JPH02153733A - Di成形性に優れた複合鋼板 - Google Patents

Di成形性に優れた複合鋼板

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JPH02153733A
JPH02153733A JP63306979A JP30697988A JPH02153733A JP H02153733 A JPH02153733 A JP H02153733A JP 63306979 A JP63306979 A JP 63306979A JP 30697988 A JP30697988 A JP 30697988A JP H02153733 A JPH02153733 A JP H02153733A
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heat
film
steel plate
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polyester resin
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Tomohiko Hayashi
林 知彦
Yashichi Oyagi
大八木 八七
Hiroshi Nishida
浩 西田
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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、特にDI缶用の材料に関するもので、
少なくとも鋼板の缶内面に当たる面に積層された樹脂フ
ィルムが、冷結晶化熱(ΔHc)か7 cal/g以下
、融解熱(ΔHf)が1Ocal/g以下でいずれか一
方または双方を満足するもので、かつ密度が1.:18
5以下のポリエステル樹脂フィルムである、DI成形に
優れた複合鋼板に関するものである。
[従来の技術] 缶容器を缶体という観点から分類すると、天蓋、地蓋、
胴からなる3ピ一ス缶と、地蓋と胴か体となったものと
天蓋からなる2ピ一ス缶とに大きく分類される。2ピ一
ス缶は現在D r D (Draw and Rcdr
aw)缶とD I (Draw and Ironin
g)缶が主に広く使用されている。特にDI缶はビール
、炭酸飲料缶用として生活に密着しており、製造されて
い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めっきを施したふりきか用いられ、その使用可は
アルミニウムの方が多い。この理由はいろいろあるか、
主な理由はアルミニウムの方かぶりきに比べDI加工か
容易であること、また材料自体の耐食性も良いのでDI
加工後の筆内面塗装は一回塗装(シンクルコート)で済
むこと等が挙げられる。
方、ふりきは加T性についてはアルミニウムと遜色のな
いまでに研究が進み、問題ないレヘルまでに達している
か、耐食性に関しては、アルミニウムと鉄の違いは如何
ともしがたく、DI加工後少なくとも二回の内面塗装(
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低ドさせ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、更にはゼロ
コートで使用できるDI−S缶用素材の出現が待望され
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54−1321i83号公報に見ら
れるように、鋼板に塗装を施した後DI加工を行うとい
った方法が開示されているが、実用性能、特に耐食性か
1分でなく実用化に至っていない。
耐食性の観点からは、上記先行技術に比べ樹脂フィルム
を積層させたラミネート缶がフィルム厚を適当に選択す
ることによって耐食性を向上させることか期待できる。
このような技術が、例えば特開昭60−168643号
公報あるいは特開昭+i0−170532号公報に開示
されている。しかしながら面記先行技術においても、耐
食性、製造コスト等の点で問題があり、実用化されてい
