JP2000265187A - 金属缶用表面処理剤および処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属缶の表面の摩擦係数を低減し、金属缶製
造時の搬送性に支障をきたさず、上塗塗膜の密着性を低
下させない金属缶用表面処理剤を提供する。 【解決手段】 水不溶性ポリオキシエチレンアルキルア
ミンエーテルを、アニオン界面活性剤で純水中に分散し
て得られる金属缶用表面処理剤。水不溶性ポリオキシエ
チレンアルキルアミンエーテルが式（１） 【化１】 〔Ｒは炭素数１０〜２０のアルキル基、ｎおよびｍは独
立に１〜４の整数〕で表される金属缶用表面処理剤。ア
ニオン界面活性剤がスルホン酸塩または硫酸塩で、アニ
オン界面活性剤が上記ポリオキシエチレンアルキルアミ
ンエーテル１００重量部に対し５０〜２００重量部の割
合で含まれる上記金属缶用表面処理剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属缶用表面処理
剤およびこの処理剤による金属缶の表面処理方法、なら
びにそれにより得られる表面処理された金属缶に関す
る。特に、金属缶表面の滑り改良方法および表面滑り改
良処理された金属缶に関する。

【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、底板およ
び天板からなる３ピース缶とがある。２ピース缶の胴部
はアルミニウム板や錫メッキ鋼板をカップ形状に打ち抜
き、絞りしごき加工して成型され、成型後通常、予備脱
脂、脱脂、水洗、化成、水洗、純水洗、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および／または幅が狭
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、一般に表面粗さがより顕著であるため、摩擦係数も
高い。したがって、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、缶胴にへこみや損傷を生じたり、また充
填機やプリンターを通過する流れが乱れて誤供給や印刷
ミスが発生して、ロスが生じたり、著しい場合には搬送
装置の外部に飛び出してしまうこともある。そのため缶
に塗装される塗料やラッカーの付着性に悪影響を与える
ことなく缶表面の摩擦係数を小さくする改良が求められ
るようになってきた。

【０００４】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号公報およ
び特開平４-６６６７１号公報では、スチレン系樹脂、
オルトリン酸または縮合リン酸と水からなるｐＨ４〜６
の表面処理剤を用い、これを塗布して缶胴表面の滑り性
を向上させている。

【０００６】しかし、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、
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。滑り性を確保するためには５００〜１０００ｐｐｍ
程度の高い濃度で使用する必要があり、また通常最終工
程は常温であるため、発泡が多く、コンベアや缶に多量
の泡が付着して汚染したり、塗膜密着性が低下する。ま
た、密着性を確保するために、濃度を下げると充分な滑
り性が得られないという問題があった。

【０００７】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、金属缶表面の化成皮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、滑り性を
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。

【０００８】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、塗布後沸水中で加熱すると黒色化する問題、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。

【０００９】特開平７-６２３６９号公報は、缶に化成
皮膜を形成した後、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剤
を塗布することにより金属缶に優れた滑り性を付与する
方法を開示している。また、特許第２５９４６１７号に
は、アルミニウム缶表面にエチレンオキシド付加脂肪
酸、エチレンオキシド付加脂肪酸塩および水からなる金
属缶表面処理剤、または更に炭素数４以上のアルコール
１モルにエチレンオキシド約２０モル以下を付加したエ
チレンオキシド付加アルコール、エチレンオキシド付加
アルキル燐酸エステル含む表面処理剤を塗布して缶表面
上にフィルムを形成して静摩擦係数を減少させたアルミ
ニウム缶が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金属
缶の表面の摩擦係数を低減し、金属缶製造時の搬送性に
支障をきたさず、それによっても乾燥後の缶表面に水跡
が残らず、その後施される塗膜の密着性を低下させない
金属缶用の表面処理剤および表面処理方法を提供するこ
とである。更に詳しくは、上記に加えて次の特徴を有す
る表面処理剤および処理方法に関する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、水不溶性ポリ
オキシエチレンアルキルアミンエーテルを、アニオン界
面活性剤で純水中に分散して得られる金属缶用表面処理
剤に関する。特に、本発明は、水不溶性ポリオキシエチ
レンアルキルアミンエーテルが式（１）

