JP2687799B2 - 溶接缶用ラミネート鋼板 - Google Patents

溶接缶用ラミネート鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、食缶等の溶接缶に用
いられる缶用鋼板であるが、予め樹脂を鋼板にラミネー
トして製缶後の塗装工程を省くことが出来、且つ缶胴の
シーム溶接が容易である溶接缶用鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】缶の製造法には、半田製缶法、DI(絞
りしごき)製缶法、接着製缶法、溶接製缶法等がある。
溶接製缶法は、他の製缶法に比べ装置が簡単で設備費が
安く作業が容易に確実に行なえ、且つ溶接部の強度が高
く高度な加工に耐えられる等の利点があることから、急
速に普及してきた製缶法である。
【0003】缶用材には、当初錫めっき鋼板が用いられ
たが、資源的に問題のある錫の量を減らすべく、近年で
は塗料との併用や他金属の使用或いは併用が行われてい
る。他金属としてはニッケルやクロムが用いられ、これ
らの単層めっきの他、錫との二層めっきや合金めっき等
が使われている。しかし、半田製缶法では錫量の節減に
も限界があり、この点でも、他金属のめっき層でも接合
が可能な溶接缶用材のが期待されている。
【0004】一方、缶内面塗装や外面の保護塗装、印刷
等の発達が目ざましく、樹脂皮膜が大いに活用されてい
る。しかし、これらを施す場合、めっき鋼板を所定寸法
のシート状に切り、これらを一枚づつ塗装や印刷を施す
が、特に内面について塗膜厚を確保するため、塗装を繰
り返す場合が多かった。このため、物流コストがかかっ
たり、塗装による環境汚染に対する対策等を要し、これ
は製缶工程の合理化課題の一つとなっていた。
【0005】この課題に対し、缶用材製造メーカーにお
いて、めっき鋼板上にあらかじめ、その全面に樹脂をラ
ミネートする方法が提案されている。例えば、特開昭5
8−82717では、ポリエステル樹脂を二層にして用
い、下層は金属板との密着性のよい無定形ポリエステル
を、上層は耐食性及び機械特性のよい結晶性飽和ポリエ
ステルをラミネートする方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして作られるラミネート鋼板は溶接を必要としない
打抜き缶やDI缶用に適しており、溶接缶用に用いる場
合には次のような問題がある。
【0007】溶接缶では、図3に示すように、缶胴13
はシート11を丸めた後その縁端部12同士を僅かに重
ね、この部分がワイヤーシーム溶接によって接合されて
作られる。ワイヤーシーム溶接は、銅ワイヤーを電極と
した電気抵抗溶接で、溶接される部分に導電性が要求さ
れる。しかし、上記のラミネート鋼板から缶胴の寸法に
切り出されたシートでは、全面が樹脂皮膜で覆われてい
るので、縁端部12の樹脂皮膜を研削除去しなければな
らない。この研削に伴い、樹脂皮膜の下に存在するめっ
き等表面処理層の大半も同時に削りとられてしまう。こ
の部分は、溶接後に補修塗装が施されるが、少なからぬ
耐食性の低下が避けられない。研削に伴うもう一つの問
題は、研削屑の一部がごみとして缶内に残ってしまうこ
とである。又、高速溶接を考慮しためっきが行われてい
る場合には、当然、溶接性が低下する。
【0008】このような問題を解決するためにこの発明
は行われたもので、製缶時溶接に際して樹脂皮膜の研削
除去を不要とし、高速溶接を可能にし、且つ溶接部は補
修塗装によって充分な耐食性が確保される溶接缶用鋼板
を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段は、樹脂ラミネート帯と、溶接を考慮したニス避
け部とを交互に設けた表面処理鋼板で、ストリップの走
行方向に平行して幅が5mm以上20mm以下の帯状のニス
避け部を所定の間隔で有し、鋼板の少なくとも片面に前
記間隔幅の樹脂ラミネート帯である溶接缶用ラミネート
鋼板であって、ニス避け部及び樹脂ラミネート帯は各々
(い)及び(ろ)の構成である溶接缶用ラミネート鋼板
であるが、樹脂層、めっき層及び化成処理皮膜について
は、各々次の(1)、(2)、(3)又はこれらの条件
が組み合わされることが一層望ましい。
【0010】(い)ニス避け部は鋼板表面に1.0g/m2
