CN104220339B - 具有发泡涂膜的金属盖及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在外表面用由在涂料中含有热膨胀性中空粒子的涂料组合物形成的涂膜形成的金属盖中，以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验的衰减率的拐点的温度表示的固化开始温度TA(℃)满足TA≥Ta+25(其中，Ta为所述热膨胀性中空粒子的膨胀开始温度(℃))，和以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验的衰减率的峰值的温度表示的最大固化温度TB(℃)满足：Tb-10≤TB≤Tb+10(其中，Tb为所述热膨胀性中空粒子的最大膨胀温度(℃))。即使在所述盖上发生结露的情况下，所述金属盖也高效地提供优异的抓握性、打开性和耐擦伤性。

Description

具有发泡涂膜的金属盖及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种金属盖，更具体地涉及一种具有发泡涂膜的金属盖，所述具有发泡涂膜的金属盖即使在所述盖上发生结露时，也不会滑动并提供优异的抓握性(grip)；和涉及一种所述金属盖的制造方法。
背景技术
冷却容纳软饮料等作为内容物的容器，然后打开盖子倒出所述内容物。因此，在空气中的水汽凝结在冷的盖子和容器的表面上。特别是，与树脂盖相比，金属盖具有高导热率，因而经常导致结露。所产生的结露水引起手在盖上滑动，导致所述盖打开性差的问题。
为了解决上述问题，发明人提出一种金属盖，其包括包含含有热膨胀性中空粒子的涂层组合物的涂膜，所述涂膜具有以算术平均粗糙度(Ra)表示的表面粗糙度为1.6μm以上的外表面，并具有2H以上但4H以下的铅笔硬度(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-2008-94467
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1中描述的盖即使在所述盖上结露时也具有优异的抓握性，显示出所述盖优异的打开性和所述涂膜的高耐擦伤性。然而，对于该盖，难以在形成涂膜的同时高效地使所述涂层组合物中存在的热膨胀性中空粒子膨胀。因此，所述盖的生产性和经济性不完全令人满意。
因此，本发明的目的是提供一种即使在盖上发生结露时也具有优异的抓握性和打开性的金属盖，所述金属盖还显示出高耐擦伤性。
本发明的另一目的是提供可高效制造上述金属盖的制造方法。
用于解决问题的方案
根据本发明，提供一种金属盖，其具有用由在涂料中含有热膨胀性中空粒子的涂料组合物组成的涂膜形成的外表面，其中以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验(rigidpendulumviscoelasticitytest)的衰减率达到拐点时的温度表示的、所述涂料的固化开始温度TA(℃)满足：
TA≥Ta+25...(1)
其中Ta为所述热膨胀性中空粒子的膨胀开始温度(℃)，和
以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验的衰减率达到峰值时的温度表示的、所述涂料的最大固化温度TB(℃)满足：
Tb－10≤TB≤Tb+10...(2)
其中Tb为所述热膨胀性中空粒子的最大膨胀温度(℃)。
在本发明的金属盖中，优选
1.所述涂膜的膜厚度为0.1至10.0μm，并且所述涂膜中的热膨胀后的中空粒子的平均粒径为10至40μm；
