JP2003175564A - ポリエチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼板 - Google Patents
ポリエチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 錫合金層の上層に形成される化成皮膜中に、
その皮膜特性を向上させる作用を有するものの環境上の
問題から望ましくないとされるCrを含有させることな
く、ポリエチレンフィルムとの密着性に優れたポリエチ
レンフィルム被覆錫合金めっき鋼板の提供することにあ
る。 【解決手段】 鋼板表面上に、FeおよびNiのうちから選
んだ１種または２種を含有する錫合金層を有し、その上
層に0.5〜100mg/m2のＰと0.1〜250mg/m2のSiを含有する
化成皮膜を有し、前記化成皮膜の表面に熱融着したポリ
エチレンフィルムを有することを特徴とする。
その皮膜特性を向上させる作用を有するものの環境上の
問題から望ましくないとされるCrを含有させることな
く、ポリエチレンフィルムとの密着性に優れたポリエチ
レンフィルム被覆錫合金めっき鋼板の提供することにあ
る。 【解決手段】 鋼板表面上に、FeおよびNiのうちから選
んだ１種または２種を含有する錫合金層を有し、その上
層に0.5〜100mg/m2のＰと0.1〜250mg/m2のSiを含有する
化成皮膜を有し、前記化成皮膜の表面に熱融着したポリ
エチレンフィルムを有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、食缶、飲料缶、一
般缶などに使用される缶用表面処理鋼板に関するもので
あって、ポリエチレンフィルムをラミネート被覆した錫
合金めっき鋼板に関するものである。
般缶などに使用される缶用表面処理鋼板に関するもので
あって、ポリエチレンフィルムをラミネート被覆した錫
合金めっき鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、食缶、飲料缶、一般缶などを製缶
するには、錫めっき鋼板や薄クロムめっき鋼板に塗装を
施した表面処理鋼板が用いられていた。塗装は複数回行
われることが多く、塗料の焼き付け工程が煩雑であるば
かりでなく、塗装に使用する塗料のほとんどが大気への
放出によって公害問題を引き起こしかねない有機溶剤で
あるため、廃棄溶剤を処理する設備が必要となって、設
備コスト負担が大きくなるという問題がある。また、有
機溶剤の塗料を使用しないようにするため、水性の塗料
も開発されているが、塗膜性能が劣るため、実用化レベ
ルにまでは達していないのが現状である。
するには、錫めっき鋼板や薄クロムめっき鋼板に塗装を
施した表面処理鋼板が用いられていた。塗装は複数回行
われることが多く、塗料の焼き付け工程が煩雑であるば
かりでなく、塗装に使用する塗料のほとんどが大気への
放出によって公害問題を引き起こしかねない有機溶剤で
あるため、廃棄溶剤を処理する設備が必要となって、設
備コスト負担が大きくなるという問題がある。また、有
機溶剤の塗料を使用しないようにするため、水性の塗料
も開発されているが、塗膜性能が劣るため、実用化レベ
ルにまでは達していないのが現状である。
【０００３】これらの問題点を解決するため、熱可塑性
の樹脂フィルムをラミネートする試みが多数なされてお
り、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂などのポリ
オレフィン樹脂のフィルムやポリエチレンテレフタレー
ト樹脂などのポリエステル樹脂のフィルムをラミネート
する検討が行われた。これらの中で、ポリエチレンフィ
ルムは最も安価であり、かつ食品包装や袋に多量に使用
されており、鋼板表面をラミネートするのには有望な材
料である。
の樹脂フィルムをラミネートする試みが多数なされてお
り、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂などのポリ
オレフィン樹脂のフィルムやポリエチレンテレフタレー
ト樹脂などのポリエステル樹脂のフィルムをラミネート
する検討が行われた。これらの中で、ポリエチレンフィ
ルムは最も安価であり、かつ食品包装や袋に多量に使用
されており、鋼板表面をラミネートするのには有望な材
料である。
【０００４】ポリエチレンフィルムをラミネートした鋼
板としては、特開昭46−6142号公報、特開平５−200961
号公報が知られているが、これらに開示されているのは
いずれも、従来の塗装缶に使われていたのと同じ公知の
缶用表面処理鋼板である。
板としては、特開昭46−6142号公報、特開平５−200961
号公報が知られているが、これらに開示されているのは
いずれも、従来の塗装缶に使われていたのと同じ公知の
缶用表面処理鋼板である。
【０００５】代表的な缶用表面処理鋼板としては、従来
からぶりきと称される錫めっき鋼板と薄クロムめっき鋼
板があり、錫めっき鋼板では、通常、ぶりき原板に錫め
っきを施した後に、重クロム酸、クロム酸などの６価の
クロム化合物を使った水溶液中に浸漬もしくはこの溶液
中で電解することによってクロム酸化物あるいは金属ク
ロムとクロム酸化物からなるクロメート皮膜を形成する
のが一般的であり、また、薄クロムめっき鋼板は、同様
の原板をクロム酸の水溶液中での電解処理によって金属
クロムとクロム酸化物からなる層を形成させる。これら
缶用表面処理鋼板の最表層にはクロム酸化物があり、こ
のクロム酸化物は、ポリエチレンフィルムとの密着性を
向上させる作用を有することが知られている。
からぶりきと称される錫めっき鋼板と薄クロムめっき鋼
板があり、錫めっき鋼板では、通常、ぶりき原板に錫め
っきを施した後に、重クロム酸、クロム酸などの６価の
クロム化合物を使った水溶液中に浸漬もしくはこの溶液
中で電解することによってクロム酸化物あるいは金属ク
ロムとクロム酸化物からなるクロメート皮膜を形成する
のが一般的であり、また、薄クロムめっき鋼板は、同様
の原板をクロム酸の水溶液中での電解処理によって金属
クロムとクロム酸化物からなる層を形成させる。これら
缶用表面処理鋼板の最表層にはクロム酸化物があり、こ
のクロム酸化物は、ポリエチレンフィルムとの密着性を
向上させる作用を有することが知られている。
