WO2020100774A1 - 塗装金属板及び絞りしごき缶 - Google Patents

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WO2020100774A1
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polyester resin
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coated metal
coating
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拓也 柏倉
宏美 山本
新 櫻木
楠 張
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Definitions

  • the present invention relates to a coated metal plate and a drawn and ironed can made of the coated metal plate, and more specifically, metal exposure is effective even when subjected to severe processing such as drawing and ironing.
  • TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coated metal plate for a drawn and ironed can and an drawn and ironed can that have excellent can-making processability that is prevented and that is excellent in coating film peeling resistance that does not cause coating film peeling even during heat treatment after molding.
  • An organic resin-coated metal plate in which a metal plate such as aluminum is coated with a thermoplastic resin film has been known for a long time as a material for cans, and this organic resin-coated metal plate is subjected to drawing processing or drawing / ironing processing. It is also well known to make a seamless can for filling beverages or the like, or press-mold it to make a can lid such as an easy open end.
  • an organic resin-coated metal plate having a thermoplastic resin film made of a polyester resin mainly composed of ethylene terephthalate units as an organic resin coating layer is used as a can-making material for a seamless can formed by drawing and ironing. (Patent Document 1, etc.).
  • Such an organic resin-coated metal plate is a method of bonding a preformed film of a thermoplastic polyester resin or the like to a metal plate by thermal bonding, or a method of bonding a molten thin film of an extruded thermoplastic polyester resin or the like to a metal plate It is manufactured by a film laminating method such as a laminating method.
  • a film laminating method such as a laminating method.
  • the film laminating method since it is difficult to form a thin film, the thickness of the film tends to be large, which may cause a problem in terms of economy.
  • a squeezed iron can is manufactured under dry conditions from a coated metal plate with a coating film formed on the metal plate by a coating method capable of forming a thin film It is also suggested to do so.
  • a double-sided coated metal plate the dry coating amount of the coating on the inner surface of the can after processing is 90 to 400 mg / 100 cm 2 , the glass transition temperature is 50 to 120 ° C., and 60 ° C. Under the test conditions, the pencil hardness is H or more, the elongation is 200 to 600%, and the coefficient of dynamic friction is 0.03 to 0.25.
  • the dry coating amount of the coating on the outer surface of the can after processing is 15 to A coated metal plate for a drawn and ironed can having a pencil hardness of H or more under a test condition of 150 mg / 100 cm 2 , a glass transition temperature of 50 to 120 ° C., and 60 ° C. has been proposed.
  • Patent Document 2 a coating composition containing a polyester resin and a resol-type phenol resin as a coating composition on the inner surface of a can, and a polyester resin and an amino resin and / or a resol-type phenol resin as a coating composition on the outer surface of a can. Since a coating film formed from such a coating composition has a hard and brittle domain derived from a self-condensation product of a phenol resin or an amino resin in the coating film, such a domain of the coating film is There was a case where workability was deteriorated and there was a problem in the workability of can making.
  • the formed coating film has a yellowish color peculiar to the phenol resin, and thus the coating film color tone may be a problem depending on the application such as application to the outer surface side.
  • the coating film color tone may be a problem depending on the application such as application to the outer surface side.
  • the internal stress (residual stress) of the coating film caused by severe processing is alleviated, especially in the region where the side wall of the can body is severely thinned. In some cases, the coating film peeled from the metal substrate.
  • an object of the present invention is to provide excellent can-making processability that does not cause the above problems and can be applied to severe processing such as drawing and ironing processing under dry conditions, and after forming a can body.
  • the coating film contains a polyester resin as a main component and a ⁇ -hydroxyalkylamide compound as a curing agent, and the coating film is tested at 90 ° C.
  • a coated metal plate having an elongation rate of 200% or more under the conditions.
  • 1. MEK extraction rate of the coating film is 50% or less
  • the MEK extraction rate of the coating film is 14 to 50%
  • the glass transition temperature of the coating film is in the range of 20 to 120 ° C.
  • the ⁇ -hydroxyalkylamide compound is contained in the range of 2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyester resin, 5.
  • the polyester resin is a non-acrylic modified polyester resin or an acrylic modified polyester resin having an acrylic resin component content of less than 10% by mass. 6.
  • the thickness of the coating film is less than 30 ⁇ m, 7.
  • the coating film is formed from an aqueous coating composition, Is preferred.
  • the inner and / or outer coating film at the bottom of the can contains a polyester resin as a main component and a ⁇ -hydroxyalkylamide compound as a curing agent, and has an elongation of 200 at a test condition of 90 ° C. % Or more and the MEK extraction rate is preferably 50% or less.
  • the temperature is higher than 200 ° C. and 320 ° C. or lower.
  • the method for producing a coated metal sheet is characterized by forming a coating film having an MEK extraction rate of 14 to 50% by heating at a temperature of 5 to 60 seconds.
  • the MEK extraction rate of the coating film is further reduced to less than 14% by subjecting the coated metal plate to drawing and ironing, and then subjecting the obtained drawn and ironed can to a heating step.
  • a featured method of making a squeezed ironing can is provided.
  • the heating condition in the heating step is 150 to 250 ° C. for 20 to 180 seconds.
  • the inventors of the present invention have earnestly studied a coated metal plate suitable for this application, and as a result, contain a specific polyester resin and a ⁇ -hydroxyalkylamide compound as a curing agent, and have a proper curing degree. It has been found that the above problems can be solved by using a coated metal plate on which a controlled coating film is formed. That is, the coated metal sheet of the present invention has excellent coating film extensibility and workability, and even when subjected to severe processing such as drawing or ironing under dry conditions, the can body sidewall In addition to causing breakage in some parts (sometimes referred to as crushing in the present invention), metal exposure is effectively prevented, so it has excellent can-making processability and the coating film is colorless.
  • the coating film has sufficient heat resistance as described below, even when the squeezing and ironing can is molded at high speed and continuously, defects such as buckling of the can body or crushing do not occur, Excellent productivity. Furthermore, by controlling the degree of curing of the coating film, the internal stress generated during the can manufacturing process can be reduced.Therefore, even when heat treatment is applied after forming the can body, there is no risk of the coating film peeling and the drawn and ironed can. Suitable as a coated metal plate used for. Further, the drawn and ironed can obtained by using the coated metal plate of the present invention has excellent corrosion resistance because the inner surface of the metal can is prevented from being exposed.
  • the coating film formed on at least one surface of the metal plate contains a polyester resin as a main component and a ⁇ -hydroxyalkylamide compound as a curing agent (crosslinking agent).
  • a polyester resin as a main component
  • a ⁇ -hydroxyalkylamide compound as a curing agent (crosslinking agent).
  • the coating film formed on the coated metal plate does not have sufficient extensibility and workability in a high temperature range, it is not possible to follow the processing of the metal base material and the metal exposed There is a risk of occurrence and breakage. Further, particularly when forming a drawn and ironed can at a high speed and continuously, the temperature rise becomes more remarkable, so if the coating film does not have sufficient heat resistance, the coating film may soften and stick to the mold. There is.
  • the can body Especially on the inner surface side of the can, after drawing and ironing, when the can body is pulled out from the molding punch, the can body sticks to the molding punch, and the phenomenon that the molding punch and the can body become difficult to separate (stripping property defect) occurs, As a result, the can body may buckle or break, resulting in a decrease in productivity.
  • softening of the coating film lowers the scratch resistance, which may cause defective appearance such as scraping of the coating film.
  • the degree of curing of the coating film is high, that is, when the main resin such as polyester resin is highly cross-linked by the curing agent, the internal stress caused by the processing becomes particularly large.
  • the coated metal sheet of the present invention having a coating film containing a polyester resin as a main component and a ⁇ -hydroxyalkylamide compound as a curing agent exhibits sufficient extensibility and processability in a high temperature range of the coating film. Since it is possible to perform can making, it is possible to effectively prevent the metal exposure from occurring during drawing and ironing, and the coating film exhibits sufficient heat resistance, even when drawn and ironed at high speed and continuously.
  • the coating film does not stick to the mold easily and has excellent productivity. Furthermore, by controlling the degree of curing of the coating film, the degree of crosslinking of the polyester resin can be suppressed to an appropriate degree, and the internal stress caused by processing can be reduced.
  • the coating film has high extensibility and workability in the coated metal sheet of the present invention. It is important that the elongation at the bottom is 200% or more, preferably 250% or more, more preferably 300 to 500%, further preferably 320 to 460%. That is, if the elongation of the coating film under the test conditions of 90 ° C. is less than 200%, the can-making processability is inferior, and metal exposure is likely to occur during molding. In the case of the outer surface side, the exposed metal base material comes into contact with the mold to cause adhesion, resulting in poor productivity.
  • the MEK extraction rate which is a measure of the degree of cure of the coating film, is 50% or less.
  • the MEK extraction rate is higher than 50%, the curability of the coating film is low, and a large amount of uncrosslinked polyester resin is present in the coating film, so the heat resistance of the coating film is low and, as described above, In the case of forming an ironing can at high speed and continuously, the coating film tends to stick to the mold, which may reduce the productivity. Further, on the outer surface side of the can, there is a possibility that an outer surface defect such as abrasion of the coating film may occur.
  • the MEK extraction ratio of the above coating film is preferably in the range of 14 to 50%, more preferably 14 to 40%, further preferably 16 to 35%, particularly preferably It is preferably in the range of 16 to 30%.
  • the degree of curing of the coating film can be controlled and the internal stress generated by the processing can be reduced, so that the coating film peeling during the heat treatment can be suppressed.
  • the MEK extraction rate is lower than the above range, the degree of curing of the coating film is high and the internal stress generated by the processing is large, so that the coating film may peel during the heat treatment after the drawing and ironing can forming.
  • the glass transition temperature (Tg) of the coating film is in the range of 20 to 120 ° C, preferably 25 to 90 ° C, more preferably 35 to 85 ° C, and further preferably 40 to 80 ° C.
  • Tg glass transition temperature
  • the Tg is higher than the above range, the workability and the elongation are lowered, the metal may be exposed by the molding, and the workability of the can is deteriorated. Further, since the internal stress after processing tends to be large, there is a possibility that the coating film peels off easily during the heat treatment after forming the can body.
  • the Tg is lower than the above range, the internal stress after processing tends to be small, and peeling of the coating film during heat treatment is less likely to occur, but the coating film formed by squeezing and ironing at high speed and continuously There is a concern that it may be softened and may easily stick to the die, and productivity may be reduced due to defects such as stripping properties (stripping property) of the forming punch, and the barrier property of the coating film may be reduced, resulting in poor corrosion resistance. Further, in the case of the inner surface side of the can, it becomes easy to sorb the flavor (aroma) component of the contents, and the flavor sorption resistance becomes poor. Further, on the outer surface side of the can, there is a possibility that an outer surface defect such as abrasion of the coating film may occur.
  • the film thickness of the coating film is preferably less than 30 ⁇ m as a dry film thickness, preferably more than 2 ⁇ m and less than 20 ⁇ m, more preferably 3 ⁇ m or more and less than 15 ⁇ m, further preferably 4 to 14 ⁇ m.
  • the film thickness is less than the above range, metal is likely to be exposed during molding, resulting in poor can-making processability.
  • a film thicker than the above range further improvement in performance cannot be expected, resulting in poor economic efficiency.
  • polyester resin In the coated metal plate of the present invention, a polyester resin is used as a main component (main component) constituting the coating film, and the main component here has the largest content (mass ratio) among the components constituting the coating film.
  • the polyester resin preferably has a glass transition temperature (Tg) in the range of 20 to 120 ° C., preferably 25 to 90 ° C., more preferably 35 to 85 ° C., and further preferably 40 to 80 ° C.
  • Tg glass transition temperature
  • Tg glass transition temperature
  • Tg mix represents the glass transition temperature (K) of the polyester resin blend
  • Tg1, Tg2, ..., Tgm are the glass transition of each polyester resin (polyester resin 1, polyester resin 2, ... Polyester resin m) used alone.
  • W1, W2, ..., Wm represent the mass fraction of each polyester resin (polyester resin 1, polyester resin 2, ... Polyester resin m).
  • the acid value of the polyester resin is higher than 5 mgKOH / g and less than 50 mgKOH / g, preferably 10 to 40 mgKOH / g, more preferably 10 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g, and particularly preferably 15 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g. Is preferred. That is, when the polyester resin as the main component has an appropriate amount of carboxyl groups (acid value), it becomes possible to have both curability and processability, and also the adhesion of the coating film.
  • the acid value is smaller than the above range, there are few carboxyl groups as crosslinking points with the curing agent, and there is a possibility that sufficient curability cannot be obtained, and it contributes to the adhesion between the coating film and the metal substrate. Since there are few carboxyl groups, the adhesiveness of the coating film becomes poor.
  • the acid value is larger than the above range, the number of cross-linking points with the curing agent is increased, so that the curability is excellent, but the cross-linking density tends to be excessively high and the can-making processability becomes poor.
  • a mixed polyester resin obtained by blending two or more kinds of polyester resins each having an acid value within the above range may be used.
  • the acid value and mass fraction of each polyester resin may be used.
  • the sum of the values obtained by multiplying by is taken as the average acid value (Av mix ) of the mixed polyester resin.
  • the total amount of polyester resin in the coating film total mass of polyester resin
  • the content of the polyester resin having a single acid value within the above range is preferably 30% by mass or more, preferably 40% by mass or more, and more preferably more than 50% by mass.
  • the ratio of the low acid value polyester resin to the total polyester resin amount is It is preferably less than 60% by mass, preferably less than 50% by mass, more preferably less than 40% by mass. Since the low acid value polyester resin has very few carboxyl groups as reaction points with the curing agent, the low acid value polyester resin itself is difficult to be incorporated into the crosslinked structure and remains in the coating film as uncrosslinked even after baking. Probability is high. Therefore, when the ratio of the low acid value polyester resin having an acid value of less than 5 mgKOH / g in the whole is 50% by mass or more, sufficient curability may not be obtained.
