KR20080023259A - 2피스 캔용 라미네이트 강판, 2피스 캔의 제조방법 및 2피스 라미네이트 캔 - Google Patents
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Abstract
2피스 캔용 라미네이트 강판은, 최종성형체의 높이h, 최대반경r, 최소반경d가 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경 R에 대하여, 0.1≤d/R≤0.25, 또한 1.5≤h/(R-r)≤4의 관계를 만족한다. 이러한 라미네이트 강판은, 디카르복실산성분과 디올성분의 축중합으로 얻어지고, 디카르복실산성분은 테레프탈산을 주성분으로 하고, 디올성분으로 하여, 에틸렌글리콜 및/혹은, 부틸렌글리콜을 주성분으로 하는 수지로서, 공중합성분의 분량이 몰비로 8mol% 이상 16mol% 이하이며, 면배향계수가 0.06이하인 폴리에스테르수지피복층을 갖는다.
2피스 캔용 라미네이트 강판
Description
본 발명은, 예를 들면 에어졸 캔(aerosol-can)과 같은 가공도가 높은 2피스 캔(two-piece can)의 제조에 적합한 라미네이트 강판, 2피스 캔의 제조방법 및 가공도가 높은 2피스 라미네이트 캔(laminated can)에 관한 것이다.
에어졸용 금속용기로는, 크게 나누어 2피스 캔과 3피스 캔이 존재한다. 2피스 캔이란, 캔바닥과 일체로 된 캔몸통과 캔덮개의 2개의 부분으로 구성된 캔이다. 3피스 캔이란, 캔몸통, 위덮개와 바닥덮개의 3개의 부분으로 구성된 캔이다. 2피스 캔은, 심부(seam)(용접부)가 존재하지 않아서 외관이 미려한 반면, 일반적으로 가공정도가 높다. 3피스 캔은 심부가 존재함으로써, 2피스 캔과 비교하면, 외관성이 뒤떨어지지만, 일반적으로 가공 정도가 낮다. 이 때문에, 시장에 있어 소용량이며 고급품에는 2피스 캔이 많이 사용되고, 대용량이며 저가격품에는 3피스 캔이 많이 사용되고 있다.
에어졸 2피스 캔에서의 금속소재는, 일반적으로, 고가이며 판두께가 두꺼운 알루미늄 등이 이용되고 있으며, 염가이며 판두께가 얇은 틴 플레이트(tin plate) 나 틴 프리 스틸(tin free steel) 등의 강판 소재는 거의 이용되지 않는다. 그 이유는, 에어졸 2피스 캔은 가공도가 높기 때문에, 드로잉(drawing)가공이나 DI가공의 적용이 어렵고, 알루미늄에서는 연질 금속재료에 대해서 적용할 수 있는 임펙트 성형을 적용하여 제조하고 있기 때문이다. 이러한 상황하에서 염가이며, 얇고도 강도가 높은 틴 플레이트나 틴 프리 스틸 등의 강판 소재를 이용할 수가 있으면, 산업적인 의의는 매우 크다.
종래, 라미네이트 강판의 드로잉가공 및 DI가공법은 여러가지 제안되고 있지만, 에어졸 2피스 캔과 같이, 드로잉가공비가 높고, 캔 높이방향의 연신도가 큰 캔몸체의 제조법은 제안되어 있지 않다.
예를 들면 특허문헌 1~3은, 수지피복 금속판의 드로잉가공 및 DI가공의 가공방법을 개시한 것이지만, 특허문헌 1~3에 기재된 가공도(加工度)(특허문헌 1~3에서는 드로잉비)는 본 발명에서 규정하는 것보다 낮은 범위에 있다. 특허문헌 1~3은 음료캔, 음식캔 등을 대상으로 하고 있고, 음료캔, 음식캔은, 본 발명에서 규정하는 가공도의 범위보다 낮은 가공도의 캔몸체이기 때문이다.
특허문헌 2, 3에 있어서는, 수지층의 박리방지나 가공 후의 배리어성(barrier property)을 의도하여, 가공중 및 혹은 가공의 도중단계, 혹은 최종 단계에서 열처리를 행하는것이 기재되어 있고, 특허문헌 2에서는 배향성 열가소성 수지가 사용되고, 특허문헌 3에서는 포화 폴리에스테르와 아이오노머(ionomer)의 콤파운드(compound)재 등이 이용되고 있다.
특허문헌 4, 5는, 주로 수지의 융점 이상으로 열처리를 행함으로써 내부응력 을 완화하는 것이며, 캔 성형 후의 단계에서 적용하는 것이 기재되어 있다. 또한, 그 캔몸체의 가공도는, 명세서 본문이나 실시예의 기재를 본다면 낮다.
