JP4908734B2 - 成形性に優れる樹脂被覆金属板材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、食品用缶蓋材などに適した、耐食性、塗膜密着性、成形性などに優れる樹脂被覆金属板材およびその製造方法に関する。

食品用缶蓋材は、炭酸飲料等の内容物に対する耐食性や無潤滑でプレス成形できる成形性が要求されるため、アルミニウム合金板材に塗料を塗装したものが用いられる。
缶蓋材のプレス成形は高速化しており、また薄肉化の要求による形状の変更により、成形、加工条件が厳しくなってきていることから、有機潤滑剤を含有する塗料を塗装した缶蓋用アルミニウム合金塗装板材において、塗膜が剥離する問題が生じている。
そこで、塗膜に含まれる有機潤滑剤の分布状態を規定することで塗膜密着性を向上させる方法が提案された（特許文献１参照）。
潤滑剤としては合成ワックスがあり、その中でも特にラノリンは融点が低く、低温での潤滑性が優れている。しかしラノリンは金型に堆積し易く、これを除去するのに手間が掛かり、生産性が低下するという問題が発生する。
このため、ラノリンを含有する樹脂層上に別のアウターワックスを塗布しておき、このワックスをプレス成形時に金型に優先的に転写することでラノリンの堆積を防止する方法が提案された（特許文献２参照）。

「特開２０００−１７６３７２号公報」 「特開２００２−２８３４９６号公報」

しかし、この従来法でもプレス成形性が劣り、またワックス堆積防止も不十分であるため、発明者らはその原因を見出した。すなわち、ラノリン単独でなく、異種のワックスを用いることにより成形性が向上することを見いだした。その際、異種のワックスがある程度以上の割合で混合されると粘着性が変化して金型に堆積しやすくなるため、樹脂層とワックス層にそれぞれ異種のワックスを添加することで、混合を防止できることを見出した。
本発明は、耐食性、塗膜密着性、成形性に優れ、かつワックスが堆積し難い樹脂被覆金属板材およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、金属基板の少なくとも片面に樹脂層およびワックス層がこの順に設けられた樹脂被覆金属板材において、前記樹脂層がワックスＡを０．１〜１０質量％含有する樹脂からなり、前記ワックス層が１〜５０質量％のワックスＡとワックスＢ（残部）とからなる成形性に優れる樹脂被覆金属板材である。

本発明は、樹脂層がエポキシ系樹脂、エポキシアクリル系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂のうちの少なくとも１種以上からなる成形性に優れる樹脂被覆金属板材である。

本発明は、前記樹脂層の金属基板片面あたりの量が２０ｇ／ｍ² 以下（０を含まず）、前記ワックス層の金属基板片面あたりの量が１０〜１００ｍｇ／ｍ² である成形性に優れる樹脂被覆金属板材である。

本発明は、前記ワックスＡがカルナバワックス、ポリエチレンワックス、ラノリンのうちの少なくとも１種以上からなる成形性に優れる樹脂被覆金属板材である。

本発明は、前記ワックスＢがパラフィンワックス、ペトロレータム、パーム油の少なくとも１種以上からなる成形性に優れる樹脂被覆金属板材である。

本発明は、金属基板の少なくとも片面に、融点８０℃以上のワックス１種以上からなるワックスＡを０．１３〜９質量％含有する樹脂層を付着させ、前記金属基板の温度を塗装焼付け開始５秒後までに６０℃以上に上昇させ、１０秒後までに１００℃以上に上昇させて、前記金属基板の片面あたり前記樹脂層を４〜１３ｇ／ｍ ² 塗装焼付けし樹脂被覆金属基板とする工程と、前記樹脂層の上に、パラフィンの層を６０〜８０℃の塗布温度で所定量塗布する工程と、前記パラフィンを塗布した樹脂被覆金属基板を５０〜７０℃の巻付温度でコイル巻きにし、前記ワックスＡが前記パラフィンの層に混入して形成された３〜４６質量％の前記ワックスＡと残部が前記パラフィンとからなるワックス層が、前記樹脂層上に前記金属基板の片面あたり１０〜１００ｍｇ／ｍ²付着した前記樹脂被覆金属基板を形成する工程と、を備えることを特徴とする樹脂被覆金属板材の製造方法である。また、本発明は、前記樹脂層が、エポキシ系樹脂、エポキシアクリル系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂及びポリエステル系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種である樹脂被覆金属板材の製造方法であり、さらに、本発明は、前記ワックスＡが、カルナバワックス、ポリエステルワックス及びマイクロワックスからなる群から選択された少なくとも１種のワックスである樹脂被覆金属板材の製造方法であり、前記ワックス層の付着量が、前記樹脂層上に前記金属基板の片面あたり２０〜５０ｍｇ／ｍ ² である樹脂被覆金属板材の製造方法である。

