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発明の名称 2ピース缶の製造方法および2ピースラミネート缶
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−45509(P2007−45509A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−234560(P2005−234560)
出願日 平成17年8月12日(2005.8.12)
代理人 【識別番号】100105968
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 憲一郎
発明者 久保 啓 / 小島 克己 / 西原 友佳 / 安江 良彦 / 岩佐 浩樹
要約 課題
エアゾール2ピース缶のような高加工度の缶体を製造してもラミネート樹脂層の剥離と破断を防止できる2ピース缶の製造方法を提供する。

解決手段
熱可塑性樹脂被覆層を有するラミネート鋼板の円状板を多段成形して、最終的に、高さh、最大半径r、最小半径d(rとdが同じ場合を含む)の最終成形体を製造する2ピース缶の製造方法において、最終成形体の高さh、最大半径r、最小半径dが、最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rに対して、0.1≦d/R≦0.25、かつ1.5≦h/(R−r)≦4の関係を満足する範囲に成形するとともに、成形の途中の段階で、成形体をその温度が熱可塑性樹脂の融点以上、融点+30℃以下となるように加熱する熱処理を1回以上行う。
特許請求の範囲
【請求項1】
熱可塑性樹脂被覆層を有するラミネート鋼板の円状板を多段成形して、最終的に、高さh、最大半径r、最小半径d(rとdが同じ場合を含む)の最終成形体を製造する2ピース缶の製造方法において、最終成形体の高さh、最大半径r、最小半径dが、最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rに対して、0.1≦d/R≦0.25、かつ1.5≦h/(R−r)≦4の関係を満足する範囲に成形するとともに、成形の途中の段階で、成形体をその温度が熱可塑性樹脂の融点以上、融点+30℃以下となるように加熱する熱処理を1回以上行うことを特徴とする2ピース缶の製造方法。
【請求項2】
熱可塑性樹脂被覆層を有するラミネート鋼板の円状板を多段成形して、最終的に、高さh、最大半径r、最小半径d(rとdが同じ場合を含む)の最終成形体を製造する2ピース缶の製造方法において、最終成形体の高さh、最大半径r、最小半径dが、最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rに対して、0.1≦d/R≦0.25、かつ1.5≦h/(R−r)≦4の関係を満足する範囲に成形するとともに、中間段階の成形体の高さh、最大半径r、最小半径d(rとdが同じ場合を含む)が、前記半径Rに対して、0.2≦d/R≦0.5、かつ1.5≦h/(R−r)≦2.5の関係を満足する1以上の中間成形段階において、成形体をその温度が熱可塑性樹脂の融点以上、融点+30℃以下となるように加熱する熱処理を1回以上行うことを特徴とする2ピース缶の製造方法。
【請求項3】
熱処理終了後10秒以内に鋼板を熱可塑性樹脂のガラス移転点Tg以下の温度に冷却することを特徴とする請求項1または2に記載の2ピース缶の製造方法。
【請求項4】
前記熱可塑性樹脂がポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の2ピース缶の製造方法。
【請求項5】
前記ポリエステル樹脂が、ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、ジカルボン酸成分はテレフタル酸を主成分とし、その他の共重合成分に、イソフタル酸成分を含み、あるいは含まず、ジオール成分として、エチレングリコール及び/または、ブチレングリコールを主成分として、その他の共重合成分に、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオ−ルを含む、あるいは含まない樹脂であることを特徴とする請求項4に記載の2ピース缶の製造方法。
【請求項6】
前記熱可塑性樹脂被覆層は、ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、ジカルボン酸成分はテレフタル酸を主成分とし、その他の共重合成分に、イソフタル酸成分を含み、あるいは含まず、ジオール成分として、エチレングリコール及び/または、ブチレングリコールを主成分として、その他の共重合成分に、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオ−ルを含む、あるいは含まないポリエステルからなる主相と、主相中に主相と非相溶で分散したガラス転位点(Tg)が5℃以下の樹脂からなる副相が混合した混合樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の2ピース缶の製法。
