JPH01145137A - Ｄｉ加工性の優れた複合鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は缶容器、特にＤＩ缶用材料に関するもので、さ
らに詳述するとＳｎ系の皮膜を有する鋼板にポリエステ
ルフィルムを積層させた、ＤＩ加工性の優れた複合鋼板
及びその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

缶容器を缶体と言う観点から分類すると、天蓋、地蓋、
胴から成る３ピ一ス缶と地蓋と胴が一体と成ったものと
天蓋から成る２ピ一ス缶とに大きく分類される。

２ピ一ス缶は、現在Ｄ　ｒ　Ｄ　（Ｄｒａｗ　ａｎｄ　
Ｒｅｄｒａｗ）缶とＤ　Ｉ　　（Ｄｒａｗ　ａｎｄ　Ｉ
ｒｏｎｎｉｎｇ）缶が主に広く使用されている。

特にＤＩ缶はビール、炭酸飲料缶用として生活に密着し
ており、製造される倍数は年々増加している。

ＤＩ缶に使用される材料はアルミニウム、あるいは鋼板
にＳｎ鍍金を施したぶりきが用いられ、前者をＤＩ−Ａ
缶、後者をＤＩ−３缶と通常呼んでおり、その使用量は
アルミニウムの方が多い。

この理由はいろいろあるが、主な理由はアルミニウムの
方がぶりきに比べＤＩ加工がしやすく、又、材料自体の
耐食性も良いのでＤＩ加工後の缶内面は一回塗装（シン
グルコート）で良い。一方、ぶりきの場合は耐食性につ
いて言えば、二回塗装（ダブルコート）が必要となって
いる。

このダブルコートは、工程を増やし生産性を下げると同
時に缶コストアップとなっているため、シングルコート
で高耐食性が保持できるＤＩ−３缶用素材の出現が待望
されている。

こうした要望に応えるべく、例えば特開昭５４−９４５
８５や特開昭５４−１３２６８３に見られるように鋼板
に塗装を施した後、ＤＩ加工を行うと言った方法が提案
されているが、実用性能、特に耐食性が十分でなく、実
用化に至っていない。

耐食性について言えば、上記記載の提案に比べ、樹脂フ
ィルムを積層させたラミネート材の方が、フィルム厚を
適当に選択することで良好なものが得られることは言う
までもなく周知の事実である。

しかるに、樹脂フィルムを積層させたラミネート鋼板を
ＤＩ缶用材料として用いる、と言う提案はない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した様に、現在用いられているＤＩ−３缶用材料と
してのふりきは、耐食性の点からダブルコートが必要で
、工程の省略化と言う観点からシングルコートでＤＩ−
Ａ缶と同等の耐食性を有するＤＩ−３缶用素材の出現が
望まれている。

本発明は上記の実状に鑑みなされもたので、ＤＩ加工性
に優れ、かつシングルコートで耐食性の良いＤ［−３缶
用素材と、その製造方法を提供することを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段、及び作用〕本発明は前
記の目的を達成するために鋼板の片面（缶外面となる面
）には錫皮膜層を、他の片面（缶内面となる面）には融
点の異るポリエステルフィルムを積層した複合鋼板、及
びその積層方法に特徴があり、以下の構成からなる。

（１）鋼板の片面にＳｎ皮膜層を有し、他の片面には化
成処理皮膜と、その上層にＳｎの融点以下の融点を有す
るポリエステルフィルムと、さらにその上層にＳｎの融
点以上の融点を有するポリエステルフィルムを積層させ
たＤＩ加工性の優れた複合鋼板。

（２）鋼板の片面にＳｎ皮膜層を有し、他の片面にはＳ
ｎ皮膜層と、その上層に化成処理皮膜と、その上層にＳ
ｎの融点以下の融点を有するポリエステルフィルムと、
その上層にＳｎの融点以上の融点を有するポリエステル
フィルムを積層させたＤＩ加工性の優れた複合鋼板。

