JP2001179879A - ポリエステル樹脂フィルム被覆金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工・加熱後密着性、成形加工性及び耐衝撃
性に優れるポリエステル樹脂フィルム被覆金属板を提供
する。 【解決手段】 金属板の上に形成するフィルムを、上層
が複屈折率：０．０２０〜０．１００の配向ポリエステ
ル樹脂、下層が複屈折率：０．０１５以下のポリエステ
ル樹脂、中間層が傾斜配向ポリエステル樹脂の三層構造
とし、下層の厚みが１．０〜３．０μmであるポリエス
テル樹脂フィルム被覆金属板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工・加熱後密着
性、成形加工性及び耐衝撃性に優れる缶容器用ポリエス
テル樹脂フィルム被覆金属板に関する。

【０００２】

【従来の技術】製缶工業においては、近年塗装に変わ
り、熱可塑性樹脂フィルムを金属板にラミネートした樹
脂フィルム被覆金属板の適用が検討されている。特に、
耐食性・安全性・耐熱性の観点から、ポリエステル樹脂
フィルムがバランスのとれた特性を有するとして注目さ
れ、これをベースにした提案がなされている。代表的な
提案を以下に示す。 （１）ポリエステルフィルムを、接着剤を用いることな
く、金属板にラミネートしたもの（特公昭６０−４７１
０３号公報、特開平１０−１３８３８９号公報、特開平
１０−１３８３９０号公報）。 （２）ポリエステルフィルムを、接着剤を用いて金属板
にラミネートしたもの（特公昭６３−１３８２９号公
報、特公平４−７４１７６号公報）。

【０００３】（１）に示す特公昭６０−４７１０３号公
報の提案は、金属板にポリエステルフィルムを、フィル
ムの融点以上の温度で熱融着することを必須条件にして
おり、金属板の界面近傍には無定形ポリエステル層が生
成し、この樹脂層が金属板との密着性を向上させている
点に特徴がある。しかし、この無定形層は、１２０℃程
度の高温レトルト条件下で殺菌処理が必要な用途に供し
た場合、球晶化しやすく加工密着力も低下してしまう。

【０００４】また、特開平１０−１３８３８９号公報、
特開平１０−１３８３９０号公報については、金属板の
界面近傍の樹脂フィルム層を、複屈折率０．０１０以下
の低配向状態とし、その厚み比を４０〜９０％に規定す
ることで、加工後密着性を向上させている点に特徴があ
る。しかし、この低配向層の厚み比が４０〜９０％と高
いために、レトルト時の球晶化が避けられず、また上層
の二軸延伸樹脂層の寄与度が少ないため、耐衝撃性も低
下してしまう。

【０００５】一方、（２）の提案は、ポリエステルフィ
ルムを融点以下の温度でラミネートすることが可能であ
るため、金属板との界面に無定形ポリエステル層が形成
されにくく、レトルト処理等の加熱処理後も、良好な密
着性を有することに特徴がある。しかし、フィルムに接
着剤を塗布する工程が煩雑で有ることに加え、大きなコ
ストアップになり、好ましい方法とは言い難い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
考慮し、加工・加熱後密着性、成形加工性及び耐衝撃性
に優れるポリエステル樹脂フィルム被覆金属板を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の手段は、金属板の上に形成するフィルムを、上層が
複屈折率：０．０２０〜０．１００の配向ポリエステル
樹脂、下層が複屈折率：０．０１５以下のポリエステル
樹脂、中間層が傾斜配向ポリエステル樹脂の三層構造と
し、下層の厚みが１．０〜３．０μmであることを特徴
とする、ポリエステル樹脂フィルム被覆金属板である。

【０００８】前記金属板は、加工・加熱後密着性、成形
加工性、及び耐衝撃性に優れるため、レトルト処理等の
加熱処理を必要とする食缶あるいは飲料缶の蓋材・胴材
として広く適用できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。図１は、本発明の実施の形態に係るポリエステル
樹脂フィルム被覆金属板の断面模式図であり、前記金属
板は、金属板５の上に、上層：複屈折率０．０２０〜
０．１００の配向ポリエステル樹脂層１、中間層：傾斜
配向ポリエステル樹脂層２、下層：複屈折率０．０１５
以下のポリエステル樹脂層３からなる三層構造の樹脂フ
ィルム層４が被覆されている。

