JP4445787B2 - ポリエステル樹脂フィルム被覆金属板及びポリエステル樹脂フィルム被覆金属缶 - Google Patents
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Description
加工度(%)=((元板厚−缶壁部板厚)/元板厚))×100・・・(1)
こうした背景に対し、フィルムの中に酸化チタン等の白色顔料を含有させたフィルムが、例えば、特開平5−170942号公報(特許文献4)や特開平5−339391号公報(特許文献5)等に提案されている。
また、特開平6−255022号公報(特許文献11)ではポリカーボネート樹脂とポリエステル樹脂をブレンドした樹脂層を金属板に被覆する方法によって低温化における衝撃加工性を付与する手段や、特開平6−226915号公報(特許文献12)では、ポリカーボネート樹脂層とポリエステル樹脂層からなる二層フィルムを金属板に被覆する方法によって衝撃加工性を付与する手段が開示されているが、これらの手段は、近年問題となった環境ホルモン問題から、なかなか実用化し難いの面がある。
従って、現状では、高速・高加工の絞り・しごき加工が可能で、かつ得られる缶体が耐デント性に優れたものはなかなかなく、こうした缶体の出現が所望されているのが現実である。
そして、印刷外観に関して言えば、近年増長しているPETボトル容器よりも金属缶の方が、美麗な印刷外観が得られることから金属容器への期待が高まっている。こうした要望に対応するためには、缶体自体の白さが重要で、特に鋼板を素材とした金属缶では白色度の高い缶体が求められている。
特に、内容物の充填・密封後に施されるレトルト殺菌処理と言ったような熱水処理やパストロ殺菌処理と言ったような温水処理を経た缶体は、缶体が落下された場合にフィルムクラックやフィルム剥離が発生し易い、と言った欠点があり、従来のフィルム被覆金属缶では、多様化する内容物の充填に十分に満足できるものがないのが現状である。そして、本発明で得られる金属缶は、外面側は外観が白いため印刷鮮鋭性が良く美麗な印刷外観が得られ、更に、缶の内面側は、高耐食性を有し特に耐デント性に優れた、充填する多様な内容物に対応できる金属缶を提供するものである。
更に、本発明のポリエステル樹脂フィルム被覆金属缶は、缶の外面が白いため印刷適性に優れ、美麗で鮮鋭性の優れた印刷外観が得られる、と言った利点を有している。
まず、本発明のポリエステル樹脂フィルム被覆金属板に被覆されている、缶の内面側に被覆されているポリエステル樹脂フィルム(FI)について述べる。本発明では、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(FI)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、結晶性のポリエステル樹脂を基本樹脂とした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いる。
こうした金型への蓄熱を抑え、フィルムへの影響を小さくする方法として、金型を冷却する方法が提案されているが、高速化になるほど冷却速度の方がなかなか追いつかなくなり自ずと限界がある。
通常、絞り・しごき加工の場合、所望する缶サイズ、例えば350mlのビール缶サイズを得るためには、金属板の破断防止から2回若しくは3回のしごき加工、即ち多段しごき加工を行っているのが一般的である。
一方、結晶融解熱(A−Hm)及び冷結晶化熱(A−Hc)の一方若しくは両方の特性値が50J/gを超えると、パンチの離型性は良好であるが、フィルムに微細なクラックが発生し易く、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)のフィルムの健全性にまで影響を及ぼす場合があり、好ましくない。
本発明では、後述するポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有するゴム弾性樹脂(R)の効果でポリエステル樹脂フィルム(F)の耐デントは向上しているため、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は主にパンチの離型性と言った製缶性を確保することを主眼としているが、缶の落下により衝撃でポリエステル樹脂フィルム層(A層)に激しくクラックが入った場合、そのクラックがポリエステル樹脂フィルム層(B層)に伝播する場合もあり、耐デント性の確保も併せ持つ必要がある。
滑剤はパンチ離型性向上の補助剤として重要な役割を担うが、小さすぎても、大きすぎても好ましくない。
即ち、絞り・しごき加工において、特にしごき加工では、パンチ表面とダイスの作用点で、極めて高い面圧が掛かる。こうした面圧は、内面側フィルム側ではポリエステル樹脂フィルム層(A層)が直接支える役割を担うことになる。
この理由は、例えば、炭酸飲料やビール等では、当然低温で保存されるため、そうした低温化でも打撃や衝撃のエネルギーを吸収する作用を有する必要があるからである。かかる意味において、ガラス転移温度(R−Tg)が10℃以下の樹脂が、更に好適にはガラス転移温度(R−Tg)が4℃以下の樹脂が耐デント性を確保するためには良い。ゴム弾性樹脂(R)として好適な樹脂は、ポリエチレン及びエチレン−ブテン共重合体で、これらの樹脂の1種或いは2種を適用することが挙げられる。
極性基を有するビニル重合体(V)は、ポリエステル樹脂とポリエチレやエチレン−ブテン共重合体等の樹脂との相溶化剤として作用するもので、界面張力の差を利用してポリエチレンやエチレン−ブテン共重合体等の樹脂にカプセル構造を形成させる。
