JP2008238180A - ボトル缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ加工等の厳しい加工を受けても塗膜に亀裂や剥離が発生しないボトル缶の製造方法を提供する。
【解決手段】内面に塗料が塗布された有底円筒状の缶本体１１の上部が縮径され、その縮径部分の上端部にねじ部６及びカール部７からなる口金部５が加工されてなるボトル缶１を製造する方法であって、口金部５を加工する前の有底円筒状の缶本体１１の内面に、少なくとも口金部５が加工される部分の塗膜を缶胴中央部の内面部分の塗膜よりも厚くして形成しておき、この塗装済みの缶本体１１の上部を縮径し、その縮径部分の上端部に口金部５を加工する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内面に塗料が塗布された有底円筒状の缶本体の上部が縮径され、その縮径部分の上端部にねじ部が加工されてなるボトル缶の製造方法に関する。

ボトル缶は、ストレートの有底円筒状の缶本体に対して、その上部を縮径し、その縮径部分の上端部にねじ部及びカール部を加工して形成される。この場合、内周面には塗装が施されるが、ボトル缶に加工した後では、開口部が縮径されてしまうので、一般に、缶本体の上部を加工する前のストレートの缶本体にスプレーによって塗装される。ところが、塗装後に、縮径加工、ねじ加工、カール加工等の条件の厳しい加工が施されるため、内面の塗膜に亀裂や剥離が生じて、耐食性を損なう原因となり易い。一方、耐食性の高い塗料は、スプレー塗装性が悪いという問題がある。

そこで、従来では、特許文献１に記載されているように、ねじ部及びカール部の加工が行われた後に、その加工が行われた部分に再塗装する、リペアコート処理が提案されている。
特開２００６−２６４７３４号公報

しかしながら、リペアコート処理する技術であると、塗装設備及び乾燥設備等の設備が二つ必要となり、設備コストが嵩むという欠点があるとともに、塗装・乾燥処理が二度行われるので、その分環境負荷が大きくなるという課題を有していた。

本発明は、前記事情に鑑みて提案されたもので、ねじ加工やカール加工等の厳しい加工を受けても塗膜に亀裂や剥離が発生しないボトル缶の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のボトル缶の製造方法は、内面に塗料が塗布された有底円筒状の缶本体の上部が縮径されるとともに、その縮径部分の上端部にねじ部及びカール部からなる口金部が加工されてなるボトル缶を製造する方法であって、前記口金部を加工する前の有底円筒状の缶本体の内面に、少なくとも口金部が加工される部分の塗膜を缶胴中央部の内面部分の塗膜よりも厚くして形成しておき、この塗装済みの缶本体の上部を縮径し、その縮径部分の上端部にねじ部を加工することを特徴とする。
すなわち、缶本体の厳しい加工を受ける内面部分の塗膜を他の部分より厚くして、加工による亀裂や剥離の発生を抑制するのである。塗膜の厚さとしては、例えば、胴体部分が３μｍ〜５μｍであるのに対して、口金部は７μｍ〜１５μｍとされる。

この場合、口金部が加工される部分の内面に、塗料が未乾燥状態で複数回塗布されることにより、塗膜が厚く形成されるようにしてもよく、未乾燥状態で重ね塗りすることから、乾燥設備は一つで済む。
また、前記口金部が加工される部分の内面に塗布される塗料に、他の内面部分に塗布される塗料よりも流動性が低いものを用いることにより、塗膜を厚くするようにしてもよい。
この流動性が低い塗料として、前記他の内面部分に塗布される塗料よりも固形分又は粘度が高い塗料とすれば、樹脂成分は同一の塗料を使用することができる。

本発明によれば、口金部に厳しい加工を施しても、塗膜に亀裂や剥離が発生することを防止することができ、したがって、高い耐食性を発揮して、内容物適性に優れたボトル缶を提供することができる。また、塗膜を厚くする方法として、塗料を未乾燥状態で複数回塗布する方法、流動性の低い塗料を用いる方法とすることにより、リペアコート処理等に比べて、塗装設備や乾燥設備を重複して備える必要がなく、製造設備を省スペースにするとともに、環境負荷も低減することができる。

以下、本発明のボトル缶の製造方法に関する一実施形態について、図面に基づいて説明する。
まず、本発明が適用されるボトル缶について説明すると、このボトル缶１は、図面に二点鎖線で示すように、底部２を有する大径の缶胴部３と、この缶胴部３の上端から上方に向かうにしたがって漸次縮径して形成されたテーパ部４と、このテーパ部４の上端から上方に延在して形成された小径の口金部５とを一体に形成した構成とされている。口金部５は、さらに、軸方向中央部にねじ部６が形成されるとともに、上端部に径方向外方に折り返されたカール部７が一体に形成され、図示略のキャップが被せられるようになっている。

