JPWO2018174144A1 - 金属製ボトル缶およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
96%の硬化状態に調整してネッキング加工及びネジ加工を施し、ネジ加工後に、ボトル缶の少なくともキャップ取付け部分をアフターベークするボトル缶の製造方法を提案している。特許文献1の製造方法は、サイズコートを設けて仕上げニス層と基材との密着性を高めていること、ネジ加工の時点では仕上げニス層の焼付けをあえて不完全な状態にし、仕上げニス層を柔らかくしておき、割れや剥離等の発生を防ぐこと、および、最後に仕上げニス層を再度焼き付け、硬化させることでキャップ内面塗膜とボトル缶の口部の外面塗膜とのブロッキングを防ぐことに特徴を有する。
前記口部の外面では、前記金属製基材上に仕上げニス層が直接設けられており、
該仕上げニス層のMEK抽出率が2〜8質量%であることを特徴とする金属製ボトル缶が提供される。
(1)前記仕上げニス層のMEK抽出率が7〜8質量%である。
(2)レトルト殺菌が可能である。
(3)前記基材がアルミニウム製である。
(4)前記仕上げニス層のマトリックスが、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂およびアミノ樹脂を含む混合樹脂である。
(5)前記混合樹脂がアクリル樹脂を含んでいない。
ネジ部が形成された口部、肩部、胴部、及び底部から成るボトル形状の金属製基材を用意する工程;
前記金属製基材の外面に仕上げニス層用塗料を塗布する工程;
前記仕上げニス層用塗料の第一次焼付けを行う工程;
第一次焼付けが行われた後、前記金属製基材の内面に内面塗膜用塗料を塗布する工程;
前記内面塗膜用塗料と前記第一次焼付けされた仕上げニス層用塗料との焼付けである第二次焼付けを行って、仕上げニス層と内面塗膜とを形成する工程;
及び、
第二次焼付け後、ネッキング加工およびネジ部加工を行う工程;
を含み、第二次焼付けを、前記第一次焼付けで採用された焼付け条件に応じて、仕上げニス層のMEK抽出率が2〜8質量%となるような焼付け条件で行うことを特徴とする金属製ボトル缶の製造方法が提供される。
(6)前記第一次焼付けを、210〜260℃の温度で60〜120秒かけて行い、前記第二次焼付けを180〜225℃の温度で50〜140秒かけて行こと。
(7)前記第一次焼付けを、220〜260℃の温度で60〜120秒かけて行い、前記第二次焼付けを195〜225℃の温度で80〜140秒かけて行うこと。
(8)前記第一次焼付けを、210〜220℃の温度で60〜80秒かけて行い、前記第二次焼付けを180〜195℃の温度で50〜110秒かけて行うこと。
(9)前記ボトル形状を有する金属製基材が、絞りしごき加工により得られる缶体であること。
また、本発明においてレトルト殺菌とは、100℃以上での加圧加熱殺菌を意味する。具体的には、例えば、後述する実験例で行った方法により行われる。
MEK抽出率が高すぎると、硬化不十分であり、開栓時にキャップ内面の塗膜とブロッキングし、開栓性トルクが大きくなり、開栓性が損なわれる虞がある。MEK抽出率が低すぎると硬化過剰であり、ネジ部加工時、キャッピング時あるいは開栓時に仕上げニス層の割れや剥離等が発生する。さらには、レトルト殺菌等の加熱処理がなされたとき、内面塗膜に剥がれ等が生じる虞がある。
このような内面塗膜は、それ自体公知のものであってよく、これに限定されるものではないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂、塩化ビニル樹脂、及びこれらの共重合体を樹脂成分とする塗料により形成される。特に、エポキシ/尿素系樹脂塗料、エポキシ/フェノール系樹脂塗料、エポキシ/アクリル/メラミン系樹脂塗料、エポキシ/アクリル/フェノール系樹脂塗料等により内面塗膜を形成する場合が多い。
即ち、本発明の金属製ボトル缶は、レトルト殺菌が可能である。事実、後述の実験例1〜11を参照すると、60℃で開栓したとき、本発明のボトル缶では、仕上げニス層の剥離が全く起こっていない。また、仕上げニス層の割れに関しても、大きな割れはなく、あったとしてもごく微少な割れであり、製品として許容範囲内である。
例えば、後述の実験例に示されているように、ボトル缶の基材がアルミニウム合金製であり、且つ、ネジキャップの基材もアルミニウム合金製のとき、水道水を充填してネジキャップを装着した後、125℃、30分間のレトルト殺菌(加熱水蒸気による熱処理)を行った後、60℃で24時間保管を行い、60℃で開栓したときの開栓トルクは、150N・cm未満である。開栓性がより優れる点で、係る開栓トルクは、140N・cm未満が好ましく、120N・cm未満がさらに好ましい。
金属製基材を用意する工程;
仕上げニス層用塗料を塗布する工程;
第一次焼付けを行う工程;
内面塗膜用塗料を塗布する工程;
第二次焼付けを行う工程;
ネッキング加工およびネジ部加工を行う工程;
