KR102325160B1 - 금속제 보틀 캔 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 금속제 보틀 캔은, 나사부가 형성된 마우스부, 숄더부, 몸통부 및 바닥부로 이루어지는 보틀 형상의 금속제 기재를 포함하고, 상기 마우스부의 외면에서는, 상기 금속제 기재 상에 마무리 니스층이 직접 설치되어 있으며, 해당 마무리 니스층의 MEK 추출률이 2∼8 질량％인 것을 특징으로 한다.

Description

금속제 보틀 캔 및 그 제조 방법
본 발명은, 마우스부 외면의 기재(基材) 상에 마무리 니스층(finishing varnish layer)이 직접 설치되어 있는 금속제 보틀 캔 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
금속제 보틀 캔(이하, 보틀 캔이라고 약칭하는 경우가 있음)은, 맥주 등의 알코올 음료나 커피 등의 소프트 드링크 음료의 용기로서 널리 사용되고 있다.
보틀 캔은, 통상, 다음과 같은 순서로 제조된다. 알루미늄판을 드로잉-아이어닝(draw-ironing) 가공(DI 가공)에 의해 바닥이 있는 원통 형상의 캔체로 성형한다. 외면에 잉크 또는 마무리 니스층과의 밀착성을 향상시키기 위한 사이즈 도료 도포와 그 베이킹 공정, 인쇄·마무리 니스 도포와 그 베이킹 공정 및, 내면 도장(塗裝)과 그 베이킹 공정을 순차 행한다. 그 후, 캔체의 개구부측을 축경(縮徑)하는 동시에, 캡 부착부를 형성하는 네킹(necking) 가공 공정 및, 캡 부착부에 캡을 나사 결합(螺合)하기 위한 나사부를 형성하는 나사부 가공 공정을 거쳐 제조된다.
보틀 캔의 제조 시에는, 나사부 가공 등의 공정에서 가공 영역에 높은 부하가 가해진다. 그 때문에, 이러한 공정에 있어서 마무리 니스층의 균열이나 박리 등의 발생을 억제하는 것이 중요하다. 레토르트 살균 시나 핫 보관 시에 균열이나 박리 등으로부터 수분이 침입하여, 마무리 니스층이 벗겨져 버리기 때문이다. 한편으로, 최종적으로 얻어지는 보틀 캔에 있어서는, 캡 내면 도막과 보틀 캔의 마우스부의 마무리 니스층과의 블로킹(blocking)을 방지하고, 개봉 토크(opening torque)를 작게 하여 개봉하기 쉽게 하는 것도 중요하다.
이들의 요구를 동시에 충족하는 수단으로서, 특허문헌 1은, 바닥이 있는 원통 성형체를 사이즈 코팅(size coating)·베이킹한 후, 나사부를 제외하여 인쇄하고, 이어서 내(耐)블로킹제를 첨가한 도료를 이용하여 도장하고, 해당 외면 도막을 겔 분율이 80∼96％의 경화 상태로 조정하여 네킹 가공 및 나사 가공을 실시하고, 나사 가공 후에, 보틀 캔의 적어도 캡 부착 부분을 애프터 베이킹하는 보틀 캔의 제조 방법을 제안하고 있다. 특허문헌 1의 제조 방법은, 사이즈 코팅을 설치하고 마무리 니스층과 기재와의 밀착성을 높이고 있는 것, 나사 가공의 시점에서는 마무리 니스층의 베이킹을 일부러 불완전한 상태로 하여, 마무리 니스층을 부드럽게 해두어, 균열이나 박리 등의 발생을 막는 것, 및, 마지막으로 마무리 니스층을 재차 베이킹하고, 경화시킴으로써 캡 내면 도막과 보틀 캔의 마우스부의 외면 도막과의 블로킹을 막는 것에 특징을 갖는다.
그러나, 특허문헌 1의 제조 방법은, 사이즈 코팅을 설치하는 형편상, 사이즈 코팅 도포 공정 및 건조 베이킹 공정이 필요하다. 또 사이즈 코팅용 도료를 준비할 필요도 있기 때문에, 재료비나 설비비 등의 제조 코스트가 늘어난다는 문제가 있었다.
일본국 특개 2006-007154호 공보
따라서, 본 발명의 목적은, 보틀 캔의 마우스부 외면에 있어서의 마무리 니스층의 균열이나 박리 등의 발생이 억제되어 있고, 또한 저렴한 코스트로 제조할 수 있는 금속제 보틀 캔을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 나사부가 형성된 마우스부, 숄더부, 몸통부 및 바닥부(底部)로 이루어지는 보틀 형상의 금속제 기재를 포함하고,
상기 마우스부의 외면에서는, 상기 금속제 기재 상에 마무리 니스층이 직접 설치되어 있으며,
해당 마무리 니스층의 MEK 추출률이 2∼8 질량％인 것을 특징으로 하는 금속제 보틀 캔이 제공된다.