【化４】 〔式中、Ｒは分岐を有してもよい炭素数が１０〜２０の
アルキル基、ｎおよびｍは独立に１〜４の整数を表
す。〕で表される上記の金属缶用表面処理剤に関する。
更に詳しくは、本発明は、アニオン界面活性剤がスルホ
ン酸塩または硫酸塩であり、アニオン界面活性剤が上記
ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル１００重量
部に対して５０〜２００重量部の割合で含まれる上記の
金属缶用表面処理剤に関する。更に、本発明は、固形分
濃度が６〜２０重量％である上記の金属缶用表面処理剤
の濃厚液に関する。また、本発明は、上記の金属缶用表
面処理剤を金属清浄缶の少なくとも外表面に塗布した後
乾燥させる金属缶のすべり改良処理方法に関する。更に
また、本発明は、上記方法により処理された金属缶に関
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の金属缶用表面処理剤は、
本来水に不溶性のポリオキシエチレンアルキルアミンエ
ーテルをアニオン界面活性剤を用いて純水中に均一に分
散して用いるところに特徴がある。水不溶性のポリオキ
シエチレンアルキルアミンエーテルを用いることによ
り、これを含む処理剤を塗布した金属表面に良好な滑り
性を付与することが可能となる。また水不溶性であるこ
とにより、この処理剤を塗布する際に生じる泡立ちを防
止することができる。

【００１３】本発明において好ましい水不溶性のポリオ
キシエチレンアルキルアミンエーテルは、式（１）

【化５】 の構造で表されるものである。式中、Ｒは分岐を有して
もよい炭素数が１０〜２０のアルキル基である。好まし
くはＲは炭素数が１２〜１８の分岐を有してもよいアル
キル基である。Ｒが１０より小さいと充分な滑り性が得
られず、２０より大きいとその分散に要するアニオン活
性剤の量が増大し、塗膜密着性が低下する。また式中ｎ
およびｍはそれぞれ独立に１から４の整数である。ｎま
たはｍが４より大きいと、一部水溶化し、常温でスプレ
ーした場合に、発泡が多くなって、薬液タンクからオー
バーフローして、コンベアや作業環境を汚染する。水不
溶性ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテルは金属
缶用表面処理剤中、１０〜２００ｍｇ／ｌ、好ましくは
２０〜１５０ｍｇ／ｌの濃度で含まれる。

【００１４】水不溶性の上記ポリオキシエチレンアルキ
ルアミンエーテルはアニオン界面活性剤を用いることに
より水中に均一に分散することができる。本発明にとっ
て好ましいアニオン界面活性剤はスルホン酸塩または硫
酸塩である。これらのアニオン界面活性剤は本発明で使
用するポリオキシエチレンアルキルアミンエーテルを水
中に安定に乳化することができるとともに、これを塗布
した金属缶表面に良好な濡れ性を付与することができ
る。更に得られた表面処理剤を使用する場合に、泡立ち
が生じるのを防止するにも有用である。

【００１５】スルホン酸塩の例としては、アルキルジフ
ェニルエーテルジスルホン酸アルカリ金属塩、アルキル
ベンゼンスルホン酸アルカリ金属塩、ジアルキルスルホ
琥珀酸アルカリ金属塩が挙げられる。上記において好ま
しいアルキル基は炭素数が６〜１８、特に好ましくは炭
素数が８〜１６のものである。また好ましいアルカリ金
属はナトリウムまたはカリウムである。硫酸塩の例とし
ては、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエ
ーテル硫酸塩を挙げることができる。好ましくはアルキ
ル硫酸塩である。特に好ましくは炭素数が１２〜１６の
アルキル硫酸塩である。しかし、上記以外のスルホン酸
塩系または硫酸塩系のアニオン界面活性剤も何ら問題な
く本発明で使用することができる。

【００１６】アニオン界面活性剤は金属缶用表面処理剤
中に５〜２００ｍｇ／ｌ、好ましくは２０〜１５０ｍｇ
／ｌの濃度で含まれる。また水不溶性ポリオキシエチレ
ンアルキルアミンエーテルに対しては、ポリオキシエチ
レンアルキルアミンエーテル１００重量部に対して５０
〜２００重量部、好ましくは８０〜１６０重量部の割合
で含まれる。

【００１７】本発明の表面処理剤の媒体として使用され
る水は、この表面処理剤で処理した金属表面上に塗布さ
れる塗料の耐水性を良好に保つために純水が好ましい。
本発明において純水とは、電気伝導度が５０万Ω・ｃｍ
以上、好ましくは１００万Ω・ｃｍ以上の脱イオン水を
意味する。