  • the polyester resin used as the main component (main component) has a higher acid value than the polyester resin ( ⁇ ) and the polyester resin ( ⁇ ), and the difference in acid value from the polyester resin ( ⁇ ) is 5 mgKOH / g or more. It is preferable to use a mixed polyester resin in which the polyester resin ( ⁇ ) is mixed in order to achieve both higher processability and curability of the coating film.
  • the crosslinking point density Although it is easy to form a coating film that is excellent in workability because it is suppressed, the crosslinking reaction takes time due to the small number of reaction points, and in order to reach a high degree of curing degree, it takes time to bake and the curability tends to be poor. It is in.
  • a relatively high acid value as a main component that is, when only a polyester resin ( ⁇ ) having a relatively large amount of carboxyl groups is used, a sufficient degree of curing is easily obtained in a short time, and while the curability is excellent, The obtained coating film tends to have a high crosslinking point density and tends to have poor processability.
  • the mixed polyester resin obtained by mixing the polyester resin ( ⁇ ) and the polyester resin ( ⁇ ) is used, the curability of the entire coating film is higher than that when only the polyester resin ( ⁇ ) is used.
  • the difference in acid value between the polyester resin ( ⁇ ) and the polyester resin ( ⁇ ) is preferably 5 mgKOH / g or more, preferably in the range of 10 to 30 mgKOH / g as described above, and the difference in acid value is 5 mgKOH / g. If it is less than g, it is difficult to obtain the effect of combining polyester resins having different acid values.
  • the acid value of the polyester resin ( ⁇ ) is 5 mgKOH / g, provided that the difference between the acid values of the polyester resin ( ⁇ ) and the polyester resin ( ⁇ ) is 5 mgKOH / g or more.
  • It is preferable to use a polyester resin in the range, and ( ⁇ ) :( ⁇ ) 95: 5 to 5:95, particularly 90:10 to 10: for the polyester resin ( ⁇ ) and the polyester resin ( ⁇ ).
  • the acid value (Av mix ) of the mixed polyester resin represented by the following formula (2) formed by mixing the polyester resins ( ⁇ ) and ( ⁇ ) is 10 to 40 mgKOH / g, It is preferably in the range of 10 mgKOH / g or more and less than 30 mgKOH / g.
  • Av mix Av ⁇ ⁇ W ⁇ + Av ⁇ ⁇ W ⁇ (2)
  • Av mix represents the acid value (mgKOH / g) of the mixed polyester resin
  • Av ⁇ and Av ⁇ are the acid values (mgKOH / g), W ⁇ and W of the polyester resins ( ⁇ ) and ( ⁇ ) to be used.
  • represents the mass fraction of the polyester resins ( ⁇ ) and ( ⁇ ).
  • the polyester resin used in the present invention is preferably an unacryl-modified polyester resin which has the above-mentioned acid value and glass transition temperature and is not further modified with an acrylic resin.
  • a polyester-based water-based coating composition it is widely proposed to use an acrylic-modified polyester resin modified with an acrylic resin by a method such as graft-polymerizing a polymerizable unsaturated monomer onto a polyester resin, but it is modified with an acrylic resin. Since the polyester resin tends to have poor processability of the coating film formed, the number of manufacturing steps may increase due to its modification, and the manufacturing cost may increase, therefore, as the polyester resin used in the present invention, A polyester resin that has not been modified with an acrylic resin (unacryl-modified polyester resin) is preferable.
  • the content (mass ratio) of the acrylic resin component (polymer component of the polymerizable unsaturated monomer) in the entire acrylic modified polyester resin is less than 10% by mass, preferably less than 5% by mass. Is preferred.
  • the polyester resin used in the present invention has a glass transition temperature and an acid value in the above-mentioned ranges from the viewpoint of can-making processability, and it is suitable that it is not acrylic modified.
  • a known water-dispersible and / or water-soluble polyester resin used in the above can be used.
  • the water-dispersible polyester resin and the water-soluble polyester resin are polyester resins containing a hydrophilic group as a component, and these components may be physically adsorbed on the surface of the polyester dispersion but are copolymerized in the polyester resin skeleton. Is particularly preferable.
  • phthalic anhydride As the component containing a hydrophilic group, specifically, phthalic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride, itaconic anhydride, carboxylic acid anhydrides such as citraconic anhydride, polyethylene glycol, polypropylene glycol, Examples thereof include hydroxyl group-containing polyether monomers such as glycerin and polyglycerin, metal salts of sulfonic acid-containing monomers such as 5-sulfoisophthalic acid and 4-sulfonaphthalene-2,7-dicarboxylic acid, and ammonium salts.
  • hydroxyl group-containing polyether monomers such as glycerin and polyglycerin
  • metal salts of sulfonic acid-containing monomers such as 5-sulfoisophthalic acid and 4-sulfonaphthalene-2,7-dicarboxylic acid, and ammonium salts.
  • polyester resin a carboxyl group-containing polyester resin having a carboxyl group as a hydrophilic group can be preferably used.
  • the monomer component forming the polyester resin in combination with the hydrophilic group-containing monomer is not particularly limited as long as it is a monomer usually used for polymerization of the polyester resin.
  • the polycarboxylic acid component constituting the polyester resin include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedione.
  • Acids aliphatic dicarboxylic acids such as dimer acid, (anhydrous) maleic acid, fumaric acid, unsaturated dicarboxylic acids such as terpene-maleic acid adducts, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydroisophthalic acid, Alicyclic dicarboxylic acids such as 1,2-cyclohexene dicarboxylic acid, (anhydrous) trimellitic acid, (anhydrous) pyromellitic acid, trivalent or higher polyvalent carboxylic acids such as methylcyclohexene tricarboxylic acid, and the like.
  • the proportion of the aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid, isophthalic acid, or naphthalenedicarboxylic acid in the polyvalent carboxylic acid component constituting the polyester resin is 60 mol% from the viewpoint of corrosion resistance, retort resistance, flavor and the like. It is preferably not less than 80%, more preferably not less than 80%.
  • Polyhydric alcohol components constituting the polyester resin include ethylene glycol, propylene glycol (1,2-propanediol), 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,2-butanediol, 1,3 -Butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-2- Butyl-1,3-propanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 1-methyl-1,8-octanediol, 3-methyl-1,6-hexanediol, 4-methyl-1, Aliphatic glycols such as 7-heptanediol, 4-methyl-1,8-octanediol, 4-propyl
  • the polyester resin is obtained by polycondensing one or more kinds of the above polyvalent carboxylic acid components and one or more kinds of the polyhydric alcohol components, or after polycondensation, a polyvalent carboxylic acid component such as terephthalic acid, isophthalic acid or tricarboxylic anhydride.
  • a polyvalent carboxylic acid component such as terephthalic acid, isophthalic acid or tricarboxylic anhydride.
  • the number average molecular weight (Mn) of the polyester resin is not limited to this, but it is preferably in the range of 1,000 to 100,000, particularly 3,000 to 50,000. If it is smaller than the above range, the coating film may become brittle and inferior in workability, and if it is larger than the above range, the stability of the coating composition may be deteriorated.
  • the average dispersed particle size of the polyester resin in the coating composition is preferably in the range of 10 to 1,000 nm, particularly 20 to 500 nm.
  • the hydroxyl value of the polyester resin is not limited to this, but is preferably 20 mgKOH / g or less, more preferably 10 mgKOH / g or less.
  • a ⁇ -hydroxyalkylamide compound is used as the curing agent, which reacts with the carboxyl groups of the polyester resin but does not react or does not react with the hydroxyl groups, most of the hydroxyl groups of the polyester resin have not been reacted. The reaction remains on the coating film. Therefore, when the hydroxyl value is larger than the above range, the number of remaining hydroxyl groups increases, and the corrosion resistance may decrease.
  • (Curing agent) In the coated metal sheet of the present invention, it is possible to use a curing agent composed of a ⁇ -hydroxyalkylamide compound having a ⁇ -hydroxyalkylamide group as a functional group capable of undergoing a crosslinking reaction with a carboxyl group of the polyester resin as the main component. This is an important feature. Curing agents composed of ⁇ -hydroxyalkylamide compounds are less likely to undergo self-condensation reaction between curing agents, or do not undergo self-condensation reaction, and therefore resol-type phenolic resins and melamine that are generally used as curing agents for polyester coating compositions.
  • Examples of the curing agent composed of a ⁇ -hydroxyalkylamide compound include those represented by the following general formula [I].
  • R 1 and R 1 ′ are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 2 and R 2 ′ are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • A represents a polyvalent organic group
  • m represents 1 or 2
  • n represents 0 to 2 (the sum of m and n is at least 2).
  • R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • a in the general formula [I] is preferably an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon, more preferably an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon having 2 to 20 carbon atoms, Aliphatic hydrocarbons having the numbers 4 to 10 are more preferable.
  • the sum of m and n in the general formula [I] is preferably 2 or 3 or 4.
  • the functional group equivalent of the ⁇ -hydroxyalkylamide compound is preferably 30 to 500 g / eq, and particularly preferably 40 to 200 g / eq.
  • the functional group equivalent is a value obtained by dividing the molecular weight by the number of functional groups per molecule of the curing agent (the functional group here means a functional group capable of undergoing a crosslinking reaction with the carboxyl group of the base polyester resin). Yes, it means the molecular weight per one of the functional groups of the curing agent. If the functional group equivalent is smaller than the above range, the distance between the cross-linking points cannot be increased, so that the flexibility of the coating film decreases and the processability deteriorates.
  • the average molecular weight of the curing agent is preferably 1000 or less.
  • the compatibility with the polyester resin as the main component may be lowered, and the reactivity may be lowered.
  • the average number of functional groups per molecule of the curing agent is 3 or more in order to obtain good curability.
  • the ⁇ -hydroxyalkylamide compound used as the curing agent is particularly N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxyethyl) adipamide [CAS: 6334-25. -4, Product example: Prim XLXL552 manufactured by EMS, and N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) adipamide [CAS: 57843-53-5, Product example: Prim QM1260 manufactured by EMS] Is preferred.
  • N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) adipamide is more preferably used from the viewpoint of curability and retort resistance.
  • Reactivity of N, N, N ', N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) adipamide with polyester resin is higher than that of N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) adipamide
  • the curing agent is preferably added in an amount of 1 to 15 parts by mass, more preferably 2 to 10 parts by mass, still more preferably 3 to 8 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyester resin (solid content).
  • amount of the curing agent is less than the above range, sufficient curability cannot be obtained, while when the amount of the curing agent is more than the above range, the amount of the carboxyl group of the polyester resin is
  • the functional group of the curing agent is excessively large, it becomes difficult for one molecule of the curing agent to react with two or more molecules of the polyester resin, and as a result, there is a defect in the formation of crosslinks, which may rather reduce the curability. is there. Moreover, the stability of long-term storage may be poor.
  • the equivalent ratio of the hydroxyl group derived from the ⁇ -hydroxyalkylamide group of the curing agent to the carboxyl group of the polyester resin is 0.3 to 3.0, preferably 0.5 to 2. It is desirable that it is in the range of 5, more preferably 0.8 to 2.0.
  • aqueous coating composition containing a polyester resin as a main component and a ⁇ -hydroxyalkylamide compound as a curing agent. ..
  • the component with the highest content (mass ratio) Is defined as the main component.
  • the aqueous coating composition contains an aqueous medium together with the polyester resin and the curing agent described above.
  • aqueous medium water or a mixture of water and an organic solvent such as alcohol, polyhydric alcohol, or a derivative thereof can be used as the aqueous medium, as in the known aqueous coating composition.
  • an organic solvent it is preferably contained in an amount of 1 to 45% by mass, particularly preferably 5 to 30% by mass, based on the entire aqueous medium in the aqueous coating composition. By containing the solvent in the above range, the film forming performance is improved.
  • an organic solvent one having an amphipathic property is preferable, and examples thereof include methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butanol, ethylene glycol, methyl ethyl ketone, butyl cellosolve, carbitol, butyl carbitol, propylene glycol monopropyl.
  • examples thereof include ethers, propylene glycol ethylene glycol monoble ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, and 3-methyl 3-methoxybutanol.
  • the coating composition preferably contains a basic compound capable of neutralizing the carboxyl group of the polyester resin in order to impart water dispersibility or water solubility to the polyester resin.
  • the basic compound is preferably a compound that volatilizes by baking during coating film formation, that is, ammonia and / or an organic amine compound having a boiling point of 250 ° C. or less.
  • alkylamines such as trimethylamine, triethylamine and n-butylamine, alcohol amines such as 2-dimethylaminoethanol, diethanolamine, triethanolamine, aminomethylpropanol and dimethylaminomethylpropanol are used.
  • polyamines such as ethylenediamine and diethylenetriamine can be used.
  • amines having a branched chain alkyl group and heterocyclic amines are also preferably used.
  • a branched chain alkyl group a branched chain alkylamine having 3 to 6 carbon atoms, particularly 3 to 4 carbon atoms, such as isopropylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, isoamylamine and the like is used.
  • a saturated heterocyclic amine containing one nitrogen atom such as pyrrolidine, piperidine and morpholine is used.
  • triethylamine or 2-dimethylaminoethanol can be preferably used, and the amount thereof used is preferably 0.5 to 1.5 equivalents relative to the carboxyl group.
  • the coating composition may optionally contain a lubricant. It is preferable to add 0.1 to 10 parts by mass of the lubricant to 100 parts by mass of the polyester resin. By adding a lubricant, it is possible to suppress scratches on the coating film at the time of molding and improve the slipperiness of the coating film at the time of molding.
