WO2011010508A1 - アルミニウム製絞りしごき缶及びその製造方法 - Google Patents

アルミニウム製絞りしごき缶及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】樹脂被覆アルミニウム板から、耐突き刺し性、耐食性及び生産性に顕著に優れたアルミニウム製シームレス缶を提供することである。 【解決手段】少なくとも缶内面側に樹脂被覆が施されたアルミニウム製絞りしごき缶において、缶内面側の被覆樹脂の引張強度が270乃至420MPaである。

Description

アルミニウム製絞りしごき缶及びその製造方法

 本発明は、アルミニウム製絞りしごき缶及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、耐突き刺し性、耐食性、樹脂密着性及び生産性に優れたアルミニウム製絞りしごき缶及びその製造方法に関する。

 従来より、飲料缶等に広く用いられているアルミニウム製絞りしごき缶は、予め金属素材に有機被覆を施した樹脂被覆アルミニウム板を用いることにより、水系潤滑剤やクーラントを使用しないドライ条件下で絞りしごき成形することが可能である。
 このようなアルミニウム製絞りしごき缶に用いられる樹脂被覆金属板としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンテレフタレート/イソフタレートのフィルムを積層したものが使用されており、例えば、上層としてイソフタル酸を3乃至13モル%含有するポリエチレンテレフタレート/イソフタレート及び下層としてイソフタル酸を8乃至25モル%含有するポリエチレンテレフタレート/イソフタレートから成る二層構成樹脂被覆のものが提案されている(特許文献1)。

 近年、缶体の製造コストを削減するために、缶体に使用する素材量を低減すべく缶体の薄肉化が進められており、このような薄肉化されたアルミニウム製絞りしごき缶に内容物を充填した飲料缶においては、缶胴側壁部が極度に薄肉化されているため、流通過程において、例えば缶胴にデンティングを受けた場合、側壁のアルミニウム板が裂けて、内容物が噴出するおそれがあった。
 本発明者等は、このような問題を解決するために、突き刺し強度が改良されたアルミニウム製シームレス缶を提案した(特許文献2)。

特開2001-246695号公報 国際公開2004/113181号

 上記シームレス缶は、優れた耐突き刺し性と共にフランジクラック耐性の点においても満足するものであるが、生産性の点で未だ十分満足するものではなかった。
 すなわち、樹脂被覆金属板を絞りしごき加工に賦すると、加工の際に金属粉の発生や発熱により、金属露出等の成形不良が生じる確率が高く、製品歩留まりが悪い等の問題を生じることがあるため、生産性及び経済性の点で未だ十分満足するものではなかった。またこのような成形不良の缶では、金属露出部を起点にした腐食が発生する危険性もあった。

 従って本発明の目的は、金属露出を生じることがなく、耐食性に優れ、また樹脂被覆の厚みを薄くしても耐突き刺し性が向上され、樹脂密着性に優れ、経済性に優れたアルミニウム製シームレス缶を提供することである。
 本発明の他の目的は、汎用ポリエステル樹脂を用いることができると共に、薄肉化も可能な樹脂被覆が施された樹脂被覆アルミニウム板を用いて、金属露出の発生を有効に低減することができ、しかもドライ条件で環境性よく、シームレス缶を経済性よく提供可能な製造方法を提供することである。

 本発明によれば、少なくとも缶内面側に樹脂被覆が施されたアルミニウム製絞りしごき缶において、缶内面側の被覆樹脂の引張強度が270乃至420MPaであることを特徴とするアルミニウム製絞りしごき缶が提供される。
 本発明のアルミニウム製絞りしごき缶においては、
1.缶内面側の樹脂被覆が、高結晶性ポリエステル樹脂から成る表層と低結晶性ポリエステル樹脂から成る下層の二層構成であり、表層と下層の厚み比が、1:5乃至9:1であること、
2.高結晶性ポリエステル樹脂が、イソフタル酸共重合量が0モル%以上3モル%未満のエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂であり、前記低結晶性ポリエステル樹脂が、イソフタル酸共重合量が10乃至18モル%のエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂であること、
が好適である。

 本発明によればまた、少なくとも缶内面側に樹脂被覆が施された樹脂被覆アルミニウム板を絞りしごき加工してなるアルミニウム製絞りしごき缶の製造方法であって、絞り比が1.1乃至2.6の範囲及びしごき率が50乃至80%の範囲であると共に、20乃至50℃に温調されたパンチを用いることを特徴とするアルミニウム製絞りしごき缶の製造方法が提供される。
 本発明のアルミニウム製絞りしごき缶の製造方法においては、樹脂被覆アルミニウム板が、リン酸クロム処理が施されたアルミニウム板に、高結晶性ポリエステル樹脂から成る表層と低結晶性ポリエステル樹脂から成り、且つ表層と下層の厚み比が1:5乃至9:1の範囲である二層構成の樹脂被覆を施したものであること、が好適である。

