(57)【要約】【課題】  上端部を折り返した際に上端部の塗膜にしわが形成されにくいボトル缶およびその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明のボトル缶は、金属製のボトル缶本体の内面に塗膜が形成されたボトル缶１において、開口した上端部３１の塗膜４１のゲル分率が、上端部以外の部分の塗膜４２のゲル分率より低いことを特徴とする。また、本発明のボトル缶の製造方法は、金属製の有底円筒体の内面に内面塗料を塗布して塗膜を形成する塗布工程と、塗膜が形成された有底円筒体を、開口した上端部側から加熱する加熱工程とを有するボトル缶の製造方法において、加熱工程にて、上端部３１の塗膜４１のゲル分率が、上端部以外の部分の塗膜４２のゲル分率より低くなるまで加熱することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のボトル缶本体の内面に塗膜が形成されたボトル缶において、
開口した上端部の塗膜のゲル分率が、上端部以外の部分の塗膜のゲル分率より低いことを特徴とするボトル缶。
【請求項２】
金属製の有底円筒体の内面に内面塗料を塗布して塗膜を形成する塗布工程と、塗膜が形成された有底円筒体を、開口した上端部側から加熱する加熱工程とを有するボトル缶の製造方法において、
加熱工程にて、上端部の塗膜のゲル分率が、上端部以外の部分の塗膜のゲル分率より低くなるまで加熱することを特徴とするボトル缶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、清涼飲料水やアルコール飲料等が充填される金属製のボトル缶およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
清涼飲料水やアルコール飲料などの飲料の容器として、キャップでボトル缶本体を密封する金属製のキャップ付きボトル缶が広く使用されている。
図４に、キャップ付きボトル缶の一例を示す。このキャップ付きボトル缶１００は、ねじが形成されたキャップ１１０およびボトル缶１２０を有し、キャップ１１０がボトル缶１２０に螺着されるものである。このキャップ付きボトル缶１００におけるキャップ１１０は、天板部１１１ａおよび天板部１１１ａの周縁から略垂下してなる周壁部１１１ｂを備えたキャップ本体１１１と、天板部１１１ａ内側に設けられたライナー材１１２とを備えたものである。また、ボトル缶１２０は、断面円形の胴体部１２１と、胴体部１２１上端から上方に向かうに従い漸次縮径する肩部１２２と、肩部１２２の上に位置し、上端部１２３ａが開口した口金部１２３とが一体化したものである。
このキャップ付きボトル缶１００においては、キャップ１１０をボトル缶１２０に取り付けた際に、キャップ１１０のライナー材１１２とボトル缶１２０の口金部上端部１２３ａとが密着することで密封される。
【０００３】
また、キャップ付きボトル缶のボトル缶の内面には、それを被覆する塗膜が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。この塗膜は、ボトル缶の内面に内面塗料を塗布した後、開口した上端部側から熱風を吹き付けて加熱することで形成されている。
【特許文献１】特開２００２−３６１７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このキャップ付きボトル缶においては、キャップのライナー材との密着性を高めるために、ボトル缶口金部の上端部が外側に折り返されている。しかしながら、従来のボトル缶では、口金部の上端部を折り返した際に、図５に示すように、上端部１２３ａの塗膜１２５にしわ１２６が形成されやすかった。折り返された上端部の塗膜にしわが形成されると、キャップを取り付けた際にキャップのライナー材との間に隙間が生じやすくなるので、キャップ付きボトル缶の密封性が低下するという問題があった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、上端部を折り返した際に上端部の塗膜にしわが形成されにくいボトル缶およびその製造方法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】
【０００５】
