JP2723511B2

JP2723511B2 - 塗装された溶接缶胴

Info

Publication number: JP2723511B2
Application number: JP62036909A
Authority: JP
Inventors: 俊三宮崎; 英幸吉沢
Original assignee: HOTSUKAI SEIKAN KK
Current assignee: HOTSUKAI SEIKAN KK
Priority date: 1987-02-21
Filing date: 1987-02-21
Publication date: 1998-03-09
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JPS63206481A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、少なくとも一方の開口部側に縮径部を備
え、その内外面に保護樹脂被覆層を塗装した飲料缶など
に用いる溶接缶胴に関する。（従来の技術）近年、金属製飲料缶などにおいて、趣味感の多様化に
より変形缶が多用されるようになって来た。その一種として缶胴の開口部側に向って缶胴径が次第
に小径となる連続した縮径部を備えるスリーピースの所
謂ネックイン缶は知られている。しかしながらこのネッ
クインスリーピース缶は缶蓋の小型化によるコストダウ
ン或いは缶胴外面と缶蓋巻締部とを同一面上にすること
による梱包上のメリットなどを考慮したものであり、従
って縮径部における缶胴の軸心方向への缶胴の絞込寸法
も缶胴径に対して６％以下の比較的小さなものであっ
て、缶胴の外観が変化に乏しい。他方、缶胴の開口部側に缶胴の軸心方向への缶胴の絞
込寸法が缶胴径に対し６％以上という大きな絞込加工を
施して特徴のある縮径部を形成させるには絞込加工時に
大きな成形加工が施されても所定の形状が出て缶品質的
にも問題がなく、また生産性の面でも支障のない事が必
要である。従来、これらの変形溶接缶胴には、ぶりき、ティンフ
リースチールあるいはニッケルめっき鋼板に樹脂被覆層
を設けたものが使用されている。しかしながら、基体鋼
板上に一様に錫めっきを施したぶりきは、溶接性は比較
的に良好であるが、溶接部にクラックが発生し易く、更
に前記の絞込加工によってクラックが開き、溶接部の補
修樹脂被覆層にひび割れが生じることがある。更に、このように絞込加工を行うと、絞込加工を行っ
た箇所で、錫酸化膜層の凝集力が小さいためこの錫酸化
膜層の破壊が生じ樹脂の種類によらず樹脂被覆層との接
着強度は小さくＴ−peel強度は通常1Kg/cm以下である。
そのため大きな絞込加工によって容易に缶胴内面側の樹
脂被覆層が剥離したり傷がついたりして内容物保存性が
低下し、あるいは、外面樹脂被覆層や印刷面の剥離、傷
つきによって外観を損ねたり錆が発生する。一方、ティンフリースチールあるいは、ニッケルめっ
き鋼板は、錫が表面にないため、溶接性が劣り、ぶりき
に比べて溶接不良が生じ易く生産性が劣る。しかも、溶
接部でスプラッシュあるいはボイド等が発生し缶胴の品
質を低下させることがある。更に、これらは、前記の絞
込加工を行ったときに、ぶりきよりは、樹脂被覆層の剥
離や傷つきが少いが、これらの鋼板は、わずかな金属露
出であっても缶詰内容物中に鉄に溶出させるため、缶胴
内面側となる面に予め２回の樹脂被覆塗装あるいは缶胴
絞込加工後に補修塗装を必要とし、生産性が劣りコスト
を上昇させている。（解決すべき問題点）本発明は、かかる従来の不都合を解消して過酷な絞込
加工を施しても缶胴内外面に被覆した樹脂層が剥離する
ことなく強固に缶胴に固着した溶接缶胴を提供すること
を目的とする。（問題点を解決するための手段）本発明は前記の目的を達成するために、予め内外面に
塗料が塗布形成された表面処理鋼板の側縁部が溶接され
