘導加熱し、外側からの伝熱によつて両端部
の熱接着を行う方法が採用されている。

しかしながら、前者の方法は、継目がストレー
トに軸方向に延びているラツプ・サイド・シーム
罐のように、両端部を重ね合せ方向に押圧して熱
接着を行う場合には好都合に適用できるとして
も、夫々が金属素材の絞り加工或いは絞り−しご
き加工で形成されたカツプ状成形体から成る上部
体と下部体とを、それらの周状の開放端部で接着
剤を介して嵌合させて容器を形成させる場合に
は、嵌合時の軸方向の押圧力により溶融接着剤層
が継目外にはみ出し、或いは開放端部に傷が発生
するため、適用することが困難である。

また、後者の方法は、継目の内側となる端部
は、外側の端部で高周波磁界が遮断されるため、
熱伝導によつてのみ加熱されるだけであり、しか
も両端部間に介在する接着剤層は金属に比べれば
熱伝導性に著しく乏しいから、加熱接着に著しく
長い時間を必要とすると共に、この接合すべき部
分では、外側の端部が高温で内側の端部が低温と
いう温度勾配が必らず形成されて、均一な加熱が
困難になるという欠陥を生ずる。特に金属素材の
材質がスチールなどの強磁性体の場合には、内側
となる端部は加熱されにくい。

従つて、本発明の目的は、接着用の樹脂層を介
して係合された容器素材の両端縁部を、高周波誘
導加熱によつて外側の端部からも内側の端部から
も同時に加熱することが可能な方法を提供するに
ある。

本発明の他の目的は、熱接着による継目を有す
る金属容器を製造するに際して、継目となるべき
係合された両端部間に位置する熱接着剤を極めて
短時間の内に高周波誘導加熱できる方法を提供す
るにある。

本発明の更に他の目的は、間に接着剤層が介在
する素材の両端部の各々を任意の温度に加熱でき
る方法を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、夫々が金属製の無継
目カツプ状成形体から成る上部体と下部体とを、
それの周状の開放端部同志で接着剤層を介して嵌
合させ、この接着剤層を嵌合部の外側から高周波
誘導加熱により効率良く加熱し得る方法を提供す
るにある。

本発明によれば、金属を含む容器素材の両端部
を樹脂の熱接着による継目を介して接合すること
から成る容器の製法において、 熱接着性の樹脂層を介して両端部が係合され且
つ局部的に両端部が電気絶縁関係にある継目とな
るべき部分を、一方の端部に連なる素材と他方の
端部に連なる素材とが夫々電流の向きが反対のコ
イル部分と対面させ且つ継目となるべき部分が両
コイル部分のほぼ中央に位置させて、高周波誘導
加熱コイルに通電し、 前記両端部の各々を通るうず電流を誘導して両
端部を加熱することを特徴とする金属容器の製法
が提供される。

本発明は、既に指摘した通り、夫々が金属製の
無継目カツプ状成形体から成る上部体と下部体と
を、それの周状の開放端部同志で接着剤層を介し
て嵌合させ、この接着剤層を嵌合部の外側から高
周波誘導加熱により効率良く加熱して、周状の側
面継目を備えたビン状の金属容器を製造するのに
特に有用である。従つて、本発明をこの容器を例
にとつて以下に説明するが、本発明は勿論この場
合にのみ限定されるものではない。

本発明による金属製ビンの一例を示す第１図に
おいてこのビンは、例えば錫メツキ鋼板等の金属
製の無継目カツプ状成形体から成る下部体１と、
金属製の無継目カツプ状成形体から成る上部体２
とから成つており、これらのカツプ状成形体は、
開放端部３と開放端部４とが重ね合せ接合され
て、周状の側面継目５を形成することにより容器
の形に一体化されている。

