JP2005330383A - 塗料組成物およびボトル缶 - Google Patents

Abstract

【課題】 ねじ加工性および剛性に優れた塗膜を形成できる上に、安定性の高い塗料組成物を提供する。さらには、腐食性成分を含む飲料を充填してもボトル缶本体が腐食しにくいボトル缶を提供する。
【解決手段】 本発明の塗料組成物は、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とが質量比（Ａ）／（Ｂ）＝１２／８８〜３５／６５の範囲で結合したエポキシアクリル共重合体および水性溶媒を含有する塗料組成物であって、アクリル樹脂（Ａ）が、メタクリル酸単位（ａ）を２０〜６０質量％、スチレン単位（ｂ）を３５〜７０質量％、重合物のガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃以下である低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）を１〜１０質量％含み、エポキシ樹脂（Ｂ）が、フェノキシ樹脂（ii）を５〜４５質量％含む。本発明のボトル缶は、上述した塗料組成物がボトル缶本体の内面に塗布されたものである。
【選択図】 なし

Description

本発明は、塗料組成物およびそれを金属製のボトル缶本体の内面に塗布したボトル缶に関する。

清涼飲料水やアルコール飲料などの飲料の容器として、キャップで密封されるボトル缶が広く使用されている。
図１に、ボトル缶の一例を示す。ボトル缶１は、断面円形の胴体部１０と、胴体部１０上端から上方に向かうに従い漸次縮径する肩部２０と、肩部２０の上に位置し、上端部３１が開口した口金部３０とが一体化した金属製のボトル缶本体２を具備するものである。また、このボトル缶１においては、口金部３０にキャップを取り付けるためのねじ３２が形成され、さらに、金属と飲料との接触を防止する目的で、ボトル缶本体２の内面には、塗膜４０が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。

このようなボトル缶を製造するには、まず、金属板に絞り加工およびしごき加工を施して有底円筒体を形成した後、その有底円筒体の先端部を切断して高さを調整する。次いで、有底円筒体の外面に装飾を施した後、有底円筒体の内面に塗料組成物を塗布し、加熱してボトル缶内面に塗膜を形成する。そして、ネックイン加工を施し、有底円筒体の上端部側を漸次縮径して肩部と口金部を形成し、その口金部にねじ加工を施してボトル缶を得ていた。
この製造方法における塗料組成物としては、エポキシアクリル共重合体を含有するものが広く用いられていた。
特開２００２−３６１７８４号公報

しかしながら、従来の塗料組成物を塗布して形成した塗膜は、ねじ加工によって生じる変形に追随しにくく、ねじ加工性が低かった。そのため、その塗膜が形成された有底円筒体をねじ加工した際には、塗膜に亀裂が生じることがあった。塗膜に亀裂が生じると、飲料を充填した際にその亀裂から飲料が塗膜内に侵入し、ボトル缶本体に飲料が接触することがあった。そして、ボトル缶に充填する飲料が炭酸飲料や電解質含有飲料である場合には、それらに含まれる炭酸イオンや塩素イオンなどの腐食性成分により金属製のボトル缶本体が腐食することがあった。
また、塗料組成物としては、安定性に優れたものが求められており、さらには、加工時の傷付きを防止するために塗膜の剛性に優れたものが求められている。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、ねじ加工性および剛性に優れた塗膜を形成できる上に、安定性の高い塗料組成物を提供することを目的とする。さらには、腐食性成分を含む飲料を充填してもボトル缶本体が腐食しにくいボトル缶を提供することを目的とする。

本発明の塗料組成物は、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とが質量比（Ａ）／（Ｂ）＝１２／８８〜３５／６５の範囲で結合したエポキシアクリル共重合体および水性溶媒を含有する塗料組成物であって、
アクリル樹脂（Ａ）が、メタクリル酸単位（ａ）を２０〜６０質量％、スチレン単位（ｂ）を３５〜７０質量％、重合物のガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃以下である低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）を１〜１０質量％含み、
エポキシ樹脂（Ｂ）が、フェノキシ樹脂（ii）を５〜４５質量％含むことを特徴とする。
本発明の塗料組成物においては、低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）が、アクリル酸２−エチルヘキシル単位であることが好ましい。
また、本発明の塗料組成物においては、エポキシアクリル共重合体１００質量部に対して１〜７質量部のフェノール樹脂を含有することが好ましい。
本発明のボトル缶は、上述した塗料組成物がボトル缶本体の内面に塗布されたことを特徴とする。

本発明の塗料組成物は、ねじ加工性および剛性に優れた塗膜を形成できる上に、安定性が高い。
本発明のボトル缶は、腐食性成分を含む飲料を充填してもボトル缶本体が腐食しにくいものである。

