KR101047828B1 - 외관 광택 안정성이 우수한 메탈릭 외관 금속대 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 캔의 외면 상당측에 메탈릭 외관 피막을 갖는 아이어닝(ironing) 가공 캔용 금속대(帶)로서, 이 피막이 이 피막의 질량에 기초하여 5% 이상의 스프레딩(spreading)성 금속 필러를 포함하고, 이 피막의 유리전이점이 50∼120℃ 이며, 60℃ 의 시험 조건에서의 이 피막 표면의 동(動)마찰계수가 0.3 이하이고, 또한 50℃ 의 시험 조건에서의 이 피막의 연필 경도(pencil hardness)가 H 이상인 것을 특징으로 하는 외관 광택 안정성이 우수한 아이어닝 가공 캔용의 메탈릭 외관 금속대를 제공하는 것이다.

Description

외관 광택 안정성이 우수한 메탈릭 외관 금속대{METAL STRIP HAVING METALLIC APPEARANCE AND EXCELLENT BRIGHTNESS STABILITY}

도 1 은 본 발명에 관한 금속대(金屬帶)의 표면 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2 는 IV 값의 측정방면 ①∼⑥ 을 나타내는 도면이다.

도 3 은 최외면 금속 필러선을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 금속대 2 : 금속 필러 리치층

3 : 금속 필러 프리층 4 : 수지 도장 피막 또는 수지 필름

5 : 금속 필러 A 6 : 금속 필러 B

7 : 이너(inner) 왁스 ① 8 : 이너 왁스 ②

9 : 최외면 금속 필러선 10 : 도막 표면

본 발명은, 안정된 광택 외관을 갖는 아이어닝(ironing) 가공 캔을 제조하기 위한 외관 광택 안정성이 우수한 메탈릭 외관 금속대, 및 그 금속대로 형성된 심리 스(seamless) 가공 캔 체(體)에 관한 것이다.

종래부터 음료 용기 분야에서는, 저비용 양산이 용이하다는 점에서 아이어닝 가공 캔이 폭넓게 채용되고 있다. 이 캔에서는, 일반적으로 아이어닝 가공성을 확보하기 위해, 주석도금 강판이나 알루미늄 강판을 사용하여 표면에 윤활제를 부여하면서 아이어닝 가공하는 방법이 일반적이다. 아이어닝 가공에 의해 제조된 캔은, 외면의 녹방지 및 내면의 내식성 확보를 위해 도장 피복할 필요가 있어, 이 때문에 아이어닝 가공 후에 캔 단위로, 윤활제인 알칼리 등의 세제에 의한 물세척 제거→화성(化成)처리→도장의 저생산성 공정을 경유하지 않으면 안된다는 문제가 있었다. 이러한 캔 단위의 저생산성 공정을 생략하여 생산성을 개선하는 기술로서, 과거에, 아이어닝 가공전의 금속대 양면에 미리 수지 필름을 라미네이트하거나, 또는 금속대 양면을 수지계 도료로 도장하는 방법이 제창되어 왔다. 그러나, 라미네이트 피복 금속대의 경우, 아이어닝 가공에 견디고 양산가능한 필름 강도를 확보하기 위해서는 양면 모두 적어도 막두께 10 마이크론 이상의 필름을 사용해야 하므로, 도장캔에 비교하여 비용이 상승된다는 결점이 있다.

한편, 캔 외면측의 의장성 확보에 대해서도 종래 기술에서는 문제가 있으며, 금속대 중에서도 특히 강판의 경우 그 경향이 현저하다. 예를 들어, 일반적인 아이어닝 가공 캔 (DI 캔) 에 있어서는, 강판의 경우, 주석도금 등을 실시하여도 알루미늄판보다도 외면측의 백색도가 낮아, 의장을 실시하였을 때의 선영(鮮映)성이 떨어진다는 문제가 있어 그 개선이 요구되어 왔다.

캔 외면의 의장성 개선 기술로는, 미리 백색으로 착색한 PET 필름을 라미네 이트한 강판을 성형하여 캔으로 하는 기술이 일반적으로 알려져 있지만, 이 경우, 캔 보디부에 아이어닝 가공이나 스트레치 가공 등과 같은 박육화(薄肉化) 가공을 실시하였을 때, 박육화율이 캔의 높이 방향에서 불균일해지기 쉬워, 백색도가 고르지 않게 되기 쉽다는 문제가 있다. 또한, 캔 외면측에 금속 필러를 함유하는 도막을 형성시킨 메탈릭 외관의 금속대를 사용하여 아이어닝 가공 캔을 형성하는 것도 검토되어 있지만, 도막에 금속 필러를 단순히 함유시키는 것만으로는, 박육화율 차이에 따른 광택 불균일이나 색조 차이가 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 캔 외면측에 금속 필러를 함유하는 도막을 갖는 메탈릭 외관의 아이어닝 가공 캔의 의장성을 안전하게 하고 또 아이어닝 가공 캔을 안정적으로 양산하기 위해서는, 도막의 수지와 금속 필러의 아이어닝 특성을 세밀히 제어하는 기술의 개발이 필수적이다.