この具体例において、下部体１は金属素材の高
度の絞り−しごき加工で形成された背の高い薄肉
側壁部６と実質上しごき加工を受けていない厚肉
の底部７とから成るカツプであり、一方上部体２
も下部体と同様の成形で形成された背の高い薄肉
側壁部８と上壁９とから成るカツプである。上部
体２の側壁部８の高さは、継目５の巾と等しい
か、或いは継目巾よりも若干大きい範囲内にあ
る。また上部体２の上壁９は上に凸のテーパー面
をなしており、その中央には内容物の充填用乃至
は取出し用の注ぎ口１０が形成されている。

第１図に示す具体例では、下部体１の開放端部
３はそれに近接した部分でのネツクイン加工によ
り、それ以外の胴壁部に比して小径となるように
絞られており、より大径の上部体開放端部４内に
嵌挿される。下部体開放端部３の外面と上部体開
放端部４の内面との間には熱接着性の接着剤層１
１が設けられ、下部体と上部体との接合、固着が
行われている。接着剤１１の一部は継目５からは
み出して、継目の内側に位置する金属素材切断端
縁１２に対する被覆層１３を形成していること
が、耐腐食性の点で望ましい。

上述した構造の金属製容器においては、上部体
２に極めて小さい注ぎ口１０が形成されているの
であり、従つて、上部体２と下部体１とを嵌合さ
せた後では、この嵌合組立体の内部に格別の加熱
機構等を挿入することは事実上不可能であり、従
つて嵌合部の加熱は外部からの加熱のみが可能で
あることが了解されよう。

本発明によれば、この嵌合部の外側に高周波誘
導加熱コイルを特定の仕組で位置させて通電を行
うことにより、外側に位置する開放端部４のみな
らず、内側に位置する開放端部３をも効率良く加
熱し、接着を著しく短時間の内に行い得るもので
ある。

本発明の原理を説明するための第２図において
継目となるべき部分５ａにおいては、両端部３及
び４は接着剤層１１ａを介して嵌合により機械的
に係合されており、しかもこの両端部３及び４は
接着剤層１１ａにより少なくとも局部的に電気絶
縁関係となつている。

この継目となるべき部分５ａの外側には全体と
して１４で示す高周波誘導加熱コイルが次のよう
な位置関係で配置される。即ち、内側の開放端部
３に連なる側壁部６には、電流が図面において一
定時点において上→下垂直方向に流れるコイル部
分１５と対面し、一方外側の開放端部４に連なる
側壁部８には、電流が図面において、同時点にお
いて下→上垂直方向に流れるコイル部分１６と対
面し、且つ継目となるべき部分５ａは両コイル部
分１５及び１６のほぼ中間に位置している。図に
おいて、このコイル部分１５及び１６は断面のみ
で示されているが、図面のほぼ垂直方向に連なつ
たループを形成していることが理解されるべきで
ある。

上述した位置関係において、高周波誘導加熱コ
イル１４に高周波電流を通電すると、コイル部分
１５に対面した側壁部６では該コイル部分の電流
方向とは逆向きでしかも開放端部３の部分を同方
向となるように通るうず電流１７が誘導される。
同様にコイル部分１６に対面した側壁部８では該
コイル部分の電流方向とは逆向きでしかも開放端
部４の部分を同方向となるように通るうず電流１
８が誘導される。このうず電流１７及び１８は
夫々、側壁部６及び８の部分では電流密度が低
く、開放端部３及び４の部では電流密度が高くな
るように誘導され、この結果として、外側に位置
する開放端部４は勿論のこと、内側に位置する開
放端部３も強く加熱される。この目的のため、高
周波誘導加熱コイル１４は、コイル部分１５及び
１６の電流密度が疎となるように形成されてい
る。尚、図面において、１９はフエライト等の磁
性材料から成る磁気コアであり、両コイル部分１
５，１６と素材側壁６，８との電磁結合を強め、
これにより加熱効率を増大させるために使用され
ている。