従って、ポリエチレンやエチレン−ブテン共重合体等の樹脂がコア部、ビニル重合体(V)がシェル部として形成されるため、ポリエステル樹脂内で前述した分散構造を容易にとることが可能となる。
1質量部未満では、ポリエチレンやエチレン−ブテン共重合体等の樹脂のシェル部を形成させるには不十分な量で、前述したように加工度の大きい加工を行うとフィルム内の内部欠陥を作る危険性や、また、金属板との密着性が不十分、と言った危険性が高くなるため、好ましくない。
極性基を有するビニル重合体(V)は、ポリエチレンやエチレン−ブテン共重合体等の樹脂の分散性と変性として作用させるものであるから、極性基を有するビニル重合体(V)の含有量は、ポリエチレンやエチレン−ブテン共重合体等の樹脂の含有量に対応して適宜選定する必要があることは言うまでもないが、ビニル重合体(V)とポリエチレンやエチレン−ブテン共重合体等の樹脂の質量部比で0.1〜0.3の範囲が好ましい範囲である。ポリエステル樹脂フィルム層(B層)に適用するポリエステル樹脂の融点(B−Tm)は220℃以上である。
かかる意味からもポリエステル樹脂フィルム層(B層)の融点(B−Tm)も重要で、本発明ではポリエステル樹脂フィルム層(B層)の融点(B−Tm)は220℃以上は必要である。ポリエステル樹脂フィルム層(B層)の融点が220℃以上であれば、後述する加工速度及び加工度の範囲で有れば問題はなく、連続成形が可能となる。
前述したように、冷結晶化熱(Hc)が大きいことは結晶化する量が多いことを示し、結晶融解熱(Hm)が大きいことは結晶化した量が多いことを示している。
従って、結晶融解熱(Hm)及び冷結晶化熱(Hc)の大きな、結晶性の高いポリエステル樹脂を適用することは好ましくないが、前述したように結晶性のポリエステル樹脂で結晶融解熱(Hm)及び冷結晶化熱(Hc)の小さな樹脂は、概して軟質であるためパンチの離型性の点で劣る、と言った問題が発生する場合がある。
ポリエステル樹脂フィルム層(B層)は、前述したように、主に耐デント性の向上を担うフィルム層であるから、基本的には軟質の樹脂の方が良いことは言うまでもない。
ポリエステル樹脂フィルム層(B層)のガラス転移温度(B−Tg)の上限値は特に限定するものではないが、前述したように、一般的には低温下における衝撃エネルギーを吸収する能力はガラス転移温度が低い方が高いため、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)と同様に耐デント性の点からは110℃以下が好ましい。
前述したように、ポリエステル樹脂フィルムの機械的特性、特にフィルムの衝撃破断強度、と言った機械的特性は、同一樹脂組成の場合、極限粘度(IV)が高い程高いため耐デント性は良好となるが、本発明では、前述したゴム弾性樹脂(R)を含有させることにより、ポリエステル樹脂フィルム層(B)に使用するポリエステル樹脂の極限粘度(B−IV)は、0.55dl/gまで適用が可能となり、良好な耐デント性が確保される。
成形加工前のラミネート金属板に積層されているフィルム厚みが、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)の厚みが5μm未満、総厚みとして10μm未満の場合、加工度によっては成形後にフィルム厚みが3〜4μm程度になる個所が局部的に発生し、フィルムの健全性が確保出来ず耐食性の点で不十分な場合があり好ましくない。また、耐デント性の点でも上記のフィルム厚みでは衝撃エネルギーを十分に吸収出来ず、クラックが発生する場合があり、この点からも好ましくない。
更に、フィルム厚みについて言えば、前述したようにポリエステル樹脂フィルム層(B層)厚みとポリエステル樹脂フィルム層(A層)の厚みの比は、ポリエステル樹脂フィルム層(A)厚み/ポリエステル樹脂フィルム層(B)厚み、として0.4〜1.0が最適である。
一方、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)厚み/ポリエステル樹脂フィルム層(B層)厚みの比が1.0を超えると、特に総厚みが薄くなった場合、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)の特性が十分に発揮されたとしても、厚み要因の影響を受けるため衝撃破壊強度が小さくなり、その結果耐デント性が低下しフィルムにクラックが発生し耐食性低下に繋がる場合があり好ましくない。
熱分解や熱水分解が起こると、当然、分子量は小さくなり、その結果フィルム自身の機械的特性が低下する。又、結晶化速度も速くなり結晶化し易くなる。
熱安定化剤としては、特に限定されるものではないが、亜リン酸エステル系安定剤が好適で、その一例としてビス(2,4−ジ−第三ブチル)フェニルホスファイト、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、等が上げられる。 酸化防止剤としても特に限定されるものではないが、その一例として:テトラキス〔メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシハイドロシンナメート)〕メタン、テトラキス〔メチレン−3−(3,5−ジ−第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、等が上げられる。
