JPS6362729A - 冷間成形性に優れた樹脂・アルミニウム複合材 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 この発明は、アルミニウム箔と樹脂フィルムとが積層状
態で貼合され、食品、化粧品、電子部品等の保管用容器
等の素材として使用される樹脂・アルミニウム複合材、
特に冷開成形性に優れた複合材に関する。

従来の技術 アルミニウム箔は水分、ガス、光などの遮断性や保香性
に優れるとともに適度の剛性を有していることから、食
品、化粧品、電子部品等の保管用容器の材料として用い
られている。このようなアルミニウム箔容器としては、
厚さ１００μｍ前後の比較的厚い箔を深絞り成形したも
のが用いられていたが、弾力性に欠ける難点があった。

そこで容器素材として、アルミニウム箔の両面に延伸フ
ィルムと未延伸フィルムとをもって構成された熱可塑性
樹脂フィルムを貼合した樹脂・アルミニウム複合材を用
いることが提案されている（例えば実公昭６０−２８５
８２号、６１−１４４３０号、６１−１４４３１号）。

かかる複合材は冷開成形性、特に張出成形性に優れ、樹
脂フィルムの選択によって容器の剛性を広範囲に設計す
ることが可能であり、生産性に優れているというような
利点を有する。

発明が解決しようとする問題点 ところが上記複合材において、アルミニウム箔に同一厚
さで同種の樹脂フィルムを貼着した場合であっても、複
合材の成形性に大きな違いを生じ、ユーザーの要求を必
ずしも満足し得うるものではないことが発明者らの研究
により判明した。

この発明は、このような技術的背景のもとになされたも
のであって、安定して大きな成形性が得られる樹脂・ア
ルミニウム複合材の提供を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的において、発明者らは種々実験と研究を重ねた
結果、複合材の大きな成形性を得るためにはアルミニウ
ム箔、延伸フィルム及び未延伸フィルムが一定の特性を
具有することが必要であることを知見するに至り、かか
る知見に基いてこの発明を完成したものである。

即ちこの発明は、アルミニウム箔の両面に熱可塑性樹脂
フィルムがそれぞれ１層または２層以上積層貼合される
とともに、前記樹脂フィルムは延伸フィルムと未延伸フ
ィルムとをもって構成され、前記アルミニウム箔はその
厚さが２０〜１００μｍに、加工硬化指数（ｎ値）が０
゜２以上に、平均結晶粒径が６０μｍ以下にそれぞれ規
定される一方、前記延伸フィルムはその引張荷重−公称
歪特性において、公称歪が０゜８以上に伸びるものにつ
いてはＩｅｘｐ　（ｎ）−１｝〜０，８の公称歪域にお
いて、また公称歪が０．８に達する以前の（ｅ１）で破
断するものについては（ｅｘｐ　（ｎ）　−１１〜ｅ１
の公称歪域において、引張荷重増加量（樹脂フィルムが
２層以上存在する場合にはそれらの合成値）が歪ｆｆ１
１に対しＩＩｎＩＲ巾当り０．１８〜１゜０　Ｋｇに規
定され、かつ前記未延伸フィルムはその引張荷重−公称
歪特性において、低歪域で発生する急激荷重減少域（Ｘ
１）での引張荷重減少！（Ｐｉ）（未延伸フィルムが２
層以上存在する場合にはそれらの合成値）が１．　０Ｋ
ｇ／ｒｒｔｍ巾以下に規定され、さらに未延伸フィルム
の引張荷重−公称歪特性におけるくびれ伝播変形域（Ｘ
２）において、アルミニウム箔と延伸フィルムとの合成
された引張荷重が未延伸フィルムの引張荷重（未延伸フ
ィルムが２層以上存在する場合には同じく合成値）の０
．７倍以上に規定されてなることを特徴とする冷間成形
性に優れた樹脂・アルミニウム複合材を要旨とするもの
である。