本発明によれば、以上説明した通り、高周波誘
導加熱コイルと加熱すべき金属素材との電磁結合
を、素材両端部が重ね合せられている部分ではな
く、この重ね合せ部よりむしろ離れた両側壁部６
及び８との間で行うことにより、素材両端部３，
４の効率の良い加熱が可能となるものであり、し
かも、接着剤層を間に挾んで、内外の両端部３，
４が加熱されるため、短時間でしかも均一な加熱
が可能となるものである。加熱時間が短時間であ
ると、溶融状態を接着剤の溢れ出る量が少くなる
という利点を有する。

本発明において、上述した高周波誘導加熱コイ
ルにより、円周状の嵌合部全体を加熱するには、
円周状の嵌合部の周囲を実質上覆うように多数個
の高周波誘導加熱コイルを配置し、上下体の嵌合
物を静止させて誘導加熱を行う方法、１個乃至は
複数個の高周波誘導加熱コイルを配置し、上下体
の嵌合物を回転させながら誘導加熱する方法、長
い偏平コイルに沿つて、嵌合部を回転させながら
移動することによつて加熱する方法、或いはこれ
らの組合せ方法等が適宜採用される。

コイルに通電する高周波電流は、この種の誘導
加熱に使用されているものは全て使用でき、例え
ば一般的に言つて、10KHz乃至500KHzの高周波
が好適に使用される。加熱コイルへの入力は、容
器の大きさや要求される温度や加熱時間によつて
も著しく相違し、一概には規定できない。１例と
して、径110.6mmの周状継目容器をポリエステル
系接着剤を介して接合するに際し、入力7KWで
0.3秒という極めて短時間で熱接着処理が完了す
ることが認められた。

本発明によれば、外側となる端部と内側となる
端部とを等しい温度となるように加熱することも
できるし、またこれらの温度が互いに異なるよう
に加熱することもできる。

第３−Ａ図に示す具体例において、外側部体２
の厚さt₀と内側部体１のt_iとが等しく且つ加熱コ
イル１５，１６と両側壁との間の間隙が等しい場
合には、外側端部４の方が若干温度上昇が高くな
る傾向がある。この場合には、加熱コイル１４の
コイル部分１６と外側部体２との間にフエライト
コア乃至は銅板２０を挿入することにより、外側
端部４の温度Toと内側端部３の温度T_iとを等し
くすることができる。この場合、フエライトコア
を使用すると、銅板よりも電力損失が少ないので
加熱効率は高くなる。また、外側部体２とコイル
部分１６との間隔を、内側部体１とコイル部分１
５との間隔よりも大きくすることによつてもTo
＝T_iとなるような加熱が可能である。

第３−Ｂ図に示す具体例では、外側部体２とコ
イル部分１６との間隔を、内側部体１とコイル部
分１５との間隔よりも大きくし、しかも外側部体
２とコイル部分１６との間にフエライトコア乃至
は銅板２０を挿入することにより、T_i＞Toとな
る温度関係での加熱を可能としている。勿論、こ
の位置関係を逆にすれば、To＞T_iとなる温度関
係での加熱も可能である。

第３−Ｃ図に示す具体例では、加熱コイル１４
の位置を嵌合部５ａに対して相対的に下げること
により、外側端部４に誘導されるうず電流を少な
くし、外側端部４の温度上昇を抑制してT_i＞To
の関係が成立つようにしている。逆に第３−Ｃ図
において、コイル１４の位置を嵌合部５ａに対し
て相対的に上げることにより、内側端部３に誘導
されるうず電流を少なくし、内側端部３の温度上
昇を抑制できる。

本発明において、接着剤層としては、熱により
溶融乃至は軟化され、或いは活性化されて接着性
を示すものは全て使用され、例えばポリエステル
系、ポリアミド系、酸変性ポリオレフイン系等の
熱可塑性樹脂接着剤が有利に使用されるが、勿論
これらに限定されない。