た缶胴の少なくとも一方の開口部側に、この開口部に向
かって缶胴径が小径となる縮径部を絞込可能により設
け、この縮径部における缶胴の軸心方向への缶胴の最大
絞込寸法を缶胴径に対して６〜15％としたものであっ
て、缶胴を形成する表面処理鋼板が基体鋼板上に少なく
とも錫鉄合金、錫層及びクロム・クロメート層を、この
順序で有し、該錫層を形成する錫付着量が50mg/m²以上
で且つ鋼板表面の10〜60％の範囲に不連続で分布すると
共に該クロム・クロメート層が金属クロム換算で５〜40
mg/m²であり、該缶胴内面にエポキシ・フェノール樹脂
系塗料を、また、外面にアクリル樹脂系塗料、ポリエス
テル樹脂系塗料、アルキッド樹脂系塗料の１種又は２種
以上の塗料を塗布形成したことを特徴とする。まず、本発明で絞込加工を行って成形する溶接缶胴は
缶胴の一例は、第１図に従って説明すれば次の通りであ
る。（１）は側縁部に溶接継目を有し両端に開口部（２）
を備える筒状の缶胴、（３）は缶胴（１）の開口部
（２）側に絞込加工によって設けられた開口部（２）に
向って相隣れる小径部（４）の胴径より順次小径で複数
の段部（５）を備える縮径部を示す。そして図示例で
は、縮径部（３）を缶胴（１）の両開口部（２）側に夫
々設けたものであり、この縮径部（３）を缶胴（１）の
開口部（２）側に絞込加工を施して開口部（２）に形成
した開口径W₁とし次式で得られた値で６〜15％の範囲と
するものである。このような缶胴を形成するためには、缶胴の一端側或
は両端側に缶胴の中央側から開口部側に複数の間隔を存
し、そして開口部側から遠い順に複数回の絞込加工を施
して缶胴中央側から開口部側に向って相隣れる小径部の
缶胴径より順次小径で複数の段部を備える縮径部を形成
して最終口径まで絞込む方法により行う。前記図示例では、缶胴（１）の開口部（２）側に絞込
加工により開口部（２）に向って相隣れる小径部（４）
の胴径より順次小径で複数の段部（５）を備える縮径部
（３）を構成させたものであるが、本発明は缶胴（１）
の開口部（２）側にこの開口部（２）に向って相隣れる
小径部（４）の胴径より順次小径で複数の段部（５）を
備える縮径部（３）を絞込加工により形成させた後に次
いで缶胴（１）の少なくとも一方の開口部（２）側に形
成された小径部（４）と段部（５）とを有する縮径部
（３）を缶胴（１）の内外面からロールにより押圧して
開口部（２）に向って缶胴径Ｗが次第に小径となるなめ
らかな連続した縮径部を形成することも包含する。本発明者は、このような過酷な絞込加工を従来の缶胴
素材からなる溶接缶胴に施すときには、その絞込加工の
部分で樹脂被覆層の被覆効果が著しく低下することを知
見し、これを検討した結果、前記した本発明の缶胴素材
を用いることにより、かかる不都合が解消できることを
知見して本発明を完成した。即ち、本発明では鋼板の錫層、つまり合金化せず残留
した錫を50mg/m²以上確保しておき、且つ該錫層を鋼板
全面を覆うのではなくその10〜60％の範囲に不連続状
（島状若しくはまだら状）に分布した状態でメッキした
鋼板を用いる。この錫量が50mg/m²以上とするのは基本
鋼板の保護及び溶接性を良好とするためである。そし
て、鋼板を不連続状に錫層で覆うのであるが、10％未満
の状態では、ティンフリースチールと同様に絞込加工を
施したとの樹脂被覆層の接着性は良好であるが、50mg/m
²以上の錫量を確保するのが困難であり溶接性を低下さ
せる。また、60％を超えると、溶接時にスプラッシュや
クラックを発生し易くなり溶接部における樹脂被覆層の
剥離・ひび割れの原因となると共に錫めっき鋼板の製造
時のリフローおよび樹脂被覆層を設ける際の焼付工程に
おいてもろい錫酸化層を形成し、これが樹脂被覆層と基
本鋼板との間に介在し前記絞込加工に耐える樹脂被覆層
との接着強度以下に接着強度を低下させる。更に本発明で用いる錫メッキ鋼板は、前記の錫層の上