【請求項7】
前記副相は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンの酸変性体、ポリプロピレンの酸変性体及びアイオノマーのうちから選ばれる1種以上の樹脂であることを特徴とする請求項6に記載の2ピース缶の製法。
【請求項8】
樹脂層の面配向係数が0.06以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の2ピース缶の製法。
【請求項9】
請求項1〜8のいずれかに記載の方法により製造した2ピースラミネート缶。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばエアゾール缶のような加工度の高い2ピース缶の製造方法および加工度の高い2ピースラミネート缶に関するものである。
【背景技術】
【0002】
エアゾール用金属容器には、大別して2ピース缶と3ピース缶が存在する。2ピース缶は、シーム部(溶接部)が存在しないことで外観が美麗である反面、一般的に加工程度が高い。3ピース缶はシーム部が存在することで、2ピース缶に比較すると、外観性が劣るが、一般的に加工程度が低い。この為、市場においては小容量で高級品には2ピース缶が多く使用され、大容量で低価格品には3ピース缶が多く使用されている。
【0003】
エアゾール2ピース缶における金属素材は、一般的に、高価で板厚の厚いアルミニウムなどが用いられており、安価で板厚の薄いぶりきやティンフリースチールなどの鋼板素材はほとんど用いられていない。その理由は、エアゾール2ピース缶は加工度が高いため、絞り加工やDI加工の適用が難しく、アルミニウムでは軟質金属材料に対して適用可能なインパクト成形を適用して製造しているからである。このような状況下、安価で、薄くても強度の高いぶりきやティンフリースチールなどの鋼板素材を用いることができれば、産業的な意義は非常に大きい。
【0004】
従来、ラミネート鋼板の絞り加工及びDI加工法は種々提案されているが、エアゾール2ピース缶のように、絞り加工比が高く、缶高さ方向の延伸度が大きな缶体の製造法は提案されていない。
【0005】
例えば、特許文献1〜3は、樹脂被覆金属板の絞り加工及び絞りしごき加工の加工方法を開示したものであるが、特許文献1〜3に記載の加工度(特許文献1〜3では絞り比)は本発明で規定するものよりも低い範囲にある。特許文献1〜3は飲料缶、食缶などをターゲットとしており、飲料缶、食缶は、本発明で規定する加工度の範囲より低い加工度の缶体であるためである。
【0006】
特許文献2、3においては、樹脂層の剥離防止や加工後のバリア性を意図して、加工中、及びあるいは加工の途中段階、あるいは最終段階で熱処理を施すことが記載されており、特許文献2では配向性熱可塑性樹脂が用いられ、特許文献3では飽和ポリエステルとアイオノマーのコンパウンド材などが用いられている。
【0007】
特許文献4、5は、主として樹脂の融点以上で熱処理を施すことによって内部応力を緩和するものであり、缶成形後の段階で適用することが記載されている。また、その缶体の加工度は、明細書本文や実施例の記載を見る限り低い。
【0008】
また、特許文献2は、内部応力の緩和と配向結晶化促進の為の熱処理の提案であり、現在、飲料缶などで一般的に用いられる手法となっている。特許文献中に明確な記載はないが、配向結晶化は、融点以下の温度で促進する為、熱処理温度は融点以下だと推定される。また、本文、実施例の記載を見る限り、本発明で規定する加工度に比較するとそれより低い加工度のものを対象としていることがわかる。
【特許文献1】特公平7−106394号公報
【特許文献2】特許第2526725号公報
【特許文献3】特開2004−148324号公報
【特許文献4】特公昭59−35344号公報
【特許文献5】特公昭61−22626号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従来技術においては、ラミネート鋼板を用いてエアゾール2ピース缶のように高加工度の成形を行う缶体の製造法は提案されていなかった。そこで、発明者らは、ラミネート鋼板を用いて、絞りしごき加工によって有底筒状に成形後その開口部近傍部分を縮径加工する加工度の高い2ピース缶を製造したところ、高加工特有の問題が発生、具体的には、樹脂層の剥離と破断の問題があった。発明者らの検討の結果、定性的には熱処理が有効であったが、それだけでは十分ではなく、高加工度領域において樹脂層の剥離が避けられなかった。したがって、先行技術を単純に適用しても樹脂層剥離の問題は解決できなかった。また、熱処理工程以降の工程で樹脂層の加工性が劣化する問題もあった。
