JP4717483B2

JP4717483B2 - ボトル缶

Info

Publication number: JP4717483B2
Application number: JP2005096858A
Authority: JP
Inventors: 晋深山
Original assignee: Universal Can Corp
Current assignee: Universal Can Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2006273386A

Description

本発明は、例えば内容物を充填後にレトルト殺菌されるようなボトル缶に関する。

一般に、飲料用の缶として広く使用されているボトル缶は、アルミニウムやアルミニウム合金製の金属板に対して絞り加工（Drawing）と、次いで行われるしごき加工（Ironing）と、ネックイン加工とを施すことによって、上部に口金部を設けて製造される。さらに、この口金部には、成形ローラなどを用いたネジ成形加工を施すことによって、外側にキャップに設けられる雌ネジ部に螺合する雄ネジ部と、キャップの内面に配設されたライナーと当接するカール部とが設けられる。これによって、飲料が充填された後に、ボトル缶の口金部にキャップを螺着して閉栓される。なお、ボトル缶を開栓させる際には、ボトル缶からキャップを離間させる方向に回転させる。

ところで、このようなボトル缶の内面には、その内容物に対してボトル缶の地肌である金属面を保護して、ボトル缶の腐食を防止するために、例えばエポキシ／アクリル系樹脂のような硬化樹脂を含有する塗料組成物からなる塗装膜が形成されている。この塗装膜は、絞り加工及びしごき加工を施すことで形成された有底筒状体の内面に塗料を噴霧しながら塗布し、これを乾燥、硬化させることで形成されたものである。

この塗装膜には、ネックイン加工及びネジ成形加工における加工時に金属面を傷付けることを防止して加工性を向上させることや、ボトル缶を開栓する際のキャップの開栓性を向上させるために、ワックスが添加されている。ここで、このワックスとしては、例えばカルナバワックスやラノリンワックスが用いられている。なお、口金部に形成されたカール部において、ボトル缶の内面に形成された塗装膜は、閉栓時にキャップの内面に配設されたライナーと接触している。ここで、ライナーとしては、ポリプロピレンまたはポリエチレンのいずれかと流動パラフィンとが用いられている。
特開２００３−２２６３３７号公報

しかしながら、上記従来のボトル缶には、以下の課題がある。すなわち、上記従来のボトル缶は、例えば飲料を充填した後に１２０℃で加熱殺菌処理するレトルト殺菌時のようにボトル缶自体が加熱されると、ボトル缶の内面に形成された塗装膜に添加されているワックスが溶融することがある。そして、ライナーが溶融したワックスを取り込むことによってライナーに軟化などの劣化が発生し、キャップを開栓する際の開栓トルクが増大するという問題がある。また、塗装膜に添加するワックスとして融点が１２０℃近傍であるポリエチレンやポリプロピレンを用いても、１２０℃に加熱することによってワックスの一部がライナーに取り込まれ、同様にライナーを劣化させるので、開栓トルクが増大するという問題がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、例えばレトルト殺菌時のように温度が高められる場合であっても、ライナーの劣化を防止し、開栓時のキャップの開栓性が低下することを抑制したボトル缶を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかるボトル缶は、閉栓時にキャップに設けられたライナーに当接するカール部を有する缶基体の内面に硬化樹脂を含有する内面塗装膜が形成され、内容物の充填時または充填後に加温されるボトル缶において、少なくとも前記カール部のうちの前記ライナーと接触するライナー接触予定部の内面塗装膜が、アミド系ワックスを含有し、前記アミド系ワックスが、エルカ酸アミド、ステリン酸アミド、オレイン酸アミド及びエチレンビスステアリン酸アミドのうちの少なくとも１種を含有し、前記缶基体の内面塗装膜に添加されるワックスの含有量が、該内面塗装膜が含有する硬化樹脂に対して１重量％以下とされ、前記ライナー接触予定部の内面塗装膜に添加されるワックスの含有量が、該ライナー接触予定部の内面塗装膜が含有する硬化樹脂に対して１重量％以上５重量％以下であることを特徴とする。