【００１０】ここで、上層の二軸配向ポリエステル樹脂
層１の複屈折率は、０．０２０〜０．１００であること
が必要である。複屈折率が０．０２０未満であると、耐
衝撃性・耐食性の低下が顕著となり、０．１００を超え
ると、成形加工性が劣化し製缶不良を招く危険がある。

【００１１】下層のポリエステル樹脂層３の複屈折率は
０．０１５以下であり、厚みは１．０〜３．０μｍの範
囲あることが必要である。

【００１２】複屈折率を０．０１５以下とすることで、
強固な密着性が確保されるとともに、樹脂層自体の加工
性も向上するため、優れた成形加工性が得られる。ま
た、フィルム厚みを、１．０〜３．０μｍの範囲とする
とすることで、良好な密着性を維持しつつ、球晶生成の
元になる核生成の絶対量を抑制できるため、加工・加熱
後の密着性を良好とすることができる。

【００１３】厚みが３．０μｍを超えると、加工・加熱
後の球晶生成量が増大する。球晶の部分は外部から応力
が加わった場合、応力集中部となるため破壊の起点とな
り易く、加工後密着性が大幅に低下してしまう。また、
厚みが１．０μm未満になると、ラミネート時の濡れ性
が乏しいため、密着性が劣化してしまう。

【００１４】上記のごとく、上層に複屈折率０．０２０
〜０．１００の配向のポリエステル樹脂層１、下層に複
屈折率０．０１５以下のポリエステル樹脂層３を形成さ
せた場合、両者の熱収縮挙動が異なるため、成形加工時
や熱処理時に界面にせん断応力が発生し、樹脂が損場し
やすくなる。本発明では、中間層として、傾斜配向ポリ
エステル樹脂層２が存在することにより、界面で発生す
る応力が緩和されフィルム損傷を抑制することができ
る。

【００１５】中間層のポリエステル樹脂層２の複屈折率
は、（下層の複屈折率）〜（上層の複屈折率）の範囲内
であり、図２に示すように上層の複屈折率から下層の複
屈折率に向けて、複屈折率が連続的に低下する構造であ
ることが望ましい。また、厚みは、１．０μｍ以上であ
ることが望ましい。１．０μｍ未満であると、上記の応
力緩和効果が十分に発揮されないからである。

【００１６】このようなポリエステル樹脂の複屈折率
は、以下の測定手法にて求められる値を採用する。

【００１７】偏光顕微鏡を用いて樹脂被覆金属板の金属
板５を除去した後の樹脂被覆フィルム４の断面方向のレ
タデーションを測定し、樹脂フィルムの断面方向の複屈
折率を求める。フィルム層４に入射した直線偏光は、二
つの主屈折率方向の直線偏光に分解される。この時、高
屈折率方向の光の振動が低屈折率方向よりも遅くなり、
そのためフィルム層４を抜けた時点で位相差を生じる。
この位相差をレタデーションＲと呼び、複屈折率△ｎと
の関係は、式（１）で定義される。 △ｎ＝Ｒ／ｄ…（１） 但し、ｄ：フィルム層４の厚み

【００１８】次に、レタデーションの測定方法について
説明する。単色光を偏光板を通過させることで、直線偏
光とし、この光をサンプル（フィルム層４）に入射す
る。入射された光は上記のように、レタデーションを生
じるため、フィルム層を透過後、楕円偏光となる。この
楕円偏光はセナルモン型コンペンセーターを通過させる
ことにより、最初の直線偏光の振動方向に対してθの角
度をもった直線偏光となる。このθを偏光板を回転させ
て測定する。レタデーションＲとθの関係は式（２）で
定義される。 Ｒ＝λ・θ／１８０ …（２） 但し、λ：単色光の波長よって複屈折率△ｎは、式
（１）、（２）から導き出される式（３）で定義され
る。 △ｎ＝（θ・λ／１８０）／ｄ…（３）

