JP2021160330A - 積層ポリエステル樹脂被覆金属板、積層ポリエステル樹脂フィルム、及び缶蓋 - Google Patents
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Abstract
Description
このような缶蓋の素材として、アルミやスチール等の金属基材上にポリエステル樹脂等の樹脂層を形成してなる樹脂被覆金属板が知られている。
すなわち、上述の加工性と開口性とは相反する特徴であると言うことができ、樹脂被覆金属板を用いた缶蓋においてこれらの特徴を両立する樹脂の開発が求められていた。
まず本実施形態の積層ポリエステル樹脂被覆金属板100について図1を用いて説明する。本実施形態の積層ポリエステル樹脂被覆金属板100は、金属基材MPと、金属基材MP上の少なくとも一方の面に形成された積層ポリエステル樹脂層200と、を有する。そして、積層ポリエステル樹脂層200は、金属基材MP上に順に形成された下層10と上層20を含む。
本実施形態の積層ポリエステル樹脂被覆金属板100に用いる金属基材MPとしては、従来イージーオープン蓋に使用されているアルミ材や鋼板等の公知の金属基材MPを使用することができる。
次に本実施形態の積層ポリエステル樹脂被覆金属板100における下層10について説明する。下層10は図1に示すように、金属基材MPの少なくとも一方の面に形成される。そして後述する積層ポリエステル樹脂層200における下層10と上層20のうち、下層10は金属基材MPに近い方に形成される。
一方で、金属基材に溶融樹脂を直接押し出して樹脂被覆金属板を製造する方法(ダイレクトコート等とも称する)を採用する場合には、上記無機粒子が下層に含有されていない場合でも安定した生産が可能である。
すなわち本実施形態の積層ポリエステル樹脂被覆金属板は、缶蓋製造時において、印刷時やレトルト処理時に熱処理がなされる。一般的に樹脂においては、熱処理後の破断伸度は、熱処理前の破断伸度よりも低下することが知られている。本発明においては、下層10が、上記条件の熱処理後において特定温度下(50℃環境下)でのフィルム破断伸度が50%以下であるとき、得られた缶蓋において気温が高い地域においても安定した開口性を確保するとともに加工性等の課題をも両立し得ることを見出した。
次に本実施形態の積層ポリエステル樹脂被覆金属板100における上層20について説明する。上層20は、図1に示すように、上述した下層10の、金属基材MPとは反対側に形成される。換言すれば、金属基材MPから順に、下層10、上層20の順に形成される。また、下層10を中間にした場合に一方の面に金属基材MP、他方の面に上層20が形成されていると言うこともできる。
なお、缶蓋に適用された場合においては、この上層20が缶の内容物側になるように缶蓋が製造されることが好ましい。
なお上記においては、上層20を形成する固形成分(水や溶剤などの揮発する物質を除いた不揮発成分)の中で、最も含有量(質量割合)が多い成分を、主剤として定義する。
上記したポリオレフィンにおいては製膜性の観点から、メルトフローレート(以下、単にMFRという)MFRが30g/10min以下であることが好ましい。
ΔTg<0.5×W ・・・ (1)
ただし、ΔTgはTg1とTg2との差の絶対値とする。
なお特に好ましくは、下記式(2)を満たすことが好ましい。
ΔTg<0.2×W ・・・ (2)
上記平均長径と平均短径に関して、平均長径と平均短径のいずれかの値が上記数値範囲を超える場合には、柔軟成分の分散粒径が大きく、且つアスペクト比が大きいため、缶蓋としたときの開口性が低下する可能性があり好ましくない。
また各層の厚みはこれに限定されないが、上層20は5μm乃至40μm、特に5乃至15μmの範囲にあることが好ましい。上層20が5μm未満の場合、缶蓋に成形する場合の加工性が低下する可能性があり好ましくない。
また下層10は5μm乃至30μm、特に10乃至25μmの範囲にあることが好ましい。下層10が5μm未満の場合、缶蓋としての開口性が低下する可能性があり好ましくない。
本発明の積層ポリエステル樹脂被覆金属板100は、溶融樹脂膜を金属基材MP上に直接押し出してラミネートロール間に通して押圧一体化させることによる方法(直接押出法)によって製造することができる。この際、上層樹脂用の押出機及び下層樹脂用の押出機を使用し、各押出機からの樹脂流を多重多層ダイ内で合流させ、下層樹脂が金属基材側となるようにしてT−ダイから樹脂を薄膜状に押し出すことにより製造することが可能である。
