JPH0155055B2

JPH0155055B2 -

Info

Publication number: JPH0155055B2
Application number: JP59024400A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Imazu; Seishichi Kobayashi; Takaaki Okamura
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1984-02-14
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1989-11-22
Also published as: JPS60170532A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、絞りしごき罐の製造方法に関するも
ので、より詳細には、罐内面の樹脂被覆層が絞り
しごき加工による金属の薄肉化と共に分子配向さ
れ、その結果として経時的に優れた耐腐食性、密
着性が得られると共に、加工性にも顕著に優れて
いる絞りしごき罐の製造方法に関する。従来、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑
性ポリエステルのフイルムを鋼板等の金属素材に
熱接着させ、この被覆金属構造物を絞り加工或い
は絞りしごき加工等に対して、容器蓋や容器とす
ることは既に知られている。しかしながら、公知の方法で製造される絞り容
器は、絞り比が1.5程度の皿状乃至カツプ状の浅
絞り容器であり、またしごき加工容器と言われる
ものでも、しごき率が20％程度の加工の程度の概
して低いものであり、現在ビール罐や炭酸飲料罐
に使用されるような罐高さが100乃至230mmでしご
き率が50％以上の高しごき率の絞りしごき罐を製
造するのに適用することは到底困難であつた。本発明者等は、金属素材と樹脂フイルムとの密
着の程度が、金属素材の絞りしごき加工時に樹脂
フイルムの分子配向の程度に密接に関連してお
り、この絞り加工を前記樹脂フイルムの延伸温度
において行うとにより、該フイルムの罐内面への
密着性が顕著に向上し、また罐の耐腐食性も顕著
に向上することを見出した。即ち、本発明の目的は、罐内面の樹脂被覆層が
絞りしごき加工による金属の薄肉化と共に分子配
向され、その結果として経時的に優れた被膜密着
性及び耐腐食性に優れた絞りしごき罐を提供する
にある。本発明の他の目的は、絞り−しごき加工時の加
工性にも顕著に優れている絞り−しごき罐の製造
法を提供するにある。本発明の更に他の目的は、絞り−しごき成形後
において、塗膜の密着性を向上させるための、金
属基質の表要処理が不要な絞り−しごき罐の製造
方法を提供するにある。本発明によれば、金属素材の少なくとも容器内
面となるべき面にポリエチレンテレフタレートフ
イルムが密着された素材を、該ポリエチレンテレ
フタレートフイルムの結晶化温度よりも低く且つ
該フイルムのガラス転移温度（Tg）±30℃の温度
において、ポンチとダイスとの間で絞りしごき加
工に付し、該フイルム層に分子配向を付与するこ
とを特徴とする絞りしごき罐の製造方法が提供さ
れる。本発明を、添付図面に示す具体例に基づき以下
に詳細に説明する。本発明に用いる被覆金属素材を示す第１図にお
いて、この被覆金属素材１は、金属素材２と配向
性、即ち延伸により分子配向可能な熱可塑性樹脂
の層３とから成つている。熱可塑性樹脂層３は、
直接金属素材２に対して熱接着されていることが
できるが、第１図に示す具体例では、配向性樹脂
層３は、接着剤層４を介して金属素材２に接着さ
れている。また、この具体例では、金属素材２の
容器内面となるべき面にのみ配向性樹脂層３が設
けられているが、容器外面となるべき面にも配向
性樹脂層３が設けられていてもよい。金属素材２としては、従来絞りしごき罐の製造
に使用されている金属素材は全て使用でき、例え
ばブラツクプレート（表面未処理鋼板）、表面処
理鋼板、或いはアルミニウム板の如き軽金属板が
全て使用される。表面処理鋼板の適当な例は、リ
ン酸処理及び／又はクロム酸処理等の化学処理を
行つた鋼板；電解クロム酸処理鋼板等の化成処理
鋼板；錫メツキ鋼板、亜鉛メツキ鋼板、ニツケル
メツキ鋼板、アルミニウムメツキ鋼板等のメツキ
処理鋼板を挙げることができる。また、錫メツキ
