JPH02501645A - 積層金属シート - Google Patents

積層金属シート

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JPH02501645A
JPH02501645A JP63508617A JP50861788A JPH02501645A JP H02501645 A JPH02501645 A JP H02501645A JP 63508617 A JP63508617 A JP 63508617A JP 50861788 A JP50861788 A JP 50861788A JP H02501645 A JPH02501645 A JP H02501645A
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ヘイズ ピーター ジョン
ミドルトン ニコラス ジョン
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シーエムビー パッケイジング(ユーケー) リミテド
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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】 積層金属シート 本発明は積層金属シートに関する。
金属ストリップなどの金属シートにポリマー材料を積層化することは、様々な文 献に記載された周知の技術である。そのような積層体には数多くの用途があり、 例えば、缶本体や缶端部、倍量鎖部を製造する場合に使用される。
ングで金属シートを被覆することは公知である。すなわち、例えばヨーロッパ特 許出願第0209393号には、白色ピグメントや種々のカラーピグメントなど の無機フィラーをポリオレフィンやポリアミド、ポリエステルに混入することが 記載されている。その様なフィラーをポリエステルフィルムに混入させる目的は 、積層体の深絞り性を改良することにある。
錫メッキ鋼板やアルミニウムなどの一般的な缶製造材料は、審美的な理由から白 色着色コーティングで被覆した物が広く使用されている。これらの製品は外観が 商業的な合格基準に達している。
更に、当該技術分野では、溶剤系又は水系の白色コーティングを銅系基材に付着 させた場合、そのコーティングの外観がそれを付着させた鋼により大幅に影響さ れることが知られている。この影響はブラックシート(黒皮板)や電解クロム被 覆鋼(ECC8)では特に顕著であり、一方、錫メッキ鋼板ではさほど目だたな い。この影響の結果、許容できる程度の白色外観を有するコーティングを構成し たにもかかわらず、青灰色の外観のコーティングが得られる。
この問題を一般的な液体系コーティングにより解決することが知られており、そ の場合、白色ピグメントに更にカラーピグメントを混入させ、それにより、コー ティングのスペクトル応答性についてのその、下側の基材の影響を打ち消すよう にする。元々青みがかっているECC8の場合、マゼンタを白色ピグメントに混 入させることにより、缶素材として使用される比較的薄いコーティングの外観的 な白色度を改善する。適当なフォーミュレーシロイにより、ピグメント混合物を 一般的なコーティングに混入させて、付着乾燥後のコーティングの白色外観を許 容できる程度に実現できる。
缶素材コーティングに使用される一般的なコ−ティング樹脂としては、ポリエス テル、アルキド、ビニル、アクリル、エポキシ・アミノ及びスルホン酸ポリエー テルがある。これらの樹脂は適当な溶剤及び希釈剤とともに使用される。白色ピ グメントとしては一般に二酸化チタンが使用される。必要な場合には、トナーピ グメントが白色ピグメントとともに使用される。2外側のコーティングは外観が 審美的に重要であり、従って商業的に重要゛であり、特に、3ピース型エアゾー ル缶の溶接シーム白色被覆錫メツキ鋼板本体に対してシーム処理されるECC5 製の円錐部及び半球部端部の場合のように、被覆ECC5が白色被覆錫メッキ鋼 板に近接している場合には、非常に重要になる。
