JPS61104087A - 塗装性能、耐食性能にすぐれた電気抵抗シ−ム溶接缶 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気抵抗シーム溶接部を有し、塗装を施され
て製造されるＳｎメッキ被覆層を有する溶接缶に関し、
特にＳｎメッキ被覆層が低付着量の場合にすぐれた溶接
性、耐食性能及び塗装性能を発揮する溶接缶に関するも
のである。

（従来の技術） 近年、飲料缶、食品臼等における製缶方式、缶デザイン
は著しく進歩かつ多様化し、これらに適これらの要求に
対処するための一つとして、電気抵抗溶接法による溶接
缶の進歩は著しいものがある。

溶接缶は、接合部の強度が高く、缶詰時の接合不良に基
づく漏洩缶発生率が非常に低く、また接合部のラップ代
が小さく外観が美麗であり、缶蓋のまき締め加工による
取り付は時の不良率が極めて少なく、ま７１１：接合部
の強度が高い事からネックドイン缶或いはビード缶等の
変形ファッション缶に適している事などから急速に発展
している。

このような溶接缶の素材は、従来溶接性にすぐれている
事及び缶内容物に対する耐食性などの点から、主として
す２５以上（メッキ量が片面約２５００　ｒａ９／ｍ”
以上）のブリキが使用されてきた。

ところがブリキはＳｎ価格の上昇によってそのコストが
高くなることから、低Ｓｎ付着量で耐食性能、耐食寿命
等にすぐれた溶接缶が要求されるに至っ之。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はこれらの要求に対処してなされたものであり、
缶内面の耐食寿命を、溶接缶全構成するＳｎ被覆層、ク
ロメート被膜層及び塗膜の総合効果によって、これらの
適性な被膜構成を選定する事により極めて優れた塗装性
能の確保により、低Ｓｎ付着量の素材全使用するにもか
かわらず、むしろすぐれた缶内面の耐食性を有する溶接
缶を提供する事にある。

（問題点全解決するための手段） 本発明の要旨は、電気抵抗シーム溶接缶の内面はフリー
Ｓｎ被覆層が１００〜１０００Ｌｎ９／ｍ！、その上層
だ金属Ｃｒ層とオキサイドクロム層からなる二層型クロ
メート被覆層が全クロム被覆層として５〜２０　ｍ９７
〜２　で、かつ金属クロム層が３〜１０Ｔｎ９７ｍ”　
で構成されており、その最上膚に３０〜１００ｍ９／ｄ
ｍ２の塗膜層が設けられている溶接缶である。

以下に、本発明の詳細な説明する。

本発明においては、Ｓｎ系メッキ被覆層を有する鋼板が
、先ず缶サイズに対応してブランクサイズに剪断する。

次いで、ブランクサイズ両端の溶接部のラップ代の部分
及び溶接熱影響に相当する部分（通常は３〜１５ｗｃｍ
巾）を除いて、各々塗装、焼付処理が施される。すなわ
ち缶外面側には外面塗装又は外面印刷が施芒れ、又缶内
面側には缶内容物に対応して防食塗装が施される。缶（
容器も含め）の性能から、缶内面の塗装が特に重要であ
り、多くは塗膜量３０〜１００　ｍ９／　ｄｍ”　、好
ましくは４０〜６０〜／　ｄｍ”のエポキシ−フェノー
ル系樹脂を主成分とする塗装が施される。

上記塗装、焼付処理が施されたＳｎメッキ銅板は、その
後電気抵抗シーム溶接機（例えば、スードロ　。

ニック溶接機）を用いて、０．３〜１．　Ｏｒｒｍ、好
ましくは０．４〜０．６間中の溶接ラップ代部が溶接さ
れ、溶接部分は１００〜１０００　ｍ９／ｄｍ”の塗膜
厚の補修塗料が施され、その後缶蓋が巻き締め加工によ
り取り付けられ溶接缶に製造される。

而して、この溶接缶において、内容物全光填された後の
優れた耐食性能、耐食寿命を確保するためには、以下の
点が重要であり、特に本発明の目的とするＳｎメッキ付
着量が１５００ｍｇ／ｍ２以下のＳｎメッキ鋼板を用い
て優れた性能の溶接缶を得るためには次に規制する被膜
構成で溶接缶を製造する事が必要である。

