JP4102146B2 - 絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板および缶体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板に関するものであり、さらに詳しくは少なくとも缶外面相当面が熱硬化性樹脂である絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、食缶あるいは飲料缶には、缶胴、缶蓋、底蓋の三つの部分からなる３ピース缶と缶胴と底蓋が一体となった缶体、缶蓋の二つの部分からなる２ピース缶が用いられている。この３ピース缶の缶胴には一回あるいは数回の塗装を施したぶりき、電解クロム酸処理鋼板（一般にティンフリースチールと呼ばれ、以下、ＴＦＳと略す）が使用され、接合にははんだ付け、ナイロンによる接着、あるいは抵抗溶接をする方法が使用されている。このように塗装を施すことは、焼付工程が煩雑であるばかりでなく、焼付けのため長時間の加熱が必要である。また、焼付工程で塗料中の多量の溶剤成分が排出されるため、公害面から排出溶剤を特別な焼却炉に導き焼却しなければならないという欠点をもっていた。
【０００３】
また、２ピース缶には絞り缶、絞り再絞り缶（Ｄｒａｗｎ ａｎｄ Ｒｅｄｒａｗｎ ｃａｎ、ＤＲＤ缶）、絞りしごき缶（Ｄｒａｗｎ ａｎｄ Ｉｒｏｎｅｄ Ｃａｎ、ＤＩ缶）があるが、絞り缶、ＤＲＤ缶のような比較的絞り比の小さい缶には上記の３ピース缶用の材料と同様に塗装を施したぶりき、またはＴＦＳが使用されている。そのため上記同様に工程面および環境汚染の面から問題がある。また、絞り缶、ＤＩ缶にはぶりきおよびアルミニウムが使用されているが、ＤＩ缶の製造には成形時に潤滑油を用い、成形加工後、この潤滑油を洗浄で除去し、乾燥後、缶の内外面に塗装が施される。このＤＩ缶の製造工程は公害面から潤滑油の処理、塗料焼き付け時における塗料中から揮散される溶剤成分の処理などに問題がある。
【０００４】
特許文献１には、電解クロム処理鋼板の両面に熱可塑性樹脂を被覆した高温揮発性潤滑性物質を塗布してなる乾式絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板が提案されているが、目的とする缶壁の厚さが元板厚の７０〜４０％と厚い水準でありながら、実際には缶体外面の印刷鮮映性が不十分であり、成型後に白色塗装を行う必要があり、コスト上問題である。
【０００５】
【引用文献】
（ａ）特許文献１（特開平７−２５８７９４号公報）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
加工度が大きくなるにしたがい、皮膜の隠蔽率が低下することになり、母材が鋼板であると印刷鮮映性が低下することから、外面塗装を省略してなおかつ印刷鮮映性に優れた缶体を提供することが本発明の課題とする点である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決するために、種々の検討を行い本発明に至ったものであり、その要旨とするところは、
（１）鋼板の缶外面側相当面が厚さ１〜２０μｍのポリエステルメラミン系またはアクリルフェノール系の熱硬化性樹脂皮膜で被覆され、塗装乾燥質量比で５ｍａｓｓ％以上の金属フィラーを含有し、該熱硬化性樹脂皮膜の熱機械分析による没入深さが３．５μｍ以下であり、かつ熱天秤での質量変化が１０％以下であり、缶内面側相当面が配向結晶性を有するポリエステル樹脂で被覆され、該樹脂の複屈折法配向度（Δｎ）が０．０４〜０．０８であることを特徴とする絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板。
但し、Δｎ＝ｎ３−ｎ４
ｎ３：フィルムの表面内の最大配向の屈折率であり、ｎ４はフィルムの厚み方向の屈折率
【０００８】
（２）熱硬化性樹脂皮膜が１．０〜２０．０ｍａｓｓ％のインナーワックスを含有する前記（１）に記載された乾式絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板。