容器用素材としては、アルミニウム等の軽金属
や、ブリキ、テイン・フリー・スチール、その他
の各種表面処理鋼板、ブラツクプレート等の金属
を含む素材は全て使用され、これらの素材は各種
塗料で塗装されたものであつても何等差支えな
い。また、この素材は金属箔とプラスチツクフイ
ルムとのラミネートであつてもよく、このプラス
チツクフイルムがヒートシール性を示す場合に
は、これを接着剤層として使用し得ることは当然
である。

本発明は、上述した円周状の継目を有する容器
の製造に好適に適用されるが、例えば第４図に示
す通り、一枚の素材２２を円筒状に成形し、その
両端縁部２３ａ，２３ｂを接着剤層１１を介して
ロツクシーム接合する用途にも有利に使用でき、
また、蓋の周囲と胴のフランジとを熱接着剤を介
してヒートシールする用途にも有利に使用でき
る。

本発明を次の例で説明する。

素板厚0.23mmのアルミ板（3004材H19）の内外
面に変性ビニル系塗料をそれぞれ全体の塗膜量が
180mg／ｄm²、80mg／ｄm²となるように塗布、焼
付を行つた後に250mmの径の円板に打抜き、通常
のプレス加工により成形を施し、接合部端縁の内
径が110.60mmで中心部に直径30mmの注ぎ口を有す
る上部体を作製した。

一方、同じ塗装板よりやはり250mmの径の円板
を打抜き、プレス加工により成形を行つて接合部
端縁の外径が110.50mmの下部体を作製した。

この下部体の端縁全周にわたつて、その外面側
約６mm巾、内面側約２mm巾で以下のように接着剤
を塗布した。すなわち、実施例12ではナイロン１
２の粉末を下部体の端縁外面側６mm、内面側２mm
のみが露出するようにマスキングした上で静電塗
装を行い、更にその部分を赤外線ヒーターにより
加熱し粉体を溶融させ約85μmの膜厚で接着剤皮
膜を形成した。

以上のように作製した上部体と接着剤を塗布し
た下部体とを嵌合した後、加熱工程そしてこれと
同一ステーシヨンに於て冷却工程を施して嵌合部
の接着剤を溶融、冷却固化させて接合を行い、上
部体と下部体が接合された容量約2000mlの金属容
器を作製した。なお、加熱工程では被加熱部材を
1480回転／分で回転させつつ7KWの入力で0.3秒
間加熱し、冷却工程では加熱終了と同時に圧縮エ
アー用ノズルを用いて１秒間嵌合部に吹付け、冷
却を行つた。

また、加熱工程における加熱コイルの形状は、
第３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃ，図に示されるよう
に、加熱コイル１５，１６の導体の径は４mmで上
側部材２と下側部材１とに電磁結合している偏平
渦巻加熱コイルの巻数は５ターンであり、その巾
Wcは25mm、中空部の巾Wg20mmである。

外側部材の冷却用ノズルは容器の嵌合部に対し
加熱コイルに対応する反対側に嵌合部を囲むよう
に設け内側部材の冷却用ノズルは外側部材の開口
部より挿入され、外側のノズルと対応する位置を
冷却するように設置されている。

各例で採用した加熱工程、冷却工程を詳述する
と以下の通りである。

実施例 １ 外側部材と内側部材との温度上昇が等しくなる
ように、加熱コイルの中心を嵌合部の中心より２
mmだけ下げた状態（△ｌ＝２mm）に加熱コイルを
セツトした。冷却工程では外側および内側部材に
エアー吹付けを行なつた。

このときの嵌合部の温度は第５図に示されてい
る。曲線ａは外側部材および内側部材の嵌合部の
温度、曲線ｂは接着剤の温度である。

加熱終了時t₁の外側部材、内側部材の嵌合部の
温度はどちらも230℃であり、接着剤の温度は195
℃であつた。

接着剤が固化する温度145℃に至るまでの時間
t₂は加熱終了から0.5秒後であつた。

接着剤が固化する時刻での外側部材と内側部材
との温度は等しく115℃であつた。したがつて、
接着剤には必要以上の押圧力は働かず、接着剤は
嵌合部より押出されず、嵌合部が常温になつても
接着剤に引張り応力が働くことはない。