ポリエステル樹脂100質量部に対して0.01質量部未満では、前述した熱分解や熱水分解を抑制する効果が充分でなく、成形加工でパンチ離型性の低下やフィルムのマイクロクラックが発生する場合や、得られた缶の耐デント性が低下する、と言った現象が現れる場合があり、好ましくない。
本発明では、ポリエステル樹脂には、必要に応じて紫外線吸収剤、可塑剤、顔料、帯電防止剤、潤滑剤、結晶核剤等を配合させることも可能である。
本発明では、ポリエステル樹脂フィルム(FO)は、白色及び/又は有色顔料を20〜70質量%含有する接着剤を介して金属板に被覆されている。ポリエステル樹脂フィルム(FO)を、白色顔料及び/又は有色顔料を含有する接着剤を介して金属板に被覆させる理由は、缶体となった場合の、缶外面の色調問題からであることは言うまでもない。
特に、金属素材としてスチールを適用する場合は、缶外面の印刷外観の点で色調、特に白さは大事な要件となる。
本発明では、接着剤に適用される樹脂は特に限定するものではないが、特に、主剤としてポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル−エポキシ共重合樹脂等の樹脂、硬化剤としてメラミン樹脂、イソシアネート樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等の1種又は2種以上を用いた接着剤が、成形加工、特に絞り・しごき加工の点から適している。但し、硬化剤としてフェノール樹脂を用いる場合、フェノール樹脂は発色性の樹脂であるため色調を変える可能性があるので、単独での使用は避け他の樹脂との併用と添加量には十分配慮する必要がある。
接着剤中に含有させる白色顔料及び/又は有色顔料の含有量と厚みは、隠蔽率に直接関与する要因であるため、印刷外観の確保の点からは重要であるが、同時に、密着性や成形加工による接着剤破壊に繋がる要因でもある。 含有量について言えば、所望する色具合と使用する金属素材によって異なり、スチールを素材とする場合は、スチール素材自身の分光反射率が低いため含有量は多めにする必要があるが、アルミニウムを素材とする場合はアルミニウム自身の分光反射率が高いため、含有量は少なくて済むことは言うまでもない。
一方、含有量が70質量%を超えると、樹脂分が少なくなるため密着性の点で問題となり、絞り・しごき加工で缶壁部で接着剤と金属表面の間で界面剥離や接着剤自身の凝集破壊を起こす場合が、特に、高加工度の成形で起こることがあり好ましくない。
本発明のポリエステル樹脂フィルム被覆金属板は、主に絞り・しごき加工によって製缶される材料である。周知のように、しごき加工は、缶胴部の総板厚よりも小さく設けた、パンチとダイスの間隔(クリアランス)に缶体を通過させて、ダイスのしごき作用点で缶胴部の壁厚を薄くする、加工方法である。
第一は、前述したように、しごき加工は、缶胴部の総壁厚よりも小さく設けた、パンチとダイスの間隔(クリアランス)に缶体を通過させて、ダイスのしごき作用点で缶胴部の壁厚を薄くする、加工方法であるから、ダイスの作用点に掛かる力は、直接外面フィルムに掛かることになる。この時、フィルムの機械的強度、特に厚み方向の強度が小さいと、フィルムは大きく歪みダイスに食い込んだ状態となり、成形に追随出来ないとフィルムがダイスに削られカジリとなる。従って、フィルムの厚み方向の機械的特性は重要で、極限粘度(IV)が高いほど機械的特性も高いためダイスへの食い込みが小さくなる、と考えられる。
本発明で、極限粘度(IV)を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)、共に0.58dl/g以上に限定した理由は上記の理由からで、0.58dl/g以上であれば、良好な耐カジリ性は確保できる。
この理由は、ダイスの作用点を通過する際に掛かる歪みによって、樹脂組成の異なる二層の場合ポリエステル樹脂フィルム層(C層)とポリエステル樹脂フィルム層(D層)の界面で層間剥離が起こる、と言ったことを問題を回避することを目的としたもので、そのためには同一樹脂の方が好ましい。
このことは、逆に言えば、ラミネート材の段階で結晶化が起こっているフィルムは、カジリが発生し易い状態にある、ことを意味する。
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。
本発明の缶体は、基本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である。特に、本発明の缶の具体例としては、(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。一例としては、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。(2)絞り・しごき加工によりシームレス缶作成し、その後、シームレス缶開口部を更に絞り加工を行い、肩部成形やキャップ出来る径にまで成形し、更にキャップで閉缶することが出来るようにネジ切り加工を行った、再栓可能なボトル型缶等のシームレス缶。(3)絞り・しごき加工によりシームレス缶作成し、その後缶底部を絞り加工を行い、肩部成形やキャップ出来る径にまで成形し、更にキャップで閉缶することが出来るようにネジ切り加工を行った、再栓可能なボトル型缶等のシームレス缶。等が上げられる。
(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。
(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。