ない。
[発明が解決しようとする課題] 前述したように、現在用いられているDI−S缶用素材
としてのふりきは、耐食性の点からタプルコート以上が
必要で、工程の簡略化、更には化コストの低減からシン
グルコートでDI−A缶と同等の耐食性を有するDI−
S缶用素材の出現が望まれている。
本発明は上記の実情に鑑みなされたもので、DI JJ
IlIに優れ、かつシングルコート更にはゼロコートで
耐食性の良いDI−S缶用素材を得ることができる複合
鋼板を提供しようとするものである。
[課題を解決するためのf段コ この目的を達成するための本発明の要旨とするところは
、 1、冷結晶化熱(ΔHc)が7 cal/g以下である
こと、および融解熱(ΔHf)が1Ocal/g以下で
あること、いずれか一方または双方を満足するとともに
、密度が1.385以下のポリエステル樹脂フィルムを
、少なくとも鋼板の片面に有していることを特徴とする
DI成形性に優れた複合鋼板。
2、Sn皮膜および/または化成処理皮膜を有する缶内
面に相当する鋼板の片面に冷結晶化熱(ΔHc)が7 
cal/g以下であること、および融解熱(ΔHf)が
1Ocal/g以下であること、いずれか方または双方
を満足するとともに、密度が1.3115以下のポリエ
ステル樹脂フィルムを有するとともに、缶外面に相当す
る鋼板の他の而に0,5〜15g/m’のSn皮膜を有
することを特徴とするDI成形JPL1.:優れた複合
鋼板。
3、ポリエステル樹脂フィルムが10〜60μlの厚さ
を有するものである上記項1又は2記載のDI成形性に
優れた複合鋼板。
である。
[作用] 以丁に本発明の詳細な説明する。
本発明の構成は、上述の如く鋼板の少なくとも缶内面に
当たる面には冷結晶化熱(ΔHc)が7cal/g以下
、融解熱(ΔHf)が1Ocal/g以下でいずれか一
方または双方を満足するもので、かつ密度は1.311
5以下のポリエステル樹脂フィルムを有することから成
っている。
本発明に用いられるポリエステル樹脂は冷結晶化熱(Δ
)lc)が7 cal/g以下、もしくは融解熱(ΔH
f)がl0cal/g以下である。
本発明において、鋼板に積層するフィルムをポリエステ
ル樹脂に限定した理由、更にボリエステル樹脂の冷結晶
化熱、融解熱、密度、フィルム厚等を限定した理由につ
いて以下に述べる。
本発明の複合鋼板はDI缶用素材であることは前述した
通りである。DI缶は周知のように絞りしごき缶と呼ば
れ、絞り加工(Draw)→再絞り加工(Redraw
) →しどき加工(Ironing)という工程を経て
成形されるが、しごき加工には二段しごき加工と三段し
ごき加工が通常用いられ、前者を2D−2■方式、後者
は2D−31方式と呼ばれている。また、絞り加工はプ
レス加工で行い、再絞り加工→しどき加工は別の成形機
で一度に成形される。
樹脂フィルムを積層させた複合鋼板のDI成形性は絞り
加工および再絞り加工の段階においては材料の伸びが伴
わないため、加工時の発熱による板ff1(加工する板
厚によって異なるが発明者らの測定では0.5mmの場
合、約ioo℃程度と推定)以上の融点を持つ樹脂では
一応加工は可能である。
しかし、しごき加工の場合は、例えば板厚0.3111
[1のものが缶壁部の最も薄い部分はO,Inon程度
の板厚となることから、加工時の発熱はいくらクーラン
トを使用しているとはいえ、板温は瞬時には少なくとも
200℃以上となるといわれている。勿論、加工時の発
熱はしごき加工方法、即ち21方式か3■方式かによっ
て異なり、同じアイアニング率(DI成形における加工
率はアイアニング率で表されることが多く、((元板厚
−加工後缶壁部板厚)/元板J!J)X100で定義さ
れる)の場合、21方式のほうが31方式より発熱は大
きい。この発熱による板温の上昇はSnめつき鋼板であ
るぶりきのアンメルト材が、DI加工後メルトされたよ
うな光沢を持つようになることから、瞬時にいかに発熱
するかは容易に推定できる。
従って、樹脂の融点が低いもの、例えば融点165℃の
ポリプロピレンなとではいわゆるストリップアウト性不
良となり、つぶれた缶となってしまい正常な缶体はでき
