JPH0361507B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属缶の内面を被覆する方法、装置に
関するものであり、一層詳しくは、一端だけが開
放されている円筒形缶体の内面に均一なコーテイ
ングを施すための改良した方法、装置に関する。

食料や飲料を入れるのに用いる金属缶の内面を
被覆して食料、飲料が金属缶表面と接触しないよ
うにする方法が種々提案されているが、すべて、
缶体の内面を液体ラツカーその他の保護物質で完
全に被覆し、それが硬化したときにその金属面を
不透過性コーテイングで完全に覆うようになつて
いる。

普通、金属缶は二片あるいは三片で作られる。
二片式缶を作るには、たとえば、一端閉鎖の円筒
を深絞りし、開放端を端板でふさぐのである。い
わゆる三片式缶は両端開放の円筒形胴体を有し、
この胴体にそれぞれ頂、底端板が固着される。本
発明は二片式缶、すなわち一端閉鎖の深絞り円筒
からなる缶にのみ関する。

二片式缶を被覆するのに成功している技術の１
つが本出願人に譲渡されたStumphauserの米国
特許第3697313号に開示されている。別の技術が
これも本出願人に譲渡されたNord、et alの米国
特許第3843055号に開示されている。これらの技
術では、共に、缶の内面に開口端を通して吹付け
を行ない、液体噴霧はいわゆる「ドラムヘツド」
ノズルあるいは「制御パターン」ノズルを通して
14度より大きい角度で缶端に向けられる。これら
のノズルは共に扇形噴霧パターンを発するように
作動し、液体噴霧の大部分がパターンの一端に片
寄つている。このノズルは、最大流量の塗料が缶
の長さ方向に向けられ、扇形パターンが缶底の半
径および側壁の１つの長手線に沿つて向けられる
ように、缶に対して方向決めされる。その結果、
缶の側壁にわたつてかなり均一な被覆が施され、
扇形噴霧が缶の開放端から閉鎖端まで塗料が移動
しなければならない大きな距離を償うことにな
る。

前記米国特許に記載されている「ドラムヘツ
ド」ノズル、「制御パターン」ノズル技術のいず
れかを用いて缶体内面を被覆するのに適している
ことが分かつている液体は、いわゆる「ローソリ
ツド」塗料である。この「ローソリツド」塗料と
いうのは、液体溶剤キヤリヤに対してほぼ15％−
25％の固体分を含むものと定義されている。塗料
が硬化して溶剤が蒸発したとき、残るのは塗料の
当初の重量の15％−25％だけである。

最近、「ハイアソリツド」または「ハイソリツ
ド」を二片式缶体にうまく応用できるようにする
塗装技術が開発され、関心が集まつている。「ハ
イアソリツド」は約25％ないし65％の固体材料を
含有する塗料と定義され、「ハイソリツド」は65
％以上の固体材料を含み、残りが溶剤である塗料
と定義されている。本発明まで、「ハイアソリツ
ド」、「ハイソリツド」塗料のいずれをも二片式缶
の内面にうまく吹付けることができるようにする
吹付方法、装置を案出した者はひとりもいない。

したがつて、本発明の主たる目的は、二片式缶
体の内面にハイソリツド塗料を上手に吹付けるこ
とができる方法、装置を提供することにある。

多くの二片式缶体はその底の外縁にくぼみを有
し、底中央に中高部があり、これらをいわゆる逆
壁部がつないでいる。この種の底構造を有する二
片式缶体は、その逆壁部に適量の塗料を吹付け、
保持するのが困難なため、その内面を完全に被覆
することがいつも難しい。缶体をローソリツドタ
イプの塗料で被覆した場合には、塗料が缶体のも
つと低い円筒形部分からはね返ることによつて逆
壁部がほとんど被覆されることが分つている。し
かしながら、ハイソリツド塗料をこの形態を缶に
塗るときには、このはね返りは生じないか、生じ
たとしても程度が低く、逆壁部の塗装を満足に行
なうのがきわめて難しい。換言すれば、ローソリ
ツド塗料の塗布に従来満足であつたノズルや方法
がこの種の缶の底の逆壁部に適量の塗料を塗布す
ることはできないということである。ハイソリツ
ド、ハイアソリツド塗料に従来の機器や設備を使
用できないのである。