  • a fatty acid ester wax which is an esterification product of a polyol compound and a fatty acid
  • a silicone wax a fluorine wax such as polytetrafluoroethylene
  • a polyolefin wax such as polyethylene
  • paraffin examples thereof include wax, lanolin, montan wax, microcrystalline wax, carnauba wax, silicon-based compound, and vaseline.
  • a leveling agent, a pigment, an antifoaming agent, etc. which have been conventionally blended in the coating composition, can be added to the coating composition according to a conventionally known formulation.
  • other resin components may be contained together with the polyester resin within the range not impairing the object of the present invention, for example, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, polyolefin resin, epoxy resin, polyurethane.
  • Resin acrylic resin, phenol resin, melamine resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin, polyvinyl alcohol, ethylene / vinyl alcohol copolymer, polyvinylpyrrolidone, polyvinylethyl ether, polyacrylamide, acrylamide resin
  • a compound, polyethyleneimine, starch, gum arabic, water dispersion of water such as methylcellulose or a water-soluble resin may be contained.
  • the polyester resin is contained in an amount of 5 to 55 mass% as a solid content.
  • the resin solid content is less than the above range, an appropriate amount of coating film cannot be secured and the covering property becomes poor.
  • the resin solid content is higher than the above range, workability and coatability may be poor.
  • the above-mentioned coating composition is applied on at least one side of a metal plate and then heated at a temperature higher than 200 ° C. and 320 ° C. or lower for 5 to 60 seconds to obtain a MEK extraction rate of 14 to 50. It is possible to produce coated metal sheets with a coating film of 10%.
  • a coating method by a known coating method such as roll coater coating, spray coating, or dip coating, on at least the inner surface side of the metal plate of the can, preferably after coating both surfaces, by heating means such as a coil oven. It can be manufactured by baking.
  • the baking conditions of the coating composition are appropriately adjusted depending on the type and blending ratio of the polyester resin and the curing agent, the type of metal base material, the coating amount, etc., but the MEK extraction rate of the coating film after baking should be within the above range. Therefore, it is preferable to heat-cure at a baking temperature of more than 200 ° C. and 320 ° C. or less, preferably 230 ° C. to 300 ° C. for 5 to 60 seconds, preferably 5 to 45 seconds. Further, the temperature referred to here indicates the ambient temperature at the time of baking (the temperature inside the oven). If the baking temperature is lower than the above range, a sufficient degree of curing may not be obtained.
  • the polyester resin when the baking temperature is higher than the above range, the polyester resin may be thermally decomposed by excessive heating. If the baking time is shorter than the above range, a sufficient degree of curing may not be obtained, and if the baking time is longer than the above range, economic efficiency and productivity are poor.
  • Examples of the metal plate used for the coated metal plate include, but are not limited to, hot drawn steel plate, cold rolled steel plate, hot dip galvanized steel plate, electrogalvanized steel plate, alloy plated steel plate, aluminum zinc alloy plated steel plate, aluminum plate, tin plating. Steel plates, stainless steel plates, copper plates, copper-plated steel plates, tin-free steel, nickel-plated steel plates, ultra-thin tin-plated steel plates, chrome-treated steel plates, etc.
  • an aluminum plate specifically, an aluminum alloy plate in the 3000s, 5000s, or 6000s of "JIS H 4000" can be preferably used.
  • the thickness of the metal plate is preferably in the range of 0.1 to 1.00 mm from the viewpoint of can strength and formability.
  • a thermoplastic resin film such as a polyester resin film may be laminated as an organic resin coating layer on the coating film of the coated metal plate to form an organic resin coated metal plate.
  • the drawn and ironed can of the present invention can be manufactured by a conventionally known molding method as long as the coated metal plate described above is used. Since the coating film of the coated metal sheet of the present invention has excellent extensibility, processability, and adhesion, it is a coating film at the crushing and can end even during severe drawing and ironing. A drawn and ironed can can be formed without peeling. Since the coated metal sheet of the present invention is excellent in formability and lubricity, it is necessary to draw and squeeze not only when using a liquid coolant but also when forming under dry conditions without using a liquid coolant. Cans can be molded.
  • the surface of the coated metal plate is preferably coated with a wax-based lubricant, for example, paraffin-based wax, white petrolatum, palm oil, various natural waxes, polyethylene wax, etc., under dry conditions. With this, you can efficiently squeeze and iron.
  • a blank is punched from a coated metal plate coated with a wax-based lubricant by a cupping press, and a drawn cup is formed by a drawing method.
  • the drawing ratio RD defined by the following formula (3) is in the range of 1.1 to 2.6 in total (up to the drawing and ironing can), and particularly 1.4 to 2.6. Is desirable.
  • the squeezing cup is subjected to redrawing—one step or several steps of ironing.
  • the temperature of the forming punch is adjusted to 20 to 80 ° C.
  • the ironing ratio R represented by the following formula (4) is preferably in the range of 25 to 80%, particularly 40 to 70%.
  • R (%) (tb ⁇ tw) / tb ⁇ 100 (4)
  • tb represents the thickness of the original coated metal plate
  • tw represents the thickness of the central portion of the side wall of the can body of the drawn and ironed can.
  • the thickness of the central portion of the side wall of the can body is 20 to 75%, preferably 30 to 60% of the thickness of the can bottom (central portion).
  • the resulting drawn and ironed can is subjected to a heat treatment process to obtain a drawn and ironed can having a MEK extraction rate of the coating film of less than 14%.
  • a manufacturing method is provided.
  • the drawn and ironed can after molding is subjected to at least one heat treatment to crosslink the functional groups of the unreacted polyester resin and the curing agent remaining in the coating film, and the final degree of curing of the coating film.
  • the heat treatment may also have other purposes such as removing residual strain of the coating film caused by processing and drying and curing the printing ink printed on the surface.
  • it is preferable to heat in a temperature range of 150 to 250 ° C. for 20 to 180 seconds. After the heat treatment, it is rapidly cooled or left to cool, and if desired, subjected to one-step or multi-step neck-in processing and flange processing to obtain a can for tightening. Further, it is possible to shape the squeezed ironing can and then deform the upper part to make it into a bottle shape, or cut off the bottom part and attach another can end to make it into a bottle shape.
  • the coated metal sheet of the present invention has excellent can-making workability, and therefore can withstand severe processing such as the production of drawn and ironed cans, and can form drawn and ironed cans with excellent corrosion resistance without metal exposure. it can.
  • the drawn and ironed can of the present invention may not be used for applications requiring heat treatment (drying and curing in the printing step) after molding, and in such a case, it has excellent can-making processability. It does not necessarily have to have resistance to peeling of coating film during heat treatment. Therefore, in the coated metal plate of the present invention, it is important to satisfy can-making processability, and a mode further having heat resistance (no sticking of coating film) and coating film peeling resistance is a more preferable embodiment. .
  • the coated metal sheet of the present invention is used for applications other than drawing and ironing cans, for example, drawing cans (DR cans), deep-drawing cans (DRD cans), DTR cans, drawn and ironing cans, or can lids by a conventionally known manufacturing method. Can also be suitably applied.
  • DR cans drawing cans
  • D cans deep-drawing cans
  • DTR cans drawn and ironing cans
  • can lids by a conventionally known manufacturing method.
  • shape of the can lid a conventionally known shape such as a score opening for forming a content pouring opening and an easy open lid provided with a tab for opening can be adopted, and a full open type or a partial open type. Any of (stay-on-tab type) may be used.
  • part means “part by mass”.
  • Phenolphthalein was used as the indicator.
  • a solvent such as tetrahydrofuran was used as the solvent.
  • 30 mg of the polyester resin solid was dissolved in 0.6 ml of deuterated chloroform and 1H-NMR measurement was performed to determine the monomer composition ratio from the peak intensity. The composition ratio was determined by removing a very small amount of components (less than 1 mol% based on all the monomer components).
  • a curing agent ⁇ -hydroxyalkylamide compound, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxypropyl) adipamide [Primid QM1260 manufactured by EMS-GRILTECH; “ ⁇ -hydroxyalkylamide A” in the table Notation] was used.
  • monomer composition terephthalic acid component / isophthalic acid component / adipic acid component / ethylene glycol component / neo
  • Example 1 to 25 Using the water-based coating composition obtained in each production example, a coated metal plate of each experimental example was prepared. The coating films on the inner surface side and the outer surface side of the coated metal plate were formed using the same aqueous coating composition.
  • a metal plate As a metal plate, a phosphoric acid chromate-based surface-treated aluminum plate (3104 alloy, plate thickness: 0.28 mm, chromium weight in the surface-treated film: 20 mg / m 2 ) was used. First, after the molding, the outer surface side was dried. The water-based coating composition was applied by a bar coater so that the film thickness of the coating film after baking was 3 ⁇ m, and dried at 120 ° C. for 60 seconds.
  • an aqueous coating composition was applied to the inner surface on the opposite side by a bar coater so that the thickness of the coating film after drying and baking would be the thickness shown in Table 2, and the coating temperature was set to 250 ° C. (in an oven). It was prepared by baking for 60 seconds at the furnace temperature).
  • an aqueous coating composition was prepared in the same manner as in Production Example 5 except that the type of polyester resin, the type of curing agent, or the solid content ratio was changed.
  • a coated metal plate was prepared using the obtained aqueous coating composition.
  • the coating films on the inner surface side and the outer surface side of the coated metal plate were formed by using the same aqueous coating composition.
  • a metal plate a phosphoric acid chromate-based surface-treated aluminum plate (3104 alloy, plate thickness: 0.28 mm, chromium weight in the surface-treated film: 20 mg / m 2 ) was used. First, after the molding, the outer surface side was dried.
  • the water-based coating composition was applied by a bar coater so that the film thickness of the coating film after baking was 3 ⁇ m, and dried at 120 ° C. for 60 seconds. Then, the water-based coating composition was applied to the inner surface on the opposite side with a bar coater so that the thickness of the coating film after drying and baking would be the thickness shown in Table 3. It was prepared by baking at a predetermined baking time shown in Table 3 at a furnace temperature).
  • the extrapolation glass transition start temperature that is, the straight line obtained by extending the low temperature side baseline to the high temperature side and the gradient of the curve of the stepwise change part of the glass transition are maximized.
  • the temperature at the intersection with the tangent line drawn by the point was defined as the glass transition temperature of the coating film (coating Tg).
  • Sample amount 5mg Temperature rising rate: 10 ° C / min Temperature range: -80 to 200 ° C (heating, cooling, heating)
  • Environmental conditions: under nitrogen flow When obtaining a measurement sample from a coated metal plate with coating films formed on both sides, remove the coating film on one side that is not to be measured by sandpaper, etc., and then remove it in a diluted hydrochloric acid aqueous solution.
  • a measurement sample can be obtained by dissolving a metal base material (metal plate) by a conventional method such as dipping in, and taking out a film-shaped free coating film, thoroughly washing with distilled water and drying.
  • the aqueous coating composition used in each of the experimental examples was treated with a phosphoric acid chromate-based surface-treated aluminum plate (3104 alloy, 3104 alloy, so as to have the same film thickness as the inner coating film of the coated metal plate of each experimental example shown in Tables 2 and 3). Plate thickness: 0.28 mm, chromium in surface treatment film: 20 mg / m 2 ) was coated with a bar coater, and 250 ° C. (so that the baking time was the same as the inner coating film of the coated metal plate of each experimental example). Baking was performed at the oven temperature) to prepare a coated metal plate.
  • a test piece of 5 cm x 5 cm size is cut out from the coated metal plate, and after measuring the mass of the test piece (W1), 200 ml of MEK (methyl ethyl ketone) is used and the test piece is placed in boiling MEK (under reflux at 80 ° C) for 1 hour. It was dipped and MEK extraction was carried out at the boiling point for 1 hour. The test piece after extraction was washed with MEK and then dried under the condition of 120 ° C. for 1 hour, and the mass (W2) of the test piece after extraction was measured. Further, the coating film was peeled and removed by a decomposition method with concentrated sulfuric acid, washed and dried, and the mass (W3) of the test piece was measured.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • the MEK extraction rate (mass%) of the coating film of the coated metal plate is calculated by the following formula (5). The results are shown in Table 2.
  • MEK extraction rate (%) 100 ⁇ (W1-W2) / (W1-W3) ... (5)
  • the MEK extraction rate of the coating film of the coated metal plate is measured by the above method after removing the coating film on one side that is not measured by sandpaper etc. be able to.
  • the aqueous coating compositions used in Experimental Examples 1 to 23 were coated on an aluminum foil with a bar coater so as to have the same film thickness as the inner coating film of the coated metal plate of each Experimental Example shown in Table 2, It baked at 60 degreeC for 60 second (s), and formed the coating film on the aluminum foil.
  • the aluminum foil having a coating film formed thereon is cut into a length of 5 mm and a length of 30 mm, and the aluminum foil is dissolved by dipping it in a diluted hydrochloric acid aqueous solution, and a film-like free coating film is taken out and sufficiently washed with distilled water. And dried to obtain a measurement sample of 5 mm width and 30 mm.
  • the upper and lower 5 mm was used as a grip allowance and chucked in a tensile tester so that the distance between chucks (the original length of the sample) was 20 mm.
  • a tensile test was performed under the following conditions to measure the elongation rate (breaking elongation) of the coating film at break under test conditions of 90 ° C. The results are shown in Table 2.
  • the elongation rate is calculated by the following formula (6).
  • the amount of elongation (extended length) of the sample up to the time of breaking was substituted by the amount of movement of the crosshead of the testing machine up to the time of breaking.