 本発明のアルミニウム製絞りしごき缶においては、缶内面側の被覆樹脂の引張強度が270乃至420MPaの範囲にあり、被覆樹脂の強度及び硬度が高いため、成形加工に伴う金属露出が有効に低減されており、腐食性成分に対するバリア性に優れ、優れた缶胴耐食性を有している。
 また本発明のアルミニウム製絞りしごき缶においては、樹脂被覆の加工密着性も優れていると共に、加工後の容器に内容物を充填し、経時させた場合にも、被覆の密着性やカバレージが完全に保たれており、巻締部耐食性にも優れている。
 本発明のアルミニウム製絞りしごき缶は、耐突き刺し性にも優れており、缶胴にデンティングを受けた場合でも、側壁部の損傷を有効に防止でき、流通時の破胴発生を有効に抑制し、内容物が噴出してしまうということが有効に防止されている。尚、後述する実施例で測定した突刺強度は、流通時の破胴発生状況と相関性があり、突刺強度が95N以上であれば破胴の発生は抑制され、また98N以上であれば、破胴の起点となる微小クラックの発生をも有効に抑制することが可能となる。
 更に本発明のアルミニウム製絞りしごき缶においては、缶内面側の被覆樹脂の引張強度が上記範囲にあり、被覆樹脂の強度が高められているため、被覆樹脂の厚みを従来よりも薄肉化することが可能となり、金属露出の発生率の低減による生産性の向上と相俟って、経済性にも優れている。

 本発明のこのような効果は後述する実施例の結果からも明らかである。
 すなわち、缶内面側の被覆樹脂の引張強度が270MPa未満となるような樹脂被覆アルミニウム板を絞りしごき成形した場合には、得られるアルミニウム製絞りしごき缶は、金属露出が生じやすく、生産性に劣っていると共に、缶胴耐食性及び耐突き刺し強度の点でも十分満足するものではない(比較例1)。一方缶内面側の被覆樹脂の引張強度が420MPaを上回る場合には、樹脂密着性に劣っている(比較例2)。また実施例1と同様の樹脂被覆アルミニウム板を用いてストレッチドロー成形により成形した場合には、金属露出が生じやすく、缶胴耐食性にも劣っている(比較例3)。
 これに対して本発明のアルミニウム製絞りしごき缶は、金属露出、缶胴耐食性、突刺し強度、樹脂被膜の密着性の全てが満足する結果が得られている(実施例1~10)。
 また本発明のアルミニウム製絞りしごき缶の缶内面側の樹脂被覆は上述した二層構成以外にも単層であってもよいが、単層構成の樹脂被覆は上述した二層構成の樹脂被覆に比して樹脂密着性が劣っており、二層構成のものがより優れていることが明らかである(実施例10)。

 このような特徴を有するアルミニウム製絞りしごき缶は、樹脂被覆アルミニウム板を、絞り比が1.1乃至2.6の範囲及びしごき率が50乃至80%の範囲で、20乃至50℃に温調されたパンチを用いて絞りしごき成形を行うことにより、缶の内面側の被覆樹脂の引張強度が上記範囲にある絞りしごき缶を、金属露出を生じることなく生産性よく得ることができる。
 すなわち、本発明の絞りしごき缶の製造方法によれば、絞り比を小さく、しごき量を大きくすることによって、絞り加工による大きな絞りしわの発生を抑制し、この絞りしわに起因する金属露出の発生を有効に抑制することが可能となる。また温調されたパンチを用いると共に、内面側となるべき面には強度の大きい樹脂被覆が形成されていることにより、水性潤滑剤及びクーラントを使用することなく、金属露出の発生を低減して効率よく絞りしごき加工を行うことが可能になる。

