JPH0762369A - 金属缶の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 後工程において水洗を行うことができるよう
な耐水性を有する表面処理により、塗膜密着性を損なう
ことなく金属缶に優れたすべり性を付与する。 【構成】 化成処理液を用いて金属缶の表面に化成被膜
を形成した後、化成被膜が形成された金属缶の表面に炭
素数１０〜２０のアルキル基を１つ以上有する４級アン
モニウム塩を含有する表面処理液を塗布し表面処理する
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属缶の表面にすべり
性を付与することのできる金属缶の表面処理方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】金属缶には、底のある筒状の胴部と天板
からなる２ピース缶と、底のない筒状の胴部、底板及び
天板からなる３ピース缶とがある。これらの金属缶の胴
部は、一般に金属板を用いて形成され、成形後、予備脱
脂、脱脂、水洗、化成、水洗、乾燥、塗装の順で、順次
処理される。成形工程から乾燥工程までは、多数の缶胴
が横に広がって幅の広いラインで高速搬送され処理され
ているが、乾燥工程から塗装工程までの間は、ラインの
幅が狭まり、集まった缶胴が１個ずつ搬送されるように
なる。塗装工程においては、１個ずつ搬送されてきた缶
胴の外表面に順次印刷または塗装が施される。

【０００３】上述のようにラインの幅が狭まり、搬送さ
れている缶胴が集まってくると、缶胴同士が互いに接触
または衝突する。特に、アルミニウム缶は、一般に高い
表面粗さを有しており、摩擦係数も高い。従って、非常
に速い速度で搬送されている缶胴が集まってくると移動
性が悪くなり、互いに接触または衝突して、缶胴にへこ
みを生じ破損したり、あるいは搬送装置の外部に飛び出
してしまう場合がある。

【０００４】このため、特開昭６４−８５２９２号公報
では、エチレンオキサイド付加アルコールリン酸エステ
ル、エチレンオキサイド付加脂肪酸などの水溶性物質を
表面処理剤として用い、これを金属缶の外表面にスプレ
ー等することにより塗布し、外表面の摩擦係数を減少さ
せて、缶の移動性を向上させている。

【０００５】また、特開平３−２０７７６６号公報及び
特開平４−６６６７１号公報では、スチレン系の樹脂、
オルトリン酸または縮合リン酸と水からなるｐＨ４〜６
の表面処理液を用い、これを塗布して缶胴表面のすべり
性を向上させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６４−８５２９２号公報に開示されている脂肪酸のエチ
レンオキサイド付加物は、水溶性であるため、この表面
処理液を塗布した後に水洗すると外表面の表面処理液が
水洗により除去されてしまう。従って、この表面処理液
は、最終の水洗工程において用いる水に含有させて用い
ている。このため、完全な水洗を行うことができず、缶
胴の底部やフランジ部に水がたまりやすいため表面処理
剤の成分が濃縮して残り、塗膜密着性が低下するという
問題があった。

【０００７】また、缶胴を搬送させるためのコンベアに
対しても完全な水洗がなされないため、コンベアに表面
処理剤の成分が付着し、コンベアが汚染されるという問
題も生じた。

【０００８】上記公報に開示されているエチレンオキサ
イド付加アルコールリン酸エステルの場合には、水溶性
であるが、金属缶表面の化成被膜に対して吸着性を有す
るため、水洗によっても完全には除去されず、すべり性
を維持するが、塗膜密着性が著しく低いという問題があ
った。

【０００９】また、特開平３−２０７７６号公報等に開
示された方法では、樹脂を含む液を塗布するため、従来
の工程とは別に特別な工程が必要となり、製造工程が複
雑化するという問題がある。またアルミニウム缶に対し
ては、塗布後沸水により加熱すると黒色化するという問
題があり、いわゆる沸水黒変性において好ましくないと
いう問題があった。

【００１０】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解消し、金属缶の外表面に優れたすべり性を付与する
とともに、水洗してもそのすべり性が低下することな
く、かつ塗膜密着性が低下することのない金属缶の表面
処理方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の表面処理方法
は、化成処理液を用いて金属缶の表面に化成被膜を形成
する工程と、前記化成被膜を形成した金属缶の表面に炭
素数１０〜２０のアルキル基を１つ以上有する４級アン
モニウム塩を含有する表面処理液を塗布し表面処理する
工程とを備えることを特徴としている。

【００１２】本発明で用いる４級アンモニウム塩は、炭
素数１０〜２０のアルキル基を少なくとも１つ以上有す
るものであれば特に限定されるものではないが、例えば
次式で示すような化合物を挙げることができる。