以上に述べたように、本発明の樹脂被覆金属板材は成形性、塗膜密着性、ワックス非堆積性および耐食性に優れ、食品用缶エンド材などに好適である。またこの金属板材は塗装焼付けから巻取りまでの金属基板温度を適正に制御することにより容易に製造することができる。依って、工業上顕著な効果を奏する。

本発明の樹脂被覆金属板材は、図１に示すように、金属基板１上にワックスＡを含有する樹脂層２が設けられ、その上にワックスＡを含有するワックス層３が設けられたものである。
本発明の樹脂被覆金属板材では、ワックス層中のワックスＢとワックスＡの混合が抑制され粘着性が変化しないので、ワックスが金型に堆積するのが防止される。またワックス層にワックスＡが含有され、複数のワックスからなることによって、成形性に優れる。
図１には金属基板の両面に樹脂層２を設けたものを示したが、片面のみに設けたものも本発明の樹脂被覆金属板である。

本発明において、樹脂層２におけるワックスＡの含有量を０．１〜１０質量％に規定する理由は、０．１質量％未満では十分な成形性が得られず、１０質量％を超えるとワックスＡが多いので塗膜が剥離し、耐食性が低下するためである。より好ましい含有量は０．２〜５質量％である。
なお、ワックスＡの質量％は樹脂固型分に対する割合である。

本発明において、ワックス層におけるワックスＡの含有量を１〜５０質量％に規定する理由は、１質量％未満では十分な成形性が得られず、５０質量％を超えるとワックス層のワックスが金型に堆積し易くなるためである。より好ましい含有量は３〜２０質量％である。

本発明において、前記金属基板上に設ける樹脂層の量を２０ｇ／ｍ² 以下に規定する理由は、２０ｇ／ｍ² を超えると金属基板と樹脂層との塗膜密着性が低下するためである。より好ましい量は３〜１５ｇ／ｍ² である。

また前記樹脂層上に設けるワックス層の量を１０〜１００ｍｇ／ｍ² に規定する理由は、１０ｍｇ／ｍ² 未満では十分な成形性が得られず、１００ｍｇ／ｍ² を超えるとワックスが堆積し易くなるためである。より好ましい量は２０〜５０ｍｇ／ｍ² である。

本発明において、樹脂層の樹脂には、成形性に優れるエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシアクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂などの成形性を高めるものが推奨される。これらは複数を混合して用いても良い。

本発明において、前記樹脂層に含有させるワックスＡには成形性の点から、ポリエステルワックス、カルナバワックスなどが推奨される。本発明では、前記ワックスを複数混合して用い、各々の利点を生かして成形性とワックスの非堆積性を共に高めるようにするのが好ましい。

また前記ワックス層を構成するワックスＢには、成形性に優れるパラフィンワックス、ペトロレータム、パーム油、マイクロワックスなどが推奨される。

前記本発明の樹脂被覆金属板材は、例えば、金属基板に樹脂層を塗装焼付けし、その上にワックスＢ層を塗布し、これをコイルに巻取って製造される。

本発明では、前記金属基板の温度を、塗装焼付け開始５秒後までに６０℃以上に上昇させ、１０秒後までに１００℃以上に上昇させるが、その理由は、前記条件を満たさない場合はワックス層へのワックスＡ混入量が５０質量％を超えて、成形の際に金型にワックス層のワックスが堆積し易くなるためである。前記金属基板のより好ましい温度条件は５秒後までに１４０℃以上、１０秒後までに２００℃以上にそれぞれ上昇させる条件である。