(4)ゴム弾性性樹脂の等価球換算径、分散状態及びビニル重合体の分散状態は、ラミネート材をミクロトームで超薄切片を切り出した後、ルテニウム酸で染色しポリエステル樹脂フィルム中の存在状態を透過顕微鏡で観察して調べた。
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 実用性は不可
◎:カジリなく良好
○:深さを感じない微細なカジリが発生しているが実用上問題ないレベル
○〜△:フィルム表面に浅い線状の軽微なカジリが散発しており実用性は不可
△:フィルム表面に浅いが幅のある軽微なカジリが発生しており実用性は不可
×:フィルム表面に深いカジリが発生しており実用性は不可
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、金属素材が鋼板の場合は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。(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。(この方法を缶底デントと称する)
耐デント性の評価は、缶胴デント及び缶胴デントを行った後、変形した部位以外を絶縁物でシールし、缶体を陽極、陰極を銅線とし印加電圧6Vで30秒後の電流値を測定し、デント部フィルムの健全性の評価とした。
なお、評価はランダムに20缶抽出して測定し、その測定値の最も高い数値を表2に示している。耐デント性は、缶胴デント及び缶胴デント共、0.03mA以下を実用レベルとした。
(以降、この評価法を耐デント性評価と称する)。
最終缶体の外面フィルムの剥離状況を肉眼で観察した。
◎:フィルムの剥離なし
×:フィルムの剥離あり(極僅かでも剥離があると実用性ない)
最終缶体の外面フィルムの色調を剥離状況を肉眼で観察した。
◎:色斑がなく、缶胴部のL*値が75以上で実用性あり
×:色斑があり、若しくは缶胴部のL*値が75以下で実用性なし
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
(1)ビニル重合体A(重合体A):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
(2)ビニル重合体B(重合体B):エチレン−酢酸ビニル・グリシジルメタクリレー ト重合体
又、実施例及び比較例で用いた熱安定化剤及び酸化防止剤の内容は次のとおりである
(1)熱安定化剤:ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホ スファイト
(2)酸化防止剤:テトラキス〔メチレン(3,5−ジ−t−ブチルヒドロキシハイド ロシンナメート)〕メタン
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は、平均粒子径サイズが1.2μmの酸化珪素を0.6質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が238℃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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部、等価球換算径が640nmのポリエチレン粒子を15質量部及びビニル重合体Aを3質量部含む、融点が223℃の厚み13μmのフィルム層からなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム1)を作成した。
その結果は表3に示した。表3から判るように、実施例1のテスト1〜テスト3のラミネート鋼板は、良好なパンチ離型性や耐カジリ性を示し、密着性も良好で製缶性に優れていることが判る。また、得られる缶の内面側はQTV値や耐デント性は良好で、外面側の外観も良いことから良質の缶体が得られていることが判る。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが0.8μmの酸化珪素を0.8質量%、熱安定化剤を1.5質量部含む、融点が248℃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)は熱安定化剤を1.5質量部、等価球換算径が270nmのエチレン−ブテン共重合体樹脂の粒子を15質量部、ビニル重合体Bを3質量部含む、融点が237℃の厚み13μmのフィルム層からなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム4)を作成した。
テスト4〜テスト5で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト4及びテスト5のエチレン−ブテン共重合体はビニル重合体でほぼカプセル化されていた。
なお、缶の内面側に相当する鋼板表面に被覆されている、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)の冷結晶化熱、結晶融解熱、ガラス転移温度、極限粘度等については表1に示した。
