JP5552147B2 - Returnable glass bottle coating method - Google Patents
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Description
本発明は、炭酸飲料用びん、ミネラル水びん等、回収後に高濃度のアルカリ洗浄液で洗浄した後に再利用されるリターナブルガラスびんのコーティング方法に関する。 The present invention relates to a coating method for returnable glass bottles such as carbonated beverage bottles and mineral water bottles which are reused after being washed with a high-concentration alkaline washing liquid after collection.
牛乳びんなどのガラスびんの胴部に、熱硬化性樹脂被膜を形成することが行われている（特許文献１）。これは、ウレタン系の熱硬化性樹脂を主成分とし、必要に応じてスチレンブタジエンゴム、界面活性剤、シランカップリング剤、着色剤などを添加したコーティング液でガラス面をコーティングするものである。このようなコーティングは、ガラス表面が傷つき強度が低下するのを防止するので、リターナブルガラスびんに好適である。さらに、コーティングによってびんを着色したり、フロスト調などに装飾したり、紫外線を遮断したりする機能も付加することができる。また、コーティング被膜の保護作用により、ガラス肉厚を薄くしてガラスびんを軽量化することも可能となる。 A thermosetting resin film is formed on the body of a glass bottle such as a milk bottle (Patent Document 1). In this method, the glass surface is coated with a coating liquid containing a urethane-based thermosetting resin as a main component and, if necessary, a styrene-butadiene rubber, a surfactant, a silane coupling agent, a colorant and the like. Such a coating is suitable for a returnable glass bottle because it prevents the glass surface from being damaged and the strength from being lowered. Furthermore, it is possible to add functions such as coloring the bottle by coating, decorating it in a frosty manner, and blocking ultraviolet rays. Further, the protective effect of the coating film makes it possible to reduce the glass wall thickness by reducing the glass thickness.
ガラスびんの外周面にコーティング液を付着させる場合、ガラスびんを横倒しにした状態で自転させながらコーティング液の入ったディップ槽内を走行させる方法が知られている（特許文献２）。 When attaching a coating liquid to the outer peripheral surface of a glass bottle, the method of making it drive | work inside the dip tank containing a coating liquid is known, making it rotate in the state which laid down the glass bottle (patent document 2).
リターナブルガラスびんは、内容物を充填して販売された後、回収され、アルカリ洗浄を行い、再度内容物を充填して販売され、これが繰り返される。内容物の充填、販売、回収、アルカリ洗浄の１サイクルを１トリップという。
リターナブル牛乳びんの場合、通常アルカリ洗浄は、７０℃、１．２mass％以上のアルカリ洗浄液で１０分間行われる。しかし、リターナブルミネラル水びんは、７５℃、３．０mass％アルカリ洗浄液で７５分間、リターナブル炭酸飲料びんは、８０℃、４．０mass％以上のアルカリ洗浄液で１０分間以上と、過酷なアルカリ洗浄が行われる。
アルカリ洗浄液は、通常ＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリを含み、必要に応じてキレート剤などの添加剤を加えたものである。
リターナブルガラスびんのコーティング被膜は、４０トリップに耐えるような耐アルカリ性を必要とされている。しかし、ミネラル水や炭酸飲料用リターナブルガラスびんのように過酷なアルカリ洗浄を行うものについて、従来、４０トリップに耐えるような耐アルカリ性能を持つコーティング被膜を形成することは不可能とされていた。
Returnable glass bottles are sold after being filled with the contents, then collected, washed with alkali, sold again after being filled with the contents, and this is repeated. One cycle of filling, selling, collecting, and alkaline washing of contents is called one trip.
In the case of a returnable milk bottle, the alkaline cleaning is usually performed for 10 minutes with an alkaline cleaning solution of 70 mass C. and 1.2 mass% or higher. However, returnable mineral water bottles are 75 ° C, 3.0 mass% alkaline cleaning solution for 75 minutes, and returnable carbonated beverage bottles are 80 ° C, 4.0 mass% or more alkaline cleaning solution for 10 minutes or more. Is called.
The alkaline cleaning liquid usually contains an alkali such as NaOH or KOH, and an additive such as a chelating agent is added as necessary.