(アルミニウム板)
 本発明において、樹脂被覆を施すアルミニウム板としては、従来公知のアルミニウム板又はアルミニウム合金板等全て使用することができるが、好適には、Mn,Mg,Cu,Si,Feを含有するアルミニウム合金板(以下、アルミニウム合金板を含めて単に「アルミニウム板」ということがある)であることが特に望ましい。
 すなわち、Mnはアルミニウムの再結晶温度を高め、アルミニウム中のFeを化合物として晶出状態を変化させて缶体の耐食性などを向上させることから、0.1~1.5%(%は重量基準、以下同様)添加することが好ましい。Mnの添加量が0.1%未満であると缶体の耐食性が十分に得られず、一方、Mnの添加量が1.5%を超えると成形性が低下する。
 Mgは缶体の強度、成形性、耐食性などを向上させることから、0.8~5.0%添加することが好ましい。Mgの添加量が0.8%未満であると缶体の強度が十分に得られず、一方、Mgの添加量が5.0%を超えると成形性が低下し、割れ、しわなどが発生しやすくなる。

 Cuは缶体の強度を向上させることから、0.01~0.8%することが好ましい。Cuの添加量が0.01%未満であるとアルミニウム缶体の耐食性が十分に得られず、一方、Cuの添加量が0.8%を超えると成形性が低下する。
 Siは、MgSi中間層の析出により、缶体の強度、耐摩耗性などを向上させることから、0.03~0.6%添加することが好ましい。Siの添加量が0.03%未満であるとアルミニウム缶体の強度が十分に得られず、一方、Siの添加量が0.6%を超えると絞りしごき加工時の成形性が低下する。
 Feはアルミニウム合金板中のMnを化合物として晶出状態を変化させて缶体の耐食性などを向上させることから、0.05~0.8%添加することが好ましい。Feの添加量が0.05%未満であると缶体の強度が十分に得られず、一方、Feの添加量が0.8%を超えると成形性が低下する。
 具体的には、「JIS H 4000」における3000番台、5000番台、6000番台のアルミニウム合金を好適に使用することができる。

 アルミニウム板の厚みは、缶体強度、成形性の観点から一般に0.1~1.00mmの範囲内にあるのがよいが、成形後の缶胴側壁部の板厚(缶胴側壁部の樹脂被覆を除いたアルミニウム最小板厚)は0.110mm以下であることが好ましい。缶胴側壁部のアルミニウム最小板厚が0.110mmを超えると絞りしごき缶の目的である、缶胴側壁を減らしての省資源化が図れず、缶体のコスト削減を図ることができない。

(アルミニウム板の表面処理)
 アルミニウム板としては、被覆樹脂との加工密着性を高めるため、その表面に表面処理が施されたものを用いることが望ましい。
 表面処理としては、リン酸クロメート処理、その他の有機・無機系の表面処理等の従来アルミニウム板に行われていた処理を、冷間圧延されたアルミニウム板に浸漬、スプレー処理、或いは塗布することにより施すことができるが、好適にはリン酸クロメート処理が施されていることが望ましい。
 アルミニウム板にリン酸クロメート処理により処理皮膜を形成させる場合、積層される樹脂フィルムの加工密着性の観点から、クロム量は、トータルクロムとして5~40mg/mが好ましく、15~30mg/mの範囲がより好ましい。上記範囲よりもトータルクロム量が少ない場合には、表面処理による効果が不十分となり、上記範囲にある場合に比して樹脂被覆の加工密着性が低下するおそれがあり、一方上記範囲よりもトータルクロム量が多い場合には、経済性に劣ると共に、凝集破壊が発生することにより却って密着性が低下するおそれがある。

(樹脂被覆)
 上記表面処理アルミニウム板の缶内面となるべき面に施される樹脂被覆としては、製缶後の樹脂被覆の引張強度が270乃至420MPa、特に300乃至390MPaの範囲になる熱可塑性樹脂であれば任意のものを使用し得るが、特にポリエステル樹脂を好適に使用することができる。
 樹脂被覆は、ポリエステル樹脂の単層から成るものであってもよいが、本発明においては、少なくとも缶内面側となるべき面が、高結晶性ポリエステルから成る表層と低結晶性ポリエステル樹脂から成る下層の二層構成であることが特に好ましく、これにより成形による配向結晶を樹脂被覆に付与することができ、その結果、シームレス缶の缶内面側の樹脂被覆が高い強度及び硬度を有することが可能になる。
 本発明において、高結晶性ポリエステル樹脂は、下記測定法で測定した最小半結晶化時間が10~100秒の範囲にある樹脂を意味し、低結晶性ポリエステル樹脂は、最小半結晶化時間が300~1100秒の範囲にある樹脂を意味し、これらはいずれも結晶性の樹脂である。