본 발명의 금속제 보틀 캔에 있어서는, 이하의 양태가 바람직하다.
(1) 상기 마무리 니스층의 MEK 추출률이 7∼8 질량％이다.
(2) 레토르트 살균이 가능하다.
(3) 상기 기재가 알루미늄제이다.
(4) 상기 마무리 니스층의 매트릭스가, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 아미노 수지를 포함하는 혼합 수지이다.
(5) 상기 혼합 수지가 아크릴 수지를 포함하고 있지 않다.
또, 본 발명에 의하면, 상기 금속제 보틀 캔의 제조 방법으로서,
나사부가 형성된 마우스부, 숄더부, 몸통부 및 바닥부로 이루어지는 보틀 형상의 금속제 기재를 준비하는 공정;
상기 금속제 기재의 외면에 마무리 니스층용 도료를 도포하는 공정;
상기 마무리 니스층용 도료의 제 1 차 베이킹을 행하는 공정;
제 1 차 베이킹이 행해진 후, 상기 금속제 기재의 내면에 내면 도막용 도료를 도포하는 공정;
상기 내면 도막용 도료와 상기 제 1 차 베이킹된 마무리 니스층용 도료와의 베이킹인 제 2 차 베이킹을 행하여, 마무리 니스층과 내면 도막을 형성하는 공정;
및,
제 2 차 베이킹 후, 네킹 가공 및 나사부 가공을 행하는 공정;
을 포함하고, 제 2 차 베이킹을, 상기 제 1 차 베이킹에서 채용된 베이킹 조건에 따라서, 마무리 니스층의 MEK 추출률이 2∼8 질량％가 되는 바와 같은 베이킹 조건으로 행하는 것을 특징으로 하는 금속제 보틀 캔의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 금속제 보틀 캔의 제조 방법에 있어서는, 이하의 양태가 바람직하다.
(6) 상기 제 1 차 베이킹을, 210∼260℃의 온도에서 60∼120초에 걸쳐 행하고, 상기 제 2 차 베이킹을 180∼225℃의 온도에서 50∼140초에 걸쳐 행하는 것.
(7) 상기 제 1 차 베이킹을, 220∼260℃의 온도에서 60∼120초에 걸쳐 행하고, 상기 제 2 차 베이킹을 195∼225℃의 온도에서 80∼140초에 걸쳐 행하는 것.
(8) 상기 제 1 차 베이킹을, 210∼220℃의 온도에서 60∼80초에 걸쳐 행하고, 상기 제 2 차 베이킹을 180∼195℃의 온도에서 50∼110초에 걸쳐 행하는 것.
(9) 상기 보틀 형상을 갖는 금속제 기재가, 드로잉-아이어닝 가공에 의해 얻어지는 캔체인 것.
또한, 본 발명에 있어서 MEK 추출률(메틸에틸케톤에 의한 추출률)은, 마무리 니스층의 경화 정도를 나타낸다. 경화가 진행될수록 미(未)반응 성분이 적어지므로 MEK 추출률의 값은 작아진다. 보틀 캔 마우스부의 마무리 니스층의 MEK 추출률은, 후술하는 실험예에서 행한 방법에 의해 측정된다.
또, 본 발명에 있어서 레토르트 살균이란, 100℃ 이상에서의 가압 가열 살균을 의미한다. 구체적으로는, 예를 들면, 후술하는 실험예에서 행한 방법에 의해 행해진다.
본 발명의 금속제 보틀 캔은, 사이즈 코팅이 없음에도 불구하고, 마우스부에서의 마무리 니스층의 균열이나 박리 등의 발생이 유효하게 억제되어 있고, 또한, 개봉 토크가 작아 개봉성도 뛰어나다. 그 이유를, 본 발명자들은, MEK 추출률이 한정적인 범위(2∼8 질량％)가 되도록 마무리 니스층의 경화 정도를 조정하고 있기 때문이라고 생각하고 있다. 이와 같은 마무리 니스층은, 기재에 대한 밀착성이 엄격한 가공에 견딜 수 있는 정도로 높고, 경도는 캡 내면 도막과의 블로킹을 일으키지 않을 정도로 높다. 따라서, 사이즈 코팅을 설치하는 일 없이, 또, 네킹 가공 전의 시점에서 경화를 완료시켜 두어도, 가공 밀착성, 개봉성 모두 뛰어난 보틀 캔을 얻을 수 있는 것이다.
본 발명의 금속제 보틀 캔의 제조 방법은, 보틀 캔의 마우스부 외면에서는 사이즈 코팅을 개재하지 않고 기재 상에 직접 마무리 니스층이 설치되어 있으므로, 사이즈 코팅용 도료의 도포 공정 및 건조 베이킹 공정이 불필요해져, 저렴한 코스트로 제조할 수 있다. 또한 사이즈 코팅용 도료의 건조 베이킹 공정이 없고, 가열 횟수가 감소함으로써, 열에 의한 기재의 강도 저하를 회피할 수 있다는 이점도 있다.
