KR100465143B1

KR100465143B1 - 열가소성수지피복금속판,그제조방법및제조장치

Info

Publication number: KR100465143B1
Application number: KR10-1998-0709288A
Authority: KR
Inventors: 아쓰오 다나까; 요시끼 사까모또; 노리아끼 가구마
Original assignee: 도요 고한 가부시키가이샤
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2005-06-17
Also published as: KR20000011128A

Abstract

높은 가공 접착성, 높은 내부식성 및 높은 내충격 가공성을 갖는 수지피복 금속판, 금속판의 공급속도가 변화할 때도 특성 변동이 없고 고속에서 연속적으로 제조 가능한 수지피복 금속판, 이러한 수지피복 금속판의 제조방법 및 제조장치가 제공된다. 연속적으로 공급되는 벨트형 금속판을 가열하고, 한 쌍의 라미네이팅 롤을 사용하여 금속판에 수지필름을 가압-결합시켜 금속판의 양 표면에 수지필름을 피복한다. 이어서, 금속판의 이동방향에 수직인 방향으로 이동 가능하여,수지피복 금속판의 한쪽 표면이 관련 라미네이팅 롤과 접촉하는 시간 및 수지피복금속판의 다른쪽 표면이 관련 라미네이팅 롤과 접촉하는 시간 사이에 차이가 발생하도록 되어 있는 디플렉터롤을 사용하여, 수지피복 금속판의 이동방향을 변곡시킨다. 따라서, 이들 표면이 라미네이팅 롤과 접촉할 때 생성되는 냉각효과에 기인한 수지피복 금속판 양 표면으로부터 취한 열량치가 상이하게 되고, 피복된 수지필름의 배향이 이에 의해 원하는 조건으로 조절된다.

Description

열가소성수지 피복 금속판, 그 제조방법 및 제조장치

본 발명은 열가소성수지 피복 금속판의 제조방법 및 이 제조방법을 사용하여 제조된 열가소성수지 피복 금속판, 그리고 이의 제조장치에 관한 것이다. 더욱 특별하게는, 2축배향 (配向) 열가소성수지 필름이 연속적으로 진행하는 가열된 금속판의 양 표면과 접촉되고, 금속판에 압착·접착된 후, 열가소성수지 필름 (이하, 간단히 수지필름으로 언급) 의 배향계수가 수지필름이 피복되는 금속판의 면에 상응하는 바람직한 범위내에서 조절되는 열가소성수지 피복 금속판의 (이하, 간단히 수지 피복 금속판으로 언급) 제조방법, 및 이 제조방법을 사용하여 제조된 열가소성수지 피복 금속판과 또한 이의 제조장치에 관한 것이다.

최근에는, 폴리에스테르 수지 필름과 같은 열가소성수지 필름을 양 표면에 피복시킨 금속판 재료가, 가혹조건 가공을 거치는 연신 (延伸) 캔 (can), 및 연신 및 인장성형 캔 등과 같은 캔 재료로서 보다 많은 양으로 사용되고 있다. 현재에는, 연신 및 인장성형, 및 부가적 아이어닝 (ironing) 에 의해 성형된 캔이 경제적 관점에서 개발되어 있다. 일반적으로, 배향 수지필름으로 피복된 금속판에 가혹한 성형을 수행하는 경우, 피복 후 수지필름의 배향계수는 성형성을 개량하기 위해 적은 수치로 감소되어야 한다. 아니면, 수지필름이 벗겨지거나 균열이 초래된다. 즉, 수지필름이 금속판에 열적으로 결합될 때, 수지필름의 배향의 상당 부분은 열에 의해 상실될 필요가 있다. 캔으로 성형될 때, 캔 몸체의 외벽을 형성하는 필름은 그다지 강한 내부식성 및 내충격성을 요구하지 않으나, 캔 몸체의 내벽을 형성하는 필름보다 더 높은 성형성을 요구한다. 반면, 캔 몸체의 내벽을 형성하는 필름은, 캔 몸체의 내벽 필름이 포장 후 내용물과 직접 접촉하게 되고, 때로는 외부 충격에 의해 손상되기 때문에, 더 강한 내부식성 및 내충격성을 필요로 한다.

캔 몸체의 내벽 및 외벽의 특성에 대한 모든 요구조건을 만족시키기 위해, 캔 몸체의 내벽을 형성하는 수지필름은 어느 정도의 배향이 유지되어야 하는 반면, 캔 몸체의 외벽을 형성하는 수지필름은 배향이 그다지 높게 유지되지 않는 것이 바람직하다.

가혹한 성형을 견딜 수 있는 특성을 지닌 수지 피복 금속판을 종래의 방법을 사용하여 제조하는 경우, 금속판의 가열온도, 피복될 열가소성수지의 조성, 수지필름의 배향도, 수지의 용융점, 피복속도, 라미네이팅 롤 (laminating roll) 의 압력 등과 같은 각종 제조 조건을 조절할 필요가 있다.

도 3 은 종래 기술에 의한 수지 피복 금속판 제조방법을 도시한다. 예를 들어 일본 특허공개 평4-201237 호에 공지된 바로는, 수지 피복 금속판은, 열가소성수지 (102) 를 오븐 (105) 에서 가열된 금속판 (101) 의 양 표면과 접촉시키고, 한 쌍의 라미네이팅 롤 (닙롤 (nip roll)) (103 및 104) 을 사용하여 금속판 (101) 에 압착시키고 열적 결합시키며, 금속판 (101) 근처의 수지필름 (102) 일부가 금속판 (101) 의 열에 의해 용융되고, 급냉탱크 (108) 에서 실온으로 냉각된 후 건조되는 방법에 의해 제조된다. 이러한 수지 피복 금속판 제조방법에 있어서, 수지필름 (102) 의 용융부분의 두께 (용융층의 두께), 배향도, 금속판에의 접착강도 등은, 금속판 가열온도, 오븐 (105) 및 라미네이팅 롤 (103, 104) 간의 간격, 금속판의 진행속도, 조성, 두께, 배향도, 또는 용융온도와 같은 수지특성을 고려하고, 수지필름의 피복을 위한 제조조건을 적절하게 선택함으로써 어느 정도 조절할 수 있다.

상기의 종래 방법에서는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 수지필름 (102) 이 오븐 (105) 에서 가열된 금속판 (101) 위에 피복되는 경우, 수지필름 (102) 및 금속판 (101) 이 라미네이팅 롤 (103, 104) 에 의해 압착되면 (여기서, 금속판 (101) 은 오븐 (105) 에서 먼저 가열된다), 고온의 금속판 (101) 으로부터 수지필름 (102) 을 통해 저온의 라미네이팅 롤 (103, 104) 로 열이 전달된다. 따라서, 금속판과 접촉하는 수지필름 (102) 의 표면에 용융층 (106) 이 형성되고, 동시에 수지필름 (102) 과 금속판 (101) 이 라미네이팅 롤 압력에 의해 결합된다. 라미네이팅 롤 (103, 104) 사이를 통과한 후, 압력은 해제되고, 금속판의 열이 수지필름 전체로 이전되는 동안, 피복 수지필름의 표면은 자연스럽게 냉각되며, 이에 의해 수지필름의 배향도가 전체적으로 조절된다. 양 요소가 라미네이팅 롤에 의해 냉각되는 경우, 배향층은 수지필름의 최외각 표면 상에 유지된다. 따라서, 금속판의 진행속도가 빠르면, 라미네이팅 롤에 의한 냉각이 불충분하다. 따라서, 수지필름의 배향도를 조절하기 위해 금속판의 가열온도를 낮출 필요가 있다. 따라서, 수지필름 피복 금속판을 고속으로 연속 제조하는 것이 어렵다.

다른 한편, 수지필름이 금속판 위에 고속으로 연속 피복되는 경우, 피복될 수지필름의 용융층은, 성형중 우수한 접착력을 갖게 하기 위해 어느 정도의 두께를 가져야 한다. 이를 위한 한가지 방법은 금속판의 가열온도를 높이는 것일 수 있다. 그러나 이 경우, 라미네이팅 롤에 의한 냉각효과가 불충분하여, 수지필름 거의 전체가 용융되고, 그 결과 수지필름의 강도가 감소된다. 더욱이, 금속판 상에 피복되는 수지필름층 (그 전체가 피복시 이미 용융되었던 것) 이 성형 후 캔의 내벽을 형성하게 되면, 피복된 수지층은 쉽게 균열하여, 캔에 내용물이 채워질 때 또는 채워진 후 임의의 외부충격에 의해 캔 몸체의 부식을 초래하게 되는 또 다른 문제를 발생시킨다.

