WO2009147835A1 - 光輝性に優れた絞りしごき缶を提供可能な樹脂被覆鋼板及びその製造方法 - Google Patents

光輝性に優れた絞りしごき缶を提供可能な樹脂被覆鋼板及びその製造方法 Download PDF

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WO2009147835A1
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岡村高明
東郷洋明
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東洋鋼鈑株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a resin-coated steel sheet and a method for producing the same, and more specifically, suitable for forming a drawn iron can having excellent glossiness by dry lubrication without using a liquid coolant.
  • the present invention relates to a resin-coated steel sheet and a method for producing the resin-coated steel sheet.
  • a metal material such as an aluminum plate or a tin plate is subjected to at least one stage of drawing between the drawing die and the punch, and the side seamless seam and the body
  • the cup body is formed into a cup consisting of a bottom part integrally connected without a seam, and then, if desired, the body part is subjected to a squeezing process between a squeezing punch and a die, thereby thinning the container body part.
  • DI cans iron cans
  • an object of the present invention is to provide a resin-coated steel sheet and a method for producing the same, which can form a seamless can having a stable and shiny appearance.
  • Another object of the present invention is to provide a resin-coated steel sheet that can be applied to drawing ironing by dry lubrication and a method for producing the same.
  • a first tin-plated layer having a free tin amount of # 20 to # 150 is formed on a surface of a steel plate that is used for forming a squeezed iron can.
  • a first resin layer having a thickness of 0.01 to 3.0 ⁇ m is formed on the first tin plating layer, and a second resin layer having a thickness of 10 to 50 ⁇ m is formed on the surface which becomes the inner surface of the can of the steel plate.
  • a resin-coated steel sheet characterized by being formed is provided. In the resin-coated steel sheet of the present invention, 1.
  • a second tin plating layer having a free tin amount of # 2 to # 16 is formed between the steel plate and the second resin layer; 2.
  • the first resin layer has a Martens hardness at 25 ° C. of 50 N / mm 2 or more, 3.
  • the first resin layer has a glass transition temperature of 20 ° C. or higher; 4).
  • the arithmetic average roughness (Ra) of the first tin plating layer surface is 0.15 ⁇ m or less, Is preferred.
  • the amount of free tin referred to in the present invention is a value measured by the electrolytic peeling method of the tin tin adhesion amount test method of JIS G 3303-2008.
  • the Martens hardness referred to in the present invention means that the indentation depth of the Belkovic indenter is 1/10 or less of the measured coating film in accordance with ISO14577-2002 using an ultra-fine indentation hardness tester ENT-1100a manufactured by Elionix Co., Ltd. The value obtained by measuring the Martens hardness of the resin layer under the maximum load that satisfies a certain condition.
  • a Berkovich indenter having a correction length ( ⁇ hc) indicating wear of the indenter of 15 nm or less is used. If the thickness of the resin layer on the steel plate on which the sample tin plating layer is formed is less than 1 ⁇ m, the measured value may be greatly influenced by the surface state of the resin layer.
  • the value obtained by measuring the Martens hardness of the resin layer of the sample in which the 1 ⁇ m resin layer is formed on the same steel plate is substituted.
  • the glass transition temperature referred to in the present invention is measured by using a TAS-300 TMA apparatus manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. according to JIS C 6481-1996, and using the measured material as the resin layer studied in the present invention. Say the value you did.
  • the arithmetic average roughness (Ra) referred to in the present invention is a value measured according to JIS B 0601-1994.
  • a resin-coated steel sheet comprising: a step of forming a first resin layer having a thickness of 0.01 to 3.0 ⁇ m; and a step of forming a second resin layer having a thickness of 10 to 50 ⁇ m on the other surface of the steel plate.
  • a manufacturing method is provided. In the method for producing a resin-coated steel sheet according to the present invention, after forming the first resin layer, heating the steel sheet to a temperature equal to or higher than the melting point of tin is one of the good methods for improving the glitter. It is necessary to decide on the adoption in consideration of the brightness and economy required as it leads to an increase.
  • the resin-coated steel sheet of the present invention even when squeezing and ironing is performed under dry conditions, there is no generation of metal powder and the like, and a squeezed iron can (DI can) can be produced stably. Moreover, according to the resin-coated steel sheet of the present invention, the body of the obtained drawn and ironed can has excellent luster and corrosion resistance.
  • the resin-coated steel sheet of the present invention is a resin-coated steel sheet used for forming drawn ironing cans, and the amount of free tin is # on the surface of the steel sheet 1 as the outer surface of the can as shown in FIG.
  • a first tin plating layer 2 of 20 to # 150 is formed, and a first resin layer 3 having a thickness of 0.01 to 3.0 ⁇ m is formed on the first tin plating layer 2.
  • the second resin layer 4 having a thickness of 10 to 50 ⁇ m is formed on the surface to be the inner surface of the can.
  • the resin-coated steel sheet of the present invention has excellent formability in drawing ironing processing and can form drawn ironing cans having excellent luster and corrosion resistance (Example 1). ⁇ 16). That is, in the present invention, the amount of free tin of the tin layer provided on the steel sheet surface on the outer surface side of the can is in the above range, which is important in terms of the glitter of the resulting can, and the amount of free tin is more than the above range. When the amount is small, as apparent from the results of Comparative Example 1 described later, the regular reflectance is low, and excellent glitter cannot be obtained.
  • the thickness of the first resin layer formed on the tin layer is also important in terms of the brightness and moldability of the can obtained, and the thickness of the resin layer is thinner than the above range.
  • the metal surface is scraped to produce metal powder, and pinholes may be generated on the inner surface of the can due to the metal powder (Comparative Example 2), while the above range is exceeded.
  • the thickness of the resin layer is thick, even if a tin layer having a free tin content in the above range is formed, the glitter is inferior (Comparative Example 3).
  • the thickness of the second resin layer formed on the surface that becomes the inner surface of the can is also in the above range, so that the obtained drawn and ironed can can function as a content storage container. Yes, if the thickness of the resin layer is thinner than the above range, the occurrence of coating defects may occur, and liquid leakage may occur (Comparative Example 4), while the thickness of the resin layer is thicker than the above range, No further improvement in quality can be expected and it will only be economically disadvantageous.
