JP2010269847A

JP2010269847A - 耐糸錆性に優れたスチール缶体

Info

Publication number: JP2010269847A
Application number: JP2010025348A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishida; 浩西田; Shigeru Hirano; 茂平野; Hiroichi Yokoya; 博一横矢
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: JP5521598B2

Abstract

【課題】耐糸錆性に優れたスチール缶体
【解決手段】ワイヤーシーム溶接により接合されたスチール製缶胴を有する缶体であって、前記缶胴の缶体外面側における補修塗装の塗膜中に、平均粒子径が２〜９μｍの金属亜鉛粒子を０．３〜２０ｗｔ％含有することを特徴とする耐糸錆性に優れたスチール缶体。
【選択図】なし

Description

本発明は、スチール素材に塗装或いは樹脂フィルムラミネートを施したスチール缶に関する。さらに詳細には、缶胴接合部において耐糸錆性に優れたスチール缶体に関する。

金属缶は缶胴の製造方法により、２ピース缶と３ピース缶に分類される。２ピース缶は缶底と一体なる缶胴と上蓋からなり、３ピース缶は上下蓋と缶胴からなる。３ピース缶の缶胴は長方形のブランク板を円柱状に加工し、接合して成型される。接合方法は、ハンダ、接着、溶接の３方法があるが、現在、３ピース缶はワイヤーシーム溶接により接合された溶接缶が主流となっている。

溶接缶に用いられる素材は、無塗装の錫メッキ鋼板が使用されることもあるが、日本国内においては、大部分が予め両面とも塗装、塗装印刷や樹脂フィルムをラミネートがされたスチール缶用素材が使用される。但し、溶接部及び溶接の熱影響部はニスよけと呼ばれ有機皮膜で被覆しないようにブランク板が作成される。溶接部及び溶接の熱影響部は溶接後に、補修の有機被覆が行われる。缶体の内面側は粉体塗装や樹脂フィルムをラミネートする方法も採用されているが、外面側はスプレーによる塗装が一般的である。
近年、食品の安全に対する基準や、消費者の目が厳しくなり、食品そのものの安全性や異物の混入に及ばず、パッケージにも品質が求められつつある。金属缶も例外ではなく、これまでは余り気にされなかった、スチール缶体の錆にも注意が払われるようになり、缶胴接合部の缶外面側に発生した糸錆も強く改善が求められるようになった。
糸錆は塗膜下腐食の一種であるが、端面や塗膜欠陥等の錆を起点として、塗膜の下を糸状に錆が進行するものである。錆進行の駆動力は酸素濃淡電池である。酸素は塗膜を透過して供給される。塗膜下の錆が成長する条件は温度が２０〜３５℃、相対湿度が６０〜９０％の範囲と言われている。

スチール缶の糸錆を防止或いは低減する方法としては、例えば下記特許文献１に、スチール素材メッキおよび化成処理の被覆率を上げる方法等が提案されているが、実際には不十分であり、改善が求められていた。

特開平９−１８４０９７号公報

本発明は、前述した従来技術の問題点を解決し、安価で外観上の問題の無いスチール缶体を提供することを課題とする。

本発明者らは、ワイヤーシーム溶接により接合されたスチール製缶胴缶外面側の溶接補修部の糸錆防止に関して種々の検討を行い、本発明に至ったものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記の内容である。
(１)ワイヤーシーム溶接により接合されたスチール製缶胴を有する缶体であって、前記缶胴の缶体外面側における補修塗装の塗膜中に、平均粒子径が２〜９μｍの金属亜鉛粒子を０．３〜２０ｗｔ％含有することを特徴とする耐糸錆性に優れたスチール缶体。

本発明によれば、ワイヤーシーム溶接により接合されたスチール製缶胴の缶外面側の溶接補修部に関して、その補修塗膜中に所定の平均粒子径の金属亜鉛を所定濃度を含有させることにより、塗膜外観を確保しつつ安定して糸錆の発生を防止することが可能になった。

