JPH04365893A - Ｄｉ缶用フッ素樹脂複合めっき鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属缶容器、特にビール
、炭酸飲料、ジュース等の容器あるいはエアゾール等の
内圧容器用めっき鋼板に関するものであり、特に絞りと
しごき加工（Ｄｒａｗ　　ａｎｄ　　Ｉｒｏｎｉｎｇ：
以下ＤＩ成形と称する）により製造される缶底塗料密着
性、印刷性、耐錆性の優れた缶体用めっき鋼板の提供を
目的とするものである。

【０００２】

【従来の技術】ＤＩ缶の製造法としては、２回の絞り加
工により比較的浅いカップ状の成形物を得、その後その
カップ側壁を多段のしごき加工により薄く引き延ばし、
細長い容器に成形するのが第１段階である。第２段階と
しては、加工時の潤滑油を除去し、その後に行われる塗
装、印刷用の下地処理（化成皮膜の形成）が行われる。 その後、第３段階として外面印刷および内面塗装を行い
、最後にネックドイン（缶体上部の口径を小さくする）
加工およびフランジ成形加工（蓋巻締めのための縁取り
）が行われて缶体の製造を完了する。

【０００３】ＤＩ缶用素材としては、優れた加工潤滑性
と耐食性が必要であり、アルミニウムおよびブリキ（錫
めっき鋼板）が実用化されている。アルミニウムの場合
、Ｍｎ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｕ等を少量含む合金系が使用さ
れ、ブリキの場合、錫−鉄合金層を形成させず、２〜６
ｇ／ｍ２　程度の付着量の電気めっきによる錫めっき鋼
板が使用されている。

【０００４】このＤＩ缶は、ビール、炭酸飲料、ジュー
ス等の容器あるいはエアゾール缶等の内圧容器に使用さ
れるが、用途によりＤＩ成形時の加工量は当然異なって
いる。エアゾール缶の場合、缶内圧が非常に高いため、
缶側壁の板厚は十分確保される必要があるため、側壁の
加工度（板厚の減少率）は５０〜６０％程度であるが、
ビール、炭酸飲料、ジュース等の容器では約７０％の加
工が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなＤＩ缶の製
造工程において、缶外面印刷はその製品の顔であり、内
容物の正確な表示と共に、その製品の印象を左右し、販
売促進を促す重要な側面を有している。従って、外面印
刷の仕上がり外観は、容器として非常に重要な性能の一
つであり、素材にも優れた特性が必要とされる。

【０００６】ところが、鋼板を基質とするブリキをＤＩ
缶用素材として使用した場合、外面印刷の仕上がりにお
いて外観上の問題を生じることがあった。即ち、成形後
の缶外面が黒っぽいため、印刷の仕上がりが悪く、ベー
スコートとして白色塗料を下塗りし、素地の黒さを消し
た上で印刷をする必要があった。この白色塗料を下塗す
る作業はコスト面での問題と共に生産性をも阻害するた
め、ブリキをＤＩ缶の素材として用いる場合の非常に大
きな欠点とされていた。

【０００７】一方、ＤＩ缶の缶底は、内容物に対する耐
圧性あるいは積み重ね等を考慮した形状に設計してあり
、缶外面に凸状の部分を有している。この部分が缶体搬
送時に他の物体と摩擦し、防錆用塗膜あるいはめっき皮
膜にもダメージを与え、赤錆発生の原因となり易い欠点
があった。本発明は、ブリキの欠点とされていたＤＩ缶
の外面印刷の仕上がり外観問題および赤錆発生問題を解
決するためになされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記のとおりである。 （１）　　鋼板の少なくとも片面上に、亜鉛めっき層中
に０．１〜２０ｖｏｌ％のフッ素樹脂を含有する複合亜
鉛めっき層を下層とし、上層に亜鉛めっき皮膜を有する
表面処理鋼板であって、全亜鉛付着量の合計が２．５ｇ
／ｍ２　以上であることを特徴とする缶底塗料密着性、
缶外面印刷性、耐錆性に優れたＤＩ缶用フッ素樹脂複合
めっき鋼板。