【０００６】しかし、重クロム酸、クロム酸などの６価
のクロム化合物を使った水溶液で浸漬処理または電解処
理を行う場合、作業環境上の安全性確保及び廃水処理に
多大な費用を要するだけでなく、万が一、事故等でクロ
メート処理液が漏洩した場合には環境に大きな被害を及
ぼす危険性が大きい。昨今の環境問題から、クロムを規
制する動きが各分野で進行しており、缶用表面処理鋼板
においてもクロムを使わずに、ポリエチレンフィルムと
の密着性を向上させる化成処理の必要性が増大してい
る。
のクロム化合物を使った水溶液で浸漬処理または電解処
理を行う場合、作業環境上の安全性確保及び廃水処理に
多大な費用を要するだけでなく、万が一、事故等でクロ
メート処理液が漏洩した場合には環境に大きな被害を及
ぼす危険性が大きい。昨今の環境問題から、クロムを規
制する動きが各分野で進行しており、缶用表面処理鋼板
においてもクロムを使わずに、ポリエチレンフィルムと
の密着性を向上させる化成処理の必要性が増大してい
る。
【０００７】缶用表面処理鋼板のクロメート処理に代わ
る化成処理に関する技術としては、例えば、特公昭55-2
4516号公報に、リン酸系溶液中で錫めっき鋼板を陰極と
して直流電解することにより、錫めっき鋼板上にCrを含
有しない化成皮膜を形成した錫めっき鋼板の表面処理法
が開示されており、また、特公平1-32308号公報には、
化成皮膜中にＰもしくはＰとAlを含有させて、Crを含有
しない化成皮膜を錫めっき層表面に施したシームレス缶
用電気めっきぶりきが開示されている。
る化成処理に関する技術としては、例えば、特公昭55-2
4516号公報に、リン酸系溶液中で錫めっき鋼板を陰極と
して直流電解することにより、錫めっき鋼板上にCrを含
有しない化成皮膜を形成した錫めっき鋼板の表面処理法
が開示されており、また、特公平1-32308号公報には、
化成皮膜中にＰもしくはＰとAlを含有させて、Crを含有
しない化成皮膜を錫めっき層表面に施したシームレス缶
用電気めっきぶりきが開示されている。
【０００８】しかしながら、ポリエチレンフィルムとの
ラミネートにおいて、上掲公報に記載された化成皮膜は
いずれも、従来の重クロム酸やクロム酸溶液によって形
成したクロメート皮膜に比べると密着性が十分に得られ
ているとはいえない。
ラミネートにおいて、上掲公報に記載された化成皮膜は
いずれも、従来の重クロム酸やクロム酸溶液によって形
成したクロメート皮膜に比べると密着性が十分に得られ
ているとはいえない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、錫
合金めっき層の上層に形成される化成皮膜中に、その皮
膜特性を向上させる作用を有するものの環境上の問題か
ら望ましくないとされるCrを含有させることなく、密着
性に優れたポリエチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼板
を提供することにある。
合金めっき層の上層に形成される化成皮膜中に、その皮
膜特性を向上させる作用を有するものの環境上の問題か
ら望ましくないとされるCrを含有させることなく、密着
性に優れたポリエチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼板
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決しようとするための手段】以下にこの発明
をさらに詳細に説明する。錫合金層の上層に、上記従来
技術を用いてCrを含有しない化成皮膜を形成した場合に
は、ポリエステル樹脂フィルムとの密着性を満足させる
ことは困難であった。
をさらに詳細に説明する。錫合金層の上層に、上記従来
技術を用いてCrを含有しない化成皮膜を形成した場合に
は、ポリエステル樹脂フィルムとの密着性を満足させる
ことは困難であった。
【００１１】このため、発明者らは、表面処理鋼板にお
ける上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、錫合
金層の上層にＰとSiを含有する化成皮膜を形成させた場
合には、ポリエチレンフィルムとの十分な密着性を満足
させることができることを見出した。
ける上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、錫合
金層の上層にＰとSiを含有する化成皮膜を形成させた場
合には、ポリエチレンフィルムとの十分な密着性を満足
させることができることを見出した。
【００１２】より具体的には、錫合金層の上層に、好ま
しくはＰとシランカップリング剤を含有する化成処理液
により、適正量のＰとSiを含有する化成皮膜を形成すれ
ば、このシランカップリング剤に存在する反応基が配向
して密着性に大きく寄与することがわかった。
しくはＰとシランカップリング剤を含有する化成処理液
により、適正量のＰとSiを含有する化成皮膜を形成すれ
ば、このシランカップリング剤に存在する反応基が配向
して密着性に大きく寄与することがわかった。
【００１３】この発明の表面処理鋼板は、鋼板表面上
に、FeおよびNiのうちから選んだ１種または２種を含有
する錫合金層を有し、その上層に0.5〜100mg/m2のＰと
0.1〜250mg/m2のSiを含有する化成皮膜を有し、前記化
成皮膜の表面に熱融着したポリエチレンフィルムを有す
ることにある。尚、化成皮膜中のSi／Ｐ比（質量比）は
0.05〜100の範囲にすることが好ましい。
に、FeおよびNiのうちから選んだ１種または２種を含有
する錫合金層を有し、その上層に0.5〜100mg/m2のＰと
0.1〜250mg/m2のSiを含有する化成皮膜を有し、前記化
成皮膜の表面に熱融着したポリエチレンフィルムを有す
ることにある。尚、化成皮膜中のSi／Ｐ比（質量比）は
0.05〜100の範囲にすることが好ましい。
【００１４】また、前記化成皮膜は、Ｐとシランカップ
リング剤を含有する化成処理液により形成することが好
ましく、前記シランカップリング剤がエポキシ基を有す
ることがより好適である。
リング剤を含有する化成処理液により形成することが好
ましく、前記シランカップリング剤がエポキシ基を有す
ることがより好適である。
【００１５】さらに、前記錫合金層中のSnの付着量は0.