본 발명의 목적은, 종래 기술이 갖는 상기와 같은 결점을 개선하여, 높은 아이어닝 가공에 견디고 또한 아이어닝 가공 후의 금속 필러에 의한 표면 피복성이 높으며, 또한 아이어닝 가공 후의 광택 불균일이 쉽게 발생하지 않는 메탈릭 외관 수지 피막을 갖는 아이어닝 가공 캔용의 금속대를 제공하는 것이다.

발명의 개시

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 이번에, 특정한 물성을 갖는 수지 피막중에 스프레딩성 금속 필러를 함유시키고, 금속 필러와 피막 수지의 특성ㆍ형태를 최적화하고 또한 이 피막내의 필러 분포를 최적화함으로써, 베이스 광택이 높아지도록 피막내 금속 필러 함유율을 정량적으로 규정할 수 있으며, 또한 아이어닝 가공력에 의해 금속 필러가 원활하게 캔 성형 외면에서 스프레딩 가공되어 표면 피복성을 확보할 수 있음을 발견하였다.

이렇게 해서, 본 발명은, 캔의 외면 상당측에 메탈릭 외관 피막을 갖는 아이어닝 가공 캔용 금속대로서, 이 피막이 이 피막의 질량에 기초하여 5% 이상의 스프레딩성 금속 필러를 포함하고, 이 피막의 유리전이점이 50∼120℃ 이며, 60℃ 의 시험 조건에서의 이 피막 표면의 동(動)마찰계수가 0.3 이하이고, 또한 50℃ 의 시험 조건에서의 이 피막의 연필 경도(pencil hardness)가 H 이상인 것을 특징으로 하는, 외관 광택 안정성이 우수한 아이어닝 가공 캔용의 메탈릭 외관 금속대를 제공하는 것이다.

이하, 본 발명의 금속대에 관해서, 적절히 도면을 참조하면서 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 아이어닝 가공 캔용 금속대는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 아이어닝 가공력에 의한 금속 필러가 원활하게 캔 성형 외면에서 스프레딩 가공되어 표면 피복성을 확보할 수 있도록, 금속대(1)의 캔의 외측 상당면에 금속 필러 리치층(2)과 금속 필러 프리층(3)으로 이루어지는 수지 피막을 형성하고, 또한 캔의 내측 상당면에는 적절히 수지 도막 또는 수지 필름(4)을 갖는 구조로 할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 금속대의 판두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으 로 캔 용도에 알맞은 사양으로 0.15mm∼0.35mm 범위의 판두께를 갖는 것이 많이 사용된다. 금속대의 표면은, 수지와의 밀착성과 아이어닝 가공성능이 확보되는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 용기용 금속대에 있어서 종래부터 폭넓게 적용되고 있는 방법으로, 예를 들어, 밀착성 확보를 위해 크롬산, 중크롬산, 인산, 유기산 등으로 미리 표면 처리를 해두는 것이 바람직하다. 금속대로는, 예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금, 크롬도금 무주석(chromium plated tin-free) 강판, 크롬도금 강판, 니켈도금 강판, 인산처리 강판, 유기인산 수지처리 강판, 주석도금 강판, 주석니켈도금 강판을 들 수 있지만, 그 중에서도 강판이 적합하다.

금속대의 재질은, 아이어닝 가공에 견디는 가공성을 갖는 것이면 그 종류나 기계 특성에 대해서는 특별히 제한이 없지만, 캔의 내면 상당측에 수지 도막을 형성하는 경우에는, 내면에 수지 필름을 라미네이트한 경우와 달리 아이어닝 가공시에 캔의 내면 상당측의 도막이 손상될 가능성이 높아지기 때문에, 가공시의 도막 으로의 가공 압력을 경감시키기 위해 연질재의 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 재질 경도가 HR30T 에서 58 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 재질 경도가 HR30T 에서 58 보다 높아지면, 아이어닝 가공 저항의 증가로 인해 표면 아이어닝력 상승을 유발하여, 캔의 내외면 모두 도막 피복성을 확보하기 어려워지는 경향이 있다.

상기 금속대의 캔의 외면 상당측 표면에 메탈릭 외관을 나타내는 피막을 형성할 때에, 통상적으로 금속 필러와 도료용 수지 성분을 포함하여 이루어지는 도료를 도장함으로써 형성할 수 있다. 그 금속 필러로는, 금속대의 아이어닝 가공 력에 의해서 원활하게 스프레딩 가공되는 만큼의 충분한 스프레딩성을 갖는 금속으로 이루어지는 것이 사용되며, 구체적으로는, 금, 알루미늄 등을 들 수 있고, 특히 메탈릭 도료에 사용되는 알루미늄 안료가 적합하다. 이들 금속 필러는, 경화 도막의 질량에 기초하여 5% 이상, 바람직하게는 7∼35% 범위내의 양에서 사용할 수 있다.

