(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄い金属板をカッピング加工し、胴部を深絞り及びアイアニング加工し、１次洗浄・乾燥を経て、ベースコート塗料を塗装し、印刷工程、外面塗装工程を経て、ネッキング加工し、ねじ成形工程を経て、２次洗浄・乾燥が施される金属缶の製造方法において、
前記外面塗装工程において、水性外面塗料が用いられ、
その水性外面塗料が、不揮発分と溶剤分と水分とから構成される缶外面用ポリエステル樹脂系水性塗料であり、
前記不揮発分は、その固形分が４０〜５０重量％であり、かつ、親水性ポリエステル樹脂とアミノ樹脂系硬化剤から成り、
前記溶剤分は、３０〜４０重量％であり、かつ、親水性有機溶剤から成り、
前記水分は、１５〜２０重量％であり、
前記金属缶の外面に塗装される水性外面塗料の塗膜量が４０〜５０ｍｇ／１００ｃｍ２である、ことを特徴とする金属缶の製造方法。
【請求項２】
前記缶外面用ポリエステル樹脂系水性塗料の不揮発分に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、レベリング剤、各種ワックス又は硬化促進剤を配合することを特徴とする請求項１記載の金属缶の製造方法。
【請求項３】
前記缶外面用ポリエステル樹脂系水性塗料の溶剤分に、炭化水素系又はエステル系の溶剤を配合することを特徴とする請求項１記載の金属容器の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法で製造されたことを特徴とする金属缶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属缶の製造方法及び金属缶に関し、さらに詳しくは、ねじ付金属缶、マキシキャップ用金属缶又はＤＩ缶等の製造工程において、揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」という）の排出濃度を削減でき、かつ外面塗料の使用量の削減により、製造コストの低減化を図ることができる金属缶の製造方法及び金属缶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属缶用の外面塗料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はポリエステル樹脂等を主体として、アミノ樹脂、フェノール樹脂などの硬化剤、触媒を配合した塗料が多く用いられている。又、近年キャップの再栓可能性の要求から、ねじ付金属缶が開発され市場に流出している。
【０００３】
このようなねじ付金属缶は、例えばアルミニウム等の薄い金属板をカッピングし、さらに深絞り及びアイアニング加工した缶体に、ベースコート（加工度の高い部位には、サイズコート）が塗装され、焼付け乾燥され、その上に印刷インキにより所望の模様、文字等が印刷される。そして、その上に保護層として外面塗料が塗装される。次にネッキング加工により口部及び肩部が形成され、さらに、口部の外周にねじ加工が施されることにより、ねじ付金属缶が製造されている。この製造工程に用いられる外面塗料としては、溶剤系塗料と水性系塗料があり、例えば、溶剤系塗料の文献としては文献１があり、水性系塗料としては文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６４８６号公報
【特許文献２】特開２００８−７６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の溶剤系塗料を用いた金属缶の製造工程（特に乾燥工程）においては、溶剤系塗料からＶＯＣが多く発生するという欠点があり、環境問題の側面において、大きな問題となっていた。 ＶＯＣは土壌や地下水を汚染し、大気中に放出されると光化学反応によりオキシダント等の発生に関与し、大気を汚染して人体に悪影響を及ぼすことが懸念されている。近年、改正大気汚染防止法に排出基準値が規定され、企業にとっては、ＶＯＣ排出規制基準をクリアする対策を講じる必要に迫られている。そこで、従来の溶剤系塗料に代わる塗料が要求され、ＶＯＣ削減のさらなる向上が望まれていた。金属缶の製造工程において、外面印刷に使用されるインキは、すでに水性塗料が使用されているが、トップコートの外面塗料は溶剤系塗料が多く、これが金属缶の製造工程におけるＶＯＣ濃度を高くしている要因となっていた。
【０００６】
又外面塗装工程においては、外面塗料の薄肉化による外面塗料の使用量削減及び製造コスト低減化が要請されていた。さらに、従来ねじ付金属缶等の製造工程における加工度が高い、ネッキング工程及びねじ成形工程において、従来の水性外面塗料は、これらの成形工程において外面塗膜の亀裂や剥離対策に対して不十分であった。この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、金属缶の製造工程において、ＶＯＣの削減を図ることができ、かつ金属缶の製造工程において、塗料の使用量を削減でき、製造コストの低減化を図ることができるとともに、加工度の高い部分に、より効果的な水性外面塗料を使用した、金属缶の製造方法及び金属缶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するため、請求項１記載の発明の解決手段は、薄い金属板をカッピング加工し、胴部を深絞り及びアイアニング加工し、１次洗浄・乾燥を経て、ベースコート塗料を塗装し、印刷工程、外面塗装工程を経て、ネッキング加工し、ねじ成形工程を経て、２次洗浄・乾燥が施される金属缶の製造方法において、前記外面塗装工程において、水性外面塗料が用いられ、その水性外面塗料が、不揮発分と溶剤分と水分とから構成される缶
