KR100697356B1

KR100697356B1 - 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대와 심리스 가공캔 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100697356B1
Application number: KR1020057014764A
Authority: KR
Inventors: 도루 치치키; 마사요시 스에히로; 히로시 니시다; 오사무 미야마에; 히로카즈 요코야; 다카하루 가타오카
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2007-03-20
Also published as: US20130039722A1; AU2003244216A1; US20060230800A1; EP1595975A1; EP1595975A4; KR20050107421A; WO2004072326A1

Abstract

캔의 외면에 상당하는 측에, 도장 건조 질량비로 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 필러를 포함하는 도막을 가짐과 동시에, 피도장 금속면으로부터 먼 쪽의 도막면에 상기 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하이고, 또한 두께가 0.1 내지 20㎛의 수지성분 리치 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대와 이를 이용하여 제조한 심리스 가공 캔체, 및 이들의 제조방법.

알루미늄 합금 필러, 아이어닝 가공, 도막, 수지성분 리치 부분, 금속대, 심리스 가공 캔체

Description

성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대와 심리스 가공 캔 및 그 제조 방법{METAL BAND HAVING METALLIC APPEARANCE EXCELLENT IN FORMING STABILITY AND SEAMLESSLY FORMED CAN BODY AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 안정적인 아이어닝 가공을 할 수 있는 금속대와 이것을 이용한 캔 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 음료용기로서는 저비용으로 양산이 용이한 아이어닝 가공 캔이 폭 넓게 채용되고 있다. 이러한 캔을 제조하는 방법으로서는 일반적으로 아이어닝 가공성을 확보한다는 관점에서, 주석 도금 강판이나 알루미늄 판의 표면에 윤활제를 부여하면서 아이어닝 가공하는 방법이 일반적이다.

그러나, 이 방법에 있어서는 외면의 녹 방지와 내면의 내식성을 확보하기 위하여, 아이어닝 가공 후 표면을 도장 피복할 필요가 있으므로, 가공 후에 캔 단위로 알칼리 등의 세제로 윤활제를 수세 제거하고, 그 다음으로 화성 처리한 후, 도장하는 저 생산성의 공정을 거쳐야 하는 문제가 있었다.

이러한 캔 단위의 저 생산성 공정을 생략하고 생산성을 개선하는 기술로서, 가공 전에 미리 금속대의 양면에 수지 필름을 라미네이트하거나 수지계 도료로 도장하는 방법이 제창되고 있다.

수지 필름을 금속대에 라미네이트하는 경우, 가공에 견디는 한편, 양산 가능한 필름 강도를 확보할 필요가 있으며, 그러기 위하여는 적어도, 막 두께 10㎛ 이상의 필름을 이용할 필요가 있고, 이 경우에는 비용이 어쩔 수 없이 상승한다.

또한, 수지 도료를 금속대에 도장하는 경우, 도막의 막 두께를 저감하는 것은 비교적 용이하지만, 도막은 필름 수지와 달리 중합도가 낮기 때문에, 내아이어닝성이 낮고, 그러므로 고속 안정 성형성을 확보하는 것이 곤란하다.

아이어닝 성형성을 개선하는 기술로서 강판의 한 면에, 알루미늄 필러를 함유시킨 도료를 도포하고, 또 다른 한쪽 면에 윤활제를 부여한 도료를 도포하는 방법이 제안되어 있으며, 예를 들면, 일본공개특허공보 평2-303633호에는 알루미늄 필러를 함유시킨 도막을 캔의 내면 측에 형성하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 캔의 외면측에서는 아이어닝시에, 판 두께 감소에 따른 표면 변형력이 캔의 내면 측에 있어서의 경우보다 훨씬 크기 때문에, 캔의 외면 측에 형성된 알루미늄 필러를 함유하는 도막에 있어서는 도막에 있어서의 고(高)아이어닝 부분에서, 알루미늄 필러가 도막 표층에 노출되는 경우가 있다. 이와 같이, 알루미늄 필러가 도막 표층에 노출되면, 아이어닝 금형에 부착하여 문제가 유발되고 양산 연속 가공이 곤란하게 되는 경우가 있다.

