JP2004330445A - 引裂き性に優れたポリエステル樹脂被覆アルミニウム板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガラス転移点が65℃以上のポリエステル樹脂を被覆し、樹脂層の複屈折が0.01以下であり、板厚減少率で30%の加工を施した後の60℃における樹脂層の破断伸びが600%以下であるポリエステル樹脂被覆アルミニウム板。
【選択図】 なし
1
Description
【発明が属する技術分野】
本発明は易開口性容器蓋等に使用される引裂き性に優れたポリエステル樹脂被覆アルミニウム板に関する。
【0002】
【従来の技術】
易開口性容器蓋としては、従来からエポキシフェノール系や塩ビオルガノゾル系の樹脂を塗装したアルミニウム板が多く用いられている。近年環境保全や健康上の問題を考慮して、金属板に予め樹脂を被覆し、それを製缶することが行われている。特に缶胴への適用が広く行われているが、缶蓋への適用も試みられている。また熱可塑性樹脂を被覆した金属板を、易開口性容器蓋に適用することに関しては、特開昭62−52045、特開平1−124551、特開平3−63124等に種々提案がなされている。
【0003】
【特許文献1】
特開昭62−52045号公報
【特許文献2】
特開平1−124551号公報
【特許文献3】
特開平3−63124号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし開口するときに被覆樹脂層の引裂き性が悪く、フェザリングが発生したり、酷い場合には樹脂層が切れずに不開口となる場合がある。開封用タブや開口片が蓋に結合したまま残るステイオンタブ(SOT)型式の易開口性容器蓋では、開封用タブ先端の押し込みによりスコアを切断して開口を行うが、この開口操作では被覆板の内面側樹脂層が引き延ばされる形でスコアの切断が行われるため、アルミニウム基材と内面樹脂層との間で剥離が発生しやすい傾向がある。このため、アルミニウム基材の切断と樹脂層の切断とが時間的にずれて進行し、開口に際して固い、粘い等の感触が発生し、開口を軽快に行うことができないという問題がある。特に内容物としてスープ、コーヒー飲料、茶系飲料等を充填した飲料では湯の中で暖めた状態あるいはホットベンダーで暖めた状態で取り出し、開口操作を行う場合が多く、この場合には内面樹脂層が伸びやすい状態になっているため、上記傾向が特に顕著である。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、請求項1に記載したように、ガラス転移点が65℃以上のポリエステル樹脂を被覆したアルミニウム板において、樹脂層の複屈折が0.01以下であり、板厚減少率で30%の加工を施した後の60℃における樹脂層の破断伸びが600%以下であることを特徴とする引裂き性に優れたポリエステル樹脂被覆アルミニウム板とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
まず本発明ではガラス転移点が65℃以上のポリエステル樹脂を用いる。内容物としてスープ、コーヒー飲料、茶系飲料等を充填した飲料では湯の中で暖めた状態あるいはホットベンダーで暖めた状態で取り出し、開口操作を行う場合が多い。ホットベンダーの場合一般に60℃程度の温度に加熱されている。この温度はポリエステル樹脂の場合、組成にもよるがガラス転移点に相当する温度である。ガラス転移点は、例えばPETでは69℃、PBTでは22℃である。一般に密着性や加工性を向上させる目的で、共重合ポリエステル樹脂が用いられる例が多く、ガラス転移点が60℃以下となる場合もある。ガラス転移点は樹脂が加熱されたとき、分子の一部が原子結合軸の周りで回転運動をはじめたり、ごく局部的な部分で分子が熱により僅かながら動き出す温度である。このため、ガラス転移点以上に加熱された樹脂は伸びやすい状態となり、引きちぎれ難くなることから、開口性を悪くする要因と考えられる。このことから、ガラス転移点が65℃以上のポリエステル樹脂を用いる。
【0007】
本発明では次に、被覆されたポリエステル樹脂の複屈折が0.01以下でなければならない。この状態は被覆された樹脂層に配向結晶がほとんど存在しないことを意味する。複屈折が0.01を越えても、加工前の密着は問題ないが、配向結晶が残存しているため加工性が劣り、強加工すると樹脂層に亀裂が発生することがある。また亀裂の発生は無いとしても加工により配向結晶がさらに増加するため、その後レトルトなどの加熱処理が行われる場合、残留応力の増加につながり、剥離すなわち密着性低下の原因となる。したがって十分な加工性と密着性を確保するためには、被覆された樹脂の複屈折は0.01以下でなければならない。
【0008】
ここで複屈折は以下の様に定義する。セナルモン型コンペンセーターをセットした偏光顕微鏡を用い、被覆後の樹脂層を厚さ3μmにスライスしたサンプルの消光角θを測定し、次式(1)により複屈折Δnを求める。
Δn=θλ/180・d … (1)
λは光源の波長、dはサンプル厚み、θは消光角である。
結晶性高分子は延伸により配向することが知られている。この配向の度合いを知る方法として複屈折やX線回折による方法があるが、本発明では複屈折を特定した。一般に延伸により複屈折は大きくなり、完全に配向したときには高分子自身の固有複屈折に近づくとされている。例えばポリエチレンでは0.058、ポリエチレンテレフタレートでは0.216、ポリ塩化ビニルでは0.102などである。
【0009】
