JP2532002C - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【0001】
本発明は、薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板に関するものであり、さらに詳し
くは金属板に被覆されたポリエステル樹脂フィルムの最表面部分と金属板と相接
している部分の面配向係数が異なるポリエステル樹脂フィルムで被覆された薄肉
化深絞り缶用樹脂被覆金属板に関する。 【0002】 【従来の技術】 従来から、食缶あるいは飲料缶には、缶胴、缶蓋および底蓋の三つの部分から
なる3ピース缶と、缶胴と底蓋とが一体となった缶体および缶蓋の二つの部分か らなる2ピース缶が用いられている。この3ピース缶の缶胴には一回あるいは数
回の塗装を施したぶりき、電解クロム酸処理鋼板(一般にティンフリースチール
と呼ばれ、以下TFSと略す)が使用され、接合にははんだ付け、ナイロンによ
る接着、あるいは抵抗溶接をする方法が使用されている。このように塗装を施す
ことは、焼付工程が煩雑であるばかりでなく、焼付のため長時間加熱が必要であ
る。また、焼付工程で塗料中の多量の溶剤成分が排出されるため、公害面から排
出溶剤を特別な焼却炉に導き焼却しなければならないと言う欠点をもっていた。
また、2ピース缶には絞り缶、絞り再絞り缶(Drawn and redra
wn can、DRD缶)、絞りしごき缶(Drawn and Ironed
can、DI缶)があるが、絞り缶、DRD缶のような比較的絞り比の小さい
缶には上記の3ピース缶用の材料と同様に塗装を施したぶりきまたはTFSが使
用されている。そのため上記同様に工程面および環境汚染の面から問題がある。
また絞り缶、DI缶にはぶりきおよびアルミニウムが使用されているが、DI缶
の製造には成形時に潤滑油を用い、成形加工後、この潤滑油を洗浄で除去し、乾
燥後、缶の内外面に塗装が施される。このDI缶の製造工程は公害面から潤滑油
の処理、塗装焼き付け時における塗料中から揮散される溶剤成分の処理などに問
題がある。近年、塗装を施したTFSを絞り加工後、ストレッチ加工を施す薄肉
化深絞り缶の製造技術が開発され、その材料として塗装したTFSが検討されて
きた。しかし塗装したTFSはこのような厳しい加工を施した時、塗膜に無数の
クラックが入り、いまだに特性良好な薄肉化深絞り缶は実用化されていない。 【0003】 この薄肉化深絞り缶の製造技術はDI缶の製造技術に比較し、例えば、製造設
備がコンパクトで設備費が安い、設備設置面積が小さい、運転人員の削減が可能
である、プレコート材の使用が可能であり公害対策が不要であり、ぶりきより安
価なTFSの使用が可能であるなど多くの利点をもっているが、塗料をプレコー
トしたTFSを薄肉化深絞り缶へ適用した場合、加工後の耐食性が不十分である
ため、いまだに広く普及していない。 一方、塗料に代わる方法として、ポリエステル樹脂フィルムを接着剤を使用せ
ずに金属板に積層する方法(特公昭60−47103号など)およびエポキシ樹 脂とその硬化剤などからなる重合組成物などを予め塗布したポリエステル樹脂フ
ィルムを金属板に積層する方法(特公昭63−13829号、特開平1−249
331号、特願平1−154523号など)が開発されている。 特公昭63−13829号公報記載の方法で得られたポリエステル樹脂被覆鋼
板は、エポキシ系の重合組成物を介して二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフ
ィルムで鋼板表面を被覆した鋼板であり、ポリエチレンテレフタレートフィルム
の加工性がつぎに記す共重合ポリエステル樹脂フィルムの加工性より劣り、比較
的加工程度が小さい絞り缶、DRD缶、缶蓋用には使用可能であるが、さらに厳
しい加工性が要求される薄肉化深絞り缶用には使用できない。その理由はこのよ
うな厳しい加工を施すと、ポリエステル樹脂フィルムが剥離したり、フィルムに
無数のクラックが入るためであり、腐食性の強い内容物を充填することができな
い。また、特開平1−249331号公報記載の方法で得られたポリエステル樹
脂被覆金属板は積層される共重合ポリエステル樹脂フィルムの軟化開始温度、結
晶融解温度、破断伸びを限定したものであり、また特願平1−154523号公
報記載の方法で得られるポリエステル樹脂被覆金属板は積層される共重合ポリエ
ステル樹脂フィルムの面内の屈折率および結晶融解温度を限定したものである。
これらの方法で用いられるフィルムは特公昭63−13829号公報記載の方法
で用いられるフィルムより加工性は優れているが、薄肉化深絞り缶に適用した場
合、積層されたフィルムが金属表面より剥離することがある。これは金属表面と
相接しているポリエステル樹脂層の面配向係数および最表層のポリエステル樹脂
層の面配向係数が調製されないため、成形加工性および金属板表面との密着性、
特に、薄肉化深絞り缶のような厳しい成形加工後の密着性が劣ることによる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】 このように従来の製缶技術に比較し、薄肉化深絞り缶の製造技術は多くの利点
をもっているが、この薄肉化深絞り缶に適した材料がない。本発明は薄肉化深絞
り缶に適した優れた加工性、および加工耐食性を兼ね備えた樹脂被覆金属板を開
発することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】 本発明の薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板は、金属板の少なくとも片面に、融
点190〜250℃のポリエステル樹脂フィルムを加熱させた金属板に被覆し、