この発明によれば、例えば１２０℃で加熱殺菌するレトルト殺菌においてボトル缶を加熱したときに、ワックスが溶融して内面塗装膜からライナーに移行した場合であっても、ワックスがライナーの内部に取り込まれずに表面に存在しているので、ライナーの劣化を防止すると共に、カール部とライナーとの摺動抵抗を小さい状態で維持できる。したがって、レトルト殺菌を行っても開栓時のキャップの開栓性が低下することを抑制する。

また、本発明にかかるボトル缶は、前記アミド系ワックスが、エルカ酸アミド、ステリン酸アミド、オレイン酸アミド及びエチレンビスステアリン酸アミドのうちの少なくとも１種を含有するので、これらエルカ酸アミド、ステリン酸アミド、オレイン酸アミド及びエチレンビスステアリン酸アミドのうちの少なくとも１種を用いて、レトルト殺菌されるボトル缶であっても、開栓時のキャップの開栓性が低下することを抑制する。

また、本発明にかかるボトル缶は、前記缶基体の内面塗装膜に添加されるワックスの含有量が、該内面塗装膜が含有する硬化樹脂に対して１重量％以下であるので、内面塗装膜のワックスの含有量を硬化樹脂に対して１重量％以下とすることで、表面のすべりを維持して加工時に缶基体が傷付くことを防止すると共に、加工時に内面塗装膜にクラックが発生することを防止する。

また、本発明にかかるボトル缶は、前記ライナー接触予定部の内面塗装膜に添加されるワックスの含有量が、該ライナー接触予定部の内面塗装膜が含有する硬化樹脂に対して１重量％以上５重量％以下であるので、ライナー接触予定部における内面塗装膜のワックスの含有量を硬化樹脂に対して１重量％以上とすることで、表面のすべりを維持してカール部の加工時に缶基体が傷付くことを防止し、５重量％以下とすることで、加工時において内面塗装膜にクラックが発生することを防止する。

本発明のボトル缶によれば、加熱によってワックスが内面塗装膜からライナーに移行しても、ライナーにワックスが取り込まれないので、ライナーの劣化や、カール部とライナーとの摺動抵抗の増大を防止する。したがって、開栓時のキャップの開栓性が低下することを抑制する。

以下、本発明によるボトル缶の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態におけるボトル缶１は、図１に示すように、キャップ２をネジ成形して密封することで、キャップ付ボトル缶３として用いられるものであって、アルミニウムあるいはアルミニウム合金などからなる缶基体１１の内面に内面塗装膜１２を形成し、外面に外面塗装膜１３を形成したものである。

缶基体１１は、大径の缶胴部１４と、この缶胴部１４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１５と、このテーパ部１５の上端から上方に延在して形成された小径の口金部１６とを備えている。
口金部１６は、その下端部に径方向に膨出して形成されたかぶら部１７と、このかぶら部１７の上方かつ口金部１６の軸方向ほぼ中央部に形成された雄ネジ部１８と、口金部１６の上端縁を径方向外方へ折り曲げて形成されたカール部１９とを備えている。なお、このカール部１９は、スロット加工されることで潰され、これにより閉栓時にキャップ２の後述するライナー２３と接触するライナー接触予定部１９ａが形成される。

内面塗装膜１２は、缶基体１１を保護して缶基体１１とボトル缶１の内容物とが接触することで、この影響によって缶基体１１が腐食することなどを防止するために形成された塗装膜である。
この内面塗装膜１２は、カール部１９の内面に形成されたカール部内面塗装膜１２ａと、缶胴部１４を含む缶基体１１のカール部１９を除いた内面に形成された缶胴部内面塗装膜１２ｂとによって構成されている。

カール部内面塗装膜１２ａは、エポキシ／アクリル系樹脂を水性溶媒で溶かし、これにワックスを添加することによって構成される。ここで添加されるワックスには、融点が約７０℃〜８０℃であるエルカ酸アミドが用いられており、その含有量がエポキシ／アクリル系樹脂に対して１重量％以上５重量％以下となっている。なお、このカール部内面塗装膜１２ａは、ポリプロピレンやポリエチレン、カルナバワックスが含有されていてもよい。