押し出し成形の熱可塑性樹脂、又は、同時押し出し成形の熱可塑性樹脂の組み合 せ物からなるフィルムで金属ストリップ基材を被覆した積層体については、熱可 塑性樹脂にピグメントを付加してポリマー被覆の外観又は保護特性を変更するこ とが知られている。
我々が発見したところでは、銅系基材を、白色ピグメントを含むポリオレフィン やポリアミド、同時押し出しポリオレフィン・ポリアミド又はポリエステルフィ ルムで被覆した場合、その外観を許容基準に到達させ得るのは、上記着色フィル ムの厚さが大きく、缶やその端部構成要素の製造に使用する鋼基材にコーティン グとして使用することが技術的又は経済的に不可能な場合だけである。オレフィ ンやポリアミドは通常のコーティングのようにピグメント量を高くすることがで きず、又、押し出し処理において許容できる程度のフィルム作成特性を有してい るので、上記フィルムは比較的厚く作成しなければならない。比較的低いレベル のピグメントはフィルムに混入させることができるが、その場合、ポリアミド及 びポリオレフィンフィルムは任意の程度の不透明性を得るために、従来のコーテ ィングよりも厚く作る必要がある。
トナー(すなわちカラーピグメント)を着色熱可塑性フィルムに付加するき、ス ペクトル応答性が強化され、フィルム厚さを減少させることが可能となるが、そ の場合でも、缶やその端部構成要素あるいはその他の容器の製造に最終的な積層 体を経済的又は技術的に使用できるようになる程度にまでは、厚さを減少させる ことができない。
トナーの量を増やすことにより、白色コーティング層の外観に対する下側の鋼層 の影響を減少させると、外観は向上するが、最良のレベルを超えると、コーティ ングの外観が淡彩ピグメントの色合いにより損なわれる。最良レベルそのものに 設定すると、従来の典型的な被覆錫メッキ鋼板よりも白色度の低い外観に見える ようになり、外観的に消費者を引き付ける能力が低下する。
我々が現在発見したところでは、ポリオレフィン、ポリアミド又はポリエステル のコーティングの場合に、コーティングの厚さを減少させてピグメントの添加量 を減少させても、金属シートに複合コーティングを使用することにより、優れた 外観の白色コーティングを有する被フィルムは金属シートの天然の色を補償する ためのトナーと白色ピグメントとを混入させた熱可塑性ポ゛リマーの内側層と、 白色ピグメントを混入させた熱可塑性ポリマーの外側層とを備え、外側層の白色 ピグメントの濃度が内側層の白色ピグメントの濃度よりも低い構成とする。
従って、本発明は、金属シートの少なくとも一方の主要表面に複合フィルムを接 着した積層金属シートであって、上記複合フィルムが: (A1)金属シートの天然の色を補償するためのトナーと白色ピグメントを混入 させた熱可塑性ポリマーの内側層と、 (B1)白色ピグメントを混入させた熱可塑性ポリマーの外側層とを備え、層( B1)の白色ピグメントの濃度が層(A1)の白色ピグメントの濃度よりも低い 、積層金属シートを提供するものである。
望ましい場合、トナーを外側Fi(B1)にも含ませることができるが、その場 合でも、濃度は内側層(A1)よりも低(する。アンチブロック剤又はピグメン トを外側層(B1)に含ませることもできる。
内側層(Al)及び外側層(B1)のそれぞれは、ポリオレフィン、ポリアミド 又はポリエステルから選ぶことが好ましい。
本発明による積層金属シートの実施例が第1図に示されており、その図では、金 属シー) (M)の一方の側だけを内側ポリマー層(A1)と外側ポリマー層( B1)で被覆した構造の断面が略図的に示されている。
一般に、ポリエステルはポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタ レートである。好ましいポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、エ チレン・プロピレンコポリマー又はポリメチルペンテンである。好ましいポリア ミドはナイロン6、ナイロン66゜ナイロン11又はナイロン12である。層A l、Blの両者はポリオレフィン又はポリエステル又はポリアミド又はそれらの 組み合せでよい。本発明による好ましい積層金属シートでは、内(111F!( A1)が金属シートに対して、内側層(A1)と金属シートとの接合樹脂の層( A2)により接合される。同様に、層(A1)、(B1)が同時押し出しにおい て充分には接合されていない場合、外側層(B1)を内側層(A1)に対して接 合樹脂層 (B2)により接合することが好ましい。