前記樹脂の金属板と相接している部分の面配向係数をn1とし、金属板と相接し
ていない最表面の部分の面配向係数をn2としたとき、n1が0を越えて0.10
以下、n2が0.01以上、0.15以下であり、かつn1≦n2であることを特
徴とする。さらにまた、金属板の少なくとも片面に、融点190〜250℃でか
つ面配向係数0.12〜0.17である二軸延伸ポリエステル樹脂フィルムを、
前記樹脂の融点以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着し、被覆後の前
記樹脂の金属板と相接している部分の面配向係数をn1とし、金属板と相接して
いない最表面の部分の面配向係数をn2としたとき、n1が0をこえて0.10以
下、n2が0.01以上、0.15以下であり、かつn1≦n2であることを特徴
とする。これらの樹脂被覆金属板は、金属板と樹脂フィルムとの間に接着剤層が
介在することが望ましい。 【0006】 以下、本発明の内容について詳細に説明する。まず、本発明に用いられるポリ
エステル樹脂フィルムは、少なくともポリエステル樹脂層のなかに配向部分があ
ることが重要である。ポリエステル樹脂としては、エステル反復単位の75〜9
5%がエチレンテレフタレート単位からなり、残りの5〜25%のエステル反復
単位が例えばエチレンイソフタレート単位からなる共重合ポリエステル樹脂であ
ることが好ましい。 エチレンテレフタレート、およびエチレンイソフタレート以外のエステルを合
成するために用いられるテレフタル酸、およびイソフタル酸以外の酸成分として
は、フタル酸、コハク酸、アゼライン酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカンジ
オン酸、ジフェニルカルボン酸、2,6ナフタレンジカルボン酸、1,4シクロ
ヘキサンジカルボン酸、無水トリメリット酸の1種あるいは2種以上の酸成分が
挙げられ、エチレングリコール以外のアルコール成分としては、1,4ブタンジ
オール、1,5ペンタンジオール、1,6ヘキサンジオール、プロピレングリコ
ール、ポリテトラメチレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレン グリコール、ネオペンチルグリコール、1,4シクロヘキサンジメタノール、ト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリトールの1種あるいは2種以上の飽和多
価アルコールが挙げられる。 エチレンテレフタレート単位以外のエステル単位は、酸成分およびアルコール
成分の何れか一方あるいは両方がテレフタル酸以外の酸成分およびエチレングリ
コール以外の多価アルコールであれば良く、上述した酸成分および多価アルコー
ル成分を用いて共重合ポリエステル樹脂を得ることができる。このような共重合
ポリエステル樹脂は共重合成分からなるポリエステルをエチレンテレフタレート
樹脂にブレンド後、溶融し、分配反応により共重合化する方法により得ることも
可能である。これらの共重合ポリエステル樹脂は公知の押出機によりフィルム成
形後、縦横二方向に二軸延伸し、熱固定することによって製造される。フィルム
成形後、延伸を施さない未延伸フィルムを積層した金属板を用いた場合は製缶工
具との摩擦係数が高くなり、極端に製缶性が低下するとともに、内容物に対する
バリヤー性も劣ってくる。そのため本発明においては、ポリエステ樹脂フィルム
の最表面の部分は、フィルムを金属板に加熱して積層した後においても、フィル
ム成形時に付与された延伸による配向が残存していることが必須である。またあ
る場合には、フィルム成形時に必要に応じて、安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤
顔料、滑剤、腐食防止剤などのような添加剤を加えても本発明に支障をきたすこ
とはない。 【0007】 また、本発明において使用されるポリエステル樹脂フィルムの厚さは特に限定
するものではないが、5〜50μmが好ましい。厚さが5μm以下になると、ラ
ミネート作業性が著しく低下するとともに、十分な加工耐食性が得られない。ま
た、厚さが50μm以上になると、製缶用材料に広く使用されているエポキシ樹
脂塗料などと比較し経済的でない。 【0008】 本発明において重要な要因である、金属板に積層する以前の二軸延伸ポリエス
テル樹脂フィルムの面配向係数、およびポリエステル樹脂被覆金属板のポリエス
テル樹脂フィルムの金属板と相接している部分の面配向係数(n1)、および金 属板と相接していない最表面の部分の面配向係数(n2)は次に示す方法で求め
られる。すなわち、金属板に積層する以前の二軸延伸延伸ポリエステル樹脂フィ
ルムの場合は、フィルムのいずれかの片面のそれぞれの縦方向、横方向および厚
さ方向の屈折率をアッベの屈折計で測定し、次式から求める。 面配向係数=(A+B)/2−C A:縦方向の屈折率 B:横方向の屈折率 C:厚さ方向の屈折率 また、ポリエステル樹脂被覆金属板のポリエステル樹脂フィルムの場合は、得ら
れたポリエステル樹脂被覆金属板を塩酸に浸漬し、金属板表面を化学的に溶解さ
せ、ポリエステル樹脂フィルムのみを剥離し、得られたフィルムの最表面側およ
び金属板に接していた側のそれぞれの縦方向、横方向および厚さ方向の屈折率を
アッベの屈折計で測定し、上記の式を用いて二軸延伸延伸ポリエステル樹脂フィ
ルムの場合と同様にして求める。二軸延伸延伸ポリエステル樹脂フィルムの配向
は、ポリエステル樹脂の融点以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着す
ることにより、金属板からの熱伝導により金属板に近い部分ほどくずれるが、上
記の方法で求められた二軸延伸ポリエステル樹脂フィルムの面配向係数が0.1