即ち、本発明では低Ｓｎ付着量の素材全使用するにもか
かわらず、従来から使用されているＳｎ付着量の多い素
材全使用した場合と同等以上の缶性能を得るためには、
特に溶接缶内面で極めてすぐれた塗装性能、即ち塗料密
着性、塗膜Ｗ！度、缶内容物に長期間曝された場合の二
次塗料密着性、塗膜下腐食等にすぐれた性能が得られる
被膜構成である事が必要である。又、同時に電気抵抗シ
ーム溶接において、一般に１散り”と称されるスプラッ
シーの溶接欠陥部を発生せしめない、被膜である事が必
要である。

すなわち、溶接工程において、浴接部から溶融金属のス
プラッシユが生成されると、溶接部に空洞部分を生じこ
れが溶接缶の変形加工時に、クラック発生源となり、溶
接部分の剥離を生じる原因となる。

一方、スプラッシユは主として溶融された鉄で構成され
ている念め、スデラッシＳを付着した部分は溶接部分の
補修塗料による被覆によってその腐食を防止する事は可
能であるが必ずしも完全ではなく、その発生量はできる
だけ少ない方が耐食性の点から好ましい。

以上の如く、本発明の方法による溶接缶は、低Ｓｎ付着
量ですぐれた耐食性能、耐食寿命全得るために、極めて
すぐれた塗装性能と溶接欠陥の生成が少ない被膜構成で
ある事が必要である。

而して、上記のすぐれた塗装性能を得るための被膜構成
について心々検討した結果、以下の被膜構成であればす
ぐれた効果が得られる事が判った。

すなわち、缶内面の防食は、塗膜量３０〜１００ＩＩＬ
９／ｄｍ２、好１しくは４０〜６０〜／　ｄｍ”の例え
ばエポキシ−フェノール系樹脂を主成分とする缶内用塗
料が溶接にさきだって塗装される。又、缶外面に対して
も、防食及び装飾の塗装或いは印刷が溶接にさきだって
行なわれる。

通常、この塗装において施される焼付は処理は、通常１
７０〜２２０℃で１０〜６０分程度の加熱処理を行なう
が加熱によって、Ｓｎメッキ層と銅板の拡散によってＳ
ｎメッキ層の一部又は全部が合金化される。

この加熱処理金堂けた塗装焼付は後にお込て、溶接缶は
、合金化されていないＳｎメッキ層、所謂フリーＳｎ層
が均一に片面当り１００〜１０００’９７ｍ”　、好ま
しくは２５０〜７５０ｍ？’／ｍ”残存シテいるととも
に、その上層の表面側から金属クロム層がＣｒ換算量で
片面当り３〜１０〜／ｍ２、好ましくは４〜７．５〜／
ｍ！生成され、その上層に水和酸化クロムを主体とする
オキサイドクロム層がＣｒ換算量で下層の金属クロム層
との総和で片面当り５〜２０　ｍ９／２ｙｓ”　、好ま
しくは７．５〜１５　ｍ９７ｍ”の二層型クロメート被
膜、さらに前記し几塗膜量の塗装が施されて構成されて
いる事が必要である。

而して、フリーなＳｎの被覆層が１００〜／ｍＲ未満で
は、塗膜欠陥部におけるＳｎ金属自体の防食能が耐食寿
命の点で不光分であり、またＳｎ被覆層の上層に設けら
れたクロメート被膜層が、加熱拡散時にフリーなＳｎ被
覆層が１００ｍｇ／ｍ２未満しか残存しないような状態
では、Ｓｎ被覆層の合金化された部分が生成されるため
、クロメート被膜層とＳｎ表面層との密着性が劣化され
る傾向にあり、塗装性能を劣化する。

また、溶接作業において、溶接欠陥のスプラッシュ等を
生成させないためにもフリー５ｎＩ７）残存量が１００
〜／ｍ１以上が必要である。これは、フリーＳｎの外存
量が１００　ＴＶ／／ｍ”未満では、塗装性能向上のた
めのりａメート被膜の影響もあり、接触抵抗が大きくな
り、光分な溶接強度を確保するためには溶接電流を増加
する必要があり、そのため式 溶接欠陥であるスプラッシュが生成され易くなる。