The coating film of the returnable glass bottle is required to have alkali resistance that can withstand 40 trips. However, it has been conventionally impossible to form a coating film having an alkali-resistant performance that can withstand 40 trips, such as mineral water and returnable glass bottles for carbonated beverages that are subjected to severe alkali cleaning.
耐アルカリ性に優れたコーティング被膜として、例えば、スチレン・ブタジエン共重合ゴムラテックスを主成分とする被膜と、水性ポリウレタンを主成分とする被膜の２重被膜がある（特許文献３）。
しかし、このような２重被膜でも、ミネラル水や炭酸飲料用リターナブルガラスびんとしては耐アルカリ性能が不十分であり、また、コーティング工程（コーティング液の塗布、乾燥、硬化）を２回行わなければならないので、コスト高となる問題もある。
However, even with such a double coating, alkali-resistant performance is insufficient as a returnable glass bottle for mineral water or carbonated beverages, and the coating process (coating liquid application, drying, curing) must be performed twice. There is also a problem that the cost is high.
本発明は、リターナブル炭酸飲料びん、リターナブルミネラル水びんとして使用することができる耐アルカリ性能を有するコーティング被膜を外周面に施したガラスびんを開発し、この種のガラスびんの軽量化を実現することを課題とするものである。 The present invention develops a glass bottle with a coating film having an alkali-resistant performance that can be used as a returnable carbonated beverage bottle or a returnable mineral water bottle on the outer peripheral surface, and realizes weight reduction of this kind of glass bottle. Is an issue.
（請求項１）
本発明は、ガラスびんを横倒しにした状態で自転させながらディップ槽内を走行させてコーティング液をガラスびん外周面に付着させるコーティング方法において、コーティング液の粘度をＳ（ｍＰａ・ｓ）、ガラスびんの自転速度をＲ（ｒｐｍ）とした場合、
Ｓ≦２２
かつ
Ｓ・Ｒ０．６／２．４≧６０
であることを特徴とするリターナブルガラスびんのコーティング方法である。
本発明において、粘度Ｓ（ｍＰａ・ｓ）とは、回転円筒式粘度計（例えば、リオン株式会社製ＶＴ−０３Ｆ）で測定した粘度である。
(Claim 1)
The present invention relates to a coating method in which a coating solution is adhered to the outer peripheral surface of a glass bottle by running in a dip tank while rotating in a state where the glass bottle is laid down. When the rotation speed of R is R (rpm),
S ≦ 22
And S · R 0.6 /2.4≧60
It is a coating method of a returnable glass bottle characterized by being.
In the present invention, the viscosity S (mPa · s) is a viscosity measured with a rotating cylindrical viscometer (for example, VT-03F manufactured by Rion Co., Ltd.).
（請求項２）
また本発明は、前記ガラスびんの硬化後コーティング被膜の最も薄い部分の膜厚が３０μｍ以上である請求項１のリターナブルガラスびんのコーティング方法である。
(Claim 2)
The present invention also provides the method for coating a returnable glass bottle according to claim 1, wherein the thinnest portion of the coating film after curing of the glass bottle has a thickness of 30 μm or more.
（請求項３）
また本発明は、前記ガラスびんが炭酸飲料用である請求項１又は２のリターナブルガラスびんのコーティング方法である。
(Claim 3)
Moreover, this invention is the coating method of the returnable glass bottle of Claim 1 or 2 whose said glass bottle is for carbonated drinks.
（請求項４）
また本発明は、前記ガラスびんが、回収された後にアルカリ濃度３．０mass％以上、温度７０℃以上のアルカリ洗浄液で、１０分以上アルカリ洗浄を行うものである請求項１〜３のいずれかのリターナブルガラスびんのコーティング方法である。
(Claim 4)
Moreover, this invention performs alkali washing | cleaning for 10 minutes or more with the alkali washing | cleaning liquid of alkali concentration 3.0mass% or more and temperature 70 degreeC or more after the said glass bottle is collect | recovered. This is a coating method for returnable glass bottles.