さらに本発明では、板厚減少率で30%の加工を施した後の60℃における樹脂層の破断伸びが600%以下でなければならない。
図1に一般に行われている蓋成形の概略工程を示す。タブを取り付けるための、リベットの予備成形後にスコア成形が行われる。
【0010】
また図2にはリベット予備成形とリベット近傍のスコア線の位置関係を示す。開封用タブ先端の押し込みによりスコアを切断して開口するステイオンタブ方式においては、開口はリベット近傍から開始される。図2に示したように開口が開始されるリベット近傍のスコアは、リベット予備成形を受けた部分に形成される。リベット予備成形は張出し成形と絞り成形が組み合わされた成形であり、通常30%程度の板厚減少を伴う加工である。この予備成形により被覆樹脂層は配向結晶化すると同時に、アルミニウム基材との密着性の低下が生じる。さらにこの部分にスコア線が切られ、開口開始点となる。これらの要因が重なり、樹脂層が剥れやすく、引裂き性が悪くなることから、フェザリング、その他の開口不良が発生する結果となる。
【0011】
また先に説明したように、内容物としてスープ、コーヒー飲料、茶系飲料等を充填した飲料では湯の中で暖めた状態あるいはホットベンダーで暖めた状態で取り出し、開口操作を行う場合が多い。ホットベンダーの場合一般に60℃程度の温度に加熱されている。これらの点に関して本発明者らは鋭意検討した結果、板厚減少率で30%の加工を施した後の60℃における樹脂層の破断伸びが600%以下であれば、樹脂層の引裂き性が良好であることを見出し、本発明を完成させた。
【0012】
板厚減少率で30%の加工を施した後の60℃における樹脂層の破断伸びが600%を越えると、樹脂層の引裂き性が悪くなり、フェザリング、半開口、未開口等の開口不良が発生する確率が高くなる。
【0013】
またラミネート後の樹脂層の伸びが100%以上であることが、蓋加工後の耐内容物性を向上させる見地から好ましい。ラミネート後の樹脂層の伸びが100%より小さいと加工性が悪く、加工により樹脂層にクラックやピンホールが発生しやすくなるため、耐内容物性が低下する傾向がある。
【0014】
本発明において用いられるアルミニウム板材は、特に限定されるものではないが、易開口性蓋材としては一般にJIS A5052、A5082、A5182などが用いられる。板厚については蓋の大きさ、内容物、必要な耐圧などにより異なるが、0.2mm〜0.5mm程度が適当である。
【0015】
またアルミニウム板材へのポリエステル樹脂の密着性や耐食性向上の見地から、下地表面処理を行うことが望ましい。下地表面処理としては反応型あるいは塗布型クロメート処理、反応型あるいは塗布型ジルコネート処理などが一般的である。処理皮膜の厚さは5mg/m2〜50mg/m2以下が密着性、加工性、耐食性などの観点から適当である。
【0016】
ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)がバリア性、耐内容物性等の適正において適当であるが、加工性向上、耐衝撃性向上、白化防止等の目的から、エチレンテレフタレート以外のエステル単位を導入した、多成分系共重合ポリエステル樹脂がさらに適当である。いずれの樹脂においても、ガラス転移点が65℃以上のポリエステル樹脂でなければならない。被覆樹脂層層は1層または必要により2層以上の多層構成とすることができる。被覆層の厚さは内容物等の使用目的により異なるが、引裂き性、加工性、耐食性などの観点から5μm〜100μmが適当である。
【0017】
ポリエステル樹脂の被覆方法については、特に限定されないが、予め製膜されたポリエステル樹脂フィルムを熱圧着によりラミネートする方法、溶融状態のポリエステル樹脂をアルミニウム板上に押し出しコートする方法がある。フィルムをラミネートする場合には、密着性の向上を目的に、フィルムとアルミニウム板の間に接着剤を介在させることができる。いずれの方法においても、被覆工程でポリエステル樹脂を溶融温度以上に加熱して、十分な密着を確保すると同時に、被覆後の樹脂層の複屈折を0.01以下としなければならない。
【0018】
一般にポリエステル樹脂フィルムにおいては製膜工程での二軸延伸により、フィルムが配向を有している場合が多い。このような場合には、フィルムを、加熱されたアルミニウム板にフィルムの融点以下の温度で仮付けし、その後フィルムの融点以上に再加熱する方法が適当である。また表層とその表層の融点より低い融点を有する接着層からなる2層フィルムを用いる場合には、接着層の融点よりも高く表層の融点よりも低い温度に加熱されたアルミニウム板に被覆する第1工程と、表層の融点よりも高い温度に加熱する第2工程とかなる被覆方法により、十分な密着性を確保することが望ましい。また加熱被覆後はエアーブローまたは水冷等により被覆板を急冷し、フィルムの熱結晶化を防止することが望ましい。
【0019】
【実施例】
実施例1
Cr量で20mg/m2のリン酸クロメート処理を施した、板厚0.25mmのJIS A 5182アルミニウム合金板の片面に、融点およびガラス転移点の異なる厚さ15μmのポリエステルフィルムを被覆し試験サンプルとした。被覆はフィルムを仮接着する第1工程と再加熱する第2工程により積層し、第2工程の加熱後直ちに水冷した。第1工程は230℃にて仮接着を行い、第2工程ではフィルムの融点に応じて加熱温度を変更した。 その後被覆サンプルに板厚減少率で30%の圧延加工を施した。
【0020】
