JPH07186353A - 減圧ラミネート法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、樹脂フィルムをラミネートする際
に空気の巻き込みを防止して、安定して樹脂フィルムを
ラミネートする減圧ラミネート法を提供する。 【構成】 金属帯６を挟み込むシールロール１を圧着ロ
ール３の上流側に配置し、圧着ロール３とシールロール
１の間には、これら相互のロールと接触する中間ロール
２を配置し、これら対をなす３つのロールに側面シール
板７を設けることにより囲まれた閉空間５を減圧状態と
して樹脂フィルム８をラミネートする減圧ラミネート法
である。 【効果】 密着時の気泡面積率を減少させて密着性を向
上し、高速ラミネートでも安定して樹脂フィルムのラミ
ネートが可能となり、ラミネート鋼板の品質と生産性の
向上を図り得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板あるいはアルミ板
に樹脂フィルムをラミネートする際に、板とフィルム間
に空気の巻き込みを防止する減圧ラミネート法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】容器材料分野では、めっき鋼板あるいは
アルミ板に塗装を施したものが現在主流となっている
が、溶剤による環境汚染に対し法規制化される方向にあ
り、また塗装・焼き付け工程の能率アップ及び省エネル
ギーに限界があることから、塗装の代わりに溶剤を用い
ない方法として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こと
が考えられる。

【０００３】今まで包装材料としてのフィルムと、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
はすでに技術的に完成し、今日多くの需要に応えている
が、食品缶の分野にまで適用するには至っていない。

【０００４】従来から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
ルムを鋼帯に貼り付けることが開示されている。この方
法では、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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように樹脂フィル
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、圧
着部に持ち込まれることがある。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。

【０００６】このふくれは積層鋼帯としての商品価値を
下げるが、外観に感じない程度の微小な気泡でも、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
密着性が著しく劣ることとなり、缶用素材として用をな
さない。

【０００７】この様な気泡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、圧着ロールにより圧着する方法
が開示されている。

【０００８】これは空気流体のくさび効果を防止するこ
とと理解されるが、鋼帯走行速度２００ｍ／ｍｉｎ以上
の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。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
とすることが容易に考えられるところである。

【０００９】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１００〜２００Ｔｏｒｒに減圧され
る。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。この減圧室内で金属箔及びキャリアフィルムをラ
ミネートし気泡巻き込みのない電気用積層板を得る。

【００１０】このような方法を鋼板あるいはアルミ板の
金属帯への樹脂フィルムラミネートに適用した場合、鋼
帯走行速度が２００ｍ／ｍｉｎ以上となると目視では判
別できない微小な気泡の巻き込みが起こる。そして絞り
・しごき加工の様なきびしい加工が加わると剥離を起こ
す。

【００１１】通常の鋼板あるいはアルミ板には表面粗度
が人為的に施されており、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
といえども十分拡散されないまま圧着される結果による
ものと考えられる。

【００１２】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、０．１Ｔｏｒｒ以下の高真空が必要なため
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
こととなる。

【００１３】この様な方法を金属帯への樹脂フィルムラ
ミネートに適用した場合、空気巻き込みは高速下でも十
分防止可能であるが、実操業では圧着部で金属帯に付着
した異物の噛み込みが起きることがよくある。その際に
は、高真空室内にある圧着ロールを外部から手入れする
手段がないため、高真空を大気圧へ戻すこととなり、高
速ラミネート設備の能率を著しく阻害する。

【００１４】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。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す
必要がある。

【００１５】しかし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。また上記方法では、基本的な問題として以
下の点がある。

【００１６】即ち減圧下では巻き込まれた希薄空気は一
定体積の気泡を形成し、それが大気圧により圧縮され小
さくなるのであるが、減圧下で気泡により鋼帯あるいは
アルミ帯と樹脂フィルムが接触していなかった部分は、
大気圧下では接触しているだけで接着しておらず、製缶
加工により密着不良が起こる。