또한, 도료용 수지 성분으로는, 유리전이점이 50∼120℃, 바람직하게는 60∼100℃ 의 범위내에서 또한 50℃ 의 시험 조건하에서의 연필 경도가 H 이상, 바람직하게는 2H∼4H 인 경화 도막을 형성하는 것을 사용할 수 있다. 이 유리전이점이 50℃ 보다 낮으면, 아이어닝 가공열에 의해 도막 표면이 연화되어, 갤링(galling)이 발생하기 쉬워 목적하는 안정적인 아이어닝 외관이 얻어지지 않는다. 반대로 이 유리전이점이 120℃ 보다 높으면, 도막의 취성(脆性)이 높아져 아이어닝 가공 단계에서 도막이 파괴되기 쉬워 안정 가공이 실현되지 않는다. 또한, 경화 도막의 연필 경도가 50℃ 의 시험 조건에서 H 보다 연질인 것은, 도막 파열이 발생하기 쉬워 갤링의 원인이 된다. 상기와 같은 물성을 갖는 도막을 형성할 수 있는 도료용 수지의 선정에 의해 아이어닝 가공에 의한 금속 필러의 스프레딩 효과를 향상시킬 수 있기 때문에, 금속 필러의 배합량은 종래의 메탈릭 도료에서의 배합량보다도 낮게 억제할 수 있지만, 그래도 그 배합량이 경화 도막의 질량에 기초하여 5% 미만인 경우에는, 아이어닝 가공에 있어서 금속 필러 함유 피막이 아이어닝 가공면을 충분히 피복할 수 없어 하지(下地)가 들여다 보여, 아이어닝 가공 후에 광택 불균일이 생길 가능성이 커진다.

알루미늄 안료가 금속 필러로서 바람직한 이유는, 이들이 가공 스프레딩성이 우수한 금속으로, 아이어닝 가공시에 변형 스프레딩하기 쉬워 캔의 외면측 아이어닝 응력에 의한 특정 부위에 응력이 집중되지 않게 하는 효과가 있기 때문이다. 가공 스프레딩성과 표면 피복성을 확보하기 위해서는, 알루미늄 필러의 평균입경은, 레이저광 산란식 입도분포 측정장치 (SALD-1100 형: SHIMADZU CORPORATION. 제조) 로 측정한 평균입경(D50)이, 5∼50㎛, 특히 10∼30㎛ 의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 이 평균입경이 5㎛ 보다 작아지면 도막의 광택감이 저하되어 아이어닝 가공 후에는 더욱 광택 불균일이 생길 가능성이 있다. 또한 반대로, 50㎛ 를 초과하면, 도막내의 최표층에 필러가 노출되기 쉬워 갤링의 원인이 되기 쉽다.

알루미늄 필러에는, 필요에 따라 증착이나 코팅, 표면 연마 등의 표면 처리를 실시할 수 있다. 사용하는 알루미늄 필러의 순도는, 표면 처리부를 제외하고 99.5% 이상인 것이 바람직하다. 순도가 99.5% 미만인 경우, 불순물 원소에 의해 알루미늄 필러의 스프레딩성이 열화되어, 아이어닝 가공시의 알루미늄에 의한 표면 피복성이 저하될 가능성이 있다.

또, 상기한 도료를 사용하여 형성되는 경화 도막은, 표면의 동마찰계수가 60℃ 의 시험 조건하에서 0.3 이하, 특히 0.2 이하인 것이 바람직하다. 표면의 동마찰계수가 0.3 를 초과하는 경우는, 마찰열에 의한 도막 표면의 연화에 의해 갤링이 발생하기 쉽다.

본 발명에 따라 금속대의 캔의 외면 상당측에 형성되는 메탈릭 외관 피막의 메탈광택 색채는, KANSAI PAINT CO.,LTD. 제조의 「아르코프 LMR200」을 사용하여 측정되는 IV 값으로 정량화할 수 있다. 여기서, IV 값은, 입사각 45°에서 조사된 레이저의 반사광 중, 도장면에서 반사하는 경면(鏡面) 반사 영역의 광을 제외하고 최대 광강도가 얻어지는 수광도에 의한 신호 출력을 나타낸다. 이 수치가 클수록 금속 광택감이 높음을 나타낸다. 본 발명의 금속대에서의 표면 피막은, 도 2 에 나타내는 ①∼⑥ 중 어느 하나가 적어도 한 방향에서의 IV 값이 100 이상인 것이 바람직하다. 100 미만에서는 용기의 광택감있는 외관이 부족하기 쉽다. 이 IV 값은, 상기 알루미늄 필러의 평균입경의 적정화 및 수지 내부에서의 필러 농도의 적정화에 추가하여, 도장시의 롤압과 용제 종류의 적정화, 도장 베이킹 속도와 온도의 적정화에 의해 실현할 수 있다.

