JPH01180336A - Ｄｉ成形性の優れた複合鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は缶容器用材料、特にＤＩ缶用材料に関するもの
で、ＤＩ成形性の優れた複合鋼板の製造方法に−するも
のである。

（従来の技術） 缶容器を缶体と言う観点から分類すると、天蓋、地蓋、
胴から成る３ピ一ス缶と、地蓋と胴が一体となったもの
と天蓋から成る２ピ一ス缶とに大きく、分類される。

２ピ一ス缶は、現在ＤｒＤ　（Ｄｒａｗ　ａｎｄ　Ｒｅ
ｄｒａｗ）缶とＤ　Ｉ　（Ｄｒａｗ　ａｎｄ　ｌｒｏｎ
ｌｎｇ）缶が広く使用されている。

特にＤＩ缶は、ビール缶や炭酸飲料缶として、生活に密
着したものとなっており、製造される倍数は年々増加し
ている。

ＤＩ缶に使用される材料は、アルミニウム、あるいは鋼
板にＳｎめっきを施したぶりきが用いられ、前者をＤ　
Ｉ−Ａ缶、後者をＤＩ−３缶と通常呼んでおり、その使
用量はアルミニウムの方が多い。

この理由はいろいろあるが、主な理由はアルミニウムの
方がぶりきに比べＤＩ前加工しやすく、又、材料自体の
耐食性も良いので、ＤＩ加工後の缶内面は一回塗装（シ
ングルコート）で済む、と言う点が挙げられる。

一方、ぶりきの場合は、耐食性の点からＤＩ加工後の缶
内面塗装は、２回塗装（ダブルコート）が必要となって
いる。

このダブルコートは、工程を増やし生産性を下げると同
時に、缶コストアップとなっているため、シングルコー
トで高耐食性が保持できるＤＩ−３缶用材料の出現が待
望されている。

こうした要望に応えるべく、例えば特開昭５４−９４５
８５号公報や特開昭５４−１３２６８３号公報に見られ
るように、鋼板に塗装を施した後、ＤＩ前加工行うとい
った方法が提案されているが、実用性能、特に耐食性が
十分でなく、実用化に至っていない。

耐食性について言えば、上記の提案に比べ、樹脂フィル
ムを積層させたラミネート材の方が、フィルム厚を適当
に選択することで良好なものが得られることは、言うま
でもなく周知の事実である。

しかるに、樹脂フィルムを積層させたラミネート鋼板を
ＤＩ缶用材料として用いるという提案は開示されていな
い。

（発明が解決しようとする問題点） 前述したように、現在用いられているＤＩ−３缶用材料
としてのぶりきは、耐食性の点からダブルコートが必要
で、工程の簡略化と言う観点からシングルコートでＤＩ
−Ａ缶と同等の耐食性を有するＤＩ−３缶用材料の出現
が望まれている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の実状に鑑みなされたもので、ＤＩ成形性
に優れ、かつシングルコートで耐食性の良いＤＩ−３缶
用材料を、以下の手段によって提供しようとするもので
ある。

即ち、本発明は少なくとも製缶時に缶外面となる側の片
面にＳｎ皮膜を有する鋼板の缶内面となる側の面にポリ
ブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）をＰＢＴの融点以上
の温度で熱接着した後、直ちに急冷して積層させること
を特徴とする複合鋼板の製造方法である。

以下、本発明について詳細に説明する。

まず、本発明で鋼板に積層させる、ポリブチレンチレフ
タレ−）　（ＰＢＴ）について述べる。

ポリブチレンテレフタレートは、通称ＰＢＴと呼ばれ、
飽和多価カルボン酸としてテレフタル酸、飽和多価アル
コールとして１，４ブタジオールを重合してつくられる
。

本発明において、このＰＢＴを積層フィルムとして用い
、熱接着後直ちに急冷する理由は次の通りである。

まず第一の理由は、ＰＢＴを用いて、熱接着後、直ちに
急冷して積層させた場合、ＤＩ成形性が優れているだけ
でな（、その後の塗装焼付は工程を経ても質的変化を起
こし難い、と言う点にある。

市販されているポリエステルフィルムは、通常その製造
工程から二輪延伸フィルムとなっている。

二輪延伸されたフィルムの結晶は配向構造である。

この配向構造のポリエステルフィルムラミネート材の場
合、ＤＩ前加工缶胴が破断する、いわゆるクリップオフ
（ｃｌｉｐ　ｏｆｆ　）現象が起こる。

このクリップオフは、−度溶融し配向性を壊した状態の
ラミネート材では起こらないことが発明者らの研究で分
かった。

しかし、熱接着後の急冷速度が遅い場合は結晶化が起こ
り、ひどい時は、透明度がなく白濁化してくる。

この結晶状態のラミネート材でフィルムがまだ透明感が
ある場合は、例えばＤＩ底成形前述したように可能であ
るが、耐衝撃性が劣りＤＩ成形缶の缶底にフィルムの亀
裂が生じ易くなる。