【００１８】本発明の金属缶用表面処理剤には、水不溶
性ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル、アニオ
ン界面活性剤および純水に加えて、金属缶表面への濡れ
性を向上する濡れ性付与助剤として更に、式（２）

【化６】 （式中、ｋは１０〜３０の整数）で表されるアビエチン
酸エチレンオキサイド付加物、および式（３）

【化７】 （式中、ｑは１０〜３０の整数、ｐおよびｒはそれぞれ
独立に４〜１２の整数）で表されるポリプロピレングリ
コールエチレンオキサイド付加物から選ばれる少なくと
も１種を５〜２００ｍｇ／ｌの濃度で含んでもよい。

【００１９】本発明の金属缶用表面処理剤は、固形分濃
度が６〜２０重量％の濃厚液として提供してもよい。使
用時には各成分が上で記載した濃度範囲となるようにこ
れを純水で希釈して用いることができる。

【００２０】本発明の表面処理剤は、清浄処理した金属
缶の少なくとも外表面に接触させた後、乾燥させること
により金属缶の表面を処理することができ、金属表面の
摩擦抵抗値を低減することができる。処理にあたっては
ライン上では一般にスプレーによる塗布方法が使用され
るが、常温でのスプレ−処理の際にも泡立ちがほとんど
生じない。本発明の処理剤を用いて上記のように表面処
理された金属缶は、摩擦抵抗値が低下されて滑り性が改
良されただけでなく、乾燥後の表面に水跡が残らず、ま
た化成皮膜形成後のアルミ缶の場合も良好な耐食性が保
持されている。更にその後施される塗装塗膜の密着性を
低下させることもない。

【００２１】本発明の表面処理剤によって処理される金
属清浄缶は脱脂、水洗および純水水洗工程を経て処理さ
れた缶であってもよいし、脱脂、水洗、化成処理、水洗
および純水水洗の工程を経て処理された缶でもよい。ま
た本発明の処理剤によって処理することのできる缶の材
料は、アルミニウム、錫メッキ鋼板のいずれでもよく、
特にアルミニウムに好適である。

【００２２】

【実施例】以下実施例により本発明をより詳細具体的に
説明する。実施例 １〜６ アルミニウム板をカップ形状に打ち抜き、絞りしごき加
工して成形した２ピース缶の缶胴に対し、次の工程によ
ってその表面を処理した： （工程Ａ）脱脂→水洗１→化成→水洗２→純水洗→本発
明の処理→乾燥 上記各単位工程の条件は次の通りである。 〔脱脂〕アルミニウム製缶胴に、商品名：「サーフクリ
ーナーＮＨＣ２５０Ａ」(日本ペイント社製脱
脂用濃厚液） ４.０重量
％、と「サーフクリーナーＮＨＣ添加剤ＮＯ」(日本ペ
イント社製 脱脂用添加剤）
０.４重量％を水に溶解したものを、７５℃で６
０秒間スプレーした。 〔水洗１〕脱脂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４４０
建浴剤」、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１.８重量％濃度の水溶液とした
ものを、水洗１工程で水洗された缶胴に４０℃で１０秒
間スプレーした。 〔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、室温で脱イオン水を
１０秒間スプレーした。 〔本発明の処理〕純水洗を行った缶胴に、表１に記載し
た本発明の表面処理剤を室温で１０秒間スプレーした。 〔乾燥〕本発明の処理を行った缶胴を１８０℃で２分間
乾燥した。

【００２３】なお、上記本発明の処理で使用した表面処
理剤の配合組成を表１に記載した。また、上記のように
処理したアルミニウム缶の動摩擦係数、１次密着性、２
次密着性、水濡れ性、乾燥後の外観および表面処理剤を
スプレーするときの泡立ち性、および表面処理剤中での
藻の発生状態を評価して、表２に示した。

【００２４】比較例 １〜４ 工程Ａにおける本発明の処理における表面処理剤として
表１に記載した比較例１〜４の組成の処理液を用いる以
外は実施例１〜６と同様にしてアルミニウム缶の処理を
行った。実施例と同様の評価を行い、結果を表２に示し
た。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】実施例 ７〜９ また、アルミニウム板をカップ形状に打ち抜き、絞りし
ごき加工して成形した２ピース缶の缶胴に対し、次の工
程によってその表面を処理した： （工程Ｂ）脱脂→水洗１→純水洗→本発明の処理→乾燥 上記各単位工程の条件は工程Ａと同じである。ただし、
本発明の金属缶用表面処理剤として表３に記載の配合組
成のものを使用した。処理した缶の特性、表面処理剤を
スプレーするときの泡立ち性、および表面処理剤中での
藻の発生状態を実施例１〜６と同様に評価して、表４に
示した。