（３）缶内面相当面がポリエステル樹脂で被覆され、鋼板と相接しているポリエステル樹脂層の面配向係数をｎ１とし、最表層のポリエステル樹脂層の面配向係数をｎ２とした時、ｎ１が０以上で、０．１０以下、ｎ２が０．０１以上で、０．１５以下でかつｎ２≧ｎ１であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板。
【０００９】
（４）前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の鋼板を成形して製造された缶体である。
【００１０】
以下、本発明の内容について詳細に説明する。まず、本発明の樹脂被覆鋼板は缶外面相当側に金属フィラー５％以上を含有する厚さ１〜２０μｍのポリエステルメラミン系またはアクリルフェノール系の熱硬化性樹脂皮膜を有する。これは、成型缶の印刷鮮映性を確保するためである。鉄はアルミに比較して分光反射率が低いためにその外観は暗く、その上の印刷の鮮映性は劣るものである。そのため、缶外面相当側に熱可塑性樹脂フィルムを積層した熱可塑性樹脂膜とした場合には、熱可塑性樹脂フィルム中に主に白色顔料を加えて、印刷の鮮映性を補ってきた。しかしながら、しごき成型の加工度が大きくなると、しごき加工後の単位面積当たりの顔料量が少なくなるため、印刷の鮮映性の悪さを補いきれなくなる。
【００１１】
熱可塑性樹脂フィルムの生産性から含有可能な白色顔料或いは有色顔料の量が大きく制限されるため、フィルム中の顔料含有率を高くすることも限界があり、フィルム厚みを厚くすることもコストの点から有利ではない。このことから、発明者らは熱硬化性樹脂皮膜に注目し、その厚みを１〜２０μｍとし、金属フィラーを５％以上含有させることで成型缶の印刷鮮映性を確保できることを見い出したものである。熱硬化性樹脂皮膜厚みが１μｍ未満では皮膜が薄すぎてしごき成型後の印刷鮮映性の確保が不十分となるためであり、また、皮膜が２０μｍ超では成形性が低下するとともに、コストの点から有利ではない。好ましくは２〜８μｍである。また、皮膜中の金属フィラーはしごき成型後の印刷鮮映性を確保のために５ｍａｓｓ％以上が必要であり、その加工性を考慮するとその上限は７０％以下が望ましい。
【００１２】
また、熱硬化性樹脂皮膜は熱機械分析による没入深さが３．５μｍ以下であり、かつ熱天秤での質量変化が１０％以下であることが重要である。ここでいう熱機械分析による没入深さとは、分析に影響の出ないようにカッター等で熱可塑性樹脂皮膜を除去した鋼板を試料として、熱硬化性樹脂皮膜側から直径１ｍｍの先端の平坦な石英プローブに１ｇの荷重をかけて毎分１０℃の昇温速度で室温から１７０℃まで測定した時の１７０℃の没入深さをいう。没入深さが３．５μｍ超ではしごき成型性が不良になる場合がある。
【００１３】
また、ここでいう熱天秤での質量変化とは、樹脂被覆鋼板から熱硬化性樹脂皮膜をカッター等で採取しこれを試料として、窒素雰囲気で１０℃の昇温速度で室温から２７０℃まで測定した時室温と２７０℃と差から求められる。質量変化が１０％超では、しごき成型性が不良になる。望ましくは質量変化が５％以下である。なお、金属フィラーは印刷鮮映性を確保の上から分光反射率の大きいアルミあるいはアルミ合金が好ましく、その形態は加工性確保の点から鱗片状のものが好ましい。さらにその粒子径は平均粒子径として５〜２０μｍが望ましい。また、皮膜中に１．０〜２０．０ｍａｓｓ％のインナーワックスを含有することが成型性確保上から望ましい。また、本発明では缶内面側相当面が配向結晶性ポリエステル樹脂で被覆されていることが重要である。ポリエステル樹脂はそのコストおよび内容物の風味を変え難いといった点で優れ、かつ、配向結晶性ポリエステル樹脂は耐衝撃性に優れる。
【００１４】
