KR101115587B1 - 유통시의 파동내성 및 플랜지크랙 내성이 우수한 수지피복알루미늄ㆍ시임리스 캔체 - Google Patents

유통시의 파동내성 및 플랜지크랙 내성이 우수한 수지피복알루미늄ㆍ시임리스 캔체 Download PDF

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Abstract

돌자강도가 높아 내돌자성이 뛰어남과 동시에 플랜지크랙 내성이 우수한 캔체를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 유통시의 파동내성 및 플랜지크랙 내성이 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체는 알루미늄ㆍ시임리스 캔체(10)의 캔 내면 및/또는 캔 외면에 열가소성 수지층이 형성되고, 열가소성 수지층의 막 두께가 내면 및 외면 합계 2~50㎛이고, 캔 몸체 측벽부의 최소 알루미늄판의 두께는 0.110㎜이하이고, 캔 몸체 측벽부의 열가소성 수지를 제거한 알루미늄판을 캔 둘레방향으로 측정한 인장(引張) 파단강도가 450MPa이하이고, 열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 최소부 판 두께 t(㎜)와, 열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 캔 높이방향으로 측정한 인장강도 s(MPa)와의 곱이 t×s≥30이다.
캔, 열가소성 수지, 인장 파단강도, 파동내성, 플랜지크랙

Description

유통시의 파동내성 및 플랜지크랙 내성이 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체{RESIN-COATED ALUMINUM SEAMLESS CAN BODY HAVING EXCELLENT BODY BURST RESISTANCE AND FLANGE CRACK RESISTANCE IN DISTRIBUTION}
본 발명은 탄산음료, 맥주, 쥬스, 알콜음료, 물 등의 음료를 내용물로 하는 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스(Seamless,이음매 없는) 캔체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유통과정에서의 파동내성(body burst resistance), 플랜지크랙 내성(flange crack resistance)이 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체에 관한 것이다.
종래, 음료 캔 등에 넓게 이용되고 있는 드로잉-아이어닝된 알루미늄 캔체(a drawn-ironed Aluminum can body)는 캔 몸체부(can body part)와, 캔 몸체부와 연속적으로 접속되어 있는 캔 바닥부(底部)로 이루어져, 일반적으로 알루미늄판을 원반형으로 타발시켜 소재(blank)로 하고, 드로잉(drawing)성형, 재드로잉-아이어닝( redrawn-ironed) 성형 등의 가공법에 의해 캔 몸체부의 측벽을 박육화(얇게)하고(thin side wall), 더욱이, 캔 몸체부의 상부인 개구부에 뚜껑을 설치하기 위해 축소가공(neck-in 部)하여 형성된다.
이와 같은 성형법은 내압에 필요한 캔 바닥판의 두께를 감소시키지 못하고, 캔 몸체 측벽만 박육화(얇게)하는 것이 가능하며, 종래의 3피스(piece) 캔체(can body)보다 대폭적으로 자원절약을 도모할 수 있다는 점에서 널리 사용되고 있다.
또한, 최근 캔체의 제조가격 인하(cost down)정책으로, 캔체에 사용하는 재료의 양을 최소한으로 하도록, 더욱 캔체의 박육화가 진행되고 있다.
예를 들면, 상기 원통형의 캔 몸체 측벽부(can body side-wall part)에 대해서는, 드로잉 성형에 이은 재드로잉-아이어닝 성형에 의해 판 두께의 감소율을 60~70%로 크게 하고, 가공 전의 알루미늄 소재로서 판 두께가 0.30㎜인 것을 이용하고, DI가공에 의해 캔 몸체 측벽부의 두께를 0.10㎜전후로 하는 것이 실시되고 있고, 더욱더 판의 두께를 감소시키는 연구개발도 계속 행해지고 있다.
이와 같이 드로잉-아이어닝되어 박육화된 알루미늄 캔체는 캔 몸체 측벽부가 매우 얇기 때문에, 탄산가스를 함유하여 스스로 내압을 발생시키는 맥주, 탄산음료 용도에 널리 적용되고 있다. 또한, 차 음료등과 같이 스스로가 내압을 발생시키지 않는 내용물의 경우는 액체질소가스를 충전하여 적용되고 있다(양압 캔(positive pressure can).
이와 같이 드로잉-아이어닝되어 박육화된 알루미늄 캔에 내용물을 충전한 음료캔에서는 캔 몸체 측벽부가 매우 박육화되어 있기 때문에, 유통과정에서 카튼 케이스(carton case)에 넣어진 상태 혹은 단체(單體)로 잘못하여 낙하시키거나, 캔 몸체가 눌려 옴폭 들어간(denting) 경우(예를 들면 책상 모서리 등에 부딪친 경우나 낙하한 위치에 작은 돌기물이 있는 경우), 측벽의 알루미늄판이 깨져 내용물이 분출하는 문제점이 있어 개선이 요망되고 있다.
즉, 내용물이 충전되어 뚜껑이 감아 조여진 후, 유통 또는 취급 과정에서, 캔 외부로부터의 돌기물 등에 의해 캔 몸체부가 꽉 눌리게 되거나 낙하시킨다거나 하여 충격을 가하면, 캔 몸체 측벽부가 얇은 경우에는, 캔 몸체 측벽부에 균열이 발생하는(본 발명에서 파동(body burst)이라고 하는 것이 있다) 경우가 있었다.
특히, 탄산음료 캔 등과 같이 캔 내부가 가압(加壓)되어 있는 양압 캔의 경우에는, 작은 구멍을 기점으로 균열이 순간적으로 진행하여 음료 캔 내용물이 누설해버릴 염려가 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 음료 캔의 강도를 향상시키기 위해 소재인 알루미늄 합금재의 성분을 특정(特定)하고, 또한 열처리에 의해 음료 캔의 파단신장(fracture elongation)을 향상시키는 것이 제안되고 있다.
특허문헌 1 : 특개평(特開平)8-199273호 공보
(발명이 해결하려고 하는 과제)
그러나, 이와 같은 소재에서도, 캔 몸체 벽을 보다 박육화하는 경우에는, 유통시에 캔 몸체의 파동(body burst)을 충분히 없애는 것이 불가능하다. 또한, 캔 몸체 측벽부의 알루미늄 강도를 올리는 것에 의해 파동내성(body burst resistance)의 향상을 꾀하는 경우, 플랜지크랙이 발생하기 쉬워진다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 이와 같은 문제점에 귀감이 되는 것으로, 원통형 캔 몸체 측벽부가 종래와 동일한 또는 종래보다 얇은 두께일지라도, 플랜지크랙 내성이 우수함과 동시에, 캔 외부로부터의 돌기물 등에 의해 캔 몸체부가 꽉 눌리게 되거나 낙하시킨다거나 하여 충격을 가하여도 캔 몸체 측벽부에 균열이 발생하지 않는 캔체(can body)를 제공하려고 하는 것이다.
즉, 돌자(突刺)강도(strength to piercing)가 높고 내돌자성(耐突刺性,anti-piercing property)이 우수함과 동시에 플랜지크랙 내성이 우수한 캔체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명자 등은 종래보다 얇은 판 두께로 이루어진 음료 캔이라도 종래품과 동등하거나 또는 그 이상의 돌자강도를 가지는 내돌자성이 우수하고 플랜지크랙 내성이 우수한 캔체를 개발하기 위해 각종 실험연구를 실시, 본 발명의 캔체가 상기 목적을 달성할 수 있음을 알았다.
즉, 본 발명의 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체는 드로잉-아이어닝 및/또는 스트레치 드로우(stretch draw) 성형된 시임리스 캔체로,
캔 내면 및/또는 캔 외면에 열가소성 수지층이 형성되고,
그 열가소성 수지층의 막 두께는 내면 및 외면 합계가 2~50㎛이고,
캔 몸체 측벽부의 최소 알루미늄판의 두께는 0.110㎜이하이고,
캔 몸체 측벽부의 열가소성 수지를 제거한 알루미늄판을 캔 둘레방향으로 측정한 인장파단(引張破斷)강도가 450MPa 이하이고,
열가소성 수지층을 포함한 캔 몸체 측벽부의 최소부 판 두께 t(㎜)와,
열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 캔 높이방향으로 측정한 인장강도 s(MPa)와의 곱이,
t×s≥30
인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체는 유통시의 파동내성 및 성형시나 충전(filling)권체(卷締,감아조임,seaming)시의 플랜지크랙 내성이 우수하다.
이 경우에 있어서, 청구항 2에 기재된 캔체와 같이 열가소성 수지가 폴리에스테르(polyester)수지임에 따라서 청구항 3에 기재된 캔체처럼 열가소성 수지 알루미늄판을 미리(사전에) 폴리에스테르 수지를 피복한 알루미늄판을 이용해서 드로잉-아이어닝 및/또는 스트레치 드로우 성형을 실시하여 원래의 판 두께 50% 이상의 박육화를 실시하는 것에 의해 청구항 4에 기재된 캔체와 같이 캔체의 캔 몸체 측벽부의 폴리에스테르 수지피복이 배향(配向)결정을 포함하고 있음에 따라 유통시의 파동내성 및 성형시나 충전권체(감아조임)시의 우수한 플렌지 크랙 내성을 가지는 캔체를 제공할 수 있다.
