特開 2022-139504 缶底面の塗装方法及び塗装装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022139504

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】缶底面の塗装方法及び塗装装置

(51)【国際特許分類】

   B05D 1/02 20060101AFI20220915BHJP

   B05D 3/06 20060101ALI20220915BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20220915BHJP

   B05D 7/14 20060101ALI20220915BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20220915BHJP

   B05B 13/02 20060101ALI20220915BHJP

   B05B 17/06 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

B05D1/02 Z

B05D3/06 102Z

B05D3/00 D

B05D3/00 C

B05D7/14 F

B05D7/00 N

B05B13/02

B05B17/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021039924

(22)【出願日】2021-03-12

(71)【出願人】

【識別番号】305060154

【氏名又は名称】アルテミラ製缶株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101465

【弁理士】

【氏名又は名称】青山 正和

(72)【発明者】

【氏名】川村 康晴

【テーマコード（参考）】

4D074

4D075

4F035

【Ｆターム（参考）】

4D074AA01

4D074BB02

4D074DD03

4D074DD70

4D075AA01

4D075AA52

4D075AA53

4D075AA55

4D075AA59

4D075AA63

4D075AA71

4D075AA76

4D075AA81

4D075AA85

4D075AB01

4D075AE19

4D075BB06X

4D075BB06Z

4D075BB13X

4D075BB28Z

4D075BB42Z

4D075BB46Z

4D075BB56Z

4D075BB57Y

4D075BB65X

4D075CA17

4D075CA38

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA15

4D075DA19

4D075DA20

4D075DA31

4D075DB02

4D075DB07

4D075DC42

4D075EA21

4D075EA33

4D075EB22

4D075EB24

4D075EB33

4D075EB35

4D075EB38

4D075EB47

4D075EC37

4F035AA03

4F035CA02

4F035CA05

4F035CB02

4F035CB13

4F035CC04

(57)【要約】

【課題】焼き付けのためのオーブンを必要とすることなく、ドーム部等の凹部を含めた缶の底面を塗装して、レトルト殺菌時等における変色の発生を防止する。
【解決手段】有底円筒状の缶の底面を下方に向けた状態で搬送しながら、底面に下方から紫外線硬化型塗料を噴霧して付着させた後、該紫外線硬化型塗料が付着した底面に紫外線を照射することで紫外線硬化型塗料を硬化させる方法であり、紫外線硬化型塗料に超音波振動を付与することで霧化させ、霧化させた紫外線硬化型塗料を底面に付着させるとよい。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有底円筒状の缶の底面を下方に向けた状態で搬送しながら、前記底面に下方から紫外線硬化型塗料を噴霧して付着させた後、該紫外線硬化型塗料が付着した前記底面に紫外線を照射することで前記紫外線硬化型塗料を硬化させることを特徴とする缶底面の塗装方法。

【請求項2】

前記紫外線硬化型塗料に超音波振動を付与することで霧化させ、霧化させた前記紫外線硬化型塗料を前記底面に付着させることを特徴とする請求項１に記載の缶底面の塗装方法。

【請求項3】

有底円筒状の缶の底面を下方に向けた状態で搬送する搬送装置と、該搬送装置の前半部分の下方に配置された紫外線硬化型塗料を溜める塗料貯留槽と、前記搬送装置の後半部分の下方に配置され、搬送中の前記缶の底面を照射する紫外線照射装置と、を有し、前記塗料貯留槽に、紫外線硬化型塗料を搬送中の前記缶の底面に向けて噴霧する噴霧装置が設けられていることを特徴とする缶底面の塗装装置。

【請求項4】

前記噴霧装置は、紫外線硬化型塗料に超音波を付与して霧化させることを特徴とする請求項３に記載の缶底面の塗装装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、缶底面を塗装する方法及び塗装装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウムやスチール製の缶として、缶胴と蓋とからなる、いわゆる２ピース缶が知られている。この缶は、缶胴が金属板の絞りしごき加工（ＤＩ加工）により有底円筒状に形成される。この絞りしごき加工後は、缶を洗浄した後、外面印刷され、底面塗装、内面塗装が施される。