外側層(AI、)(Bl)がポリオレフィン又はポリアミドの場合、層(A2) 、 (B2)の接合樹脂は、カルボキシル基又は無水物基を含む酸変性ポリオレ フイン樹脂である。 (AI、)(B1)がポリエステルの場合、接合樹脂層( A2)、 (B2)は実質的に非結晶性のポリエステルであることが好ましい。
その様な酸変性ポリマーの作成に使用する典型的な酸は、アクリル酸、メタクリ ル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸などのエチレン不飽和の カルボン酸である。同じ目的で使用される典型的な無水物は、無水マレイン酸な どのエチレン不飽和無水カルボン酸である。
酸基は、例えば、エチレンアクリル酸又はメタクリル酸のように、エチレンのコ ポリマーとして存在させることができる。一般に酸濃度は、通常、5〜15%で ある。
無水物グラフト変性ポリオレフィンは、別の非変性ポリオレフィンで希釈して、 好ましくは0.02〜0.6造することもできる。無水物変性は、予め200℃ の温度で接合樹脂を乾燥させて全ての酸基を無水物官能性に変換した後、179 0 c+s−’のピーク高さの赤外線分析により測定する。希釈非変性ポリオレ フィンは、酸変性ポリオレフィンの製造に使用されたものと同じポリオレフィン でよく、又、別のポリオレフィンでもよい。すなわち、例えば酸変性線型低密度 ポリエチレン(LLDPE)をポリプロピレンで希釈することができ、又、酸変 性ポリプロピレンをポリプロピレンで希釈することもできる。
ポリプロピレンを基とする接合樹脂層については、接合樹脂メルト・フロー・イ ンデックスがムSTM試験NIDI238により測定して3〜30g璽/10分 であることが好ましい。
特に好ましい接合樹脂層は、エチレン−プロピレンOランダム・コポリマー、あ るいは、線型低密度ポリエチレン(LLDPE)のポリプロピレンとの混合物を ベースとするものである。
特に好ましい酸変性オレフィンコポリマーは、無水マレイン酸変性エチレン酢酸 ビニルである。
ポリオレフィン系又はポリアミド系コーティング用の接合樹脂は、無水マレイン 酸グラフト化ポリプロピレン、又は無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン、又 は無水マレイン酸グラフト化エチレン・プロピレン・ランダム・コポリマー、又 はその様な無水マレイン酸グラフト化ポリマーをポリエチレン、ポリプロピレン 又はエチレン拳プロピレンψランダム・コポリマーに混合した混合物、あるいは 、エチレン・アクリル酸コポリマー又はエチレン・メタクリル酸コポリマーであ ることが好ましい。
別の層に接合されるポリオレフィン層がポリエチレンである時、接合層の接合樹 脂基は、ポリエチレン又は酸拳エチレンコポリマーであることが好ましい。同様 に接合されるポリオレフィン層がポリプロピレン又はエチレン・プロピレンコポ リマーの時、接合樹脂層の、ポリマーはポリプロピレン基ポリマーであることが 好ましい。但し、接合樹脂層により接合される層がポリアミドである場合には、 接合樹脂層のポリマー基はポリエチレン基又はポリプロピレン基のいずれかにで きる。
ポリプロピレン及びポリアミド用の接合樹脂は、0.2±0.05%の無水マレ イン酸及びランダム・エチレン・プロピレンやコポリマーを含んでいることが好 ましい。
ポリエステル系コーティング用の接合樹脂(A2)は融点が150℃以上かつ2 40℃以下で、軟化点が150℃以下であり、実質的に非結晶性の形態にあるポ リエステルであることが好ましい。接合ポリエステルの実施例は、エチレングリ コールとイソフタル酸及びテレフタル酸とのコポリマー、あるいは、エチレング リコール及びシクロヘキサンジメタツールとテレフタル酸トのコポリマーを含ん でいる。
一般に内側層(A1)の白色ピグメントの量は、内側外側層(B1)の白色ピグ メントの量は、一般に、外側層の重量を基にして、重量比で2〜15%である。