도장 피복막의 아이어닝 성형성은, 도막 표면의 동마찰계수에 의해 크게 영향을 받으며, 아이어닝 가공시의 발열에 대응하는 것이 중요하여, 경화후의 도막 표면은, 전술한 바와 같이 60℃ 의 시험 조건에서의 동마찰계수가 0.3 이하, 특히 0.2 이하인 것이 바람직하다.

또한, 도장 피복막은 복수 단계의 아이어닝 가공이 실시되기 때문에, 아이어닝 성형성은 도막의 깊이 방면에서의 미끄러짐성 분포의 영향이 크다. 본 발명에서는, 소정 장치로 도막을 표면에서 연마하여 도막 내부를 노출시키고, 그 면의 미끄러짐성을 최적 범위로 함으로써 양호한 아이어닝 성형성이 얻어짐을 발견하였다. 이하, 그 정량 측정 방법에 대해 설명한다.

우선, JIS K-7204 (1999) 에 기재되어 있는 마모 시험기에 의해 CS10 의 마모륜을 사용하여, 분위기 온도 20℃, 습도 25%RH, 하중 1kg 의 조건하에서 시험편 을 연마한다. 다음에, 획득한 면의 막두께를 측정하여, 초기 도막두께의 40∼50% 의 범위에 있음을 확인하고, 그 부위의 60℃ 에서의 동마찰계수를 측정한다. 이 값이 막 내부의 미끄러짐성의 척도가 되고, 이 값이 0.3 이하인 것이 바람직하며, 또 0.2 이하인 것이 보다 바람직하다. 이 값이 0.3 보다 크면 복수 단계의 아이어닝 가공에 있어서 2 번째 단계 이후의 아이어닝 성형성이 저하될 가능성이 있다.

성형 도막의 동마찰계수의 조정은, 도장할 도료에 이너 왁스를 첨가하는 것에 의해 조정할 수 있다. 이너 왁스의 첨가에 의해 도막의 동마찰계수를 더욱 저감시켜, 가공 안정성을 높일 수 있다. 첨가하는 왁스로는 특별히 제한이 없지만, 예를 들어, 식물계 왁스, 동물계 왁스, 광물계 왁스, 석유계 왁스, 지방산 에스테르계 왁스, 올레핀계 왁스, 불소계 왁스 등을 들 수 있고, 그 중에서도 60℃ 에서 고체상 왁스가 바람직하게 사용된다. 60℃ 에서 고체상인 왁스의 구체예로는, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 산화폴리에틸렌 왁스 등을 들 수 있다. 왁스는 도막을 베이킹 경화시킬 때에 도막 표면으로 이행되기 쉽지만, 60℃ 에서 고체상인 왁스는, 60℃ 에서 액체상인 왁스와 비교하여 잘 이행되지 않아 비교적 도막의 내부에 고착되기 쉬우므로, 막 표면뿐만 아니라 막 내부의 동마찰계수를 낮추는 데에도 효과가 크다. 또한, 60℃ 에서 고체상인 왁스와 60℃ 에서 액체상인 왁스를 병용하는 것도 효과적이다.

상기 식물계 왁스로는, 예를 들어, 카르나우바 왁스, 면(綿) 왁스, 목랍(木蠟) 등을 들 수 있고, 동물계 왁스로는, 예를 들어, 라놀린 왁스, 경랍(鯨蠟), 밀 랍 등을 들 수 있고, 석유계 왁스로는, 예를 들어, 파라핀계 왁스, 마이크로 크리스탈린 왁스, 페트로라탐 등을 들 수 있고, 광물계 왁스로는, 예를 들어, 지랍 (地蠟: ozokerite), 몬탄 왁스(montan wax) 등을 들 수 있다.

이들 이너 왁스는, 높은 아이어닝률의 아이어닝 가공을 행하는 경우, 도막의 금속 필러 프리층뿐만 아니라 금속 필러 리치층에도 골고루 분포하고 있는 것이 특히 바람직하다. 왜냐하면, 높은 아이어닝 가공은 복수 단계의 아이어닝 공정으로 이루어지지만, 이 경우, 만약 도막의 금속 필러 프리층에만 이너 왁스가 있는 경우는, 복수 단계의 아이어닝 가공의 초기 아이어닝 가공에서 표층의 윤활에 소비되어, 이후 단계의 아이어닝 가공에서의 윤활에 제공될 이너 왁스 공급이 부족한 현상이 생기기 때문이다.