以上2.5g/m2以下の錫めっき層の上に金属クロムとク
ロムオキサイドの化成処理皮膜を有する。 (ろ)樹脂ラミネート帯は鋼板表面に、錫、ニッケル若
しくはクロムの単層めっき層、ニッケルめっき層に錫め
っき層を重ねた二層めっき層又は錫とニッケルの合金め
っき層が設けられ、これらのめっき層の上に金属クロム
とクロムオキサイドからなる化成処理皮膜を有し、この
上にラミネートされたポリエチレンテレフタレート、ポ
リエチレンナフタレート又はポリプロピレンの樹脂層を
有する。
【0011】(1)樹脂層の厚さが4μm以上60μm
以下であること。 (2)錫、ニッケル又はクロムの単層めっき層の付着量
が、各々0.4g/m2以上11.5g/m2以下、30mg/m2
以上1000mg/m2 以下、30mg/m2 以上150mg/m2
以下であること。 (3)化成処理皮膜の金属クロム量が5mg/m2 以上50
mg/m2 以下であること。
【0012】
【作用】ニス避け部は樹脂がラミネートされておらず、
錫めっきの上に塗料の密着をよくする化成処理が施され
ている。図1にこのラミネート鋼板の表面を示す。帯状
のニス避け部1と樹脂ラミネート帯2とが平行して交互
に設けられている。図2に断面を示す。3は樹脂フィル
ム、4は化成処理層、5はめっき層、6は鋼板である。
ニス避け部1の皮膜は化成処理層4とめっき層5とから
のみ構成され樹脂3が被覆されていない。したがって、
ニス避け部を溶接代とすることによって、予め樹脂3を
ラミネートした鋼板であっても、製缶時の溶接に際して
樹脂皮膜を取り除く必要がなくなる。
【0013】ニス避け部の幅は重要な意味を持つ。溶接
部の温度は溶接時に1000℃を超え、その熱は缶の周
方向にも伝播する。この影響で樹脂層の特性が低下して
はならない。ニス避け部の幅が狭過ぎる場合樹脂が溶融
したり変質したりする。熱伝播域について調べると、溶
接速度や板厚、熱伝導度等が関係するが、溶接速度の影
響が大きい。溶接時の熱の影響を避けるためには、5mm
以上のニス避け部の幅が必要である。一方ニス避け部に
は、溶接後補修塗装が施される。20mmを超えるニス避
け部の幅は必要なく、又、この幅を20mm以下とするこ
とによって、溶接後に余分な領域を補修塗装することが
避けられる。ニス避け部が鋼板の縁端に位置する場合は
上記の半分の幅でよいことは言うまでもない。
【0014】又、ニス避け部には、シーム溶接が容易に
且つ確実に施されるように、少量の錫をめっきする。錫
は柔らかい金属で融点も低く、電極との間に容易に大き
な接触面積が得られる。このため、比較的低電圧で溶接
に必要な電流が均一に流れ、確実な溶接面が連続して得
られる。溶接では局部的に過剰な電流が流れると、金属
の一部が飛び散る現象(スプラッシュと呼ばれる)が発
生し、溶接部を汚したり電流不足の部分の接合が不充分
であったりする。この現象は溶接が高速であるほど顕著
に起こる。錫めっきが施してあるとその錫量が1.0g/
m2以上あれば高速の溶接にも充分耐えることができ、
2.5g/m2を超える量では過剰品質となる。
【0015】溶接後、ニス避け部は補修塗装が施される
ので、錫めっきの上に化成処理を施して塗装性を高めて
おく必要がある。化成処理としてはクロメート処理が推
奨され、金属クロムの量が5mg/m2 以上の皮膜を形成す
る事が望ましく、この場合塗膜との間に一層強固な密着
が得られる。金属クロムの量が50mg/m2 を超えて多く
ても効果は変わらない。
【0016】缶用材の大半の面積を占める樹脂ラミネー
ト帯は、加工に耐え、製缶後は充分な耐食性を有しなけ
ればならない。このため、金属めっき層と樹脂層との複
層となる。樹脂層のみだと、樹脂のイオン透過性に限界
があり、大きな腐食には到らなくとも、僅かな鉄の溶出
によって、食缶では内容物の味や香りが変わることがあ
る。ラミネートする樹脂もバリヤーとしての効果の大き
い樹脂、即ち、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチ
レンナフタレート、ポリプロピレン等の樹脂がよい。中
でも、二軸延伸型のフィルムは、結晶性が高くバリヤー
効果が大きい事が知られている。充分なバリヤー効果を
一層期待するには、樹脂層の厚さは4μm以上が望まし
いが、60μmを超えても効果は余り変わらない。樹脂
