(57)【要約】【課題】ブローホールの少ない内面被覆層を有するドラム缶の製造方法を提供する。【解決手段】〔１〕ガラス転移温度以上の熱可塑性材料をガスによって膨らませ、ドラム缶内面と圧着させる。〔２〕ドラム缶内面に圧着状態の熱可塑性材料および／またはドラム缶を、熱可塑性材料の融点以上に加熱し、熱可塑性材料とドラム缶内面とを熱融着させる。〔３〕ドラム缶の開口部分を塞いで、ドラム缶内部を密閉状態にすることができる内面被覆装置を用いる。〔４〕熱可塑性材料とドラム缶内壁面の間の空間を減圧にした状態で、内面被覆する。〔５〕熱可塑性材料がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、フッ素系樹脂の中から選ばれる樹脂である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面が被覆されたドラム缶の製造方法において、
ガラス転移温度以上の熱可塑性材料をガスによって膨らませ、
ドラム缶内面と圧着させる工程を含む、内面被覆ドラム缶の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の工程の後に、ドラム缶内面に圧着された状態の熱可塑性材料および／またはドラム缶を、熱可塑性材料の融点以上に加熱する工程を含む、請求項１に記載の内面被覆ドラム缶の製造方法。
【請求項３】
ドラム缶の開口部分を塞いで、ドラム缶内部を密閉状態にすることができる内面被覆装置を用いて、熱可塑性材料によってドラム缶内面を被覆することを特徴とする請求項１乃至２に記載の内面被覆ドラム缶の製造方法。
【請求項４】
熱可塑性材料とドラム缶内壁面の間の空間を減圧にした状態で、内面被覆することを特徴とする請求項３に記載の内面被覆ドラム缶の製造方法。
【請求項５】
熱可塑性材料がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、フッ素系樹脂の中から選ばれることを特徴とする、請求項１〜４に記載の内面被覆ドラム缶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性材料で内面を被覆されたドラム缶に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品、飲料、化学原料、モノマー、界面活性剤、塗料、食用油、鉱物油、樹脂、強酸性物質、強アルカリ性物質などの様々な内容物が充填されるドラム缶は、長時間の輸送や、倉庫等での長期保管の間にドラム缶容器から内容物への汚染物質の溶出や、内容物によるドラム缶の腐食等を防止するために、ドラム缶の内面を樹脂で被覆する方法が知られている。
【０００３】
例えば、胴体と地板もしくは天板を巻き締めてオープンドラム形状（コップ形状）に加工した後、ポリエチレン粉体塗料を容器内面に静電塗装し、加熱炉にて溶融することによるポリエチレン塗装法が知られている。また、胴体と地板もしくは天板に予めポリエチレン粉体塗料を静電塗装し、加熱炉にて加熱溶融してポリエチレン塗膜を形成した材料を用いて巻き締めた後、巻き締め部の融着を行うために再び加熱溶融を行う方法も知られている。更には、予めポリエチレンフィルムをラミネートした鋼板を用いて、胴体と地板もしくは天板を形成し、巻き締めた後、巻き締め部の融着を行うために加熱溶融する方法もある。
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術においては、ポリエチレン粉体やラミネートフィルムを巻き締め部へ密着させるために、加熱溶融処理を施しているが、こうした加熱融着の際に、巻き締め部の微細な隙間に気泡が発生する場合がある。これは、巻き締め部に塗布されたポリエチレン粉体塗料の粒子間に存在する僅かなガスや、ラミネートフィルムを融着させて巻き締め部を被覆する際にフィルムとドラム缶内面の間に取り込まれた空気である。また、こうしたガスが破裂することによって、外部に開孔したブローホールを形成する。ドラム缶内面被膜中の気泡やブローホールの存在は、被膜の機械強度やバリア性の低下の原因となることが知られており、気泡やブローホールの発生を抑制することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７２６０３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記課題を解決する方法として、特許第３７２６０３９号（特許文献１）においては、静電塗装した樹脂粉体塗料の加熱溶融工程の後に、樹脂被膜内部のガスが存在する部分に孔を開けることによって気泡を除去する方法が開示されている。