KR20080016748A

KR20080016748A - 2피스 캔의 제조방법 및 2피스 라미네이트 캔

Info

Publication number: KR20080016748A
Application number: KR1020087001443A
Authority: KR
Inventors: 히로시 쿠보; 카츠미 코지마; 유카 니시하라; 요시히코 야스에; 히로키 이와사
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-21
Also published as: EP1914026A1; CA2617890A1; JP2007045509A; CN101242918B; US8286459B2; CN101242918A; JP4692147B2; EP1914026A4; WO2007020948A1; EP1914026B1; PT1914026E; KR100982061B1; CA2617890C; US20090218250A1

Abstract

2피스 캔의 제조방법에 있어서, 열가소성수지피복층을 가지는 라미네이트 강판의 원형상판이 다단 성형되어, 최종적으로, 높이h, 최대반경 R, 최소반경d(r과 d가 동일한 경우를 포함한다)의 최종 성형체가 제조된다. 최종 성형체의 높이h, 최대반경 R, 최소반경d가, 최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형전의 원형상판의 반경 R에 대하여, 0.1≤d/R≤0. 25 또한, 1.5≤h/(R-r)≤4의 관계를 만족하는 범위로 성형이 행해져서, 성형의 도중의 단계에서, 성형체를 열가소성수지의 융점이상, 융점 +30℃ 이하의 온도로 가열하는 열처리가 행해진다.

2피스 캔,

Description

2피스 캔의 제조방법 및 2피스 라미네이트 캔{PROCESS FOR PRODUCING TWO- PIECE CAN AND TWO-PIECE LAMINATED CAN}

본 발명은, 에어졸 캔(aerosol can)과 같은 가공도가 높은 2피스 캔(two－piece can)의 제조방법 및 가공도가 높은 2피스 라미네이트 캔에 관한 것이다.

에어졸용 금속용기는, 크게 나누어 2피스 캔과 3피스 캔이 존재한다. 2피스 캔이란, 캔바닥과 일체가 된 캔몸통과 캔덮개의 2개의 부분으로 구성된 캔이다. 3피스 캔이란, 캔몸통, 위덮개와 바닥덮개의 3개의 부분으로 구성된 캔이다. 2피스 캔은, 심부(seam)(용접부)가 존재하지 않음으로써 외관이 미려한 반면, 일반적으로 가공정도가 높다. 3피스 캔은 심부가 존재함으로써, 2피스 캔과 비교하면, 외관성이 뒤떨어지지만, 일반적으로 가공정도가 낮다. 이 때문에, 시장에 있어 소용량이며 고급품에는 2피스 캔이 많이 사용되고, 대용량이며 저가격품에는 3피스 캔이 많이 사용되고 있다.

에어졸 2피스 캔에서의 금속 소재는, 일반적으로, 고가이며 판두께가 두꺼운 알루미늄 등이 이용되고 있으며, 염가이고 얇은 틴 플레이트(tin plate)나 틴 프리 스틸 등의 강판 소재는 거의 이용되지 않았다. 그 이유는, 에어졸 2피스 캔은 가공도가 높기 때문에, 드로잉가공(drawing)이나 DI가공(drawing and ironing)의 적용이 어렵고, 알루미늄으로는 연질 금속재료에 대해서 적용할 수 있는 임펙트 성형을 적용해 제조하고 있기 때문이다. 이러한 상황 하에서, 염가이며, 얇아도 강도가 높은 틴 플레이트나 틴 프리 스틸 등의 강판 소재를 이용할 수 있으면, 산업적인 의의는 매우 크다.

종래, 라미네이트 강판의 드로잉가공 및 DI가공법은 여러가지 제안되고 있지만, 에어졸 2피스 캔과 같이, 드로잉 가공비가 높고, 캔 높이방향의 연신도(延伸度)가 큰 캔몸체의 제조법은 제안되어 있지 않다.

예를 들면, 특허문헌1~3은, 수지피복 금속판의 드로잉가공 및 DI가공의 가공 방법을 개시한 것이지만, 특허문헌1~3에 기재된 가공도(특허문헌1~3에서는 드로잉비)는 본 발명에서 규정하는 것보다 낮은 범위에 있다. 특허문헌1~3은 음료캔, 음식캔 등을 대상으로 하고 있으며, 음료캔, 음식캔은, 본 발명에서 규정하는 가공도의 범위보다 낮은 가공도의 캔몸체이기 때문이다.

특허문헌2,3에 대해서는, 수지층의 박리방지나 가공 후의 배리어성(barrier property)을 의도하여, 가공 중 및 혹은 가공의 도중단계, 혹은 최종단계에서 열처리를 행하는 것이 기재되어 있으며, 특허문헌2에서는 배향성 열가소성 수지가 이용되며, 특허문헌3에서는 포화 폴리에스테르와 아이오노머(ionomer)의 콤파운드재(compound) 등이 이용되고 있다.

특허문헌4,5는, 주로 수지의 융점 이상으로 열처리를 행함으로써 내부 응력을 완화하는 것이며, 캔성형 후의 단계에서 적용하는 것이 기재되어 있다. 또한, 그 캔몸체의 가공도는, 명세서 본문이나 실시예의 기재에 의하면, 낮다.

