JP3690914B2

JP3690914B2 - 内面樹脂被覆鋼製ドラム缶

Info

Publication number: JP3690914B2
Application number: JP08956498A
Authority: JP
Inventors: 隆良下村; 克之菅; 宏成田; 豊文府賀; 哲弘小池
Original assignee: JFE Container Co Ltd
Current assignee: JFE Container Co Ltd
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: JPH11268737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内面に樹脂被覆が施されている鋼製ドラム缶に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内面樹脂被覆鋼製ドラム缶は、一般に、缶体の内面に脱脂や燐酸塩処理を施した後、溶剤で希釈低粘度化した液状塗料をスプレー塗布したり、固体の粉体塗料を静電塗布し、加熱焼き付けして被覆が形成されている。
【０００３】
先ず、溶剤含有塗料による被覆形成の場合は、塗装後の加熱焼き付け時における溶剤の蒸発による被覆内部での発泡を防止するために、一回の塗装焼き付けは２０〜３０μｍ以上の厚膜塗装が困難である。また、複数回の塗装焼き付けの繰り返しにより厚膜塗装を行なう場合も３０μｍ以上では、塗膜の硬化収縮による歪みが大きくなり塗膜の密着性が著しく低下して、剥離し易くなるという新たな問題が生ずるため、一般に３０μｍ以下の厚膜で塗装される。
【０００４】
このような溶剤含有塗料の組成には、エポキシ樹脂や、フェノール樹脂や、エポキシフェノール樹脂を主成分とする塗料が用いられている。これらの何れの場合とも、一部の非水系の薬品には材質自体が耐性を示すが、基本的に塗膜は薄膜のため、各種薬品に対するバリヤー性が不十分で、腐食性の厳しい薬液、特に電解質イオンを含有する水系の薬液を充填使用すると、短期間で塗膜の剥離や塗装下地が発錆する。このため、溶剤含有塗料を用いた内面塗装ドラム缶は腐食性の厳しい薬液の充填用には適さないと言える。
【０００５】
一方、固体の粉体塗料の静電塗装による場合には、溶剤希釈塗料のスプレー塗装の場合に較べて、焼き付け時に溶剤の蒸発に起因した発泡が無いため、一般には５０μｍ以上、そして２００〜２０００μｍの厚膜被覆も可能である。
【０００６】
このような粉体塗料の組成には、エポキシ樹脂や、ポリエステル樹脂や、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等を主成分とした塗料が用いられている。このうち、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂を主成分とした塗料を用いた場合がより広範囲の薬品に対して材質自体の耐性と防食的バリヤー性を示しかつ安価なため、腐食性の厳しい薬品を充填使用するドラム缶の内面被覆（重防食被覆）にはポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂を主成分とした塗料を厚膜被覆するのが最適と言える。このようなことから、腐食性の厳しい薬品の充填用容器として、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂を内面被覆した鋼製ドラム缶が一部で実用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の上述したような内面ポリエチレン樹脂もしくはポリプロピレン樹脂被覆鋼製ドラム缶では、本発明者らの実被覆ドラム缶を用いた各種薬液の実充填使用による耐久性テストの結果によると、一部薬液、例えば界面活性剤（例えば、アルキルアリルスルホン酸ナトリウム（Sodium Alkyl Aryl Sulfonate)や、ラウリル硫酸ナトリウム（Sodium Lauryl Sulfate)や、アミノ酸系界面活性剤等）を含む水溶液を内容物として充填使用すると、ドラム缶の地板と管状胴体部との境界部及びその近傍の被覆が短期間で割れを生じ、その割れ部を起点として被覆が剥れ下地が腐食する問題のあることが判明した。これは、内容物の圧力を受けて、上記境界部に作用する応力が原因の一つと考えられ、特に、この内容物が上記界面活性剤のときに著しい。
【０００８】
