JPS59124996A - 金属缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属缶特に飲料金属缶の製造方法に関するも
ので、より詳細ζこは、塗装金属素材から、耐腐食性や
フレーバー特性に優れた高絞り率の飲料金属缶を、良好
な加工作業性及び脱脂洗滌性をもって製造する方法に関
する。

飲料用の金属容器としては、アルミ、ブリキ等の金属素
材を深絞り加工或いは絞り−しどき加工に付して７ラン
ジ付のコツプ状缶体とし、これと缶蓋とを二重巻締して
成るツーピース缶や、或いは上記素材をプレス加工に付
してカップ状の有底下部体と、カップ状の注ぎ口付上部
体とを製造し、これら下部体及び上部体を、その周状の
開口端部において重ね合せ接合して、ビン状の容器とし
たものが使用されている。

この絞り加工乃至はプレス加工においては、加工に先立
って、金属素材上に予じめ有機塗膜を設けておくことが
、絞り加工性や作業性の点でも、また加工後の缶体に塗
装を施こすという煩わしさがない点でも好ましいが、塗
装金属素材を数段のプレス加工によって深絞り金行おう
とする時ｌこは未だ次の欠点がみられる。

即ち、公知の塗装金属素材では自ら一定の絞り限界があ
り、この絞り限界全速えると、頭或いはフランジの部分
で該素材の破断を生じ易く、従って径当りの高さの比率
の大きい飲料缶全製造することか困難となる。

また、このプレス加工に際して、絞り比が大きくなると
、素材−ヒの塗膜（こ剥離や破断、クラック、ピンホー
ル等の塗膜欠陥が生じ易くなり、内容物への金属溶出（
特に鉄溶田）℃缶体の孔食等の腐食が生じ易くなる。

更（こ、塗膜上にそれ自体公知の滑剤を塗布して絞り加
工性全向上させることも考えられるが、この場合には塗
膜上の滑剤を脱脂することが困難となり、また塗膜上に
残存する滑剤が、微妙な風味を生命とする飲料のフレー
バーを損い易いという致命的な欠点がある。

本発明者等は、炭素数８乃至２４の脂肪酸成分を有する
液体グリセリドを水性エマルジョン粒子で塗装金属素材
の塗膜面に施こすと、優れた絞り加工性と優れた脱脂洗
滌性との組合せが得られ、上述した諸欠点が全て解消さ
れた飲料用金属缶が得られることを見出した。

即ち、本発明の目的は、上述した諸欠点が解消された金
属缶、特に飲料金属缶の成形法を提供するにある。

本発明の他の目的は、従来の成形法に比（−て絞り限界
を顕著に向上させ且つ脱脂洗滌性をも顕著に向上させた
飲料金属缶の成形法を提供する（こある。

本発明の更に他の目的は、潤滑成分を塗装金属素材の塗
膜面（こ一様をこしかも均一をこ塗布することができ、
素材上の塗膜に欠陥を生ずることなしに、高度の絞り加
工を行うことが可能な飲料金属缶の製法を提供するζこ
ある。

本発明（こよれば、予じめ有機樹脂塗膜全形成させた金
属素材を数次の多段絞り加工（こ付し、金属缶を製造す
る方法において、炭素数８乃至２４の脂肪酸成分を有す
る液体グリセリドを６乃至５０重量％のエマルジョン粒
子の形で含有し且つ水混和性有機溶媒の少量を含有する
水性乳化液を、前記素材の有機塗膜面上に均一に塗布し
、塗布後の素材を絞り成形をこ付し、絞り成形で得られ
た缶を温間で水性媒体による洗滌に付することを特徴と
する金属缶の製造方法が提供される。

本発明を以下に詳細をこ説明する。

プレス成形（こ付する金属素材の断面構造を示す第１図
をこおいて、この成形用金属素材１は、アルミ板、ブリ
キ等から成る金属基質２、該基質の両表面に設けられた
有機塗膜６ａ、３ｂから成っている。