  • the resin-coated steel sheet of the present invention in addition to the basic structure shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, between the surface of the steel sheet 1 on the surface that becomes the inner surface of the can and the second resin layer 4, The formation of the second tin plating layer 5 having a free tin amount in the range of # 2 to # 16 is particularly desirable from the viewpoint of storage performance of the contents, that is, corrosion resistance. Even if the amount of free tin is larger than the above range, further improvement in corrosion resistance cannot be expected and this is economically disadvantageous. Therefore, the amount of free tin in the second tin layer is preferably in the above range. Furthermore, in the resin-coated steel sheet of the present invention, as shown in FIG.
  • the first tin-plated layer 2 and the second tin-plated layer 5 are partly alloyed by reflow treatment, It may consist of one tin layer 2a and iron-tin alloy layer 2b, second tin layer 5a and iron-tin alloy layer 5b. Further, depending on the application, post-treatment layers 6 and 7 by chromate treatment, which will be described later, may be formed on the first tin plating layer 2 and the second tin plating layer 5.
  • steel sheet As the steel sheet used for the resin-coated steel sheet of the present invention, a steel sheet that has been conventionally used in the manufacture of drawn ironing cans can be used, but after cold rolling and annealing the hot rolled sheet of aluminum killed steel, tempering is performed. Cold-rolled steel sheets with a rolled sheet thickness in the range of 0.15 to 0.3 mm, cold-rolled steel sheets that have been annealed and then further cold-rolled to increase the strength, etc. are suitably used depending on the application. It is done.
  • Tin plating layer As described above, it is important for the first tin plating layer that the amount of free tin is in the range of # 20 to # 150.
  • the amount of free tin can be adjusted to the above range by adjusting the amount of tin plating (weight per unit area), reflow conditions (temperature, time), and the like.
  • # used when expressing the amount of free tin said here is a symbol generally used when expressing the amount of tin of tin
  • # 1 represents the amount of tin of 0.112 g / m 2.
  • the amount of tin is proportional to the number after #.
  • # 20 indicates a tin amount of 2.24 g / m 2
  • # 0.99 represents the tin content of 16.8 g / m 2.
  • the first tin plating layer preferably has an arithmetic average surface roughness (Ra) of 0.15 ⁇ m or less from the viewpoint of glitter. That is, if Ra is more than 0.15 ⁇ m, the resin layer in the valley portion is caught when ironing, resulting in poor surface smoothness. As a result, it is considered that the regular reflectance, that is, the glitter is lowered.
  • the second tin plating layer formed as necessary can be formed in the same manner as the second tin plating layer except that the amount of free tin is # 2 to # 16.
  • the first resin layer formed on the first tin plating layer preferably has a Martens hardness at 25 ° C. of 50 N / mm 2 or more.
  • the smoothing effect of the tin plating layer can be improved, and the regular reflectance of the squeezed iron can, that is, the glitter can be improved.
  • a cross-linking type such as polyester or urethane acrylate UV paint having a rigid molecular structure as a resin component is used. It can also be adjusted by using a resin or by blending a hard resin and a soft resin.
  • the glass transition temperature is preferably 20 ° C or higher, particularly preferably 70 ° C or higher.
  • the smoothing effect of the tin plating layer through the resin layer can be improved, and the regular reflectance of the drawn iron can, that is, the glitter can be improved.
  • the lower limit of the appropriate glass transition temperature is not necessarily 20 ° C., and may be lower than that.
  • the appropriate glass transition temperature of the resin should be determined in consideration of the type and amount of the agent and inorganic filler.
  • the resin that can be used for the first resin layer of the resin-coated steel sheet according to the present invention serves as a protective layer for the squeezed and ironed can, it preferably has the following properties. That is, since the resin layer itself is subjected to severe ironing, it is desirable to have a certain degree of elongation, and in particular, it should preferably have a breaking elongation of 5% or more at 25 ° C. as measured by ASTM D-882. Further, it is desirable that the appearance change due to corrosion of the steel plate does not occur, and it is particularly preferable that the water absorption measured by ASTM D570-63 (23 degrees, 24 hours) is 15% or less. Furthermore, it is desirable to have excellent adhesion to a metal material, particularly thermal adhesion, and the concentration of carbonyl groups in the resin is preferably 10 meq / 100 g resin or more.
  • the resin that can be used in the first resin layer of the present invention is not limited to this, but includes the following.
  • the first resin layer is formed by coating with a paint in which a resin component is dissolved in a solvent, an aqueous dispersion in which the resin component is dispersed, or a paint having a 100% solid content such as an ultraviolet curing type. Or by sticking a cast film or directly extruding a resin.
  • the second resin layer formed on the steel plate surface on the inner surface side of the can or the second tin plating layer provided as necessary is the first resin except that the thickness of the resin layer is different.
  • the resin layer can be formed by the same resin and method as the layer, but since it is in contact with the contents, it is necessary to pay attention to the barrier properties against the metal corrosive components in the contents.
  • the resin to be applied should be determined in consideration of the above. In consideration of the above matters, the resin that can be suitably used is not limited to this, and examples thereof include polyester, particularly ethylene terephthalate-based polyester containing isophthalic acid as a copolymerization component.
  • the resin-coated steel sheet of the present invention is a step of forming a first tin plating layer on one surface of the steel sheet so that the amount of free tin is # 20 to # 150, and a thickness of 0 is formed on the first tin plating layer.
  • the first resin layer having a thickness of 0.01 to 3.0 ⁇ m and the second resin layer having a thickness of 10 to 50 ⁇ m on the other surface of the steel sheet can be produced.
  • known methods such as alkaline electrolytic degreasing and pickling can be applied.
  • a first tin plating layer and, if necessary, a second tin plating layer are formed on the steel plate.
  • a tin plating layer a tin plating layer as electroplated with tin using a known ferrostan bath or halogen bath, after electroplating with tin, heated to a temperature above the melting point of tin, and after melting tin
  • the tin plating layer which has the normal glossy surface obtained by giving the process (reflow process) which cools rapidly in water can be given on the steel plate mentioned above.
  • the amount of free tin is in the range of # 20 to # 150.
  • the adjustment of the amount of free tin is carried out by adjusting the amount of tin plating (weight per unit area) and reflow conditions ( Temperature, time) and the like.
