JP4770111B2 - 樹脂組成物、樹脂被覆金属板、缶及び缶蓋 - Google Patents
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Description
このような側面無継目缶の有機被覆法としては、従来より、成形前の金属素材に予めポリエステルフィルムをラミネートする方法や、ポリエステルの耐熱性や耐衝撃性を改善するために、ポリエステルに酸化防止剤を配合することは、しばしば行われている。例えば、酸化防止剤0.01乃至5重量%を含むポリエステル組成物より形成された金属ラミネート用ポリエステル系フィルム(特許文献1)や、融点が120乃至260℃、ジエチレングリコール成分を0.01乃至1重量%含有し、酸化防止剤を0.001乃至1重量%含有することを特徴とする金属板ラミネート用ポリエステルフィルム(特許文献2)等が提案されている。
またポリエステル樹脂の経時脆化をより高いレベルで抑制し、耐衝撃性(耐デント性)や耐食性を一層改善することが望まれている。
本発明の樹脂組成物によれば、
1.オレフィン系重合体が極性ユニットを有するオレフィン系重合体を含有すること、
2.極性ユニットを有するオレフィン系重合体がアイオノマー樹脂であること、
が好ましい。
本発明によればまた、上記樹脂組成物又は未延伸フィルムが金属基体上に被覆層として少なくとも一層形成されていることを特徴とする樹脂被覆金属板が提供される。
本発明によれば更にまた、上記樹脂被覆金属板から成る缶及び缶蓋が提供される。
オレフィン系重合体は熱可塑性ポリエステル樹脂と相溶性がないため、これらをブレンド物の形で使用すると所謂海島構造を呈し、オレフィン系重合体がポリエステル樹脂中に分散相として存在する。このため、オレフィン系重合体が有する強靭性、耐摩耗性という優れた特徴が損なわれることなくブレンド物に発現されるのである。
またポリフェノールは一般に粉末状であるため、熱可塑性ポリエステル樹脂及びオレフィン系重合体から成るポリエステル組成物中に容易且つ均一に分散可能であり、前述したような加熱による液滴や蒸気の発生に伴って生産性が低下することも有効に防止されているのである。
本発明において熱可塑性ポリエステル樹脂とオレフィン系重合体から成る組成物に配合する、ポリフェノールは、ポリエステル樹脂の成形プロセスにおいての様々な熱履歴による分子量低下を防止することは従来より知られていたが、熱可塑性ポリエステル樹脂とオレフィン系重合体から成る樹脂組成物にポリフェノールを配合すると、印刷や樹脂被膜の歪み緩和のために加熱するような場合のみならず、レトルト殺菌やホットベンダーのようなより過酷な条件に付された場合にも、ポリエステル樹脂の経時脆化を防止でき、このような条件下で経時された場合にも耐デント性に優れ、しかも被膜にクラックが生じたような場合でも、クラックから腐食が進むことが防止され、耐食性が著しく向上するという、予想外の新しい効果を得ることができたのである。
本発明に用いるポリエステル樹脂としては、従来公知のエチレン系ポリエステルを使用することができる。具体的には、ジカルボン酸成分の50%以上、特に80%以上がテレフタル酸で、ジオール成分の50%以上、特に80%以上がエチレングリコールであるエチレンテレフタレート系ポリエステルであることが好ましい。
このポリエステルはホモポリエステルでも、共重合ポリエステルでも、或いはこれらの2種以上のブレンド物であってもよい。
本発明に用いるオレフィン系重合体としては、低−、中−、高−密度のポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、エチレン−ブテン−1共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、アイソタクティックポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−ブテン−1共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン−1共重合体、などのオレフィンのホモポリマー又はコポリマーの他に、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、イオン架橋オレフィン共重合体(アイオノマー)或いはこれらのブレンド物などのオレフィン系重合体を挙げることができる。
