JPH04235295A - 缶外面印刷性、耐錆性に優れたｄｉ缶用鋼板 - 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缶等
の内圧容器用鋼板に関するものであり、特に絞りとしご
き加工（Ｄｒａｗａｎｄ　Ｉｒｏｎｉｎｇ　：以下ＤＩ
成形と称す）により製造される缶体で、印刷性・耐錆性
の優れた缶体用の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ので、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
たうえで印刷をする必要があった。この白色塗料を下塗
りする作業は、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缶の底部は、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
、缶外面側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と
いう欠点があった。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、下層に亜鉛、上層
に錫の二層めっき皮膜を有する表面処理鋼板であって、
亜鉛および錫付着量の合計が５．０ｇ／ｍ２以上であり
、全付着量に対する亜鉛付着量の比率が７５％以上であ
ることを特徴とする缶外面印刷性、耐錆性に優れたＤＩ
缶用鋼板。

【０００９】（２）　亜鉛めっき層中に０．１〜１０ｖ
ｏｌ％のフッ素樹脂を含有する複合亜鉛めっき層を下層
とし、上層に錫めっき皮膜を有することを特徴とする前
項１記載の缶外面印刷性、耐錆性に優れたＤＩ缶用鋼板
。 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良く知られており、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良くないという欠点があるとさ
れている。

【００１０】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、印刷適性が劣化するものと推定された
。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、鉄そのものは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、その対策を種々検
討し本発明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事が分
った。一方、銀、錫、アルミニウム等は優れた分光反射
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出来る。この事は、
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出来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好ま
しい。

【００１３】めっき鋼板を加工した場合に、素地の鉄が
露出するのを防ぐ最も有効な方法はめっき量を増加させ
ることであるが、単純なめっき量の増加は製造コストの
上昇を招き現実的でない側面を有する。そのため、最低
限のめっき付着量で最大の効果を期待できる材料と缶体
の相互効果を見極める必要がある。用途により缶体設計
が異なり、それに応じて材料設計も変化することになる
が、その際に最も重要なことは印刷性に悪影響が出ない
最小限のめっき厚みおよびめっき皮膜の構成を考えるこ
とである。

【００１４】このような思想のもとにＤＩ缶缶体におけ
る鉄面露出率と印刷外観の関係を検討したところ、その
缶体外面において少なくとも面積率９０％以上めっき金
属にて被覆され、鉄の露出面積率が１０％以下となって
いる缶体であれば優れた印刷特性を有することを見出し
たものである。その際、めっき金属としては錫、亜鉛、
アルミニウム、ニッケルの１種または２種以上を使用す
ることが可能であるが、金属そのものの分光反射特性よ
りみて、錫あるいはアルミニウムが最表面になるめっき
皮膜が望ましい。

【００１５】アルミニウムの場合、経済的方法で電気め
っきを行うことが難しく、有機溶媒あるいは溶融塩ベー
スのめっき浴を採用することが必要であり、本発明の対
象外とする。一方、錫めっきは簡単に水溶液より電気め
っきされ、その工業的製造法も確立されているが、資源
的に少なく高価な金属であり、厚めっきを施すには問題
がある。更に、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
生を生じ易いという欠点がある。

【００１６】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、下層に亜鉛、上層に
錫の二層めっき鋼板が採用される。錫／亜鉛の二層めっ
き鋼板自体は公知のものであるが、本発明では、付着量
およびめっき層の比率を特定することにより、ＤＩ缶用
鋼板として特に優れた外面印刷性および耐錆性を獲得す
るものである。

【００１７】即ち、本発明は、鋼板の少なくとも片面上
に、下層に亜鉛、上層に錫の二層めっき皮膜を有する表
面処理鋼板であって、亜鉛および錫付着量の合計が５．
０ｇ／ｍ２以上であり、全付着量に対する亜鉛付着量の
比率が７５％以上であることを特徴とする缶外面印刷性
、耐錆性に優れたＤＩ缶用鋼板を提供するものである。 亜鉛および錫付着量の合計を５．０ｇ／ｍ２以上とした
理由は、前述したごとく優れた印刷性を得るために、鉄
露出率を１０％以下に抑えるべく付着量の下限を設定し
たものである。上限量は特定するものではないが、経済
性・生産性等を考慮すると２０ｇ／ｍ２程度のものであ
ろう。