しかしながら、樹脂中に取り込まれた微細なガスを完全に取り除くことは容易では無く、また、気泡を取り除くために開けた孔によって被膜のバリア性が低下することが懸念される。そのため、より簡便な方法で、気泡やブローホールの無い、内面被覆ドラム缶を製造する方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、ガラス転移温度以上の熱可塑性材料を、ガスを用いて延伸膨張させ、ドラム缶内面に圧着させることにより、上記従来技術の課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は下記の通りである。
〔１〕
内面が被覆されたドラム缶の製造方法において、
ガラス転移温度以上の熱可塑性材料をガスによって延伸膨張させ、
ドラム缶内面と圧着させる工程を含む、内面被覆ドラム缶の製造方法。
〔２〕
ドラム缶内面に圧着された状態の熱可塑性材料および／またはドラム缶を、熱可塑性材料の融点以上に加熱する工程を含む、請求項１に記載の内面被覆ドラム缶の製造方法。
〔３〕
ドラム缶の開口部分を塞いで、ドラム缶内部を密閉状態にすることができる内面被覆装置を用いて、熱可塑性材料によってドラム缶内面を被覆することを特徴とする請求項１乃至２に記載の内面被覆ドラム缶の製造方法。
〔４〕
熱可塑性材料とドラム缶内壁面の間の空間を減圧にした状態で、内面被覆することを特徴とする請求項３に記載の内面被覆ドラム缶の製造方法。
〔５〕
熱可塑性材料がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、フッ素系樹脂の中から選ばれることを特徴とする、請求項１〜４に記載の内面被覆ドラム缶の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、気泡やブローホールのない熱可塑性樹脂層によって内面被覆されたドラム缶が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１を示す内面被覆ドラム缶の製造装置図である。
【図２】実施例２を示す内面被覆ドラム缶の製造装置図である。
【図３】実施例３および４を示す内面被覆ドラム缶の製造装置図である。
【図４】実施例５を示す内面被覆ドラム缶の製造装置図である。
【図５】実施例６を示す内面被覆ドラム缶の製造装置図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と言う。）について説明するが、本発明は以下に示す形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【００１２】
〔ドラム缶〕
本実施形態におけるドラム缶とは、金属製の１８リットル以上、４００リットル以下の円筒形容器のことである。上記特徴を満たしていればその形状は特に限定されず、従来公知の形状、例えばオープンタイプやタイトヘッドタイプのドラム缶も含まれる。また、胴体にビードやコルゲート、天板や地板にエンボス等の各種加工を施していても構わず、本発明の内面被覆処理を行った後に、こうした加工を施すことも可能である。
【００１３】
本実施形態におけるドラム缶に使用される金属の材質は特に限定されず、鋼鉄、ブリキ、ティンフリースチール、ステンレス、アルミニウム、銅、チタンなどの様々な金属種およびそれらの合金などを使用することができる。
【００１４】
本実施形態におけるドラム缶は、本発明の内面被覆処理を行う前に、容器の内面に対して従来公知の化成処理や下地塗装を施していても良い。こうした処理を行うことで、ドラム缶の耐久性や熱可塑性材料の密着性が向上する場合もあるが、このような化成処理や下地塗装処理は必ずしも必要ではない。
【００１５】
本実施形態における熱可塑性材料による内面被覆は、加工が完了したドラム缶だけでなく、加工途中のドラム缶であってもよい。即ち、胴体部分と地板を接合したコップ形状の段階で、本発明を用いて内面被覆した後に、別途ラミネート処理しておいた天板を接合することで、内面被覆ドラム缶を製造することも可能であり、ドラム缶内面の部分的な被膜に用いることもできる。
【００１６】
〔熱可塑性材料〕