따라서, 조성, 두께, 배향도, 용융온도와 같은 피복될 수지필름의 특성만이 고려되고, 캔의 내벽 및 외벽용의 각 수지필름이 적절하게 선택되며, 금속판의 가열온도, 금속판 및 수지필름의 공급속도, 라미네이팅 롤의 압력과 같은 제조조건이 알맞게 선결된다면, 가혹한 성형에 의해 성형되지만 그 피복된 수지층이 벗겨지지 않는, 피복캔에 맞는 성형 중 접착성을 갖는 수지 피복 금속판을 제조하는 것이 통상의 방법에 의해서도 가능할 것이다. 그러나, 그러한 수지필름 피복 금속판을 고속으로 연속 제조하는 것은 극히 어렵다. 또, 연속 제조를 수행하기 위해 금속판의 진행속도를 증가 또는 감소시키면, 피복 수지필름은 불균일 배향을 갖고, 이 결과 피복물이 격렬하게 성형될 때 피복 수지필름이 부분적으로 벗겨나가게 된다. 그러므로, 월등한 성형중 접착성 및 내부식성을 가져야 하는 수지 피복 금속판의 경제적 효율 및 생산성이 감소하고, 그의 연속 제조를 원활하게 수행할 수 없다.

선행기술에서 수지 피복 금속판, 그의 제조방법 및 제조장치가 당면한 문제를 해결하고, 더욱 탁월한 성형중 접착성, 내부식성, 내충격성 등을 갖는 수지 피복 금속판, 및 또한 금속판의 진행속도가 변할 때에도 그 품질을 보장하면서 이를 고속에서 연속 제조하기 위한 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

도 1 은 본 발명의 수지 피복 금속판 제조용으로 사용되는 제조장치의 한 구현예를 나타내는 개략도이다.

도 2 는 도 1 의 부분확대 단면도이다.

도 3 은 공지의 방법을 사용하여 피복 금속판을 제조하기 위한 제조장치를 나타내는 개략도이다.

도 4 는 도 3 의 부분확대 단면도이다.

도 5 는 본 발명의 수지 피복 금속판 제조용으로 사용되는 제조장치의 또다른 구현예를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 열가소성수지 피복 금속판 제조방법은 하기 단계에 의해 특징지어진다:

연속적으로 진행하는 금속판을 가열하는 단계,

배향을 갖는 열가소성수지 필름과 금속판의 양 표면을 접촉시키는 단계,

금속판 및 열가소성수지 필름이 결합하도록 한 쌍의 라미네이팅 롤을 사용하여 협착 (狹窄) 시킴으로써, 이들을 압착하는 단계, 및 이후

열가소성수지로 피복된 금속판의 한쪽 표면과 접촉하도록 라미네이팅 롤의 아래쪽에 위치하고, 피복 금속판의 진행방향에 수직방향으로 움직일 수 있는 디플렉터롤 (deflector roll) 을, 금속판의 진행방향에 수직인 상기의 방향 및 디플렉터롤의 초기 위치의 반대편 방향으로 이동시켜서 피복 금속판의 진행방향을 변곡시킴으로써, 수지피복 금속판의 각 표면이 라미네이팅 롤 중 하나와 접촉하는 접촉간격 또는 접촉시간에 차이가 나게 하거나, 또는 라미네이팅 롤과의 접촉에 기인한 냉각효과에 의해 상실되는 수지피복 금속판의 각 표면부분의 열량에 차이가 나게 하여, 피복 후 열가소성수지 필름의 최외각층의 배향계수가 금속판의 각 표면측에 대해 상이하도록 조절하는 단계.

또한, 본 발명의 열가소성수지 피복 금속판 제조방법은, 배향된 열가소성수지 필름이 금속판의 양 표면과 접촉하도록 위치한 디플렉터롤을 특징으로 하고, 여기서 디플렉터롤과 접촉하는 한 쪽 수지필름의 최외각층의 배향계수는 디플렉터롤과 접촉하지 않는 반대쪽 수지필름의 최외각층의 배향계수보다 작다.

또한, 본 발명의 열가소성수지 피복 금속판 제조방법은 연속적으로 진행하는 금속판의 양 표면이 상이한 용융온도를 갖는 열가소성수지로 각각 피복되고, 또한 연속적으로 진행하는 금속판의 양 표면이 상이한 열경화 (heat-setting) 온도를 갖는 수지필름으로 각각 피복되며, 상기 수지필름은 열가소성수지를 용융시키고, 이를 2축 방향으로 신장 (伸張) 및 배향 (配向) 시킨 후, 이를 상이한 온도에서 각각 열경화시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 제조방법을 사용하여 금속판 위에 열가소성수지 필름을 피복시켜 제조된 열가소성수지 피복 금속판을 포함하며, 여기서 열가소성수지 필름이 금속판의 한 편 (A) 에 피복될 때, 금속판과 접촉하는 상기 열가소성수지 필름의 한쪽 표면부분의 배향계수는 n1A 로 표시되고, 금속판과 접촉하지 않는 상기 열가소성수지 필름의 다른쪽 표면부분의 배향계수는 n2A 로 표시되며, 열가소성수지 필름이 금속판의 다른 편 (B) 에 피복될 때, 금속판과 접촉하는 상기 열가소성수지 필름의 한쪽 표면부분의 배향계수는 n1B 로 표시되고, 금속판과 접촉하지 않는 상기 열가소성수지의 다른쪽 표면부분의 배향계수는 n2B 로 표시되는 경우, 상기 열가소성수지 필름은 하기 범위의 배향계수를 갖는다:

n1A 는 0 내지 0.04 이고, n1B 또한 0 내지 0.04 이며, n2A 는 0.02 내지 0.10 이고, n2B 는 0 내지 0.10 이며, 또한 n1A < n2A, n1B < n2B, n2B < n2A 이다.

본 발명의 열가소성수지 피복 금속판은 또한 상기 열가소성수지가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 부틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 수지를 혼합한 혼합 폴리에스테르 수지, 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 수지를 혼합한 복수층 (複數層) 피복 폴리에스테르 수지이거나, 상기 열가소성수지가 상층 및 하층으로 이루어진 이중층 수지일 때, 상층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 부틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 또는 이들 가운데 선택된 둘 이상의 수지를 혼합한 혼합 폴리에스테르 수지를 함유하고, 하층은 상기 상층을 형성하는 열가소성수지의 하나와 폴리카보네이트 수지의 혼합수지를 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한 하기를 함유하는 열가소성수지 피복 금속판 제조장치를 포함한다:

연속적으로 진행하는 금속판을 가열하기 위한 가열수단,

가열된 금속판의 양면에 열가소성수지 필름을 공급하기 위한, 금속판의 진행 방향으로 아래쪽에 위치한 공급수단,

열가소성수지 필름을 금속판의 양면과 접촉, 양 요소를 협착하여 이들을 압착, 피복시키기 위하여 공급수단의 아래쪽에 위치한 한 쌍의 라미네이팅 롤,

금속판 상에 피복된 한 쪽 열가소성수지 필름과 접촉하기 위해 라미네이팅 롤의 아래에 위치하고, 금속판의 진행방향의 수직방향으로 움직일 수 있는 디플렉터롤, 및

열가소성수지로 피복된 금속판을 냉각시키도록 디플렉터롤 아래에 위치한 냉각수단.

발명의 수행을 위한 최선의 양태

본 발명의 수지피복 금속판의 제조방법은 하기의 단계를 포함한다: 연속적으로 진행하는 금속판을 가열하는 단계, 한 쌍의 라미네이팅 롤을 사용하여 롤 압력하에 금속판의 양 표면에 수지필름을 접착시켜 피복시키는 단계, 및 이후 수지피복 금속판의 진행방향을 변곡시키기 위해, 금속판의 진행방향에 수직 방향으로 이동가능하도록 위치한 디플렉터롤을 이동시키는 단계. 그 결과, 수지피복 금속판의 각 표면이 라미네이팅 롤과 접촉하는 접촉간격 또는 접촉시간이 수지피복 금속판의 상기 표면간에 차이가 나므로, 수지필름은 라미네이팅 롤과의 접촉에 기인한 냉각효과에 의해 각 표면부분으로부터 상이한 열량을 각각 상실하게 된다. 따라서, 피복 후 수지필름의 배향이 조절될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제조방법을 사용함으로써, 수지층들이 금속판과 접촉하는 표면부분 및 금속판과 접촉하지 않는 외각 부분간에 각각 상이한 배향계수를 갖는 수지피복 금속판을 제조하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 방법은 가혹한 성형을 견디기에 충분한 성형성을 갖는 수지피복 금속판을 제공할 수 있다.