【００１７】本発明は上記課題を解決し、例えば２００
ｍ／ｍｉｎ以上の高速ラミネートでも、安定して樹脂フ
ィルムをラミネートする減圧ラミネート法を提供する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋼帯ある
いはアルミ帯への樹脂フィルムの高速ラミネート法につ
き種々検討した結果、以下の方法により前記の課題を解
決できることを見出した。

【００１９】本発明の第１は、走行する金属帯の両面あ
るいは片面に樹脂フィルムを一対の圧着ロールで連続的
にラミネートする際に、圧着ロールの上流側に位置する
空間を減圧状態として樹脂フィルムをラミネートした
後、大気中でさらに１段以上の再圧着を行うことを特徴
とする減圧ラミネート法である。

【００２０】本発明の第２は、上記第１の発明におい
て、金属帯を挟み込む一対のシールロールを一対の圧着
ロールの手前すなわち上流側に配置し、圧着ロールとシ
ールロールの間にはこれら相互のロールと接触して回転
自在の一対の中間ロールを配置し、これら３つの対をな
すロールの側面に側面シール板を設けることによって囲
まれた閉空間を減圧状態とすることを特徴とする減圧ラ
ミネート法である。

【００２１】本発明の第３は、上記第１の発明におい
て、金属帯の表面粗度を平均粗さとして０．５μｍ以下
とすることを特徴とする減圧ラミネート法である。

【００２２】本発明の第４は、上記第１，第２，第３の
発明において、減圧閉空間の真空度を５０Ｔｏｒｒ以下
とすることを特徴とする減圧ラミネート法である。

【００２３】

【作用】本発明のラミネート法で用いる金属帯のうち、
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（ティンフリースティー
ル），アルミめっき鋼板やこれらの合金めっき鋼板が使
用され、アルミ帯としては缶用アルミ板が使用される。

【００２４】また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）
が使用される。

【００２５】上記の金属帯と樹脂フィルムを熱圧着する
時の金属帯の温度は、ラミネートする樹脂フィルムが単
層の場合は樹脂融点より５℃低く設定する。一方樹脂フ
ィルムが２層で、接着側の樹脂融点に対し非接着側の樹
脂融点が高い場合には、金属帯の温度は接着側の樹脂融
点±５℃の範囲とする。

【００２６】温度の上限は圧着ロールへフィルムが融着
しないためであり、温度の下限は熱接着力を得るためで
ある。単層フィルムの場合は、熱接着性の強い樹脂を適
宜選択する。

【００２７】金属帯の走行速度が２００ｍ／ｍｉｎ以上
の高速ラミネートにおいては、空気巻き込みを防止する
ためには以下の２つの条件を満足することが必要であ
る。

【００２８】第１に、金属帯の表面粗度を平均粗さで
０．１〜０．５μｍに限定する必要がある。０．５μｍ
を越えると粗度の凹部に滞留する空気が減圧室中でも拡
散不十分となり、圧着部で金属帯と樹脂フィルム間に気
泡として巻き込まれる。また平均粗さが０．１μｍ未満
であると金属帯を通板する時にスリきずが入り易く、商
品価値を落とすこととなる。なおこの範囲は、通常の商
品レベルである。

【００２９】次に第２として、減圧室の真空度を５０Ｔ
ｏｒｒ以下とする。５０Ｔｏｒｒより大きな値になり真
空度が下がると、表面粗度を平均粗さで０．５μｍ以下
にしても粗度凹部の滞留空気の拡散が不十分となり空気
巻き込みを生じる。

【００３０】真空度を上げて高真空にして行くほど空気
巻き込み防止には有利な条件となるが、圧着ロールに金
属帯の繋ぎ部が通過する際には、圧着ロールが退避でき
る様に移動可能な構造とする必要がある。このためシー
ルが完全には行えないので、実操業は１Ｔｏｒｒ程度が
真空度の限界である。

【００３１】以上で高速ラミネートにおける空気巻き込
みはほぼ抑制される。ところが、減圧下で生成した気泡
は大気圧により圧縮され問題にならないほど小さくなる
が、減圧下で気泡により金属帯と樹脂フィルムが接触し
ていなかった部分は、大気圧下では接触しているだけで
接着していない。