더욱이, 청구항 5의 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체는 드로잉-아이어닝 및/또는 스트레치 드로우 성형된 알루미늄ㆍ시임리스 캔체로 캔 내면 및/또는 캔 외면에 폴리에스테르 수지층이 형성되어 그 폴리에스테르 수지층이 배향 결정을 함유하고 있어 그 폴리에스테르 수지층의 배향 결정의 캔 높이방향으로의 축배향도를 나타내는 파라미터(parameter) H가 H≥0.5이고, 그 폴리에스테르 수지층의 융해열 (A)가 15J/g 이상인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 유통시의 파동내성 및 성형시나 충전권체(감아조임)시의 더욱 우수한 플랜지크랙 내성을 가지는 캔체를 제공할 수 잇다.
(발명의 효과)
본 발명에 따르면, 원통형 캔 몸체 측벽부가 종래와 동일한 또는 종래보다 얇은 두께일지라도 종래보다 돌자강도가 높은 캔체를 싼 가격으로 제조할 수 있다.
또한, 캔체의 소판(素板,blank sheet)인 캔 몸체 측벽부 알루미늄판을 캔 둘레방향으로 측정한 인장파단강도 s를 450MPa 이하로 규제했기 때문에. 충전시의 플랜지크랙 발생이 없고 액(液)의 누설이 없는 캔체를 제공할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 캔체를 이용한 음료 캔 등에 있어서는 그 경량화를 꾀할 수 있기 때문에 유통 등에서 음료 캔의 취급성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 발명의 실시 형태의 내면 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔의 모식(개략) 단면도이다.
도 2는 캔 둘레방향 인장강도와 플랜지크랙 발생률의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 내면 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔의 t×s 관계를 설명한 개략도이다.
도 4는 돌자강도 측정방법을 이용한 파동내성을 평가하는 설명도이다.
도 5는 네크인부에 상당하는 부위의 판 두께(Tf)와 캔 몸체 측벽부 판 두께(Tw)의 설명도이다.
도 6은 (100)면의 X선 회절(回折) 강도곡선이다.
도 7은 (-105)면의 X선 회절(回折) 강도곡선이다.
도 8은 배향결정의 파라미터 H, 융해열과, 파동내성과의 관계를 나타낸 설명도이다.
도 9는 캔 높이방향에서 캔 벽판의 두께가 가장 얇은 위치에서의 폴리에스테르필름(Film)의 융해열 측정 결과이다.
(부호의 설명)
10 : 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체
11 : 알루미늄 판
12 : 수지층(수지필름)
13 : 네크인부
14 : 플랜지부
31 : 시험용(test) 캔
32 : 캔 개구부
33 : 에어(Air)로 내압을 부여할 수 있는 장치
34 : 압축시험기
35 : 돌자침(突刺針)
41 : 펀치(punch)
42 : 단차(段差)
Tf : 네크인부에 상당하는 부위의 판 두께
Tw : 캔 몸체 측벽부 판 두께
t : 열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 최소부 판의 두께
s : 열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 캔 높이방향으로 측정한 인장강도
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 본 발명의 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체의 실시형태에 대해서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태를 설명하는 수지피복의 드로잉-아이어닝된 알루미늄 캔의 모식적(개략) 단면도이다.
도 1에서 10은 수지피복의 드로잉-아이어닝된 알루미늄 캔체, 11은 수지피복의 드로잉-아이어닝된 알루미늄 캔체(10)의 기본이 되는 알루미늄판, 12는 수지피복의 드로잉-아이어닝된 알루미늄 캔체(10)의 내면측에 피복된 내면측 수지층이다.
13은 네크인부, 14는 플랜지부이다.
또한, 캔 외면측의 가장 겉표면에는, 도시하지 않는 외면측 수지층 및/또는 인쇄층, 마무리로 니스(varnis)층이 존재해도 좋다.
본 발명 수지피복의 드로잉-아이어닝된 알루미늄 캔체(10)의 기본이 되는 알루미늄판으로는 각종 알루미늄재(材), 예를 들면 JIS4000에 기재되어 있는 3000번대(台), 500O번대, 6000번대의 합금이 사용된다.
알루미늄판의 조성은 하기의 것이 추천할 만한 바람직한 것이라 할 수 있다.
Mn은 알루미늄의 재결정 온도를 높여, 알루미늄 중의 Fe를 화합물로 하여 정출(晶出)상태를 변화시켜 캔체의 내식성 등을 향상시키기 때문에. 0.1~1.5%(%는 중 량기준, 이하 동일) 첨가하는 것이 바람직하다. Mn의 첨가량이 0.1% 미만이면 캔체의 내식성을 충분히 얻을 수 없고, 한편 Mn의 첨가량이 1.5%를 초과하면 성형성이 저하된다.
Mg는 캔체의 강도, 성형성, 내식성 등을 향상시키기 때문에, 0.8~5.0% 첨가하는 것이 바람직하다. Mg의 첨가량이 0.8%미만이면 캔체의 강도를 충분히 얻을 수 없고, 한편 Mg의 첨가량이 5.0%를 초과하면 성형성이 저하되고, 깨짐, 주름 등이 발생하기 쉽게 된다.
Cu는 캔체의 강도를 향상시키므로, 0.01~0.8%로 하는 것이 바람직하다. Cu의 첨가량이 0.01% 미만이면 알루미늄 캔체의 내식성을 충분하게 얻을 수 없고, 한편 Cu의 첨가량이 0.8%를 초과하면 성형성이 저하된다.
Si는 Mg와의 중간상(中間相)을 석출(析出)에 의해 캔체의 강도, 내마모성 등을 향상시키므로, 0.03~0.6%첨가하는 것이 바람직하다. Si의 첨가량이 0.03% 미만이면 알루미늄 캔체의 강도를 충분히 얻을 수 없는 한편 Si의 첨가량이 0.6%를 초과하면 드로잉-아이어닝 가공시의 성형성이 저하된다.
Fe는 알루미늄 중의 Mn을 화합물로 하여 정출상태를 변화시켜 캔체의 내식성 등을 향상시키므로, 0.05~0.8% 첨가하는 것이 바람직하다, Fe의 첨가량이 0.05% 미만이면 캔체의 강도를 충분하게 얻을 수 없고, 한편 Fe의 첨가량이 0.8%를 초과하면 성형성이 저하된다.
캔체로서 알루미늄판의 두께는, 캔체의 강도, 성형성의 관점에서 일반적으로 0.1~1.00㎜의 범위 내에 있는 것이 좋지만, 성형후의 캔 몸체 측벽부의 판 두께(캔 몸체 측벽부의 수지피복을 제외한 알루미늄의 최소 판 두께)는 0.110㎜이하인 것이 바람직하다.
캔 몸체 측벽부의 알루미늄 최소 판의 두께가 0.110㎜를 초과하면 드로잉-아이어닝된 캔 또는 스트레치 드로우 캔의 목적인 캔 몸체 측벽을 줄여 자원절약을 도모할 수 없고, 캔체의 가격삭감도 이루어질 수 없기 때문이다.
(표면처리)
알루미늄판에는 피복수지와의 가공밀착성을 높이기 위해 그 표면에 표면처리를 실시할 수 있다.
이와 같은 표면처리로서는 알류미늄 판을 냉간압연하고, 인산(phosphoric acid)크롬산(chromic acid)처리, 그 외의 유기ㆍ무기계(系)의 표면처리를 침지(浸漬) 또는 스프레이(spray)처리로 할 수 있다. 또한, 도포(塗布)형의 표면처리도 이용할 수 있다.
알루미늄 판에 인산크롬산 처리에 의해 처리 피막(皮膜)을 형성시키는 경우, 적층(積層)된 수지 필름의 가공밀착성의 관점에서 크롬량은, 총(total) 크롬으로서 40㎎/㎡ 가 바람직하고, 15~30㎎/㎡의 범위가 보다 바람직하다.
인산크롬산 처리 등의 표면처리를 실시하지 않았을 경우에는, 수지필름 가공 후의 밀착성이 저하되고, 성형ㆍ세정후에 박리현상이 생기는 경우가 있다. 금속 및 산화물을 포함한 총 크롬량이 5㎎/㎡ 미만인 경우에도, 수지필름의 가공밀착성이 저하되고, 박리현상이 있어날 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 총 크롬량이 40㎎/㎡을 초과하는 경우에는 경제적 관점, 응집파괴 발생에 따른 밀착성 저하 등의 관 점에서 바람직하지 않다.
한편, 수지필름을 피복하지 않는 측에 인산크롬산 처리를 실시할 경우에는 총 크롬량은 8㎎/㎡ 이하로 한다.
외면 총 크롬량 8㎎/㎡ 를 초과하면 얼룩이 생기거나 금속광택 색조를 잃게 된다. 캔의 외관 색조로 금속광택은 중요하기 때문이다.