【0003】

例えば特許文献１には、ＤＩ缶体の製造方法として、カップ成形、絞りしごき成形、脱脂・洗浄、印刷、焼き付け、底面塗装、内面塗装、焼き付け、首部加工の順でなされる旨の記載がある。この場合、缶底面の塗装は、アルミニウム缶においては滑性を目的とし、スチール缶においては滑性と防錆を目的とし、缶底部の接地面に塗装することが記載されている。

【0004】

また、特許文献２には、無端ベルトの表面に塗料を付着させておき、チェーンコンベアにより搬送される缶の底部に無端ベルトを押し付けて、接地部に塗料を転写させる塗装方法が開示されている。

【0005】

このようにして製造される製品としての缶には、飲料が充填される。その飲料がコーヒー等の場合には、充填後に１００℃を超える温度でレトルト殺菌がなされ、ジュース等の場合には、７０℃程度の温水による殺菌がなされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０－１６６０８３号公報

【特許文献2】特開平１－４４３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、缶胴の底部は、リング状の接地部の内側に耐圧性向上のため、凹球面状に形成されたドーム部が設けられている。接地部は、こののドーム部の外側を囲むように環状に形成される。
上記の各塗装方法では、接地部にのみ塗装しており、凹部となるドーム部等には塗装していない。滑性の向上が目的であれば、接地部のみの塗装でも十分であるが、充填後にレトルト殺菌や温水殺菌がなされる場合には、塗装されていない底部のドーム部において変色が生じる不具合がある。
この場合、ドーム部を含めた缶底部にスプレー塗装することも可能であるが、塗料の焼き付けのためのオーブンが必要であるとともに、焼き付けの終了まで、缶の底面を接地させない状態を保持しておく必要があり、取り扱い性が悪い。

【0008】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、焼き付けのためのオーブンを必要とすることなく、ドーム部等の凹部を含めた缶の底面を塗装して、レトルト殺菌時等における変色の発生を防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の缶底面の塗装方法は、有底円筒状の缶の底面を下方に向けた状態で搬送しながら、前記底面に下方から紫外線硬化型塗料を噴霧して付着させた後、該紫外線硬化型塗料が付着した前記底面に紫外線を照射することで前記紫外線硬化型塗料を硬化させる。

【0010】

缶の底面を下方に向けた状態で搬送しながら、その下方から紫外線硬化型塗料を噴霧するので、ドーム部等の凹部を含めた底面の全面に塗料を付着させることができ、また、缶の底面に付着されなかった塗料は下方に落下する。このため、噴霧位置には缶の下方に塗料貯留槽を設けておくことにより、缶の底面に付着しなかった塗料が塗料貯留槽に落下し、周辺を汚染することを防止することができる。また、紫外線硬化型塗料は紫外線照射により硬化するので、オーブン等の焼き付け装置が不要になるとともに、短時間で硬化するので、その後、通常のコンベア等にて底面を支持して搬送することができる。

【0011】

この缶底面の塗装方法において、前記紫外線硬化型塗料に超音波振動を付与することで塗料を霧化させ、霧化させた前記紫外線硬化型塗料を前記底面に付着させるとよい。
超音波振動を付与することで紫外線硬化型塗料の微細な液滴が飛散し、缶の底面に付着させやすくすることができる。

【0012】

本発明の缶底面の塗装装置は、有底円筒状の缶の底面を下方に向けた状態で搬送する搬送装置と、該搬送装置の前半部分の下方に配置された紫外線硬化型塗料を溜める塗料貯留槽と、前記搬送装置の後半部分の下方に配置され、搬送中の前記缶の底面を照射する紫外線照射装置と、を有し、前記塗料貯留槽に、紫外線硬化型塗料を搬送中の前記缶の底面に向けて噴霧する噴霧装置が設けられている。
この場合、前記噴霧装置は、紫外線硬化型塗料に超音波を付与して霧化させるものとしてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、缶の底面を下方に向けた状態で搬送しながら、その底面に紫外線硬化型塗料を付着させて紫外線硬化させるので、周辺を汚染することなく、ドーム部等の凹部を含めた缶の底面を塗装することができ、レトルト殺菌時等における変色の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態の塗装方法が適用される缶の縦断面図である。

