JP7396347B2 - シームレス缶及びシームレス缶成形用樹脂被覆金属板 - Google Patents
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Description
また、一般に絞りしごき缶(DI缶)においては、缶体の成形直後に缶体の搬送性を向上するための塗料を接地部に塗装する必要があり、チャイム部及びボトム部も塗装する場合には、内面塗装及び胴部の印刷を行った後、チャイム部及びボトム部をそれぞれ接地部とは異なる塗装方法・装置で異なる塗料を用いて塗工する必要があることから、工程数が多く、やはり生産性や経済性の点で劣っている。
本発明のシームレス缶においては、
1.前記ポリエステル系塗膜の厚みが、7μm以下であること、
2.前記底部が、中央部に位置する上方に膨らんだボトム部と、該ボトム部周縁から降下した接地部と、該接地部から外方かつ上方に傾斜して延びて前記胴部下端に連なるチャイム部とから成ること、
3.前記底部が、シームレス缶の正立状態における上部となるように印刷画像が形成されていること、
が好適である。
本発明のシームレス缶成形用の樹脂被覆金属板においては、
1.前記ポリエステル系塗料組成物が、ポリエステル樹脂をベース樹脂とし、フェノール樹脂、アミノ樹脂、イソシアネート化合物の何れかを硬化剤とするポリエステル系塗料組成物から成ること、
2.前記金属板が、純アルミニウム板又はアルミニウム合金板であること、
が好適である。
また本発明のシームレス缶では、塗装工程や印刷工程を経ることなく、缶底部を含むシームレス缶の全体が着色されており、胴部はもちろん、缶底部を構成するチャイム部、接地部、ボトム部のそれぞれについて、異なる塗装方法・装置で異なる塗料を用いて別工程で塗装する必要があったDI缶に比して顕著に生産性及び経済性が向上している。
更に金属板表面に形成される塗膜は、金属板とポリエステル樹脂被覆との密着性を向上することから、絞りしごき加工等の過酷な加工に付された場合にも、ポリエステル樹脂被覆の密着性が確保されている。
更にまた、着色された缶底部が、シームレス缶の正立状態における上部となるように、印刷画像を形成することにより、正立状態における上部が装飾性に優れた缶底部となり、より人目を惹きつけることが可能になる。そのため、商品販売のための陳列時にかかる缶底部が上部となるようにシームレス缶(商品)を配置することにより、プルタブを備えた開口予定部が形成された、装飾性に乏しい缶蓋が上部となるように配置されているシームレス缶(商品)よりも目立たせることが可能になり、商品価値を高めることが可能になる。
またこのシームレス缶は、シームレス缶胴部のX部分を拡大して示す断面図から明らかなように、金属板10の缶外面側に、着色剤を含有するポリエステル系塗膜11を介して熱可塑性樹脂被覆12が形成され、金属板10の缶内面側にプライマー13を介して熱可塑性樹脂被覆14が形成された樹脂被覆金属板から形成されている。
以下、本発明の樹脂被覆金属板及びシームレス缶について説明する。
本発明のシームレス缶成形用の樹脂被覆金属板は、金属板の缶外面となる面に、ポリエステル系塗膜を介して熱可塑性樹脂被覆が施されて成り、前記ポリエステル系塗膜が、全樹脂固形分(ポリエステル樹脂と硬化剤の合計)100質量部対して20質量部以下の着色剤を含有するポリエステル系塗料組成物から成ることが重要な特徴であり、上記塗膜を介して熱可塑性樹脂被覆が形成されていることにより、前述したとおり、シームレス缶に成形されたときに缶底部を含めた缶全体が着色された外観を付与できると共に、熱可塑性樹脂被覆と金属板との密着性を向上させ、過酷な製缶加工にも耐え得る加工密着性を付与することが可能になる。
本発明では、金属板として従来シームレス缶の成形に使用されていた各種表面処理鋼板やアルミニウム等の軽金属板を使用することができる。
表面処理鋼板としては、冷間圧延鋼板を焼鈍後調質圧延あるいは二次冷間圧延し、亜鉛メッキ、錫メッキ、ニッケルメッキ、電解クロム酸処理、クロム酸処理、ジルコニウム化合物処理等の表面処理の一種または二種以上を行ったものを用いることができる。本発明においては、塗膜密着性と耐腐食性の点から電解クロム酸処理鋼板{ティンフリースチール(以下、「TFS」という)}を特に好適に用いることができ、このTFSは10~200mg/m2の金属クロム層と1~50mg/m2(クロムとして)のクロム水和酸化物層とを備えていることが好適である。表面処理鋼板の他の例としては、0.5~11.2g/m2の錫メッキ量を有するブリキ板を挙げることができる。このブリキ板には、クロムとして1~30mg/m2となるようなクロム酸処理、重クロム酸ソーダ処理、或いはリン酸クロム酸処理が行われていることが望ましい。更に他の例としては、アルミニウムメッキ、アルミニウム圧接等を施したアルミニウム被覆鋼板が用いられる。