【００１３】

【化１】

【００１４】（ここで、Ｒ₁ 〜Ｒ₄ は炭素数１〜２０の
アルキル基、アルコキシ基、またはベンジル基を示し、
これらのうち少なくとも１つは炭素数１０〜２０のアル
キル基であり、ＸはＣｌ、ＳＯ₄ 、ＮＯ₃ 、またはＦを
示す。） 本発明で用いられる４級アンモニウム塩は、好ましくは
分子量１５０〜８００程度のものである。

【００１５】本発明において用いる表面処理液中の４級
アンモニウム塩の濃度は特に限定されるものではなく、
表面処理液を塗布する方法に応じて、適宜調整されるも
のである。一般的なスプレー法により表面処理液を金属
缶表面に塗布する場合には、４級アンモニウム塩の濃度
は２０〜１０００ｐｐｍ程度が好ましい。２０ｐｐｍ未
満では、金属缶の表面に十分な量の４級アンモニウム塩
を吸着させることができない場合がある。また、１００
０ｐｐｍを超える高濃度の表面処理液を塗布すると、過
剰量の４級アンモニウム塩が吸着されることとなり、水
洗などの際に除去されたり、金属缶の外観及び品質に悪
影響を与える場合がある。４級アンモニウム塩のより好
ましい濃度としては、５０〜８００ｐｐｍであり、さら
に好ましい濃度としては、１００〜５００ｐｐｍであ
る。

【００１６】また、本発明においては、必要に応じて表
面処理液に消泡剤を添加してもよい。特に、エチレンオ
キサイドを付加した置換基を有した４級アンモニウム塩
は、発泡の問題を生じ易いので、４級アンモニウム塩に
対し０．５重量％〜３重量％程度の消泡剤を添加しても
よい。このような消泡剤としては、ノニオン系界面活性
剤を挙げることができ、プルロニック型のアルコールエ
チレンオキサイドプロピレンオキサイド付加物、ソルビ
タン脂肪酸エステルなどを挙げることができる。

【００１７】本発明において用いられる化成処理液は、
従来から公知の化成処理液を用いることができ、例えば
リン酸塩及び／またはフッ素化合物等の化成被膜を形成
することのできる化成処理液を用いることができる。

【００１８】化成処理液の組成としては、少なくとも１
０ｐｐｍのリン酸イオン及び／またはフッ素イオンもし
くは錯フッ化物イオンと、少なくとも１０ｐｐｍの遷移
金属のイオンとを含むことが好ましい。遷移金属イオン
としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジ
ウム及び／またはセリウムなどを用いることができる。
これらの遷移金属イオンは、金属陽イオン及び錯イオン
として含有されていてもよい。

【００１９】化成処理液のリン酸イオン及び／またはフ
ッ素イオンもしくは錯フッ化物イオンの含有量として、
さらに好ましくは１０〜１０００ｐｐｍである。錯フッ
化物イオンとしては、ケイフッ化物イオン、ホウフッ化
物イオンなどを挙げることができる。なお、フッ素イオ
ンと錯フッ化物イオンとは、化成処理液中に併用されて
いてもよい。

【００２０】ジルコニウムなどの遷移金属イオンの含有
量としては、さらに好ましくは２０〜１２５ｐｐｍであ
る。

【００２１】

【発明の作用効果】本発明に従えば、化成被膜が形成さ
れた金属缶の表面に特定の４級アンモニウム塩を含有し
た表面処理液が塗布されることにより、化成被膜に４級
アンモニウム塩が吸着される。

【００２２】４級アンモニウム塩は化成被膜に強固に吸
着しているので、表面処理後、水洗しても４級アンモニ
ウム塩が取り除かれることはなく、４級アンモニウム塩
の滑剤としての効果が維持され、水洗後も処理表面はす
べり性を有する。また、水洗のみならず、酸リンス等の
後処理を行ってもすべり性が維持される。

【００２３】従って、本発明によれば、水洗によっても
除去されない、優れたすべり性を付与することができ、
金属缶の移動性を向上させることができる。また、金属
缶に印刷・塗布する際には、缶胴の中にマンドレルが入
出されるが、この際にもスムーズにマンドレルを入出さ
せることができ、マンドレルの摩耗を低減することがで
きる。

【００２４】さらに、本発明に従い表面処理された金属
缶は、優れた塗膜密着性を有している。本発明に従う表
面処理方法は優れた塗膜密着性を付与する理由について
詳細は明らかではないが、おそらくその上に塗装される
塗膜に対して親和性を有するためと思われる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。

【００２６】実施例１ ４級アンモニウム塩として、以下に示す牛脂アミンエチ
レンオキサイド付加物ベンジルクロライドを用いた。

【００２７】

【化２】

【００２８】（ここで、Ｒは牛脂を示し、ｎ及びｍは１
〜２の整数である。） アルミウニム板を成形した金属缶の缶胴に対し、脱脂→
水洗１→化成→表面処理→水洗２→純水洗→乾燥の工程
によりその表面を処理した。

