JPH06218893A - 金属板貼合せ成形加工用ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共重合ポリエステルフィルムが持っている優
れた成形加工性、耐熱性、耐レトルト性、保香性を保持
しながら、耐衝撃性、保味性を改善する。 【構成】 融点が２１０〜２４５℃であるイソフタル酸
共重合ポリエステル層（Ａ）と、融点が２１０〜２４５
℃である共重合ポリエステル層（Ｂ）とを積層し、該共
重合ポリエステル層（Ａ）の表面粗さ（Ｒａ）が１５ｎ
ｍ以下、該共重合ポリエステル層（Ｂ）の表面粗さ（Ｒ
ａ）を１５ｎｍ以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属板貼合せ成形加工用
ポリエステルフィルムに関し、更に詳しくは金属板と貼
合せて絞り加工等の製缶加工をする際優れた成形加工性
を示し、巻取性が良好であり、かつ耐熱性、耐レトルト
性、保香保味性、耐衝撃性等に優れた金属缶、例えば飲
料缶、食品缶等を製造し得る金属板貼合せ成形加工用ポ
リエステルフィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】金属缶には内外面の腐蝕防止として一般
に塗装が施されているが、最近、工程簡素化、衛生性向
上、公害防止等の目的で、有機溶剤を使用せずに防錆性
を得る方法の開発が進められ、その一つとして熱可塑性
樹脂フィルムによる被覆が試みられている。すなわち、
ブリキ、ティンフリースチール、アルミニウム等の金属
板に熱可塑性樹脂フィルムをラミネートした後、絞り加
工等により製缶する方法の検討が進められている。この
熱可塑性樹脂フィルムとしてポリオレフィンフィルムや
ポリアミドフィルムが試みられたが、成形加工性、耐熱
性、保香性、耐衝撃性の全てを満足するものでない。

【０００３】一方、ポリエステルフィルム、特にポリエ
チレンテレフタレートフィルムがバランスのとれた特性
を有するとして注目され、これをベースとしたいくつか
の提案がされている。すなわち、 （Ａ） 二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム
を低融点ポリエステルの接着層を介して金属板にラミネ
ートし、製缶材料として用いる（特開昭５６―１０４５
１号、特開平１―１９２５４６号）。 （Ｂ） 非晶性もしくは極めて低結晶性の芳香族ポリエ
ステルフィルムを金属板にラミネートし、製缶材料とし
て用いる（特開平１―１９２５４５号、特開平２―５７
３３９号）。 （Ｃ） 低配向で、熱固定された二軸配向ポリエチレン
テレフタレートフィルムを金属板にラミネートし、製缶
材料として用いる（特開昭６４―２２５３０号）。

【０００４】しかし、本発明者らの検討では、いずれも
充分な特性が得られず、それぞれ次の問題のあることが
明らかとなった。

【０００５】（Ａ）については、二軸配向ポリエチレン
テレフタレートフィルムは耐熱性、保香性に優れるが、
成形加工性が不充分であり、大きな変形を伴う製缶加工
ではフィルムの白化（微小クラックの発生）、破断が発
生する。

【０００６】（Ｂ）については、非晶性もしくは極めて
低結晶性の芳香族ポリエステルフィルムであるため成形
加工性は良好であるが、保香性が劣り、また製缶後の印
刷、レトルト殺菌処理等の後処理、更には長期の保存に
より脆化しやすく、缶外部からの衝撃により割れ易いフ
ィルムに変質する恐れがある。

【０００７】（Ｃ）については、上記（Ａ）と（Ｂ）の
中間領域で効果を発揮せんとするものであるが、未だ製
缶加工に適用可能な低配向には達しておらず、また変形
度の小さい領域で加工し得たとしても、その後の印刷、
缶内容物を滅菌する他のレトルト処理により、脆化しや
すくなり、缶外部からの衝撃により割れやすいフィルム
に変質する恐れがある事は前記（Ｂ）と同様である。