アルミニウム箔の両面に熱可塑性樹脂フィルムを積層貼
合する理由、及び該フィルムの一部が延伸フィルムをも
って構成される理由は次のとおりである。すなわち、ア
ルミニウム箔は引張変形において、変形の進行とともに
表面荒れが大きくなるとともに、不均質変形による応力
集中が起こり、引張伸びが低く現れる。箔の厚さが薄く
なれば、これらの影響がより支配的となり破断伸びは益
々小さくなる。このためアルミニウム箔の両面に熱可塑
性樹脂フィルムを貼合することにより、アルミニウム箔
の表面を拘束して表面荒れを抑制するとともに、樹脂フ
ィルムの一部を延伸フィルムをもって構成することによ
りアルミニウム箔を均質変形せしめ、応力集中を抑制す
るためである。熱可塑性樹脂フィルム（２）は第１図に
示すように、アルミニウム箔（１）の片面に各１層ずつ
貼合されたものでも良い。この場合にはいずれか一方が
延伸フィルム（２ａ）　、他方が未延伸フィルム（２ｂ
）となる。あるいは第２図に示すように、アルミニウム
箔（１）の両面に延伸フィルム（２ａ）を各１層ずつ貼
合し、片方の延伸フィルムの下面に未延伸フィルム（２
ｂ）を貼合したものであっても良く、あるいは図示は省
略したが両面のいずれもが２層以上貼合されたものや片
面だけが３層以上貼合されたものでも良い。ただしいず
れの場合にもアルミニウム箔と樹脂フィルムとの接着は
充分でなければならない。熱可塑性樹脂フィルムの材料
としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル（Ｐ
ＥＴ）、ナイロン、塩化ビニル（ＰＶＣ）　、ポリカー
ボネート（ＰＣ）等を挙げうる。

前記アルミニウム箔（１）の厚さが２０〜１００μｍの
範囲に規定されるのは、２０μｍ未満では成形時に変形
の進行とともにピンホールが発生し、結果的に成形高さ
を高くできず、逆に１００μｍを超えると成形後容器と
して弾力性に欠けるとともに充分な伸びを出すためには
延伸フィルムの厚さも大きくなりコスト高となる。望ま
しいアルミニウム箔の厚さは３０〜６０μｍである。ま
たアルミニウム箔の加工硬化指数（ｎ値）が０．　２以
上に規定されるのは０゜２未満では成形性に劣るものと
なるからである。

このｎ値が高いほど成形性に優れたものとなり、望まし
くは０，２３以上とするのが良い。さらにアルミニウム
箔の平均結晶粒径が６０μｍ以下に規定されるのは、６
０μｍを超えて粗大化するとやはり成形性に劣るものと
なるからである。望ましくは３０μｍ以下とするのが良
い。

延伸フィルム（２ａ）の引張変形における引張荷重−公
称歪特性は、一般に第３図に示すように、引張荷重が歪
初期の段階で放物線状に増加し、その後は高歪側で歪に
ほぼ比例して漸増するような曲線で表される。本発明に
おいてはこの延伸フィルムに関し、横軸に示す公称歪み
（ｅ）が０．８以上に伸びるものについては、（ｅｘｐ
　（ｎ）−１｝〜０．８の公称歪み域において、また公
称歪みが０．８に達する以前の（ｅ１）で破断するもの
（破断点をｘ印で示す）については（ｅｘｐ　（ｎ）−
１｝〜ｅ１の公称歪み域において、その引張荷重増加量
が歪量１に対し１＃Ｗ巾当り０，１８〜１．０Ｋｙ（以
下０゜１８〜１．０に９層単位歪量、層中と記す）の範
囲に規定されてなることを条件とする。０６１８８ｙ／
単位歪量、層中未満では成形性向上効果に乏しく、逆に
ＩＫｔ／単位歪量、１巾を超えるとスプリングバックが
大きくなって形状維持性が悪くなるか、フィルムの肉厚
が厚くなって経済性が悪くなるというような欠点を派生
する。