또한, 일반적인 수지계 도료를 도장한 금속대나 수지 필름을 피복한 금속대를 건조한 상태로 아이어닝 가공하는 경우에 있어서의 다이스 금형의 최적 조건에 대하여 수많은 검토가 이루어져 왔다.

또한, 아이어닝 금형의 입구측 반각(半角)과 출구측 반각 및 그 입구측 반각과 출구측 반각 사이의 베어링 부분의 곡률 반경을 규정함으로써, 아이어닝 가공에 있어서의 안정성을 목표로 하는 기술이, 일본공개특허공보 평9-285826호, 일본공개특허공보 평9-285827호, 일본공개특허공보 평9-285828호에 개시되어 있으나, 알루미늄 필러를 포함한 메탈릭 외관의 도막을 가지는 금속대를 아이어닝 가공하는 경우에 있어서의 다이스 금형의 최적 조건에 대하여는 아무런 검토도 이루어지지 않았다.

그러므로, 메탈릭 외관의 도막을 외면에 가지는 강판의 아이어닝 가공에 적합한 다이스 금형의 최적 형상의 검토가 요망되고 있다.

또한, 일반적인 수지계 도료를 강판의 외면에 도장하는 롤 도장법은 종래부터 확립되어 있으나, 필러의 도막내 두께 방향 분포를 1회의 롤 도장으로 제어하여 실현하는 도장 조건에 대하여는 지금까지 검토되어 있지 않다.

본 발명은 상기 종래 기술의 결점을 개선하고, 캔 외면에 금속 필러를 함유한 도막을 가지는 심리스 캔을 아이어닝 가공으로 성형함에 있어서, 그 가공 안정성을 향상시킨 금속대와 이것을 이용하여 제조된 캔 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 캔의 외면에 도포하는 도료에, 적절하게 제어된 두께의 알루미늄 안료를 함유시키는 한편, 아이어닝 가공의 각 공정과 모재 재질을 엄격하게 제어함으로써, 편면 도장 강판의 고아이어닝 성형에 있어서의 안정성을 비약적으로 높인 메탈릭 외관의 금속대와 심리스 가공 캔 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

그 발명의 요지로 하는 것은 이하와 같다.

(1) 캔의 외면에 상당하는 측에, 도장 건조 질량비로 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 필러를 포함하는 도막을 가지는 동시에, 피도장 금속면으로부터 먼 측의 도막면에 상기 필러 혼입율이 질량비로 5% 이하인 동시에 두께가 0.1 내지 20㎛인 수지 성분 리치의 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.

(2) 캔의 외면에 상당하는 측에, 도장 건조 질량비로 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러를 포함하는 도막을 가지는 동시에, 피도장 금속면으로부터 먼 쪽의 도막면에, 상기 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하이고, 한편, 두께가 0.3 내지 10㎛인 수지 성분 리치의 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.

(3) 상기 캔의 내면에 상당하는 측에, 두께 8㎛ 이상의 수지 필름이 라미네이트되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.

(4) 상기 캔의 내면에 상당하는 측에, 폴리에스테르 또는 폴리올레핀 (polyolefin) 수지 필름이 라미네이트되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.

(5) 상기 캔의 외면측의 도막 중에, 폴리에스테르, 에폭시 페놀, 비닐올가노졸의 어느 1종 이상이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4)의 어느 한 항에 기재된 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.

(6) 금속대와 롤 도장, 또는 그라비야 도장할 때에 있어서, 도료 내의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러와 수지의 중량의 합(a)과 그 합(a)과 도료 용해용 유기용제의 질량(b)의 합(a+b)의 비 a/(a+b)를 20 내지 45%로 하는 동시에 직경 5OOmmφ이하의 도장 롤을 이용하여 금속대와 롤 사이의 롤 선압을 3kg/cm 이상으로 하여 도장하는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대의 제조 방법.

(7) 상기 롤 도장시의 도료의 정적 점도를, 20℃에서 20 내지 350 센티포아즈로 하는 것을 특징으로 하는 상기 (6)에 기재된 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대의 제조 방법.