ない。このストリップアウト+’を不良は、単に、樹脂
の融点だけでなく、樹脂自体の硬軟も影響していること
はいうまで゛もない。かかる意味において、DI加工時
の発熱に耐え、また樹脂自体が比較的硬い樹脂としてポ
リエステル樹脂が最もDI成形性に優れていることを、
発明者らは見出した。
本発明において、積層させるフィルムをポリエステル樹
脂に限定したのは以上の理由によるものである。
次にポリエステル樹脂の冷結晶化熱(ΔHc)、融解熱
(ΔHf)、密度を限定した理由について述べる。
まず、密度について述べる。本発明における積層された
ポリエステル樹脂フィルムの密度はl、385以下であ
る。樹脂の密度が1.:185以下であるということは
、ポリエステル樹脂が元々結晶性のものであっても、鋼
板に積層されたポリエステルフィルムの結晶構造は非晶
質となっていることを意味する。
前述したようにDI加工は、しごき加工工程で激しい伸
び加工が行われ、瞬時に約200を程度材料が延ばされ
る。この伸びに対し、ポリエステル樹脂フィルムが結晶
構造の場合は耐えられず、缶壁部の皮膜は[1を開けた
ような亀裂欠陥が生じる。
この亀裂欠陥は特に配向結晶、例えば延伸フィルムのよ
うな状態の時が最も激しく、時には缶壁部が加工の途中
で破断する場合がある。また、前述したアイアニング率
が高い程亀裂欠陥の生しる程度は激しい。
発明者等は研究の結果、このような現象かポリエステル
樹脂の結晶構造に起因するものであることを解明した。
この解明に基いて発明者ら等は、缶壁部の積層皮膜に亀
裂欠陥の生しない、もしくは生じても軽微であるために
は、積層されているポリエステル樹脂フィルムの密度は
1.385以下と非晶質化する必要があることを見いだ
したものである。
次に、冷結晶化熱(ΔHe)を7 cal/g以下に限
定した理由について述べる。本発明で通用されるポリエ
ステル樹脂フィルムの結晶構造は、鋼板に積層された状
態では非晶質のものであることは前述した通っである。
非晶質状態の樹脂を示差走査熱ji1.4+(D S 
C)て熱的特性を調へると、樹脂によって異なるが約1
00〜150℃に発熱ピークが見られる。このピークの
大きさく面積)が冷結晶化熱(ΔHc)である。この冷
結晶化熱はcal/gで表され、樹脂1g中の非晶質か
ら結晶化する量の尺度を示している。
DI加工において、しごき加工に対してはこの非晶質の
状態のまま加工されるのが、理想的であることはいうま
でもないが、結晶性樹脂の場合しごき加工時の熱と伸び
が、非晶質の内結晶に変わるものは結晶化し、ざらに配
向結晶へと変化する。しかも、この結晶化更には配向結
晶化への変化はアイアニング率か約3096を超えた時
点から起こり始めるため、それ以上のしごき加工を行う
場合には缶壁部のアイアニング率の高い部分の積層皮膜
フィルムは航速した亀裂欠陥が発生ずる。
本発明のように冷結晶化熱が7 cal/g以下の樹脂
であると缶壁部の亀裂欠陥は生じることなく、良好なり
I成形缶か得られる。しかし積層させたポリエステル樹
脂フィルムの冷結晶化熱が7 cal/gを超えると、
缶壁部の皮膜フィルムに欠陥が生じ始め耐食+′tの点
て必要な性能が得られない。
次に融解熱(ΔHf)についてであるが1本発明におい
て積層させたポリエステル樹脂フルムの融解熱は同ca
!/g以Fである。非晶質状態の樹脂を示差走査熱量計
(DSC)で人的特性を調へると、ガラス転移点が現わ
れ次に冷結晶化の発熱ピークが現われ、最後に吸熱ピー
クが現われる。このピークは樹脂の結晶が融解する温度
であり、結晶樹脂の場合樹脂の融点でもある。そしてこ
の吸熱ピークの大きさ(面積)が融解熱(ΔHf)であ
る。この融解熱はca1/gで表され、樹脂1g中の元
々結晶している量とDSC測定の昇温による冷結晶の和
を示しており、この融解熱が大きいことは結晶性の強い
樹脂であることを示している。
本発明では、積層させたポリエステル樹脂フィルムの融
解熱(ΔHf)は1Ocal/g以下であるが、10c
al/g以下であれば、DI加工時に生じる缶壁部の亀
裂欠陥は生じることなく、また生じても軽微であり耐食
性の点で実用に耐えるものか得られる。しかし、積層さ