好ましい引張荷重増加量は０．２〜０．５に’ｊ／単位
歪量、麿巾である。ここで引張荷重増加量を規定する公
称歪域の開始点を［ｅ　ｘ　ｐ　（ｎ）−１１としたの
は、アルミニウム箔の引張変形特性において、第３図の
荷重−公称歪曲線に示すように、アルミニウム箔の引張
荷重は公称歪（ｅ＞がｆｅｘｐ　（ｎ）−１１の時に最
大となり、（ｅｘｐ　（ｎ）−１１未満の公称歪域はア
ルミニウム箔が荷重増加し一様変形する領域であって問
題にはならないからである。一方、公称歪域の終了点を
伸びの良い延伸フィルムについて０．８としたのは公称
歪が０．　８を超える領域では延伸フィルム自体の破断
限界に近づき、実際上０．８までを考慮すれば充分だか
らである。この（ｅｘｐ　（ｎ）　−１１〜０．８ある
いは（ｅｘｐ　（ｎ）−１１〜ｅ１の公称歪域において
は延伸フィルムの引張荷重は歪にほぼ比例して漸増する
から、引張荷重増加量は上記公称全範囲での平均値で評
価しても問題ない。延伸フィルムの引張荷重増加量に関
する上記の条件は、最終容器が張出加工等で成形される
ことからフィルムのすべての方向で満足されるべきもの
であり、実際上はフィルムの長さ方向に対し０’、９０
”、４５’　　（２方向）の計４方向で確認されること
が必要である。また、上記条件は２層以上にわたって延
伸フィルムが設けられた場合にはそれらの引張荷重増加
量の合成値すなわち各延伸フィルムの前記公称土載にお
ける引張荷重増加量の加算値が０．１８〜１．ＯＫ’ｊ
／単位歪量、線中の範囲に規定されることが必要である
。上記引張荷重増加量の条件を満たす延伸フィルムは、
アルミニウム箔と貼着された複合材において、高歪域で
アルミニウム箔の応力集中を抑制して一様変形せしめる
作用を果たし、その結果アルミニウム箔が破断すること
なく複合材が大変形可能となる。かかる複合材中におい
て、アルミニウム箔自体の荷重は高歪域で低下している
。これはアルミニウム箔内で転位のクロススリップが生
じているからである。

なお、第３図に示したアルミニウム箔の引張荷重−公称
歪曲線において、破線で示す部分はＨ。

１１ｏｉｏｎの式ａ−Ｆｅ”　　Ｃａ：真応力、Ｆ：定
数、ε：真歪、ｎ：加工硬化指数）を用い引張荷重を計
算により求めたものである。また同曲線中Ｘ点はアルミ
ニウム箔単体の引張変形における破断点を示す。

未延伸フィルム（２ｂ）は、シール温度を低くして容器
のヒートシール性を高めるのに役立つ。

この意味で未延伸フィルムは容器の内側となる面に貼合
するのが望ましい。この未延伸フィルムもまた２層以上
設けることを排除されるものではない。而して未延伸フ
ィルムの特性も一定範囲に規定されなければならない。

すなわち、未延伸フィルムの引張荷重−公称歪特性は、
一般に第３図に示すように、引張荷重が歪初期において
増加した後、低歪域において急激に減少して試片がくび
れ状を呈し、その後はくびれが伝播する変形を呈しほぼ
一定値で直線状に推移する曲線で示されるが、この急激
荷重減少域（Ｘ１）すなわちくびれ領域での引張荷重減
少量（Ｐｉ）が１．０８９１ｍ中以下に規定され、かつ
その後の直線状に推移する領域すなわちくびれが引張軸
方向に伝播する全域（Ｘ１）において、アルミニウム箔
と延伸フィルムとの合成された引張荷重が未延伸フィル
ムの引張荷重の０．７倍以上に規定されることを条件と
する。