【００３２】そのためさらに健全なラミネート皮膜を得
るために、減圧ラミネート後大気中でさらに線圧３０ｋ
ｇ／ｃｍ〜１００ｋｇ／ｃｍまでの範囲で１段以上の再
圧着を行い、加工後密着性を確保する。４段以上では効
果が飽和するので、通常は１〜３段で再圧着を行うとよ
い。なお実操業上は以下の配慮が必要である。

【００３３】先ず減圧室の容量については、できる限り
小容量であることが望ましく、最小の容量を得る例を図
１に示す。即ち図１に示すように、圧着ロール３より上
流側に、金属帯６を挟み込む一対のシールロール１を設
け、圧着ロール３とこのロール１の回転方向に合わせる
ために、両ロール間に中間ロール２を介在させ、圧着ロ
ール３と中間ロール２ならびにシールロール１と中間ロ
ール２をお互いに密に接触させ、圧着ロール３と中間ロ
ール２間に樹脂フィルム８を通過させる。

【００３４】このように小容量にすべき理由を以下に示
す。熱圧着法でラミネートを行う場合、連続操業では予
熱された金属帯６からの輻射熱によって、減圧室５全体
の温度が樹脂の融点近傍まで上昇する。

【００３５】このため樹脂フィルム８が大容量の減圧室
を通過する間に熱せられ、一部溶融したり、また延伸フ
ィルムの場合はフィルムの収縮が起こり、満足なラミネ
ートが行えない。これらの危険を避けるために、減圧室
５は出来るだけ小容量化し、フィルムの通過時間を極小
にすることが望ましい。

【００３６】また異物が圧着ロール３やシールロール１
に噛みこんだ場合に、大気圧に戻してロールを手入れす
る必要があるが、このように小容量の減圧室であると所
定の真空度まで回復するまでの時間を短縮でき、高速ラ
ミネート設備の能力ダウンを最小限とすることができ
る。

【００３７】シールロール１，中間ロール２，及び圧着
ロール３の側面部のシール機構は、図１に示される上記
各々計６本のロールで囲まれる減圧空間５をロール側面
からシールするため、ロール側面は軸部４を除き平坦な
鏡面仕上げとし、その面に例えば酸化クロムなどの耐摩
耗性セラミックをコーティングした側面シール板７を接
触させる。

【００３８】この側面シール板７には真空ポンプに接続
される配管９を設け、減圧空間５は真空ポンプにより常
時吸引される。この側面シール板７は連続操業で次第に
摩耗するので定期的に取り替える。

【００３９】また真空ポンプの排気容量は、減圧空間５
の真空度が所定の範囲値になるように適宜選択する。ま
た図１に示すように、減圧室の下流側に再圧着ロール１
０を配置し、密着性を確保した健全なラミネート皮膜を
形成させる。

【００４０】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。

【００４１】ラミネートする金属帯として、板厚０．２
８×板幅５００ｍｍの錫めっき鋼帯を準備した。その
際、表面粗度の影響を調査するため、表１，表２に示す
ように平均粗さを０．１から０．７まで変化させた。

【００４２】ラミネートする樹脂フィルムは、厚みが２
０μｍのポリエチレンテレフタレート（融点２６５℃）
を準備した。次いで上記図１に示す設備を用いて、錫め
っき鋼帯の両面に樹脂フィルムをラミネートした。ラミ
ネートする際の諸条件は次のの通りである。

【００４３】減圧室の真空度：１〜１００Ｔｏｒｒま
で変化させた（表１，表２参照） 鋼帯の走行速度：１５０〜４００まで変化させた（表
１，表２参照） 再圧着線圧：２０〜１２０ｋｇ／ｃｍまで変化させた 再圧着回数：１〜４まで変化させた 圧着温度：２６０℃

【００４４】ラミネート後は、再圧着ロールによって再
圧着するものと、しないものに２分させた。以上の方法
によって製造したラミネート鋼板について、気泡の面積
率と気泡巻き込み性を評価した。それぞれの評価方法は
以下の通りで行った。