本発明においては特に、アルミニウム板を好適に使用することができる。アルミニウム板の光沢を積極的に利用することにより、地色の隠ぺいが不要になり、着色剤の使用量を低減できることから、製缶性を向上できる。しかもアルミニウム板の光沢と着色剤による発色が相俟って、特に外観特性に優れたシームレス缶を得ることが可能になる。
本発明においては、金属板の缶外面側となる面に、全樹脂固形分100質量部対して20質量部以下の着色剤を含有するポリエステル系塗料組成物から成る塗膜が形成されていることが重要な特徴である。これにより、シームレス缶としたときに、缶底部を含めた缶全体が着色された状態となり、従来のシームレス缶のように、シームレス缶の成形後に缶胴部とは別に缶底部を塗装する必要がなくなり、生産性及び経済性が向上する。
多価カルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、などの脂肪族ジカルボン酸、(無水)マレイン酸、フマル酸、テルペン-マレイン酸付加体、などの不飽和ジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、1,2-シクロヘキセンジカルボン酸、などの脂環族ジカルボン酸、(無水)トリメリト酸、(無水)ピロメリト酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸、などの3価以上のカルボン酸、4,4-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)-ペンタン酸、4-モノ(4’-ヒドロキシフェニル)-ペンタン酸、p-ヒドロキシ安息香酸、などのモノカルボン酸を挙げることができ、これらの中から一種又は二種以上を選択し使用できる。
ポリエステル樹脂は、数平均分子量が3000~100000、酸価が0~50mgKOH/g、ガラス転移温度が-20~100℃の範囲にあることが好ましい。
本発明に用いるポリエステル系塗料組成物に用いる硬化剤としては、ポリエステル樹脂の官能基、例えばカルボキシル基や、更には水酸基と反応し得る官能基を有する硬化性樹脂が使用され、例えば、フェノール樹脂、イソシアネート化合物、アミノ樹脂等から成る硬化剤を挙げることができる。これらの樹脂は単独でも2種以上の組合せでも使用される。
上記硬化剤の内でも、レゾール型フェノール樹脂、アミノ樹脂を好適に使用することができるが、フェノール樹脂を用いた場合には形成される塗膜が黄色くなることから、着色剤本来の色味を発現するためには、アミノ樹脂を用いることが望ましい。
アミノ樹脂としては、例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等を用いることができ、より具体的には、メチル化尿素樹脂、メチルエーテル化尿素樹脂、ブチルエーテル化尿素樹脂、メチルエーテルとブチルエーテルの混合エーテル化尿素樹脂;メチロール化メラミン樹脂、メチルエーテル化メラミン樹脂、ブチルエーテル化メラミン樹脂、メチルエーテルとブチルエーテルの混合エーテル化メラミン樹脂等のメラミン樹脂;メチロール化ベンゾグアナミン樹脂、メチルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂、ブチルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂、メチルエーテルとブチルエーテルの混合エーテル化ベンゾグアナミン樹脂等を挙げることができる。
本発明において、塗膜を着色するために使用される着色剤としては、これに限定されないが、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、縮合多環系顔料、及び染色レーキ系顔料等の有機顔料、酸化物、ケイ酸塩、フェロシアン系化合物等の無機顔料、偏光パール顔料等のアルミ系光輝顔料、マイカ系光輝顔料、ガラス系光輝顔料等の光輝顔料等、目的とするシームレス缶の外観のデザインに応じて、適宜の顔料を1種又は2種以上を使用することができる。色味や物性調整などのために、酸化チタン、酸化亜鉛等の白色顔料や、炭酸カルシウム等の体質顔料を配合することもできる。