7を超える場合は、面配向係数(n2)を0.15以下、かつ面配向係数(n1)
を0.10以下とすることが極めて困難になる。一方、二軸延伸延伸ポリエステ
ル樹脂フィルムの面配向係数が0.12未満の場合は、ポリエステル樹脂の融点
以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着した後のポリエステル樹脂フィ
ルムの配向が殆ど失われるため、面配向係数(n2)0.01以上とし、かつ金
属板と相接している部分の面配向係数(n1)が0を越えることが極めて困難に
なる。さらに、ポリエステル樹脂被覆金属板から得られたポリエステル樹脂フィ
ルムの面配向係数(n1)が0.10を越えると、薄肉化深絞り缶に加工した時
、ポリエステル樹脂フィルムが金属板表面から容易に剥離する。面配向係数(n
1)が0.10以下であればポリエステル樹脂フィルムは剥離しにくいが、より
好ましくは0.05以下が必要である。 上記の方法で測定される屈折率は樹脂フィルムの最表面から深さ5μm程度ま での部分の平均的な値であり、その値より求められる面配向係数(n1)は、金
属板表面と実際に接していた最表面部分の面配向係数が0、すなわち、無配向で
あっても、深さ5μm以内に配向部分が存在すれば面配向係数が0を越えること
になる。本発明において、面配向係数(n1)を0を越えて0.10以下とした
のはこのようなことを考慮した結果であり、ポリエステル樹脂フィルムの面配向
係数(n1)が0であることは、詳しくいえば金属板との接触面から深さ5μm
までの部分の面配向係数が0、すなわち無配向であることを意味している。 金属板と相接していない最表面の部分の面配向係数が0.01以下であると、
前述したように絞り工程において、しわ押さえ工具、ポンチなどの製缶工具との
摩擦係数が高くなりすぎ、加工が均一に行われなくなり、ポリエステル樹脂フィ
ルムおよび金属板に著しい肌荒れを生じ好ましくない。また、ポリエステル樹脂
フィルムを構成する樹脂層自体の内容物に対するバリヤー性が著しく劣り、腐食
性の強い内容物を充填した後長期間貯蔵した場合、金属板表面が腐食されるので
好ましくない。一方、面配向係数(n2)が0.15を越えると、たとえ面配向
係数(n1)が0.10以下でも、薄肉化深絞り缶へ加工した時、ポリエステル
樹脂フィルム全体に無数のクラックが入り、缶として実用に供し得なくなる。す
なわち、面配向係数(n2)としては0.01〜0.15の範囲にあることが必
要である。さらに、厳しい絞り加工、ストレッチ加工、ネッキング加工などを施
しても、ポリエステル樹脂フィルムが金属板より剥離することなく追従させるた
めには、面配向係数(n1)は特に重要である。 【0009】 つぎに、金属板とポリエステル樹脂フィルムの間に接着剤層が介在する場合に
ついて説明する。接着剤層が介在せず、かつ本発明で限定した範囲の面配向係数
を有するポリエステル樹脂フィルムで被覆された金属板は、すでに記したように
優れた加工性、加工耐食性、耐きず付き性を有しているが、より腐食性の強い内
容物と接触すると、ポリエステル樹脂フィルムを通して金属板表面が腐食され、
ポリエステル樹脂フィルムが金属板から剥離する場合がある。金属板とポリエス
テル樹脂フィルムの間に介在する接着剤層は、このような場合における金属板表
面の腐食、およびポリエステル樹脂フィルムの金属板からの剥離を防止するのに 効果がある。接着剤としては公知のものも使用可能であるが、エポキシ基を分子
内に有する重合組成物がより好ましく、ポリエステル樹脂フィルムの金属板と接
する面に塗布、乾燥させた後、金属板に積層しても良いし、あるいは金属板表面
に塗布、乾燥させた後、ポリエステル樹脂フィルムを積層しても良い。接着剤を
塗布する方法に関してはロールコート法などの公知の方法を用いれば良く、特に
制限するものではない。 【0010】 本発明のポリエステル樹脂フィルム被覆金属板を得るには、例えば次に示す方
法がある。190〜250℃の融点を有する、二軸延伸した後熱固定し0.12
〜0.17の面配向係数を有するポリエステル樹脂フィルムを、ポリエステル樹
脂の融点前後の温度に加熱して積層し、面配向係数(n2)が0.01以上、0
.15以下、面配向係数(n1)が0を越え、0.10以下となるように調整す
る方法などがある。 ポリエステル樹脂フィルムはその融点前後の温度に加熱した金属板に積層され
る際に、加熱により延伸配向された結晶構造を崩し、積層後のポリエステル樹脂
フィルムの面配向係数(n1)は積層前の面配向係数よりも低下させることがで
きる。また、金属板の加熱温度、ラミネートロールの温度が高く、常温まで冷却
するのに要する時間が短いほど積層後の面配向係数は低下する。特に、加熱され
た金属板から積層されるポリエステル樹脂フィルムに熱が伝達されるため、面配
向係数(n1)が最も小さくなり、金属板から離れるにつれてその部分の面配向
係数が大きくなり、面配向係数(n2)が最も大きくなる。 【0011】 次に本発明に用いられる金属板としては、シート状および帯状の鋼板、または
アルミニウム合金板の表面にクロム水和酸化物皮膜を有するものが積層されるポ
リエステル樹脂フィルムとの優れた密着性を確保するために好ましい。特に、下
層が金属クロム、上層がクロム水和酸化物の二層構造の皮膜を有するTFSが好
ましく、さらに鋼板表面に錫、ニッケル、亜鉛、アルミニウムなどの1種または
2種以上の複層めっき、合金めっきを施し、その上層に上記の二層構造の皮膜を
形成させたもの、あるいはアルミニウム合金板に電解クロム酸処理、浸漬クロム 酸処理を施し、表面にクロム水和酸化物皮膜を形成させたものなどを用いること
が可能である。金属板表面に形成されたクロム水和酸化物皮膜の量がクロムとし
て3mg/m2未満、あるいは50mg/m2を越えると、積層されるポリエステ