또한, 특허문헌2는, 내부 응력(應力)의 완화와 배향결정화(配向結晶化) 촉진을 위한 열처리의 제안이며, 현재, 음료캔 등으로 일반적으로 이용되는 방법으로 되고 있다. 특허문헌 중에 명확한 기재는 없지만, 배향결정화는, 융점 이하의 온도로 촉진되기 때문에, 열처리 온도는 융점 이하로 추정된다. 또한, 본문에서, 실시예의 기재에 의하면, 본 발명에서 규정하는 가공도와 비교하면 그보다 낮은 가공도의 것을 대상으로 하고 있다는 것을 알 수 있다.

[특허문헌1] 일본국 특허공개 평7－106394호 공보

[특허문헌2] 일본 특허 제 2526725호 공보

[특허문헌3] 일본국 특허공개 2004－148324호 공보

[특허문헌4] 일본 특허공개 소 59－35344호 공보

[특허문헌5] 일본 특허공개 소 61-22626호 공보

종래 기술에 있어서는, 라미네이트 강판을 이용하여 에어졸 2피스 캔과 같이 고가공도의 성형을 행하는 캔몸체의 제조법은 제안되어 있지 않았다. 그래서, 발명자등은, 라미네이트 강판을 이용하여, DI가공에 의해 바닥 있는 원통형상으로 성형 후 그 개구부 근방 부분을 축경가공(縮徑加工)하는 가공도가 높은 2피스 캔을 제조했는데, 고가공(高加工) 특유의 문제가 발생, 구체적으로는, 수지층의 박리와 파단의 문제가 있었다. 발명자등의 검토 결과, 정성적(定性的)으로는 열처리가 유효했지만, 그것만으로는 충분하지 않고, 고가공도 영역에 있어서 수지층의 박리를 피할 수 없었다. 따라서, 선행 기술을 단순하게 적용해도 수지층 박리의 문제는 해결할 수 없었다. 또한, 열처리 공정 이후의 공정에서 수지층의 가공성이 열화(劣化)하는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은, 에어졸 2피스 캔과 같은 고가공도의 캔몸체를 제조해도 라미네이트 수지층의 박리와 파단을 방지할 수 있는 2피스 캔의 제조방법을 제공하는 것과, 라미네이트 강판을 이용한 에어졸 2피스 캔과 같은 고가공도의 캔몸체를 제공하는 것이다.

본 발명은, 에어졸 2피스 캔과 같은 고가공도의 가공에 있어서는, 최종 공정까지 연속 성형하는 것보다는, 가공도가 특정된 범위에 있는 성형의 도중단계에서 특정의 조건으로 열처리를 행함으로써, 그 후의 성형단계에서의 수지의 박리와 파단을 억제할 수 있다는 사실에 근거한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 열가소성 수지피복층을 가지는 라미네이트 강판의 원형상판(圓狀板)을 다단(多段) 성형하여, 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r와 d가 같은 경우를 포함한다)의 최종 성형체를 제조하는 2피스 캔의 제조방법을 제공한다.

상기 2피스 캔의 제조방법은, 이하의 (A)와 (B)에 의해 특징지워진다：

(A) 최종 성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d가, 최종 성형체와 중량이 등가(等價)가 되는 성형전의 원형상판의 반경 R에 대해서, 0.1≤d/R≤O. 25, 또한 1.5≤h/(R－r)≤4의 관계를 만족하는 범위로 성형하는 것,

(B) 상기 성형의 도중의 단계에 있어, 성형체를 열가소성 수지의 융점 이상, 융점＋30℃ 이하의 온도로 가열하는 열처리를 행하는 것.

상기 열처리는, 상기 성형의 도중의 단계에 있어 복수 회 실시해도 좋다.

상기 열처리는, 중간단계의 성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r과 d가 동일한 경우를 포함한다)가 상기 반경 R에 대해서, O. 2≤d/R≤0.5, 또한 1.5≤h/(R－r)≤2.5의 관계를 만족하는 중간성형단계에 있어, 성형체를 그 온도가 열가소성 수지의 융점 이상, 융점＋30℃ 이하가 되도록 가열함으로써 이루어지는 것이 바람직하다. 이 중간성형단계의 열처리는, 복수 회 실시해도 좋다.

상기 열처리는, 15~120초간 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 열처리 종료후 10초 이내에 강판을 열가소성 수지의 유리이전점(glass transition point) Tg이하의 온도로 냉각하는 것이 바람직하다.

상기 열가소성 수지피복층의 열가소성 수지는, 폴리에스테르 수지인 것이 바람직하다.

상기 폴리에스테르 수지는 디카르복실산성분과 디올성분의 축중합으로 얻어지고, 디카르복실산성분은 테레프탈산을 주성분으로 하며, 디올성분은 에틸렌글리콜 및/또는 부틸렌글리콜을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 디카르복실산성분은, 공중합성분에 이소프탈렌성분을 더 포함하고, 상기 디올성분은, 공중합성분에 디에틸렌글리콜 및/또는 시클로 헥산디올을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 열가소성 수지피복층의 열가소성 수지는, 디카르복실산성분과 디올성분의 축중합으로 얻어지고, 디카르복실산성분이 테레프탈산을 주성분으로 하며, 디올성분이 에틸렌글리콜 및/또는 부틸렌 글리콜을 주성분으로 하는 폴리에스테르로 이루어진 주상(主相)과 주상 중에 주상과 비상용(非相溶)으로 분산한 유리전위점(Tg)이 5℃ 이하의 수지로 이루어지는 부상(副相)이 혼합한 혼합수지인 것이 바람직하다.