2.以算术平均粗糙度(Ra)表示的涂膜的表面粗糙度为2.5μm以上；和
3.所述涂膜的铅笔硬度为2H以上但4H以下。
根据本发明，还提供一种金属盖的制造方法，所述金属盖具有用由在涂料中含有热膨胀性中空粒子的涂料组合物组成的涂膜形成的外表面，其中以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验的衰减率达到拐点时的温度表示的、所述涂料的固化开始温度TA(℃)满足：
TA≥Ta+25...(1)
其中Ta为所述热膨胀性中空粒子的膨胀开始温度(℃)，以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验的衰减率达到峰值时的温度表示的、所述涂料的最大固化温度TB(℃)满足：
Tb－10≤TB≤Tb+10...(2)
其中Tb为所述热膨胀性中空粒子的最大膨胀温度(℃)，和
所述热膨胀性中空粒子在所述涂料的最大固化温度TB下膨胀至预定粒径。
发明的效果
对于本发明的金属盖，用于构成作为外表面的涂膜的涂料组合物的热膨胀性中空粒子与具有对所述热膨胀性中空粒子的膨胀温度来说的最佳固化温度的涂料组合，由此变得可以提供具有优异的抓握性和高耐擦伤性的金属盖。
对于本发明的金属盖，如将从随后描述的实施例的结果清楚可见，以算术平均粗糙度表示的表面粗糙度为2.5μm以上，特别是2.5至4.0μm；在干燥状态下，所述静摩擦系数为0.65以上和所述动摩擦系数为0.55以上，即使在结露状态下，所述静摩擦系数也为0.70以上和所述动摩擦系数为0.55以上。如这些发现所证明的，所述金属盖可显示出优异的抓握性。
此外，如2H以上但4H以下的铅笔硬度所示，所述盖的表面坚硬。因此，尽管如2.5μm以上的表面粗糙度所示的凹凸不平，但所述盖具有优异的耐擦伤性。由于即使在高速制造时也不损害外观特性，因而所述盖还具有优异的生产性。
如上所述，能够容易地选择所述涂料与热膨胀性中空粒子的最优组合。因此，在所述涂膜烘烤的同时能够高效地使所述热膨胀性粒子膨胀。因此，能够以高生产率制造具有上述性质的金属盖。
具体实施方式
在本发明中，通过组合满足符合上述方程式(1)和(2)的固化条件的涂料与热膨胀性中空粒子，可高效地使所述热膨胀性中空粒子膨胀，结果，可在金属盖上形成能够显示出优异的抓握性和高耐擦伤性的膨胀的涂膜。
即，构成根据本发明的金属盖的外表面上的涂膜的涂料组合物包含涂料和热膨胀性中空粒子。对于所述涂料的固化，存在最佳温度范围。对于所述热膨胀性中空粒子的膨胀，也存在优选的温度范围。如果在超过所述优选温度范围的温度下加热所述热膨胀性中空粒子，则所述热膨胀性中空粒子在膨胀后收缩。因此，重要的是，在所述涂料的固化条件下高效地使所述热膨胀性中空粒子膨胀。
从随后描述的实施例的结果，上述事实将是明显的。即，在使用包含满足上述方程式(1)和(2)的涂料和热膨胀性中空粒子的组合的涂料组合物构成的金属盖中，所述算术平均粗糙度(Ra)在2.5至4.0μm的范围内，并且很明显抓握性和耐擦伤性是优异的(实施例1至2)。在使用包含不满足上述方程式(1)和(2)中至少一个的涂料和热膨胀性中空粒子的组合的涂料组合物构成的金属盖中，包括算术平均粗糙度(Ra)小于2.5μm的样品，因此很明显抓握性较差(比较例2至3)；或包括算术平均粗糙度(Ra)大于4.0μm的样品，因此很明显耐擦伤性差(比较例4至5)。
在本发明的金属盖中，优选所述涂膜的厚度在0.1至10.0μm、特别是1至8μm的范围内，膨胀后的中空粒子的平均粒径在10至40μm、特别是15至25μm的范围内。相对于所述涂膜的膜厚度，膨胀后的中空粒子落在上述范围内，使得能够满足两个对立的性质：抓握性和耐擦伤性。