せたポリエステル樹脂フィルムの融解熱が、1ocal
/gを超えるとDI加1により缶壁部の皮膜フィルムに
大きな亀裂欠陥が生じ、耐食性の点で実用性能が111
らねない。かがる意味からは好ましくは9 cal/g
以下である。
次に本発明に適用される、積層させるポリエステル樹脂
フィルムの19みについて述へる。
本発明においては、フィルム厚みは10〜60μmであ
る。DI加工後の缶壁部は前述したように伸び加1′、
されており、アイアニング率に応じて薄くなっている。
積層させた樹脂フィルムも同じで、例えばアイアニング
率50!にの場合は素地鋼板のフィルムも加工前板厚の
約半分になっている。したがって、下限値I OIJm
以Fでは、DI加工後の皮膜フィルムの加工による傷が
素地鋼板に達する場合があり、耐食性能か十分確保でき
ないことがある。
特に、鋼板に化成処理をh’th L/ただけの鋼板に
おいては問題となる。また、−F限値60JJIl+を
超えても、耐食性に対してさほど有効ではなく、性能的
には飽和してくる。
本発明を実/ihするに当たって、積層させる樹脂フィ
ルムの厚みは、D I JJTI Iにおけるアイアニ
ング率、および鋼板のSn皮膜の有無によって耐食性へ
の効果、影響は異なり、状況に応して設計する必要があ
ることはいうまでもない。また、缶に充填する物の腐食
性の程度によっても適用する厚みは違ってくる。
なお、本発明におけるポリエステル樹脂フィルムは、分
子鎖中に二重結合を含まない飽和ポリエステル樹脂で、
周知のように飽和多価カルボン酸と飽和多価アルコール
との重合体である。飽和多価カルボン酸としてテレフタ
ル酸、イソフタル酸、フタル酸、アジピン酸、セバシン
酸等が、また飽和多価アルコールとしてエチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール
、1.4ブタジオール、ポリアルキレンゲリコールの誘
導体等があり、これらのホモポリマコポリマーの単体お
よびブレンドが適用される。
但し、通称PETと呼ばれているポリエチレンプレフタ
レートやPETと呼ばれているポリブチレンデレフタレ
ートは冷結晶化熱、融解熱の点で本発明からは除外され
る。
なお、本発明におけるポリエステル樹脂フィルムの密度
とは、鋼板に積層させた樹脂フィルムを密度勾配管法で
測定したものを指す。
また、冷結晶化熱および融解熱は、鋼板に積層させたD
I加工前のフィルムをDSCで5℃/分の昇温速度で測
定し、そのカーブから冷結晶化熱(ΔHc)および融解
熱(ΔHf)を求めるが、本発明の場合は鋼板に積層す
る面の元々のポリエステル樹脂フィルムをDSCで融点
(T m)を測定し、次いで同フィルムをTm130℃
に昇温した後、直ちに急冷し非晶質化したものを作成、
この非晶質化した樹脂を再度DSCカーブを測定しその
カーブから冷結晶化熱、および融解熱を求めたもので代
替することも可能である。
次に本発明に適用される鋼板について述へる。
本発明はDI缶用素材に関するものである。前述したよ
うに、現在、鋼板を素材としたDI缶用材料はSnめっ
きを施したふりきが用いられている。特に、D I :
+iの外面になる面はしごき加工という過激な加工を受
けるため、良好な固体媚滑削であるSn口皮漠は、今の
ところ必須となっている。本発明においても、缶内面の
みに樹脂フィルムを積層させた場合は、缶外面に当たる
而は固体式1滑剤としてのS0皮膜は必要である。
S n皮膜を4V4−る鋼板の場合、缶外面はDI加h
e[の点で0.5〜15g/m2か良く、 0.5g/
+n2以下では潤滑効果か得られず、かじりや時には破
断というトラブルか起こることがある。また、15g/
m2を超えても潤滑効果は飽和し、経済的に不利である
。缶内面に当たる面のSn皮膜は、本発明においては必
ずしも必須要件ではない。この理由は前述したようにD
I加1時の熱でSnか溶融することかあり、111層さ
せた樹脂フィルムの密着性を低ドさせる要因となり、時
にはフィルム剥離となる場合かあるためである。しかし
缶内面の耐食性という観点からはS n皮膜かあった方
か有利であり、DI加工時の発熱を確認したトて、缶内
面のS n皮1模の適用の是非を判断するのか賢明であ