본 발명의 보틀 캔은, 캡과 나사 걸어맞춤하기 위한 나사부를 갖는 마우스부, 숄더부, 몸통부 및 바닥부로 이루어지는 보틀 형상의 금속제 기재(이하, 단순히 기재라고 부르는 경우가 있음)를 포함하고, 이 금속제 기재의 마우스부의 외면에 마무리 니스층이 형성되어 있는 것이다. 이러한 구조를 갖는 한, 보틀 형상을 갖는 금속제 기재는, 마우스부부터 바닥부까지가 일체로 형성된 캔체여도 되고, 또는 마우스부와 몸통부가 일체이고, 바닥부가 다른 피스로 이루어지는 캔체여도 된다.
마우스부 외면에서는, 기재 상에 마무리 니스층이 직접 설치되어 있고, 바꾸어 말하면, 기재 상에 사이즈 코팅 등의 하지층(下地層)이나 잉크층이 형성되는 일 없이 마무리 니스층이 형성되어 있다.
기재에는, 보틀 캔에 이용되는 금속을 아무런 제한 없이 사용할 수 있지만, 가공성의 관점에서, 알루미늄제 기재가 바람직하다. 알루미늄은, 순(純)알루미늄은 물론, 알루미늄 합금도 포함하는 것으로 한다.
본 발명에서는, 마우스부 외면의 마무리 니스층의 MEK 추출률이 2∼8 질량％의 범위로 조정되어 있다. 이것에 의해, 뛰어난 개봉성을 확보할 수 있고, 또한, 마무리 니스층의 균열이나 박리 등의 발생을 억제할 수 있다. 특히 뛰어난 개봉성을 확보할 수 있다는 점에서는, 2∼4 질량％가 바람직하고, 마무리 니스층의 균열이나 박리 등의 발생 억제 효과가 높다는 점에서는, MEK 추출률은 4∼8 질량％가 바람직하며, 또한, 개봉성을 확보하고, 마무리 니스층의 균열이나 박리 등의 발생을 억제할 수 있는 것에 더하여, 기재 내면에 형성되는 내면 도막의 벗겨짐이나 균열도 유효하게 방지할 수 있다는 점을 고려하면, MEK 추출률은, 7∼8 질량％의 범위에 있는 것이 가장 바람직하다.
MEK 추출률이 너무 높으면, 경화 불충분이며, 개봉 시에 캡 내면의 도막과 블로킹하여, 개봉성 토크가 커지고, 개봉성이 손상될 우려가 있다. MEK 추출률이 너무 낮으면 경화 과잉이며, 나사부 가공 시, 캡핑 시 또는 개봉 시에 마무리 니스층의 균열이나 박리 등이 발생한다. 나아가서는, 레토르트 살균 등의 가열 처리가 이루어졌을 때, 내면 도막에 벗겨짐 등이 발생할 우려가 있다.
마무리 니스층은, MEK 추출률이 상기 범위에 포함되는 한, 공지의 재료로 구성되어 있어도 된다. 마무리 니스층의 매트릭스로는, 예를 들면, 폴리에스테르 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지, 에폭시 수지, 아크릴레이트 수지, 아크릴 수지, 아미노 수지, 페놀 수지 등이 이용되며, 경화 정도를 컨트롤하기 쉽다는 관점에서, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 아미노 수지를 포함하는 혼합 수지가 적합하게 이용된다. 이러한 혼합 수지로는, 아크릴 수지가 포함되어 있지 않은 비(非)아크릴계의 혼합 수지가 바람직하고, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 아미노 수지를 선택적으로 포함하는 혼합 수지가 보다 바람직하다. 또한, 상술의 「아크릴 수지를 포함하지 않는」이란, 아크릴 수지 그 자체뿐만 아니라, 경화에 의해 아크릴 수지를 형성하는 수지(예를 들면, 에폭시 아크릴레이트 수지)도 포함하지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 보틀 캔은 내용물에 따라 40∼60℃ 정도로 따뜻하게 한 상태(이하, 핫 상태라고 부르는 경우가 있음)로 보관하고, 핫 상태와 마찬가지의 온도에서 개봉되는 경우가 있다. 이와 같은 핫 상태에서의 개봉성을 보다 향상시키는 관점에서, 마무리 니스층을 구성하는 수지의 유리 전이점 Tg는, 51∼60℃가 바람직하고, 더 나아가서 53∼58℃인 것이 보다 바람직하다. 유리 전이점 Tg가 너무 높으면 가공 시에 마무리 니스층에 균열이나 박리 등이 발생할 우려가 있고, 유리 전이점 Tg가 너무 낮으면 상기 핫 상태에서의 개봉 시의 개봉 토크가 커질 우려가 있다.
또한, 마무리 니스층에는, 첨가제, 예를 들면 공지의 경화제나 촉매가 포함되어 있어도 된다.
