JP6514525B2

JP6514525B2 - 金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニス

Info

Publication number: JP6514525B2
Application number: JP2015040162A
Authority: JP
Inventors: 清隆鑓水; 昭中原; 高橋　雅人; 雅人高橋
Original assignee: DIC Graphics Corp
Current assignee: DIC Graphics Corp
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: JP2016160345A

Description

本発明は、飲料缶などの金属容器最外層に塗布される熱硬化型溶剤系塗料及びそれを用いた積層体に関する。

飲料缶などの金属容器に塗布される塗装剤は下地の表面保護（錆止め等）・光沢保持や滑り性付与（生産性等）のために塗工される。ポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り付けて構成するラミネート缶も同様の理由から最外層にはＯＰニスが塗布される。

これらのニスは近年、意匠効果として樹脂ビーズなどを処方して凹凸塗膜を形成する手法（特許文献１）や下塗り塗料に発泡性マイクロカプセルを用いて発泡させ滑り止め効果を発現させる技術（特許文献２）が活用されている。しかし、金属缶などに滑り止め効果を付与させた場合、生産時に多量の金属缶が接触しながら高速で搬送される内容物充填工程において、一定の滑り性が無いとスムーズな搬送ができず、生産トラブルの原因となるが、これまでに上述した課題を解決できる具体的な内容の発案はされていない。

特開２００５−１１２３７７特開２００３−１５５０３６

本発明の課題は、金属容器用ニスとして一定粒子径のフィラーを一定の比率で添加することで塗膜表面に凹凸形状を形成させ、人が手で持った際には滑り止め効果を発現させる一方で、缶生産時の高速搬送工程においてもスムーズな搬送を可能とする金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスを提供することにある。

一般的に金属缶を人が手で持った際の滑り止め効果は動摩擦係数値が高いほど有利で、生産時のスムーズな搬送性は動摩擦係数値が低いほど有利となり、相反する性能と思われがちである。しかし、人が金属缶を手に持つ動作における指と金属缶塗膜表面が接触してズレが生じる際（滑りを感じる際）の速度と金属缶の生産における高速搬送時に缶同士が接触する速度は大きく異なることから、接触速度の変化における動摩擦係数値を制御することでこれらの性能を両立することが可能である。

本発明者らは、特定の樹脂と、特定の粒子径を有する樹脂ビーズを適量組み合わせ採用することで、動摩擦係数値を低速で測定した際には低い値の範囲であり、高速で測定した際の動摩擦係数の上昇率が一定レベルに制御できることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、平均粒子径が６〜１１０μmであるウレタン樹脂ビーズを含有した熱硬化型上塗りニスであって、加熱後の硬化塗膜表面の動摩擦係数値が測定速度を２ｍｍ／ｓにした際に０．２〜１．０の範囲にあり、測定速度を２ｍｍ／ｓから４０ｍｍ／ｓに増加させた場合の動摩擦係数の上昇率が２０％以下であることを特徴とする金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスを提供する。

本発明は更に、バインダー樹脂として、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも何れか１つの熱硬化型樹脂と、塗料全量の１〜２０重量％である前記微粉末を含有する金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスに関する。

本発明は、金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスを、金属基材に形成された地塗り層又はオフセット印刷層の上部に、被膜させた金属−有機皮膜積層体に関する。

本発明は、更にバインダー樹脂として、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも何れか１つの熱硬化型樹脂と、前記粉末微粒子を含有するラミネート容器フィルム用オーバープリントニス組成物であって、粉末微粒子の含有量がニス組成物全量の０．５〜１０重量％であることを特徴とするラミネート容器フィルム用オーバープリントニスに関する。

本発明は、フィルムラミネート金属容器用オーバープリントニスをフィルムの少なくとも片側に塗布されて形成されたプラスティックフィルム積層体をも提供する。

金属容器用ニス及びフィルムラミネート金属缶容器用オーバープリントニスとして滑り止め効果を発現させる目的で一定粒子径のフィラーを用いて凹凸形状を形成しても、高速搬送性を妨げることのない金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスを提供することができる。

本発明の金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスは、平均粒子径が６〜１１０μmであるウレタン樹脂ビーズを含有した熱硬化型上塗りニスであって、測定速度を２ｍｍ／ｓにした際に０．２〜１．０の範囲にあり、加熱後の硬化塗膜表面の動摩擦係数値が０．２〜１．０、測定速度を２ｍｍ／ｓから４０ｍｍ／ｓに増加させた場合の動摩擦係数の上昇率が２０％以下であることを必須とする。