  • Elongation rate (%) 100 ⁇ ( ⁇ L / L 0 ) ... (6)
  • L 0 Original length of sample (mm)
  • ⁇ L Elongation of sample until breakage (mm)
  • the coating film on one side not to be measured is removed by shaving with a sand paver, and then the coated metal plate is cut to a length of 5 mm and a length of 30 mm.
  • metal substrate metal plate
  • a conventional method such as cutting out and immersing in a diluted hydrochloric acid aqueous solution, taking out the free coating film in film form, thoroughly washing with distilled water and drying A sample can be obtained.
  • the water-based coating composition used in each experimental example was made to have the same thickness as the film thickness of the inner coating film of the coated metal plate of each experimental example, and a chromate phosphate surface-treated aluminum plate (3104 alloy, plate thickness: 0.28 mm
  • the weight of chromium in the surface-treated film 20 mg / m 2
  • a coated metal plate was cut into a size of 2 cm ⁇ 5 cm to prepare a test piece.
  • the evaluation criteria are as follows. ⁇ : No adhesion of the coating film is seen on the metal plate. ⁇ : Adhesion of the coating film is slightly observed on the metal plate. ⁇ : Adhesion of the coating film is partially seen on the metal plate.
  • a drawn and squeezed can with a total drawing ratio of 2.15 and an squeezing ratio of 64% (can height: about 130 mm, the thickness of the center of the can body side wall is 38.5 of the thickness of the center of the can bottom). %) was obtained.
  • the coating property (degree of metal exposure) of the inner coating film after molding was evaluated by a copper sulfate test.
  • an aqueous solution of copper sulfate prepared by mixing 20 parts of copper (II) sulfate pentahydrate, 70 parts of deionized water, and 10 parts of hydrochloric acid (36%)] Let stand for about 2 minutes. Then, the copper sulfate aqueous solution was taken out from the can body, washed with water, the can was cut open, and the degree of metal exposure was observed by the degree of copper deposition on the inner surface side to evaluate the can making processability.
  • the evaluation criteria are as follows. A: No metal exposure is observed. ⁇ : Metal exposure was observed in a part of the side wall of the can body where the wall thickness was the most severe and the wall thickness was thinned. ⁇ : Metal exposure is observed in the part where the side wall of the can body is the most severely processed and thinned. X: Metal exposure is recognized in a wide area on the side wall of the can body.
  • the squeezed ironing can obtained in each experimental example was subjected to heat treatment, and the degree of peeling of the inner coating film after the heat treatment was evaluated.
  • the formed can body was heat-treated at 201 ° C. for 75 seconds using an oven, the can was cut open, and the degree of peeling of the inner coating film was observed and evaluated.
  • the evaluation criteria are as follows. A: No peeling of the coating film is observed. ⁇ : Peeling of the coating film is observed in a part of the side wall of the can body where the processing is severe and the wall thickness is thin. ⁇ : Peeling of the coating film is observed in the region where the side wall of the can body is severely processed.
  • the drawn and ironed can obtained from the coated metal plate of Experimental Example 26 was subjected to heat treatment, and the MEK extraction rate of the inner coating film after the heat treatment was evaluated.
  • a 5 cm x 5 cm size test piece was cut out from the center part of the side wall of the can body, and the coating film on the outer surface side was sandpaper (sandpaper). ), Washed and dried.
  • the MEK extraction rate of the coating film on the inner surface side was measured in the same manner as the above-mentioned method of measuring the MEK extraction rate. The result was a MEK extraction rate of 12%.
  • Table 1 shows the composition of the aqueous coating composition in each production example (type of polyester resin, type of curing agent, solid content ratio, etc.), Table 2 shows Experimental Examples 1 to 25, and Table 3 shows coating of Experimental Examples 26 to 40.
  • the coating conditions type of water-based coating composition, composition, coating film thickness), coating film performance, and various evaluation results for a metal plate are shown.
  • the elongation of the coating film was not measured under the 90 ° C. test condition, but no metal exposure occurred in the canning processability evaluation in any of the Experimental Examples. Therefore, the elongation of the coating film is 200% or more.
  • the coated metal sheet of the present invention is excellent in can-making workability and productivity because it has a coating film having elongation and heat resistance in a high temperature range, and coating film peeling occurs during heat treatment after molding Since it has excellent coating film peeling resistance, it can be suitably used for manufacturing a squeezed ironing can.
  • the obtained squeezed and ironed can is excellent in corrosion resistance and the like, and thus can be suitably used for beverage containers and the like.

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Abstract

本発明は、少なくとも片面に塗膜を有する塗装金属板に関するものであり、前記塗膜が、主成分としてポリエステル樹脂及び硬化剤としてβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物を含有し、前記塗膜の90℃の試験条件における伸び率が200%以上であることにより、絞り加工やしごき加工等の過酷な加工に付された場合にも、金属露出が生じない優れた製缶加工性を有する塗装金属板、及び該塗装金属板から成る絞りしごき缶が提供される。

Description

塗装金属板及び絞りしごき缶
 本発明は、塗装金属板及び該塗装金属板から成る絞りしごき缶に関するものであり、より詳細には、絞り加工やしごき加工等の過酷な加工に付された場合にも、金属露出が有効に防止される優れた製缶加工性を有し、かつ成形後の熱処理時にも塗膜剥離が生じない塗膜剥離耐性に優れる絞りしごき缶用塗装金属板及び絞りしごき缶に関する。
 アルミニウム等の金属板を熱可塑性樹脂フィルムで被覆した有機樹脂被覆金属板は、缶用材料として古くから知られており、この有機樹脂被覆金属板を絞り加工或いは絞り・しごき加工等に付して、飲料等を充填するためのシームレス缶とし、或いはこれをプレス成形してイージーオープンエンド等の缶蓋とすることもよく知られている。例えば、エチレンテレフタレート単位を主体としたポリエステル樹脂から成る熱可塑性樹脂フィルムを有機樹脂被覆層として有する有機樹脂被覆金属板は、絞りしごき加工により成形されるシームレス缶用の製缶材料として使用されている(特許文献1等)。このような有機樹脂被覆金属板は、液体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を行うことができるため、有機樹脂で被覆していない金属板を、多量の液体クーラントを用いて絞りしごき成形する場合に比して、環境負荷を大幅に低減できるという利点がある。
 このような有機樹脂被覆金属板は、熱可塑性ポリエステル樹脂等の予め形成されたフィルムを金属板に熱接着により貼り合せる方法、押出された熱可塑性ポリエステル樹脂等の溶融薄膜を金属板に貼り合せる押出しラミネート法等のフィルムラミネート方式により製造されている。
 しかしながら、フィルムラミネート方式は、薄膜での製膜が難しいことから、フィルムの厚みが厚くなりやすく、経済性の面で問題となる場合がある。
 このようなフィルムラミネート方式による有機樹脂被覆金属板に代えて、薄膜での成膜が可能な塗装方式により金属板上に塗膜を形成した塗装金属板から、ドライ条件下で絞りしごき缶を製造することも提案されている。
 例えば下記特許文献2には、両面塗装金属板であって、加工後に缶内面側となる皮膜の乾燥塗布量が90~400mg/100cm、ガラス転移温度が50~120℃であり、かつ60℃の試験条件において、鉛筆硬度H以上、伸び率200~600%及び動摩擦係数0.03~0.25の範囲内にあるものであり、加工後に缶外面側となる皮膜の乾燥塗布量が15~150mg/100cm、ガラス転移温度が50~120℃であり、かつ60℃の試験条件において、鉛筆硬度H以上である絞りしごき缶用塗装金属板が提案されている。
特開2001-246695号公報 特許第3872998号
 しかしながら、上記特許文献2では、缶内面側の塗料組成物としてポリエステル樹脂とレゾール型フェノール樹脂、缶外面側の塗料組成物としてポリエステル樹脂とアミノ樹脂及び/又はレゾール型フェノール樹脂を含有する塗料組成物を用いており、そのような塗料組成物から形成される塗膜は、塗膜中にフェノール樹脂又はアミノ樹脂の自己縮合体に由来する硬く脆いドメインが形成されるため、そうしたドメインが塗膜の加工性低下を招き、製缶加工性の点で問題となる場合があった。また、レゾール型フェノール樹脂を用いた場合においては、形成される塗膜がフェノール樹脂特有の黄色味を帯びるため、外面側への適用など用途によっては塗膜色調が問題となる場合があった。