本発明の重要な特徴は、これら有機塗膜６ａ、６ｂの表
面に、プレス加工に先立って炭素数８乃至２４の脂肪酸
成分を有する液体グリセリドを６乃至５０重童％のエマ
ルジョン粒子の形で含有し且つ水混和性有機溶媒の少量
を含有する水性乳化液の層４α、４ｂを一様に塗布し設
けることに存する。

従来、金属素材のプレス成形等（こ際して、潤滑剤を水
性乳化液の形で用いることは一般（こ公知（こ属する。

しかしながら、この水性乳化液形の潤滑剤は鉱油系のも
のであり、かかる鉱油系の水性潤滑剤は、塗装金属素材
の塗膜面に施した場合、塗膜面と強固になじみ、温水洗
滌等の簡便な手段では、成形後の缶体塗膜面から脱脂す
ることが困難となる。しかも、この水性エマルジョンは
、塗膜面に一様に塗布することも困難であり、水性エマ
ルジョンの層が存在する部分では良好な潤滑効果が得ら
れるとしても、撥水された部分では塗膜の損傷等が必ら
ず生じること（こなる。

本発明では、潤滑成分としてグリセリドを選択し、しか
もこのグリセリド全水性エマルジョンの形で用いること
により、成形後の缶体を温間での水性媒体（こよる洗浄
（こ付するという極めて簡単な操作で、塗膜表面の脱脂
洗浄が有効にしかも完全（こ行われるものである。また
、この水性エマルジョン中に少量の水混和性有機溶媒全
混入させたことにより、塗膜表面の濡れ性が顕著に向上
し、水性エマルジョンの均一な薄層が塗膜表面ｌこ一様
に保持され、プレス成形に際して優れた潤滑作用と、塗
膜の冷却保護作用とが行われるものである。

本発明に用いるグリセリドが塗装金属素材のプレス加工
に際して、優れた脱脂洗滌性と加工性とを示す理由は正
確には不明であるが、次のようなものと考えられる。即
ち、このグリセリドは、脂肪酸（こ由来する無極性基（
親油性基）とグリセリド（グリセリンエステル）Ｉこ由
来する極性基とを有するという化学構造上の特徴を有す
る。この化学構造上の特徴により、プレス加工ζこ際し
ては、同様の極性基を有する塗膜表面に対して一様で、
連続した、しかも油膜強度の高い潤滑面を形成すると信
じられる。更に、このような潤滑膜は、水性エマルジョ
ンに含まれる乳化剤の作用及び上述した化学構造上の特
徴により、洗滌時の温水中（こ容易に再乳化分散し、優
れた脱脂性能が得られるものと認められる。

本発明（こ用いるグリセリド中の脂肪酸成分は、８乃至
２４の炭素数、特（こ１２乃至２４の炭素数を有するこ
とも重要であり、この炭素数が上記範囲よりも低いと、
油膜強度が低く、満足すべき潤滑性能が得られなくなる
。一方、この炭素数が上記範囲よりも高いと前述した再
乳化分散が困難となって脱脂性能が低下する。

グリセリドを構成する脂肪酸としては、カプリル酸、カ
プリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、バルミチン酸、
マルガリン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、
リグノセリン酸、セロチン酸、等の飽和脂肪酸の他に、
２−オクテン酸、カプロレイン酸、２−ラウロレイン酸
、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン
酸、オレイン酸、エライジン酸、ボンドイン酸、エルカ
酸、セラコレイン酸、υノーノ心、リノニライジン酸、
エレオステアリン酸、リルン酸、アラキドン酸、クルバ
ノドン酸等の不飽和脂肪酸等が挙げられる。

これらの脂肪酸は、一般にトリグリセリドの形で本発明
の目的に使用されるが、このトリグリセリドは常温で液
体であるという条件下において、単独脂肪酸グリセリド
或いは混合脂肪酸グリセリドであることができる。トリ
グリセリドの適当な例は次の通りである。トリカプリリ
ン、１−オレオ−２，６−ジカブリン、１−カプリルー
２，６−ジオレイン、１−ラウロ−２，６−ジオレイン
、１−ラウロ−２，６−ジリルイン、１−ミリス）−２
，３−シリルイン、１−パルミト−２，６−ジリルイン
、１−ステアロ−２，６−ジリルイン３、 勿論、このトリグリセリドは、サフラワー油、大豆油、
ヒマワリ油、トウモロコシ油、綿実油、ゴマ油、ナタネ
油、コメ油、カポック油、落花生油、オリーフ油、パー
ム油、ヤシ油等の食用植物油系混合グリセリドであって
よい。