（３）上記（１）又は（２）の鋼板のＳｎの融点以下の
融点ポリエステルフィルムの厚みが１〜２０卿、Ｓｎの
融点以上の融点を有するポリエステルフィルムの厚みが
８〜４５　）ｒｍ　、ポリエステルフィルムの総厚みが
１０〜６０側であるＤＩ加工性の優れた複合鋼板。

（４）片面にＳｎ皮膜層を有し、他の片面には化成処理
皮膜層又はＳｎ皮膜層とその上層に化成処理皮膜層を有
する鋼板を用い、前記鋼板の化成処理皮膜層上にＳｎの
融点以下の融点を有するポリエステルフィルムとその上
層に８７１点以上の融点を有するポリエステルフィルム
をＳｎの融点以下の温度で熱圧着するＤＩ加工性の優れ
た複合鋼仮の製造方法。

前述したように本発明の構成は、缶内面となる鋼板面に
Ｓｎの融点以下の融点のポリエステルを下層に、Ｓｎの
融点以上の融点のポリエステル樹脂層とする二層のポリ
エステルフィルムを形成した鋼板、及び前記の二層のポ
リエステルフィルムをＳｎの融点以下の温度で熱圧着す
る事から成っている。

まず、本発明に用いるポリエステルフィルムについて述
べる。

本発明におけるポリエステルフィルムは、下層（鋼板と
接する側）がＳｎの融点以下の融点のポリエステル樹脂
、上層はＳｎの融点以上の融点のポリエステル樹脂の二
層から成っている。

この、上層と下層とで融点がＳｎの融点を境にして異な
っている事が、Ｓｎ系の皮膜を有する鋼板との関連で、
本発明における重要な要件となっている。

即ち、ＤＩ成形性だけについて言えば、上層に用いるＳ
ｎの融点より高ｆ士ステルフィルムだけで可能である。

しかしながら、現在のところ０１缶に適した鋼製品とし
てはＳｎめっきを施したぶりきが最適で、特にしごき加
工を受ける缶外面は、純Ｓｎの持つ潤滑作用が重要であ
る。その際純Ｓｎ量は少なくともＩｇ／ｒｒｒは必要で
ある。一方、５ｎ−Ｆｅ合金層は逆にＤｒ成形性を阻害
する事もわかっている。

Ｓｎ系の皮膜（Ｓｎ皮膜、あるいはＳｎ皮膜上に化成処
理を施した皮膜）を有するｍ板に熱圧着ラミネートを行
い０１缶に供する場合、Ｓｎ　−Ｆｅ合金層の生成に配
慮する必要がある。

掛かる意味からＳｎの融点より高い融点の樹脂フィルム
を熱圧着する事は好ましくない。例えば、ＰＥＴと呼ば
れているポリエステルフィルムの融点は２６５℃である
が、十分な接着力を持たせるためには更に高い温度が必
要であり、このような高い温度でＳｎめっきを行っただ
けのマットぶりきに熱圧着した場合、５ｎ−Ｆｅ合金層
は、約０．６ｇ／、ｒｄ以上生成する。

５ｎ−Ｆｅ合金層の生成量は、当然熱圧着する温度及び
冷却と言ったヒートサイクルによって異なるが、大なり
小なり生成することは間違いない。

そして近年来のＤＩ缶用ぶりきのＳｎ低目付化が指向さ
れる中にあっては、合金層は必ず問題となることが予想
される。

従って、Ｓｎの融点より高い融点を持つ樹脂フィルムを
用いた熱圧着ラミネート材のＤＩ缶用途は、少なくとも
外面にＳｎめっきを施した鋼板を用いることを考えた場
合、大変能しい。

一方、Ｓｎの融点より低い融点のポリエステルフィルム
の場合、熱圧着時におけるＳｎの合金層生成量は少ない
と言う利点はあるが、ＤＩ成形性、特に連続成形性に難
点がある。この理由は今のところ明確でないが、おそら
くフィルム自体の硬度、特に表面硬度の問題ではないか
と考えられる。