本実施形態において、ドラム缶の内面を被覆する熱可塑性材料は金属との接着性を有するものであれば特に限定されず、従来公知の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーを使用することができる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、エチレン／α−オレフィン共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタールなどのポリビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、などのポリエステル系樹脂、ポリスチレン、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／アクリロニトリル／ブタジエン共重合体などのスチレン系樹脂、ナイロン−６、ナイロン−１１、ナイロン−１２、ナイロン−６，６、ナイロン−６，１０、ナイロン−６，１２、ナイロン−６Ｔ、ナイロン−６Ｉ、ナイロン−９Ｔ、ナイロン−Ｍ５Ｔ、ポリアミド／ポリエーテル系エラストマーなどのポリアミド系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、更には金属との接着性に優れた上記熱可塑性樹脂に極性基を導入したタイプのものやアイオノマー樹脂等が好適に使用できる。熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、塩化ビニル系、ポリスチレン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系の熱可塑性エラストマー、および上記熱可塑性エラストマーに極性基を導入したもの等を好適に使用できる。上記熱可塑性材料は単独で使用しても、２種類以上の材料を混合して使用することもできる。
【００１７】
本実施形態において、熱可塑性材料の融点は特に限定されないが、加工性、取扱い性などの点から、融点は６０℃〜５００℃が好ましく、８０℃〜４００℃がより好ましく、１００〜３００℃がより更に好ましい。
【００１８】
上記熱可塑性材料の中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、フッ素系樹脂が加工性、耐内容物汚染性、耐金属腐食性、経済性の点から特に好ましい。
【００１９】
本実施形態におけるドラム缶内面と熱可塑性材料との接着強度は特に限定されないが、少なくとも両者間に引力的な相互作用が働いている必要がある。接着強度は、ＪＩＳ  Ｋ６８５４に準拠したＴ形剥離試験において０．１ｋｇ／２５ｍｍ以上が好ましく、１．０ｋｇ／２５ｍｍ以上がより好ましく、２．０ｋｇ／２５ｍｍ以上がより更に好ましい。接着強度を上記範囲とすることで長期間の使用に耐えうる、優れた内容物保護性、耐金属腐食性を有するドラム缶が得られる。
【００２０】
本実施形態において、熱可塑性材料はガラス転移温度以上の状態でガスによって膨張させられる。熱可塑性材料をガラス転移温度以上とすることで、膨張させたときの割れや微細な亀裂を抑制することができる。熱可塑性材料のガラス転移温度は、例えば、長さ２０ｍｍ×幅３ｍｍ×厚み０．７ｍｍの試験片を用いて、正弦振動数１０Ｈｚ、測定温度−５０〜２００℃、昇温速度３℃／ｍｉｎの条件で動的粘弾性測定を行った際の、主分散の損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度として求めることができる。代表的な熱可塑性材料のガラス転移温度は下記の通りである。（ポリエチレン：−１２５℃、ポリプロピレン：０℃、ポリ塩化ビニル：８７℃、ポリスチレン：１００℃、ナイロン−６：５０℃、ポリカーボネート：１５０℃、ポリフェニレンスルフィド：１２６℃、ポリウレタン：−２０℃、ポリエチレンテレフタレート：６９℃、ポリブチレンテレフタレート：５０℃、ＰＴＦＥ：１３０℃）
【００２１】
本実施形態において、熱可塑性材料が圧着される瞬間のドラム缶の温度は特に限定されないが、熱可塑性材料との接着性の点からは、上記ガラス転移温度以上が好ましく、ドラム缶内面との接着性の点からは、熱可塑性材料の融点以上であることがより好ましい。温度範囲としては、０℃〜５００℃が好ましいく、２５℃〜４００℃がより好ましく、５０℃〜３００℃が更により好ましい。上記温度範囲とすることで、ドラム缶に接触したときに熱可塑性材料が金属表面の凹凸に浸透しやすくなり、高い接着力を得ることができる。
【００２２】