또한, 특허문헌 2는, 내부응력의 완화와 배향결정화 촉진을 위한 열처리의 제안이며, 현재, 음료캔 등으로 일반적으로 이용되는 방법이 되고 있다. 특허문헌중에 명확한 기재는 없지만, 배향결정화는, 융점 이하의 온도에서 촉진하기 때문에, 열처리 온도는 융점 이하로 추정된다.
또한, 본문과, 실시예의 기재를 본다면, 본 발명에서 규정하는 가공도와 비교하면 그보다 낮은 가공도의 것을 대상으로 하고 있는 것을 알 수 있다.
[특허문헌 1]일본 특허공개 평 7－lO6394호 공보
[특허문헌 2]일본 특허 제2526725호 공보
[특허문헌 3]일본 특허공개 2004－148324호 공보
[특허문헌 4]일본 특허공개 소 59－35344호 공보
[특허문헌 5]일본 특허공개 소 61－22626호 공보
종래 기술에 있어서는, 라미네이트 강판을 이용하여 에어졸 2피스 캔과 같이 고가공도의 성형을 실시하는 캔몸체의 제조법은 제안되어 있지 않았다. 그래서, 발명자 등은, 라미네이트 강판을 사용하여, DI가공에 의해 바닥이 있는 원통형상으로 성형 후 그 개구부 근방부분을 축경가공(縮徑加工)하는, 가공도가 높은 2피스 캔을 제조했는데, 고가공(高加工) 특유의 문제가 발생, 구체적으로는, 수지층의 박리와 파단의 문제가 있었다. 발명자 등의 검토의 결과, 정성적(定性的)으로는 열처리가 유효했지만, 그것만으로는 충분하지 않고, 고가공도 영역에 있어 수지층의 박리를 피할 수 없었다. 따라서, 선행 기술을 단순하게 적용하여도 수지층 박리의 문제는 해결할 수 없었다.
또한, 열처리 공정 이후의 공정에서 수지층의 가공성이 열화(劣化)하는 문제도 있었다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하여, 에어졸 2피스 캔과 같은 고가공도의 캔몸체를 제조해도 라미네이트수지층의 박리와 파단을 방지할 수 있는 2 피스 캔용 라미네이트 강판 및 2피스 캔의 제조방법을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 과제는, 라미네이트 강판을 이용한 에어졸 2피스 캔과 같은 고가공도의 캔몸체를 제공하는 것이다.
고가공도의 가공에 있어서 수지층에 요구되는 중요한 특성은, 배향을 하기 어려운 것이라 생각된다. 둘레방향의 수축변형 및 캔 높이방향의 신장변형에 의하여, 수지는 캔 높이방향으로 배향하는 경향이 있다. 발명자등의 검토의 결과, 이러한 고가공에 대해서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합계, 혹은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 공중합계가 유망한 것을 알았다. 또한, 본 발명에서 규정하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합계, 혹은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 공중합계에 대해서는, 공중합성분이 낮은 경우, 캔 높이방향에 평행한 균열(파단)이 생기는 것을 알 수 있었다. 또한 가공 후의 캔몸체에 열처리를 행한 경우도 이와 같이 배향이 진행되는 것을 알았다. 그리고, 본 발명에서 규정하는 상기의 수지의 공중합성분의 양을 많게 함으로써, 상기의 문제를 해소할 수 있는 것을 알았다. 본 발명은 이러한 알아낸 사실에 근거하는 것이다.
상기 과제를 해결하는 본 발명 수단은 다음과 같다.
(1) 최종성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r과 d가 같은 경우를 포함한다)가, 최종성형체와 중량이 등가(等價)가 되는 성형 전의 원형상판(圓狀板)의 반경 R에 대해서, 0.1≤d/R≤0.25, 또한 1.5≤h/(R－r)≤4의 관계를 만족하는 2피스 캔의 제조에 사용되는 라미네이트 강판으로서,
강판의 적어도 한 면에, 폴리에스테르 수지피복층을 가지고,
상기 폴리에스테르 수지는, 디카르복실산성분과 디올 성분의 축중합으로 얻어지고,
디카르복실산성분은, 주성분인 테레프탈산과 공중합성분을 가지고,
디올 성분은, 주성분인 에틸렌글리콜 및/또는 부틸렌글리콜과 공중합성분을 가지고,
디카르복실산성분중의 공중합성분과 디올 성분중의 공중합성분의 합이, 폴리에스테르 수지 중에서 8mol% 이상 16mol% 이하의 몰비를 가지고,
상기 폴리에스테르 수지피복층은, 0.06 이하의 면배향계수를 가지는 2피스 캔용 라미네이트 강판.