【０００９】（２）　　下層の複合亜鉛めっき層中のフ
ッ素樹脂の粒径が０．５μｍ以下であることを特徴とす
る前項１記載の缶底塗料密着性、缶外面印刷性、耐錆性
に優れたＤＩ缶用フッ素樹脂複合めっき鋼板。 （３）　　上層の亜鉛めっき皮膜の目付け量が０．０５
〜４．０ｇ／ｍ２　で、かつ全亜鉛付着量の７０％以下
であることを特徴とする前項１または２記載の缶底塗料
密着性、缶外面印刷性、耐錆性に優れたＤＩ缶用フッ素
樹脂複合めっき鋼板。

【００１０】現在ブリキに使用されている金属錫は、非
常に優れた展延性と潤滑性を有することはよく知られて
おり、極めて薄い皮膜厚みで適用される。このブリキを
ＤＩ缶用素材に使用すると印刷外観がよくない欠点を有
するとされている。ブリキの場合、鋼板として製造され
た時点には鉄表面は完全に錫で被覆されており、これに
塗装した場合良好な色調が得られる。このブリキをＤＩ
缶に成形すると印刷後の色調が劣る事実は、ＤＩ成形に
よりその表面が変化し、印刷適性が劣化したものと推定
された。そこでその原因を種々検討した結果、ＤＩ成形
過程においてブリキ表面に少なからぬ鉄面が露出するこ
とが主原因であることを解明した。

【００１１】即ち、鉄そのものの分光反射率が低く、光
を吸収する特性を有するため、鉄の露出面積率が大きい
場合、缶表面のトータルの分光反射率を低下させ、印刷
外観を黒くするものであることを解明し、その対策を種
々創案し本発明を構成するに至ったものである。ここで
いう分光反射率とは、可視光線の波長領域全般における
反射率を意味するものである。

【００１２】金属単体の分光反射率を調べると、鉄、ク
ロム等は可視領域全般において反射率が低く、これらの
金属上に直接印刷した場合暗い色調になり易いことがわ
かった。一方、銀、錫、アルミニウム、亜鉛等は鉄、ク
ロムに比べ優れた分光反射特性を有しており、これらの
金属面上に印刷を行った場合、極めて優れた色調を得る
ことができる。

【００１３】このことは、ＤＩ缶の印刷色調を改善する
場合にも極めて重要な技術的方向を示唆しており、鋼板
を基質とするＤＩ缶において、ＤＩ成形後の缶体表面に
できるだけ鉄を露出させないことが重要となってくる。 鉄を露出させない手だてとしては、加工後に再度めっき
を行う方法も考えられるが、加工前の素材での対応が可
能であれば、従来技術の延長線上にあり、新しいプロセ
スの導入が不要であり望ましい。

【００１４】ブリキをＤＩ加工した場合に、素地の鉄が
露出するのを防ぐ最も有効な方法は錫のめっき量を増加
させることにあるが、錫は資源的にも少なく高価な金属
であるため単純なめっき量の増加は製造コストの大幅な
上昇を招き現実的でない。また錫の厚めっきを施したと
しても、ＤＩ加工後には多少の鉄露出を避けることがで
きず、赤錆の発生を生じ易い欠点が残る。

【００１５】赤錆の発生を防ぎ、ＤＩ加工後の鉄露出率
をも低下させるための方策として、亜鉛めっき層中に０
．１〜２０ｖｏｌ％のフッ素樹脂を含有する複合亜鉛め
っき層を下層とし、上層に亜鉛めっき皮膜を有する２層
めっき鋼板が採用される。フッ素樹脂を含有する複合亜
鉛めっき鋼板自体は公知のものであるが、本発明では、
フッ素樹脂を含有する複合亜鉛めっき皮膜の上層に亜鉛
めっき皮膜を有し、さらに付着量を特定することにより
、ＤＩ缶用鋼板として優れた外面印刷性および耐錆性を
獲得するものである。