本発明に使用するウレタン樹脂ビーズは平均粒子径が６〜１１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは３０〜８０μｍの範囲である。平均粒子径が６μｍを下回ると、塗膜の表面凹凸が小さくなり、接触した際の滑り止め効果が低くなる。また、平均粒子径が１１０μｍを超える場合、表面凹凸が大き過ぎるために動摩擦係数値の上昇率が高くなることから、高速生産時の搬送性に支障をきたす場合がある。

また、ウレタン樹脂ビーズのガラス転移点は−８０〜−１０℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは−６０〜−３０℃の範囲である。ガラス転移点が−８０℃を下回る場合は金属板を高温で焼付けする際にウィケットマークが発生する可能性が高くなり、−３０℃よりも高い場合には塗膜表面のソフトな触感が損なわれ、滑り止め効果が低くなる傾向がある。

また、ウレタン樹脂ビーズの添加量は塗料全量の１〜２０重量％であることが好ましく、より好ましくは７〜１３重量％の範囲である。添加量が塗料全量の１重量％に満たない場合、塗膜表面に存在する樹脂ビーズの量も少なくなる理由から表面凹凸が小さくなり、接触した際の滑り止め効果が低くなる。塗料全量の２０重量％より多い場合にも塗膜表面に存在する樹脂ビーズの量が過剰である為に、塗膜と樹脂ビーズの隙間を埋めてしまう理由により、表面凹凸が無くなり、同様に効果が低くなる。

本発明に使用する金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスの樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂から選ばれる少なくとも何れか１つの樹脂でよく、これら以外の樹脂を使用した場合には樹脂ビーズが塗膜表面に浮上・配向せず、表面凹凸を形成しない場合がある。

本発明に使用する金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスは金属基材に形成された地塗り層として、又はオフセット印刷層の上部に被膜させた金属−有機皮膜積層体としても両形態ともに効果を発現する。

また、これをラミネート容器用フィルムのオーバープリントニスとして使用する場合の樹脂としては、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂から選ばれる少なくとも何れか１つの樹脂でよく、これら以外の樹脂を使用した場合には上述した理由と同様に表面凹凸が形成されない場合がある。ラミネート容器用フィルムのオーバープリントニスはフィルムが劣化することから加熱温度に制限があり、使用可能な樹脂の種類にも制限がある。

本発明に使用できる希釈溶剤としては、特に制限はないが、たとえばトルエン、キシレン、ソルベッソ＃１００、ソルベッソ＃１５０等の芳香族炭化水素系、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル、ギ酸エチル、プロピオン酸ブチル等のエステル系の各種有機溶剤が挙げられる。また水混和性有機溶剤としてメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系、アセトン、メチルエチルケトン、シクロハキサノン等のケトン系、エチレングリコール（モノ，ジ）メチルエーテル、エチレングリコール（モノ，ジ）エチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、モノブチルエーテル、ジエチレングリコール（モノ，ジ）メチルエーテル、ジエチレングリコール（モノ，ジ）エチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール（モノ，ジ）メチルエーテル、プロピレングリコール（モノ，ジ）メチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコール（モノ，ジ）メチルエーテル等のグリコールエーテル系の各種有機溶剤が挙げられる。これらのうち通常はメチルエチルケトン、酢酸エチルや、これらの混合物を使用するのが好ましい。

本発明の金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスには、適宜必要に応じ滑剤、消泡剤、レベリング剤、顔料等を添加することが可能である。また、硬化補助剤として、尿素樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、イソシアネート樹脂、フェノール樹脂等の他の硬化剤を併用しても良く、これらは塗料の焼付け条件やフィルム塗工の場合は、その乾燥条件、ラミネート条件により適切なものを併用することが可能である。