1〜3.0 g/m2であることが好ましい。さらにまた、前記
ポリエチレンフィルムは、融点が105℃以下である低融
点ポリエチレン層と、融点が115℃以上である高融点ポ
リエチレン層の２層のフイルム積層体によって構成さ
れ、かつ、前記低融点ポリエチレン層が、前記化成皮膜
の表面に面する配置になることが好ましく、加えて、前
記高融点ポリエチレン層は、さらに、融点が115〜120℃
である第１ポリエチレン層と、融点が120℃超えである
第２ポリエチレン層の２層のフィルム積層体によって構
成され、かつ、前記第１ポリエチレン層が、前記低融点
ポリエチレン層に面する配置になることがより好適であ
る。
1〜3.0 g/m2であることが好ましい。さらにまた、前記
ポリエチレンフィルムは、融点が105℃以下である低融
点ポリエチレン層と、融点が115℃以上である高融点ポ
リエチレン層の２層のフイルム積層体によって構成さ
れ、かつ、前記低融点ポリエチレン層が、前記化成皮膜
の表面に面する配置になることが好ましく、加えて、前
記高融点ポリエチレン層は、さらに、融点が115〜120℃
である第１ポリエチレン層と、融点が120℃超えである
第２ポリエチレン層の２層のフィルム積層体によって構
成され、かつ、前記第１ポリエチレン層が、前記低融点
ポリエチレン層に面する配置になることがより好適であ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施形態を詳細
に説明する。この発明の表面処理鋼板は、通常のぶりき
原板に錫合金層を形成したものであり、この発明におけ
る「錫合金層」とは、FeおよびNiのうちから選んだ１種
または２種を含有する錫合金層を意味する。
に説明する。この発明の表面処理鋼板は、通常のぶりき
原板に錫合金層を形成したものであり、この発明におけ
る「錫合金層」とは、FeおよびNiのうちから選んだ１種
または２種を含有する錫合金層を意味する。
【００１７】通常のぶりきは、ぶりき原板にSnめっきし
た後、そのままか、あるいはSnを加熱溶融するための一
般的な加熱処理(リフロー処理)を施すが（この場合、ぶ
りき原板とSnめっき層との間にFe-Sn合金層が形成され
ることになる。）、表面の大部分は金属Snであるため、
使用されるまでの保管期間が長いと、金属Snの表面でSn
酸化物が成長する。このSn酸化物は脆いため、ラミネー
ト後にこのSn酸化物を起点としてフィルム剥離が生じや
すくフィルム密着性を著しく悪化させる。
た後、そのままか、あるいはSnを加熱溶融するための一
般的な加熱処理(リフロー処理)を施すが（この場合、ぶ
りき原板とSnめっき層との間にFe-Sn合金層が形成され
ることになる。）、表面の大部分は金属Snであるため、
使用されるまでの保管期間が長いと、金属Snの表面でSn
酸化物が成長する。このSn酸化物は脆いため、ラミネー
ト後にこのSn酸化物を起点としてフィルム剥離が生じや
すくフィルム密着性を著しく悪化させる。
【００１８】この欠点を解決するため、従来はクロメー
ト処理を施すことによって対処していたが、クロメート
処理を施したとしても、金属Snの表面で生じがちなSn酸
化物の成長を完全には抑制することができない。
ト処理を施すことによって対処していたが、クロメート
処理を施したとしても、金属Snの表面で生じがちなSn酸
化物の成長を完全には抑制することができない。
【００１９】そこで、この発明では、金属Snのない前記
錫合金層の上層に化成皮膜を形成することとし、これに
よって、優れた密着性を得ることができる。
錫合金層の上層に化成皮膜を形成することとし、これに
よって、優れた密着性を得ることができる。
【００２０】錫合金層を形成する手段としては、錫めっ
き後の加熱処理でSnを地鉄と完全に合金化させてFe-Sn
合金層とする方法がよく用いられる。また、地鉄表面に
Ni系の前処理を施して置けば、より緻密なFe-Sn-Ni合金
層を形成することができる。
き後の加熱処理でSnを地鉄と完全に合金化させてFe-Sn
合金層とする方法がよく用いられる。また、地鉄表面に
Ni系の前処理を施して置けば、より緻密なFe-Sn-Ni合金
層を形成することができる。
【００２１】Ni系前処理としては、Niフラッシュめっき
処理や、Niめっき後に熱処理するNi拡散処理がよく用い
られている。Niフラッシュめっき処理では、その上層に
施したSnめっきと常温でも合金化が進み、NiとSnの比が
１：３のときに合金化するので、Ni量とSn量の比を１：
３にしておけば、熱処理なしでNi−Sn合金層が得られ
る。また、Ni拡散処理では、錫合金層の下層にNi拡散層
であるFe−Ni合金層が存在する。
処理や、Niめっき後に熱処理するNi拡散処理がよく用い
られている。Niフラッシュめっき処理では、その上層に
施したSnめっきと常温でも合金化が進み、NiとSnの比が
１：３のときに合金化するので、Ni量とSn量の比を１：
３にしておけば、熱処理なしでNi−Sn合金層が得られ
る。また、Ni拡散処理では、錫合金層の下層にNi拡散層
であるFe−Ni合金層が存在する。
【００２２】さらに、錫合金層の他の形成方法として、
めっき後の拡散合金化反応によらず、Feイオンおよび／
またはNiイオンを含有させたSnめっき液を用いてSn合金
めっきを施すことによって錫合金層を形成してもよい。
めっき後の拡散合金化反応によらず、Feイオンおよび／
またはNiイオンを含有させたSnめっき液を用いてSn合金
めっきを施すことによって錫合金層を形成してもよい。
【００２３】尚、この発明は、FeおよびNiのうちから選
んだ１種または２種を含有する錫合金層を有する表面処
理鋼板に限定しているが、これは上述したように、優れ
た密着性を得るのに適しているからである。
んだ１種または２種を含有する錫合金層を有する表面処
理鋼板に限定しているが、これは上述したように、優れ
た密着性を得るのに適しているからである。
【００２４】また、この発明では、錫合金層中のSnの付
着量が0.1〜3.0 g/m2の範囲であることが好ましい。錫
合金層中のSn付着量が0.1 g/m2未満だと十分な密着性が
得られなくなるおそれがあるからであり、また、3.0 g/
m2超えだと、性能は十分であるがコスト高になるので好