着色剤は、塗料組成物の全樹脂固形分(ポリエステル樹脂と硬化剤の合計)100質量部に対して、20質量部以下、特に1~10質量部の量で添加されていることが好ましい。上記範囲よりも着色剤の量が多い場合には、金属板と熱可塑性樹脂被覆との加工密着性が低下すると共に、胴部と、胴部に比して加工の程度が低い缶底部との色の違いが明確になってしまうおそれがある。また塗料組成物の安定性が低下し、長期保存する際に、沈殿物や分離、粘度変化を生じ、塗工性が低下するおそれがある。
本発明に用いるポリエステル系塗料組成物は、ポリエステル樹脂100質量部当り、硬化剤を5~43質量部、特に8~18質量部の量で有機溶媒中に溶解させて配合させることにより調製することができる。
この際、硬化触媒として酸触媒を全樹脂固形分(ポリエステル樹脂と硬化剤の合計)100質量部に対して0.01質量部~3質量部を含有することが好ましい。酸触媒としては、例えば、硫酸、p-トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸、樟脳スルホン酸、リン酸、及びこれらをアミンブロック(アミン化合物で一部あるいは全部を中和すること)したもの、等が挙げられ、これらの中から一種又は二種以上を併用することができる。これらの酸触媒の中では、樹脂との相溶性、衛生性の面からドデシルベンゼンスルホン酸、及びドデシルベンゼンスルホン酸をアミンブロックしたものが特に好ましい。
また、この後、必要に応じ、ポリエステル樹脂を溶解する際に使用した有機溶剤を加熱留去、あるいは減圧留去することができる。有機溶剤を留去する方法としては、フェノール樹脂が有機溶剤留去中の熱での縮合を抑えるためにも100℃以下での減圧留去が望ましく、80℃以下の減圧留去がさらに好ましい。この場合、有機溶剤を全量留去すれば完全に水系の樹脂組成物を得られるが、分散体の安定性、成膜性などから有機溶剤を3質量%~20質量%含有させることが望ましい。
また塗膜の膜厚は、乾燥膜厚で7μm以下、特に0.4~3.0μmの範囲にあることが好ましい。上記範囲にあることにより、発色の良いポリエステル系塗膜を密着性良くシームレス缶に形成できる。
本発明の樹脂被覆金属板において、金属板に上述した塗膜を介して施される熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、結晶性ポリプロピレン、結晶性プロピレン-エチレン共重合体、結晶性ポリブテン-1、結晶性ポリ4-メチルペンテン-1、低-、中-、或いは高密度ポリエチレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-アクリル酸エチル共重合体(EEA)、イオン架橋オレフィン共重合体(アイオノマー)等のポリオレフィン類;ポリスチレン、スチレン-ブタジエン共重合体等の芳香族ビニル共重合体;ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン樹脂等のハロゲン化ビニル重合体;アクリロニトリル-スチレン共重合体、アクリロニトリル-スチレン-ブタジエン共重合体の如きニトリル重合体;ナイロン6、ナイロン66、パラまたはメタキシリレンアジパミドの如きポリアミド類;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリテトラメチレンテレフタレート等のポリエステル類;各種ポリカーボネート;ポリオキシメチレン等のポリアセタール類等の熱可塑性樹脂から構成されたプラスチックフイルムを挙げることができる。
好適に使用し得るポリエステル樹脂としては、ホモポリエチレンテレフタレートであってもよいが、テレフタル酸以外の酸成分を酸成分基準で30モル%以下の量で、またエチレングリコール以外のアルコール成分をアルコール成分基準で30モル%以下の量で含有する共重合ポリエステル単体またはそれらのブレンド物であってもよい。
テレフタル酸以外の酸成分としては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、P-β-オキシエトキシ安息香酸、ジフェノキシエタン-4,4’-ジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等を挙げることができる。
またエチレングリコール以外のアルコール成分としては、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどのグリコール成分を挙げることができる。