표면처리 피막의 형성방법으로서 일례를 들면, 인산크롬산 처리피막의 형성은 그 자체 공지(公知)의 수단, 예를 들면, 알루미늄판을 가성(苛性)소다(soda)로 탈지(脫脂)와 약간의 에칭(etching)을 실시한 후, CrO3 : 4g/L, H3PO4 : 12g/L, F : 0.65g/L, 나머지는 물과 같은 처리액에 침지하는 화학처리에 의해 시행된다.
(피복수지막)
캔 내면측에는, 표면처리를 시행한 알루미늄판 상에 수지층(12)이 형성되어 있다.
캔체를 피복하는 수지층으로서의 수지필름(12)은 2~50㎛ 두께의 폴리에스테르 필름, 나일론(nylon)필름, 폴리프로필렌(polypropylene)필름 등 비교적 투명성이 높고, 내열성이 우수한 열가소성 수지필름이 권장될 수 있다,
예를 들면, 폴리에스테르 필름으로는, 에틸렌 테레프탈레이트(Ethylene Terephthalate), 에틸렌 부틸레이트(Ethylene Butyrate), 에틸렌 이소프탈레이트(Ethylene Isophthalate)를 주요 구성성분으로 한 것이 바람직하게 이용된다.
열가소성 수지필름으로 폴리에스테르 필름을 사용한 경우에 있어서，다른 성 분을 공중합(copolymer)하는 것도 가능하다.
예를 들면，공중합하는 디카르복실산(dicarboxylic acid) 성분으로서는 나프탈렌디카르복실산(naphthalenedicarboxylic acid)，디페닐디카르복실산(dicarboxylic acid), 디페닐술폰디카르복실산(diphenylsulfonedicarboxylic acid), 디페녹시에탄 디카르복실산(diphenoxyethanedicarboxylic acid)，5-나트륨술포이소프탈산(sodiumsulfoisophthalic acid)，프탈산(phthalic acid) 등의 방향족 디카르복실산(dicarboxylic acid), 옥살산(oxalic acid), 호박산(succinic acid), 아디프산(adipic acid), 세바식산(sebacic acid), 다이머산(dimer acid), 말레산(maleic acid), 푸마르산(fumaric acid) 등의 지방족 디카르복실산，시클로헥산디카르복실산(cyclohexanedicarboxylic acid) 등의 지환족 디카르복실산，p-옥시안식향산(oxybenzonic acid) 등의 옥시카르본산(oxycarbonic acid) 등을 들 수 있다.
또한, 공중합하는 글리콜 성분으로는 프로판디올(propanediol), 부탄디올(butanediol), 펜탄디올(pentanediol), 네오펜틸글리콜(neopentylglycol) 등의 지방족 글리콜，시클로헥산디메타놀(cyclohexanedimethanol) 등의 지환족 글리콜, 비스페놀(bisphenol) Ａ, 비스페놀(bisphenol) Ｓ 등의 방향족 글리콜, 디에틸렌글리콜(diethylglycol), 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol) 등의 폴리옥시에틸렌글리콜(polyoxyethyleneglycol) 등을 들 수 있다. 상기의 디카르복실산 성분 및 글리콜 성분에 관해서는 2종 이상을 병용하는 것도 가능하다.
열가소성 수지필름으로 나일론 필름을 사용한 경우에는 나일론66，나일론 610，나일론612 등의 디아민(diamine)과 디카르복실산과의 축중합물(縮重合物,polycondensate) 또는 나일론6，나일론11，나일론12와 같은 락탐(lactam)의 개환 중합물(ring opening polymer)도 이용한 것을 할 수 있다．
이와 같은 수지필름(12)의 제조는 일정한 규칙에 따라 실시할 수 있고, Ｔ-다이법이나 인플레이션 제막(製膜)법으로 필름에 성형하고, 바라는 바에 따라 1축 연신，2축 연신 등의 연신(延伸)처리를 행하여 제조할 수 있다.
이 밖에 수지필름에의 플라즈마 처리, 화염 처리 등의 그 자체 공지인 접착성 향상 표면처리나 우레탄 수지계, 변성 폴리에스테르 수지계 등의 접착성 향상 코팅처리를 행하여 두는 것도 가능하다.
본 실시형태에서 사용되는 수지층(12)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르 수지로 이루어지고, 게다가 이 수지피복은 드로잉-아이어닝된 캔 성형전의 수지피복 알루미늄판의 상태에서 실질적으로 미배향(未配向)인 것이 바람직하다.
즉，2축 연신 필름 라미네이트(laminate)와 같이 수지층을 연신하여 배향시킨 후, 알루미늄판을 라미네이트 하면 인장강도 등의 기계적 강도는 향상하지만 파단신장이 감소한다. 따라서，드로잉, 아이어닝 가공 등과 같은 엄한 가공에 맡겨지는 경우에는 아직 배향하고 있지 않은 무연신(non-extruded) 수지층 쪽이 가공에 의해 수지층의 파단이 생기지 않고, 가공성이 우수하기 때문이다.
또한, 2축 연신 필름을 이용한 경우에는 라미네이트 할 때에 또는 라미네이트 후에 가열하여 연신 수지층을 무배향층으로 하는 것이 바람직하다.
한편，미배향의 무연신 수지층은 연신 수지층에 비해 배리어성(barrier property)이 뒤떨어진다고 하는 결점이 고려될 수 있다.
이것을 개량하기 위해서 폴리에틸렌 테레프탈레이트/이소프탈레이트를 이소프탈산 함유량이 0～13 몰%의 것을 표층 [A], 이소프탈산 함유량이 4～20 몰%의 것을 하층 [B]라고 하는 2층 구성으로 하는 것도 가능하다. 이에 따라 성형후의 캔에서는 연신 수지층과 거의 동일한 배리어성을 갖는 것으로 하는 것이 가능해진다.
수지피복 알루미늄 드로잉-아이어닝된 캔(10)은, 이와 같은 수지피복 알루미늄판을 소재로서 드로잉 성형, 스트레치 성형이나 아이어닝 성형 등에 의해 성형되기 때문에 수지가 배향하여 결정화하는 강도가 상승하고，연신필름을 이용한 경우와 마찬가지로 배리어성이 향상되어 내식성이나 내덴트(dent)성，내공구(耐工具)흠집성(tool scratching(flawing) resistance)이 향상된다.
본 발명에 있어서는 상술한 수지피복 금속판 상의 수지층의 두께는 캔체의 외면 및/또는 내면에 수지가 피복되어 있는 경우는 그 총 두께가 캔의 유통시의 파동내성을 지지하는 관점에서 가장 얇은 부위에서 2㎛이상인 것이 바람직하고, 특히 5㎛이상인 것이 바람직하다.
한편, 두께의 상한은 경제성의 점에서 50㎛이하로 하는 것이 바람직하고, 특히 25㎛이하로 하는 것이 바람직하다.
(알루미늄바(bar)(판)에의 수지의 피복)
캔체를 제조할 때에 사용한 수지피복 알루미늄판의 제조는 공지의 방법에 의해 제조할 수 있지만, 가장 적합하게는 캐스트(cast) 필름의 라미네이션 (lamination), 압출코팅(extrusion coating) 법에 의해 수지층을 알루미늄판 상에 직접피복하는 방법 등을 들 수 있다. 또한 원하는 바에 따라 공(共)압출코팅(co-extrusion coating) 법을 이용하여 2층의 수지층을 알루미늄판에 피복할 수 있다.
(플랜지크랙 내성-인장 파단강도)
발명자들이 열심히 검토한 결과, 후술하는 바와 같이 플랜지크랙 내성은 캔몸체 측벽부의 수지피복을 제외한 알루미늄판의 캔 둘레 방향으로 측정한 인장 파단강도(MPa)와 상호 관련이 있는 것을 알았다. 캔 둘레 방향이란 캔체의 캔 높이 방향과 직각인 캔 몸체의 원주 방향을 말한다．
캔체와 뚜껑과의 감아조임(권체(卷締),시밍(seaming))은 소정의 형태로 가공된 뚜껑의 컬부(curl part)와 캔 몸체부 개구부에 형성된 플랜지부(14)를 권체(감아조임)롤(seaming roll)에 의해 바깥쪽에서 서로 껴안는 것처럼 감아서 다시 권체부를 바깥쪽에서 압착하는 것에 의해 뚜껑과 캔을 접합시킨다．
이 권체공정은 먼저 캔 바닥부를 지지하는 리프터(lifter)가 상승하여 뚜껑이 장착된 캔을 시밍척(seaming chuck)에 닿게하고, 캔 축방향으로 압압력을 걸은 후 권체롤이 권체부를 압착하는 것에 의하여 행해진다.
이 캔 축방향의 압압력에 의해 캔의 플랜지부(14)에는 원주방향으로의 인장 응력이 걸리기 때문에 플랜지부(14)의 가공성이 부족한 경우, 플랜지크랙이 발생하고, 밀봉성이 저하되어 내용물이 누설할 우려가 있다.