本発明は、２つのノズルを用いることによつて
二片式缶体にハイソリツドあるいはハイアソリツ
ド液体塗料をうまく塗布できるという発見に一
部、基礎をおく。これらのノズルの１つは缶体の
逆壁部の他に円筒形側壁の下部を吹付けるように
作動し、他方のノズルは側壁の頂部と底壁の中高
（中央）部に吹付けを行なう。この噴霧パターン
は、逆壁部からのはね返りの必要性を減じ、最小
量の塗料でこの逆壁部を被覆するのを可能とす
る。

さらに、この噴霧技術及び／又は方法は、ロー
ソリツド塗料で従来可能であつた程度にかなり均
一な被覆を缶体の内面に行なえることが分つた。
特に、本発明では、従来可能であつた程度に塗料
を均一に塗布するのを可能とする。その結果、缶
の内面を完全に被覆するのに使用する塗料の全量
が少なくなる。缶体のある区域で所望の硬さを持
つた被覆を得るのに余分の材料を塗布する必要が
もはやないからである。

本発明のこれらの、および他の目的、利益は図
面についての以下の説明からより容易に明らかと
なろう。

第１−３図をまず参照して、ここには本発明に
従つて塗装されるタイプの二片式缶１０が示して
ある。これは、単一の金属素材片を絞り加工して
底壁１１、側壁１２を形成するので二片式缶と呼
ぶ。第２の構成片は缶の端板であり、これは缶を
本発明に従つて塗装し、食料、飲料の中味を充填
した後に開口端１３に取付けられる。

缶体１０は円筒形の側壁１２と底中高部１４と
を包含する。これらの部分１２，１４は半径方向
くぼみ部１５と逆壁部１６とによつて相互連結さ
れている。この逆壁部１６は側壁１２に対してほ
ぼ平行に延びており、本発明以前に普通に用いら
れていた形式の缶塗装技術を利用して塗装を行な
うのが特に難しい部分である。

第１図を参照して分るように、缶の開口端１３
を通るように２つの無気噴霧ノズル２０，２１が
向けられている。一方のノズル２０は、側壁１２
の内部２２、底壁のくぼみ部１５、底壁の逆壁部
１６、底壁の中高部１４の極小部２３を吹付ける
ように作動する。他方のノズル２１は底壁の中高
部１４と側壁の最外方部２４とを吹付けるように
作動する。第３図で最も明瞭に分るように、ノズ
ル２１は、底壁１４のくぼみ部、逆壁部の他に側
壁の内部２２を少しだけ吹付けるようにも作動す
る。ノズル２１からの噴霧の大部分は側壁１２の
外方部２４および底壁の中高部１４に向けられ
る。

第４図を参照して分るように、ノズル２０，２
１からの扇形噴霧パターン２６，２７は二片式缶
の塗装で従来普通であつた直径方向平面ではなく
て缶体の弦方向平面２８，２９にそれぞれ位置す
る。また、これら２つの弦方向平面が互いに平行
に延びており、その結果、ノズル２０，２１から
出た２つの噴霧パターンが、同時噴霧であつて
も、互いに衝突しないことにも注目されたい。

第１図を参照して分るように、噴霧パダーン２
６の中心線３０は缶体１０の中心線３１に対して
４度の角度で延びている。また、ノズル２１から
の噴霧パターン２７の中心線３２が缶体の中心線
３１に対して７度の角度で延びていることにも注
目されたい。

さて、第５，６図を参照して、ここには本発明
で実際に使用するノズル・ホルダ３５とノズル・
チツプ３６が示してある。ノズル・ホルダ３５、
ノズル・チツプ３６は、後にもつと詳しく説明す
るように寸法上の差を除いてノズル２０，２１に
おいてほとんど同じであるから、ここでは一方の
ノズル・ホルダ、ノズル・チツプのみを詳しく説
明する。寸法上でのみ異なるほとんど同じノズ
ル・ホルダ、ノズル・チツプが他方のノズルで用
いられることは了解されたい。