또, 본 발명의 보틀 캔에는, 통상, 금속과 내용물(음료)과의 접촉을 피하기 위해, 내면 도막이 설치된다.
이와 같은 내면 도막은, 그 자체가 공지의 것이어도 되고, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 요소 수지, 염화 비닐 수지, 및 이들의 공중합체를 수지 성분으로 하는 도료에 의해 형성된다. 특히, 에폭시/요소계 수지 도료, 에폭시/페놀계 수지 도료, 에폭시/아크릴/멜라민계 수지 도료, 에폭시/아크릴/페놀계 수지 도료 등에 의해 내면 도막을 형성하는 경우가 많다.
이미 설명한 바와 같이, 본 발명의 보틀 캔에서는, 네킹 가공 전의 단계에서 마무리 니스층의 경화 정도가 상술한 범위로 제어되고 있다. 그 때문에, 사이즈 코팅이 존재하지 않고, 또한 제조 공정이 심플함에도 불구하고, 마우스부에서의 나사부 가공에 의한 마무리 니스층의 균열이나 박리 등의 발생이 억제되어 있다. 따라서, 본 발명의 보틀 캔을 레토르트 살균이나 핫 보관 등의 가열 조건하에 둔 후 핫 상태에서 개봉해도 도막 벗겨짐이 일어날 걱정이 없다.
즉, 본 발명의 금속제 보틀 캔은, 레토르트 살균이 가능하다. 사실, 후술의 실험예 1∼11을 참조하면, 60℃에서 개봉했을 때, 본 발명의 보틀 캔에서는, 마무리 니스층의 박리가 전혀 일어나고 있지 않다. 또, 마무리 니스층의 균열에 관해서도, 큰 균열은 없고, 있다고 해도 극히 미소한 균열이며, 제품으로서 허용 범위 내이다.
또, 본 발명의 보틀 캔에서는, 기재 외면에 마무리 니스층이나 기재 내면에 내면 도막을 형성하기 위한 베이킹 조건으로서 적절한 온도 및 시간을 선택함으로써, 뛰어난 개봉성을 나타낸다.
예를 들면, 후술의 실험예에 나타나 있는 바와 같이, 보틀 캔의 기재가 알루미늄 합금제이고, 또한, 나사 캡의 기재도 알루미늄 합금제일 때, 수돗물을 충전하여 나사 캡을 부착한 후, 125℃, 30분간의 레토르트 살균(가열 수증기에 의한 열처리)을 행한 후, 60℃에서 24시간 보관을 행하고, 60℃에서 개봉했을 때의 개봉 토크는, 150N·cm 미만이다. 개봉성이 보다 뛰어난 점에서, 이러한 개봉 토크는, 140N·cm 미만이 바람직하고, 120N·cm 미만이 더욱 바람직하다.
이러한 특징을 갖는 본 발명의 보틀 캔은, 다음 공정에 의해 제조된다.
금속제 기재를 준비하는 공정;
마무리 니스층용 도료를 도포하는 공정;
제 1 차 베이킹을 행하는 공정;
내면 도막용 도료를 도포하는 공정;
제 2 차 베이킹을 행하는 공정;
네킹 가공 및 나사부 가공을 행하는 공정;
우선, 예를 들면 두께 0.35∼0.40mm의 알루미늄 합금판(JIS 3104 합금)으로부터 원형 블랭크를 펀칭한다. 이 원형 블랭크를 컵으로 성형하고, 드로잉-아이어닝 가공에 의해 바닥이 있는 원통체로 한다. 이 바닥이 있는 원통체의 개구부를 소정의 높이로 트리밍하여 금속제 기재가 되는 캔체로 하고, 세정하여, 건조한다.
이어서, 보틀 캔으로 했을 때에 마우스부가 되는 영역을 제외한 측면에, 공지의 방법에 의해 인쇄를 실시한 후, 마우스부가 되는 영역을 포함하는 측면 전체에 마무리 니스층용 도료를 도포한다. 도료의 조성은, 마우스부의 마무리 니스층의 MEK 추출률이 상술한 범위 내가 되도록, 수지의 종류나 양, 촉매나 경화제와 같은 첨가제의 유무나 그 양을 검토하여 결정한다.
마무리 니스층용 도료의 도포층의 두께는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일반적으로, 제 2 차 베이킹(이하에 상술함) 후의 막 두께가 2∼7㎛가 되도록 설정되며, 롤 코팅 등 공지의 방법에 의해 도포된다.
제 1 차 베이킹은, 마무리 니스층용 도료의 베이킹이며, 이 베이킹으로는, 전술한 MEK 추출률을 갖는 마무리 니스층은 아직 형성되지 않는다. 이 단계에서, 소정의 MEK 추출률을 갖는 마무리 니스층이 형성되어 버리면, 다음의 내면 도막을 형성하기 위한 베이킹(제 2 차 베이킹)에 의해, 마무리 니스층의 MEK 추출률이 저하되어 버려, 본 발명의 범위 외가 되어 버리기 때문이다.