本発明においては、これらのオレフィン系重合体の中でも特に、極性ユニットを有する樹脂を含むものが好ましく、例えば、エチレン-アクリル酸コポリマーやエチレン-メタクリル酸共重合体などがあり、その中でもイオン架橋オレフィン共重合体(アイオノマー)を最も好適に用いることができる。
従って、本発明に用いるアイオノマー樹脂としては、勿論これに限定されるものではないが、MFRが15g/10min以下、特に5g/10min乃至0.5g/10minの範囲にあり、且つ融点が100℃以下、特に97℃乃至80℃の範囲にあるものであることが望ましい。
特に、好適なベースポリマーとしては、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体やエチレン−(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体を挙げることができる。
また、このようなエチレンとα,β−不飽和カルボン酸との共重合体中のカルボキシル基を中和する金属イオンとしては、Na+,K+,Li+,Zn+,Z2+,Mg2+,Ca2+,Co2+,Ni2+,Mn2+,Pb2+,Cu2+等を挙げることができるが、本発明においては、特に亜鉛により中和されているものが、架橋の程度が大きく、湿度敏感性が少ないことから、好適に用いることができる。また、金属イオンで中和されていない残余のカルボキシル基の一部は低級アルコールでエステル化されていてもよい。
またアイオノマー樹脂は、エチレンから誘導される構成単位を80〜99モル%、好ましくは85〜96モル%、不飽和カルボン酸から誘導される構成単位を1〜20モル%、好ましくは4〜15モル%の量で含有されていることが好ましい。
A:B=95:5乃至50:50
特に、90:10乃至70:30
の重量比でブレンドされていることが好ましい。上記範囲よりもオレフィン系重合体が少ないと、耐衝撃性(耐デント性)、耐腐食性、密着性の充分な向上を図ることができず、また上記範囲よりオレフィン系重合体が多いと、被覆層としたときにフィルムに穴が開き、製膜性に劣るようになる。また、ポリエステル樹脂が有する加工性、耐腐食性等の優れた特性が、上記範囲にある場合に比して劣るようになる。
本発明に用いるポリフェノールは、合成又は天然のポリフェノールを使用することができる。これに限定されないが、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ピロガロール、フロログルシノール等の合成品や、オイゲノール、クエルセチン等の天然品を挙げることができる。またタンニンのようなポリフェノール化合物を用いてもよい。
なお、ポリエステル樹脂及びオレフィン系重合体から成る樹脂組成物の成形は溶融成形により行われるため、用いるポリフェノールは成形温度で熱分解しないことが必要である。このため本発明においては、用いるポリエステル樹脂の融点よりも20℃以上高い熱分解温度を有するポリフェノールを用いることが好ましい。上記分解温度以下のポリフェノールを用いると、ポリエステル樹脂組成物の溶融成形時にポリフェノールが分解されてしまい、耐衝撃性(耐デント性)、耐腐食性、密着性の充分な向上を図ることができなくなってしまう。
本発明においては、上記ポリエステル樹脂及びオレフィン系重合体から成る樹脂組成物に、それ自体公知の樹脂用配合剤、例えば非晶質シリカ等のアンチブロッキング剤、二酸化チタン(チタン白)等の顔料、各種帯電防止剤、滑剤等を公知の処方に従って配合することもできる。
熱可塑性ポリエステル樹脂においては、混練するほど、熱分解によって粘度低下が著しくなるため、オレフィン系重合体を微細な粒径でしかもマトリックスたる熱可塑性ポリエステル樹脂中に均一に分散させるためには、溶融粘度が上記範囲になるようにブレンドすることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、T−ダイ法や、インフレーション製膜法等の押出し成形により成形されるキャストフィルムであることが好ましく、特に押出したフィルムを急冷したキャスト成形法による未延伸のフィルムであることが好ましい。