  • the arithmetic mean roughness of the surface of the first tin plating layer is preferably 0.15 ⁇ m or less, and as described above, the roughness of the steel sheet used is adjusted, and the tin plating conditions are also adjusted. It can adjust to the said range.
  • the second tin plating layer is formed if necessary, it is formed in the same manner as the first tin plating layer by adjusting the amount of free tin to be in the range of # 2 to # 16.
  • a post-treatment (surface treatment) layer may be formed on the first tin plating layer and the second tin plating layer from the viewpoint of adhesion to the first resin layer and the second resin layer, respectively.
  • the surface treatment a method of forming a chromium hydrated oxide film on a tin plating layer by immersion treatment in an aqueous solution of dichromate or electrolytic treatment, or tin plating by electrolytic treatment in an aqueous solution of chromic anhydride.
  • a method of performing a coupling process There is a method of performing a coupling process. These surface treatments can be performed by a conventionally known method.
  • a first resin layer having a thickness of 0.01 to 3.0 ⁇ m is formed on the first tin plating layer, and a steel plate A second resin layer having a thickness of 10 to 50 ⁇ m is formed on the other surface.
  • the first resin layer is formed by coating with a paint, it can be formed by a conventionally known coating method such as a roll coater such as a gravure coater or spray coating.
  • the thickness of the coating film can be adjusted not only by the coating amount and the amount of solvent or resin in the paint, but also by the roughness of the gravure when a gravure coater is used for coating.
  • the first resin layer can also be formed by sticking a preformed cast film to a steel plate by heat bonding or by directly extruding the resin to the steel plate.
  • it is preferable to heat the steel sheet to a temperature equal to or higher than the melting point of tin after forming the first resin layer but this may lead to cost increase due to an increase in the number of processes. It should be decided whether to implement it considering the economics and required characteristics.
  • After forming the first resin layer by reheating the resin-coated metal plate to a temperature equal to or higher than the melting point of tin, the first resin layer and the first tin plating layer can be more uniformly contacted, As a result, it is considered that the glitter is improved.
  • the second resin layer can be performed simultaneously with the formation of the first resin layer, or may be performed before or after the formation of the first resin layer.
  • the first resin layer and the second resin layer However, the selection and formation method of the resin layers should be determined so as not to cause abnormal appearance due to roll adhesion or the like.
  • the second resin layer is formed of a resin film, it is possible to form the resin layer by a paint coating or an extrusion coating method in addition to sticking by heat bonding of a cast film, as in the case of the first resin layer. I can do it.
  • the resin-coated steel sheet of the present invention it can be suitably used for the formation of conventionally known squeezed iron cans, and of course, when using liquid coolant, it is also possible to form under dry conditions without using coolant. It is possible to mold a drawn and ironed can with good moldability. That is, the blank punched out from the resin-coated steel sheet of the present invention is drawn into a cup-shaped body using one or more drawing dies. Next, using one or more stages of the ironing die, the body of the cup-like body is forcibly pushed into the clearance between the ironing die and the punch set smaller than the thickness of the body of the cup-like body. The ironing process is applied to increase the body height while reducing the wall thickness.
  • DI can drawn and ironed can having a relatively small can diameter, a high can body height, and a thin body portion can be formed.
  • Regular reflectance (%) Total reflectance (%)-Diffuse reflectance (%) The average value of the regular reflectance of the sample of 8 equal parts was calculated by rounding off the decimal point, and was used as the trunk regular reflectance referred to in the present invention. A specular reflectance of 10% or more was judged to be practical.
  • [flavor] Collect the contents of cans left in an atmosphere of 37 ° C and 50 ° C for 6 months in the above liquid leak test, and have 30 people investigate the flavors of the contents of all cans. A case where there were 3 or more people who felt abnormal flavor even with one can was defined as abnormal flavor, and a case where there were less than 3 people was considered good. The most favorable was the flavor property even after being left in a 50 ° C. atmosphere, but the case where the flavor property was good even after being left in a 37 ° C. atmosphere for 6 months was judged to be practical.
  • a squeezed iron can was obtained by squeezing and ironing.
  • the regular reflectance of the outer surface With respect to the characteristics of the drawn and ironed can, the regular reflectance of the outer surface, the leakage of the can after filling, and the flavor of the contents were evaluated by the above evaluation methods.
  • the results are as shown in Table 1, and after filling the contents and after 6 months at 50 ° C., there is no liquid leakage, the flavor is good, and can characteristics that can withstand practical use, Exhibited a high regular reflectance, and a glittering appearance was obtained.
  • Examples 2 to 9 and 13 to 15 The amount of free tin in the first tin plating layer and the second tin plating layer, the thickness of the first resin layer and the second resin layer, and the Ra of the first tin plating layer other than the values shown in Table 1.
  • Example 1 The amount of free tin in the first tin plating layer and the second tin plating layer, the thickness of the first resin layer and the second resin layer, and the Ra of the first tin plating layer other than the values shown in Table 1.
  • Example 1 The characteristics of this squeezed iron can are as shown in Table 1. There is no leakage even after 6 months at 37 ° C. and 50 ° C. after filling the contents, and the flavor is all good at least at 37 ° C. All of them exhibited can characteristics that could withstand practical use, and the can body portion exhibited high regular reflectance, and a glittering appearance was obtained.
  • Example 10 is a copolymerized polyester paint (trade name: Vylonal MD1480) manufactured by Toyobo Co., Ltd.
  • Examples 11 and 12 are a copolymerized polyester paint (trade name: Vylonal MD1500) manufactured by Toyobo Co., Ltd.
  • the amount of free tin in the first tin plating layer and the second tin plating layer and the thicknesses of the first resin layer and the second resin layer were changed to the values shown in Table 1 through Examples 10 to 12.
  • Example 10 to 12 was drawn and ironed under the same molding conditions as in Example 1 using a resin-coated steel plate produced in the same manner as in Example 1 to obtain a drawn iron can.
  • the characteristics of the squeezed iron can are as shown in Table 1.