特に、ポリエチレンテレフタレート、イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート、ナフタレンジカルボン酸共重合ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリブチレンテレフタレートのブレンド物の何れかであることが好ましい。
ポリエステルフィルムには、それ自体公知のフィルム用配合剤、滑剤、アンチブロッキング剤、顔料、各種帯電防止剤、酸化防止剤等を公知の処方によって配合することができる。
また熱可塑性樹脂フィルムを形成した後で被覆する場合、フィルムは延伸されていてもよいが、未延伸フィルムであることが成形加工性及び耐デント性の点から好ましい。
ポリエステルフィルムの厚みは、一般に5~40μmの範囲にあることが好ましい。
また金属板の缶内面側となる面に施す熱可塑性樹脂被覆においても、缶外面側について上述したように、熱可塑性樹脂フィルムの熱接着法或いは溶融熱可塑性樹脂の押出ラミネート法により形成することができる。またこの際、熱可塑性樹脂被覆は、金属板表面に直接形成してもよいし、従来公知の接着樹脂層を介して被覆することもできる。
本発明のシームレス缶は、上述した本発明の樹脂被覆金属板を用い、これを打抜き、絞り加工、絞り-しごき加工、絞り・再絞り加工、絞り・再絞りによる曲げ伸ばし加工(薄肉化絞り加工或いはストレッチ加工)、絞り・再絞りによる曲げ伸ばし・しごき加工等の従来公知の加工に付すことによって成形される。
好ましくは再絞りによる曲げ伸ばし加工及び/又はしごき加工を行って側壁部の薄肉化を行う。その薄肉化は、缶底部に比して缶胴部は曲げ伸ばし加工及び/又はしごき加工により、樹脂被覆金属板の元板厚の20~95%、特に30~90%の厚みになるように薄肉化されているのが好ましい。
成形されたシームレス缶は、缶底部のドーミング加工を行った後、洗浄乾燥、外面印刷、ネックイン加工及びフランジ加工等の後加工を行うことにより得られる。
また胴部に形成される印刷画像を、シームレス缶の正立状態において底部が上部となるように、上下逆さまに印刷することによって、人目につきやすいシームレス缶の上部に装飾性を持たせることが可能になり、プルタブを備えた開口予定部を有する缶蓋が上部に来る一般的なシームレス缶に比して、より装飾性を高めることも可能になる。
本発明のシームレス缶は、従来公知のステイ・オン・タブ型式のイージーオープン蓋やフルオープンタイプのイージーオープン蓋等の缶蓋を巻締して、缶詰とすることができる。
シームレス缶と同様の樹脂被覆金属板から成形した着色された缶蓋を使用して、缶詰全体が着色されるようにしてもよいし、もちろん着色されていない缶蓋を使用することもできる。
[プライマーの調製]
以下に本発明のポリエステル系プライマー及び比較用プライマーの調製例を示す。文中及び表中の「部」とあるのは「質量部」を示す。
・ポリエステル樹脂の調製
テレフタル酸50部、イソフタル酸282部、シクロヘキサンジメタノール403部、チタンテトラブトキシド0.14部を2lのセパラブルフラスコに仕込み、4時間かけて220℃まで徐々に昇温し、水を留去しながらエステル化反応を行った。所定量の水を留去した後、30分かけて10mmHgまで減圧初期重合を行うと共に、温度を250℃まで昇温し、さらにこのまま1mmHg以下で50分間後期重合を行い、減圧重合を止め、樹脂を取り出してポリエステルを得た。得られたポリエステル樹脂成分のモル比を表1に示す。
・硬化剤の調製
m-クレゾール100部、37質量%ホルマリン水溶液180部、及び水酸化ナトリウム1部を加え、60℃で3時間反応させた後、減圧下50℃で1時間脱水した。次いでn-ブタノール100部を加え、110℃で4時間反応を行った。反応終了後、得られた溶液を濾過して、m-クレゾールから誘導されたレゾール型フェノール樹脂を調製した。
・カラープライマーの調製
得られたポリエステル樹脂100部と着色剤としてフードイエローNo.4を2部、溶剤をフラスコに仕込み、ガラスビーズを入れて、卓上型バッチ式サンドミルを用いて120分間分散した後、ガラスビーズを取り除いて、塗料液を得た。この塗料液を加温し、100℃以下で良く攪拌しながら溶解した。完全に溶解した後室温まで冷却し、良く攪拌しながら所定のレゾール型フェノール樹脂10部と硬化触媒2部を添加し、ポリエステル系カラープライマーを調製した。硬化触媒は(日本サイテックインダストリーズ(株)製サイキャット602)を使用した。
着色剤の添加方法については従来公知の手法を用いても可能である。
