JPH10217392A - 片面の巻き込み気泡の少ない樹脂フィルムのラミネート方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 片面の巻き込み気泡の少ない樹脂フィルムの
ラミネート方法を提供する。 【解決手段】 走行する金属帯の片面に、樹脂フィルム
の融解開始温度以上、融解における吸熱ピーク温度末満
で樹脂フィルムを熱圧着させた後、その樹脂フィルムを
熱圧着した金属帯を樹脂フィルムの融解における吸熱ピ
ーク温度以上に昇温し、次いで金属帯の他の面にも樹脂
フィルムを送給して、金属帯両面の樹脂フィルムを熱圧
着する。この方法により、高速ラミネートにおいて、先
に熱圧着した面の気泡巻き込みを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、片面の巻き込み気
泡の少ない樹脂フィルムのラミネート方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】金属缶は、めっき鋼板あるいはアルミ板
等を円筒状に成形し、内外面塗装や外面印刷を施したも
のが大半である。しかし、近年、環境問題が社会に広く
認知されるところとなり、金属缶の塗装で使用する有機
溶剤の使用も最少限に抑えるべきとの考え方が浸透しつ
つある。また、化石燃料の消費を極力少なくすることも
重要であり、エネルギー消費の大きい塗装焼き付け工程
を省略し、代わりに樹脂フィルムをラミネートした金属
板が缶用材料として用いられる割合が増加していくもの
と考えられる。

【０００３】現在、主として行われている両面ラミネー
ト方法は、金属帯を予め加熱して樹脂フィルムを熱圧着
する方法である。樹脂フィルムを金属帯表面に向けて送
給するとき、金属帯および樹脂フィルムの表面近傍にあ
る空気が随伴されて、圧着部に巻き込まれる。巻き込ま
れた空気は、金属帯から受ける熱によってできる樹脂フ
ィルムの溶融層に侵入し、冷却後も気泡として残留す
る。目視で確認できない程度の微小な気泡でも、その占
める面積率が大きくなるにしたがって、樹脂フィルムの
密着性を劣化させ、製缶加工時に樹脂フィルムの欠陥が
生じやすくなる。ラミネート速度が高速になるほど、巻
き込み気泡は多くなり、これがラミネートの高速化を妨
げる要因となっている。

【０００４】このよう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て圧着ロールにより圧着する方
法が開示されているが、鋼帯走行速度２００ｍ／min 以
上で高速ラミネートを行うと、やはり空気の巻き込み量
が多くなり、この対策では不十分である。

【０００５】より抜本的な巻き込み気泡の低減方法とし
ては、圧着部を真空状態とすることが考えられる。この
例として特開昭６３−１１８２４１号公報には、圧着ロ
ールの上流側に減圧室を設け、内部を真空ポンプにより
１００〜２００Torrに減圧する方法が開示されている。
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積層板を得るものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなラミネー
ト方法は、巻き込み気泡の低減方法として優れていると
考えられるが、以下の実操業上の問題がある。

【０００７】金属帯あるいは樹脂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ことが現場操業で
は不可避的に発生する。このような場合、真空室内にあ
る圧着ロールを外部から手入れして、異物を除去する手
段がないため、真空を大気圧へ戻す必要があり、生産効
率の著しい低下を招く。

【０００８】また、鋼帯と鋼帯とのつなぎ溶接部やアル
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
と圧着ロール表面に圧痕を生じ、その後のラミネートに
おいて圧着ロールの圧痕がラミネート面の外観不良、フ
ィルム密着不良を引き起こす。このため、金属帯接合部
が圧着ロールを通過する際には、圧着ロールを金属帯か
ら離す必要がある。そのまま圧着ロールが真空室内にあ
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、真空度
が維持できない。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コスト面で不利であ
る。特に、金属帯走行速度が２００ｍ／分以上の高速ラ
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。