（請求項５）
また本発明は、前記コーティングのコーティング液が、ウレタン樹脂（固形分）１００重量部に対し、メラミン樹脂（固形分）１４〜７９重量部を含むものである請求項１〜４のいずれかのリターナブルガラスびんのコーティング方法である。
(Claim 5)
Further, the present invention provides the returnable glass bottle according to any one of claims 1 to 4, wherein the coating liquid of the coating contains 14 to 79 parts by weight of melamine resin (solid content) with respect to 100 parts by weight of urethane resin (solid content). This is a coating method.
（請求項６）
また本発明は、前記コーティングのコーティング液が、ウレタン樹脂（固形分）１００重量部に対し、メラミン樹脂（固形分）１４〜７９重量部及びエポキシ樹脂（固形分）３〜１７重量部を含むものである請求項１〜４のいずれかのリターナブルガラスびんのコーティング方法である。
(Claim 6)
In the present invention, the coating liquid contains 14 to 79 parts by weight of melamine resin (solids) and 3 to 17 parts by weight of epoxy resin (solids) with respect to 100 parts by weight of urethane resin (solids). It is the coating method of the returnable glass bottle in any one of Claims 1-4.
従来のコーティング液付着方法（ディップ時のびん自転速度１８ｒｐｍ）により粘度２０ｍＰａ・ｓのコーティング液（表４に示すウレタン・メラミン・エポキシ系液）を付着させ、乾燥、硬化させた炭酸飲料ガラスびん１０本の膜厚測定を行った。その結果（びん部位ごとの膜厚）を表１に示す。表１の数値は膜厚で、単位はμｍである。
これらのガラスびんについて、トリップ試験を行った。これはラインシミュレータ１分＋８０℃に加温した４％アルカリ相当液に２０分間浸漬＋振動試験３分を１トリップとし、１０トリップ分を１回にまとめて行い、これを４回繰り返した（４０トリップ）。その結果、最小膜厚が３０μｍ以上の胴部等にはコーティング被膜の異常が見られず、膜厚が３０μｍに満たない首・肩部、裾部及び被膜最下部では、コーティング被膜に水疱状の浮きや剥がれが生じた。
以上により、びん全体において、コーティング被膜の最小膜厚を３０μｍ以上にすれば、４０トリップの高濃度アルカリ洗浄に耐えることが分かった。
Trip tests were performed on these glass bottles. This is a line simulator 1 minute + immersed in a 4% alkali equivalent solution heated to 80 ° C. for 20 minutes + vibration test 3 minutes as 1 trip, 10 trips are performed once, and this was repeated 4 times (40 Trip). As a result, no abnormalities of the coating film are observed on the body having a minimum film thickness of 30 μm or more, and blisters are formed on the coating film at the neck / shoulder, hem and bottom of the film whose film thickness is less than 30 μm Floating or peeling occurred.
From the above, it was found that if the minimum film thickness of the coating film is 30 μm or more in the entire bottle, it can withstand 40-trip high concentration alkali cleaning.
コーティング被膜の最小膜厚を３０μｍ以上にするためには、コーティング被膜全体の平均膜厚を厚くしなければならない。種々の平均膜厚を有するコーティングびんを作成して最小膜厚を測定した結果、コーティング被膜全体の平均膜厚を６０μｍ以上にすると、最小膜厚が３０μｍ以上となることが分かった。
図２に示す炭酸飲料ガラスびん１０本について、被膜全体の平均膜厚（硬化後）がほぼ６０μｍとなるようにコーティングを行い、各部分の膜厚測定を行った。その結果（びん部位ごとの膜厚）を表２に示す。表２の数値は膜厚で、単位はμｍである。なお、図２において符号２はかぶら、３は首部、４は肩部、５は胴部、６は裾部である。
About 10 carbonated drink glass bottles shown in FIG. 2, it coated so that the average film thickness (after hardening) of the whole film might be set to about 60 micrometers, and the film thickness measurement of each part was performed. The results (film thickness for each bottle part) are shown in Table 2. The numerical values in Table 2 are film thicknesses, and the unit is μm. In FIG. 2, reference numeral 2 is foggy, 3 is a neck, 4 is a shoulder, 5 is a trunk, and 6 is a skirt.