従って、溶接缶として、すぐれた耐食性能、耐食寿命が
確保されるために、７！Ｊ−８ｎ量が１００ｍｇ／ｍ２
以上、好ましくは２５０１ｎ９／ｍ！以上残存されて溶
接缶体が形成されている事が塗装性能、溶接部の性能の
点から必要である。

次に、このようなフリーＳｎの残存量は１０００ｍｇ／
ｍ２ｙ下、好首しくは７５０　ｍ９／ｍ”以下に限定さ
れる。これは、フ！Ｊ−Ｓｎの残存量が１０００ｒｌＫ
ｌ／ｍ”をこえると塗装後の塗膜硬度がフ’）　−Ｓｎ
の影響により低くなり、製缶工程においてすり疵が発生
し易くなり、塗膜に生じたスクラッチ傷がＳｎ被覆層面
或いは鋼素地に達する事があり、耐食性劣化の大きな原
因となる。

本発明において、Ｓｎ被覆層の上面に生成されるクロメ
ート被膜は、溶接缶の耐食性、耐食寿命等の缶性能をそ
のすぐれた塗装性能と残存フリーＳｎとの複合効果で確
保する事にあるため、極めて重要である。

而して、前記に説明した７　リ−Ｓｎの範囲において、
クロム換算量で金属クロムの付着量が３ｍｇ／ｍ２未満
では、オキサイドクロム層の付着量が本発明の範囲を満
足する付着量で構成されていても、腐食環境に曝された
場合に、塗膜下腐食を生じるので好ましくない。また、
金属クロム層の付Ｎ量が１０　ｒＩＴ９／ｍ”　ｆこえ
る場合は、同様にオキサイドクロム層の付着量が本発明
の範囲を満足する付着量の範囲であっても、その溶融点
が高く、ま次硬質の金属であるため、溶接工程において
スプラッシュの溶接欠陥が生成され易いために好ましく
ない。

さらに、溶接缶が加工を受ける場合、硬質なためクラッ
ク全発生する事があり、そのクラックは塗ｆｉｔ層表面
に迄達し、耐食性能全劣化せしめる要因となるので好ま
しくない。

従って、ｓｎ被覆層表面上に生成されている金属クロム
の付着量は、すぐれた塗装性能、耐食性能が確保される
ためには３〜１０　ｍｌ／ｍ”　、好ましくは４〜７．
５ｍｇ／ｍ２である事が必要である。

次いで、上記付着量の金属クロム層全必須構成要件とし
て、その上層に水和酸化クロムを主体とするオキサイド
クロム層が設けられているとともに、金属クロム層と該
オキサイドクロム層との総和で５〜２０ｍｇ／ｍ２のク
ロム付着量で溶接缶は構成されるが、クロメート被膜量
５　’Ｑ１ｍ”未満の付着量では良好な塗装性能、特に
良好な塗装耐食性、Ｓ化合物が含有される腐食環境にお
ける硫化黒変に対するすぐれた抵抗力などが得られない
。

一方、全クロム付着量が２０ｍｇ／ｍ２　ｔこえる場合
は、溶接部においてスプラッシユの生成による溶接欠陥
が多く生成され、補修塗装が施されても溶接缶の耐食性
を充分に確保することができない。

以上の結果から、本発明は、第１図忙示すように金属ク
ロム層とオキサイドクロム層との総和で、クロム付着量
５〜２０〜／ｍ２、好ましくは７．５〜１５〜／ｍ！で
クロメート被膜層が構成される事がＭ要である。

第１図の例は塗装焼付は後フ！Ｊ　　Ｓｎ残存量が４５
０　ｍ９／ｍ”　、エポキシ−フェノール系塗料５０〜
／ｄｍ２　　が塗装ぢれた試料について、各々溶接性、
アンダーカッティングコロジョンＫＭ　（Ｕ、ｃ、ｃ　
Ｂ験）を行なった。