鋼板は、電解メツキを施したままのノーリフロー
板（マツト板）でもよいし、電解メツキ後溶融処
理を行つたリフロー板（ブライト板）でもよい。
また被覆金属素材１の厚みは、罐の大きさや、し
ごき加工の程度によつても相違するが、一般的に
言つて0.15乃至1.5mm、特に0.2乃至0.6mmの厚みを
有するものがよい。配向性熱可塑性樹脂層３としては、このものが
最終絞りしごき罐の内面保護層となることから、
次の性質を有するものを使用しなければならない
ことを本発明者等は見出した。その一つは、この樹脂層自体が苛酷なしごき加
工を受けることから、大きな伸びを有することが
重要である。好適な樹脂はASTM Ｄ−882で測
定して５％以上、特に10％以上の破断伸びを有す
ることが望ましい。第２は、金属腐食成分に対するバリヤー性であ
る。この腐食成分に対するバリヤー性を数値で直
接表示する尺度は未だないが、このバリヤー性
は、樹脂の水素結合の強さとも関連していると思
われる。本発明に用いる配向性樹脂は、一般に
9.0以上、特に9.5以上の溶解度指数（Solubility
Parameter）、Sp値を有するべきである。尚、こ
のSp値とは凝集エネルギー密度（cal／c.c.）の1/
２乗値として定義されるもので、水素結合の強さ
と密接に関連するものである。第３に、これも金属素材の腐食性に関連する
が、この樹脂は、ASTM D570〜63（23℃で24時
間）で測定して、15％以下、特に10％以下の吸水
率を示すべきである。即ち、樹脂層自体が高度に
分子配向され、また金属素材に対する密着性が強
固であつても、吸水率が上記範囲よりも大きい樹
脂では、金属素材の腐食や、内容物中への金属溶
出が生じるようになる。第４に、この樹脂は、金属素材への接着性、特
に熱接着性に関連して、カルボン酸、カルボン酸
塩、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル、カ
ルボン酸アミド、ケトン、炭酸エステル、ユリア
等に基づくカルボニル基

【式】を主鎖或いは側鎖に含有すること側鎖に含有することが望まし
い。樹脂層中のカルボニル基の濃度は、接着性の
点で10meq（ミリイクイバレント）／100ｇ樹脂以
上、特に50meq／100ｇ樹脂以上であるべきであ
る。一方、このカルボニル基濃度が300meq／100
ｇ樹脂を超えると、樹脂自体の吸水率が大きくな
るため好ましくない。第５に、この配向性熱可塑性樹脂は、成形が容
易で、しかも罐に要求される耐熱性を有するよう
に、70乃至280℃の融点乃至軟化点を有するべき
であり、またフイルムを形成するに足る分子量を
有するべきである。本発明においては、上記特性の全てを満足し且
つ絞りしごきに際しても延伸も容易に行われる樹
脂フイルムとして、ポリエチレンテレフタレート
フイルム、即ちエチレンテレフタレート反復単位
を主体とするポリエステルフイルム（以下単に
PETと呼ぶ）を選択した。被覆金属素材１を製造するために、金属素材２
に対してPETフイルム３を接着させる。即ち、
PETは金属素材に対して優れた接着性を示すの
で、これをそのまま金属素材に熱接着する。ま
た、直接の熱接着では十分な接着強度が得られな
い場合には、コポリエステルやコポリアミド或い
はブレンド物等の熱接着性に優れた材料を接着剤
として使用して熱接着を行う。用いる接着剤は熱
可塑性のものに限定されず、例えばウレタン系接
着剤、エポキシ系接着剤等の熱硬化タイプのもの
も使用できる。この被覆金属素材においては、配向性樹脂層が
金属素材に強固に接着されていることが必要であ
り、一般的に言つて、その接着強度は0.5Kg／cm
以上、特に1.0Kg／cm以上であることが、高度の
しごき加工を行う上で必要である。被覆金属素材を製造する上で、注意しなければ
ならない他の点は、配向性樹脂層の延伸による分
子配向を可能にするために、この製造工程におけ
る配向性樹脂の球晶の生成を可及的に抑制するこ
とである。即ち、この工程で配向性樹脂の球晶が
過度に生じている場合には、しごき工程での樹脂
層の延伸が困難になり、破断、剥離、クラツク等
のトラブルを生じるようになる。このために、例
えば熱接着後の被覆金属素材は、急冷して、樹脂
層が過冷却状態にあるようにするのがよい。ま
た、樹脂層が結晶化温度を溶融−固化の段階で急
速に通過するようにする。本発明において、配向性樹脂層としてＴ−ダイ
