(57)【要約】【課題】  有底筒状とされた缶本体の内面に塗料をその全域に亙って均一に塗布することができる。【解決手段】  底部１１に、缶胴１２の内部側へ凹むドーム部１３と、該ドーム部１３の外周縁に連設され、缶胴１２の外部側へ突出する環状凸部１４とが備えられ、前記環状凸部１４は、先端のノーズ部１４ａと、該ノーズ部１４ａの径方向内側に連設された内周壁１４ｂと、前記ノーズ部１４ａの径方向外側に連設された外周壁１４ｃとを備え、前記内周壁１４ｂが環状の凹曲面部１５を介して前記ドーム部１３に連なり、前記外周壁１４ｃが環状の凸曲面部１６を介して前記缶胴１２に連なる構成とされた缶本体１０であって、前記内周壁１４ｂと缶軸とのなす角度θは、８°以上２５°以下とされている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に、缶胴の内部側へ凹むドーム部と、該ドーム部の外周縁に連設され、缶胴の外部側へ突出する環状凸部とが備えられ、前記環状凸部は、先端のノーズ部と、該ノーズ部の径方向内側に連設された内周壁と、前記ノーズ部の径方向外側に連設された外周壁とを備え、前記内周壁が環状の凹曲面部を介して前記ドーム部に連なり、前記外周壁が環状の凸曲面部を介して前記缶胴に連なる構成とされた缶本体であって、
前記内周壁と缶軸とのなす角度は、８°以上２５°以下とされていることを特徴とする缶本体。
【請求項２】
請求項１記載の缶本体において、
前記凹曲面部の曲率半径は、２ｍｍ以上５ｍｍ以下とされていることを特徴とする缶本体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の缶本体において、
厚さ０．３５ｍｍ以上０．４１ｍｍ以下のアルミニウム合金からなる板材に絞り加工およびしごき加工が施されて形成されることを特徴とする缶本体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の缶本体において、
その内面に、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とが質量比（Ａ）／（Ｂ）＝１２／８８〜３５／６５の範囲で結合したエポキシアクリル共重合体および水性溶媒を含有し、アクリル樹脂（Ａ）が、メタクリル酸単位（ａ）を２０〜６０質量％、スチレン単位（ｂ）を３５〜７０質量％、重合物のガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃以下である低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）を１〜１０質量％含み、エポキシ樹脂（Ｂ）が、フェノキシ樹脂（ii）を５〜４５質量％含む塗料組成物からなる塗膜が形成されていることを特徴とする缶本体。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の缶本体の内面に向けて、複数の塗料噴霧手段により塗料を噴霧しながら、該缶本体を缶軸回りに回転させ、前記内面に塗料を塗布することを特徴とする内面塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有底筒状とされた缶本体の内面に塗料を均一に塗布するのに好適な缶本体および内面塗装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、飲料等が充填される容器として、従来から例えばアルミニウム合金からなる有底筒状とされた缶本体が採用されている。この種の缶本体としては、その開口部にネックイン加工等の各種加工が施されることによって、大径の缶胴と、該缶胴の缶軸方向上端と連設されるとともに缶軸方向上方へ向かうに従い漸次縮径した肩部と、該肩部の缶軸方向上端と連設されるとともに、缶軸方向上方へ延在した口金部とを備えたボトル缶や、大径の缶胴と、該缶胴の缶軸方向上端と連設されるとともに缶軸方向上方へ向かうに従い漸次縮径した肩部と、該肩部の缶軸方向上端と連設されるとともに、径方向外方へ向かって延びるフランジ部とを備えた缶基体が知られている。前者のボトル缶においては、内容物が充填された後に前記口金部にキャップが螺着されて、キャップ付きボトル缶とされ、また後者の缶基体においては、内容物が充填された後に前記フランジ部に缶蓋が巻き締められて缶とされる。