る。また、缶内面にSn皮膜を適用する場合は、耐食性
と前述の理由による密着性の低下の兼ね合から1〜IO
g/m’か望ましい。
しかし、展延性金属としてSnを適用する場合は缶外面
に当たる面のみを主とし、缶内面に当たる面は鋼板に化
成処理を施しただけのものとすることか望ましい。この
場合の皮膜構成は缶内面側からポリエステル樹脂フィル
ム/化成処理皮膜/鋼板(re)/SnSn皮膜/化成
処理膜1漠る。
なお、ここでいつ化成処理とは、通常ぶりきに施されて
いるケミカル処理と呼ばれているクロメート処理や、T
 F S (Tin Free 5teel)と呼ばれ
ている鋼板の皮膜である、クロム・クロメート処理を指
すものである。化成処理に関しては、缶外面に当たる面
に対しては本発明では必須要件ではないが、材料の一次
防錆という点からは行っておいたほうか良い。
次に、ポリエステル樹脂フィルムを鋼板に積層させる手
段について述べる。
本発明では積層させるポリエステル樹脂フィルムの結晶
構造は、非晶質化させたものである。この非晶質化させ
る方法は、樹脂を融点以上に加熱し結晶P[を消滅させ
た後、急冷することで得られる。従って、例えば鋼板に
フィルムを熱圧着し、史に樹脂の融点以上に加熱し水に
浸清し急冷する方法で得られる。熱圧着によるフィルム
の接着は、鋼板を所定の温度に熱する必要かあり、この
鋼板を加熱する方法としては、加熱した炉の中を通ず方
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。また、急冷の方法としては、前述し
た水に浸漬して急冷する方法、冷えた空気を吹き付けて
冷却1−る方法、空気と水を同時に吹き付けて冷却する
方法およびこれらの併用等か使用できるか、いずれの方
法を採用1−るにしろ、冷却速度は十分に確保する必要
がある。
以上本発明の構成、作用について説明したか、本発明を
実施することにより、良好な連続DI成形性をイ1°し
、かつ耐食性の飛躍的向上により従来、スチールヘース
のDI;Lでは内面タブルコートが必須であったものか
シングルコート、更には充填する内容物によっては無塗
装のDI缶が達成できるものである。
[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付着量が缶外面側3g/[112、缶内面側にはS
n皮膜はなく、TFS処理皮膜だけを有する鋼板(板厚
: 0.29mm、テンパー:T−1)の缶内面側に、
飽和多価カルボン酸としてテレフタル酸、イソフタル酸
、フタル酸、飽和多価アルコールとしてエチレンクリコ
ール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコ
ールの誘導体等を原材料とした、ポリエステル樹脂の1
5I4111.30um、504mフィルムを熱接着し
直ちに急冷して積層複合鋼板を得た。各々の樹脂フィル
ムの冷結晶化熱(ΔHe)および融解熱(ΔHf)は次
の通りである。
Aフィルム(ΔHc:3.7.  ΔHf:4.5)、
Bフィルム(ΔHc:2.4.  ΔHf:ti、I)
、Cフィルム(ΔHc:6.7.  ΔHf:9.5)
、Dフィルム(ΔHc:4.7.  ΔHf:9.3)
、Eフィルム(ΔHc:5.2.  ΔHf:8.8、
Fフィルム(ΔHc:6.7.  ΔHfニア、6、C
フィルム(ΔHc:6.1.  ΔHf:6.4、Hフ
ィルム(ΔHc:6.5.  ΔHf:8.6、■フィ
ルム(ΔHc:6.6.  ΔHf:8.2、Jフィル
ム(ΔHc:5.5.  ΔHf:4.4、Kフィルム
(ΔHc:5.7.  ΔHf:5.I)、Lフィルム
(ΔHcニア、3.  ΔHf:11.2)Mフィルム
(ΔHcニア、4.  ΔHf:11.5)また、比較
のためPET(ΔHc:8.5.ΔHf12.0)の4
0μIllフイルムについても熱接着し直ちに急冷して
積層複合鋼板を作成した。
積層された樹脂フィルムA−MおよびPETの密度を測
定した結果、いずれも 1.335〜1.:180であ
り非晶質である。こうして得た複合鋼板A−MおよびP
ETの連続DI成形性を、缶径211Φ(350a+Q