 一方、塗装金属板から成形された絞りしごき缶において、缶体を成形した後に、加工により生じた塗膜の残留歪みの除去、或いは缶外面側に印刷を施す際のインキ、ニスの乾燥硬化を目的とした熱処理を施すような場合においては、過酷な加工により生じた塗膜の内部応力(残留応力)が緩和されるに伴い、特に缶胴側壁部の加工が厳しく薄肉化されている部位において、塗膜が金属基材から剥離する場合があった。
 従って本発明の目的は、上記のような問題を生じることがなく、ドライ条件下での絞りしごき加工等の過酷な加工にも適用可能な優れた製缶加工性を有すると共に、缶体成形後に熱処理を施すような場合においても塗膜が剥離することのない優れた塗膜剥離耐性を有し、かつ生産性に優れた塗装金属板及び該塗装金属板から成る絞りしごき缶を提供することである。
 本発明によれば、少なくとも片面に塗膜を有する塗装金属板において、前記塗膜が、主成分としてポリエステル樹脂及び硬化剤としてβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物を含有し、前記塗膜の90℃の試験条件における伸び率が200%以上であることを特徴とする塗装金属板が提供される。
 本発明の塗装金属板においては、
1.前記塗膜のMEK抽出率が50%以下であること、
2.前記塗膜のMEK抽出率が14~50%であること、
3.前記塗膜のガラス転移温度が20~120℃の範囲であること、
4.前記β-ヒドロキシアルキルアミド化合物が、前記ポリエステル樹脂100質量部に対して2~10量部の範囲で含有されていること、
5.前記ポリエステル樹脂が、未アクリル変性ポリエステル樹脂又はアクリル樹脂成分の含有量が10質量%未満であるアクリル変性ポリエステル樹脂であること、
6.前記塗膜の膜厚が30μm未満であること、
7.前記塗膜が水性塗料組成物から形成されていること、
が好適である。
 本発明によればまた、上記塗装金属板から成る絞りしごき缶が提供される。
 本発明の絞りしごき缶においては、缶底部における内面及び/又は外面塗膜が、主成分としてポリエステル樹脂及び硬化剤としてβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物を含有し、90℃の試験条件における伸び率が200%以上であり、MEK抽出率が50%以下であることが好適である。
 本発明によれば更に、ポリエステル樹脂を主成分とし、β-ヒドロキシアルキルアミド化合物を硬化剤として含有する水性塗料組成物を、金属板の少なくとも片面に塗工した後、200℃より高く320℃以下の温度で5~60秒間加熱することにより、MEK抽出率が14~50%の塗膜を形成することを特徴とする塗装金属板の製造方法が提供される。
 本発明によれば更にまた、上記塗装金属板を、絞りしごき加工した後、得られた絞りしごき缶を加熱工程に付することにより、前記塗膜のMEK抽出率を14%未満とすることを特徴とする絞りしごき缶の製造方法が提供される。
 本発明の絞りしごき缶の製造方法においては、前記加熱工程における加熱条件が、150~250℃で20~180秒間であることが好適である。
 本発明者らは、前述の背景を鑑み、本用途に適した塗装金属板について鋭意検討した結果、特定のポリエステル樹脂、及び硬化剤としてβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物を含有し、硬化度が適度に制御された塗膜が形成された塗装金属板を用いることにより、上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明の塗装金属板は、塗膜の伸び性や加工性に優れており、ドライ条件下での絞り加工やしごき加工のような過酷な加工に付された場合にも、缶胴側壁部での破断(本発明で破胴ということがある)が生じてしまうことはもちろん、金属露出が有効に防止されるため、優れた製缶加工性を有していると共に、塗膜は無色透明であり、塗膜色調が問題となるおそれもない。また、後述するように塗膜が充分な耐熱性を有するため、絞りしごき缶を高速かつ連続で成形するような場合においても、缶体が座屈、または破胴するなどの不良が起こらず、生産性に優れる。さらに、塗膜の硬化度を制御することにより、製缶加工によって発生する内部応力を低減できることから、缶体成形後に熱処理を施すような場合においても塗膜が剥離するおそれがなく、絞りしごき缶に用いる塗装金属板として適している。
 また本発明の塗装金属板を用いて得られた絞りしごき缶は、内面の金属露出が防止されているため優れた耐食性を有している。
(塗装金属板)
 本発明の塗装金属板は、金属板の少なくとも片面に形成される塗膜が、主成分としてポリエステル樹脂、硬化剤(架橋剤)としてβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物を含有し、該塗膜の90℃の試験条件における伸び率が200%以上であるが重要な特徴である。
 塗装金属板を用いて、ドライ条件下で絞りしごき缶を成形する場合、塗装金属板は、成形発熱による温度上昇を伴いながら、過酷な加工・変形に付されることになる。その際、塗装金属板上に形成された塗膜が、高い温度域での充分な伸び性や加工性を有していなければ、金属基材の加工に追従することができず、金属露出の発生や破胴が生じるおそれがある。また、特に絞りしごき缶を高速かつ連続で成形する場合においては、温度上昇がより顕著になるため、塗膜が充分な耐熱性を有していなければ、塗膜が軟化し金型に張り付くおそれがある。特に缶内面側においては、絞りしごき成形後、成形パンチから缶体を抜き取る時点で、缶体が成形パンチに張り付き、成形パンチと缶体が分離しにくくなる現象(ストリッピング性不良)が生じ、それにより缶体が座屈、または破胴するおそれがあり、生産性が低下するおそれがある。一方、缶外面側においては、塗膜が軟化することで耐キズ性が低下し、塗膜削れなどの外観不良が発生するおそれがある。
 さらに、塗膜の硬化度が高い、すなわちポリエステル樹脂等の主剤樹脂が硬化剤により高度に架橋されている場合においては、加工により生ずる内部応力が特に大きくなるため、その状態のまま、外面印刷の乾燥工程等で、主剤樹脂のガラス転移温度を超える温度(200℃程度)に加熱される熱処理が施されると、内部応力が緩和されるに伴い、塗膜と基体界面に収縮応力が働き、それにより塗膜剥離が発生してしまう場合があった。
 従って、塗装金属板上に形成される塗膜には、高い温度域での伸び性や加工性(製缶加工性)、金型に張り付かないための耐熱性、更には缶体成形後の熱処理時にも塗膜が剥離することのない塗膜剥離耐性が要求される。
 これらに対し、主成分としてポリエステル樹脂、硬化剤としてβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物を含有した塗膜を有する本発明の塗装金属板は、塗膜が高い温度域で充分な伸び性、加工性を発現することができるため製缶加工性に優れ、絞りしごき加工時も金属露出の発生が有効に抑えられると共に、塗膜が充分な耐熱性を発現し、高速かつ連続で絞りしごき成形した際にも、塗膜が金型に張り付きにくく、生産性に優れている。さらに、塗膜の硬化度を制御することにより、ポリエステル樹脂の架橋度合いが適度に抑えられ、加工により生ずる内部応力を低減することが可能となる。それにより、成形後に熱処理を施すような場合においても、塗膜の剥離を有効に抑えることが出来る。
 上述した通り、本発明の塗装金属板においては、本発明の塗装金属板において塗膜が高い伸び性、加工性を有することが重要であり、本発明においては、塗膜の90℃の試験条件下における伸び率が200%以上であることが重要であり、好ましくは250%以上、より好ましくは300~500%、更に好ましくは320~460%であることが望ましい。すなわち、90℃の試験条件下における塗膜の伸び率が200%未満の場合は、製缶加工性が劣り、成形時に金属露出が発生しやすくなるため、缶内面側の場合は耐食性が劣るようになり、外面側の場合は露出した金属基材が金型と接触することで凝着が起こり、生産性に劣るようになる。
 また上述したとおり、上記塗膜の硬化度の尺度となるMEK抽出率が50%以下であることが望ましい。MEK抽出率が50%より大きい場合は、塗膜の硬化性が低く、塗膜内に未架橋のポリエステル樹脂が多く存在することになるため、塗膜の耐熱性が低く、上述したとおり、絞りしごき缶を高速かつ連続で成形するような場合において、塗膜が金型に張り付きやすくなり、生産性が低下するおそれがある。また、缶外面側においては、塗膜削れなどの外面不良が発生するおそれがある。さらに、未架橋の成分が多くなることで、塗膜のバリア性が低下し、それにより、耐食性や耐レトルト白化性等が劣るようになる。
 さらに、本発明の塗装金属板においては、上記塗膜のMEK抽出率が14~50%の範囲にあることが好ましく、より好ましくは14~40%、更に好ましくは16~35%、特に好ましくは16~30%の範囲にあることが望ましい。MEK抽出率を上記範囲内にすることで、塗膜の硬化度が制御され、加工により生ずる内部応力を低減することが可能となるため、熱処理時の塗膜剥離を抑制することが出来る。上記範囲よりもMEK抽出率が低い場合には、塗膜の硬化度が高く、加工により生ずる内部応力が大きくなるため、絞りしごき缶成形後の熱処理時に塗膜剥離が発生するおそれがある。
 本発明の塗装金属板においては、上記塗膜のガラス転移温度(Tg)が20~120℃、好ましくは25~90℃、より好ましくは35~85℃、更に好ましくは40~80℃の範囲にあることが好適である。上記範囲よりもTgが高い場合には、加工性及び伸び性が低下し、成形により金属露出が発生するおそれがあり、製缶加工性が劣るようになる。また、加工後の内部応力が大きくなる傾向があるため、缶体成形後の熱処理時に塗膜剥離が生じやすくなるおそれがある。一方で上記範囲よりもTgが低い場合には、加工後の内部応力が小さくなる傾向にあり、熱処理時の塗膜剥離が生じにくくなるが、高速かつ連続で絞りしごき成形した際に塗膜が軟化し金型に張り付きやすくなり、成形パンチの抜け性(ストリッピング性)等の不良による生産性の低下が懸念されると共に、塗膜のバリア性が低下し耐食性が劣るおそれがある。また缶内面側の場合は内容物のフレーバー(香気)成分を収着しやすくなり、耐フレーバー収着性が劣るようになる。また、缶外面側においては、塗膜削れなどの外面不良が発生するおそれがある。
 また上記塗膜の膜厚は、乾燥膜厚で30μm未満、好ましくは2μmより大きく20μm未満、より好ましくは3μm以上15μm未満、更に好ましくは4~14μmの範囲にあることが好適である。上記範囲よりも薄膜の場合は、成形時に金属露出が発生しやすくなり、製缶加工性に劣るようになる。一方上記範囲よりも厚膜の場合は、更なる性能向上が望めず、経済性に劣るようになる。
(ポリエステル樹脂)
 本発明の塗装金属板において、塗膜を構成する主剤(主成分)としてポリエステル樹脂を用いるが、ここで主剤とは、塗膜を構成する成分の中で最も含有量(質量比率)が多いものとする。ポリエステル樹脂としては、ガラス転移温度(Tg)が、20~120℃、好ましくは25~90℃、より好ましくは35~85℃、更に好ましくは40~80℃の範囲にあることが好ましい。上記範囲よりもTgが高い場合には、形成される塗膜が硬くなり、塗膜の伸び性が不足し、製缶加工性が劣るようになる。また、加工時の内部応力が大きくなる傾向があるため、缶体成形後の熱処理時に塗膜剥離が生じやすくなる。一方上記範囲よりもTgが低い場合には、形成される塗膜のバリア性が低下し耐食性や耐レトルト性が劣るようになる。
 本発明においては、Tgの異なる2種以上のポリエステル樹脂をブレンドして用いることもでき、Tgの異なるポリエステル樹脂をブレンドすることで、ポリエステル樹脂1種のみを使用した場合に比べ、耐衝撃性に優れ、外部から衝撃を受けても塗膜欠陥のできにくい塗膜を形成できる場合がある。
 その場合においても、下記式(1)により算出されるポリエステル樹脂ブレンドのTgmixが上記のTg範囲にあれば良い。
1/Tgmix=(W1/Tg1)+(W2/Tg2)+…+(Wm/Tgm)
                         ・・・(1)
  W1+W2+…+Wm=1
 式中、Tgmixはポリエステル樹脂ブレンドのガラス転移温度(K)を表わし、Tg1,Tg2,…,Tgmは使用する各ポリエステル樹脂(ポリエステル樹脂1,ポリエステル樹脂2,…ポリエステル樹脂m)単体のガラス転移温度(K)を表わす。また、W1,W2,…,Wmは各ポリエステル樹脂(ポリエステル樹脂1,ポリエステル樹脂2,…ポリエステル樹脂m)の質量分率を表わす。
 本発明の塗装金属板においては、ポリエステル樹脂として、Tgが35℃~100℃のポリエステル樹脂(A)と、Tgが-30℃~25℃のポリエステル樹脂(B)を混合して用いることが、塗膜の耐衝撃性の観点から特に好ましい。その場合の配合比率は質量比で(A):(B)=98:2~10:90、特に95:5~30:70であることが好ましい。また、上記式(1)で算出されるガラス転移温度(Tgmix)が35℃以上であることが、耐食性や耐レトルト性の観点から好ましい。
 またポリエステル樹脂の酸価は5mgKOH/gより高く50mgKOH/g未満、好ましくは10~40mgKOH/g、更に好ましくは10mgKOH/g以上30mgKOH/g未満、特に好ましくは15mgKOH/g以上30mgKOH/g未満の範囲にあることが好適である。
 すなわち、主剤となるポリエステル樹脂が適度なカルボキシル基量(酸価)を有することにより、硬化性及び加工性、更に塗膜の密着性を兼ね備えることが可能になる。上記範囲よりも酸価が小さい場合には、硬化剤との架橋点となるカルボキシル基が少なく充分な硬化性を得ることができないおそれがあり、また塗膜と金属基体間の密着性に寄与するカルボキシル基が少ないため、塗膜の密着性が劣るようになる。一方上記範囲よりも酸価が大きい場合には、硬化剤との架橋点が多くなることで硬化性には優れるものの、架橋密度が過度に高くなりやすく、製缶加工性が劣るようになる。
 なお、上記範囲よりも酸価が大きい場合においても、硬化剤の配合量を少なくするなど調整すれば架橋密度を低く抑えることは可能であるが、その場合においては、架橋に用いられない遊離のカルボキシル基が塗膜に残存することになるため、塗膜の耐水性に劣るようになり、結果として充分な耐食性が得られない。
 また、本発明においては、単独の酸価が上記範囲内にある2種以上のポリエステル樹脂をブレンドした混合ポリエステル樹脂を用いても良く、その場合においては各々のポリエステル樹脂の酸価と質量分率を乗じて得られた値の総和を、混合ポリエステル樹脂の平均酸価(Avmix)とする。
 なお、単独の酸価が上記範囲内のポリエステル樹脂と、単独の酸価が上記範囲外のポリエステル樹脂をブレンドして用いる場合においては、塗膜中の全ポリエステル樹脂量(ポリエステル樹脂の総質量)に対して、単独の酸価が上記範囲内のポリエステル樹脂の含有量は30質量%以上、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%より大きいことが好ましい。
 また、単独の酸価が5mgKOH/g未満の低酸価ポリエステル樹脂をブレンドして用いる場合においては、全ポリエステル樹脂量(ポリエステル樹脂の総質量)に対して、前記低酸価ポリエステル樹脂の比率は60質量%未満、好ましくは50質量%未満、更に好ましくは40質量%未満とすることが好ましい。前記低酸価ポリエステル樹脂は、硬化剤との反応点となるカルボキシル基が極めて少ないため、前記低酸価ポリエステル樹脂自体は架橋構造に組み込まれにくく、焼付け後も未架橋のまま塗膜に残存する可能性が高い。従って、酸価が5mgKOH/g未満の低酸価ポリエステル樹脂の全体に占める割合が50質量%以上になると充分な硬化性を得ることができないおそれがある。
 さらに、主剤(主成分)として用いるポリエステル樹脂としては、ポリエステル樹脂(α)と、該ポリエステル樹脂(β)よりも酸価が高く、ポリエステル樹脂(α)との酸価の差が5mgKOH/g以上となるポリエステル樹脂(β)を混合した混合ポリエステル樹脂を用いることが、塗膜の加工性及び硬化性を、より高いレベルで両立する上で好ましい。