又、熱接着後の急冷速度が遅く、フィルムが白濁した状
態のラミネート材の場合、ＤＩ底成形勿論、折り曲げ加
工程度でもフィルムに亀裂が入り、ひどい場合は剥離す
ることがある。

これらに対して溶融状態から急速冷却したものは、結晶
構造的には非晶賞になっており、この状態がＤＩ成形性
は勿論耐衝撃性も最も良いことが、発明者らの研究結果
から見出された。

本発明において、ＰＢＴを用いて熱接着後直ちに急冷し
て積層させる理由はここにある。

更に、ＰＥＴ等は樹脂組成によって異なるが、非晶質状
態から１１０〜１２０℃以上の熱を受けると、再結晶化
が起こる。この再結晶化は熱結晶とも呼ばれているが、
このエステルフィルムは、透明度が落ち白濁化してくる
。そしてこの状態は、二輪延伸し配向性を持った結晶状
態とは著しく異なり、ひどい場合は全く加工が出来ず、
粉末状に成って板から剥離することがある。又、この様
な状態にいたらないまでも、加工材からのフィルム剥離
が起こる場合がある。

発明者らは種々検討した結果、ＰＢＴはこの現象が非常
に起こり難いことを見いだしたものである。

ＰＢＴを用いる第二の理由はＰＢＴの融点が、Ｓｕの融
点とほぼ同じである、と言う点にある。

本発明はＤＩ缶用材料を目的としたものであるため、熱
接着する樹脂フィルムの融点は重要な点となる。

即ち、現在のところＤＩ缶用材料としての鉄鋼製品とし
ては、Ｓｎめっきを施したぶりきが最適で、特にしごき
加工を受ける缶外面は、純Ｓｎの持つ潤滑作用が重要で
ある。その際、純Ｓｎ量は、少なくともＩｇ／ｒＩｒは
必要である。

一方、Ｆｅ　−Ｓｎ合金は、逆にＤＩ成形性を阻害する
ことも分かっている。

従って、Ｓｎ皮膜を有する鋼板に、熱接着ラミネートを
行い０１缶に供する場合、Ｆｅ　−Ｓｎ合金の生成に配
慮する必要がある。

斯かる意味から、少なくとも外面にＳｎ皮膜を有する鋼
板を考えた場合、Ｓｎの融点より著しく高い融点の樹脂
を、直接熱接着したラミネート材をＤＩ缶用として用い
ることは基本的には大変能しい。

勿論、生成するＳｎ　−Ｐａ合金の量は、当然熱接着す
る温度及び冷却と言った、ヒートサイクルによって異な
ることは言うまでもない。

本発明に用いるＰＢＴは、その融点がＳｎの融点とほぼ
同じで、約２２５〜２３５℃で好都合である。融点が範
囲を持つのは、製品の分子量や結晶程度によるものと思
われる。

ＰＢＴを素地鋼板に熱接着する場合、板温をＰＢＴの融
点より１０〜１５℃高い温度で接着し、直ちに急冷する
ことによってＤＩ底成形耐える接着強度が得られる。

従って、本発明においてはＳｎ皮膜を有する鋼板を用い
てもＳｎ　−Ｆｅ合金の生成は非常に少な（、実用上問
題とならない。

以上が本発明において、ＰＢＴを用い熱接着後直ちに急
冷して積層させる理由である。

次に、積層させるＰＢＴのフィルム層を１０〜６０μ−
に限定した理由について述べる。

下限値である１０μ−未満では、ＤＩ成形後のフィルム
に多数の膜欠陥が発生し易（上塗り塗装を行っても、耐
食性が十分でない場合がある。

又、上限値である６０μｍを超えても、耐食性に対して
さほど有効ではなく、性能的には飽和している。

更に、６０μｍを超えた場合は、積層させるフィルム全
体を溶融するには、当然相応の熱量が必要であり、その
ためＤＩ成形性を阻害するＰａ　−Ｓｎ合金を増やすこ
とになる。