(2) 상기 디카르복실산성분은, 공중합성분에 이소프로필렌산성분을 포함하고, 상기 디올 성분은, 공중합성분에 디에틸렌글리콜 및/또는 시클로헥산디올을 포함한, (1)에 기재된 2피스 캔용 라미네이트 강판.
(3) 라미네이트 강판의 원형상판을 다단(多段) 성형하여, 최종성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r과 d가 동일한 경우를 포함한다)가 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경 R에 대해서, 0.1≤d/R≤0.25, 또한 1.5≤h/(R－r)≤4의 관계를 만족하는 최종성형체를 제조할 때에, 라미네이트 강판으로서 (1)에 기재된 라미네이트 강판을 사용하는 2피스 캔의 제조방법.
(4) (3)에 기재된 최종성형체를 제조할 때에, 성형의 중간단계에 있어서, 성형체를 그 온도가 150℃이상, 폴리에스테르 수지의 융점 이하가 되도록 가열하는 열처리를 실시하는 2피스 캔의 제조방법.
(5) 상기 열처리가, 상기 성형의 도중단계에 있어 복수 회 실시되는 (4)에 기재된 2피스 캔의 제조방법.
(6) 상기 열처리는, 중간단계의 성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r과 d가 같은 경우를 포함한다)가, 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경 R에 대해서, 0.2≤d/R≤0.5, 또한 1.5≤h/(R－r)≤2.5의 관계를 만족하는 중간단계에 대하여 실시하는 (4)에 기재된 2피스 캔의 제조방법.
(7) (3)~(6)의 어느 쪽에 기재된 방법에 의해 제조된 2피스 라미네이트 캔.
도 1은, 본 발명의 캔몸체의 제조공정의 일 실시형태를 설명하는 도면이다.
본 발명의 실시형태와 한정 이유에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 캔몸체의 제조공정의 일 실시형태를 설명하는 도면으로, 원형모양 블랭크(blank)를 드로잉가공(DI가공을 포함한다)으로 바닥이 있는 원통형상의 성형체로 성형하고, 또한 상기 성형체의 개구부 근방을 축경가공하여, 개구부 부근이 축경된 2피스 캔을 제조하는 공정순서를 나타낸다. 도 1에 있어서, 가공전의 원판형상 블랭크(블랭크시트), 2는 기체부(基體部)에서 성형체의 스트레이트(straight)벽 부분(공정 D에서는 축경가공되어 있지 않은 스트레이트벽 부분), 3은 돔 형상부, 4는 넥(neck) 형상부에서 축경가공된 스트레이트벽 부분, 5는 테이퍼(taper) 형상부에서, 축경가공 후의 테이퍼벽 부분이다.
우선 원형상판 블랭크(1)에 1단 또는 복수단의 드로잉가공(DI가공을 포함한다)을 실시하여, 소정의 캔직경(반경 r:캔 외면의 반경)을 가지는 바닥이 있는 원통형상의 성형체로 성형한다(공정 A). 다음에, 성형체의 저부(底部)를 윗쪽으로 볼록한 모양(凸部)으로 성형하여 돔 형상부(3)를 형성하는 돔 가공을 행하고(공정 B), 성형체의 개구측 단부를 더 트림(trim)한다(공정 C). 다음에, 성형체의 개구측부분에 1단 또는 복수단의 축경가공을 행하여 성형체의 개구부측 부분을 소정의 캔직경(반경 d；캔 외면의 반경)으로 축경가공하여, 원하는 최종성형체(2피스 캔)를 얻는다. 도면 중, RO는 성형전 원형상판 블랭크(1)의 반경, h, r, d는, 각각, 성형 도중 단계의 성형체 또는 최종성형체의 높이, 최대반경, 최소반경, R은 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경이다. 본 2피스 캔의 제조공정에서는, 공정 A는 최대반경과 최소반경이 동일, 즉 r=d이며, 공정 D는 r＞d이다.
최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경 R는, 최종성형 체의 측정 중량에 기초하여 결정된다. 즉, 최종성형체의 중량을 측정하여, 이 중량과 동일한 중량이 되는 성형 전의 원형상판의 치수(반경)를 구하고, 이것을 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경 R로 한다. 캔몸체의 제조공정의 도중에 캔단부가 트림되지만, 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경 R은, 트림의 영향이 배제되고 있으므로, 더 적절한 가공도의 평가가 가능하게 된다.
