JP2812526B2 - 樹脂ラミネート被覆金属板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、高速で製造される熱可塑性樹脂ラミネー
ト金属板の熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態を所定範囲内に
オンラインにて制御する樹脂ラミネート被覆金属板の製
造方法に関する。

［従来の技術］ 近年、樹脂を金属板上に接着した樹脂ラミネート金属
板が容器材料、家電用、建材用等に使用されている。

樹脂を金属板上にラミネートする方法としては、接着
剤を塗布し樹脂フィルムを接着する方法と樹脂フィルム
の一部あるいは全部を融点以上に加熱溶融し接着する熱
接着法また樹脂をＴダイより押し出しそのまま金属板上
にラミネートするＴダイ法などがある。

熱可塑性樹脂を金属板上にラミネートした場合に樹脂
皮膜の加工性は樹脂皮膜の結晶状態と大きな関係があ
る。

熱可塑性樹脂の結晶状態は、配向した結晶と非晶質か
らなるB.O構造、無配向の結晶と非晶質からなるR.O構
造、非晶質のみからなるN.O構造の三つの結晶状態に大
別できる。B.O構造の樹脂は加熱により配向結晶が破壊
されるとR.O構造に変わる。また、結晶性の高い樹脂の
N.O構造も加熱すると、冷結晶が生成し、R.O構造に変わ
る。いずれの構造変化も温度と時間の関数となる。すな
わち、同じ温度に樹脂が加熱されても、時間が長ければ
構造変化を起こすが、時間が短ければ構造変化を生じな
いことも有り得ることが知られている。

結晶構造のうちR.O構造が最も加工性が悪い。特に、
ポリエステルの場合には、樹脂に亀裂を生じたり、極端
な場合には樹脂が粉状になってしまう。このため、樹脂
ラミネート鋼板の用途、加工あるいは加熱工程により、
熱可塑性樹脂皮膜の結晶構造はB.O構造あるいはN.O構造
に作り分けることが必要なことがある。

例えば、ポリエステルをラミネートしたブリキ板を、
DI成形のような非常に厳しいしごき加工を行う場合に
は、樹脂皮膜の結晶状態はN.O構造でなければならな
い。樹脂皮膜の結晶状態がR.O構造はもちろんB.O構造で
も樹脂皮膜は欠陥を生じてしまう。これは、しごき成形
により樹脂皮膜が激しく延伸されるためであり、しごき
加工を受けた樹脂皮膜はN.O構造からB.O構造となってい
る。既に延伸をされているB.O構造の樹脂皮膜では樹脂
の限界以上に延伸されるため、皮膜が加工に追随できず
皮膜欠陥を生じる。また、ひどい場合には皮膜欠陥のみ
でなく基材であるブリキ板も破断し加工できないことも
ある。

また、結晶性の高い熱可塑性樹脂ラミネート金属板が
塗装焼付けのような加熱工程を経る場合等には、B.O構
造が望まさい。樹脂皮膜の結晶構造がN.Oであると、冷
結晶が生成しその後加工性を失ってしまう。特に熱可塑
性ポリエステルを用いた場合には粉末となり皮膜を形成
しない場合も生じる。熱可塑性樹脂皮膜の結晶構造がB.
Oであれば、配向結晶が破壊される温度が冷結晶が生成
する温度より高く、N.O構造の場合よりもB.O構造の方が
かなり高い温度まで安定であるため、B.O構造が望まし
い。

熱可塑性樹脂皮膜の結晶構造をB.Oとしたラミネート
金属板を製造するには、延伸配向されたフィルムを配向
結晶が破壊される温度以下でラミネートする必要があ
る。従って、接着剤や接着層を用いたり、延伸配向され
たフィルムの一部のみを融解することによりラミネート
される。ラミネート時の温度が高すぎると配向結晶が破
壊されてしまいR.O構造となるため、ラミネート時の温
度制御が重要である。

N.O構造は溶融状態にある樹脂を急冷することにより
作られる。溶融状態が不完全、すなわち加熱が不十分で
結晶が残存したり、冷却が不十分な場合にはR.O構造と
なる。また、樹脂の温度を上げすぎると樹脂の分解を招
くため、この場合にも、ラミネート時の温度制御が重要
である。

さらに、ラミネート工程において熱可塑性樹脂皮膜の
結晶構造をN.O構造或はB.O構造に作り込まれたラミネー
ト金属板が塗装焼付け等の加熱工程を経る場合において
も、ラミネート皮膜に伝達される熱量を調整することに
より樹脂皮膜の結晶状態を制御することが必要である。

従って、熱可塑性樹脂のラミネート金属板を製造する
場合には、樹脂皮膜の結晶構造を作り分ける必要がある
ものがあり、また、ラミネートされた金属板が加熱工程
を通板される場合にも、ラミネート皮膜に伝達される熱
量を調整することにより樹脂皮膜の結晶状態を制御する
必要性が生じてきた。このため、結晶状態の安定した熱
可塑性樹脂ラミネート金属板を低コストで供給するため
には、オンラインで熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態を制御
することが重要となってきた。

