JPH06270363A - 気泡の巻き込みのないラミネート法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速ラミネート時に発生する樹脂フィルムと
鋼帯間の空気捲込みを防止する。 【構成】 第１段目のラミネートロールを鋼製として圧
下率０．５〜２％の範囲で総厚を減少させ、第２段目以
降のラミネートロールをゴムライニングロールとする。
上記ラミネート工程において鋼帯の温度を、鋼帯に接触
する面側の樹脂融点〜降温結晶化温度の範囲とする。 【効果】 第１段目の鋼製ラミネートロールによる圧延
により空気捲込みを防止し、第２段目以降のゴムライニ
ングラミネートロールにより必要な密着性を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速ラミネート時に空
気の巻き込みを防止する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】容器分野では、めっき鋼板あるいはアル
ミ板に塗装を施した材料の適用が現在主流となってい
る。

【０００３】しかし、溶剤による環境汚染に対し法的規
制化の方向にあり、また塗装・焼き付け工程の能率アッ
プ及び省エネルギーには限界がある。

【０００４】従って、溶剤を用いない方法として、塗装
の代りに樹脂フィルムを平板にラミネートし、その後製
缶加工して使用する方法が今後の趨勢となる事が考えら
れている。

【０００５】ラミネート材に関しては、フィルムと金属
箔のラミネートあるいは樹脂フィルムの多層ラミネート
などのいわゆる軟包装材はすでに技術的に完成し、今日
多くの需要に答えている。

【０００６】しかし、食品缶用途のいわゆる缶用材料の
分野にまでラミネート材を適用するには至っていない。

【０００７】現在、鋼板あるいはアルミ板をベースとし
て樹脂フィルムをラミネートし、その後製缶加工する技
術開発が近年、進められている。

【０００８】特に塗装の数倍の速度で高速ラミネートす
るプロセス技術は、安価で安定した材料供給のために必
須であるが、高速ラミネート時に鋼板あるいはアルミ板
と樹脂フィルム間に空気を巻き込む事が大きな解決すべ
き課題である。

【０００９】従来公知となっているラミネート法とし
て、特公昭６１―３６７６号公報では、有機樹脂フィル
ムを鋼帯にはりつける方法が開示されている。

【００１０】この方法においては、錫めっきされた鋼帯
を予熱し、そこに樹脂フィルムを圧着ロールにて仮圧着
し、次いで鋼帯を昇温して樹脂フィルムをさらに圧着ロ
ールにて本圧着している。

【００１１】また、特願昭６１―１８３４３７号公報に
は、接着性の樹脂フィルムとアルミ箔を順次、鋼帯に積
層する方法が開示されている。

【００１２】この方法においては、予熱されて走行する
鋼帯に対して樹脂フィルム及びアルミ箔がそれぞれ別の
位置で圧着ロールによりはりつけられ積層鋼帯となる。

【００１３】上記の方法で樹脂フィルムを鋼帯表面に向
けて送給するとき、樹脂フィルムの表面近傍にある空気
が、樹脂フィルムの走行に随伴されて、圧着部に持ち込
まれる事がある。

【００１４】持ち込まれた空気は、鋼帯と樹脂フィルム
の間に気泡として残留し、大きい気泡の場合はふくれと
なる。当然、このふくれは積層鋼帯の商品価値を下げ
る。

【００１５】また、たとえ外観上、ふくれに見えない程
度の微小な気泡であっても、絞り・しごき加工等の製缶
加工を受けると、加工後のフィルム密着性が著しく劣化
して缶用素材として用をなさない。

【００１６】この様な気泡の巻き込みを防止するため、
特開昭６３―２３３８２４号公報では鋼帯と樹脂フィル
ム間の角度を３０〜９０度に維持しながら樹脂フィルム
を鋼帯に向けて送給して圧着ロールにより圧着する方法
が開示されている。

【００１７】これは空気流体のくさび効果を防止する事
と理解されるが、鋼帯の走行速度２００ｍ／ｍｉｎ以上
で高速ラミネートを行うとやはり空気巻き込みが発生
し、この対策では不十分である。