【０００３】
そして、これらの缶本体の底部の構成はその製造方法によって異なるが、その一つの構成として、缶胴の内部側へ凹むドーム部と、該ドーム部の外周縁に連設され、缶胴の外部側へ突出する環状凸部とを備え、前記環状凸部は、先端のノーズ部と、該ノーズ部の径方向内側に連設された内周壁と、前記ノーズ部の径方向外側に連設された外周壁とを備え、前記内周壁が環状の凹曲面部を介して前記ドーム部に連なり、前記外周壁が環状の凸曲面部を介して前記缶胴に連なる構成が知られている。この構成において、一般に前記ドーム部の曲率半径は約５５ｍｍとされ、前記凹曲面部の曲率半径は３ｍｍ〜４ｍｍとされ、前記内周壁と缶軸とのなす角度は３°〜４°とされている。
【０００４】
ところで、以上のような缶本体の内面には、その内容物に対して缶本体の地肌（金属面）を保護して、缶本体が腐食することを防止するために、合成樹脂、例えばエポキシアクリル共重合体および水性溶媒を含有する塗料組成物からなる塗膜が形成されている。この塗膜を形成する方法として、例えば下記特許文献１に示されるように、次の方法が知られている。すなわち、開口部に前記各種加工が施される前の缶本体の内面に、複数の塗料噴霧手段により塗料を噴霧しながら、該缶本体を缶軸回りに回転させることにより、缶本体の内面に塗料を塗布した後に、この塗料を乾燥、硬化させて塗膜を形成する方法が知られている。
【０００５】
前述のように塗料を塗布することにより、缶本体の内面における全周に向けて塗料を噴霧することが可能になるとともに、この内面に噴霧された塗料に遠心力を作用させることによって、この塗料を缶本体の内面上を滑らせて移動させ、前記底部を含む内面の全域に亙って塗料を均一に塗布することが可能になる。特に、前記底部のうち前記内周壁は、その大きさや形状等に起因して、塗料噴霧手段により塗料が直接噴霧され難い個所であるので、塗料噴霧手段により塗料が直接噴霧され易いドーム部の内表面上の塗料に前記遠心力を作用させることによって、このような内周壁の内表面上に塗料を移動させることも意図されている。
なお、以上のように塗布された塗料が乾燥、硬化されて塗膜とされた後に、この缶本体は前記各種加工が施されることにより、前述したボトル缶や缶基体の構成に成形される。
【特許文献１】特開２００３−２２６３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来では、前記底部の各部が前述のような大きさで形成され、特に前記内周壁が缶軸に対して３°〜４°しか傾斜していないため、この内周壁の内表面は、前記遠心力が作用する方向と略直交する方向に延在することになる。従って、前記ドーム部の内表面に塗布された塗料に前記遠心力が作用して、この塗料がドーム部の径方向外周縁に到達しても、前記内周壁の内表面上にまでは到達し難いため、この内表面において、塗料が塗布されない部分、つまり缶本体の地肌が露出した部分が生ずる虞があった。特にボトル缶においては、缶本体の開口部にネックイン加工やねじ成形加工等といった過酷な加工が施されるので、このような加工による缶本体の変形に、剥離することなく追従できる特性を有する塗料が採用されており、このような特性を有する塗料は、一般に高粘度とされているため、前述した問題が特に著しい。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、有底筒状とされた缶本体の内面にその全域に亙って塗料を均一に塗布することができる缶本体および内面塗装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】