こうして得たテスト4〜テスト5のラミネート鋼板を実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。得られた成形缶について、内面フィルムのパンチの離型性、又、外面フィルムについては耐カジリ性を及びフィルムの密着性を調べた。その結果は表3に示した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが1.8μmの酸化珪素を0.8質量%、酸化防止剤を1.5質量部含む、融点が246℃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、酸化防止剤1.5質量部、等価球換算径が870nmのポリエチレン粒子を7質量部及びビニル重合体Aを1.5質量部含む、融点が237℃の厚み13μmのフィルム層からなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム6)を作成した。
同様にして、フィルム7と、フィルムBの組み合わせで、前記の条件で一次接着した後、続いて鋼板板温を260℃で3秒間加熱した後35℃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7)を作成した。
なお、缶の内面側に相当する鋼板表面に被覆されている、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)の冷結晶化熱、結晶融解熱、ガラス転移温度、極限粘度等については表1に示した。
こうして得たテスト6及びテスト7のラミネート鋼板を、実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。得られた成形缶について、内面フィルムのパンチの離型性、又、外面フィルムについては耐カジリ性を及びフィルムの密着性を調べた。その結果は表3に示した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが0.5μmの酸化珪素と酸化アルミを合わせて0.7質量%、熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部、等価球換算径が870nmのポリエチレン粒子を13質量部及びビニル重合体Aを3質量部含む、融点が237℃の厚み13μmのフィルム層からなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム8)を作成した。
テスト8〜テスト9で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト8及びテスト9のポリエチレン粒子は、ビニル重合体でほぼカプセル化されていた。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが0.5μmの酸化珪素を0.7質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部、等価球換算径が730nmのポリエチレ粒子を15質量部及びビニル重合体Aを3質量部含む、融点が222℃/232℃の厚み13μmのフィルム層からなる、総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム10)を作成した。
なお、缶の内面側に相当する鋼板表面に被覆されている、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)の冷結晶化熱、結晶融解熱、ガラス転移温度、極限粘度等については表1に示した。
こうして得たテスト10ラミネートアルミニウム合金板のポリエステル樹脂フィルム(FI)面が缶の内面側になるように、100缶/分の加工速度でカップ絞り加工、再絞り加工及びしごき加工を行って、缶胴部の加工度が62%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は、平均粒子径サイズが0.5μmの酸化珪素を0.7質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を0.8質量部含む、融点が248℃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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を0.8質量部及び等価球換算径が870nmのポリエチレン粒子を13質量部及びビニル重合体Aを3質量部を含む、融点が237℃の厚み6μmのフィルム層からなる総厚みが12μmの二層フィルム(フィルム11)を作成した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが0.5μmの酸化珪素を0.7質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が255℃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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部、等価球換算径が680nmのポリエチレン粒子を20質量部及びビニル重合体Aを4質量部含む、融点が243℃の厚み14μmのフィルム層からなる総厚みが20μmの二層フィルム(フィルム13)を作成した。
テスト13で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト13のポリエチレン粒子はビニル重合体でほぼカプセル化されていた。