また、本発明において使用されるポリエステル樹脂フィルムの厚さは特に限定するものではないが、５〜４０μｍが好ましい。厚さが５μｍ未満になると、ラミネート作業性が著しく低下するとともに、十分な加工耐食性が得られにくい。また、厚さが４０μｍ超になると、製缶用材料に広く使用されているエポキシ系樹脂塗料などと比較し経済的でない。缶内面相当面がポリエステル樹脂の鋼板と相接しているポリエステル樹脂層の面配向係数をｎ１とし、最表層のポリエステル樹脂層の面配向係数をｎ２とした時、ｎ１が０以上で、０．１０以下、ｎ２が０．０１以上で、０．１５以下で、かつｎ２≧ｎ１であることが、内面皮膜の密着性、加工性および耐デント性の点から望ましい。
【００１５】
ポリエステル樹脂被覆鋼板の鋼板と相接しているポリエステル樹脂層および最表層のポリエステル樹脂層の面配向係数は次に示す方法で求められる。すなわち、得られたポリエステル樹脂被覆鋼板を塩酸に浸漬し、金属板表面を化学的に溶解させ、ポリエステル樹脂フィルムのみを剥離し、そのフィルムの表面側および金属との接触面側のそれぞれの縦方向、横方向および厚さ方向の屈折率をアッベの屈折率計で測定し、次式から求める。
【００１６】
面配向係数−（Ａ＋Ｂ）／２−Ｃ
Ａ：縦方向のポリエステル樹脂層の屈折率
Ｂ：横方向のポリエステル樹脂層の屈折率
Ｃ：厚さ方向のポリエステル樹脂層の屈折率
さらに、缶内面相当面に被覆されたポリエステル樹脂の複屈折法配向度（Δｎ）が０．０４〜０．０８であることが耐デント性の点から望ましい。
但し、Δｎ＝ｎ３−ｎ４
ｎ３はフィルムの表面内の最大配向の屈折率であり、ｎ４はフィルムの厚み方向の屈折率である。
本発明の樹脂が被覆される鋼板は、表面処理の無い鋼板および電解クロム酸処理、あるいは、Ｎｉ、Ｓｎの単独あるいは両方のメッキ鋼板あるいはその後電解クロム酸処理した鋼板等の公知の鋼板を用いることができる。
【００１７】
【実施例】
表２に示す樹脂を付与した鋼板を（缶内面側の樹脂は表１に示す）缶成型、外面印刷を行い、ＤＩ成形性、印刷鮮映性および耐デント性を評価した。
なお、耐デント性の評価は、内容物（コカコーラ、ウーロン茶、オレンジジュース）を充填し、８０ｃｍの高さから型鋼の凸状部に缶を落下させ、意図的に缶の底部及び胴部に凹みを入れ、３ヶ月間、３０℃で貯蔵した後、缶内面凹み部の腐蝕状況を観察した。その結果を表２に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板は加工性および加工耐食性に優れた材料であり、絞りしごき加工用に用いられるだけでなく、絞り缶、缶蓋、イージーオープン可能な缶蓋、王冠、キャップ類など容器用材料としても、広く適用できる。その工業的意義は極めて大きい。

Claims (4)

1. 鋼板の缶外面側相当面が厚さ１〜２０μｍのポリエステルメラミン系またはアクリルフェノール系の熱硬化性樹脂皮膜で被覆され、塗装乾燥質量比で５ｍａｓｓ％以上の金属フィラーを含有し、該熱硬化性樹脂皮膜の熱機械分析による没入深さが３．５μｍ以下であり、かつ熱天秤での質量変化が１０％以下であり、缶内面側相当面が配向結晶性を有するポリエステル樹脂で被覆され、該樹脂の複屈折法配向度（Δｎ）が０．０４〜０．０８であることを特徴とする絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板。
   但し、Δｎ＝ｎ３−ｎ４
   ｎ３：フィルムの表面内の最大配向の屈折率であり、ｎ４はフィルムの厚み方向の屈折率
2. 熱硬化性樹脂皮膜が１．０〜２０．０ｍａｓｓ％のインナーワックスを含有する請求項１に記載された乾式絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板。
3. 缶内面相当面がポリエステル樹脂で被覆され、鋼板と相接しているポリエステル樹脂層の面配向係数をｎ１とし、最表層のポリエステル樹脂層の面配向係数をｎ２とした時、ｎ１が０以上で、０．１０以下、ｎ２が０．０１以上で、０．１５以下でかつｎ２≧ｎ１であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の絞りしごき加工缶用樹脂被覆鋼板。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板を成形して製造されたことを特徴とする缶体。