JP2005087952A - 模様形成治具およびこれを用いた模様塗膜付き容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗料中に含有させた粉末状の磁性材料を磁石による磁界で配向させて形成する模様塗膜を缶等の容器の表面に形成することができる模様形成治具およびこれを用いた模様塗膜付き容器の製造方法を提供すること。
【解決手段】 容器本体３１の表面に、粉末状の磁性材料を含有する液状塗料を塗布し、この液状塗料の塗布前または塗布後に、模様に対応する磁石２１を前記容器本体３１の内表面に対して接近離反可能に備えた模様形成治具１０を容器本体３１内に挿入し、この模様形成治具１０の磁石２１の磁界により前記磁性材料を配向させたのち、前記磁石２１を前記容器本体３１の内表面から離反させて前記模様形成治具１０を取り出し、硬化するようにする。
これにより、模様形成治具１０の磁石２１を容器本体３１の内表面から離反させて取り出すことで、磁石２１を取り外すことによる模様の崩れを回避して容器３０に磁性材料による模様塗膜３２を形成できるようにしている。
【選択図】 図３

Description

この発明は模様形成治具およびこれを用いた模様塗膜付き容器の製造方法に関し、塗料中に含有させた粉末状の磁性材料を磁石による磁界で配向させて形成する模様塗膜を容器の表面に形成できるようにしたもので、特に缶の表面に形成できるようにしたものである。

被塗物の表面に、文字やマークあるいは図柄などの模様を形成する方法として、従来の模様を印刷した粘着テープを表面に貼着したり、あるいは、所定の模様部分を切り取ったマスキング紙を表面に被せてその上から塗料を塗布する方法などに代わり、粉末状の磁性材料を含有させた塗料を塗布し、磁石による磁界で粉末状の磁性材料を配向させて模様を被塗物の表面に形成する方法が種々提案されている。

このような粉末状の磁性材料を含有させた塗料を用い、磁界により磁性材料を配向させて模様塗膜を形成する方法として、例えば特許文献1に開示されたものがある。

この模様塗膜の形成方法では、図７(ａ)にその工程を、図７（ｂ）に被塗物と磁石の配置をそれぞれ示すように、被塗物Ｗの裏面にスペーサ１を介して模様に対応した形状の磁石２を配置した状態とし、この状態のもとで粉末状磁性材料３が含有されたベース塗料４を被塗物Ｗの表面である塗布面に乾燥膜厚で１５〜３５μｍとなるように塗布する。

すると、磁石２から発せられた磁力がベース塗料４中の粉末状磁性材料３に作用し、この粉末状磁性材料３が流動性を有するベース塗料４中で配向を開始する。

この粉末状磁性材料３の配向作用は、図８に示すように、磁力が作用していないか、あるいは磁力の作用が比較的弱い部位については、磁石２を取り付けずに塗装した場合と同様に、粉末状磁性材料３はベース塗料４中でランダムに配列するのに対して、磁石２が取り付けられて磁力が作用している部位についてはこの磁力線に沿って粉末状磁性材料３が配向する。

特に、磁石２の周辺部は磁力が強いことから、この周辺部の近傍に粉末状磁性材料３が吸引されて粉末の密度が高くなる一方、磁石２の中央部は磁力線が塗膜に対してほぼ垂直に作用するため、粉末状磁性材料３が直立することとなる。

したがって、形成された模様塗膜を観察すると、磁石２の周辺部に沿って粉末状磁性材料３が高密度となる部分は磁性材料の色彩が強くなる一方、磁石２の中央部は磁性材料３が直立しているために反射光が弱くなって黒っぽい色彩となるグラデーションが生じ、模様が立体的に浮き出て見えることになる。

なお、この模様塗膜の形成方法では、ベース塗料４を塗布した後に、所定の間隔（３〜５分程度が好ましい）をおいて、このベース塗料４上にクリヤ塗料５を乾燥膜厚が１５〜３５μｍとなるように塗布し、このクリヤ塗料５を塗布した後、一定時間経過後（例えば５分）に被塗物Ｗの裏面に配置された磁石２をスペーサ１と共に取り外して、被塗物Ｗを熱風乾燥炉等に搬送し、ベース塗料４およびクリヤ塗料５を所定の乾燥条件で焼き付けることで、板状の被塗物Ｗ上に模様塗膜を硬化するようにしている。
特開平５−３２９４３６号公報

ところが、このような模様塗膜の形成方法を板状の被塗物Ｗと異なり、立体状の缶等の容器に適用しようとすると、図９に示すように、模様に対応する磁石６を備えたマンドレル７を用意し、このマンドレル７に被塗物である容器８を装着した状態とする。

そして、容器８の外表面に粉末状の磁性材料を含有した塗料を塗布し、塗布した粉末状の磁性材料を、容器８の内側に入れた磁石６で配向して模様を形成する。

この後、乾燥焼付けのため、磁石６を取り外そうとすると、板状の被塗物のように塗布面に対して直角に移動できず、マンドレル７ごと磁石６を容器８の中心軸方向に取り出すしかなく、この磁石６の取り外しに伴って粉末状の磁性材料が引きずられるように移動して筋状になって模様が崩れてしまうという問題がある。

特に、飲料用の缶等のように、高速で大量生産する小径の円筒形の容器の場合には、容器にマンドレルを入れて支持するとともに、このマンドレルに配向用の磁石を取り付けておく必要があり、一層磁石の取り出しに伴う模様の崩れを回避することが難しいという問題がある。