상기 디카르복실산성분은, 공중합성분에 이소프탈렌성분을 더 포함하고, 상기 디올성분은, 공중합성분에 디에틸렌글리콜 및/또는 시클로 헥산디올을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 부상은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌의 산변성체(酸變性體), 폴리프로필렌의 산변성체 및 아이오노머 중으로부터 선택되는 한 종류 이상의 수지인 것이 바람직하다.

상기 열가소성 수지피복층은, 0.06 이하의 면배향계수를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 2피스 캔의 제조방법은, 이하로 이루어진 것이 바람직하다.

원형상판 블랭크(blank)에 드로잉가공을 실시하여, 캔 외면의 반경 r을 가지는 바닥이 있는 원통형상의 성형체로 성형하는 공정 A; 성형체의 저부(底部)를 윗쪽으로 볼록한 모양(凸)으로 성형하여 돔(dome) 형상부를 형성하는 돔 가공공정 B; 성형체의 개구측단부를 트림(trim)하는 공정 C;와, 성형체의 개구측 부분에 축경가공을 실시하고, 통로측 부분의 캔 외면의 반경 d로 축경가공하여, 최종 성형체를 얻는 공정 D.

또한, 본 발명은, 상기 2피스 캔의 제조방법에 따라 제조된 2피스 라미네이트 캔을 제공한다.

도 1은, 본 발명에 관한 캔몸체의 제조공정의 일 실시형태를 설명하는 도aus이다.

도 1은 본 발명에 관한 캔몸체의 제조공정의 일 실시형태를 설명하는 도면이다. 원형상 블랭크가 드로잉가공(DI가공을 포함한다)에 의해 바닥이 있는 원통형상의 성형체로 성형되고, 또한 상기 성형체의 개구부 근방이 축경가공되어 개구부 부근이 축경된 2피스 캔이 제조된다.

도 1에 있어서, 1은 가공전의 원판형상 블랭크(블랭크 시트), 2는 기체부(基體部)에서 성형체의 스트레이트(straight) 벽부분(공정 D에서는 축경가공되어 있지 않은 스트레이트 벽부분), 3은 돔 형상부, 4는 넥(neck) 형상부로 축경가공된 스트레이트 벽부분, 5는 테이퍼(taper) 형상부이고, 축경가공 후의 테이퍼 벽부분이다.

우선 원형상판블랭크(1)에 1단 또는 복수단의 드로잉가공(DI가공을 포함한다)을 행하고, 소정의 캔직경(반경 r；캔 외면의 반경)을 가지는 바닥이 있는 원통형상의 성형체로 성형한다(공정 A). 다음에 성형체의 저부를 윗쪽으로 볼록한 모양 으로 성형하여 돔 형상부(3)를 형성하는 돔 가공을 실시하고(공정 B), 또한 성형체의 개구측단부를 트림한다(공정 C). 다음으로, 성형체의 개구측 부분에 1단 또는 복수단의 축경가공을 실시하여 성형체의 개구부측 부분을 소정의 캔직경(반경 d；캔 외면의 반경)으로 축경가공하여, 원하는 최종 성형체(2피스 캔)를 얻는다. 도면 중, R_o는 성형 전 원형상판 블랭크(1)의 반경, h, r, d는, 각각, 성형 도중의 단계의 성형체 또는 최종 성형체의 높이, 최대반경, 최소반경, R은 최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형전의 원형상판의 반경이다. 이러한 2피스 캔의 제조공정에서는, 공정 A는 최대반경과 최소반경이 동일, 즉 r=d이며, 공정 D는 r＞d이다.

최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형전의 원형상판의 반경 R은, 최종 성형체의 측정 중량에 기초하여 결정된다. 즉, 최종 성형체의 중량을 측정하여, 이러한 중량과 같게 되는 성형전의 원형상판의 치수(반경)를 구하여, 이를 최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형전의 원형상판의 반지름 R로 한다. 캔몸체의 제조공정의 도중에 캔단부(端部)가 트림되지만, 최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형전의 원형상판의 반경 R은, 트림의 영향이 배제되고 있으므로, 더 적절한 가공도의 평가가 가능하게 된다.

이와 같이 원형상판 블랭크에 드로잉가공(DI가공을 포함한다), 축경가공을 적용하여 작성되는 2피스 캔에 있어서는, 수지층은, 높이방향으로 늘려지고 둘레방향으로 줄어들게 된다. 가공도가 높은 경우, 수지의 변형량이 커지고, 수지층이 파단하게 된다. 본 발명에서는 가공도의 지표로서 수축정도를 나타내는 파라미터 d/R 뿐만 아니라, 또한 캔 높이방향의 신장에 관한 파라미터 h/(R－r)를 이용한다. 이것은, 고가공도 영역에 있어, 가공도를 표현하는데에, 드로잉비에 더하여, 신장량도 가미할 필요가 있기 때문이다. 즉, 수축의 정도와 신장의 정도로 가공도를 규정함으로써, 수지층의 변형정도를 정량화하고 있게 된다. 수지층은 높이방향으로 신 장하여 둘레방향으로 줄어듦으로써, 박리하기 쉬워지므로, 수축의 정도에 더하여, 높이방향의 신장량도 중요한 인자가 된다.