法で製造された、結晶化度が低く、未配向の
PETフイルムを用いることができる。また、こ
の配向性樹脂層としては、配向による微結晶を有
するもの、例えば既に一軸延伸或いは二軸延伸で
配向されたPETフイルムを用いることもできる。
例えば、二軸延伸により配向されたポリエチレン
テレフタレートフイルムを、の樹脂層として用い
ると、比較的高温の絞りしごき加工でも球晶の生
成を抑制しながら、加工が可能となり、この加工
により面内配向が低下し、しごき方向への一軸配
向がより大きく生じるようになる。本発明によれば、このようにして製造された成
形用の被覆金属素材１を、PETフイルムの結晶
化温度よりも低く且つPETフイルムのガラス転
移点（Tg）±30℃の温度において、ポンチとダイ
スとの間で絞りしごき加工に付する。この絞りし
ごき加工で、被覆金属素材はカツプ状の無継目筒
状の形に絞り成形されると共に、側壁部が薄肉化
されることによつてしごき加工が行われる。本発
明においては、この際樹脂層が適性延伸温度に保
持されることにより、樹脂層に顕著な分子配向が
与えられ、この分子配向により樹脂層の諸物性が
顕著に向上すると共に樹脂層の金属素材に対する
経時密着性乃至接着性が顕著に向上するのみなら
ず、罐としての耐腐食性も顕著に向上する。この
密着性及び耐腐食性の向上は、経時にも安定なも
のであり、常温でのしごき成形では、１分程度の
放置で、フイルムの剥離が既に発生するのに対し
て、本発明による成形では、内容物充填、長期の
保存後にも、このような剥離は殆んど認められな
い。絞りしごき罐、即ち側面無継目金属罐の加工の
順序を説明するための添付図面第２−Ａ図におい
て、先ず、前述した被覆金属素材１を、円板の形
状に打抜く（第１工程−剪断）。この被覆金属素
材１の大きさは、後述する絞り比やしごき率を考
慮して、最終容器に必要な金属素材が確保される
ように決定する。次いで第２−Ｂ図に示す絞り工程で、剪断され
た素材を、絞りダイス５とポンチ６との間で絞り
加工し、浅絞りされたカツプ状成形物７に成形す
る。絞りダイス５とポンチ６とのクリアランス
は、前述した被覆金属素材１の肉厚にほぼ等しい
か或いはこれにより若干大きい。本発明の被覆金
属素材を用いる場合、下記式 R_D＝Ｄ／ｄ式中Ｄは剪断した被覆金属素材の最小径であ
り、ｄはポンチの最小径である、で定義される絞り比R_Dは、金属素材の種類によ
つてもかなり相違するが、実用的には一段では
1.1乃至3.0、好適には1.2乃至2.8の範囲にあるの
がよい。次いで、第１段の絞り工程で得られたカツプ状
成形物７を、第２−Ｃ図に示す再絞り工程におい
て、より小径の再絞りダイス８と再絞りポンチ９
との間で再絞り加工し、深絞りされたカツプ状成
形物１０に成形する。勿論、この再絞り工程にお
ける絞り比、即ちカツプ状成形物７の径と再絞り
ポンチ９の径との比も、絞り工程において前述し
た値の範囲内にあることが多くの場合必要であ
る。再絞りポンチ９と再絞りダイス８との間のク
リアランスは、被覆金属素材１の厚さと実質的に
等しくして素材にしごきが加わらないようにする
ことができ、或いは前記クリアランスを被覆金属
素材１の厚さよりも小さくして素材に若干のしご
きが加わるようにすることもできる。この絞り加
工或いは再絞り加工には、通常使用されている潤
滑剤を用いることもできる。また再絞り加工で形
成された絞り成形物を、３段目の絞り加工に賦し
てより深絞りされた成形物とすることもできる。第２−Ｂ図の絞り工程で得られたカツプ状成形
物７及び第２−Ｃ図で得られたカツプ状成形物１
０をしごき加工に賦する。即ち、第２−Ｄ図にお
いて、しごきポンチ１１の移動路に沿つて、複数
個のしごきダイス１２（図面では１個のみを示さ
れている）が配置され、カツプ状成形物７或いは
１０の側壁部１３がしごきポンチ１１としごきダ
イス１２との間でしごき加工される。しごきダイ
ス１２としごきポンチ１１とのクリアランスは、
被覆金属素材の肉厚よりも小であり、従つてカツ
プ状成形物の側壁１３はしごきダイス１２との噛
み合いにより延伸され薄肉化される。この場合、下記式 R_I＝t₀−t₁／t₀×100 式中、t₀はしごき加工前の被覆金属素材の厚み
であり、t₁はしごき加工後の残留被覆金属素材厚
みである、で定義されるしごき率（R_I）は、金属素材の種
類や、配向性樹脂被覆層の厚みによつても相違す
るが、一般的に言つて一段のしごきで、10乃至50