도막의 금속 필러 리치층내에도 이너 왁스가 존재하면, 초기 단계의 아이어닝 과정을 거쳐도 이너 왁스가 도막내에 유지되어 초기 단계의 아이어닝 가공에 의해 금속 필러가 스프레딩 가공된 후에 비로소 표면에 공급된다. 이 때문에, 이후 단계에서의 아이어닝 가공에 필요한 이너 왁스가 확보되어, 복수 단계에서의 아이어닝 가공을 원활하게 실현시키는 것이 가능해진다.

이너 왁스의 금속 필러 프리층 및 금속 필러 리치층에 있어서의 이너 왁스의 최적 분포는, 기본적으로는 금속 필러와 이너 왁스를 함유하는 도료를 사용하고, 그리고 실험실에서의 소규모 검토 시험을 수행하여, 도막의 경화 온도, 용제의 비점과 이너 왁스의 용융 온도와의 상관관계 및 도막의 적정한 베이킹 속도와 베이킹 온도를 결정함으로써 실현할 수 있다.

또한, 금속 필러를 함유하는 도료를 롤 도장하기 전에, 웨트 상태에서 이너 왁스를 함유하는 도막을 하지 도포하는 방법, 금속 필러를 함유하는 도료를 롤 도포하는 단계에서, 금속 필러가 금속대 표면에 직접 접촉한 상태로 고화되는 것을 방지하기 위해, 평행하게 금속대를 반송한 상태에 있어서의 이면측에서 도장을 실시하여 중력에 의해 금속 필러와 금속대 표면을 유리시키는 방법, 금속 필러 표면에 스테아르산 등의 표면 활성화 처리를 실시하는 방법 등에 의해, 이너 왁스를 도막의 금속 필러 리치층과 금속대 표면의 사이에 배치할 수도 있다.

이 경우, 도막의 금속 필러 리치층내에 포함되는 이너 왁스의 도막 전체에 포함되는 이너 왁스의 총량에 대한 비율은, 단면 존재 면적비로 5% 이상, 특히 10∼80% 의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 여기서 이너 왁스의 도막내 단면 존재비는, 하기의 TEM 측정법 또는 일반적으로 그 측정법보다도 명백하게 정밀도면에서 우위라고 인식되어 있는 방법에 의해 측정할 수 있다. 여기서, TEM 측정법은, 에폭시 수지에 둘러싸인 시료의 단면을 다이아몬드 나이프 장치인 울트라미크로톰 (EM-ULTRACUT·S; Leica 사 제조) 으로 초박절편 (70nm) 으로 잘라낸 후, 4산화 루테늄으로 증기 염색한 다음, 투과형 전자현미경 (LED-912 AB: Carl Zeiss 사 제조) 을 사용하여 가속전압 120kV, 관찰배율 7500 배로 관찰 촬영하고, 그 단면사진에 찍힌 이너 왁스가 도막 전체에서 차지하는 면적비로써 판정하는 방법이다. 여기서, 도막의 금속 필러 리치층에 포함되는 이너 왁스의 도막 전체에 포함되는 단면 존재 면적비율이 5% 미만인 경우에는, 2 단계 이상 30% 이상의 아이어닝 성형의 2 번째 단계의 아이어닝 가공에 있어서 윤활이 충분히 확보되지 않아, 아이어닝 표면 불량을 유발하기 쉽다.

이렇게 해서, 본 발명에 의하면, 도막내에 이너 왁스를 함유하는 메탈릭 외관 도막에 의해 피복된 금속대가 제공된다. 이 도막중에 포함되는 이너 왁스는, 그 일부가 금속 필러와 금속 필러의 사이 및 금속 필러와 금속대 표면의 사이에 분포하고 있을 수 있다. 특히, 도 3 에 있어서, 도막 내에서 가장 외면측에 존재하는 금속 필러 A 와 도막 표면과의 거리 γ의 연장선 상에 위치하는 최외면 금속 필러선과 금속대 표면의 사이에 존재하는 이너 왁스 ① 가 도료 전체에 함유되는 이너 왁스의 총량 (이너 왁스 ① 와 이너 왁스 ② 의 총합) 에 대해 그 비율이, 단면 존재 면적비에 있어서 5% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 이너 왁스로는, 적어도 그 일부에, 폴리에틸렌 왁스 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스 (테플론^(R)) 를 함유하여 제조된 것이 적합하다.

본 발명에 있어서, 메탈릭 외관 도막의 형성에 사용되는 도료의 수지성분으로는, 아이어닝 가공시에 도막 절단이 발생되지 않는 높은 신장 특성과 수지 강도를 양립시키기 위해, 수산기함유 고분자 폴리에스테르 수지와 가교제인 아미노 수지 및/또는 레졸형 페놀 수지로 이루어지는 열경화성 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 수산기함유 고분자 폴리에스테르 수지의 수평균분자량은 10000 이상인 것이 바람직하다. 분자량의 상한은 제조기술의 한계로 인해 80000 정도이다. 또한, 도막의 유리전이점을 50∼120℃ 및 도막의 50℃ 에서의 시험 조건에 있어서의 연필 경도를 H 이상으로 하기 위해서는, 폴리에스테르 수지 의 유리전이점이 50∼120℃ 정도이고 가교제의 첨가량이 폴리에스테르 수지 100 중량부당 3∼20 중량부정도인 것이 바람직하다. 도료 조성물에는 알루미늄 안료 이외에 착색 안료 및/또는 염료를 첨가하여, 도막의 색채를 변화시키는 것도 가능하다.