【００１８】より抜本的な解決策としては、圧着部の空
気あるいは気体を除去し減圧状態とする事が考えられる
ところである。

【００１９】この例として特開昭６３―１１８２４１号
公報では圧着ロールの上流側に減圧室を設け、内部は真
空ポンプにより１００〜２００トルに減圧される。

【００２０】減圧室の入り側はシールロールによってシ
ールされ、出側は圧着ロール及びシールロールによりシ
ールされる。

【００２１】この減圧室内で金属箔及びキャリアフィル
ムをラミネートし、気泡の巻き込みのない電気用積層板
を得る。

【００２２】また、真空蒸着の分野では、フィルムへの
アルミの蒸着や鋼帯への亜鉛の蒸着技術が今日広く開示
されているが、０．１トル以下の高真空を保つため真空
室は多段の差動減圧室を前後に設けるかあるいは処理材
コイルも含んだ装置全体をバッチ式に真空に引く事とな
る。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】この様な方法は、原理
的には最善策と考えられるが、鋼帯と樹脂フィルムのラ
ミネートに適用した場合、以下の実操業上の問題があ
る。

【００２４】金属帯あるいはフィルムに付着した異物
が、圧着部で圧着ロールに固着する事が現場操業では不
可避的に発生する。

【００２５】この様な場合、高真空室内にある圧着ロー
ルを外部から手入し異物を除去する手段がないため、高
真空を大気圧へ戻す事となり、高速ラミネート設備の能
率を著しく阻害する事となる。

【００２６】また、鋼帯と鋼帯との繋ぎ溶接部やアルミ
帯同士のステッチャー接合部が、圧着ロールを通過する
時に圧着ロール表面に圧痕を生じ、その後のラミネート
時に圧着ロールの圧痕がラミネート面の外観不良を引き
起こす。

【００２７】このため、接合部（溶接部）が圧着ロール
を通過する際には、圧着ロールを鋼帯あるいはアルミ帯
から離さなければならない。

【００２８】ところが、圧着ロールが高真空室内にある
場合、圧着ロールの移動機構を設けると真空シール部に
機械的なクリアランスが避けられないため高真空度が維
持できない。

【００２９】また、真空度を維持するための真空ポンプ
の電力費、減圧装置の設備費など経済的に高速ラミネー
トを行うメリットが減り得策でない。

【００３０】特に鋼帯走行速度が２００ｍ／ｍｉｎ以上
の高速ラミネートになると真空ポンプ電力費はますます
増加する。

【００３１】これは金属帯の表面粗度の影響と考えら
れ、低速時には表面粗度の影響はないが高速時には粗度
の凹部に存在する空気が減圧室内でも十分拡散されない
まま圧着される結果と考えられる。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高速ラミ
ネート時に空気を巻き込まない経済的なラミネート法に
ついて種々検討した結果、以下の方法及び装置を見いだ
した。即ち、本発明は、

【００３３】（１）走行する金属帯の両面あるいは片面
に樹脂フィルムを連続的にラミネートする際に、一段目
の圧着ロールをスチールロールとして該フィルムを該金
属帯に圧着しながら圧下率０．５〜２．０％で圧延し、
ついで二段目の圧着ロールをゴムライニングロールとし
てニップ幅を１０ｍｍ以上で圧着する事を特徴とする気
泡の巻き込みのないラミネート法。

【００３４】（２）前記（１）記載の一段目に圧着時の
金属帯温度を該金属帯の接触するフィルム面の樹脂融点
から該融点以下２０℃の範囲とし、二段目に圧着時の該
金属帯の温度を該金属帯との接触面側フィルムの降温結
晶化温度以上とする事を特徴とする気泡の巻き込みのな
いラミネート法。

【００３５】（３）前記（１）または（２）記載におい
て、必要に応じて三段目以降の多段圧着ゴムライニング
ロールにて順次圧着し、最終圧着までの金属帯温度を該
金属帯との接触面側フィルムの降温結晶化温度以上に保
つ事を特徴とする気泡の巻き込みのないラミネート法。
を要旨とする。

【００３６】以下、本発明を詳細に説明する。

【００３７】本発明では金属帯は鋼帯及びアルミ帯を含
む。鋼帯としては、めっき原板、錫めっき鋼板、ニッケ
ルめっき鋼板、クロムめっき鋼板（テインフリーステイ
ール）、アルミめっき鋼板やこれらの合金めっき鋼板、
アルミ帯としては缶用アルミ板を使用する。