［発明が解決しようとする課題］ このように、熱可塑性樹脂ラミネート金属板の熱可塑
性樹脂被膜の結晶状態がラミネート金属板の加工性に大
きな影響を及ぼす場合がある。

しかしながら、高速で通板される金属板上にラミネー
トされた熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態に関するデータを
オンラインで測定し結晶状態を制御する方法はない。こ
のため、経験的あるいは計算手法により、加熱炉温度、
金属板温度あるいは通板速度を調整することにより熱可
塑性樹脂皮膜の結晶状態を制御する方法が採られてお
り、オフラインで熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態を測定す
ることにより、所定の結晶状態に製造されていることを
確認している。オフライン測定のため時間を要しており
熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態が所定の範囲から外れてい
た場合には多量の不良品を製造することとなり、製造コ
ストを高くしてしまう。

このため、品質の安定した熱可塑性樹脂ラミネート鋼
板を低コストで供給するためには、オンラインで熱可塑
性樹脂皮膜の結晶状態を制御することが重要となってき
た。

本発明は、高速通板中の熱可塑性樹脂ラミネート金属
板の連続製造ラインにおいて熱可塑性樹脂皮膜の屈折率
をオンラインにて非破壊的に測定し、その結果に基き熱
可塑性樹脂皮膜へ伝達される熱量を調整することによ
り、熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態をオンラインで制御す
ることにより品質の安定した熱可塑性樹脂ラミネート金
属板を提供することを目的にしている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、金属板上にラミネートされた熱可塑性樹脂
皮膜の屈折率を非接触にてオンラインで測定し、その結
果に基きラミネート時の熱可塑性樹脂へ伝達される熱量
を調整することにより、熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態を
オンラインにて制御することを特徴とする方法である。

本発明は、熱可塑性樹脂被覆金属板に対して有効であ
るが、特に、樹脂皮膜の結晶状態により加工性が大きく
影響をうける飽和ポリエステル樹脂被覆金属板の製造方
法として採用されることが望ましい。

本発明における、熱可塑性樹脂皮膜の非接触非破壊に
よる屈折率測定方法は、分光反射測定装置と赤外線膜厚
計とを併用した装置を用いることが望ましい。この装置
によれば、非接触非破壊で光学的に樹脂皮膜の厚み方向
の屈折率を高速通板中にも測定可能である。原理的に
は、分光反射測定装置により、光路長の差Ｄを求め、赤
外線膜厚計により求めた膜厚ｈより、樹脂の各方向の屈
折率を算出するものである。

配向結晶を有する樹脂は複屈折を有することはよく知
られている。従って、上述の屈折率測定装置を用い、各
方向の屈折率を測定することにより複屈折度を算出する
ことにより、樹脂皮膜のB.O構造の配向の度合を知るこ
とが可能である。

複屈折を示さない場合には、樹脂皮膜の構造はB.O構
造、N.O構造のいずれかであり、N.O構造の方が小さい屈
折率を示す。

また、熱可塑性樹脂皮膜厚み方向の屈折率のみに注目
しても、皮膜の結晶状態がB.O構造を有する場合が最も
高い値を示し、R.O構造、N.O構造の順に小さな値とな
る。

しかしながら、熱可塑性樹脂の種類により各結晶状態
での皮膜の複屈折度および各方向の屈折率値は異なる。
このため、予め熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態が既知なる
ラミネート金属板の熱可塑性樹脂皮膜の各結晶状態での
複屈折度と各方向の屈折率とを測定しておき、実際の製
造時に測定した値とを比較することにより樹脂皮膜の結
晶状態が認識可能となる。

樹脂皮膜に伝達される熱量の調整方法については、熱
源の出力調整あるいは通板速度等の単独或は組合せより
行う。例えば、金属板を電気抵抗加熱により加熱し、こ
れに樹脂をラミネートする場合には、電気抵抗加熱の出
力調整単独或は通板速度との組合せた調整により、樹脂
皮膜に伝達される熱量を調整する。

従って、本発明方法を用いることにより、例えば、B.
O構造の熱可塑性樹脂皮膜のラミネート金属板を製造す
る場合には、複屈折度が一定値以上にあるようにあるい
は皮膜の厚み方向の屈折率が一定の値以上にあるよう
に、また、N.O構造の熱可塑性樹脂皮膜のラミネート金
属板を製造する場合には、複屈折が生じないようにさら
に皮膜の屈折率が最少になるように、樹脂皮膜に伝達さ
れる熱量を調整することにより、熱可塑性樹脂皮膜の結
晶状態を制御することが可能である。

