JPH0386541A - 絞りしごき缶成形性に優れた複合鋼板 - Google Patents
絞りしごき缶成形性に優れた複合鋼板Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
に関するもので、少なくとも鋼板の缶内面に当たる面に
積層された樹脂フィルムは冷結晶化熱(Hf)が7 c
al/g以下、融解熱(Hr)が1Ocal/g以下で
いずれか一方もしくは両方を満足するもので、かつ密度
1.370以下、重量平均分子量が70000以下のポ
リエステル樹脂フィルムを有する、絞りしごき缶成形性
に優れた複合鋼板に関するものである。
胴からなる3ピ一ス缶と、連着と胴が−・体となったも
のと天蓋からなる2ピ一ス缶とに火きく分類される。
Rcdraw)缶とD I (Draw and Ir
oning)缶が主に広く使用されている。特にDI缶
はビール、炭酸飲料缶用として生活に密着しており、製
造されている発数は年々増加している。
にSnめっきを施したぶりきが用いられ、その使用量は
アルミニウムの方が多い。この理由はいろいろあるが、
主な理由はアルミニウムの方がぶりきに比べDIIIC
容易であること、また、材料自体の耐食性もよいのでD
I加工後の缶内面塗装は−・回塗装(シングルコート)
で済むこと等が挙げられる。
ないまでに研究が進み、問題ないレベルまでに達してい
るが、耐食性に関しては、アルミニラと鉄の違いは如何
ともしがたく、DI加工後後世くとも二回の内面塗装(
ダブルコート)が必要となっている。
ると同時に缶コストアップとなっているため、シングル
コート、更にはゼロコートで使用できるDI−S缶用素
材の出現が待望されている。
85号公報や特開昭54−132683号公報に見られ
るように、鋼板に塗装を施した後DI加工を行うといっ
た方法か開示されているが、実用性能、特に耐食性が十
分でなく実用化に至っていない。
ィルムを積層させたラミネート缶がフィルム厚を適当に
選択することによって耐食性を向りさせることが期待で
きる。このような技術が、例えば特開昭60−1686
43号公報あるいは特開昭60−170532号公報に
開示されている。
コスト等の点で問題があり、実用化されていない。
としてのふりきは、耐食性の点からダブルコート以上が
必要で、工程のwII略化、更には缶コストの低減から
シングルコートでDI−A缶と同等の耐食性を有するD
I−S缶用素材の出現が望まれている。
優れ、かつシングルコート更にはゼロコートで耐食性の
よいDI−S缶用素材を以下の手段によって提供しよう
とするものである。
ること、および融解熱(Hr)か1Ocal/g以下で
あることのいずれか一方または双方を満足するとともに
、密度が1.370以下、重鼠平均分子社が70000
以下のポリエステル樹脂フィルムを、少なくとも鋼板の
片面に有していることを特徴とする絞りしごき缶成形性
に優れた複合鋼板。
缶内面に相当する鋼板の片面に冷結晶化熱(IIC)が
7 cal/g以下であること、および融解熱(tb)
が10cal/g以下であることのいずれか一方または
双方を満足するとともに、密度が1.370以下、 t
ri量平均分子星が70000以下のポリエステル樹脂
フィルムを有するとともに、缶外面に相当する鋼板の他
の面に 0.5〜15g/m’のSn皮膜を有すること
を特徴とする絞りしごき缶成形性に優れた複合鋼板。
を存するものである請求項1または2記載の絞りしごき
缶成形性に優れた複合鋼板。
、冷結晶化熱(Hc)が7 cal/g以下、融解M(
Hr)が10cal/g以下でいずれか一方もしくは両
方を満足するもので、かつその密度は1.370以ド、
ff1M平均分子量か70000以下のポリエステル樹
脂フィルムを有することから成っている。
ル樹脂に限定した理由、更にボリエステル樹脂の冷結晶
化熱、融解熱、密度、重量平均分子量、フィルム厚等を
限定した理由について以下に述べる。
通りである。DI缶は周知のように絞りしごき缶と呼ば
れ、絞り加工(Draw)→再絞り加工(lledra
w)−*しごき加工(Iron ing)という工程を
経て成形されるが、しごき加工には二段しごき加工と三
段しごき加工か通常用いられ、前者を20−2■方式後
者を2D−31と呼ばれている。また、絞り加工はプレ
ス加工で行い、再絞り加工→しどき加工は別の成形機で
一度に成形される。
り加工および再絞り加工の段階においてば材料の伸びが
伴わないため加工時の発熱による板温(加工する板厚に
よって異なるが発明者らの測定では0.51no+の場
合、約100℃程度と推定)以上の融点を持つ樹脂では
一応加工は可能である。
ものが缶壁部の最も薄い部分は0.1mm程度の板J!