フィルムをラミネートする場合は、塗料を塗布する場合
と異なり、数10μmの厚さでも一回の工程で済む。
【0017】下層のめっき層としては、耐食性、食品を
考えた場合の無害性等から、錫、ニッケル、クロム等の
めっきが適している。錫とニッケルの場合は、ニッケル
めっき層の上に錫めっきを施してもよく、又、錫とニッ
ケルの合金めっき層を設けてもよい。味や香りの微妙な
変化を問題にする食品では、これらのめっき層は厚いほ
ど好ましいが、厚過ぎても効果は変わらずコスト増を招
くだけである。好ましい範囲は、錫の単層めっきの場合
0.4g/m2以上11.5g/m2以下、ニッケルの単層めっ
きの場合で、30mg/m2 以上1000mg/m2 以下、クロ
ムめっき層の場合30mg/m2 以上150mg/m2 以下であ
る。錫・ニッケル複層めっきや合金めっきでは、単層の
場合に準じて、0.4g/m2〜11g/m2の付着量が望まし
い。
【0018】又、めっき層の上には、樹脂層との密着を
良くするために化成処理を施す。製缶時に、缶胴は丸く
曲げられるだけではなく、溶接され補修塗装後にネック
インと称する絞り加工を受ける。即ち、缶の胴から首に
かけて細く絞り込まれる。このような加工を受けると良
く密着していない層は剥離する。充分な密着性を確保す
るために、ニス避け部と同様、化成処理としてはクロメ
ート処理が推奨され、金属クロムの量が5mg/m2 以上の
皮膜を形成する事が望ましい。金属クロムの量が50mg
/m2 を超えて多くても効果は変わらない。但し、めっき
層がクロムの場合には、金属クロム層の上に、不可避的
に金属クロムとクロムオキサイドの皮膜ができるので、
必ずしも化成処理を施さなくともよい。なお、樹脂ラミ
ネート帯の幅は缶の直径によって決まり、例えば200
ml飲料缶では約161mmである。
【0019】これらの帯の長手方向が製造時のストリッ
プの走行方向であるのは、製品の製造コストを考慮した
ものである。方向が異なる場合は、めっき或いは樹脂層
を連続的に形成する機構及び操作が複雑となり、製造設
備が大きくなるので製造コストの上昇が避けられない。
【0020】ニス避け部は、表裏接して溶接されるので
鋼板の両面に必要であるが、樹脂ラミネート帯は少なく
とも缶の内面となる片面に有していればよい。勿論、両
面に設けても差し支えなく、この場合は缶の内面と外面
とを考慮して処理する。例えば、内面相当面にはこの発
明による樹脂ラミネート帯を有し、外面相当面はめっき
層のみとしたり、ホワイト層としたりする等需要に応じ
た処理面とすればよい。
【0021】
【実施例】厚さ0.20mmの冷延鋼板を脱脂及び酸洗に
より浄化した後、樹脂ラミネート帯にめっきを施し、次
いでニス避け部にフェロスタン浴で錫を電着しリフロー
を行ってから、クロメート処理を行った。この処理鋼板
を200℃に加温し樹脂フィルムをロールで圧着させな
がら、2.5mm乃至15mmの範囲でニス避け部を作り、
連続的にラミネートした。このようにして製造した溶接
缶用ラミネート鋼板について、その特性を調べた。
【0022】特性調査では、溶接缶用材に要求される溶
接性、樹脂フィルム密着性及び耐食性について試験を行
った。溶接性は、スードロニックタイプ溶接機を用いて
200ml缶胴を溶接し、スプラッシュが発生しない最高
速度(分当たり可能な缶数)で評価した。
【0023】樹脂フィルム密着性は、樹脂ラミネート帯
を対象とし、フィルムに1mm間隔に碁盤目カットを刻
み、エリクセン5mm押出し後粘着テープで強制的に剥離
し、剥離面積の百分率を基準に評価した。なお、試験結
果は、剥離の無い場合◎、剥離面積が1〜5%の場合
〇、剥離面積が5〜20%の場合△、同じく20%以上
の場合×として取りまとめた。
【0024】耐食性は、缶胴作製後溶接されたニス避け
部に、エポキシ・フェノール系の缶内面塗料による補修
塗装を施した後、樹脂ラミネート帯と共にNaClとク
エン酸を各々1.5%含む腐食液に、38℃で、96時
間浸漬し、溶出した鉄の量(以下、鉄溶出値と称す)を
測定して評価した。なお、特性の調査は、この発明の範
囲外の比較例及びニス避け部を有しない従来例について
も行い、この発明の実施例と比較した。
【0025】従来例では、溶接に際して樹脂フィルムを
削り取って溶接代を作り、溶接後この部分は実施例と同