以下、本発明について、詳細に説明する。

本発明のポイントは、ワイヤーシーム溶接により接合されたスチール製缶胴缶外面側の溶接補修塗膜中に平均粒子径が２〜９μｍの金属亜鉛粒子を０．３〜２０ｗｔ％含有することである。

先ず金属亜鉛粒子を含有させる理由を述べる。

糸錆は成長する錆の先端部分がアノードとなり、鉄が溶解する。また、錆の先端よりも前の部分がカソードとなり酸素の還元反応が起こる。アノード反応とカソード反応が電池を形成して反応を進めるが、亜鉛は糸錆のアノード反応およびカソード反応を抑制することができる。即ち、亜鉛上では鉄、錫或いはニッケルより酸素還元反応の活性化電圧が高く、カソード反応である酸素の還元反応が起こり難い。また、亜鉛は鉄、錫或いはニッケルより卑であり、鉄より亜鉛が溶解し易く、糸錆のアノード反応を防止できるためである。

次に、金属亜鉛粒子の平均粒子径を規定した理由を述べる。

金属亜鉛粒子の平均粒子径が２μｍ未満では個数が多くなることにより光の散乱回数が増える影響と思われるが、外観が暗くなる傾向が強くなり、缶体の外観として好ましくない。

金属亜鉛粒子の平均粒子径が９μｍ超では、１０μｍ程度の塗膜よりも粒子径が大きくなり、塗膜を突き抜けるものが存在し、ざらつき感が生じ、場合によっては取扱い中に塗膜から粒子が脱落し、効果を低減させたり、脱落した部分が塗膜欠陥となり逆に錆を誘発する可能性もでてくるためである。好ましくは３〜６μｍの範囲である。

なお、本発明に用いる金属亜鉛粒子の平均粒子径はレーザー光散乱回折式粒度分布装置(島津製作所製ＳＡＬＤ−２０００Ｊ)にて測定することが可能である。

次に、金属亜鉛粒子の含有量を規定した理由を述べる。

含有量下限の０．３ｗｔ％未満では糸錆を防止する効果が不十分である。また、上限の２０ｗｔ％超では塗膜の色調が極めて暗くなり、缶体の外観として好ましくない外観となる。好ましくは１〜１０ｗｔ％の範囲が好ましい。

また、金属亜鉛を含有させるベース樹脂は特に限定するものではなく、一般に使用されるエポキシ−フェノール、エポキシ−尿素、エポキシ／ポリアミド、ポリエステル／ウレタン、エポキシ／ウレタン、ポリオール／ウレタン等の樹脂を使用できる。

なお、本発明に用いるスチール素材は、特に限定するものではなく、薄錫メッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板、ニッケル下地薄錫メッキ鋼板及びこれらに電解クロム酸処理等の化成処理をした表面処理鋼板やメッキを施していないブリキ原板で製造した缶体でも使用することができる。

以下に本発明例及び比較例、ならびに評価方法を述べる。
〈評価方法〉
（１）缶胴成型
ブランク板のサイズを１０３×１６７ｍｍとし、溶接の熱影響部板端より各２ｍｍを除き、１０３×１６３ｍｍの部分を有機被覆した鋼板試料をワイヤーシーム溶接にて高さ１０３ｍｍ、直径５３ｍｍの缶胴に成型した。

（２）糸錆性評価
缶外面側の溶接補修部にカッターで円周方向に長さ１ｍｍの切れ込みを５箇所入れ、ＪＩＳＺ２３７１の条件で塩水噴霧１ｈｒ後、水洗乾燥した。その後、２５℃、８５％Ｒ．Ｈ．の雰囲気に２週間保管したのち、糸状腐食の発生状況を観察した。

耐糸錆性は糸錆の成長が０．５ｍｍ未満を良好◎、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満を実用可能○、１．０ｍｍ超を実用不可×と評価した。