먼저, 본 발명의 수지피복 금속판 제조방법 및 제조장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 수지피복 금속판 제조용 제조장치의 한 구현예를 보여주는 개략도이고, 도 2 는 도 1 의 부분확대 단면도이다.

도 1 에 나타난 수지피복 금속판 제조장치에서, 부호 1 은 도면상의 상부로부터 하부로 진행하는 금속판 (2) 을 연속적으로 가열하기 위한 가열수단을 나타내고, 가열된 금속판 (2) 에 열적으로 결합되도록, 수지필름 (3 및 4) 을 압착하는 한 쌍의 라미네이팅 롤 (5, 6) 은 가열수단 아래쪽에 위치한다. 이 라미네이팅 롤의 약간 아래 부분에, 수지피복된 금속판 (10) 의 한쪽 표면과 접촉하기 위해, 화살표 P1 및 P2 가 가리키듯이 수지피복 금속판 진행방향에 수직인 방향으로 이동가능하고 회전할 수 있는 디플렉터롤 (7) 이 위치한다. 또한, 이 디플렉터롤 (7) 아래쪽에, 가이드롤 (guide roll) 이 회전가능하게 위치한다. 라미네이팅 롤 (5, 6), 디플렉터롤 (7) 및 가이드롤 (8) 의 회전축은 서로 평행하다. 가이드롤 (8) 아래쪽에, 수지피복 금속판 (10) 을 실온으로 냉각시키는 급냉탱크 (9) 가 위치한다.

도 5 에 나타나는 제조장치 A' 은, 수지피복 금속판 (10) 을 라미네이팅 롤 (5) 에 밀착시키기 위해 도 1 에 나타난 제조장치 A 에 추가된 억제롤 (hold-down roll) (11) 을 포함한다. 이 억제롤 (11) 은 회전가능하게 위치하고 라미네이팅 롤 (5) 에 평행하다.

가열수단 (1) 으로서, 고주파 가열오븐과 같은 공지의 장치가 사용된다. 가열롤러, 가열용 인덕션 코일 (induction coil) 과 같은 기타 가열수단 또한 적용가능하다. 라미네이팅 롤 (5 및 6) 은 이들 사이에 삽입된 수지필름 (3, 4) 및 이들 사이를 통과하는 금속판 (2) 을 협착 및 압착하기 위한 닙롤 (nip roll) 로서 작용한다. 라미네이팅 롤에 대해서는, 공지의 장치가 사용된다. 통상, 라미네이팅 롤 (5 및 6) 은 모두 각각 화살표 S1 및 S2 가 가리키는 방향으로 동시에 회전할 수 있어서, 수지피복 금속판이 아래로 진행하고 이들 라미네이팅 롤간의 유극 (遊隙) 및 이들의 회전속도가 조절가능하다.

디플렉터롤 (7) 은 양 말단이 베어링 (도면에는 나타나지 않음) 에 의해 지탱되고, 베어링은 각각 동시에 제어 실린더 등에 의해 화살표 P1 또는 P2 의 방향으로 이동 및 조절 가능하다. 베어링의 위치는 보통 소정의 피복 조건에 따라 조절되며, 라미네이팅 롤을 작동시키기 위해 이의 고정위치가 선택된다. 그러나 또한, 이들은 작동 중 피복 속도에 따라서 P1 또는 P2 방향으로 움직이도록 조절된다. 더욱이, 피복 금속판의 표면에 수직방향으로 직선운동 및 왕복운동 하도록 배열되거나, 이들의 축 아래 (또는 위에) 에 평행하게 위치한 축 Q 주위로 회전하도록 배열된다, 즉, 가상선으로 표시되는 호선 (弧線) 상에서 움직일 수 있다.

가이드롤 (8) 은 양 말단이 베어링 (도면에는 나타나지 않음) 에 의해 지탱되고, 베어링은 각각 프레임 등에 고정되어 있다. 가이드롤 (8) 은 한 쌍의 라미네이팅 롤 (5, 6) 의 공통접선 N (도 1 참조) 과 맞닿는 위치에 배열된다. 급냉탱크 (9) (명시되지 않음) 로부터 취출된 피복 금속판 (10) 은 또 다른 닙롤에 의해 아래로 보내진다. 따라서, 금속판 (10) 에 장력 (張力) 이 적용되고, 한 쌍의 라미네이팅 롤 (5, 6) 및 가이드롤 (8) 사이로 진행하는 피복 금속판 (10) 에 또한 적당한 장력이 적용된다.

상기 기재대로 구축된 수지피복 금속판 제조장치 A 가 하기와 같이 사용된다.

먼저, 수지필름 공급수단 (명시되지 않음) 으로부터 공급된 수지필름 (3, 4) 은 가열수단 (1) 에 의해 소정의 온도로 가열된 금속판 (2) 의 양면과 접촉하게 되고, 이들은 라미네이팅 롤 (3 및 4) 사이에서 함께 결합하도록 압착된다. 이어서, 그렇게 수지필름으로 피복된 금속판 (10) 은 도 1 에 나타난 바와 같이 공통접선 N 으로부터 좌측으로 벗어난 디플렉터롤 (7) 의 좌측을 통과한 후, 가이드롤 (8) 의 우측을 통과함으로써, 그 진행방향을 원래 진행방향으로 되돌린다. 디플렉터롤 (7) 의 이동거리는 피복되는 수지필름의 특성, 금속판의 가열온도, 피복될 수지층의 목적하는 배향계수 및 수지층의 성형조건에 따라 적합하게 선택된다. 이어서, 피복 금속판은 아래쪽 급냉탱크 (9) 로 인도된다.

라미네이팅 롤 (5, 6) 로부터 나오는 피복 금속판 (10) 은 지그재그 선상으로 진행하기 때문에, 한 라미네이팅 롤 (5) 에 소정의 와인딩각 (winding angle) (접촉각) θ와 접촉한다. 와인딩각 θ 는 디플렉터롤 (7) 이 도 1 에서 좌측으로 더 멀리 벗어날수록 더 커지고, 우측으로 움직일수록 더 작아진다. 디플렉터롤 (7) 의 이동거리가 0 이 될 때, 와인딩각은 0 이 되고, 피복 금속판은 종래대로 아래쪽으로 일직선으로 진행한다.

따라서, 한 라미네이팅 롤 (5) 과 피복 금속판이 소정의 와인딩각 θ 로 접촉하는 것은, 라미네이팅 롤 (5) 과 접촉하는 피복 금속판의 표면에 대한 냉각시간이 더 길어지게 한다. 도 5 에 나타나는 억제롤 (11) 이 주어지는 경우, 냉각효과가 추가로 개량된다.

