JPH01192545A - 加工性、耐食性の優れた缶用ラミネート鋼板 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビール、炭酸飲料、ジュースあるいは一般食
品等を内容物として充填・保存するための金属容器（缶
）用鋼板に関するものであり、底と缶胴を一体として成
形される２ピ一ス缶および蓋材として利用される。

［従来の技術］ 金属容器用鋼板としては、゛ぶりき”あるいは“°ティ
ンフリースチール″（電解クロム酸処理鋼板）が良く知
られており、溶接缶、接着缶あるいはＤＩ缶（絞りとし
ごき加工により成形される缶）用素材として用いられて
いる。これらの素材は、製缶加工の前または製缶加工後
に５〜１０μｍの厚さの有機塗装をして用いられる事が
多く、耐食性は主として有機塗装に頼っている現状にあ
る。

例えば特開昭５４−９４５８５号公報や特開昭５４−１
３２６８号公報には鋼板に塗装を施した後ＤＩ加工を行
うことが提案されている。

その際、有機塗装としては、一般にエポキシ、エポキシ
−フェノール、ビニル、ポリエステル等の熱硬化性塗料
が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

底と缶胴を一体として成形される２ピ一ス缶の場合、２
〜３回に及ぶ絞り加工（ＤＲＤ缶）、あるいは２回の絞
り加工後２〜３段のしごき加工（ＤＩ缶）により成形さ
れている。素材としては、錫めっき鋼板（ブリキ）ある
いはアルミニウム板が使用されているが、ブリキの場合
、耐食性が不十分なため成形後２回に亘り内面塗装を行
なっている状況にある。１回の塗装では、塗膜が鋼板表
面を完全に被覆できないため内容物中への鉄溶出がおこ
り、味・フレーバーの低下、更には穿孔缶の発生にいた
るという問題がある。

本発明は、２ピ一ス缶におけるこのよう゛な問題を解決
するため、耐食性の極めて優れた缶用鋼板を提供するも
のである。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明は、薄鋼板の片面にＳｎめっき、もう一方の面に
Ｓｎめっきおよび／またはクロム皮膜を有し、その上層
に、融点が２００〜２４０″Ｃであり、非晶質構造を有
する、１０〜１００μｍのポリエステル樹脂皮膜を有す
る事を特徴とする。

缶外面に対しては、しごき加工時の潤滑性が重要なため
Ｓｎめっき皮膜が必要であり、１．０〜１０．０ｇ／ｒ
ｒｆ程度の付着量が必要とされる。その際、５ｎ−Ｆｅ
合金層は硬くて脆いため潤滑面としての観点からは出来
るだけ低く抑える必要がある。Ｓｎめっき後の溶湯処理
による光沢ある外観を必要とする時でも合金層量は出来
るだけ低く、例えば０．６ｇ／ｒｒｆ　（錫として）程
度以下に抑える必要がある。

缶内面に対しては、耐食性の確保が最も重要である。こ
のために本発明では、ＤＩ加工前に１０〜１００μｍの
特定のポリエステル樹脂皮膜を鋼板表面上に積層し、加
工後の缶内面においても被覆性の良い皮膜を得る事を目
的とする。

以下に本発明に必要なポリエステル樹脂皮膜の　　　　
゛特性につき詳述する。先ず最初にポリエステル樹脂皮
膜の厚さについてであるが、１０〜１００μｍの範囲に
限定した。１０μｍ未満ではＤＩ成形後の皮膜厚が３〜
４μｍ程度になり、皮膜欠陥の発生が避は得ないため、
耐食性の向上は期待出来ない。

皮膜厚さとしては厚い方が耐食性的には有利であるが、
コスト面を考慮すると余りに厚い皮膜は実用的でないた
めその上限は１００μｍとした。

耐食性、コスト両面より考え、より望ましい範囲は３０
〜６０μｍである。

次に、ポリエステル樹脂の融点を２００〜２４０℃と特
定した理由を説明する。ＤＩ底成形場合、絞り加工後の
缶側壁をしごき加工により大きく減少させることを特徴
としている。例えば、市販のビール缶の場合、０．３０
　ｍｍ→０．１０ｍ＋ａと約１／３になるまで加工され
る。この加工時に非常に大きな熱（材料発熱＋摩擦熱）
が発生し、素材温度は約２００℃程度まで上昇すること
を知見したものである。

積層した樹脂の融点が低い場合、ＤＩ底成形途中にて樹
脂の融解が起こり、パンチ表面へ樹脂が糊着し連続成形
上の問題を生じると共に、成形缶内面における樹脂の被
覆性が極端に劣化し、耐食性の向上に寄与しない事にな
る。従って、樹脂の融点としては２００℃を下限とした
。

