JP4405299B2 - 耐デント性に優れた金属缶成形加工用ポリエステル樹脂フィルム被覆金属板及び金属缶 - Google Patents
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Description
加工度(%)={(元素厚−缶壁部板厚)/元板厚}×100・・・(1)
又、本発明のポリエステル樹脂フィルム被覆金属缶は、上記ポリエステル樹脂フィルム被覆金属板から成形して得られる金属缶であって、缶の内面側に被覆されている該ポリエステル樹脂フィルム(F)の密度を1.360g/cm3 以下であるポリエステル樹脂フィルム被覆金属缶としたことにより、内容物を充填・密封した缶体が落下された場合に起こるフィルムのマイクロクラックや剥離が、特にレトルト殺菌処理と言った熱水処理やパストロ殺菌処理と言った温水処理を経た後でも発生し難い、と言った優れた耐デント性を有する、と言った利点を有している。
本発明では、少なくとも缶の内面側に相当する金属板表面に被覆されているポリエステル樹脂フィルム(F)は、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)とポリエステル樹脂フィルム層(B層)とからなる二層構成のフィルムで、共に結晶性のポリエステル樹脂を基本樹脂とし、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)が金属板と相接して被覆されている。
極性基を有するビニル重合体(V)としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、エチレン・メチレンアクリレート−グリシジルメタクリレート共重合物等のアクリル系樹脂が適用でき、これらのアクリル樹脂の1種もしくは2種以上でも適用可能である。
前述したように、高速・高加工度のしごき加工では、ポリエステル樹脂は加工時の発熱により結晶化と缶高さ方向へ伸ばされることにより延伸化が同時に起こる。この結果、ポリエステル樹脂フィルムの伸び特性は成形以前に比べ、著しく低下することになり、ポリエステル樹脂によっては成形に追随出来ず、フィルムが缶高さ方向に対し円周状にクラックが発生する、と言った現象が起こり、激しい場合は金属板の破断に繋がる場合がある。
ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は、融点(A−Tm)が235℃以上、ガラス転移温度(A−Tg)が65℃以上、結晶融解熱(A−Hm)及び/または冷結晶化熱(A−Hc)が25〜50J/g、極限粘度(A−IV)が0.60以上のポリエステル樹脂からなる。前述したように、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は主に高速・高加工度製缶性を担うものである。従って、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は、パンチと直接接するフィルムであることから、耐熱性は最も重要な要件であり、融点(A−Tm)は235℃以上とする。
従って、缶の内面側に相当するポリエステル樹脂フィルム(F)の密度を1.360g/cm3 以下にすることによって、内面フィルムの健全性が確保でき、耐食性の優れた絞り・しごき加工缶の成形が達成できるので望ましい。
本発明では、金属板として、鋼板、アルミニウム板、アルミニウム合金板が適用される。鋼板は、板厚や引張破断強度等の機械的特性は特に限定するものでなく、通常製缶用鋼板として使用されているもの、具体的には絞り缶用、絞り・しごき缶用、蓋用のそれぞれの用途に用いられている鋼板が適用される。鋼板表面の施される表面処理も同様で、通称TFS−CTと呼ばれている、鋼板の両面に片面の付着量として金属クロムが80〜150mg/m2 、その上層に金属クロム換算で10〜20mg/m2 の水和酸化クロム皮膜を有する電解クロム酸処理鋼板、鋼板の両面に片面の付着量として50〜1000mg/m2 、その上層に金属クロム換算で10〜15mg/m2 の水和酸化クロム皮膜を有するNiめっき鋼板、鋼板の両面に片面付着量として20〜2000mg/m2 のNiめっき層、その上層に片面の付着C量として1〜100mg/m2 の有機樹脂を主体とする化成処理皮膜層を有するNi−化成処理鋼板等、幅広く適用される。
本発明の金属缶は、缶胴は前述したように絞り加工や絞り・しごき加工によって得られるシームレス缶が基本の缶である。本発明の缶の例としては、(1)絞り・しごき加工を行った後、開口部を正規の缶高さにトリミングした後、開口部を更に絞り加工を行い口部を缶胴の径に比べ小径に加工(ネックイン加工)した後、缶蓋を巻締められるようにフランジを加工(フランジ加工)し形成するシームレス缶。具体的な一例としては、350mlビール缶サイズの場合は、缶胴の外径が呼称211(2インチ+11/16インチ)の缶胴を呼称204(2インチ+4/16インチ)の蓋を巻締められるように、缶胴の開口部を絞り加工したシームレス缶が挙げられる。