제 1 차 베이킹을 행한 후, 내면 도막용 도료가 금속제 기재(캔체)의 내면에 도포되고, 이 후, 제 2 차 베이킹을 한다.
이 제 2 차 베이킹에 의해, 마무리 니스층과 내면 도막이 형성된다.
상술한 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 마무리 니스층은, 제 1 차 베이킹과 제 2 차 베이킹의 2단계로 형성된다. 따라서, 이들의 베이킹 조건은, 최종적으로 형성되는 마무리 니스층의 MEK 추출률이 소정의 범위가 되도록 설정되는 것이지만, 제 2 차 베이킹에서는, 내면 도막용 도료의 베이킹도 행해지기 때문에, 형성되는 내면 도막의 성상도 고려하여, 제 2 차 베이킹의 베이킹 조건을 설정하지 않으면 안 된다. 예를 들면, 제 2 차 베이킹이 필요 이상으로 고온, 장시간으로 행해지면, 내면 도막의 분해나 벗겨짐 등을 발생시키기 쉽게 되어 버리기 때문이다.
따라서, 제 1 차 베이킹 조건은, 마무리 니스용 도료가 적당히 경화하고, 그 후의 제 2 차 베이킹에 의한 경화에 의해, 소정의 MEK 추출률이 되도록 설정되지만, 그 후의 제 2 차 베이킹에 의해 내면 도료의 특성이 손상되지 않도록 설정하지 않으면 안 된다.
예를 들면, 제 1 차 베이킹은, 일반적으로, 마무리 니스층의 경화 정도의 관점에서, 210∼260℃의 온도 및 60∼120초의 시간의 범위 내에서 선택할 수 있고, 선택된 제 1 차 베이킹 조건에 따라서, 제 2 차 베이킹은, 소정의 MEK 추출률(2∼8 질량％)이 얻어지도록, 180∼225℃의 온도 및 50∼140초의 시간의 범위 내에서 적절한 범위가 선택된다.
특히 본 발명에 있어서, 특히 양호한 개봉성을 갖는 보틀 캔을 얻고자 하는 경우에는, 비교적 고온, 장시간으로 제 1 차 베이킹을 행하는 것이 적합하고, 예를 들면, 220∼260℃에서 60∼120초간, 보다 적합하게는 230∼250℃에서 70∼105초간으로 제 1 차 베이킹을 행하는 것이 바람직하다. 이와 같은 제 1 차 베이킹 조건에 따라서, 제 2 차 베이킹을, 195∼225℃에서 80∼140초간, 보다 바람직하게는 200∼225℃에서 80∼140초간, 더욱 바람직하게는 205∼220℃에서 90∼100초간의 범위 내에서 선택할 수 있다.
또, 레토르트 살균 시 등에서의 내면 도막의 벗겨짐 등을 보다 효과적으로 방지하고자 하는 경우에는, 비교적 저온, 단시간으로 제 2 차 베이킹을 행하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 180∼195℃에서 50∼110초에 걸쳐 제 2 차 베이킹을 행하는 것이 바람직하다.
또, 상술한 제 1 차 베이킹, 제 2 차 베이킹은 모두 보디 오븐을 이용하는 것이 바람직하다. 기존의 보틀 캔의 공정에서 일반적으로 제 1 차 베이킹에 사용되는 핀 오븐은, 도장기와 연동되어 있는 핀에 캔을 얹고 오븐을 통과시켜, 베이킹되지만, 도장기의 예측하지 못한 정지에도 연동하여 정지해 버린다. 한편, 본 발명에 의한 제 1 차 베이킹에 사용되는 보디 오븐은, 도장기의 핀으로부터 빼낸 캔체를 캔체끼리 접촉시키는 일 없이, 일정 간격으로 오븐 컨베이어 입구에 캔체를 정렬시켜 얹을 수 있어, 도장기의 가동 상태로부터 독립시키는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 베이킹 온도와 시간을 정확하게 제어할 수 있다. 따라서, 본 보디 오븐을 이용하여, 오븐 내의 온도와 베이킹 시간이 상기 수치 범위 내에 포함되도록, 오븐 내의 설정 온도나 컨베이어의 속도 등을 조정하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 하여, 외면에 도포되고 또한 베이킹된 마무리 니스층용 도료를 제 2 차 베이킹에 의해 경화시키면, MEK 추출률이 상기 범위 내에 있는 마무리 니스층이 적어도 마우스부 외면 나사부 상당 영역에 형성된다. 그렇게 하여 얻어진 캔체는, 그 후, 복수회의 네킹 가공에 제공된다. 네킹 가공에서는, 다이 넥 성형에 의해 캔 상부를 원하는 지름으로 축경한다. 축경의 정도는 보틀 캔의 마우스부의 구경(口徑), 내용량 등에 따라서 적절히 결정된다.