［作用］ 以上詳述するごとく、熱可塑性樹脂ラミネート金属板
の連続製造ラインにおいて高速通板中に、ラミネート金
属板上の熱可塑性樹脂皮膜の屈折率をオンラインにて測
定し、その結果に基きラミネート時の熱可塑性樹脂へ伝
達される熱量を調整することにより、熱可塑性樹脂皮膜
の結晶状態を制御することが可能となる。また、熱可塑
性樹脂ラミネート金属板をコイルコーティングラインの
ような加熱を伴う通板ラインに通板する場合にも適用す
ることが可能である。

従って、熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態の安定した熱可
塑性ラミネート金属板を低コスト製造することが可能と
なる。

［実施例］ 実施例１ 電気抵抗加熱法により加熱された0.265mm厚のブリキ
板上に、ラインスピード約300m/minの範囲で25μの飽和
ポリエステル樹脂フィルムを圧着し、その後水中急冷、
乾燥する方法によりラミネート鋼板を連続製造するライ
ンにおいて、急冷乾燥後の位置で、飽和ポリエステル樹
脂皮膜の屈折率を分光反射測定装置と赤外線膜厚計とを
併用した装置を用いることによりラミネート鋼板の幅方
向６点で測定し、飽和ポリエステル樹脂皮膜の各複屈折
度が０で厚み方向の屈折率を各測定点で1.563±0.003と
なるように電気抵抗加熱の電流および通板速度を制御
し、ラミネート鋼板を製造した。

製造されたラミネート鋼板の飽和ポリエステル樹脂皮
膜をＸ線回折および赤外スペクトルを測定し、ラミネー
ト鋼板の幅方向及び長手方向に亙って完全なN.O構造に
なっており、安定製造ができることを確認した。

実施例２ ラインスピード約150m/minで通板中に高周波加熱によ
り予熱された0.3mmの銅板上に、Ｔダイより溶融状態の
ポリプロピレン樹脂を押しだし、膜厚40μのラミネート
皮膜を形成させるラインにおいて、皮膜の冷却工程後に
分光反射測定装置と赤外線膜厚計とを併用した装置を用
いることによりポリプロピレン樹脂の厚み方向の屈折率
を幅方向３点測定し、厚み方向の屈折率を1.450±0.005
となるように高周波加熱の出力及びポリプロピレン樹脂
の押しだし時の温度、通板速度を調整した。

製造されたラミネート銅板のポリプロピレン樹脂皮膜
をＸ線回折および赤外スペクトルを測定し、ラミネート
銅板の幅方向及び長手方向に渡って完全なN.O構造にな
っており、安定製造ができることを確認した。

実施例３ 火炎方式の加熱炉を有するコイルコーティングにおい
て、ラインスピード約120m/minで0.2mmアルミ板の片面
に接着剤を介して30μの２軸延伸飽和ポリエステルフィ
ルムをラミネートしたラミネートアルミ板のラミネート
の逆面側にロールコータにて塗料を塗布し、焼付けを行
った。加熱炉の出口にて分光反射測定装置と赤外線膜厚
計とを併用した装置を用いることにより飽和ポリエステ
ル皮膜の屈折率を幅方向５点で測定し、飽和ポリエステ
ル皮膜の複屈折度のうちΔｙを0.2以上となるようにラ
インスピード或は加熱炉温度を調整し、塗装焼付けを行
った。

塗装焼付けされたラミネートアルミ板の飽和ポリエス
テル樹脂皮膜をＸ線回折および赤外スペクトルを測定
し、ラミネートアルミ板の幅方向及び長手方向に渡って
B.O構造が完全に残存しており、安全製造ができること
を確認した。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、熱可塑性樹脂ラミ
ネート金属板の連続製造ラインにおいて高速通板中に、
ラミネート金属板上の熱可塑性樹脂皮膜の屈折率をオン
ラインにて測定し、その結果に基き熱可塑性樹脂へ伝達
される熱量を調整することにより、熱可塑性樹脂皮膜の
結晶状態を制御することが可能となり、熱可塑性樹脂皮
膜の結晶状態の安定した熱可塑性ラミネート金属板を低
コスト製造することが可能となる。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂ラミネート金属板の連続製造
   ラインにおいて、ラミネート金属板上の熱可塑性樹脂皮
   膜の屈折率をオンラインにて非破壊的に測定し、その結
   果に基き、熱可塑性樹脂皮膜へ伝達される熱量を調整す
   ることにより、熱可塑性樹脂皮膜の結晶状態をオンライ
   ンにて制御することを特徴する樹脂ラミネート被覆金属
   板の製造方法。
2. 【請求項２】上記熱可塑性樹脂が飽和ポリエステル樹脂
   であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂ラミネー
   ト被覆金属板の製造方法。
3. 【請求項３】屈折率測定方法として分光反射測定装置と
   赤外線膜厚計とを併用した装置を用いることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の樹脂ラミネート被覆金属板
   の製造方法。