【０００９】上述したような従来の巻き込み気泡を低減
するラミネート方法は、通板速度２００ｍ／分以上では
実用性に乏しいことから、両面の気泡低減を可能とする
実用的な技術の完成は困難であると本発明者らは考え
た。そこで、本発明は、高速ラミネートにおける片面の
巻き込み気泡を低減する方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、走行する金属
帯の片面に、樹脂フィルムを融解開始温度以上、融解に
おける吸熱ピーク温度未満で熱圧着した後、金属帯を樹
脂フィルムの融解における吸熱ピーク温度以上に昇温
し、次いで金属帯の他の面にも樹脂フィルムを送給し
て、金属帯両面の樹脂フィルムを熱圧着することを特徴
とする、先に熱圧着した片面の巻き込み気泡の少ない樹
脂フィルムラミネート方法である。片面熱圧着後の金属
帯を融解の吸熱ピ−ク温度以上に昇温する方法として
は、ジャケットロールを適用する方法、または通電加熱
による方法を適用するのが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。金属缶にパックされる飲料、食品等には、酸や塩
分等、金属を腐食する成分を含むものが多いため、金属
缶の内面は塗装や樹脂ラミネートされており、内容物が
缶体の金属部分に直接接触しないようにされているもの
が大部分を占めている。稀に有機被膜に欠陥が発生し、
缶体の金属部分に内容物が接触して金属缶に腐食が生じ
る場合がある。腐食が激しい場合は、金属缶に穿孔が生
じることもある。金属缶の穿孔には至らなくても、金属
イオンが内容物中に溶出すると、内容物の風味を損なう
ものであるから、缶内面の樹脂フィルムには欠陥がない
ことが要求される。

【００１２】したがって、缶用樹脂フィルム被覆金属板
は、缶内面となる面の製缶加工での欠陥が少なくなるよ
うに製造すべきものてある。製缶加工での欠陥は、樹脂
フィルムと金属板の界面に巻き込まれた気泡に起因し、
気泡面積率が３％を超えると生じるものである。したが
って、樹脂フィルムと金属板間の巻き込み気泡面積率を
これ以下に低減することが要求される。

【００１３】樹脂フィルムと金属帯の界面に巻き込まれ
る気泡は、ラミネート速度とともに増加する。金属帯を
樹脂フィルムの融点（融解における吸熱ピーク温度）以
上に予熱して、樹脂フィルムを熱圧着する従来の方法で
は、気泡面積率を３％以下に抑えるには、ラミネート速
度１５０ｍ／分が限界であった。しかし、樹脂フィルム
被覆鋼板の需要は近年めざましく伸長しており、生産性
の向上のため、より高速でのラミネートを行う必要が生
じている。

【００１４】本発明者らは、２００ｍ／分以上の高速ラ
ミネートにおいて金属帯や樹脂フィルムに随伴する気体
が溶融樹脂中に侵入することがないようなラミネート条
件について種々検討した結果、樹脂フィルムが一部溶融
する温度域で樹脂フィルムと金属帯を予備的に熱圧着す
ることが有効であることを見いだした。ここで、樹脂フ
ィルムが一部溶融する温度とは、示差走査熱量計（ＤＳ
Ｃ）による測定で認められる樹脂の融解開始温度以上、
融解における吸熱ピーク温度以下である。

【００１５】樹脂フィルムの融解開始温度未満では、接
着に寄与する樹脂の溶融部分がないために、実質的に金
属帯との接合がなされない。この状態で通板すると、フ
ィルムに皺が入り、実用に供する樹脂フィルム被覆製品
は製造できない。また、樹脂フィルムの融解開始温度未
満で熱圧着した後の樹脂フィルム被覆金属板を光学頭微
鏡で観察しても気泡は認められないが、樹脂フィルムの
融解における吸熱ピーク温度以上に昇温した後は気泡が
認められるようになる。これは、樹脂フィルムの融解開
始温度未満での熱圧着では樹脂フィルムがほとんど溶融
していないために金属帯の粗度の凹部に溶融樹脂が流入
せず、そのために金属帯表面の凹部に気体が少量ながら
存在することになり、その後の昇温によって樹脂が溶融
すると、溶融樹脂が金属帯の凹部に流入して、凹部に入
っていた気体が押し出されて樹脂フィルムの溶融層に侵
入するために生ずるものである。

【００１６】また、樹脂の融解における吸熱ピーク温度
以上でのラミネートは、従来行われている熱圧着と同じ
であって、２００ｍ／分以上の高速ラミネート時には樹
脂フィルムの溶融部分に多くの気泡を巻き込み、後の製
缶加工でフィルムに欠陥が生じる。本発明の上記範囲で
の熱圧着温度域では、樹脂フィルムの溶融層が非常に薄
いために、樹脂を押し分けて侵入する気体量が少なく、
巻き込み気泡が大幅に低減できる。