この発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、塗料中に含有させた粉末状の磁性材料を磁石による磁界で配向させて形成する模様塗膜を缶等の容器の表面に形成することができる模様形成治具およびこれを用いた模様塗膜付き容器の製造方法を提供しようとするものである。

上記従来技術の有する課題を解決するためこの発明の請求項１記載の模様形成治具は、容器の中心軸部に配置される操作部材と、この操作部材の操作により前記容器の内表面に接近離反される複数のマンドレル部材と、これらマンドレル部材に設けられ模様の形状に対応する磁石とを備えることを特徴とするものである。

この模様形成治具によれば、容器の中心軸部に配置される操作部材と、この操作部材の操作により前記容器の内表面に接近離反される複数のマンドレル部材と、これらマンドレル部材に設けられ模様の形状に対応する磁石とを備えており、操作部材の操作で複数のマンドレル部材を容器の内表面に対して接近離反させることで、マンドレル部材に取り付けた磁石を容器内表面から退避させることができ、板状でなく立体状の容器であっても、磁石によって磁性材料を配向させた模様が形成できるようになる。

また、この発明の請求項２記載の模様形成治具は、請求項1記載の構成に加え、前記操作部材を、前記容器の中心軸方向に往復操作可能とし、これと直交する方向に前記マンドレル部材を接近離反可能に構成したことを特徴とするものである。

この模様形成治具によれば、前記操作部材を、前記容器の中心軸方向に往復操作可能とし、これと直交する方向に前記マンドレル部材を接近離反可能に構成してあり、操作部材を中心軸方向に往復操作することでマンドレル部材を直交する方向に接近離反させることができ、マンドレル部材に取り付けた磁石を容器内表面から退避させることができ、板状でなく立体状の容器であっても、磁石によって磁性材料を配向させた模様が形成できるようになる。

さらに、この発明の請求項３記載の模様塗膜付き容器は、請求項１または２記載の構成に加え、前記マンドレル部材の外側に、前記容器内に挿脱可能な樹脂スリーブを被せて構成したことを特徴とするものである。

この模様形成治具によれば、前記マンドレル部材の外側に、前記容器内に挿脱可能な樹脂スリーブを被せて構成しており、マンドレル部材に樹脂スリーブを被せることでマンドレル部材が容器内面と直接接触することなく、模様塗膜を形成できるようになる。

また、この発明の請求項４記載の模様形成治具は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記マンドレル部材同士を互いに接近するよう付勢する付勢部材を設けて構成したことを特徴とするものである。

この模様形成治具によれば、前記マンドレル部材同士を互いに接近するよう付勢する付勢部材を設けて構成しており、マンドレル部材の接近を付勢部材によって容易とし、磁石の退避を簡単にできるようにしている。

さらに、この発明の請求項５記載の模様形成治具は、請求項１〜4のいずれかに記載の構成に加え、前記操作部材と前記マンドレル部材との間に傾斜接触面を形成して操作機構を構成するとともに、これら傾斜接触面間を潤滑可能に構成したことを特徴とするものである。

この模様形成治具によれば、前記操作部材と前記マンドレル部材との間に傾斜接触面を形成して操作機構を構成するとともに、これら傾斜接触面間を潤滑可能に構成しており、傾斜面を接触させることで操作部材の操作によってマンドレル部材を接近離反することができ、接触面を潤滑することで高速大量生産にも対応できるようになる。

また、この発明の請求項６記載の模様塗膜付き容器の製造方法は、容器の表面に、粉末状の磁性材料を含有する液状塗料を塗布し、この液状塗料の塗布前または塗布後に、模様に対応する磁石を前記容器の内表面に対して接近離反可能に備えた模様形成治具を容器内に挿入し、この模様形成治具の磁界により前記磁性材料を配向させたのち、前記磁石を前記容器の内表面から離反させて前記模様形成治具を取り出し、硬化するようにしたことを特徴とするものである。

この模様塗膜付き容器の製造方法によれば、容器の表面に、粉末状の磁性材料を含有する液状塗料を塗布し、この液状塗料の塗布前または塗布後に、模様に対応する磁石を前記容器の内表面に対して接近離反可能に備えた模様形成治具を容器内に挿入し、この模様形成治具の磁界により前記磁性材料を配向させたのち、前記磁石を前記容器の内表面から離反させて前記模様形成治具を取り出し、硬化するようにしており、容器の表面に塗布した液状塗料に含有する粉末状の磁性材料を容器内に挿入した模様形成治具の磁界で配向させることができ、この模様形成治具の磁石を容器の内表面から離反させて取り出すことで、磁石を取り外すことによる模様の崩れを回避して容器に磁性材料による模様を形成できるようにしている。

さらに、この発明の請求項７記載の模様塗膜付き容器の製造方法は、請求項６記載の構成に加え、前記液状塗料を、紫外線硬化樹脂または電子線硬化樹脂で構成し、前記磁性材料を配向させて前記模様形成治具を取り出した後の硬化を、紫外線または電子線の照射で行うようにしたことを特徴とするものである。

この模様塗膜付き容器の製造方法によれば、前記液状塗料を、紫外線硬化樹脂または電子線硬化樹脂で構成し、前記磁性材料を配向させて前記模様形成治具を取り出した後の硬化を、紫外線または電子線の照射で行うようにしており、液状塗料を紫外線硬化樹脂または電子線硬化樹脂とすることで、磁性材料を配向させた模様を、紫外線または電子線を照射してごく短時間に硬化でき、一層容易に缶等の容器に粉末状の磁性材料を配向させた模様を形成でき、高速大量生産にも対応できるようになる。