表２に示されるように、びん外周面のコーティング被膜全体の平均膜厚（硬化後）を６０μｍ以上とすれば、最小膜厚が３０μｍ以上となり、４０トリップの高濃度アルカリ洗浄に耐えることができる。 As shown in Table 2, if the average film thickness (after curing) of the entire coating film on the outer peripheral surface of the bottle is 60 μm or more, the minimum film thickness is 30 μm or more, and it can withstand 40-trip high-concentration alkali cleaning. .
コーティング被膜の平均膜厚を厚くするには、コーティング液の粘度を高くすればよいことが知られている。従来のディップ槽を用いたコーティング装置（ディップ時のびん自転数はせいぜい１８ｒｐｍ）で平均膜厚が６０μｍとなるようにコーティングを行うには、コーティング液の粘度を２６ｍＰａ・ｓ以上としなければならないが、粘度が２２ｍＰａ・ｓを越えるとディップ槽内のコーティング液に巻き込み泡が発生しやすくなり、コーティング被膜に泡の入った不良品が多くなるという問題があり、従来は平均膜厚を５２μｍ程度にするのが限界であった。 In order to increase the average film thickness of the coating film, it is known that the viscosity of the coating solution may be increased. In order to perform coating so that the average film thickness becomes 60 μm with a conventional coating apparatus using a dip tank (the number of bottle rotations during dip is 18 rpm), the viscosity of the coating solution must be 26 mPa · s or more. When the viscosity exceeds 22 mPa · s, there is a problem that bubbles are likely to be entrained in the coating solution in the dip tank, and the number of defective products containing bubbles in the coating film increases. Conventionally, the average film thickness is about 52 μm. It was the limit to do.
本発明者らは、種々のコーティング条件について実験を行った結果、コーティング膜厚は、コーティング液の粘度の他に、ディップ時のびんの自転速度に依存することを見出した。図１にコーティング液の粘度、ディップ時のびんの自転速度と平均膜厚の関係を示す。図１において、三角点はびん自転速度４６ｒｐｍ、四角点は同３０ｒｐｍ、菱形点は同１８ｒｐｍである。
この結果、平均膜厚は粘度にほぼ比例し、びんの自転速度の０．６乗にほぼ比例することが分かった。平均膜厚（μｍ）は、近似的に、コーティング液の粘度をＳ（ｍＰａ・ｓ）、ガラスびんの自転速度をＲ（ｒｐｍ）とした場合、「Ｓ・Ｒ０．６／２．４」となる。
したがって、Ｓ・Ｒ０．６／２．４≧６０の条件でコーティングを行えば、平均膜厚が６０以上のコーティング被膜を有するびんを得ることができる。
また、コーティング液の粘度Ｓを２２（ｍＰａ・ｓ）以下にすれば、コーティング液に巻き込み泡が発生することなく、作業性が良くなる。
As a result of experiments on various coating conditions, the present inventors have found that the coating film thickness depends on the rotation speed of the bottle during dipping in addition to the viscosity of the coating solution. FIG. 1 shows the relationship between the viscosity of the coating solution, the bottle rotation speed during dipping, and the average film thickness. In FIG. 1, the triangular point is the bottle rotation speed 46 rpm, the square point is the same 30 rpm, and the diamond point is the same 18 rpm.
As a result, it was found that the average film thickness was approximately proportional to the viscosity and approximately proportional to the 0.6th power of the bottle rotation speed. The average film thickness (μm) is approximately “S · R 0.6 /2.4” when the viscosity of the coating solution is S (mPa · s) and the rotation speed of the glass bottle is R (rpm). It becomes.
Therefore, if coating is performed under the condition of S · R 0.6 /2.4≧60, a bottle having a coating film having an average film thickness of 60 or more can be obtained.
Further, when the viscosity S of the coating liquid is set to 22 (mPa · s) or less, workability is improved without entrainment of bubbles in the coating liquid.