  • Example 16 The amounts of free tin in the first tin plating layer and the second tin plating layer, and the thicknesses of the first resin layer and the second resin layer are the values shown in Table 1, and the first tin plating layer and the second tin plating layer After forming a tin plating layer, it manufactured like Example 1 except having performed the chromate process of chromium amount 4mg / m ⁇ 2 > on a 1st tin plating layer and a 2nd tin plating layer as a post-process. Using a resin-coated steel sheet, drawing and ironing was performed under the same molding conditions as in Example 1 to obtain a drawn ironing can.
  • the characteristics of the squeezed iron can are as shown in Table 1. After 6 months at 37 ° C and 50 ° C after filling the contents, there was no leakage, and the flavor was good at any temperature. In addition, it showed can characteristics that could withstand practical use, and the can body had a high regular reflectance, and a glittering appearance was obtained.

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Abstract

安定して光輝性を有する外観のシームレス缶を成形可能な樹脂被覆鋼板及びその製造方法を提供することである。 絞りしごき缶の成形に用いられる樹脂被覆鋼板であって、鋼板1の缶外面となる面上にフリー錫量が#20~#150である第一の錫めっき層2が形成され、該第一の錫めっき層2上に厚さ0.01~3.0μmの第一の樹脂層3が形成され、鋼板1の缶内面となる面には厚さ10~5 0μmの第二の樹脂層4が形成されていることを特徴とする。

Description

光輝性に優れた絞りしごき缶を提供可能な樹脂被覆鋼板及びその製造方法
 本発明は樹脂被覆鋼板及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、胴部が光輝性に優れた絞りしごき缶を、液体のクーラントを使用せずに、ドライ潤滑により成形するのに適した樹脂被覆鋼板及びこの樹脂被覆鋼板の製造方法に関する。
 側面無継目缶(シームレス缶)として、アルミニウム板、ぶりき板等の金属素材を、絞りダイスとポンチとの間で少なくとも1段の絞り加工に付して、側面継目のない胴部と該胴部に、継目なしに一体に接続された底部とから成るカップに形成し、次いで所望により前記胴部に、しごきポンチとダイスとの間でしごき加工を加えて、容器胴部を薄肉化した絞りしごき缶(DI缶)が、従来より知られている。
 シームレス缶への絞りしごき成形においては、一般に液体のクーラントを使用することにより、樹脂被覆金属板と工具との摩擦を低減させているが、ワックス等を潤滑剤として塗布し、ドライの状態で樹脂被覆金属板の絞りしごき成形も行われている。しかしながら、このようなドライ状態でのしごき加工を行うためには、樹脂被覆金属板は厳しい加工に耐えることが必要である。
 このようなドライ条件での絞しごき加工を可能にした塗装金属板も提案されており、板材表面の塗膜量、めっき条件、皮膜強度が検討されている(特許文献1)。
特開2003-34322号公報
 近年、缶の特性として光輝性を有する外観のものが強く求められており、上記特許文献1に記載された塗装金属板においては、光輝性を得るための材料条件に考慮が全く払われていないため、当然ながら我々が光輝性を得るために必要としている条件項目や範囲について規定されていない。金属板として鋼板より光輝性が発現しやすいアルミニウムを用いているが、光輝性を有する外観のものが得られるとは考えられず、例え若干の光輝性を有する外観のものが得られるとしても、金属板としてアルミニウムでなく鋼板を使用した場合に、光輝性の外観を有するシームレス缶を成形することは到底困難である。
 従って本発明の目的は、安定して光輝性を有する外観のシームレス缶を成形可能な樹脂被覆鋼板及びその製造方法を提供することである。
 本発明の他の目的は、ドライ潤滑による絞りしごき成形に対応し得る樹脂被覆鋼板及びその製造方法を提供することである。
 本発明によれば、絞りしごき缶の成形に用いられる樹脂被覆鋼板であって、鋼板の缶外面となる面上にフリー錫量が#20~#150である第一の錫めっき層が形成され、該第一の錫めっき層上に厚さ0.01~3.0μmの第一の樹脂層が形成され、鋼板の缶内面となる面には厚さ10~50μmの第二の樹脂層が形成されていることを特徴とする樹脂被覆鋼板が提供される。
 本発明の樹脂被覆鋼板においては、
1.鋼板と第二の樹脂層との間に、フリー錫量が#2~#16である第二の錫めっき層が形成されていること、
2.第一の樹脂層が、25℃でのマルテンス硬さが50N/mm以上であること、
3.第一の樹脂層が、ガラス転移温度が20℃以上であること、
4.第一の錫めっき層表面の算術平均粗さ(Ra)が0.15μm以下であること、
が好適である。
 本発明で言うフリー錫量とは、JIS G 3303-2008のぶりきのすず付着量試験方法の電解はく離法にて測定した値である。