1となることから、加工時の発熱はいくらかクーラント
を使用しているとはいえ、板温は瞬時には少なくとも2
00℃以りとなると言われている。
か3I方式かによって異なり、同じアイアニング率(D
I成形における加工率はアイアニング率で表されること
が多く、((元板厚−加工後缶壁部板厚)7元板厚)X
100で定義される)の場合、2■方式のほうが3■方
式より発熱は大きい。この発熱による板温の上昇はSn
めっき鋼板であるぶりきのアンメルト材が、DI加工後
メルトされたような光沢をもつようになることから、瞬
時にいかに発熱するかは容易に推定できる。
ポリプロピレンなとでは、いわゆるストリップアウト性
不良となり、つぶれた缶となってしまい正常な缶体はで
きない。このストリップアウト性不良は、単に樹脂の融
点だけでなく、樹脂自体の硬軟も影響していることはい
うまでもない。
脂自体の比較的硬い樹脂としてポリエステル樹脂が最も
DI成形性に優れていることを、発明者らは見出した。
脂に限定したのは以上の理由によるものである。
Hf)、密度、重量平均分子量を限定した理由について
述べる。
密度は1.370以下である。樹脂の密度が1.370
以下であるということは、ポリエステル樹脂が元々結晶
性のものであっても、鋼板に積層されたポリエステルフ
ィルムの結晶構造は非晶質となっていることを意味する
。前述したようにDI加−[は、しごき加エモ程で激し
い伸び加工が行われ、瞬時に約200!Ii程度材料か
伸ばされる。この伸びに対し、ポリエステル樹脂フィル
ムか結晶構造の場合は耐えられず、缶壁部の皮膜は1コ
を開けたような亀裂欠陥が生じる。この亀裂欠陥は特に
配向結晶、例えば延伸フィルムのような状態の時が最も
激しく、時には缶壁部が加工の途中で破断する場合があ
る。また、前述したアイアニング率が高い程亀裂欠陥の
生しる程度は激しい。
樹脂の結晶構造に起因するものであることを解明した。
亀裂欠陥の生じない、もしくは生じても軽微であるため
には、積層されているポリエステル樹脂フィルムの密度
は、1.370以ドと非晶質化する必要があることを見
出したものである。
した理由について述べる。
造は、鋼板に積層された状態では非晶質のものであるこ
とは前述した通りである。非晶質状態の樹脂を示差走査
熱量計(OSC)で熱的特性を調べると、樹脂によって
異なるが約100 N150℃に発熱ピークが見られる
。このピークが冷結晶化温度でありピークの大きさ(面
H4)が冷結晶化熱(Hc)である。この冷結晶化熱は
cal/gで表され、樹JOB 1 g中の非晶質から
結晶化する量の尺度を示している。DI加工において、
しごき加工に対してはこの非晶質の状態のまま加工され
るのが、理想的であることはいうまでもないが、結晶性
樹脂の場合しごき加工時の熱と伸びが、非晶質の内結品
に変わるものは結晶化し、更に配向結晶へと変化する。
ニング率が約30亀を超えた時点から起こり始めるため
、それ以上のしごき加工を行う場合には缶壁部のアイア
ニング率の高い部分の積層皮膜フィルムは前述した亀裂
欠陥が発生する。
あると缶壁部の亀裂欠陥は生じることなく、良好なりI
成形缶が得られる。しかし、積層させたポリエステル樹
脂フィルムの冷結晶化熱が、7cal/gを超えると、
缶壁部の皮膜フィルムに欠陥が生じ始め耐食性の点で必
要な性能が得られない。
積層させたポリエステル樹脂フィルムの溶融熱は10c
al/g以下である。
性を調べると、ガラス転位点が現れ次に冷結晶化の発熱
ピークが現れ、最後に吸熱ピークが現れる。このピーク
は樹脂の結晶が融解する温度であり、結晶樹脂の場合樹
脂の融点でもある。そしてこの吸熱ピークの大きさ(而
M)が融解熱(H「)である。この融解熱はcal/g
で表され、樹脂1g中の元々結晶している量とDSC測