【０００８】かかる問題を解決するために、本発明者ら
は、共重合ポリエステルからなるフィルムを使用するこ
とを考え、種々検討を重ねてきた。その結果、共重合ポ
リエステルフィルムは、成形加工性、耐熱性、耐レトル
ト性、保香性には優れているものの、耐衝撃性、特に１
５℃以下の低温での耐衝撃性が不十分であり、このフィ
ルムを貼合せた金属缶を低温下で落下させたりして衝撃
を与えると、フィルムにひび割れが生じ易いことがわか
ってきた。低温下での耐衝撃性が悪いことは、ジュー
ス、清涼飲料水用の金属缶のように冷却した状態で取扱
われるものでは、大きな問題となる。

【０００９】更に、共重合ポリエステルフィルムを使用
した場合、保香性は一般に良好であるが、清涼飲料水な
どに用いたときは、内容物の味が悪くなるという問題が
生ずることもわかってきた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、共重
合ポリエステルフィルムが持っている優れた成形加工
性、耐熱性、耐レトルト性、保香性を保持しながら、耐
衝撃性を改善し、低温下で衝撃によりひび割れが生じ難
く、しかも清涼飲料水などの味を悪くすることのない金
属板貼合せ成形加工用ポリエステルフィルムを提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、フィルムをその両
表面層がそれぞれ共重合ポリエステル層で構成される積
層フィルムとし、各表面層の表面粗さをそれぞれ特定の
範囲に限定することにより、低温下での耐衝撃性及び保
味性が改善され、しかも巻取性の悪化も避けられること
を見出し、本発明を完成するに至った。

【００１２】即ち、本発明は、融点が２１０〜２４５℃
であるイソフタル酸共重合ポリエステル層（Ａ）と、融
点が２１０〜２４５℃である共重合ポリエステル層
（Ｂ）とを積層してなり、該イソフタル酸共重合ポリエ
ステル層（Ａ）の表面粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍ以下、該
ポリエステル層（Ｂ）の表面粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍ以
上であることを特徴とする金属板貼合せ成形加工用ポリ
エステルフィルムである。

【００１３】本発明において、共重合ポリエステル層
（Ｂ）に用いられる共重合ポリエステルとしては共重合
ポリエチレンテレフタレートが代表例として挙げられ
る。この共重合成分は、酸成分でも、アルコール成分で
も良い。該酸成分としてはイソフタル酸、フタル酸、ナ
フタレンジカルボン酸等の如き芳香族ジカルボン酸、ア
ジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボ
ン酸等の如き脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカ
ルボン酸の如き脂環族ジカルボン酸等が例示でき、また
アルコール成分としてはブタンジオール、ヘキサンジオ
ール等の如き脂肪族ジオール、シクロヘキサンジメタノ
ールの如き脂環族ジオール等が例示できる。これらは単
独または二種以上を使用することができる。

【００１４】共重合成分の割合は、その種類にもよるが
結果とて、ポリマー融点が２１０〜２４５℃、好ましく
は２１５〜２３５℃の範囲になる割合である。融点が２
１０℃未満では耐熱性が劣ることになる。一方、融点が
２４５℃を越えると、ポリマーの結晶性が大きすぎて成
形加工性が損われる。

【００１５】ここで、共重合ポリエステルの融点測定
は、Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ９１０
ＤＳＣを用い、昇温速度２０℃／分で融解ピークを求
める方法による。なおサンプル量は約２０ｍｇとする。

【００１６】また、共重合ポリエステルの固有粘度は
０．５２〜０．８０であることが好ましく、更に好まし
くは０．５４〜０．７０、特に好ましくは０．５７〜
０．６５である。

【００１７】本発明において、イソフタル酸共重合ポリ
エステル層（Ａ）に用いられる共重合ポリエステルは、
共重合ポリエステル層（Ｂ）に用いられる前記の共重合
ポリエステルのうち、酸成分にイソフタル酸成分を含む
共重合ポリエステルであり、イソフタル酸成分を共重合
した共重合ポリエチレンテレフタレート（イソフタル酸
共重合ポリエチレンテレフタレート）が代表例として挙
げられる。このイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフ
タレートは、イソフタル酸以外の共重合成分として、共
重合ポリエステル層（Ｂ）の共重合成分として例示した
如き共重合成分が、その特性を損なわない範囲、例えば
全酸成分または全アルコール成分に対して３モル％以下
の割合で共重合されていてもよい。