本発明のボトル缶は、金属製のボトル缶本体の内面に塗膜が形成されたボトル缶において、開口した上端部の塗膜のゲル分率が、上端部以外の部分の塗膜のゲル分率より低いことを特徴とする。このように、上端部の塗膜のゲル分率が、上端部以外の部分の塗膜のゲル分率より低いということは、上端部の塗膜の分子量や架橋度が低く、上端部の塗膜中の分子が移動しやすいということなので、上端部を折り返した際にしわが形成されにくい。また、上端部以外の部分は、上端部よりゲル分率が高いので、塗膜の強度が確保されている。
本発明のボトル缶の製造方法は、金属製の有底円筒体の内面に内面塗料を塗布して塗膜を形成する塗布工程と、塗膜が形成された有底円筒体を、開口した上端部側から加熱する加熱工程とを有するボトル缶の製造方法において、加熱工程にて、上端部の塗膜のゲル分率が、上端部以外の部分の塗膜のゲル分率より低くなるまで加熱することを特徴とする。このような製造方法によれば、上端部の塗膜の分子量や架橋度を低くし、上端部の塗膜中の分子を移動しやすくするので、上端部を折り返した際にしわが形成されにくい。また、上端部以外の部分の塗膜の強度を確保できる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、上端部を折り返した際に上端部の塗膜にしわが形成されにくいので、キャップ付きボトル缶の密封性低下を防止できる。しかも、上端部以外の部分の塗膜において、強度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のボトル缶およびその製造方法の一実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例のボトル缶を示す。このボトル缶１は、断面円形の胴体部１０と、胴体部２０上端から上方に向かうに従い漸次縮径する肩部２０と、肩部２０の上に位置し、上端部３１が開口した口金部３０とが一体化したアルミニウム合金製ボトル缶本体２を有するものである。また、このボトル缶１においては、口金部３０の上端部３１が外側に折り返されている。
【０００８】
このボトル缶本体２の内面３には、それを被覆する塗膜４０が形成されている。
塗膜４０は、内面塗料の塗布により形成されたものである。内面塗料としては、例えば、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）を共重合して形成されるエポキシアクリル共重合体などが溶媒に溶解または分散した塗料などが挙げられる。
【０００９】
エポキシアクリル共重合体を構成するアクリル樹脂（Ａ）は、必須の成分として、（ａ）メタクリル酸単位と（ｂ）スチレン単位とを含む。さらに、任意の成分として、（ｃ）共重合性単量体単位を含んでもよい。共重合性単量体単位（ｃ）としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチルなどのアクリル酸エステル類；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチルなどのメタクリル酸エステル類；ビニルトルエン、２−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレンなどのスチレン系モノマー；アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシメチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルなどのヒドロキシ基含有モノマー；アクリロニトリルなどの各種モノマーなどが挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。これらの中でも、アクリル酸エチルが好ましい。
【００１０】
アクリル樹脂（Ａ）中のメタクリル酸単量体単位の含有量は３０〜６０質量％であることが好ましく、３５〜５５質量％であることがより好ましく、４０〜６０質量％であることが特に好ましい。メタクリル酸単量体単位の含有量が３０％未満であるとボトル缶との密着性が不足することがあり、６０質量％を超えると飲料が塗膜に膨潤しやすくなって耐腐食性が低下する。
また、（ｃ）共重合性単量体単位の含有量は０〜２０質量％であることが好ましい。