評価基準は次の通りである。

◎・・・溶接性、Ｕ、Ｃ，Ｃテスト結果とも良好○・・
・溶接性は良好、Ｕ、Ｃ，Ｃテスト結果は比較的良好Δ
・・・溶接性は比較的良好、Ｕ、Ｃ，Ｃテスト結果は良
好×・・・溶接性、Ｕ、Ｃ，Ｃテスト結果のいずれかが
劣る××・・・溶接性、Ｕ、Ｃ，Ｃテスト結果とも劣る
さらに本発明においては、前記の如く、溶接缶に製缶さ
れた場合、フ’）−８ｎ被覆層と二層型クロメート被膜
層で構成された被覆層に施されている塗膜層の硬度が硬
いことが好ましい 特に、缶寿命の観点から、缶内面の塗膜硬度がＭ髪であ
り、製缶工程においてロール等との擦過によって生成さ
れるスクラッチ傷或いは製缶後の内容物充填時や缶の輸
送時に衝撃によって塗膜面が傷つけられるのを防止する
ために、塗膜硬度が高い方が好ましい。

而して、上記観点より種々検討し九結果、１６面への傷
つき防止が可能なためには、塗膜面の硬度が鉛藉硬度で
４Ｈ以上好ましくは５Ｈ以上の硬い硬度が好ましい事も
判った。

而して、この場合塗膜硬度の４Ｈ以上は、塗料或いは塗
装焼付は条件のみで確保する事も可能であるが、その反
面では塗料の密着性を劣化する事がある。

従って、塗料の密着性、塗膜自体の加工性を確保して、
前記の如き塗膜面に対する傷つきを防止する友めには、
本発明を構成しているＳｎ被覆層、クロメート被覆層と
の総合効果が重要である。

本発明は、これらの観点からも、その被膜構成が検討さ
れたものであり、前記した範囲のフリーＳＨの残存量、
クロメート被膜量及びその被膜構成を確保する事によっ
て、缶内面塗料全塗膜量３０〜１００　’ｙ／　ｄｍｌ
　、好ましくは４０〜６０１１１９ｔ／　ｄｍ”塗装す
る事によって、充分な塗料の密着性、塗膜自体の加工性
、塗膜硬度が得られる。

すなわち、塗膜量が３０ｍｇ／ｄｍ２未満でＦｉ塗膜の
均一性が充分でなく、塗装後例食性の点で不充分である
。一方、塗膜量が１００ダ／　ｄｍ”をこえると、充分
な硬度の塗膜硬度が得られず、また塗料の衝撃時の密着
性等の点で問題であるとともに、塗膜に含有される不揮
発分等が多くなり、缶内容物のフレーバーに影響を及ぼ
す事があり好ましくない。

而して、本発明においては、その溶接缶が製缶された場
合の被膜構成を規定するものであり、溶接缶製造に使用
される素材は何ら規定するものではない。

このような観点から、例えばＳｎ付着量５５０〜１５０
０即／ｍＲの低Ｓｎ付着量のｓｎメッキ鋼板、或いは鋼
板とＳｎメッキ層の間にＳｎメッキ層の下地被覆層とし
て、Ｎｉ　、　Ｎ１−Ｆ’ｅ合金層、Ｎｉ拡散層、Ｎ１
−Ｐ合金層、Ｆ’ｅ−Ｐ合金層等金施したｓｎ付着ｉｔ
５５０〜１５００ｍ９７ｍ２に有するａｎメッキ鋼板に
、金属クロム層３〜１０　ｍ９７ｍ”　、全クロム付着
量５〜２０ｍｇ／ｍ２の二層型クロメート被膜層を設け
たｙモ材全使用する事ができる。

而して、これらの素材を適性な塗装条件の基に、前記し
た被膜構成の溶接缶を得る事によって、低Ｓｎ付着量で
あっても、そのすぐれた塗装性能とあいまって、耐食性
、耐食寿命の極めてすぐれた溶接缶を得る事ができる。

特に、溶接缶に製缶される場合忙おいて、フリーＳｎ確
保の容易な点と生成されて−るＳｎ合金層の緻密化によ
る耐食性の点からは、銅板とＳｎ被覆層の間に、Ｎｉ　
、　Ｎ１−Ｆ＠、Ｎｉ拡散層、Ｎ１−Ｐ、　Ｆｅ−Ｐ等
の下地被覆層が設けられたＳｎメッキ鋼板を素材として
使用するのが好ましい。