【0010】
本発明の課題は、上記問題点を解決し、エアゾール2ピース缶のような高加工度の缶体を製造してもラミネート樹脂層の剥離と破断を防止できる2ピース缶の製造方法を提供することである。また本発明の課題は、ラミネート鋼板を用いたエアゾール2ピース缶の如き高加工度の缶体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
発明者らは、エアゾール2ピース缶のような高加工度の加工においては、最終工程まで連続成形するよりは、加工度が特定された範囲にある成形の途中段階で特定の条件で熱処理を施すことで、その後の成形段階での樹脂の剥離と破断を抑制できることを見出した。本発明はこの知見に基づくものである。
【0012】
上記課題を解決する本発明の手段は次のとおりである。
【0013】
(1)熱可塑性樹脂被覆層を有するラミネート鋼板の円状板を多段成形して、最終的に、高さh、最大半径r、最小半径d(rとdが同じ場合を含む)の最終成形体を製造する2ピース缶の製造方法において、最終成形体の高さh、最大半径r、最小半径dが、最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rに対して、0.1≦d/R≦0.25、かつ1.5≦h/(R−r)≦4の関係を満足する範囲に成形するとともに、成形の途中の段階で、成形体をその温度が熱可塑性樹脂の融点以上、融点+30℃以下となるように加熱する熱処理を1回以上行うことを特徴とする2ピース缶の製造方法(第1発明)。
【0014】
(2)熱可塑性樹脂被覆層を有するラミネート鋼板の円状板を多段成形して、最終的に、高さh、最大半径r、最小半径d(rとdが同じ場合を含む)の最終成形体を製造する2ピース缶の製造方法において、最終成形体の高さh、最大半径r、最小半径dが、最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rに対して、0.1≦d/R≦0.25、かつ1.5≦h/(R−r)≦4の関係を満足する範囲に成形するとともに、中間段階の成形体の高さh、最大半径r、最小半径d(rとdが同じ場合を含む)が、前記半径Rに対して、0.2≦d/R≦0.5、かつ1.5≦h/(R−r)≦2.5の関係を満足する1以上の中間成形段階において、成形体をその温度が熱可塑性樹脂の融点以上、融点+30℃以下となるように加熱する熱処理を1回以上行うことを特徴とする2ピース缶の製造方法(第2発明)。
【0015】
(3)熱処理終了後10秒以内に鋼板を熱可塑性樹脂のガラス移転点Tg以下の温度に冷却することを特徴とする(1)または(2)に記載の2ピース缶の製造方法(第3発明)。
【0016】
(4)前記熱可塑性樹脂がポリエステル樹脂であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の2ピース缶の製造方法(第4発明)。
【0017】
(5)前記ポリエステル樹脂が、ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、ジカルボン酸成分はテレフタル酸を主成分とし、その他の共重合成分に、イソフタル酸成分を含み、あるいは含まず、ジオール成分として、エチレングリコール及び/または、ブチレングリコールを主成分として、その他の共重合成分に、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオ−ルを含む、あるいは含まない樹脂であることを特徴とする(4)に記載の2ピース缶の製造方法(第5発明)。
【0018】
(6)前記熱可塑性樹脂被覆層は、ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、ジカルボン酸成分はテレフタル酸を主成分とし、その他の共重合成分に、イソフタル酸成分を含み、あるいは含まず、ジオール成分として、エチレングリコール及び/または、ブチレングリコールを主成分として、その他の共重合成分に、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオ−ルを含む、あるいは含まないポリエステルからなる主相と、主相中に主相と非相溶で分散したガラス転位点(Tg)が5℃以下の樹脂からなる副相が混合した混合樹脂であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の2ピース缶の製法(第6発明)。