【００１８】下層に亜鉛、上層に錫の二層めっき構造を
採用した理由は、ＤＩ成形性の点にある。仮に亜鉛を上
層にした場合、ＤＩ成形潤滑に不具合を生じ、短時間の
うちに“かじり”が発生し、連続成形が不能となる。次
に、本発明においては、全付着量に対する亜鉛付着量の
比率が７５％以上であることを必須とする。ＤＩ製缶工
程においては、前述したごとく、ＤＩ成形後に脱脂、化
成、外面印刷、内面塗装等の工程があり、その都度缶体
はかなりの高温（２００〜２２０℃）にさらされること
になり、二層めっきされた錫−亜鉛の合金化反応が進行
する。その際、錫−亜鉛の比率は極めて重要な要因とな
る。即ち、錫−亜鉛の合金化反応が進行すると低融点合
金層が形成され、亜鉛比率が小さい場合には大半のもの
がその低融点合金層となり、缶体表面に溶融金属のスパ
ングル模様が発生する。これは印刷外観への障害となる
のみでなく、加熱炉内での缶体保持具への溶融金属のビ
ルドアップ等の問題をもたらし、大きな問題となる。

【００１９】全付着量に対する亜鉛付着量の比率が７５
％以上である場合、錫−亜鉛の低融点合金層生成量は激
減し、上記のような問題は殆ど生じることはないが、望
ましくは亜鉛付着量の比率を８５％以上とするのがよい
。その際、連続ＤＩ成形性を劣化させないためには錫付
着量の絶対量を確保する必要があり、亜鉛付着量比率の
増大と共に全付着量を増加させる必要がある。

【００２０】全付着量の増大は経済的には望ましくない
方向であり、これを回避するために下層の亜鉛めっき層
の潤滑性を向上させることが必要である。亜鉛めっき層
の潤滑性向上のためには種々の方策が考えられるが、亜
鉛めっき層中にフッ素樹脂を共析させることにより潤滑
性を向上させ、上層に錫めっきを施すことにより、複合
めっき皮膜外観の改善および潤滑補助作用を期待するこ
とができる。

【００２１】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、クロロトリテトラフルオロエチレン−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
、フッ化ビニリデン−クロロトリテトラフルオロエチレ
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
及びこれらの２種類以上の混合物が挙げられる。

【００２２】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量としては０．１〜１０．０ｖ
ｏｌ％の範囲、更に望ましくは２〜８％の範囲である。 下限値は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。 下層にフッ素樹脂を共析させた亜鉛めっき層を有する二
層めっきの場合、上層の錫めっき量は少なくてすむが、
印刷外観面より考え０．５〜２．０ｇ／ｍ２の範囲内に
あることが望ましい。この場合も全付着量に対する亜鉛
付着量の比率は７５％以上を守る必要がある。

【００２３】

【実施例１】板厚０．２８ｍｍの鋼板（表面粗度Ｒａ：
１．５μｍ）の片面に、酸性亜鉛めっき浴を使用して付
着量８．５ｇ／ｍ２の亜鉛めっきを行った。その後、ピ
ロリン酸錫めっき浴を用いて亜鉛めっき上に１．８ｇ／
ｍ２の錫めっきを行った。その際、鋼板のもう片方の面
には付着量２．８ｇ／ｍ２の錫めっきを行った。

【００２４】この鋼板の錫−亜鉛二層めっき面が缶外面
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
絞り加工により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０．０８５ｍｍに
まで加工した。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缶に較べ遙かに白い印刷外観
を有することが確認された（表１）。

【００２５】

【表１】

【００２６】外面印刷後の缶内面にエポキシ系塗料をス
プレー塗布し、２１０℃にて１０分間の焼付けを行った
。スパングル模様等の発生もなく、印刷外観の変化は認
められなかった。缶底部を無塗装状態にて水道水中に浸
漬し、耐錆性試験を行ったところ、４日間全く赤錆の発
生は認められなかった。

【００２７】

【実施例２】板厚０．５０ｍｍの鋼板（表面粗度Ｒａ：
０．８μｍ）表面に、通常の硫酸浴を用い片面のみに付
着量５．０ｇ／ｍ２の亜鉛めっきを行った後、ピロリン
酸錫めっき浴中にて１．５ｇ／ｍ２（片面当り）の錫め
っきを鋼板両面に行った。この鋼板の錫−亜鉛二層めっ
き面が缶外面になるようにして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。