斯かる意味から、積層させるＰＢＴフィルムの厚みは１
０〜６０μｍが好ｔＬ＜２〜５０μｍが最も好ましい。

本発明はＤＩ缶用材料に関するものであるが、前述した
ように、現在、鋼板を素材としてＤＩ缶材料は、Ｓｎめ
つきを施したぶりきが用いられている。

特に０１缶の外面になる面は、しごき加工と言う過激な
加工を受けるため、良好な固体潤滑剤である純Ｓａ皮膜
は必須となっている。

本発明においてもこの点は変わりな（、Ｓｎ皮膜は缶の
外面に当たる面は必要で、この場合の皮膜構成は製缶時
の缶内面となる側から、ＰＢＴフィルム／化成処理皮膜
／Ｓｎ皮膜／鋼板／Ｓｎ皮膜からなるか、又は好ましく
はＰＢＴフィルム／化成処理皮膜／Ｓｎ皮膜／鋼板／Ｓ
ｎ皮膜／化成処理皮膜からなる。

又、本発明では、従来の鋼板を素材としたＤＩ缶用材料
であるぶりきと異なり、缶内面に当たる面、即ちＰＢＴ
フィルムを積層させる面は、Ｓｎ皮膜のない鋼板に化成
処理を施しただけのものでも良好なりＩ成形性と耐食性
が得られる。

この理由は、鋼板に化成処理を施しただけのものの場合
、Ｓｎ皮膜を有する場合より材料１体の耐食性は劣るが
、逆にフィルムとの接着力が高（なるため健全や皮膜が
保持され易く、従ってＤＩ成形性、耐食性の点で良い方
向に作用する。

勿論、接着力は、表面に施す化成処理によってＳｎ皮膜
を有する場合も、有しない場合も、共に更に向上するこ
とは、言うまでもない。

この場合の皮膜構成は製缶時の缶内面側から、ＰＢＴフ
ィルム／化成処理皮膜／鋼板／Ｓｎ皮膜からなるか、又
このましくはＰＢＴフィルム／化成処理皮膜／鋼板／Ｓ
ｎ皮膜／化成処理皮膜となる。

尚、本発明における化成処理とは、通常、ぶりきに施さ
れているケミカル処理と呼ばれるクロメート処理や、Ｔ
　Ｆ　Ｓ　（Ｔｉｎ　Ｆｒｅｅ　５ｔｅｅｌ　）と呼ば
れている鋼板の処理皮膜である、クロム・クロメート処
理あるいは燐酸塩処理等を指すものである。

化成処理については、缶外面に当たる面に対しては本発
明では必ずしも必須要件ではないが、材料の一次防錆と
言う点からは、行っておいた方が好ましい。

次に、ポリブチレンテレフタレートフィルムを鋼板に積
層させる方法について述べる。

本発明では、フィルムを鋼板に積層させる方法として、
熱接着と言う手段を採用する。熱接着によるフィルムの
接着方法は、鋼板を所定の温度に熱する必要がある。

この、鋼板を加熱する方法としては、鋼板を加熱された
炉の中を通す方法や、鋼板に通電して加熱する通電加熱
、更には誘導加熱等が使用できる。

本発明における熱接着とは、鋼板と接触するフィルムの
一部が溶けることで鋼板との接着力を有するようになる
のでは不十分で、フィルム全部が溶融状態になることが
必要なのは言うまでもない。

急冷の方法としては、溶融状態から直ち←水の中に浸漬
して冷却する方法、水をスプレーノズルで吹き付けて冷
却する方法、空気と水の混合である気水を吹き付けて冷
却する方法、冷えた空気を吹き付けて冷却する方法、冷
却ロールで冷却する方法等があるが、いずれの方法を採
用するにせよ十分な冷却速度をとることが重要である。

鋼板の加熱方法及び冷却方法は、使用する設備に合った
方法を採用すれば良い。

以上、本発明の構成、作用について説明したが、本発明
を実施することにより、良好な連続ＤＩ成形性を有する
と同時に、耐食性の飛躍的向上により内面塗装の簡略化
が容易に可能である。

（実施例） 以下、実施例で本発明の効果を具体的に示す。

（実施例１） Ｓｎ付着量が缶外面となる側２．８ｇ／ｒｒｒ、缶内面
となる側０．５ｇ／ｒｒｆで、かつ線缶内面となる側に
クロメート処理を行ったぶりき（板厚０．２９　ｔｍ、
硬度Ｔ−１）を通電加熱方式で加熱しておいて上記缶内
面側クロメート処理面に、厚みが１２μｍ（Ａフィルム
）、２４μｍ（Ｂフィルム）０．３６μｍ（Ｃフィルム
）、５ｏｌ１ｍ（Ｄフィルム）のポリブチレンテレフタ
レート（以下ＰＢＴと称す）　　−フィルムを熱接着し
、そして板温２４０　”Ｃで水中に浸漬急冷し、各々複
合鋼板Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを得た。