に、付着量２〜20mg/m²の金属クロムとクロム換算で付
着量３〜20mg/m²の酸化クロムとからなるクロム・クロ
メート層を有する。このクロム・クロメート層は、前記
した島状に若しくはまだら状に不連続に分布する錫層全
体を皮膚し、錫層の存しない鋼板表面を保護し耐食性を
向上させると共に樹脂被覆層との接着強度を向上させ
る。該クロム・クロメート層は金属クロム換算で５〜40mg
/m²が適しており、40mg/m²を越えると溶接性が低下する
ので好ましくない。特に、該層を構成すると金属クロム
層及び酸化クロムは各々金属クロムの付着量が２〜20mg
/cm²であり酸化クロムの付着量が金属クロム換算で３〜
20mg/cm²が適している。また、本発明で用いる錫メッキ鋼板は、基体鋼板上に
緻密な合金層を形成せしめ耐食性を向上せしめるため
に、下地層として、所望により５〜200mg/m²のニッケル
含有層を設けることができる。このニッケル含有層とし
ては、基体鋼板上に設けられるニッケルめっき層や、該
ニッケルめっき層を焼鈍拡散処理して、その一部または
全部を基体鋼板中に拡散させることにより形成されるニ
ッケル含有層やさらには基体鋼板上に設けられるニッケ
ル−鉄合金めっき層等がある。以上の本発明の錫メッキ鋼板は、溶接部となる領域を
除いて、缶胴内面側が樹脂塗装され、その後、缶胴ブラ
ンクサイズに裁断された後に、丸められて両側端縁部が
重ね合せられ、その部分をシーム溶接して缶胴を形成す
る。次いで、溶接部に樹脂塗装を施し、前記絞越加工を
施し更に缶胴端にフランジ加工を施し、その一端に缶蓋
を巻締し、必要に応じて缶体内面に補正塗装を施す。このような缶胴の内面側に塗装する樹脂被覆層はエポ
キシフェノール樹脂系塗料が適している。更に、好適例を具体的に挙れば、熱硬化型エポキシフ
ェノール樹脂、特に、ビスフェノールＡから形成された
レゾール型フェノール樹脂を65重量％以上含有するフェ
ノール樹脂と数平均分子量1400〜7000のビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂を50/50〜5/95重量比で含有する熱硬
化型エポキシフェノール樹脂塗料を用い、膜厚２〜10μ
の樹脂塗膜を形成させるのが好ましい。更に本発明の溶接缶胴はまた、溶接に先立って、缶胴
素材の段階で、又は、溶接した後に前記した絞込加工に
先立って缶胴外面側にも塗装を施す。この缶胴外面側の樹脂被覆層は、本発明の前記錫めっ
き鋼板を用いるときは、缶胴内面側と同様に前記の過酷
な絞込加工を施しても樹脂被覆層が缶胴外面から剥離し
たりひび割れを生じることがない。そして、この缶胴外面側に塗装する塗料としては、ア
クリル樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、アルキッ
ド樹脂系塗料の１種または２種以上を組み合わせた熱硬
化型塗料が適している。上記の如く、本発明の錫めっき鋼板は接着性がすぐれ
ているため、缶胴外面側の塗装では、従来のぶりき材の
ときは、ほぼ必須的に用いていた下塗りサイズコート
は、本発明では用いなくとも良好な接着性が得られ、前
記した過酷な絞込加工を施しても樹脂被覆層に剥離等が
生じることがない。以上の本発明の溶接缶体の錫めっき鋼板およびその塗
装された樹脂被覆層を模式図で示せば第２図及び第３図
示の通りである。第２図はニッケル含有層を設けていな
い例であり、第３図はニッケル含有層を設けた例であ
る。（６）は、基体鋼板、（７）は錫鉄合金層、（８）
は錫層、（９）はクロム・クロメート層、（10）は樹脂
被覆層、（11）はニッケル含有層である。（実施例）第１表に示すニッケルめっき量、錫めっき量、金属ク
ロム量、酸化クロム（クロム換算）量を第２図示の製造
で与えた板厚0.22mmの鋼板を用い、第１表に示す缶胴内
外面の樹脂塗装を施して、樹脂被膜原板を作成した。尚、第１表中、実施例５および比較例２は、缶胴外面