【００１６】即ち、本発明は、少なくとも鋼板の片面上
に、亜鉛めっき層中０．１〜２０ｖｏｌ％のフッ素樹脂
を含有する複合亜鉛めっき層を下層とし、上層に亜鉛め
っき皮膜を有する表面処理鋼板であって、全亜鉛付着量
の合計が２．５ｇ／ｍ２　以上であることを特徴とする
缶底塗料密着性、缶外面印刷性、耐錆性に優れたＤＩ缶
用フッ素樹脂複合めっき鋼板に関するものである。

【００１７】全亜鉛の付着量の合計を２．５ｇ／ｍ２　
以上とした理由は、前述せるごとく優れた印刷性を得る
ために、鉄露出率を１０％以下に抑えるため付着量の下
限を設定したものである。上限値は特定するものではな
いが、経済性、生産性を考慮すると２０ｇ／ｍ２　程度
のものであろう。フッ素樹脂を含有する複合亜鉛めっき
層を下層とし、亜鉛めっき皮膜を上層とした二層構造を
採用した理由は、缶体特に外面缶底の塗料密着性にある
。フッ素樹脂を含有する複合亜鉛めっき層を最表面とし
た場合には、ＤＩ成形後も鋼板と同じ表面形態、即ち撥
水、撥油性の強いフッ素樹脂が露出した状態の缶底部で
は塗料の密着性に問題が生じるためである。

【００１８】上層を錫層とすることも考えられるが、錫
は高価な金属であること、また、フッ素樹脂を含有する
複合亜鉛めっき層の上層に錫めっきを行う場合、錫めっ
き浴中に亜鉛が溶出し、通常ブリキ製造用めっき浴とし
て使用できなくなる問題も生じるため、経済性、生産性
で問題がある。めっき層中に分散させるフッ素樹脂とし
ては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフ
ルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重
合体、クロロトリフルオロエチレン−アルキレン共重合
体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン
共重合体、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレ
ン共重合体、フッ化エチレンプロピレンエーテル樹脂お
よびこれらの２種類以上の混合物が挙げられる。

【００１９】上記いずれのフッ素樹脂を用いた場合でも
、ＤＩ潤滑性並びに耐錆性に優れるめっき皮膜が得られ
る。共析させるフッ素樹脂としては、０．１〜２０ｖｏ
ｌ％の範囲、更に望ましくは３〜１０ｖｏｌ％の範囲で
ある。下限値はＤＩ加工性への効果の期待できる限界で
あり、上限値は効果が飽和し経済的な面より考え設定し
たものである。

【００２０】下層の複合亜鉛めっき層中のフッ素樹脂の
粒径を０．５μｍ以下に限定した理由は、粒径が０．５
μｍ超になるとＤＩ成形性が悪くなるためである。なお
、成形性が悪くなる理由は未だ解明されていない。上層
の亜鉛めっき皮膜の目付け量の下限値０．０５ｇ／ｍ２
　は、缶底の塗料密着性への効果の期待できる限界であ
り、上限値の４．０ｇ／ｍ２　および全亜鉛付着量の７
０％以下の限定は、４．０ｇ／ｍ２　超あるいは全亜鉛
付着量の７０％超ではフッ素樹脂のＤＩ加工性への効果
が妨げられるためである。亜鉛めっき皮膜の目付け量は
、好ましくは０．１〜１．０ｇ／ｍ２　がよい。

【００２１】以上説明を行った２層めっき皮膜は鋼板の
製缶時に缶外面となる側の片面のみとし、缶内面側にあ
たる他の片面は特に限定するものではないが、Ｓｎ系皮
膜、金属クロムおよび水和酸化クロムを有する皮膜、有
機皮膜、Ｓｎ系皮膜上あるいは金属クロムおよび水和酸
化クロムを有する皮膜上の有機皮膜など、容器用材料と
して公知の皮膜を有する構造とすることにより、従来か
らの内容物に対しては、信頼性のある内面皮膜を施した
容器中に充填することが可能である。