ル樹脂フィルムとの密着性、特に加工後の密着性が低下する。したがってクロム
水和酸化物皮膜の量はクロムとして3〜50mg/m2の範囲にあることが好ま
しく、より好ましくは7〜25mg/m2である。金属クロム量は特に限定する
必要はないが、加工後の耐食性、ポリエステル樹脂フィルムの密着性の観点から
10〜200mg/m2の範囲にあることがより好ましい。 【0012】 金属板を加熱する方法としては、公知の熱風循環電熱方式、抵抗加熱方式、誘
導加熱方式、ヒートロール方式などが挙げられ、これらの方法を単独でもちいて
も、或いは併用しても良い。 【0013】 【実施例】 次にに本発明を実施例にてさらに詳細に説明する。 板厚0.17mm、テンパー度DR−10の電解クロム酸処理鋼板(TFS)
(金属クロム量:110mg/m2、クロム水和酸化物中のクロム量:23mg
/m2)、または板厚0.30mmのアルミニウム合金(3004、H38、表
面に形成されたクロム水和酸化物皮膜中のクロム量:18mg/m2)の両面に
、表1〜2に示す種々のポリエステル樹脂フィルムを表3〜4に示す条件で加熱
積層し、表3〜4に示すポリエステル樹脂フィルム被覆金属板を作成した。積層
後、それぞれのポリエステル樹脂被覆金属板から試験片を切り出し、詳細な説明
中に示した方法でポリエステル樹脂フィルムの面配向係数(n1)、および(n2
)を測定した。ポリエステル樹脂被覆金属板の構造、および積層後測定した面配
向係数を表3〜4に示す。これらの被覆金属板を下記に示す加工条件で薄肉化深
絞り缶に成形し缶の上端部をトリミングした後、常法の手段によりドーミング、
ネックイン、フランジング加工を施した。 【0014】 [成形加工条件] A.絞り工程 ブランク径:187mm 絞り比 :1.50 B.再絞り工程 第一次再絞り比:1.29 第二次再絞り比:1.24 第三次再絞り比:1.20 ダイスのコーナー部の曲率半径:0.4mm しわ押さえ荷重(金属板がTFSの場合) :6000kg (金属板がアルミニウム合金の場合):2000kg) C.缶胴部の平均薄肉化率 成形前のポリエステル樹脂被覆金属板の厚さに対して−20% 【0015】 表3〜4に示したポリエステル樹脂被覆金属板から成形した薄肉化深絞り缶の
特性を、下記に示す方法で評価した。評価結果を表5に示す。 [特性評価] (1)ポリエステル樹脂皮膜の加工密着性 フランジング加工部のポリエステル樹脂皮膜のフィルム割れ、および剥離状態
を目視観察し、下記に示す5段階の評点で評価した。 評点5:フィルム割れ、および剥離は認められない。 4:フランジング加工部の端部にわずかなフィルム剥離が認められるが実
用上問題無し。 3:フランジング加工部の端部にフィルム割れ、および剥離が認められる
。 2:フランジング加工部からネックイン部に達するフィルム割れ、および
剥離が認められる。 1:フランジング加工部からネックイン部にかけて、全面的なフィルム剥
離が認められる。 【0016】 (2)缶体内面の金属表面の露出程度 成形した薄肉化深絞り缶に3%食塩水を充填し、その中にステンレス棒を浸漬
し、缶体を陽極、ステンレス棒を陰極として両極缶に6.3Vの直流電圧を印加
し、流れる電流値で金属表面の露出程度を評価した。 【0017】 (3)耐熱水性 成形した薄肉化深絞り缶をレトルト釜に入れ、125℃の水蒸気中で30分間
熱水処理した後のフランジング加工部からネックイン部にかけてのポリエステル
樹脂皮膜の剥離状態を目視観察し、下記に示す5段階の評点で評価した。 評点5:フィルム割れ、および剥離は認められない。 4:フランジング加工部の端部にわずかなフィルム剥離が認められるが実
用上問題無し。 3:フランジング加工部の端部に実用上問題となる程度のフィルム剥離が
認められる。 2:フランジング加工部からネックイン部に達するフィルム剥離が認めら
れる。 1:フランジング加工部からネックイン部にかけて、全面的なフィルム剥
離が認められる。 【0018】 (4)耐熱性 上記の第三次再絞り加工まで成形した絞り缶を、外面印刷の焼き付け温度に相
当する205℃の温度で5分間加熱した後、缶胴部のポリエステル樹脂フィルム
の変色、フィルム割れ、剥離について目視観察し、いずれの欠陥も生じていない
ものを5点とし、4〜1点となるにつれていずれかの欠陥の程度が増大する5段
階の評点で評価した。 【0019】 (5)耐食性 成形した薄肉化深絞り缶に3%酢酸水溶液を充填し、50℃で3ヶ月間貯蔵し
た後開缶し、缶内面の腐食状態を目視観察し、腐食無しを5点とし、4〜1点と なるにつれて腐食程度が増大する5段階の評点で評価した。 【0020】 【表1】 【0021】 【表2】 【0022】 【表3】 【0023】 【表4】 【0024】 【表5】 【0025】 【発明の効果】 以上説明したように、本発明の薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板は、加工性お
よび加工耐食性に優れた材料であり、従来の缶体に比較し種々の利点をもつ薄肉
化深絞り缶用に用いられるだけでなく、絞り缶、缶蓋、イージーオープン可能な
缶蓋、王冠、キャップ類などの容器材料としても、広く適用可能である。
くは金属板に被覆されたポリエステル樹脂フィルムの最表面部分と金属板と相接
している部分の面配向係数が異なるポリエステル樹脂フィルムで被覆された薄肉
化深絞り缶用樹脂被覆金属板に関する。 【0002】 【従来の技術】 従来から、食缶あるいは飲料缶には、缶胴、缶蓋および底蓋の三つの部分から
なる3ピース缶と、缶胴と底蓋とが一体となった缶体および缶蓋の二つの部分か らなる2ピース缶が用いられている。この3ピース缶の缶胴には一回あるいは数
回の塗装を施したぶりき、電解クロム酸処理鋼板(一般にティンフリースチール
と呼ばれ、以下TFSと略す)が使用され、接合にははんだ付け、ナイロンによ