本発明は、上述の内面にポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂を被覆した従来の鋼製ドラム缶に関する問題点、すなわち界面活性剤等の薬液を内容物としたときの被覆の割れを生じ易いという問題を解消し、耐薬品性・耐食性のより優れた内面樹脂被覆鋼製ドラム缶を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、この被覆の割れを防止すべく鋭意研究した結果、使用する被覆材料の組成物性、ドラム缶体における地板と管状胴体部との境界部近傍の条件、及び被覆条件を特定して製造することによって、所望の性能の被覆缶が得られることを見い出し、本発明に到達した。
【００１０】
本発明に係る鋼製ドラム缶は、缶体の全内表面に樹脂による被覆層が密着形成されている。
【００１１】
かかる鋼製ドラム缶において、本発明では、缶体をなす胴管部と地板部との結合部に環状に形成された下方楔状隙間と、胴管部と天板部との結合部に環状に形成された上方楔状隙間とのうち、少なくとも下方楔状隙間で金属層により胴管部と地板部とが接合されており、該金属層は缶体母材と同等以上の強度を有する材料で形成されかつ該缶体母材と結合され、上記被覆層は静電粉体塗装により一層以上のポリエチレン樹脂もしくはポリプロピレン樹脂で形成され、該被覆層は少なくとも金属層の表面の部分で接着層を介して缶体母材と結合され、該接着層は、ガラス転移温度が５０℃以上の熱硬化させた樹脂であり、該接着層が上記被覆層と同等以上の強度を有している。
【００１３】
上記接着層をなす樹脂は、エポキシ樹脂、エポキシフェノール、フェノール、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂の少なくとも一つが主成分をなしているものとすることができる。また、接着層は膜厚が１〜５０μｍとして形成できる。
【００１４】
また、被覆層は、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、アクリル酸より選ばれた少なくとも一種以上の不飽和カルボン酸を、０．０１〜１重量％でグラフトしてなる変性ポリエチレン樹脂もしくは変性ポリプロピレン樹脂を一種以上含み、密度が０．９１〜０．９６、メルトフローレートが１〜１０ｇ／ｍｉｎの樹脂で形成できる。その場合、被覆層は、膜厚が５０〜２０００μｍであり、金属層の外縁に対応する部分にて、膜厚の段差が１ｍｍ長さ当たり５００μｍ以下とすることができる。
【００１５】
本発明のドラム缶によると、缶体の胴管部と地板部もしくは天板部との間の境界部をなす楔状隙間が缶体母材と同等以上の強度を有する金属層で繋がっているので、缶体内に薬液等の内容物を充填し密閉して使用した際、内容物重量による缶内圧あるいは薬液の蒸発によるこの缶内圧の増加や、保管時の縦置き積み重ねによる荷重、運搬取扱時の衝撃外力等を受けたときに、上記楔状隙間を広げるような変形が生じない。すなわち、従来ドラム缶の場合における隙間間隔での著しい変形が無いため、上層のポリエチレン樹脂もしくはポリプロピレン樹脂等の被覆に局部的な過度の歪みが生じることなく、したがって亀裂も剥離も生じない。
【００１６】
また、接着層は、上層のポリエチレン樹脂もしくはポリプロピレン樹脂等の被覆層より強度の高い、例えば、ガラス転移温度が５０℃以上の熱硬化させた樹脂であるために、上層のポリエチレン樹脂を強力に拘束しているため、缶内に薬液が充填されたとき、上記の圧力等を受けてもその変形が接着層によって拘束されて過度の歪みを生じない。
【００１７】
さらに、金属層の領域の外縁ではその表面に段差が生じ易いが、好ましい膜厚として被覆層が５０〜２０００μｍに形成されているときには、上記段差が１ｍｍ長さ当たり５００μｍ以下であることが望ましい。これは、被覆層形成における加熱冷却成形時の被覆層の収縮やドラム缶実用時の缶の変形によって生ずる歪みの局部的集中が避けられるからである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面にもとづき本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は鋼製ドラム缶の胴管部と地板部との巻締めによる結合部及びその近傍を示す断面図である。胴管部１の下端部と地板部２の外周縁部とは互いに巻締めされて、結合部３を形成している。この巻締めは、図示のような二重に限らず、三重でもよい。
【００２０】