はじめに、本発明の塗料組成物について詳細に説明する。
本発明の塗料組成物は、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とが結合したエポキシアクリル共重合体を含有するものである。
本発明におけるアクリル樹脂（Ａ）は、必須の成分として、メタクリル酸単位（ａ）とスチレン単位（ｂ）と低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）とを含有する。
ここで、低Ｔｇ重合体形成単量体（ｃ）とは、その重合物のガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃以下になるものであり、例えば、アクリル酸２−エチルヘキシルなどが挙げられる。

アクリル樹脂（Ａ）における各成分の割合は、メタクリル酸単位（ａ）が２０〜６０質量％、スチレン単位（ｂ）が３５〜７０質量％、低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）が１〜１０質量％である。好ましくは、メタクリル酸単位（ａ）が３０〜５０質量％、スチレン単位（ｂ）が４５〜６０質量％、低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）が２〜８質量％である。より好ましくは、メタクリル酸単位（ａ）が４０〜５０質量％、スチレン単位（ｂ）が５０〜５５質量％、低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）が４〜６質量％である。

アクリル樹脂（Ａ）中のメタクリル酸単位（ａ）の含有量が２０質量％未満であると、塗料組成物の安定性が損なわれると共に、下地金属への密着性に寄与するカルボキシル基の総量が少なくなるため、結果としてねじ加工性の低下を招くことになる。またメタクリル酸単位（ａ）が６０質量％を超えると、飲料が塗膜に膨潤し易くなり、耐腐食性が低下する。
スチレン単位（ｂ）が３５質量％未満であると、塗膜の剛性が不足し、加工時に金型により傷が入りやすくなる。また、スチレン単位（ｂ）が７０質量％を超えると、必然的にメタクリル酸単位（ａ）の量が少なくなるので、下地金属への密着性が低下する。
低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）が１質量％未満であると、ねじ加工性が不足し、１０質量％を超えると、塗膜のすべり性が低下するとともに、塗膜の剛性が不足する。

アクリル樹脂（Ａ）には、（ａ）〜（ｃ）の単量体単位と共重合可能なその他の単量体（ｄ）が０〜２０質量％含まれてもよい。その他の単量体（ｄ）としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチルなどのアクリル酸エステル類；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチルなどのメタクリル酸エステル類；ビニルトルエン、２−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレンなどのスチレン系モノマー；アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシメチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルなどのヒドロキシ基含有モノマー；アクリロニトリルなどが挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
これらの中でも、メタクリル酸メチルが好ましい。メタクリル酸メチル単位がアクリル樹脂（Ａ）に含まれると、塗料組成物の安定性がより向上する上に、加工性が高くなる。

本発明におけるエポキシ樹脂（Ｂ）は、質量平均分子量Ｍｗが８０００〜３００００のエポキシ樹脂（ｉ）と、質量平均分子量Ｍｗが３００００〜６５０００であるフェノキシ樹脂（ii）（高分子量のエポキシ樹脂）が混合されたものである。エポキシ樹脂（ｉ）とフェノキシ樹脂（ii）とはいずれも、主としてビスフェノールＡのジグリシジルエーテルとビスフェノールＡから誘導されたものである。
エポキシ樹脂（Ｂ）の１分子あたりのエポキシ基の数は特に限定されないが、平均数が０．８〜１．７の範囲にあるのが好ましい。
このエポキシ樹脂（Ｂ）中のフェノキシ樹脂（ii）の含有量は５〜４５質量％の範囲であり、好ましくは１０〜４０質量％、更に好ましくは１５〜３５質量％である。エポキシ樹脂（Ｂ）中にフェノキシ樹脂が含まれることで加工性が高くなる。しかし、フェノキシ樹脂（ii）の含有量が５質量％未満では、加工性、耐腐食性が不足し、４５質量％を超えると耐水性が低下して、塗料製造時の粘度が著しく高くなり、塗料を作製するのが困難になる。

アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）との質量比は（Ａ）／（Ｂ）＝１２／８８〜３５／６５の範囲である。質量比（Ａ）／（Ｂ）が１２／８８未満の場合には、塗料組成物の安定性が不足し、また、３５／６５を超えると塗料組成物の塗膜の加工性、耐腐食性がともに低くなる。

上記エポキシアクリル共重合体を製造する方法としては、例えば、（１）アクリル樹脂の原料となるモノマーを予め重合してアクリル樹脂（Ａ）を調製した後に、このアクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）の末端とを反応させる方法（エステル化法）、（２）溶剤に溶解したエポキシ樹脂（Ｂ）にアクリル樹脂（Ａ）の原料となるモノマーを過酸化ベンゾイル等の重合触媒と共に滴下し、グラフト化する方法（グラフト法）などの方法が挙げられる。