あらゆる一般的な白色ピグメント材料を上記白色ピグメントとして使用すること ができる。好ましい白色ピグメントは、平均粒子寸法(粒径)が0.1〜2ミク ロンの二酸化チタンである。暦に使用する白色ピグ、メントの量はフィルムの全 体厚さに左右される。一般に40ミクロンのフィルムでは、内側Fi(A1)が 約20〜30ミクロンの厚さであり、その二酸化チタン添加レベルは重量比で2 0%である。
通常のトナー(色補償ピグメントとしても知られているもの)は、金属基材がE CC5である場合、マゼンタ、あるいは、カーボンブラックとマゼンタの組み合 せ(混合物)である。
トナーの使用レベルは、内側層の重量を基にして、重量比で約0.01〜5%で あり、重量比で0.1〜1%が好ましい。一般にトナーの平均粒子寸法は0.1 〜10ミクロンである。使用するトナーの全体量はフィルムの全体厚さに依存す る。
外側層(B1)には、オプションとして、粒子寸法(粒径)が0.5〜5ミクロ ンの合成シリカなどのアンチブロック剤を0.1〜1%の重量比で含ませること もできる。外側層(B1)にもトナー及び光学的明度増加剤を含ませてもよい。
本発明の好ましい実施例では、金属シートに付着される複合フィルムは、種々の 全ての層が同時押し出しにより単一の複合同時押し出しフィルムとして形成され たフィルムである。
同時押し出しフィルムの接合樹脂の層は連続的である必要がある。厚さは1ミク ロンまで薄くできる。一般にその様な層は、フィルム全体厚さの5〜10%の厚 さである。
金属積層体は、その他方の主要表面に熱可塑性ポリマーのコーティングを付着さ せたものであることが好ましい。上記別のコーティングは、種々の層のポリマー フィルムを含む複合同時押し出しフィルムで構成できる。
ポリマーフィルムを付着させる金属基材は、一般的にるいはその合金であり、更 に、鋼又はアルミニウムを基材とする製品が容器業界では一般に使用される。
ゲージレンジ(規格寸法範囲)は、一般に、鋼の場合は0.05mm〜0.41 で、アルミニウムの場合は0、 02mm 〜0. 4mmである。
鋼は、好ましくは一般的なりロム処理により不動態化した錫で被覆してもよく、 それに代えて、ニッケル又は亜鉛メ゛ツキ鋼、ブラックシート又は燐酸処理ブラ ックシートで形成でき、燐酸処理ブラックシートの場合は、燐酸処理後にクロム 酸塩溶液処理を行うことが好ましい。
仕上げ状態の鋼は、金属クロム及び酸化クロムの2つの履を備えた電解クロム被 覆鋼(ECCS)であることが好ましい。そのような鋼では、金属クロム及び酸 化クロムレベルを広範囲に変えるることができる。一般に、金属クロム含有率は 0. 01〜0. 20gm/m’であり、酸化クロムの範囲はO,OO5〜0 . 05gm/m”である。通常、ECC8は、触媒含を硫黄又は触媒含有フッ 素を含む析出システムから得られる。
本発明による積層金属シートは、一般的な積層化技術を使用して作成できるが、 我々の英国特許出願第8724237号、同8724244号に記載したように 、熱可塑性フィルムを金属シートの各主要表面に接着して熱的積層化方法により 形成することが好ましい。
次に実施例により本発明を更に説明する。
結合樹脂(A2)を一体的に併設した内側層(A1)と、接合樹脂の結合層(B 2)を必要に応じて併設した外側FJ(Bl)とを含む多数の複合フィルムを、 キャスト同時押し出しにより作成した。種々の複合フィルムの組成とこれらのフ ィルムに含まれる種々の1(A2)、(A1)、 (B2)、 (B1)の厚さ が表1に記載されている。
紅 −複倉Zヱ上土組成 表」」と1墾 PP ポリプロピレンを表している。
接合樹脂1: 0.05±0.03%のマレイン酸を含む無水マレイン酸グラフ ト変性 ポリプロピレン 接合樹脂2: 0.20±0,05%のマレイン酸を含む無水マレイン酸グラフ ト変性 ポリプロピレン トナー: マゼンタピグメントである。
ポリマー/金属/ポリマー積層体を表1に記載の複合フィルムから作成した。積 層体は、金属ストリップの両主要表面に複合ポリマーフィルムを同時に付着させ る熱的積層化方法により作成した。積層体は、我々の英国特許出願第87242 37号により詳細に記載されたような同時熱的積層化方法により作成した。