尚、溶接部の補修方法、補修被膜の構成等については、
本発明においては何ら規定するものではなく、従来のブ
リキ葉材等を使用した溶接缶製造方法において使用され
ている方法が使われる。又、溶接は大気中で行なっても
よく、外観向上の点から、Ｎ２がス雰囲気等でシールさ
れた非酸化性雰囲気で行なってもよい。

以下に、本発明の実施例について説明する。

Ｓｎメッキ層金有する素材を用いて、ブランクサイズｏ
、２２Ｘ１７５Ｘ１４０に剪断後、板巾の両端から各々
３．５づつ除いた部分の片面に先ず内面防食用のエポキ
シフェノール系ｍＲｔ−ｓｏ〜／　ｄｍ　”ロールコー
タ−で塗装後、２０５℃で１０分間焼付は処理を行なっ
た。次いで、他の片面に約２０１１９／　ｄｍ　２のホ
ワイト系のベースコート塗装を行ない。

１８０℃で１０分間焼付は処理を行い、その後、スード
ロニツク溶接機金用いて、溶接ラップ巾０．８１、溶接
圧力３０ｋｇ、平均溶接負荷電流６０Ａ％段缶スピード
３５０缶／ｍｉｎで溶接を行ない、溶接部及びその熱影
響部を含めて、内外面に８１巾でビニールゾル系の補修
塗料を４００１ψ／　ｄｍ”塗装、２００℃で５分間焼
付は処理を行なった。その後、缶底を巻き締め加工によ
り取り付け、ま友缶内腐食を対象としたモデル液を用い
た下記の評価試験及び笑缶試験によりその性能を評価し
た。

■　缶内面の塗膜硬度の評価 空缶全期り開いて、缶内面部の塗膜層の硬度を鉛筆硬度
により測定した。尚評価は以下の基準で行なった。

◎・・・５Ｈ以上の硬度　○・・・４Ｈ以上の硬度Δ・
・・３Ｈ以下の硬度 ■　溶接性の評価 前記条件で溶接手ストを行ない、溶接部のスデラッシェ
（散り）の発生頻度及びその大きさの総合評価により、
その溶接性を評価した。尚、散りの発生割合は５００缶
評漬して、散りが発生し之缶数の割合で評価 ◎・・・散りの発生割合５９！ｉ未満で、散りの大きさ
は極小 ○・・・散りの発生割合５〜１０％未満で、散りの大き
さは極小〜小 Δ・・・散りの発生割合１０％以上で、中〜／ＪＸのサ
イズの散り発生 ×・・・散りの発生割合２０係以上で、中〜大のサイズ
の散り発生 ■　缶内面全対象とした塗装性能の評価塗装後に缶内面
に相当する塗膜面の一部に、地鉄に達するスクラッチ傷
を入れ、溶接缶に製缶後促進試験として、酸素を含有す
る状態で１、５４　ＮａＣ１と１．５係クエン酸を含有
する水溶液を充填して、１２０℃で３０分間のレトルト
処理を行なった後、温度５５℃で１２０時間の装置テス
トに行なった。その後に：缶全切り開いて、乾燥後セロ
テープによる塗膜の剥離テストを行ない、その剥離状況
によって塗膜性能の評価を行なりｆｃ。

◎・・・スクラッチ部の塗膜剥離中０．３　ｒｔｒｒａ
以下で、その他の健全部の塗膜剥離がないもの ○・・・スクラッチ部の塗膜剥離中０．８　ｗ以下で、
その他の健全部の塗膜剥離がないもの Δ・・・スクラッチ部の塗膜剥離中が０．８〜２間程度
又はその他の健全部に塗膜剥離が認められるもの ×・・・スクラッチ部の塗膜剥離中が２　ｒｒｍ　ｋこ
えるか又はその他の健全部に塗膜剥離が可成り著しく認
められるもの ■　缶内面全対象とした侑撃加工部の塗膜性能溶接缶を
製缶後に、ポンチ径１０咽の球形ポンチ全周い、荷重５
００５’ｔ２０Ｃｒｒ１高さから落下させ１缶内面に凸
型の衝撃加工部全付与した。