％、全体としてのしごきで30乃至85％の範囲にあ
るのが望ましい。本発明においては、少なくともこのしごき工
程、好適には絞り工程としごき工程との全部を、
配向性樹脂フイルム層、即ちPETフイルムの適
性延伸温度において行う。ここでPETフイルム
の適性延伸温度とは、PETフイルムの結晶化温
度よりも低く、且つガラス転移温度（Tg）±30℃
以内の温度である。この温度範囲は具体的には、
PETフイルムが非晶質であるか或いは二軸延伸
されているかによつても相違するが、一般に40乃
至100℃、特に50乃至95℃の範囲である。既に指摘した如く、しごき加工の温度が常温の
ように、フイルムの適性延伸温度よりも低い場合
には、本発明の場合に比して、フイルム層自体に
有効な分子配向を与えることが困難であると共
に、金属素材との密着性や、耐腐食性も著しく劣
るようになる。また、このしごき加工をフイルム
の延伸温度よりも高い温度で行う場合にも、フイ
ルム層自体に有効な分子配向を与えることが困難
であり、かえつて結晶化等により加工性が低下し
て、破断、剥離等のトラブルが生じることにな
る。本発明の方法によれば、被膜の密着性及び耐腐
食性に優れた内面被覆絞りしごき罐が容易に得ら
れるばかりではなく、成形中乃至は成形後におけ
る金属素材の発錆等が有効に防止され、更に成形
後の罐に塗膜密着性向上の後処理を行い、或いは
個々の罐の内部にスプレー塗装を行う煩しさが解
消される等極めて多くの利点がある。本発明を次の例で説明する。実施例１軟鋼板（板厚：0.32mm、テンパー：Ｔ−１）の
両面に電解クロム酸処理を行い、各々上層に14
mg／m²のクロム水和酸化物（金属クロムとして）、
下層に102mg／m²の金属クロムを形成した鋼板を
赤外線ヒーターにて１分間で300℃（板温）まで
加熱し、二軸延伸したポリエチレンテレフタレー
トフイルム（東レ(株)製、ルミラー（タイプＳ）、
50μｍ、Tg＝70℃）を該加熱板の両面に被覆後直
ちに急冷し被覆金属板を得た。該被覆金属板を下
記の成形条件で成形を行い、絞りしごき罐を得
た。この絞りしごき罐の特性は表−１に示す通り
であり、良好であつた。（成形条件）１延伸温度（絞りしごき直前の樹脂温度）；90
℃ ２ブランク径；124mm ３絞り条件；1st絞り比 1.75 2nd絞り比 1.35 ４しごきポンチ径；52.65mm ５総しごき率；48％実施例２延伸温度が65℃である他は、実施例１と同様の
被覆金属板、成形条件により絞りしごき罐を得
た。この絞りしごき罐の特性は表−１に示す通り
であり良好であつた。実施例３延伸温度が50℃である他は、実施例１と同様の
被覆金属板、成形条件により絞りしごき罐を得
た。この絞りしごき罐の特性は表−１に示す通り
であり良好であつた。比較例１延伸温度が35℃である他は実施例１と同様の被
覆金属板、成形条件により絞りしごき罐を得た。
この絞りしごき罐の特性は表−１に示す通りであ
り、保存試験後、部分的なフイルム剥離、発錆が
認められ、また、フレーバーも顕著に劣つてい
た。比較例２延伸温度が110℃である他は実施例１と同様の
被覆金属板、成形条件により絞りしごき罐を得よ
うとしたが表−１に示すように絞り工程で破断
し、絞りしごき罐は得られなかつた。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図を本発明に用いる被覆金属素材の構成断
面図、第２−Ａ図、第２−Ｂ図、第２−Ｃ図及び
第２−Ｄ図は、第１図の被覆金属素材を用いて絞
りしごき罐を製造する工程を示す断面図である。引照数字はそれぞれ、１は被覆金属素材、２は
金属素材、３は樹脂層、４は接着剤層、５は絞り
ダイス、６は絞りポンチ、７はカツプ状成形物、
８は再絞りダイス、９は再絞りポンチ、１０はカ
ツプ状成形物、１１はしごきポンチ、１２はしご
きダイス、１３はカツプ状成形物の側壁部を示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

１金属素材の少なくとも容器内面となるべき面
にポリエチレンテレフタレートフイルムが密着さ
れた素材を、該ポリエチレンテレフタレートフイ
ルムの結晶化温度よりも低く且つ該フイルムのガ
ラス転移温度（Tg）±30℃の温度において、ポン
チとダイスとの間で絞りしごき加工に付し、該フ
イルム層に分子配向を付与することを特徴とする
絞りしごき罐の製造方法。