【0019】
(7)前記副相は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンの酸変性体、ポリプロピレンの酸変性体及びアイオノマーのうちから選ばれる1種以上の樹脂であることを特徴とする(6)に記載の2ピース缶の製法(第7発明)。
【0020】
(8)樹脂層の面配向係数が0.06以下であることを特徴とする(1)〜(7)のうちのいずれかに記載の2ピース缶の製法(第8発明)。
【0021】
(9) (1)〜(8)のいずれかに記載の方法により製造した2ピースラミネート(第9発明)。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、ラミネート鋼板を素材として、樹脂層の剥離と破断を防止して高加工度の2ピース缶を製造することができる。本発明法で製造された2ピース缶は、高加工度が必要なエアゾール2ピース缶等の用途に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
本発明の実施の形態と限定理由について説明する。
【0024】
図1は本発明の缶体の製造工程の一実施形態を説明する図で、円形状ブランクを絞り加工(DI加工を含む)で有底筒状の成形体に成形し、さらに前記の成形体の開口部近傍を縮径加工して、開口部付近が縮径された2ピース缶を製造する工程順を示している。
【0025】
図1において、1は加工前の円板状ブランク(ブランクシート)、2は基体部で成形体のストレート壁部分(工程Dでは縮径加工されていないストレート壁部分)、3はドーム形状部、4はネック形状部で縮径加工されたストレート壁部分、5はテーパ形状部で、縮径加工後のテーパ壁部分である。
【0026】
まず円状板ブランク1に1段または複数段の絞り加工(DI加工を含む)を行い、所定の缶径(半径r;缶外面の半径)を有する有底筒状の成形体に成形する(工程A)。次に成形体の底部を上方に凸状形状に成形してドーム形状部3を形成するドーム加工を行い(工程B)、さらに成形体の開口側端部をトリムする(工程C)。次に成形体の開口側部分に1段または複数段の縮径加工を行い成形体の開口部側部分を所定の缶径(半径d;缶外面の半径)に縮径加工し、所望の最終成形体(2ピース缶)を得る。図中、R0は成形前円状板ブランク1の半径、h、r、dは、各々、成形途中の段階の成形体または最終成形体の高さ、最大半径、最小半径、Rは最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径R最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径である。本2ピース缶の製造工程では、工程Aは最大半径と最小半径が同一、すなわちr=dであり、工程Dはr>dである。
【0027】
最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rは、最終成形体の測定重量に基づき決定される。すなわち、最終成形体の重量を測定し、この重量と同じにな重量になる成形前の円状板の寸法(半径)を求め、これを最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rとする。缶体の製造工程の途中で缶端部がトリムされるが、最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rは、トリムの影響が排除されているので、より適切な加工度の評価が可能になる。
【0028】
このように円状板ブランクに絞り加工(DI加工を含む)、縮径加工を適用して作成される2ピース缶においては、樹脂層は、高さ方向に伸ばされ周方向に縮むこととなる。加工度が高い場合、樹脂の変形量が大きくなり、樹脂層の破断につながる。本発明では加工度の指標として、縮み程度を表すパラメータd/Rだけでなく、さらに缶高さ方向の伸びと関連するパラメータh/(R−r)を用いる。これは、高加工度領域において、加工度を表現するのに、絞り比に加えて、伸び量も加味する必要があるからである。即ち、縮みの程度と伸びの程度で加工度を規定することで、樹脂層の変形度合いを定量化していることとなる。樹脂層は高さ方向に伸び、周方向に縮むことで、剥離しやすくなるので、縮みの程度に加えて、高さ方向の伸び量も重要な因子となる。
【0029】
本発明では、最終的に製造された缶体(最終成形体)の加工度について、最終成形体の高さh、最大半径r、最小半径dを、最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rに対して、0.1≦d/R≦0.25、かつ1.5≦h/(R−r)≦4の缶径を満足する範囲に規定する。
【0030】