【０００８】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の缶本体は、底部に、缶胴の内部側へ凹むドーム部と、該ドーム部の外周縁に連設され、缶胴の外部側へ突出する環状凸部とが備えられ、前記環状凸部は、先端のノーズ部と、該ノーズ部の径方向内側に連設された内周壁と、前記ノーズ部の径方向外側に連設された外周壁とを備え、前記内周壁が環状の凹曲面部を介して前記ドーム部に連なり、前記外周壁が環状の凸曲面部を介して前記缶胴に連なる構成とされた缶本体であって、前記内周壁と缶軸とのなす角度は、８°以上２５°以下とされていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、前記内周壁と缶軸とのなす角度が８°以上とされているので、ドーム部の内表面に噴霧された塗料に、缶本体を缶軸回りに回転させることにより発生する遠心力が作用すると、この遠心力によって、前記塗料はドーム部の内表面を径方向外方へ向けて滑りながら移動させられ、その外周縁に到達した後に、継続して前記内周壁の内表面上を径方向外方へ向けて滑りながら移動させられることになる。従って、前記底部を含む缶本体の内面の全域に亙って塗料を均一に塗布することが可能になる。特に、比較的粘度の高い塗料を塗布する場合においても、同様にこの塗料を均一に塗布することが可能になる。また、前記角度が２５°以下とされているので、缶本体の耐圧強度およびバックリング強度の低下を最小限に抑制することが可能になる。
【００１０】
ここで、前記凹曲面部の曲率半径を２ｍｍ以上５ｍｍ以下とするのが望ましい。この場合、ドーム部の内表面に塗布された塗料に前記遠心力を作用させることにより、この塗料を前述のように前記内周壁の内表面上を良好に滑らせながら移動させることを確実に実現することが可能になるとともに、前記耐圧強度およびバックリング強度の低下を確実に抑制することができる。
【００１１】
また、この缶本体は、厚さ０．３５ｍｍ以上０．４１ｍｍ以下のアルミニウム合金からなる板材に絞り加工およびしごき加工が施されて形成されることが望ましい。この場合、以上のような作用効果を有する缶本体を容易かつ確実に形成することができる。すなわち、前記厚さを０．３５ｍｍより小さくすると絞り加工およびしごき加工を施したときに、缶胴が破断するいわゆる胴切れが発生する虞があるとともに、耐圧強度およびバックリング強度が低下する虞がある一方、前記厚さを０．４１ｍｍより大きくすると、特にしごき率を大きくする必要があり、缶本体の生産効率を低下させる虞がある。
【００１２】
さらに、缶本体の内面に、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とが質量比（Ａ）／（Ｂ）＝１２／８８〜３５／６５の範囲で結合したエポキシアクリル共重合体および水性溶媒を含有し、アクリル樹脂（Ａ）が、メタクリル酸単位（ａ）を２０〜６０質量％、スチレン単位（ｂ）を３５〜７０質量％、重合物のガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃以下である低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）を１〜１０質量％含み、エポキシ樹脂（Ｂ）が、フェノキシ樹脂（ii）を５〜４５質量％含む塗料組成物からなる塗膜が形成されるのが望ましい。この場合、前記塗料組成物が高粘度とされているので、前述した缶本体の内面に塗料を均一に塗布できる作用効果が特に著しく奏されることになる。さらにこの塗料組成物は、缶本体に過酷な加工が施され、この缶本体が変形しても、缶本体から剥離することなく、その変形に良好に追従できるといった加工性に優れる特性を有するので、このような加工性に優れる塗膜を缶本体の内面に均一に形成することが可能になる。
【００１３】
また、本発明の内面塗装方法は、請求項１から４のいずれかに記載の缶本体の内面に向けて、複数の塗料噴霧手段により塗料を噴霧しながら、該缶本体を缶軸回りに回転させ、前記内面に塗料を塗布することを特徴とする。この場合、前述した作用効果が確実に奏されることになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る缶本体および内面塗装方法によれば、有底筒状とされた缶本体の内面に塗料をその全域に亙って均一に塗布することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の一実施形態に係る缶本体１０を示すものであって、その底部１１は、缶胴１２の内部側へ凹むドーム部１３と、該ドーム部１３の外周縁に連設され、缶胴１２の外部側へ突出する環状凸部１４とを備えている。