냉각시간의 증가는 또한 금속판 (2) 및 수지필름 (3, 4) 에 적용되는 압력의 증가에 의존한다. 압력은, 라미네이팅 롤 (5) 과 접촉하는 수지필름 (3) 뿐만 아니라 또한 수지필름 (4) 에 대한 냉각효과에도 영향을 미친다. 압력이 작고 라미네이팅 롤 (5) 과의 접촉시간이 길수록, 전도되는 총 열량은 커진다. 냉각시간이 더 길어지면, 가열된 금속판 (2) 에서 라미네이팅 롤 (5) 로 더 많은 열이 전도되고, 이는 금속판 (2) 의 온도를 추가로 낮춤으로써, 금속판과 접촉하는 수지층의 용융층 (12) 의 두께 W 를 감소시킨다. 그 결과, 피복 수지필름은, 금속판과 접촉하는 한 면 부분에 제공되는 우수한 성형성을 갖기에 충분히 배향된 층을 갖는다. 그렇게 피복된 수지필름이 캔 몸체의 내벽을 형성할 때, 목적하는 성형중 접착성 및 내부식성이 수득될 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 수지필름이 종래와 같은 피복속도로 금속판 위에 피복되는 조건에서, 본 발명에 따라, 금속판 (2) 으로부터 라미네이팅 롤로 전도되는 열량을 조절하는 방법을 사용하면, 피복 수지층의 내부식성 및 성형중 접착성이 더욱 우수하다. 반대로 말해, 피복 수지층의 성형중 접착성이 종래와 동등한 정도로 충분한 조건에서 본 발명의 방법을 사용하면, 수지필름의 피복속도가 또한 증가될 수 있다. 즉, 라미네이팅 롤 (5) 둘레에 피복 금속판을 감는 디플렉터롤 (7) 을 도 1 의 P1 방향으로 움직이면, 피복 직후의 피복 금속판 (10) 이 라미네이팅 롤 (5) 과 더 오래 접촉하게 되고, 라미네이팅 롤 (5) 에 의한 냉각은 수지층에 충분히 영향을 미친다. 그 결과, 금속판 (2) 의 진행속도가 증가하더라도, 금속판 (2) 은 충분한 시간동안 라미네이팅 롤 (5) 과 접촉하여, 피복될 수지필름 (3) 전체가 용융되지는 않는다. 즉, 비용융층, 다시 말하면, 배향된 층 (13) 이 피복 수지필름의 바깥 표면에 확실히 유지될 수 있다. 따라서, 빠른 피복속도에서 피복되더라도, 수지필름은 성형중 충분히 접착된 용융층 (12), 및 최외각 부분에 충분한 내부식성을 갖는 배향층 (13) 이 제공된다. 따라서, 캔 몸체의 내벽에 요구되는 성형중 접착성 및 내부식성을 수득할 수 있다. 한편, 피복 직후의 수지피복 금속판의 다른 면 (라미네이팅 롤 (5) 둘레에 감기지 않는 것) 은 냉각이 지연되어, 용융층이 증가하고 수지필름의 최외각 부분의 배향은 감소한다. 따라서, 수지필름의 상기 면은 캔 몸체의 외벽에 요구되는 가혹한 성형에 대한 성형성이 제공될 수 있다.

금속판의 가열온도, 금속판의 진행속도, 수지 조성, 피복될 수지 필름의 배향계수 및 두께, 라미네이팅 롤 (5) 둘레의 수지피복 금속판의 와인딩각 (이는 디플렉터롤 (7) 이 P1 방향으로의 이동거리에 의해 결정된다), 금속판과 접촉하는 수지층의 배향계수 및 두께, 및 수지필름의 최외각 부분의 배향계수와 같은 각종 요소간의 관계가 사전에 참조 데이터로 파악되면, 이 참조 데이터를 사용하여, 피복속도가 변화하는 경우에도 수지필름의 용융층의 두께, 금속판과 접촉하는 수지층의 배향계수 및 최외각 수지층의 배향계수를 조절하는 것이 용이하다.

다음, 금속판 위에 피복된 후의 수지층의 상태를 본 발명의 특징 중 하나로서 설명할 것이다. 수지의 용융온도보다 높은 온도로 가열되고 결합되도록 압착된 금속판과 수지필름이 접촉하게 될 때, 수지필름의 배향은 금속판으로부터 전도된 열에 의해 소실되고, 금속판에 더 가까운 부분에서는 배향성이 보다 더 상실되는 반면, 금속판으로부터 먼 최외각 표면에 더 가까운 부분에서는 배향성이 보다 더 유지된다. 본 발명의 수지피복 금속판에서, 수지 필름이 금속판의 한 면 (A) 에 피복될 때, 금속판과 직접 접촉하는 수지필름의 한쪽 표면부분의 배향계수가 n1A 로 표시되고, 최외각 표면 부분의 배향계수가 n2A 로 표시되며, 수지 필름이 금속판의 다른 면 (B) 에 피복될 때, 금속판과 직접 접촉하는 수지필름의 한쪽 표면부분의 배향계수가 n1B 로 표시되고, 수지필름의 최외각 표면 부분의 배향계수가 n2B 로 표시되는 경우, 이들 배향계수는 하기 범위: n1A 및 n1B 는 0 내지 0.04 이고, n2A 는 0.02 내지 0.10 이며, n2B 는 0 내지 0.10 이고, 및 n2B < n2A 내에서 결정되어야 하며, 또한 상기 수지피복 금속판이 캔 몸체로 성형될 때, 각각 (A) 면이 캔 몸체의 내벽을 형성하고 (B) 면이 캔 몸체의 외벽을 형성해야 한다.

금속판 위에 피복된 수지층에서, 배향계수 n1A 및 n1B 가 0.04 를 초과하는 경우, 수지피복 금속판에 연신 및 인장 성형과 같은 가혹조건 성형을 가할 때 피복된 수지층이 캔 몸체의 양면의 금속판으로부터 쉽게 벗겨진다. 0.04 이하의 배향계수로는, 수지층이 벗겨지지 않으며, 따라서 배향계수 n1A 및 n1B 는 0.04 이하일 것이 요구된다. 금속판과 직접 접촉하는 상기 수지층은 열에 의해 형성된 용융층에 해당하고, 이는 성형중 접착된다. 이의 배향계수가 캔 몸체의 양면에 대해 0 내지 0.04 범위 내에 있는 한, 충분한 접착강도가 수득된다. 반면, 배향계수 측정법은 하기에 상세히 기술되며, 배향계수는 굴절률로부터 결정되고, 최외각 표면으로부터 금속판에서 벗겨나간 수지층 5 μm 깊이까지의 평균치이다. 다시 말하면, 금속판과 접촉하는 수지층의 최외각 표면의 배향계수가 사실상 0, 즉 무배향이더라도, 5 μm 깊이 내에 배향된 부분이 존재하면 배향계수는 0 을 초과할 것이다. 본 발명의 수지피복 금속판에서, n1A 및 n1B 는 상기 이유에 근거하여 0 내지 0.04 로 결정된다.

또한, 본 발명의 수지피복 금속판의 성형성, 내부식성 및 내충격성을 수득하기 위해, 금속판 양면에 피복된 수지층의 최외각 표면 부분의 배향계수를 결정할 필요가 있다: n2A 는 0.02 내지 0.10 이고, n2B 는 0 내지 0.10 이며, n2B < n2A 이다.

수지층 최외각 표면 부분에서의 배향계수 n2A 가 0.02 미만인 경우, 포장된 내용물에 대한 전체 수지층의 내투과성은 현저히 감소하고, 이는 특히 포장된 내용물과 직접 접촉하는 캔 몸체 내벽에 대해 바람직하지 못하다. 덧붙여, 양 배향계수 n2A 및 n2B 가 0.10 을 초과하는 경우, 금속판과 직접 접촉하는 수지부분의 배향계수 n1A 또는 n1B 가 0.04 미만이더라도, 수지피복 금속판이 가혹하게 성형될 때 수지필름의 상층에서 다수의 균열이 발생하며, 따라서 이렇게 제조된 캔은 쓸모가 없다. 따라서, 최외각 표면 부분의 배향계수 n2A 가 0.02 내지 0.10 범위 내인 것이 가장 필수적이다. 둘째로는, 가혹하게 성형되는 본 발명의 수지피복 금속판은 n2B 가 0 내지 0.10 범위 내이고 n2B < n2A 일 필요가 있으며, 상기 수지피복 금속판은, n2A 를 갖는 한쪽 표면부분이 캔 몸체 내벽을 형성하고, n2B 를 갖는 다른쪽 표면부분이 캔 몸체 외벽을 형성하는 캔으로 성형되어야 한다. 즉, 수지피복 금속판이 연신 및 인장 성형과 같은 가혹한 성형에 의해 캔으로 성형될 때, 캔 몸체의 외벽을 형성하는 수지필름은 그 배향계수가 다소 작으면서 더 높은 성형성을 필요로 하나, 캔 몸체의 내벽을 형성하는 다른 수지필름은 그 배향계수가 다소 크면서 극히 높은 내부식성 및 내충격성을 필요로 한다. 수지필름의 양 표면부분이 같은 배향계수를 갖거나, n2A < n2B 이면, 캔 몸체의 내벽 및 외벽을 형성하기 위한 수지필름의 특성은 전혀 무시될 것이다.

n1A < n2A 및 n1B < n2B 로 정의되는 이유는 다음과 같다: 피복될 수지필름은 본 발명의 제조방법에 따라 수지의 용융온도보다 높은 온도로 가열된 금속판과 접촉하는 표면으로부터 용융하도록 가열되고, 배향계수는 필수적으로 상기와 같이 된다. 즉, 금속판에 피복되는 수지층에서, 배향계수는 금속판과 접촉하는 표면으로부터 최외각 표면까지 그 두께방향으로 점차 증가한다.