이와 같이 원형상판 블랭크에 드로잉가공(DI가공을 포함한다), 축경가공을 적용하여 작성된 2피스 캔에 있어서는, 수지층은, 높이방향으로 신장되고 둘레방향으로 수축하게 된다. 가공도가 높은 경우, 수지의 변형량이 커져서, 수지층의 파단에 이르게 된다. 본 발명에서는 가공도의 지표로서 수축정도를 나타내는 파라미터 d/R 뿐만 아니라, 캔 높이방향의 신장에 관련된 파라미터 h/(R－r)를 더 이용한다. 이것은, 고가공도 영역에 있어서, 가공도를 표현하는데, 드로잉비에 더하여, 신장량도 가미할 필요가 있기 때문이다. 즉, 수축의 정도와 신장의 정도로 가공도를 규정함으로써, 수지층의 변형정도를 정량화하게 된다. 수지층은 높이방향으로 신장하여 둘레방향으로 수축함으로써, 박리하기 쉬워지므로, 수축하는 정도에 더하여, 높이방향의 신장량도 중요한 인자가 된다.
본 발명에서는, 최종적으로 제조된 캔몸체(최종성형체)의 가공도에 관하여, 최종성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d를, 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반지름 R에 대해서, 0.1≤d/R≤0.25, 또한 1.5≤h/(R－r)≤4의 캔직경을 만족하는 범위로 규정한다.
상기한 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/R가 0.25 이하를 만족하고, 또한 신장의 정도를 규정하는 파라미터 h/(R-r)가 1.5이상을 동시에 만족하는 고가공도의 캔몸체를 제조하는 것이 곤란했다. 그 때문에 본 발명에서는, 제조하는 캔몸체의 가공도 d/R를 0.25 이하, 또한 h/(R－r)를 1.5이상으로 규정했다.
수축의 정도를 규정하는 파라미터 d/R가 0.1 이하가 되거나, 또는 신장의 정도를 규정하는 파라미터 h/(R－r)이 4를 넘는 높은 가공도인 경우, 성형이 가능하여도 간혹 성형단수(成形段數)가 증가하거나 또는 가공경화에 수반하여 판(板)의 신장 한계에 이르러, 판파단(板破斷)하는 문제가 생기거나 하기 때문이다. 그 때문에, 본 발명에서는, 제조하는 캔몸체의 가공도에 대하여, 0.1≤d/R, 또는 h/(R－r)≤4로 규정했다.
또한, 본 발명이 대상으로 하는 다단성형은, 드로잉가공, DI가공, 축경가공중 어느 가공 혹은 이들을 조합한 가공이다. 축경가공을 포함한 경우는, 최종성형체의 치수 d는, r＞d이다. 축경가공을 포함하지 않는 경우는, 최종성형체의 치수는 r=d(r, d는 최종성형체의 캔직경)이다.
본 발명에서는, 소재 금속판으로서, 수지피복한 라미네이트 강판을 규정하고 있다.
하지(下地) 금속소재가, 강판인 것은, 알루미늄 등과 비교하여 염가이며, 경 제성이 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 한정되는 건 아니지만, 예를 들면 0.15~0.30mm의 범위의 것을 적용한다. 또한, 경제성을 고려하여, 본 기술은 알루미늄 소재에도 단순하게 적용할 수 있다.
상기 고가공도의 가공에 있어서 수지층에 요구되는 중요한 특성은, 배향되기 어려운 점이라고 생각된다. 둘레방향의 수축변형 및 높이방향의 신장변형에 의하여, 수지는 캔 높이방향으로 배향하는 경향이 있다. 발명자등의 검토의 결과, 이러한 고가공에 대해서는, 배향을 하기 어렵다는 점으로부터, 디카르복실산성분과 디올 성분의 축중합으로 얻어져서, 디카르복실산성분은 테레프탈산을 주성분으로 하고, 그 외의 공중합성분에, 이소프탈산 성분을 포함하거나, 혹은 포함하지 않고, 디올 성분으로서 에틸렌글리콜 및/또는, 부틸렌글리콜을 주성분으로 하고, 그 외의 공중합성분에, 에틸렌글리콜, 시클로헥산디올을 포함하거나, 혹은 포함하지 않는 수지가 유망하다는 것이 판명되었다. 그 때문에, 본 발명에서는, 수지층의 수지종(樹脂種)을 상기의 수지로 규정했다.