ノズル・ホルダ３５はねじ付きナツト４１によ
つて普通の分配ガンの出口端４０に取付けられて
いる。このナツト４１はカラー４２を有し、この
カラーはホルダ３５の肩部４３と係合し、それを
ガンの出口端４０に密封状態に取付ける。

ノズル・ホルダ３５を貫いて軸線方向の内径部
３４が設けてある。この内径部は４４で示すよう
に端ぐりしてあつてノズル・チツプ３６を受入れ
るようになつている。さらに、ノズル・ホルダの
外端を貫いて横溝４５が切つてあり、この外端が
ノズル・チツプ３６から出た噴霧と干渉しないよ
うにしている。

ノズル・チツプ３６は非常に小さな焼結金属片
または焼結カーバイト片で作つてある。この焼結
片には２つのスロツト４７，４８が交差させて切
つてあり、第１のスロツト４７はチツプの後側に
あり、他方のスロツト４８はチツプの前側にあ
る。２つのスロツトは互いに90度ずれている。各
スロツトはチツプの厚さの約半分に延び、少なく
とも一方のスロツトは他のスロツトと交差するに
十分な深さとなつている。これらのスロツトはＶ
字形の周縁を有する砥石車によつて切削される。
ノズル２１の場合、チツプ３６の後側ロツト４７
は挟角40度を定める砥石車によつて切削され、そ
の結果、スロツト４７は40度の挟角αを定めるこ
とになる。ノズルチツプ３６の前側スロツトは25
度の挟角βを定める砥石車によつて切削される。
２つの交差する溝の交点はオリフイス５０を構成
しており、このオリフイスは幅0.008インチ、長
さ0.008インチであり、このノズルは40p.s.i.g.の
水圧で42.1グラム／分の流量を有する。

ノズル２０内にある他方のノズル・チツプ３６
は50度の挟角αを定める後側溝と、50度の挟角β
を定める前側溝とを有す。このノズル２１の溝
は、ノズル・チツプのオリフイス５０が幅0.004
インチ、長さ0.006インチとなるような深さに切
削される。このノズルは水圧40p.s.i.g.で15.6グラ
ム／分の流量を持つ。

交差切削ノズル・チツプ３６、およびこのノズ
ル・チツプを製作する要領は、1976年７月19日に
出願され、本出願人に譲渡された審査中の米国特
許第706361号にもつと詳しく説明されている。

実際に際して、缶体１０はそれを受ける回転自
在のヘツド５５を有する普通の缶塗装機に装着さ
れる。これらのヘツド５５は多くのステーシヨン
を通して割出され、第１−３図に示すように、１
つのステーシヨン５６で、ノズル２０，２１の前
方に缶体１０を一致させる。このステーシヨン５
６で、缶体の軸線３１は水平面に位置し、缶は所
定の速度でヘツド５５によつて回転させられる。
この塗装ステーシヨン５６での缶体１０の回転中
に、比較的高い圧力で分配ガン４０，４１に供給
された液体が所定の短い時間にわたつてノズル２
０，２１から放出される。この高圧液体は先に述
べたパターン２６，２７の噴霧体としてノズル・
チツプから出る。所定の噴霧時間が経過した後、
ガン４０，４１内の弁が閉ざされ、ノズルからの
液体噴霧が止められる。缶支持ヘツド５５が次に
割出され、この種の缶塗装機械で普通に行なわれ
ているように固定ノズルの前に新しい未塗装の缶
が動かされる。

本発明に従つて普通の缶を４つ塗装していると
きの状態が第７図のチヤートに示してある。この
チヤートから分るように、缶（普通の25/8インチ
直径のアルミニウム缶）が各テスト毎に２つのノ
ズル２０，２１による吹付けを受けた。１番目の
テスト缶について、ノズルが直径0.018インチの
内部オリフイスを有する絞りと組合わせて用いら
れていることに注目されたい。このような絞りは
普通に缶の無気噴霧で用いられており、この分野
では周知のものである。ノズル２１は、第１図に
示すように、缶体の長手軸線に対して７度の角度
でセツトした。ノズル・オリフイスは、缶体１０
の開口端から15ミリメートルの距離d₁で、缶の側
壁から12ミリメートルの距離d₂のところに設置し
た。缶体への吹付けはこのノズルで30ミリ秒間行
なわれ、その間、缶を1950RPMで回転させた。
この時間は缶体のほぼ完全な一回転を表わす。他
のノズル２０は缶の一方の側壁から18ミリメート
ルのところに設置した。このノズルで、このテス
ト中150ミリ秒間、缶体に吹付けを行なつた。こ
のテスト中、両ノズルから噴霧された液体は次の
ような組成であつた。