금속판의 각 면의 수지층이 상이한 배향계수를 갖는 수지피복 금속판을 수득하기 위해, 피복될 수지필름의 배향계수는 그 자체가 또한 중요한 요소이다. 피복될 수지필름의 배향계수가 0.17 을 초과하는 경우, 수지필름이 수지의 용융온도를 초과하여 가열된 금속판과 접촉하게 될 때, 금속판과 직접 접촉하는 부분에서 n1A 및 n1B 를 0.10 미만으로 만드는 것 및 수지층의 최외각 표면에서 배향계수 n2A 및 n2B 를 0.15 미만으로 만드는 것은 극히 어렵다. 따라서, 그 자체가 피복될 수지필름의 배향계수는 바람직하게는 0.17 이하이고, 더욱 바람직하게는 약 0.15 이다.

수지필름이 금속판 상에 피복된 후의, 금속판과 접촉하는 수지층 및 최외각 표면 부분의 배향계수 n1A, n1B, n2A 및 n2B 는 본 발명의 중요한 요소로서, 하기 방법으로 측정된다. 즉, 피복되는 수지필름의 배향계수는, 아베굴절계 (Abbe's refractometor) 를 사용하여 세로방향, 가로방향 및 두께방향으로 굴절률을 측정하여, 하기 식에 의해 계산할 수 있다.

배향계수 = (A+B)/2-C

A : 세로방향 굴절률

B : 가로방향 굴절률

C : 두께방향 굴절률

수지피복 금속판의 경우, 수지피복 금속판을 염산 용액에 담가 금속표면을 화학적으로 용해시켜 수지필름만을 벗겨낸 후, 상기 방법으로 최외각 표면에서 및 금속판과 접촉하는 부분에서 수지층의 세로방향, 가로방향 및 두께방향으로 굴절률을 측정하여 상기 식에 의해 배향계수를 계산한다.

본 발명의 수지피복 금속판에서, 피복 수지필름의 배향계수는 결정의 배향도를 가리키지만, 안료 등이 수지내에 혼합될 때, 배향계수의 측정은 때로 곤란하다. 이런 경우에, X-레이 굴절법, IR 법 (적외선법) 등을 사용하여 계산할 수 있다. X-레이 굴절법에 의한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 배향계수 측정을 예로 설명한다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 배향계수는 지표 (指標) 로서 (100) 평면의 X-레이 굴절강도, 즉 2θ = 26°일 때 (100) 평면의 X-레이 굴절강도를 측정하여 결정할 수 있다. X-레이 굴절강도는 배향계수와 상관관계에 있으므로, 착색되지 않은 동일 수지조성을 갖는 수지필름에서의 배향계수와 X-레이 굴절강도간의 상관관계의 예비측정을 근거로 하여, 착색된 수지필름에서도 (100) 평면의 X-레이 굴절강도를 측정함으로써, 결정 S 의 배향도를 수득할 수 있다.

최외각 표면으로부터 피복 수지필름의 5 μm 깊이까지의 부분에서 수지의 배향도를 측정하기 위해, 상기 X-레이 굴절법에서 수지필름으로 침투하는 X-레이의 1회 침투 깊이를 5 μm 로 고정시키며, 박막 X-레이 굴절장치는 측정을 용이하게 한다. 즉, X-레이는 작은 각도로 피복 수지필름 내로 침투한다. 측정에서 2θ = 26°로 고정함으로써, 피복 수지필름의 최외각 표면 부분에서 (100) 평면상의 결정의 배향도를 수득할 수 있다. 그러나, 또한 착색되지 않은 동일 수지조성을 갖는 수지필름에서의 X-레이 굴절강도와 배향계수간의 상관관계를 먼저 결정할 필요가 있다.

본 발명에서, 금속판의 양면에 피복될 수지필름은 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에트테르 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 부틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 또는 상기로부터 선택된 둘 이상의 수지를 혼합한 혼합 폴리에스테르 수지, 또는 상기로부터 선택된 둘 이상의 수지를 갖는 복수층 피복 폴리에스테르 수지, 또는 상층 및 하층으로 구성된 이중층 수지 (상층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 부틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 수지를 혼합한 혼합 폴리에스테르 수지를 함유하고, 하층은 상기 상층용 열가소성수지 중 하나 및 폴리카보네이트 수지의 혼합수지를 함유한다) 의 필름이다. 이들 수지는 공지의 압출기에 의해 필름으로 성형되고, 이후 2축으로 신장 (伸張) 및 배향되고, 열경화되어 2축 배향 수지필름으로 사용된다. 필요에 따라, 안정화제, 산화방지제, 정전기 방지제, 안료, 윤활제, 부식억제제와 같은 첨가제를 수지에 첨가할 수 있다. 특히, 캔 몸체의 외벽을 형성하는 면에 피복될 수지필름은 바람직하게는 인쇄된 도안을 명확하게 하기 위해서, 이산화티탄의 백색안료와 혼합될 수 있다.

피복될 수지필름의 용융온도는 시차주사열량계 (示差走査熱量計, DSC) 를 사용하여 측정할 수 있다. 그러나, 예를 들어, 혼합수지의 필름은 때로 용융을 나타내는 피크가 2 개를 초과한다. 이런 경우, 용융온도값에 각 용융 피크의 흡열치를 곱하고, 이들을 더하고, 이들의 합계를 모든 용융 피크의 총 흡열치로 나누어 대략의 용융온도를 결정한다.

피복될 수지의 두께는 바람직하게는 5 내지 50 μm, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 μm 이다. 5 μm 미만의 두께를 갖는 필름의 경우, 피복 수지필름은 가혹한 성형에 의해 파괴될 수 있고, 내부식성이 저하될 수 있다. 더욱이, 안정한 상태의 5 μm 미만 두께의 수지필름을 피복하는 것뿐만 아니라, 피복 수지필름의 배향계수를 원하는 범위내로 조절하는 것 또한 어렵다. 다른 한편, 두께가 50 μm 를 초과하는 필름의 경우, 캔 제조 분야에서 널리 사용되는 에폭시수지 도료와 비교해 경제적 관점에서 바람직하지 못하다.

본 발명의 수지피복 금속판에 사용되는 금속판을 설명한다. 표면처리한 강철 또는 알루미늄 합금의 판 (板) 을 사용한다. 강판의 경우, 가혹한 성형을 견딜 수 있는 한, 그 화학적 조성은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 캔 재료로 널리 사용되는 0.15 내지 0.30 mm 두께의 저탄소강판을 포함하는 강판을 기판 (基板) 으로 하는 것이 바람직하고, 피복될 수지필름에 대해 탁월한 성형중 접착성을 갖기 위해 그 위에 수화된 산화크롬 필름이 형성되며, 특히 금속 크롬의 하층 및 수화된 산화크롬의 상층으로 이루어진 이중층 필름이 형성되는 강판, 이른바 무주석강 (無朱錫鋼)(tin free steel, TFS) 이 바람직하다. 또, 주석, 니켈, 알루미늄 등 가운데 하나로 도금하거나, 또는 이들 금속 중 하나 이상으로 이루어지는 이중층 도금 또는 합금 도금이 형성되고, 도금층 위에 상기 이중층 필름이 형성되는 강판이 또한 적용 가능하다. 알루미늄 합금판의 경우, 강판의 경우와 유사하게, 가혹한 성형을 견딜 수 있는 한 특별히 제한되지는 않는다. 그러나, 캔 재료로 널리 사용되는 JIS 3000 계열 또는 5000 계열의 알루미늄판이 경제성 및 성형성의 관점에서 바람직하고, 크롬산 용액 중 전해처리, 크롬산 용액 중 침액, 산용액 또는 알칼리용액에 의한 에칭, 양극처리 (anodizing) 와 같은 공지의 방법으로 표면처리된 알루미늄 합금판이 더욱 바람직하다. 특히, 상기 이중층 필름이 강판 또는 알루미늄 합금판 상에 형성되는 경우, 수화 산화크롬의 무게는, 피복될 수지필름의 성형중 접착성의 관점에서, 바람직하게는 3 내지 25 mg/m² 의 범위, 더욱 바람직하게는 7 내지 20 mg/m² 의 범위이다. 금속 크롬의 무게는 특별히 제한되지는 않으나, 피복될 수지필름의 성형중 접착성의 관점에서 바람직하게는 10 내지 200 mg/m² 의 범위, 더욱 바람직하게는 30 내지 100 mg/m² 의 범위이다.