그러나, 본 발명에서 규정하는 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합계, 혹은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 공중합계에 있어서는, 공중합성분의 비율이 낮은 경우, 분자가 배향하기 쉬운 경향이 있는 것을 알 수 있었다. 공중합 비율이 낮은 경우, 가공도가 높아지면, 캔 높이방향에 평행한 균열(파단)이 발생하는 경향이 있었다. 즉, 수지의 캔 높이방향에서의 배향이 현저해지면, 둘레방향의 결합이 약해져서, 둘레방향으로 파단이 생기는 것을 밝혀냈던 것이다. 또한, 가공 후의 캔몸체에 열처리를 행했을 경우도 이와 같이 배향이 진행된다. 이러한 문제를 방지하는 관점으로부터, 본 발명에서는 공중합성분의 비율의 하한을 8mol%로 규정했다. 배향을 하기 어렵다는 점으로부터는, 공중합성분의 비율은 높을 수록 좋지만, 16mol%를 넘으면 필름 비용이 비싸지기 때문에 경제성이 떨어진다. 본 발명은, 이러한 관점으로부터, 공중합 비율의 상한을 16mol%로 정했다. 따라서, 비용만 무시한다면, 본 발명의 기술사상에 따라, 고공중합화 비율인 것도 바람직하다고 말할 수 있다.
또한, 본 발명에서 규정하는 고가공도의 변형에 수지층이 따르기 위해서는, 라미네이트 강판의 각 초기의 배향도 중요해지는 것이 판명되었다. 즉, 2축연신 등으로 작성된 필름은 면방향으로 배향하고 있지만, 라미네이트후에도 배향이 높은 상태에 있으면, 가공에 따르지 못하고, 파단에 이른다. 이러한 관점으로부터, 본 발명에서는 면배향계수를 0.06 이하로 규정했다.
면배향계수가 높은 2축연신 필름을 이용하여 이러한 라미네이트 강판을 작성하려면, 라미네이트시의 온도를 올려 충분히 배향결정을 융해해 주면 좋다. 혹은, 압출법에 의해 작성된 필름은, 거의 무배향이므로, 이 관점으로부터는 바람직하다. 마찬가지로, 강판에 직접 용융수지를 라미네이트하는 다이렉트 라미네이트법도 같은 이유로써 바람직하다.
본 발명에서 규정하는 고가공도의 캔몸체를 제작하는 경우에, 가공조건이나 수지종에 따라서는 박리가 생기는 경우도 있다. 이 경우는, 다단성형의 도중 단계에서, 성형체를 그 온도가 150℃ 이상, 폴리에스테르 수지의 융점 이하가 되도록 가열하는 열처리를 1회 이상 실시하는 것이 유효하다. 이 열처리는, 가공에 의해 발생한 내부응력을 완화하기 위한 것이지만, 내부응력을 완화함으로써 밀착성을 회복하는 효과가 있다. 즉, 본 발명으로 정하는 고가공도의 캔몸체는, 수지층에 있어 왜곡의 정도가 크고, 큰 내부응력이 생기기 쉬운 경향이 있다. 그 결과, 이 내부응력을 구동력으로 하여 수지층의 박리가 생겨 버리는 경우가 있다. 성형 도중의 박리가 생겨 버리기 전의 내부응력이 높은 단계에서, 적절한 열처리를 행하면, 그 내부응력이 완화되어, 박리를 막을 수 있다. 그러나, 이 열처리에 의하여, 수지의 배향결정화가 진행되어 수지층의 가공성을 저하시키는 부정적인 측면도 존재한다. 특히, 본 발명이 규정하는 고가공도 영역에서는, 열처리 후에도 가공이 필요한 경우가 있어서, 그 가공에 대해서는, 배향결정화에 의해 수지는 파단하기 쉬워지므로, 배향결정은 유해하다.
이러한 관점으로부터, 본 발명에서는 수지종 한정에 더하여, 열처리 조건 및 열처리의 타이밍을 정하고 있다.
본 발명에서는, 열처리조건으로서, 중간단계에 있어서, 성형체를 그 온도가 150℃이상, 폴리에스테르 수지의 융점 이하가 되도록 가열하는 것을 규정한다. 수지종은, 상기와 같이, 배향하기 어려운 종을 선택하는 것으로써 열처리시의 배향결정화를 억제하는 것이 가능하고, 공중합화 비율의 하한치는 이 관점으로부터도 정해져 있다.