つぎにこの圧延板から切出したサンプルのアルミニウム面側に、直線状のスコアー加工を施し、そのスコアー線に沿って引き裂き試験を行った。スコアー加工の工具形状は角度60°、先端の幅38μmの楔形形状とし、スコアー加工部の残厚は120μmとした。
引き裂き後、フィルムの剥離長さと、フェザーの発生状況を比較した。
また30%圧延板のアルミニウム部分を塩酸により溶解し、樹脂層のみとしたものから幅10mm、長さ50mmの試験サンプルを切りだし、引張り試験による破断伸びを測定した。破断伸び測定の評点間距離は20mmとし、引張り速度10mm/minとした。
これらの結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
NO.3、4、7が本発明例であり、30%圧延材の60℃での引裂き試験において、剥離やフェザーの発生がなく、良好な引裂き性を示した。
【0023】
NO.1、2、6、5は引裂き試験で樹脂層が剥離する傾向が強く、フェザーが発生する結果となった。これらの条件では、樹脂層の破断伸びについては問題ないが、複屈折が0.01以上であり、配向が残存しているため30%の圧延加工で密着性が低下し、剥離が生じやすくなったものと考えられる。
NO.8は複屈折が0.01以上で配向の残存があり、またガラス転移点が60℃以下の樹脂層を使用したことで破断伸びも600%を超えて高いことから、引裂き試験でフェザーが発生した。
NO.9は密着性に問題はなく剥離は発生しなかったが、樹脂層の破断伸びが大きく、引きちぎれ性が悪いことから僅かながらフェザーが発生した。
NO.10もNO.9と同様に樹脂層の破断伸びが大きく密着性に問題はないものの、フェザーが発生した。
【0024】
実施例2
実施例1のNO.5、6、7で用いた樹脂と同一の樹脂をフィルムの表層側に、融点が220℃の非結晶性の樹脂を接着層側に使用した、共押出し2層フィルムにより、実施例1と同様な評価を行った。フィルムの膜厚は総厚20μm(接着層5μm、表層15μm)とした。複屈折については表層樹脂の複屈折を測定した。結果を表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】
NO.11、12は接着層を付与した2層フィルムを使用したことで、実施例1のNO.5、6に比べ密着性が向上し剥離長さは改善されたものの、0.1以下にはならずフェザーが発生した。NO.13はNO.7と同様の性能であり、良好な引裂き性を示した。
【0027】
実施例3
実施例1のNO.8、9で用いた樹脂と同一の樹脂をフィルムの表層側に、融点が220℃の非結晶性の樹脂を接着層側に使用した、共押出し2層フィルムにより、実施例1と同様な評価を行った。フィルムの膜厚は総厚20μm(接着層5μm、表層15μm)とした。複屈折については表層樹脂の複屈折を測定した。結果を表3に示す。
【0028】
【表3】
【0029】
接着層を付与したフィルムとしたことで、密着性の改善効果は見られるが、ガラス転移点が60℃以下のフィルムを使用したことで破断伸びが600%を超えて高いことから、いずれも引裂き試験でフェザーが発生した。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のポリエステル樹脂被覆アルミニウム板は、被覆するポリエステル樹脂のガラス転移点、樹脂層の複屈折、リベット予備成形想定の30%加工を施した後の60℃における樹脂層の破断伸びを適切に規制することにより、フェザーその他の開口不良が低減した引裂き性に優れたものとすることができ、易開口性容器蓋への適用の範囲が広がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】蓋成形の概略工程を示す図である。
【図2】リベット予備成形とリベット近傍のスコア線を示す説明図である。
Claims (1)
- ガラス転移点が65℃以上のポリエステル樹脂を被覆したアルミニウム板において、樹脂層の複屈折が0.01以下であり、板厚減少率で30%の加工を施した後の60℃における樹脂層の破断伸びが600%以下であることを特徴とする引裂き性に優れたポリエステル樹脂被覆アルミニウム板
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JP2003125495A JP2004330445A (ja) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | 引裂き性に優れたポリエステル樹脂被覆アルミニウム板 |
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JP2004330445A true JP2004330445A (ja) | 2004-11-25 |
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JP2003125495A Pending JP2004330445A (ja) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | 引裂き性に優れたポリエステル樹脂被覆アルミニウム板 |
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- 2003-04-30 JP JP2003125495A patent/JP2004330445A/ja active Pending
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