フィルムの厚みは、用いる用途によっても相違するが、一般に1乃至500μm、特に3乃至100μmの範囲にあることが好ましい。尚、製缶用の樹脂被覆金属板の被覆には、後述するように3乃至40μm、特に5乃至35μmの厚みとすることが好ましい。
本発明の樹脂被覆金属板に用いる金属板としては、各種表面処理鋼板やアルミニウム等の軽金属板が使用される。表面処理鋼板としては、冷圧延鋼板を焼鈍した後二次冷間圧延し、亜鉛メッキ、錫メッキ、ニッケルメッキ、電解クロム酸処理、クロム酸処理等の表面処理の一種または二種以上行ったものを用いることができる。またアルミニウムメッキ、アルミニウム圧延等を施したアルミニウム被覆鋼板が用いられる。
また軽金属板としては、いわゆる純アルミニウム板の他にアルミニウム合金板が使用される。
金属板の元板厚は、金属の種類、容器の用途或いはサイズによっても相違するが、一般に0.10乃至0.50mmの厚みを有するのがよく、この中でも表面処理鋼板の場合には0.10乃至0.30mmの厚み、軽金属板の場合は0.15乃至0.40mmの厚みを有するのがよい。
押出コート法の場合、樹脂の層の種類に対応する押出機を使用し、ダイを通してポリエステルを押出すると共に、これを溶融状態で金属基体に押出コートして、熱接着させる。金属基体に対する樹脂組成物の熱接着は、溶融ポリエステル層が有する熱量と、金属板が有する熱量とにより行われる。金属板の加熱温度は、一般に90乃至290℃、特に100乃至280℃の温度が適当である。
本発明の缶は、上述した樹脂被覆金属板を樹脂組成物から成る被覆層が缶内面側となるように、従来公知の成形法により製缶することができるが、特に側面継ぎ目のないシームレス缶であることが好ましいことから、絞り加工、絞り・深絞り加工、絞り・しごき加工、絞り・曲げ伸ばし加工・しごき加工等の手段により製造される。その側壁部は、樹脂被覆金属板の絞り−再絞り加工による曲げ伸ばし或いは更にしごき加工により、樹脂被覆金属板の元厚の20乃至95%、特に30乃至85%の厚みとなるように薄肉化されていることが好ましい。
また缶蓋の形状も、内容物注出用開口を形成するためのスコア及び開封用のタブが設けられたイージーオープンエンド等の従来公知の形状を採用することができる。
各実施例及び比較例で用いた成分1の熱可塑性ポリエステル樹脂を表1、成分2のオレフィン系重合体を表2に示し、成分3としては表3に示したポリフェノール(東北ムネカタ(株)、OH’s)、タンニン酸(富士化学工業(株)、タンニン酸ME)又はトコフェロール(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)、IRGANOX E201)を用いた。
また、上記成分1乃至成分3の含有量を表4に示す。
第1成分の熱可塑性ポリエステル樹脂を表1中のA、第2成分のオレフィン系重合体を表2中のa、また、第3成分をポリフェノールとした成分1乃至成分3から成る組成の樹脂成分を二軸押出機に投入して溶融混練し、Tダイによりフィルム厚さ30μmとなるように押出し、冷却ロールにて冷却して得られたフィルムを巻取り、表4に示すキャストフィルムを得た。
次いで、このキャストフィルムを、TFS鋼板(板厚0.18mm、金属クロム量120mg/m2、クロム水和酸化物量15mg/m2)の内面側に、一方、外面側に顔料として二酸化チタンを20重量%配合したポリエステル樹脂から成るキャストフィルムを同時に熱ラミネートし、直ちに水冷を行って樹脂被覆金属板を得た。
この時のラミネート条件は、ラミネート時のTFS鋼板の温度を熱可塑性ポリエステル樹脂の融点よりも15℃高く、また、ラミネートロールの温度は90℃、通板速度は40m/minとした。
さらに、この樹脂被覆金属板にワックス系潤滑剤を塗布し、上記直径166mmの円盤を打ち抜き、上記成分1乃至成分3から成る樹脂被覆面が内面側となるように絞り加工を行って絞りカップとし、絞りカップを二度の薄肉化再絞り(ストレッチ)・しごき化工を行い、シームレスカップを得た。
このシームレスカップの諸特性は以下の通りであった。