環状凸部１４は、先端のノーズ部１４ａと、ノーズ部１４ａの径方向内側に連設された内周壁１４ｂと、ノーズ部１４ａの径方向外側に連設された外周壁１４ｃとを備え、内周壁１４ｂが環状の凹曲面部１５を介してドーム部１３に連なり、外周壁１４ｃが環状の凸曲面部１６を介して缶胴１２に連なる構成とされている。なお、内周壁１４ｂの内表面は殆ど曲率を有さない略平坦面とされている。また、以上の底部１１の各部１２〜１６は、これら１２〜１６の間に屈曲部等を有することなく段差なく滑らかに連設されている。
【００１６】
そして、本実施形態では、ドーム部１３の内表面における曲率半径Ｒ１は約５５ｍｍとされ、凹曲面部１５の内表面における曲率半径Ｒ２は２ｍｍ以上５ｍｍ以下とされ、内周壁１４ｂの内表面と缶軸とがなす角度θは８°以上２５°以下、好ましくは１０°以上２０°以下とされている。また、缶本体１０の内面には、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とが質量比（Ａ）／（Ｂ）＝１２／８８〜３５／６５の範囲で結合したエポキシアクリル共重合体および水性溶媒を含有し、アクリル樹脂（Ａ）が、メタクリル酸単位（ａ）を２０〜６０質量％、スチレン単位（ｂ）を３５〜７０質量％、重合物のガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃以下である低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）を１〜１０質量％含み、エポキシ樹脂（Ｂ）が、フェノキシ樹脂（ii）を５〜４５質量％含む塗料組成物からなる図示しない塗膜が形成されている。ここで、低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）は、例えばアクリル酸２−エチルヘキシルとされる。
【００１７】
次に、以上のように構成された缶本体１０の製造方法について説明する。まず、この缶本体１０は、厚さ０．３５ｍｍ以上０．４１ｍｍ以下のアルミニウム合金からなる板材に絞り加工およびしごき加工が施されて有底筒状に形成される。その後、図２に示すような内面塗装装置２０により、後述するように缶本体１０の内面に前記塗料組成物からなる塗料が噴霧される。
【００１８】
この内面塗装装置２０は、缶本体１０の内面に向けて前記塗料を噴霧する構成とされた複数の塗料噴霧手段２１と、これらの塗料噴霧手段２１に前記塗料を供給する図示しない塗料供給手段と、缶本体１０の底部１１を保持し、この缶本体１０を缶軸回りに回転させる図示しない保持手段とを備えている。複数の塗料噴霧手段２１は、缶本体１０の内面のうち、底部１１に塗料を噴霧する第１噴霧手段２２と、缶胴１２の缶軸方向下部１２ａに塗料を噴霧する第２噴霧手段２３と、缶胴１２の缶軸方向上部１２ｂに塗料を噴霧する第３噴霧手段２４とを備えている。以上の塗料噴霧手段２１により、缶本体１０の底部１１における内表面の全域と、缶胴１２の内表面における缶軸方向の全域とに向けて前記塗料が噴霧されるようになっている。
【００１９】
このように構成された内面塗装装置２０により、缶本体１０の内面に塗料を噴霧する方法について説明する。まず、缶本体１０を、その底部１１が前記保持手段に接し、かつ缶軸と前記保持手段の回転軸とを略一致させた状態で、保持手段により保持する。そして、前記保持手段を回転駆動させて缶本体１０を缶軸回りに回転させるとともに、複数の塗料噴霧手段２１の全て２２〜２４から同時に、缶本体１０の内面に向けて前記塗料を噴霧する。これにより、缶本体１０が缶軸回りに１回転回転移動されると、缶本体１０の内面の全面に向けて前記塗料が噴霧されるとともに、この回転により、缶本体１０の内面上に噴霧された前記塗料に径方向外方へ向けた遠心力が作用する。従って、特にドーム部１３の内表面上に噴霧された前記塗料は、前記遠心力により径方向外方へ向けてこの内表面上を滑りながら移動され、ドーム部１３の径方向外周縁に到達した後に、継続して凹曲面部１５の内表面を介して内周壁１４ｂの内表面上を径方向外方へ向けて滑りながら移動させられることになる。以上により、塗料噴霧手段２１によって直接、前記塗料を噴霧し難い内周壁１４ｂを含めて、缶本体１０の内面の全域に亙って均一に前記塗料が塗布される。その後、この塗料を乾燥、硬化することにより、塗膜を形成する。