本発明の金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスは、エアースプレー、エアレススプレーまたは静電スプレーの如き、各種のスプレー塗装、浸漬塗装、ロールコーター塗装、グラビアコーターならびに電着塗装等公知の手段により、鋼板、アルミニウム板等の金属基材やＰＥＴペットフィルム等に塗装することが出来る。塗布量は、乾燥塗膜厚では、０．１〜２０μｍ程度が好ましい。本組成物の塗布量としては、金属基材にダイレクトで塗工される塗料の場合、固形分で１〜１５ｇ／ｍ^２、好ましくは、５〜１０ｇ／ｍ^２の塗工条件で使用され、フィルム用のオーバープリントニスとして使用する場合には０．５〜５ｇ／ｍ^２、好ましくは、１〜３ｇ／ｍ^２の塗工条件で使用される。
塗布量が上記範囲よりも少なくなった際には連続均一塗布性に難点が生じ易く、物性と意匠性の発現がやや困難である。一方、塗布量が上記範囲よりも多くなった際には塗布後における溶剤離脱性が低下し、作業性が著しく低下する上に残留溶剤の問題が生じ易くなることにより金属塗工板のスタック時やフィルム巻き取り時のブロッキング性が著しく低下する場合がある。

また、本発明の金属容器用溶剤系熱硬化型上塗りニスは、１００〜２８０℃、１秒〜３０分間なる範囲内で焼付けされることが好ましい。またＰＥＴ、ＰＰ等のフィルム基材に塗装される場合には、８０〜１８０℃、1〜３０秒の範囲で乾燥し、その後、金属板に１５０〜３００℃での範囲内の温度でラミネートされれば、上塗りニスとして優れた性能を発揮することができる。

金属鋼鈑にダイレクトに塗工する場合及びフィルムに塗工してラミネートする場合に共通し、使用する鋼板としては、シート状又はコイル状の鋼板、鋼箔、鉄箔、該鋼板に表面処理を施したものが挙げられる。鋼板以外にもアルミ板を用いることもできる。特に、上層がクロム水和酸化物、下層が金属クロムの二層構造をもつ電解クロム酸処理鋼板、極薄スズめっき、ニッケルめっき鋼板、亜鉛めっき鋼板、クロム水和酸化物被覆鋼板或いはリン酸塩処理クロム酸塩処理した鋼板等が挙げられる。
フィルムを使用する場合、プラスチックフィルムとしては特に限定するものでは無いが、ペットフィルム、ポリエチレン系フィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニル系フィルム並びにアクリルフィルムに対して用いることができる。

以下、本発明を実施例にて具体的に説明する。例中「部」及び「％」は、「重量部」、「重量％」を各々表わす。

表１及び表２に示した割合(表中の数字は固形分重量比率を示す)で下記の原料を配合、分散攪拌機にて回転数：３０００ｒｐｍ、時間：３分間攪拌し、実施例１〜１１、比較例１〜７のニスサンプルを作製した。

（Ａ）ポリエステル樹脂：東洋紡績社製バイロン
（Ｂ）アクリル樹脂：ＤＩＣ株式会社製アクリディック
（Ｃ）エポキシ樹脂：ＤＩＣ株式会社製エピクロン
（Ｄ）ビニル樹脂：信越化学社製ソルバイン
（Ｅ）ブチラール樹脂：積水化学社製エスレック
（Ｆ）ベンゾグアナミン樹脂：ＤＩＣ株式会社製スーパーベッカミン
（Ｇ）樹脂ビーズ：根上工業社製アートパール
（Ｈ）ワックス：クラリアント社製セリダスト
（Ｉ）溶剤：キシレン／ブチルセロソルブ＝１／１（重量比）

〔試験パネルの作製〕
（１）金属鋼鈑用塗料
実施例１〜６、及び比較例１〜５に示す混合比率の塗料を金属板（ブリキ板）に乾燥
塗膜量が７ｇ／ｍ^２になるようにバーコーターにて塗布し、１９０℃／１０分で焼付け
した後、評価した。
（２）ラミネート容器用フィルムのオーバープリントニス
実施例７〜１１、及び比較例６〜７に示す混合比率のニスをペットフィルムに乾燥
塗膜量が２ｇ／ｍ^２になるようにバーコーターにて塗布し、１２０℃／５秒間乾燥さ
せ、裏面にフィルムラミネート缶用接着剤を乾燥塗膜量が５ｇ／ｍ^２になるようにバー
コーターにて塗布し、１２０℃／５秒間乾燥させ、塗工フィルムを得た。
このフィルムを金属板（ブリキ板）に１９０℃−１００ｍ／ｍｉｎでラミネートした
後、２２０℃／２分で焼付けし、評価した。