側の樹脂被覆層を形成するに当り、ポリエステル樹脂か
らなるサイズコートをベースコートとして用いた２層の
樹脂被覆層を設けた。次いでこの樹脂被覆原板をたんざく状の缶胴ブランク
サイズに裁断し、丸め、ブランク端縁部を重ね合せ、公
知電気抵抗溶接機を用いて溶接速度60m/分で溶接を行い
円筒状の溶接缶胴を作成した。次いで缶胴の開口部に公知ロール成形方法により絞込
加工を数段にわけて行い、第１図示の形状で、その最大
縮径部の縮径率を第１表のようにして絞込加工を施した
缶胴を作成した。この缶胴の両開口部にフランジ加工を施した後開口部
の一端にアルミイージーオープン缶蓋を２重巻締して空
缶を作成した。更に缶詰内容物としてミルクコーヒーを
充填し、ブリキ缶蓋で密封し、125℃×20分のレトルト
処理を施した後37℃×３ヶ月缶の保存を行った。上記のような工程において、第１表に合せて示す試験
条件により、樹脂被覆原板の状態で樹脂被覆層のＴ−pe
el剥離強度を、また溶接缶胴製造時には溶接性を、多段
縮径絞込加工後には各縮径部の樹脂被覆層の密着性を、
また缶詰缶保存後内容物評価及び缶外面樹脂被覆層の外
観評価を行った。尚、比較例１〜３は、本発明の錫めっき層の錫の分布
割合が本発明の範囲外のものであり、比較例４は従来の
ティン・フリー・スチール、比較例５はニッケルめっき
鋼板を用いたものである。また、比較例６、７は、本発
明の最大縮径率より小さい縮径率、比較例8,9は、大き
い縮径率で絞込加工を施したものである。第１表の結果から明らかなように、本発明の実施例１
〜５は13％という過酷な絞込加工を施した後も、缶胴内
外面の樹脂被覆層の密着性が優れ、更に、鉄溶出性、フ
レーバー性、印刷・塗装面の剥離状態、外面の錆発生状
態についても良好であった。従来の錫めっき鋼板を用い
た比較例１〜３は、缶胴内面側の縮径部における樹脂被
覆層の密着性が不良であり、サイズコートのない比較例
１は缶胴外面側の印刷・塗装面の剥離が顕著であり、サ
イズコートを施した比較例２も良好ではなかった。サイズコートを施していない実施例１〜４は、サイズ
コートを施した実施例５と缶外観の点で大差がなかっ
た。またティン・フリー・スチールを用いた比較例４およ
びニッケルめっき鋼板を用いた比較例５は、縮径部での
樹脂被覆層の密着性は必ずしも不良ではなかったが、鉄
溶出が多く外面に錆が発生し保存性に問題があった。比較例１の原板を用いた最大縮径率が４％の比較例
６、７は、縮径加工が小さいためいずれの点でも良好で
あったが、比較例１との対比から、比較例１のように13
％のように過酷な絞込加工には耐えられないことが判明
した。また、実施例１を用いて最大縮径率を17％とした比較
例８、９では、必ずしも十分な缶品質を得られなかっ
た。＊１）原板の各めっき層は、以下の手法で測定した。（イ）ニッケルめっき量、錫めっき量は、けい光Ｘ線
法で測定した。（ロ）クロメート処理は、全クロム量をけい光Ｘ線法
で測定し、さらに0.1M Na₂HPO₄溶液中で定電流電解法を
用いて金属クロム量を測定し、その差を酸化クロム量と
した。＊２）合金化していない錫量であって、JIS G3303に
記載の電解剥離法によって測定した。＊３）原板面積に対して合金化してない錫層の占める
面積割合。＊４）主成分の樹脂のみを記載した。＊５）Ｔ−peel強度は第３図に示したように原板ａに
樹脂被覆層ｂを設け、樹脂被覆層どうしを接着剤ｃで張
り合わせ、上下それぞれ90゜方向へ引っ張り、樹脂被覆
層が剥離する時の応力を測定した。なお、表中、＜1kg/
cmは原板と樹脂被服層との接着強度が原板の曲げ応力よ
りも小さく、1kg/cm以下と判定したことを、また、＞2k
g/cmは接着強度が樹脂被服層と接着剤間の接着強度（約
2kg/cm）よりも大きいことを示す。＊６）溶接性は、電気抵抗シーム溶接（550Hz 正弦
波）を用い板厚0.22mmの原板について重ね合わせ部巾0.