本発明（こおいては、上述したトリグリセリドを用いる
ことが望ましいが、所望Ｑこよっては、ジグリセリドや
モノク゛リセリドが混入されたものを用いることもでき
る。

本発明（こおいては、上述した液体グリセリドを水性乳
化液の形で用いる。この水性乳化液は、潤滑性能の点で
、６重食％以上、％（こ５重量％以上のグリセリドを含
有すべきであり、一方脱脂性能ヤ冷却効果の点では、エ
マルジョン中のグリセリド量は５０重量％以下、特に４
０ｉ量％以下とすべきである。

液体グリセリドは、それ自体公昶の界面活性剤の作用を
こよりエマルジョン粒子サイズζこ乳化分散させる。乳
化用の界面活性剤としては、ンルビタ７脂Ｕｊ酸エステ
ル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポ
リオキシエチレン脂肪酸アミドエーテル、ポリオキシエ
チレンンルビタン脂肪酸部分エステル、トリエタノール
アミン脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤を単独
或いは２種以上の組合せで使用される。これら界面活性
剤は、グリセリド当り０．５乃至１０重量％の量で用い
るのがよい。

本発明に用いる水性乳化液は、少量の水混和性有機溶媒
を含有することも、塗膜面への濡れを改善する上で極め
て重要であり、このような有機溶媒を含有しない水性乳
化液を用いた場合（こは、満足すべき塗布性及び潤滑性
μ得られない。水混和性有機溶媒としては、安全性、衛
生的特性の点でエタノールが最も適しているが、他にメ
タノール、インプロパツール、プロピレングリコール等
ノ他のアルコール類；アセトン等のケトン類；テトラヒ
ドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類；Ｎ、Ｎ−
ジメチルホルムアミド、＃、Ｎ−ジメチルアセトアミド
等のアミド類１モルフォリン、ジェタノールアミン、ト
リエタノールアミン等のアミン類等を挙げることができ
る。

これらの有機溶媒は水性乳化液当り１乃至２０重量％、
特に２乃至１５重童％の量で用いるのがよい。

本発明の水性乳化液（こけ、上述した必須成分に加えて
、それ自体公知の配合剤、例えば防錆剤、金属イオン封
鎖剤、消泡剤、酸化防止剤等を、それ自体公知の処方ｌ
こ従って配合することができる。

上記水性乳化液の素材有機塗膜面への塗布量は著しく少
ない量で顕著な効果が得られるのが本発明の利点の一つ
でもあり、例えば一般的に言って、不揮発性成分基準で
、５乃至２００　ｍ９／ｍ２、％ζこ５乃至１５０ｍ９
／ｍ２の塗布量で満足すべき結果が得られる。この塗布
量が上記範囲よりも少ないと、潤滑性能が不満足となり
、一方上記範囲よりも多いと脱脂操作をこ負担がかかり
、経済性の上でも、フレーバー特性の点でも不利（こな
り易い。

本発明なこおいて、水性乳化液の塗膜面への塗布は、口
〜う塗布、スプレー塗布、浸漬塗布、泡塗布等のそれ自
体公知の手段で行われる。

冑、本発明ｌご用いる塗装金属素材はそれ自体公知のも
のであり、例えば金属素材としては、未処理の鋼板（ブ
ラックプレート）、各種表面処理鋼板、例えば錫メッキ
鋼板（ブリキ）、亜鉛メッキ鋼板、アルミメッキ鋼板、
クロムメッキ鋼板等のメーツキ鋼板；電解クロム酸処理
鋼板等の電解処理鋼板；リン酸及び／又はクロム酸処理
鋼板等の化学処理鋼板や、アルミニウム等の軽金属板或
いはこれらの複合材等が使用される。好適な金属素材と
して、純アルミ或いはアルミ合金から成る圧延アルミ素
材があり、これらは絞り加工条件や目的ｌこよっても相
違するが、一般に０．１５乃至０．８０ｕ１特に０．１
７乃至０．５０ｍｍの素材厚で使用される。好適な他の
金属素材として、鍍錫量、即ちベース・ボックス当りの
錫ボンド数が０．１乃至１．０、特（こ０．１５乃至０
．７５の範囲にあるものが使用される。この錫メッキ層
は、電解メッキされたままのノーリフロー板（マット板
）でもよいし、また電解メッキ層を熱溶融処理したりフ
ロー版（ブライト板）でもよい。素板環は、一般にｏ、
１５乃至０・５肩り特に０．１５乃至０．３５ｍ＋＋＋
の範囲（こあるものが使用される。