外面用ポリエステル樹脂系水性塗料であり、前記不揮発分は、その固形分が４０〜５０重量％であり、かつ、親水性ポリエステル樹脂とアミノ樹脂系硬化剤から成り、前記溶剤分は、３０〜４０重量％であり、かつ、親水性有機溶剤から成り、前記水分は、１５〜２０重量％であり、前記金属缶の外面に塗装される水性外面塗料の塗膜量が４０〜５０ｍｇ／１００ｃｍ２である、ことを特徴とする金属缶の製造方法である。
【００１０】
この課題を解決するため、請求項２記載の発明の解決手段は、前記缶外面用ポリエステル樹脂系水性塗料の不揮発分に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、レベリング剤、各種ワックス又は硬化促進剤を配合することを特徴とする金属缶の製造方法である。
【００１１】
この課題を解決するため、請求項３記載の発明の解決手段は、前記缶外面用ポリエステル樹脂系水性塗料の溶剤分に、炭化水素系又はエステル系の溶剤を配合することを特徴とする金属容器の製造方法である。
【００１２】
この課題を解決するため、請求項４記載の発明の解決手段は、上記製造方法で製造されたことを特徴とする金属缶である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る金属缶の製造方法によれば、金属缶の製造工程において、ＶＯＣの大幅な削減を図ることができる効果を有する。又金属缶の製造工程において、塗料の使用量の削減により、製造コストの低減化を図ることができる効果を奏する。さらに、加工度の高い部位の製造工程において、塗膜の割れ、剥離をより効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る金属容器の製造方法において、各製造工程を示す図面。
【図２】本発明に係る金属容器の製造方法において、各製造工程を示す図面。
【図３】本発明に係る金属容器の製造方法において、ねじ成形工程を示す図面。
【図４】本発明に係る金属容器の製造方法において、ネッキング加工工程、ねじ成形工程及びカール成形工程で用いられるネッキングマシンを示した側面図。
【図５】図５ａおよび図５ｂは、本発明に係る金属容器の製造方法で製造された金属容器の実施態様を示した正面図、図５ｃおよび図５ｄは発明の範囲外の金属容器を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例の一例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１〜図２は、本発明の実施例１を示すねじ付金属缶の製造方法の製造工程を示した図面である。本発明に係る製造工程において使用される水性外面塗料を用いて、ねじ付金属缶を製造した場合、通常の生産条件下での外面乾燥炉排風機からの排気中におけるＶＯＣ濃度を、約３５〜４０％削減可能となる。これは、大幅に溶剤分が削減できるという利点に結び付く。又外面塗料の使用量の削減については、従来溶剤型塗料に比較して、硬化性、反応性に優れるため、途膜硬度が上昇することにより、従来より薄い塗膜でも、外面途膜の物性、実用性を満足することができる。そして、ねじ部の滑性が向上する。
【００１７】
又、ねじ成形性、ねじ部の滑性以外に、本発明に係る金属缶の製造方法においては、耐溶剤性、耐水性及び光沢が良好である。又従来の水性塗料と比較すると、ポリエステル樹脂の親水性向上により、高分子量化が可能であり、それに伴い加工密着性が向上する。又ポリエステル樹脂の親水性向上に伴い、逆に塗膜の耐水性が低下する傾向はあるが、アミノ樹脂比率をあげることにより塗膜の硬化性が向上した。
【００１８】
本発明に係る水性外面塗料の実施例として、不揮発分と溶剤分と水分とから構成される缶外面用ポリエステル樹脂系水性塗料であって、（ａ）前記不揮発分は、固形分が４０〜５０重量％である親水性ポリエステル樹脂とアミノ樹脂系硬化剤から成り、（ｂ）前記溶剤分は、３０〜４０重量％である親水性有機溶剤から成り、（ｃ）前記水分は、１５〜２０重量％であることを特徴とする缶外面用ポリエステル樹脂系水性塗料を用いることを特徴とする金属缶の製造方法である。不揮発分は、主に親水性ポリエステル樹脂とアミノ樹脂系硬化剤から成るが、必要に応じて、エポキシ樹脂、フェノール樹脂の添加やレベリング剤や各種ワックス、硬化促進剤等の添加剤を配合することもできる。又溶剤分は、親水性有機溶剤であり、水と分離することなく混合できる有機溶剤が主成分であるが、アルコール系、ケトン系、グリコールエーテル系等、必要に応じて炭化水素系やエステル系溶剤を併用することも可能である。
【００１９】