このボトル缶１を製造する場合、まず、アルミニウム合金等からなる金属板に絞り加工及び絞りしごき加工を施して上部が開口した有底円筒状のストレートの缶本体１１を製造し、その外周面に印刷を施すとともに、後述するように内周面を塗装する。その後、缶本体１１の上部にネッキング加工、ねじ加工、カール加工等を施すことにより、前記テーパ部４、口金部５を加工すると、ボトル缶１が製造される。この場合、図１等に示すように、ボトル缶１の底部２、缶胴部３は、缶本体１１においても形状が変わらず、同じ径、同じ形状をしている。

次に、このボトル缶１の一連の製造工程のうち、缶本体１１の内周面に塗装を施す工程について詳細に説明する。
図１（ａ）は、缶本体１１の内周面に第一の塗装を施す第一塗装工程を示しており、図１（ｂ）は、第一塗装工程の次段の工程で、缶本体１１の内周面に第二の塗装を施す第二塗装工程を示している。そして、これら第一塗装工程及び第二塗装工程には、図示しないが、缶本体１１を載置して回転させるテーブル、または、缶本体１１を転がしながら搬送するコンベアなど、缶本体１１を軸線を中心として回転させる機構がそれぞれ備えられている。缶本体１１は垂直姿勢でもよいし、水平姿勢でもよい。

そして、第一塗装工程を実施するために第１スプレーガン（スプレーノズル）Ｎ₁及び第２スプレーガン（スプレーノズル）Ｎ_２の二つのスプレーガン（スプレーノズル）が、缶本体１１の開口部よりも上方位置に、図示しないフレームに固定して設けられている。また、第３スプレーガン（スプレーノズル）Ｎ_３が、第二塗装工程における缶本体１１の開口部よりも上方位置に、図示しないフレームに固定して設けられている。

第１スプレーガンＮ₁の塗料の噴射方向は、缶本体１１の底部（ボトル缶１における底部２に同じ）の内側部分をカバーする第１塗装エリアａ₁に向けられている。また、第２スプレーガンＮ_２は、缶本体１１の側面内側の部分のうち、ねじ部６を含む口金部５及びテーパ部４の成型加工を受けない部分、すなわち、ボトル缶１の缶胴部３となる缶本体１１の側面内側の下側部分をカバーする第２塗装エリアａ_２に向けられている。そして、第３スプレーガンＮ_３は、缶本体１１の側面内側の部分のうち、口金部５及びテーパ部４の成型加工を受ける部分、すなわち、缶本体１１の側面内側の上側をカバーする第３塗装エリアａ_３に向けられている。
なお、図示の例では、第１スプレーガンＮ₁及び第２スプレーガンＮ_２は、第一塗装工程中に設けられているが、第１スプレーガンＮ₁と第２スプレーガンＮ_２とを別々の塗装工程としてもよい。

図２は、第１スプレーガンＮ₁、第２スプレーガンＮ_２及び第３スプレーガンＮ_３を用いて塗布された塗膜の状態を示している。すなわち、第１塗膜１２は、第１スプレーガンＮ₁及び第２スプレーガンＮ_２を用いて第１塗装エリアａ₁及び第２塗装エリアａ_２に形成され、第２塗膜１３は、第３スプレーガンＮ_３を用いて第３塗装エリアａ_３に形成されている。

この図２から明らかなように、口金部５及びテーパ部４の成型加工を受ける部分の第３塗装エリアａ_３に塗布される第２塗膜１３は、成型加工を受けない部分の第１塗装エリアａ_２及び第２塗装エリアａ_２に塗布される第１塗膜１２よりも厚く塗布されている。具体的には、第１塗膜１２の厚さは７μｍ未満の３μｍ〜５μｍ程度であるのに対して、第２塗膜１３の厚さは７μｍ〜１５μｍの範囲である。
なお、図示の例では、発明の理解を容易にするために、これら塗膜１２，１３は、缶本体１１の大きさに比べて誇張して大きく（厚く）示している。

上述の第１塗膜１２よりも第２塗膜１３を厚く形成することは、第１塗膜１２を形成する塗料よりも第２塗膜１３を形成する塗料に低い流動性のものを用いることにより実現することができる。すなわち。第３スプレーガンＮ_３からスプレーされる塗料の粘性が第１スプレーガンＮ₁及び第２スプレーガンＮ_２からスプレーされる塗料の粘性より大きくなるように決められている。なお、塗料の流動性が高いということは塗料の粘性が小さくなることを意味し、塗料の流動性が低いということは塗料の粘性が大きくなることを意味している。