一般に、積層体は金属ストリップを温度TIまで加熱し、複合フィルムを金属ス トリップに対して1対の挟みロールにより密着かつしわのない状態で接触させる ことにより作成された。積層体は250℃まで間接的に加熱され、2秒間だけ2 00℃以上に保持された後、冷水で急速かつ均一に冷却された。積層体は冷風を 吹き付けて乾燥させられた。
斑」ユニュ 複合フィルムA−GのそれぞれをECC8金属ストリ、プに対して、17%J± 20℃の積層化温度TIで上述の熱的積層方法により積層化した。
形成された白色積層コーティングの外観を以下の技術により評価した。
外観品質は目視検査及び比較あるいは量的なスペクトル反射率測定により、主観 的及び質的に判断した。量的仕様のための1つの方法として、1971i CI ELABカラー・スペースがあり、それは、10度基準オブザーバ−及びDはス ペクトル成分が含まれており、400〜700ナノメータの波長をカバーする紫 外線成分は排除されている。
このシステムにおいて、外観品質は以下により表される。
明るさ、反射光の量 彩度、反射色の強さ 色合い、反射光のカラーリング 色合いは、赤、黄、緑、青の4色の二次元平面における組み合せであると記載で きる。このシステムにおいて赤は0″、 方向 ユ 緑は180°、方向−a 黄は90°、方向 b 青は360’ 、方向−b 彩度は平面におけるベクトルの大きさである。ベクトルの分解された成分はa及 びbである。
サンプルと合格基準との外■゛上の差が、明るさa及びbにおける差の2乗の合 計の平方根を比較することにより調べられる。
積層フィルムの外観は、標準的な白色ラッカー処理錫メッキ鋼板との比較により 評価した。
結果は表2に示す通りである。
夏ユ 例 複合フィルム形式 色差 7 G 2. 1 注:例4.5.7は本発明による積層体の例である。
その他の例は比較のための例である。
比較例1.2.6から、同様のピグメント添加量の薄いコーティングと比較して 、非常に厚いコーティング(例6)を使用することにより、比較的価れた白色コ ー外観が改善されることが分かる。
本発明を表す例(例4.5.7)から、層(A1)よりも白色ピグメント及びト ナーの含有量の少ない外側層(B1)を組み合わせることにより、同じピグメン ト添加量で白色ピグメント及びトナーを含む厚い層を有するコーティングよりも (例3参照)、どの程度まで外観が優れているかが分かる。結果の予期されなか った性質は、例1.2の比較により確認でき、それらでは、クリアーな外側層( 例1)がトナーのない着色フィルムに全く有利な効果を及ぼしていない。
髭lニュj 例4.5に記載したフィルムは、金属ストリップの反対側の主要表面に熱可塑性 コーティングを備えた金属ストリップに積層化された。積層体は以下の物品に成 形された(図面の第2〜第8図に示すような物品であり、図面においてMは金属 シートを表し、Rは外側コーティングを表し、Sは内(IIココ−ィングを表し ている)。
(i) 直径73mmの食品用缶端部(第2図に図示)(il) 65mmx  101mmの絞り再絞り食品用缶(第3図に図示) (目1) エアゾールバルブ取り付はキャップ(第6図に図示) (Iv) 直径85maの飲料用缶端部(第4図に図示)(V) 直径68II lrnの絞り―壁部しごき飲料用缶(第5図に図示) (vl) エアゾール円錐部(第7図に図示)(vil) 直径45mmのエア ゾール半球部(第8図に図示)積層構造は表3に詳細に記載されている。
積層体の白色コーティングは、優れた審美的な外観と、優れた成形性と、内側コ ーティングとしての良好な基材寿命特性と、物品に対する良好な外部的保護性と を有していることが分かった。例5の積層体から形成される容器は、ポリプロピ レン被覆アルミニウムフォイルに容易に熱シールを施せる。
*注:外側コーティングは0.5%の合成シリカを付加的に含んでいる。
国際調査報告 国際調査報告

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.複合フィルムを金属シートの少なくとも一方の主要表面に接着した金属シー トを有する積層金属シートであって、上記フィルムが; (A1)金属シートの天然の色を補償するためのトナーと白色ピグメントを混入 させた熱可塑性ポリマーの内側層と、 (B1)白色ピグメントを混入させた熱可塑性ポリマーの外側層とを備え、層( B1)の白色ピグメントの濃度が層(A1)の白色ピグメントの濃度よりも低い ことを特徴とする積層金属シート。