る接着、あるいは抵抗溶接をする方法が使用されている。このように塗装を施す
ことは、焼付工程が煩雑であるばかりでなく、焼付のため長時間加熱が必要であ
る。また、焼付工程で塗料中の多量の溶剤成分が排出されるため、公害面から排
出溶剤を特別な焼却炉に導き焼却しなければならないと言う欠点をもっていた。
また、2ピース缶には絞り缶、絞り再絞り缶(Drawn and redra
wn can、DRD缶)、絞りしごき缶(Drawn and Ironed
can、DI缶)があるが、絞り缶、DRD缶のような比較的絞り比の小さい
缶には上記の3ピース缶用の材料と同様に塗装を施したぶりきまたはTFSが使
用されている。そのため上記同様に工程面および環境汚染の面から問題がある。
また絞り缶、DI缶にはぶりきおよびアルミニウムが使用されているが、DI缶
の製造には成形時に潤滑油を用い、成形加工後、この潤滑油を洗浄で除去し、乾
燥後、缶の内外面に塗装が施される。このDI缶の製造工程は公害面から潤滑油
の処理、塗装焼き付け時における塗料中から揮散される溶剤成分の処理などに問
題がある。近年、塗装を施したTFSを絞り加工後、ストレッチ加工を施す薄肉
化深絞り缶の製造技術が開発され、その材料として塗装したTFSが検討されて
きた。しかし塗装したTFSはこのような厳しい加工を施した時、塗膜に無数の
クラックが入り、いまだに特性良好な薄肉化深絞り缶は実用化されていない。 【0003】 この薄肉化深絞り缶の製造技術はDI缶の製造技術に比較し、例えば、製造設
備がコンパクトで設備費が安い、設備設置面積が小さい、運転人員の削減が可能
である、プレコート材の使用が可能であり公害対策が不要であり、ぶりきより安
価なTFSの使用が可能であるなど多くの利点をもっているが、塗料をプレコー
トしたTFSを薄肉化深絞り缶へ適用した場合、加工後の耐食性が不十分である
ため、いまだに広く普及していない。 一方、塗料に代わる方法として、ポリエステル樹脂フィルムを接着剤を使用せ
ずに金属板に積層する方法(特公昭60−47103号など)およびエポキシ樹 脂とその硬化剤などからなる重合組成物などを予め塗布したポリエステル樹脂フ
ィルムを金属板に積層する方法(特公昭63−13829号、特開平1−249
331号、特願平1−154523号など)が開発されている。 特公昭63−13829号公報記載の方法で得られたポリエステル樹脂被覆鋼
板は、エポキシ系の重合組成物を介して二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフ
ィルムで鋼板表面を被覆した鋼板であり、ポリエチレンテレフタレートフィルム
の加工性がつぎに記す共重合ポリエステル樹脂フィルムの加工性より劣り、比較
的加工程度が小さい絞り缶、DRD缶、缶蓋用には使用可能であるが、さらに厳
しい加工性が要求される薄肉化深絞り缶用には使用できない。その理由はこのよ
うな厳しい加工を施すと、ポリエステル樹脂フィルムが剥離したり、フィルムに
無数のクラックが入るためであり、腐食性の強い内容物を充填することができな
い。また、特開平1−249331号公報記載の方法で得られたポリエステル樹
脂被覆金属板は積層される共重合ポリエステル樹脂フィルムの軟化開始温度、結
晶融解温度、破断伸びを限定したものであり、また特願平1−154523号公
報記載の方法で得られるポリエステル樹脂被覆金属板は積層される共重合ポリエ
ステル樹脂フィルムの面内の屈折率および結晶融解温度を限定したものである。
これらの方法で用いられるフィルムは特公昭63−13829号公報記載の方法
で用いられるフィルムより加工性は優れているが、薄肉化深絞り缶に適用した場
合、積層されたフィルムが金属表面より剥離することがある。これは金属表面と
相接しているポリエステル樹脂層の面配向係数および最表層のポリエステル樹脂
層の面配向係数が調製されないため、成形加工性および金属板表面との密着性、
特に、薄肉化深絞り缶のような厳しい成形加工後の密着性が劣ることによる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】 このように従来の製缶技術に比較し、薄肉化深絞り缶の製造技術は多くの利点
をもっているが、この薄肉化深絞り缶に適した材料がない。本発明は薄肉化深絞
り缶に適した優れた加工性、および加工耐食性を兼ね備えた樹脂被覆金属板を開
発することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】 本発明の薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板は、金属板の少なくとも片面に、融
点190〜250℃のポリエステル樹脂フィルムを加熱させた金属板に被覆し、
前記樹脂の金属板と相接している部分の面配向係数をn1とし、金属板と相接し
ていない最表面の部分の面配向係数をn2としたとき、n1が0を越えて0.10
以下、n2が0.01以上、0.15以下であり、かつn1≦n2であることを特
徴とする。さらにまた、金属板の少なくとも片面に、融点190〜250℃でか
つ面配向係数0.12〜0.17である二軸延伸ポリエステル樹脂フィルムを、
前記樹脂の融点以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着し、被覆後の前
記樹脂の金属板と相接している部分の面配向係数をn1とし、金属板と相接して
いない最表面の部分の面配向係数をn2としたとき、n1が0をこえて0.10以
下、n2が0.01以上、0.15以下であり、かつn1≦n2であることを特徴
とする。これらの樹脂被覆金属板は、金属板と樹脂フィルムとの間に接着剤層が
介在することが望ましい。 【0006】 以下、本発明の内容について詳細に説明する。まず、本発明に用いられるポリ