(1)ポリエステル樹脂フィルムの融点(Tm)は、ポリエステルフィルム10mgを用い、窒素気流中、示差走査熱量計(DSC)で、10℃/分の昇温速度で発熱・吸熱曲線(DSC曲線)を測定したときの、発熱部の積分強度を冷結晶化熱Hc(J/g)、吸熱部の積分強度を結晶融解熱Hm(J/g)、融解に伴う吸熱ピークの頂点温度を融点Tm(℃)とした。
(2)ポリエステル樹脂フィルムの密度は、密度勾配管法にて測定した。
(3)ポリエステルの極限粘度(IV)は、ウベローデ粘度計でオルトクロルフェノール溶液中にポリエステルフィルムを0.100=0.003g溶解し、25.0±0.1℃で測定した。
(5)ポリエステル樹脂フィルム層(B層)のガラス転移温度は、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)及びポリエステル樹脂フィルム層(B層)からなる二層フィルムを作成する際、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)のみの25μm単層フィルムを作成し、各実施例及び各比較例と同一条件でラミネート材を作成し、TMA(セイコー電子工業株式会社製のTMA−SS100)で、昇温条件:5℃/分、荷重:3g、プローブ:1mmフラット(石英製)の条件で測定した時のプローブ侵入開始温度(℃)とした。
缶内面のフィルムと加工パンチの離型性は、連続成形缶をランダムに500缶抽出し、成形缶上部に起こる缶体の挫屈程度を観察し評価した。
離型性の評価は、次のように評価基準を設定し行った。
◎:缶開口部の挫屈なく良好
○:軽微な缶開口部の挫屈あるが正規な缶高さは確保可能で実用上問題ない
○〜△:缶開口部に挫屈があり正規な缶高さを確保するのが難しい缶が散発しており 実用性は不可
△:缶開口部に挫屈があり正規な缶高さを確保するのが難しく実用性は不可
×:缶体がパンチから抜けなかったり、抜けても缶開口部に激しい挫屈があり実用 性不可
缶内面の樹脂フィルムの傷付き程度については、1.0%食塩水に界面活性剤を0.1%添加した電解液で、缶体を陽極、陰極を銅線とし印加電圧6Vで3秒後の電流値を測定し、被覆フィルムの健全性の評価とした。
なお、評価はランダムに50缶抽出し、その荷重平均値を表2に示した。
缶内面フィルム健全性は、QTV値の荷重平均値で0.2mA以下を実用レベルとした。(以降、この評価法をQTV試験と称する)。
缶内面のフィルムの耐デント性については、缶にお茶を充填した後125℃で30分レトルト殺菌処理を行った後、4℃の保冷庫に保存し、缶体温度が4℃になった時点で、缶胴部に先端幅が1mmの幅20mmのくさびを置き、荷重500gを5cmの高さからくさびに落下させ、デントを起こさせた。(以降、この方法を缶胴デントと称する)又、同様に缶体温度が4℃になった時点で、高さ45cmの位置から60°の角度で缶底部を下にして落下させ、デントを起こさせた。(以降、この方法を缶底デントと称する)
缶胴デント及び缶底デント共、実用レベルは0.30mA以下とした。(以降、この評価法を耐デント性評価と称する)。
なお、実施例及び比較例で用いたビニル重合体の略語と内容は次の通りである。
(イ)ビニル重合体A:エチレン−酢酸ビニル・グリシジルメタクリレート重合体
(ロ)ビニル重合体B:エチレン−メチルアクリレート・グリシジルメタクリレート重合 体
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点が238℃、極限粘度が0.62dl/gの厚み13μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)はゴム弾性樹脂及びビニル重合体を含む融点が223℃、極限粘度が0.58dl/gの厚み13μmのフィルム層とからなる総厚みが26μmの二層フィルム(フィルム1)を作成した。こうして得たフィルム1と缶の外面用フィルムとして融点が235℃の厚み12μmの単層のポリエステルフィルム(フィルムA、後述する缶の成形時に必要なフィルムで実施例及び比較例とは無関係であるため、評価の対象外。以降同様)を用いて、鋼板の両面に金属クロムが110mg/m2 、更にその上層に金属クロム換算で18mg/m2 の水和酸化クロム皮膜を有する板厚が0.19mmの電解クロム酸処理鋼板(TFS−CT)を加熱ロール(ジャッケトロール)で加熱し板温が260℃で、一方の面にフィルム1をポリエステルフィルム層(B層)が鋼板と相接するように、他方の鋼板面にはフィルムAを、ラミネートロールで熱圧着法により両面に一次接着した後、続いて鋼板板温が260℃で3秒間加熱した後30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト1)を作成した。