열처리 온도가 폴리에스테르 수지의 융점을 넘으면, 표층(表層)이 거칠어지거나, 수지가 접촉물에 부착하거나 하는 등의 폐해가 나타난다. 한편, 열처리 온도의 하한은, 내부응력 완화의 효율을 고려해 정해진 것이다. 즉, 폴리에스테르 수지의 유리전이온도 이상의 온도에서는 내부응력의 완화가 진행되지만, 너무 낮으면 완화에 사용하는 시간이 너무 걸린다. 이러한 관점으로부터 하한온도를 150℃으로 정하고 있다. 따라서, 처리시간이 문제가 되지 않도록 생산 프로세스에 대해 본 발명의 기술사상을 이용하여 150℃ 이하의 처리온도를 선택할 수 있지만, 일반적으로는 생산성이 악화된다. 또한, 더 바람직한 열처리 조건은 170℃이상, 폴리에스테르 수지의 융점-20℃이하이다.
본 발명에서는, 열처리를 실시하는 타이밍을, 중간단계의 성형체의 높이 h 최대반경 r, 최소반경 d(r과 d가 같은 경우를 포함한다)가, 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경 R에 대하여, O.2≤d/R≤0.5, 또한 1.5≤h/(R－r)≤2.5의 관계를 만족하는 중간단계에서 실시하는 것을 규정한다.
열처리의 타이밍을 상기와 같이 정한 것은, 가공도가 상기 범위에 있으면 열처리가 가장 효과적으로 행해지기 때문이다. 즉, 가공도가 완만한 단계에서 열처리를 실시하는 것은, 내부응력이 높지 않은 단계에서의 내부응력 완화이기 때문에 효과가 작다. 또한, 가공도가 너무 높은 단계에서 열처리를 실시하는 것은, 밀착력이 떨어져 그 결과로서, 박리가 생겨 버릴 가능성이 있기 때문에, 뒤늦게 되는 경우가 있다. 이러한 관점으로부터 가공도의 상한과 하한을 상기와 같이 정했다.
열처리의 방법에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 전기로ㆍ가스오븐 ㆍ적외로, 인덕션 히터(induction heater) 등으로 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이 확인되고 있다. 또한, 가열속도, 가열시간, 냉각시간(열처리 종료 후 수지의 유리전이점 이하의 온도로 냉각되기까지의 시간)은 내부응력의 완화에 의한 플러스 효과와 배향결정화에 의한 마이너스 효과 양쪽을 고려해 적절히 선택하면 좋다. 가열속도는 빠를수록 효율적이며, 가열시간의 기준은 15초~60초 정도이지만, 이 범위에 한정되는 것은 아니다. 또한, 냉각시간이 지연되면 구정(球晶)의 생성량이 증대하기 때문에, 품질적으로는 바람직하지 않다. 따라서, 냉각시간은 빠를수록 바람직하다.
본 발명에서 규정하는 라미네이트 강판은, 수지층 속에 안료나 윤활제, 안정제등의 첨가제를 가하여 이용해도 좋고, 본 발명에서 규정하는 수지층에 더하여 다른 기능을 가지는 수지층을 상층 혹은 하지강판과의 중간층에 배치해도 좋다.
수지층의 두께가 얇아지면 가공성은 엄격해지지만, 본 발명에서 규정하는 수지층을 이용하면, 얇은 수지층이라도 바람직하게 사용할 수 있다. 수지두께는 가공정도나 그 외의 요구특성에 따라 적절히 선택하면 좋지만, 예를 들면, 5μm이상 50μm이하의 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 특히 20μm이하의 수지층이 얇은 범위에 있어서는, 본 발명의 효과의 기여가 큰 영역이다.
본 발명에서 규정하는 라미네이트 강판은, 강판의 적어도 한 면에 본 발명에서 규정하는 수지층이 피복되어 있으면 좋다.
또한, 강판에 대한 라미네이트방법은 특별히 한정되지 않지만, 2축연신 필름, 혹은 무연신 필름을 열압착하게 하는 열압착법, T다이 등을 이용하여 강판 상 에 직접 수지층을 형성시키는 압출법 등 적절히 선택하면 좋고, 모두 충분한 효과를 얻을 수 있는 것이 확인되고 있다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
「라미네이트 강판의 제작」
하지 금속판으로서 두께 0.20mm의 T4CA, TFS(금속 Cr층：120mg/m2, Cr산화물층：금속 Cr환산으로 10mg/m2)를 이용하여 이 원판에 대해서, 필름 라미네이트법(필름열압착법), 혹은 다이렉트 라미네이트법(직접 압출법)을 이용하여 여러가지의 수지층을 형성시켰다. 한편, 필름 라미네이트에 대해서는, 2축연신 필름을 이용한 것과 무연신 필름을 이용한 것의 두 가지를 실시했다. 금속판의 양면에 각각 두께 20μm의 필름을 라미네이트했다.