缶胴部内面塗装膜１２ｂは、カール部内面塗装膜１２ａと同様に、エポキシ／アクリル系樹脂を水性溶媒で溶かし、これにワックスを添加することによって構成される。ここで添加されるワックスには、カール部内面塗装膜１２ａと同様にエルカ酸アミドが用いられており、その含有量がカール部内面塗装膜１２ａのワックスの含有量とあわせて内面塗装膜１２のエポキシ／アクリル系樹脂に対して０．０５重量％以上１重量％以下となっている。

外面塗装膜１３は、缶基体１１の上面に形成されたサイズコート膜（図示略）と、サイズコート膜の上面に形成された印刷膜（図示略）と、印刷膜の上面に形成されたオーバーバーニッシュ膜（図示略）とによって構成されている。
サイズコート膜は、缶基体１１と印刷膜との密着性を向上させるために形成された塗装膜である。そして、サイズコート膜の原料は、例えばエポキシ／フェノール系樹脂またはポリエステル／アミノ系樹脂を溶剤で溶かすことによって構成される。なお、サイズコート膜の原料には、適宜の顔料が添加されてもよい。
インク膜は、缶基体１１の外表面を装飾するために形成された塗装膜である。そして、インク膜の原料は、色彩を有するインキによって構成される。
オーバーバーニッシュ膜は、インク膜の保護や、表面のすべりを良好にして加工性を向上させるために形成された塗装膜である。そして、オーバーバーニッシュ膜の原料は、例えばエポキシ／フェノール系樹脂またはポリエステル／アミノ系樹脂を溶剤で溶かし、これにワックスを添加することによって構成される。

キャップ２は、ボトル缶１と同様にアルミニウムあるいはアルミニウム合金などからなり、天面部２１とこの天面部２１の周縁からほぼ垂下した側面部２２とによって構成されている。そして、天面部２１の内面には、ライナー２３が配設されている。このライナー２３は、ほぼ円板形状を有しており、ポリプロピレンによって構成されている。

次に、以上のように構成されたボトル缶１の製造方法について、図２を用いて説明する。
まず、アルミニウム板材を所定の大きさの円形状板に打ち抜いて形成されたアルミニウム円板３１に、まずＤＩ加工工程を施すことによってＤＩ缶（有底筒状体）３２を形成する。
このＤＩ加工工程は、アルミニウム円板３１からカップ３３を形成する絞り工程と、カップ３３を所定高さの筒状缶体３４に形成する再絞り加工及びしごき加工と、筒状缶体３４の上端３４ａを切りそろえてＤＩ缶３２とするトリミング加工とを備えている。アルミニウム円板３１の板厚とほぼ同じ厚みにカップ３３は、再絞り加工及びしごき加工によって所定厚み及び高さの筒状缶体３４に加工されるが、その際に、筒状缶体３４の上端３４ａの高さが一様に変形されずに、山谷状に変形される。この山谷状の部分は、通常「耳」と呼ばれ、トリミング加工によって切断される。これにより、ＤＩ缶３２の上端３２ａは、一様の高さに形成される。このＤＩ加工工程の後、ウォッシャで洗浄され、耐腐食性向上のためにクロムやジルコニウムなどで化成処理が行われる。

次に、ＤＩ加工工程によって形成されたＤＩ缶３２に、内面塗装処理及び外面塗装処理を施すことでＤＩ缶３２の内面及び外面にそれぞれ上述した内面及び外面塗装膜１２、１３を有する原型缶基体３５を形成する。
内面塗装処理は、図３に示す内面塗装装置４０を用いた塗料の噴き付けによって行わる。この内面塗装装置４０は、ＤＩ缶３２の内面に向けて塗料を噴霧する複数の塗料噴霧手段４１と、これら塗料噴霧手段４１に塗料を供給する塗料供給手段（図示略）と、ＤＩ缶３２の底部３２ａを保持してＤＩ缶３２を缶軸回りに回転させる保持手段（図示略）とを備えている。複数の塗料噴霧手段４１は、ＤＩ缶３２の内面のうち、底部３２ａに塗料を噴霧する第１噴霧手段４２ａと、缶胴３２ｂのうちカール部形成予定部３２ｃを除いた部分に塗料を噴霧する第２噴霧手段４２ｂと、カール部形成予定部３２ｃに塗料を噴霧する第３噴霧手段４２ｃとによって構成されている。ここで、第１及び第２噴霧手段４２ａ、４２ｂから缶胴部内面塗装膜１２ｂの原料によって構成された塗料が噴霧され、第３噴霧手段４２ｃからカール部内面塗装膜１２ａの原料によって構成された塗料が噴霧される構成となっている。