ましくなく、特に熱処理による合金化の場合には、合金
化を高温かつ長時間で行う必要があり、生産性の点から
も好ましくないからである。尚、Sn付着量は、電量法又
は蛍光Ｘ線による表面分析により測定できる。
着量が0.1〜3.0 g/m2の範囲であることが好ましい。錫
合金層中のSn付着量が0.1 g/m2未満だと十分な密着性が
得られなくなるおそれがあるからであり、また、3.0 g/
m2超えだと、性能は十分であるがコスト高になるので好
ましくなく、特に熱処理による合金化の場合には、合金
化を高温かつ長時間で行う必要があり、生産性の点から
も好ましくないからである。尚、Sn付着量は、電量法又
は蛍光Ｘ線による表面分析により測定できる。
【００２５】尚、この発明における錫合金層は、Feおよ
びNiのうちから選んだ１種または２種を含有する錫合金
層であればよく、特に限定はしないが、Sn-Fe合金層の
場合には、FeSn2合金層またはFeSn合金層であることが
好ましく、Sn-Ni合金層の場合には、Sn3Ni合金層または
SnNi合金層であることが好ましく、Sn-Fe-Ni合金層の場
合には、(Fe・Ni）Sn2合金層または(Fe・Ni）Sn合金層
であることが好ましい。
びNiのうちから選んだ１種または２種を含有する錫合金
層であればよく、特に限定はしないが、Sn-Fe合金層の
場合には、FeSn2合金層またはFeSn合金層であることが
好ましく、Sn-Ni合金層の場合には、Sn3Ni合金層または
SnNi合金層であることが好ましく、Sn-Fe-Ni合金層の場
合には、(Fe・Ni）Sn2合金層または(Fe・Ni）Sn合金層
であることが好ましい。
【００２６】そして、この発明の構成上の主な特徴は、
錫合金層の上層に、ＰとSiを含有する化成皮膜を有し、
該化成皮膜中のＰおよびSiの含有量を付着量にして、そ
れぞれ0.5〜100mg/m2および0.1〜250mg/m2の範囲とする
ことにある。
錫合金層の上層に、ＰとSiを含有する化成皮膜を有し、
該化成皮膜中のＰおよびSiの含有量を付着量にして、そ
れぞれ0.5〜100mg/m2および0.1〜250mg/m2の範囲とする
ことにある。
【００２７】(1)化成皮膜中のＰ含有量をその付着量に
して0.5〜100mg/m2の範囲とすること 化成皮膜中のＰ含有量は、その付着量にして0.5〜100mg
/m2の範囲とすることが必要である。0.5mg/m2未満で
は、密着性が十分に得られず、また、100mg/m2超えでは
化成皮膜に欠陥が生じやすくなり、密着性が劣化するか
らである。尚、Ｐ付着量は、蛍光Ｘ線による表面分析に
より測定できる。
して0.5〜100mg/m2の範囲とすること 化成皮膜中のＰ含有量は、その付着量にして0.5〜100mg
/m2の範囲とすることが必要である。0.5mg/m2未満で
は、密着性が十分に得られず、また、100mg/m2超えでは
化成皮膜に欠陥が生じやすくなり、密着性が劣化するか
らである。尚、Ｐ付着量は、蛍光Ｘ線による表面分析に
より測定できる。
【００２８】また、Ｐを含有させた化成皮膜の形成方法
としては、例えば、リン酸系化成処理によって行なうこ
とが好ましく、この場合、化成処理液中のＰの供給源と
してはリン酸イオン換算で１〜80g/lのリン酸、リン酸
ナトリウム、リン酸アルミニウム、リン酸カリウム等の
金属塩、及び／又は、１水素リン酸塩など使用すること
がより好適である。
としては、例えば、リン酸系化成処理によって行なうこ
とが好ましく、この場合、化成処理液中のＰの供給源と
してはリン酸イオン換算で１〜80g/lのリン酸、リン酸
ナトリウム、リン酸アルミニウム、リン酸カリウム等の
金属塩、及び／又は、１水素リン酸塩など使用すること
がより好適である。
【００２９】尚、化成処理液には、Sn、Fe、Niの金属
塩、例えば、SnCl2、FeCl2、NiCl2、SnSO4、FeSO4、NiS
O4などの金属塩を適宜添加することができる。この場合
には、促進剤として塩素酸ナトリウム、亜硝酸塩などの
酸化剤、フッ素イオンなどのエッチング剤を適宜添加し
てもよい。
塩、例えば、SnCl2、FeCl2、NiCl2、SnSO4、FeSO4、NiS
O4などの金属塩を適宜添加することができる。この場合
には、促進剤として塩素酸ナトリウム、亜硝酸塩などの
酸化剤、フッ素イオンなどのエッチング剤を適宜添加し
てもよい。
【００３０】上記錫合金層を形成した鋼板を上記リン酸
系化成処理液に浸漬または電解処理することによりＰを
含有させた化成皮膜を形成することができる。
系化成処理液に浸漬または電解処理することによりＰを
含有させた化成皮膜を形成することができる。
【００３１】(２)化成皮膜中のSi含有量をその付着量に
して0.1〜250mg/m2の範囲とすること 化成皮膜中に含有するSiは、好ましくは処理液中に含有
させたシランカップリング剤によって含有させたもので
ある。シランカップリング剤の一般化学式は、Ｘ-Si-Ｏ
Ｒ2or3（ＯＲ：アルコキシ基）である。
して0.1〜250mg/m2の範囲とすること 化成皮膜中に含有するSiは、好ましくは処理液中に含有
させたシランカップリング剤によって含有させたもので
ある。シランカップリング剤の一般化学式は、Ｘ-Si-Ｏ
Ｒ2or3（ＯＲ：アルコキシ基）である。
【００３２】シランカップリング剤は、アルコキシシリ
ル基（Si-ＯＲ）が水により加水分解されてシラノール
基を生成し、金属表面のＯＨ基との脱水縮合反応により
密着する。また、鋼板の上層には、一般化学式のＸにあ
たる反応基が配向し樹脂と相溶もしくは結合する。
ル基（Si-ＯＲ）が水により加水分解されてシラノール
基を生成し、金属表面のＯＨ基との脱水縮合反応により
密着する。また、鋼板の上層には、一般化学式のＸにあ
たる反応基が配向し樹脂と相溶もしくは結合する。
【００３３】尚、シランカップリング剤としては、３-
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、２-
（３，４-エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシラン、３-グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、Ｎ-２-（アミノエチル）３-アミノプロピルトリメ