【００１９】本発明で使用するポリエステル樹脂フィル
ムは、芳香族ポリエステル樹脂フィルムであることが好
ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリエチレン2、6ナフタレンカルボキシ
レート等の樹脂に共重合されたものが適用される。より
好ましくは、酸成分の２５ｍｏｌ％以下がイソフタル酸
であるポリエチレンテレフタレート共重合フィルムであ
ることが望ましい。

【００２０】かかる共重合樹脂フィルムは、公知の押出
し機によりフィルム成形され、フィルム成形後、縦・横
二方向に延伸した後、熱固定過程を経ることにより製造
される。

【００２１】ポリエステル樹脂フィルムの厚み（全フィ
ルム厚み）は、特に制限されないが、５〜５０μｍの範
囲内が望ましい。厚みが５μｍ未満になると、ラミネー
ト作業性が著しく低下するとともに、充分な加工耐食性
が得られず、一方、５０μｍ超えとなると、製缶分野で
広く使用されているエポキシ系塗料と比較しても経済的
でない。

【００２２】また、美観性を向上させるために顔料、染
料などの着色剤、滑り性を付与させるために無機滑剤お
よび帯電防止剤などをポリエステルフィルム内に添加配
合させてもよい。

【００２３】また、本発明で使用する金属板としては、
各種表面処理鋼板、アルミニウムや銅及びそれら合金等
の軽金属板が挙げられる。表面処理鋼板としては、冷延
鋼板を焼鈍後二次冷間圧延し、亜鉛系めっき、錫めっ
き、ニッケルめっき、クロムめっき、錫／クロムの二層
めっき、電解クロム酸処理、クロム酸処理、りん酸処理
等の表面処理の一種または二種以上行ったものを用いる
ことができる。軽金属板としては、純アルミニウム板、
アルミニウム合金板、銅合金等を用いることができる。

【００２４】このような金属板表面に樹脂フィルムを熱
圧着被覆する方法については、本発明に示すポリエステ
ル樹脂フィルム構造が形成可能であれば、特に制限され
るものではない。

【００２５】一般的には、図３に示す熱融着型のラミネ
ート装置を用い、加熱帯１１において加熱された金属帯
１２を一対のラミネートロール１４で挟み、所定のラミ
ロール押し付け力を付与して、金属帯１２の片面あるい
は両面に樹脂フィルム１３を連続的にラミネートを行
う。

【００２６】ここで、ラミネート温度（ラミネート時の
金属帯の温度）は、ポリエステル樹脂フィルムの結晶融
解温度±４０℃の範囲であることが望ましい。結晶融解
温度＋４０℃を超えると、ポリエステル樹脂フィルムが
熱劣化してしまい、腐食因子に対するバリア性がなくな
るためである。結晶融解温度−４０℃未満となると、図
１に示す、下層３の複屈折率を、０．０１５以下とする
ことが困難となり、ポリエステル樹脂フィルムと金属板
の加工密着力が低下してしまう。なお、ここでいう結晶
融解温度とは、示差走査熱量計により、１０℃／ｍｉｎ
の昇温速度で昇温した時の吸熱ピークの最大ピーク深さ
を示す温度である。

【００２７】金属帯を加熱する方法としては、公知の熱
風循環伝熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式、ヒート
ロール方式が挙げられ、特に制限するのもではないが、
設備費、設備の簡素化を考慮しヒートロール伝熱方式が
好ましい。

【００２８】ポリエステルフィルムを金属板にラミネー
トするときのラミネートロールの表面温度については、
６０〜１３０℃であることが望ましい。これにより、図
１に示す中間層２、上層１の複屈折率を本発明範囲内と
することが可能となる。

【００２９】ラミネートロールの材質としては、ゴムロ
ールが望ましい。ゴムの材質については、熱伝導性・耐
熱性に優れたシリコンロールが好ましい。

【００３０】ポリエステルフィルム圧着後は、急冷する
ことが望ましい。５秒以内にフィルムのガラス転移点以
下にすることが好ましい。

【００３１】

【実施例】以下に本発明の実施例を比較例とともに示
す。表１に示す各種の金属板に対し、同じく表１に示す
各種のポリエステル樹脂を、図３に示すラミネート装置
にて、ラミネート条件（金属帯加熱温度・ラミネートロ
ール温度・ポリエステル樹脂フィルム熱圧着後の冷却条
件他）を調整することにより、ラミネート後のフィルム
層構造を制御して、ポリエステル樹脂被覆金属板を製造
した後、各種性能を評価した。