본 발명에서는, 최종적으로 제조된 캔몸체(최종 성형체)의 가공도에 대하여, 최종 성형체의 높이 h, 최대반경, r, 최소반경 d를, 최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형전의 원형상판의 반지름 R에 대해서, 0.1≤d/R≤0. 25, 또한 1.5≤h(R－r)≤4의 캔직경을 만족하는 범위로 규정한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 목적은, 라미네이트 강판을 이용하여, 종래 기술에서는 곤란했던 고가공도의 캔몸체를 제조할 수 있도록 하는 것이다. 종래 기술에서는, 라미네이트 강판을 이용하여, 수축의 정도를 규정하는 파라미터 d/R이 0. 25 이하를 만족하고, 또한 신장의 정도를 규정하는 파라미터 h/(R－r)가 1.5 이상을 동시에 만족하는 고가공도의 캔몸체를 제조하는 것이 곤란했다. 그 때문에, 본 발명에서는, 제조하는 캔몸체의 가공도 d/R를 0. 25 이하, 또한 h/(R－r)를 1.5 이상으로 규정했다.

수축의 정도를 규정하는 파라미터 d/R가 0.1 이하가 되거나, 또는 신장의 정도를 규정하는 파라미터 h/(R－r)가 4를 넘는 높은 가공도이면, 성형이 가능해도 어떤 경우에는 성형단수(成形段數)가 증가하거나 또는 가공경화(加工硬化)에 수반하여 판의 신장 한계에 이르러, 판이 파단하는 문제가 생기거나 하기 때문이다. 그 때문에, 본 발명에서는, 제조하는 캔몸체의 가공도에 대하여, 0.1≤d/R, 또한 h/(R－r)≤4로 규정했다.

한편, 본 발명이 대상으로 하는 다단 성형은, 드로잉가공, DI가공, 축경가공 중 어느 가공 또는 이들을 조합한 가공이다. 축경가공을 포함한 경우는, 최종 성형체의 치수 d는, r＞d이다. 축경가공을 포함하지 않는 경우는, 최종 성형체의 치수는 r=d(r, d는 최종 성형체의 캔직경)이다.

본 발명에서는, 소재 금속판으로서, 열가소성 수지를 피복한 라미네이트 강판을 규정하고 있다.

하지금속소재(下地金屬素材)가, 강판인 것은, 알루미늄 등에 비교하여 염가이며, 경제성이 뛰어나기 때문이다. 강판은, 일반적인 틴 프리 스틸이나 틴 플레이트 등을 이용하면 좋다. 틴 프리 스틸은, 예를 들면 표면에 부착량 50~200mg/m²의 금속 크롬층과, 금속 크롬 환산의 부착량이 3~30mg/m²의 크롬 산화물층을 가지는 것이 바람직하다. 틴 플레이트는, 0.5~15g/m²의 도금량을 가지는 것이 바람직하다. 판두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.15~0.30mm의 범위의 것을 적용할 수 있다. 또한, 경제성을 고려하지 않으면, 본 기술은 알루미늄 소재에도 단순하게 적용할 수 있다.

또한, 수지층에 열가소성 수지를 규정한 것은, 가공에 수지층이 따를 필요가 있기 때문이며, 열경화성 타입의 수지에서는 적용이 곤란하다. 열가소성 수지 중에서는, 특히 폴리에스테르계가 바람직하다. 이것은, 신장성과 강도의 밸런스가 좋기 때문이다. 또한, 올레핀계 수지 등도 사용할 수 있지만, 강도가 낮은 것은, 아이어닝(ironing)에는 적합하지 않고, 아이어닝을 적용하지 않는 가공법에의 적용이 바람직하다.

본 발명이 대상으로 하는 가공영역은, 종래보다 가공이 어려운 고가공 영역이며, 특히 캔 둘레방향의 수축이 큰 영역이다. 또한, 필름은, 둘레방향으로 크게 줄어들 뿐만 아니라, 캔 높이방향으로 크게 신장하고, 결과적으로, 막두께도 증감하므로, 3 차원의 변형이 된다. 고가공도 영역의 가공에 있어서는, 도중의 단계에서 열처리를 실시하지 않으면, 내부 응력의 현저한 증가에 따른 수지층의 박리를 피할 수 없다. 고가공도의 가공에 있어서, 성형의 도중단계에서 열처리를 행하면, 내부 응력의 완화에는 유효하지만, 배향결정화에 의해 가공성이 열화한다. 특히, 캔 높이방향의 신장과 둘레방향의 수축 변형이 크면, 수지의 캔 높이방향으로의 배향이 커진다. 배향이 진행되면, 내부 응력 증대에 의해 필름 박리가 생기기 쉬워지고, 둘레방향 결합력의 저하에 수반해 필름 파단이 생기기 쉬워진다.

본 발명에 있어서 정해진 열처리는, 가공에 의해 생기는 내부 응력을 완화하고, 또한, 다음 공정 이후에서의 가공에 대응할 수 있도록 하기 위한 것이며, 구체적으로는, 밀착력의 회복과 배향의 완화이다. 상기한 바와 같은 종래 기술에 있어서의 열처리의 목적은, 내부 응력의 완화, 혹은 배향의 촉진이며, 본 발명의 사상은, 종래 기술과는 완전히 반대의 사상이다.

수지층은 가공이 진행되면, 가공방향으로 배향해 가고, 가공성이 열화해 나가며, 이를 막기 위하여, 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가열하여, 수지층을 무배향 상태로 한다(혹은 무배향으로 접근한다). 또한, 가공에 의하여, 수지층에는 내부 응력이 축적하게 된다. 이것은, 더 간략화하여 설명하면, 신장시키면 수축하려고 하고, 수축시키면 신장하려고 하는 힘이다. 이 힘에 의하여, 수지층은 변형하 려고 하고 있지만, 하지강판과의 밀착에 의지해 변형할 수 없는 상태이다. 따라서, 밀착력이 약하면, 이 힘에 의해 수지는 박리해 버리고, 반대로 내부 응력이 밀착력으로 지지하지 못할 정도로 커지면, 수지층은 박리에 이른다. 이것도, 수지의 융점 이상의 온도로 열처리를 행함으로써, 분자의 재배열이 일어나 완화되어 가게 된다.