その後、オレンジジニースをリノザツクして、温度５５
℃で３ケ月間の災缶試験？実施した。その後、衝撃加工
部に対して、テープ剥離を行ない、塗膜の剥離状況及び
これらの部分のメッキ層の腐食状況より評価を行なった
。

◎・・・塗膜剥離のほとんど認められない状態○・・・
塗膜剥離が僅かに認められる状態Δ・・・塗膜剥離が可
成り認められ、メッキ層の腐食が認められる状態 Ｘ・・・塗膜剥離か著しく、メッキ層の腐食が可成り認
められる状態 ■　缶内面の硫化黒変性評価 溶接缶′ｆｔ製缶後、缶体にビード加工音節し、端内を
ソノ４ツク後、１２０℃で３０分間のレトルト処理を行
ない、５５℃で３ケ月間の英缶試験全行ない、硫化黒変
の程度全評価し念。

◎・・・硫化黒変の発生なし ○・・・ビード加工部に僅かに硫化黒変発生、他の部分
は発生なし Δ・・・ビード加工部の硫化黒変が著しく発生、他の部
分の発生は僅少 ×・・・Ｗｅ化黒変が著しく発生 ■　曲げ加工による塗膜欠陥発生状況の評価缶胴と缶蓋
の巻き絞め加工を想定し、テストピースに１を曲げ加工
（１＝板厚）を施し、加工による塗膜欠陥発生状況を評
価するためＥＲＶ（Ｅｎａｍｅｌ　Ｒａｔｅ　Ｖａｌｕ
＠）テストを実施した。

ＥＲＶ ００〜５　ｍＡ／ｃｍ２ Ｑ　　６〜２０　ｍＡ／ｃｒｌ Δ　２１〜５０　ｍＡＡ−ｒｒ？ Ｘ　　　５０　ｍＡ／ｃ’＆以上 ＥＲＶ測定条件 試験液　　１′％ＮａＣｔ＋　０．０２　％ラピゾール
測定条件　対極ｐｔで６ｖの電流をかけ６秒後の電流値
全測定する。つまり塗膜欠陥 が多い程電流値は高い値を示す。

評価試験法 （、）　　溶接性；溶接ラップ代ｏ、　ｓ　鵡で、溶接
圧力３０Ｊｆ１溶接負荷平均電流６０Ａで、２００缶溶
接を行ない、溶接部のスゲラッシュ（散り）発生缶数の
割合から、以下の評価基準を設定した。

溶接性良好；スジラッシュ発生缶の割合５幅未満で発生
したスプラッシュも極小、 溶接性比較的良好；スジラッシュ発生缶の割合１０チ未
満で、スゲラッシュが小以下、溶接性劣る：上記以外の
溶接部欠陥が発生した場合 （ｂ）　　７ンダ一カツテイングコロジヨン試験塗膜面
に地鉄に達するスクラッチ傷を入れ、（１，５４ＮａＣ
１＋　１．５％クエン酸）水溶液中に、炭酸ガス雰囲気
で５５℃、９６時間浸漬試験ヲ実施、その後、セロテー
プによる塗膜鄭Ｉ離テスト全行ない、クロスカット部の
フクレ巾より、以下の評価基準を設定し之。

Ｕ、Ｃ，Ｃテスト結果良好・・・フクレ巾０，３ｇ以下
〃　　比較的良好・・・フクレ巾０．５閣以下〃　　　
劣る・・・フクレ巾０．５＋＋＋ｍこえる場合

【図面の簡単な説明】

図面はフリーＳｎメッキ層表面に生成されるクロメート
被膜組成が溶接性、耐食性に及ぼす影響全示す図である
。 新部興治　； 一一鴎参一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 塗装を施して使用する電気抵抗シーム溶接缶の内面がフ
   リーＳｎ被覆層が１００〜１０００ｍｇ／ｍ＾２、その
   上層に金属Ｃｒ層とオキサイドクロム層からなる二層型
   クロメート被覆層が全クロム被覆層として５〜２０ｍｇ
   ／ｍ＾２で、かつ金属クロム層が３〜１０ｍｇ／ｍ＾２
   で構成されており、その最上層に３０〜１００ｍｇ／ｄ
   ｍ＾２の塗膜層が設けられている事を特徴とする塗装性
   能、耐食性能にすぐれた電気抵抗シーム溶接缶。