この塗料の粘性を示す粘度（粒度計内の一定の塗料が流れ落ちるまでの時間で、秒数で表される。）は、塗料の溶液中の固形分（塗膜を形成する樹脂分）が増すと増加する。そして、この塗料の粘性が大きくなると塗料の流下を押えることができるので、その分だけ塗膜の厚さを大きくすることが可能となる。
例えば、缶本体１１の側面内側の部分のうち、成型加工を受ける部分にエポキシ／アクリル系塗料を塗布した場合、固形分が２０％で粘度が２０秒の塗料の場合は、塗膜の厚さを４．５μｍとすることができ、固形分が２３％で粘度が２５秒の塗料の場合は、塗膜の厚さを７．９μｍとすることができ、固形分が２８％で粘度が３０秒の塗料の場合は、塗膜の厚さを１１μｍ〜１７μｍとすることができる。

上述のように、口金部５等の成型加工を受ける部分の第３塗装エリアａ_３に塗布される第２塗膜１３の厚さを７μｍ〜１５μｍとしたときは、その部分がネッキング加工、ねじ加工、あるいはカール部成形加工等の厳しい成形加工を受けても、生成された塗膜に亀裂や剥離を生じさせることがないという特長を有している。したがって、上述した塗膜の形成されたボトル缶１は、内容物の清涼飲料等の飲料が缶本体をなす金属と直接接することが無くなり、飲料の風味が損なわれる等の不都合を未然に防止することができる。

図３（ａ），（ｂ）は、本発明の製造方法の第二の実施形態に係る内面塗装方法の工程図である。この実施形態においては、ボトル缶２１の缶本体１１に対する第１スプレーガンＮ₁、第２スプレーガンＮ_２及び第３スプレーガンＮ_３の配置関係は、上述した図１（ａ），（ｂ）場合と同様であるが、第２スプレーガンＮ_２の塗装エリアが図１（ａ）と異なっている。すなわち、この第２スプレーガンＮ_２の塗装エリアは、図１（ａ）では口金部５等の成型加工を受けない部分、すなわち、缶本体１１の側面内側の下側部分をカバーするように設定されていたが、ここでは、缶本体１１の側面内側の全部をカバーする第２塗装エリアａ_４に設定されている。

また、上述した図１（ａ），（ｂ）においては、第３スプレーガンＮ_３からスプレーされる塗料の粘度が第１スプレーガンＮ₁及び第２スプレーガンＮ_２からスプレーされる塗料の粘度より大きくなるように決められていたが、ここでは、全てのスプレーガンＮ₁，Ｎ_２，Ｎ_３から同じ粘度の塗料がスプレーされるように設定されている。そして、第３スプレーガンＮ_３では、第２塗装エリアａ_４の上に、該第２塗装エリアａ_４に塗布されている塗料が未乾燥のうちに塗料を重ね塗り（図示例の場合は二度塗り）する、いわゆるウエット・オン・ウエット（Wet on Wet）方式の重ね塗りがなされている。

図４は、第１スプレーガンＮ₁、第２スプレーガンＮ_２及び第３スプレーガンＮ_３を用いて形成された塗膜の状態を示していて、この図４中、ａ_３は第３スプレーガンＮ_３により重ね塗りの行われる第３塗装エリアを示している。なお、この塗料の重ね塗りにおいては、第２塗装エリアａ_４の塗料及びこの上に塗られる第３塗装エリアａ_３の塗料の溶剤組成が近いほど相与性に優れるので、これら両塗料は同一とすることが好ましいとともに、同一としたときは、塗料の取り扱い等が容易になるという特長が得られる。
スプレーガンＮ₁，Ｎ_２，Ｎ_３を用いて缶本体１を回転しながら塗料のスプレーが行われた後は、上述した図１（ａ），（ｂ）の場合と同様に、次工程において塗膜の乾燥・硬化処理が行われ、さらにその次の工程において、ネックイン加工、ねじ成形加工、及びカール部成形加工等を経てボトル缶２１が形成される。

この重ね塗りの塗装方法によっても、口金部５及びテーパ部４の成型加工を受ける部分の第３塗装エリアａ_３に塗布される塗膜（第２塗膜と第３塗膜との重ね塗り塗膜）の厚さを容易に厚く（例えば７μｍ〜１５μｍ）とすることができる。したがって、この塗装方法によって得られるボトル缶２１も、ネックイン加工、ねじ部成形加工、あるいはカール部成形加工等の厳しい成形加工を受けても、生成された塗膜に亀裂や剥離を生じさせることがない。