열처리의 상한 온도를 폴리에스테르 수지의 융점＋30℃로 규정한 것은, 폴리에스테르 수지의 융점＋30℃을 넘으면, 필름의 표면이 거칠게 되고, 결과적으로 외관을 해칠 뿐만이 아니라, 이후의 가공성에도 영향을 주기 때문이다. 이 열처리를 실시함으로써, 수지는 가공성을 되찾아서, 다음 공정 이후의 가공에도 따를 수 있게 된다.

본 발명에 있어서 열처리의 타이밍을, 중간단계의 성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r와 d가 같은 경우를 포함한다)가, 최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형전의 원형상판의 반경 R에 대해서, 0. 2≤d/R≤0.5, 또한 1.5≤h/(R－r)≤2.5의 관계를 만족하는 중간성형단계인 것이 바람직하다. 가공도가 이 범위에 있으면, 수지층의 파단과 박리를 방지하는 관점으로부터, 열처리가 가장 효과적으로 행해지기 때문이다. 즉, 가공도가 낮은 단계에서 열처리를 실시하는 것은, 내부 응력이 높지 않은 단계에서의 내부응력 완화이기 때문에 상기와 같은 효과가 작기 때문일 뿐만 아니라, 배향결정화를 촉진하여, 가공성이 열화하기 때문이다. 또한, 가공도가 너무 높은 단계에서 열처리를 실시하는 것은, 밀착력이 떨어지고, 그 결과적으로, 박리가 생길 가능성이 있어, 열처리의 타이밍이 너무 늦는 경우가 있기 때문이다. 이러한 관점으로부터 가공도의 상하한을 상기와 같이 정했다.

열처리는, 도 1의 제조공정의 공정 A, 공정 D의 어느쪽이든 한쪽 또는 양쪽 모두 실시할 수가 있다. 상기한 바와 같은 열처리의 타이밍에 관하여, R과 d가 같은 경우를 포함하는 것은, 축경가공을 포함한 캔의 제조공정에 있어서, 공정 A로 열처리를 실시하는 경우가 포함되는 일이 있고, 혹은 축경가공을 포함하지 않는 캔의 제조공정에서는, r과 d가 같은 지름이 되기 때문이다. 열처리는, 내부 응력 완화의 필요성에 따라 2 이상의 중간단계로 복수 회 행해도 좋다.

본 발명에 있어서, 열처리 종료후 10초 이내에 강판을 열가소성 수지의 유리전위점 Tg이하의 온도로 냉각하는 것이 바람직하다. 이것은, 냉각 과정중의 구정화(球晶化)를 피하기 위해서이다. 냉각속도가 완만한 경우, 수지 중에 구정(球晶)이 신장하는 경향이 있다. 이 구정은 가공성을 저해하기 때문에, 가공도나 용도 목적에 따라, 열처리 종료후, 유리 전이점 Tg이하의 온도로 10초 이내로 냉각하면 좋다.

열처리의 방법에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 전기로, 가스 오븐, 적외로, 인덕션 히터(induction heater) 등과 같은 효과를 얻을 수 있다는 것이 확인되고 있다. 또한, 가열속도, 가열시간은 효과에 따라 적절히 선택하면 좋지만, 가열속도는 빠를 수록 효율적이며, 가열시간의 표준은 15초~60초 정도이지만, 이 범위로 한정되는 것은 아니고, 효과에 따라 적절히 선택하면 좋다.

열처리 종료 후의 냉각속도가 완만한 경우, 수지 중에 구정이 신장할 우려가 있다. 이 구정은 가공성을 저해한다. 냉각 과정중의 구정화를 피하기 위하여, 열처리 종료후, 10초 이내에 유리 전이점 Tg이하의 온도로 급냉하는 것이 바람직하다.

고가공도의 변형에 수지층이 추종하기 위해서는, 라미네이트 강판의 초기의 배향도 중요하게 된다는 것이 판명되었다. 즉, 2축연신 등으로 작성된 필름은 면방향으로 배향하고 있지만, 라미네이트후에도 배향이 높은 상태에 있으면, 가공에 추종하지 못하고, 파단에 이르는 경우가 있다. 이러한 관점으로부터, 본 발명에서는 수지층의 면배향계수를 0.06 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 정해진 열처리에 의하여, 수지층의 배향은 소실(혹은 완화)되기 때문에, 열처리의 타이밍에 따라서는, 면배향계수가 규정치보다 높아도 가공이 가능하다. 그렇지만, 이 경우는 열처리의 타이밍을 빨리 할 필요가 있기 때문에, 효율적이 아니다. 이와 같은 관점으로부터, 면배향계수를 0.06 이하로 하는 것이 바람직하다.

배향이 면배향계수가 높은 2축연신필름을 이용하여 이러한 라미네이트 강판을 작성하려면, 라미네이트시의 온도를 올려, 충분히 배향결정을 융해하면 좋다. 혹은, 압출법에 따라 작성된 필름은, 거의 무배향이므로, 이 관점으로부터는 바람직하다. 동일하게 강판에 직접 용해수지를 라미네이트하는 다이렉트 라미네이트법도 같은 이유로 바람직하다.