一方保護塗料としては、熱硬化性及び熱可塑性樹脂から
成る任意の保護塗料；例えばフェノール・エポキシ塗料
、アミノ−エポキシ塗料等の変性エポキシ塗料；例えば
塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合体部分ケン化物、塩化ビニル−酢酸ビニル−
無水マレイン酸共重合体、エポキシ変性−、エポキシア
ミノ変性−或いはエポキシフェノール変性−ビニル樹脂
塗料等のビニル又は変性ビニル塗料；アクリル樹脂系塗
料；スチレン−ブタジェン系共重合体等の合成ゴム系塗
料等の単独又は２種以上の組合せが使用される。

これらの塗料は、エナメル或いはラッカー等の有機溶媒
溶液の形で、或いは水性分散液又は水溶液の形で、ロー
ラ塗装、スプレー塗装、浸漬塗装、静電塗装、電気泳動
塗装等の形で金属素材ｌこ予め施こす。勿論、前記樹脂
塗料が熱硬化性の場合ｌこは、必ｆｆｆこより塗料を焼
付ける。

これら有機塗膜は、腐食防止及び絞り加工性向上の見地
から、一般ζこ２乃至６０μｍ１特をころ乃至２０μｍ
の厚み（乾燥状態）を有することが望ましい。

本発明ζこよれば、Ｎ２図１こ示す通り、水性乳化液を
塗布した塗装金属素材１０を、しわ押え１１で押えた状
態で、相対的をこ軸方向運動可能なポンチ１２とダイ１
６との間でプレス加工（こ付し、有底の無継目カップの
形に成形する。この際、水性乳化液の層を乾燥した後、
プレス加工ｔこ賦することも考えられるが、一般には、
塗布量が極めて少ないこと及び後での脱脂操作が容易な
ことから、塗布後の乳化液層をそのままの形、即ち湿潤
状態でプレス加工ζこ付するのがよい。

本発明においては、プレス加工は、所望の形状及び所望
の高さ／径比率となる迄、ポンチ及びダイスの径を段々
小さくしながら、数次ζこわたってプレス加工を行う〇 この際、下記式 で定義される絞り比を、一段のプレス加工で１．２０乃
至２．１０％特に１．６０乃至１．９０となるように、
また全体としての絞り礼金、１．５０乃至６．００、特
に１．８０乃至２．７０．となる、ｃｃ）ｆこ行うこと
が望ましい。

本発明の顕著な利点は、この工うにして形成される缶を
温間で水性媒体による洗滌（こ付することで、潤滑（こ
用いたグリセリドの脱脂洗浄が極めて有効（こ行われる
ことにある。洗滌時の温度は一般に４０乃至８０℃の範
囲にあるのがよく、このような温間での洗滌（こより、
グリセリドの再乳化分散が著しく助長される。洗滌後の
缶は、乾燥し、以後の製缶操作をこ賦する。

即ち、ツーピース構造の通常の深絞り缶では、必要（こ
よりネックイン加工、フランジ加工を行い、内容物を充
填した後、缶蓋と二重巻締して缶体とする。

また、周状側面継目を有するビン状の金属容器の場合（
こは、第６図に示す有底カップから成る下部体２０と、
開口を設けた逆向きカップから成る上部体２１とを形成
し、これら両者を第４図に示すようζこ、接着剤層２２
を介して重ね合せ接合して、ビン状容器とする。