また、本実施形態においては、本発明の方法を用いて１度内面被覆したドラム缶や、従来公知の塗料や粉体樹脂によって内面を塗装したドラム缶に対して、既にドラム缶の内面に存在している被覆層の上から、更に上記熱可塑性材料を重ねて被覆することができる。内面被覆層を多層にすることで、内容物によるドラム缶の金属腐食を効果的に抑制することができる。
【００２３】
本実施形態において、熱可塑性材料による内面被覆層の厚みは特に限定されないが、０．００１〜１０．０ｍｍが好ましく、０．０１〜３．０ｍｍが更に好ましく、０．０２〜１．０ｍｍがより更に好ましい。内面被覆層の厚みを上記範囲とすることで、ドラム缶の腐食や内容物汚染を抑制できるので好ましい。
【００２４】
本実施形態において、接着性に乏しい熱可塑性材料を使用する場合は、従来公知の接着性改良技術を用いることができる。接着性改良技術としては例えば、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、エキシマレーザー処理、紫外線照射処理、プライマー処理などが挙げられる。こうした接着性改良のための処理は、熱可塑性材料に対して実施しても良いし、ドラム缶に対して実施しても良い。熱可塑性材料に対して実施する場合は、溶融状態および未溶融状態どちらに対しても処理することができる。一方、ドラム缶に対して処理する場合、ドラム缶の内面に既に下地が塗装されているときにはその塗膜に対して処理することができる。更には熱可塑性材料とドラム缶の両方に処理しても構わない。上記プライマー処理としては、一般的な溶剤タイプの接着剤やアンカーコート剤や、ホットメルト接着剤のような無溶剤タイプのものでも使用することができる。上記接着性改良技術を用いることで、ドラム缶内面と熱可塑性材料との接着時の温度が低くても、高い接着力を得ることができるので、生産管理の面から好ましい。
【００２５】
本実施形態において、熱可塑性材料には従来公知の添加剤（酸化防止剤、安定剤、難燃剤、顔料、無機充填剤、軟化剤など）を含んでいてもよい。
【００２６】
本実施形態において、熱可塑性材料を膨張させるために使用されるガスの種類は特に限定されないが、空気、酸素、窒素、アルゴンなどが経済性および安全性の点で好ましい。ガスによって熱可塑性材料を膨らませる方法は特に限定されず、下が閉じた状態の円筒状の熱可塑性樹脂溶融体に対して内部から直接、ガスによって膨らませてもよいし、ゴム製のバルーンの周りに、シート状の熱可塑性材料をセットし、ゴム製バルーンをガスによって膨張させることによって、その外側にある熱可塑性材料シートを膨らませる方法でも良い。
【００２７】
本実施形態において、熱可塑性材料とドラム缶内面を圧着するときに、両者の間の空間部分を減圧処理することができる。減圧処理を行うことで、ドラム缶内面を熱可塑性材料で被覆したときの気泡の閉じ込めが少なくなり、気泡が原因となって形成されるブローホールも少なくできるので好ましい。
【実施例】
【００２８】
以下、本実施形態の熱可塑性材料によって内面を被覆されたドラム缶の製造方法を例示するが、本発明は以下に限定されるものではない。
【００２９】
＜実施例１＞
図１の装置を用いてオープンドラム缶１の内面を被覆した。まず、ドラム缶１を装置にセットし、熱可塑性材料溶融タンク２でポリエチレンを１３５℃に加熱溶融させ、リング状パイプ３ａを経由してドラム缶内深部に位置したノズル先端部３ｂまで溶融ポリエチレンを送る。一方、装置４からは圧縮空気を吹き込み、リング状パイプ３ａの内部を経由して、ノズル先端部３ｂで溶融ポリエチレンを膨らませる。溶融ポリエチレンを膨らませるのと同時に、可動部５のアームを上方に伸ばすことにより、ノズル先端部３ｂがドラム缶内部で上昇し、ドラム缶内面の上方部分にもポリエチレンを融着させて、ポリエチレンによって内面被覆されたドラム缶を製造した。得られた内面被覆ドラム缶のポリエチレン被膜に気泡やブローホールは確認されなかった。
【００３０】
＜実施例２＞
図２に示すように、製造例１のオープンドラム缶１の代わりに、タイトヘッドドラム缶１’を使用し、天板の口金部分からノズル先端部を差し込み、ドラム缶内深部にセッティングしたことと、熱可塑性材料をポリエチレンからポリプロピレンに変更し、熱可塑性材料溶融タンク２の加熱温度を１８０℃にしたこと以外は、製造例１と同じ方法で実施した。得られた内面被覆ドラム缶のポリプロピレン被膜に気泡やブローホールは確認されなかった。
【００３１】
＜実施例３＞