エステル樹脂フィルムは、少なくともポリエステル樹脂層のなかに配向部分があ
ることが重要である。ポリエステル樹脂としては、エステル反復単位の75〜9
5%がエチレンテレフタレート単位からなり、残りの5〜25%のエステル反復
単位が例えばエチレンイソフタレート単位からなる共重合ポリエステル樹脂であ
ることが好ましい。 エチレンテレフタレート、およびエチレンイソフタレート以外のエステルを合
成するために用いられるテレフタル酸、およびイソフタル酸以外の酸成分として
は、フタル酸、コハク酸、アゼライン酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカンジ
オン酸、ジフェニルカルボン酸、2,6ナフタレンジカルボン酸、1,4シクロ
ヘキサンジカルボン酸、無水トリメリット酸の1種あるいは2種以上の酸成分が
挙げられ、エチレングリコール以外のアルコール成分としては、1,4ブタンジ
オール、1,5ペンタンジオール、1,6ヘキサンジオール、プロピレングリコ
ール、ポリテトラメチレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレン グリコール、ネオペンチルグリコール、1,4シクロヘキサンジメタノール、ト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリトールの1種あるいは2種以上の飽和多
価アルコールが挙げられる。 エチレンテレフタレート単位以外のエステル単位は、酸成分およびアルコール
成分の何れか一方あるいは両方がテレフタル酸以外の酸成分およびエチレングリ
コール以外の多価アルコールであれば良く、上述した酸成分および多価アルコー
ル成分を用いて共重合ポリエステル樹脂を得ることができる。このような共重合
ポリエステル樹脂は共重合成分からなるポリエステルをエチレンテレフタレート
樹脂にブレンド後、溶融し、分配反応により共重合化する方法により得ることも
可能である。これらの共重合ポリエステル樹脂は公知の押出機によりフィルム成
形後、縦横二方向に二軸延伸し、熱固定することによって製造される。フィルム
成形後、延伸を施さない未延伸フィルムを積層した金属板を用いた場合は製缶工
具との摩擦係数が高くなり、極端に製缶性が低下するとともに、内容物に対する
バリヤー性も劣ってくる。そのため本発明においては、ポリエステ樹脂フィルム
の最表面の部分は、フィルムを金属板に加熱して積層した後においても、フィル
ム成形時に付与された延伸による配向が残存していることが必須である。またあ
る場合には、フィルム成形時に必要に応じて、安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤
顔料、滑剤、腐食防止剤などのような添加剤を加えても本発明に支障をきたすこ
とはない。 【0007】 また、本発明において使用されるポリエステル樹脂フィルムの厚さは特に限定
するものではないが、5〜50μmが好ましい。厚さが5μm以下になると、ラ
ミネート作業性が著しく低下するとともに、十分な加工耐食性が得られない。ま
た、厚さが50μm以上になると、製缶用材料に広く使用されているエポキシ樹
脂塗料などと比較し経済的でない。 【0008】 本発明において重要な要因である、金属板に積層する以前の二軸延伸ポリエス
テル樹脂フィルムの面配向係数、およびポリエステル樹脂被覆金属板のポリエス
テル樹脂フィルムの金属板と相接している部分の面配向係数(n1)、および金 属板と相接していない最表面の部分の面配向係数(n2)は次に示す方法で求め
られる。すなわち、金属板に積層する以前の二軸延伸延伸ポリエステル樹脂フィ
ルムの場合は、フィルムのいずれかの片面のそれぞれの縦方向、横方向および厚
さ方向の屈折率をアッベの屈折計で測定し、次式から求める。 面配向係数=(A+B)/2−C A:縦方向の屈折率 B:横方向の屈折率 C:厚さ方向の屈折率 また、ポリエステル樹脂被覆金属板のポリエステル樹脂フィルムの場合は、得ら
れたポリエステル樹脂被覆金属板を塩酸に浸漬し、金属板表面を化学的に溶解さ
せ、ポリエステル樹脂フィルムのみを剥離し、得られたフィルムの最表面側およ
び金属板に接していた側のそれぞれの縦方向、横方向および厚さ方向の屈折率を
アッベの屈折計で測定し、上記の式を用いて二軸延伸延伸ポリエステル樹脂フィ
ルムの場合と同様にして求める。二軸延伸延伸ポリエステル樹脂フィルムの配向
は、ポリエステル樹脂の融点以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着す
ることにより、金属板からの熱伝導により金属板に近い部分ほどくずれるが、上
記の方法で求められた二軸延伸ポリエステル樹脂フィルムの面配向係数が0.1
7を超える場合は、面配向係数(n2)を0.15以下、かつ面配向係数(n1)
を0.10以下とすることが極めて困難になる。一方、二軸延伸延伸ポリエステ
ル樹脂フィルムの面配向係数が0.12未満の場合は、ポリエステル樹脂の融点
以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着した後のポリエステル樹脂フィ
ルムの配向が殆ど失われるため、面配向係数(n2)0.01以上とし、かつ金
属板と相接している部分の面配向係数(n1)が0を越えることが極めて困難に
なる。さらに、ポリエステル樹脂被覆金属板から得られたポリエステル樹脂フィ
ルムの面配向係数(n1)が0.10を越えると、薄肉化深絞り缶に加工した時
、ポリエステル樹脂フィルムが金属板表面から容易に剥離する。面配向係数(n
1)が0.10以下であればポリエステル樹脂フィルムは剥離しにくいが、より
好ましくは0.05以下が必要である。 上記の方法で測定される屈折率は樹脂フィルムの最表面から深さ5μm程度ま での部分の平均的な値であり、その値より求められる面配向係数(n1)は、金