(涂料组合物)
在本发明中，重要的是组合使用满足方程式(1)和(2)的涂料和热膨胀性中空粒子，并且优选地，期望从下述涂料和热膨胀性中空粒子中选择适合的组合。
作为所述涂料，可使用迄今为止用作金属盖外表面用涂料的所有涂料，如环氧酚醛涂料、环氧氨基涂料、聚酯涂料和聚氨酯涂料。然而，由于它们在金属盖的外表面用涂膜需要的性质如涂膜粘合性、加工性、耐腐蚀性(阻隔性)和卫生性上优异，和从常规热膨胀性中空粒子的膨胀开始温度(Ta)和最大膨胀温度(Tb)的方面，可优选使用聚酯涂料。
作为聚酯涂料，可优选使用与热固性树脂如氨基树脂、酚醛树脂、异氰酸酯树脂或热固化丙烯酸类树脂混合的基本上由聚酯树脂组成的溶剂类涂料；或作为丙烯酸类改性聚酯树脂的聚酯类水性涂料。
优选地，作为主要成分的聚酯树脂通常具有1,000至50,000的数均分子量，20至80℃的玻璃化转变点，和0.25至0.70dl/g的比浓粘度(reducedviscosity)。
所述聚酯涂料优选包含混合比为95:5至60:40的聚酯树脂和热固性树脂。制备涂料时，相对于100重量份的树脂组分，优选所述聚酯涂料包含150至500重量份的溶剂。作为所述溶剂，可使用能够溶解上述树脂组分的任何公知溶剂。其实例是异丙醇、醋酸异丁酯、正丁醇和Solvesso110。
作为所述涂料中包括的热膨胀性中空粒子，优选的是其中构成所述粒子的外覆盖部包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈或甲基丙烯腈等，和在所述外覆盖粒子中包括被包封的物质如异戊烷溶液或化学发泡剂的那些粒子。
如前所述，优选地，膨胀后的热膨胀性中空粒子具有10至40μm的平均粒径，以获得0.1至10.0μm的涂膜厚度。这些粒子优选为体积通常增大至原始体积的8至64倍的那些粒子。可使用的热膨胀性中空粒子优选为，但不限于，由Expancel制造的Expancel(注册商标)、由MatsumotoYushi-SeiyakuCo.,Ltd.制造的MatsumotoMicrosphere(注册商标)和由EIWACHEMICALIND.CO.,LTD制造的CELLPOWDER(注册商标)。
在用于本发明的涂料组合物中，相对于100重量份的涂料树脂组分，优选包括0.7至3.0重量份的膨胀后平均粒径在上述范围内的热膨胀性中空粒子。
(涂装金属板)
用于形成根据本发明的金属盖的涂装金属板至少包括未涂装金属板或用保护性底层清漆涂装金属板，和形成在所述未涂布的或涂有底漆的金属板上的外表面涂膜，所述涂膜由上述涂料组合物组成。
作为金属板，可使用迄今为止已用于金属盖的金属板，例如各种表面处理过的钢板如无锡钢或马口铁，和轻金属材料如铝。特别是，优选的金属板包括铝或铝合金。
金属板的板厚度优选为0.18至0.25mm，特别是，在铝的情况下，推荐的厚度为0.22至0.25mm。
涂料组合物优选以40至60mg/dm2的涂布量涂布在所述金属板上。涂布可通过任何公知方法如浸涂、辊涂、喷涂或电沉积涂装来进行。
所述涂料的焙烤条件包括与使用的涂料相符的加热温度。例如，当使用聚酯氨基涂料时，加热该涂料，将其最大固化温度设置为峰值温度，并在达到最大固化温度后，结束加热。当达到最大固化温度时，固化没有结束，而是由于热惯性，固化继续进行。
(金属盖)
例如，通过上述涂装金属板的公知拉拔成形，形成盖形状的金属盖。
本发明的金属盖可采取各种形状，只要其在其外表面上具有包括上述涂料组合物的发泡涂膜。特别是，其优选是转动时开启的盖，特别是螺旋固定在容器口上的盖，因为这种盖具有良好的抓握性且容易转动。