또한, 금속판의 양면에 각각 동일한 특성을 갖는 수지필름을 피복함으로써, 그뿐만 아니라 금속판의 각 면에 상이한 용융온도를 갖는 수지필름을 피복하거나 상이한 열경화 온도를 갖는 수지필름 (이는, 수지를 가열하여 용융시키고, 동일물을 2축으로 배향시킨 후, 열경화시켜서 제조한다) 을 피복함으로써, 금속판의 각 면에서 금속판과 접촉하는 부분 및 최외각 부분에서 원하는 수지층의 배향계수를 쉽게 조절할 수 있다. 즉, 상이한 용융온도를 갖는 두 종류의 배향 수지필름이, 용융온도가 더 낮은 쪽의 수지의 용융온도보다 높은 온도로 가열된 금속판 상에 피복되는 경우, 더 낮은 용융온도를 갖는 이 수지필름의 배향은 더 높은 용융온도를 갖는 수지필름의 배향보다 더 많이 소실된다. 또한, 상이한 열경화 온도를 갖는 두 종류의 수지필름이 금속판에 피복되는 경우, 더 낮은 열경화 온도를 갖는 수지필름의 배향이 더 높은 열경화 온도를 갖는 수지필름의 배향보다 더 많이 소실된다. 따라서, 최외각 부분 및 금속판과의 접촉부분에서의 수지층의 배향계수는, 이러한 상이한 특성을 갖는 수지필름을 적절하게 사용하여 더 쉽게 조절될 수 있다.

상기 기재한 바와 같이, 수지필름 (3 및 4) 이 연속적으로 진행하는 금속판 (2) 에 압착되고 열적으로 결합될 때, 피복 직후 수지 피복된 금속판은 도 1 에 나타나 듯 P1 및 P2 방향으로 움직일 수 있게 위치한 디플렉터롤 (7) 을 사용하여 라미네이팅 롤 (5) 둘레에 감기게 되며, 통상적인 방법과 비교해 다음이 실현된다.

(1) 수지필름이 고속의 피복속도로 금속판에 피복되더라도, 금속판과 직접 접촉하는 피복 수지 부분 (용융층) 의 배향계수 (n1A 및 n1B) 는 0 내지 0.04 범위 내에서 조절 가능하고, 이는 성형중의 우수한 접착을 위해 충분하다.

(2) 수지필름이 고속의 피복속도로 금속판 위에 피복되더라도, 라미네이팅 롤 (5) 둘레에 감기는 수지필름의 최외각 표면 (표면 A) 에서 및 그 반대쪽 면 (표면 B) 에서의 피복된 수지 부분의 배향계수 (n2A 및 n2B) 는 0.04 내지 0.10 및 n2B < n2A 범위 내에서 동시에 조절 가능하며, 캔 몸체의 내벽 및 외벽에 필수적인 특성을 수득할 수 있다.

(3) 수지피복 금속판의 각 면에 대한 요구조건을 만족시킬 수 있는 수지층이 다양한 피복속도에서 형성될 수 있다.

본 발명을 이하 실시예 및 비교예를 참조하여 구체적으로 설명한다.

실시예 1 내지 3

두께 25 μm 의 코폴리에스테르 수지 (테레프탈산 88 몰%, 이소프탈산 12 몰% 및 에틸렌글리콜 100 몰% 로 이루어진 것) 의 2축배향 필름을 도 1 에 나타난 장치를 사용하여, 두께 0.18 mm 의 TFS (금속 크롬의 중량: 105 mg/m² 및 수화된 산화크롬의 중량: 크롬으로서 15 mg/m²) 판의 각 면에 열결합으로 피복한다. 라미네이팅 롤 속으로 들어가기 직전 TFS 의 온도를 실시예 1, 2 및 3 에서 각각 250, 240 및 232℃ 로 조절하여, 피복후 캔 몸체의 내부를 형성하는 한 면 (면 A: 도 1 에 나타난 금속판의 좌측면) 에 피복될 수지필름의 최외각 표면에서의 배향계수 n2A 가 0.06 이 되게 한다. 자연 냉각되는 라미네이팅 롤의 온도는 약 150℃ 로 유지된다. TFS 의 진행속도는 실시예 1, 2 및 3 에서 각각 100, 200 및 400 m/분 으로 조절한다. 각 실시예에서, 라미네이팅 롤 둘레의 수지피복 금속판의 와인딩각이 20°가 되도록, 도 1 의 P1 방향으로 디플렉터롤 (7) 을 이동한다.

실시예 4 내지 6

두께 0.26 mm 의 알루미늄 합금 (JIS 5052 H39) 판을 50℃의 탄산나트륨 용액 70 g/l 에서 탈지 (脫脂) 시킨 후, 표면 에칭을 위해 실온에서 황산용액 50 g/l 에 담근다. 그 후, 물로 세정하고 건조시킨다. 이렇게 수득한 알루미늄 합금판의 각 면에, 코폴리에스테르 수지의 2축배향 필름 (실시예 1 내지 3 과 동일한 수지 조성을 갖는 두께 15 μm 의 코폴리에스테르의 상층, 및 테레프탈산 94 몰%, 이소프탈산 6 몰% 및 에틸렌글리콜 100 몰% 로 이루어진 코폴리에스테르 수지 45 중량% 와 폴리부틸렌 테레프탈레이트 55 중량% 로 구성된 두께 10 μm 의 혼합수지의 하층으로 이루어진 이중층 필름) 을 도 1 에 나타난 장치를 사용하여 피복한다. 라미네이팅 롤 속으로 들어가기 직전 알루미늄 합금판의 온도를 실시예 4, 5 및 6 에 대해 각각 249, 252 및 255℃ 로 조절하여, 피복후 캔 몸체의 내벽을 형성하는 한 면 (면 A: 도 1 에 나타난 금속판의 좌측면) 에 피복되는 수지필름의 최외각 표면에서의 배향계수가 실시예 4, 5 및 6 에 대해 각각 0.07, 0.05 및 0.03 이 되도록 한다. 자연 냉각되는 라미네이팅 롤의 온도는 약 150℃ 로 유지된다. 알루미늄 합금판의 진행속도는 200 m/분으로 조절된다. 라미네이팅 롤 둘레의 수지피복 금속판의 와인딩각이 각 실시예에서 15°가 되도록, 도 1 의 P1 방향으로 디플렉터롤 (7) 을 움직인다.

실시예 7 내지 9

도 1 에 나타난 장치를 사용하여, 두께 25 μm 의 코폴리에스테르 수지 (테레프탈산 88 몰%, 이소프탈산 12 몰% 및 에틸렌글리콜 100 몰% 로 이루어지고, 228℃ 의 용융온도 및 190℃ 의 필름 열경화온도를 가짐) 의 2축배향 필름을 한 면 (A) 에 피복하여, 두께 0.18 mm 의 TFS (금속 크롬의 중량: 125 mg/m² 및 수화된 산화크롬의 중량: 크롬으로서 12 mg/m²) 판의 캔 몸체 내벽을 형성시키고, 두께 20 μm 의 코폴리에스테르 수지 (테레프탈산 86 몰%, 이소프탈산 14 몰% 및 에틸렌글리콜 100 몰% 로 이루어지고, 228℃ 의 용융온도 및 190℃ 의 필름 열경화온도를 가짐) 의 2축배향 필름을 그 반대 면 (B) 에 피복하여 캔 몸체의 외벽을 형성시킨다. 라미네이팅 롤 속으로 들어가기 직전 TFS 의 온도를 실시예 7, 8 및 9 에 대해 각각 250, 240 및 232℃ 로 조절하여, 피복후 A 면에 피복되는 수지필름의 최외각 표면에서의 배향계수 n2A 가 0.06 이 되도록 한다. 자연 냉각되는 라미네이팅 롤의 온도는 약 150℃ 로 유지한다. TFS 의 진행속도는 실시예 7, 8 및 9 에 대해 각각 100, 200 및 400 m/분으로 조절한다. 각 실시예에서 라미네이팅 롤 둘레의 수지피복 금속판의 와인딩각이 20°가 되도록, 도 1 의 P1 방향으로 디플렉터롤 (7) 을 이동한다.