エポキシ エステル shell Chemical（CLR−
400） 1515.5ｇ ヘキサメトキシメチル メラミンAmerican
Cyanamide（Cyme1303） 910.0ｇ アクリル コポリマー Monsanto
（Modaflow） 11.4ｇ イソプロパノール内31.7％くえん酸 108.2ｇ Ｎ−ブタノール 568.9ｇ ブチル セロソルブ 454.8ｇ 3568.8ｇ Wgt／gal. 8.461bs 粘度（ICT Cone ＆ Plate＃ 10 Cone）
25℃、200cps 50℃、60cps 225℃、２時間の固体（非揮発性） 65％ この液体を、850p.s.i.g.の圧力、185〓でノズル
に供給した。このテストの結果は156ミリグラム
の乾燥塗料を缶の内部に塗布したものである。噴
霧塗料のこの重量は缶を塗装機から取出し、溶剤
を噴霧塗料から蒸発させた後のものである。この
乾燥コーテイングは缶の濡れた状態で測定したと
きのコーテイングの重量の65％を示し、これはコ
ーテイングが濡れた状態で65％ソリツドであるこ
とを意味している。Wacoテスターでテストした
ところ、缶内に入れた塩水溶液に挿入したプロー
ブと缶体１０の外面に取付けた接点との間を流れ
る電流が２ないし３ミリアンペアであることを示
した。30ミリアンペアでは全て満足できると考え
られ、缶体の内面のコーテイングにはピンホー
ル、クラツクその他の欠陥が全くないことを示し
ている。

２番目のテスト缶では、噴霧時間を変えたこと
を除いて１番目のテスと缶と条件は同じである。
その結果、缶に塗布した塗料は硬化時のほんの
128ミリグラムであつた。この缶は、普通の
Wacoテスターでテストしたところ、電流はほん
の２ミリアンペアであつた。

３、４番目のテストでも、噴霧サイクルを変え
たことを除いて条件は１番目と同じである。これ
らのテストにおいて、第３の缶に塗布した塗料は
111ミリグラムであり、第４のテストでは95ミリ
グラムであつた。３番目の缶のコーテイングを流
れる電流は５ミリアンペアであり、４番目の缶で
は10ないし15ミリアンペアであつた。30ミリアン
ペアの標準状態では４つの缶全てが完全に満足で
きるものであつた。

本発明以前、缶の表面を覆う塗料の厚さを測定
するのが普通であつた。一般に、缶側壁に塗布し
たコーテイングの厚さは缶底の逆壁部１６を最小
限覆うのに必要な厚さよりもかなり大きい。本発
明によれば、チヤートに示す４つのテストで明ら
かなように、缶コーテイングはかなり均一であ
り、たとえこのコーテイングが第１テストから第
４テストまでかなり減じられたとしても、缶コー
テイングを流れる電流量の差はかなり小さい。さ
らに、本発明によれば、初めて、ハイソリツド成
分の液体を二片式缶の内面に利用するのが可能と
なつた。本発明以前、本発明者等の知るかぎりで
は、25％より多いソリツド成分を含む液体で二片
式缶内面に上手に吹付けを行なつた者は誰もいな
かつた。チヤートに示す４つのテストでは、65％
ソリツドを含む液体を利用した。その結果、噴霧
塗料を硬化させるためにそれから蒸発させるべき
溶剤がかなり少なくなつた。これは、環境汚染を
最小限に抑えると共に、缶体のコーテイングで無
駄にしなければならない溶剤のコストを最低限に
抑えるという利点を与える。蒸発させるべき溶剤
が少ないのであるから、それを蒸発させるのに必
要な熱、エネルギも少なくなり、もちろん、缶被
覆硬化サイクルも短縮できる。