 尚、最小半結晶化時間の測定方法は、以下の通りである。 
 樹脂ペレットを30℃にし、示差走査熱量計(DSC)で昇温速度100℃/minで290℃まで昇温し、290℃に3分間保持した後、冷却速度100℃/minで0℃まで急冷する。その後、昇温速度100℃/minで所定温度まで昇温し、その温度で恒温に設定して、「吸熱量-維持時間曲線」を得る。「吸熱量-維持時間曲線」の吸熱量がピークになるときの時間を「半結晶化時間」と定義する。これを100℃~200℃の間の温度で測定し、最も「半結晶化時間」の小さな値を「最小半結晶化時間」とする。

[表層]
 缶内面側となるべき面の樹脂被覆の表層を構成する高結晶性ポリエステルとしては、上述した最小半結晶化時間が10~100秒の範囲にある樹脂であり、特にジカルボン酸成分としてイソフタル酸共重合量が0モル%以上3モル%未満のエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂であることが好適である。上記範囲よりもイソフタル酸量が多い場合には、樹脂被覆に十分な強度を付与できず、耐突き刺し性、耐金属露出性及び缶胴耐食性が低下するおそれがあると共に、内容物中の香味成分の吸着に対して、十分なバリア効果を付与することが困難になるおそれがある。
 尚、本発明においてエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂とは、カルボン酸成分としてテレフタル酸を50モル%以上、特に70モル%以上の量含有し、アルコール成分としてエチレングリコール成分を50モル%以上、特に70モル%以上の量含有するものを意味する。

 また上記組成を満足する限り、エチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂には、他の共重合成分を少量含有していてもよく、イソフタル酸、及びテレフタル酸成分以外のカルボン酸成分としては、これに限定されないが、ナフタレンジカルボン酸、p-β-オキシエトキシ安息香酸、ビフェニル-4,4’-ジカルボン酸、ジフェノキシエタン-4,4’-ジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ヘミメリット酸、1,1,2,2-エタンテトラカルボン酸、1,1,2-エタントリカルボン酸、1,3,5-ペンタントリカルボン酸、1,2,3,4-シクロペンタンテトロカルボン酸、ビフェニル-3,4,3’,4’-テトラカルボン酸、ダイマー酸等を挙げることができる。
 一方、エチレングリコール以外のアルコール成分としては、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-へキシレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビタン等のアルコール成分を挙げることができる。

 高結晶性ポリエステル樹脂は、フィルム形成範囲の分子量を有するべきであり、溶媒としてフェノール/テトラクロロエタン混合溶媒を用いて測定した固有粘度(IV)が0.55dL/g以上、特に0.6乃至1.0dL/gの範囲にあることが腐食成分に対するバリア性や機械的性質の点でよい。
 本発明において、樹脂被覆の表層を構成するポリエステル樹脂としては、ホモポリエチレンテレフタレート又はイソフタル酸を3モル%未満、特に2モル%以下の量で含有するポリエチレンテレフタレートを好適に用いることができる。
 また表層、後述する下層及び単層の何れにおいても、それ自体公知のフィルム用配合剤、例えば、非晶質シリカなどのアンチブロッキング材、二酸化チタン等の顔料、帯電防止剤、酸化防止剤、滑剤等を公知の処方によって配合することができる。

[下層]
 缶内面側となるべき面の樹脂被覆の下層を構成する低結晶性ポリエステル樹脂は、前述したように最小半結晶化時間が300~1100秒の範囲にあるポリエステル樹脂であり、特に、ジカルボン酸成分としてイソフタル酸共重合量が10乃至18モル%、特に13乃至17モル%の量で含有するエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂であることが好適である。上記範囲よりもイソフタル酸含有量が少ない場合には、加工後の金属(アルミニウム板)との樹脂密着性が不足するおそれがあり、一方上記範囲よりもイソフタル酸量が多い場合には、樹脂被覆に十分な強度を付与できず、耐金属露出性が低下し、缶胴耐食性が劣るおそれがある。
 低結晶性ポリエステル樹脂において、使用し得る他の共重合成分は、高結晶性ポリエステル樹脂について上述したものと同様のものを配合し得る。
 低結晶性ポリエステル樹脂は、フィルム形成範囲の分子量を有するべきであり、溶媒としてフェノール/テトラクロロエタン混合溶媒を用いて測定した固有粘度(IV)が0.55dL/g以上、特に0.6乃至1.0dL/gの範囲にあることが好ましい。

[単層]
 上述したように、本発明においては、樹脂被覆を単層構成とすることもできるが、この場合には、加工後の樹脂強度と樹脂密着性の両方を単層ポリエステル樹脂が具備する必要があることから、イソフタル酸を7乃至12モル%の範囲で含有するエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂を用いることが望ましい。尚、上述した二層構成の樹脂被覆と同様に少量の共重合成分を配合することも勿論できる。