【００１１】
エポキシアクリル共重合体を構成するエポキシ樹脂（Ｂ）としては、質量平均分子量Ｍｗが８０００〜３００００のエポキシ樹脂（ｉ）と、質量平均分子量Ｍｗが３００００〜６５０００のフェノキシ樹脂（ii）（高分子量のエポキシ樹脂）が混合されたものが好ましい。質量平均分子量Ｍｗが８０００〜３００００のエポキシ樹脂（ｉ）と、質量平均分子量Ｍｗが３００００〜６５０００のフェノキシ樹脂（ii）とはいずれも、主としてビスフェノールＡのジグリシジルエーテルとビスフェノールＡから誘導されたものである。エポキシ樹脂（Ｂ）の１分子あたりのエポキシ基の数は特に限定されないが、平均数が０．８〜１．７の範囲にあるのが好ましい。
このエポキシ樹脂（Ｂ）中のフェノキシ樹脂（ii）の含有量は、５〜４５質量％の範囲が好ましく、１０〜４０質量％の範囲がより好ましく、１５〜３５質量％が特に好ましい。フェノキシ樹脂（ii）の含有量が５質量％未満では、塗膜４０の加工性、耐腐食性が不足する傾向にあり、４５質量％を超えると塗料製造時の粘度が著しく高くなり、塗料を調製するのが困難になる。
【００１２】
このエポキシアクリル共重合体は、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）との質量比（Ａ）／（Ｂ）が１２／８８〜３５／６５であることが好ましい。その質量比が１２／８８未満の場合には、エポキシアクリル共重合体を含む内面塗料の安定性が低下する傾向にあり、３５／６５を超えると、塗膜４０の加工性、耐腐食性がともに低下する傾向にある。
【００１３】
エポキシアクリル樹脂を得る方法としては、例えば、（１）アクリル樹脂の原料となるモノマーを予め重合してアクリル樹脂（Ａ）を調製した後に、このアクリル樹脂（Ａ）をエポキシ樹脂（Ｂ）の末端と反応させて共重合体を得る方法（エステル化法）、（２）溶剤に溶解したエポキシ樹脂（Ｂ）にアクリル樹脂（Ａ）の原料となるモノマーを過酸化ベンゾイル等の重合触媒と共に滴下し、グラフト化する方法（グラフト法）などの方法が挙げられる。
【００１４】
上記エポキシアクリル共重合体にはフェノール樹脂が添加されていてもよい。フェノール樹脂としては、質量平均分子量Ｍｗが３００〜１０００程度のものが好ましい。また、フェノール樹脂の中でも、フェノールをホルムアルデヒドと反応させて熱硬化性レゾールとしたもの、ビスフェノールＡとホルマリンを反応させたもの等が好適である。また、該フェノール樹脂は、１核体（ベンゼン環が一つのもの）の含有率が５質量％以下のものが好ましい。１核体の含有量が５質量％を超えると、塗膜からの溶出物が多くなり、官能的に問題が生じる場合がある。
【００１５】
本実施形態例における塗膜４０においては、上端部３１の塗膜４１のゲル分率が、上端部３１以外の部分（以下、その他の部分という）の塗膜４２のゲル分率より低くなっている。ここで、ゲル分率とは、塗膜をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）で煮沸した際に溶解しなかった部分の質量百分率のことであり、塗膜の架橋度や分子量が高くなることでこの数値は高くなる。
さらに、上端部３１の塗膜４１のゲル分率がその他の部分の塗膜４２のゲル分率より低い上で、上端部３１の塗膜４１のゲル分率は８０〜９５質量％であることが好ましい。上端部３１の塗膜４１のゲル分率が８０質量％未満であると、上端部３１の塗膜４１の強度が不足する傾向にあり、９５質量％を超えると上端部の塗膜にしわが発生しやすくなる傾向にある。
また、その他の部分の塗膜４２のゲル分率が８７質量％以上であることが好ましい。その他の部分の塗膜４２のゲル分率が８７質量％未満であると、その他の部分の塗膜４２の強度が不足する傾向にある。
【００１６】
次に、上述のボトル缶１の製造方法について説明する。まず、第１の成形工程にて、一枚のアルミニウム合金製金属板に絞り加工およびしごき加工を施して有底円筒体を形成し、次いで、トリミング処理を施し、有底円筒体の先端部を切断して高さを調整する。次いで、その有底円筒体をウォッシャーで洗浄し、耐腐食性向上のためにクロムやジルコニウム等による化成処理を行う。
次いで、外面装飾工程にて、有底円筒体の外面にベースコート塗料を塗布してベースコート層を形成し、そのベースコート層上に印刷インキを印刷して印刷インキ層を形成し、その印刷インキ層上にオーバーコート層を形成する。