このように構成された内面塗装装置４０を用いて内面塗装膜１２を形成する際は、まずＤＩ缶３２を、その底部３２ａが前記保持手段に接し、かつ缶軸と前記保持手段の回転軸とをほぼ一致させた状態で、保持手段により保持する。次に、前記保持手段を回転駆動させてＤＩ缶３２を回転駆動させてＤＩ缶３２を缶軸回りに回転させると共に、第１から第３噴霧手段４２ａ〜４２ｃから同時に、ＤＩ缶３２の内面に向けて塗料を噴霧する。そして、これを焼付け乾燥させることで、カール部内面塗装膜１２ａ及び缶胴部内面塗装膜１２ｂを有する内面塗装膜１２が形成される。

また、外面塗装処理は、内面塗装処理と同様に、塗料の噴き付けによって行われ、ＤＩ缶３２の全周を周回するように塗装される。ここで、ＤＩ缶３２の全周に良好に塗装されるように、塗装の周回開始部分と塗装の周回終了部分とが重複するように塗装されている。そして、これを焼付け乾燥させることで、外面塗装膜１３が形成される。
以上のようにして、ＤＩ缶３２の内面及び外面にそれぞれ内面及び外面塗装膜１２、１３を形成した原型缶基体３５が形成される。

次に、内面及び外面塗装処理によって内面及び外面塗装膜１２、１３が形成された原型缶基体３５に、ネックイン加工を施すことによって、テーパ部１５及び口金部１６が形成された原型ボトル缶３６を形成する。そして、この原型ボトル缶３６に、成形ローラなどを用いたネジ成形加工を施すことによって口金部１６に雄ネジ部１８を形成すると共に、開口端を径方向外方へ向けて折り返してカール部１９を形成することで、ボトル缶１となる。この後、ボトル缶１に飲料が充填された後は、図示しないキャッププリフォームを口金部１６に被せ、成形ローラなどによって雄ネジ部１８に合わせた雌ネジ部２４が形成され、キャップ２となる。このとき、カール部１９のライナー接触予定部１９ａとライナー２３とが接触し、キャップ付ボトル缶３の密封性が保たれている。
ここで、ボトル缶１の内部に充填される飲料として、ミルク入りコーヒーやスープなどのようにレトルト殺菌が必要な飲料が挙げられる。

このように構成されたボトル缶１によれば、内面塗装膜１２にアミド系ワックスであるエルカ酸アミドを用いることで、レトルト殺菌時においてボトル缶１を加熱したときに、カール部内面塗装膜１２ａのワックスがライナー２３に移行しても、ライナー２３に取り込まれないので、ライナー２３の劣化や、カール部１９とライナー２３との摺動抵抗の増大を防止する。したがって、キャップ２の開栓トルクが良好に維持される。
このとき、内面塗装膜１２におけるワックスの含有量がエポキシ／アクリル系樹脂に対して０重量％以上１重量％以下であると共に、カール部内面塗装膜１２ａのワックスの含有量がエポキシ／アクリル系樹脂に対して１重量％以上５重量％以下であるので、加工時において缶基体１１が傷付くことを防止すると共に、内面塗装膜１２にクラックが発生することを防止する。また、内部に充填された飲料のフレーバー性を低下させることを防止する。