例えば、ＤＩ加工時のフィルムへの傷の入り方を見ると
、融点の高いエステル樹脂の方が融点の低いエステル樹
脂よりはるかに傷は入り難い。

以上の知見をもとに研究した結果から、下層はＳｎの融
点より低くかつ１８０℃以上、好ましくは２００℃以上
の融点のポリエステルフィルムを、上層はＳｎの融点よ
り高い融点のポリエステルフィルムの二層フィルムとし
、Ｓｎ系の皮膜を有する綱板に二層フィルムの下層を熱
圧着する事によりそれぞれの機能が有効に作用し、５ｎ
−Ｆｅ合金層の生成を極力抑え、上層のＤＩ成形性の良
さを活かした優れた複合鋼板が得られることを見い出し
た。

さらに、下層及び上層のフィルム厚みを、それぞれ１〜
２０１ｒｍ、　８〜４５庫、そしてフィルムの総厚みを
１０〜６０−に限定した理由について述べる。

前述の下層及び上層フィルムの機能の説明から分かる様
に、下層フィルムは基本的には上層フィルムと鋼板との
バインダー的な役割を果している。

しかしながら、鋼板との熱圧着時に下層フィルムは溶融
されるために上層フィルムと一体化しその境界は明確で
なくなる。下層のフィルム厚みが薄すぎる場合は、下層
フィルムは上層フィルムと全て一体化してしまい、その
ため綱板と十分に接着することは出来なくなる。

従って、下層フィルムの厚みの下限値１　ｕｍ　ハ、上
層フィルムと一体化すると共に鋼板との接着強度が維持
される最低限の厚みである。

又、下層フィルム厚みの上限値を２０−に限定みである
。

以上が下層フィルムの厚みを１〜２０卿に限定した理由
であり、好ましくは鋼板との接着性、ＤＩ成形性から２
〜６−が良い。

一方、上層フィルムの場合はフィルム厚みは８〜４５−
である。下限値の８閂は、下層フィルムを熱圧着した後
も良好なりＩ成形性を有する最低限の厚みである。上限
値の４５趨は、４５−を超えると下層フィルム厚との関
係もあるが、ＤＩ成形性への効果は飽和するばかりか、
時には劣って来る場合がある。又、缶コストが上がり経
済的に有利でない。

更に下層と上層のフィルム厚みを加えた総計の厚みを、
１０〜６０＃ｌＩに限定した理由についてのべる。

下限値である１〇−未満では、ＤＩ成形後のフィルムに
多数の膜欠陥が発生し易く上塗り塗装をおこなっても、
内面にＳｎ皮膜のない化成処理を施した鋼板の場合は耐
食性が十分でない場合がある。従って１０−以上が必要
である。

又、上限値である６０４を超えても、耐食性に対してさ
ほど有効ではなく、性能的には飽和してくる。従って６
０廂あれば十分である。

下層、上層及びそれらの総計フィルム厚は、当然の事な
がらＤＩ成形性と耐食性のバランスの中で設定する必要
がある。

掛かる意味からは、下層フィルム厚２〜６ｐ、上層フィ
ルム厚は８〜４０廂、総計のフィルム厚は１０〜４５ｎ
が好ましい。

次に上層及び下層に用いるポリエステルフィルに二重結
合を含まない飽和ポリエステル樹脂で、周知の様に飽和
多価カルボン酸と飽和多価アルコールとの重合体である
。

下層に用いるポリエステルフィルムは、Ｓｎの融点であ
る２３２℃以下、上層に用いるポリエステルフィルムは
Ｓｎの融点である２３２℃以上のものである。

下層に用いる飽和ポリエステル樹脂としては、飽和多価
カルボン酸としてテレフタル酸、イソフタル酸、フタル
酸、アジピン酸、セバシン酸等が、又、飽和多価アルコ
ールとしてエチレングリコール、ジエチレングリコール
、トリエチレングリコール、１．４ブタジオール等があ
り、その含有比により１８０〜２３０℃の融点に調整さ
れる。