【００２８】比較例 ５〜７ 工程Ａにおける本発明の処理における表面処理剤として
表３に記載した比較例５〜７の組成の処理液を用いる以
外は実施例７〜９と同様にしてアルミニウム缶の処理を
行った。実施例と同様の評価を行い、結果を表４に示し
た。

【００２９】

【表３】

【００３０】

【表４】

【００３１】実施例 １０〜１２ 錫メッキ鋼板をカップ形状に打ち抜き、絞りしごき加工
して成形した２ピース缶の缶胴を次の工程で処理した： （工程Ｃ）脱脂→水洗１→化成→水洗２→純水洗→本発
明の処理→乾燥 上記各単位工程の条件は次の通りである。 〔脱脂〕錫メッキ鋼板製缶胴に、商品名：「サーフクリ
ーナーＳＮ３２１」（日本ペイント社製アルカリ性脱脂
剤）を水に溶解して０.５重量％の水溶液としたものを
４５℃で６０秒間スプレーした。 〔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〕錫メッキ缶用皮膜化成処理剤、商品名：「サー
フテックスＳＮ２２０１」(日本ペイント社製、リン酸
塩化成処理剤）を水に溶解して２.７重量％濃度の水溶
液としたものを、水洗１工程で水洗された缶胴に４５℃
で２０秒間スプレーした。 〔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、室温で脱イオン水を
１０秒間スプレーした。 〔本発明の処理〕純水洗を行った缶胴に、表５に記載し
た処理液を室温で１０秒間スプレーした。 〔乾燥〕本発明の処理を行った缶胴を１８０℃で２分間
乾燥した。処理した缶、表面処理剤をスプレーするとき
の泡立ち性、および表面処理剤中での藻の発生状態を評
価して、表６に示した。

【００３２】比較例 ８〜１０ 工程Ｃにおける本発明の処理における表面処理剤として
表５に記載した比較例８〜１０の組成の処理液を用いる
以外は実施例１０〜１２と同様にして錫メッキ・２ピー
ス缶の処理を行った。実施例と同様の評価を行い、結果
を表６に示した。

【００３３】

【表５】

【００３４】

【表６】

【００３５】実施例および比較例で用いた表面処理剤中
の配合成分を次に示す。

【化８】

【００３６】

【化９】

【００３７】実施例および比較例で用いた評価法は次の
通りである。 〔泡立ち性〕タンク容量が１００Ｌのスプレーテスター
に表１、３または５に記載の組成の表面処理剤を５０Ｌ
入れ、液温を１５℃にして０.５ｋｇ／ｃｍ²のスプレー
圧で１０分間連続スプレーした時の生成した泡の高さ
を、液中にトールビーカーを挿入してメジャーで測定し
た。（ただし、２０ｃｍ以上はオーバーフローするため
測定できなかった。）

【００３８】〔動摩擦係数〕各実施例または比較例で得
られた表面処理済み金属缶の缶胴部から、３０ｍｍ×１
５０ｍｍの大きさを切り取り、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。

【００３９】〔塗膜密着性〕エポキシアクリル系塗料を
バーコーターにより、乾燥膜厚が５μｍとなるように塗
布した後、２５０℃の雰囲気で３分間乾燥して形成した
塗膜について評価した。 １次密着性：塗装後ＯＴ折曲げ試験行い、折曲げ部の浮
いた塗膜を粘着テープで除去した後の、折曲げ部両側の
剥離幅を測定する方法、および１ｍｍの碁盤目試験法
（カッターナイフを用いて、塗膜上に、１ｍｍ幅で１０
０個の升目を形成し、粘着テープを貼り付けて引き剥が
し、塗膜が残った升目の数を数えた）により行った。 ２次密着性：沸騰水中に３０分間浸漬した後の塗膜につ
いて、１mm碁盤目試験法により評価した。