실시예 10 내지 12

도 1 에 나타난 장치를 사용하여, 실시예 7 내지 9 와 같은 코폴리에스테르 수지 2축배향 필름을 실시예 7 내지 9 와 동일한 TFS판의 A 면에 피복하고, 실시예 7 내지 9 와 동일한 수지 조성, 동일한 용융온도를 가지나 170℃ 의 상이한 열경화온도를 갖는 코폴리에스테르 수지 2축배향 필름을 B 면에 피복한다. 기타 조건도 또한 실시예 7 내지 9 와 같은 방식으로 조절한다. TFS 의 진행속도를 실시예 10, 11 및 12 에 대해 각각 100, 200 및 400 m/분으로 조절한다.

실시예 13

실시예 1 내지 3 과 동일한 수지 조성을 갖는 두께 15 μm 의 상층, 및 테레프탈산 94 몰%, 이소프탈산 6 몰% 및 에틸렌글리콜 100 몰% 로 이루어진 코폴리에스테르 수지 55 중량% 와 폴리카보네이트 45 중량% 로 구성된 두께 10 μm 의 혼합수지 하층으로 이루어진 2축배향 이중층 수지필름을 실시예 1 내지 3 과 동일한 조건에서 동일한 TFS 에 피복한다. TFS 의 진행속도는 200 m/분 으로 조절한다. 라미네이팅 롤 둘레의 수지피복 금속판의 와인딩각이 20°가 되도록, 도 1 의 P1 방향으로 디플렉터롤 (7) 을 이동한다.

비교예 1 내지 3

도 4 에 나타난 장치를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1 내지 3 과 동일한 2축배향 코폴리에스테르 수지필름을 실시예 1 내지 3 과 동일한 조건에서 실시예 1 내지 3 과 동일한 TFS 상에 피복한다. 즉, 수지필름으로 피복한 후, TFS 는 라미네이팅 롤 둘레에 감기지 않고 수직방향으로 하향 진행한다. TFS 의 진행속도는 비교예 1, 2 및 3 에 대해 각각 100, 200 및 400 m/분 으로 조절된다.

비교예 4 내지 6

실시예 4 내지 6 과 동일한 2축배향 코폴리에스테르 수지필름을, 도 4 에 나타난 장치를 사용하여, 통상 시판되고 두께 0.26 mm 및 크롬으로서 5 mg/m² 의 크롬산염 필름을 갖는 알루미늄 합금 (JIS 5052 H39) 판의 어느 한 면에 피복한다. 즉, 수지필름으로 피복한 후, 알루미늄 합금판이 라미네이팅 롤 둘레에 감기지 않고 수직방향으로 하향 진행하는 것을 제외하고는, 실시예 4 내지 6 과 동일한 조건에서 알루미늄 합금판에 수지필름을 피복한다. 라미네이팅 롤에 들어가기 직전 알루미늄 합금판의 온도를 비교예 4, 5 및 6 에 대해 각각 249, 252 및 255℃ 로 조절하여, 피복후 수지의 최외각 표면에서의 배향계수 n2A 가 비교예 4, 5 및 6 에 대해 각각 0.07, 0.05 및 0.03 이 되도록 한다.

비교예 7 내지 9

도 4 에 나타난 장치를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 7 내지 9 와 동일한 조건에서 실시예 7 내지 9 와 동일한 TFS 상에 실시예 7 내지 9 와 동일한 2축배향 코폴리에스테르 수지필름을 피복한다. 즉, 수지필름으로 피복한 후, TFS 는 라미네이팅 롤 둘레에 감기지 않고 수직방향으로 하향 진행한다. TFS 의 진행속도는 비교예 7, 8 및 9 에 대해 각각 100, 200 및 400 m/분 으로 조절한다.

실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 9 에서 수득된 수지피복 금속판에서 최외각 표면 및 금속판 접촉부분에서의 수지층의 배향계수가 하기 방식으로 결정된다.

먼저, 금속판을 160 mm 직경의 형판 (形板) 으로 천공한다. 각 형판은, 라미네이팅 롤 (5) 과 접촉한 형판의 한 면이 캔 몸체 내벽을 형성하도록, 캔 직경 100 mm 의 연신 (延伸, drawn) 캔으로 성형된다. 그 후, 캔 직경 80 mm 의 재연신 (再延伸) 캔으로 재연신된다. 이 재연신 캔은, 인장 (引張, stretch) 성형 및 동시적 아이어닝 (ironing) 의 복합성형에서 캔 직경 66 mm 의 인장 및 아이어닝된 캔으로 성형된다. 이 복합성형에서, 캔 몸체의 윗 테두리 부분에 해당하는 재연신부 및 아이어닝부 사이의 거리가 20 mm 인 조건하에서 성형을 수행하며, 재연신 금형 (die) 의 견반경 (肩半徑) 은 판 두께의 1.5 배이고, 아이어닝부의 유극 (clearance) 은 원판 두께의 50% 이다. 그 후, 윗 테두리 부분을 공지의 방법으로 다듬어 내고, 이어서 넥-인 (necked-in) 성형 및 플랜지 성형한다. 이렇게 수득된 캔 몸체의 벽 상에서의 수지층의 박리 (剝離) 및 캔 몸체 내벽의 내충격성을 하기 방식으로 평가한다.

(I) 캔 몸체의 벽 상에서의 수지층의 박리

이렇게 수득된 캔 몸체의 내벽 및 외벽 상에서의 수지층의 박리도를 육안으로 관찰하고, 하기 기준에 의거하여 평가한다.

◎ : 박리 관찰 안됨.

O : 약간의 박리 관찰되나 실용상 문제 없음.

△ : 상당한 박리 관찰.

× : 캔 몸체 상부에서 전체 수지층 박리.

(II) 캔 몸체 내벽의 내충격성

이렇게 수득한 캔에 물을 채우고 그 위에 마개를 막고, 바닥으로부터 15 cm 높이에서 떨어뜨린다. 이어서, 캔을 열고 물을 제거한다. 그 후, 3% 염화나트륨 용액으로 재충전하고, 음극 (cathode) 으로서 스테인리스강 봉 (棒) 을 침지시킨다. 이어서, 스테인리스강 양극과 음극으로서의 캔 몸체 사이에 6.3 볼트의 전압을 가한다. 수지층 아래의 금속이 약간이라도 이 전하에 노출되면, 전류가 흐른다. 노출 정도는 전류값 (mA) 으로 평가한다.

실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 9 에서 수득한 수지피복 금속판으로부터 상기의 방식으로 형성된 캔 몸체의 특성을 평가한 결과를 표 1 내지 3 에 나타낸다.

표 1 내지 3 에서의 부호는 각각 하기를 나타낸다.

n1A : 금속판 A 면과 접촉하는 수지부분의 배향계수

n2A : 금속판 A 면에 피복된 수지층의 최외각 표면에서의 수지부분의 배향계수

n1B : 금속판 B 면과 접촉하는 수지부분의 배향계수

n2B : 금속판 B 면에 피복된 수지층의 최외각 표면에서의 수지부분의 배향계수

I : 수득된 캔 몸체의 내벽

O : 수득된 캔 몸체의 외벽

Ex : 실시예

Co Ex : 비교예

본 발명의 열가소성수지 피복 금속판 제조방법을 사용하여 제조된 열가소성수지 피복 금속판의 평가 결과가 표 1 내지 3 에 나타나 있다. 실시예 1 내지 6 은 동일한 수지 조성을 갖는 2축배향 폴리에스테르 수지필름을 다양한 TFS 진행속도로 금속판의 각 면에 피복하는 예이고, 캔 몸체의 내벽을 형성하는 면에 피복된 수지필름의 최외각 표면에서의 수지부분의 배향계수 n2A 가 고정된 TFS 진행속도에서 변화하는 예이다. 실시예 7 내지 12 는 상이한 종류의 2축배향 폴리에스테르 수지필름을 다양한 TFS 진행속도로 금속판의 각 면에 피복하여, 캔 몸체의 내벽을 형성하는 면에 피복된 수지필름의 배향계수가 일정하게 유지되도록 한 예이다. 비교예 1 내지 6 은 동일한 수지 조성을 갖는 2축배향 폴리에스테르 수지필름을 수지피복 금속판을 제조하는 통상의 방법을 사용하여 다양한 TFS 진행속도로 금속판의 각 면에 피복하는 예이고, 캔 몸체의 내벽을 형성하는 면에 피복된 수지필름의 최외각 표면에서의 수지부분의 배향계수 n2A 가 통상의 제조방법을 사용하여 고정된 TFS 진행속도로 변화하는 예이다. 비교예 7 내지 8 은 상이한 종류의 2축배향 폴리에스테르 수지필름을 다양한 TFS 진행속도로 금속판의 각 면에 피복하여, 캔 몸체의 내벽을 형성하는 면에 피복된 수지필름의 배향계수가 일정하게 유지되도록 한 예이다.