前述したように、本発明の目的は、ラミネート鋼板を用いて、従来技術では困難であった高加工度の缶体を製造できるようにすることである。従来技術では、ラミネート鋼板を用いて、縮みの程度を規定するパラメータd/Rが0.25以下を満足し、かつ伸びの程度を規定するパラメータh/(R−r)が1.5以上を同時に満足する高加工度の缶体を製造することが困難であった。そのため、本発明では、製造する缶体の加工度d/Rを0.25以下、かつh/(R−r)を1.5以上に規定した。
【0031】
縮みの程度を規定するパラメータd/Rが0.1以下になり、または伸びの程度を規定するパラメータh/(R−r)が4を超える高い加工度であると、成形が可能であってもいたずらに成形段数が増加したり、または加工硬化に伴い板の伸び限界に達し、板破断する問題が生じたりするためである。そのため、本発明では、製造する缶体の加工度について、0.1≦d/R、かつh/(R−r)≦4と規定した。
【0032】
なお、本発明が対象とする多段成形は、絞り加工、絞り・しごき加工、縮径加工のうちのいずれかの加工またはこれらを組み合わせた加工である。縮径加工を含む場合は、最終成形体の寸法dは、r>dである。縮径加工を含まない場合は、最終成形体の寸法はr=d(r、dは最終成形体の缶径)である。
【0033】
本発明では、素材金属板として、熱可塑性樹脂を被覆したラミネート鋼板を規定している。
【0034】
下地金属素材が、鋼板であるのは、アルミニウムなどに比較して安価であり、経済性に優れるからである。鋼板は、一般的なティンフリースチールやぶりきなどを用いると良い。ティンフリースチールは、例えば、表面に付着量50〜200mg/mの金属クロム層と、金属クロム換算の付着量が3〜30mg/mのクロム酸化物層を有することが好ましい。ぶりきは0.5〜15g/mのめっき量を有するものが好ましい。板厚は、特に限定されないが、例えば、0.15〜0.30mmの範囲のものを適用できる。また、経済性を考慮に入れなければ、本技術はアルミニウム素材にも単純に適用できる。
【0035】
また、樹脂層に熱可塑性樹脂を規定したのは、加工に樹脂層が追随する必要があるからであり、熱硬化性タイプの樹脂では適用が困難である。熱可塑性樹脂の中では、特にポリエステル系が好適である。これは、伸び性と強度のバランスが良い為である。また、オレフィン系樹脂なども使用可能であるが、強度が低いものは、しごき加工には不向きであり、しごき加工を適用しない加工法への適用が好適である。
【0036】
本発明が対象とする加工領域は、従来よりも加工が厳しい高加工領域であり、特に缶周方向の縮みが大きな領域である。また、フィルムは、周方向に大きく縮むだけでなく、缶高さ方向に大きく伸び、結果として、膜厚も増減するので、3次元の変形となる。高加工度領域の加工においては、途中の段階で熱処理を行わないと内部応力の著しい増加による樹脂層の剥離が避けられない。高加工度の加工において、成形の途中段階で熱処理を施すと、内部応力の緩和には有効であるが、配向結晶化によって加工性が劣化する。特に、缶高さ方向の伸びと周方向の縮み変形が大きいと、樹脂の缶高さ方向への配向が大きくなる。配向が進むと、内部応力増大によってフィルム剥離が生じやすくなり、周方向結合力の低下に伴ってフィルム破断が生じやすくなる。
【0037】
本発明において定めた熱処理は、加工によって生じる内部応力を緩和し、また、次工程以降での加工に対応できるようにする為のものであり、具体的には、密着力の回復と配向の緩和である。前記した従来技術における熱処理の目的は、内部応力の緩和、あるいは配向の促進であり、本発明の思想は、従来技術とは全く逆の思想である。
【0038】
樹脂層は加工が進むと、加工方向に配向していき、加工性が劣化していく、これを防ぐ為に、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱し、樹脂層を無配向の状態にする(あるいは無配向に近づける)。また、加工によって、樹脂層には内部応力が蓄積することとなる。これは、より簡略化して説明すると、伸ばせば縮もうとし、縮めれば伸びようとする力である。この力によって、樹脂層は変形しようとしているが、下地鋼板との密着に支えられて変形できない状態でいる。したがって、密着力が弱ければ、この力によって樹脂は剥離してしまうし、逆に内部応力が密着力で支えきれないくらいに大きくなると、樹脂層は剥離に到る。これも、樹脂の融点以上の温度で熱処理を施すことで、分子の再配列が起こり緩和していくこととなる。
【0039】
熱処理の上限温度をポリエステル樹脂の融点+30℃に規定したのは、ポリエステル樹脂の融点+30℃を超えると、フィルムの表面が粗くなり、結果として外観を損なうばかりでなく、以降の加工性にも影響を与えるためである。この熱処理を行うことで、樹脂は加工性を取り戻し、次工程以降の加工にも追随可能となる。