【００２２】なお、ここでいう有機皮膜としてはビニル
、変性ビニル、エポキシ、フェノール、エポキシフェノ
ール、エポキシアミノ、アクリル、エポキシ尿素、ビニ
ルオルガノゾル、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボ
ネート、ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂およびこれ
ら樹脂の２種以上からなる混合物からなる皮膜、さらに
これらの樹脂のうち２種類以上を２層以上積層すること
からなる皮膜も当然含まれる。

【００２３】

【実施例】

〔実施例１〕板厚０．２８ｍｍの鋼板（表面粗度Ｒａ：
１．５μｍ）の片面に、粒径０．２μｍのＰＴＦＥ樹脂
を懸濁させた酸性亜鉛めっき浴を使用して、付着量２．
７ｇ／ｍ２　のＰＴＦＥを５．２ｖｏｌ％含む複合亜鉛
めっきを行った後、複合亜鉛めっき層上に通常の酸性亜
鉛めっき浴を使用して付着量０．０８ｇ／ｍ２　の亜鉛
めっきを行った。

【００２４】この鋼板のもう一方の面には付着量２．８
ｇ／ｍ２　の錫めっきを行った。この鋼板の錫めっき面
が缶内面となるように、ブランク寸法１３９ｍｍより出
発し、１段目の絞り加工にて８５ｍｍφのカップとし、
２段目の絞り加工にて６５ｍｍφカップに成形した後、
合計３回のしごき加工により側壁の厚みを０．０８５ｍ
ｍにまで加工した。

【００２５】脱脂、化成処理後、缶外面にホワイトイン
キ印刷を行い、その色をカラーメーターにて測定したと
ころ、従来のブリキＤＩ缶に比べはるかに白い印刷外観
を有する（表１）ことが確認された。また、外面缶底部
にエポキシ塗料をスプレー塗装し、１８０℃にて１０分
間の焼付けを行った。塗膜について碁盤目密着試験を行
ったところ、密着性は良好であった。 〔実施例２〕板厚０．５０ｍｍの鋼板（表面粗度　　Ｒ
ａ：０．８μｍ）の片面に、粒径０．４μｍのテトラフ
ルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体樹脂を懸濁させた酸性亜鉛めっき浴を使用して
、付着量１．８ｇ／ｍ２　のテトラフルオロエチレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を６．８
ｖｏｌ％含む複合亜鉛めっきを行った後、複合亜鉛めっ
き層上に通常の酸性亜鉛めっき浴を使用して付着量３．
２ｇ／ｍ２　の亜鉛めっきを行った。

【００２６】この鋼板のもう一方の面には２．８ｇ／ｍ
２　の錫めっきを行った。この鋼板の錫めっき面が缶内
面となるように、２回の絞りと２回のしごき加工により
側壁の厚み０．２２ｍｍのＤＩ成形缶を作成した。脱脂
、化成処理後、缶外面にホワイトインキ印刷を行い、そ
の色をカラーメーターにて測定したところ、従来のブリ
キＤＩ缶に比べはるかに白い印刷外観を有する（表１）
ことが確認された。

【００２７】また、外面缶底部にエポキシ塗料をスプレ
ー塗装し、１８０℃にて１０分間の焼付けを行った。塗
膜について碁盤目密着試験を行ったところ、密着性は良
好であった。 〔比較例１〕板厚０．２８ｍｍの鋼板（表面粗度　　Ｒ
ａ：１．５μｍ）の片面に、粒径０．２μｍのＰＴＦＥ
樹脂を懸濁させた酸性亜鉛めっき浴を使用して付着量４
．０ｇ／ｍ２　のＰＴＦＥを５．２ｖｏｌ％含む複合亜
鉛めっきを行った。