図３の装置を用いてオープンドラム缶６の内面を被覆した。まず、タンク７でポリエチレンテレフタレートを２８０℃に加熱し、リング状パイプ８ａを経由してドラム缶内上部に位置したノズル先端部８ｂまで送る。一方、装置９からは圧縮窒素を吹き込み、８ｂでポリエチレンテレフタレートを球状に膨らませながら、延伸ロッド１０を下方向に降下させることで、風船状に膨らんでいるポリエチレンテレフタレートを内部から下方向に押し広げることで、膨張方向や速度を制御しながら、ドラム缶内面に融着させた。得られた内面被覆ドラム缶のポリエチレンテレフタレート被膜に気泡やブローホールは確認されなかった。
【００３２】
＜実施例４＞
製造例３と同様の方法でオープンドラム缶の内面にポリエチレンテレフタレートを被覆した後に、別途口金部分を有する天板にポリエチレンテレフタレートフィルムをラミネート加工したものを接合することで、タイトヘッドドラム缶を製造した。
【００３３】
＜実施例５＞
図４の装置を用いてオープンドラム缶１１の内面を被覆した。まず、装置にドラム缶１１をセットし、ゴム製パッキン部１５とドラム缶１１を密着させて密閉系を構築する。その後、タンク１２でポリブチレンテレフタレートを２５０℃に加熱し、リング状パイプ１３ａを経由してノズル先端部１３ｂまで送る。一方、装置１４からは圧縮空気を吹き込み、ノズル先端部１３ｂでポリブチレンテレフタレートを膨らませながら、減圧口１６から、ポリブチレンテレフタレートとドラム缶内壁面との間の空間部に存在する気体を排出することで、ドラム缶内部を減圧状態にしながら圧着を行う、内面被覆ドラム缶を製造した。得られた内面被覆ドラム缶のポリブチレンテレフタレート被膜に気泡やブローホールは確認されなかった。
【００３４】
＜実施例６＞
図５の装置を用いてオープンドラム缶の内面を被覆した。まず、装置にドラム缶１７をセットし、ゴム製パッキン部１８とドラム缶１７とを密着させて密閉系を構築する。その後、フッ素ゴム製のバルーン１９の外周にＰＴＦＥシート２０をセットしドラム缶内部の雰囲気を１７０℃に加熱する。ＰＴＦＥシートが１５０℃以上に温まった後、減圧口２１からＰＴＦＥとドラム缶内壁面との間の空間部に存在する気体を除去し、内部を減圧しながら、装置２２から圧縮空気を吹き込みフッ素ゴムバルーン１９を膨らませることによって、バルーンの外周にセットされたＰＴＦＥシート２０を延伸させて、２５０℃に加熱されたドラム缶１７に圧着させ、ＰＴＦＥで内面被覆されたドラム缶を製造した。得られた内面被覆ドラム缶のＰＴＦＥ被膜に気泡やブローホールは確認されなかった。
【００３５】
＜比較例１＞
実施例６において、ドラム缶内部の雰囲気温度を１７０℃から１１０℃に変更した以外は、同様の方法で、ドラム缶内面をＰＴＦＥで被覆した。得られた内面被覆ドラム缶には、多数のひび割れ、ブローホールが確認された。
【００３６】
＜比較例２＞
図５の装置を用いてオープンドラム缶の内面を被覆した。その後、フッ素ゴム製の球状バルーンａの外周にポリブチレンテレフタレートフィルムをセットしドラム缶内部の雰囲気を４０℃に加熱する。排気口ｃからポリブチレンテレフタレートとドラム缶内壁面との間の空間部に存在する気体を排出し、内部を減圧しながら、ｂから圧縮空気を吹き込みフッ素ゴムバルーンａを膨らませることによって、バルーンの外周にセットされたポリブチレンテレフタレートフィルムを延伸させて、２５０℃に加熱されたドラム缶に圧着させた。得られた内面被覆ドラム缶には、多数のブローホール、気泡が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のドラム缶はブローホールや気泡の無い樹脂内面被覆層を有しており、耐食性に優れた容器として産業上の可能性を有している。
【符号の説明】
【００３８】
１  ドラム缶
１’  ドラム缶
２  熱可塑性材料溶融タンク
３  リング状パイプ配管
４  圧縮ガス
５  可動部
６  ドラム缶
７  熱可塑性材料溶融タンク
８ａ  リング状パイプ配管
８ｂ  ノズル先端部
９  圧縮ガス供給装置
１０  延伸ロッド
１１  ドラム缶
１２  熱可塑性樹脂溶融タンク
１３ａ  リング状パイプ配管
１３ｂ  ノズル先端部
１４  圧縮ガス供給装置
１５  ゴム製パッキン部
１６  減圧口
１７  ドラム缶
１８  ゴム製パッキン部
１９  フッ素ゴム製のバルーン
２０  ＰＴＦＥシート
２１  減圧口
２２  圧縮ガス供給装置
【図１】
2015214052.tif 000002
【図２】
2015214052.tif 000003
【図３】
2015214052.tif 000004
【図４】
2015214052.tif 000005
【図５】
2015214052.tif 000006