【図2】その塗装方法が適用された缶の製造方法のフローチャートである。

【図3】缶の加工による形状の変遷を（ａ）から（ｃ）の順に示す断面図である。

【図4】実施形態で用いられる塗装装置のレイアウトを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

【0016】

本発明が適用される缶について説明しておくと、この缶１は、図１に示すように、有底円筒状に形成され、ストレートの円筒状の胴部２に底部３が一体に形成されている。
その底部３は、凹状に湾曲したドーム部５、その外周縁に連続し、缶軸Ｃ方向下方に向かうにしたがって漸次拡径する内側テーパ壁部６、内側テーパ壁部６の外周縁に連続し、テーブル等に置いたときに接地部となるリム部７、リム部７の外周端から胴部２の最下端につながるテーパ状の立ち上がり部８を連続させた形状である。

【0017】

ドーム部５は、缶軸Ｃ上の位置において、リム部７先端からの距離が最も大きい凹状である。リム部６は、缶軸Ｃ周りにリング状に形成され、缶軸Ｃの下方に向けて凸となる屈曲面に形成され、その最も突出位置が接地部となる。このリム部６の最外周端と胴部２の最下端との間が立ち上がり部８により連結されている。
図１に示す缶１は、その後、開口部９を構成している端部にネッキング加工等が施される。

【0018】

この缶１の製造工程は、図２及び図３に示すように、金属板を絞り成形してカップ１１を形成するカップ成形工程、そのカップ１１を絞りしごき加工によって有底円筒状の缶１に形成する絞りしごき工程と、その缶１の外周面に印刷を施す印刷工程と、缶１の外面を加熱してインクを焼き付ける印刷面焼付工程と、印刷後の缶１の底面に塗装する底面塗装工程と、その底面に付着した塗料を硬化させる底面塗料硬化工程と、底面の塗装後の缶１の内面に塗装する内面塗装工程と、缶１を加熱して内面の塗料を焼き付ける内面塗料焼付工程と、缶１の開口部９付近をネッキング等の加工を施して首部１２を有する製品缶１３を形成する首部成形工程と、を有する。製品缶１３の底部３は、絞りしごき加工によって形成された缶１の底部３の形状のままである。
なお、缶１の底面は、ドーム部５、内側テーパ壁部６、リム部７及び立ち上がり部８の表面全体をいう（図１参照）。

【0019】

この製造工程のうち、カップ成形工程から印刷面焼き付け工程、内面塗装工程から首部加工工程は、従来の缶と同様の工程である。底面塗装工程及び底面塗料硬化工程が従来と異なる方法であり、その工程に用いられる塗装装置２１及びその塗装方法の詳細について説明する。

【0020】

（缶底面の塗装装置）
実施形態の缶底面の塗装装置２１は、図４に模式的に示したように、１缶ずつ搬送される缶１を受け入れる導入路２２と、導入路２２で搬送されてくる缶１を吸引し、底面を下方に向けて搬送する吸引搬送路２３と、吸引搬送路２３の終端で缶１を受け取り次の工程に向けて送り出す搬出路２４と、吸引搬送路２３で搬送される途中の缶１の底面に向けて紫外線硬化型塗料を噴霧する噴霧装置３１を有する塗料貯留槽３２と、缶１の底面に付着した紫外線硬化型塗料に紫外線を照射して硬化させる紫外線照射装置３３とを備えている。