如下制备金属盖：拉拔成形涂装金属板，以使拉拔形成的板具有由上述发泡涂膜形成的外表面；然后形成螺纹部分；如果需要，形成开启识别带等以形成盖壳；然后在所述盖壳的顶板部内表面上形成衬垫材料。
实施例
(评价方法)
表1示出试验装置和试验条件。
[表1]
(评价标准)
·抓握性
测定所得到的螺旋盖的动摩擦系数和静摩擦系数(干燥状态)。此外，将所述螺旋盖施加至可再密封罐，所述罐具有形成在其口处的螺纹部分并填充有作为内容物的热水，并在5℃温度下，将用螺旋盖塞住的可再密封罐冷藏24小时。
从冰箱中取出如此储存的罐，并使其在23℃温度和60％RH的湿度下静置10分钟。然后，测定动摩擦系数和静摩擦系数(结露状态)，并由10个评价者根据下述标准评价所述盖的滑动性和打开性：
◎：与常规金属盖相比，非常容易打开。
○：与常规金属盖相比，容易打开。
△：与常规金属盖相当。
×：与常规金属盖相比，难以打开。
·耐擦伤性
目测检查成形后的盖的外表面上的涂膜的擦痕和裂纹，并根据下述标准进行评价：
○：相对于常规金属盖，擦痕和裂纹相当。
△：与常规金属盖相比，观察到稍微更多的擦痕和裂纹。
×：与常规金属盖相比，观察到更多的擦痕和裂纹。
·铅笔硬度
如划痕硬度试验法(JISK5600-5-4)中所规定的，进行铅笔硬度试验，所述划痕硬度试验法是用于评价涂膜的机械性能的试验法之一。
(涂料组合物)
·涂料A：聚酯氨基涂料(由DICGraphicsCorporation制造)
(固化开始温度(TA)125℃，最大固化温度(TB)144℃)
·涂料B：聚酯氨基涂料(由TOYOINKCO.,LTD.制造)
(固化开始温度(TA)124℃，最大固化温度(TB)163℃)
·涂料C：聚酯氨基涂料(由KANSAIPAINTCO.,LTD.制造)
(固化开始温度(TA)112℃，最大固化温度(TB)145℃)
以上标明的固化开始温度和最大固化温度各自表示三次测量的平均值。
·热膨胀性中空粒子(1):
膨胀开始温度(Ta)95℃，最大膨胀温度(Tb)145℃，发泡后的粒径20μm
·热膨胀性中空粒子(2):
膨胀开始温度(Ta)95℃，最大膨胀温度(Tb)145℃，发泡后的粒径40μm
·热膨胀性中空粒子(3):
膨胀开始温度(Ta)105℃，最大膨胀温度(Tb)150℃，发泡后的粒径40μm
·热膨胀性中空粒子(4):
膨胀开始温度(Ta)125℃，最大膨胀温度(Tb)180℃，发泡后的粒径40μm
(实施例1)
在板厚度为0.25mm的铝板上，以45mg/dm2的涂布量涂布相对于100重量份涂料A的树脂包括3重量份所述热膨胀性中空粒子(1)的涂料组合物，形成清漆底层(厚度0.1至15.0μm)和印刷层(厚度0.1至5.0μm)。在180℃的峰值温度下，加热所述涂布的铝板10分钟，以制备膜厚度为4至5μm和膨胀后的中空粒子的平均粒径为20μm的涂装金属板。将所述涂装金属板进行拉拔成形，制备开口直径为38mm的螺旋盖。所述评价的结果示出在表2中。
(实施例2)
除用中空粒子(2)代替实施例1中的热膨胀性中空粒子(1)以外，以与实施例1相同的方法制备螺旋盖。所述评价的结果示出在表2中。
(比较例1)
除不包括热膨胀性中空粒子以外，以与实施例1相同的方法制备螺旋盖。所述评价的结果示出在表2中。
(比较例2)
除用涂料B代替实施例1中的涂料A以外，以与实施例1相同的方法制备螺旋盖。所述评价的结果示出在表2中。
(比较例3)
除用涂料C代替实施例1中的涂料A以外，以与实施例1相同的方法制备螺旋盖。所述评价的结果示出在表2中。
(比较例4)