본 발명에서 규정하는 라미네이트 강판은, 가공에 필요한 신장과 강도라는 점으로부터, 폴리에스테르 수지가 카르복실산성분과 디올성분의 축중합으로 얻어지고, 디카르복실산성분은 테레프탈산을 주성분으로 하고, 그 외의 공중합성분에, 이소프탈산 성분을 포함하거나, 혹은 포함하지 않고, 디올성분으로서 에틸렌글리콜 및/또는, 부틸렌글리콜을 주성분으로 하고, 그 외의 공중합성분에, 디에틸렌글리콜, 시클로 헥산 디올을 포함한, 혹은 포함하지 않는 수지가 바람직하다.

혹은, 수지층은, 상기 수지로 이루어지는 주상 중에, 주상과 비상용으로 유리전위점(Tg)이 5℃ 이하인 수지로 이루어지는 부상이 분산한 혼합수지인 것이 바람직하다. 주상에 분산한 수지의 유리 전이점이 5℃를 넘으면 가공을 받았을 때에 용이하게 변형하지 않는 경우가 있지만, 유리 전이점이 5℃ 이하의 수지에서는, 가공을 받으면 용이하게 변형하여, 수지층의 가공 후 밀착성을 향상시킬 수가 있다.

주상과 비상용으로 분산한 유리전위점(Tg)이 5℃ 이하의 수지로서, 올레핀이 있으며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌의 산변성체, 폴리프로필렌의 산변성체 및 아이오노머 중에서 선택되는 한 종류 이상을 사용할 수가 있다.

주상과 부상이 혼합한 혼합수지 중의 부상(副相)의 체적비율이 3vol% 미만이 되면, 부상의 효과가 충분히 발현되지 않고, 30vol%를 넘으면, 부상립(副相粒)이 수지층 안에 안정적으로 존재할 수 없게 되기 때문에, 혼합수지 중의 부상의 체적비율은 3vol% 이상 30vol% 이하가 바람직하다.

본 발명의 라미네이트 강판은, 수지층 속에 안료나 윤활제, 안정제 등의 첨가제를 가하여 이용하여도 좋고, 본 발명에서 규정하는 수지층에 더하여 다른 기능을 가지는 수지층을 상층 또는 하지강판과의 중간층에 배치해도 좋다.

수지층의 막두께는 특별히 한정되지 않지만, 10μm이상 50μm이하가 바람직하다. 필름 라미네이트의 경우, 10μm미만의 필름 비용은 일반적으로 고가로 되고, 또한, 막두께는 두꺼울 수록 가공성이 뛰어나지만 고가로 되며, 50μm를 넘었을 경우는, 가공성에 대한 기여는 포화하고 있어, 고가로 되기 때문이다.

본 발명에서 규정하는 라미네이트 강판은, 강판의 적어도 한 면에 본 발명에 서 규정하는 수지층이 피복되어 있으면 좋다.

또한, 강판으로의 라미네이트방법은 특별히 한정되지는 않지만, 2축연신필름, 혹은 무연신필름을 열압착시키는 열장착법, T다이 등을 이용하여 강판 상에 직접 수지층을 형성시키는 압출법 등을 적당 선택하면 좋고, 모두 충분한 효과를 얻을 수 있다는 것이 확인되고 있다.

(실시예 1)

이하, 본 발명의 실시도에 대해 설명한다.

「라미네이트 강판의 제작」

하지 금속판으로서 두께 0. 20 mm의 T4CA, TFS(금속 Cr층：120mg/m², Cr산화물층:금속 Cr환산으로 10mg/m²)를 이용하고, 이 원판에 대해서, 필름 라미네이트법(필름 열압착법), 혹은 다이렉트 라미네이트법(직접 압출법)을 이용하여 여러가지의 수지층을 형성시켰다. 한편, 필름 라미네이트에 대해서는, 2축연신필름을 이용한 것과 무연신필름을 이용한 것의 2방법을 실시했다. 금속판의 양면에 각각 두께 25μm의 필름을 라미네이트했다.

상기와 같이 제작한 라미네이트 강판의 라미네이트필름의 면배향계수를 이하와 같이 하여 산출했다.

「면배향계수의 측정」

아베 굴절계(abbe's refractrometer)를 이용하고, 광원은 나트륨/D선, 중간액은 요오드화 메틸렌, 온도는 25℃의 조건으로 굴절률을 측정하고, 필름면의 세로 방향의 굴절률 Nx, 필름면의 횡방향의 굴절률 Ny, 필름의 두께 방향의 굴절률 Nz를 구하여, 아래 식으로부터 면배향계수 Zs를 산출했다.

면배향계수(Ns)=(Nx+Ny)/2－Nz

라미네이트 강판의 제조방법과 제작한 라미네이트 강판의 내용을 표 1에 나타낸다. 표 1에 기재된 수지종(樹脂種)은 다음과 같다.