 主成分として比較的酸価が低い、すなわち硬化剤(β-ヒドロキシアルキルアミド化合物等)との反応点となるカルボキシル基量が比較的少ないポリエステル樹脂(α)のみを使用した場合は、架橋点密度が抑えられ加工性に優れる塗膜を形成しやすい反面、反応点の少なさから架橋反応に時間がかかり、高いレベルまで硬化度が達するためには、焼付けに時間がかかり、硬化性に劣る傾向にある。一方、主成分として比較的酸価が高い、すなわちカルボキシル基量が比較的多いポリエステル樹脂(β)のみを使用した場合は、短時間で充分な硬化度が得られやすく、硬化性に優れる反面、得られる塗膜は架橋点密度が高くなりやすく、加工性は劣る傾向にある。
 これらに対して、ポリエステル樹脂(α)とポリエステル樹脂(β)とを混合した混合ポリエステル樹脂を用いた場合、ポリエステル樹脂(α)のみを用いた場合に比して、塗膜全体の硬化性が顕著に向上する一方で、加工性においてはポリエステル樹脂(α)の特性が強く反映され、優れた加工性を発現でき、単独のポリエステル樹脂のみを用いる場合よりも、より高いレベルで硬化性と加工性を両立することが可能となる。
 なお、ポリエステル樹脂(α)とポリエステル樹脂(β)の酸価の差は、上記の通り5mgKOH/g以上、好ましくは10~30mgKOH/gの範囲にあることが好ましく、酸価の差が5mgKOH/g未満では、酸価の異なるポリエステル樹脂を組み合わせることによる効果を得ることは難しい。
 上記効果を効率よく奏するためには、ポリエステル樹脂(α)とポリエステル樹脂(β)の酸価の差が5mgKOH/g以上であることを条件に、ポリエステル樹脂(α)として酸価が5mgKOH/gより高く20mgKOH/g以下、特に5mgKOH/gより高く15mgKOH/g以下の範囲にあるポリエステル樹脂、及びポリエステル樹脂(β)として酸価が12mgKOH/g以上50mgKOH/g未満,特に15~45mgKOH/gの範囲にあるポリエステル樹脂を用いることが好適であり、かかるポリエステル樹脂(α)とポリエステル樹脂(β)を、(α):(β)=95:5~5:95、特に90:10~10:90の範囲(質量比)となるように混合することが好適である。
 なお、本発明においては、下記式(2)で表される、上記ポリエステル樹脂(α)及び(β)を混合して成る混合ポリエステル樹脂の酸価(Avmix)が、10~40mgKOH/g、好ましくは10mgKOH/g以上30mgKOH/g未満の範囲にあることが好適である。
Avmix=Avα・Wα+Avβ・Wβ・・・(2)
 式中、Avmixは混合ポリエステル樹脂の酸価(mgKOH/g)を表わし、Avα,Avβは使用するポリエステル樹脂(α)及び(β)の酸価(mgKOH/g)、Wα、Wβはポリエステル樹脂(α)及び(β)の質量分率を表わす。
 本発明で用いるポリエステル樹脂は、上述した酸価及びガラス転移温度を有すると共に、更にアクリル樹脂で変性していない未アクリル変性ポリエステル樹脂であることが望ましい。
 ポリエステル系水性塗料組成物においては、重合性不飽和モノマーをポリエステル樹脂にグラフト重合させる等の方法によりアクリル樹脂で変性したアクリル変性ポリエステル樹脂を用いることが広く提案されているが、アクリル樹脂で変性されたポリエステル樹脂は、形成される塗膜の加工性が劣る傾向にあると共に、その変性のために製造工程数が増え、製造コストも高くなる場合があるため、本発明に用いるポリエステル樹脂としては、アクリル樹脂で変性していないポリエステル樹脂(未アクリル変性ポリエステル樹脂)であることが好ましい。もしアクリル変性ポリエステル樹脂を用いる場合は、アクリル変性ポリエステル樹脂全体に占めるアクリル樹脂成分(重合性不飽和モノマーの重合体成分)の含有量(質量比率)が10質量%未満、好ましくは5質量%未満であることが好ましい。
 本発明で用いるポリエステル樹脂は、製缶加工性という観点から、上述した範囲のガラス転移温度及び酸価を有し、かつ未アクリル変性であることが好適であるが、それ以外は、塗料組成物に用いられる公知の水分散性及び/又は水溶性のポリエステル樹脂を使用することができる。
 水分散性ポリエステル樹脂及び水溶性ポリエステル樹脂は、親水基を成分として含むポリエステル樹脂であり、これらの成分は、ポリエステル分散体表面に物理吸着されていてもよいが、ポリエステル樹脂骨格中に共重合されていていることが特に好ましい。
 親水基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基、又はこれらの誘導体や金属塩、エーテル等であり、これらを分子内に含むことにより水に分散可能な状態で存在することができる。
 親水性基を含む成分としては、具体的には無水フタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等のカルボン酸無水物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン等の水酸基含有ポリエーテルモノマー、5-スルホイソフタル酸、4-スルホナフタレン-2,7-ジカルボン酸等のスルホン酸含有モノマーの金属塩、又はアンモニウム塩等を挙げることができる。
 本発明においては、ポリエステル樹脂としては、親水基としてカルボキシル基を有するカルボキシル基含有ポリエステル樹脂を好適に用いることができる。
 また、前記親水性基を含むモノマーと組み合わせて、ポリエステル樹脂を形成するモノマー成分としては、ポリエステル樹脂の重合に通常用いられるモノマーであれば特に限定されるものではない。ポリエステル樹脂を構成する多価カルボン酸成分としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸、(無水)マレイン酸、フマル酸、テルペン-マレイン酸付加体などの不飽和ジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、1,2-シクロヘキセンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸、(無水)トリメリット酸、(無水)ピロメリット酸、メチルシクロへキセントリカルボン酸等の3価以上の多価カルボン酸等が挙げられ、これらの中から1種または2種以上を選択し使用できる。
 本発明においては、耐食性や耐レトルト性、フレーバー性等の観点からポリエステル樹脂を構成する多価カルボン酸成分に占めるテレフタル酸やイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸の割合が60モル%以上であることが好ましく、特に80%以上であることが好ましい。
 ポリエステル樹脂を構成する多価アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,2-プロパンジオール)、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、1-メチル-1,8-オクタンジオール、3-メチル-1,6-ヘキサンジオール、4-メチル-1,7-ヘプタンジオール、4-メチル-1,8-オクタンジオール、4-プロピル-1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、などの脂肪族グリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のエーテルグリコール類、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカングリコール類、水添加ビスフェノール類、などの脂環族ポリアルコール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、などの3価以上のポリアルコール等から1種、または2種以上の組合せで使用することができる。
 本発明においては、上記の多価アルコール成分の中でも、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、2-メチル-1,3-プロパンジオールを、ポリエステル樹脂を構成する成分として好適に用いることができる。
 ポリエステル樹脂は、上記の多価カルボン酸成分の1種類以上と多価アルコール成分の1種類以上とを重縮合させることや、重縮合後に多価カルボン酸成分、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、無水トリメリット酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等で解重合する方法、また、重縮合後に酸無水物、例えば 無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリト酸、エチレングリコールビストリメリテート二無水物等を開環付加させること等、公知の方法によって製造することができる。
 ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)はこれに限定されるものではないが、1,000~100,000、特に3,000~50,000の範囲にあることが好ましい。上記範囲よりも小さいと塗膜が脆くなり、加工性に劣る場合があり、上記範囲よりも大きいと塗料安定性が低下するおそれがある。
 塗料組成物におけるポリエステル樹脂の平均分散粒子径は10~1,000nm、特に20~500nmの範囲にあることが好ましい。
 ポリエステル樹脂の水酸基価については、これに限定されるものではないが、20mgKOH/g以下、より好ましくは10mgKOH/g以下であることが好ましい。硬化剤として、ポリエステル樹脂のカルボキシル基とは反応するが、水酸基とは反応しにくい、或いは反応しないと考えられる、β-ヒドロキシアルキルアミド化合物を用いた場合は、ポリエステル樹脂の水酸基の大部分は未反応のまま塗膜に残存することとなる。そのため、上記範囲よりも水酸基価が大きい場合は、残存する水酸基が多くなり、耐食性が低下するおそれがある。
(硬化剤)
 本発明の塗装金属板においては、主成分であるポリエステル樹脂が有するカルボキシル基と架橋反応可能な官能基として、β-ヒドロキシアルキルアミド基を有するβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物から成る硬化剤を用いることが重要な特徴である。
 βーヒドロキシアルキルアミド化合物から成る硬化剤は、硬化剤同士で自己縮合反応しにくい、或いは自己縮合反応しないことから、一般にポリエステル系塗料組成物の硬化剤として使用されているレゾール型フェノール樹脂やメラミン樹脂等のアミノ樹脂のように、硬化剤同士の自己縮合反応による加工性の低下を招くおそれがない。また自己縮合反応により硬化剤の反応点(官能基)が消費されてしまうことなく、必要最低限の量で十分な硬化性を得ることができるため効率的であると共に、塗膜中の硬化剤量も少なくでき、結果として伸び性や、加工性、耐食性、耐衝撃性等に優れた塗膜を形成することができる。さらに、フェノール樹脂を用いた場合のように、塗膜が着色するおそれがなく、無色透明な塗膜を形成できる。フレーバー性等の観点からは原料としてホルムアルデヒドを使用しないことも利点である。
 β-ヒドロキシアルキルアミド化合物から成る硬化剤としては、例えば下記一般式〔I〕で示されるものが挙げられる。
一般式〔I〕;
[HO―CH(R)―CH―N(R)―CO―]―A―[―CO―N(R’)―CH―CH(R’)―OH]
 [式中、RおよびR’は水素原子又は炭素数1から5までのアルキル基、RおよびR’は水素原子又は炭素数1から5までのアルキル基又は一般式〔II〕で示されるもの、Aは多価の有機基、mは1又は2、nは0から2(mとnの合計は少なくとも2である。)を表わす。]
一般式〔II〕;HO―CH(R)―CH
 [式中、Rは水素原子又は炭素数1から5までのアルキル基を表わす。]
 前記一般式〔I〕中のAは、脂肪族、脂環族又は芳香族炭化水素であることが好ましく、炭素数2から20の脂肪族、脂環族又は芳香族炭化水素がより好ましく、炭素数4から10の脂肪族炭化水素が更に好ましい。
 前記一般式〔I〕におけるmとnの合計は、2又は3又は4であることが好ましい。
 またβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物における官能基当量としては、30~500g/eqであることが好ましく、特に40~200g/eqの範囲にあることが好ましい。尚、本明細書において官能基当量とは、分子量を硬化剤1分子当たりの官能基数(ここで言う官能基は主剤ポリエステル樹脂のカルボキシル基と架橋反応可能な官能基を指す)で除した値であり、硬化剤の前記官能基1個当たりの分子量を意味する。官能基当量が上記範囲よりも小さいと架橋点間距離を長くとることができないため、塗膜の柔軟性が低下し、加工性が劣る。一方で上記範囲よりも大きすぎると硬化性が不足する。
 更に硬化剤の平均分子量は1000以下であることが好ましい。上記範囲よりも大きいと、主剤のポリエステル樹脂との相溶性が低下するおそれがあり、反応性が低下する場合がある。さらに、硬化剤1分子当たりの平均官能基数が3以上であることが、良好な硬化性を得る上で好ましい。
 上記一般式〔I〕で示されるもの中でも、硬化剤として用いるβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物としては、特にN,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド[CAS:6334-25-4、製品例:EMS社製Primid XL552]や、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)アジポアミド[CAS:57843-53-5、製品例:EMS社製Primid QM1260]が好ましい。これらの中でも、硬化性や耐レトルト性の観点からN,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)アジポアミドを用いることがより好ましい。N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミドに比べて、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)アジポアミドの方が、ポリエステル樹脂との反応性が高く、硬化性に優れると共に、より緻密な架橋構造を形成することで、レトルト時にも塗膜が白化しにくく、耐レトルト性に優れた塗膜を形成することができる。
 硬化剤は、ポリエステル樹脂(固形分)100質量部に対して、1~15質量部で配合することが好ましく、2~10質量部がより好ましく、3~8質量部が更に好ましい。上記範囲よりも硬化剤の配合量が少ない場合には、充分な硬化性を得ることができず、一方上記範囲よりも硬化剤の配合量が多い場合には、ポリエステル樹脂のカルボキシル基量に対して、硬化剤の官能基が大過剰になると、硬化剤1分子が2分子以上のポリエステル樹脂と反応することが困難になり、結果として架橋形成に不備が生じ、かえって硬化性が低下する場合がある。また長期保存の安定性に劣るおそれがある。
 また、ポリエステル樹脂のカルボキシル基に対する硬化剤のβ-ヒドロキシアルキルアミド基由来の水酸基の当量比(OH基/COOH基モル比)が、0.3~3.0、好ましくは0.5~2.5、より好ましくは0.8~2.0の範囲にあることが望ましい。
(塗料組成物)
 本発明の塗装金属板において、上述した特性を有する塗膜を形成するには、ポリエステル樹脂を主成分とし、β-ヒドロキシアルキルアミド化合物を硬化剤として含有する水性塗料組成物から形成することができる。なお、本発明においては、水性塗料組成物中の塗膜を形成する固形成分(水や溶剤などの揮発する物質を除いた不揮発成分)の中で、最も含有量(質量割合い)が多い成分を、主成分として定義する。
(水性媒体)