〔測定試験方法〕
（動摩擦係数値の測定）
動摩擦係数値はＡＳＴＭＤ１８９４−９０（同一材料または他の材料の上を滑らせた時のプラスチックフィルムおよびシートの摩擦係数を測定するための試験条件）に準拠し、英弘精機株式会社製のＴＡ．ＸＴ．Ｐｌｕｓを用い測定した。
接触面は６３．５ｍｍ×６３．５ｍｍ、荷重は２００ｇ、表面素材にはＡ.フェルト地（装置標準）とＢ.ゴム手袋の２種を使用し、引っ張り速度は２ｍｍ／ｓ及び４０ｍｍ／ｓの２点で行った。
動摩擦係数上昇率の算出方法は、１００×（４０ｍｍ／ｓ測定時の値−２ｍｍ／ｓ測定時の値）／２ｍｍ／時の動摩擦係数とした。

〔評価試験方法〕
（評価項目１：手触り（滑り止め感））
滑り止め感の評価としては、上記で作成した金属板をコーヒー缶状の容器の側面に巻き付けたサンプルと、市販の缶を２０名の被験者が手、指で触り、市販の缶と比較した際にどのように感じるか、次の５段階の評点についてアンケート形式で回答してもらい、集計した値の平均値を採用した。尚、評点の４以上が滑り止め効果有りとした。

５：市販缶と比較して非常に滑り難い
４：市販缶と比較して滑り難い
３：市販缶と比較して変わらない
２：市販缶と比較して滑り易い
１：市販缶と比較して非常に滑り易い

（評価項目２：高速搬送性）
高速搬送性の評価としては、上記で作成した金属板をコーヒー缶状の容器の側面に巻き付け、サンプル同士を接触させた状態で高速でズラした際の面の動摩擦係数値を測定した。この際の引っ張り速度（測定速度）は４０ｍｍ／ｓとし、低い動摩擦係数値を示すほど有利であり、以下の評点で判定した。尚、評点の○以上が高速搬送性に問題ないものと判断した。

◎：動摩擦係数値が０．１０以下
○：動摩擦係数値が０．１１〜０．１５
△：動摩擦係数値が０．１５〜０．２０
×：動摩擦係数値が０．２１以上

評価結果及びサンプルの混合比を表１〜表３に示す。
表１は、金属鋼鈑用塗料として作成したパネルの実施例について示す。
表２は、ラミネートフィルム用オーバープリントニスとして作成したパネルの実施例を示す。
表３は、金属鋼鈑用塗料、ラミネートフィルム用オーバープリントニス各々の比較例を示す。
尚、表中の数値は固形分重量比率を示す。
また、各ウレタン樹脂ビーズの平均粒子径は、日立製最所製操作型電子顕微鏡Ｓ−３４００Ｎを用いて測定した。

実施例では、手触りによる滑り止め効果と、内容物充填時の高速搬送性を共に保持できる事を示す。比較例では、手触りによる滑り止め効果、内容物充填時の高速搬送性のいずれかが満足できるものではない結果となった。

本発明の金属容器用ニスは人が手に持った際に高い滑り止め効果を発現することで、果汁や炭酸飲料などといった各種清涼飲料缶、ビール、チューハイなどといったアルコール飲料缶及びコーヒーやお茶などといった加温使用される缶などの広範な用途に幅広く展開され得る。

Claims

バインダー樹脂として、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも何れか１つの熱硬化型樹脂と、平均粒子径が２３〜１１０μｍであるウレタン樹脂ビーズを含有するラミネート容器フィルム用オーバープリントニスであって、前記ニスをフィルム基材に塗工し、加熱後の硬化塗膜表面に対しフェルト地又はゴム手袋を対象摩擦面として測定した際の動摩擦係数値が測定速度を２ｍｍ／ｓにした際に０．２〜１．０の範囲にあり、測定速度を２ｍｍ／ｓから４０ｍｍ／ｓに増加させた場合の動摩擦係数の上昇率が２０％以下であることを特徴とするフィルムラミネート金属缶容器用オーバープリントニス。
但し、前記ウレタン樹脂ビーズの含有量がニス全量の０．５〜１０重量％である。
請求項１に記載のフィルムラミネート金属缶容器用オーバープリントニスをフィルムの少なくとも片側に塗布されて形成されたプラスティックフィルム積層体。