ビ一ル缶サイズ)で検討を行った。その結果、全ての複
合鋼板が100回以上の連続DI成形が可能て、連続D
I成形性は良好であった。
更に、DI成形缶のフィルム健全性を調べるために缶の
中に19r、 NaCQに界面活性剤02tを含む水溶
液を入れ、缶体を陰極、白金を陽極として+6Vの過電
圧を掛けたときの電流値を測定した(以−ド、この試験
をQTV試験と称す。)また、DI成形;丘の内面にエ
ポキシ尿素系塗料を乾燥riilly3厚か8μmにな
るようにスプレー塗装し、200℃て10分焼き付けた
。上塗り塗装を行ったDI缶についても、QTV試験を
行った。なお比較のため現行の市販されているふりさD
I缶(内面ダブルコート化)についてもQTV試験を行
った。結果を第1表に示す。
第1表から分かるように、本発明で得られるポリエステ
ル樹脂フィルム積層複合鋼板の耐食性は、現行の市販さ
れているDI−3缶と同等以トの性能を有し、内面シン
グルコート化工にはセロコート化が達成される。一方、
本発明の対象外の複合鋼板および比較に行ったPETフ
ィルム禎層鋼層鋼板連続DI成形性は良好だか、耐食性
の点で牙しく劣る。
(実/ih例2) S nイー1着Qiかイl;外面側IJ/+n”、缶内
面側にはS n皮膜はなく、TFS処理処理膜1漠を有
する鋼板(板厚 0.29++lIn、テンパー T−
1)の缶内面側に、実施例1の手順に従って、Aフィル
ム、Bフィルム、Cフィルム、Cフィルム、Jフィルム
JjよびPETフィルムの積層複合鋼板を作成した。こ
うして得た複合鋼板について、実施例1の手順に従って
、DI成形、QTV試験、内面上塗り塗装後のQTV試
験を行った。
その結果は実施例1と同様の結果で、本発明で得られる
複合鋼板の耐食性は、現行の市販されているぶりきDI
缶と同等以上の性能を示し、内面シングルコート、更に
はゼロコートが達成される。
し発明の効果] 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成形性を有している。また、耐食性についても
、加工後の内面塗装−回で、現行の市販されている内面
二回塗装のふりさDI缶と、同等かそれ以上の性能を4
1−シ、腐食性のマイルドな内容物に対してはセロコー
ト化か可能である。
従って、製缶メーカーての工程省略化か呵r)シとなる
ことから、コストタウンか計れ、経済的メリットもある
ことから、産業界への効果は大きいものがある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、冷結晶化熱(ΔHc)が7cal/g以下であるこ
    と、および融解熱(ΔHf)が10cal/g以下であ
    ること、いずれか一方または双方を満足するとともに、
    密度が1.385以下のポリエステル樹脂フィルムを、
    少なくとも鋼板の片面に有していることを特徴とするD
    I成形性に優れた複合鋼板。 2、Sn皮膜および/または化成処理皮膜を有する缶内
    面に相当する鋼板の片面に冷結晶化熱(ΔHc)が7c
    al/g以下であること、および融解熱(ΔHf)が1
    0cal/g以下であること、いずれか一方または双方
    を満足するとともに、密度が1.385以下のポリエス
    テル樹脂フィルムを有するとともに、缶外面に相当する
    鋼板の他の面に0.5〜15g/m^2のSn皮膜を有
    することを特徴とするDI成形性に優れた複合鋼板。 3、ポリエステル樹脂フィルムが10〜60μmの厚さ
    を有するものである請求項1又は2記載のDI成形性に
    優れた複合鋼板。
JP63306979A 1988-12-06 1988-12-06 Di成形性に優れた複合鋼板 Pending JPH02153733A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6047103B2 (ja) * 1981-11-13 1985-10-19 東洋鋼鈑株式会社 ポリエステル樹脂フイルム被覆金属板の製造方法

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