【００１８】イソフタル酸を含む共重合成分の割合は、
ポリマー融点が２１０〜２４５℃、好ましくは２１５〜
２３５℃の範囲になる割合である。融点が２１０℃未満
では耐熱性が劣ることになる。一方、融点が２４５℃を
越えると、ポリマーの結晶性が大きすぎて成形加工性が
損なわれる。

【００１９】本発明においてイソフタル酸共重合ポリエ
ステル層（Ａ）は、その表面粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍ以
下、好ましくは１２ｎｍ以下、更に好ましくは２ｎｍ以
上１０ｎｍ以下であることが必要である。この共重合ポ
リエステル層（Ａ）は、積層フィルムを金属板に貼合せ
て缶に成形した場合、缶の内容物と接する側に位置する
層であり、この表面粗さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下とする
ことにより、内容物、特に炭酸飲料などの清涼飲料水の
味が悪くなるのを防ぐことができ、かつ低温下での耐衝
撃性を改善することができる。但し、この表面粗さ（Ｒ
ａ）が２ｎｍ以下の場合、フィルム表面に傷がつき易
く、その取扱いに注意を要するので、できるだけ避けた
方が望ましい。

【００２０】この表面粗さ（Ｒａ）を１５ｎｍ以下にす
るには、イソフタル酸共重合ポリエステルに添加する滑
剤の平均粒径、添加量を適宜選択すればよい。例えば、
滑剤として単分散球状シリカを使用する場合は、平均粒
径１．５μｍのものであれば０．０４重量％以下、平均
粒径０．８μｍのものであれば０．３６重量％以下添加
するのが好ましい。また、添加量が０．２重量％のとき
は、単分散の球状シリカの平均粒径を０．９５μｍ以下
に、添加量が０．０５重量％のときは、単分散の球状シ
リカの平均粒径を１．３３μｍ以下とするのが好まし
い。これらの場合、種類、平均粒径の異なる滑剤を混合
して使用してもよい。

【００２１】一方、共重合ポリエステル層（Ｂ）は、そ
の表面粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍ以上であることが必要で
ある。この表面粗さ（Ｒａ）を１５ｎｍ未満であると、
フィルムの取扱性（巻取性）が悪化するので不適当であ
る。そして、この共重合ポリエステル層（Ｂ）は、フィ
ルムを金属板に貼合せて缶に成形した場合、金属缶に接
着される側の層であり、缶の内容物と直接接することが
ないので、表面粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍ以上であって
も、内容物の味を悪くするようなことはない。

【００２２】共重合ポリエステル層（Ｂ）の場合も、共
重合ポリエステルに添加する滑剤の平均粒径、添加量を
適宜制御することによって、所望の表面粗さ（Ｒａ）を
得ることができる。

【００２３】イソフタル酸共重合ポリエステル層（Ａ）
や共重合ポリエステル層（Ｂ）に添加する滑剤は、無
機、有機系の如何を問わないが、無機系が好ましい。無
機系滑剤としては、シリカ、アルミナ、カオリン、二酸
化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が例示で
き、有機系滑剤としてはシリコーン粒子、架橋ポリスチ
レン粒子、架橋アクリル樹脂粒子等が例示できる。特
に、耐ピンホール性の点で好ましい滑剤は、粒径比（長
径／短径）が１．０〜１．２である単分散の滑剤であ
る。このような滑剤としては、真球状シリカ、真球状シ
リコーン粒子等が例示できる。