又、上層に用いる飽和ポリエステル樹脂としては、テレ
フタル酸０とエチレングリコールの重合物であるポリエ
チレンテレフタレート、テレフタル酸と１．４ブタかジ
オールの重合物であるポリブチレンテレフタレートなど
が使用できる。

次に本発明の複合鋼板についてのべる。

本発明はＤＩ缶用材料に関するものであるが、前述した
ように、現在、鋼板を素材としたＤＩ缶用材料は、Ｓｎ
めっきを施したぶりきが用いられている。

特に、ＤＩ缶の外面になる面は、しごき加工と言う過激
な加工を受けるため良好な固体潤滑剤であるＳｎ皮膜は
、今のところ必須となっている。

本発明においてもこの点は変わりなく、Ｓｎ皮膜は缶の
外面に当たる面は必要で、この場合の皮膜構成は製缶時
の缶内面側からポリエステルフィルム／化成処理皮膜／
Ｓｎ皮膜／鋼板／Ｓｎ皮膜からなるか、又は好ましくは
ポリエステルフィルム／化成処理皮膜／Ｓｎ皮膜／鋼板
／Ｓｎ皮膜／化成処理皮膜となる。

更に、本発明では、従来の鋼板を素材としたＤＩ缶用材
料であるぶりきと異なり、缶内面に当たる面、即ちポリ
エステルフィルムを熱圧着する面は、Ｓｎ皮膜のない、
鋼板に化成処理を施しただけのものでも良好なりＩ成形
性と耐食性が得られる。

この理由は、鋼板に化成処理を施しただけのものの場合
、Ｓｎ皮膜を有する場合より材料自体の耐食性は劣るが
、逆にフィルムとの接着力が高くなるため健全な皮膜が
保持され易く、従ってＤＩ成形性、耐食性の点で良い方
向に作用する。

勿論、接着力は、表面に施す化成処理によってＳｎ皮膜
を有する場合も、有しない場合も、共に更に向上するこ
とは、言うまでもない。

この場合の皮膜構成は製缶時の缶内面側からポルム／化
成処理皮膜／鋼板／Ｓｎ皮膜／化成処理皮膜となる。

尚、ここで言う化成処理とは、通常、ぶりきに施されて
いるケミカル処理と呼ばれるクロメート処理や、Ｔ　Ｆ
　Ｓ　（Ｔｉｎ　Ｆｒｅｅ　５ｔｅｅｌ）と呼ばれてい
る鋼板の皮膜である、クロム・クロメート処理を指すも
のである。

化成処理に関しては、前記に皮膜構成例を示したように
缶外面に当たる面に対しては本発明では必須要件ではな
いが、材料の一次防錆と言う点からは行った方が好まし
い。

次にポリエステルフィルムを鋼板に積層させる方法につ
いて述べる。

本発明では、フィルムを鋼板に積層させる方法として、
熱圧着と言う手段を採用する。熱圧着によるフィルムの
接着は、鋼板を所定の温度に熱する必要がある。この、
鋼板を加熱する方法としては加熱された炉の中を通す方
法や、鋼板に通電して加熱する通電加熱、更には誘導加
熱等が使用出来る。

又、フィルムを鋼板に接着させる場合、初めから二層に
なっているフィルムを接着させる方法、下層と上層を同
時に接着させる方法を採用すれば、本発明のシングルコ
ートＤＩ−３缶用素材を得ようとする目的を、達成する
ことができる。

勿論、最初に下層フィルムを接着し、次いで上層フィル
ムを接着する方法を採用することもできる。

いずれにせよ、フィルムを鋼板に接着させる方法は、使
用する設備に合った方法を採用すれば良い。

以上、本発明の構成、作用について説明したが、本発明
の複合鋼板を用いることにより、良好な連続ＤＩ成形性
が得られると同時に、耐食性の飛躍的向上により内面塗
装の簡略化が容易に可能である。