また、この発明の請求項８記載の模様塗膜付き容器の製造方法は、請求項６または７記載の構成に加え、前記磁性材料による模様の外側、あるいは当該模様に重ねて前記容器表面に印刷を施すようにしたことを特徴とするものである。

この模様塗膜付き容器の製造方法によれば、前記磁性材料による模様の外側、あるいは当該模様に重ねて前記容器表面に印刷を施すようにしており、磁性材料による模様に加えて印刷を施すことで、一層容器の装飾性、意匠性を高めることができるようになる。

さらに、この発明の請求項９記載の模様塗膜付き容器の製造方法は、請求項６〜８のいずれかに記載の構成に加え、前記容器を、非磁性材料の缶としたことを特徴とするものである。

この模様塗膜付き容器の製造方法によれば、前記容器を、非磁性材料の缶としており、アルミ缶などに対して磁性材料による模様が形成できるようになる。

この発明の請求項１記載の模様形成治具によれば、容器の中心軸部に配置される操作部材と、この操作部材の操作により前記容器の内表面に接近離反される複数のマンドレル部材と、これらマンドレル部材に設けられ模様の形状に対応する磁石とを備えているので、操作部材の操作で複数のマンドレル部材を容器の内表面に対して接近離反させることで、マンドレル部材に取り付けた磁石を容器内表面から退避させることができ、板状でなく立体状の容器であっても、磁石によって磁性材料を配向させた模様を形成することができる。

また、この発明の請求項２記載の模様形成治具によれば、前記操作部材を、前記容器の中心軸方向に往復操作可能とし、これと直交する方向に前記マンドレル部材を接近離反可能に構成したので、操作部材を中心軸方向に往復操作することでマンドレル部材を直交する方向に接近離反させることができ、マンドレル部材に取り付けた磁石を容器内表面から退避させることで、板状でなく立体状の容器であっても、磁石によって磁性材料を配向させた模様を形成することができる。

さらに、この発明の請求項３記載の模様塗膜付き容器によれば、前記マンドレル部材の外側に、前記容器内に挿脱可能な樹脂スリーブを被せて構成したので、マンドレル部材に樹脂スリーブを被せることでマンドレル部材が容器内面と直接接触することなく、磨耗粉などを入れることなく模様塗膜を形成することができる。

また、この発明の請求項４記載の模様形成治具によれば、前記マンドレル部材同士を互いに接近するよう付勢する付勢部材を設けて構成したので、マンドレル部材の接近を付勢部材によって容易とし、操作機構を簡素化することができるとともに、磁石の退避を簡単に行なうことができる。

さらに、この発明の請求項５記載の模様形成治具によれば、前記操作部材と前記マンドレル部材との間に傾斜接触面を形成して操作機構を構成するとともに、これら傾斜接触面間を潤滑可能に構成したので、傾斜面を接触させることで操作部材の操作によってマンドレル部材を接近離反することができ、接触面を潤滑することで高速大量生産にも対応することができる。

また、この発明の請求項６記載の模様塗膜付き容器の製造方法によれば、容器の表面に、粉末状の磁性材料を含有する液状塗料を塗布し、この液状塗料の塗布前または塗布後に、模様に対応する磁石を前記容器の内表面に対して接近離反可能に備えた模様形成治具を容器内に挿入し、この模様形成治具の磁界により前記磁性材料を配向させたのち、前記磁石を前記容器の内表面から離反させて前記模様形成治具を取り出し、硬化するようにしたので、容器の表面に塗布した液状塗料に含有する粉末状の磁性材料を容器内に挿入した模様形成治具の磁界で配向させることができ、この模様形成治具の磁石を容器の内表面から離反させて取り出すことで、磁石を取り外すことによる模様の崩れを回避して容器に磁性材料による模様を形成することができる。

さらに、この発明の請求項７記載の模様塗膜付き容器の製造方法によれば、前記液状塗料を、紫外線硬化樹脂または電子線硬化樹脂で構成し、前記磁性材料を配向させて前記模様形成治具を取り出した後の硬化を、紫外線または電子線の照射で行うようにしたので、液状塗料を紫外線硬化樹脂または電子線硬化樹脂とすることで、磁性材料を配向させた模様を、紫外線または電子線を照射してごく短時間に硬化でき、一層容易に缶等の容器に粉末状の磁性材料を配向させた模様を形成でき、高速大量生産にも対応することができる。

また、この発明の請求項８記載の模様塗膜付き容器の製造方法によれば、前記磁性材料による模様の外側、あるいは当該模様に重ねて前記容器表面に印刷を施すようにしたので、磁性材料による模様に加えて印刷を施すことで、一層容器の装飾性、意匠性を高めることができる。

さらに、この発明の請求項９記載の模様塗膜付き容器の製造方法によれば、前記容器を、非磁性材料の缶としたので、アルミ缶などに対して磁性材料による模様を形成することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１はこの発明の模様塗膜付き容器の製造に用いる模様形成治具の一実施の形態にかかる縦断面図、横断面図、および左側面図である。

この模様形成治具１０は、容器である非磁性材料の缶などに対して、その外表面に粉末状の磁性材料を含有した液状塗料を塗布し、容器内の磁石により粉末状の磁性材料を配向して模様塗膜を形成した後、磁石を容器の内表面から離反するように退避させて容器外に取り出すことができるようにするものである。

これまでのように磁石を取り出すため容器の内表面に沿って移動すると、磁性材料が引きずられて配向された模様が筋状に崩れてしまうが、この発明では、模様形成治具１０を用いることで、磁石を内表面から離反するようにして退避させることができ、この状態で磁石を取り出すことで、磁石を容器外へ取り出すことによる模様塗膜への影響を回避できるようにする。