こうして得たフィルム3及び前記単層のポリエステルフィルムを用いて、前記の電解クロム酸処理鋼板(TFS−CT)を加熱ロール(ジャッケトロールで加熱し、板温が260℃で一方の面にフィルム3をポリエステルフィルム層(B層)が鋼板と相接するように、他方の鋼板面にはフィルムBを、ラミネートロールで熱圧着法により両面に一次接着した後、続いて鋼板板温が275℃で3秒間加熱した後30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト3)を作成した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は、融点が248℃、極限粘度が0.65dl/gの厚み10μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)はゴム弾性樹脂及びビニル重合体を含む融点が248℃、極限粘度が0.78dl/gの厚み15μmのフィルム層とからなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム4)を作成した。
こうして得たフィルム4と実施例1で使用したフィルムBを用いて、鋼板の両面に片面の付着量として500mg/m2 のNiめっきを行った後、フェノール樹脂と縮合リン酸を含有する化成処理液を塗布・乾燥し、片面の付着量として10mg/m2 の化成処理を行ったNi−化成処理鋼板を、実施例1の手順に従って加熱し板温が260℃で、一方の面にフィルム4をポリエステル樹脂フィルム層(B層)が鋼板と相接するように、他方の面にはフィルムBをラミネートロールで熱圧着法により両面に一次接着した後、続いて鋼板板温が265℃で3秒間加熱した後30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト4)を作成した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点が247℃、極限粘度が0.72dl/gの厚み12μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)はゴム弾性樹脂及びビニル重合体を含む融点が237℃、極限粘度が0.65dl/gの厚み18μmのフィルム層とからなる総厚みが30μmの二層フィルム(フィルム6)を作成した。こうして得たフィルム6と実施例1で使用したフィルムBを用いて、鋼板の両面に、片面のNi付着量として600mg/m2 その上層に金属クロム換算で15mg/m2 の水和酸化クロム皮膜を有する板厚が0.19mmのNiめっき鋼板を、実施例1の手順に従って加熱し、板温が260℃で一方の面にフィルム6をポリエステル樹脂フィルム層(B層)が鋼板と相接するように、又、他の面にはフィルムBをラミネートロールで両面に一次接着した後、続いて鋼板板温を265℃で3秒間加熱した後30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト6)を作成した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点が248℃、極限粘度が0.68dl/gの厚み6μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)は、ゴム弾性樹脂及びビニル重合体を含む融点が237℃、極限粘度が0.73dl/gの厚み7μmのフィルム層とからなる総厚みが13μmの二層フィルム(フィルム8)を作成した。こうして得たフィルム8と実施例1で使用したフィルムBを用いて、実施例3で使用したNiめっき鋼板に、実施例1の手順に従って板温が260℃で一方の面にフィルム8をポリエステル樹脂フィルム層(B層)が鋼板と相接するように、又、他の面にはフィルムBを両面に一次接着した後、続いて鋼板板温を265℃で3秒間加熱した後30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト8)を作成した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点が248℃、極限粘度が0.68dl/gの厚み8μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)は、ゴム弾性樹脂及びビニル重合体を含む融点が221℃と246℃、極限粘度が0.93dl/gの厚み8μmのフィルム層とからなる総厚みが16μmの二層フィルム(フィルム10)を作成した。