実施例 ２ 外側部材の嵌合部の温度が内側部材のものより
高くなるように、加熱コイルの中心を嵌合部の中
心より１mmだけ上げた状態（△ｌ＝＋１mm）に加
熱コイルをセツトした。

加熱終了時ｔ＝t₁の外側部材の温度は245℃、
内側部材の温度は215℃、接着剤の温度は195℃で
あつた。

接着剤が固化する温度145℃に至るまでの時間
は加熱終了から0.5秒後であつた。この時点ｔ＝
t₂での内側部材の温度は110℃、外側部材の温度
は120℃であり、若干外側部材の温度の方が高い
ので、接着剤の締付力が弱くなるが、この程度の
温度差は実用上支障ない。

実施例 ３ 外側部材の嵌合部の温度が内側部材のものより
低くなるように、加熱コイルの中心を嵌合部の中
心より３mmだけ下げた状態（△ｌ＝−３mm）に加
熱コイルをセツトした。

加熱終了時（ｔ＝t₁）の外側部材の温度は220
℃、内側部材の温度は240℃、接着剤の温度は195
℃であつた。

接着剤が固化するまでに至る時間は加熱終了か
ら0.5秒後であつた。このときの外側部材の温度
は115℃、内側部材の温度は120℃であつた。この
場合には、若干外側部材の温度の方が内側部材の
ものより低いので、接着剤に締付力が働き、溶融
状態の接着剤が押出される恐れはあるが、実用上
差し障りない。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱接着による周状の側面継目を有する
金属容器の側断面図、第２図は本発明の原理を説
明するための高周波誘導加熱コイル及び容器の側
断面図、第３−Ａ図、第３−Ｂ図及び第３−Ｃ図
は、高周波誘導加熱コイルの配置の数例を示す部
分拡大側断面図、第４図は、本発明をストレート
な側面継目を有する金属容器の継目の接着に用い
た例を示す断面図、第５図は、実施例１における
継目各部分の加熱冷却時における温度−時間曲線
を示す線図である。 引照数字１は下部体、２は上部体、３及び４は
開放端部、５は継目、５ａは嵌合部、６及び８は
側壁、１１，１１ａは接着剤層、１４は高周波誘
導加熱コイル、１５及び１６は互いに電流の向き
が逆のコイル部分、１７及び１８は互いに向きが
逆のうず電流、１９は磁気コアを夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属を含む容器素材の両端部を樹脂の熱接着
   による継目を介して接合することから成る容器の
   製法において、 熱接着性の樹脂層を介して両端部が係合され且
   つ局部的に両端部が電気絶縁関係にある継目とな
   るべき部分を、一方の端部に連なる素材と他方の
   端部に連なる素材とが夫々電流の向きが反対のコ
   イル部分と対面させ且つ継目となるべき部分が両
   コイル部分のほぼ中央に位置させて、高周波誘導
   加熱コイルに通電し、 前記両端部の各々を通るうず電流を誘導して両
   端部を加熱することを特徴とする金属容器の製
   法。 ２ 前記高周波誘導加熱コイルは中央部に磁気コ
   アを、その周囲にコイルを有し、係合された、接
   着すべき両端部が前記磁気コアと対面し且つ一方
   の端部に連なる素材と他方の端部に連なる素材と
   が夫々電流の向きが反対のコイル部分と対面する
   ように、高周波誘導加熱コイルを位置させて磁界
   を作用させる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記素材は夫々が金属製の無継目のカツプ状
   成形体から成る上部体と下部体とであり、それら
   の開放端部同志を嵌合させ、嵌合させた端部を前
   記高周波誘導加熱コイルで加熱して接着を行う特
   許請求の範囲第１項記載の方法。