(8) 캔의 외면에 상당하는 측에, 도장 건조 질량비로 5% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러를 포함하는 도막을 가지는 동시에, 피도장 금속면으로부터 먼 쪽의 도막면에, 상기 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하인 동시에 적어도 두께가 0.03㎛ 이상인 수지 성분 리치의 부분이 캔 몸통 부분에 존재하는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체.

(9) 캔의 외면에 상당하는 측에, 도장 건조 질량비로 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러를 포함하는 도막을 가지는 동시에, 피도장 금속면으로부터 먼 측의 도막 면에 상기 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하인 동시에 적어도 두께가 0.03㎛ 이상인 수지 성분 리치의 부분이 캔 몸체 부분에 존재하는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체.

(10) 상기 캔의 내면에, 라미네이트 수지 피막을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 (8) 또는(9)에 기재된 심리스 가공 캔체.

(11) 상기 캔의 외면 측에, 폴리에스테르, 에폭시 페놀, 비닐 올가노졸 중 어느 1종 이상의 수지 피막을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 (8) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 심리스 가공 캔체.

(12) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 금속대에 대하여, 복수의 다이스를 이용하여 다단 아이어닝 가공을 실시함에 있어서, 총 박육화율 γ를 아래와 같은 범위로 하고, 아이어닝 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체의 제조 방법.

총박육화율 γ < 58+11d⁰ ^.35(d:피도장 금속면으로부터 먼 쪽의 도막면에 존재하는 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하가 되는 수지 성분 리치의 부분 두께(㎛))

(13) 상기 아이어닝 가공에 있어서, 입구 반각과 출구 반각의 교점이 0.02mm 이상의 곡율 반경을 가지는 곡면을 구비하는 아이어닝 가공 다이스를 사용하여 입구 반각을 2 내지 10˚로 하여 아이어닝 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 상기 (12)에 기재된 심리스 가공 캔체의 제조 방법.

(14) 상기 아이어닝 가공에 있어서, 입구 반각과 출구 반각의 교점이 0.1mm 이상의 곡율 반경을 가지는 곡면을 구비하는 아이어닝 가공 다이스를 이용하여 입구 반각을 2 내지 18˚로 하여 아이어닝 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 상기 (12)에 기재된 심리스 가공 캔체의 제조 방법이다.

도 1은 본 발명의 금속대의 표면 단면 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 금속대에 수지를 도장하는 경우의 도장 공정을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 금속대를 아이어닝 가공할 때에 이용하는 다이스 금형의 단면을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 따라서 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 금속대에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 금속대의 표면 단면 구조를 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 금속대(1)의 표면에, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러를 포함한 도막(2)이 형성되고 그 표면 위에 알루미늄 프리층(3)이 형성되는 한편, 다른 면에는 도막 수지 필름(4)이 형성되어 있다.

이 경우, 금속대(1)의 판 두께는 특별히 규정되는 것은 아니지만, 일반적으로, 캔의 용도에 적절한 강판으로서 0.15 내지 0.35mm의 강판이 많이 사용되고 있다.

금속대의 표면은 수지와의 밀착성과 아이어닝 가공성이 확보되고 있는 것이면 되고, 특히, 금속대의 표면 성상은 규정되는 것이 아니지만, 용기용 금속대에 있어서 종래부터 폭넓게 적용되고 있는 수법에 따라 밀착성을 확보하기 위하여 크롬산, 중크롬산, 인산, 유기산 등으로 미리 표면 처리해 두는 것이 바람직하다.

본 발명의 금속대는 알루미늄, 알루미늄 합금, 틴프리 강판, 크롬 도금 강판, 니켈 도금 강판, 인산 처리 강판, 유기 인산 수지 처리 강판, 주석 도금 강판, 주석 니켈 도금 강판 등에 적용할 수 있다.

캔의 외면에 상당하는 면에, 가공 전에, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 필러를 질량비로 5% 이상, 바람직하게는 20% 이상 함유하는 도막(이하, "필러 함유 도막"으로 하는 경우도 있다.)을 형성한다. 필러의 질량비가 5% 미만인 경우, 필러 함유 도막에 의한 아이어닝 가공면의 피복이 불충분하게 되어, 아이어닝 가공에 있어서, 아이어닝 저항 불균일이 유발되어 마멸 등에 기인하는 도막 파손의 원인이 된다.