도 2에 나타낸 것처럼, 이 원주방향의 인장 파단강도가 450MPa를 초과하면 내용물의 충전권체(filling seaming)시에 플랜지크랙이 발생하고, 누설한 확률이 높아진다. 따라서 본 발명에서는 이 원주방향의 인장 파단강도를 450MPa 이하로 규정하는 것이 중요하다．
(최소부 판 두께 t×인장강도s)
유통시에 캔 몸체가 파동 된 캔을 수집하여 파동형태를 상세히 관찰한 결과, 파동부의 대부분은 파동의 기점에서 이루어지고 있다고 생각되는 작은 홈부가 존재하고, 그 부분을 중심으로 해서 파동부분이 마름모꼴로 변형하고 있다．
또한, 파동은 그 마름모꼴의 캔 몸체 원주방향의 대략 하나의 대각선에 따른 선상의 균열전파에 의하여 생기고 있는 것이 밝혀졌다.
이것보다，파동은 이하의 기구로 발생하는 것이라고 생각된다．
(1) 캔 몸체 측벽부에 돌기물의 선단부가 접합한다.
(2) 접합한 부분의 캔 몸체 측벽부가 소성변형한다.
(3) 돌기물 선단을 정점으로 하여 캔 몸체 측벽부 원주방향으로 하나의 대각선을 갖는 마름모꼴의 홈이 발생한다.
(4) 돌기물 선단에 대한 변형저항이 수지피복 알루미늄판의 강도를 초과할 때, 상기 하나의 대각선에 의해, 즉 캔 몸체 측벽부 원주방향으로 균열이 전파하여 파동한다．
상기와 같은 추측으로부터 다음과 같은 결론이 도출된다．
즉，유통시에 캔 몸체가 파동하는지 한 하는지는 캔 높이방향의 인장강도가 크게 관여하고 있는 것이 예상된다. 그래서 캔 몸체 측벽부에 관하여 여러 가지의 방향으로 인장강도 s를 측정하여 t×s와 파동의 상관관계를 구한 곳의 캔 높이방향 의 인장강도를 채용하면 가장 상관이 강한 것이 밝혀졌다．
여기서 t는 열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 최소부 판두께(mm)를 말하고, s는 열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 인장강도(MPa)를 말한다．
도 3에 나타낸 것처럼，본 발명의 캔체(can body)에 있어서, 캔 몸체의 파동내성은 캔 몸체의 열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부 판두께 t와 열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 인장강도 s와의 곱에 상관관계가 있는 것이 밝혀진다.
즉, t×s를 크게 하는 것에 의해 유통시의 파동내성을 향상시킴에 따라 파동을 방지할 수 있다. 도 3에서 t×s≥30의 범위에 있는 캔체가 양호한 파동내성을 나타내고, 보다 바람직한 범위로는 t×s≥32이다．
t×s는 아래와 같은 방법에 의하여 상승시킬 수 있다．
(1)) 알루미늄판의 성분변경, 즉 첨가원소 Cu,Mn,Mg 등의 성분량을 증가시켜 알루미늄판의 강도를 향상시킨다．
(2) 알루미늄판 제조공정에서 냉간압연율을 크게하고, 가공경화량을 증가시켜 알루미늄판의 강도를 올린다．
(3) 알루미늄 판이 가공전에 받는 열량 및 가공후에 받는 열량의 양쪽 또는 어느 한쪽을 작게하고, 알루미늄판의 회복, 재결정화에 의한 강도저하량을 작게 한다.
(4) 제관공정에서 드로잉 성형, 스트레치 성형이나 아이어닝 성형에 의해 열 가소성 수지를 배향 결정화시켜 수지의 강도를 올린다.
(5) 드로잉-아이어닝 성형의 가공량(측벽 리덕션(reduction)률)을 크게 하고, 알루미늄 가공 경화량을 증가시킨다.
(열가소성 수지의 배향 결정화)
본 발명에 있어서, 캔체의 캔 몸체부 내측 및/또는 외측에 적층되어 있는 폴리에스테르 수지는 면 또는 축 배향 결정화하는 것이 중요하다.
이와 같은 배향 결정화에 의해 폴리에스테르 수지의 강도가 향상하고, 유통시의 캔 몸체부의 파동내성을 높이는 것이 가능하다.
열가소성 수지의 배향 결정화는 수지피복 알루미늄판을 캔체에 성형할 때의 가공법이다. 드로잉-아이어닝 및/또는 스트레치 드로우 성형에 의해 실시할 수 있다．
또한, 열가소성 수지가 피복되어 있지 않은 알루미늄 캔체를 성형 후에 그 내면 및/또는 외면에 수지필름을 후 피복하는 경우에는 용융 압출하여 열가소성 수지필름을 종횡 방향으로 2축 연신하여 배향 결정화시킨 것을 미리 준비해 둔다.
(캔체의 제조)
이어서 본 실시형태의 캔(10)의 제조방법에 대하여 설명한다. 알루미늄판에 열가소성 수지를 피복한 판을 이용하여 이것을 원반형태로 타발하여 소재(blank)로하고, 드로잉-아이어닝 성형 또는/및 스트레치 드로우 성형을 실시하여 원통형상으로 성형한다. 그 때에 측벽을 박육화하는 것에 의해 사용재료가 저감(低減)될 수 있어 가격인하(cost down)가 가능하다.
여기서, 먼저 스트레치 드로우 성형에 의한 캔체의 제조방법에 대하여 설명한다. 스트레치 드로우 성형이라 하는 것은 금속 컵(metallic cup), 펀치(punch), 소재홀더(blank holder) 및 다이(die)를 이용하여 비교적 가늘고 긴 시임리스 캔을 제조하는 방법에 있어서, 소재홀더를 금속 컵에 삽입하고, 소재홀더로 금속 컵 바닥부를 다이 평면부에 대해 누르면서 펀치를 다이의 캐비티(cavity) 내로 전진시켜, 금속 컵의 측벽부 외면을 다이 평면부, 다이 곡률반경(曲率半徑)의 작은 가공 코너(working corner)에 밀착시키면서 가공 코너에서 굴절연신(bending expansion)에 의해 측벽부의 판 두께를 감소시키고, 이어서 측벽부를 캐비티 내부와의 협동에 의해 측벽부의 판 두께를 보다 더 감소시키는 가공법을 말한다.
또한, 상기 스트레치 드로우 성형시에 다이와 펀치의 클리어런스(clearance)에 의해 아이어닝 성형을 부여하는 것도 가능하다.
이와 같이 성형한 캔체는 캔 높이를 균일하게 하기 위해 트리밍이 실시된다. 또한, 필요에 따라 성형 시 윤활제(潤滑劑)의 제거를 위해 캔체의 세정 혹은 열처리를 실시한다.
그 후, 통상 외면 인쇄를 위해서 잉크 및 마무리 니스(a finishing varnish)를 코팅(coating)하고, 이들 잉크, 마무리 니스를 경화시키기 위해 굽기(baking)가 행해지고, 이후，네크인(neck-in) 가공에 의해 캔 몸체 개구부 주둥이(mouth)의 지름을 줄여서 네크인부(13)를 형성하고, 소정의 지름으로 한 후, 플랜지 가공에 의하여 선단부에 뚜껑을 권체하기 위한 플랜지부(14)를 형성한다.
이어서 드로잉-아이어닝 성형에 의한 캔체의 제조 방법에 관하여 설명한다．
(커핑(cupping))
상기 수지피복 알루미늄판에 윤활제를 도포하고, 커핑ㆍ프레스로 타발하여 드로잉 가공법에 의해 드로잉 컵이 고속으로 형성된다．
(드로잉-아이어닝 캔체의 성형)
상술한 바와 같이, 드로잉 컵 성형 후，캔 몸체부의 박육화 가공을 실시한다.
본 실시형태에서는 수지피복 알루미늄 드로잉-아이어닝 캔체(10)는 상술한 알루미늄판의 수지(12) 피복면이 캔 내면측에 형성되도록 하여 드로잉-아이어닝 가공(DI가공) 등의 종래 공지인 수단에 의해 제조된다.
드로잉-아이어닝 가공(DI가공)의 방법으로는 아이어닝 펀치를 이용해서 1단계 또는 여러 단계 아이어닝 가공하는 방법에 의해 본 발명의 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체(10)를 제조할 수 있다.
상기 드로잉-아이어닝 가공의 컵 성형→아이어닝 가공의 일련의 가공은 아래와 같은 조건하에서 실시하는 것이 바람직하다.
블랭크(blank) 지름 … 70～300mm
드로잉 조건 … 드로잉 비：1.1～3.0
아이어닝 비율 … 50～85%
아이어닝 가공시에는 아래와 같은 식으로 정의되는 아이어닝 비율 RI가 50～85%의 두께가 되도록 박육화하는 것이 바람직하다.
RI=((tB-tW)/tB)×100
또한, 상기 식에서 tB는 알루미늄판의 소판 두께이고, tW는 드로잉-아이어닝 캔 측벽부의 알루미늄판의 두께이다.
드로잉 성형 및 아이어닝 성형시에 알루미늄판 또는 수지피복 알루미늄판 또는 더욱이 드로잉 컵에 각종 윤활제, 예를 들면 유동 파라핀, 합성 파라핀, 식용유, 물 첨가 식용유, 팜유, 각종 천연왁스, 폴리에틸렌 왁스, 합성 에스테르, 광물유 등을 도포하여 성형을 실시할 수 있다.