シームレスカップ径:66mm
シームレスカップ高さ:128mm
素板厚に対する側壁部の厚み:50%
そして、このシームレスカップを常法に従って底成形を行い、220℃で熱処理(ヒートセット)を行った後、開口端縁部のトリミング、外面印刷、焼き付け乾燥、ネックイン加工、フランジ加工を順次行って缶胴径66mm、缶高さ122mm、内容量350mlのシームレス缶とした。
2台の押出機及び2層Tダイを用いて、下層に第1成分のポリエステル樹脂を表1中のA、第2成分のオレフィン系重合体を表2中のa、第3成分をポリフェノールとした成分1乃至成分3から成る樹脂組成物を下層に、表層に下層に用いた表1中のAポリエステル樹脂を用い、下層25μm、表層5μmになるように押し出し、下層が表4に示すキャストフィルムである2層のキャストフィルムとして内面側に用いた以外は、実施例1と同様に樹脂被覆金属板、シームレス缶を得た。
第2成分のオレフィン系重合体を表2中のa及びbの2種類として表4に示すキャストフィルムとして内面側に用いた以外は、実施例1と同様に樹脂被覆金属板、シームレス缶を得た。
第2成分のオレフィン系重合体を表2中のa及びcの2種類として表4に示すキャストフィルムとして内面側に用いた以外は、実施例1と同様に樹脂被覆金属板、シームレス缶を得た。
板厚0.28mmのアルミニウム合金板(A3004材)の外面側に、表1中に示した樹脂Bを、一方、上記アルミニウム合金板の内面側に、第1成分の熱可塑性ポリエステル樹脂を表1中のB、第2成分のオレフィン系重合体を表2中のa、また、第3成分をポリフェノールとした成分1乃至成分3から成る組成の樹脂を用いた。
そして、板温を上記樹脂の融点よりも30℃低い温度に加熱して、押出しコート設備を備えた押出機によって、内外面側の樹脂を同時に溶融混練して押出しを行ってラミネートし、それぞれの樹脂の厚さが20μmの樹脂被覆金属板を得た。
この時のラミネート条件は、ラミネート時のアルミニウム合金板の温度を熱可塑性ポリエステル樹脂の融点よりも30℃低く、また、ラミネートロールの温度は90℃、通板速度は40m/minとした。
この樹脂被覆金属板にワックス系潤滑剤を塗布し、直径154mmの円盤を打ち抜き、上記成分1乃至成分3から成る樹脂被覆面が内面側となるように絞り加工を行い絞りカップを得た。次いでこの絞りカップに二度の薄肉化再絞り(ストレッチ)・しごき加工を行い、シームレスカップを得た。
このシームレスカップの諸特性は以下の通りであった。
シームレスカップ径:66mm
シームレスカップ高さ:127mm
素板厚に対する側壁部の厚み45%
このシームレスカップを、常法に従い底成形を行い、220℃にて熱処理(ヒートセット)を行った後、開口端縁部のトリミング加工、印刷刷及び焼き付け乾煥、ネックイン加工、フランジ加工を順次行って、缶胴径66mm、缶高さ122mm、内容量350ml用のシームレス缶を得た。
板厚0.235mmのアルミニウム合金(A5182材)を用い、片面に第1成分の熱可塑性ポリエステル樹脂を表1中のA、第2成分のオレフィン系重合体を表2中のa、また、第3成分をポリフェノールとした組成から成る樹脂成分を用いた。
そして、板温を上記樹脂の融点よりも30℃低い温度に加熱して、押出しコート設備を備えた押出機によって、上記樹脂を溶融混練して押出しを行ってラミネートし、樹脂の厚さが20μmの樹脂被覆金属板を得た。
この時のラミネート条件は、ラミネート時のアルミニウム合金板の温度を熱可塑性ポリエステル樹脂の融点よりも30℃低く、また、ラミネートロールの温度は90℃、通板速度は40m/minとした。
次いで、この樹脂被覆金属板を、樹脂被覆面が蓋の内面側となるように直径68.7mmの蓋を打ち抜き、次いで蓋の外面側にパーシャル(部分)開口型のスコア加工(幅22mm、スコア残厚110μm、スコア幅20μm)、リベット加工ならびに開封用タブの取り付けを行い、SOT蓋の作製を行った。
第1成分の熱可塑性ポリエステル樹脂を表1中のC、第2成分のオレフィン系重合体を表2中のa、第3成分をタンニン酸とし、表4に示すキャストフィルムとして内面側に用いた以外は、実施例1と同様に樹脂被覆金属板、シームレス缶を得た。