PET：폴리에틸렌 테레프탈레이트

PET－I(5)：폴리에틸렌 테레프탈레이트-이소프탈레이트 공중합체(이소프탈산 공중합비율 5mol%)

PET－I(12)：폴리에틸렌 테레프탈레이트-이소프탈레이트 공중합체(이소프탈산 공중합비율 12mol%)

PET－PBT(60): 폴리에틸렌 테레프탈레이트-부틸렌 테레프탈레이트 공중합체(부틸렌 테레프탈레이트 공중합비율 60mol%)

PET－DEG：폴리에틸렌 테레프탈레이트 디에틸렌글리콜 공중합체

PET-CHDM：폴리에틸렌 테레프탈레이트-시클로 헥산디올 공중합체

PBT：폴리부틸렌 테레프탈레이트

PET－PE：주상이 PET, 부상이 폴리에틸렌(Tg：-125℃)에서 함유량 15vol%

PET－PP：주상이 PET, 부상이 폴리프로필렌(Tg：-20℃)으로 함유량 13vol%

PET－IO：주상이 PET, 부상이 아이오노머(에틸렌 불포화 카르복실산 공중합체 Zn중화물, Tg：-30℃ 이하)로 함유량 14vol%.

라미네이트법은 다음과 같다.

필름 열압착법 1： 2축연신법으로 작성한 필름을, 강판을 수지의 융점＋10℃까지 가열한 상태에서, 닙 롤(nip roll)로 열압착하고, 이어서 7초 이내로 수냉(水冷)에 의해 냉각했다.

필름 열압착법 2: 무연신필름을, 강판을 수지의 융점+10℃까지 가열한 상태에서, 닙 롤로 열압착하고, 이어서 7초 이내로 수냉에 의해 냉각했다.

직접 압출법： 수지 펠렛(pellet)을 압출기로 혼련, 용해시키고, T다이에 의하여, 주행중의 강판 상에 피복하고, 이어서 수지피복된 강판을 80℃의 냉각 롤에서 닙 냉각시키고, 또한, 수냉에 의해 더 냉각했다.

비교 예의 도장강판(塗裝鋼板)은, 에폭시계열 경화수지를 도포하여, 220℃에서 10분 가열하여 두께 8μm의 도막을 형성했다.

「캔몸체 성형」

제작한 공시강판(供試鋼板)을 이용하여, 도 1에 나타낸 제조공정에 준하여, 이하의 순서로 캔몸체(최종 성형체)를 제작했다. 중간 성형체(공정 C) 및 최종 성형체(공정 D)의 형상을 표 2에 나타낸다. 공정 A의 드로잉가공은 5 단계에서 실시하고, 공정 D의 축경가공은 7 단계에서 실시했다. 열처리는 공정 A~공정 D의 도중단계에서 실시하고, 적외선식 가열로를 이용하여 캔몸체를 가열하여, 열처리 종료후 수냉했다. 열처리의 타이밍(열처리 실시시의 캔몸체의 가공도) 및 열처리 조건을 표 3에 나타낸다.

표 2에 대하여, 최종 성형체(공정 D)의 h, r, d, ha, hc, R는, 각각 최종 성형체의 개구 단부까지의 높이, 기체부(2)의 직경, 넥 형상부(3)의 직경, 기체부(2)의 높이, 넥 형상부(3)의 높이, 최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형전의 원형상판 블랭크의 반경이다(도 1 참조). 원형상판 블랭크의 반경 R은, 다음과 같이 구했다. 성형전의 블랭크시트의 중량 및 트림공정 후의 최종 성형체의 중량을 측정하여, 이 측정결과에 근거하여, 최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전 블랭크시트의 반경을 구하여, 이 반경을 최종 성형체와 중량이 등가가 되는 성형전의 원형상판 블랭크의 반경 R로 했다.

1) 블랭킹(blanking)(66~82mmφ)

2) 드로잉가공 및 아이어닝(공정 A)

5단의 드로잉가공으로, 캔몸체의 반경 r, 높이 h가, d/R：0. 27~0.34, h/(R- r)：2. 23~3.09의 범위의 캔몸체(중간캔몸체)를 제작했다. 또한, 원하는 캔몸체를 제작하기 위해서, 적절히, 아이어닝도 병용했다.

3) 캔 저부의 돔 형상 가공(공정 B)

캔 저부에, 깊이 6 mm의 반구(半球)형상의 장출가공(張出加工)을 실시했다.

4) 트림가공(공정 C)

캔 상단부를 2 mm만큼 트림했다.

5) 원통 상부의 축경가공(공정D)

원통 상부에 축경가공을 하고, 구체적으로는, 내면 테이퍼 형상의 다이에 개구 단부를 접촉하여 축경을 실시하는 다이 넥 방식으로 실시하여, 표 2에 나타낸 최종적인 캔몸체형상의 캔몸체를 제작했다.

상기 순서로 제작한 캔몸체의 필름층의 밀착성, 가공성, 외관을 이하와 같이 하여 평가했다. 평가결과를 표 3에 함께 기재했다.

「밀착성 시험」

캔몸체를 둘레방향폭 15mm가 되도록 캔 높이방향으로 대략 길이방향으로 전단(剪斷)하고, 그 캔 높이방향으로 저면으로부터 10mm의 위치를, 둘레방향으로 직선 모양으로, 강판만을 전단했다. 그 결과, 전단위치를 경계로 캔 높이방향 저면 측으로 10mm부분과 잔여 부분으로 이루어지는 시험편이 작성되었다. 10mm의 부분에 폭15mm, 길이 60mm의 강판을 연결하고(용접), 60mm 강판부분을 가지고, 잔여 부분의 필름을 파단위치로부터 10mm만큼 박리시킨다. 필름을 박리한 부분과 60mm강판부분을 파지여유로 하고 180° 방향으로 박리 시험을 실시했다. 박리강도의 최소치를 밀착성의 지표로 했다.