【0021】

導入路２２及び搬出路２４はいずれも通常のコンベアからなり、正立姿勢の缶１を載置させ、その下方を支持した状態で搬送する。

【0022】

吸引搬送路２３は、多数の通気孔を備える無端状の搬送ベルト２３ａを回転走行させ、その搬送ベルト２３ａの内側に対向して配置した減圧チャンバによって通気孔から吸引力を生じ、缶１を搬送ベルト２３ａに吸引保持して搬送することができるものである。この吸引搬送路１３は、その搬送ベルト２３ａが、導入路２２の終端部の真上に配置されることにより、導入路２２に接続されるように設けられている。そして、導入路２２の終端部において、缶１の開口部９の直上に搬送ベルト２３ａが対峙し、該缶１を吸引して開口部９を搬送ベルト２３ａに吸着させる。吸着された缶１は、その底面を下方に向けた状態で搬送される。また、搬送ベルト２３ａの終端部は排出路２４と対峙しており、この終端部で吸着した缶１の真空引きを解放することにより、缶１を搬出路２４に受け渡すことができる。

【0023】

塗料貯留槽３２は、吸引搬送路２３の前半部分における途中位置の真下に設けられており、紫外線硬化型塗料Ｗを貯留している。この紫外線硬化型塗料Ｗには、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、アクリルアクリレート、ポリエステルアクリレート、脂環式エポキシ、グリシジル型エポキシ、オキセタン系化合物系のオリゴマー及び多官能アクリレート、単官能アクリレート、ビニルエーテルなどのモノマーを主成分とし、ベンゾフェノン、アセトフェノン、スルホニウム系の重合開始剤を含有する。オリゴマーは、蒸発しにくいため、飛散したものの回収も容易である。必要に応じ重合禁止剤、各種添加剤（レベリング剤、消泡剤、粘度調整剤）が用いられる。
噴霧装置３１は、塗料貯留槽３２に貯留されている紫外線硬化型塗料Ｗに超音波を付与して、液面から霧状に飛散させるものである。そして、噴霧装置３１の真上を缶１が通過するときに、霧状に噴霧されている紫外線硬化型塗料が缶１の底面に付着する。缶１の底面に付着しなかった紫外線硬化型塗料は、その後落下して塗料貯留槽３２に戻される。塗料貯留槽３２には、ポンプ３４を有する循環装置３５が設けられており、塗料が循環させられる。

【0024】

また、噴霧装置３１の上方の空間を除いて、その周辺を塞ぐようにエアシャワー装置３６が設けられている。このエアシャワー装置３６は、中央部に開口３７が形成され、この開口部３７を通して紫外線硬化型塗料が缶１の底面に噴霧されるが、開口３７の周辺ではエアの下降流を生じさせて、飛散した紫外線硬化型塗料を速やかに塗料貯留槽３２に戻すようにしている。

【0025】

一方、紫外線照射装置３３は、吸引搬送路２３の後半部分における途中位置の真下に設けられており、吸引搬送路２３を搬送される缶１の底面に紫外線を照射する。紫外線硬化型塗料は、積算光量１５０Ｊ／ｃｍ^２以上の紫外線照射によって硬化させることができる。

【0026】

（缶底面の塗装方法）
以上の塗装装置２１を用いて、缶１の底面に塗装する方法について説明する。
外面印刷が施された缶１が搬入路２２から送られてくると、吸引搬送路２３が缶１を吸引し、その底面を下方に向けて搬送する。その搬送途中で噴霧装置３１により缶１の底面に紫外線硬化型塗料の噴霧を受けることにより、底面に紫外線硬化型塗料が付着する。下方からの噴霧であるので、底面のリム部７だけでなく、ドーム部５や内側テーパ部６の内面、外周面の立ち上がり部８の表面にも紫外線硬化型塗料を付着させることができる。

【0027】

また、この塗装は、缶１の下方から噴霧した紫外線硬化型塗料を付着させるので、付着されなかった塗料は塗料貯留槽３２に落下して回収することができる。さらに、塗装位置の周辺にはエアシャワー装置３６が設けられているため、噴霧された紫外線硬化型塗料がエアシャワーの下降流によって塗料貯留槽３２に落とされる。このため、紫外線硬化型塗料の飛散が限られた範囲に抑制され、周辺機器を汚染することも防止される。ただし、このエアシャワー装置３６は、紫外線硬化型塗料の粘度調整等によって飛散を抑制できれば、省略することも可能である。