本発明におけるコーティング液は、ウレタン、メラミン、エポキシ、ラテックス系のコーティング液が好ましい。ウレタン樹脂の弾力性により緩衝作用が生じ、びんに加わる衝撃が緩和される。ウレタン樹脂にメラミン樹脂を適量加えることで、耐アルカリ性が向上し、さらにメラミン樹脂を加えると耐アルカリ性がさらに向上する。メラミン樹脂、エポキシ樹脂の添加量が少なすぎると耐アルカリ性の向上が見られず、多すぎると被膜の弾力性が減少する。
コーティング液には、必要に応じて、ラテックス、着色剤、レベリング剤、ソフト添加剤などの添加剤を加えることができる。また、水などの溶媒の添加量により粘度を調整できる。
The coating liquid in the present invention is preferably a urethane, melamine, epoxy, or latex coating liquid. Due to the elasticity of the urethane resin, a buffering action is generated and the impact applied to the bottle is alleviated. Alkali resistance is improved by adding an appropriate amount of melamine resin to urethane resin, and alkali resistance is further improved by adding melamine resin. If the addition amount of the melamine resin and the epoxy resin is too small, the alkali resistance is not improved, and if it is too much, the elasticity of the coating is reduced.
Additives such as latex, colorant, leveling agent, and soft additive can be added to the coating liquid as necessary. Further, the viscosity can be adjusted by the addition amount of a solvent such as water.
本発明のコーティング方法でコーティングしたガラスびんは、高濃度のアルカリ洗浄に耐えることができるので、ミネラル水や炭酸飲料用のリターナブルびんとして使用でき、この種のガラスびんの肉厚を薄くして軽量化することが可能となる。
本発明のコーティング方法は、コーティング液の巻き込み泡が発生せず、外周面をコーティングしたガラスびんの平均コーティング膜厚を６０μｍ以上とし、最小膜厚を３０μｍ以上とすることができる。
Glass bottles coated with the coating method of the present invention can withstand high-concentration alkali cleaning, and can be used as returnable bottles for mineral water and carbonated drinks. This type of glass bottle is thin and lightweight. Can be realized.
In the coating method of the present invention, the entrainment bubble of the coating liquid does not occur, the average coating film thickness of the glass bottle coated on the outer peripheral surface can be 60 μm or more, and the minimum film thickness can be 30 μm or more.
図２に示す軽量ガラスびん１に、表３に示すコーティング液の粘度、ディップ時びん自転速度（ｒｐｍ）の条件でコーティングを行い、１１０℃の乾燥炉で自転させながら６分間乾燥し、２００℃の硬化炉で自転させながら２０分間硬化させ、表３に示す硬化後平均膜厚（μｍ）のコーティングびんを作製した。ガラスびん１は炭酸飲料びんで、コーティング範囲はかぶら２直下から底上がり約２ｍｍまでの外周部全体とした。
上記実施例及び比較例のコーティング液は、表４の配合とした。この配合は、ウレタン樹脂（固形分）１００重量部に対し、メラミン樹脂（固形分）５１．６重量部、エポキシ樹脂（固形分）１０重量部である。
上記の実施例及び比較例について、４０トリップ分のトリップ試験を行った。その結果、実施例のガラスびんのコーティング被膜に変化はなかったが、比較例のガラスびんのコーティング被膜は、首部、肩部、裾部及び被膜最下端で水泡状の浮きや剥がれが発生した。 About the said Example and comparative example, the trip test for 40 trips was done. As a result, there was no change in the coating film of the glass bottle of the example, but in the coating film of the glass bottle of the comparative example, water bubble-like floating and peeling occurred at the neck portion, the shoulder portion, the skirt portion, and the lowermost end of the coating.
１ ガラスびん
２ かぶら
３ 首部
４ 肩部
５ 胴部
６ 裾部
1 Glass Bottle 2 Cabbage 3 Neck 4 Shoulder 5 Body 6 Bottom
Claims (6)
Ｓ≦２２
かつ
Ｓ・Ｒ ０．６ ／２．４≧６０
であることを特徴とするリターナブルガラスびんのコーティング方法。 In the coating method in which the coating solution is attached to the outer peripheral surface of the glass bottle by running in the dip tank while rotating in a state where the glass bottle is turned sideways, the viscosity of the coating solution is S (mPa · s), and the rotation speed of the glass bottle is When R (rpm)
S ≦ 22
And S · R 0.6 /2.4≧60
A method for coating a returnable glass bottle.
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