本発明の好ましい実施例をただ１つと、発明を
実施するテスト条件を４つ説明してきたが、当業
者であれば、本発明の精神から逸脱することなく
変更、修正を行なえることは分るであろう。たと
えば、２つのノズルを同じに作動させることにつ
いて説明してきたが、同じ回転中の缶を被覆する
のに異なつた物理的な位置において順次ノズルを
作動させてもよい。したがつて、本発明は特許請
求の範囲によつてのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による、缶の内面を塗装するた
めの新規な方法、装置を示す横断面図、第２図は
第１図の２−２線の沿つた横断面図、第３図は第
１図の３−３線に沿つた横断面図、第４図は第１
図の４−４線に沿つた横断面図、第５図は第１図
のノズルの１つにあるノズル・チツプ、ノズル・
ホルダを通る横断面図、第６図は第１図のノズル
で用いるノズル・チツプの斜視図、第７図は本発
明で用いる条件のチヤートを示す図である。 １０……二片式缶、１１……底壁、１２……側
壁、１４……底中高部、１６……逆壁部、２０，
２１……ノズル、３５……ノズル・ホルダ、３６
……ノズル・チツプ、４７，４８……スロツト、
５５……ヘツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 側壁、底壁を有し、この底壁が底くぼみ部、
   底逆壁部、底中高部を包含する二片式缶体の内面
   に液体を吹付けてそこを完全に被覆する装置にお
   いて、前記缶を回転させる手段と、この回転して
   いる缶の前記側壁の下部、前記底くぼみ部、前記
   底逆壁部に吹付けを行なう第１ノズルを包含する
   手段と、前記回転している缶の少なくとも前記側
   壁の頂部、前記底中高部に吹付けを行なう第２ノ
   ズルを包含する手段とからなる一端の閉じた缶を
   吹付塗装する装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記吹付中、前記両ノズルの噴霧パターンの中心
   線が前記缶の中心軸線に対して14度未満の角度で
   傾いていることを特徴とする装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記吹付中、前記第１ノズルの噴霧パターンの中
   心線が前記缶の中心軸線に対して14度未満の角度
   で傾いていることを特徴とする装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記吹付中、前記第２ノズルの噴霧パターンの中
   心線が前記缶の中心軸線に対して14度未満の角度
   で傾いていることを特徴とする装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記吹付過程中、前記第１ノズルの噴霧パターン
   の中心線が前記缶の中心軸線に対して４度の角度
   で傾き、前記第２ノズルの噴霧パターンの中心線
   が前記缶の中心軸線に対して約７度の角度で傾い
   ていることを特徴とする装置。 ６ 側壁、底壁を有し、この底壁が底くぼみ部、
   底逆壁部、底中高部を包含する二片式缶体の内面
   に、噴霧される材料の25パーセントより多い固体
   成分を有する液体を吹付けてそこを完全に被覆す
   る装置において、前記缶を回転させる手段と、こ
   の回転している缶の前記側壁の下部、前記底くぼ
   み部、前記底逆壁部に吹付けを行なう第１の扇形
   噴霧ノズルを包含する手段と、前記回転している
   缶の少なくとも前記側壁の頂部、前記底中空部に
   吹付けを行なう第２の扇形噴霧ノズルとを包含す
   る手段とからなる一端の閉じた缶を吹付塗装する
   装置。 ７ 側壁、底壁、開口端を有する二片式缶体の内
   面に液体を吹付けてそこを完全に被覆する装置に
   おいて、第１、第２のノズルと、前記缶を回転さ
   せる手段と、この回転している缶の前記側壁の下
   部、前記底壁の外部に開口端を通して前記第１ノ
   ズルで吹付けを行なう手段と、前記回転している
   缶の少なくとも前記側壁の頂部、前記底壁の内部
   に開口端を通して前記第２ノズルで吹付けを行な
   う手段とを包含することを特徴とする一端の閉じ
   た缶を吹付塗装する装置。