「박리강도」

6N/15mm 미만：×

6N/15mm 이상：○

「필름가공성 평가」

캔 상단으로부터 10mm의 위치를 중심으로, 15mmφ의 소창(小窓)을 연 씰(seal)을 붙여, 측정면적이 15mmφ가 되도록 했다. 다음에, 소창부분을 전해액(：KC1：5%용액, 온도는 상온)에 침지하여, 강판과 전해액 간에 6. 2V 전압을 걸었다. 이때 측정되는 전류치에 따라 아래와 같이 평가했다.

「전류치」

O.01mA이하：◎

0.01mA 초과, 0.1 mA이하：○

0.1mA 초과：×

「평가결과」

캔몸체 C1~C7, C8~C33는, 본 발명의 실시예이다. 필름밀착성, 가공성 모두 양호한 값을 나타냈다.

본 발명의 실시예 중에서, 열처리 종료후의 냉각시간이 10초 이하인 것은 냉각시간이 10초 초과인 것(캔몸체 C13)에 비해 가공성의 평가가 더 뛰어나다. 캔몸체 C17~C19는, 본 발명의 실시예이지만, 열처리의 타이밍이 제2 발명범위를 벗어난것이다.

필름가공성, 밀착성 모두 합격이지만, 가공성의 평가는 ○에 머물었다.

캔몸체 C34는, 본 발명의 비교예이다. 수지층에 열강화성의 도료를 도포한 것으로, 가공성, 밀착성 모두 ×가 되었다.

캔몸체 C35는, 열처리 온도가 본 발명범위를 벗어나는 것이다. 가공성이 ×가 되었다.

Claims

열가소성(熱可塑性) 수지피복층(樹脂被覆層)을 가지는 라미네이트 강판의 원형상판(圓狀板)을 다단(多段) 성형하여, 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r와 d가 같은 경우를 포함한다)인 최종 성형체(成形體)를 제조하는 2피스 캔(two pieces can)의 제조방법에 있어서,

최종 성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d가, 최종 성형체와 중량이 등가(等價)가 되는 성형전의 원형상판의 반경 R에 대해서, 0.1≤d/R≤0. 25, 또한 1.5≤h/(R－r)≤4의 관계를 만족하는 범위로 성형하는 것,

상기 성형의 도중단계에 있어서, 성형체를 열가소성 수지의 융점 이상, 융점 ＋30℃ 이하의 온도로 가열하는 열처리를 행하는 것,

을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 열처리가, 중간단계의 성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r과 d가 같은 경우를 포함한다)가 상기 반경 R에 대해서, 0. 2≤d/R≤O.5, 또한 1.5≤h/(R－r)≤2.5의 관계를 만족하는 중간성형단계에 있어서, 성형체를 그 온도가 열가소성 수지의 융점 이상, 융점＋30℃ 이하가 되도록 가열함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 열처리가, 상기 성형의 도중의 단계에 있어 복수 회 실시되는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 열처리가, 상기 중간성형단계에 있어 복수 회 실시되는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 열처리가, 15~120초간 실시되는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 열처리가, 15~120초간 실시되는 2피스 캔의 제조방법.
제1항에 있어서,

열처리 종료후 10초 이내에 강판을 열가소성 수지의 유리이전점 Tg 이하의 온도로 더 냉각하는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 열가소성 수지가 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 폴리에스테르 수지가, 디카르복실산 성분과 디올성분의 축중합으로 얻어지고,

디카르복실산 성분은 테레프탈산을 주성분으로 하고,

디올성분은 에틸렌글리콜 및/또는 부틸렌글리콜을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 디카르복실산성분은, 공중합성분에 이소프탈렌성분을 더 포함하고,

상기 디올성분은, 공중합성분에 디에틸렌글리콜 및/또는 시클로 헥산디올을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 열가소성 수지는, 디카르복실산성분과 디올성분의 축중합으로 얻어지며,

디카르복실산성분이 테레프탈산을 주성분으로 하고,

디올성분이 에틸렌글리콜 및/또는 부틸렌글리콜을 주성분으로 하는 폴리에스 테르로 이루어지는 주상(主相)과, 주상 중에 주상과 비상용(非相溶)으로 분산한 유리전위점(Tg)이 5℃ 이하의 수지로 이루어지는 부상(副相)이 혼합한 혼합수지인 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 디카르복실산성분은, 공중합성분에 이소프탈렌성분을 더 포함하고,

상기 디올성분은, 공중합성분에 디에틸렌글리콜 및/또는 시클로 헥산디올을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 부상(副相)은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌의 산변성체(酸變性體), 폴리프로필렌의 산변성체 및 아이오노머(ionomer) 중에서 선택된 한 종류 이상의 수지인 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 열가소성 수지피복층이 0.06 이하인 면배향계수(面配向係數)를 가지는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제1항에 있어서,

원형상판 블랭크(blank)에 드로잉(drawing)가공을 행하여, 캔 외면의 반경 r 을 갖는 바닥 있는 원통형상의 성형체로 성형하는 공정 A；

성형체의 저부(底部)를 윗쪽으로 볼록한 모양(凸)형상으로 성형하여 돔(dome) 형상부를 형성하는 돔가공공정B；

성형체의 개구측단부(開口側端部)를 트림(trim)하는 공정 C；와,

성형체의 개구측 부분에 축경가공(縮徑加工)을 실시하여, 개구측 부분의 캔 외면의 반경 d로 축경가공하여, 최종 성형체를 얻는 공정 D;

를 가지는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

2피스 캔의 제조방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 2 피스 라미네이트 캔.