또한, 금속 필러의 도막내 분포는, 도막내의 금속대에서 먼 측의 계면에 금속 필러의 혼입율이 5% 이하인 층부분 (이하, 금속 필러 프리부라고 한다) 이 존재하고, 그 두께를 아이어닝 가공전에 평균 0.2∼20㎛ 의 범위내가 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 여기서, 도막내의 금속 필러의 혼입율은 피복 금속대의 임의의 점에서 채취한 50 점 이상의 박판조각 샘플로부터 촬영된 전자현미경에 의한 배율 2000 배 이상의 단면 사진에 기초하여, 금속 필러 부분과 수지 부분의 면적을 측정하고, 비중 보정을 실시하여 구한 질량 존재비에 의해 산정할 수 있다.

금속 필러 프리부의 아이어닝 가공전 두께가 0.2㎛ 미만에서는, 가공시에 아이어닝의 판두께 변화에 따라 발생하는 표면 변형력에 의해 금속 필러가 가공면 표면에 노출되기 쉬워, 안정적인 고속 아이어닝 가공이 곤란해 질 가능성이 있다. 반대로, 20㎛ 보다 두꺼우면, 아이어닝 가공력이 금속 표면으로 전파되는 것이 불균일해지기 쉬워, 표면 갤링 현상을 유발하기 쉽다. 안정적인 고속 아이어닝 가공을 실현하기 위해서는, 금속 필러 프리부의 가공전 두께를 평균 0.5∼8㎛ 의 범위내로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 금속 필러 프리부를 확보하기 위해, 금속 필러 리치층의 도장과 필러 프리부의 도장을 2 단계로 실시하여도 상관없다.

한편, 금속 필러 리치층내에서의 금속 필러의 밀도 분포는, 금속 필러 리치 층과 금속대의 밀착성이 확보되는 한 특별히 규정되지 않는다. 또한, 금속 필러 리치층과 금속대의 밀착성을 확보하기 위해, 금속 필러 함유 도료의 도장에 앞서, 금속 필러 리치층과 금속대의 밀착성을 향상시키는 접착성이 높은 수지 도막을 형성하는 하지 도료를 도장할 수 있다.

금속대의 캔의 내면 상당측에는, 필요에 따라 수지 도장 피막 (바람직하게는 막두께가 1㎛ 이상인 것) 을 형성하거나, 또는 수지 필름을 라미네이트할 수 있다. 수지 피막 또는 수지 필름은, 캔 아이어닝 가공에 견디고, 가공 후 내면 내식성이 용도에 알맞는 것이라면 그 재질에 특별히 제한은 없지만, 일반적으로는 폴리에스테르계, 에폭시페놀계, 비닐오르가노졸계 등의 수지 중에서 아이어닝 가공 안정성을 확보할 수 있는 재료를 선정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수지 필름을 라미네이트하는 경우는 필름 재질로서 아이어닝 가공에 견디는 가공성이 높은 폴리에스테르 수지가 바람직하고, 또, 캔의 내면 상당측에 도장하는 경우에는 가공성과 내식성을 겸비한 수지가 바람직하며, 특히 폴리에스테르계, 에폭시페놀계, 비닐오르가노졸계 중 임의의 1 종 이상의 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해 제공되는 캔의 외면 상당측에 메탈릭 외관 피막을 갖는 금속대는, 그 자체로 기지의 방법에 의해 아이어닝 가공함으로써 심리스 캔체로 할 수 있다.

실시예

금속대로는, 판두께 0.22mm 브라이트 표면 마무리의 템퍼(temper) T-3, 토탈 크롬 부착량 80mg/m² 의 크롬도금 무주석 강판을 사용하였다. 또한, 표 1 에 나타내는 배합 비율로 각 도료를 조제하였다. 또, 표 1 에 있어서의 배합 비율은 고형분 질량비이다. 또한, 도료는 혼합용제 (시클로헥사논/자일렌 - 50 질량부/50 질량부) 로써 점도를 50 (포드컵#4, 25℃) 으로 조정하였다. 상기 각 도료를 이 강판에 건조 막두께가 5㎛ 이 되도록 바코터를 사용하여 도장하고, 소재 최고 도달 온도가 270℃ 가 되는 조건에서 20 초간 베이킹을 실시함으로써 각 도장 금속판을 제작하여, 외면 물성, 외관 광택 및 아이어닝 가공성을 평가하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.