【００２８】この鋼板のもう一方の面には付着量２．８
ｇ／ｍ２　の錫めっきを行った。この鋼板の錫めっき面
が缶内面となるように、ブランク寸法１３９ｍｍより出
発し、１段目の絞り加工にて８５ｍｍφのカップとし、
２段目の絞り加工にて６５ｍｍφのカップに成形した後
、合計３回のしごき加工により側壁の厚みを０．０８５
ｍｍにまで加工した。

【００２９】脱脂、化成処理後、缶外面にホワイトイン
キ印刷を行い、その色をカラーメーターにて測定したと
ころ、従来のブリキＤＩ缶に比べはるかに白い印刷外観
を有する（表１）ことが確認された。また外面缶底部に
エポキシ塗料をスプレー塗装し、１８０℃にて１０分間
の焼付けを行った。塗膜について碁盤目密着試験を行っ
たところ、密着性は不十分であった。 〔比較例２〕板厚０．５０ｍｍの鋼板（表面粗度　　Ｒ
ａ：０．８μｍ）の片面に、粒径０．４μｍのテトラフ
ルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体樹脂を懸濁させた酸性亜鉛めっき浴を使用して
、付着量２．８ｇ／ｍ２　のテトラフルオロエチレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を６．８
ｖｏｌ％含む複合亜鉛めっきを行った後、複合亜鉛めっ
き層上に通常の酸性亜鉛めっき浴を使用して付着量４．
６ｇ／ｍ２　の亜鉛めっきを行った。

【００３０】この鋼板のもう一方の面には２．８ｇ／ｍ
２　の錫めっきを行った。この鋼板の錫めっき面が缶内
面となるように、２回の絞りと２回のしごき加工により
側壁の厚み０．２２ｍｍのＤＩ成形缶を作成した。脱脂
、化成処理後、缶外面にホワイトインキ印刷を行い、そ
の色をカラーメーターにて測定したところ、従来のブリ
キＤＩ缶に比べはるかに白い印刷外観を有する（表１）
ことが確認された。

【００３１】また、外面缶底部にエポキシ塗料をスプレ
ー塗装し、１８０℃にて１０分間の焼付けを行った。塗
膜について碁盤目密着試験を行ったところ、密着性は不
十分であった。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上のような皮膜構造を有するフッ素樹
脂を含有するＺｎめっき鋼板は、優れた外面印刷性と耐
錆性を有し、ＤＩ缶用鋼板として優れた性能を発揮する
が、本発明鋼板はＤＩ缶のみならず、絞り缶、５ガロン
缶、一般缶、缶蓋あるいは溶接缶用鋼板として特に耐錆
性が必要とされる用途に有効に活用できることはいうま
でもない。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼板の少なくとも片面上に、亜鉛めっ
   き層中に０．１〜２０ｖｏｌ％のフッ素樹脂を含有する
   複合亜鉛めっき層を下層とし、上層に亜鉛めっき皮膜を
   有する表面処理鋼板であって、全亜鉛付着量の合計が２
   ．５ｇ／ｍ２以上であることを特徴とする缶底塗料密着
   性、缶外面印刷性、耐錆性に優れたＤＩ缶用フッ素樹脂
   複合めっき鋼板。
2. 【請求項２】　　下層の複合亜鉛めっき層中のフッ素樹
   脂の粒径が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求
   項１記載の缶底塗料密着性、缶外面印刷性、耐錆性に優
   れたＤＩ缶用フッ素樹脂複合めっき鋼板。
3. 【請求項３】　　上層の亜鉛めっき皮膜の目付け量が０
   ．０５〜４．０ｇ／ｍ２　で、かつ全亜鉛付着量の７０
   ％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の
   缶底塗料密着性、缶外面印刷性、耐錆性に優れたＤＩ缶
   用フッ素樹脂複合めっき鋼板。