【0040】
本発明において熱処理のタイミングを、中間段階の成形体の高さh、最大半径r、最小半径d(rとdが同じ場合を含む)が、最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板の半径Rに対して、0.2≦d/R≦0.5、かつ1.5≦h/(R−r)≦2.5の関係を満足する中間成形段階と規定したのは、加工度はこの範囲にあると、樹脂層の破断と剥離を防止する観点から、熱処理が最も効果的に行なわれるからである。即ち、加工度が低い段階で熱処理を行うのは、内部応力が高くない段階での内部応力緩和であるため前述の効果が小さいからのみならず、配向結晶化を促進し、加工性が劣化するためである。また、加工度が高すぎる段階で熱処理を行うのは、密着力が落ち、その結果として、剥離が生じる可能性があり、熱処理のタイミングが遅すぎる場合があるためである。このような観点から加工度の上下限を上記のように定めた。
【0041】
熱処理は、図1の製造工程の工程A、工程Dのいずれか一方または両方で行うことができる。上述の熱処理のタイミングに関し、Rとdが同じ場合を含むのは、縮径加工を含む缶の製造工程において、工程Aで熱処理を行う場合が含まれることがあり、あるいは縮径加工を含まない缶の製造工程では、rとdが同じ径になるためである。熱処理は、内部応力緩和の必要性に応じて2以上の中間段階で複数回行ってもよい。
【0042】
本発明において、熱処理終了後10秒以内に鋼板を熱可塑性樹脂のガラス移転点Tg以下の温度に冷却することを規定したのは、冷却過程中の球晶化を避けるためである。冷却速度が緩やかな場合、樹脂中に球晶が成長する傾向にある。この球晶は加工性を阻害する為、加工度や用途目的に応じて、熱処理終了後、ガラス転移点Tg以下の温度に10秒以内で冷却すればよい。
【0043】
熱処理の方法については、特に限定されるものではなく、電気炉、ガスオーブン、赤外炉、インダクションヒーターなどで同様の効果が得られることが確認されている。また、加熱速度、加熱時間は効果に応じて適宜選択すればよいが、加熱速度は速いほど効率的であり、加熱時間の目安は15秒〜60秒程度であるが、この範囲に限定されるものではなく、効果に応じて適宜選択すればよい。
【0044】
熱処理終了後の冷却速度が緩やかな場合、樹脂中に球晶が成長するおそれがある。この球晶は加工性を阻害する。冷却過程中の球晶化を避けるため、熱処理終了後、10秒以内にガラス転移点Tg以下の温度に急冷することが好ましい。
【0045】
高加工度の変形に樹脂層が追随する為には、ラミネート鋼板の初期の配向も重要となることが判明した。即ち、2軸延伸等で作成されたフィルムは面方向に配向しているが、ラミネート後も配向が高い状態にあると、加工に追随できず、破断にいたる場合がある。このような観点から、本発明では樹脂層の面配向係数を0.06以下と規定した。本発明が定める熱処理によって、樹脂層の配向は消失(もしくは緩和)される為、熱処理のタイミングによっては、面配向係数が規定値より高くても加工が可能である。しかしながら、この場合は熱処理のタイミングを早くする必要がある為、効率的でない。この様な観点から、面配向係数を0.06以下に規定した。
【0046】
配向が面配向係数の高い2軸延伸フィルムを用いてこのようなラミネート鋼板を作成するには、ラミネート時の温度を上げ、十分に配向結晶を融解してやればよい。あるいは、押出し法によって作成されたフィルムは、ほとんど無配向であるので、この観点からは好適である。同様に、鋼板に直接溶融樹脂をラミネートするダイレクトラミネート法も同様の理由で好適となる。
【0047】
本発明で規定するラミネート鋼板は、加工に必要な伸びと強度の点から、ポリエステル樹脂がカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、ジカルボン酸成分はテレフタル酸を主成分とし、その他の共重合成分に、イソフタル酸成分を含み、あるいは含まず、ジオール成分として、エチレングリコール及び/または、ブチレングリコールを主成分として、その他の共重合成分に、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオ−ルを含む、あるいは含まない樹脂が好ましい。
【0048】
あるいは、樹脂層は、前述の樹脂からなる主相中に、主相と非相溶でガラス転位点(Tg)が5℃以下の樹脂からなる副相が分散した混合樹脂であることが好ましい。主相に分散した樹脂のガラス転移点が5℃を超えると加工を受けた際に容易に変形しないことがあるが、ガラス転移点が5℃以下の樹脂では、加工を受けると容易に変形し、樹脂層の加工後密着性を向上させることができる。