표 1

표 1 에 나타내는 폴리에스테르 수지, 가교제, 왁스, 알루미늄 페이스트, 금속분말 및 티탄화이트로는, 하기의 것을 사용하였다.

폴리에스테르 수지:

바이론 200 (TOYOBO, CO, LTD. 제조, 수(數)평균분자량 20000, Tg 점 67℃)

에리텔 UE-3600 (UNITIKA LTD. 제조, 수평균분자량 20000, Tg 점 75℃)

바이론 103 (TOYOBO, CO, LTD. 제조, 수평균분자량 22000, Tg 점 45℃)

가교제:

사이멜 303 (MITSUI-CYTEC 사 제조, 메틸에테르화 미라민)

페노듀아 PR401 (Hoechst AG 제조, 페놀 수지)

이너 왁스:

S-394N1 (SHAMROCK TECHNOLOGIES 제조, 폴리에틸렌 WAX)

알루미늄 페이스트:

5640NS (TOYO ALUMINIUM K.K. 제조, 평균입경 14μ, 알루미늄 순도 99.8%)

MH-8805 (ASAHI KASEI CORPORATION 제조, 평균입경 18μ, 알루미늄 순도 99.8%)

1950M (TOYO ALUMINIUM K.K. 제조, 평균입경 52μ, 알루미늄 순도 99.8%)

금분:

순금상색소분 1 호금 (TAKAOKA SEIHAKU K.K. 제조)

티탄화이트 안료:

JR-301 (TAICA CORPORATION 제조)

표 2

시험에 있어서, 샘플판 내면측에는, 아이어닝 가공전에 25μ두께의 PET 필름을 열 압착에 의해 라미네이트하였다. 또한, 아이어닝 가공법으로는, 직경 65mmφ이고 판두께 감소율이 70% 가 되도록 원통형으로 복수 단계의 아이어닝을 실시하는 방법을 채용하였다.

표 2 에 나타내는 시험 평가 방법에 있어서,

도막의 Tg(℃) 는, 각 도장 금속판을 5mm×5mm 의 크기로 절단하고, MAC SCIENCE 사 제조의 TMA-4000 장치를 사용하여, 침입법(針入法: 하중 1g) 에 의해 TMA 곡선을 측정하고, 변곡점 전후의 접선 교점을 Tg 로서 평가하였다.

또한, 50℃ 연필 경도는, 각 도장 금속판을 50℃ 로 설정한 가열판 위에 올려놓고, 표면온도계로 시료 표면이 50℃ 가 된 것을 확인한 후, JIS K-5400 8.4.2 (1990) 에 준거하여 연필 긁기 시험(pencil scratch test)에 의해 평가하였다. 평가는 파손(스크래치)법에 의해 수행하였다.

60℃ 동마찰계수는, TOYOSEIKI SEISAKU-SHO, LTD. 제조의 FRICTION TESTER TR-2 장치의 가열판을 60℃ 로 설정하고, 그 위에 각 도장 금속판을 올려 놓고, 표면 온도계로 시료 표면이 60℃ 가 된 것을 확인한 후, 하중 2kg, 인장속도 100Omm/min 의 조건에서 동마찰계수를 측정하였을 때의 결과이다.

마모면의 60℃ 동마찰계수는, 초기 막두께 5㎛ 의 10cm×10cm 의 각 도장 금속판을, 회전식 마모 시험기 (Rotary Abrasion Tester, TOYOSEIKI SEISAKU-SHO, LTD. 제조) 에 의해 CS-10 의 마모륜을 사용하여, 분위기 온도 20℃, 습도 25%RH, 하중 1kg 의 조건하에서 막두께 2∼2.5㎛ 의 범위까지 마모하고, 마모부의 막두께를 핏셔스코프 MMS (FISCHER INSTRUMENTS K.K. 제조) 를 사용하여 확인하였다. 그 부위의 동마찰계수를 트라이포기어 HEIDON-14DR (SHINTO SCIENTIFIC CO., LTD. 제조) 에 의해 10mmφ 볼 압자(壓子)를 사용하여 60℃ 하중 1kg 의 조건에서 측정하였다.

최대 IV 값에 관해서는, 메탈 외관 광택도계 「아르코프 LMR200」(KANSAI PAINT CO.,LTD. 제조) 를 사용하여, 도 2 에 나타내는 방향을 향하여 IV 값을 측정하여, 가장 높은 값을 최대 IV 값으로 하였다.

아이어닝 가공성은, 각 도장 금속판을 캔형상으로 드로잉 아이어닝 가공하여, 캔 외면의 도막의 균열 및 갤링 발생의 유무를 확인함과 동시에, 캔 측면의 은폐 불균일에 대해서 하기 기준으로 평가하였다.