윤활제의 도포량은 그 종류에 따라 서로 다르지만 일반적으로 편면(片面)에 대하여 10～6000mg/m2, 윤활제의 도포는 이것을 용융상태 또는 수용액이나 원액상태에서 표면에 스프레이 도포 또는 롤 도포하는 것에 의하여 실시된다．
아이어닝 성형은 드로잉 컵에 냉각재(coolant)를 가하여 윤활과 냉각을 실시하면서 재드로잉과 여러 단계의 아이어닝 가공으로 행해진다.
또한, 양면에 열가소성 수지를 피복하고 있는 경우에는 냉각재를 가하지 않고 재드로잉과 여러 단게의 아이어닝 가공을 할 수가 있다．
상기와 같이 하여 본 발명의 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체를 제조 후에 세척, 건조를 행하고, 캔 외면으로 되는 측에 인쇄, 마무리 니스를 행하여 네킹, 플랜징하여 캔체를 완성시킨다．
또한, 열가소성 수지를 피복하고 있지 않은 알루미늄판을 이용하여 상기의 방법에 원통형상으로 성형ㆍ세척 후, 열가소성 수지필름을 성형 후의 캔에 피복하는 방법도 있다.
이후 피복방법에 의해 알루미늄판 소판을 이용하여 성형한 알루미늄 캔체의 캔 몸체부 외면에 열가소성 수지필름을 피복할 수 있다. 또한, 이 열가소성 수지필름에 인쇄를 해 두면, 인쇄라벨로서 이용할 수 있다.
또한, 열가소성 수지피복 알루미늄판을 이용하여 성형한 캔체 외면에 열가소성 수지필름을 겹쳐서 피복하는 것도 가능하다. 이 경우는 캔의 파동내성이 더욱 향상된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하고 있지만, 이들 설명은 실시예의 설명을 위한 것으로 어떠한 의미에 있어서도 이하의 예에 한정되는 것은 아니다.
(평가 및 측정방법)
한쪽 면에 폴리에스테르 수지를 피복한 알루미늄판을 커핑(cupping)ㆍ프레스로 타발하고, 드로잉 가공법에 의해 성형한 드로잉 컵을,
아이어닝 펀치 지름 : 65. 8㎜φ
총 아이어닝 비율 : 62~64%(3단계 아이어닝)
의 조건에서 드로잉 가공하고, 캔체 내면에 폴리에스테르 수지를 피복한 알루미늄 드로잉-아이어닝 캔체를 제작했다. 이 드로잉-아이어닝 캔체를 이용하여 다음의 평가를 실시했다.
(1) 캔 몸체 측벽부의 돌자강도의 측정
유통시의 파동발생 상황과 하기 측정법에 의한 돌자강도는 양호한 상관관계가 있으므로 이하에서 설명하는 캔 몸체 측벽부의 돌자강도 측정방법을 이용하여 파동내성을 평가했다.
뚜껑을 설치한 내용량이 350㎖ 캔 또는 500㎖ 캔의 시험용 캔(31)에 물을 각각 350㎖, 500㎖ 충전한 후, 도 4에 나타낸 것처럼 캔 개구부(32)에 에어(air)로 내압을 부여할 수 있는 장치(33)를 세트(set)하고, 맥주 캔의 내압과 동등한 내압 190kPa를 부여했다.
이어서, 압축시험기(34)에 돌자침(35)을 장착하고, 돌자침(35)이 캔 높이 방향에서 캔 몸체 측벽부 판 두께가 가장 얇은 위치(실시예에서는 캔 밑바닥부터 60㎜의 위치)가 되도록 시험용 캔(31)을 세트하고, 캔 몸체 측벽부 돌자강도를 측정했다. 돌자침(35)의 앞쪽 끝 반경은 2.25㎜로 하고, 돌자침(35)의 하강속도는 200㎜/min로 했다.
또한, 100만 캔 레벨(level)의 유통시 파동발생 상황과 돌자강도의 관계는 다음과 같았다. 돌자강도가 88N 미만인 캔체에서는 파동이 발생하고, 돌자강도가 88N 이상인 캔체에서는 파동은 발생하지 않게 된다. 단, 돌자강도가 88N 이상인 캔이라도 돌자강도 88N 이상, 92N 미만의 범위의 캔체에서는 유통시 캔 몸체에 덴팅(denting)을 받은 것의 일부에 알루미늄 판에서 파동의 기점이 되는 미소한 크랙이 존재했다.
(2) 플랜지크랙의 평가
각 실시예의 캔체에 대하여 각각 30만 캔에 맥주를 충전하여 플랜지크랙에 의한 누설을 확인하고, 충전시의 플랜지크랙 발생률을 조사했다.
(3) 캔 몸체 측벽부의 인장강도 s의 측정
인장강도 s를 측정하기 위한 인장시험편 사이즈는 JIS 6호 시험편을 이용하여 실시했다. 통상, 캔 몸체 측벽부의 형상은 도 5에 나타낸 바와 같이 네크인 가공시의 주름발생 방지를 위해 드로잉-아이어닝 성형에서 펀치(41)로 단차(42)가 만들어질 수 있기 때문에 네크인부에 상당하는 부위의 판 두께(Tf)가 캔 몸체 측벽부 판 두께(Tw)보다 크게 설정되어 있다. 따라서, 유통시의 파동의 대부분은 판 두께가 작은 캔 몸체 측벽부에서 발생하고 있었다.
그러므로, 인장강도 s를 측정하기 위한 인장시험편은 캔 높이방향에서 캔 몸체 측벽부 판 두께(Tw)가 가장 얇은 위치(실시예에서는 캔 밑바닥에서부터 60㎜의 위치)에서 인장방향이 캔 축방향(캔 높이 방향)으로 되도록 잘라냈다. 판 두께는 마이크로미터로 측정했다. 인장시험속도는 1㎜/min로 실시했다.
(4) 폴리에스테르 수지층의 배향결정(oriented crystal)의 측정
일반적으로 수지필름 배향결정의 존재상태는 X선 회절측정에 의해 파악하는 것이 가능하고, 면(面) 배향결정에 대해서는 (100)면의 X선 회절강도를 측정하고, 1축배향결정에 대해서는 (-105)면의 X선 회절강도를 측정했다.
본 실시예에서는 폴리에스테르 수지표면에 평행한 (100)면의 X선 회절측정, 혹은 C축과 법선(法線)이 약 8~10도 기울어져 있는 (-105)면의 X선 회절측정을 실시하는 것에 의해 폴리에스테르 결정의 배향상태를 측정했다.
여기서, C축은 분자사슬 방향으로 있어 캔체의 아이어닝 성형에 의해 캔 높 이 방향으로 C축이 가지런히 되고, (-105)면의 법선과 (8°~10°기울어져 있지만)거의 동일한 방향에 있어 이(-105)면의 존재상테를 측정하는 것에 의해 C축의 방향, 즉 1축 배향결정의 상태를 인식하는 것이 가능하게 된다.
또한, 면 배향에 대해서는 벤젠 환(benzene ring)을 함유하는 (100)면이 수지필름 표면에 평행으로 되어 이 (100)면의 존재상태를 측정하는 것에 의해 면 배향결정의 상태를 인식하는 것이 가능하게 된다.
(a) 면 배향의 측정
폴리에스테르 수지를 피복한 캔체에 대하여, 캔 높이 방향으로 캔 벽판 두께가 가장 얇은 위치(실시예에서는 캔 바닥에서부터 60㎜의 위치)를 잘라내어 X선 회절장치에 반사법으로 셋트했다. 이때, 입사각θ와 반사각θ가 필름면 법선에 대해 대칭이 되도록 했다.
이어서, 회절각 2θ를 20~30°사이에서 2°/분 의 속도로 주사(走査)하고, 하기 X선 회절조건에서 가로축을 회절각도, 세로축을 X선 회절강도로 한 X선 회절 강도곡선을 얻었다.
이때의 X선 회절조건은 하기와 같이 했다.
타겟(target):Cu, 관구(管球)전압 30kV, 관구전류 100mA, 발산슬릿(slit):0.5°, 검출슬릿 0.15㎜로 설정하고, X선 회절강도 곡선을 얻었다.
도 6에 나타낸 바와 같이, (110면)의 회절 피크(peak)가 회절각 2θ에서 22.5°부근으로, (100면)의 회절 피크가 회절각 2θ에서 26°부근으로 확인되었다.
이 폴리에스테르 수지를 피복한 캔체로부터 얻어진 (100)면의 피크 강도 /(110)면의 피크 강도의 값이 배향성을 가지지 않는 구정(球晶)구조의 동일한 폴리에스테르 수지로부터 얻어진 (100)면의 피크 강도/(110)면의 피크 강도의 값보다 커지면 폴리에스테르 수지의 결정이 필름 면과 평행으로 면 배향하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
(b) 축 배향의 측정
폴리에스테르 수지를 피복한 캔체에 대하여, 캔 높이방향에서 캔 벽판 두께가 가장 얇은 위치(실시예에서는 캔 밑바닥으로부터 60㎜의 위치)를 잘라낸 후, 희염산(希鹽酸)에 담가 알루미늄을 용해시켜, 폴리에스테르 필름을 꺼내고 물로 씻어 건조시킨 후 X선 회절장치에 폴리에스테르 필름을 투과법으로 세트했다.