알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 필러를 이용하는 이유는 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 전연성이 우수하므로, 아이어닝 가공시에 변형 연신, 전신되기 쉽고, 외면측의 아이어닝 응력에 의한 특정 부위에 대한 응력 집중을 회피할 수 있는 것이다.

알루미늄은 순도의 향상, 합금화, 결정 조직의 제어, 소둔 처리 등에 의하여 한층 가공성이 향상되므로, 이러한 처리를 가함으로써, 아이어닝 가공시의 저항을 저감하는 효과를 높일 수 있다. 상기 효과는 필러의 질량비가 20% 이상인 경우 현저하다.

본 발명에서 이용하는 수지는 아이어닝 가공에 견딜 수 있는 표면 경도를 구비한 수지이면 좋고, 특히, 특정 수지에 한정되는 것은 아니지만, 가공성이 양호한 폴리에스테르, 에폭시 페놀, 비닐 올가노졸 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직 하다.

수지의 표면 경도는 아이어닝 가공 전에, 연필 경도로 2H 이하가 바람직하다. 수지에 알루미늄 안료 이외의 화학계 안료, 염료를 첨가하고, 수지의 색채를 변화시키는 것이 가능하다.

수지 도막의 구조에 있어서는 금속으로부터 먼 쪽의 도막에, 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하인 부분(이하, 필러 프리부라 한다)이 적어도, 아이어닝 가공 전에 두께 0.1 내지 20㎛, 바람직하게는 0.3 내지 10㎛로 형성되도록 필러의 분포를 제어한다.

또한, 아이어닝 가공 전의 필러 프리부(수지 리치부)의 두께는 0.1㎛ 이상이지만, 아이어닝 가공 후의 캔 몸체부에 있어서의 필러 프리부의 두께는 0.03㎛ 이상이 된다.

이 때, 도막 중의 알루미늄 필러의 혼입율은 임의의 점으로부터 채취한 50점 이상의 박판편 샘플을, 전자현미경에 의하여 배율 2000배 이상으로 촬영한 사진에 있어서, 알루미늄 필러부와 수지 부분의 면적을 측정하고, 비중 보정을 실시하여 요구한 질량비에 기초하여 산정한다.

필러 프리부의 아이어닝 가공 전의 두께가 0.1㎛ 미만이면, 아이어닝 가공시에, 아이어닝의 판 두께 변화에 따라 발생하는 표면 변형력에 의하여, 알루미늄 필러가 가공면의 표면에 노출하기 쉬워져, 안정된 고속 아이어닝 가공을 실시하는 것이 곤란하게 된다.

한편, 상기 두께가 10㎛를 초과하면, 아이어닝 가공력의 금속 표면으로의 전 파가 불균일하게 되기 쉽고, 표면 마멸 현상을 유발하기 쉬워진다. 안정적인 고속 아이어닝 가공을 실현하기 위하여는 필러 프리부의 가공전 두께를, 바람직하게는 0.3㎛ 이상, 한층 더 바람직하게는 1 내지 8㎛로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 필러와 금속대와의 밀착성은 특히 확보할 필요는 없고, 도막중의 필러 밀도 분포는 특별히 규정하지 않지만, 예를 들면, 알루미늄 필러가 들어간 도료를 도장하기 전에, 필러와 금속대와의 밀착성을 향상시키는 접착성이 높은 하지 수지를 도포하여도 무방하다.

금속대의 캔의 내면에 상당하는 측의 피복은 캔 아이어닝 가공에 견디고, 가공 후의 내면의 내식성이 소정의 용도에 맞는 것이면, 특히, 특정의 피복에 한정되지 않지만, 일반적으로는 폴리에스테르, 에폭시 페놀, 비닐 올가노졸의 몇 가지 수지를 포함하는 도료를 이용하여, 1㎛ 이상의 두께의 도막을 형성하거나, 수지 필름을 라미네이트한다.

금속대의 재질은 아이어닝 가공에 견디는 가공성을 가지는 것이면 되고, 그 종류를 가리지 않는다. 캔의 내면에 상당하는 측이 도장면이 되는 경우에는 재질 경도가 HR30T로 57 미만의 것을 이용하는 것이 바람직하다.