○: 완전히 하지를 은폐하고 있어, 광택 불균일이 확인되지 않는다.

△ : 고가공부에서 일부 하지가 보여, 광택 저하가 확인된다.

×: 가공의 정도에 따라서, 연속적으로 도막색이 저하되어 있다.

- : 갤링 등의 도막 불량으로 인해 평가 불능.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명은, 메탈 외관 도막을 캔의 외면측에 갖는, 아이어닝후의 캔의 광택 외관이 안정적인 아이어닝 캔용 금속대 및 아이어닝 캔을 제공하는 것으로, 공업적으로 극히 우수한 효과를 나타내는 것이다.

Claims (18)

1. 캔의 외면 상당측에 메탈릭 외관 피막을 갖는 아이어닝 가공 캔용 금속대로서, 상기 피막이 상기 피막의 질량에 기초하여 5% 이상의 스프레딩성 금속 필러를 포함하고, 상기 피막의 유리전이점이 50∼120℃ 이며, 60℃ 의 시험 조건에서의 상기 피막 표면의 동마찰계수가 0.3 이하이고, 또한 50℃ 의 시험 조건에서의 상기 피막의 연필 경도가 H 이상인 것을 특징으로 하는, 외관 광택 안정성이 우수한 아이어닝 가공 캔용의 메탈릭 외관 금속대.
2. 제 1 항에 있어서, 금속 필러가 알루미늄 필러인 메탈릭 외관 금속대.
3. 제 2 항에 있어서, 알루미늄 필러의 표면 처리된 부분을 제외한 부분의 알루미늄 순도가 99.5% 이상이고, 또한 알루미늄 필러의 레이저광 산란식 입도분포 측정장치로 측정하였을 때의 평균입경(D50)이 5∼50㎛ 의 범위내에 있는 메탈릭 외관 금속대.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 메탈 외관 광택도계를 사용하여, 도 2 에 나타내는 ①∼⑥ 의 방향에서 측정한 IV 값 중 어느 하나가 100 이상인 메탈릭 외관 금속대.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, JIS K-7204 에 기재된 마모 시험기에 의해 CS10 의 마모륜을 사용하여, 분위기 온도 20℃, 습도 25%RH, 하중 1kg 의 조건하에서, 초기 도막두께의 40∼50% 가 될 때까지 연마하여 획득한 면의 60℃ 에서의 동마찰계수가 0.3 이하인 메탈릭 외관 금속대.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 메탈릭 외관 피막이, 금속 필러와 도료용 수지 성분을 포함하여 이루어지는 도료를 사용하여 형성된 것인 메탈릭 외관 금속대.
7. 제 6 항에 있어서, 도료용 수지 성분이, 수평균분자량 10000∼80000 의 수산기함유 고분자 폴리에스테르 수지와, 가교제인 아미노 수지 혹은 레졸형 페놀 수지, 또는 아미노 수지 및 레졸형 페놀 수지로 이루어지는 열경화성 수지 조성물인 메탈릭 외관 금속대.
8. 제 6 항에 있어서, 도료가 추가로 이너 왁스를 함유하는 것인 메탈릭 외관 금속대.
9. 제 1 항에 있어서, 피막이, 금속대로부터 먼 측의 계면에 있어서의 금속 필러 함유율이 피막의 질량에 기초하여 5% 이하인 금속 필러 프리층과, 그 밑의 금속 필러 리치층으로 이루어지는 메탈릭 외관 금속대.
10. 제 9 항에 있어서, 금속 필러 프리층의 평균두께가 0.2∼20㎛ 의 범위내인 메탈릭 외관 금속대.
11. 제 9 항에 있어서, 금속 필러 리치층내에 함유되는 이너 왁스의 피막 전체에 함유되는 이너 왁스 총량에 대한 비율이 단면 존재 면적비로 5% 이상인 메탈릭 외관 금속대.
12. 제 8 항에 있어서, 이너 왁스가 폴리에틸렌 왁스 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스를 함유하는 메탈릭 외관 금속대.
13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속대의 캔의 내면 상당측에 수지 필름이 라미네이트되어 있는 메탈릭 외관 금속대.
14. 제 13 항에 있어서, 수지 필름이 폴리에스테르 수지 필름인 메탈릭 외관 금속대.
15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속대의 캔의 내면 상당측에 수지 도장 피막을 갖는 메탈릭 외관 금속대.
16. 제 15 항에 있어서, 수지 도장 피막이 폴리에스테르계, 에폭시페놀계 및 비 닐오르가노졸계 수지에서 선택되는 1 종 이상의 수지를 함유하여 이루어지는 메탈릭 외관 금속대.
17. 제 15 항에 있어서, 금속대가 HR30T 경도에 있어서 58 이하의 강판인 메탈릭 외관 금속대.
18. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 메탈릭 외관 금속대로 형성된 심리스(seamless) 캔체.

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