【００２４】なお、フィルムの表面粗さ（Ｒａ）は、Ｊ
ＩＳ―Ｂ０６０１に準じて求めた中心線平均粗さであ
り、フィルム表面粗さ曲線からその中心線の方向に測定
長さＬの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線を
Ｘ軸とし、縦倍率の方向をＹ軸として、粗さ曲線をＹ＝
ｆ（ｘ）で表わしたとき、次の式で与えられる値（Ｒ
ａ：ｎｍ）をフィルム表面粗さとして定義する。

【００２５】

【数１】

【００２６】本発明では、基準長を２．５ｍｍとして５
個測定し、値の大きい方から１個を除いた４個の平均値
としてＲａを表わす。

【００２７】本発明における共重合ポリエステルは、そ
の製法によって限定されることはない。例えば、テレフ
タル酸、エチレングリコール及び共重合成分をエステル
化反応させ、次いで得られる反応生成物を重縮合反応さ
せて共重合ポリエステルとする方法、或はジメチルテレ
フタレート、エチレングリコール及び共重合成分をエス
テル交換反応させ、次いで得られる反応生成物を重縮合
反応させて共重合ポリエステルとする方法、が好ましく
用いられる。共重合ポリエステルの製造においては、必
要に応じ、他の添加剤例えば蛍光増白剤、酸化防止剤、
熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等も添加すること
ができる。

【００２８】本発明のポリエステルフィルムは、イソフ
タル酸共重合ポリエステル層（Ａ）と共重合ポリエステ
ル（Ｂ）とを積層した構造を有するものであり、かかる
二層構造のフィルムは、例えば、それぞれの層を構成す
る共重合ポリエステルを別々に溶融してダイより共押出
し、固化前に積層融着させた後、二軸延伸、熱固定する
方法、各共重合ポリエステルを別々に溶融、押出してフ
ィルム化し、未延伸状態又は延伸後、両者を積層融着さ
せる方法などにより製造することができる。その際、イ
ソフタル酸共重合ポリエステル層（Ａ）と共重合ポリエ
ステル層（Ｂ）の積層接着力を高め、耐衝撃性を向上さ
せるうえで、両層を構成するポリマーの融点差は１０℃
以下、更には７℃以下、特に５℃以下とするのが好まし
い。

【００２９】本発明のポリエステルフィルムは、未延伸
フィルムであってもよいが、通常は二軸延伸し、熱固定
した状態で使用される。この場合、イソフタル酸共重合
ポリエステル層（Ａ）の厚さ方向の屈折率は、１．４９
０〜１．５５０であることが好ましく、更に好ましくは
１．５０５を越え１．５４０以下である。この屈折率が
低すぎると成形加工性が不十分となり、一方、高すぎる
と、非晶に近い構造となるため耐熱性が低下することが
ある。

【００３０】本発明のポリエステルフィルムは、好まし
くは厚みが６〜７５μｍである。さらに１０〜７５μ
ｍ、特に１５〜５０μｍであることが好ましい。厚みが
６μｍ未満では加工時に破れ等が生じやすくなり、一方
７５μｍを超えるものは過剰品質であって不経済であ
る。

【００３１】イソフタル酸共重合ポリエステル層（Ａ）
の厚みＴ_A と、共重合ポリエステル層（Ｂ）の厚みＴ_B
との比（Ｔ_A ／Ｔ_B ）は、０．０２〜１．５程度が好ま
しく、更に好ましくは０．０４〜０．６７、特に好まし
くは０．０４〜０．２５である。具体的には、例えば厚
みが２５μｍのポリエステルフィルムの場合、イソフタ
ル酸共重合ポリエステル層（Ａ）の厚みを０．５〜１５
μｍ、好ましくは１〜１０μｍ、更に好ましくは１〜５
μｍとする。

【００３２】本発明のポリエステルフィルムが貼合せら
れる金属板、特に製缶用金属板としては、ブリキ、ティ
ンフリースチール、アルミニウム等の板が適切である。
金属板へのポリエステルフィルムの貼合せは、例えば下
記，の方法で行うことができる。