【００２０】
次に、形成する缶本体１０の構成に応じて、缶本体１０の開口部に各種加工が施される。例えば、形成する缶本体１０が図２に示すようなボトル缶３０の場合には、缶胴１２の缶軸方向上部１２ｂにネックイン加工を施し、前記缶軸方向下部１２ａの缶軸方向上端に、缶軸方向上方へ向かうに従い漸次縮径した肩部３１を形成するとともに、肩部３１の缶軸方向上端に、缶軸方向上方へ延在した口金部３２を形成する。その後、口金部３２にねじ切り加工を施して雄ねじ部を形成するとともに、開口端を径方向外方へ向けて折り返し、ボトル缶３０に成形する。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態による缶本体および内面塗装方法によれば、内周壁１４ｂと缶軸とのなす角度θが８°以上とされているので、ドーム部１３の内表面に噴霧された前記塗料を、前記遠心力によって、ドーム部１３の外周縁に到達させた後に、継続して凹曲面部１５の内表面を介して内周壁１４ｂの内表面上を径方向外方へ向けて滑らせて移動させることを確実に実現することができる。従って、底部１１を含む缶本体１０の内面の全域に亙って前記塗料を均一に塗布することが可能になる。特に、比較的粘度の高い塗料を塗布する場合においても、同様にこの塗料を均一に塗布することが可能になる。また、前記角度θが２５°以下とされているので、缶本体１０の耐圧強度およびバックリング強度の低下を最小限に抑制することが可能になる。
【００２２】
また、凹曲面部１５の内表面における曲率半径Ｒ２が２ｍｍ以上５ｍｍ以下とされているので、ドーム部１３の内表面に塗布された前記塗料に前記遠心力を作用させることにより、この塗料を前述のように内周壁１４ｂの内表面上を良好に滑らせながら移動させることをさらに確実に実現することが可能になるとともに、前記耐圧強度およびバックリング強度の低下も同様に抑制することができる。
【００２３】
さらに、缶本体１０は、厚さ０．３５ｍｍ以上０．４１ｍｍ以下のアルミニウム合金からなる板材に絞り加工およびしごき加工が施されて形成されているので、以上のような作用効果を有する缶本体１０を容易かつ確実に形成することができる。すなわち、前記厚さを０．３５ｍｍより小さくすると絞り加工およびしごき加工を施したときに、缶胴が破断するいわゆる胴切れが発生する虞があるとともに、耐圧強度およびバックリング強度が低下する虞がある一方、前記厚さを０．４１ｍｍより大きくすると、特にしごき率を大きくする必要があり、缶本体１０の生産効率を低下させる虞がある。
【００２４】
また、缶本体１０の内面に、アクリル樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とが質量比（Ａ）／（Ｂ）＝１２／８８〜３５／６５の範囲で結合したエポキシアクリル共重合体および水性溶媒を含有し、アクリル樹脂（Ａ）が、メタクリル酸単位（ａ）を２０〜６０質量％、スチレン単位（ｂ）を３５〜７０質量％、重合物のガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃以下である低Ｔｇ重合体形成単量体単位（ｃ）を１〜１０質量％含み、エポキシ樹脂（Ｂ）が、フェノキシ樹脂（ii）を５〜４５質量％含む塗料組成物からなる塗膜が形成されているので、缶本体１０にネックイン加工等の各種加工が施された場合においても、前記塗膜をひび割らせたり缶本体１０の内面から剥離させたりすることなく、この缶本体１０の変形に追従させることができる。ところが、前記塗料組成物は比較的高粘度とされているので、前記遠心力によって缶本体１０の内面に塗料を塗布する際に、この塗料が凹曲面部１５および内周壁１４ｂの内表面上を滑り難く、均一な塗布を実現することが困難になる虞がある。しかしながら、本実施形態では、前述のように底部１１が構成され、特に前記角度θが前述した範囲に設定されているため、このような高粘度を有する塗料であっても、凹曲面部１５および内周壁１４ｂの内面上を径方向外方へ向けて順次確実に滑らせて移動させることが可能になる。以上により、前述のような、加工性に優れる反面、高粘度とされた塗料であっても缶本体の内面に全域に亙って均一に塗布することができる。