 水性塗料組成物は、上述したポリエステル樹脂及び硬化剤と共に、水性媒体を含有する。
 水性媒体としては、公知の水性塗料組成物と同様に、水、或いは水とアルコールや多価アルコール、その誘導体等の有機溶剤を混合したものを水性媒体として用いることができる。有機溶剤を用いる場合には、水性塗料組成物中の水性媒体全体に対して、1~45質量%の量で含有することが好ましく、特に5~30質量%の量で含有することが好ましい。上記範囲で溶剤を含有することにより、製膜性能が向上する。
 このような有機溶媒としては、両親媒性を有するものが好ましく、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n―ブタノール、エチレングリコール、メチルエチルケトン、ブチルセロソルブ、カルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールエチレングリコールモノブルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、3-メチル3-メトキシブタノールなどが挙げられる。
(塩基性化合物)
 塗料組成物において、ポリエステル樹脂に水分散性又は水溶性を付与するために、ポリエステル樹脂のカルボキシル基を中和可能な塩基性化合物が含有されていることが好ましい。塩基性化合物としては塗膜形成時の焼付で揮散する化合物、すなわち、アンモニア及び/又は沸点が250℃以下の有機アミン化合物などが好ましい。
 具体的には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、n-ブチルアミン等のアルキルアミン類、2-ジメチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、アミノメチルプロパノール、ジメチルアミノメチルプロパノール等アルコールアミン類等が使用される。またエチレンジアミン、ジエチレントリアミン等多価アミンも使用できる。更に、分岐鎖アルキル基を有するアミンや複素環アミンも好適に使用される。分岐鎖アルキル基を有するアミンとしては、イソプロピルアミン、sec-ブチルアミン、tert-ブチルアミン、イソアミルアミン等の炭素数3~6、特に炭素数3~4の分岐鎖アルキルアミンが使用される。複素環アミンとしては、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン等の1個の窒素原子を含む飽和複素環アミンが使用される。
 本発明においては、上記の中でもトリエチルアミン、又は2-ジメチルアミノエタノールを好適に使用することができ、その使用量は、カルボキシル基に対して0.5~1.5当量で用いるのがよい。
(潤滑剤)
 塗料組成物には、必要に応じ潤滑剤を含有することができる。ポリエステル樹脂100質量部に対し、潤滑剤0.1質量部~10質量部を加えることが好ましい。
 潤滑剤を加えることにより、成形加工時の塗膜の傷付きを抑制でき、また成形加工時の塗膜の滑り性を向上させることができる。
 塗料組成物に加えることのできる潤滑剤としては、例えば、ポリオール化合物と脂肪酸とのエステル化物である脂肪酸エステルワックス、シリコン系ワックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ワックス、ポリエチレンなどのポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、ラノリン、モンタンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバろう、およびシリコン系化合物、ワセリンなどを挙げることができる。これらの潤滑剤は一種、または二種以上を混合し使用できる。
(その他)
 塗料組成物には、上記成分の他、従来より塗料組成物に配合されている、レベリング剤、顔料、消泡剤等を従来公知の処方に従って添加することもできる。
 また、本発明の目的を損なわない範囲で、ポリエステル樹脂と併せてその他の樹脂成分が含まれていても良く、例えばポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエチルエーテル、ポリアクリルアミド、アクリルアミド系化合物、ポリエチレンイミン、澱粉、アラビアガム、メチルセルロース等の水分散或いは水溶性樹脂が含まれていても良い。
 塗料組成物においては、ポリエステル樹脂が固形分として5~55質量%の量で含有されていることが好適である。上記範囲よりも樹脂固形分が少ない場合には、適正な塗膜量を確保することができず、被覆性が劣るようになる。一方、上記範囲よりも樹脂固形分が多い場合には、作業性及び塗工性に劣る場合がある。
(塗装金属板の製造方法)
 本発明によれば、上述した塗料組成物を、金属板の少なくとも片面に塗工した後、200℃より高く320℃以下の温度で5~60秒間加熱することにより、MEK抽出率が14~50%の塗膜を有する塗装金属板を製造できる。
 塗装方法としては、ロールコーター塗装、スプレー塗装、ディップ塗装などの公知の塗装方法によって、金属板の少なくとも缶内面側となる面に、好適には両面に塗装した後、コイルオーブン等の加熱手段によって焼き付けることにより製造することができる。
 塗料組成物の焼き付け条件は、ポリエステル樹脂、硬化剤の種類や配合比、金属基材の種類、塗工量等によって適宜調節されるが、焼付け後の塗膜のMEK抽出率を前述の範囲にするため、焼付け温度が200℃より高く320℃以下、好ましくは230℃~300℃の温度で、5~60秒間、好ましくは5~45秒間の条件で加熱硬化させることが好ましい。またここで言う温度は焼き付け時の雰囲気温度(オーブンの炉内温度)を指す。
 上記範囲よりも焼き付け温度が低い場合には、充分な硬化度を得られないおそれがある。一方で、上記範囲よりも焼き付け温度が高い場合には、過度な加熱によりポリエステル樹脂が熱分解するおそれがあるがある。上記範囲よりも焼付け時間が短い場合には、充分な硬化度を得られないおそれがあり、上記範囲よりも焼付け時間が長い場合には、経済性や生産性に劣る。
 塗装金属板に用いる金属板としては、これに限定されないが、例えば、熱延伸鋼板、冷延鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、合金メッキ鋼板、アルミニウム亜鉛合金メッキ鋼板、アルミニウム板、スズメッキ鋼板、ステンレス鋼板、銅板、銅メッキ鋼板、ティンフリースチール、ニッケルメッキ鋼板、極薄スズメッキ鋼板、クロム処理鋼板などが挙げられ、必要に応じてこれらに各種表面処理、例えばリン酸クロメート処理やジルコニウム系の化成処理、ポリアクリル酸などの水溶性樹脂と炭酸ジルコニウムアンモン等のジルコニウム塩を組み合わせた塗布型処理等を行ったものが使用できる。
 本発明においては、上記金属板の中でもアルミニウム板、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板を好適に使用することができる。金属板の厚みは、缶体強度、成形性の観点から0.1~1.00mmの範囲内にあるのが良い。
 また、上記塗装金属板の塗膜上に更に、有機樹脂被覆層としてポリエステル樹脂フィルム等の熱可塑性樹脂フィルムをラミネートし、有機樹脂被覆塗装金属板を形成することもできる。
(絞りしごき缶)
 本発明の絞りしごき缶は、上述した塗装金属板を用いる限り、従来公知の成形法により製造することができる。本発明の塗装金属板の塗膜が優れた伸び性、加工性、及び密着性を有していることから、過酷な絞り・しごき加工の際にも、破胴や缶口端での塗膜剥離を生じることなく、絞りしごき缶を成形することができる。なお、本発明の塗装金属板は、成形性や潤滑性に優れるものであるから、液体のクーラントを用いる場合はもちろん、液体クーラントを用いず、ドライ条件下で成形を行った場合でも、絞りしごき缶を成形することができる。
 絞りしごき成形に先立って塗装金属板の表面には、ワックス系潤滑剤、例えば、パラフィン系ワックス、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塗装金属板を、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(3)で定義される絞り比RDが、トータル(絞りしごき缶まで)で1.1~2.6の範囲、特に1.4~2.6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、塗膜に亀裂が発生して金属露出を発生するおそれがある。
RD=D/d・・・(3)
 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20~80℃となるように温度調節されていることが好ましい。
 本発明においては、下記式(4)で表されるしごき率Rが、25~80%、特に40~70%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、金属露出のおそれがある。
R(%)=(tb-tw)/tb×100・・・(4)
 式中、tbは元の塗装金属板の厚み、twは絞りしごき缶の缶胴側壁中央部の厚みを表す。
 また本発明の絞りしごき缶においては、缶胴側壁中央部の厚みが、缶底(中央部)の厚みの20~75%、好ましくは30~60%の厚みであることが好適である。
 本発明によれば、前記塗装金属板を、絞りしごき加工した後、得られた絞りしごき缶を熱処理工程に付することにより、前記塗膜のMEK抽出率を14%未満とする絞りしごき缶の製造方法が提供される。
 成形後の絞りしごき缶に、少なくとも一段の熱処理を施すことにより、未反応のまま塗膜に残存しているポリエステル樹脂及び硬化剤の官能基同士を架橋反応させ、最終的な塗膜の硬化度を上げる、すなわちMEK抽出率を下げることにより、より耐食性や耐レトルト性等が優れた塗膜とすることができる。なお、この熱処理は、当然加工により生じる塗膜の残留歪みを除去することや、表面に印刷した印刷インキを乾燥硬化させる等の別の目的を兼ねていても良い。熱処理の条件としては、150~250℃の温度範囲で20~180秒間で加熱することが好ましい。
 熱処理後は急冷或いは放冷した後、所望により、一段或いは多段のネックイン加工に付し、フランジ加工を行って、巻締用の缶とする。また、絞りしごき缶を成形した後、その上部を変形させてボトル形状にすることもできるし、底部を切り取って、他の缶端を取り付けてボトル形状とすることもできる。
 本発明の塗装金属板は、優れた製缶加工性を有することから、絞りしごき缶の製造のように過酷な加工にも耐え、金属露出のない耐食性に優れた絞りしごき缶を成形することができる。尚、本発明の絞りしごき缶においては、成形後の熱処理(印刷工程における乾燥硬化等)を必要とする用途に使用されない場合もあり、そのような場合においては、優れた製缶加工性を有していればよく、必ずしも熱処理時の塗膜剥離耐性を有する必要はない。したがって本発明の塗装金属板においては、製缶加工性を満足することが重要であり、耐熱性(塗膜の張り付きがないこと)及び塗膜剥離耐性を更に有する態様はより好適な態様である。
 本発明の塗装金属板は、絞りしごき缶以外の用途、例えば従来公知の製法による絞り缶(DR缶)、深絞り缶(DRD缶)、DTR缶、引っ張り絞りしごき加工缶、又は缶蓋等にも好適に適用できる。缶蓋の形状は、内容物注出用開口を形成するためのスコア及び開封用のタブが設けられたイージーオープン蓋等の従来公知の形状を採用することができ、フルオープンタイプ又はパーシャルオープンタイプ(ステイ・オン・タブタイプ)の何れであってもよい。
 以下、実験例を挙げて、本発明を具体的に説明する。尚、単に部とあるものは質量部を示す。
 ポリエステル樹脂A~Kの各種測定項目は以下の方法に従った。なお、ポリエステル樹脂A~Kはいずれも未アクリル変性ポリエステル樹脂である。
(数平均分子量の測定)
 ポリエステル樹脂の固形物を用いて、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって標準ポリスチレンの検量線を用いて測定した。
(ガラス転移温度の測定)
 ポリエステル樹脂の固形物を用いて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した。
(酸価の測定)
 ポリエステル樹脂の固形物1gを10mlのクロロホルムに溶解し、0.1NのKOHエタノール溶液で滴定し、樹脂酸価(mgKOH/g)を求めた。指示薬はフェノールフタレインを用いた。ポリエステル樹脂が溶解しない場合には、溶媒にテトラヒドロフラン等の溶媒を用いた。
(モノマー組成の測定)
 ポリエステル樹脂の固形物30mgを重クロロホルム0.6mlに溶解させ、1H-NMR測定し、ピーク強度からモノマー組成比を求めた。なおごく微量な成分(全モノマー成分に対して1モル%未満)は除き、組成比を決定した。
(水性塗料組成物の調製)
(製造例1)
 主成分のポリエステル樹脂としてポリエステル樹脂A(酸価:23mgKOH/g、Tg:80℃、Mn=8,000、モノマー組成:テレフタル酸成分/エチレングリコール成分/プロピレングリコール成分=50/10/40mol%)、硬化剤のβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物として、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)アジポアミド[EMS-GRILTECH社製Primid QM1260;表中「β-ヒドロキシアルキルアミドA」と表記]を用いた。ポリエステル樹脂Aの水分散液(樹脂固形分濃度:30質量%、イソプロピルアルコール濃度:18質量%)を333部(固形分100部)、予めイオン交換水を用いて調整しておいたβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物の水溶液(固形分濃度:30質量%)を16.7部(固形分5部)をガラス容器内に入れて10分間攪拌し、固形分濃度30質量%、固形分配合比がポリエステル樹脂/硬化剤=100/5(質量比)の水性塗料組成物を得た。
(製造例2~4)
 表1に示すように、ポリエステル樹脂を、ポリエステル樹脂B(Tg:67℃、Mn=9,000、酸価:18mgKOH/g、モノマー組成:テレフタル酸成分/イソフタル酸成分/エチレングリコール成分/ネオペンチルグリコール成分=36/14/24/26mol%)、ポリエステル樹脂C(Tg:40℃、Mn=9,000、酸価:17mgKOH/g、モノマー組成:テレフタル酸成分/イソフタル酸成分/アジピン酸成分/エチレングリコール成分/ネオペンチルグリコール成分=28/15/7/25/25mol%)、ポリエステル樹脂E(Tg:40℃、Mn=6,000、酸価:29mgKOH/g)に変えた以外は、製造例1と同様に行い、水性塗料組成物を得た。
(製造例5)
 ポリエステル樹脂として、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂H(Tg:-25℃、Mn=17,000、酸価:11mgKOH/g、モノマー組成:テレフタル酸成分/イソフタル酸成分/セバシン酸成分/1,4-ブタンジオール成分=14/17/19/50mol%)を、質量比で90:10となるように混合したもの(AVmix:21.8mgKOH/g)を用いた以外は、製造例1と同様に行い、水性塗料組成物を調製した。
(製造例6~15)
 表1に示す各種ポリエステル樹脂、或いは、固形分配合比となるようにした以外は、製造例5と同様に水性塗料組成物を調製した。ポリエステル樹脂としては、前述のポリエステル樹脂の他は、ポリエステル樹脂G(Tg:8℃、Mn=19,000、酸価:8mgKOH/g、モノマー組成:テレフタル酸成分/イソフタル酸成分/セバシン酸成分/エチレングリコール成分/ネオペンチルグリコール成分=30/5/15/22/28mol%)、ポリエステル樹脂F(Tg:20℃、Mn=17,000、酸価:8mgKOH/g、モノマー組成:テレフタル酸成分/イソフタル酸成分/セバシン酸成分/エチレングリコール成分/ネオペンチルグリコール成分=31/7/12/30/20mol%)、ポリエステル樹脂D(Tg:80℃、Mn=5,000、酸価:36mgKOH/g)を用いた。なお、製造例15においては、β-ヒドロキシアルキルアミド化合物としてN,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド(EMSーGRILTECH社製Primid XL-552;表中「β-ヒドロキシアルキルアミドB」と表記)を用いた。