【００２８】この缶を脱脂・化成処理後、白インキ印刷
し、表面外観を測定したところ、優れた白色印刷外観を
有することが確認された（表１）。外面印刷後の缶内面
にポリエステル系塗料をスプレー塗布し、２１０℃にて
１０分間の焼付けを行った。スパングル模様等の発生も
なく、印刷外観の変化は認められなかった。

【００２９】缶底部を無塗装状態にて水道水中に浸漬し
耐錆性試験を行ったところ、４日間全く赤錆の発生は認
められなかった。

【００３０】

【実施例３】実施例１と同様に板厚０．２８ｍｍの鋼板
（表面粗度Ｒａ：１．５μｍ）の片面に、酸性亜鉛めっ
き浴を使用して付着量６．５ｇ／ｍ２の亜鉛めっきを行
った。その際、めっき浴中に粒径０．０２μｍのＰＴＦ
Ｅ樹脂を分散させ、亜鉛めっき層中に４．６ｖｏｌ％共
析させた。その後、ピロリン酸錫めっき浴を用いて亜鉛
めっき上に０．８ｇ／ｍ２の錫めっきを行った。その際
、鋼板のもう片方の面には付着量２．８ｇ／ｍ２の錫め
っきを行った。この鋼板の錫−亜鉛二層めっき面が缶外
面となるように、ブランク寸法１３９ｍｍより出発し、
１段目絞り加工にて８５ｍｍφのカップとし、２段目の
絞り加工により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０．０８５ｍｍに
まで加工したが、“かじり”等も発生せず順調な連続Ｄ
Ｉ成形性を示した。

【００３１】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缶に較べはるかに白い印刷外観を
有することが確認された（表１）。外面印刷後の缶内面
にエポキシ系塗料をスプレー塗布し、２１０℃にて１０
分間の焼付けを行った。スパングル模様等の発生もなく
、印刷外観の変化は認められなかった。

【００３２】缶底部を無塗装状態にて水道水中に浸漬し
耐錆性試験を行ったところ、４日間全く赤錆の発生は認
められなかった。

【００３３】

【比較例】板厚０．２８ｍｍの鋼板（表面粗度Ｒａ：１
．５μｍ）の片面に、酸性亜鉛めっき浴を使用して付着
量４．５ｇ／ｍ２の亜鉛めっきを行った。その後、ピロ
リン酸錫めっき浴を用いて亜鉛めっき上に２．８ｇ／ｍ
２の錫めっきを行った。その際、鋼板のもう片方の面に
も付着量２．８ｇ／ｍ２の錫めっきを行った。

【００３４】この鋼板は、実施例１と同様の方法で２回
の絞りと３回のしごき加工により側壁の厚み０．０８５
ｍｍのＤＩ成形缶に成形された。この缶を脱脂・化成処
理後、白インキ印刷し、表面外観を測定したところ、外
観評価としては優れたものであったが、外面印刷後の缶
内面にエポキシ系塗料をスプレー塗布し、２１０℃にて
１０分間の焼付けを行ったところ、亜鉛−錫低融点合金
の形成に起因するスパングル模様が発生し、印刷外観を
劣化させ商品価値の劣ったものとなった（表１）。

【００３５】缶底部の耐錆性試験では、４日間全く赤錆
の発生は認められなかった。

【００３６】

【比較例２】板厚０．２６ｍｍの薄鋼板を脱脂・酸洗後
、付着量２．０ｇ／ｍ２の亜鉛めっきと付着量２．０ｇ
／ｍ２の錫めっきを有する二層めっき鋼板を得た。この
鋼板は、実施例１と同様の方法でＤＩ加工・印刷後の外
観評価試験に供された。外観評価としては本発明のもの
に較べ劣った評価結果であった（表１）。

【００３７】

【発明の効果】以上のような皮膜構造を有する錫−亜鉛
二層めっき鋼板は、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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼板の少なくとも片面上に、下層に亜
   鉛、上層に錫の二層めっき皮膜を有する表面処理鋼板で
   あって、亜鉛および錫付着量の合計が５．０ｇ／ｍ２以
   上であり、全付着量に対する亜鉛付着量の比率が７５％
   以上であることを特徴とする缶外面印刷性、耐錆性に優
   れたＤＩ缶用鋼板。
2. 【請求項２】　　亜鉛めっき層中に０．１〜１０ｖｏｌ
   ％のフッ素樹脂を含有する複合亜鉛めっき層を下層とし
   、上層に錫めっき皮膜を有することを特徴とする請求項
   １記載の缶外面印刷性、耐錆性に優れたＤＩ缶用鋼板。