40mm溶接速度60m/分で製缶し、溶接電流の有効範囲及び
溶接面の状態を観察し判定した。 ◎ 溶接適性範囲が極めて広く良好な溶接が安定して
得られる。 ○ 実用可能な範囲である。 △ スプラッシュ・クラックが多くなり溶接面を塗料
で補修被覆しにくい。＊７）縮径絞込加工後の缶胴の樹脂被覆層の剥離ある
いはしわ等の欠陥を目視で判定した。 ○ 異常なく良好な状態を示す。 △ 実用範囲内であるが品質的に不安定。 × 実用不可＊８）缶詰缶の評価は以下の試験法により行った。（イ）鉄溶出性、フレーバー性は、空缶にミルクコー
ヒーを充填し、125℃、20分レトルト後、37℃で３ヶ月
間保存し、開缶後鉄溶出量の測定、フレーバーの測定を
行った。（ロ）印刷、塗装面の剥離状態は、溶接部を含む缶胴
加工部外面の樹脂被覆層あるいは印刷面の剥離状態を目
視観察した。（ハ）外面の錆発生状態は、45℃、湿度85％RHに10日
間保存後の錆の状態を判定した。 ○ 異常なく良好な状態を示す。 △ 実用範囲内であるが品質的に不安定。 × 実用不可（効果）以上の説明から明らかなように、本発明によるとき
は、溶接缶胴を形成する錫めっき鋼板が基体鋼板上に所
定量の錫層が不連続に分布すると共にその錫層を被覆し
て所定量のクロム・クローメート層が存するため、缶胴
内外面に塗装した樹脂塗料層との接着が強固であるので
最大縮径率が６〜15％という過酷な絞込加工を施して
も、缶胴内外面の保護被覆の効果が低下しない缶品質に
優れた変形容接缶胴を提供するの効果がある。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の缶胴の縮径部を説明するための線
図、第２図及び第３図は、本発明の缶胴構造の模式図、
第４図は、Ｔ−peel強度試験の説明図である。（６）……基体鋼板、（７）……錫鉄合金層（８）……錫層、（９）……クロム・クロメート層（10）……樹脂被覆層、（11）……ニッケル含有層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ３２Ｂ 15/08 Ｂ３２Ｂ 15/08 Ｕ

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．予め内外面に塗料が塗布形成された表面処理鋼板の
側縁部が溶接された缶胴の少くとも一方の開口部側に、
この開口部に向って缶胴径が小径となる縮径部を絞込加
工により設け、この縮径部における缶胴の軸心方向への
缶胴の最大絞込寸法を缶胴径に対して６〜15％としたも
のであって、缶胴を形成する表面処理鋼板が基体鋼板上
に少なくとも錫鉄合金、錫層及びクロム・クロメート層
を、この順序で有し、該錫層を形成する錫付着量が50mg
/m²以上で且つ鋼板表面の10〜60％の範囲に不連続で分
布すると共に該クロム・クロメート層が金属クロム換算
で５〜40mg/m²であり、該缶胴内面にエポキシ・フェノ
ール樹脂系塗料を、また、外面にアクリル樹脂系塗料、
ポリエステル樹脂系塗料、アルキッド樹脂系塗料の１種
又は２種以上の塗料を塗布形成したことを特徴とする塗
装された溶接缶胴。