定の昇温による冷結晶の和を示しており、この融解熱が
大きいことは結晶性の強い樹脂であることを示している
。
解熱(Hf)は10ca17’g以下であるが、l。
亀裂欠陥は生しることなく、また生じても軽微であり耐
食性の点で実用に耐えるものが得られる。しかし、積層
させたポリエステル樹脂フィルムの融解熱か、10ca
l/gを超えるとDI加工により缶壁部の皮膜フィルム
に大きな亀裂欠陥が生じ、耐食性の点で実用性能が得ら
れない。かかる意味からは好ましくは9 cal/g以
下である。
W)は70000以下である。
され、缶底部はDI底成形rXjt後にトーマと呼ばれ
る缶底の形状をしたものにDI底成形れた缶底が当り、
プレス加工のような成形によって缶底が出来上る。この
時、積層されたフィルムにマイクロクラックが発生する
場合があり、このクラックは、当然のことながら缶体の
耐食性の点で問題となる。PET樹脂の重量平均分子量
を70000以下に限定した理由は、この缶底部のクラ
ック発生に対し重量平均分子量の効果があることを発明
者らは見いだしたものである。即ち、ff1l平均分子
量が70000超では、程度の差はあるものの大体缶底
部にクラックが発生する。しかし、70000以下にな
るとクラックの発生はかなり抑えられ、発生したとして
も皮膜の極表層だけに留まり、良好な缶体が得られる。
子形響しているのかは現時点では明確になっていないが
、おそらく非晶質化したPETIfI4脂フィルムの場
合、配向結晶状態と異なり分子量が小さい方が衝撃強度
、伸び特性が高いためと考えられる。重量平均分子量を
70000以下に限定した理由は、以上の理由によるも
のであるが、好ましくは68000以下が良い。
フィルムの厚みについて述べる。
る。DI加°[後の缶壁部は前述したように伸び加工さ
れており、アイアニング率に応じて薄くなっている。積
層させた樹脂フィルムも同じで、例えばアイアニング率
50主の場合は素地鋼板もフィルムも加工前板厚の約半
分になっている。従って、下限値10JJm以下では、
D【加工後の皮膜フィルムに加工による傷が素地鋼板に
達する場合があり、耐食性能が十分確保できないことが
ある。特に、鋼板に化成処理を施しただけの鋼板におい
ては問題となる。また、上限値60μmを超えても、耐
食性に対してさほど有効ではなく、性能的には飽和して
いる。
厚みは、DI加工におけるアイアニング率、および鋼板
のSn皮膜の4′f無によって耐食性への効果、影響は
異なり、状況に応じて設計する必要があることはいうま
でもない。また、缶に充填する物の腐食程度によっても
、適用する厚みを変え、ることも可能である。
子鎖中に二重結合を含まない飽和ポリエステル樹脂で、
周知のように飽和多価カルボン酸と飽和多価アルコール
との重合体である。飽和多価カルボン酸としてテレフタ
ル酸、イソフタル酸、フタル酸、アジピン酸、セバシン
酸等が、また飽和多価アルコールとしてエチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール
、1.4ブタジオール、ポリアルキレングリコールの誘
導体等があり、これらのホモポリマコポリマーの単体お
よびブレンドが適用される。
レートやPBTと呼ばれているポリブチレンテレフタレ
ートは冷結晶化熱、融解熱の点で本発明からは除外され
る。
とは、鋼板に積層させた樹脂フィルムを密度勾配管法で
測定したものを指す。
I加工前のフィルムをDSCで5℃/分の昇温速度で測
定し、そのカーブから冷結晶化熱(L)および融解熱(
Hr)を求めるが、本発明の場合は鋼板に積層する前の
元々のポリエステル樹脂フィルムをDSCで融点(T、
)を測定し、次いで同一フィルムをT、+30℃に昇温
した後、直ちに急冷し非晶質化したものを作成、この非
晶質化した樹脂を再度DSCカーブを測定しそのカーブ