本発明において、前記ワックスＢ層塗布時の金属基板の温度を樹脂層に含有されるワックスＡのうちの融点の最も低いワックスの融点Ｃ以下とする理由は、前記金属基板の温度が前記融点Ｃを超えると、樹脂層中のワックスＡ濃度が高く、ワックス層の付着量が少ない場合には、ワックス層へのワックスＡ混入量が５０質量％を超えて、金型にワックスが堆積し易くなるためである。

またコイル巻付時の金属基板の温度を前記ワックスＢのうちの最も融点の高いワックスの融点Ｄ以上とする理由は、樹脂層中のワックスＡ濃度が低く、ワックス層の付着量が多い場合には、前記融点Ｄ未満では成形性が低下するためである。さらにコイル巻付時の金属基板の温度を樹脂層に含有されるワックスＡのうちの最も低い融点のワックスの融点C以下とする理由は、樹脂層中のワックスＡ濃度が高く、ワックス層の付着量が少ない場合には、金属基板温度が前記融点Cを超えるとワックスが金型に堆積し易くなるからである。

以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
厚さ０．２５ｍｍのＪＩＳ Ａ ５１８２Ａｌ合金板材に、塗装下地として市販の処理液による脱脂とリン酸クロメート処理をこの順に施し、その上に樹脂層を塗装焼付けし、次いでパラフィン（ワックスＢ）を塗布したのちコイルに巻き取った。金属基板温度は、塗装焼付け開始５秒後に１５０℃、１０秒後に２２０℃になるように制御し、次いでパラフィン塗布時に７０℃、その後放冷し、巻取時に６０℃になるように制御した。
樹脂層の樹脂およびそこに含有されるワックスＡには表１に示す種々のワックスを使用した。ワックスＡを構成する各ワックスの含有量（樹脂固型分に対する質量％）を表１に併記した。

得られた樹脂被覆金属板材を、図２に示す飲料缶用フルフォームエンドシェル（外径６５ｍｍ）にプレス成形して、（１）成形性、（２）金属基板と樹脂層との密着性、（３）金型へのワックスの非堆積性（堆積し難さ）、（４）耐食性を下記方法により調べ評価した。結果を表２に示した。

（１）成形性：プレス成形開始直後の１０個のシェルについて、その端部４（図２参照）を全周に渡って観察し、全個数が加工割れも皺も発生していない場合は成形性が極めて良好（◎）、加工割れは発生していないが皺が発生したものが１個でもある場合は良好（○）、加工割れが１個でも発生した場合は不良（×）と評価した。

（２）密着性：前記１０個のシェルの端部４を全周に渡って観察し、塗膜が剥離した部分の全周長に対する長さ比率が、全個数とも１％未満の場合は密着性が極めて良好（◎）、１％以上５％未満のものが１個でもある場合は良好（○）、５％以上のものが１個でもある場合は不良（×）と評価した。

（３）ワックス非堆積性：図２に示したシェルを１万枚プレス成形後の金型についてワックスの付着量を測定し、付着量が１ｍｇ未満の場合はワックス非堆積性が極めて優れる（◎）、１ｍｇ以上５ｍｇ未満の場合は優れる（○）、５ｍｇ以上の場合は不良（×）と評価した。

（４）耐食性：ＪＩＳ Ｚ２３７１に基づく塩水噴霧試験５００時間後の白錆発生面積の割合を測定し、以下の基準で評価した。白錆発生面積の割合が１％未満（◎）、白錆発生面積の割合が１％以上５％未満（○）、白錆発生面積の割合が５％以上（×）と評価した。

表２には樹脂層の塗装焼付け量、ワックス層の塗布量および樹脂層からワックス層へのワックスＡの混入量（含有量）を併記した。
前記ワックスＡの混入量（質量％）は、４５℃の温度に保った樹脂被覆金属板材の表面を２００ｇｆの荷重をかけた鋼球で擦り、鋼球に付着した各ワックスをＦＴ−ＩＲ分析し、この分析値を、予め求めておいた各ワックスのピーク値でそれぞれ除して求めた。ワックスＡが複数のワックスからなる場合は、それらの和を混入量とした。