【００３８】熱接着可能な樹脂フィルムとしては、ポリ
エステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレートな
ど）、酸変成ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリ
プロピレンなど）、ポリアミド樹脂（ナイロンなど）、
ポリアクリロニトリルなどを使用する。

【００３９】またこれら樹脂フィルムに接着剤をつけて
ラミネートする、いわゆるドライラミネートも本発明の
範囲内である。

【００４０】熱圧着時の金属帯温度は、ラミネートする
樹脂フィルムの融点から降温結晶化温度までの範囲と
し、樹脂フィルムが高粘性流動状態となる温度領域で圧
着を行う。

【００４１】通常、金属帯から樹脂フィルムに向かって
熱を与えるが、これは熱圧着法の常法である。

【００４２】高速走行する金属帯に対してラミネートを
行う場合に、空気の巻き込みを防止するためには、以下
の条件を満足する事が必要である。

【００４３】圧着ロールの線圧を上げると空気の巻き込
み量が減少する事は既に公知の事実となっている。

【００４４】ここで気泡（空気巻き込み部）の存在場所
を詳細に観察すると、以下の事実が判明した。即ち、金
属帯表面の凹凸（表面粗度）の凹部に気泡が生じる。

【００４５】表面粗度は、金属帯の取扱い時に生じるす
り疵を防止するため人為的に施すものであるから、表面
粗度をなくして全く平坦な表面とする事は実用上問題が
生じる。

【００４６】そこで、気泡の巻き込みを防止するために
は、ラミネートの条件を適正化する事が必要である。表
面粗度の凹部まで樹脂で充満させるためには、第１段目
のラミネートロールで表面の凹部に存在する空気を完全
に追い出さなければならない。

【００４７】このためには、樹脂厚みに金属帯の厚みを
加えた総厚みに対して表面粗度の分だけ厚みを減少させ
るための圧下を加える必要がある。

【００４８】ここで、通常使用されるゴムライニング製
ラミネートロールであると圧力をかけてもゴムが変形す
るのみで、上記総厚みの圧下にはつながらない。

【００４９】そこで、本発明では、第１の要件として、
第１段のラミネートロールに鋼ロールを用いて圧下し、
上記総厚みの減少をはかる。

【００５０】この時、圧下率として０．５％未満では空
気の巻き込み防止が完全でなく、２％超では金属帯の材
質が硬化し加工性に問題が生じる。

【００５１】次に、溶融樹脂が金属帯表面になじみ、十
分な密着性を得るためには、一定の圧着時間が必要であ
る。

【００５２】通常使用されるゴムライニングのラミネー
トロールは、圧下時のゴムの変形による偏平化（この幅
をニップ幅と称する）が１０〜２０ｍｍであり、圧着時
間を確保し、十分な密着性を得るのであるが、鋼製のラ
ミネートロールであるとニップ幅がほとんど取れないた
めに密着性が不十分となる。

【００５３】そこで、第２段目あるいは第２段目以降の
ラミネートロールをゴムライングロールとする事によ
り、必要な密着性を得る事が本発明の第２の要件であ
る。

【００５４】この時、ニップ幅が１０ｍｍ未満である
と、圧着時間の不足から密着性が不十分となる。

【００５５】次に、ラミネート時の金属帯の温度域に関
して以下の条件が必要である。

【００５６】ラミネート時に樹脂が金属帯表面の凹部ま
で充満するためには、樹脂は流動状態になければならな
い。そのためには樹脂の融点まで加熱する必要がある。

【００５７】加熱は、金属帯からの熱の供給で行われる
のが通常であるから、金属帯の温度としては樹脂の融点
から融点以下２０℃の範囲とするのが適当である。

【００５８】融点以上であると樹脂がラミネートロール
へ粘着し、、融点以下２０℃の温度よりもさらに低い温
度では樹脂の流動化が不十分となる。

【００５９】次に、第２段あるいは第２段以降の圧着時
の金属帯温度は、樹脂の降温結晶化温度以上であれば良
い。これは以下の理由による。

【００６０】即ち、樹脂はその特性として一旦溶融する
と凝固するまでに過冷却を必要とし、凝固温度は一般に
融点よりも低い（この温度を降温結晶化温度と称する）
ためである。

【００６１】さらに、第２段の圧着で樹脂層と金属帯間
の密着性が不十分な場合（例えば成形加工度が高い場
合）には、必要な密着性を得るまで第３段以降のゴムラ
イニングロールによる圧着の段数を増やす。