から冷結晶化熱、および融解熱を求めたもので代替する
ことも可能である。
うに、現在、鋼板を素材としたDI缶用材料はSnめっ
きを施したぶりきが用いられている。特に、DI缶の外
面になる面はしごき加工という過激な加工を受けるため
、良好な固体潤滑剤であるSn皮膜は、今のところ必須
となっている。
せた場合は、缶外面に当たる面は固体潤滑剤としてのS
n皮膜は必要である。Sn皮膜を有する鋼板の場合、缶
外面はDI加工性の点で0.5〜15g/l112がよ
く、0.5g/m”以下゛では潤滑効果が得られず、か
じりや時には破断というトラブルが起こることがある。
的に不利である。缶内面に当たる面のSn皮膜は、本発
明においては必ずしも必須要件ではない。この理由は前
述したようにDI加工時の熱でSnが溶融することがあ
り、積層させた樹脂フィルムの密着性を低下させる要因
となり、時にはフィルム剥離となる場合があるためであ
る。
た方が有利であり、DI加工時の発熱を確認した上で、
缶内面のSn皮膜の適用の是非を判断するのが賢明であ
る。
述の理由による密着性の低下の兼ね合から1〜10g/
m”が望ましい。
に当たる面のみを主とし、缶内面に当たる面は鋼板に化
成処理を施したものとすることが望ましい。この場合の
皮膜構成は缶内面側からポリエステル樹脂フィルム/ク
ロメート処理皮1151/鋼板(Fc)/Sn皮膜/ク
ロメート処理皮膜となる。なお、ここでいうクロメート
処理とは、通常ぶりきに施されているケミカル処理と呼
ばれているクロメート処理や、T F S (Tin
Free 5teel)と呼ばれている鋼板の皮膜であ
る、金属クロム・水和酸化クロム処理を指すものである
。クロメート処理に関しては、缶外面に当たる面に対し
ては本発明では必須要件ではないが、材料の一次防錆と
いう点からは行っておいたほうが良い。
段について述べる。
構造は、非晶質化させたものである。この非晶質化させ
る方法は、樹脂を融点以上に加熱し結晶性を消滅させた
後、急冷することで得られる。従って、例えば鋼板にフ
ィルムを熱圧着し、更に樹脂の融点以上に加熱し水に浸
漬し急冷するな、との方法で得られる。熱圧着によるフ
ィルムの接着は、鋼板を所定の温度に熱する必要があり
、この鋼板を加熱する方法としては、加熱した炉の中を
通す方法や、鋼板に通電して加熱する通電加熱、更には
誘導加熱等が使用できる。
する方法、冷えた空気を吹き付けて冷却する方法、空気
と水を同時に吹き付けて冷却する方法およびこれらの併
用等が使用できるが、いずれの方法を採用するにしろ、
冷却速度は十分に確保する必要がある。
実施することにより、良好な連続DI成形性を有し、か
つ耐食性の飛躍的向上により従来、スチールベースのD
I缶では内面ダブルコートか必須であったものがシング
ルコート、更には充填する内容物によっては無塗装のD
I缶が達成できるものである。
皮膜はなく、TFS処理皮膜だけを有する鋼板(板厚:
0.29m@、テンパー: T−1)の缶内面側に、
飽和多価カルボン酸としてテレフタル酸、イソフタル酸
、フタル酸、飽和多価アルコールとしてエチレングリコ
ール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコ
ールの誘導体等を原材料とした、ポリエステル樹脂の1
5um、30μra、 50μmフィルムを熱接着し直
ちに急冷して積層複合鋼板を得た。各々の樹脂フィルム
の冷結晶化熱(He)、融解熱(llr)および重量平
均分子量(MW)は Aフィルム(Hc:3.7. llr:4.5. MW
:60000)、Bフィルム(Hc:2.4. Hf:
6.l、 MW:64000)。
68000)、Dフィルム(Hc:4.7. Hr:9
.3. MW:68000)、Cフィルム(He:5.