 また、本発明で言うマルテンス硬さとは、株式会社エリオニクス製 超微小押し込み硬さ試験機ENT-1100aを用い、ISO14577-2002に従い、ベルコビッチ圧子の押し込み深さが測定塗膜の1/10以下である条件を満たす最大荷重で樹脂層のマルテンス硬さを測定した値を言う。また、ベルコビッチ圧子は圧子の摩耗を示す補正長さ(Δhc)が15nm以下のものを使用する。サンプルの錫めっき層が形成されている鋼板上の樹脂層の厚みが1μm未満の場合は、測定値が樹脂層の表面状態に大きく影響される恐れがあるので、同一の樹脂及び同様の条件にて同一の鋼板上に1μmの樹脂層を形成したサンプルの樹脂層のマルテンス硬さを測定した値で代用することとする。
 また、本発明で言うガラス転移温度とは、理学電気(株)製TAS-300のTMA装置を用いてJIS C 6481-1996に準じて、測定物を本発明にて検討の樹脂層にして測定した値を言う。
 また、本発明で言う算術平均粗さ(Ra)とは、JIS B 0601-1994に従い測定した値を言う。
 本発明によれば、また、鋼板の一方の面にフリー錫量が#20~#150となるように第一の錫めっき層を形成する工程、前記第一の錫めっき層上に厚さ0.01~3.0μmの第一の樹脂層を形成する工程、及び鋼板の他方の面に厚さ10~50μmの第二の樹脂層を形成する工程、を有することを特徴とする樹脂被覆鋼板の製造方法が提供される。
 本発明の樹脂被覆鋼板の製造方法においては、第一の樹脂層を形成後に、錫の融点以上の温度に鋼板を加熱することも光輝性を向上する良い方法の一つであるが、工程の増加につながるので必要な光輝性と経済性を考慮して、採用を決定することが必要である。
 本発明の樹脂被覆鋼板によれば、ドライ条件下で絞りしごき成形を行った場合にも、金属粉の発生等がなく、安定して絞りしごき缶(DI缶)を製造することができる。
 また本発明の樹脂被覆鋼板によれば、得られる絞りしごき缶の胴部は、光輝性に優れていると共に、耐食性にも優れている。
 本発明の樹脂被覆鋼板は、絞りしごき成形缶の成形に用いられる樹脂被覆鋼板であって、図1にその断面構造を示すように、鋼板1の缶外面となる面上にフリー錫量が#20~#150である第一の錫めっき層2が形成され、第一の錫めっき層2の上に厚さ0.01~3.0μmの第一の樹脂層3が形成され、鋼板1の缶内面となる面には厚さ10~50μmの第二の樹脂層4が形成されていることが重要な特徴である。
 樹脂被覆鋼板においては、しごき加工により鉄表面の結晶粒が変形することで生じる肌荒れを抑制することが困難であったため、光輝性に優れる絞りしごき缶を得られなかったが、本発明においては、鋼板の缶外面となる面上に展延性の錫層を上記範囲のフリー錫量となるように設けると共に、錫層の上に上記範囲の厚みの樹脂層を形成することによって、錫層等がしごかれやすくなり、しごきによる表面平滑作用が効果的に奏され、光輝性に優れた外観を有する絞りしごき缶が成形できることを見出した。
 本発明の樹脂被覆鋼板が、絞りしごき加工において優れた成形性を有し、優れた光輝性及び耐食性を有する絞りしごき缶を成形できることは後述する実施例の結果からも明らかである(実施例1~16)。
 すなわち本発明においては、缶外面側となる鋼板表面に設ける錫層のフリー錫量が上記範囲にあることが、得られる缶の光輝性の点で重要であり、上記範囲よりもフリー錫量が少ない場合には、後述する比較例1の結果から明らかなように正反射率が低く、優れた光輝性を得ることができない。一方上記範囲よりもフリー錫量が多くなると、表面粗さが大きくなる傾向があり、正反射率の低下に繋がる。
 また、錫層の上に形成される第一の樹脂層の厚みが上記範囲にあることも得られる缶の光輝性及び成形性の点で重要であり、上記範囲よりも樹脂層の厚みが薄い場合には、金属表面が削られて金属粉が生成し、この金属粉に起因して缶内面にピンホールが発生して液漏れを生じる場合があり(比較例2)、一方上記範囲よりも樹脂層の厚みが厚い場合には、フリー錫量が上記範囲にある錫層が形成されている場合でも、光輝性に劣ったものになってしまう(比較例3)。
 更に本発明においては、缶内面となる面に形成される第二の樹脂層の厚みが上記範囲にあることも、得られる絞りしごき成形缶が内容物保存容器としての機能を果たす上で重要であり、上記範囲よりも樹脂層の厚みが薄い場合には、被覆欠陥の発生が生じ、液漏れを生じる場合があり(比較例4)、一方上記範囲よりも樹脂層の厚みが厚くても、品質の更なる改善は期待できず、経済的に不利になるだけである。
 また本発明の樹脂被覆鋼板においては、図1に示した基本構造に加えて、図2に示すように、缶内面側となる面の鋼板1の表面と第二の樹脂層4の間に、フリー錫量が#2~#16の範囲にある第二の錫めっき層5が形成されていることが、特に内容物の保存性能、すなわち耐食性の点で望ましい。尚、上記範囲よりもフリー錫量が多くても、耐食性の更なる向上は望めず、経済的に不利になるので、第二の錫層のフリー錫量は上記範囲にあることが望ましい。
 更に本発明の樹脂被覆鋼板においては、図3に示すように、第一の錫めっき層2及び第二の錫めっき層5が、リフロー処理によって、鋼板1側の一部が合金化され、第一の錫層2a及び鉄-錫合金層2b、第二の錫層5a及び鉄-錫合金層5bから成っていてもよい。更に、その用途によっては、第一の錫めっき層2及び第二の錫めっき層5上に、後述するクロメート処理等による後処理層6,7を形成することもできる。
(鋼板)
 本発明の樹脂被覆鋼板に用いる鋼板としては、従来絞りしごき缶の製造に用いられていた鋼板を使用することができるが、アルミキルド鋼の熱間圧延板を冷間圧延し、焼鈍した後調質圧延した板厚が0.15~0.3mmの範囲にある冷延鋼板や、焼鈍した後、更に冷間圧延を施して強度を増加させた冷延鋼板等が、用途に応じて好適に用いられる。
 尚、第一の錫めっき層表面の算術平均粗さ(Ra)を0.15μm以下とするためには、鋼板を製造する際に圧延ロールの粗度を調整する等の方法を採用することが出来る。
(錫めっき層)