【００２５】
以上説明した本実施形態の缶本体および内面塗装方法の作用効果について検証試験を実施した。この検証試験に供する缶本体として、図３に示すように、前記角度θおよび前記曲率半径Ｒ２を異ならせた１１種類の缶本体を形成した。これら１１種類の缶本体は全て、厚さ０．３６ｍｍのアルミニウム合金からなる板材に絞り加工およびしごき加工を施すことにより形成されるとともに、ドーム部の内表面における曲率半径Ｒ１は約５５ｍｍとした。また、図２で説明した装置２０および方法により、前述した塗料組成物からなる塗料を缶本体の内面に塗布し、これを乾燥、硬化させることにより、各缶本体の内面に各々前記塗膜を形成した。
【００２６】
まず、以上のように構成された各々の缶本体に電圧を印加したときに、前記塗膜の表面上を流れる電流値、すなわちエナメル値（ＥＲＶ値）を測定した。このＥＲＶ値が大きいと、缶本体の内面に、前記塗膜が形成されておらず、その地肌（金属面）が露出している部分があることが判る。このＥＲＶ値は一般に、２５ｍＡ以下であれば前記塗膜が缶本体の内面にその全域に亙って略均一に塗布されているものと判定される。結果を図３に示す。この図において、前記角度θが８°以上のときにＥＲＶ値が２５ｍＡより小さいことが確認できる。
【００２７】
次に、各々の缶本体の内圧を上昇させ、内周壁１４ｂが径方向内方に向けて変形するとともに、凹曲面部１５が缶軸方向下方に向けて変形し始めるときの内圧値、すなわち耐圧強度を測定した。この耐圧強度は一般に、６８６ｋＰａ以上あれば必要十分であると判定される。結果を図３に示す。この図において、前記角度θが２５°以下のときに耐圧強度が６８６ｋＰａより大きくなることが確認できる。
【００２８】
以上により、前記角度θが８°以上２５°以下、好ましくは１０°以上２０℃以下であれば、たとえ高粘度とされた前記塗料であっても、この塗料を缶本体の内面にその全域に亙って均一に塗布することが可能になるとともに、この缶本体１０に必要十分な耐圧強度を具備させることが可能になることが確認できた。
【００２９】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、缶本体の一例として、ボトル缶３０およびボトル缶３０に成形される前の缶本体１０（いわゆるＤＩ缶）を示したが、底部１１より缶軸方向上方に位置する部分の形状は特に限定されるものではなく、例えば、大径の缶胴と、該缶胴の缶軸方向上端と連設されるとともに缶軸方向上方へ向かうに従い漸次縮径した肩部と、該肩部の缶軸方向上端と連設されるとともに、径方向外方へ向かって延びるフランジ部とを備えた缶基体であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
有底筒状とされた缶本体の内面に塗料をその全域に亙って均一に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る一実施形態の缶本体の底部を示す一部拡大断面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の内面塗装方法を実施するための内面塗装装置の概略構成図である。
【図３】本発明に係る一実施形態の缶本体および内面塗装方法が奏する作用効果を検証した検証結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０、３０  缶本体
１１  底部
１２  缶胴
１３  ドーム部
１４  環状凸部
１４ａ  ノーズ部
１４ｂ  内周壁
１４ｃ  外周壁
１５  凹曲面部
１６  凸曲面部
θ  角度
Ｒ２  凹曲面部の曲率半径
【図１】
2005329991.tif 000003
【図２】
2005329991.tif 000004
【図３】
2005329991.tif 000005