トキシシラン、Ｎ-２（アミノエチル）３-アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、３-アミノプロピルトリエ
トキシシラン、Ｎ-フェニル-３-アミノプロピルトリメ
トキシシラン、３‐メルカプトプロピルメトキシシラ
ン、３-クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシラン、ビニルトリス（２-メトキシエトキ
シ）シラン、アミノ基の存在する、Ｎ-２（アミノエチ
ル）３-アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ-２-
（アミノエチル）３-アミノプロピルメチルジメトキシ
シラン、３‐アミノプロピルトリエトキシシランなどが
使用できるが、特にシランカップリング剤の一般化学式
におけるＸ-Si-ＯＲ2o r3のＸにエポキシ基が存在する２
-（３，４-エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシランや３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ンが好適である。
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、２-
（３，４-エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシラン、３-グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、Ｎ-２-（アミノエチル）３-アミノプロピルトリメ
トキシシラン、Ｎ-２（アミノエチル）３-アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、３-アミノプロピルトリエ
トキシシラン、Ｎ-フェニル-３-アミノプロピルトリメ
トキシシラン、３‐メルカプトプロピルメトキシシラ
ン、３-クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシラン、ビニルトリス（２-メトキシエトキ
シ）シラン、アミノ基の存在する、Ｎ-２（アミノエチ
ル）３-アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ-２-
（アミノエチル）３-アミノプロピルメチルジメトキシ
シラン、３‐アミノプロピルトリエトキシシランなどが
使用できるが、特にシランカップリング剤の一般化学式
におけるＸ-Si-ＯＲ2o r3のＸにエポキシ基が存在する２
-（３，４-エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシランや３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ンが好適である。
【００３４】この発明では、化成皮膜中に含有するSiの
付着量は、密着性向上効果が顕著に現われる0.1〜250 m
g/m2の範囲とする。0.1 mg/m2未満だと、密着性向上効
果が十分に得られないからであり、また、250 mg/m2超
えでは、未反応のSi成分が残存する（シランカップリン
グ剤が自己縮合する）ため、密着性向上効果が低減する
からである。尚、Si付着量は蛍光Ｘ線による表面分析に
より測定できる。
付着量は、密着性向上効果が顕著に現われる0.1〜250 m
g/m2の範囲とする。0.1 mg/m2未満だと、密着性向上効
果が十分に得られないからであり、また、250 mg/m2超
えでは、未反応のSi成分が残存する（シランカップリン
グ剤が自己縮合する）ため、密着性向上効果が低減する
からである。尚、Si付着量は蛍光Ｘ線による表面分析に
より測定できる。
【００３５】ＰとSiを含有する化成皮膜の形成方法とし
ては、前述のリン酸系化成処理液を用いてＰを含有させ
た化成皮膜を形成させ、さらにシランカップリング剤を
水に希釈した溶液で処理することによって行うことがで
きる。尚、シランカップリング剤を水に希釈した溶液で
処理した場合に、表面の濡れ性が悪いためはじきが発生
するときは、アルコールで希釈した溶液を使用すること
ができる。例えば、エタノールを50mass％以上、シラン
カップリング剤を0.5〜20mass％、残りを水とした溶液
にて均一に処理することができる。シランカップリング
剤を含有する溶液を用いた処理は、溶液の塗布、乾燥あ
るいは浸漬処理によって行えばよい。
ては、前述のリン酸系化成処理液を用いてＰを含有させ
た化成皮膜を形成させ、さらにシランカップリング剤を
水に希釈した溶液で処理することによって行うことがで
きる。尚、シランカップリング剤を水に希釈した溶液で
処理した場合に、表面の濡れ性が悪いためはじきが発生
するときは、アルコールで希釈した溶液を使用すること
ができる。例えば、エタノールを50mass％以上、シラン
カップリング剤を0.5〜20mass％、残りを水とした溶液
にて均一に処理することができる。シランカップリング
剤を含有する溶液を用いた処理は、溶液の塗布、乾燥あ
るいは浸漬処理によって行えばよい。
【００３６】また、Ｐを含有する化成皮膜の形成方法で
あるリン酸系化成処理溶液にシランカップリング剤を含
有させることで、１液でＰとSiを含有する化成皮膜を形
成することもできる。この場合、ｐＨを1.5〜5.5の範囲
にすることが好ましい。即ち、化成処理液のｐＨを1.5
〜5.5の範囲に調整すれば、シランカップリング剤を化
成処理液中に均一に溶解することができ、優れた密着性
が得られる。ｐＨが上記範囲外であるとシランカップリ
ング剤を化成処理液に均一に溶解させることが難しくな
り、密着性向上効果が十分に得られなくなる傾向がある
からである。
あるリン酸系化成処理溶液にシランカップリング剤を含
有させることで、１液でＰとSiを含有する化成皮膜を形
成することもできる。この場合、ｐＨを1.5〜5.5の範囲
にすることが好ましい。即ち、化成処理液のｐＨを1.5
〜5.5の範囲に調整すれば、シランカップリング剤を化