上記結合部３の結合開始部分には結合時に環状の楔状隙間が形成されるが、本実施形態では、この楔状隙間を塞ぐように金属層４が形成されている。この金属層４は缶体母材、すなわち、胴管部１や地板部２の母材と同等以上の強度を有する金属により形成され、上記缶体母材と結合している。この金属層４の厚さ（溶接の場合はのど厚）は、胴管部１や地板部２の母材と同等以上とするのが好ましい。通常、この金属層４は溶接によって形成される。
【００２１】
上記金属層４の上には、接着層５が形成されている。本実施形態では、この接着層５は金属層４の領域からわずかに胴管部１や地板部２に及ぶような範囲に施されている。そして、さらにその上層、すなわち、該接着層５の範囲では、該接着層５の上そしてそれ以外では胴管部１及び地板部２に直接接するように被覆層６が形成されている。
【００２２】
上記被覆層６は、一層以上のポリエチレン樹脂もしくはポリプロピレン樹脂で形成されている。より具体的には、被覆層６は、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、アクリル酸より選ばれた少なくとも一種以上の不飽和カルボン酸を、０．０１〜１重量％でグラフトしてなる変性ポリエチレン樹脂もしくは変性ポリプロピレン樹脂を一種以上含み、密度が０．９１〜０．９６、メルトフローレートが１〜１０ｇ／ｍｉｎの樹脂から成っていることとすることができる。かかる被覆層６は、膜厚が５０〜２０００μｍで形成されるが、金属層４の外縁に対応する部分では、接着層との間に多少なりとも段差ができることがあり、この場合ここに形成される被覆層６の膜厚の段差が１ｍｍ長さ当たり５００μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
上記接着層５は上記被覆層６と同等以上の強度を有しているが、その場合、接着層５は、ガラス転移温度が５０℃以上の熱硬化させた樹脂とするのがよい。
【００２４】
かかる接着層５をなす樹脂は、エポキシ樹脂、エポキシフェノール、フェノール、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂の少なくとも一つが主成分とすることができ、その膜厚は１〜５０μｍであることが好ましい。
【００２５】
このように、金属層４、接着層５そして被覆層６より成る構成は、上述した胴管部と地板部のみならず、胴管部と天板部にも有するようにすることができる。
【００２６】
かかる本実施形態の内面樹脂被覆鋼製ドラム缶に薬液等の内容物を充填すると、上記胴管部１と地板部２には該内容物による内圧が作用する。また、薬液によってはその蒸発により缶内圧が増大する。さらには、内容物の充填前にあっても、ドラム缶の縦置き積み重ね保管による荷重、また、運搬取扱時の衝撃力等、種々の荷重が作用し、胴管部１と地板部２との間を広げようとする。しかし、本実施形態ではここに缶体母材と同等以上の強度の金属層４が結合されており、ここでの変形は阻止される。したがって、上層膜、すなわち、接着層５、被覆層６では亀裂や剥離が防止される。また、被覆層６が上記力や薬液の作用によって変形しようとしても該被覆層６と同等以上の強度をもって接着層５が該被覆層６を保持するため、被覆層６は亀裂や剥離が防止される。
【００２７】
本発明は図１の形態のみならず、これに変形を加えた形態としても実施可能である。例えば、図２のごとく接着層５の範囲を金属層６の部分のみならず、被覆層６が形成される全範囲に設けることもできる。
【００２８】
＜実施例＞
以下、本実施形態について行なった実施例を表３に示す試験結果と共に説明する。なお、比較例は本発明によらないドラム缶についての例である。
１．内面樹脂被覆鋼製ドラム缶の作製
▲１▼ドラム缶の作製
板厚１．２ｍｍのＳＰＣＣ材を母材とする内容量２００（Ｌｉｔｅｒ）の鋼製ドラム缶について、缶内面側の胴管状部材と地板部材との間の楔状隙間部を株式会社神戸製鋼所製溶接棒（ＭＧ−２）（ワイヤ径：１ｍｍ）を用いて隅肉溶接し、胴体部材と地板部材とを隙間無く金属で繋げた。この金属層の厚さ（のど厚）は最小値で１．２ｍｍ以上であった。また、この胴体部材と地板部材との繋がり部について試験片を切り出し引っ張り試験を行なった結果、隅肉溶接による金属の繋がり部での破断はなく、破断は缶母材たる胴体部材または地板部材で生じた。すなわち、金属層は缶母材以上の強度を有していた。
【００２９】
なお、上記溶接棒についての溶着金属の化学成分及び機械的性質は表１及び表２のごとくである。
【００３０】
【表１】
溶着金属の化学成分（％、シールドガス：ＣＯ₂）