この第二次焼付けにより、仕上げニス層と内面塗膜とが形成される。
例えば、第一次焼付けは、一般に、仕上げニス層の硬化度合の観点から、210〜260℃の温度及び60〜120秒の時間の範囲内で選択することができ、選択された第一次焼付け条件に応じて、第二次焼付けは、所定のMEK抽出率(2〜8質量%)が得られるように、180〜225℃の温度及び50〜140秒の時間の範囲内で適宜の範囲が選択される。
また、仕上げニス層用塗料は、金属製基材の外面全体に塗布されていてもよいが、本発明では、ボトル口部のネジ形成部の外面に形成されている仕上げニス層のMEK抽出率が所定の範囲にあればよい。
(MEK抽出率測定)
得られたボトル缶の内面塗膜を濃硫酸で脱膜後、水洗および風乾させた。このボトル缶の、ネジ部を30mm×30mmに切り出して試片とし、秤量した(A)。次に、秤量後試片をMEK(メチルエチルケトン)に浸漬し、MEKを沸騰させて1時間還流した。還流後、試片を未使用のMEKにて2回洗浄し、乾燥後、秤量した(B)。秤量後の試片を濃硫酸にて仕上げニス層を剥離し、水洗いし、乾燥し、秤量した(C)。秤量した数値より下記式にて抽出率を算出した。
MEK抽出率(質量%)=100×(A−B)/(A−C)
式中、Aは抽出前の試片質量を表し、
Bは抽出後の試片質量を表し、
Cは仕上げニス剥離後の試片質量を表す。
ネジ部加工前のネジ部相当領域のMEK抽出率は、ネジ部と同様にして測定した。
(開栓性評価)
得られたボトル缶に65℃の水道水400gを入れ、20℃での内圧が
100kPaとなるように窒素雰囲気でキャップ巻締を行った。使用したキャップは、JIS5000系アルミニウム合金製で内面塗膜はエポキシフェノール系樹脂である。蒸気式静置レトルト装置を用いて125℃で30分間加熱することによりレトルト殺菌した後、水冷して充填ボトル缶を作製した。その後充填ボトル缶を60℃恒温室に1日保管した。60℃での開栓トルクをトルクメータ(日本電産シンポ社、型番TNK−100B)で測定した。開栓トルクは開栓における各缶の最大トルク値を各缶の基準値とした。測定された開栓トルクが小さいほど開栓性に優れる。N=5缶を測定し、それらの最大値を以下の基準で悪い、標準、良い、非常に良い、の4段階に評価した。標準、良い、及び非常に良い、が許容レベルである。
悪い:150N・cm以上
標準:140N・cm以上150N・cm未満
良い:120N・cm以上140N・cm未満
非常に良い:120N・cm未満
上記開栓性評価と同様にして、充填ボトル缶を作製し、同様に60℃保管した後、同様に60℃で開栓した。開栓後のボトル缶のネジ部を目視観察し、ネジ部における仕上げニス層の割れ及び剥離について評価を行った。N=5缶を評価し、以下の基準で悪い、標準、良い、非常に良い、の4段階に判定した。
なお、ニス剥離とは、面積をもった剥離である。
また、目視観察状態から、標準、良い、非常に良い、を許容レベルとした。
悪い:1缶以上に剥離あり。
標準:5缶とも剥離なし。
大きな割れはない。2〜5缶/5缶に微小な割れがある。
良い:5缶とも剥離なし。
大きな割れはない。1缶/5缶に微小な割れがある。
非常に良い:5缶とも剥離及び割れのいずれもなし。
得られたボトル缶に常温の実内容物(ミルク入りコーヒー、煎茶)を400gを入れ、前記開栓性評価と同様にして、キャップ巻締、レトルト殺菌、水冷を行い、充填ボトル缶を作製した。その後充填ボトル缶を常温で開栓し、開栓後のボトル缶のネジ部の内面塗膜を目視観察し、内面塗膜の割れ及び剥離について評価を行った。
内容物毎にN=5缶を評価し、以下の基準で悪い、標準、良い、非常によいとの4段階で判定した。なお、塗膜剥離とは、面積をもった剥離である。また、目視観察状態から、標準、良い、非常に良い、を許容レベルとした。
悪い:1缶以上に剥離あり。
標準:5缶とも剥離なし。
大きな割れはない。2〜5缶/5缶に微小な割れがある。
良い:5缶とも剥離なし。
大きな割れはない。1缶/5缶に微小な割れがある。
非常に良い:5缶とも剥離及び割れのいずれもなし。
板厚0.38mmのアルミニウム合金JIS3104板から円形ブランクを打ち抜いた。円形ブランクを、絞り成形後、再絞りしごき成形し、有底円筒体とした。この有底円筒体の開口部をトリミングして缶体を得た。次いで、缶体を洗浄乾燥し、ボトル缶とした際に口部となる領域を除いた側面に印刷をした。また、口部となる領域を含む側面全体にポリエステル樹脂、エポキシ樹脂およびアミノ樹脂を選択的に含む混合樹脂をマトリックス樹脂とする仕上げニスを、第二次焼付け後の膜厚が4μmになるように塗布した。次いで、ボディオーブンで230℃で80秒の第一次焼付けを行った。続いて、缶体内面に内面塗料をスプレー塗布し、220℃で95秒の第二次焼付けを行った。この缶体を複数回のダイネック成形により缶上部をネッキング加工した後、口部にネジ部加工し、更に口部先端部をカール加工した。これにより、缶胴径66mmφ、口部径38mmφの400ml用ボトル缶を作製した。得られたボトル缶につき、測定、評価を行い、結果を表1に示した。