又、本発明で得られる複合鋼板はＤＩ缶のみならず、Ｄ
ｒＤ缶胴材、ＥＯＥを含む缶蓋用材料としても使用され
る。

〔実施例〕

以下、実施例で本発明の効果を具体的に示す。

実施例１ Ｓｎ付着量が缶外面側２．８　ｇ／　ｒｄ、缶内面側０
．５ｇ／ｒｄで、かつ該缶内面にクロメート処理を行っ
たぶりき（板厚０．２９ｍｍ、硬度Ｔ−１）の上記缶内
面側クロメート処理面に、下層はポリエチレンイソフタ
レートフィルム（融点約１９５℃）８側、上層はポリエ
チレンテレフタレートフィルム（融点２６５℃）１６声
Ｍ、２５−１４０／＃Ｉ＋から成る、各々フィルム総厚
み２４／／ｌ１ｌ（Ａフィルム）、３３声（Ｂフィルム
）、４８卿（Ｃフィルム）の二層フィルムの下層を、板
温２２０℃で熱圧着を行い、各々複合鋼板Ａ、Ｂ、Ｃを
得た。

こうして得られた複合鋼板Ａ、Ｂ、Ｃの連続ＤＩ成形性
を、缶径２１１　ｔ　Ｃ３５０ｄビ一ル缶サイズ）で検
討を行った。その結果は、複合鋼板Ａ、Ｂ。

Ｃ共に１００缶以上の連続ＤＩ底成形可能であった。

更に、ＤＩ成形缶のフィルム健全性を調べるために、缶
の中に１％ＮａＣ１に界面活性剤０．２を含む溶液を入
れ、缶体を陽極、白金を陰極として＋６ｙの過電圧を掛
けたときの電流値を測定し、ＤＩ加工後のフィルムの健
全性を調べた（以下この試験をＱＴＶ試験と称す）。

又、ＤＩ成形缶の内面にエポキシフェノール系缶用塗料
を乾燥塗膜厚が８μになるようにスプレーで上塗り塗装
し、２０５℃で１０分焼付けた。

上塗り塗装を行ったＤＩ缶についても、ＱＴＶ試験を行
った。

なお、比較のため市販されているＤＩ−３缶についても
、ＱＴＶ試験を行った。

結果を第−表に示す。

第−表 本発明で得られる複合鋼板は、連続ＤＩ成形が可能であ
り、又、第−表から分かる様に上塗り塗装後のＱＴＶ試
験値は市販のＤＩ−Ｓ缶と同等である。

実施例２ 缶外面側に当たる面のＳｎ付着量が２．８　ｇ／　ｇ、
缶内面に当たる面はＳｎはなく鋼板にＴＦＳタイプのク
ロム・クロメート処理を行っただけの片面ぶりきのクロ
ム・クロメート処理面に、下層はポリエチレンテレフタ
レート・イソフタレートフィルム（融点約２１０℃）３
−１上層はポリエチレンテレフタレートフィルム（融点
２６５℃）　１２卿、５０声から成る、各々フィルム総
厚み１５卿（Ｄフィルム）、５３趨（Ｅフィルム）の二
層フィルムの下層を、板温２３０℃で熱圧着を行い、各
々複合鋼板り、Ｅを得た。

又、下層フィルム厚１２廂及び１５声で、上層フィルム
厚２５廂から成る総厚み３７廂（Ｆフィルム）、４Ｏ−
（Ｇフィルム）の二層フィルムの下層を、Ｓｎ皮膜のな
い面に板温２３０℃で熱圧着例１の手順に従い連続ＤＩ
成形性、ＤＩ成形缶のＱＴＶ試験、上塗り塗装後のＱＴ
Ｖ試験を行った。