[層厚み]
 本発明において、樹脂被覆を高結晶性ポリエステル樹脂から成る表層と低結晶性ポリエステル樹脂から成る下層の二層構成とする場合には、表層と下層の厚み比が、1:5乃至9:1、特に1:3乃至4:1の範囲にあることが好適である。
 上記範囲よりも表層の厚みが厚い場合には、樹脂強度が高くなりすぎて、フランジ部などの強加工部で加工後の樹脂密着性に劣るようになり、巻締部に腐食を発生するおそれがある。一方、上記範囲よりも表層の厚みが薄い場合には、樹脂強度が低くなり、絞りしごき成形により金属露出が生じやすく、缶胴耐食性に劣るようになる。
 また樹脂被覆の厚みは、二層構成及び単層の何れの場合においても10乃至40μm、特に14乃至35μmの範囲にあることが好適であり、上記範囲よりも厚い場合には、フランジ部などの強加工部で加工後の樹脂密着性に劣るようになり巻締部に腐食を発生するおそれがあり、一方上記範囲よりも薄い場合には、絞りしごき成形により金属露出が生じやすく、缶胴耐食性に劣るようになる。

[樹脂被覆アルミニウム板]
 本発明においては、アルミニウム板の缶内面側となるべき面に上述した二層構成或いは単層の樹脂被覆が施されるが、公知の積層方法によりアルミニウム板表面に被覆することができる。好適には、多層キャストフィルムのラミネーション、または共押出コートにより、未延伸未配向の状態に形成されていることが、加工性の点から特に好ましい。
 多層キャストフィルムのラミネーションは、表層及び下層を構成するポリエステル樹脂、例えばPET/IAチップをそれぞれ別の押出機に入れ、加熱溶融してダイよりシート状に押出し、キャスティングドラム上で冷却固化することにより形成される。
 一方、共押出コートは2台の押出機を使用し、表層及び下層のPET/IA樹脂をダイに供給し押出すことにより形成される。

 本発明においては、多層キャストフィルムのラミネーション又は共押出コートにより積層フィルムとされることにより、接着剤を使用することなく、強固に層間接着が可能となって、加工性を向上することができるが、勿論、接着剤を用いることを制限するものではなく、アルミニウム板との接着に従来公知の接着用プライマーを用いることもできる。
 この接着用プライマーとしては、金属素材とフィルムとの両方に優れた接着性を示す、例えば、種々のフェノールとホルムアルデヒドから誘導されるレゾール型フェノールアルデヒド樹脂と、ビスフェノール型エポキシ樹脂とから成るフェノールエポキシ系塗料であり、特にフェノール樹脂とエポキシ樹脂を50:50乃至1:99の重量比、特に40:60乃至5:95の重量比で含有する塗料である。接着プライマー層は一般に0.01乃至10μmの厚みに設けるのがよい。接着プライマー層は予め表面処理アルミニウム板上に設けてもよく、或いはポリエステルフィルムに設けてもよい。
 尚、単層の場合においても、二層構成の場合と同様に、キャストフィルムのラミネーション及び押出コート法により樹脂被覆することができる。

 アルミニウム板の缶外面側となるべき面には、通常の缶用塗料や従来樹脂被覆金属板に使用されている樹脂フィルム被覆を用いることができる。
 樹脂フィルム被覆は単層でもよいが、二層構成にして、表層にはイソフタル酸含有量が7乃至14モル%のポリエチレンテレフタレート/イソフタレートを印刷インキ密着性と樹脂強度の面から使用することが好ましく、下層にはイソフタル酸含有量が10乃至18モル%のポリエチレンテレフタレート/イソフタレートを加工後の樹脂密着性の面から使用することが好ましい。また表層と下層に加飾の面から二酸化チタンなどの顔料を添加してもよい。更に、三層構成にして表層と下層の間に例えば二酸化チタンを多く含んだ層を設けてもよい。