(製造例16~18)
 表1に示すようにポリエステル樹脂として、ポリエステル樹脂I(Tg:70℃、Mn=3,000、酸価:58mgKOH/g)、又はポリエステル樹脂J(Tg:46℃、Mn=3,000、酸価:50mgKOH/g)、又はポリエステル樹脂K(Tg:52℃、Mn=17,000、酸価:5mgKOH/g、モノマー組成:テレフタル酸成分/イソフタル酸成分/アジピン酸成分/エチレングリコール成分/ネオペンチルグリコール成分=23/23/4/24/26mol%)を用いた以外は、製造例1と同様に水性塗料組成物を調製した。
(製造例19)
 ポリエステル樹脂として、アクリル樹脂で変性したアクリル変性ポリエステル樹脂であるポリエステル樹脂L(Tg:60℃、酸価:15mgKOH/g、アクリル樹脂成分の含有量:70質量%)用いた以外は、製造例1と同様に水性塗料組成物を調製した。
(製造例20)
 ポリエステル樹脂として、アクリル樹脂で変性したアクリル変性ポリエステル樹脂であるポリエステル樹脂M(Tg:50℃、酸価:30mgKOH/g、アクリル樹脂成分の含有量:40質量%)用いた以外は、製造例1と同様に水性塗料組成物を調製した。
(製造例21)
 ポリエステル樹脂として、ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂N(Tg:4℃、Mn=8,000、酸価:3mgKOH/g未満)を、質量比で50:50となるように混合したものを用いた以外は、製造例1と同様に行い、水性塗料組成物を調製した。
(製造例22)
 ポリエステル樹脂として、ポリエステル樹脂C、硬化剤としてレゾール型フェノール樹脂、硬化触媒としてドデシルベンゼンスルホン酸(アミン中和物)を用いて常法により水性塗料組成物(固形分濃度:30質量%、固形分配合比:ポリエステル樹脂/硬化剤/硬化触媒=100/15/1)を調製した。
[実験例1~25]
 各製造例で得られた水性塗料組成物を用い、各実験例の塗装金属板を作成した。なお、塗装金属板の内面側と外面側の塗膜は同じ水性塗料組成物を用いて形成した。金属板としてリン酸クロメート系表面処理アルミニウム板(3104合金、板厚:0.28mm、表面処理皮膜中のクロム重量:20mg/m)を用い、まず、成形後に外面側となる面に、乾燥・焼付け後の塗膜の膜厚が3μmになるように、水性塗料組成物をバーコーターにて塗装し120℃で60秒間乾燥を行った。その後、反対側の内面側となる面に、乾燥・焼付け後の塗膜の膜厚が、表2に示す膜厚となるよう水性塗料組成物をバーコーターにて塗装し、250℃(オーブンの炉内温度)で60秒間焼付けを行なうことにより作成した。
[実験例26~40]
 表3に示すようにポリエステル樹脂の種類、硬化剤の種類、或いは、固形分配合比を変えた以外は、製造例5と同様に水性塗料組成物を調製した。
 得られた水性塗料組成物を用い、塗装金属板を作成した。なお、塗装金属板の内面側、外面側の塗膜は、同一の水性塗料組成物を用いて形成した。金属板としてリン酸クロメート系表面処理アルミニウム板(3104合金、板厚:0.28mm、表面処理皮膜中のクロム重量:20mg/m)を用い、まず、成形後に外面側となる面に、乾燥・焼付け後の塗膜の膜厚が3μmになるように、水性塗料組成物をバーコーターにて塗装し120℃で60秒間乾燥を行った。その後、反対側の内面側となる面に、乾燥・焼付け後の塗膜の膜厚が、表3に示す膜厚となるよう水性塗料組成物をバーコーターにて塗装し、250℃(オーブンの炉内温度)で表3に示す所定の焼付け時間で焼付けを行なうことにより作成した。
 各製造例、実験例の水性塗料組成物で得られる塗膜の性能、および上記方法で得られた実験例1~40の塗装金属板において、下記の試験方法に従って試験を行った。結果を表2、表3に示す。
[塗膜のガラス転移温度(塗膜Tg)]
 実験例1~25で用いた水性塗料組成物を、表2に示す各実験例における塗装金属板の内面塗膜の膜厚と同じになるようにアルミニウム箔上にバーコーターにて塗装し250℃で60秒間焼付けを行い、アルミニウム箔上に塗膜を形成した。次いで、塗膜を形成したアルミニウム箔を希釈した塩酸水溶液中に浸漬させてアルミニウム箔を溶解させることで、フィルム状の塗膜を取り出し、十分に蒸留水で洗浄して乾燥させ、測定用サンプルとした。得られた塗膜について、示差走査熱量計(DSC)を用いて、下記の条件で塗膜のガラス転移温度を測定した。なお、2nd-run(昇温)において、補外ガラス転移開始温度、すなわち低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線のこう配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度を塗膜のガラス転移温度(塗膜Tg)とした。
 装置:セイコーインスツルメント株式会社製 DSC6220
 試料量:5mg
 昇温速度:10℃/分
 温度範囲:-80~200℃(昇温、冷却、昇温)
 環境条件:窒素気流下
 なお、両面に塗膜を形成した塗装金属板から測定用サンプルを得る場合は、測定しない片側の塗膜をサンドペーバーで削るなどして除去した後、希釈した塩酸水溶液中に浸漬させるなど常法により金属基材(金属板)を溶解させ、フィルム状のフリー塗膜を取り出し、十分に蒸留水で洗浄して乾燥させることで、測定用サンプルを得ることができる。
(MEK抽出率)
 各実験例に用いた水性塗料組成物を、表2及び表3に示す各実験例の塗装金属板の内面塗膜と同じ膜厚になるようにリン酸クロメート系表面処理アルミニウム板(3104合金、板厚:0.28mm、表面処理皮膜中のクロム重量:20mg/m)にバーコーターにて塗装し、各実験例の塗装金属板の内面塗膜と同じ焼付け時間となるように250℃(オーブンの炉内温度)で焼付けを行い、塗装金属板を作製した。塗装金属板から5cm×5cmサイズの試験片を切り出し、試験片の質量測定後(W1)、200mlのMEK(メチルエチルケトン)を用い、沸騰しているMEK(80℃還流下)に試験片を1時間浸漬させ、沸点で1時間のMEK抽出を行った。抽出後の試験片をMEKで洗浄後、120℃1時間の条件で乾燥し、抽出後の試験片の質量(W2)を測定した。さらに塗膜を濃硫酸による分解法で剥離・除去し、洗浄・乾燥し、試験片の質量(W3)を測定した。塗装金属板の塗膜のMEK抽出率(質量%)は下記式(5)で求められる。結果を表2に示す。
MEK抽出率(%)=100×(W1-W2)/(W1-W3)
                         ・・・(5)
 なお、両面に塗膜を形成した塗装金属板の場合は、測定しない片側の塗膜をサンドペーバーで削るなどして除去した後、上記方法により塗装金属板の塗膜のMEK抽出率を測定することができる。
(塗膜伸び率)
 実験例1~23で用いた水性塗料組成物を、表2に示す各実験例の塗装金属板の内面塗膜の膜厚と同じになるようにアルミニウム箔上にバーコーターにて塗装し、250℃で60秒間焼付けを行い、アルミニウム箔上に塗膜を形成した。次いで、塗膜を形成したアルミニウム箔を5mm幅で30mm長さに切り、希釈した塩酸水溶液中に浸漬させてアルミニウム箔を溶解させ、フィルム状のフリー塗膜を取り出し、十分に蒸留水で洗浄して乾燥させ、5mm幅で30mmの測定用サンプルを得た。上下5mmをつかみ代として、引張り試験機にチャッキングし、チャック間距離(サンプルの元長さ)が20mmとなるようにした。下記条件で引張試験を行い、90℃の試験条件下における塗膜の破断までの伸び率(破断伸度)を測定した。結果を表2に示す。
 装置:株式会社島津製作所製 オートグラフAG-IS
 測定雰囲気温度:90℃
 引っ張り速度:500mm/min
 伸び率は下記式(6)で求められる。なお、ここで破断時までのサンプルの伸び量(伸びた長さ)は、破断時までの試験機のクロスヘッド移動量で代用した。
伸び率(%)=100×(ΔL/L)・・・(6)
 L:サンプルの元長さ(mm)
 ΔL:破断時までのサンプルの伸び量(mm)
 ここで、全く伸びずに破断したものを「測定不可」と評価した。
 なお、両面に塗膜を形成した塗装金属板から測定用サンプルを得る場合は、測定しない片側の塗膜をサンドペーバーで削るなどして除去した後、5mm幅で30mm長さに塗装金属板を切りだし、希釈した塩酸水溶液中に浸漬させるなど常法により金属基材(金属板)を溶解させ、フィルム状のフリー塗膜を取り出し、十分に蒸留水で洗浄して乾燥させることで、測定用サンプルを得ることができる。
(塗膜張り付き性評価)
 各実験例で用いた水性塗料組成物を、各実験例の塗装金属板の内面塗膜の膜厚と同じになるようにリン酸クロメート系表面処理アルミニウム板(3104合金、板厚:0.28mm、表面処理皮膜中のクロム重量:20mg/m)にバーコーターにて塗装し250℃で60秒間焼付けを行い、塗装金属板を作製した。塗装金属板を2cm×5cmの大きさに切り出し、試験片とした。6cm角の金属板(アルミニウム板)の上に、塗膜面が金属板側にくるように試験片をのせ、加熱プレスを用い、150℃の熱盤にて40MPaで1分間加熱加圧した後、金属板と試験片を取り出し、室温に戻してから試験片をはがし、その状態を評価した。
 装置:株式会社井元製作所製 電動油圧加熱成形機
評価基準は次の通りである。
  ◎:金属板上に塗膜の張り付きが見られない。
  ○:金属板上に塗膜の張り付きがごくわずかに見られる。
  △:金属板上に塗膜の張り付きが部分的に見られる。
(絞りしごき缶の作成)
 上記の方法で作成した各実験例の塗装金属板の両面に、パラフィンワックスを塗油した後、直径142mmの円形に打ち抜き、浅絞りカップを作成した。次いで、この浅絞りカップを、油圧プレスを用いて、ドライ条件下で外径Φ66mmのパンチ(温調あり)を速度1m/sにて移動させ、まず再絞り加工を行い、次いで三回のしごき加工を施し、ドーミング成形を行い、トータル絞り比2.15、しごき率64%の絞りしごき缶(缶高さ:約130mm、缶胴側壁中央部の厚みが缶底中央部の厚みの38.5%)を得た。
(製缶加工性評価)
 上記で得られた絞りしごき缶において、硫酸銅試験により成形後の内面塗膜の被覆性(金属露出度合い)を評価した。缶体のフランジより約10mmまで硫酸銅水溶液[20部の硫酸銅(II)五水和物、70部の脱イオン水、及び10部の塩酸(36%)を混合して調製]を満たし、約2分間放置させた。次いで、缶体から硫酸銅水溶液を出し、水洗して缶を切り開き、内面側の銅の析出の程度により金属露出度合いを観察し、製缶加工性を評価した。
評価基準は以下の通りである。
  ◎:金属露出が認められない。
  ○:缶胴側壁の最も加工が厳しく薄肉化されている部位の一部で金属露
   出が認められる。
  △:缶胴側壁の最も加工が厳しく薄肉化されている部位で金属露出が認
   められる。
  ×:缶胴側壁の広範囲において金属露出が認められる。
(塗膜剥離耐性評価)
 各実験例で得られた絞りしごき缶において、熱処理を施し、熱処理後の内面塗膜の剥離度合いを評価した。オーブンを用いて、成形後の缶体に201℃で75秒間の熱処理を施した後、缶を切り開き、内面塗膜の剥離度合いを観察し評価した。
評価基準は以下の通りである。
  ◎:塗膜剥離が認められない。
  ○:缶胴側壁の最も加工が厳しく薄肉化されている部位の一部で塗膜剥
   離が認められる。
  △:缶胴側壁の加工が厳しい部位で塗膜剥離が認められる。
(絞りしごき缶の熱処理後のMEK抽出率)
 実験例26の塗装金属板で得られた絞りしごき缶について熱処理を施し、熱処理後の内面塗膜のMEK抽出率を評価した。オーブンを用いて、成形後の缶体に201℃で75秒間の熱処理を施した後、缶胴側壁中央部から5cm×5cmサイズの試験片を切り出し、外面側の塗膜をサンドペーバー(紙やすり)で削り、洗浄・乾燥した。得られた試験片において、上述のMEK抽出率の測定方法と同様にして内面側の塗膜のMEK抽出率を測定した。結果はMEK抽出率12%であった。
 表1に各製造例における水性塗料組成物の組成(ポリエステル樹脂の種類、硬化剤の種類、固形分配合比等)、表2に実験例1~25、表3に実験例26~40の塗装金属板における塗装条件(水性塗料組成物の種類、組成、塗膜厚み)、塗膜性能、及び各種評価結果を示す。
 尚、実験例26~40の塗装金属板については、塗膜の90℃試験条件下における伸び率の測定を行っていないが、いずれの実験例も製缶加工性評価において金属露出が生じていないことから、塗膜の伸び率は200%以上である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 本発明の塗装金属板は、高い温度域での伸び性や耐熱性を有する塗膜を有していることから製缶加工性や生産性に優れ、成形後の熱処理時にも塗膜剥離が生じない優れた塗膜剥離耐性を有していることから、絞りしごき缶の製造に好適に使用できる。また得られる絞りしごき缶は、耐食性等に優れていることから、飲料容器等に好適に使用できる。

Claims (13)

  1.  少なくとも片面に塗膜を有する塗装金属板において、前記塗膜が、主成分としてポリエステル樹脂及び硬化剤としてβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物を含有し、前記塗膜の90℃の試験条件における伸び率が200%以上であることを特徴とする塗装金属板。
  2.  前記塗膜のMEK抽出率が50%以下である請求項1記載の塗装金属板。
  3.  前記塗膜のMEK抽出率が14~50%である請求項1又は2記載の塗装金属板。
  4.  前記塗膜のガラス転移温度が20~120℃の範囲である請求項1~3の何れかに記載の塗装金属板。
  5.  前記β-ヒドロキシアルキルアミド化合物が、前記ポリエステル樹脂100質量部に対して2~10量部の範囲で含有されていることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の塗装金属板。
  6.  前記ポリエステル樹脂が、未アクリル変性ポリエステル樹脂又はアクリル樹脂成分の含有量が10質量%未満であるアクリル変性ポリエステル樹脂である請求項1~5の何れかに記載の塗装金属板。
  7.  前記塗膜の膜厚が30μm未満である請求項1~6の何れかに記載の塗装金属板。
  8.  前記塗膜が水性塗料組成物から形成されている請求項1~7の何れかに記載の塗装金属板。
  9.  請求項1~8の何れかに記載の塗装金属板から成る絞りしごき缶。
  10.  缶底部における内面及び/又は外面塗膜が、主成分としてポリエステル樹脂及び硬化剤としてβ-ヒドロキシアルキルアミド化合物を含有し、90℃の試験条件における伸び率が200%以上であり、MEK抽出率が50%以下である請求項9記載の絞りしごき缶。
  11.  ポリエステル樹脂を主成分とし、β-ヒドロキシアルキルアミド化合物を硬化剤として含有する水性塗料組成物を、金属板の少なくとも片面に塗工した後、200℃より高く320℃以下の温度で5~60秒間加熱することにより、MEK抽出率が14~50%の塗膜を形成することを特徴とする塗装金属板の製造方法。
  12.  請求項1~8の何れかに記載の塗装金属板を、絞りしごき加工した後、得られた絞りしごき缶を加熱工程に付することにより、前記塗膜のMEK抽出率を14%未満とすることを特徴とする絞りしごき缶の製造方法。
  13.  前記加熱工程における加熱条件が、150~250℃で20~180秒間である請求項12記載の絞りしごき缶の製造方法。
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