一方、樹脂融点の上限であるが、これは本発明鋼板の製
造技術上の問題と関連するものである。

本発明鋼板を製造する場合、金属めっきを先に行ない、
その後樹脂を積層する方が合理的である。

なぜなら、ポリエステル樹脂の下には、密着性を安定さ
せるため、少なくともクロム皮膜の存在が必要であり、
更に耐食性向上のためにはＳｎめっきをその下層に有す
る事が望ましい。また、缶外面に相当するＳｎめっきに
も軽度のクロメート処理を行なう必要がある。

従って、脱脂・酸洗後の鋼板の片面／または両面に先ず
Ｓｎめっきを行ない、次にクロム酸中にて電解処理（ラ
ミネート面側：缶内面）および浸漬処理（非ラミネート
面側：缶外面）からなる片面電解処理を同時に行ない、
最終段階にてポリエステル樹脂を積層する。このプロセ
スが最も省工程であり、積層後に樹脂面に“傷”を入れ
たりする心配も無い。

そこで、樹脂融点の上限規制との関連であるが、一つに
は錫の合金化の問題であり、更にもう一つには樹脂の結
晶制御の問題である。積層されたポリエステル樹脂の結
晶構造をいかにコントロールすべきかは難しい問題であ
るが、非晶質構造のポリエステル樹脂であれば、厳しい
ＤＩ底成形も十分耐えられ成形後の被覆性も極めて優れ
たものであることを知見し本発明に至った。延伸構造あ
るいはランダム配向構造（結晶構造）を有するポリエス
テル樹脂の場合、ＤＩ成形が不能であるか、成形はでき
たとしても成形時に多数のクラックが発生し、樹脂の被
覆性は悪く、実用的な特性を有していない。

従って、本発明では積層されるポリエステル樹脂は、−
度融点以上に加熱され、融点以上の温度より水冷され、
非晶質構造にする。従って、鋼板そのものの温度を樹脂
の融点以上に加熱することが必要になるが、その温度が
余り高い場合、既に存在しているＳｎめっき層に過度の
合金化反応が起こり、缶外面での潤滑性の低下、あるい
は缶内面の耐食性の低下をもたらすため、鋼板の加熱温
度は２５０℃に制約される。この温度にて樹脂を非晶質
化するためには、その融点は約１０℃程度低いことが必
要であり、樹脂融点の上限を２４０℃とした。

本発明に用いられるポリエステル樹脂としては、原料と
してテレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸あるいは
セバシン酸等を含む２塩基酸成分と、エチレングリコー
ル、ブチレングリコール、ブタンジオール、その他のジ
オール成分とから構成される熱可塑性コポリエステルあ
るいはコポリエステルブレンドが使用され、これらをエ
ステル化したものが使用される。

〔作　用〕

このように、樹脂の融点および結晶構造を特定すること
により、ＤＩ成形時における外面の潤滑性、内面の耐食
性ともに優れた表面処理鋼板を得ることが出来る。

樹脂そのものを耐食性面で考えた場合、非晶質構造は必
ずしも好ましいものではないが、缶側壁のポリエステル
樹脂は、しごき加工時にいわゆる延伸加工に近い加工を
受けるため、少なからぬ配向性が生じる。そのため、Ｄ
Ｉ加工後の外面印刷、あるいは内面の補修塗装を行なう
場合の加熱等においても熱結晶の成長はなく、樹脂の脆
化が起こらず、その後のネノクドイン〜フランジ加工に
も耐えることが出来る。

本発明に係わる鋼板を使用すれば、ＤＩ加工後の樹脂被
覆性が非常にすぐれているため、缶内面を洗浄するだけ
で無塗装にて使用することができ、ＤＩ加工後の内面塗
装工程を大幅に削減することが出来る。

本発明の鋼板は、ＤＩ缶およびＤＲＤ缶等の２ピ一ス缶
以外の厳しい加工条件にあるすべての缶体に適用可能で
ある。

以下に実施例を述べる。

〔実施例１〕 板厚０．５０Ｈの鋼板を脱脂・酸洗後、その片面に通常
のフェロスタン浴中にてＳｎめっき（付着量６ｇ／ｒｄ
）を行ない、次いでクロム酸を主成分とするめっき浴中
にて、もう一方の面に金属クロム（付着量６８■／ｄ）
および水和酸化クロム皮膜（付着量Ｃｒとして１８＋ｎ
ｇ／％）を電解にて形成させ、Ｓｎめっき面は無電解の
クロメート処理を行なった。