【００１７】
次に、塗布工程にて、有底円筒体の内面に内面塗料をスプレーによって塗布して塗膜を形成し、続いて、加熱工程にて、塗膜を形成した有底円筒体を、開口した上端部側から熱風を吹き付けて加熱する。
内面塗料の塗膜を加熱した際には、まず、塗膜中の分子同士が結合して高分子量化するとともに架橋するので、塗膜のゲル分率が向上する（図２の領域Ａにおける実線）。加熱を継続するとゲル分率が極大値（図２の点Ｍ）に達し、さらに加熱を継続すると塗膜の一部（例えば、高分子量成分）が分解するのでゲル分率は低下する（図２の領域Ｂにおける実線）。なお、図２中、横軸の加熱量とは、加熱時間または加熱温度のことである。
また、上端部側から熱風を吹き付けた場合には、上端部の温度が最も高くなり、その部分の反応が最も早く進行し、例えば、上端部の塗膜はその他の部分の塗膜より早くゲル分率が極大値に達する。
【００１８】
従来の製造方法では、内面塗料の塗膜の加熱は、上端部のゲル分率が極大値に達したときに終了させていたため、上端部のゲル分率が上端部以外の部分のゲル分率より高くなっていた。
これに対し、本実施形態例における加熱工程では、上端部の塗膜のゲル分率がピークに達した後も加熱工程を継続し、その他の部分の塗膜のゲル分率が極大値近傍に達した際に加熱工程を終了させる。その他の部分の塗膜のゲル分率が極大値近傍に達した際には、上端部の塗膜では分解が進みつつあるから、ゲル分率が極大値より低くなる。よって、上端部の塗膜のゲル分率が、上端部以外の部分の塗膜のゲル分率より低くなり、例えば、その他の部分の塗膜のゲル分率が極大値である９５％になった際に、上端部の塗膜のゲル分率が９２％になる。
すなわち、本実施形態例における加熱工程は、上端部の塗膜のゲル分率が、上端部以外の部分の塗膜のゲル分率より低くなるまで加熱する工程である。
【００１９】
加熱工程における熱風温度は２１０〜２４０℃であることが好ましい。２１０℃未満であると塗膜の硬化に時間を要して生産性を低下させることがあり、２４０℃を超えると塗膜のゲル分率が向上せず、塗膜の物性が低下するおそれがある。
【００２０】
その後、第２の成形工程にて、ネックイン加工を施し、有底円筒体の上端部側を漸次縮径して肩部と口金部を形成する。そして、上方に真っ直ぐに延びた口金部３０の上端部３１（図３（ａ）参照）を外側に折り返してカール部３２を形成し（図３（ｂ）参照）、次いで、口金部にねじを形成することで、図１に示すボトル缶１を得ることができる。
【００２１】
以上説明した実施形態例では、ボトル缶上端部の塗膜のゲル分率がその他の部分の塗膜のゲル分率よりも低く、上端部の塗膜における分子量や架橋度が低くなっており、分子の拘束が緩和されている。そのため、口金部の上端部を折り返した際、上端部の塗膜中の分子が移動しやすく、しわが形成されにくい。したがって、ボトル缶上端部とキャップのライナー材との間に隙間が生じにくくなり、キャップ付きボトル缶の密封性低下を防止できる。しかも、その他の部分の塗膜のゲル分率が上端部の塗膜のゲル分率より高いから、その他の部分の塗膜の強度が確保されている。
【００２２】
なお、本発明は上述した実施形態例に限定されない。例えば、上述した実施形態例では、ボトル缶本体がアルミニウム合金製であったが、純アルミニウムや鉄などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のボトル缶を示す一部破断側面図である。
【図２】塗膜の加熱量とゲル分率との関係のグラフである。
【図３】ボトル缶の上端部を折り返す過程を示す図である。
【図４】キャップ付きボトル缶を示す一部破断側面図である。
【図５】従来のボトル缶における上端部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    ボトル缶
２    ボトル缶本体
３    内面
３１  上端部
４０  塗膜
４１  上端部の塗膜
４２  上端部以外の部分の塗膜
【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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