そして、磁石を取り出した後、模様塗膜および塗料の硬化を行うことで、模様塗膜付きの容器を完成する。

この模様形成治具１０は、図１に示すように、容器に挿入・脱出可能とされた治具本体１１を備えており、この治具本体１１は、上下の円板部１２、１３と、これらを連結する２つの側板部１４、１５とを備えて構成されている。

上下の円板部１２、１３は、容器の内径よりわずかに小径の円形とされ、その中心部には、操作部材１６が中心軸方向に往復動される際のガイドとなるガイド孔１２ａ、１３ａが形成してある。また、２つの側板部１４、１５は、円板部１２、１３の外周のそれぞれ４分の１程度の円弧面を外側に備え、内側が平坦な板状に形成され、内側の平坦面の中央部に上下に伸びる溝１４ａ、１５ａが形成されて平行に対向するよう配置される。

そして、これら２つの側板部１４、１５の内側に外周の４分の１程度の幅の空間が形成されて上下に円板部１２、１３が連結されて治具本体１１が構成され、上下の円板部１２、１３の外周面および２つの側板部１４、１５の円弧面が容器の内側形状に沿うような枠状に組み立てられて治具本体１１が構成されている。

この治具本体１１には、２つの側板部１４、１５の間に複数のマンドレル部材、例えば２つのマンドレル部材１７，１８が配置され、容器の内表面に対して接近したり、離反することができるように装着してある。

これらマンドレル部材１７、１８は、外側面が円板部１２、１３の外周のそれぞれ４分の１程度の円弧面を外側に備え、両側面が治具本体１１の２つの側板部１４、１５の平坦面に沿って往復動するようになっており、両側面の端部から外側に突き出す突出部１７a、１８aが治具本体１１の側板部１４、１５の溝１４ａ、１５ａ内に位置し、脱落が防止されるとともに、往復移動範囲が規制されるようになっている。

そして、これらマンドレル部材１７、１８には、互いを引き寄せるように付勢する付勢部材１９として引っ張りコイルばねが設けてある。

また、このマンドレル部材１７、１８の内側には、操作機構２０を構成する傾斜接触面２０ａが上下２段にのこぎり状に形成され、先端部に行くにしたがって中心軸側に接近する傾斜面としてある。

さらに、治具本体１１の中心部には、操作部材１６が配置されて上下の円板部１２、１３のガイド孔１２ａ、１３ａに上下のガイド部１６ａが装着されて中心軸上を上下に往復移動できるように装着してある。

そして、この操作部材１６の外側に、操作機構２０を構成する傾斜接触面２０ｂが上下２段にのこぎり状に形成され、先端部に行くにしたがって中心軸側に接近する傾斜面としてあり、マンドレル部材１７、１８の内側の傾斜接触面２０ａと接触するようになっている。

したがって、操作部材１６を下に押しこむようにすることで、傾斜接触面２０ａ、２０ｂ同士で接触しているマンドレル部材１７、１８が付勢手段１９のコイルばねに抗して左右外側に移動される一方、操作部材１６を上に引き上げるようにすると、傾斜接触面２０ａ、２０ｂ同士で接触しているマンドレル部材１７、１８が付勢手段１９のコイルばねによって引き付けられて左右内側に移動されることになる。

このように往復移動されるマンドレル部材１７、１８の外側には、模様の形状に対応する磁石２１が取り付けられ、例えば文字「Ａ」の輪郭の磁石が取り付けられる。この磁石２１としては、永久磁石で構成され、例えば可撓性を有する永久磁石であるマグネットラバー（ニトリルゴムを基材としたフェライト磁石）等を用いることで、容器の外表面の形状が湾曲して複雑である場合でも所定の形状の模様を形成することが可能となる。

そして、この模様形成治具１０では、磁石２１により容器表面に塗布された粉末状の磁性材料を配向させて模様塗膜を形成するが、この模様塗膜形成後に磁石２１をマンドレル部材１７、１８とともに退避させ、この退避状態の磁石２１を容器から取り出す場合に、模様塗膜の配向された磁性材料を崩さないところまで磁石２１を退避できるようにマンドレル部材１７、１８の移動範囲が設定してある。

また、この模様形成治具１０では、容器への挿入・脱出の際の空気抜きを円滑に行うため、操作部材１６の中心部に空気抜き孔２２が貫通して形成してある。

さらに、模様形成治具１０の操作機構２０を構成する操作部材１６の傾斜接触面２０ａと、これと接触するマンドレル部材１７、１８の傾斜接触面２０ｂとの間に摩擦を小さくするため、４フッ化エチレン樹脂などの摩擦低減材を取り付けるようにしても良い。

次ぎに、この発明の模様形成治具の他の一実施の形態について、図２により説明するが、上記実施の形態と同一部分には、同一記号を記し説明は省略する。

この模様形成治具１０Ａは、図２に示すように、治具本体１１の外側を囲むように合成樹脂製の円筒状、あるいは底付き円筒状の樹脂スリーブ２３が設けられており、この樹脂スリーブ２３の外径が容器の内径よりわずかに小さく形成され、容器内に挿入・脱出できるようにしてある。

このような樹脂スリーブ２３を設けることで、容器として、例えば飲料用の缶を用いて模様塗膜を形成する場合でも、容器内に模様形成治具１０Ａによる磨耗分などが入ることを防止できる。