【0049】
主相と非相溶で分散したガラス転位点(Tg)が5℃以下の樹脂として、オレフィンがあり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンの酸変性体、ポリプロピレンの酸変性体及びアイオノマーのうちから選ばれる1種以上を使用することができる。
【0050】
主相と副相が混合した混合樹脂中の副相の体積比率が3vol%未満になると副相の効果が十分に発現されず、30vol%を超えると副相粒が樹脂層中に安定的して存在できなくなるため、混合樹脂中の副相の体積比率は3vol%以上30vol%以下が好ましい。
【0051】
本発明のラミネート鋼板は、樹脂層中に顔料や滑剤、安定剤などの添加剤を加えて用いても良いし、本発明で規定する樹脂層に加えて他の機能を有する樹脂層を上層または下地鋼板との中間層に配置しても良い。
【0052】
樹脂層の膜厚は特に限定されないが、10μm以上50μm以下が好ましい。フィルムラミネートの場合、10μm未満のフィルムコストは一般的に高価になり、また、膜厚は厚いほど加工性に優れるが高価になり、50μmを超えた場合は、加工性に対する寄与は飽和しており、高価となるためである。
【0053】
本発明で規定するラミネート鋼板は、鋼板の少なくとも片面に本発明で規定する樹脂層が被覆されていればよい。
【0054】
また、鋼板へのラミネート方法は特に限定されないが、2軸延伸フィルム、あるいは無延伸フィルムを熱圧着させる熱圧着法、Tダイなどを用いて鋼板上に直接樹脂層を形成させる押し出し法など適宜選択すればよく、いずれも十分な効果が得られることが確認されている。
【実施例1】
【0055】
以下、本発明の実施例について説明する。
【0056】
「ラミネート鋼板の作製」
下地金属板として厚さ0.20mmのT4CA、TFS(金属Cr層:120mg/m、Cr酸化物層:金属Cr換算で10mg/m)を用い、この原板に対して、フィルムラミネート法(フィルム熱圧着法)、あるいはダイレクトラミネート法(直接押し出し法)を用いて種々の樹脂層を形成させた。尚、フィルムラミネートについては、2軸延伸フィルムを用いたものと無延伸フィルムを用いたものの2通りを実施した。金属板の両面に各々厚さ25μmのフィルムをラミネートした。
【0057】
前記で作製したラミネート鋼板のラミネートフィルムの面配向係数を以下のようにして算出した。
【0058】
「面配向係数の測定」
アッベ屈折計を用い、光源はナトリウム/D線、中間液はヨウ化メチレン、温度は25℃の条件で屈折率を測定して、フィルム面の縦方向の屈折率Nx、フィルム面の横方向の屈折率Ny、フィルムの厚み方向の屈折率Nzを求め、下式から面配向係数Zsを算出した。
面配向係数(Ns)=(Nx+Ny)/2−Nz
【0059】
ラミネート鋼板の製造方法と作製したラミネート鋼板の内容を表1に示す。表1に記載の樹脂種は次のとおりである。
PET:ポリエチレンテレフタレート
PET−I(5):ポリエチレンテレフタレート−イソフタレート共重合体(イソフタル酸共重合比率5mol%)
PET−I(12):ポリエチレンテレフタレート−イソフタレート共重合体(イソフタル酸共重合比率12mol%)
PET−PBT(60):ポリエチレンテレフタレート−ブチレンテレフタレート共重合体(ブチレンテレフタレート共重合比率60mol%)
PET−DEG:ポリエチレンテレフタレート−ジエチレングリコール共重合体
PET−CHDM:ポリエチレンテレフタレート−シクロヘキサンジオール共重合体
PBT:ポリブチレンテレフタレート
PET−PE:主相がPET、副相がポリエチレン(Tg:−125℃)で含有量15vol%
PET−PP:主相がPET、副相がポリプロピレン(Tg:−20℃)で含有量13vol%
PET−IO:主相がPET、副相がアイオノマー(エチレン不飽和カルボン酸共重合体Zn中和物、Tg:−30℃以下)で含有量14vol%。
【0060】
ラミネート法は次のとおりである。
フィルム熱圧着法1:2軸延伸法で作成したフィルムを、鋼板を樹脂の融点+10℃まで加熱した状態で、ニップロールにて熱圧着し、次いで7秒以内に水冷によって冷却した。
フィルム熱圧着法2:無延伸フィルムを、鋼板を樹脂の融点+10℃まで加熱した状態でニップロールにて熱圧着し、次いで7秒以内に水冷によって冷却した。
直接押し出し法:樹脂ペレットを押し出し機にて混練、溶融させ、Tダイより、走行中の鋼板上に被覆し、次いで樹脂被覆された鋼板を80℃の冷却ロールにてニップ冷却させ、更に、水冷によって冷却した。
比較例の塗装鋼板は、エポキシ系熱硬化樹脂を塗布し、220℃で10分加熱して厚さ8μmの塗膜を形成した。
【0061】
【表1】


【0062】
「缶体成形」