その後、鋼板を加熱し、錫めっき皮膜を有しない面にポ
リエチレンテレフタレート／イソフタレートよりなる融
点２２５℃の２軸延伸ポリエステルフイルム（５０μｍ
）を１７０℃にて予備接着後、更に温度を上げポリエス
テルフィルムを融解することにより延伸配向を無くし、
板温が２４０℃になったところで水冷し、非晶質化した
。

この際、生成したＳｎ　−Ｆｅ合金層量は、０．３５ｇ
／ｒｒｒと極く少量であった。出来上がった鋼板の樹脂
面が缶内面となるようにして、ブランク径１１０固より
２回の絞りおよび３段のしごき加工により直径４０ｍｍ
の缶を作成した。この時、側壁の厚さは、０．２０　ｍ
ｍでありしごき加工により０．３０ｍｍの板厚減少した
事になる。

成形缶を弱アルカリ性クリーナーにて脱脂後、缶内面塗
膜の健全性を評価するため、１％の食塩水を缶内に滴注
後、電極を挿入し、缶体を陽極にして６■の電圧を印加
した。流れた電流値は、０．３ｍＡと極めて小さくＤＩ
成形後のポリエステルフィルムの被覆性が良好なことが
証明された。

〔実施例２〕 板厚０．３０　ｍｍの鋼板を脱脂・酸洗後、通常のフェ
ロスタン浴中にて表裏具なった付着量のＳｎめっき（付
着量５．６／２．７ｇ／ボ）を行ない、ついでクロム酸
を主成分とする浴中にて、薄Ｓｎめっき面側に金属クロ
ム（付着量２８■／ｎ（）および水和酸化クロム皮膜（
付着量Ｃｒとして１６■／ホ）を電解にて形成させ厚Ｓ
ｎめっき側には浸漬処理にて３　ｍｇ　／　ｒｒｆのク
ロム皮膜を形成させた。

その後、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイ
ソフタレートおよびポリブチレンテレフタレートをブレ
ンドして得られた融点２１５℃の２軸延伸ポリエステル
フイルム（４０μｍ）を実施例１と同様の方法にて薄Ｓ
ｎめっき面側に非晶質状態にて積層した。この際の最高
到達板温は２３０℃であり、Ｓｎの溶融は起こらず、め
っきままの乳白色の外観であった。

ＤＩ成形としては、ブランク径１３８ｆｉより２回の絞
り成形と３段のしごき加工により、側壁の板厚０．１０
ｍｍになる様行なった。ＤＩ成形上の問題は全くなく、
極めてスムースな加工を行なうことが出来た。実施例１
と同様の方法で内面皮膜の連続性を調べたところ、電流
値は０．５ａ＋Ａと極めて優れたものであった。

〔比較例１〕 実施例１と同様の方法でめっきを行なった後、ポリエチ
レンテレフタレート／イソフタレートフィルムを積層す
る際、水冷せず大気中での徐冷を行ない、結晶性の構造
を有する皮膜を作成した。

加工および評価も実施例１と同様の方法で行ない、内面
皮膜の連続性を調べたところ、電流値は８０ｍＡと大き
な値を示し、加工による皮膜欠陥の発生が多いことが判
明した。

〔比較例２〕 実施例１と同様の方法でめっきを行なった後、融点が高
いポリエチレンテレフタレート（融点２６５℃）を積層
するため、最高到達温度２８５℃にて積層・急冷したサ
ンプルを作成した。

実施例１と同一の条件にてＤＩ成形を試みたが外面潤滑
不良のため、数倍程度の連続成形しか出来ず実用的な成
形性は得られなかった。

〔実施例３〕 実施例２と同様の方法でめっきを行なった後、薄めつき
両側に熱硬化エポキシ系塗料を７μＩＩｌ塗布（２０５
℃，１０ｍ１ｎ、焼き付け）後、その面を缶内面として
ＤＩ成形を行なった。

ＤＩは問題なく行なう事が出来たが、缶内面塗膜の連続
性は、電流値２３０ｍＡと極めて大きく実用性のない性
能であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 薄鋼板の片面にＳｎめっき皮膜を有し、もう一方の面に
   はクロム皮膜または錫めっき皮膜とその表層にクロム皮
   膜を有し、さらにその上層に、融点が２００〜２４０℃
   であり、非晶質構造を有する、１０〜１００μｍのポリ
   エステル樹脂皮膜を有する事を特徴とする加工性、耐食
   性の優れた缶用ラミネート鋼板。