상기의 방법으로 제작한 라미네이트 강판의 라미네이트 필름의 면배향계수를 이하와 같이 하여 산출했다.
「면배향계수의 측정」
아베 굴절계(abbe's refractometer)를 이용하여. 광원은 나트륨/D선, 중간액은 요오드화 메틸렌, 온도는 25℃의 조건으로 굴절률을 측정하여, 필름면의 세로 방향의 굴절률 Nx, 필림면의 가로방향의 굴절률 Ny, 필름의 두께방향의 굴절률 Nz를 구하고, 아래 식으로부터 면배향계수 Zs를 산출했다.
면배향계수(Ns)=(Nx＋Ny)/2-Nz
라미네이트 강판의 제조방법과 제작한 라미네이트 강판의 내용을 표 1에 나타낸다.
라미네이트법은 다음과 같다.
필름 열압착법 1： 2축연신법으로 작성한 필름을, 강판을 수지의 융점＋10℃까지 가열한 상태에서, 닙 롤(nip roll)로 열압착하고, 이어서 7초 이내에 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：수지펠렛(pellet)을 압출기로 혼련, 용해시켜서, T다이로부터, 주행 중의 강판상에 피복하고, 이어서 수지피복된 강판을 80℃의 냉각 롤로 닙 냉각시키고, 수냉에 의해 더 냉각했다.
「캔몸체 성형」
제작한 공시(供試)강판을 이용하여, 도 1에 나타낸 제조공정에 준해 이하의 순서로 캔몸체(최종 성형체)를 제작했다. 중간성형체(공정 C) 및 최종성형체(공정 D)의 형상을 표 2에 나타냈다. 공정 A의 드로잉가공은 5 단계로 실시되고, 공정 D의 축경가공은 7 단계로 실시했다. 열처리는 공정도 A~공정 D의 도중 단계에서 실시하고, 적외선식 가열로를 이용하여 캔몸체를 가열하여, 열처리 종료후 수냉했다. 열처리의 타이밍(열처리 실시시의 캔몸체의 가공도) 및 열처리 조건을 표 3에 나타냈다.
표 2에 있어서, 최종성형체(공정 D)의 h, r, d, ha, hc, R는, 각각 최종 성형체의 개구 단부까지의 높이, 기체부(基體部)(2)의 직경, 넥 형상부(3)의 직경, 기체부(2)의 높이, 넥 형상부(3)의 높이, 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판 블랭크의 반경이다(도 1 참조). 원형상판 블랭크의 반경 R은, 다음과 같이 하여 구했다. 성형 전의 블랭크시트의 중량 및 트림공정 후의 최종성형체의 중량을 측정하고, 이 측정 결과에 근거하여 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전 블랭크시트의 반경을 구하고, 이 반경을 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판 블랭크의 반경 R로 했다.
1) 블랭킹(66~94mmφ)
2) 드로잉가공 및 아이어닝(ironing)(공정 A)
5단의 드로잉가공으로, 캔몸체의 반경 r, 높이 h가, r/R：0.27~0.34, h/(R- r):1.84~3.09의 범위의 캔몸체(중간성형체)를 제작했다. 또한, 원하는 캔몸체를 제작하기 위해서, 적절히 아이어닝도 병용했다.
3) 캔 저부의 돔 형상 가공(공정 B)
캔 저부에, 깊이 6 mm의 반구형상의 장출가공(張出加工)을 실시했다. ,
4) 트림가공(공정 C)
캔 상단부를 2 mm만큼 트림했다.
5)원통 상부의 축경가공(공정 D)
원통 상부에 축경가공을 하고, 구체적으로는, 내면 테이퍼(taper) 형상의 다이에 개구 단부를 눌러 축경을 실시하는 다이 넥(die-neck) 방식으로 실시하여, 표 2에 나타낸 최종적인 캔몸체형상의 캔몸체를 제작했다.
상기 순서로 제작한 캔몸체의 필름층의 밀착성, 가공성, 외관을 이하와 같이 하여 평가했다. 평가 결과를 표 3에 함께 기재했다.
「밀착성 시험」
캔몸체를 둘레방향 폭 15mm가 되도록 캔 높이방향으로 대략 직사각형으로 전단(剪斷)하고, 그 캔 높이방향으로 저면으로부터 10mm의 위치를, 둘레방향으로 직선형상으로, 강판만을 전단했다. 그 결과, 전단위치를 경계로 캔 높이방향 저면 측에 10mm부분과 잔여의 부분으로 이루어진 시험편이 작성되었다. 10mm의 부분에 폭 15mm, 길이 60mm의 강판을 연결하여(용접), 60mm 강판 부분을 가지고, 잔여 부분의 필름을 파단 위치로부터 10mm정도 박리시킨다. 필름을 박리한 부분과 60mm강판 부분을 파지여유로 하여 180°방향으로 박리시험을 실시했다. 관측된 박리강도의 최소치를 밀착성의 지표로 했다.