また、この模様形成治具１０Ａでは、操作機構２０の傾斜接触面２０ａ、２０ｂ間に潤滑剤を供給するための潤滑剤供給路２４が上部の円板部１２と２つのマンドレル部材１７、１８に形成してあり、図示しない潤滑材供給装置から潤滑油などの潤滑剤を供給できるようにしてある。このような潤滑剤を供給する場合には、底付き円筒状の樹脂スリーブ２３を用いることで、潤滑剤が容器内に付着することを防止することができるようになる。

なお、この底付き円筒状の樹脂スリーブ２３を用いる場合でも空気抜き孔を形成し、容器内の空気を外部に排出できるようにする。

なお、模様形成治具１０Ａの他の構成は、既に説明した模様形成治具１０と同一であるので、説明は省略する。

このような模様形成治具１０、１０Ａによれば、操作部材１６を中心軸方向上下に往復操作することで２つのマンドレル部材１７，１８を直交する左右方向に接近離反させることができ、マンドレル部材１７，１８に取り付けた磁石２１を容器内表面から退避させることができ、板状でなく立体状の容器であっても、磁石２１によって磁性材料を配向させた模様を形成することができる。

さらに、この模様形成治具１０Ａによれば、マンドレル部材１７，１８の外側に、容器内に挿脱可能な樹脂スリーブ２３を被せてあるので、マンドレル部材１７，１８が容器内面と直接接触させることなく模様塗膜を形成することができる。

また、 この模様形成治具１０，１０Ａによれば、マンドレル部材１７，１８同士を互いに接近するよう付勢する付勢部材１９を設けるようにしたので、マンドレル部材１７，１８の接近を付勢部材１９によって簡単に行なうことができ、操作機構２０を簡素化することができるとともに、磁石２１の退避を容易に行なうことができる。

さらに、この模様形成治具１０Ａによれば、操作部材１６と２つのマンドレル部材１７，１８との間に傾斜接触面２０ａ、２０ｂを形成して操作機構２０を構成するとともに、これら傾斜接触面２０ａ、２０ｂ間に潤滑剤供給路２４から潤滑剤を供給可能としたので、傾斜接触面２０ａ、２０ｂ同士を接触させることで操作部材１６の操作によってマンドレル部材１７，１８を互いに接近離反することができるとともに、接触面を潤滑することで高速大量生産にも対応して円滑に動作させることができる。

次ぎに、このように構成した模様形成治具を用いて行う模様塗膜付き容器の製造方法について、図３により説明する。

図３は、この発明の模様形成治具を用いた模様塗膜付き容器の製造方法の一実施の形態にかかる工程図である。

この模様塗膜付き容器の製造方法では、例えば図３に示すように、容器となる非磁性体で成形され、トリミングされた容器本体３１が用いられ、この容器本体３１に、例えば模様形成治具１０を用いて模様塗膜３２を形成して模様塗膜付き容器３０が完成される。

この容器本体３１としては、例えば飲料用の円筒状のアルミニウム製の２ピース缶が用られ、特に断面積が小さい容器に有用であるが、飲料用のアルミニウム缶に限らず、他の金属やプラスチックなどの非磁性材料の容器を広く用いることができるとともに、断面形状も円形に限らず、矩形や多角形など底部から開口部まで一定断面の円筒状や角筒状など種々の形状であっても良く、あるいは断面が底部より開口部が大きく、模様形成治具１０（１０Ａ）を開口部から挿脱可能であれば、一定断面でないものであっても良い。

この模様塗膜付き容器の製造方法では、まず、 図３(ａ)に示すように、模様形成治具１０を２つのマンドレル部材１７、１８を操作部材１６を引き抜くようにし、縮径して互いを接近させた状態として容器本体３１に装着する。

この後、図３(ｂ)に示すように、模様形成治具１０を容器本体３１に装着した状態で、操作部材１６を押し込むようにして２つのマンドレル部材１７、１８を拡径して互いを引き離す状態としてマンドレル部材１７、１８の磁石２１を容器本体３１の内表面に接近させる。そして、容器本体３１の表面に、粉末状の磁性材料を含有する液状塗料を塗布する。

なお、この液状塗料の塗布は、模様形成治具１０を容器本体３１内に挿入した後であっても、模様形成治具１０の挿入前に容器本体３１に塗布するようにしても良い。また、模様形成治具１０の挿入後、マンドレル部材１７，１８が容器本体３１の内表面に接近する前でも良い。

この液状塗料は、ビヒクル成分と溶剤とを主成分とする塗料中に粉末状磁性材料を混入したものであって、ビヒクル成分としては通常の塗料用樹脂を用いることができ、加熱乾燥して硬化する樹脂あるいは紫外線や電子線などで反応硬化する樹脂などを挙げることができる。

具体的な熱硬化樹脂としては、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができ、紫外線硬化樹脂としては、脂環式エポキシ樹脂、アクリレート樹脂などを用いることができる。さらに、いわゆる紫外線硬化塗料（ＵＶＣ）や電子線硬化塗料（ＥＢＣ）を用いることができる。

また、熱硬化樹脂の溶剤としては、有機溶剤や水が挙げられる。塗料の形態としては、有機溶剤型、非水ディスパージョン型、水溶液型、エマルジョン型などの液状が挙げられる。

なお、液状塗料には、必要に応じて着色顔料、染料、アルミニウム粉、パール状顔料、雲母等を配合することができる。

このような塗料中に混合される粉末状磁性材料は、磁力により配向が変化する粉末であって、例えば、ニッケルを蒸着した雲母、ニッケル、鉄含有率の高いステンレス、鉄などの粉末を用いることができる。また、磁性材料の形状は、鱗片状、薄板状、粒状など何れでも良く、一方、磁性材料の大きさは長手方向もしくは直径が１〜５０μｍ、好ましくは２０〜３０μｍである。この粉末状磁性材料の配合比は、前述したビヒクル成分１００重量部（固形分）に対して１〜３０重量部、特に１０〜２０重量部が好ましい。