属板表面と実際に接していた最表面部分の面配向係数が0、すなわち、無配向で
あっても、深さ5μm以内に配向部分が存在すれば面配向係数が0を越えること
になる。本発明において、面配向係数(n1)を0を越えて0.10以下とした
のはこのようなことを考慮した結果であり、ポリエステル樹脂フィルムの面配向
係数(n1)が0であることは、詳しくいえば金属板との接触面から深さ5μm
までの部分の面配向係数が0、すなわち無配向であることを意味している。 金属板と相接していない最表面の部分の面配向係数が0.01以下であると、
前述したように絞り工程において、しわ押さえ工具、ポンチなどの製缶工具との
摩擦係数が高くなりすぎ、加工が均一に行われなくなり、ポリエステル樹脂フィ
ルムおよび金属板に著しい肌荒れを生じ好ましくない。また、ポリエステル樹脂
フィルムを構成する樹脂層自体の内容物に対するバリヤー性が著しく劣り、腐食
性の強い内容物を充填した後長期間貯蔵した場合、金属板表面が腐食されるので
好ましくない。一方、面配向係数(n2)が0.15を越えると、たとえ面配向
係数(n1)が0.10以下でも、薄肉化深絞り缶へ加工した時、ポリエステル
樹脂フィルム全体に無数のクラックが入り、缶として実用に供し得なくなる。す
なわち、面配向係数(n2)としては0.01〜0.15の範囲にあることが必
要である。さらに、厳しい絞り加工、ストレッチ加工、ネッキング加工などを施
しても、ポリエステル樹脂フィルムが金属板より剥離することなく追従させるた
めには、面配向係数(n1)は特に重要である。 【0009】 つぎに、金属板とポリエステル樹脂フィルムの間に接着剤層が介在する場合に
ついて説明する。接着剤層が介在せず、かつ本発明で限定した範囲の面配向係数
を有するポリエステル樹脂フィルムで被覆された金属板は、すでに記したように
優れた加工性、加工耐食性、耐きず付き性を有しているが、より腐食性の強い内
容物と接触すると、ポリエステル樹脂フィルムを通して金属板表面が腐食され、
ポリエステル樹脂フィルムが金属板から剥離する場合がある。金属板とポリエス
テル樹脂フィルムの間に介在する接着剤層は、このような場合における金属板表
面の腐食、およびポリエステル樹脂フィルムの金属板からの剥離を防止するのに 効果がある。接着剤としては公知のものも使用可能であるが、エポキシ基を分子
内に有する重合組成物がより好ましく、ポリエステル樹脂フィルムの金属板と接
する面に塗布、乾燥させた後、金属板に積層しても良いし、あるいは金属板表面
に塗布、乾燥させた後、ポリエステル樹脂フィルムを積層しても良い。接着剤を
塗布する方法に関してはロールコート法などの公知の方法を用いれば良く、特に
制限するものではない。 【0010】 本発明のポリエステル樹脂フィルム被覆金属板を得るには、例えば次に示す方
法がある。190〜250℃の融点を有する、二軸延伸した後熱固定し0.12
〜0.17の面配向係数を有するポリエステル樹脂フィルムを、ポリエステル樹
脂の融点前後の温度に加熱して積層し、面配向係数(n2)が0.01以上、0
.15以下、面配向係数(n1)が0を越え、0.10以下となるように調整す
る方法などがある。 ポリエステル樹脂フィルムはその融点前後の温度に加熱した金属板に積層され
る際に、加熱により延伸配向された結晶構造を崩し、積層後のポリエステル樹脂
フィルムの面配向係数(n1)は積層前の面配向係数よりも低下させることがで
きる。また、金属板の加熱温度、ラミネートロールの温度が高く、常温まで冷却
するのに要する時間が短いほど積層後の面配向係数は低下する。特に、加熱され
た金属板から積層されるポリエステル樹脂フィルムに熱が伝達されるため、面配
向係数(n1)が最も小さくなり、金属板から離れるにつれてその部分の面配向
係数が大きくなり、面配向係数(n2)が最も大きくなる。 【0011】 次に本発明に用いられる金属板としては、シート状および帯状の鋼板、または
アルミニウム合金板の表面にクロム水和酸化物皮膜を有するものが積層されるポ
リエステル樹脂フィルムとの優れた密着性を確保するために好ましい。特に、下
層が金属クロム、上層がクロム水和酸化物の二層構造の皮膜を有するTFSが好
ましく、さらに鋼板表面に錫、ニッケル、亜鉛、アルミニウムなどの1種または
2種以上の複層めっき、合金めっきを施し、その上層に上記の二層構造の皮膜を
形成させたもの、あるいはアルミニウム合金板に電解クロム酸処理、浸漬クロム 酸処理を施し、表面にクロム水和酸化物皮膜を形成させたものなどを用いること
が可能である。金属板表面に形成されたクロム水和酸化物皮膜の量がクロムとし
て3mg/m2未満、あるいは50mg/m2を越えると、積層されるポリエステ
ル樹脂フィルムとの密着性、特に加工後の密着性が低下する。したがってクロム
水和酸化物皮膜の量はクロムとして3〜50mg/m2の範囲にあることが好ま
しく、より好ましくは7〜25mg/m2である。金属クロム量は特に限定する
必要はないが、加工後の耐食性、ポリエステル樹脂フィルムの密着性の観点から
10〜200mg/m2の範囲にあることがより好ましい。 【0012】 金属板を加熱する方法としては、公知の熱風循環電熱方式、抵抗加熱方式、誘
導加熱方式、ヒートロール方式などが挙げられ、これらの方法を単独でもちいて
も、或いは併用しても良い。 【0013】 【実施例】 次にに本発明を実施例にてさらに詳細に説明する。 板厚0.17mm、テンパー度DR−10の電解クロム酸処理鋼板(TFS)
(金属クロム量:110mg/m2、クロム水和酸化物中のクロム量:23mg
/m2)、または板厚0.30mmのアルミニウム合金(3004、H38、表
面に形成されたクロム水和酸化物皮膜中のクロム量:18mg/m2)の両面に