【００１７】しかし、このような温度域での熱圧着のま
までは、金属帯と接する樹脂フィルムの全面積が溶融す
るわけではなく、部分的な密着となるために、製缶加工
に耐えるような樹脂フィルム／金属帯間の密着性が得ら
れない。そこで、樹脂フィルム／金属帯間の密着性を向
上させる手段として、上記のように樹脂フィルムを熱圧
着した金属帯を樹脂の融解における吸熱ピーク温度以上
に昇温する。樹脂の融解における吸熱ピーク温度未満で
は、樹脂フィルム／金属帯の界面での樹脂の溶融が不十
分なため、良好な樹脂フィルム／金属帯の密着性が得ら
れない。樹脂フィルムの融解における吸熱ピーク温度以
上に昇温処理することによって、樹脂フィルムに接着に
寄与する溶融層が生じて密着性が著しく向上し、製缶加
工に十分に耐える樹脂フィルム被覆金属帯が得られる。

【００１８】次に、樹脂フィルムを熱圧着した金属帯を
樹脂の融解の吸熱ピーク温度以上に昇温する方法につい
て述べる。金属帯の両面が樹脂フィルムで覆われた場合
には、金属帯を加熱するのに誘導加熱を用いるか、被覆
されていない金属帯端部から通電して抵抗加熱する方法
が考えられるが、実操業上はこれらの方法は以下の点で
問題がある。誘導加熱は、幅方向の均一性が低いため
に、均一性の高い樹脂フィルム被覆金属板が得られな
い。また、高速で走行する金属帯への通電を、両端部か
ら安定して行うことは困難である。金属帯ではなく、樹
脂被覆層から加熱する方法は容易ではあるが、十分な界
面密着性を得るほどに接着面側を加熱するには、樹脂フ
ィルムの非接着面側は完全に流動状態になるほどに加熱
せねばならず、表面に意図しない模様が生じてしまう。

【００１９】そこで、本発明者らは、予め金属帯の片面
のみに樹脂フィルムを融解の吸熱ピーク温度未満で熱圧
着し、その後に樹脂フィルムの融解の吸熱ピーク温度以
上に昇温して、金属帯の他の面（まだ樹脂フィルムでラ
ミネートされていない面）にも樹脂フィルムをラミネー
トして熱圧着する方法を適用した。片面を樹脂フィルム
で被覆した金属帯を樹脂フィルムの融解における吸熱ピ
ーク温度以上に加熱する方法としては、金属帯の他の面
は非被覆面であるために容易である。この方法として
は、ジャケットロールを適用する方法や通電加熱による
方法が、幅方向に均一な加熱ができるために適してい
る。この昇温直後に、まだ非被覆面であった金属帯の他
の面にも樹脂フィルムの熱圧着を行うことが効率的であ
る。

【００２０】予め低温で熱圧着したことによる気泡の低
減効果は、先に低温で樹脂被覆した面にしか現れない。
後から高温で樹脂被覆した他の面は、通常の熱圧着と何
ら変わることがないために、巻き込み気泡面積も、通常
方法通りである。しかし、たとえこのような状況であっ
ても、缶外面側が厳しい腐食環境にさらされることは稀
で、たとえ若干の金属腐食が生じても、内容物の品質と
は無関係で、実質的な影響はない。従って、缶外面の樹
脂フィルムは欠陥がないことが好ましいのは言うまでも
ないが、内面ほどの厳しい品質は要求されない。

【００２１】樹脂フィルムの厚みについては、特に限定
しないが、実用的には３〜５０μｍがよい。３μｍより
薄いと、樹脂の融解における吸熱ピーク温度以上に昇温
した際にフィルム表面まで融解し、ロールに粘着して操
業性を悪くする傾向がある。また、５０μｍを超える厚
みのフィルムの使用は、経済的な理由で好ましくない。
また、熱圧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）、変
性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）などを使用す
るとよい。また、これらの樹脂フィルムを２種以上積層
させたフィルムであってもよい。さらには、樹脂フィル
ム中に顔料やフィラーなどを必要に応じて添加されたも
のであっても差し支えない。

【００２２】なお、本発明で用いる金属帯には鋼帯及び
アルミ帯を含む。鋼帯としては無めっき鋼板、錫めっき
鋼板、二ッケルめっき鋼板、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、化成処理鋼板などの表面処理鋼板、アルミ
帯としては缶用アルミ板を使用することができる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例を説明する。図１は、本発明の
方法を実施するために用いたラミネート装置の概略を示
す例である。予熱された金属帯１の片面に樹脂フィルム
２を圧着ロール３、３′で圧着を行い、ジャケットロー
ル４、４′で非被覆面から金属帯１を昇温した後、非被
覆面にも樹脂フィルム２′を圧着ロール５、５′で圧着
する構成になっている。