재질 경도가 HR30T로 57 이상이 되면, 아이어닝 가공 저항이 증대되어, 표면 아이어닝력의 증강을 유발하고, 캔의 내외면에 있어서 도막 피복성을 확보하는 것이 곤란하게 된다.

외면측의 도막에, 폴리에스테르, 에폭시 페놀, 비닐 올가노졸의 어느 1종을 사용함으로써, 아이어닝 가공성을 보다 안정시킬 수 있다.

금속대의 캔의 내면에 상당하는 면에, 가공 전에 미리 8㎛ 이상의 수지 필름을 라미네이트하였을 경우에는 상기 내면을 도장한 경우보다, 아이어닝 가공력을 높일 수 있으므로 보다 경질의 금속대를 채용할 수 있다. 그 결과, 판 두께 저감에 의한 캔의 경량화를 보다 용이하게 도모할 수 있다.

즉, 금속대는 경도가 HR30T로 73인 것까지 적용 가능해진다. 그 경우, 수지 필름으로서는 아이어닝 가공에 견디는 가공성이 높은 폴리에스테르 또는 폴리올레핀(polyolefin) 필름이 바람직하다.

필름 두께가 8㎛ 미만이 되면 표면 내마멸성이 저감되고, 경질의 원판의 경우, 아이어닝 가공이 불안정하게 되는 경향이 있다.

또는 금속대의 외면의 도막에 폴리에스테르, 에폭시 페놀, 비닐 올가노졸의 어느 1종을 사용하면 아이어닝 가공성을 보다 안정시킬 수 있다.

다음으로, 필러 프리 부분의 막 두께를 확보하는 도장 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 금속대에 수지를 도장하는 경우의 도장 공정을 나타내는 도면이다. 이 도에 나타내는 바와 같이, 금속대(1)에 수지를 도장함에 있어서, 도장 롤(6)에 압하력 L을 가하면서 도막을 형성한 후, 건조로(5)에서 건조를 실시한다.

이 경우의 도장에 있어서, 도장시의 고형분의 유기용제의 고형분의 총합에 대한 질량비율을 2O 내지 45%로 한다. 용제는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상은 톨루엔, 벤젠, 에테르 등의 혼합 용제를 이용한다.

도장시의 고형분의 유기용제의 고형분의 총합에 대한 질량 비율을 45% 초과로 하면, 도포 점성이 높아져서 고속 도포가 곤란해진다. 또한, 상기 질량 비율을 20% 미만으로 하면, 건조 과정에서 필러의 위치가 불안정하게 되어, 필러 프리 부분이 생성되기 어렵게 되어 도막 두께 방향 전체에 필러가 흩어져 분포하기 쉬워진다.

도장시의 필러를 보다 금속대의 표면에 가까운 부분에 모으고, 소망하는 도막 내 필러 분포를 실현하려면, 도장시 롤에 의한 판 누름면 압력을 조정할 필요가 있다.

판 누름면 압력을 정하는 요소는 롤 지름과 롤 선압이다. 이 때, 롤 선압은 롤 베어링에 로드 셀을 설치하고, 축 하중 L을 측정하고, 그것을 도장하는 금속대의 폭 W로 나눈 L/W로 평가하였다.

본 발명에 관한 도막을 형성하기 위하여는 롤 지름을 500mmφ 이하로 하고, 롤 선압을 3kg/cm 이상으로 한다. 롤 선압을 확보하는 방법으로서는 도장시에, 백업 롤을 사용하는 등의 수법이 있으나, 본 발명에 있어서는 특별히 한정하지 않는다.

롤 선압이 3kg/cm 미만이 되면, 도장시의 필러를 금속면에 밀착시켜 보정시키기에 불충분하게 되고, 도막 내의 필러의 금속 표면에 대한 평행성이 손상되어 도막의 두께 방향으로의 필러가 흩어지기 쉬워진다. 그 결과로서, 필러 프리 부분의 두께를 확보하기 어려워진다.