 第一の錫めっき層は、上述したとおり、フリー錫量が#20~#150の範囲にあることが重要である。フリー錫量は、錫めっき量(目付け量)やリフロー条件(温度、時間)等を調整することにより、上記範囲に調整することができる。なお、ここで言うフリー錫量を表す時に用いている#は、一般的にぶりきの錫量を表すときに用いられている記号で、#1は0.112g/mの錫量を表し、錫量は#の後に記してある数字に比例する。
従って、#20は2.24g/mの錫量を表し、#150は16.8g/mの錫量を表す。また第一の錫めっき層は、表面の算術平均表面粗さ(Ra)が0.15μm以下であることが、光輝性の点から好ましい。すなわちRaが0.15μmを超えて粗いと、谷部の樹脂層がしごき時に巻き込まれて表面平滑性が劣るようになり、その結果、正反射率、すなわち光輝性が低下すると考えられる。
 また必要により形成される第二の錫めっき層は、フリー錫量が#2~#16である以外は、第二の錫めっき層と同様に形成することができる。
(第一の樹脂層)
 本発明において第一の錫めっき層上に形成される第一の樹脂層は、25℃でのマルテンス硬さが50N/mm以上であることが好適であり、これにより樹脂層を介しての錫めっき層の平滑効果を向上することができ、絞りしごき缶の正反射率、すなわち光輝性を向上させることが可能となる。
 25℃でのマルテンス硬さが50N/mm以上となる樹脂層を構成するためには、例えば、樹脂分として剛直な分子構造を有したポリエステルやウレタンアクリレート系のUV塗料の様な架橋タイプの樹脂を用いること、或いは硬い樹脂と柔らかい樹脂とをブレンドすることによっても調整することができる。
 また本発明の樹脂被覆鋼板においては、第一の樹脂層が、非架橋タイプでシリカ等の無機充填剤を添加しない場合は、ガラス転移温度が20℃以上、特に70℃以上であることが好適であり、これにより樹脂層を介しての錫めっき層の平滑効果を向上させることができ、成形される絞りしごき缶の正反射率、すなわち光輝性を向上させることが可能となる。
 但し、架橋剤やナノオーダーのシリカ等の無機充填剤を添加した場合は適正なガラス転移温度の下限は必ずしも20℃である必要がなく、それよりも低くても良い可能性があるので、架橋剤や無機充填剤の種類や量を考慮して樹脂の適正なガラス転移温度を決定すべきである。
 本発明の樹脂被覆鋼板の第一の樹脂層に用いることができる樹脂は、絞りしごき缶の保護層となるものであるので、下記の性質を有していることが望ましい。
 すなわち、樹脂層自体が過酷なしごき加工を受けるので、ある程度伸びを有することが望ましく、特にASTM D-882で測定して25℃で5%以上の破断伸びを有するものであることが好ましい。更に鋼板の腐食による外観変化が生じないことが望ましく、特にASTM D570~63(23度で24時間)で測定した吸水率が15%以下であることが好ましい。更にまた金属素材への接着性、特に熱接着性に優れていることが望ましく、樹脂中のカルボニル基の濃度が10meq/100g樹脂以上であることが好ましい。
 本発明の第一の樹脂層に用いることができる樹脂は、これに限定されるものではないが、以下のものを挙げることができる。
 すなわち、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート/イソフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリエチレン/テトラメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート/イソフタレート、ポリテトラメチレン/エチレンテレフタレート、ポリエチレン/テトラメチレンテレフタレート/イソフタレート、ポリエチレン/オキシベンゾエート或いはこれらのブレンド物等のポリエステル類;ポリ-p-キシリレングリコールビスカーボネート、ポリ-ジオキシジフェニル-メタンカーボネート、ポリ-ジオキシジフェノル2,2-プロパンカーボネート、ポリ-ジオキシジフェニル1,1-エタンカーボネート等のポリカーボネート類;ポリ-ω-アミノカプロン酸、ポリ-ω-アミノヘプタン酸、ポリ-ω-アミノカプリル酸、ポリ-ω-アミノペラルゴン酸、ポリ-ω-アミノデカン酸、ポリ-ω-アミノウンデカン酸、ポリ-ω-アミノドデカン酸、ポリ-ω-アミノトリデカン酸、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリヘキサメチレンセバカミド、ポリヘキサメチレンドデカミド、ポリヘキサメチレントリデカミド、ポリデカメチレンアジパミド、ポリデカメチレンセバカミド、ポリデカメチレンドデカミド、ポリデカメチレントリデカミド、ポリドデカメチレンアジパミド、ポリドデカメチレンセバカミド、ポリドデカメチレンドデカミド、ポリトリデカメチレンアジパミド、ポリトリデカメチレンセバカミド、ポリトリデカメチレンドデカミド、ポリドデカメチレンアゼラミド、ポリトリデカメチレンアゼラミド、或いはこれらのコポリアミド等のポリアミド類;ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
 これらの樹脂は、ブレンド物の形でも使用し得るし、積層構造で使用することもできる。
 本発明の樹脂被覆鋼板における第一の樹脂層の形成は、溶剤に樹脂分を溶解した塗料や、樹脂分が分散された水性分散体、紫外線硬化タイプの様な100%固形分から成る塗料をコートしたり、キャストフィルムの貼着や樹脂を直接押出コートすることによって行うことができる。
(第二の樹脂層)
 本発明において、缶内面側となる面の鋼板表面或いは必要により設けられる第二の錫めっき層上に形成される第二の樹脂層は、樹脂層の厚みが異なることを除き、第一の樹脂層と同様な樹脂、方法にて樹脂層を形成することもできるが、内容物と接するため、内容物中の金属腐食成分に対するバリヤー性にも注意が必要であり、充填する内容物と保存期間を考慮して適用樹脂を決定すべきである。前記事項を考慮して、好適に用いることが出来る樹脂として、これに限定されないが、ポリエステル、特に共重合成分としてイソフタル酸を含有するエチレンテレフタレート系ポリエステルが挙げられる。
(樹脂被覆鋼板の製造方法)
 本発明の樹脂被覆鋼板は、鋼板の一方の面にフリー錫量が#20~#150となるように第一の錫めっき層を形成する工程、前記第一の錫めっき層上に厚さ0.01~3.0μmの第一の樹脂層を形成する工程、及び鋼板の他方の面に厚さ10~50μmの第二の樹脂層を形成する工程、により製造することができる。