【００３３】 金属板をフィルムの融点以上に加熱し
ておいてフィルムを貼合せた後冷却し、金属板に接する
フィルムの表層部（薄層部）を非晶化して密着させる。

【００３４】 フィルムに予め接着剤層をプライマー
コートしておき、この面と金属板を貼合せる。接着剤層
としては公知の樹脂接着剤、例えばエポキシ系接着剤、
エポキシ―エステル系接着剤、アルキッド系接着剤等を
用いることができる。

【００３５】なお、本発明のポリエステルフィルムを金
属板へ貼り合せる場合には、共重合ポリエステル層
（Ｂ）の側を金属板に貼り合せるようにする。

【００３６】更に、本発明のポリエステルフィルムにお
いては、必要に応じて、両共重合ポリエステル層
（Ａ），（Ｂ）間又は片側に、他の追加の層を積層させ
てもよい。

【００３７】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に説明する。

【００３８】

【実施例１〜６及び比較例１〜５】表１に示す成分を共
重合したポリエチレンテレフタレート（固有粘度０．６
４、粒径比１．１、平均粒径０．３μｍの真球状シリカ
を０．１重量％含有）が共重合ポリエステル層（Ａ）、
同じく表１に示す成分を共重合したポリエチレンテレフ
タレート（固有粘度０．６４、粒径比が１．１、平均粒
径１．５μｍの真球状シリカを０．１重量％含有）が共
重合ポリエステル層（Ｂ）となるように、それぞれ別々
に常法により乾燥、溶融した後、互いに隣接したダイか
ら共押出しして、積層、融着させて急冷固化し、未延伸
積層フィルムを作成した。

【００３９】次いで、この未延伸フィルムを１１０℃で
３．０倍に縦延伸した後、１２０℃で３倍に横延伸し、
１９０℃で熱固定して二軸配向積層フィルムを得た。

【００４０】得られたフィルムの厚みは２５μｍであ
り、共重合ポリエステル層（Ａ）及び共重合ポリエステ
ル層（Ｂ）の厚みは、それぞれ５μｍ及び２０μｍ、表
面粗さ（Ｒａ）は、それぞれ５ｎｍ及び２３ｎｍであっ
た。

【００４１】なお、表面粗さ（Ｒａ）は、（株）小坂研
究所製、触針式表面粗さ計（ＳＵＲＦＣＯＲＤＥＲ Ｓ
Ｅ―３０Ｃ）を用いて、触針半径２μｍ、測定圧０．０
３ｇ、カットオフ値０．２５ｍｍの条件下で測定した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【比較例６〜７】実施例２において、二層積層構造とせ
ずに、共重合ポリエステル層（Ａ）のみ（比較例６）、
及びポリエステル層（Ｂ）のみ（比較例７）の厚み２５
μｍの単層フィルムを作成した。

【００４４】

【実施例７〜８及び比較例８〜９】実施例２において、
共重合ポリエステル層（Ａ）及び共重合ポリエステル層
（Ｂ）に含まれる真球状シリカの平均粒径及び量を表２
に示すように変更し、それぞれ表面粗さ（Ｒａ）を変更
し、その他の条件は実施例２と同じにして二軸配向積層
フィルムを得た。

【００４５】

【表２】

【００４６】上記実施例１〜８、比較例１〜９で得られ
た計１７種のフィルムを、２３０℃に加熱した板厚０．
２５ｍｍのティンフリースチールの両面に、ポリエステ
ル層（Ｂ）の表面がティンフリースチールに接するよう
に貼合せ、水冷した後１５０ｍｍ径の円板状に切取り、
絞りダイスとポンチを用いて４段階で深絞り加工し、５
５ｍｍ径の側面無継目容器（以下、缶と略す）を作成し
た。

【００４７】この缶について以下の観察および試験を行
い、各々下記の標準で評価した。

【００４８】（１） 深絞り加工性―１ ○：フィルムに異常なく加工され、フィルムに白化や破
断が認められない △：フィルムの缶上部に白化が認められる ×：フィルムの一部にフィルム破断が認められる