下記の表１は、缶本体１の側面内側の部分のうち、成型加工を受ける部分（第３塗装エリアａ_３の部分）に、エポキシ／アクリル系の塗料の固形分、粘度を調整して塗布した塗膜の厚さを種々変化させてＥＲＶ値、耐腐食性及び塗膜浮き具合を確認した結果を示している。

表１において、ボトルトップ部膜厚は、ボトル缶のトップ（天面）から３ｍｍ下がった位置で測定した値を示している。また、ＥＲＶは、ボトル缶に電解液を充填して、液中と缶本体との間に電圧を印加したときに流れる電流値であり、０．５ｍＡ以下の場合を◎、０．５ｍＡを越えて１．０ｍＡ以下の場合を○、１．０ｍＡを越えて５．０ｍＡの場合を△、５．０ｍＡを越える場合を×として表している。また、耐腐食性は、ボトル缶にスポーツドリンクを充填して巻き締めた状態で、５５℃で３ヶ月間保存した後のアルミニウムの溶出量から判定しており、溶出量が０．３ｐｐｍ以下の場合を◎、０．３ｐｐｍを越えて０．７ｐｐｍ以下の場合を○、０．７ｐｐｍを越えて１．５ｐｐｍ以下の場合を△、１．５ｐｐｍを越えた場合を×として表している。塗膜の浮きは、耐腐食性試験に供したボトル缶におけるカール部の天面での塗膜の浮きの有無を調べた結果であり、塗膜の浮きが認められたものを×、認められなかったものを○で表している。

上記表１から明らかなように、塗膜の厚さが７μｍ，９μｍ，１１μｍ，１３μｍ，１５μｍの実施例１〜５場合は、ＥＲＶ値、耐腐食性及び塗膜浮き具合に問題がなく、成型加工を受ける部分の塗膜の厚さとして最適であることが分かる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更可能である。例えば、缶本体はスチール缶を除外するものではない。また、口金部５からテーパ部４までの塗膜を缶胴中央部の塗膜より厚くする場合、樹脂成分は変えないで、その固形分や粘度を高くしたものを塗布することでもよいが、異なる樹脂成分の塗料を塗布するようにしてもよい。また、口金部５からテーパ部４までの塗膜を厚くしたが、最低限、口金部５の内面の塗膜を厚くすることが必要である。

本発明の第一の実施の形態に係る缶の内面塗装方法の工程図である。 本発明の第一の実施の形態に係る缶の内面塗装方法で得られた缶本体の拡大縦断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係る缶の内面塗装方法の工程図である。 本発明の第二の実施の形態に係る缶の内面塗装方法で得られた缶本体の拡大縦断面図である。

符号の説明

１，２１ ボトル缶
１１ 缶本体
１２ 第１塗膜
１３ 第２塗膜
１４ 第３塗膜
Ｎ₁ 第１スプレーガン
Ｎ_２ 第２スプレーガン
Ｎ_３ 第３スプレーガン
ａ₁ 第１塗装エリア
ａ_２ 第２塗装エリア
ａ_３ 第３塗装エリア

Claims (4)

1. 内面に塗料が塗布された有底円筒状の缶本体の上部が縮径されるとともに、その縮径部分の上端部にねじ部及びカール部からなる口金部が加工されてなるボトル缶を製造する方法であって、
   前記口金部を加工する前の有底円筒状の缶本体の内面に、少なくとも口金部が加工される部分の塗膜を缶胴中央部の内面部分の塗膜よりも厚くして形成しておき、
   この塗装済みの缶本体の上部を縮径し、その縮径部分の上端部にねじ部を加工することを特徴とするボトル缶の製造方法。
2. 前記口金部が加工される部分の内面に、塗料が未乾燥状態で複数回塗布されることにより、塗膜が厚く形成されることを特徴とする請求項１記載のボトル缶の製造方法。
3. 前記口金部が加工される部分の内面に塗布される塗料に、他の内面部分に塗布される塗料よりも流動性が低い塗料を用いることにより、塗膜を厚くすることを特徴とする請求項１記載のボトル缶の製造方法。
4. 前記流動性が低い塗料は、前記他の内面部分に塗布される塗料よりも固形分又は粘度が高い塗料であることを特徴とする請求項３記載のボトル缶の製造方法。

Images