表２から明らかなように、本発明例品はいずれも成形性、塗膜密着性、ワックス非堆積性および耐食性に優れ、缶エンド材用として好適である。これはワックスＡが、樹脂層およびワックス層にそれぞれ適量含有され、また前記樹脂層およびワックス層の量が適正に規定されたためである。

これに対し比較例のＮｏ．１３はワックス層へのワックスＡの混入量（含有量）が少なかったため成形性が劣り、Ｎｏ．１４は表１のワックスＡの添加量が多いため樹脂層におけるワックスＡの含有量が多くなったことで耐食性が劣り、Ｎｏ．１５は樹脂層の付着量が多かったため樹脂層と金属基板との塗膜密着性が低下し、Ｎｏ．１６はワックスの付着量が少なかったため成形性が劣り、Ｎｏ．１７はワックスの付着量が多かったため金型にワックスが多量に堆積した（非堆積性が劣った）。

（実施例２）
厚さ０．２５ｍｍのＪＩＳ Ａ ５１８２Ａｌ合金板材に、塗装下地として市販の処理液による脱脂とリン酸クロメート処理をこの順に施し、その上に表１のＮｏ．Ａの樹脂層を塗装焼付けし、次いでパラフィン（ワックス層）を塗布したのちコイルに巻き取った。
ここでは、塗装焼付け５秒後、１０秒後、ワックス塗布時および金属基板巻取時における金属基板温度は種々に変化させた。得られた樹脂被覆金属板材について、実施例１と同じ方法により調査および評価を行った。結果を表３に示す。

表３から明らかなように、本発明例品はいずれも成形性、塗膜密着性、ワックス非堆積性および耐溶剤性に優れ、食品用缶蓋材として好適である。
これに対し、比較例のＮｏ．２７は塗装焼付け後の温度が低いことによりワックス混入量が５０質量％を超えたため、またＮｏ．２８はワックス層塗布時の温度が高いことによりワックス混入量が５０質量％以上を超えたため、いずれもワックスが金型に多量に堆積した。Ｎｏ．２９は巻付温度が低いためワックス混入量が１質量％未満となり、成形性が劣った。Ｎｏ．３０は巻付温度が高いためワックス混入量が５０質量％を超えたためワックスが金型に多量に堆積した。

本発明の樹脂被覆金属板材の縦断面図である。 飲料缶用のエンドシェルの縦断面図である。

符号の説明

１ 金属基板
２ 樹脂層
３ ワックス層
４ シェルの端部（評価部）

Claims (4)

1. 金属基板の少なくとも片面に、融点８０℃以上のワックス１種以上からなるワックスＡを０．１３〜９質量％含有する樹脂層を付着させ、前記金属基板の温度を塗装焼付け開始５秒後までに６０℃以上に上昇させ、１０秒後までに１００℃以上に上昇させて、前記金属基板の片面あたり前記樹脂層を４〜１３ｇ／ｍ ² 塗装焼付けし樹脂被覆金属基板とする工程と、
   前記樹脂層の上に、パラフィンの層を６０〜８０℃の塗布温度で所定量塗布する工程と、
   前記パラフィンを塗布した樹脂被覆金属基板を５０〜７０℃の巻付温度でコイル巻きにし、前記ワックスＡが前記パラフィンの層に混入して形成された３〜４６質量％の前記ワックスＡと残部が前記パラフィンとからなるワックス層が、前記樹脂層上に前記金属基板の片面あたり１０〜１００ｍｇ／ｍ²付着した前記樹脂被覆金属基板を形成する工程と、
   を備えることを特徴とする樹脂被覆金属板材の製造方法。
2. 前記樹脂層が、エポキシ系樹脂、エポキシアクリル系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂及びポリエステル系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 前記ワックスＡが、カルナバワックス、ポリエステルワックス及びマイクロワックスからなる群から選択された少なくとも１種のワックスであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
4. 前記ワックス層の付着量が、前記樹脂層上に前記金属基板の片面あたり２０〜５０ｍｇ／ｍ ² であることを特徴とする請求項１記載の製造方法。

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