이 때, θ=2θ=0도의 상태에서 X선 입사 빔(beam)에 대해 폴리에스테르 필름이 수직이 되도록 했다.
이어서, X선 회절각도 2θ를 PET계 폴리에스테르 수지의 (-105)면의 회절각도 42.9도로 세트했다.
폴리에스테르 수지필름을 X선 회절측정면에 있는 막법선(膜法線)을 축으로 하여 0.5도/초의 속도로 0~360도 회전시켜 하기 X선 회절조건에서 가로축을 회전각도, 세로축을 X선 회절강도로 한 (-105) X선 회절강도 곡선을 얻었다.
여기서, 회전각도 0 및 180도를 캔의 둘레방향, 90도를 캔의 바닥방향, 270도를 캔의 높이방향으로 대응시켰다.
이때의 X선 회절조건은 아래와 같이 설정하여, X선 회절강도 곡선을 얻어, 이것을 백그라운드(background)로 했다.
타겟:Cu, 관구(管球)전압 40kV, 관구전류 40mA, 발산슬릿(slit):1°, 검출슬릿 0.3㎜, X선 회절각도 2θ=45.0도
다음에, X선 회절각도 2θ=42.9도로 설정하고, PET계 폴리에스테르 수지의 (-105)결정면의 X선 회절 강도 곡선을 얻었다.
2θ=42.9도 X선 회절강도 곡선으로부터 2θ=45.0도의 회절강도 곡선을 감산(減算)하는 것에 의해 (-105)결정면의 회절강도 곡선을 얻을 수 있다(도 7참조).
도 7에 나타나는 바와 같이, (-105)면의 회절강도에 피크가 확인되면 배향결정이 존재하는 것을 알 수 있고, 특히 회전각도 90±30도, 270도±30도로 피크가 확인되면 결정이 캔 높이 방향으로 축 배향하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
(5) 배향결정의 파라미터 H
도 7의 X선 회절강도 곡선도에서
X: 회전각 0~360도에서(-105)면 회절강도의 전면적
Y: 회전각 90±30도의 범위면적과 270±30도의 범위면적을 합계한 면적으로 하면 배향결정의 파라미터 H는,
H = Y/X 로 정의된다.
본 발명에서는 파라미터 H가 0.5 이상인 것이 바람직하다.
도 8에서 보여지는 바와 같이, 캔 내면 및/또는 캔 외면에 폴리에스테르 수지층이 만들어진 알루미늄ㆍ시임리스 캔체로, 유통시의 파동발생이 없는 캔에 대해서 보면, 그 폴리에스테르 수지층이 배향결정을 함유해, 그 폴리에스테르 수지층의 배향결정의 캔 높이방향으로의 축 배향도를 나타내는 파라미터H가 H≥0.5로, 그 폴 리에스테르 수지층의 융해열 (A)가 15J/g 이상으로 하는 것에 의해,
캔 몸체에 덴팅(denting)을 받아도 알루미늄 판에 파동기점이 되는 미소한 크랙이 발생하지 않고,
유통시의 파동내성에 의해 한층 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체를 제공할 수가 있다.
여기서, 융해열은 수지의 총(total) 결정화도(度)를 나타내고, 파라미터 H는 결정화한 것 가운데, 캔 축방향으로 배향하고 있는 것을 나타낸다.
H≥0.5로 하는 데는, 캔체 성형시에 피복수지를 캔 축방향으로 배향 결정화 시키는 것이 필요하고, 이를 위해 아이어닝 성형이나 스트레치 드로우 성형을 이용하는 것이 유용하다.
(6) 융해열(A)의 측정
도 8에 나타낸 융해열(A)의 측정은, 폴리에스테르 수지를 피복한 캔체에 대하여, 캔 높이 방향으로 캔 벽판 두께가 가장 얇은 위치(실시예에서는 캔 밑바닥으로부터 60㎜의 위치)를 잘라낸 후, 희염산에 담가 알루미늄을 용해시켜 폴리에스테르 필름을 꺼내어 물로 씻어 건조시킨 후 시차주사열량계(示差走査熱量計)(DSC)로 20℃/분의 속도로 승온(昇溫)하여 융해열을 측정했다(도 9 참조).
(실시예 1)
기판으로, 판 두께 0.3㎜의 알루미늄판을 이용했다.
기판의 조성은 Mn:1.1중량%, Mg:1.1중량%, Cu:0.19중량%, Si:0.30중량%, Fe:0.43중량%, 나머지가 Al이었다.
이 기판의 표면에 금속크롬(chrome) 환산으로 크롬량이 20㎎/㎡ 로 된 인산 크롬산 처리를 하고, 이 기판의 한쪽 면에, 공중합 성분으로 이소프탈산 량이 10몰(mol)%를 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합(copolymerized PET/IA) 수지의 무연신 필름(non-extruded film)(5㎛두께)을 캔 내면에 상당하는 면에 250℃의 온도에서 라미네이트(laminate)하고, 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지 피복 알루미늄판을 원반 형태로 타발한 후, 통상의 방법에 따라 표 1에 나타낸 바와 같이 판 두께가 되도록 드로잉-아이어닝 성형을 실시하여 개구단이부(開口端耳部,open edge ear parts)의 트리밍(trimming) 후, 캔체의 세정ㆍ건조, 외면 인쇄, 200℃에서 구워낸 후, 네크인 부를 형성하여 내용량 350㎖의 열가소성 수지피목 캔체를 제작했다.
(실시예 2)
기판으로 판 두께 0.28㎜의 알루미늄판을 이용했다,
이 기판의 표면에 금속크롬 환산(換算)으로, 크롬량이 20㎎/㎡이 되는 인산크롬산 처리를 하여,
캔 내면에 상당하는 면의 막 두께가 16㎛, 캔 외면에 상당하는 면의 막 두께가 16㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
상기 이외는, 실시예 1과 동일한 조건에서 열가소성 수지 피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지 피복 알루미늄판을 원반형태로 하여 타발한 후, 표 1에 나타낸 바와 같은 막 두께가 되도록 드로잉-아이어닝 성형을 실시하여 개구단이부의 트리밍, 200℃에서의 열처리, 외면인쇄, 200℃에서 구워낸 후, 네크인 부를 형성하여 내용량 350㎖의 열가소성 수지 피복 캔체를 제작했다.
(실시예 3)
기판으로 판 두께 0.25㎜의 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 표면에 캔 내면에 상당하는 면의 막 두께가 40㎛, 캔 외면에 상당하는 면의 막 두께가 16㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합 수지필름을 라미네이트 했다. 상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 4)
기판으로 알루미늄판을 이용했다. 이 기판의 표면에 캔 내면에 상당하는 면의 막 두께가 32㎛ 캔의 외면에 상당하는 면의 막 두께가 11㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
이 공중합 수지필름은 이소프탈산 량이 30몰(mol)%였다. 상기 이외는 실시예 3과 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 5)
기판으로 그 조성이 Mn:0.4중량%, Mg:4.6중량%, Cu:0.04중량%, Si:0.12중량%, Fe:0.25중량%, 나머지가 Al인 알루미늄판을 이용했다.
그 표면에 캔 내면에 상당하는 면의 막 두께가 32㎛, 캔 외면에 상당하는 면의 막 두께가 32㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 하여 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록
드로잉-아이어닝 성형을 실시하고, 트리밍한 후, 200℃에서 열처리, 외면인쇄, 200℃에서 구워낸 후, 네크인 부를 형성하고, 내용량 500㎖의 열가소성 수지 피복 알루미늄 캔체를 제작했다.
(실시예 6)
기판으로 판 두께 0.25㎜의 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 표면에 캔 내면에 상당하는 면의 막 두께가 16㎛, 캔 외면에 상당하는 면의 막 두께가 16㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공 중합 수지필름을 라미네이트 했다. 상기 이외는 실시예 5와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔을 제작했다.
(실시예 7)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 표면에 캔 내면에 상당하는 면의 막 두께가 16㎛, 캔 외면에 상당하는 면의 막 두께가 32㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
이 공중합 수지필름은 이소프탈산 량이 30몰%였다.
상기 이외는 실시예 6과 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지 피복 알루미늄판을 원반형태로 하여 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 8)
기판으로 판 두께 0.25㎜의 알루미늄판을 이용했다.
기판의 조성이 Mn:0.5중량%, Mg:5.0중량%, Cu:0.05중량%, Si:0.10중량%, Fe:0.29중량%, 나머지가 Al인 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 표면에 캔 내면에 상당하는 면의 막 두께가 16㎛, 캔 외면에 상당하는 면의 막 두께가 5㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레트(PET/IA) 공중합 수지필름을 라미네이트 했다
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 9)
기판으로 판 두께 0.28㎜의 알루미늄판을 이용했다.
기판의 조성이 Mn:1.1중량%, Mg:1.1중량%, Cu:0.19중량%, Si:0.30중량%, Fe:0.43중량%, 나머지가 Al인 알루미늄판을 이용했다.