 錫めっき層の形成に必要な前処理はアルカリ電解脱脂や酸洗等、公知の方法を適用できる。
 次いで鋼板に第一の錫めっき層、及び必要により第二の錫めっき層を形成する。錫めっき層としては、公知のフェロスタン浴やハロゲン浴を用いて錫を電気めっきしたままの錫めっき層、錫を電気めっきした後、錫の融点以上の温度に加熱し、錫を溶融させた後に水中に急冷する処理(リフロー処理)を施して得られる通常の光沢表面を有する錫めっき層を、上述した鋼板上に施すことができる。
 第一の錫めっき層は、上述した通り、フリー錫量が#20~#150の範囲にあることが重要であり、このフリー錫量の調整は、錫めっき量(目付け量)やリフロー条件(温度、時間)等を調整することにより行うことができる。
 また第一の錫めっき層表面の算術平均粗さは、0.15μm以下であることが好適であり、前述した通り、用いる鋼板の粗度を調整する他、錫めっき条件を調整することによっても上記範囲に調整することができる。
 必要により第二の錫めっき層を形成する場合には、フリー錫量が#2~#16の範囲となるように調整して、第一の錫めっき層と同様にして形成する。
 また第一の錫めっき層及び第二の錫めっき層には、それぞれ第一の樹脂層及び第二の樹脂層との密着性等の点から、後処理(表面処理)層を形成することもできる。
 表面処理としては、重クロム酸塩の水溶液中における浸漬処理、または電解処理により、錫めっき層上にクロム水和酸化物皮膜を形成させる方法、無水クロム酸の水溶液中における電解処理により、錫めっき層上に金属クロムとクロム水和酸化物からなる2層皮膜を形成させる方法、錫めっき層上にポリアクリル酸やエポキシ樹脂等の有機樹脂の薄層を形成させる方法、錫めっき層上にシランカップリング処理を施す方法等がある。これらの表面処理は従来公知の方法で行うことができる。
 第一の錫めっき層及び必要により第二の錫めっき層を形成した後、前記第一の錫めっき層上に厚さ0.01~3.0μmの第一の樹脂層を形成すると共に、鋼板の他方の面に厚さ10~50μmの第二の樹脂層を形成する。
 第一の樹脂層を塗料のコートにより形成する場合には、グラビアコータ等のロールコータ、スプレー塗装等の従来公知の塗装方法によって形成することができる。塗膜の厚さは、塗工量及び塗料中の溶剤又は樹脂分の量等によって調整する他、塗工にグラビアコータを用いる場合はグラビアの目の粗さ等によっても調整することができる。
 また第一の樹脂層は、予め形成されたキャストフィルムを鋼板に熱接着等によって貼着させ、あるいは樹脂を鋼板に直接押出コートしても形成することが出来る。
 本発明においては、光輝性の観点からは、第一の樹脂層を形成後に、錫の融点以上の温度に鋼板を加熱することが好ましいが、工程の増加等によるコストアップにつながる恐れがあるので、経済性と要求特性を考慮して実施するかを決定すべきである。第一の樹脂層を形成後、錫の融点以上の温度に樹脂被覆金属板を再加熱することにより、第一の樹脂層と第一の錫めっき層がより均一に接触することが可能となり、その結果光輝性が向上するものと考えられる。
 第二の樹脂層は、第一の樹脂層の形成と同時に行うこともできるし、第一の樹脂層の形成の前あるいは後に行ってもよいが、第一の樹脂層及び第二の樹脂層がロール付着等により外観異常を起こさないように、互いの樹脂層の選定や形成法を決定すべきである。
 第二の樹脂層を樹脂フィルムにより形成する場合には、第一の樹脂層と同様、キャストフィルムの熱接着などによって貼着させるほか、塗料のコートや押出コート法により樹脂層を形成することが出来る。
 本発明の樹脂被覆鋼板においては、従来公知の絞りしごき缶の成形に好適に用いることができ、液体のクーラントを使用する場合は勿論、クーラントを使用することなく、ドライ条件下での成形においても成形性よく、絞りしごき缶を成形することができる。
 すなわち、本発明の樹脂被覆鋼板から打ち抜いたブランクを1段又は複数段の絞りダイスを用いてカップ状体に絞り加工する。次いで1段又は複数段のしごきダイスを用い、カップ状体の胴部の厚さよりも小さく設定したしごきダイスとパンチの間のクリアランス部分にカップ状体の胴部を強制的に押し込んで、胴部を薄肉化しながら胴高さを高めるしごき加工を施す。このようにして、比較的缶径が小さく、缶胴部高さが高く、かつ胴部の厚さが薄い絞りしごき缶(DI缶)を成形することができる。
(評価方法)
[胴部正反射率]
 成形した絞り缶の缶底から高さ方向に60mmの位置から20mm幅で円周方向に胴部を切り取り、該切り取った20mm幅の胴部を缶高さ方向に8等分にして測定サンプルとした。該測定サンプルの中央部を分光測色計(コニカミノルタ(株)製、型式:CM-3500)を用いて、全反射率と拡散反射率を測定し、下記式にて正反射率を算出した。
   正反射率(%)=全反射率(%)-拡散反射率(%)
 8等分のサンプルの該正反射率の平均値を小数点以下四捨五入で算出し、本発明で言う胴部正反射率とした。
 なお、正反射率が10%以上あるものを実用性があると判断した。
[液漏れ]
 絞りしごき成形して得た缶を胴部の中で缶底からの高さが最も低い所から、さらに2mm低い所を起点に円周方向に切断して上部を除去し、缶高さを一定にした後、フランジ加工を行い、内容物(コカコーラ)を缶高の9割りの高さまで充填し、エポキシフェノール系塗料を乾燥厚みで10μm塗装焼付けしたアルミ蓋を巻き締め、蓋面を下にして37℃と50℃の雰囲気に、各々100缶ずつ6ヶ月放置後、各々の雰囲気で液漏れした缶数を調査した。最も良好なのは50℃雰囲気に放置後も液漏れ皆無だが、37℃雰囲気に6ヶ月放置後も液漏れが皆無の場合も実用性があると判断した。
[フレーバー]
 上記液漏れ試験にて37℃と50℃の雰囲気に6ヶ月放置した缶の内容物を採取し、すべての缶の内容物のフレーバーを30人に調査してもらい、各々の被覆金属板種類につき1缶でもフレーバー異常を感じた人が3人以上いた場合をフレーバー異常とし、3人未満の場合は良好とした。最も良好なのは50℃雰囲気に放置後もフレーバー性良好だが、37℃雰囲気に6ヶ月放置後もフレーバー性が良好な場合も実用性があると判断した。