急激減少域における引張荷重減少量が１．１／履巾を超
える場合にはこれを抑制するためのアルミニウム箔、延
伸フィルムの荷重ひいては厚さをかなり大きくしなけれ
ばならず経済的、実用的にも意味がないからである。ま
た、未延伸フィルムのくびれ伝播変形域において、アル
ミニウム箔と延伸フィルムとの合成された引張荷重が未
延伸フィルムの引張荷重の０．７倍未満の場合には複合
材の引張挙動（伸び）に対して未延伸フィルムの影響が
著しく大きくなり、くびれが大きくなりその時点でアル
ミニウム箔、延伸フィルムが破断してしまう。望ましく
は０゜９倍以上とするのが良い。ここでアルミニウム箔
と延伸フィルムとの合成された引張荷重とは、未延伸フ
ィルムのくびれ伝播変形域での各歪点におけるアルミニ
ウム箔の引張荷重と延伸フィルムとの引張荷重の加算値
をいう。上記のような未延伸フィルムに関する条件は該
未延伸フィルムが２層以上用いられる場合には、各未延
伸フィルムの合成値すなわち加算値が上記条件を満足し
なければならない。ところで単位調巾当りの引張荷重は
応力×厚さであるため、未延伸フィルムの急激荷重減少
域での引張荷重減少量を１．ＯＫｇ／単位歪、層中以下
に抑制するためには応力値、厚さいずれをもってコント
ロールしても良い。

発明の効果 この発明に係る複合材は上述のように、アルミニウム箔
の両面に貼着された熱可塑性樹脂フィルムを構成する延
伸フィルム及び未延伸フィルムとアルミニウム箔につい
てその特性を規定したものであることにより、安定して
大きな冷間成形性、特に張出成形性が得られるものとな
る。このため、食品や化粧品等の保管用容器の素材とし
て好適に使用しうるちのとなる。

実施例 次にこの発明の詳細な説明する。

アルミニウム箔の両面に各１層の熱可塑性樹脂フィルム
が積層貼合されてなる樹脂・アルミニウム複合材を製作
するに当り、下記に示すようなアルミニウム箔、延伸フ
ィルム、未延伸フィルムを用意した。

（アルミニウム箔） 厚さ４０μｍ、、ｎ値０．２５、平均結晶粒径２０μｍ
のアルミニウム箔。

（延伸フィルム） 第１表に示す４種類のものを用意した。ここで所定公称
全域での引張荷重増加量ΔＰ、を求めるための引張試験
は、中１０鷹の短冊試片を用い、標点間距離１１００ａ
、引張速度１００ｍ／分でコイル長さ方向に対し、Ｏ″
、９０″、±４５°の合計４方向について行った。モし
てΔＰｒは記録紙から求めた荷重−公称歪曲線における
（ｅｘｐ（０゜２５）−１１〜０．８すなわち０．２８
〜０．　８の公称全域における平均値を単位歪量、１ｍ
巾当りに換算した。

（未延伸フィルム） 以下に示す（イ）（ロ）２種類の未延伸フィルムを用意
した。

（イ）　厚さ５０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム
。該フィルムはその引張荷重−歪特性において、歪初期
における急激荷重減少域での最高引張荷重が０．２に１
層ｍ巾で最低荷重すなわちくびれ伝播変形開始時の引張
荷重が０．１２に５Ｆ／ａｓ＋巾であり、従って該減少
域での引張荷重減少量は０．０８Ｋｇ／ａｍ巾であった
。また該未延伸フィルムのくびれ伝播変形域において、
アルミニウム箔と各延伸フィルムとの合成された引張荷
重は未延伸フィルムの引張荷重の４倍以上であった。