이 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 드로잉-아이어닝 성형을 했다.
트리밍, 캔의 세정ㆍ건조를 실시하고, 열경화성 도료(塗料)를 내면측에 스프레이하여 200℃에서 구워낸 후, 캔과 접착하는 쪽에 우레탄(urethan)계 접착제가 도포된 막 두께 50㎛인 폴리에틸렌 필름을 캔 외면측에 열 압착시켜, 캔 외면 전체를 폴리에틸렌 필름으로 피복한 후 네크인부를 형성하고, 열가소성 수지피복 캔체를 제작했다.
(실시예 10)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 양면에 막 두께가 5㎛인 무연신 수지필름을 라미네이트 했다.
수지필름의 공중합 성분으로서 나프탈렌디카르복실산을 8몰% 함유한 PET/NDC 공중합 수지를 이용했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 11)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 양면에,
무연신 필름의 표층에 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로서 이소프탈산 량이 5몰%, 막 두께가 4㎛이고, 하층(下層)에 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 이소프탈산 량이 15몰%, 막 두께가 12㎛인 2층 구조의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체 를 제작했다.
(실시예 12)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 양면에,
무연신 필름의 표층에 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로서 이소프탈산 량이 5몰%, 막 두께가 12㎛이고, 하층(下層)에 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 이소프탈산 량이 15몰%, 막 두께가 4㎛인 2층 구조의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 13)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 캔 내면에 상당하는 면에는 하기의 2층 구조의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
무연신 필름의 표층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 나프탈렌디카르복실산 량을 3몰%로 하고, 막 두께를 5㎛로 했다.
무연신 필름의 하층은 몰리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 나프탈 렌디카르복실산 량을 8몰%로 하고, 막 두께를 5㎛로 했다.
또한, 이 기판의 캔 외면에 상당하는 면에는 하기의 2층 구조의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
무연신 필름의 표층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 나프탈렌디카르복실산 량을 5몰%로 하고, 막 두께를 5㎛로 했다.
무연신 필름의 하층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 나프탈렌디카르복실산 량을 10몰%로 하고, 막 두께를 5㎛로 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 14)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 양면에 하기의 3층 구조의 공중합 화이트(white) 수지필름을 라미네이트 했다.
무연신 필름의 표층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 이소프탈산 량을 5몰%로 하고, 막 두께를 5㎛로 했다.
무연신 필름의 중간층은 이소프탈산 량이 5몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 수지에 산화티탄(titan)을 30중량% 함유시켜 막 두께를 20㎛로 했다.
무연신 필름의 하층은 이소프탈산 량이 15몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 수지에 산화티탄(titan)을 5중량% 함유시켜 막 두께를 5㎛로 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 15)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 캔 내면에 상당하는 면에는 하기의 2층 구조의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
무연신 필름의 표층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 나프탈렌디카르복실산 량을 3몰%로 하고, 막 두께를 20㎛로 했다.
무연신 필름의 하층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 이소프탈산 량을 12몰%로 하고, 막 두께를 30㎛로 했다.
또한, 이 기판의 캔 외면에 상당하는 면에는 하기의 2층 구조의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
무연신 필름의 표층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 이소프탈산 량을 5몰%로 하고, 막 두께를 15㎛로 했다.
무연신 필름의 하층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 나프탈 렌디카르복실산 량을 10몰%로 하고, 막 두께를 25㎛로 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 16)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 캔 내면에 상당하는 면에는 하기의 3층 구조의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
무연신 필름의 표층은 막 두께를 3㎛로 하고, 이소프탈산 량이 5몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 수지로 했다.
중간층은 막 두께를 8㎛로 하고, 이소프탈산 량이 5몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 수지에 아이오노머(ionomer) 수지를 18중량%, 토코페롤(tocopherol)을 0.5중량% 함유한 것으로 했다.
하층은 막 두께를 5㎛로 하고, 이소프탈산 량이 15몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 수지에 아이오노머 수지를 18중량%, 토코페롤을 1% 함유한 것으로 했다.
또한, 이 기판의 캔 외면에 상당하는 면에는 하기의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
무연신 필름의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 이소프탈산 량을 10몰%로 하고, 막 두께를 16㎛로 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 17)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 캔 내면에 상당하는 면에는 하기의 2층 구조의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
무연신 필름의 표층은 막 두께를 4㎛로 하고, 이소프탈산 량이 5몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 수지로 했다.
하층은 막 두께를 8㎛로 하고, 이소프탈산 량이 15몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 수지에 PBT수지를 34중량%, 올레핀(olefin)을 15% 함유한 것으로 했다.
또한, 이 기판의 캔 외면에 상당하는 면에는 하기의 2층 구조의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
무연신 필름의 표층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 이소프탈산 량을 5몰%로 하고, 막 두께를 3㎛로 했다.
하층은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 성분으로 이소프탈산 량을 15몰%로 하고, 막 두께를 5㎛로 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 18)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 캔 내면에 상당하는 면에는 하기의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
캔 내면 용도의 필름은 막 두께를 16㎛로 하고 이소프탈산 량이 5몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트의 공중합 수지에 PBT수지를 30중량% 함유시킨 2축 연신 공중합 수지필름을 이용했다.
또한, 이 기판의 캔 외면에 상당하는 면에는 하기의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
캔 외면 용도의 필름은 막 두께를 16㎛로 하고 이소프탈산 량이 12몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합의 2축 연신 공중합 수지필름을 이용했다.
라미네이트 시의 금속판 온도는 280℃로 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지 피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 19)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 양면에 하기의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
즉, 막 두께를 16㎛로 하고, 이소프탈산 량이 12몰%인 폴리에틸렌테레프탈 레이트 공중합의 2축 연신 공중합 수지필름을 이용했다.
라미네이트 시의 금속판 온도는 270℃로 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지 피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(실시예 20)
기판으로 알루미늄판을 이용했다.
이 기판의 양면에 하기의 공중합 수지필름을 라미네이트 했다.
막 두께를 13㎛로 하고, 이소프탈산 량이 12몰%인 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합 수지에 산화티탄을 20중량% 함유시킨 2축 연신 공중합 수지필름으로 했다.
라미네이트 시의 금속판 온도는 270℃로 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 열가소성 수지피복 알루미늄판을 제조했다.
상기와 같이 하여 얻은 열가소성 수지피복 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(결과)
상기와 같이 하여 제작한 실시예 1~20의 캔체에 대하여, 캔 몸체 측벽부 알루미늄판 두께의 측정, 캔 몸체 측벽부의 알루미늄판의 캔 둘레방향 인장 파단강도의 측정(캔 몸체 측벽부 원주방향 알루미늄 인장강도), 캔 몸체 측벽부 판 두께(열가소성 수지 포함) t의 측정, 캔 몸체 측벽부 캔 높이 방향의 인장강도(열가소성 수지 포함) s의 측정, 열가소성 수지층의 배향결정의 측정,
파라미터 H, 융해열, 캔 몸체 돌자강도의 측정, 내용물 충전 시의 플랜지크랙 발생율의 평가를 시행했다. 그 결과를 표 1～표 3에 나타낸다.
(비교예 1)
알루미늄판의 조성이 Mn:0.8중량%, Mg:0.8중량%, Cu:0.19중량%, Si:0.29중량%, Fe:0.50중량%, 나머지가 Al인 알루미늄판을 이용했다.
이 알루미늄판에 라미네이트 한 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합 수지필름의 막의 두께는 캔 내면에 상당하는 면의 막 두께를 5㎛로 하고, 캔 외면에 상당하는 면의 막 두께를 16㎛로 했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 판을 제작했다. 이 판을 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(비교예 2)
판 두께 0.25㎜의 알루미늄판을 이용했다. 일루미늄판에 라미네이트 한 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합 수지필름의 막의 두께는 캔 내면에 상당하는 면을 32㎛로 하고, 캔 외면에 상당하는 면을 16㎛로 했다.
상기 이외는 비교예 1과 동일한 조건에서 판을 제작했다.
이 판을 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(비교예 3)
알루미늄판에 라미네이트 한 폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합 수지필름의 막의 두께는 캔 내면에 상당하는 면을 16㎛로 하고, 캔 외면에 상당하는 면을 5㎛로 했다. 상기 이외는 실시예 4와 동일한 조건에서 판을 제작했다. 이 판을 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(비교예 4)
판 두께가 0.28㎜인 알루미늄판을 이용했다. 알루미늄판의 조성은 Mn:1.1중량%, Mg:1.1중량%, Cu:0.19중량%, Si:0.30중량%, Fe:0.43중량%, 나머지가 Al이었다.
상기 알루미늄판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께 가 되도록 드로잉-아이어닝 성형을 실시했다. 트리밍, 캔체의 세정ㆍ건조, 외면인쇄를 실시하고, 열경화성 도료를 내면측에 스프레이 하여 200℃에서 구워낸 후, 네크인 부를 형성하여 캔체를 제작했다.