じく補修塗装を施して耐食性を調べた。調査に供した試
験片の詳細な条件及び試験の結果を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】試験No. 1乃至18の実施例では、全ての
試験で満足な結果が得られた。これに対して、比較例で
は、ニス避け部の錫めっき量が不足している試験No.1
9及び20は溶接速度に劣り、化成処理を施さなかった
試験No. 21はフィルム密着性が悪く、下地めっきを施
さなかった試験No. 22はフィルム密着性にやや劣るほ
か耐食性が低下している。又、ニス避け部の幅が狭い試
験No. 23では、溶接時の伝播熱によりニス避け部近傍
の樹脂フィルムが焼けており、この部分では密着性が劣
っており、その結果鉄溶出量も若干増えていた。
【0028】従来例では、ニス避け部が設けられていな
いので、下地めっきの種類が何であっても溶接代の研削
の際めっき層の大半が削り取られ、補修塗装を施したに
もかかわらず、溶接速度と共に耐食性にも劣る。
【0029】
【発明の効果】以上述べてきたように、この発明によれ
ば、鋼板の表面にニス避け部と樹脂ラミネート帯とを設
け、前者には錫めっきが施され後者には耐食金属めっき
の上にバリヤー効果の大きい樹脂フィルムがラミネート
されている。しかも、めっき面には塗膜や樹脂フィルム
との充分な密着性が得られる化成処理が施されている。
このため、製缶に際して高速で安定した溶接が行え、且
つこの部分の補修塗装皮膜もラミネート皮膜同様ネック
イン加工に充分に耐えて密着している。加えて、製缶後
はめっき層と樹脂皮膜との相乗効果で、缶内容物の味や
香りに変化を来さない充分な耐食性を発揮する。
【0030】このように優れた缶用材を提供することに
よって、製缶工程でシートを一枚づつ処理しなければな
らない塗装や印刷作業の省略を可能としたこの発明の効
果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の溶接缶用ラミネート鋼板の平面図で
ある。
【図2】この発明の溶接缶用ラミネート鋼板の断面図で
ある。
【図3】溶接製缶法を説明するための工程を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 ニス避け部 2 樹脂ラミネート帯 3 樹脂 4 化成処理層 5 めっき層 6 鋼板。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ストリップの走行方向に平行して幅が5
    mm以上20mm以下の帯状のニス避け部を所定の間隔で有
    し、鋼板の少なくとも片面に前記間隔幅の樹脂ラミネー
    ト帯を有し、前記ニス避け部及び前記樹脂ラミネート帯
    は各々次の(い)及び(ろ)の構成であることを特徴と
    する溶接缶用ラミネート鋼板。 (い)ニス避け部は鋼板表面に1.0g/m2以上2.5g/
    m2以下の錫めっき層の上に金属クロムとクロムオキサイ
    ドの化成処理皮膜を有する。 (ろ)樹脂ラミネート帯は鋼板表面に、錫、ニッケル若
    しくはクロムの単層めっき層、ニッケルめっき層に錫め
    っき層を重ねた二層めっき層又は錫とニッケルの合金め
    っき層が設けられ、これらのめっき層の上に金属クロム
    とクロムオキサイドからなる化成処理皮膜を有し、この
    上にラミネートされたポリエチレンテレフタレート、ポ
    リエチレンナフタレート又はポリプロピレンの樹脂層を
    有する。
  2. 【請求項2】 樹脂層の厚さが4μm以上60μm以下
    である請求項1記載の溶接缶用ラミネート鋼板。
  3. 【請求項3】 錫、ニッケル又はクロムの単層めっき層
    の付着量が、各々0.4g/m2以上11.5g/m2以下、3
    0mg/m2 以上1000mg/m2 以下、30mg/m 2 以上15
    0mg/m2 以下である請求項1又は請求項2記載の溶接用
    ラミネート鋼板。
  4. 【請求項4】 化成処理皮膜の金属クロム量が5mg/m2
    以上50mg/m2 以下である請求項1、請求項2又は請求
    項3記載の溶接缶用ラミネート鋼板。
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