、表1〜2に示す種々のポリエステル樹脂フィルムを表3〜4に示す条件で加熱
積層し、表3〜4に示すポリエステル樹脂フィルム被覆金属板を作成した。積層
後、それぞれのポリエステル樹脂被覆金属板から試験片を切り出し、詳細な説明
中に示した方法でポリエステル樹脂フィルムの面配向係数(n1)、および(n2
)を測定した。ポリエステル樹脂被覆金属板の構造、および積層後測定した面配
向係数を表3〜4に示す。これらの被覆金属板を下記に示す加工条件で薄肉化深
絞り缶に成形し缶の上端部をトリミングした後、常法の手段によりドーミング、
ネックイン、フランジング加工を施した。 【0014】 [成形加工条件] A.絞り工程 ブランク径:187mm 絞り比 :1.50 B.再絞り工程 第一次再絞り比:1.29 第二次再絞り比:1.24 第三次再絞り比:1.20 ダイスのコーナー部の曲率半径:0.4mm しわ押さえ荷重(金属板がTFSの場合) :6000kg (金属板がアルミニウム合金の場合):2000kg) C.缶胴部の平均薄肉化率 成形前のポリエステル樹脂被覆金属板の厚さに対して−20% 【0015】 表3〜4に示したポリエステル樹脂被覆金属板から成形した薄肉化深絞り缶の
特性を、下記に示す方法で評価した。評価結果を表5に示す。 [特性評価] (1)ポリエステル樹脂皮膜の加工密着性 フランジング加工部のポリエステル樹脂皮膜のフィルム割れ、および剥離状態
を目視観察し、下記に示す5段階の評点で評価した。 評点5:フィルム割れ、および剥離は認められない。 4:フランジング加工部の端部にわずかなフィルム剥離が認められるが実
用上問題無し。 3:フランジング加工部の端部にフィルム割れ、および剥離が認められる
。 2:フランジング加工部からネックイン部に達するフィルム割れ、および
剥離が認められる。 1:フランジング加工部からネックイン部にかけて、全面的なフィルム剥
離が認められる。 【0016】 (2)缶体内面の金属表面の露出程度 成形した薄肉化深絞り缶に3%食塩水を充填し、その中にステンレス棒を浸漬
し、缶体を陽極、ステンレス棒を陰極として両極缶に6.3Vの直流電圧を印加
し、流れる電流値で金属表面の露出程度を評価した。 【0017】 (3)耐熱水性 成形した薄肉化深絞り缶をレトルト釜に入れ、125℃の水蒸気中で30分間
熱水処理した後のフランジング加工部からネックイン部にかけてのポリエステル
樹脂皮膜の剥離状態を目視観察し、下記に示す5段階の評点で評価した。 評点5:フィルム割れ、および剥離は認められない。 4:フランジング加工部の端部にわずかなフィルム剥離が認められるが実
用上問題無し。 3:フランジング加工部の端部に実用上問題となる程度のフィルム剥離が
認められる。 2:フランジング加工部からネックイン部に達するフィルム剥離が認めら
れる。 1:フランジング加工部からネックイン部にかけて、全面的なフィルム剥
離が認められる。 【0018】 (4)耐熱性 上記の第三次再絞り加工まで成形した絞り缶を、外面印刷の焼き付け温度に相
当する205℃の温度で5分間加熱した後、缶胴部のポリエステル樹脂フィルム
の変色、フィルム割れ、剥離について目視観察し、いずれの欠陥も生じていない
ものを5点とし、4〜1点となるにつれていずれかの欠陥の程度が増大する5段
階の評点で評価した。 【0019】 (5)耐食性 成形した薄肉化深絞り缶に3%酢酸水溶液を充填し、50℃で3ヶ月間貯蔵し
た後開缶し、缶内面の腐食状態を目視観察し、腐食無しを5点とし、4〜1点と なるにつれて腐食程度が増大する5段階の評点で評価した。 【0020】 【表1】 【0021】 【表2】 【0022】 【表3】 【0023】 【表4】 【0024】 【表5】 【0025】 【発明の効果】 以上説明したように、本発明の薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板は、加工性お
よび加工耐食性に優れた材料であり、従来の缶体に比較し種々の利点をもつ薄肉
化深絞り缶用に用いられるだけでなく、絞り缶、缶蓋、イージーオープン可能な
缶蓋、王冠、キャップ類などの容器材料としても、広く適用可能である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 金属板の少なくとも片面に、融点190〜250℃のポリエス
テル樹脂フィルムを加熱された金属板に被覆し、前記樹脂の金属板と相接してい
る部分の面配向係数をn1とし、金属板と相接していない最表面の部分の面配向
係数をn2としたとき、n1が0を越えて0.10以下、n2が0.01以上、0
.15以下であり、かつn1≦n2であることを特徴とする薄肉化深絞り缶用樹脂
被覆金属板。 【請求項2】 金属板の少なくとも片面に、融点190〜250℃でかつ面配
向係数0.12〜0.17である二軸延伸ポリエステル樹脂フィルムを、前記樹
脂の融点以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着し、被覆後の前記樹脂
の金属板と相接している部分の面配向係数をn1とし、金属板と相接していない
最表面の部分の面配向係数をn2としたとき、n1が0を越えて0.10以下、n
2が0.01以上、0.15以下であり、かつn1≦n2であることを特徴とする
薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板。 【請求項3】 前記金属板と前記樹脂フィルムとの間に接着剤層が介在するこ
とを特徴とする請求項1または2記載の薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板。
Family
ID=
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