(비교예 5)
판 두께가 0.25㎜인 알루미늄판을 이용했다. 상기 이외는 실시예 9와 동일한 조건에서 판을 제작했다. 이 판을 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 드로잉-아이어닝 성형을 실시했다. 트리밍, 캔의 세정ㆍ건조를 실시하고, 열경화성 도료를 내면측에 스프레이 하여 200℃에서 구워낸 후, 캔과 접착하는 쪽에 우레탄계 접착제가 도포된 막 두께가 50㎛인 폴리에틸렌 필름을 캔의 외면쪽으로 열압착시켜, 캔 외면 전체를 폴리에틸렌 필름으로 피복한 후 네크인부를 형성하여 열가소성 수지피복의 캔체를 제작했다.
(비교예 6)
조성이 Mn:0.5중량%, Mg:5.3중량%, Cu:0.10중량%, Si:0.15중량%, Fe:0.33중량%, 나머지가 Al인 알루미늄판을 이용했다.
상기 이외는 실시예 2와 동일한 조건에서 판을 제작했다. 이 판을 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(비교예 7)
폴리에틸렌테레프탈레이트/이소프탈레이트(PET/IA) 공중합 수지필름의 이소프탈산 량을 30몰%로 하고, 필름의 막 두께를 캔 내면에 상당하는 면은 10㎛, 캔 외면에 상당하는 면을 8㎛로 했다.
상기 이외는 실시예 3과 동일한 조건에서 판을 제작하고, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록 실시예 2와 동일한 조건에서 캔체를 제작했다.
(비교예 8)
실시예 11과 동일한 조건에서 판을 제작하고, 이 판을 원반형태로 타발한 후, 표 1에 나타낸 것과 같은 판 두께가 되도록
드로잉-아이어닝 성형을 실시했다, 개구단이부(open edge ear parts)를 트리밍한 후, 250℃에서 열처리를 하여 수지피복을 아모르퍼스(amorphous)화 했다. 외면인쇄, 200℃에서 구워낸 후, 네크인 부를 형성하고, 내용량 350㎖의 열가소성 수지피복 캔체를 제작했다.
(결과)
상기와 같이 하여 제작한 비교예 1～8의 캔체에 대햐여,
캔 몸체 측벽부의 알루미늄판의 두께를 측정, 캔 몸체 측벽부의 알루미늄판의 캔 둘레방향 인장 파단강도의 측정(캔 몸체 측벽부 원주방향 알루미늄 인장강도), 캔 몸체 측벽부 판 두께(열가소성 수지포함) t의 측정, 캔 몸체 측벽부 캔 높이 방향의 인장강도(열가소성 수지 포함) s의 측정, 열가소성 수지층의 배향결정의 측정, 내용물 충전시의 플랜지크랙 발생률의 평가를 시행했다. 그 결과를 표 1～표 3에 나타낸다.
Figure 112005074278816-pct00001
Figure 112005074278816-pct00002
Figure 112005074278816-pct00003
(평가결과)
(1) 본 발명의 실시예 1～20의 캔체는 본 발명의 청구항 1의 요건을 모두 만족하고 있는 것으로 캔 몸체 측벽부 돌자강도(strength to piercing)의 측정에서 얻어진 돌자강도가 88N 이상으로 유통에서 파동이 발생하지 않았다(파동내성이 우수하다).
(2) 실시예 4,7의 캔체는 파라미터 H와 융해열의 값이 각각 0.5 미만, 15J/g 미만으로 폴리에스테르 수지가 배향결정화하고 있지 않은 것이다. 돌자강도는 각각 88N, 89N으로 유통시에 파동은 발생하지 않았지만, 캔 몸체의 덴팅(denting)부에서 알루미늄판에 미소한 크랙이 발생하고 있는 것이 확인되었다.
한편, 실시예 1～3,5,6,8,10～20의 캔체는 폴리에스테르 수지가 배향결정화 하고 있는 것으로, 돌자강도가 92N 이상으로 유통시에 캔 몸체부에 덴팅을 받은 것에서도 덴팅부의 알루미늄판에 미소한 크랙은 발생하지 않아, 파동내성이 보다 뛰어나다는 것을 알았다.
(3) 실시예 9의 캔체는 캔체 성형 후에 캔 몸체부의 외면에 열가소성 수지필름을 피복한 것으로, t×s가 31이지만. 이 캔체의 돌자강도는 90N으로 유통시의 파동은 발생하지 않은 것으로부터 캔 몸체 성형 후에 열가소성 수지필름을 피복한 것이라도 청구항 1을 만족하면 파동내성이 뛰어나다는 것을 알았다.
(4) 비교예 1～3,5,7,8의 캔체는 본 발명의 요건인 t×s≥30의 조건을 벗어나 있어, 돌자강도가 75N~84N으로 유통시의 파동내성이 떨어져 있었다.
(5) 비교예 4의 캔체는 본 발명의 요건인 t×s≥30의 조건을 만족하지만, 캔체의 어느 면에서도 열가소성 수지가 존재하지 않기 때문에, 돌자강도가 77N으로 유통에서의 파동내성이 떨어져 있었다.
(6) 비교예 6의 캔은 본 발명의 요건인 캔 몸체 측벽부 알루미늄판의 원주방향의 인장강도가 450MPa이하라는 요건을 초과하고 있기 때문에, 돌자강도가 138N으로 높지만, 충전시의 플랜지크랙이 10ppm의 비율로 발생하고 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 원통형 캔 몸체 측벽부가 종래와 동일한 또는 종래보다 얇은 두께라도, 종래보다 돌자강도가 높은 캔체를 싼 가격으로 제조할 수 있고, 산업상 이용가치가 높다.
또한, 캔체의 소판(素板)인 캔 몸체 측벽부 알루미늄판을 캔 둘레방향으로 측정한 인장 파단강도 s를 450MPa 이하로 규제했기 때문에. 충전시의 플랜지크랙 발생이 없고 액(液)의 누설이 없는 캔체를 산업상 안정적으로 공급할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 캔체를 이용한 음료 캔 등에 있어서는, 그 경량화를 꾀할 수 있기 때문에 음료 캔의 유통업계에 있어서 메리트(merit)가 있다.

Claims (6)

  1. 드로잉-아이어닝 성형, 스트레치 드로우(stretch draw) 성형, 또는 드로잉-아이어닝 성형에 스트레치 드로우(stretch draw) 성형을 부여한 성형이 이루어진 시임리스 캔체이고,
    캔 내면 또는 캔 외면 중 적어도 어느 한쪽에 열가소성 수지층이 형성되고,
    그 열가소성 수지층의 막 두께는 내면 및 외면 합계가 2~50㎛이고,
    캔 몸체 측벽부의 열가소성 수지층을 제거한 최소 알루미늄판의 두께는 0.110㎜이하이고, 캔 몸체 측벽부의 열가소성 수지층을 제거한 알루미늄판을 캔 둘레방향으로 측정한 인장파단(引張破斷)강도가 450MPa 이하이고,
    열가소성 수지층을 포함한 캔 몸체 측벽부의 최소부 판 두께 t(㎜)와,
    열가소성 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 캔 높이방향으로 측정한 인장강도 s(MPa)와의 곱이,
    t×s≥30
    인 것을 특징으로 하는 유통시의 파동내성 및 플랜지크랙 내성이 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 수지층은 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는 유통시의 파동내성 및 플랜지크랙 내성이 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 미리 폴리에스테르 수지를 피복한 알루미늄판을 이용해서 드로잉-아이어닝 성형, 스트레치 드로우(stretch draw) 성형, 또는 드로잉-아이어닝 성형에 스트레치 드로우(stretch draw) 성형을 부여한 성형을 실시하여 원판 두께의 50% 이상의 박육화를 행하는 것을 특징으로 하는 유통시의 파동내성 및 플랜지크랙 내성이 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 캔체의 캔 몸체 측벽부의 폴리에스테르 수지피복이 배향결정을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 유통시의 파동내성 및 플랜지크랙 내성이 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체.
  5. 드로잉-아이어닝 성형, 스트레치 드로우(stretch draw) 성형, 또는 드로잉-아이어닝 성형에 스트레치 드로우(stretch draw) 성형을 부여한 성형이 이루어진 알루미늄ㆍ시임리스 캔체이고,
    캔 내면 및 캔 외면에 폴리에스테르 수지층이 형성되고,
    캔 몸체 측벽부의 폴리에스테르 수지층을 제거한 최소 알루미늄판의 두께는 0.110㎜이하이고, 캔 몸체 측벽부의 폴리에스테르 수지층을 제거한 알루미늄판을 캔 둘레방향으로 측정한 인장파단(引張破斷)강도가 450MPa 이하이고,
    상기 폴리에스테르 수지층이 배향결정을 함유하고 있어,
    상기 폴리에스테르 수지층의 배향결정의 캔 높이방향으로의 축 배향도를 나타내는 파라미터 H가 H≥0.5이고,
    상기 배향결정의 융해열 (A)가 15J/g 이상인 것을 특징으로 하는 유통시의 파동내성이 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    폴리에스테르 수지층을 포함하는 캔 몸체 측벽부의 캔 높이방향으로 측정한 인장강도 s가 275Mpa 이상인 것을 특징으로 하는 유통시의 파동내성이 우수한 수지피복 알루미늄ㆍ시임리스 캔체.
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