（ロ）　厚さ１５０μｍの未延伸塩化ビニル樹脂フィル
ム。該フィルムはその引張荷重−歪特性において、歪初
期における急激荷重減少域での最高引張荷重が０．　　
’ＩＫ’Ｊｌｒｔｍ巾で最低荷重すなわちくびれ伝播変
形開始時の引張荷重が０．５に９層ｍ巾であり、従って
該減少域での引張荷重減少量は０．　２Ｋｇ／ｍｔａ巾
であった。また該未延伸フィルムのくびれ伝播変形域に
おいて、アルミニウム箔と各延伸フィルムとの合成され
た引張荷重は、くびれ伝播変形開始時（公称歪０．１）
で０．９〜１．１倍、延伸フィルムの破断時では未延伸
フィルムの引張荷重の１．２〜１．５倍であった。

次に上記アルミニウム箔の両面に、延伸、未延伸各フィ
ルムを下記第２表のような組合せで積層貼合し、三層構
造の樹脂・アルミニウム複合材を製作した。

そして各複合材の引張試験を行うとともに、張出加工を
行い成形性を調べた。引張試験は延伸フィルムの引張試
験と同一の条件で行い、０＠、９Ｑ１１、±４５″の４
方向の平均引張伸びを求めた。また張出加工は外形５０
薦のテフロンポンチ、内径５７ＩｎＩｎのダイスを使用
してポンチ速度７５履／分で行い、破断までの成形高さ
を求めた。また同一試料につき張出試験を２０回実施し
、最も多く破断した方向を調べた。それらの結果を第２
表に併せて示す。

〔以下余白］ 上記結果から明らかなように、本発明実施品は伸び、成
形高さが大きく、成形性に優れたものであることがわか
る。また破断方向の結果から、複合材の破断方向は延伸
フィルム単体の荷重増加量ΔＰ、の最も低い方向と一致
し、伸びの低い方向と必ずしも一致しないことがわかる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一例としての三層構造の複合材を示
す拡大断面図、第２図は同じく四層構造の複合材を示す
拡大断面図、第３図はアルミニウム箔、延伸フィルム、
未延伸フィルムの各引張荷重−公称歪特性を示す図であ
る。 （１）・・・アルミニウム箔、（２）・・・熱可塑性樹
脂フィルム、（２ａ）・・・延伸フィルム、（２ｂ）・
・・未延伸フィルム。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミニウム箔（１）の両面に熱可塑性樹脂フィルム（
   ２）がそれぞれ１層または２層以上積層貼合されるとと
   もに、前記樹脂フィルム（２）は延伸フィルム（２ａ）
   と未延伸フィルム（２ｂ）とをもって構成され、前記ア
   ルミニウム箔（１）はその厚さが２０〜１００μｍに、
   加工硬化指数（ｎ値）が０．２以上に、平均結晶粒径が
   ６０μｍ以下にそれぞれ規定される一方、前記延伸フィ
   ルム（２ａ）はその引張荷重−公称歪特性において、公
   称歪が０．８以上に伸びるものについては｛ｅｘｐ（ｎ
   ）−１｝〜０．８の公称歪域において、また公称歪が０
   ．８に達する以前の（ｅ＿１）で破断するものについて
   は｛ｅｘｐ（ｎ）−１｝〜ｅ＿１の公称歪域において、
   引張荷重増加量（延伸フィルムが２層以上存在する場合
   にはそれらの合成値）が歪量１に対し１ｍｍ巾当り０．
   １８〜１．０Ｋｇに規定され、かつ前記未延伸フィルム
   （２ｂ）はその引張荷重−公称歪特性において、低歪域
   で発生する急激荷重減少域（Ｘ＿１）での引張荷重減少
   量（Ｐｉ）（未延伸フィルムが２層以上存在する場合に
   はそれらの合成値）が１．０Ｋｇ／ｍｍ巾以下に規定さ
   れ、さらに未延伸フィルムの引張荷重−公称歪特性にお
   けるくびれ伝播変形域（Ｘ＿２）において、アルミニウ
   ム箔と延伸フィルムとの合成された引張荷重が未延伸フ
   ィルムの引張荷重（未延伸フィルムが２層以上存在する
   場合には同じく合成値）の０．７倍以上に規定されてな
   ることを特徴とする冷間成形性に優れた樹脂・アルミニ
   ウム複合材。