2. Hr:8.8. MW:67000)、Fフィル
ム(Ifc:6.7.11.ニア、6. MW:650
00)、Cフィルム(He:6.1. It、:6.4
. Mlf:83000)、Hフィルム(Hゎ:6.5
. )Iy:8.6. MWニア0000)、■フィル
ム(He::1.8. H,:4.4. MW:610
00)、Jフィルム01c:2.8. H,::1.9
. MW:58000)、Kフィルム(Hcニア、3.
H,:11.2. MW+75000)、Cフィルム
(Hcニア、5.11.:目、5. MWニア3000
)である。
. Hr:I2.0. MWニア5000)の40μm
フィルムについても熱接着し直ちに急冷して積層複合鋼
板を作成した。
定した結果、いずれも1.335〜1.370であり非
晶質である。更に比較として前述したCフィルムを熱接
着したのち徐冷し、結晶化したもの(Mフィルム)の複
合鋼板を作成した。密度は1.390であった。
鋼板の連続DIr&形性を、缶径211φ(350ml
ビール缶サイズ)で検討を行った。
0缶以上の連続DI成形が可能で、連MDI成形性は良
好であった。
の中に196 Naclに界面活性剤0.2零を含む水
溶液を入れ、缶体を陰梅、白金を陽極として+6vの過
電圧を掛けたときの電流値を測定したく以下、この試験
をQTV試験と称す〉。
膜厚か8μmになるようにスプレー塗装し、200℃で
10分焼き付けた。上塗り塗装を行った01缶について
も、QTV試験を行った。
内南ダブルコート缶〉についてもQTV試験を行った。
で得られるポリエステル樹脂フィルム積層複合鋼板の耐
食性は、現行の市販されているDI−3缶と同等以上の
性能を有し、内面シングルコート化更にはゼロコート化
が達成される。−方、本発明の対象外の複合鋼板および
比較に行ったPETフィルム積層鋼板は、連続DI成形
性は良好だが、耐食性の点で著しく劣る。
皮膜はなく、TFS処理皮膜だけを有する鋼板(板厚:
0.2911u11.テンパー: T−1)の缶内面
側に、実施例1の手順に従って、Aフィルム、Bフィル
ム、Cフィルム、Cフィルム、JフィルムおよびPET
フィルムの積層複合鋼板を作成した。こうして得た複合
鋼板について、実施例1の手順に従って、DI成形、Q
TV試験、内面上塗り塗装後のQTV試験を行った。
合鋼板の耐食性は、現行の市販されているぶりき01缶
と同等以上の性能を示し、内面シングルコート、更には
ゼロコートが達成される。
れたDIJi形性を有している。また、耐食性について
も、加工後の内面塗装−回で、現行の市販されている内
面二回塗装のぶりき01缶と、同等かそれ以上の性能を
有し、耐食性のマイルドな内容物に対してはゼロコート
化が可能である。
から、コストダウンが計れ、経済的メリットもあること
から、産業界への効果は大きいものがある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、冷結晶化熱(H_c)が7cal/g以下であるこ
と、および融解熱(H_f)が10cal/g以下であ
ることのいずれか一方または双方を満足するとともに、
密度が1.370以下、重量平均分子量が70000以
下のポリエステル樹脂フィルムを、少なくとも鋼板の片
面に有していることを特徴とする絞りしごき缶成形性に
優れた複合鋼板。 2、Sn皮膜および/またはクロメート皮膜を有する缶
内面に相当する鋼板の片面に冷結晶化熱(H_c)が7
cal/g以下であること、および融解熱(H_f)が
10cal/g以下であることのいずれか一方または双
方を満足するとともに、密度が1.370以下、重量平
均分子量が70000以下のポリエステル樹脂フィルム
を有するとともに、缶外面に相当する鋼板の他の面に0
.5〜15g/m^2のSn皮膜を有することを特徴と
する絞りしごき缶成形性に優れた複合鋼板。 3、ポリエステル樹脂フィルムが10〜60μmの厚さ
を有するものである請求項1または2記載の絞りしごき
缶成形性に優れた複合鋼板。
Priority Applications (4)
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