本実施形態における積層ポリエステル樹脂フィルムは、上述のとおり公知の方法で製造することが可能である。例えば、上層20となる樹脂用の押出機及び下層10となる樹脂用の押出機を使用し、各押出機からの樹脂流を多重多層ダイ内で合流させ、T−ダイから樹脂を薄膜状に押し出した後に公知の方法によって巻き取ることによって、積層ポリエステル樹脂フィルムを得ることができる。本実施形態の積層ポリエステル樹脂フィルムを用いて、金属基材MPに下層10が金属基材MP側となるように熱接着させることによって、積層ポリエステル樹脂被覆金属板100を製造することが可能である。
本実施形態の缶蓋は、上述した積層ポリエステル樹脂被覆金属板100を用いて、上述の下層10及び上層20が形成された面を缶蓋の内面側となるようにして成形することができる。なお、本実施形態の缶蓋の形状は、公知のプルオープン方式やステイオンタブ方式のイージーオープン蓋とすることができる。なお、缶蓋の製造方法は公知の方法を適用できるため、ここでは説明を省略する。
(積層ポリエステル樹脂被覆金属板の製造方法)
板厚0.22mmのTFS(ティンフリースチール)を金属基材として用いた。表1に示す上層及び下層の樹脂材料を2軸押出機に供給し、バレルおよびTダイの温度を樹脂材料に適した温度で押出すことでフィルムを得、そのフィルムを250℃に加熱した上記アルミニウム合金板上にラミネートし、直ちに水冷することで、積層ポリエステル樹脂被覆金属板を得た。このとき、蓋内面樹脂厚みが表2に示す厚みとなるようにした。得られた片面ラミネート材の蓋外面となる側に塗装をした後、185℃で10分間塗装焼き付けした。
EO蓋については、上記積層ポリエステル樹脂被覆金属板について、直径95.0mmブランクから蓋を成形し、これに蓋の外面からスコア加工(残圧75μm)、リベット加工ならびに開封用タブの取り付け、蓋を作成した。
上記のようにして得られた蓋に対して、120℃60分のレトルト処理を行った。その後、50℃付近の温度で蓋を手で開口し、開口部周辺を目視で観察し、評価した。評価基準として、蓋開口時の板とフィルムの剥離の長さ(デラミ長さ)、開口部のフィルム伸びの最大値を計測し以下のとおり評価した。結果を表2に示す。
デラミ長さ ◎:0.5mm以下
○:0.5mm超1.0mm以下
×:1.0mm超
フィルム伸び ◎:0.5mm以下
○:0.5mm超1.0mm以下
×:1.0mm超
得られた缶蓋の内面全体に6.30Vの電圧を4.0秒間かけた時の電流値で評価した。
◎:0.01mA以下
○:0.01mA超0.5mA以下
×:0.5mA超
示差走査熱量計(商品名「DSC8500」、パーキンエルマー社製)にて溶融後、200℃/分で−50℃まで冷却した。そして−50℃から280℃まで10℃/分で昇温したときに観測されるガラス転移の補外開始温度をガラス転移温度(Tg)とした。
フィルムの断面を走査電子顕微鏡で観察し、10μm四方中に分散しているポリエステル系熱可塑性エラストマー又はポリオレフィンの長径と短径を測定し、それぞれを平均することで、平均長径および平均短径を求めた。
実施例1〜実施例9は、上層に柔軟成分として熱可塑性エラストマー(ポリテトラメチレングリコール共重合ポリブチレンテレフタレート)を用いた。実施例4〜6、8は下層に多官能成分としてトリメリット酸(TMA)を含有させた。実施例9は、下層に滑剤を添加した。実施例10は上層に柔軟成分としてポリオレフィン(MFR:0.9、融点80℃、Zn架橋のアイオノマー)を用いた。実施例11は表層に2.0μmのPET/IA2(イソイソフタル酸2mol%共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂)層を形成した3層構成とした。
実施例により示されるように、本発明の積層ポリエステル樹脂フィルム、積層ポリエステル樹脂被覆金属板及び缶蓋はいずれも優れた開口性及び加工性を兼ね備えるものである。
比較例1〜3は、従来公知の2層フィルムを適用した。また、比較例4〜6は、本発明の下層と上層の構成を逆にしたものとした。比較例に示す本発明の積層ポリエステル樹脂フィルム、積層ポリエステル樹脂被覆金属板及び缶蓋は、開口性及び加工性を兼ね備えるものではなかった。