(絞りしごき缶の製造方法)
 本発明においては、上述した樹脂被覆アルミニウム板を従来公知の絞りしごき成形に付することにより絞りしごき缶を成形する。絞りしごき成形に先立って樹脂被覆アルミニウム板の表面には、食品衛生上問題がなく、200℃程度の加熱で容易に揮発除去可能な、ワックス系潤滑剤、例えば、グラマーワックス、流動パラフィン、合成パラフィン、白色ワセリン、パーム油、各種天然ワックス、ポリエチレンワックス等を塗布することが好ましく、これによりドライ条件下で効率よく絞りしごき加工を行うことができる。
 ワックス系潤滑剤が塗布された樹脂被覆アルミニウム板を、カッピング・プレスで、ブランクを打抜き、絞り加工法により、絞りカップを成形する。
 本発明においては、下記式(1)で定義される絞り比Rが、トータルで1.1乃至2.6の範囲、特に2.0乃至2.6の範囲にあることが望ましい。上記範囲よりも絞り比が大きいと、絞りしわが大きくなり、樹脂被覆に亀裂が発生して金属露出を発生するおそれがある。
   R=D/d ・・・(1)
 式中、Dはブランク径、dは缶胴径を表す。

 次いで、前記絞りカップを、再絞り-一段又は数段階のしごき加工を行うが、この際本発明においては、成形パンチの温度が20乃至50℃となるように温度調節されていることが好ましい。
 上記範囲よりもパンチ温度が低いと、樹脂被覆アルミニウム板に塗布したワックス系潤滑剤が十分に滑性を示すことができず、パンチのシームレス缶からの抜け不良により樹脂被覆に割れを発生し、金属露出を生ずるおそれがある。一方上記範囲よりもパンチ温度が高い場合には、ポリエステル樹脂のガラス転移温度に近似し、樹脂がパンチに粘着し、成形不良(破胴)を生じるおそれがあり、かつ成形に伴う樹脂の肌荒れが大きくなるため金属露出を生じるおそれがある。
 本発明においては、下記式(2)で表されるしごき率Rが、50乃至80%の範囲にあることが望ましい。上記範囲よりもしごき率が低いと、十分に薄肉化できず、経済性の点で十分満足するものではなく、一方上記範囲よりもしごき率が高い場合には、樹脂の成形限界での金属露出や、巻締加工での金属露出のおそれがある。
  R=(tb-tw)/tb ・・・(2)
 式中、tbは表面処理アルミニウム板の金属素板厚み、twは絞りしごき缶の樹脂被覆を除いた金属部分の厚みを表す。

 得られた絞りしごき缶を、常法に従って底部のドーミング成形及び開口端縁のトリミング加工を行う。必要に応じ、樹脂被覆の残留ひずみを除去するための熱処理を行った後、缶胴外面に印刷インキ及び仕上げニスを施して焼付けし、ネック加工及びフランジ加工を施すことにより、本発明のアルミニウム製絞りしごき缶(シームレス缶)が完成される。

<内面樹脂ペレットの最小半結晶化時間>
 実施例・比較例で使用した内面樹脂の最小半結晶化時間は次のとおりであった。
  (1)ホモPET樹脂(イソフタル酸0モル%)ペレット(表1中の
    「IA0」):38秒
  (2)イソフタル酸2モル%のPET/IA共重合樹脂ペレット(表
    1中の「IA2」):70秒
  (3)イソフタル酸2.5モル%のPET/IA共重合樹脂ペレット
    (表1中の「IA2.5」):75秒
  (4)イソフタル酸5モル%のPET/IA共重合樹脂ペレット(表
    1中の「IA5」):113秒
  (5)イソフタル酸8モル%のPET/IA共重合樹脂ペレット(表
    1中の「IA8」):230秒
  (6)イソフタル酸10モル%のPET/IA共重合樹脂ペレット
    (表1中の「IA10」):384秒
  (7)イソフタル酸15モル%のPET/IA共重合樹脂ペレット
    (表1中の「IA15」):642秒
  (8)イソフタル酸18モル%のPET/IA共重合樹脂ペレット
    (表1中の「IA18」):980秒

<缶胴側壁部のフィルム引張強度の測定>
 缶胴側壁部のフィルム引張強度を測定するために、得られたシームレス缶の側壁を塩酸に浸漬して金属部分を除去して缶胴内面側フィルムを単離し、幅5mm・長さ50mmの試験片を切り出し、引張試験片とした。引張試験片は、引張方向が缶軸方向(缶高さ方向)となるようにし、かつ缶胴側壁部フィルム厚の最も薄い位置(実施例である350ml缶では缶底から60mmの位置)が試験片中央部となるようにした。ゲージ長さは20mm、引張試験速度は10mm/minで行った。

<金属露出缶発生率評価>
 得られたシームレス缶200缶について、エナメルレーターを用いて通電することにより金属露出を測定し、0.5mA以上の電流値の缶の占有率として評価した。エナメルレーターの測定条件は、電圧6Vで電圧印加開始から4秒後の電流値を測定値とした。電解液は、1重量%塩化ナトリウム水溶液に0.02重量%の界面活性剤を添加した液であった。次の基準で評点とした。○と△が許容範囲である。
 ○:占有率が1%以下
 △:占有率が1%を上回り、3%以下
 ×:占有率が3%を上回る