除用中空粒子(3)代替实施例1中的热膨胀性中空粒子(1)以外，以与实施例1相同的方法制备螺旋盖。所述评价的结果示出在表2中。
(比较例5)
除用中空粒子(4)代替实施例1中的热膨胀性中空粒子(1)以外，以与实施例1相同的方法制备螺旋盖。所述评价的结果示出在表2中。
(评价结果)
各个试验的评价结果示出在表2中。
将所述涂料的固化开始温度设定在比所述热膨胀性中空粒子的膨胀开始温度高25℃以上的温度，以延迟固化反应的开始时间，以及将所述涂料的最大固化温度设定在所述热膨胀性中空粒子膨胀最大化的最大膨胀温度±10℃的温度范围内。通过这样做，成功高效地制造了抓握性增加但不损失耐擦伤性的具有凹凸面的金属盖。
产业上的可利用性
本发明的金属盖具有优异的抓握性和打开性。因此，其可优选用于对结露等特别敏感的冷饮料等。
此外，所述金属盖具有优异的耐擦伤性，并且即使高速制造时，也不会损害其外观特性。因此，其具有优异的生产性，且能够适应大量生产。
此外，能够容易地选择所述涂料和热膨胀性中空粒子的最优组合。因此，在所述涂膜烘烤的同时能够高效地使所述热膨胀性中空粒子膨胀。因此，能够以高生产率制造所述金属盖。

Claims (6)

1.一种金属盖，其具有用由在涂料中含有热膨胀性中空粒子的涂料组合物组成的涂膜形成的外表面，
其中以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验的衰减率达到拐点时的温度表示的、所述涂料的以℃为单位的固化开始温度TA满足：
TA≥Ta+25
其中Ta为所述热膨胀性中空粒子的以℃为单位的膨胀开始温度，和
以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验的衰减率达到峰值时的温度表示的、所述涂料的以℃为单位的最大固化温度TB满足：
Tb－10≤TB≤Tb+10
其中Tb为所述热膨胀性中空粒子的以℃为单位的最大膨胀温度。
2.根据权利要求1所述的金属盖，其中所述涂膜的膜厚度为0.1至10.0μm，和所述涂膜中的热膨胀后的中空粒子的平均粒径为10至40μm。
3.根据权利要求1或2所述的金属盖，其中以根据JISB0601测定的算术平均粗糙度(Ra)表示的所述涂膜的表面粗糙度为2.5μm以上。
4.根据权利要求1或2所述的金属盖，其中所述涂膜的根据JISK5600-5-4测定的铅笔硬度为2H以上但4H以下。
5.根据权利要求3所述的金属盖，其中所述涂膜的根据JISK5600-5-4测定的铅笔硬度为2H以上但4H以下。
6.一种金属盖的制造方法，所述金属盖具有用由在涂料中含有热膨胀性中空粒子的涂料组合物组成的涂膜形成的外表面，
其中以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验的衰减率达到拐点时的温度表示的、所述涂料的以℃为单位的固化开始温度TA满足：
TA≥Ta+25
其中Ta为所述热膨胀性中空粒子的以℃为单位的膨胀开始温度，
以所述涂料的刚性摆锤粘弹性试验的衰减率达到峰值时的温度表示的、所述涂料的以℃为单位的最大固化温度TB满足：
Tb－10≤TB≤Tb+10
其中Tb为所述热膨胀性中空粒子的以℃为单位的最大膨胀温度，和所述热膨胀性中空粒子在所述涂料的最大固化温度TB下膨胀至预定粒径。
CN201380017231.7A 2012-03-27 2013-03-12 具有发泡涂膜的金属盖及其制造方法 Active CN104220339B (zh)

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