その結果、連続ＤＩ成形性については複合鋼板り、Ｅ、
Ｆ、Ｇ共に、１００缶以上の連続ＤＩ成形性が可能であ
った。

ＱＴＶ試験の結果は第二表に示す。

第二表 本発明で得られる複合鋼板は優れたＤＩ成形性を有し、
又、第二表から分かる様に、上塗り塗装後のＱＴＶ試験
でも市販のＤＩ−３缶と同等の性能を示す。

実施例３ 実施例２に用いた片面はぶりき、他の面はクロム・クロ
メート処理の鋼板のクロム・クロメート処理の面に、下
層にポリエチレンテレフタレート・セバケートフィルム
（融点約１９５℃）１０声ｍ、上層はポリブチレンテレ
フタレートフィルム（融点２３５℃）１５廂及び２５声
を板温２３０℃で同時に熱圧着し、各々フィルム総厚み
２５声の複合鋼板Ｈ、フィルム総厚み３５ｔｎｎの複合
鋼板Ｉを得た。

これらの複合鋼板Ｈ及びＩについて、実施例１の手順に
従い、連続ＤＩ成形性、成形缶のＱＴＶ試験、上塗り塗
装後のＱＴＶ試験を行った。

伝 その結果、複合鋼板Ｈ，Ｉ共に１面１上の連続ＤＩ成形
が可能であった。

ＱＴＶ試験の結果については、第三表に示す。

第三表 本発明で得られる複合鋼板は、優れた連続ＤＩ成形性を
示すばかりでなく、第三表に示した様に、上塗り塗装後
ＱＴＶ試験においても市販のＤＩ−３缶と同等の特性を
示す。

〔発明の効果〕

本発明で得られる複合鋼板は、優れたＤＩ成形性を有す
るばかりではなく、成形後−回の塗装で現行のＤＩ−３
缶と同等かそれ以上の特性を示し、良好な耐食性を有す
る。

従って、製缶メーカーでの工程省略化が可能となる事か
ら、コストダウンを図る事ができる。

又、本発明で得られる複合鋼板は、ＤＩ缶用材料として
だけでなく、ＤｒＤ缶と言った深絞り缶用材料や、ＥＯ
Ｅを含む缶蓋用材料としても有効に使用する事が出来、
産業界への効果は大きいものがある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）鋼板の片面にＳｎ皮膜層を有し、他の片面には化成
   処理皮膜と、その上層にＳｎの融点以下の融点を有する
   ポリエステルフィルムと、さらにその上層にＳｎの融点
   以上の融点を有するポリエステルフィルムを積層させた
   ことを特徴とするＤＩ加工性の優れた複合鋼板。 ２）鋼板の片面にＳｎ皮膜層を有し、他の片面にはＳｎ
   皮膜層と、その上層に化成処理皮膜と、その上層にＳｎ
   の融点以下の融点を有するポリエステルフィルムと、そ
   の上層にＳｎの融点以上の融点を有するポリエステルフ
   ィルムを積層させたことを特徴とするＤＩ加工性の優れ
   た複合鋼板。 ３）Ｓｎの融点以下の融点ポリエステルフィルムの厚み
   が１〜２０μｍ、Ｓｎの融点以上の融点を有するポリエ
   ステルフィルムの厚みが８〜４５μｍ、ポリエステルフ
   ィルムの総厚みが１０〜６０μｍである、特許請求の範
   囲第一項、又は第二項のいずれかに記載のＤＩ加工性の
   優れた複合鋼板。 ４）片面にＳｎ皮膜層を有し、他の片面には化成処理被
   膜層若しくはＳｎ皮膜層とその上層に化成処理皮膜層を
   有する鋼板を用い、前記鋼板の化成処理皮膜層上にＳｎ
   の融点以下の融点を有するポリエステルフィルムとその
   上層にＳｎの融点以上の融点を有するポリエステルフィ
   ルムをＳｎの融点以下の温度で熱圧着することを特徴と
   するＤＩ加工性の優れた複合鋼板の製造方法。