第1成分の熱可塑性ポリエステル樹脂を表1中のA、第2成分のオレフィン系重合体を表2中のaとした成分1乃至成分2から成る組成の樹脂成分とした以外は、実施例1と同様にキャストフィルム、樹脂被覆金属板及びシームレス缶を得た。
第1成分の熱可塑性ポリエステル樹脂を表1中のA、第2成分のオレフィン系重合体を表2中のa、また、第3成分をトコフェロールとした成分1乃至成分3から成る組成の樹脂成分とした以外は、実施例1と同様のキャストフィルム、樹脂被覆金属板及びシームレス缶を得た。
第3成分をポリフェノールとし、添加量を2.5重量%にした以外は、実施例1と同様のキャストフィルムを得た。
樹脂被覆金属板を225℃3分、205℃2分間熱処理した後、その樹脂被覆金属板を37℃に保持された水中に1ヶ月間経時させた。そして、樹脂被覆金属板から内面フィルムを塩酸にて単離させた。その内面フィルムの示差走査型熱量測定を行い、80℃付近にあらわれる体積緩和ピークの吸熱量で経時脆化を評価した。
評価結果は、
○:レトルト処理フィルムの体積緩和ピークの吸熱量が0.700J/g以下
×:レトルト処理フィルムの体積緩和ピークの吸熱量が0.700J/g以上
で示した。
樹脂被覆金属板を225℃3分、205℃2分間熱処理した後、圧延機により相当ひずみ20%になるよう圧延を行い、30mm×30mmの十字状の切り込みをいれ、50℃でクエン酸系腐食液に3日間経時した後のフィルムの剥離面積を計算し評価した。
評価結果は、
○:剥離率が50%以下
×:剥離率が50%以上
で示した。
樹脂被覆金属板を225℃3分、205℃2分間熱処理した後、125℃30分のレトルト処理を行い、その樹脂被覆金属板を37℃に保持された水中に1ヶ月間経時させた。その後、5℃、湿潤下にて、厚み3mm、硬度50゜のシリコンゴムに評価すべき被覆面を接触させて、金属板をはさんだ反対側に直径5/8インチの鋼球を置き、1kgのおもりを40mmから落下させて衝撃張り出し加工を行った。
その後衝撃加工部の樹脂被覆の割れ程度を加工部に6.30Vの電圧をかけたときの電流値で評価した。
評価結果は、
○:平均電流値<0.1mA
×:平均電流値>0.1mA
で示した。
95℃で蒸留水を充填後、125℃30分のレトルト処理を行った後37℃の保温庫内にて1ヶ月間経時した缶に対して、5℃雰囲気下において、15°の斜面にむけて、缶を高さ50cmから垂直に落下させて、缶底に衝撃を与える。加工後蒸留水を抜き取り、缶底の衝撃加工部における樹脂被覆の割れ程度を加工部に6.30Vの電圧をかけたときの電流値で評価した。
評価結果は、
○:平均電流値<2mA
×:平均電流値>2mA
で示した。
95℃で蒸留水を充填後、125℃30分のレトルト処理を行い、室温に戻し蒸留水を抜き取り、評価が金属缶である場合は缶内面、蓋である場合は蓋内面の腐食状態を観察した。
評価結果は、
○:腐食が全く認められない。
×:腐食等の異常が認められる。
で示した。
以上、評価結果を表5に示す。
Claims (8)
- 熱可塑性ポリエステル樹脂及びオレフィン系重合体が95:5乃至50:50の重量比で含有されて成る樹脂組成物であって、前記樹脂組成物中に、前記熱可塑性ポリエステル樹脂の融点よりも20℃以上高い熱分解温度を有するポリフェノールを0.01乃至2重量%含有することを特徴とする樹脂組成物。
- 前記オレフィン系重合体が極性ユニットを有するオレフィン系重合体を含有する請求項1記載の樹脂組成物。
- 前記極性ユニットを有するオレフィン系重合体がアイオノマー樹脂である請求項2に記載の樹脂組成物。
- 請求項1乃至3の何れかに記載の樹脂組成物をキャスト成形法により成形して成る未延伸のフィルム。
- 請求項4記載の未延伸フィルムが金属基体上に被覆層として少なくとも一層形成されていることを特徴とする樹脂被覆金属板。
- 請求項1乃至3の何れかに記載の樹脂組成物が金属基体上に被覆層として少なくとも一層形成されていることを特徴とする樹脂被覆金属板。
- 請求項5又は6記載の樹脂被覆金属板から形成されることを特徴とする缶。
- 請求項5又は6記載の樹脂被覆金属板から形成されることを特徴とする缶蓋。
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