【００４０】〔水濡れ性〕工程Ａ、ＢまたはＣの「本発
明の処理」（実施例）またはそれに相当する処理（比較
例）を行った後、３０秒間静置して、目視により水濡れ
していると判断された部分の面積比率で評価した。 〔乾燥後の外観〕目視により、外観の異常の有無を評価
した。 〔藻の発生〕実施例および比較例の表面処理液を４０℃
で３０日間保持した後、目視で藻の発生の有無を評価し
た。

【００４１】

【発明の効果】清浄化した金属缶の表面に本発明の金属
缶用表面処理剤を塗布することにより缶胴の表面の摩擦
抵抗を大幅に低下させることができ、缶製造工程での缶
の搬送効率を向上させることが可能となる。またこの処
理により上塗塗膜の密着性が損なわれることなく優れた
密着性を保持することができる。加えて更に以下の効果
が得られる：常温でスプレー処理しても泡立ちが少な
い、低濃度で効果が発現するため、排水処理負荷を少
なくすることができる、金属缶が化成皮膜形成後のア
ルミニウム缶の場合、本処理によってその耐食性（耐缶
底黒変性）を低下させない、本表面処理剤には藻やバ
クテリアが発生しにくい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ１０Ｎ 40:00 Ｆターム(参考） 3E061 AA16 AB08 AC01 BA01 4D075 AA04 BB24Z BB65X BB75X CA06 CA13 DA15 DB02 DB07 DC42 EA06 EA10 EB37 EB39 EC35 4H104 AA01C BB48C BE05A BG06C CB15C CB16C EA18A EB04 FA01 LA20 PA31 PA33 PA50 QA02 QA08

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水不溶性ポリオキシエチレンアルキルア
   ミンエーテルを、アニオン界面活性剤で純水中に分散し
   て得られる金属缶用表面処理剤。
2. 【請求項２】 水不溶性ポリオキシエチレンアルキルア
   ミンエーテルが式（１） 【化１】 〔式中、Ｒは分岐を有してもよい炭素数が１０〜２０の
   アルキル基、ｎおよびｍは独立に１〜４の整数を表
   す。〕で表される請求項１に記載の金属缶用表面処理
   剤。
3. 【請求項３】 アニオン界面活性剤がスルホン酸塩また
   は硫酸塩であり、アニオン界面活性剤が上記ポリオキシ
   エチレンアルキルアミンエーテル１００重量部に対して
   ５０〜２００重量部の割合で含まれる請求項２に記載の
   金属缶用表面処理剤。
4. 【請求項４】 スルホン酸塩がアルキルジフェニルエー
   テルジスルホン酸アルカリ金属塩類、アルキルベンゼン
   スルホン酸アルカリ金属塩類およびジアルキルスルホ琥
   珀酸アルカリ金属塩類（いずれのアルキル基も炭素数８
   〜１６であり、分岐を有してもよい）から選ばれる少な
   くとも１種である請求項３に記載の金属缶用表面処理
   剤。
5. 【請求項５】 水不溶性ポリオキシエチレンアルキルア
   ミンエーテルおよびアニオン界面活性剤が純水中にそれ
   ぞれ濃度１０〜２００ｍｇ／ｌおよび５〜２００ｍｇ／
   ｌで含まれる請求項１〜４のいずれかに記載の金属缶用
   表面処理剤。
6. 【請求項６】 式（２） 【化２】 （式中、ｋは１０〜３０の整数）で表されるアビエチン
   酸エチレンオキサイド付加物および式（３） 【化３】 （式中、ｑは１０〜３０の整数、ｐおよびｒはそれぞれ
   独立に４〜１２の整数）で表されるポリプロピレングリ
   コールエチレンオキサイド付加物から選ばれる少なくと
   も１種を水中に５〜２００ｍｇ／ｌの濃度で更に含有す
   る請求項２〜５のいずれかに記載の金属缶用表面処理
   剤。
7. 【請求項７】 固形分濃度が６〜２０重量％である請求
   項１〜６のいずれかに記載の金属缶用表面処理剤の濃厚
   液。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれかに記載の金属缶
   用表面処理剤を金属清浄缶の少なくとも外表面に塗布し
   た後乾燥させる金属缶の表面処理方法。
9. 【請求項９】 金属清浄缶が脱脂、水洗および純水水洗
   処理を経て、または脱脂、水洗、化成処理、水洗および
   純水水洗処理を経て清浄化された缶である請求項８に記
   載の処理方法。
10. 【請求項１０】 請求項８または９に記載の方法により
    表面処理された金属缶。