(実施例1)
 軟鋼板(板厚:0.19mm、テンパー:T-1)の缶外面となる面にフリー錫量#20の第一の錫めっき層(Ra=0.12μm)が形成され、さらに他の缶内面となる面にフリー錫量#10の第二の錫めっき層が形成された金属板を220℃の板温まで加熱して、未延伸の東洋鋼鈑(株)製共重合ポリエステルフィルム(融点=210℃、膜厚=28μm)を缶内面となる面に被覆して、冷却した後、缶外面となる面に東洋紡(株)製共重合ポリエステル塗料(商品名:バイロンUR-1400)を塗装した後、150℃の雰囲気で10分間乾燥して、乾燥厚みが1μmの塗膜を形成し樹脂被覆鋼板を得た。
 この樹脂被覆鋼板の両面にグラマーワックスを50mg/m塗布後、該樹脂被覆鋼板を缶内面が東洋鋼鈑(株)製共重合ポリエステルフィルム被覆面になるようにして下記の成形条件でドライ雰囲気で絞りしごき成形を行い、絞りしごき缶を得た。
 該絞りしごき缶の特性を上記評価方法にて、外面の正反射率、充填経時後の缶の液漏れ、内容物のフレーバーを評価した。その結果は表1に示す通りであり、内容物を充填して50℃で6ヶ月経時後も液漏れも無く、またフレーバーも良好であり、実用に耐えうる缶特性を示すと共に、缶胴部は高正反射率を示し、光輝性外観が得られた。
<絞りしごき成形条件>
1. 成形温度:成形直前のポンチの温度:55℃
2. ダイス温度:20℃
3. ブランク径:151mm
4. 絞り条件:1st絞り比:1.66、2nd絞り比:1.38
5. しごきポンチ径:66mm
6. 総しごき率:63%
(実施例2~9及び13~15)
 第一の錫めっき層及び第二の錫めっき層のフリー錫量、及び第一の樹脂層及び第二の樹脂層の厚み及び第一の錫めっき層のRaを表1に示す値とした以外は、実施例1と同様にして製造した樹脂被覆鋼板を用いて、実施例1と同様な成形条件にて絞りしごき成形を行い、絞りしごき缶を得た。
 この絞りしごき缶の特性は表1に示す通りであり、内容物を充填して37℃及び50℃で6ヶ月経時後も液漏れも皆無で、またフレーバーも少なくとも37℃ではすべて良好であり、いずれも実用に耐えうる缶特性を示すと共に、缶胴部は高正反射率を示し、光輝性外観が得られた。
(実施例10~12)
 缶外面となる面に実施例10は東洋紡(株)製共重合ポリエステル塗料(商品名:バイロナールMD1480)、実施例11及び12は東洋紡(株)製共重合ポリエステル塗料(商品名:バイロナールMD1500)を塗装し、実施例10~12を通して第一の錫めっき層及び第二の錫めっき層のフリー錫量、及び第一の樹脂層及び第二の樹脂層の厚みを表1に示す値とした以外は、実施例1と同様にして製造した樹脂被覆鋼板を用いて、実施例1と同様な成形条件にて絞りしごき成形を行い、絞りしごき缶を得た。
 この絞りしごき缶の特性は表1に示す通りであり、内容物を充填して37℃及び50℃で6ヶ月経時後も液漏れも皆無で、またフレーバーもいずれの温度でも全て良好であり、いずれも実用に耐えうる缶特性を示すとともに、缶胴部は高正反射率を示し、光輝性外観が得られた。
(実施例16)
 第一の錫めっき層及び第二の錫めっき層のフリー錫量、及び第一の樹脂層及び第二の樹脂層の厚みを表1に示す値とし、第一の錫めっき層及び第二の錫めっき層を形成した後、後処理としてクロム量4mg/mのクロメート処理を第一の錫めっき層及び第二の錫めっき層上に行った以外は、実施例1と同様にして製造した樹脂被覆鋼板を用いて、実施例1と同様な成形条件にて絞りしごき成形を行い、絞りしごき缶を得た。
 この絞りしごき缶の特性は表1に示す通りであり、内容物を充填して37℃及び50℃で6ヶ月経時後も液漏れも皆無で、またフレーバーもいずれの温度でも良好であり、いずれも実用に耐えうる缶特性を示すと共に、缶胴部は高正反射率を示し、光輝性外観が得られた。
(比較例1~4)
 第一の錫めっき層及び第二の錫めっき層のフリー錫量、及び第一の樹脂層及び第二の樹脂層の厚みを表1に示す値とした以外は、実施例1と同様にして製造した樹脂被覆鋼板を用いて、実施例1と同様な成形条件にて絞りしごき成形を行い、絞りしごき缶を得た。
 この絞りしごき缶の特性は表2に示す通りであり、光輝性と、成形性(液漏れ)及びフレーバー性の全てを満足するものは得ることができなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
本発明の樹脂被覆鋼板の断面構造の一例を示す図である。 本発明の樹脂被覆鋼板の断面構造の他の一例を示す図である。 本発明の樹脂被覆鋼板の断面構造の他の一例を示す図である。
符号の説明
 1 鋼板、2 第一の錫めっき層、3 第一の樹脂層、
  4 第二の樹脂層、5 第二の錫めっき層、6,7 後処理層

Claims (7)

  1.  絞りしごき缶の成形に用いられる樹脂被覆鋼板であって、鋼板の缶外面となる面上にフリー錫量が#20~#150である第一の錫めっき層が形成され、該第一の錫めっき層上に厚さ0.01~3.0μmの第一の樹脂層が形成され、鋼板の缶内面となる面には厚さ10~50μmの第二の樹脂層が形成されていることを特徴とする樹脂被覆鋼板。
  2.  前記鋼板と第二の樹脂層との間に、フリー錫量が#2~#16である第二の錫めっき層が形成されている請求項1記載の樹脂被覆鋼板。
  3.  前記第一の樹脂層が、25℃でのマルテンス硬さが50N/mm以上である請求項1又は2記載の樹脂被覆鋼板。
  4.  前記第一の樹脂層が、ガラス転移温度が20℃以上である請求項1~3の何れかに記載の樹脂被覆鋼板。
  5.  前記第一の錫めっき層表面の算術平均粗さが0.15μm以下である請求項1~4の何れかに記載の樹脂被覆鋼板。
  6.  鋼板の一方の面にフリー錫量が#20~#150となるように第一の錫めっき層を形成する工程、前記第一の錫めっき層上に厚さ0.01~3.0μmの第一の樹脂層を形成する工程、及び鋼板の他方の面に厚さ10~50μmの第二の樹脂層を形成する工程、を有することを特徴とする樹脂被覆鋼板の製造方法。
  7.  前記第一の樹脂層を形成後に、錫の融点以上の温度に鋼板を加熱する請求項6記載の樹脂被覆鋼板の製造方法。
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