이어서, 나사부 가공에 제공되고, 그 후, 마우스부 선단에 컬 가공이 실시된다. 네킹 가공부터 컬 가공에 걸쳐서는, 필요에 따라서 마우스부 상당 영역을 공지의 수단에 의해 가열 또는 가온해도 된다. 마무리 니스의 Tg 이상으로 가열 또는 가온하고, 도막의 가공 연신 추종성을 조장시킴으로써, 나사부 가공 등의 엄격한 가공에 있어서의 마무리 니스층의 균열이나 박리 등의 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 구체적으로는, 마우스부의 온도가 50∼100℃, 보다 적합하게는 70∼90℃의 상태에서 나사부 가공 및 컬 가공을 행할 수 있도록 나사부 가공 전에 마우스부 상당 영역을 가열 또는 가온하면 된다.
본 발명의 보틀 캔은, 상술한 제조 방법에 의해 제조할 수 있지만, 그 제조 방법은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지의 설계 변경이 가능하다. 예를 들면, 공장 설비 등에 따라서 각 공정의 순번을 전후시켜도 된다. 또, 보틀 캔의 몸통부에 있어서, 기재와 인쇄층의 사이에 하지층을 설치하는 공정을 추가로 더해도 된다.
또, 마무리 니스층용 도료는, 금속제 기재의 외면 전체에 도포되어 있어도 되지만, 본 발명에서는, 보틀 마우스부의 나사 형성부의 외면에 형성되어 있는 마무리 니스층의 MEK 추출률이 소정의 범위에 있으면 된다.
실시예
[측정]
(MEK 추출률 측정)
얻어진 보틀 캔의 내면 도막을 농(濃)황산으로 탈막 후, 수세(水洗) 및 풍건(風乾)시켰다. 이 보틀 캔의, 나사부를 30mm×30mm로 잘라내어 시편(試片)으로 하고, 칭량했다(A). 다음으로, 칭량 후 시편을 MEK(메틸에틸케톤)에 침지하고, MEK를 비등시켜 1시간 환류했다. 환류 후, 시편을 미사용의 MEK로 2회 세정하고, 건조 후, 칭량했다(B). 칭량 후의 시편을 농황산으로 마무리 니스층을 박리하고, 수세하고, 건조하고, 칭량했다(C). 칭량한 수치로부터 하기 식으로 추출률을 산출했다.
MEK 추출률(질량％)＝100×(A-B)/(A-C)
식 중, A는 추출 전의 시편 질량을 나타내고,
　　　B는 추출 후의 시편 질량을 나타내고,
　　　C는 마무리 니스 박리 후의 시편 질량을 나타낸다.
나사부 가공 전의 나사부 상당 영역의 MEK 추출률은, 나사부와 마찬가지로 하여 측정했다.
[평가]
(개봉성 평가)
얻어진 보틀 캔에 65℃의 수돗물 400g을 넣고, 20℃에서의 내압이 100kPa가 되도록 질소 분위기에서 캡 권체(卷締)를 행하였다. 사용한 캡은, JIS 5000계 알루미늄 합금제이며 내면 도막은 에폭시 페놀계 수지이다. 증기식 정치(靜置) 레토르트 장치를 이용하여 125℃에서 30분간 가열함으로써 레토르트 살균한 후, 수냉하여 충전 보틀 캔을 제작했다. 그 후 충전 보틀 캔을 60℃ 항온실에 1일 보관했다. 60℃에서의 개봉 토크를 토크 미터(니혼 덴산 심포사, 형번 TNK-100B)로 측정했다. 개봉 토크는 개봉에 있어서의 각 캔의 최대 토크치를 각 캔의 기준치로 했다. 측정된 개봉 토크가 작을수록 개봉성이 뛰어나다. N＝5캔을 측정하고, 그들의 최대치를 이하의 기준으로 나쁨, 표준, 좋음, 매우 좋음의 4단계로 평가했다. 표준, 좋음 및 매우 좋음이 허용 레벨이다.
나쁨: 150N·cm 이상
표준: 140N·cm 이상 150N·cm 미만
좋음: 120N·cm 이상 140N·cm 미만
매우 좋음: 120N·cm 미만
(나사부에 있어서의 마무리 니스의 균열, 박리 평가)　
상기 개봉성 평가와 마찬가지로 하여, 충전 보틀 캔을 제작하고, 마찬가지로 60℃ 보관한 후, 마찬가지로 60℃에서 개봉했다. 개봉 후의 보틀 캔의 나사부를 육안 관찰하여, 나사부에 있어서의 마무리 니스층의 균열 및 박리에 대해서 평가를 행하였다. N＝5캔을 평가하고, 이하의 기준으로 나쁨, 표준, 좋음, 매우 좋음의 4단계로 판정했다.
또한, 니스 박리란, 면적을 가진 박리이다.