이들 실시예로부터 수득한 결과가 다음과 같이 요약된다:

(1) 수지필름이 고속의 피복속도로 금속판에 피복될 때에도, 금속판과 직접 접촉하는 수지 부분 (용융층) 의 배향계수 (n1A 및 n1B) 는 성형중 접착성이 충분히 탁월해지는 0 내지 0.04 범위 내에서 조절 가능하다.

(2) 상이한 수지 조성을 갖는 수지필름이 다양한 피복속도로 금속판에 피복될 때에도, 금속판의 각 면에서 상이한 배향계수를 수득할 수 있고, 탁월한 성형중 접착성 및 동시에 탁월한 내충격성을 갖는 수지피복 금속판을 수득할 수 있다.

(3) 동일한 수지 조성 및 동일한 특성을 갖는 수지필름을 종래 제조방법을 사용하여 금속판의 각 면에 피복하는 경우, 금속판의 각 면에서 상이한 배향계수를 얻는 것이 불가능하고, 탁월한 성형중 접착성 및 동시에 탁월한 내충격성을 갖는 수지피복 금속판을 제조하는 것이 극히 어렵다.

(4) (조성 또는 특성이) 상이한 종류의 수지필름을 종래 제조방법을 사용하여 금속판의 각 면에 피복하는 경우, 저속의 피복속도에서는 금속판의 각 면에서 상이한 배향계수를 수득하는 것이 가능하나, 고속의 피복속도에서는 극히 힘들고, 수지층의 충분한 용융층을 형성하는 것이 또한 매우 힘들어서, 성형중 접착성의 악화를 가져온다.

결과적으로, 상기 결과로부터 본 발명의 열가소성수지 필름 피복 금속판 제조방법 및 열가소성수지 필름 피복 금속판 제조장치를 사용하여, 고속의 피복속도 및 다양한 피복속도에서 탁월한 성형성, 성형중 접착성 및 내충격성을 갖는 열가소성수지 필름 피복 금속판을 항상 일정하게 제조하는 것이 가능함이 명백하다.

본 발명의 열가소성수지 필름 피복 금속판이 캔 몸체로 가혹하게 성형될 때에도, 피복 수지필름은 제조된 캔 몸체의 내벽 및 외벽으로부터 박리되지 않는다. 이렇게 제조된 캔은 그 안에 포장된 내용물에 대하여 탁월한 내부식성을 가질 수 있다. 그 밖에, 본 발명의 제조장치 및 제조방법을 사용함으로써, 열가소성수지 필름을 고속의 피복속도로 금속판에 피복할 수 있고, 안정한 특성을 갖는 열가소성수지 필름 피복 금속판은 수지필름의 피복속도가 변화할 때에도 제조 가능하다. 이는 산업 분야에서 현저한 이점이다.

Claims

연속적으로 진행하는 금속판을 가열하는 단계,

배향 (配向) 된 열가소성수지 필름을 금속판의 양 표면과 접촉하도록 공급하는 단계,

한 쌍의 라미네이팅 롤 (laminating roll) 을 사용하여 금속판 및 열가소성수지 필름을 협착시킴으로써, 이들을 압착·피복하는 단계, 및 이후

라미네이팅 롤의 아래쪽에 위치하여, 금속판 상에 피복된 열가소성수지 필름의 한 면과 접촉하고 열가소성수지 피복 금속판의 진행방향에 수직방향으로 움직일 수 있는 디플렉터롤 (deflector roll) 을, 금속판의 진행방향에 수직인 상기 방향 및 디플렉터롤의 최초 위치의 반대편 방향으로 이동시켜서, 열가소성수지 피복 금속판의 진행방향을 변곡하여, 라미네이팅 롤 중 하나의 둘레에 감는 단계를 포함하는 열가소성수지 피복 금속판의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 디플렉터롤과 접촉하는 수지 필름 한쪽 면의 최외각층의 배향계수가 디플렉터롤과 접촉하지 않는 수지 필름 반대쪽 면의 최외각층의 배향계수보다 작아지는 것을 특징으로 하는 열가소성수지 피복 금속판의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 연속적으로 진행하는 금속판의 양 표면이 각각 상이한 용융온도를 갖는 열가소성수지 필름으로 피복되는 것을 특징으로 하는 열가소성수지 피복 금속판의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 연속적으로 진행하는 금속판의 양 표면이 각각 상이한 열경화 (heat-setting) 온도를 갖는 수지 필름으로 피복되고,

상기 수지필름은, 열가소성수지를 용융시키고, 이를 2축 방향으로 신장 (伸張) 및 배향시킨 후, 이를 상이한 온도에서 각각 열경화시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 열가소성수지 피복 금속판의 제조방법.
금속판 상에 열가소성수지 필름을 피복하여 제조된 열가소성수지 피복 금속판에 있어서,

열가소성수지 필름이 금속판의 한 면 (A) 에 피복될 때, 금속판과 접촉하는 상기 열가소성수지 필름의 한쪽 표면 부분의 배향계수가 n1A 로 표시되고, 금속판과 접촉하지 않는 상기 열가소성수지 필름의 다른쪽 표면 부분의 배향계수가 n2A 로 표시되며,

열가소성수지 필름이 금속판의 다른 면 (B) 에 피복될 때, 금속판과 접촉하는 상기 열가소성수지 필름의 한쪽 표면 부분의 배향계수가 n1B 로 표시되고, 금속판과 접촉하지 않는 상기 열가소성수지 필름의 다른쪽 표면 부분의 배향계수가 n2B 로 표시되는 경우,

상기 배향계수는, n1A 가 0 내지 0.04 이고, n1B 또한 0 내지 0.04 이며, n2A 가 0.02 내지 0.10 이고, 및 n2B 가 0 내지 0.10 이며, 및 n1A < n2A, n1B < n2B, n2B < n1A 인 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 열가소성수지 피복 금속판.
제 5 항에 있어서, 상기 열가소성수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 부틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 수지를 혼합한 혼합 폴리에스테르 수지, 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 수지를 갖는 복수층 피복 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는 열가소성수지 피복 금속판.
제 5 항에 있어서, 상기 열가소성수지는 상층 및 하층으로 구성된 이중층이며, 이 때 상층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 부틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 수지를 혼합한 혼합 폴리에스테르를 함유하고; 하층은 상기 상층을 형성하는 열가소성수지 중 하나 및 폴리카보네이트 수지의 혼합 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 열가소성수지 피복 금속판.
연속적으로 진행하는 금속판을 가열하기 위한 가열수단,

가열된 금속판의 양면에 열가소성수지 필름을 공급하기 위한, 금속판의 진행방향으로 아래쪽에 위치한 공급수단,

열가소성수지 필름을 금속판의 양면과 접촉시키고, 이를 라미네이팅 롤들 사이에 협착 및 압착하여 피복시키는, 공급수단 아래쪽에 위치한 한 쌍의 라미네이팅 롤,

열가소성수지 피복 금속판의 표면 중 하나와 접촉하도록 라미네이팅 롤 아래쪽에 위치하고, 금속판의 진행방향에 수직방향으로 움직일 수 있는 디플렉터롤, 및

열가소성수지 피복 금속판을 냉각시키기 위한, 디플렉터롤 아래쪽에 위치한 냉각수단을 포함하는, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 열가소성수지 피복 금속판의 제조장치.
제 3 항에 있어서, 상기 열가소성수지는 상층 및 하층으로 구성된 이중층이며, 이 때 상층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 부틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 수지를 혼합한 혼합 폴리에스테르를 함유하고; 하층은 상기 상층을 형성하는 열가소성수지 중 하나 및 폴리카보네이트 수지의 혼합 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 열가소성수지 피복 금속판의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 열가소성수지는 상층 및 하층으로 구성된 이중층이며, 이 때 상층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 또는 부틸렌 테레프탈레이트 반복단위를 주체로 하는 코폴리에스테르 수지, 또는 이들로부터 선택된 둘 이상의 수지를 혼합한 혼합 폴리에스테르를 함유하고; 하층은 상기 상층을 형성하는 열가소성수지 중 하나 및 폴리카보네이트 수지의 혼합 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 열가소성수지 피복 금속판의 제조방법.