成処理液中に均一に溶解することができ、優れた密着性
が得られる。ｐＨが上記範囲外であるとシランカップリ
ング剤を化成処理液に均一に溶解させることが難しくな
り、密着性向上効果が十分に得られなくなる傾向がある
からである。
【００３７】また、この発明では、上記化成処理錫合金
めっき鋼板に、ポリエチレンフィルムを熱融着させる。
化成処理した錫めっき鋼板とポリエチレンフィルムを熱
融着するには、鋼板を、熱融着するのに必要なポリエチ
レンフィルムの融点以上（融点＋20℃以上）に加熱して
おき、この加熱した鋼板表面にポリエチレンフィルムを
ロール等で押しつけて圧着する方法を用いるのが好まし
い。また、ポリエチレンフィルムは、両面に化成皮膜を
有する錫めっき鋼板の少なくとも片面に熱融着すればよ
い。ポリエチレンフィルムの厚みとしては、特に制限す
るものではないが、50〜200μｍが好ましい。ポリエチ
レンフィルムの厚みが50μｍ未満では、薄いためにフィ
ルムのバリアー性が不足し、フィルム被覆（ラミネー
ト）後の耐食性が不十分となるおそれがあり、200μｍ
超えだとバリアー性のそれ以上の効果が期待できず、コ
スト高を招くだけであるからである。
めっき鋼板に、ポリエチレンフィルムを熱融着させる。
化成処理した錫めっき鋼板とポリエチレンフィルムを熱
融着するには、鋼板を、熱融着するのに必要なポリエチ
レンフィルムの融点以上（融点＋20℃以上）に加熱して
おき、この加熱した鋼板表面にポリエチレンフィルムを
ロール等で押しつけて圧着する方法を用いるのが好まし
い。また、ポリエチレンフィルムは、両面に化成皮膜を
有する錫めっき鋼板の少なくとも片面に熱融着すればよ
い。ポリエチレンフィルムの厚みとしては、特に制限す
るものではないが、50〜200μｍが好ましい。ポリエチ
レンフィルムの厚みが50μｍ未満では、薄いためにフィ
ルムのバリアー性が不足し、フィルム被覆（ラミネー
ト）後の耐食性が不十分となるおそれがあり、200μｍ
超えだとバリアー性のそれ以上の効果が期待できず、コ
スト高を招くだけであるからである。
【００３８】この発明のポリエチレンフィルムは、単一
層で構成してもよいが、例えば、融点が105℃以下であ
る低融点ポリエチレン層と、融点が115℃以上である高
融点ポリエチレン層の２層のフイルム積層体によって構
成され、かつ、前記低融点ポリエチレン層が、前記化成
皮膜の表面に面する配置になることが好ましい。
層で構成してもよいが、例えば、融点が105℃以下であ
る低融点ポリエチレン層と、融点が115℃以上である高
融点ポリエチレン層の２層のフイルム積層体によって構
成され、かつ、前記低融点ポリエチレン層が、前記化成
皮膜の表面に面する配置になることが好ましい。
【００３９】この発明のラミネート方法は、鋼板をポリ
エチレンの融点以上に加熱することによって鋼板に接す
るポリエチレンが溶融させ融着させるものであるので、
ポリエチレンの融点が低いほどラミネート性に優れかつ
鋼板表面の熱的劣化が少なくて済む。ポリエチレンの融
点は、ポリエチレンの密度を下げることで達成できる
が、一方、密度を下げると、ポリエチレンのバリアー性
が低下し、耐食性の点で好ましくない。
エチレンの融点以上に加熱することによって鋼板に接す
るポリエチレンが溶融させ融着させるものであるので、
ポリエチレンの融点が低いほどラミネート性に優れかつ
鋼板表面の熱的劣化が少なくて済む。ポリエチレンの融
点は、ポリエチレンの密度を下げることで達成できる
が、一方、密度を下げると、ポリエチレンのバリアー性
が低下し、耐食性の点で好ましくない。
【００４０】そこで、鋼板に接する面に低融点ポリエチ
レン層を有し、その上にバリアー性の十分ある高融点ポ
リエチレン層を有する２層のフィルム積層体で構成する
ことが好ましい。
レン層を有し、その上にバリアー性の十分ある高融点ポ
リエチレン層を有する２層のフィルム積層体で構成する
ことが好ましい。
【００４１】前記低融点ポリエチレン層の融点は105℃
以下が好ましい。融点が105℃を超えると、ラミネート
作業性が悪化する傾向があるからである。前記高融点ポ
リエチレン層の融点は115℃以上であることが好まし
い。融点が115℃未満だと、バリアー性に劣り十分な耐
食性が得られなくなる恐れがあるからである。
以下が好ましい。融点が105℃を超えると、ラミネート
作業性が悪化する傾向があるからである。前記高融点ポ
リエチレン層の融点は115℃以上であることが好まし
い。融点が115℃未満だと、バリアー性に劣り十分な耐
食性が得られなくなる恐れがあるからである。
【００４２】尚、ポリエチレンフイルムが２層のフィル
ム積層体で構成されている場合には、低融点ポリエチレ
ン層の厚みを、ポリエチレンフィルムの厚みの25％以下
にすることが、バリアー性の観点から望ましい。
ム積層体で構成されている場合には、低融点ポリエチレ
ン層の厚みを、ポリエチレンフィルムの厚みの25％以下
にすることが、バリアー性の観点から望ましい。
【００４３】また、ポリエチレンフィルムのバリアー性
の点からすれば、融点が120℃以上であることがより好
ましいが、上層と下層の融点差が15℃以上では、下層と
上層の積層がうまくいかない場合がある。
の点からすれば、融点が120℃以上であることがより好
ましいが、上層と下層の融点差が15℃以上では、下層と
上層の積層がうまくいかない場合がある。
【００４４】このため、かかる場合には、高融点ポリエ
チレン層は、さらに、中間層であり、融点が115〜120℃
である第１ポリエチレン層と、上層であり、融点が120
℃超えである第２ポリエチレン層の２層のフィルム積層
体によって構成され、かつ、前記第１ポリエチレン層
が、下層である低融点ポリエチレン層に面する配置にな
ることがより好適である。
チレン層は、さらに、中間層であり、融点が115〜120℃
である第１ポリエチレン層と、上層であり、融点が120
℃超えである第２ポリエチレン層の２層のフィルム積層
体によって構成され、かつ、前記第１ポリエチレン層
が、下層である低融点ポリエチレン層に面する配置にな
ることがより好適である。
【００４５】尚、ポリエチレンフイルムが３層のフィル
ム積層体で構成されている場合には、低融点ポリエチレ