次に、本発明にかかるボトル缶を、実施例により具体的に説明する。
まず、実施例１から実施例１０及び比較例１から比較例４として、それぞれ表１に示すようなカール部内面塗装膜のワックス及び缶胴部内面塗装膜のワックスを用いたボトル缶を製造した。そして、これらボトル缶にキャッププリフォームを被着、ネジ成形してキャップ付ボトル缶を製造した。
これら製造されたキャップ付ボトル缶の開栓トルク、フレーバー性、加工時における塗装膜のクラックの有無を評価した。この結果を、表１に示す。なお、表１において、開栓性は、１７０Ｎ・ｃｍ未満であれば問題なく、１７０Ｎ・ｃｍ以上２００Ｎ・ｃｍ以下であればやや硬く感じられるものの実用上問題ないが、２００Ｎ・ｃｍを超えると実用上問題が発生する。また、フレーバー性は、△以上であれば実用可能となっている。また、塗膜クラックも同様に、△以上であれば実用可能となっている。また、表１において、ＥＡとはエルカ酸アミド、ＯＡとはオレイン酸アミド、ＳＡとはステアリン酸アミド、ＥＢＳＡとはエチレンビスステアリン酸アミドをそれぞれ示している。また、実施例５において「１．０＋１．０」とは１．０重量％のＥＡと１．０重量％のＯＡとを混合していることを示しており、実施例６において「１．０＋２．０」とは１．０重量％のＥＡと２．０重量％のＥＢＳＡとを混合していることを示している。

表１より、カール部内面塗装膜にアミド系ワックスを用いることによって、フレーバー性及び加工性が維持された状態で、キャップの開栓性が低下することを抑制することを確認した。

なお、本発明は上記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種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、缶基体としてアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いたが、これらに限らず、スチールなど他の金属を用いてもよい。また、アルミニウム板材から一体的に形成されているが、缶底が別部材によって形成されたツーピース缶であってもよい。
また、レトルト殺菌が必要な飲料をボトル缶に充填しているが、お茶やミネラルウォーターなどのようにホットパックで充填される飲料としてもよい。
また、缶基体のカール部の内面にカール部内面塗装膜を、缶基体の他の内面に缶胴部内面塗装膜を、それぞれ形成したが、カール部のライナー接触予定部の内面にカール部内面塗装膜が形成されていればよい。例えば、缶基体の口金部内面にカール部内面塗装膜を形成すると共に口金部を除いた内面に缶胴部内面塗装膜を形成してもよく、缶基体の口金部及びテーパ部の内面にカール部内面塗装膜を形成すると共に口金部及びテーパ部を除いた内面に缶胴部内面塗装膜を形成してもよい。
また、内面塗装膜に添加されるワックスとして、エルカ酸アミドを用いたが、エルカ酸アミド、ステリン酸アミド、オレイン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド及びメチレンビスステアリン酸アミドのうち少なくとも１種を用いればよく、これらの中から２種以上を混合して用いてもよい。
また、缶胴部内面塗装膜のワックス含有量は、０重量％以上０．０５重量％未満であってもよい。

本発明の一実施形態におけるキャップ付ボトル缶を示す部分断面図である。図１のボトル缶の製造工程を示す斜視図である。図１のボトル缶の内面塗装装置の概略構成図である。

符号の説明

１ボトル缶
２キャップ
１１缶基体
１２内面塗装膜
１２ａカール部内面塗装膜
１９カール部
１９ａライナー接触予定部

Claims

閉栓時にキャップに設けられたライナーに当接するカール部を有する缶基体の内面に硬化樹脂を含有する内面塗装膜が形成され、内容物の充填時または充填後に加温されるボトル缶において、
少なくとも前記カール部のうちの前記ライナーと接触するライナー接触予定部の内面塗装膜が、アミド系ワックスを含有し、
前記アミド系ワックスが、エルカ酸アミド、ステリン酸アミド、オレイン酸アミド及びエチレンビスステアリン酸アミドのうちの少なくとも１種を含有し、
前記缶基体の内面塗装膜に添加されるワックスの含有量が、該内面塗装膜が含有する硬化樹脂に対して１重量％以下とされ、
前記ライナー接触予定部の内面塗装膜に添加されるワックスの含有量が、該ライナー接触予定部の内面塗装膜が含有する硬化樹脂に対して１重量％以上５重量％以下であることを特徴とするボトル缶。
前記缶基体の内面塗装膜に添加されるワックスの含有量が、該内面塗装膜が含有する硬化樹脂に対して０．１重量％以上０．８重量％以下とされ、前記ライナー接触予定部の内面塗装膜に添加されるワックスの含有量が、該ライナー接触予定部の内面塗装膜が含有する硬化樹脂に対して１重量％以上５重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のボトル缶。