このような粉末状の磁性材料が含有された液状塗料を模様形成治具１０に装着した容器本体３１の外表面に塗布すると、図３（ｃ）に示すように、マンドレル部材１７，１８に取り付けてある磁石２１から発せられた磁力が液状塗料中の粉末状磁性材料に作用し、この粉末状磁性材料が流動性を有する液状塗料中で配向を開始する。

この粉末状磁性材料の配向作用は、既に図７で説明したように、磁力が作用していないか、あるいは磁力の作用が比較的弱い部位については、磁石２１を取り付けずに塗装した場合と同様に、粉末状磁性材料は液状塗料中でランダムに配列するのに対して、磁石２１が取り付けられて磁力が作用している部位についてはこの磁力線に沿って粉末状磁性材料が配向し、磁石２１の周辺部は磁力が強いことから粉末状磁性材料が吸引されて粉末の密度が高くなる一方、磁石２１の中央部は磁力線が塗膜に対してほぼ垂直に作用するため、粉末状磁性材料が直立するように配向される。

これにより、形成された模様塗膜３２を観察すると、磁石２１の周辺部に沿って粉末状磁性材料が高密度となる部分は磁性材料の色彩が強くなる一方、磁石２１の中央部は磁性材料が直立しているために反射光が弱くなって黒っぽい色彩となるグラデーションが生じ、模様である「Ａ」が立体的に浮き出て見えることになる。

このようにして磁性材料による模様を容器本体３１の外表面に形成した後、図３(ｄ)に示すように、この模様形成治具１０を容器本体３１から取り外す。

このとき、模様形成治具１０の操作部材１６を引き抜くように操作して、２つのマンドレル部材１７、１８を互いに接近するようにし、磁石２１を容器本体３１の内表面から直交する方向に離反させるようにして縮径した後、容器本体３１から取り外す。

これにより、小径の容器本体から磁石を取り出そうとすると、これまでは、磁石を容器本体３１の外表面に沿って移動しなければならず、磁性材料が磁石の移動に引きずられて模様が筋状に崩れてしまったが、この発明では、模様形成治具１０を用いて磁石２１を容器本体３１の内表面から離すように移動した後、取り外すことができ、磁石２１を移動することによる磁性材料の配向模様への影響を回避することができる。

この後、容器本体３１からの模様形成治具１０を取り外した後、模様塗膜３２および塗料の硬化が行われる。

この塗膜模様および塗料の硬化は、使用する液状塗料によって時間が異なり、飲料用缶の製造設備のように高速で大量生産する場合には、できるだけ短時間に硬化を行う必要がある。このため、加熱、あるいは紫外線や電子線の照射を行う硬化装置によって塗料の硬化が行われるように液状塗料を選定することが好ましく、特に、紫外線硬化塗料を用いることで、紫外線の数１０秒〜数分の照射で完全に硬化させることができ、電子線硬化塗料を用いる場合には、さらに短い１〜２秒の電子線の照射で完全に硬化させることができる。

また、この程度の模様塗膜の硬化時間を確保することは、飲料用の缶の製造工程にほとんど影響を及ぼすことが無く、高速大量生産にもそのまま適用することができる。

したがって、このような模様塗膜付き容器３０の場合でも、容器本体３１において、模様形成のための磁石２１の取り外し方向を模様塗膜形成面と直角方向に確保することができ、粉末状の磁性材料を配向して模様塗膜３２を形成することが可能となる。

こうして容器本体３１に粉末状の磁性材料を磁石２１で配向した模様塗膜３２を形成し、硬化した後、これまでの缶の製造方法と同様にして模様塗膜付き容器３０を完成する。

例えば、模様塗膜３２が形成された容器本体３１の模様塗膜３２を除く外表面に印刷を施したり、あるいは模様塗膜３２の上にも重ねるように印刷を施すことが行われる。

これにより、立体的に見える模様塗膜３２と印刷による模様とを組み合わせることができ、印刷だけの場合に比べ、意匠性および装飾性を高めることができる。

さらに、必要に応じて印刷後に、容器本体３１の外表面全体にクリヤ塗料を硬化膜厚が２〜１０μｍとなるように塗布し、このクリヤ塗料を塗布した後、熱風乾燥炉等に搬送し、クリヤ塗料などを所定の乾燥条件で焼き付けることで、模様塗膜付き容器３０を完成する。

次に、この発明の模様塗膜付き容器の製造方法を飲料缶の製造工程に適用した一実施の形態について、図４〜図６により具体的に説明する。
図４〜図６は、この発明の模様塗膜付き容器の製造方法の他の一実施の形態にかかり、図４は飲料缶製造工程中の一部分の概略工程図、図５は飲料缶製造設備の一部分の概略配置図、図６は粉末磁性材料の磁石による配向の説明図およびそのときの容器の塗膜構成を示す模式図である。

この発明の模様塗膜付き容器の製造、すなわち模様塗膜の形成が行われるのは、図４，５に示すように、飲料缶の製造工程中の印刷工程の上流側であり、飲料缶への模様塗膜の形成装置４０としては、図５に示すように、成形されトリミングされたツーピース缶４１の供給機構４２が設けられ、この供給機構４２によって模様形成用ターレット４３にツーピース缶４１を供給するようになっている。