도장에 있어서, 도료의 점성(정적 점도)은 20℃에서 20 내지 350 센티포아즈인 것이 바람직하다. 20 센티포아즈 미만에서는 알루미늄 필러가 도장 직후에 흩어져 버려, 외관 불량이 발생하기 쉬워진다. 한편, 상기 점성이 350 센티포아즈 초과 에서는 필러와 원판의 밀착성이 저감된다.

이상의 설명은 필러 프리부를 1회의 롤 도장으로 생성시키는 도장 방법을 전제로 하였지만, 필러 프리부를 확실히 생성시키기 위하여, 알루미늄 필러를 5% 이상 포함한 도막을 생성시킨 후에 재차, 알루미늄 필러의 함유율이 5% 이하인 수지 리치한 층을 포개어 도장하여도 된다.

다음으로, 본 발명의 금속대의 성형법에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 금속대를 아이어닝 가공할 때에 이용하는 다이스 금형의 단면을 나타내는 도면이다. 또한, 도 3에는 캔의 외면측의 다이스로서의 윗 다이스(7)와 아래 다이스(8)에 의하여, 금속대(1)를 성형하는 경우의 형태를 나타내고 있다.

도장 금속대(1)의 아이어닝 가공을 안정적으로 실시하려면 가공시의 표면 성형 응력을, 가공 온도 조건하에서 수지의 인장 강도의 한계 내 및 전단강도의 한계 내로 제어할 필요가 있다.

일반적으로, 도막의 강도는 그 성분이나, 결정 상태 또한, 온도에 의하여 변화하지만, 도막은 가공열에 의하여 경화된다. 이로부터, 본 발명자들은 아이어닝 가공에 있어서의 발열이 아이어닝 가공의 가능성을 나타내는 총박육화율의 한계를 좌우하는 것에 착안하여, 발열량 즉, 아이어닝 가공에 있어서의 총박육화율과 도막 조건과의 관계를 조사하였다.

그 결과, 아이어닝 가공시의 도막 손상의 발생을 방지하려면, 알루미늄 프리층의 두께와 총박육화율이 이하의 식으로 나타내는 관계를 만족할 필요가 있다는 것을 알아내었다.

총박육화율 γ < 58+11d⁰ ^.35

이때 총박육화율 γ는 아이어닝 성형 가공 전후에 있어서의 판 두께의 감량을 원래의 판 두께로 나눈 것(%)이다.

또한, d는 피도장 금속면으로부터 먼 쪽의 도막면에 존재하는 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하가 되는 수지 성분 리치 부분의 두께(필러 프리층의 두께)(㎛)이다.

도막 표면에 아이어닝 가공을 하는 경우, 아이어닝 가공이 가능한 총박육화율 γ는 표층의 필러 프리층의 두께 d에 크게 의존한다. 필러 프리층의 두께 d가 얇은 경우에, 상기 총박육화율을 넘는 심한 아이어닝 가공을 하면, 표층의 수지가 필러를 충분히 피복할 수 없게 되고, 필러가 직접 캔의 최표층에 노출되고, 아이어닝 금형의 표면에 퇴적하여, 아이어닝 금형의 발열량을 높인다. 그 결과, 아이어닝 가공의 생산성이 저해된다.

심리스 캔을 성형하는 경우에, 캔 높이의 확보와 벽의 박육화 가공은 일반적으로, 드로잉 가공, 아이어닝 가공, 스트레치 가공을 조합하여 실시하지만, 아이어닝 가공에 있어서의 총박육화율을 상기 식으로 정하는 제한치 내에 두는 가공 설계를 실시함으로써, 소망하는 캔 높이를 가지는 캔을 도막 손상이나 금형 문제가 발생하지 않고 안정적인 양산이 가능하게 된다.

또한, 상기 캔의 최외면 측에, 알루미늄 또는 알루미늄 필러의 혼입량이 적 어지도록 제어한 도막을 형성하고, 안정적으로 아이어닝 가공을 실시하도록 하려면, 종래의 도장 금속대의 아이어닝 가공과는 달리, 도막 표면의 수지에 대한 아이어닝 응력에 의하여 발생하는 도막과 알루미늄 필러 사이에 대한 응력 집중을 극도로 회피할 필요가 있다.