ン層および第１ポリエチレン層の厚みをともに、ポリエ
チレンフィルムの厚みの25％以下にすることが、バリア
ー性を確保する点で好ましい。
ム積層体で構成されている場合には、低融点ポリエチレ
ン層および第１ポリエチレン層の厚みをともに、ポリエ
チレンフィルムの厚みの25％以下にすることが、バリア
ー性を確保する点で好ましい。
【００４６】次にこの発明に従う具体的な製造方法の一
例を説明する。 １）化成処理錫合金めっき鋼板 通常のぶりき原板あるいはNiフラッシュめっき処理を施
した原板若しくはNi拡散処理を施した原板にSnめっきを
施した後、錫の融点（231.9℃）以上の温度で加熱溶融
(リフロー)処理を行ってSnを地鉄と合金化し、引き続
き、浸漬処理によって化成処理を行うことによって、化
成皮膜を形成した錫合金めっき鋼板を製造する。尚、リ
フロー処理後に、化成処理の反応性を向上させるため、
15g/lの炭酸ナトリウム水溶液中で１C/dm2の陰極処理を
行ってもよい。
例を説明する。 １）化成処理錫合金めっき鋼板 通常のぶりき原板あるいはNiフラッシュめっき処理を施
した原板若しくはNi拡散処理を施した原板にSnめっきを
施した後、錫の融点（231.9℃）以上の温度で加熱溶融
(リフロー)処理を行ってSnを地鉄と合金化し、引き続
き、浸漬処理によって化成処理を行うことによって、化
成皮膜を形成した錫合金めっき鋼板を製造する。尚、リ
フロー処理後に、化成処理の反応性を向上させるため、
15g/lの炭酸ナトリウム水溶液中で１C/dm2の陰極処理を
行ってもよい。
【００４７】化成処理液としては、リン酸イオン換算で
１〜80g/lのリン酸、錫イオン換算で0.001〜10g/lの塩
化第一錫、及び0.1〜1.0 g/lの塩素酸ナトリウムを含有
し、さらにシランカップリング剤を0.5〜20.0mass％添
加した水溶液を用いる。
１〜80g/lのリン酸、錫イオン換算で0.001〜10g/lの塩
化第一錫、及び0.1〜1.0 g/lの塩素酸ナトリウムを含有
し、さらにシランカップリング剤を0.5〜20.0mass％添
加した水溶液を用いる。
【００４８】化成処理の条件は、温度を40〜60℃、処理
（浸漬）時間を1〜5秒とすることが好ましい。化成処理
後の表面処理鋼板は、35〜150℃の温風で乾燥する。
（浸漬）時間を1〜5秒とすることが好ましい。化成処理
後の表面処理鋼板は、35〜150℃の温風で乾燥する。
【００４９】また、化成皮膜を形成する別の方法として
は、シランカップリング剤を含まない上記化成処理液で
処理した後、シランカップリング層を形成するためのシ
ランカップリング処理液、例えば、エタノールを50mass
％以上、シランカップリング剤を0.5〜20mass％、残り
を水とした溶液を均一に塗布し、鋼板表面温度が50〜15
0℃に到達するように乾燥する方法がある。
は、シランカップリング剤を含まない上記化成処理液で
処理した後、シランカップリング層を形成するためのシ
ランカップリング処理液、例えば、エタノールを50mass
％以上、シランカップリング剤を0.5〜20mass％、残り
を水とした溶液を均一に塗布し、鋼板表面温度が50〜15
0℃に到達するように乾燥する方法がある。
【００５０】２）ポリエチレンフィルムの熱融着
上記化成処理錫合金めっき鋼板をポリエチレンの融点の
＋20℃以上、２層以上の場合は下層の融点の＋20℃以上
に加熱し、ポリエチレンフィルムをロールで圧着してラ
ミネートする。このとき、缶胴を溶接にて行う場合に
は、溶接接合される部分にはフィルムが被覆されないよ
うに避けてラミネートする。
＋20℃以上、２層以上の場合は下層の融点の＋20℃以上
に加熱し、ポリエチレンフィルムをロールで圧着してラ
ミネートする。このとき、缶胴を溶接にて行う場合に
は、溶接接合される部分にはフィルムが被覆されないよ
うに避けてラミネートする。
【００５１】尚、上述したところは、この発明の実施形
態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の
変更を加えることができる。
態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の
変更を加えることができる。
【００５２】
【実施例】次に、この発明の実施例について以下で詳細
に説明する。 ・実施例１〜11 板厚0.1〜1.0mmの低炭素鋼または極低炭素鋼からなるぶ
りき原板に、錫合金めっき層を形成させた表１に示す表
面処理鋼板に、４種類の化成処理条件（Ａ〜Ｄ）のいず
れかを適用して化成皮膜を形成させた。化成皮膜を形成
した錫合金めっき鋼板を加熱後、ポリエチレンフィルム
（イ、ロ、ハ）のいずれかをラミネートし、ポリエチレ
ンフィルム被覆錫合金めっき鋼板を製造した。このとき
形成した化成皮膜の組成については表１に示し、また、
４種類の化成処理条件（Ａ〜Ｄ）については表２に示
す。ポリエチレンフィルム（イ〜ハ）については表３に
示す。
に説明する。 ・実施例１〜11 板厚0.1〜1.0mmの低炭素鋼または極低炭素鋼からなるぶ
りき原板に、錫合金めっき層を形成させた表１に示す表
面処理鋼板に、４種類の化成処理条件（Ａ〜Ｄ）のいず
れかを適用して化成皮膜を形成させた。化成皮膜を形成
した錫合金めっき鋼板を加熱後、ポリエチレンフィルム
（イ、ロ、ハ）のいずれかをラミネートし、ポリエチレ
ンフィルム被覆錫合金めっき鋼板を製造した。このとき
形成した化成皮膜の組成については表１に示し、また、
４種類の化成処理条件（Ａ〜Ｄ）については表２に示
す。ポリエチレンフィルム（イ〜ハ）については表３に
示す。
【００５３】・比較例１〜４
尚、比較のため、化成皮膜中のＰ及びSi付着量のいずれ
か一方がこの発明の適正範囲外である表面処理鋼板につ
いても製造した。
か一方がこの発明の適正範囲外である表面処理鋼板につ
いても製造した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】
【表３】
【００５７】（性能評価）実施例及び比較例の各表面処
理鋼板について、ポリエステルフィルムの密着性評価を
行った。
理鋼板について、ポリエステルフィルムの密着性評価を
行った。
【００５８】・フィルム密着性試験
ポリエチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼板を、エリク
セン試験機を用いてポリエステルフィルム面が３ｍｍだ
け凸側になるように張出し成形を行い、その後、沸騰水
中に５時間浸漬した後、凸部の剥離状況によってフィル
ムの密着性を下記に示す３段階で評価した。その評価結
果を表１に示す。 （密着性評価）評点３＝フィルムが剥離しない場合 評点２＝フィルムが僅かに浮き上がる状態の剥離が生じた場合 評点１＝フィルムが完全に浮き上がった状態の剥離が生じた場合
セン試験機を用いてポリエステルフィルム面が３ｍｍだ
け凸側になるように張出し成形を行い、その後、沸騰水
中に５時間浸漬した後、凸部の剥離状況によってフィル
ムの密着性を下記に示す３段階で評価した。その評価結
果を表１に示す。 （密着性評価）評点３＝フィルムが剥離しない場合 評点２＝フィルムが僅かに浮き上がる状態の剥離が生じた場合 評点１＝フィルムが完全に浮き上がった状態の剥離が生じた場合
【００５９】表１の結果から明らかなように、実施例1
〜11はいずれも、ポリエステルフィルムの密着性に優れ
ていた。一方、比較例１〜４は、ポリエステルフィルム
の密着性が悪く、実用レベルにないことがわかる。
〜11はいずれも、ポリエステルフィルムの密着性に優れ
ていた。一方、比較例１〜４は、ポリエステルフィルム
の密着性が悪く、実用レベルにないことがわかる。
【００６０】
【発明の効果】この発明によれば、錫合金層の上層に形
成される化成皮膜中に、その皮膜特性を向上させる作用
を有するものの環境上の問題から望ましくないとされる
Crを含有させることなく、ポリエチレンフィルムとの密
着性に優れたポリエチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼
板の提供を可能にした。
成される化成皮膜中に、その皮膜特性を向上させる作用
を有するものの環境上の問題から望ましくないとされる
Crを含有させることなく、ポリエチレンフィルムとの密
着性に優れたポリエチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼
板の提供を可能にした。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 竹村 一也
千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製
鉄株式会社技術研究所内
(72)発明者 加藤 千昭
千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製
鉄株式会社技術研究所内
Ｆターム(参考） 4F100 AA04C AB02B AB03A AB11B
AB21B AB31B AH06C AK04D
AK04E BA04 BA07 BA10A
BA10E BA26 DA01 EJ68
GB16 JA04D JA04E JK06
4K026 AA02 AA10 AA11 BA03 CA13
CA37 DA03
4K044 AA02 AB02 BA06 BA10 BA17
BA21 BB04 BB05 BC05 CA16
CA31 CA42
Claims (5)
- 【請求項１】 鋼板表面上に、FeおよびNiのうちから選
んだ１種または２種を含有する錫合金層を有し、その上
層に0.5〜100mg/m2のＰと0.1〜250mg/m2のSiを含有する
化成皮膜を有し、前記化成皮膜の表面に熱融着したポリ
エチレンフィルムを有することを特徴とするポリエチレ
ンフィルム被覆錫合金めっき鋼板。 - 【請求項２】 前記化成皮膜は、Ｐとシランカップリン
グ剤を含有する化成処理液により形成することを特徴と
する請求項１に記載のポリエチレンフィルム被覆錫合金
めっき鋼板。 - 【請求項３】前記錫合金層中のSnの付着量が0.1〜3.0g/
m2であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリ
エチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼板。 - 【請求項４】 前記ポリエチレンフィルムは、融点が10
5℃以下である低融点ポリエチレン層と、融点が115℃以
上である高融点ポリエチレン層の２層のフィルム積層体
によって構成され、かつ、前記低融点ポリエチレン層
が、前記化成皮膜の表面に面する配置になることを特徴
とする請求項１、２又は３に記載のポリエチレンフィル
ム被覆錫合金めっき鋼板。 - 【請求項５】 前記高融点ポリエチレン層は、さらに、
融点が115〜120℃である第１ポリエチレン層と、融点が
120℃超えである第２ポリエチレン層の２層のフィルム
積層体によって構成され、かつ、前記第１ポリエチレン
層が、前記低融点ポリエチレン層に面する配置になるこ
とを特徴とする請求項４記載のポリエチレンフィルム被
覆錫合金めっき鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001379447A JP3893964B2 (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | ポリエチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001379447A JP3893964B2 (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | ポリエチレンフィルム被覆錫合金めっき鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003175564A true JP2003175564A (ja) | 2003-06-24 |
| JP3893964B2 JP3893964B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=19186816
Family Applications (1)
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