【００２４】このような装置を用いて樹脂フィルムを金
属帯にラミネートした。金属帯１としては、電解クロム
めっきした鋼帯（ティンフリースティール）を、樹脂フ
ィルム２、２′としては厚み２５μｍのＰＥＴ（ポリエ
チレンテレフタレート）フィルムを使用し、３００ｍ／
分の通板速度でラミネートを行った。ＰＥＴフィルムの
熱分析を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で行ったところ、
融解開始温度が２１０℃、融解における吸熱ピーク温度
が２６０℃であった。圧着ロール３、３′、５、５′に
は、金属ロールにシリコンゴムライニングしたものを用
いた。

【００２５】樹脂フィルム２および２′の熱圧着温度を
変化させてラミネートし、その結果として得られた樹脂
フィルム２と金属帯１の界面における気泡面積率、絞り
缶成形を行ったときに樹脂フィルム２の皮膜欠陥の出な
い限界絞り比および樹脂フィルム２の密着性を評価し
た。気泡面積率（％）は光学顕微鏡（２００倍）からＣ
ＣＤカメラを通じて画像をコンピュータに取り込み、市
販のソフトで画像処理を行って気泡部を認識させ、全面
積に対する気泡の占める割合を求め気泡面積率とした。
気泡面積率は３％以下が実用的に良と判定した。また、
絞り加工で皮膜欠焔の出ない限界を絞り比（Ｈ／Ｄ）で
示した。ここでＨは缶高さ、Ｄは缶径である。絞り缶用
途で実用的な絞り比は１．５以上であることから、絞り
比１．５以上を良と判定した。金属帯／樹脂フィルム間
の密着性は１８０°ピール強度を測定した。１８０°ピ
ール強度は２Kg／１０mm以上が実用的に望まれることか
ら、２Kg／１０mm以上を密着性良好と判定した。

【００２６】表１に評価結果をまとめて示した。本発明
（Ｎｏ．１〜３）の方法によるラミネート材は、フィル
ム２の予めの熱圧着温度が低いために気泡面積が小さ
く、その後、融解における吸熱ピーク温度以上に加熱さ
れたため、樹脂フィルムの密着性も良好で、欠陥の出な
い製缶加工が可能であった。

【００２７】一方、Ｎｏ．４は、樹脂フィルム２を融解
における吸熱ピーク温度以上でラミネートしたために、
気泡の占める面積が広く、実用的でない。Ｎｏ．５は、
樹脂フィルム２の予めの熱圧着温度が樹脂の融解開始温
度未満のために密着性が悪く、加熱を受ける前にフィル
ムに皺が入ってしまい、良好な樹脂フィルム被覆鋼板を
得ることができなかったため、評価を行わなかった。Ｎ
ｏ．６は、フィルム２′の圧着温度が融解における吸熱
ピーク温度より低いため、気泡は少ないが、樹脂フィル
ムの密着性が劣り、製缶加工に耐えなかった。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、特に高品質を要
求される缶内面側の樹脂フィルムのラミネートにおける
気泡の巻き込みが低減できるため、従来不可能であった
高速通板が可能となり、生産性が向上して、製缶素材を
安価に供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラミネート方法を適用するラミネート
装置の概略図。

【符号の説明】

１ 金属帯 ２、２′ 樹脂フィルム ３、３′ 樹脂フィルム２の圧着ロール ４、４′ ジャケットロール ５、５′ 樹脂フィルム２′の圧着ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する金属帯の片面に、樹脂フィルム
   を融解開始温度以上、融解における吸熱ピーク温度未満
   で熱圧着した後、その樹脂フィルムを熱圧着した金属帯
   を樹脂フィルムの融解における吸熱ピーク温度以上に昇
   温し、次いで金属帯の他の面にも樹脂フィルムを送給し
   て、金属帯両面の樹脂フィルムを熱圧着することを特徴
   とする、先に熱圧着した片面の巻き込み気泡の少ない樹
   脂フィルムのラミネート方法。
2. 【請求項２】 前記の片面熱圧着後の金属帯を融解の吸
   熱ピーク温度以上に昇温する方法が、ジャケットロール
   を適用する方法、または通電加熱による方法のいずれか
   である請求項１記載の樹脂フィルムのラミネート方法。