<缶胴耐食性評価>
 得られたシームレス缶100缶に、「0.2重量%クエン酸+0.1重量%塩化ナトリウム」水溶液を室温で充填し、巻締めし、37℃・3ヶ月間保管した。その後、開缶し缶胴内面の腐食状態を視覚で観察した。評価は次の基準で行った。○と△が許容範囲である。
 ○:全缶に腐食点がなかった
 △:実用上問題ないレベルの腐食点が2缶にあった
 ×:明らかな腐食が4缶にあった

<突刺し強度評価>
 得られたシームレス缶に水を充填した後、缶開口部からエアーで内圧190kPaを付与した。次に、圧縮試験機に突刺し針を装着し、突刺し針が缶高さ方向で缶胴側壁部板厚の最も薄い位置(缶底から60mmの位置)となるように水が充填されたシームレス缶をセットし、缶胴側壁部の突刺強度を測定した。突刺し針の先端の半径は2.25mmとし、突刺し針の下降速度は200mm/minとした。各実施例及び比較例について5缶ずつ行い、平均値を計算し、次の基準で評価した。○と△が許容範囲である。
 ○:突刺強度が、98N以上
 △:突刺強度が、98N未満で95N以上
 ×:突刺強度が、95N未満

<樹脂密着性評価>
 得られたシームレス缶50缶について、フランジ先端の内面樹脂を視覚で観察し、樹脂と金属との密着性を評価した。評価は50缶中の最も樹脂剥離の大きい缶について以下の基準で行った。○、△が許容範囲である。
 ○:剥離なし
 △:わずかに剥離があるが許容レベルである
 ×:明らかな剥離がある

<総合評価>
 金属露出缶発生率、缶胴耐食性、突刺し強度、樹脂密着性の各評価をもとに、次の基準で総合評価を行った。○、△が許容範囲である。
 ○ :すべての評価が「○」である
 △:少なくとも一つの評価に「△」があり、且つすべての評価に「×」がない
 × :いずれかの評価に「×」がある

(実施例1)
[樹脂被覆鋼板の作製]
 基板である表面処理アルミニウム合金板は、板厚0.28mmのJIS3104アルミニウム合金板の両面にリン酸クロム系表面処理を行い、クロム量として20mg/m、とした。この基板に、イソフタル酸量2モル%のポリエチレンテレフタレート/イソフタレート(PET/IA)共重合樹脂が表層、イソフタル酸量15モル%のPET/IA共重合樹脂が下層である無延伸フィルム(全体フィルム厚み16μm)を缶内面に相当する面にして、厚み16μmのイソフタル酸量10モル%のPET/IA共重合樹脂から成る無延伸フィルムを缶外面に相当する面にして、250℃の金属板温度で内外面同時に熱ラミネートし、ワックス系潤滑剤を塗布して樹脂被覆アルミニウム合金板を作製した。
 缶内面側無延伸フィルム作製にあたっては、イソフタル酸量2モル%の共重合樹脂ペレットを押出機のホッパーに供給して表層樹脂とし、イソフタル酸量15モル%の共重合樹脂を別の押出機のホッパーに供給して下層樹脂として、Tダイで共押出しし、押出し直後に冷却ロールで冷却することにより、樹脂厚み16μmで表層厚み比率が0.50の無延伸・無配向・非結晶の二層樹脂フィルムを作製した。缶外面側無延伸フィルム作製にあたっては、樹脂をイソフタル酸量10モル%のPET/IA共重合樹脂単層にして厚みを16μmにしたこと以外は缶内面側樹脂と同様にして無延伸・無配向・非結晶の単層樹脂フィルムを作製した。