【００４９】（２） 深絞り加工性―２ ○：異常なく加工され、缶内フィルム面の防錆性試験
（１％ＮａＣｌ水を缶内に入れ、電極を挿入し、缶体を
陽極にして６Ｖの電圧をかけた時の電流値を測定する。
以下ＥＲＶ試験と略す）において０．１ｍＡ以下を示す ×：フィルムに異常はないが、ＥＲＶ試験で電流値が
０．１ｍＡ以上であり、通電個所を拡大観察するとフィ
ルムに粗大滑剤を起点としたピンホール状の割れが認め
られる

【００５０】（３） 耐衝撃性 深絞り成形が良好な缶について、水を満注し、１０℃に
冷却した後、各テストにつき１０個ずつを高さ３０ｃｍ
から塩ビタイル床面に落した後、缶内のＥＲＶ試験を行
った結果、 ○：全１０個について０．３ｍＡ以下であった。 △：１〜５個について０．３ｍＡ以上であった。 ×：６個以上について０．３ｍＡ以上であるかあるい
は、落下後既にフィルムのひび割れが認められた。

【００５１】（４） 耐熱脆化性 深絞り成形が良好であった缶を２００℃×５分間加熱保
持した後、（３）に記した耐衝撃性評価を行った結果、 ○：全１０個について０．３ｍＡ以下であった。 △：１〜５個について０．３ｍＡ以上であった。 ×：６個以上について０．３ｍＡ以上であるかあるいは
２００℃×５分間加熱後、既にフィルムにひび割れが認
められた。

【００５２】（５） 耐レトルト性 深絞り成形が良好な缶について、水を満注し、蒸気滅菌
器で、１２０℃、１時間レトルト処理を行い、しかる
後、５０℃で３０日間保存した。得られた缶を各テスト
につき１０個ずつ高さ１ｍから塩ビタイル床面に落した
後、缶内のＥＲＶ試験を行った。 ○：全１０個について０．３ｍＡ以下であった △：１〜５個について０．３ｍＡ以上であった ×：６個以上について０．３ｍＡ以上であったかあるい
は、落下後既にフィルムのひび割れが認められた

【００５３】（６） 保香性 深絞り成形が良好な缶について、サイダーを充填し、密
封した。３７℃で３０日間保持した後、開缶し、香りの
変化を官能検査により調べた。 ○：香りの変化はなかった △：わずかに香りの変化が認められた ×：香りの変化が認められた

【００５４】（７） 保味性 （６）と同様にして、味の変化を官能検査により調べ
た。 ○：味の変化はなかった △：わずかに味の変化が認められた ×：味の変化が認められた

【００５５】以上７種の評価結果及び巻取性は、表３に
示す通りであった。

【００５６】

【表３】

【００５７】表３の結果から明らかなように、本発明の
ポリエステルフィルムを使用した缶では、深絞り加工
性、耐熱脆化性、耐レトルト性、保香性に優れていると
共に、耐衝撃性、特に低温下での耐衝撃性に優れてお
り、しかも清涼飲料水などの味を悪化させることがな
く、巻取性も良好である。

【００５８】

【発明の効果】本発明の金属板貼合せ成形加工用ポリエ
ステルフィルムは、優れた成形加工性、耐熱性、耐レト
ルト性、保香性を有すると共に、耐衝撃性、特に低温下
での耐衝撃性が改善され、更に清涼飲料水などの味を悪
くすることがなく、巻取性も良好である。従って、冷却
して低温下で取扱われることの多い清涼飲料水用などの
金属缶に貼合せて用いるのに、特に好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点が２１０〜２４５℃であるイソフタ
   ル酸共重合ポリエステル層（Ａ）と、融点が２１０〜２
   ４５℃である共重合ポリエステル層（Ｂ）とを積層して
   なり、該共重合ポリエステル層（Ａ）の表面粗さ（Ｒ
   ａ）が１５ｎｍ以下、該共重合ポリエステル層（Ｂ）の
   表面粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍ以上であることを特徴とす
   る金属板貼合せ成形加工用ポリエステルフィルム。