100 積層ポリエステル樹脂被覆金属板
10 下層
20 上層
30 表層
200 積層ポリエステル樹脂層
Claims (13)
- 金属基材と、
前記金属基材の少なくとも一方の面に形成された積層ポリエステル樹脂層と、を含み、
前記積層ポリエステル樹脂層は、前記金属基材側から順に、
2〜30mol%の第1共重合成分で変性されたポリエステル樹脂(A)からなる下層と、
ポリエステル樹脂(B)及び当該ポリエステル樹脂(B)に非相溶である柔軟成分(C)を含み、ポリエステル樹脂(B)と柔軟成分(C)の合計を100質量%とした場合に柔軟成分(C)の含有量が2〜50質量%である上層と、
を有することを特徴とする、積層ポリエステル樹脂被覆金属板。 - 前記ポリエステル樹脂(B)はガラス転移温度(Tg1)が60℃以上90℃以下の熱可塑性ポリエステル樹脂であり、
前記柔軟成分(C)はポリエステル系熱可塑性エラストマー及びポリオレフィンのいずれか又は両方であり、
前記柔軟成分(C)が前記ポリエステル樹脂(B)中に分散されており、
前記柔軟成分(C)の上層中における含有量(質量%)をWとしたとき、前記ポリエステル樹脂(B)のガラス転移温度(Tg1)と、前記上層のガラス転移温度(Tg2)の差の絶対値ΔTgが下記式(1)を満たす、請求項1に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板。
ΔTg<0.5×W ・・・ (1) - 前記柔軟成分(C)が前記ポリエステル樹脂(B)中において島状に分散されており、前記島状に分散された柔軟成分(C)の平均長径が0.1〜5.0μmであり、平均短径が0.01〜2μmである、請求項1又は2に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板。
- 上記ポリエステル樹脂(A)がポリエチレンテレフタレートを主体とし、前記第1共重合成分としてイソフタル酸を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板。
- 前記下層が0.01〜0.5mol%の多官能成分をさらに含む、請求項4に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板。
- 前記ポリエステル樹脂(A)の重量平均分子量が40000〜80000である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板。
- 前記ポリエステル樹脂(A)に、平均粒径0.2〜5.0μmの無機粒子が0.1〜5.0質量%含有されてなる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板。
- 前記上層と前記下層の合計の厚さが10〜50μmであり、前記上層の厚さが5〜40μmであり、且つ、前記下層の厚さが5〜30μmである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板。
- 前記下層が、185℃・10分間の熱処理後、50℃環境下での破断伸度が50%以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板。
- 前記上層の金属基材側と反対側に形成されて、ポリエステル樹脂からなる表層をさらに有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板。
- 金属基材の少なくとも一方の面に形成され、2〜30mol%の第1共重合成分で変性されたポリエステル樹脂(A)からなる下層と、
前記下層の上に形成され、ポリエステル樹脂(B)及び当該ポリエステル樹脂(B)に非相溶である柔軟成分(C)を含み、ポリエステル樹脂(B)と柔軟成分(C)の合計を100質量%とした場合に柔軟成分(C)の含有量が2〜50質量%である上層と、
を有する積層ポリエステル樹脂フィルム。 - 請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の積層ポリエステル樹脂被覆金属板を用いた缶蓋。
- 請求項11に記載の積層ポリエステル樹脂フィルムを用いた缶蓋。
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