【００２９】以下、各工程について説明する。 （脱脂）アルミウニム製缶胴に脱脂剤（商品名サーフク
リーナーＮＨＣ−１００、日本ペイント社製脱脂用濃厚
液）を水に溶解して３．５重量％の水溶液にしたものを
６０℃で２分間スプレーした。

【００３０】（水洗１）脱脂処理された缶胴に工業用水
を室温で１０秒間スプレーした。 （化成）リン酸塩処理液（商品名アルサーフ４０４０、
日本ペイント社製、リン酸ジルコニウム系処理剤）を水
に溶解して２．５重量％の水溶液にし、アンモニア水で
ｐＨ３．０に調整したものを用い、水洗１で水洗された
缶胴に４０℃で２０秒間スプレーした。

【００３１】（表面処理）上記（化２）の４級アンモニ
ウム塩の１重量％水溶液を、室温で２０秒間スプレーし
た。

【００３２】（水洗２）化成処理された缶胴に工業用水
を室温で１０秒間スプレーした。 （純水洗）水洗２を行った缶胴に、室温で純水を１０秒
間スプレーした。

【００３３】（乾燥）純水洗を行った缶胴を２００℃で
２分間乾燥した。実施例２ 表面処理工程において用いる４級アンモニウム塩とし
て、以下に示すラウリルジメチルアミンベンジルクロラ
イドを用いる以外は、実施例１と同様にして金属缶を処
理した。

【００３４】

【化３】

【００３５】実施例３ 表面処理工程において用いる４級アンモニウム塩とし
て、以下に示すラウリルトリメチルアンモニウムクロラ
イドを用いる以外は、実施例１と同様にして金属缶を処
理した。

【００３６】

【化４】

【００３７】比較例１ 実施例１において、表面処理を行わず、化成処理後すぐ
に水洗２の工程を実施する以外は、実施例１と同様にし
て金属缶を処理した。

【００３８】比較例２ 実施例１の表面処理工程において、４級アンモニウム塩
の代わりにイソステアリン酸エチレンオキサイド付加物
（商品名ＥｔｈｏｘＭＩ−１４、Ｅｔｈｏｘ社製）の１
重量％水溶液を用いる以外は、実施例１と同様にして金
属缶を処理した。

【００３９】比較例３ 実施例１の表面処理工程において、４級アンモニウム塩
の代わりにリン酸エステルエチレンオキサイド付加物
（商品名ＧａｆａｃＰＥ５１０、Ｐｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌ
ｅｎｃ／ＧＡＦ社製）の１重量％水溶液を用いる以外
は、実施例１と同様にして金属缶を処理した。

【００４０】以上のようにして得られた実施例１〜３及
び比較例１〜３の金属缶について、摩擦係数、水洗後の
状態及び塗装後密着性について評価した。摩擦係数につ
いては、ヘイドン型摩擦試験機（荷重２５０ｇ、ローラ
ー固定１００ｍｍ／分）により測定した。

【００４１】塗装後密着性については、エポキシアクリ
ル系塗料をバーコーターにより４μｍの厚みとなるよう
に塗布した後、２５０℃の雰囲気で３０秒間乾燥して形
成した塗膜について評価した。１次密着性は、塗装後１
ｍｍの碁盤目試験法により行った。また２次密着性につ
いては、沸騰水中に３０分間浸漬させた後のものについ
て、１ｍｍ碁盤目試験法により評価した。

【００４２】水洗後の状態については、目視により観察
した。測定結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１から明らかなように、本発明に従う実
施例１〜３の金属缶は、低い摩擦係数を示しており、優
れたすべり性を有していることがわかる。また、塗装後
密着性の結果から明らかなように、本発明に従い表面処
理された金属缶は、優れた塗膜密着性を有している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化成処理液を用いて金属缶の表面に化成
   被膜を形成する工程と、 前記化成被膜を形成した金属缶の表面に炭素数１０〜２
   ０のアルキル基を１つ以上有する４級アンモニウム塩を
   含有する表面処理液を塗布し表面処理する工程とを備え
   る金属缶の表面処理方法。
2. 【請求項２】 前記化成処理液が、少なくとも１０ｐｐ
   ｍのリン酸イオン及び／またはフッ素イオンもしくは錯
   フッ化物イオンと、少なくとも１０ｐｐｍのジルコニウ
   ム、チタン、ハフニウム、バナジウム及びセリウムから
   なる群より選ばれる１種もしくは２種以上の金属イオン
   とを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属缶の表
   面処理方法。