こうして得られた複合鋼板Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの連続ＤＩ成
形性を、缶径２１１１６　（３５０ｍＪ！ｔ”　−ル缶
サイズ）で調べた。その結果は、複合鋼板Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄ共に１００缶以上の連続ＤＩ成形が可能であ
った。

更に、ＤＩ形成缶のフィルム健全性を調べるために、缶
の中に１％Ｍａｃｅに界面活性剤０．２％を含む溶液を
入れ、缶体を陽極、白金を陰極として＋６Ｖの過電圧を
掛けたときの電流値を測定した。

（以下この試験をＱＴＶ試験と称す）。

又、ＤＩ成形缶の内面にエポキシフェノール系缶用塗料
を乾燥塗膜厚が８μになるようにスプレ−で上塗り塗装
し２０５°Ｃで１０分焼き付け、この上塗り塗装を行っ
たＤＩ缶についてもＱＴＶ試験を行った。

なお、比較のため市販されているＤＩ−３缶についても
、ＱＴＶ試験を行った。結果を第１表に示す。

第　　　　１　　　　表 本発明で得られる複合鋼板は、連続ＤＩ成形が可能であ
り、また第１表から分かるように複合鋼板Ｃ１及びＤｌ
は上塗り塗装なしでも上塗り塗装を施した市販のＤＩ−
３缶と同等の性能が得られ、複合鋼板Ａ、Ｂの場合でも
上塗り塗装−回で市販のＤＩ−３缶と同等の性能が得ら
れる。

（実施例２） 缶外面に当たる面のＳｎ付着量が２．８ｇ／ｎｆのＳｎ
皮膜を有し、缶内面に当たる面はＳｎ皮膜はなく、鋼板
にＴＦＳタイプのクロム・クロメート処理を行っただけ
の鋼板のクロム・クロメート処理皮膜面に実施例１の手
順に従い、Ａフィルム、Ｂフィルム、Ｃフィルム、Ｄフ
ィルムを熱接着し急冷シた。

こうして得られた複合鋼板１　（Ａフィルム）、２　（
Ｂフィルム）、３　（Ｃフィルム）、４（Ｄフィルム）
について、実施例１の手順に従って連続ＤＩ成形性、Ｄ
Ｉ成形缶のＱＴＶ試験、上塗り塗装後のＱＴＶ試験を行
った。

その結果、連続ＤＩ成形性については、複合鋼板１．２
．３．４共に１００缶以上の連続ＤＩ成形が可能であっ
た。

ＱＴＶ試験の結果は第２表に示す。

第　　　　２　　　　表 本発明で得られる複合鋼板は、連続ＤＩ成形が可能であ
るばかりでなく、得られる缶体は、第２表から分かるよ
うに、複合鋼板３及び４は上塗り塗装なしでも上塗り塗
装を施した市販のＤＩ−３缶と同等の性能を示す、又複
合鋼板１及び２は、上塗り塗装−回で、市販のＤＩ−３
缶と同等の性能を示す。

（発明の効果） 以上、説明したように本発明で得られる複合鋼板は、優
れたＤＩ成形性を有するばかりではなく、成形後−回の
塗装で現行の市販ＤＩ−３缶と同等かそれ以上の特性を
示すことから、良好な耐食性を有することが分かる。

従って、製缶メーカーでの工程省略化が可能となり、コ
ストダウンが計ることができ、産業界への効果は大きい
ものがある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板の両面にＳｎ皮膜を有し、さらに製缶時に缶
   内面となる側の面の上層に化成処理皮膜を有する鋼板を
   用い、前記化成処理皮膜の上層にポリブチレンテレフタ
   レートフィルムをその融点以上の温度で熱接着した後、
   直ちに急冷することを特徴とするＤＩ成形性の優れた複
   合鋼板の製造方法。
2. （２）製缶時に缶外面となる側の鋼板面にＳｎ皮膜を有
   し、缶内面となる側の面には化成処理皮膜を有する鋼板
   を用い、前記化成処理皮膜の上層にポリブチレンテレフ
   タレートフィルムをその融点以上の温度で熱接着した後
   、直ちに急冷することを特徴とするＤＩ成形性の優れた
   複合鋼板の製造方法。
3. （３）製缶時の缶外面となる面のＳｎ皮膜の上層に化成
   処理皮膜を形成した鋼板を用いる請求項１又は２記載の
   方法。
4. （４）膜厚が１０〜６０μｍのポリブチレンテレフタレ
   ートフィルムを用いる請求項１〜３のいずれかに記載の
   方法。