こうして得たフィルム10と実施例1で使用したフィルムBを用いて、片面の金属クロム換算として12mg/m2 の付着量を有するリン酸クロム系化成処理が施された板厚が0.28mmの3004系アルミニウム合金板を加熱ロール(ジャッケトロール)で加熱し板温が260℃で、アルミニウム合金板の一方の表面にはフィルム9をポリエステル樹脂フィルム層(B層)がアルミニウム合金板と相接するように、又、他の面にはフィルムBを両面に一次接着した後、続いてアルミニウム合金板板温を265℃で3秒間加熱した後30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネートアルミニウム合金板(テスト10)を作成した。
内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点が232℃、極限粘度が0.62dl/gの厚み12μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)は、ゴム弾性樹脂及びビニル重合体を含む融点が218℃、極限粘度が0.62dl/gの厚み13μmのフィルム層とからなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム12)を作成した。こうして得たフィルム12と実施例1で使用したフィルムAを用いて、実施例1で使用した電解クロム酸処理鋼板(TFS−CT)を実施例1の手順に従って加熱し、板温が255℃で一方の面にフィルム12をポリエステル樹脂フィルム層(B層)が鋼板と相接するように、又、他の面にはフィルムAを一次接着した後、続いて鋼板板温を260℃で3秒間加熱した後、直ちに急冷しポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト12)を作成した。
内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点が248℃、極限粘度が0.72dl/gの厚み12μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)はゴム弾性樹脂及びビニル重合体を含有していない融点が235℃、極限粘度が0.78dl/gの厚み13μmのフィルム層とからなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム13)を作成した。こうして得たフィルム13と実施例1で使用したフィルムBを用いて、実施例1で使用した電解クロム酸処理鋼板(TFS−CT)を実施例1の手順に従って加熱し、板温が260℃で一方の面にフィルム13をポリエステル樹脂フィルム層(B層)が鋼板と相接するように、又、他の面にはフィルムBを一次接着した後、続いて鋼板板温を265℃で3秒間加熱した後30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト13)を作成した。
内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点が248℃、極限粘度が0.65dl/gの厚み12μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)は、ゴム弾性樹脂及びビニル重合体を含有する融点が237℃、極限粘度が0.51dl/gの厚み13μmのフィルム層とからなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム14)を作成した。こうして得たフィルム14と実施例1で使用したフィルムBを用いて、実施例1で使用した電解クロム酸処理鋼板(TFS−CT)を実施例1の手順に従って加熱し、板温が260℃で一方の面にフィルム14をポリエステル樹脂フィルム層(B層)が鋼板と相接するように、又、他の面にはフィルムBを一次接着した後、続いて鋼板板温を265℃で3秒間加熱した後、30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト14)を作成した。
内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点が248℃、極限粘度が0.65の厚み12μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)は、ゴム弾性樹脂及びビニル重合体を含有する融点が245℃、極限粘度が0.62の厚み13μmのフィルム層とからなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム15)を作成した。こうして得たフィルム15と実施例1で使用したフィルムBを用いて、実施例3で使用したNiめっき鋼板を、実施例1の手順に従って加熱し板温が260℃で一方の面にフィルム15をポリエステル樹脂フィルム層(B層)が鋼板と相接するように、又、他の面にはフィルムBを一次接着した後、続いて鋼板板温を265℃で3秒間加熱した後30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト15)を作成した。