又、缶の外面側に相当する鋼板表面に被覆されている、ポリエステル樹脂フィルム層(C層)及びポリエステル樹脂フィルム層(D層)のガラス転移温度、極限粘度、冷結晶化熱、結晶融解熱及び接着剤の詳細は表2に、又、密度は表3に示した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが1.2μmの酸化珪素を0.7質量%、熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が230℃、極限粘度0.73dl/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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部及び等価球換算径が680nmのポリエチレン粒子を20質量部とビニル重合体Aを4質量部含む融点が228℃の厚み13μmのフィルム層からなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム14)を作成した。
テスト14で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト14のポリエチレン粒子はビニル重合体でほぼカプセル化されていた。
又、缶の外面側に相当する鋼板表面に被覆されている、ポリエステル樹脂フィルム層(C層)及びポリエステル樹脂フィルム層(D層)のガラス転移温度、極限粘度、冷結晶化熱、結晶融解熱及び接着剤の詳細は表2に、又、密度は表3に示した。
こうして得たテスト14のラミネート鋼板を実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが0.5μmの酸化珪素を0.7質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部、等価球換算径が2400nmのポリエチレン粒子を13質量部及びビニル重合体Aを3質量部含む、融点が237℃の厚み13μmのフィルム層からなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム15)を作成した。
テスト15で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト15のポリエチレン粒子はビニル重合体でほぼカプセル化されていた。
こうして得たテスト15のラミネート鋼板を実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。
更に、開口部をトリミングし、缶の金属板温度が265℃になるように熱風炉中を通過させて加熱した後、直ちに圧縮空気で急冷した後、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サイズの缶を作成した。得られた缶の内面側フィルムの密度の測定結果は表3に示した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが1.8μmの酸化珪素を1.0質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部及び等価球換算径が730nmのポリエチレン粒子を45質量部及びビニル重合体Aを10質量部含む、融点が237℃の厚み13μmのフィルム層からなる総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム16)を作成した。
テスト16で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト16のポリエチレン粒子はビニル重合体でほぼカプセル化されていた。
こうして得たテスト16のラミネート鋼板を実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが0.5μmの酸化珪素を0.7質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む融点が248℃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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部、等価球換算径が730nmのポリエチレン粒子を20質量部及びビニル重合体Aを4質量部含む、融点が237℃の厚み13μmのフィルム層からなる、総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム17)を作成した。
テスト17で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト17のポリエチレン粒子はビニル重合体でほぼカプセル化されていた。
こうして得たテスト17のラミネート鋼板を実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが0.2μmの酸化珪素を0.3質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が238℃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)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部、等価球換算径が730nmのポリエチレンの粒子を3質量部及びビニル重合体Aを0.7質量部含む、融点が223℃の厚み13μmのフィルム層からなる、総厚みが25μmの二層フィルム(フィルム18)を作成した。