「박리강도」
4N /15mm미만：×
4N/15mm이상, 6N/15mm미만：○
6N/15mm이상：◎
「필름가공성 평가」
캔 성형 후의 수지층 외면측을 육안관찰 및 광현(光顯)관찰을 실시하여, 필름에 파단이 있는지 없는지를 확인했다. 외관이 정상적인 것을 ○, 파단이나 균열이 확인된 것을 ×로 했다.
「평가결과」
캔몸체 C1~C15 및 C21~C36는, 본 발명의 실시예이며, 열처리도 본 발명의 규정의 범위에서 실시한 것이다. 필름 가공성, 밀착성 모두 양호한 값을 나타냈다.
캔몸체 C16~C20는, 본 발명의 실시예이지만, 제3 발명에서 규정하는 열처리가 행해지지 않은 것, 또는 제4 발명에서 규정하는 열처리의 타이밍을 벗어나는 것이다.
필름 가공성, 밀착성 모두 합격이지만, 밀착성에 대해서는 ○에 머물었다.
캔몸체 C37, C38, C40는, 본 발명의 비교예이다. 이소프탈산의 공중합화 비율이 본 발명 범위를 벗어나기 때문에, 가공성이 ×가 되었다.
캔몸체 C39는, 면배향계수가 본 발명 범위를 벗어나는 예이며, 가공성이 ×가 된다.
Claims (7)
- 최종성형체(成形體)의 높이 h, 최대반경r, 최소반경 d(r과 d가 같은 경우를 포함한다)가, 최종성형체와 중량이 등가(等價)가 되는 성형 전의 원형상판(圓狀板)의 반경 R에 대해서, 0.1≤d/R≤0.25, 또한 1.5≤h/(R－r)≤4의 관계를 만족하는 2피스 캔(two-piece can)의 제조에 사용되는 라미네이트 강판으로서,강판의 적어도 한 면에, 폴리에스테르 수지피복층(樹脂被覆層)을 가지고,상기 폴리에스테르 수지는, 디카르복실산성분과 디올성분의 축중합으로 얻어지고,디카르복실산성분은, 주성분인 테레프탈산과 공중합성분을 갖고,디올 성분은, 주성분인 에틸렌글리콜 및/또는 부틸렌글리콜과 공중합성분을 가지고,디카르복실산 성분중의 공중합성분과 디올성분 중의 공중합성분의 합이, 폴리에스테르 수지 중에서 8mol% 이상 16mol% 이하의 몰비를 가지고,상기 폴리에스테르 수지피복층은, 0.06 이하의 면배향계수(面配向係數)를 가지는 것을 특징으로 하는 2피스 캔용 라미네이트 강판.
- 제1항에 있어서,상기 디카르복실산성분은, 공중합성분에 이소프탈렌산성분을 포함하고,상기 디올 성분은, 공중합성분에 디에틸렌글리콜 및/또는 시클로헥산디올을 포함하는 것을 특징으로 하는 2피스 캔용 라미네이트 강판.
- 라미네이트 강판의 원형상판을 다단(多段) 성형하여, 최종성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r과 d가 같은 경우를 포함한다)가, 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경 R에 대해서, 0.1≤d/R≤0.25, 또한 1.5≤h/(R－r)≤4의 관계를 만족하는 최종성형체를 제조할 때에, 라미네이트 강판으로서 제1항에 기재한 라미네이트 강판을 사용하는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
- 제3항에 있어서,최종성형체를 제조할 때에, 성형의 중간단계에 있어서, 성형체를 그 온도가 150℃이상, 폴리에스테르 수지의 융점 이하가 되도록 가열하는 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 열처리가, 상기 성형의 도중 단계에 있어 복수 회 실시되는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 열처리는, 중간단계의 성형체의 높이 h, 최대반경 r, 최소반경 d(r과 d 가 같은 경우를 포함한다)가, 최종성형체와 중량이 등가가 되는 성형 전의 원형상판의 반경 R에 대해서 0.2≤d/R≤0.5, 또한 1.5≤h/(R－r)≤2.5의 관계를 만족하는 중간단계에 대해 실시하는 것을 특징으로 하는 2피스 캔의 제조방법.
- 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 2피스 라미네이트 캔.
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