内面用ポリエステル樹脂フィルム(F)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点が248℃、極限粘度が0.65dl/gの厚み12μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)はゴム弾性樹脂が43質量部及びビニル重合体を10質量部を含有する融点が245℃、極限粘度が0.62の厚み13μmのフィルム層とからなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム16)を作成した。こうして得たフィルム16と実施例1で使用したフィルムBを用いて、実施例5で使用したアルミニウム合金板を実施例1の手順に従って、加熱ロール(ジャッケトロール)で加熱し板温が260℃で、一方の面にフィルム16をポリエステル樹脂フィルム層(B層)がアルミニウム合金板に相接するように、他の面にはフィルムBを一次接着した後、続いてアルミニウム合金板板温を265℃で3秒間加熱して後30℃の水中に浸漬して急冷し、ポリエステル樹脂フィルムラミネートアルミニウム合金板(テスト16)を作成した。
実施例1のテスト3から得た缶壁部の加工度が58%の350mlサイズのシームレス缶を用いて、開口部をトリミングした後、缶体を板温が240℃になるよう熱風炉中を通過させて加熱しその後空冷した。続いて実施例1の手順に従い呼称204の缶蓋が巻締められるようにネック加工およびフランジ加工を行い350mlビール缶サイズの缶を作成(テスト17)した。同様に、実施例3のテスト7から得た缶壁部の加工度が58%の350mlサイズのシームレス缶を用いて、開口部をトリミングした後、缶体を板温が235℃になるよう熱風炉中を通過させて加熱しその後空冷却した、続いて実施例1の手順に従い呼称204の缶蓋が巻締められるようにネック加工およびフランジ加工を行い350mlビール缶サイズの缶を作成(テスト18)した。得られたテスト17の金属缶及びテスト18の金属缶は、共にフランジ部端面からフィルム剥離が起こっており、缶としては劣ったものである。得られたテスト17の缶及びテスト18の缶の内面側フィルムの密度の測定結果は表2に示した。
特許出願人 新日本製鐡株式会社 他1名
代理人 弁理士 椎 名 彊 他1
Claims (2)
- 金属板の少なくとも缶の内面側に相当する表面にポリエステル樹脂フィルム(F)が被覆されたポリエステル樹脂フィルム被覆金属板であって、該ポリエステル樹脂フィルム(F)は、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)とポリエステル樹脂フィルム層(A層)とからなる二層構成のフィルムでポリエステル樹脂フィルム層(B層)が金属板に相接して被覆されており、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)は融点(B−Tm)が220℃以上、結晶融解熱(B−Hm)及び/または冷結晶化熱(B−Hc)が20〜45J/g、極限粘度(B−IV)が0.55dl/g以上のポリエステル樹脂100質量部に対して、等価球換算径として2000nm以下で密度が0.90〜0.96g/cm 3 の範囲にあるポリエチレン樹脂のゴム弾性樹脂(R)の微粒子を5〜40質量部、及び極性基を有するビニル重合体(V)を1〜10質量部を含有する混合ポリエステル樹脂からなり、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点(A−Tm)が235℃以上、ガラス転移温度(A−Tg)が65℃以上、結晶融解熱(A−Hm)及び/または冷結晶化熱(A−Hc)が25〜50J/g、極限粘度(A−IV)が0.60dl/g以上のポリエステル樹脂からなることを特徴とする耐デント性に優れた金属缶成形加工用ポリエステル樹脂フィルム被覆金属板。
- 請求項1に記載の前記ポリエステル樹脂フィルム被覆金属板から成形加工して得られる缶体であって、且つ、缶体の内面側に被覆されているポリエステル樹脂フィルム(F)の密度が1.360g/cm3 以下であることを特徴とするポリエステル樹脂フィルム被覆金属缶。
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