本発明を次の例で説明する。

尚、以下の具体例で用いた水性乳化液の調整法及び金属
容器の評価法については次の通りである。

〔水性乳化液の調整〕

なたね油（ナトリウムメトキシド−メタノール／７ツ化
ホウ素−メタノールをこよるグリセリド分解メチルエス
テル化法を用い、ガスクロマトグラフィーにより求めた
脂肪酸組成を表１＃こ示す）１０重量％、水８９．８重
量％、ンルビタンモノラウレート０．２ｉｉ％の混合液
体を、ホモジナイザを用いて均一に攪拌し水性乳化液を
得た。次いで、この乳化液当たり５重量％のエタノール
を加え、均一（こ攪拌する。このようにして得た水性乳
化液をＥ−ｉとする。

グリセリド（油脂）及びその含量を変える（グリセリド
と水の合計含量は９９．８％に保つ）以外はＥ−ｉの調
整と同様の方法音用いて、水性乳化液Ｅ−２〜Ｅ−７全
調整した。表１（こ、Ｅ−２〜Ｅ−７に用いたグリセリ
ド（油脂）及びその脂肪酸組成、グリセリド（油脂）含
ｔｋ示す。

〔金属容器の評価〕

下記実施例、比較例に於ては、次に述べる方法（こ従っ
て金属容器の評価を行った。

（イ）塗膜損傷 金属容器に、１％塩化ナトリウム水溶液を満たし、７Ｖ
の電圧をかけ、その時流れた電流値（ｍｌ）で評価した
。各々１０個ずつ測定し、それらの算術平均値を結果と
して採用した。

（ロ）　金属溶出 金属容器に合成炭酸飲料を充填し、室温で６ケ月経時し
た後、原子吸光法をこより溶出金属量を測定した。各々
１０個ずつ測定し、それらの算術平均値を結果として採
用した。

Ｐ慢　フレーバー試験 金属容器に合成炭酸飲料を充填し、室温で３ケ月経時し
た後、２０人のパネル（こ工ってフレーバー試験を行っ
た。結果は５点法で評価し、５（良）〜１（悪）として
示した。

実施例１゜ 素板厚０．２３ｍのアルミ板（３００４Ｈ１９材）の内
外面に変性ビニル系塗料をそれぞれ全体の塗膜量が１５
０　ｍ９／　ｄｍ”、６０　ｍｙｌ　ｄｍ”となるよう
ｆこ塗布・焼付けを行なった後（こ、表１−こ示した水
性乳化液〔記号Ｅ−１１を内、外面のビニル塗膜表面上
に′に渦中でロール方式によって８０〜７ｍ’ｆこなる
工うζこ均一に塗布した。

その後、直径２５０熊の円板ｌこ打抜き、総絞り比が２
．２６＃こなるよう（こ通常のプレス加工で絞り成形を
行ない、接合部端縁の内径が１１０．６朋のカップにし
た後、更に多段プレス加工によって中心部（こ直径５０
ｘｍの注ぎ口を有する上部体を作製した。

一方、同じ液体滑剤全塗布した塗装板より上部体同様の
総絞り比２．２６の絞り成形を行ない、更（こネッキン
グ加工（こよって接合部端縁の外径が１１０．６７Ｉｉ
ｕこなるＪ：′）（こ下部体を作製した。

しかる後（こ、両部体共温間（７０℃）でスプレー洗滌
を行ない、次いでオーブンで乾燥した。この上部体と下
部体を熱融着の接着剤？用いて加熱接合し、容量約２１
の飲料金属容器全作製した。

これらの金属容器全作製する過程でプレス成形性を評価
し、一方で温間洗滌後の潤滑剤の残留量について測定し
た。

また、この金属容器ζこ合成炭酸飲料全充填した後注ぎ
ロヲ密栓し、６２℃１０分の殺菌を施した上で室温６ケ
月経時させ、金属溶出量の測定及びフレーバー（香味）
の評価を行なった。それらの結果を衣２に示す。

実施例２〜５ 液体滑剤として表１（こ示した水性乳化液〔記号Ｅ−２
、Ｅ−３、Ｅ−４、Ｅ−５〕を各々塗膜表面に供する以
外はいずれも実施例１と同様に多段のプレス成形全行な
い、約２１容竜の金属容器を作製した。