テスト18で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト18のポリエチレン粒子はビニル重合体でほぼカプセル化されていた。
こうして得たテスト18のラミネート鋼板を実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが0.5μmの酸化珪素を0.6質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が251℃の厚み16μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部、等価球換算径が730nmのポリエチレン粒子を15質量部及びビニル重合体Aを3質量部含む、融点が242℃の厚み30μmのフィルム層からなる総厚みが45μmの二層フィルム(フィルム19)を作成した。
テスト20で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト20のポリエチレン粒子はビニル重合体でほぼカプセル化されていた。
又、外面フィルムの密着性も劣り、缶胴部に剥離が見られた。得られた缶は、内面フィルムに極微細な傷付きが僅かに見られたが、QTV値は実用レベルを有していた。耐デント性は良好であった。缶の外面側の外観は、色調が暗いもので色むらも見られ、実用レベルにはなかった。
缶の外面用ポリエステル樹脂フィルム(FO)として、ポリエステル樹脂フィルム層(C層)は平均粒子径サイズが4.5μmの酸化珪素を1.0質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃の厚み6μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(D層)は熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃の厚み6μmのフィルム層からなる総厚みが12μmの二層フィルムのD層面に、酸化チタンを65質量%含有する厚み1.5μmの接着剤を塗布・乾燥し、接着剤塗布フィルム(フィルムP)を作成した。フィルムPは皺もなく、良好な形状であった。
なお、缶の内面側に相当する鋼板表面に被覆されている、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)の冷結晶化熱、結晶融解熱、ガラス転移温度、極限粘度については表1に示した。
こうして得たテスト21のラミネートアルミニウム合金を実施例1の手順に従って、120缶/分の速度で缶胴部の加工度が55%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。得られた成形缶について、内面フィルムのパンチの離型性、又、外面フィルムについては耐カジリ性を及びフィルムの密着性を調べた。その結果は表3に示した。
その結果は表3に示した。表3から判るように、比較例8のテスト21のラミネート合金板は、パンチ離型性、耐カジリ性、密着性の何れも問題なく、良好な製缶性を有していた。得られた缶は、QTV値及び耐デント性は共に良好であった。しかし、缶の外面側の外観は色むらが見られ、実用レベルにはなかった。
缶の外面用ポリエステル樹脂フィルム(FO)として、ポリエステル樹脂フィルム層(C層)は平均粒子径サイズが0.5μmの酸化珪素を2.3質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃の厚み5μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(D層)は熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃の厚み3μmのフィルム層からなる総厚みが8μmの二層フィルムのD層面に、酸化チタンを75質量%含有する厚み5.5μmの接着剤を塗布・乾燥し、接着剤塗布フィルム(フィルムQ)を作成した。フィルムQは皺もなく、良好な形状であった。
なお、缶の内面側に相当する鋼板表面に被覆されている、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)の冷結晶化熱、結晶融解熱、ガラス転移温度、極限粘度については表1に示した。
こうして得たテスト22のラミネート鋼板を実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。得られた成形缶について、内面フィルムのパンチの離型性、又、外面フィルムについては耐カジリ性を及びフィルムの密着性を調べた。その結果は表3に示した。
缶の外面用ポリエステル樹脂フィルム(FO)として、ポリエステル樹脂フィルム層(C層)は平均粒子径サイズが4.5μmの酸化珪素を0.5質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃の厚み5μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(D層)は熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部を含む、融点が248℃の厚み3μmのフィルム層からなる総厚みが8μmの二層フィルムのD層面に、酸化チタンを65質量%含有する厚み6.5μmの接着剤を塗布・乾燥し、接着剤塗布フィルム(フィルムR)を作成した。フィルムRは皺もなく、良好な形状であった。