[樹脂被覆シームレス缶の作製]
 得られた樹脂被覆鋼板を円盤状に打ち抜き、その後表1に示すような加工条件(絞り比、しごき率、しごき加工時のパンチ温度)で絞りしごき成形を行い、開口端縁部をトリミングし、カップを加熱して樹脂の成形ひずみを除去したのち、印刷インキと仕上げニスを缶胴外面に塗布し、オーブンで焼付けを行った。その後、ネック加工し、フランジ加工して、缶径66mm、缶高さ122mm、内容量350mlの樹脂被覆シームレス缶を作製した。しごき加工時のパンチ温度は、パンチ内部への温調水温度で表した。
 得られたシームレス缶について、金属露出缶発生率、缶胴耐食性、突刺し強度、樹脂密着性の各評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(実施例2)
 内面表層樹脂をイソフタル酸量2.5モル%のPET/IA共重合樹脂にし、内面樹脂中の表層厚み比率を0.25にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(実施例3)
 内面樹脂中の表層厚み比率を0.80にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(実施例4)
 内面表層樹脂をホモPETにし、内面樹脂中の表層厚み比率を0.25にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(実施例5)
 内面表層樹脂をイソフタル酸量2.5モル%のPET/IA共重合樹脂にし、内面下層樹脂をイソフタル酸量10モル%の共重合樹脂にし、内面樹脂中の表層厚み比率を0.50にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(実施例6)
 内面下層樹脂をイソフタル酸量18モル%のPET/IA共重合樹脂にし、内面樹脂中の表層厚み比率を0.50にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(実施例7)
 内面樹脂中の表層厚み比率を0.25にし、しごき加工時のパンチ温度を20℃にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(実施例8)
 内面樹脂中の表層厚み比率を0.25にし、しごき加工時のパンチ温度を50℃にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(実施例9)
 絞り比を2.6にし、しごき率を63%にして、缶径53mm、缶高さ133mm、内容量250mlの樹脂被覆シームレス缶にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(実施例10)
 内面樹脂をイソフタル酸量8モル%のPET/IA共重合樹脂単層にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(比較例1)
 内面表層樹脂をイソフタル酸量5モル%のPET/IA共重合樹脂にし、内面樹脂中の表層厚み比率を0.25にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(比較例2)
 内面下層樹脂をイソフタル酸量10モル%のPET/IA共重合樹脂にし、内面樹脂中の表層厚み比率を0.80にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

(比較例3)
 内面樹脂中の表層厚み比率を0.50にし、成形方法をストレッチドロー成形にし、絞り比を2.7にし、しごき率を30%にしたこと以外は実施例1と同様にして樹脂被覆シームレス缶を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。得られたシームレス缶の内面樹脂仕様、成形条件、評価結果を表1に示す。

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

 本発明のアルミニウム製絞りしごき缶は、金属露出がなく缶胴耐食性に優れており、しかも加工後の樹脂密着性も優れていると共に、巻締部耐食性にも優れている。また本発明のアルミニウム製絞りしごき缶は、樹脂被覆の厚みを薄くしても耐突き刺し性が向上されているため、経済性にも優れている。更に本発明のアルミニウム製絞りしごき缶の製造方法は、上記アルミニウム製絞りしごき缶を、金属露出缶発生率を抑制して生産することが可能であり、環境性、生産性、経済性よく製造することが可能である。
 このため本発明のアルミニウム製絞りしごき缶は、大量生産される飲料缶等に好適に使用できるのは勿論、腐食性の内容物を充填する用途の缶としても有効に使用することができる。

Claims (5)

  1.  少なくとも缶内面側に樹脂被覆が施されたアルミニウム製絞りしごき缶において、缶内面側の被覆樹脂の引張強度が270乃至420MPaであることを特徴とするアルミニウム製絞りしごき缶。
  2.  前記缶内面側の樹脂被覆が、高結晶性ポリエステル樹脂から成る表層と低結晶性ポリエステル樹脂から成る下層の二層構成であり、表層と下層の厚み比が、1:5乃至9:1である請求項1記載のアルミニウム製絞りしごき缶。
  3.  前記高結晶性ポリエステル樹脂が、イソフタル酸共重合量が0モル%以上3モル%未満のエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂であり、前記低結晶性ポリエステル樹脂が、イソフタル酸共重合量が10乃至18モル%のエチレンテレフタレート系ポリエステル樹脂である請求項2記載のアルミニウム製絞りしごき缶。
  4.  少なくとも缶内面側に樹脂被覆が施された樹脂被覆アルミニウム板を絞りしごき加工してなるアルミニウム製絞りしごき缶の製造方法であって、絞り比が1.1乃至2.6の範囲及びしごき率が50乃至80%の範囲であると共に、20乃至50℃に温調されたパンチを用いることを特徴とするアルミニウム製絞りしごき缶の製造方法。
  5.  前記樹脂被覆アルミニウム板が、リン酸クロム処理が施されたアルミニウム板に、高結晶性ポリエステル樹脂から成る表層と低結晶性ポリエステル樹脂から成り、且つ表層と下層の厚み比が1:5乃至9:1の範囲である二層構成の樹脂被覆を施したものである請求項4記載のアルミニウム製絞りしごき缶の製造方法。
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