그러기 위하여는 입구측 반각(도 3의 α참조)을 극도로 작게 하고, 아이어닝시에 있어서의 금형 입구측 근방에서 도막이 쌓이는 것을 억제할 필요가 있다.

그 적정 조건을 검토한 결과, 입구측 반각이 18˚를 초과하면, 아이어닝 직전에 있어서의 도막이 쌓이는 것을 충분히 억제하지 못하고, 마멸이나 알루미늄 필러 노출이 발생하기 쉬운 것을 밝혀내었다.

한편, 입구측 반각을 2˚ 미만으로 하면, 다이스와 도막의 접촉 면적이 불안정이 되어, 아이어닝 저항이 불균일해지기 쉬워 진다. 그 결과, 가공 표면에 아이어닝 불균일 등의 외관 불량이 발생한다.

출구측 반각(도 3의 β 참조)은 본 발명에서는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 표면 광택의 안정성으로부터 1 내지 25˚가 바람직하다. 입구측 반각과 출구측출구측출구측점의 곡면의 곡율(도 3의 γ 참조)이 0.1 mm 미만이 되면, 표면 접촉 저항이 너무 높아져서 발열에 수반되는 캔 표면 등의 외관 불량이 발생하기 쉬워진다. 다만, 입구측입구측을 10˚ 이하로 하면, 이 곡율을 다시 0.02mm까지 작게 할 수 있다.

본 발명에서 다루는 아이어닝 가공은 윤활유를 이용하지 않는 건식(dry) 아이어닝 가공을 전제로 하고 있으나, 바셀린 등의 고체 윤활제나 윤활제를 이용한 습식(wet) 아이어닝 가공을 적용하여도 무방하다.

이하, 본 발명에 대하여 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

판 두께, 0.22mm, 브라이트 표면 마무리의 템퍼 T·3, 토탈 크롬 부착량 8Omg/m²의 틴프리재를 이용하여 외면 및 내면을 표 1의 도장 조건으로 도장한 강판을, 표 1에 나타내는 조건으로 아이어닝 가공하였다. 그 결과인 캔의 외관을 표 1에 함께 나타낸다. 본 발명의 강판은 모두 양호한 외관을 나타내었다.

또한, 캔의 외관에 대하여는 임의로 추출한 10개 부분에 있어서 광택도를 각각 2회 측정하고, 그 측정치의 최대치와 최소치의 차이가 전 평균치의 ±10% 이내에 모두 들어가는 것을 ◎(최우량품)으로 하고, 10% 초과 15% 이내의 것을 ○(실질적으로 사용 가능한 것)으로 하였다.

광택도의 측정은 금속대에의 도료 도포시의 진행 방향을 기준으로 하여 60˚의 각도의 반사광을 측정함으로써 실시하였다.

(실시예 2)

표 1에서의 본 발명예 1의 조건에 있어서, 표 2에 나타내는 점도로 도장하였다. 표 2에서의 외관은 실시예 1과 같은 방법으로 평가하였다. 표 2의 No. 1 내지 5는 비교예이고, 도료의 점도가 20 센티포아즈 미만으로 낮기 때문에, 필러가 도료 중에 비교적 자유롭게 돌아다니는 것이 가능하고, 도막 내의 필러의 금속면에 대한 평행성이 손상되기 쉽기 때문에 광택도의 불균형이 약간 커졌다.

또한, No. 11 내지 15도 비교예이고, 도료의 점도가 350 센티포아즈를 넘기 때문에 코터에 있어서 도포 두께의 불균일이 발생하기 쉽고, 또한, 점도가 높기 때문에 발생한 얼룩짐이 중력 등으로 레벨링되기 어렵고, 광택도의 불균형이 약간 커지고 있다.

No. 6 내지 10은 본 발명예이고 도료의 점도가 20 내지 350 센티포아즈의 범위에 있으므로, 필러의 움직임에 의한 외관 불량과 도포 얼룩짐에 기인하는 외관 불량이 모두 회피되고 있다. 또한, 여기서 말하는 점도란 도료를 20℃로 하여 E형 점도계로 측정한 점도이다.

본 발명에 의하면, 편면 도장 강판의 고(高) 아이어닝 성형에 있어서, 성형 안정성이 비약적으로 향상되고, 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대와 심리스 가공 캔 및 이러한 제조 방법을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명은 캔의 제조·이용 산업의 발전에 공헌하는 바가 크다.