또, 육안 관찰 상태로부터, 표준, 좋음, 매우 좋음을 허용 레벨로 했다.
나쁨: 1캔 이상에 박리 있음.
표준: 5캔 모두 박리 없음.
　　　큰 균열은 없음. 2∼5캔/5캔에 미소한 균열이 있음.
좋음: 5캔 모두 박리 없음.
　　　큰 균열은 없음. 1캔/5캔에 미소한 균열이 있음.
매우 좋음: 5캔 모두 박리 및 균열 어느 것도 없음.
(나사부에 있어서의 내면 도막의 균열, 박리 평가)
얻어진 보틀 캔에 상온의 실내용물(우유를 넣은 커피, 엽차(煎茶))을 400g을 넣고, 상기 개봉성 평가와 마찬가지로 하여, 캡 권체, 레토르트 살균, 수냉을 행하고, 충전 보틀 캔을 제작했다. 그 후 충전 보틀 캔을 상온에서 개봉하고, 개봉 후의 보틀 캔의 나사부의 내면 도막을 육안 관찰하여, 내면 도막의 균열 및 박리에 대해서 평가를 행하였다.
내용물마다 N＝5캔을 평가하고, 이하의 기준으로 나쁨, 표준, 좋음, 매우 좋음의 4단계로 판정했다. 또한, 도막 박리란, 면적을 가진 박리이다. 또, 육안 관찰 상태로부터, 표준, 좋음, 매우 좋음을 허용 레벨로 했다.
나쁨: 1캔 이상에 박리 있음.
표준: 5캔 모두 박리 없음.
　　　큰 균열은 없음. 2∼5캔/5캔에 미소한 균열이 있음.
좋음: 5캔 모두 박리 없음.
　　　큰 균열은 없음. 1캔/5캔에 미소한 균열이 있음.
매우 좋음: 5캔 모두 박리 및 균열 어느 것도 없음.
＜실험예 1＞
판 두께 0.38mm의 알루미늄 합금 JIS 3104 판으로부터 원형 블랭크를 펀칭했다. 원형 블랭크를, 드로잉 성형 후, 재드로잉(redraw)-아이어닝 성형하여, 바닥이 있는 원통체로 했다. 이 바닥이 있는 원통체의 개구부를 트리밍하여 캔체를 얻었다. 이어서, 캔체를 세정 건조하여, 보틀 캔으로 했을 때에 마우스부가 되는 영역을 제외한 측면에 인쇄를 했다. 또, 마우스부가 되는 영역을 포함하는 측면 전체에 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 아미노 수지를 선택적으로 포함하는 혼합 수지를 매트릭스 수지로 하는 마무리 니스를, 제 2 차 베이킹 후의 막 두께가 4㎛가 되도록 도포했다. 이어서, 보디 오븐으로 230℃에서 80초의 제 1 차 베이킹을 행하였다. 계속해서, 캔체 내면에 내면 도료를 스프레이 도포하고, 220℃에서 95초의 제 2 차 베이킹을 행하였다. 이 캔체를 복수회의 다이 넥 성형에 의해 캔 상부를 네킹 가공한 후, 마우스부에 나사부 가공하고, 추가로 마우스부 첨단부를 컬 가공했다. 이것에 의해, 캔 몸체 지름 66mmφ, 마우스부 지름 38mmφ인 400ml용 보틀 캔을 제작했다. 얻어진 보틀 캔에 대해, 측정, 평가를 행하여, 결과를 표 1에 나타냈다.
또한, 이 예에서는, 나사부 내면 도막 균열, 박리 평가가 좋지 않았다.
＜실험예 2＞
제 1 차 베이킹을 230℃에서 105초, 제 2 차 베이킹을 205℃에서 95초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다.
＜실험예 3＞
제 1 차 베이킹을 230℃에서 105초, 제 2 차 베이킹을 220℃에서 95초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다. 이 예에서는, 나사부 내면 도막 균열, 박리 평가가 좋지 않았다.
＜실험예 4＞
제 1 차 베이킹을 250℃에서 70초, 제 2 차 베이킹을 220℃에서 95초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다. 이 예에서는, 나사부 내면 도막 균열, 박리 평가가 좋지 않았다.
＜실험예 5＞
제 1 차 베이킹을 250℃에서 105초, 제 2 차 베이킹을 220℃에서 95초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다. 이 예에서는, 나사부 내면 도막 균열, 박리 평가가 좋지 않았다.
＜실험예 6＞
제 1 차 베이킹을 215℃에서 70초, 제 2 차 베이킹을 190℃에서 80초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다.
＜실험예 7＞
제 1 차 베이킹을 210℃에서 60초, 제 2 차 베이킹을 190℃에서 80초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다.
＜실험예 8＞
제 1 차 베이킹을 220℃에서 80초, 제 2 차 베이킹을 190℃에서 80초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다.