（３）色調測定
缶体外面の溶接補修部分を切り出し、日本電色工業(株)製微小面分光色差計ＶＳＳ４００にて直径０．５ｍｍの領域を測定した。

外観として亜鉛粒子を含有しない場合のL値と比較してL値の低下が２未満を良好◎、２以上５未満を実用可能○、５超を実用不可×と評価した。

（４）ざらつき
缶胴外面の溶接補修部を指でさすり、良好◎、実用可能○、実用不可×と評価した。

〈発明例１〉
鋼板素材としては、１０００ｍｇ/ｍ^２の錫メッキ上に、電解クロム酸処理により、金属クロム１０ｍｇ/ｍ^２、水和酸化クロム７ｍｇ/ｍ^２を施した薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径２．５μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として５ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは６μｍであった。

〈発明例２〉
発明例１と同様の薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フイルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径７．５μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として５ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは９μｍであった。

〈発明例３〉
発明例１と同様の薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのPET系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径３．４μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として５ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

〈発明例４〉
鋼板素材としては、５００ｍｇ/ｍ^２のニッケルメッキ上に、水和酸化クロム６ｍｇ/ｍ^２を有するニッケルメッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−ポリアミド塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径５．５μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として５ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは８μｍであった。

〈発明例５〉
発明例１と同様の薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径４．０μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として１．６７ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

〈発明例６〉
発明例１と同様の薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径４．０μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として１８．３ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

〈発明例７〉
鋼板素材としては、５０ｍｇ/ｍ^２の下地ニッケルメッキ上に、１０００ｍｇ/ｍ^２の錫メッキを形成し、更に電解クロム酸処理により、金属クロム１０ｍｇ/ｍ^２、水和酸化クロム７ｍｇ/ｍ^２を施した薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するポリエステル−ウレタン塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径４．０μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として１．５ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

〈発明例８〉
鋼板素材としては、ブリキ原板を用い、塗膜厚み１０μｍのエポキシ−フェノール樹脂を有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径４．０μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として８．３ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

〈発明例９〉
発明例１と同様の薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径４．０μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として５ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

〈比較例１〉
発明例１と同様の薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径１．５μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として５ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

〈比較例２〉
発明例１と同様の薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径１１．０μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として５ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

〈比較例３〉
発明例１と同様の薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径４．０μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として０．１７ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

〈比較例４〉
発明例１と同様の薄錫メッキ鋼板を用い、１２μｍのＰＥＴ系フィルムにて有機被覆した。ワイヤーシーム溶接後、缶外面側の溶接部にスプレーにて金属亜鉛粒子を含有するエポキシ−フェノール塗料で補修塗装し焼付けを行った。金属亜鉛粒子の平均粒子径４．０μｍで、含有量は乾燥皮膜を基準として２１．７ｗｔ％とした。５点の平均塗膜厚みは７μｍであった。

本発明例１〜９の補修塗装部は、いずれも外観、ざらつき感、耐糸錆性において全てを満足できる結果となった。ただし、金属亜鉛粒子の平均粒子径が本発明の範囲の下限値に近い値である発明例１及び金属亜鉛粒子の含有量が本発明の範囲の上限値に近い値である発明例６については、実用上問題の無い範囲ではあるが、外観がやや暗かった。金属亜鉛粒子の平均粒子径及び含有量が好ましい範囲である発明例３、４、７、８、９については全てが良好なる優れた結果となった。

一方、金属亜鉛の平均粒子径、含有量、のいずれかが本発明の範囲を外れる比較例１〜４については、外観、ざらつき感、耐糸錆性のいずれかが満足できない結果となった。金属亜鉛の平均粒子径の小さい比較例１や金属亜鉛含有量の多い比較例４では外観が黒くなり、実用上使用できるレベルではなかった。また、金属亜鉛含有量の少ない比較例３では耐糸錆性に劣る結果となった。さらに、平均粒子径の大きな比較例２では塗膜にざらつき感があり、塗膜からの金属亜鉛の脱落が懸念された。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範躊内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims

ワイヤーシーム溶接により接合されたスチール製缶胴を有する缶体であって、
前記缶胴の缶体外面側における補修塗装の塗膜中に、平均粒子径が２〜９μｍの金属亜鉛粒子を０．３〜２０ｗｔ％含有することを特徴とする耐糸錆性に優れたスチール缶体。