アルミ合金JIS3104の厚み0.27mm板の両面に日本パーカライジング社製「アルクロムK702」を使用して化成処理を行い、リン酸クロメートから成る表面処理皮膜を形成し、表面処理金属板を作製した。この表面処理板の缶外面側となる面に、上記ポリエステル系カラープライマーをロールコートし、250℃で焼き付け、2.0μmの厚みのプライマーを形成して巻き取った。
このプライマー被覆表面処理金属板を巻き戻しながら、両面に押出コートで熱可塑性樹脂を熱ラミネートした。尚、缶外面側の熱可塑性樹脂として、下層として7μm厚のイソフタル酸15モル%含有ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET/IA15」のように表記する)及び上層として3μm厚のPET/IA7.5から成る二層構造の熱可塑性樹脂被覆を用いた。缶内面側の熱可塑性樹脂被覆は、下層が6μm厚のPET/IA15及び上層が6μm厚のPET/IA2の二層構造の熱可塑樹脂被覆とした。その後、内外面にグラマワックスを塗布して巻き取り、熱可塑性樹脂被覆金属板を製造した。
この熱可塑性樹脂被覆金属板をブランキングし、絞りしごき加工し、開口端を所定寸法にトリミングし、200℃30秒でヒートセットし、印刷し、仕上げニス塗布し、200℃40秒で焼き付け、開口端をネッキングし、フランジングして、缶胴211径でネック部206径の容量350mlのシームレス缶を作製した。
プライマーの組成、プライマーの膜厚、着色剤種、及び着色剤添加量を表に示すように変えた以外は実施例1と同様にして熱可塑性樹脂被覆金属板及びシームレス缶を作製した。
実施例2~28、比較例1~5のプライマーについては前記した合成例と同様にて、ポリエステル樹脂成分のモノマー量を変更することにより、表に示す各種ポリエステル樹脂を調製した。また表に示す各種ポリエステル樹脂と硬化剤比になるようにしてプライマーを調製した。実施例9の硬化剤はブロックイソシアネート化合物(エポックデクサジャパン社製VESTANAT B1370)を使用し、実施例10の硬化剤はアミノ系樹脂(日本サイテックインダストリーズ社製マイコート506)を使用した。
[塗液安定性]
ポリエステル系カラープライマー組成物の調液後37℃1ヶ月後の塗液の状態を確認し、沈殿物や分離、粘度変化等の有無の確認を行った。いずれの問題も無い場合を〇、いずれかに問題がある場合を×と評価した。
上記絞りしごき加工で500缶を成形し、破胴が1缶以上発生した場合を×、破胴がなかった場合を〇とした。
上記のヒートセット後シームレス缶の外面について開口端(トリミング部)を調べ、開口端からの金属露出長さ(剥離部長さ)をマイクロスコープで測定した。20缶調査し、20缶中の最大剥離長さにつき、次の基準で評点を付けた。なお、破胴を生じた場合には、以下のフランジ相当部剥離性の評価は行わなかった。
◎:最大剥離長さゼロ。
〇:最大剥離長さ0.1mm未満。
△:最大剥離長さ0.1mm~0.5mm未満。
×:最大剥離長さ0.5mm以上。
Claims (2)
- 底部及び胴部を有する飲料用シームレス缶において、缶外面側にはポリエステル系塗膜を介して熱可塑性樹脂被覆が形成されており、前記ポリエステル系塗膜が、全樹脂固形分100質量部に対して着色剤を20質量部以下及びポリエステル樹脂100質量部に対して硬化剤を5~43質量部の量で含有するポリエステル系塗料組成物から成り、底部を含む缶外面の全体が着色されており、
前記ポリエステル系塗膜の厚みが、7μm以下であり、
前記底部が、シームレス缶の正立状態における上部となるように印刷画像が形成されていることを特徴とする飲料用シームレス缶。 - 前記底部が、中央部に位置する上方に膨らんだボトム部と、該ボトム部周縁から降下した接地部と、該接地部から外方かつ上方に傾斜して延びて前記胴部下端に連なるチャイム部とから成る請求項1記載の飲料用シームレス缶。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023200758A JP2024015077A (ja) | 2019-03-14 | 2023-11-28 | シームレス缶及びシームレス缶成形用樹脂被覆金属板 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019046658 | 2019-03-14 | ||
JP2019046658 | 2019-03-14 | ||
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