塗料組成物には、エポキシアクリル共重合体等を分散または溶解する水性溶媒を含有する。ここで、水性溶媒とは水または少量の親水性有機溶媒が添加された水のことである。

この塗料組成物においては、フェノール樹脂を含有してもよい。ここで、フェノール樹脂としては、質量平均分子量Ｍｗが３００〜１０００程度の大きさのものが好ましい。また、フェノールをホルムアルデヒドと反応させて熱硬化性レゾールとしたもの、ビスフェノールＡとホルマリンを反応させたものなどが好ましい。さらに、フェノール樹脂は、１核体（ベンゼン環が一つのもの）の含有率が５質量％以下のものが好ましい。１核体の含有量が５質量％を超えると、エポキシアクリル共重合体との配合比率が本発明の範囲内であっても、塗膜からの溶出物が多くなり、官能的に問題が生じる場合がある。
フェノール樹脂の含有量は、エポキシアクリル共重合体１００質量部に対して１〜７質量部であることが好ましい。１質量部未満では、塗料組成物とボトル缶本体との密着性が不充分になることがあり、７質量部を超える場合は、塗膜の硬度が上がりすぎて脆くなり、加工もしくは衝撃時に塗膜割れが発生し易くなる。

また、塗料組成物はワックスを含有してもよい。塗料組成物がワックスを含有すれば、塗膜の傷付きを防止できる。塗料組成物に含有させることのできるワックスとしては、例えば、カルナバワックス、ラノリンワックス、ポリエチレンワックス、ポリ四フッ化ポリエチレンワックスなどが挙げられる。

さらに、塗料組成物は塩基性化合物を含有してもよい。塩基性化合物を含有すれば、エポキシアクリル共重合体中のメタクリル酸を中和するため、エポキシアクリル共重合体の水性溶媒中への分散性を向上させることができる。
塩基性化合物としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジメチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、アミノメチルプロパノール、モルホリンなどが挙げられる。

以上説明したように、本発明の塗料組成物は、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とが特定の比率で結合したエポキシアクリル共重合体および水性溶媒を含有するものであり、さらにアクリル樹脂（Ａ）がメタクリル酸単位（ａ）とスチレン単位（ｂ）と低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）とを特定量含有し、エポキシ樹脂がフェノキシ樹脂（ii）を特定量含有するものである。そのため、本発明の塗料組成物は、安定性が高い上に、剛性に優れた塗膜を形成できる。また、エポキシアクリル共重合体に低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）が含まれることで、得られる塗膜が弾性的になり、ねじ加工によって生じる変形に追随しやすく、ねじ加工性に優れる。よって、その塗膜が形成された有底円筒体をねじ加工した場合でも、塗膜に亀裂が生じにくい。

次に、本発明のボトル缶の一例について説明する。
この例のボトル缶は、図１に示すボトル缶と同様の構成を有するものであって、ボトル缶本体２の内面に形成された塗膜４０が、上述した塗料組成物を塗布して形成したものである。
このボトル缶において、ボトル缶本体の材質としては、純アルミニウム、アルミニウム合金、スチールなどが挙げられる。
また、塗料組成物の塗布方法としては、例えば、スプレー法、ロールコーティング法などが挙げられる。

このように、このボトル缶の塗膜は、上述した塗料組成物を塗布して形成したものであるため、ねじ加工における亀裂の発生が防止されており、ボトル缶に飲料を充填した際の飲料と金属製のボトル缶本体との接触が防止されている。したがって、このボトル缶に炭酸飲料や電解質含有飲料を充填してもボトル缶本体が腐食しにくい。また、塗膜は上述した塗料組成物を塗布して形成したものであるから、剛性に優れており、加工時の傷付きが防止されている。

ボトル缶の一例を示す図である。

符号の説明

１ ボトル缶

Claims (4)

1. アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とが質量比（Ａ）／（Ｂ）＝１２／８８〜３５／６５の範囲で結合したエポキシアクリル共重合体および水性溶媒を含有する塗料組成物であって、
   アクリル樹脂（Ａ）が、メタクリル酸単位（ａ）を２０〜６０質量％、スチレン単位（ｂ）を３５〜７０質量％、重合物のガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃以下である低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）を１〜１０質量％含み、
   エポキシ樹脂（Ｂ）が、フェノキシ樹脂（ii）を５〜４５質量％含むことを特徴とする塗料組成物。
2. 低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）が、アクリル酸２−エチルヘキシル単位であることを特徴とする請求項１に記載の塗料組成物。
3. エポキシアクリル共重合体１００質量部に対して１〜７質量部のフェノール樹脂を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の塗料組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の塗料組成物がボトル缶本体の内面に塗布されたことを特徴とするボトル缶。

Images