【００４５】＜気泡の面積率＞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。

【００４６】＜加工後密着性＞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６５％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。フ
ィルム破断の場合は「超」の表示を付した。圧延を行わ
ないと全てフィルム破断し、密着力の測定ができなかっ
た。

【００４７】実施例及び比較例を表１，表２にまとめて
示す。

【００４８】表１，表２の評価結果から、２００ｍ／ｍ
ｉｎの高速ラミネートにおいては、金属帯の平均粗さで
０．５μｍ以下とし、かつ真空度を５０Ｔｏｒｒ以下と
することによって、空気巻き込みをなくすることができ
る。

【００４９】さらに３００ｍ／ｍｉｎ以上の速度では、
表面粗度をさらに下げるか、または真空度を上げること
によって、空気巻き込みを防止できることが判る。そし
て減圧圧着後に再圧着をすることにより、密着性の良好
なラミネート皮膜が得られることが判る。

【００５０】なお表１，表２に示す以外の樹脂フィルム
として、ポリブチレンテレフタレート（融点２３０
℃），ナイロン６（融点２１５℃），ポリプロピレン
（融点１８８℃）についても、各々の融点マイナス５℃
の圧着温度でラミネートして、表１，表２と同じ結果を
得た。

【００５１】また表１，表２のそれぞれでは錫めっき鋼
帯を用いたが、ティンフリースチール，ニッケルめっき
鋼帯あるいは缶用アルミ帯を用いても、表１，表２と同
じ結果が得られた。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】

【発明の効果】以上のように樹脂ラミネート法による製
缶用素材の製造は、塗装・焼き付け工程における溶剤に
よる環境汚染等を防止でき、溶剤揮発エネルギー消費も
皆無にできる。

【００５５】さらに本発明法では、樹脂ラミネートに際
して効果的にロールを配置して減圧状態を形成すること
により、密着時の気泡面積率を減少させて密着性を向上
し、例えば２００ｍ／ｍｉｎ以上の高速ラミネートでも
安定して樹脂フィルムのラミネートが可能となり、ラミ
ネート鋼板の品質ならびに生産性の向上を図り得る。

【００５６】また本発明によるラミネート法では、大量
生産が可能で安定して製缶素材を供給でき、同時に錫め
っきやティンフリーめっき（クロムめっき）等のライン
速度とラミネート速度がマッチングするため、めっきラ
イン内に容易にラミネート設備を設置でき、さらに安価
に製缶素材等を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するに好適な樹脂ラミネートの一
例を示す略側面図である。

【符号の説明】

１ シールロール ２ 中間ロール ３ 圧着ロール ４ ロール軸 ５ 減圧空間（減圧室） ６ 金属帯 ７ 側面シール板 ８ 樹脂フィルム ９ 側面シール板に設けた排気管 １０ 再圧着ロール

Claims (4)

【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
   脂フィルムを一対の圧着ロールで連続的にラミネートす
   る際に、圧着ロールの上流側に位置する空間を減圧状態
   として樹脂フィルムをラミネートした後、大気中でさら
   に１段以上の再圧着を行うことを特徴とする減圧ラミネ
   ート法。
2. 【請求項２】 金属帯を挟み込む一対のシールロールを
   一対の圧着ロールの上流側に配置し、圧着ロールとシー
   ルロールの間にはこれら相互のロールと接触して回転自
   在の一対の中間ロールを配置し、これら３つの対をなす
   ロールの側面に側面シール板を設けることによって囲ま
   れた閉空間を減圧状態とすることを特徴とする請求項１
   記載の減圧ラミネート法。
3. 【請求項３】 金属帯の表面粗度を平均粗さとして０．
   ５μｍ以下とすることを特徴とする請求項１記載の減圧
   ラミネート法。
4. 【請求項４】 減圧閉空間の真空度を５０Ｔｏｒｒ以下
   とすることを特徴とする請求項１，２，３のいずれか１
   項に記載の減圧ラミネート法。