この模様形成用ターレット４３には、周囲等間隔に多数の模様形成治具１０が配置されて上からツーピース缶４１を被せるように装着できるようになっており、各模様形成治具１０は、既に説明したように、操作部材１６で拡縮操作されるマンドレル部材１７、１８に模様の輪郭形状などの磁石２１が取り付けられて構成され、図示しない機構により操作部材１６を往復駆動するとともに、模様形成用ターレット４３の搬送回転に伴って自転しながら公転するようになっている。

この模様形成用ターレット４３の周囲の搬送回転方向上流側には、ツーピース缶４１の外表面に下地塗料、例えば磁性材料が含有される液状塗料に比べて濃色の塗料を塗布する下地塗料塗布ユニット４４が設けられ、その下流側に粉末状磁性材料を含有した液状塗料、例えば紫外線硬化塗料に粉末状磁性材料を含有した液状塗料を塗布する磁性塗料塗布ユニット４５が設けてある。これら２つの塗布ユニット４４，４５は、例えばアプリケータローラを備えるローラコータで構成される。

そして、模様形成用ターレット４３の周囲の搬送回転方向下流側には、トランスファー装置４６が設けられ、模様塗膜が形成されたツーピース缶４１を模様形成治具１０から取り外して次工程に搬送するようにしてある。

このように構成した飲料缶製造設備中に設置した模様塗膜の形成装置４０では、成形されトリミングされたツーピース缶４１が供給機構４２によって模様形成用ターレット４３に供給され、模様形成用ターレット４３の模様形成治具１０の縮径状態としたマンドレル部材１７、１８に上から被せるようにツーピース缶４１が順次装着され、装着後に操作部材１６によってマンドレル部材１７、１８を拡径する。

こうして模様形成治具１０に装着されて自転しながら公転されて搬送されるツーピース缶４１は、まず、下地塗料塗布ユニット４４に送られ下地塗料３４がアプリケータローラを備えるローラコータで塗布され、例えば磁性材料が含有される液状塗料に比べて濃色に塗装される。

この後、さらに自転しながら公転されて磁性塗料塗布ユニット４５に搬送されたツーピース缶４１は、粉末状磁性材料を含有した液状塗料がアプリケータローラを備えるローラコータで塗布され、例えば紫外線硬化塗料に粉末状磁性材を含有したものを塗布する。

すると、模様形成治具１０のマンドレル部材１７、１８に取り付けてある磁石２１から発せられた磁力が液状塗料中の粉末状磁性材料３３に作用し、この粉末状磁性材料が流動性を有する液状塗料中で配向を開始する。

これにより、既に説明したように、磁石２１の周辺部に沿って粉末状磁性材料が高密度となって磁性材料の色彩が強くなる一方、磁石２１の中央部は磁性材料が直立しているために反射光が弱くなって黒っぽい色彩となるグラデーションが生じ、立体的に浮き出て見える模様塗膜３２が形成される。

こののち、立体的に見える模様塗膜３２が形成されながらツーピース缶４１は模様形成用ターレット４３によって自転しながら公転されて搬送され、下流側のトランスファー装置４６に至る前に、模様形成治具１０の操作部材１６が操作されてマンドレル部材１７、１８が縮径され、磁石２１をツーピース缶２１の模様塗膜３２から垂直に引き離すように離反される。

こうして立体的な模様塗膜が硬化されたツーピース缶４１は、模様形成用ターレット４３のマンドレル部材１７，１８から取り外されてトランスファー装置４６に移載される。

このとき、磁性材料の模様塗膜３２に対して磁石２１を予め直角方向に退避させてあるので、模様形成治具１０をツーピース缶４１から取り外すように移動しても、模様塗膜３２が崩れることがなく、所望の模様塗膜がそのまま維持されて移載される。

こうしてトランスファー装置４６に移載されたツーピース缶４１は、模様塗膜３２を硬化させるため、図示しない紫外線照射装置で紫外線が照射され、さらに、ピンオーブンに送られ、完全に硬化される。

これにより、模様形成治具１０の磁石２１により配向された立体的な模様塗膜３２が乾燥硬化され、ツーピース缶４１の外表面に粉末状の磁性材料を磁石で配向させて立体的などに見える模様塗膜を完成することができる。

この紫外線による乾燥硬化は、ごく短時間の紫外線照射で良く、通常のツーピース缶の製造速度を変更することなくそのままで行うようにしたり、僅かに変更するようにして行えば良い。また、液状樹脂として電子線硬化樹脂を用いるようにすれば、紫外線硬化樹脂よりも一層短時間に硬化させることができ、一層の製造速度の高速化に対応することもできる。

この後、ツーピース缶４１を完成するため、次工程において、必要な印刷が施される。

この印刷は、通常のツーピース缶４１に対するこれまでの印刷と同様に行われ、模様塗膜に対してはその周囲に印刷を施すようにしたり、あるいは模様塗膜に重ね、しかも印刷を透して模様塗膜は見えるように印刷が施される。

そして、さらに、ツーピース缶４１全体に仕上げニス３５が塗布された後、ピンオーブンに送られて焼き付けられ、模様塗膜付き容器が完成する。

なお、ツーピース缶４１の製造設備において磁性材料による模様塗膜を形成する場合でも、飲料缶のように高速大量生産を行う必要がない場合には、図４(b)に示すように、磁性材料が含有される液状塗料として、紫外線硬化樹脂に代えて熱硬化樹脂などを用い、模様形成治具１０から取り外してトランスファー装置４６で次工程に搬送した後、ピンオーブンなどで加熱して磁性材料の模様塗膜の加熱乾燥を行い、完全な硬化を行うようにしても良い。