【００３１】
【表２】
溶着金属の機械的性質（シールドガス：ＣＯ₂）

▲２▼接着層の形成
上記ドラム缶の内面をグラインダやサンドペーパやブラスト等での研磨、またはアルカリや有機溶剤等のでの脱脂、またはりん酸亜鉛やりん酸鉄等のりん酸塩処理、またはクロメート処理した後、接着層材料をスプレーや刷毛やロール等で乾燥膜厚が１〜５０μｍになるよう塗布（被覆）し、加熱炉で溶剤分を十分乾燥させた。
【００３２】
▲３▼内面樹脂の被覆
次いで、その接着層の表面に以下物性のポリエチレン樹脂またはポリエチレン樹脂粉体を静電粉体塗装法により５０〜２０００μｍの範囲で塗着させ、２３０℃の加熱炉中で１５分加熱し、接着層を十分に硬化させると同時にポリエチレン樹脂粉体またはポリプロピレン樹脂粉体を完全に溶融させて平滑均質な連続被膜を形成させた。このように形成された被覆層は上記隅肉溶接部を含めてドラム缶内面全面にわたって缶母材に強固に密着していた。
【００３３】
接着層と被覆層との強度比較は、以上の被覆形成と同様の条件で硬化させ成形作製した接着層材料による単体試験片及び被覆材料による単体試験片について、ＡＳＴＭＤ６３８に準拠した引っ張り試験により、抗張力を比較した。
【００３４】
また、接着層のガラス転移温度の測定は、被覆製造条件と同様の条件で硬化させた接着層材料について、熱機械試験機（ＴＭＡ）を用いて測定した。
２．作製ドラム缶の評価
耐薬品性、耐食性試験に関し、上記で作製した内面樹脂被覆鋼製ドラム缶を供試缶として、これに内容液として、アルキルアリルスルホン酸ナトリウムによる界面活性剤を５０％、他に３％の食塩及び３％のアミノ酸から成る組成の水溶液を２００（Ｌｅｔｅｒ）充填し、地板面を下にして、３０℃の恒温槽に入れ３カ月間放置し、３カ月経過後内溶液を排出し、ドラム缶体の腐食生成物による内溶液の着色汚染や缶内面樹脂被覆の割れ、剥離や下地の腐食の程度を調べた。
【００３５】
【表３】

【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上のように、胴管部と地板部等との間に生ずる環状の楔状隙間に金属層を形成し、該金属層を缶体母材と同等以上の強度のものとし、また、少なくとも該金属層の範囲に接着層を形成した後にポリエチレン樹脂もしくはポリプロピレン樹脂の被覆層を形成し、該接着層を被覆層と同等以上の強度を有するものとしたので、内容物の充填時あるいはドラム缶の保管そして取扱時に受ける応力による上記金属層での変形を極力抑制できる結果、被覆層の変形も殆ど生ずることなく該被覆層の亀裂や剥離を防止できるという効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての鋼製ドラム缶の要部を示す断面図である。
【図２】本発明の他の一実施形態としての鋼製ドラム缶の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１胴管部
２地板部
４金属層
５接着層
６被覆層

Claims

缶体の全内表面に樹脂による被覆層が密着形成されている鋼製ドラム缶において、缶体をなす胴管部と地板部との結合部に環状に形成された下方楔状隙間と、胴管部と天板部との結合部に環状に形成された上方楔状隙間とのうち、少なくとも下方楔状隙間で金属層により胴管部と地板部とが接合されており、該金属層は缶体母材と同等以上の強度を有する材料で形成されかつ該缶体母材と結合され、上記被覆層は静電粉体塗装により一層以上のポリエチレン樹脂もしくはポリプロピレン樹脂で形成され、該被覆層は少なくとも金属層の表面の部分で接着層を介して缶体母材と結合され、該接着層は、ガラス転移温度が５０℃以上の熱硬化させた樹脂であり、該接着層が上記被覆層と同等以上の強度を有していることを特徴とする内面樹脂被覆鋼製ドラム缶。
接着層をなす樹脂は、エポキシ樹脂、エポキシフェノール、フェノール、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂の少なくとも一つが主成分であることとする請求項１に記載の内面樹脂被覆鋼製ドラム缶。
接着層は膜厚が１〜５０μｍであることとする請求項２に記載の内面樹脂被覆鋼製ドラム缶。
被覆層は、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、アクリル酸より選ばれた少なくとも一種以上の不飽和カルボン酸を、０．０１〜１重量％でグラフトしてなる変性ポリエチレン樹脂もしくは変性ポリプロピレン樹脂を一種以上含み、密度が０．９１〜０．９６、メルトフローレートが１〜１０ｇ／ｍｉｎの樹脂から成っていることとする請求項１に記載の内面樹脂被覆鋼製ドラム缶。
被覆層は、膜厚が５０〜２０００μｍであり、金属層の外縁に対応する部分にて、膜厚の段差が１ｍｍ長さ当たり５００μｍ以下であることとする請求項１または請求項４に記載の内面樹脂被覆鋼製ドラム缶。