次に、本発明に係る製造方法を図面に基づいて順次説明する。図１（ａ）〜（ｇ）及び図２（ｈ）〜（ｍ）は、本発明に係るねじ付金属缶の製造工程を示した図面である。まず、図１（ａ）に示すように、アルミニュウムの板材を深しぼり成形し（カッピング工程）、図１（ｂ）で、胴部を再絞り成形及び胴部にしごき加工を施し、胴部を薄くした後（アイアニング工程）、図１（ｃ）の口部先端のトリミング加工を経て（トリミング工程）、図１（ｄ）の１次洗浄・乾燥工程を経る。次に、図１（ｅ）でベースコートを塗装し（ベースコート工程）、次に図１（ｆ）の印刷を経て、その上に外面塗装が施され、その後乾燥工程を経る。さらに、図１（ｇ）の内面塗装・焼付工程を経て、図２（ｈ）の口部及び肩部の外径を絞るネッキング加工工程に入る。ネッキング加工工程では、図４に示すネッキングマシン５が用いられる。次いで、図２（ｊ）及び図３は、ねじ成形駒２を内側及び外側から金属缶１の口部２に当接して、口部２にねじ部２ａを施す工程である（ねじ成形工程）。次に、口部先端のカール成形工程及び２次洗浄・乾燥工程を経て、製品である、ねじ付金属缶１が製造される。
【００２０】
具体的に個々の製造工程において、上記塗料を使用した場合の利点について説明する。次に示す製造工程においては、特に本発明の効果が顕著である。図２（ｆ）に示す印刷、外面塗装及び乾燥工程において、上記塗料を用いた場合、ＶＯＣの大幅な削減を図ることができる（表１参照）と共に、図２（ｊ）のねじ成形工程において、金属缶のねじ部の塗膜の微小な割れを防止できるので、図２（ｌ）の２次洗浄、乾燥工程において、金属缶のねじ部の塗膜の微小な割れの間に洗浄の水が入り、その後の乾燥により塗膜が剥離するのを完全に防止することができる。又、図１（ｆ）に示すように、外面塗装工程において、上記水性塗料を塗装した場合、大幅な塗料の削減を図ることができる（表２参照）。さらに、図２（ｈ）、（ｉ）のネッキング加工工程、図２（ｊ）及び図３のねじ成形工程において、従来公知の水性塗料と比較すると、本発明に係る金属缶の製造方法の製造工程に用いられる水性外面塗料は、絞り加工における塗膜の加工密着性により優れ、加工の際の塗膜の割れ、剥離が防止できる。又塗膜硬度の向上により、各工程間における搬送トラブルを減少でき、又ねじ部の滑性向上により、キャッピング後の開栓性が向上する。
【００２１】
図３は、図２（ｊ）ねじ成形工程を詳細に記載した図面である。図３に示すように、ねじ成形駒３を内側及び外側から、金属缶１の口部２に当接して、口部２にねじ部２ａが形成され、図４は、図２（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）及び（ｋ）の工程で用いられるネッキングマシン４の概略図であり、図５（ａ）および図５（ｂ）は、本発明に係る金属缶の製造方法により製造される金属缶の実施態様である。図５（ａ）は、ねじ付金属缶１、図５（ｂ）は、首部にストレート部を有するねじ付金属缶１０であり、図５（ｃ）は、口部にマキシキャップが打栓される金属容器２０、図５（ｄ）は、通常のＤＩ缶３０である。
【００２２】
Ａ．次に、本発明に係る金属缶の製造工程におけるＶＯＣの排出状況を、従来と比較評価した表１を以下に示す。
・水性外面塗料の組成；不揮発分：４５％、溶剤分：３５％、水分：２０％
・測定場所；本発明に係る金属缶の製造工程において、ＶＯＣの排出規制が課せられた
製造工程の外面乾燥炉排風機
・測定方法；環境省告示第６１号による方法（ピトー管法）
・分析方法；ＶＯＣ計（ＧＣ−ＦＩＤ）による方法
【表１】
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上記から、水性外面塗料組成中の水分が２０％の場合、揮発分（溶剤分＋水分）中の
水分量が３６％となり、溶剤分が大幅に削減でき、又塗料使用量の削減による相乗効果により、表１に示すように、ＶＯＣの排出濃度を３８．１％削減できた。平均で３５３ｐｐｍＣであった。
Ｂ．本発明に係る金属缶の製造工程における外面塗料の使用量に関するデータを表２に示す。
・測定場所；本発明に係る金属缶の外面塗装工程
・測定方法；重量測定
【表２】
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上記から、溶剤型塗料が、概ね７０〜８０ｍｇ／１００ｃｍ２の塗膜量で塗装されるのに対して、水性外面塗料の場合は、概ね４０〜５０ｍｇ／１００ｃｍ２の塗膜量で要求物性をクリアでき、塗料使用量を１５．６％削減できた。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る金属缶の製造方法及び金属缶によれば、ＶＯＣの排出濃度を削減でき、かつ外面塗料の使用量の削減により、製造コストの低減化を図ることができるので、環境面及びコスト面において優れる。したがって、ビール、清涼飲料、健康飲料及び食品等の内容物を充填する金属缶の製造方法及び金属缶として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  金属缶
２  口部
３  ねじ成形駒
１０  ストレート部を有するねじ付金属缶
２０  マキシキャップが打栓される金属容器
３０  ＤＩ缶
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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