こうして得たテスト23のラミネート鋼板を実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。得られた成形缶について、内面フィルムのパンチの離型性、又、外面フィルムについては耐カジリ性を及びフィルムの密着性を調べた。その結果は表3に示した。
缶の内面用ポリエステル樹脂フィルム(FI)として、ポリエステル樹脂フィルム層(A層)は平均粒子径サイズが0.8μmの酸化珪素を0.8質量%、熱安定化剤を0.7質量部及び酸化防止剤を1.0質量部含む、融点が248℃の厚み3μmのフィルム層と、ポリエステル樹脂フィルム層(B層)は熱安定化剤を0.7質量部、酸化防止剤を1.0質量部及び等価球換算径が730nmのポリエチレン粒子を15質量部及びビニル重合体Aを3質量部含む、融点が237℃の厚み25μmのフィルム層からなる、総厚みが28μmの二層フィルム(フィルム20)を作成した。
なお、缶の内面側に相当する鋼板表面に被覆されている、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)の冷結晶化熱、結晶融解熱、ガラス転移温度、極限粘度については表1に示した。
こうして得たテスト25のラミネート鋼板を実施例1の手順に従って、80缶/分の加工速度で缶胴部の加工度が58%の350mlビール缶用サイズのシームレス缶を成形した。得られた成形缶について、内面フィルムのパンチの離型性、又、外面フィルムについては耐カジリ性を及びフィルムの密着性を調べた。その結果は表3に示した。
実施例1のテスト2を得る途中の一次接着をしたラミネート鋼板を用いて、鋼板板温を250℃で0.5秒加熱した後、空冷してポリエステル樹脂フィルムラミネート鋼板(テスト27)を作成した。テスト27で得られたラミネート鋼板のポリエステル樹脂フィルム層(B層)に含有しているゴム弾性樹脂及びビニル重合体の分散状態を観察した結果、テスト27のポリエチレン粒子はビニル重合体でほぼカプセル化されていた。又、缶の外面側に相当する鋼板表面に被覆されている、フィルムBの密度は表3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 (3)
- 缶の内面側に相当する金属板表面には、厚みが5〜20μmのポリエステル樹脂フィルム層(A層)と厚みが5〜25μmの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総厚みが10〜40μmのポリエステル樹脂フィルム(FI)が被覆されており、該ポリエステル樹脂フィルム(FI)のポリエステル樹脂フィルム層(A層)は融点(A−Tm)が235℃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、ガラス転移温度(A−Tg)が65℃以上、極限粘度(A−IV)が0.60dl/g以上で、平均粒子径サイズが0.4〜2μmの滑剤を0.5〜1.0質量%、及び熱安定化剤及び/または酸化防止剤をポリエステル樹脂100質量部に対して0.01〜3質量部の範囲で含むフィルム層で、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、ガラス転移温度(B−Tg)が45℃以上、極限粘度(B−IV)が0.55dl/g以上で、酸化防止剤及び/または熱安定化剤を含むポリエステル樹脂100質量部に対し、等価球換算径として2000nm以下のゴム弾性樹脂(R)の微粒子を5〜40質量部と極性基を有するビニル重合体(V)を1〜10質量部含有するフィルム層で、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、一方、缶の外面側に相当する金属板表面には厚みが6〜16μmのポリエステル樹脂フィルム(FO)が被覆されており、該ポリエステル樹脂フィルム(FO)は、融点(FO−Tm)が235℃以上、結晶融解熱(FO−Hm)及び/または冷結晶化熱(FO−Hc)が25〜45J/g、ガラス転移温度(FO−Tg)が65℃以上、極限粘度(FO−IV)が0.58dl/g以上で、熱安定化剤及び/または酸化防止剤を含むポリエステル樹脂からなるポリエステル樹脂フィルム層(C層)とポリエステル樹脂フィルム層(D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(C層)は平均粒子径サイズが0.7〜5μmの滑剤を0.7〜2.0質量%含有しており、白色及び/又は有色顔料を20〜70質量%含有する厚みが2〜7μmの接着剤を介してポリエステル樹脂フィルム層(D層)が金属板に被覆されたポリエステル樹脂フィルム被覆金属板で、且つ、少なくとも缶の外面側に当た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(FO)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板。
- ゴム弾性樹脂(R)がポリエチレン及び/またはエチレン−ブテン共重合体であることを特徴とする請求項1記載のポリエステル樹脂フィルム被覆金属板。
- 請求項1又は2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(FI)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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