尚、この例では、ネジ部内面塗膜割れ、剥離評価が良くなかった。
第一次焼付けを230℃で105秒、第二次焼付けを205℃で95秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。
第一次焼付けを230℃で105秒、第二次焼付けを220℃で95秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。この例では、ネジ部内面塗膜割れ、剥離評価が良くなかった。
第一次焼付けを250℃で70秒、第二次焼付けを220℃で95秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。この例では、ネジ部内面塗膜割れ、剥離評価が良くなかった。
第一次焼付けを250℃で105秒、第二次焼付けを220℃で95秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。この例では、ネジ部内面塗膜割れ、剥離評価が良くなかった。
第一次焼付けを215℃で70秒、第二次焼付けを190℃で80秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。
第一次焼付けを210℃で60秒、第二次焼付けを190℃で80秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。
第一次焼付けを220℃で80秒、第二次焼付けを190℃で80秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。
第一次焼付けを215℃で70秒、第二次焼付けを180℃で50秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。
第一次焼付けを215℃で70秒、第二次焼付けを195℃で110秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。
第一次焼付けを215℃で70秒、第二次焼付けを175℃で80秒とした以外は、実験例1と同様にして充填ボトル缶を作製し、測定、評価した。結果を表1に示した。
Claims (11)
- ネジ部が形成された口部、肩部、胴部、及び底部から成るボトル形状の金属製基材を含み、
前記口部の外面では、前記金属製基材上に仕上げニス層が直接設けられており、
該仕上げニス層のMEK抽出率が2〜8質量%であることを特徴とする金属製ボトル缶。 - 前記仕上げニス層のMEK抽出率が7〜8質量%である、請求項1に記載の金属製ボトル缶。
- レトルト殺菌が可能である、請求項1に記載の金属製ボトル缶。
- 前記金属製基材がアルミニウム製である、請求項1に記載の金属製ボトル缶。
- 前記仕上げニス層のマトリックスが、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂およびアミノ樹脂を含む混合樹脂である、請求項1に記載の金属製ボトル缶。
- 前記混合樹脂がアクリル樹脂を含んでいない、請求項5に記載の金属製ボトル缶。
- 請求項1に記載の金属製ボトル缶の製造方法であって、
ネジ部が形成された口部、肩部、胴部、及び底部から成るボトル形状の金属製基材を用意する工程;
前記金属製基材の外面に仕上げニス層用塗料を塗布する工程;
前記仕上げニス層用塗料のための第一次焼付けを行う工程;
第一次焼付けが行われた後、前記金属製基材の内面に内面塗膜用塗料を塗布する工程;
前記内面塗膜用塗料と前記第一次焼付けされた仕上げニス層用塗料との焼付けである第二次焼付けを行って、仕上げニス層と内面塗膜とを形成する工程;
及び、
第二次焼付け後、ネッキング加工およびネジ部加工を行う工程;
を含み、第二次焼付けを、前記第一次焼付けで採用された焼付け条件に応じて、仕上げニス層のMEK抽出率が2〜8質量%となるような焼付け条件で行うことを特徴とする金属製ボトル缶の製造方法。 - 前記第一次焼付けを、210〜260℃の温度で60〜120秒かけて行い、前記第二次焼付けを180〜225℃の温度で50〜140秒かけて行う請求項7に記載の製造方法。
- 前記第一次焼付けを、220〜260℃の温度で60〜120秒かけて行い、前記第二次焼付けを195〜225℃の温度で80〜140秒かけて行う請求項8に記載の製造方法。
- 前記第一次焼付けを、210〜220℃の温度で60〜80秒かけて行い、前記第二次焼付けを180〜195℃の温度で50〜110秒かけて行う請求項8に記載の製造方法。
- 前記ボトル形状を有する金属製基材が、絞りしごき加工により得られる缶体である、請求項8に記載の金属製ボトル缶の製造方法。
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