これらのプレス成形性、滑剤の残留量、金属溶出量、フ
レーバー（香味）の評価結果全表２（こ示す。

実施例１〜５（こ供した水性乳化液を用いた方法ではい
ずれの特性も良好な評価を得た。

特（こ脱脂・洗滌性及びフレーバー（香味）の点で優れ
た！侍性全示し、本発明による方法での金属容器を製造
することの優秀性が明らか（こなった。

比較例１〜４゜ 比較のため表１に示す如く、２種類の水性乳化液〔記号
Ｅ−６、Ｅ−７〕と、鉱物油全基油とする水性乳化液〔
記号Ｅ−８〕となたね油単体〔記号Ｅ−９〕の４種類の
滑剤を用意した。これらの滑剤は各々塗装したアルミ材
の塗膜表面に供する以外はいずれも実施例１と同様ｌこ
多段プレス成形全行ない、脱脂・洗滌後約２１容童の金
属容器を作製ｊ〜た。この作製過程でプレス成形性、脱
脂・洗滌性について評価し、更に内容物を充填し各特性
の評価を行なった。

その結果は表２に示す通りで４種類とも実施例１〜５の
水性乳化液を用いたものに比較し、著しく脱脂・洗滌性
が劣り、容器への適用が困難であることが判明した。

特Ｃ・こ、鉱物油を基油とした水性乳化液〔記号Ｅ−８
〕、なたね油〔記号Ｅ−９〕の場合（こは温間洗滌だけ
では十分な脱脂・洗滌が不可能であって、フレーバー（
香味）も著しく損うことが判明した・実施例６゜ 素板環０．２０ｍｒｎの錫メッキ鋼板（ぶりき材、メッ
キ童≠２５／２５、テンパーＴ−２）の内、外面（こエ
ポキシ系塗料をそれぞれ全体の塗膜嵐が１００ｍ９／　
ｄｔｎ２．５０　ｍ９／　ｄｍ”となるようをこ塗布・
焼付を行なった以外は実施例１と同様の水性乳化液を用
いて、プレス成形を行ない、上部体及び下部体のプレス
成形性、脱脂・洗滌性及び金属容器にしての特性の評価
を実施した。

その結果、エポキシ塗料を塗布した錫メッキ鋼板の場合
にも、本発明の水性乳化液を形成させる成形方法によれ
ば、プレス成形性は勿論のこと、脱脂・洗滌性、金属溶
出及びフレーバー（香味）の点でも何等異常はなく優れ
た容器を得ることが判った。

【図面の簡単な説明】

第１図はプレス成形をこ付する金属素材の構造を示寸断
面図、 第２図は金属素材の絞り工程を説明するための断面図、 第６乃至４図は本発明ζこよるプレス成形法を説明する
ための金属容器の一具体例を示す図であって、 引照数字１は金属素材、２は金属基質、６α、６ｂは有
機塗膜、４α、４ｂは液体滑剤の溶液層、１０は塗装金
属素材、１１はしわ押え、１２はポンチ、１６はダイ、
２０は下部体、２１は上部体、２２は接着剤層、２６は
接合部端縁を夫々示す。 特許出願人　　岸　本　　　昭 第１図 第２図 ２ ［［

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）予じめ有機樹脂塗膜を形成させた金属素材を数次
   の多段絞り加工に付し、金属缶を製造する方法（こおい
   て、炭素数８乃至２４の脂肪酸成分を有する液体グリセ
   リドを６乃至５０重量％のエマルジョン粒子の形で含有
   し且つ水混和性有機溶媒の少量を含有する水性乳化液を
   、前記素材の有機塗膜面上に均−瘉こ塗布し、塗布後の
   素材を絞り成形ζこ付し、絞り成形で得られた缶を温間
   で水性媒体による洗滌に付することを特徴とする金属缶
   の製造方法。 （２）液体グリセリドが食用植物油である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 （６）水性乳化液を、不揮発性成分基準で素材有機塗膜
   面に５乃至２０［］■７ｍ”の量で施こす特許請求の範
   囲第１項記載の方法。