そして、この後行われる印刷は、既に説明した上記の場合と同様にして行えば良い。

以上のように、缶等の容器でも、模様塗膜に対して直角方向に磁石を退避させることができ、容器内に装着する模様形成治具の磁石で配向した模様塗膜を、予め磁石を表面から離すように移動した後に模様形成治具ごと磁石を取り外すことで、模様塗膜を崩すことなく磁石を移動して取り出すことが可能となり、底部断面積の小さい容器の外表面に対しても磁性材料による模様塗膜を形成することが可能となる。

また、設備上も印刷工程の前に一工程を設けるだけで良く、これまでの設備を大幅に改造することなく対応することができる。

なお、上記飲料缶の製造設備に適用する場合に、模様形成治具１０を用いる場合を例に説明したが、樹脂スリーブを備えた模様形成治具１０Ａを用いても良く、この場合には、容器内に磨耗粉や潤滑剤が入ることを防止することができる。

また、容器としては、アルミニウム製のツーピース缶に限らず、他の非磁性材料やこれらに熱可塑性樹脂などの有機被覆を設けたもの、合成樹脂等による缶などの容器に広く適用することができる。

この発明の模様塗膜付き容器の製造に用いる模様形成治具の一実施の形態にかかる縦断面図、横断面図、および左側面図である。 この発明の模様塗膜付き容器の製造に用いる模様形成治具の他の一実施の形態にかかる縦断面図および横断面図である。 この発明の模様形成治具を用いた模様塗膜付き容器の製造方法の一実施の形態にかかる工程図である。 この発明の模様塗膜付き容器の製造方法の他の一実施の形態にかかり、飲料缶製造の一部分の概略工程図である。 この発明の模様塗膜付き容器の製造方法の他の一実施の形態にかかり、飲料缶製造設備の一部分の概略配置図である。 この発明の模様塗膜付き容器の製造方法の他の一実施の形態にかかる粉末磁性材料の磁石によるは意向の説明図およびそのときの容器の塗膜構成を示す模式図である。 従来の板状の被塗物に模様塗膜を形成する方法の工程図および磁石などの配置図である。 液状塗料に含有した粉末状の磁性材料を磁石で配向する場合の原理説明図である。 従来の板状の被塗物に模様塗膜を形成する方法を用いて容器に模様塗膜を形成する場合の工程図である。

符号の説明

Ｗ 被塗物
１ スペーサ
２，６ 磁石
３ 粉末磁性材料
４ 粉末磁性材料を含有したベース塗料
５ クリヤ塗料
７ マンドレル
８ 容器
１０、１０Ａ 模様形成治具
１１ 治具本体
１２、１３ 上下の円板部
１２ａ、１３ａ ガイド孔
１４、１５ 側板部
１４ａ、１５ａ 溝
１６ 操作部材
１６ａ 上下のガイド部
１７，１８ マンドレル部材
１７ａ、１８ａ 突出部
１９ 付勢部材
２０ 操作機構
２０ａ、２０ｂ 傾斜接触面
２１ 磁石
２２ 空気抜き孔
２３ 樹脂スリーブ
２４ 潤滑剤供給路
３０ 模様塗膜付き容器
３１ 容器本体
３２ 模様塗膜
３３ 粉末磁性材料
３４ 下地塗料
３５ 仕上げニス
４０ 飲料缶製造設備の模様塗膜の形成装置
４１ ツーピース缶
４２ 供給機構
４３ 模様形成用ターレット
４４ 下地塗料塗布ユニット
４５ 磁性塗料塗布ユニット
４６ トランスファー装置

Claims (9)

1. 容器の中心軸部に配置される操作部材と、この操作部材の操作により前記容器の内表面に接近離反される複数のマンドレル部材と、これらマンドレル部材に設けられ模様の形状に対応する磁石とを備えることを特徴とする模様形成治具。
2. 前記操作部材を、前記容器の中心軸方向に往復操作可能とし、これと直交する方向に前記マンドレル部材を接近離反可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の模様形成治具。
3. 前記マンドレル部材の外側に、前記容器内に挿脱可能な樹脂スリーブを被せて構成したことを特徴とする請求項１または２記載の模様形成治具。
4. 前記マンドレル部材同士を互いに接近するよう付勢する付勢部材を設けて構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の模様形成治具。
5. 前記操作部材と前記マンドレル部材との間に傾斜接触面を形成して操作機構を構成するとともに、これら傾斜接触面間を潤滑可能に構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の模様形成治具。
6. 容器の表面に、粉末状の磁性材料を含有する液状塗料を塗布し、この液状塗料の塗布前または塗布後に、模様に対応する磁石を前記容器の内表面に対して接近離反可能に備えた模様形成治具を容器内に挿入し、この模様形成治具の磁界により前記磁性材料を配向させたのち、前記磁石を前記容器の内表面から離反させて前記模様形成治具を取り出し、硬化するようにしたことを特徴とする模様塗膜付き容器の製造方法。
7. 前記液状塗料を、紫外線硬化樹脂または電子線硬化樹脂で構成し、前記磁性材料を配向させて前記模様形成治具を取出した後の硬化を、紫外線または電子線の照射で行うようにしたことを特徴とする請求項６記載の模様塗膜付き容器の製造方法。
8. 前記磁性材料による模様の外側、あるいは当該模様に重ねて前記容器表面に印刷を施すようにしたことを特徴とする請求項６または７記載の模様塗膜付き容器の製造方法。
9. 前記容器を、非磁性材料の缶としたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の模様塗膜付き容器の製造方法。
   
   
   

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