  2. 2.層(B1)もトナーを含んでいる請求項1記載の積層金属シート。
  3. 3.内側層(A1)及び外側層(B1)のそれぞれが、ポリエステル、ポリオレ フィン及びポリアミドから選ばれている請求項1又は2に記載の積層金属シート 。
  4. 4.ポリオレフインが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン コポリマー又はポリメチルペンテンである請求項3記載の積層金属シート。
  5. 5.ポリアミドがナイロン6、ナイロン66、ナイロン11又はナイロン12で ある請求項3記載の積層金属シート。
  6. 6.上記内側層(A1)と金属シートとの間に接合樹脂の別の層(A2)が設け てあり、該接合樹脂層(A2)が内側層(A1)を金属シートに接着するための 層として作用する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の積層金属シート。
  7. 7.上記外側層(B1)と内側層(A1)との間に接合樹脂の別の層(B2)が 設けてあり、該接合樹脂層(B2)が外側層(B1)を内側層(A1)に接着す るための層として作用する請求項1ないし8のいずれか1項に記載の積層金属シ ート。
  8. 8.層(A2)及び/又は層(B2)の接合樹脂が、0.02〜0.5%の無水 マレイン酸を含む無水マレイン酸グラフト変性ポリオレフィンであり、層(A1 )及び(B1)がポリオレフィン又はポリアミドである請求項6又は7に記載の 積層金属シート。
  9. 9.層(A2)の接合樹脂が、エチレングリコールとイソフタル酸及びテレフタ ル酸とのコポリマー、あるいは、エチレングリコール及びシクロヘキサンジメタ ノールとテレフタル酸とのコポリマーであり、層(A1)がポリエステルである 請求項6記載の積層金属シート。
  10. 10.内側層(A1)の白色ピグメントの量が、内側層の重量を基にして、重量 比で2〜30%である請求項1ないし9のいずれか1項に記載の積層金属シート 。
  11. 11.外側層(B1)の白色ピグメントの量は、外側層の重量を基にして、重量 比で2〜15%である請求項1ないし10のいずれか1項に記載の積層金属シー ト。
  12. 12.外側層(B1)及び内側層(A1)のそれぞれにおける白色ピグメントが 二酸化チタンである請求項1ないし11のいずれか1項に記載の積層金属シート 。
  13. 13.二醇化チタンの平均粒径が0.1〜2ミクロンである請求項12記載の積 層金属シート。
  14. 14.内側層(A1)のトナーがマゼンタ、あるいは、カーボンブラックとマゼ ンタの混合物である請求項1ないし13のいずれか1項に記載の積層金属シート 。
  15. 15.内側層(A1)のトナーの量が、内側層の重量を差にして、重量比で0. 01〜5%である請求項1ないし14のいずれか1項に記載の積層金属シート。
  16. 16.トナーの平均粒径が0.1〜10ミクロンである請求項1ないし15のい ずれか1項に記載の積層金属シート。
  17. 17.外側層(B1)が、粒径が0.2〜5ミクロンの合成シリカなどのアンチ ブロック剤を含んでいる請求項1ないし16のいずれか1項に記載の積層金属シ ート。
  18. 18.アンチブロック剤の量が、外側層(B1)の重量を基にして、重量比で0 .1〜1%である請求項17記載の積層金属シート。
  19. 19.金属が鋼又はその合金あるいはアルミニウム又はその合金である請求項1 ないし18のいずれか1項に記載の積層金属シート。
  20. 20.鋼が、金属クロム及び酸化クロムの2つの層を備えた電解クロム被覆鋼( ECCS)である請求項19記載の積層金属シート。
  21. 21.請求項1ないし20のいずれか1項に記載の積層金属シートから形成され た容器又は容器用構成要素。
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