【００６２】以下、実施例に基づき本発明を説明する。

【００６３】

【実施例】実施例で使用した金属帯は電解クロム酸処理
した鋼帯である。ラミネートフィルムとしては厚み２０
μのホモＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）及びホ
モＰＥＴにウレタン系接着材２μを予め塗布したもので
ある。

【００６４】また第１表における圧着温度は圧着直後の
鋼帯温度で示した。フィルムとして使用したＰＥＴの熱
特性は融点＝２６５℃、降温結晶化温度＝１７０〜１８
０℃であった。

【００６５】またフィルムとしてＰＥＴに接着剤を塗布
したフィルムを使用した場合もＰＥＴ単独の場合と同様
の温度でラミネートした。

【００６６】鋼製ラミネートロールはステンレスＳＵＳ
３０４の材質のロールを使用した。ゴムライニングのラ
ミネートロールは上記鋼製ラミネートロールの上にシリ
コンゴムを２０ｍｍ厚みでライニングしたものを使用し
た。

【００６７】鋼製ラミネートロールの場合の圧下率は下
記に式に従って定義した。

【００６８】

【数１】圧下率＝（Ａ＋Ｂ−Ｃ）÷（Ａ＋Ｂ）

【００６９】Ａ：フィルム厚み Ｂ：金属帯厚み Ｃ：第１段ラミネート後のラミネート板の総厚み

【００７０】またゴムライニングロールの場合の線圧は
下記の式に従って定義した。

【００７１】

【数２】線圧＝Ｄ÷Ｅ

【００７２】Ｄ：ロール軸受けに掛かる総力（ｋｇ） Ｅ：ラミネートフィルムの幅（ｍ）

【００７３】ラミネート板における空気巻き込み面積率
（％）は顕微鏡（×２００倍）の視野で認められる気泡
部の面積率を画像処理により求めた。

【００７４】密着性の評価はラミネート板を通常の圧延
機で冷間圧延し厚みを５０％減少させた後、１８０°ピ
ール試験で剥離強度を試験片の幅で除し、幅１０ｍｍ当
たりの強度（ｇ）で表示した。

【００７５】圧延を行わないと全てフィルム破断し、密
着力の測定が出来なかった。

【００７６】一部、鋼帯の材質に関わる条件では加工性
として絞り加工（Ｈ／Ｄ＝２）を行った。

【００７７】第１表に示すように圧着条件を変化させて
特性を評価した結果、同じく第１表に示すように本発明
法によるものは気泡の捲き込みがなく優れた密着性を備
えている。

【００７８】

【表１】

【００７９】

【発明の効果】樹脂ラミネート法による製缶用素材の製
造は現在の塗装・焼き付け工程における溶剤による環境
汚染を防止でき、また溶剤揮発エネルギー消費も皆無に
できる。

【００８０】特に、本発明による高速ラミネートでは大
量生産可能で安価に安定して製缶素材を供給できると同
時に、錫めっきやテインフリーめっき（クロムめっき）
等のめっきラインのライン速度とラミネート速度がマッ
チングするため、めっきライン内にラミネート設備を設
置でき、さらに安価に製造できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｌ 9:00 4Ｆ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する金属帯の両面あるいは片面に樹
   脂フィルムを運続的にラミネートする際に、一段目の圧
   着ロールをスチールロールとして該フィルムを該金属帯
   に圧着しながら圧下率０．５〜２．０％で圧延し、つい
   で二段目の圧着ロールをゴムライニングロールとしてニ
   ップ幅を１０ｍｍ以上で圧着する事を特徴とする気泡の
   巻き込みのないラミネート法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の一段目に圧着時の金属帯
   温度を該金属帯の接触するフィルム面の樹脂融点から該
   融点以下２０℃の範囲とし、二段目に圧着時の該金属帯
   の温度を該金属帯との接触面側フィルムの降温結晶化温
   度以上とする事を特徴とする気泡の巻き込みのないラミ
   ネ一ト法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載において、必要に
   応じて三段目以降の多段圧着ゴムライニングロールにて
   順次圧着し、最終圧着までの金属帯温度を該金属帯との
   接触面側フィルムの降温結晶化温度以上に保つ事を特徴
   とする気泡の巻き込みのないラミネート法。