【0028】

なお、吸引搬送装置２３により缶１は一定速度で搬送されるが、その搬送速度は、紫外線硬化型塗料が所望の付着量となるように設定される。あるいは、吸引搬送装置２３による缶１の搬送を間欠搬送とし、付着量が所望量となるまで、紫外線硬化型塗料の噴霧装置３１の真上で缶１の搬送を停止するようにしてもよい。

【0029】

そして、紫外線硬化型塗料が付着した缶１は、次の紫外線照射装置３３で底面に紫外線が照射されることにより、紫外線硬化型塗料が硬化して、底面に塗膜が形成される。塗膜は厚さ０．０５μｍ以上１μｍ以下である。
前述したように吸引搬送装置２３の搬送速度は紫外線硬化型塗料の付着量に応じて設定されており、その搬送速度において所定量の紫外線照射量（照度×照射時間）を確保できるように、紫外線照射装置の照度や長さ（搬送方向に沿う長さ）が設定される。

【0030】

次いで、吸引搬送装置２３の終端部で缶１に対する真空引きが解放されることにより、搬出路２４に受け渡され、次の工程へと搬出される。なお、必要に応じて、底部３のリム部７には、従来と同様、滑性向上のために、ロールコーター等を用いて塗料をさらに塗布してもよい。

【0031】

このようにして底面に塗膜が形成された缶１は、その後、内面塗装が施され、開口部９にネッキング加工等が施された後、製品缶１３として出荷され、飲料が充填される。その飲料に応じて、レトルト殺菌や温水殺菌がされることがある。この場合、底部３のドーム部６等に塗装が施されていないと、表面に黒変が生じるおそれがあるが、この缶１は胴部２の外周面は印刷が施されており、底面（ドーム部５、内側テーパ壁部６、リム部７及び立ち上がり部８の表面）も紫外線硬化型塗料による塗膜が形成されているため、レトルト殺菌や温水殺菌等を経た後も、変色等が防止される。

【0032】

なお、底面塗装を印刷工程の後に行うようにしたが、上述したように、紫外線硬化型塗料は塗布後に速やかに硬化できるので、オーブン等の長大な設備が不要であり、したがって、印刷工程の後だけでなく、首部成形工程等の後に底面塗装工程、及びその硬化工程を実施するようにしてもよい。その場合、従来と同様に缶１の底部３のリム部７へのロールコーターでの塗装を印刷工程等の後に行ってもよい。

【0033】

なお、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、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、上記実施形態では紫外線硬化型塗料に超音波を付与して霧化させることで缶１の底面に塗布したが、紫外線硬化型塗料の粘度を調整することにより、ノズルを用いて缶１の底面に塗料を吹き付けてもよい。
あるいは、吸引搬送路を途中で下方に屈曲させるなどにより、塗料貯留槽３２内の塗料Ｗに缶１の底部３を浸漬させることにより、紫外線硬化型塗料を付着させてもよい。さらに、超音波による噴霧以外にも、塗料貯留槽３２の液面で紫外線硬化型塗料Ｗを泡立てることにより、その泡が缶１の底部３に付着することで塗装してもよい。
さらに、底部は、ドーム部はフラットな平面形状（缶軸に直交する平面形状）であるフラット部としてもよい。これらドーム部及びフラット部により缶の底部に凹部が形成される。また、立ち上がり部が存在しない、リム部、内側テーパ壁部、ドーム部またはフラット部からなる底部とし、リム部の外周縁からストレートの胴部が連続する形状であってもよい。

【符号の説明】

【0034】

１ 缶
２ 胴部
３ 底部
５ ドーム部
６ 内側テーパ壁部
７ リム部
８ 立ち上がり部
９ 開口部
１１ カップ
１２ 首部
１３ 製品缶
２１ 塗装装置
２２ 導入路
２３ 吸引搬送路
２４ 搬出路
３１ 噴霧装置
３２ 塗料貯留槽
３３ 紫外線照射装置
３６ エアシャワー装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】