＜실험예 9＞
제 1 차 베이킹을 215℃에서 70초, 제 2 차 베이킹을 180℃에서 50초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다.
＜실험예 10＞
제 1 차 베이킹을 215℃에서 70초, 제 2 차 베이킹을 195℃에서 110초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다.
＜실험예 11＞
제 1 차 베이킹을 215℃에서 70초, 제 2 차 베이킹을 175℃에서 80초로 한 것 이외는, 실험예 1과 마찬가지로 하여 충전 보틀 캔을 제작하고, 측정, 평가했다. 결과를 표 1에 나타냈다.
[표 1]
Figure 112019094778199-pct00001

Claims (11)

  1. 나사부가 형성된 마우스부, 숄더부, 몸통부 및 바닥부(底部)로 이루어지는 보틀 형상의 금속제 기재(基材)를 포함하고,
    상기 마우스부의 외면에서의 상기 금속제 기재 상에는 마무리 니스층이 직접 설치되어 있으며, 상기 마우스부의 내면에서의 상기 금속제 기재 상에는 내면 도막이 설치되어 있고,
    상기 마무리 니스층 및 상기 내면 도막은,
    상기 마우스부의 외면에서의 상기 금속제 기재 상에 마무리 니스층용 도료를 도포한 후 제 1 차 베이킹을 행하고,
    상기 제 1 차 베이킹을 행한 후, 상기 마우스부의 내면에서의 상기 금속제 기재 상에 내면 도막용 도료를 도포한 후, 상기 내면 도막용 도료와 상기 제 1 차 베이킹된 마무리 니스층용 도료와의 베이킹인 제 2 차 베이킹을 행함에 의하여 형성되는 것이고,
    여기에서, 상기 제 1 차 베이킹은, 상기 제 2 차 베이킹의 온도보다 높은 온도에서 행하며,
    상기 나사부가 형성된 마우스부의 외면에서의 상기 마무리 니스층의 MEK 추출률이 2∼8 질량％인 것을 특징으로 하여, 개봉성이 우수하며, 상기 마무리 니스층에서의 균열이나 박리의 억제성이 우수한 금속제 보틀 캔.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마무리 니스층의 MEK 추출률이 7∼8 질량％인 금속제 보틀 캔.　
  3. 제 1 항에 있어서,
    레토르트 살균이 가능한 금속제 보틀 캔.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속제 기재가 알루미늄제인 금속제 보틀 캔.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마무리 니스층의 매트릭스가, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 아미노 수지를 포함하는 혼합 수지인 금속제 보틀 캔.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 혼합 수지가 아크릴 수지를 포함하고 있지 않는 금속제 보틀 캔.
  7. 제 1 항에 기재된 금속제 보틀 캔의 제조 방법으로서,
    바닥이 있는 원통체의 개구부를 트리밍하여 금속제 기재를 준비하는 공정;
    상기 금속제 기재의 외면에 마무리 니스층용 도료를 도포하는 공정;
    상기 마무리 니스층용 도료를 위한 제 1 차 베이킹을 행하는 공정;
    상기 제 1 차 베이킹이 행해진 후, 상기 금속제 기재의 내면에 내면 도막용 도료를 도포하는 공정;
    상기 내면 도막용 도료와 상기 제 1 차 베이킹된 마무리 니스층용 도료와의 베이킹인 제 2 차 베이킹을 행하여, 마무리 니스층과 내면 도막을 형성하는 공정;
    및,
    상기 제 2 차 베이킹 후, 네킹 가공 및 나사부 가공을 행하는 공정;
    을 포함하며,
    여기에서, 상기 제 1 차 베이킹은, 상기 제 2 차 베이킹의 온도보다 높은 온도에서 행하고,
    상기 제 2 차 베이킹을, 상기 제 1 차 베이킹에서 채용된 베이킹 조건에 따라서, 상기 마무리 니스층의 MEK 추출률이 2∼8 질량％가 되는 바와 같은 베이킹 조건으로 행하는 것을 특징으로 하는 금속제 보틀 캔의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 차 베이킹을, 210∼260℃의 온도에서 60∼120초에 걸쳐 행하고, 상기 제 2 차 베이킹을 180∼225℃의 온도에서 50∼140초에 걸쳐 행하는 금속제 보틀 캔의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 차 베이킹을, 220∼260℃의 온도에서 60∼120초에 걸쳐 행하고, 상기 제 2 차 베이킹을 195∼225℃의 온도에서 80∼140초에 걸쳐 행하는 금속제 보틀 캔의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 차 베이킹을, 210∼220℃의 온도에서 60∼80초에 걸쳐 행하고, 상기 제 2 차 베이킹을 180∼195℃의 온도에서 50∼110초에 걸쳐 행하는 금속제 보틀 캔의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 보틀 형상을 갖는 금속제 기재가, 드로잉-아이어닝 가공에 의해 얻어지는 캔체인 금속제 보틀 캔의 제조 방법.

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