Claims

캔의 외면에 상당하는 측에, 도장 건조 질량비로 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 필러를 포함한 도막을 가지는 동시에, 상기 도막의 피도장 금속면으로부터 먼 측의 표면에 상기 필러 혼입율이 질량비로 5% 이하이고 또한 두께가 0.1 내지 20㎛인 수지 성분 리치 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.
캔의 외면에 상당하는 측에, 도장 건조 질량비로 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러를 포함하는 도막을 가지는 동시에, 상기 도막의 피도장 금속면으로부터 먼 측의 표면에, 상기 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하이고 또한 두께가 0.3 내지 10㎛인 수지 성분 리치 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 캔의 내면에 상당하는 측에, 두께 8㎛ 이상의 수지 필름이 라미네이트되어 있는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 캔의 내면에 상당하는 측에, 폴리에스테르 또는 폴리올레핀 (polyolefin) 수지 필름이 라미네이트되어 있는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 캔의 외면측의 도막 중에, 폴리에스테르, 에폭시 페놀, 비닐올가노졸의 어느 1종 이상이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대.
금속대와 롤 도장 또는 그라비야 도장할 때에 있어서, 도료 내의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러와 수지의 중량의 합(a)과 그 합(a)과 도료 용해용 유기용제의 질량(b)의 합(a+b)의 비a/(a+b)를 20 내지 45%로 하고, 한편, 직경 5OOmmφ이하의 도장 롤을 이용하여 금속대와 롤 사이의 롤 선압을 3kg/cm 이상으로 하여 도장하는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대의 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 롤 도장시의 도료의 정적 점도를, 20℃에서 20 내지 350 센티포아즈로 하는 것을 특징으로 하는 성형 안정성이 우수한 메탈릭 외관의 금속대의 제조 방법.
캔의 외면에 상당하는 측에, 도장 건조 질량비로 5% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러를 포함하는 도막을 가지는 동시에, 상기 도막의 피도장 금속면으로부터 먼 측의 표면에, 상기 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하이고 또한 적어도 두께가 0.03㎛ 이상인 수지 성분 리치의 부분이 캔 몸통 부분에 존재하는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체.
캔의 외면에 상당하는 측에, 도장 건조 질량비로 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러를 포함하는 도막을 가지는 동시에, 상기 도막의 피도장 금속면으로부터 먼 측의 표면에 상기 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하이고 또한 적어도 두께가 0.03㎛ 이상인 수지 성분 리치의 부분이 캔 몸체 부분에 존재하는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 캔의 내면에 라미네이트 수지 피막을 가지는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 캔의 외면 측에 폴리에스테르, 에폭시 페놀, 비닐 올가노졸 중 어느 1종 이상의 수지 피막을 가지는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체.
제1항 또는 제2항에 기재된 금속대에 대하여, 복수의 다이스를 이용하여 다단 아이어닝 가공을 실시함에 있어서, 총 박육화율 γ을 아래와 같은 범위로 하고, 아이어닝 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체의 제조 방법.

총박육화율 γ < 58+11d^0.35(d:캔의 외면에 상당하는 측에 도장 건조 질량비로 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 필러를 포함하는 도막을 가지는 동시에, 상기 도막의 피도장 금속면으로부터 먼 측의 표면에 존재하는 필러의 혼입율이 질량비로 5% 이하가 되는 수지 성분 리치의 부분 두께(㎛))
제12항에 있어서,

상기 아이어닝 가공에 있어서, 입구 반각과 출구 반각의 교점이 0.02mm 이상의 곡율 반경을 가지는 곡면을 구비하는 아이어닝 가공 다이스를 사용하여 입구 반각을 2 내지 10˚로 하여 아이어닝 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체의 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 아이어닝 가공에 있어서, 입구 반각과 출구 반각의 교점이 0.1mm 이상의 곡율 반경을 가지는 곡면을 구비하는 아이어닝 가공 다이스를 이용하여 입구 반각을 2 내지 18˚로 하여 아이어닝 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 심리스 가공 캔체의 제조 방법.