【００３２】（性能評価方法） 成形加工性 ポリエステル樹脂被覆金属板にワックス塗布後、直径１
７９ｍｍの円板を打ち抜き、絞り比１．６０にて浅絞り
缶を得た。ついで、この浅絞り缶に対し、２回の再絞り
加工を行った。絞り比はそれぞれ、１．３６、１．２４
であった。このようにして得た深絞り缶を、開口端部の
トリム加工後、２１５℃×２分３０秒の熱処理を行い、
放冷後ネック加工を行って３５０ｇの２ピース缶を作成
した。得られた缶について、フィルムの損傷程度を目視
観察し、下記の基準で評価した。 ○：フィルム損傷なし △：フィルムに軽微な損傷あり ×：フィルムが著しく損傷

【００３３】加工・加熱後密着性 の手法にて作成した２ピース缶に対し、缶高さ１１８
ｍｍのネック部内面の金属板圧延方向及びその４５°方
向、９０°方向、１３５°方向の位置に缶高さと直角に
なるようにポリエステル樹脂に長さ１０ｍｍの疵を入れ
た。その後、レトルト処理（１３０℃×３０ｍｉｎ、加
圧水蒸気で処理）を行い、疵部からのフィルム剥離幅を
測定し、下記の基準で評価した。 ○：剥離なし △：剥離長０〜５ｍｍ未満 ×：５ｍｍ以上

【００３４】耐衝撃性 の手法にて作成した缶に対し、水を満注し、5℃以下
に冷却後、高さ１ｍから塩化ビニル製樹脂タイル床面上
へ落下させ、１週間経時させた。その後、缶内から内容
物（水）を除去し、缶内面側をろうにてマスクして、
０．５％食塩水を注入し、食塩水中の電極と缶に６．２
Ｖの電圧を印加させ、５分後の電流値を読み取り、１０
缶測定後の平均値を求め、下記の基準で評価した。 ○：０．１ｍＡ未満 ×：０．１ｍＡ以上 評価結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】本発明範囲を外れる比較例は、成形加工
性、加工後密着性、耐衝撃性の少なくとも一つが劣って
いる。

【００３７】一方、本発明範囲内の実施例の各鋼板は、
成形加工性、加工後密着性、耐衝撃性の全てが優れてお
り、もって深絞り加工した金属缶、特に飲料缶・食品缶
に最適である。

【００３８】

【発明の効果】本発明のポリエステル樹脂フィルム被覆
金属板は、成形加工性、加工・加熱後の密着性、耐衝撃
性に優れており、レトルト処理等の加熱処理を必要とす
る食缶あるいは飲料缶の蓋材・胴材として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るポリエステル樹脂フ
ィルム被覆金属板の断面模式図。

【図２】図１のポリエステル樹脂フィルム被覆金属板の
中間層に配設されている傾斜配向ポリエステル樹脂層の
厚さ方向の複屈折率の変化を説明する図。

【図３】本発明に係るポリエステル樹脂フィルム被覆金
属板を製造する熱融着型のラミネート装置の例を示す
図。

【符号の説明】

１ 上層 ２ 中間層 ３ 下層 ４ 三層構造の樹脂フィルム層 ５ 金属板 １１ 加熱帯 １２ 金属帯 １３ 樹脂フィルム １４ ラミネートロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 威 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 茂野 雅彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 渡辺 真介 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4F100 AB01A AB03 AK41B AK41C AK41D AK42 AK42J BA04 BA07 BA10A BA10B BA13 BA22 GB16 GB23 JA20B JA20D JK06 JK10 JL01 JN18B JN18C YY00B YY00C

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板の上に形成するフィルムを、上層
   が複屈折率：０．０２０〜０．１００の配向ポリエステ
   ル樹脂、下層が複屈折率：０．０１５以下のポリエステ
   ル樹脂、中間層が傾斜配向ポリエステル樹脂の三層構造
   とし、下層の厚みが１．０〜３．０μmであることを特
   徴とする、加工・加熱後密着性、成形加工性及び耐衝撃
   性に優れるポリエステル樹脂フィルム被覆金属板。