作製した供試鋼板を用いて、図1に示した製造工程に準じて、以下の手順で缶体(最終成形体)を作製した。中間成形体(工程C)及び最終成形体(工程D)の形状を表2に示す。工程Aの絞り加工は5段階で行い、工程Dの縮径加工は7段階で行った。熱処理は工程A〜工程Dの途中段階で行い、赤外線式加熱炉を用いて缶体を加熱し、熱処理終了後水冷した。熱処理のタイミング(熱処理実施時の缶体の加工度)及び熱処理条件を表3に示す。
【0063】
表2において、最終成形体(工程D)のh、r、d、ha、hc、Rは、各々最終成形体の開口端部までの高さ、基体部2の直径、ネック形状部3の直径、基体部2の高さ、ネック形状部3の高さ、最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板ブランクの半径である(図1参照)。円状板ブランクの半径Rは、次のようにして求めた。成形前のブランクシートの重量及びトリム工程後の最終成形体の重量を測定し、この測定結果に基づき、最終成形体と重量が等価となる成形前ブランクシートの半径を求め、この半径を最終成形体と重量が等価となる成形前の円状板ブランクの半径Rとした。
【0064】
【表2】


【0065】
【表3】


【0066】
1)ブランキング(66〜82mmφ)
2)絞り加工及びしごき加工(工程A)
5段の絞り加工にて、缶体の半径r、高さhが、d/R:0.27〜0.34、h/(R−r):2.23〜3.09の範囲の缶体(中間缶体)を作製した。また、所望の缶体を作製するために、適宜、しごき加工も併用した。
3)缶底部のドーム形状加工(工程B)
缶底部に、深さ6mmの半球状の張り出し加工を行った。
4)トリム加工(工程C)
缶上端部を2mmほどトリムした。
5)円筒上部の縮径加工(工程D)
円筒上部に縮径加工を施し、具体的には、内面テーパ形状のダイに開口端部を押し当てて縮径を行うダイネック方式にて実施し、表2に示した最終的な缶体形状の缶体を作製した。
【0067】
上記手順で作製した缶体のフィルム層の密着性、加工性、外観を以下のようにして評価した。評価結果を表3に併せて記載した。
【0068】
「密着性試験」
缶体を周方向巾15mmになるように缶高さ方向に略長方形に剪断し、その缶高さ方向で底面から10mmの位置を、周方向に直線状に、鋼板のみを剪断した。結果、剪断位置を境に缶高さ方向底面側に10mm部分と残余の部分からなる試験片が作成された。10mmの部分に巾15mm、長さ60mmの鋼板を繋ぎ(溶接)、60mm鋼板部分を持って、残余部分のフィルムを破断位置から10mmほど剥離させる。フィルムを剥離した部分と60mm鋼板部分を掴みしろとして180°方向にピール試験を実施した。観測されたピール強度の最小値を密着性の指標とした。
「ピール強度」
6N/15mm未満:×
6N/15mm以上:○
【0069】
「フィルム加工性評価」
缶上端より10mmの位置を中心に、15mmφの小窓を開けたシールを貼り、測定面積が15mmφとなるようにした。次に、小窓部分を電解液(KCl:5%溶液、温度は常温)に浸し、鋼板と電解液間に6.2Vの電圧をかけた。この時測定される電流値に応じて下記のように評価した。
「電流値」
0.01mA以下:◎
0.01mA超、0.1mA以下:○
0.1mA超:×
【0070】
「評価結果」
缶体C1〜C7、C8〜C33は、本発明の実施例である。フィルム密着性、加工性とも良好な値を示した。
【0071】
本発明の実施例のなかで、熱処理終了後の冷却時間が10秒以下のものは冷却時間が10秒超のもの(缶体C13)に比べて加工性の評価がより優れる。缶体C17〜C19は、本発明の実施例ではあるが、熱処理のタイミングが第2発明範囲を外れたものである。フィルム加工性、密着性ともに合格ではあるが、加工性の評価は○に留まった。
【0072】
缶体C34は、本発明の比較例である。樹脂層に熱硬化性の塗料を塗布したものであり、加工性、密着性とも×となった。
【0073】
缶体C35は、熱処理温度が本発明範囲を外れるものである。加工性が×となった。
【産業上の利用可能性】
【0074】
本発明の2ピース缶の製造方法は、ラミネート樹脂層の剥離と破断を防止して、高加工度の2ピース缶を製造する方法として利用することができる。本発明法で製造された2ピースラミネート缶は、高加工度が要求されるエアゾール缶等の用途に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1】本発明の缶体の製造工程の一実施形態を説明する図である。
【符号の説明】
【0076】
1 ブランクシート
2 基体部
3 ドーム形状部
4 ネック形状部
5 テーパ形状部




 

 


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