JPH0631362A - 密着性の優れたラミネート鋼板製多段絞り缶の製造方法 - Google Patents

密着性の優れたラミネート鋼板製多段絞り缶の製造方法

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JPH0631362A
JPH0631362A JP4208607A JP20860792A JPH0631362A JP H0631362 A JPH0631362 A JP H0631362A JP 4208607 A JP4208607 A JP 4208607A JP 20860792 A JP20860792 A JP 20860792A JP H0631362 A JPH0631362 A JP H0631362A
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resin
film
laminated
steel sheet
melting point
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JP4208607A
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Yashichi Oyagi
八七 大八木
Hiroshi Nishida
浩 西田
Hiroichi Yokoya
博一 横矢
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Nippon Steel Corp
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  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラミネート鋼板製2ピース缶、特にDRD缶
あるいはDTR缶等の製造方法に関する。多段絞り加工
により劣化する密着性の向上対策を製缶工程で行い、密
着性を向上させることにより、製缶作業性、缶体品質を
確保する。 【構成】 熱可塑性樹脂を接着層として有する有機樹脂
フィルム積層鋼板を素材として用い、多段絞り加工す
る。多段絞り加工の途中に、熱可塑性樹脂層の軟化点あ
るいは融点以上の温度への加熱工程を設定する。積層さ
れるラミネート鋼板は2層構造を有し、鋼板との接着層
は低融点で結晶性の小さい熱可塑性樹脂より成り、非接
着層は接着層より高融点で、より結晶性の大きな熱可塑
性樹脂より成ることが望ましい。樹脂としては、ポリオ
レフィン、ポリアミド、ポリエステル等が使用可能であ
るが、耐熱性、機械的性質、防食性能、フレーバー性、
その他の総合性能面より、熱可塑性飽和ポリエステル樹
脂系フィルムが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、天然食品・飲料等いわ
ゆる食品缶詰の容器を製造する方法に関するものであ
る。
【0002】現在、食品缶詰用金属容器は、溶接・接着
等で缶胴が形成され、天地蓋が巻き締められる3ピース
缶と、缶胴と底蓋が一体として成形される2ピース缶が
主体となっている。本発明はこのうちの2ピース缶の製
造方法を対象とするものであり、素材として、鋼板の少
なくとも片面に熱可塑性樹脂を接着層として有する有機
樹脂フィルム積層鋼板を使用するものである。
【0003】
【従来の技術】現在の2ピース缶の主体は、絞りとしご
き加工の組合せにより製造されるDI(Draw &
Ironing)缶と、多段絞り加工により製造される
DRD(Draw & Re−Drawing)缶に大
別される。
【0004】DI缶の場合、素材として錫めっき鋼板あ
るいはアルミニウム板が使用され、DI加工・脱脂・化
成処理後、缶内外面の塗装・印刷が行われ、内容物に対
する耐食性等が確保される。
【0005】これに対して、DRD缶の場合には、塩化
ビニル系の厚膜を有する塗装鋼板を多段絞り加工し、缶
体成形する場合が多い。その際、材料コスト節減のた
め、絞り加工後ストレッチ加工を施し、側壁の厚みが素
材基厚より薄くなるようなDTR加工(Draw &
Thin−reDrawing)法が開発・実用化され
ている。
【0006】DTR缶の場合、DRD缶より加工条件が
厳しいため、従来の塩ビ系塗装鋼板では加工により塗膜
の密着性が低下し、多段絞りを行うと後工程になるほど
加工時に塗膜へクラックが入り易くなり、塗膜密着性の
劣った缶体となる傾向にある。結果的には、耐食性面で
の不安が生じ、腐食性の弱い内容物にしか使用できな
い。
【0007】一方、このDTR製缶法は、DI製缶法に
比べ、設備費が安い・設備面積が小さくて良い・運転人
員が少ない・労働環境が改善できる等の多くの利点を有
している。従って、この製缶法を生かすため、例えば、
特公昭60−47103号公報記載のポリエステル樹脂
フィルム積層鋼板や、特開平3−101930号公報記
載の絞り缶用被覆金属板および絞り缶等の新しい提案が
なされている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】DTR缶あるいはDI
缶のように強度の加工により板厚の減少率が20〜70
%に及ぶ加工を行う場合、従来の熱硬化型缶用塗料では
多数のクラックの発生があり、実用的な耐食性が得られ
ない。
【0009】熱可塑性樹脂フィルムを鋼板表面に積層し
たラミネート鋼板の場合、加工性の良いフィルムを選択
することにより強度の加工に耐え得る皮膜の設計が可能
である。但し、この皮膜は、全加工工程中鋼板表面に強
固に密着していることが必要であり、部分的にでも鋼板
と有機皮膜界面に皮膜剥離が起こるとその周辺部の皮膜
が破れ、素地に達する欠陥となる。
【0010】本発明は、2ピース缶製缶工程、特にDR
DおよびDTR製缶工程において、有機皮膜の密着性を
飛躍的に向上させ、どのような内容物に対しても優れた
耐食性を発揮し得る2ピース缶の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。
【0012】 熱可塑性樹脂を接着層として有する有
機樹脂フィルム積層鋼板を用い、多段絞り加工により深
絞り缶を製造する方法において、熱可塑性接着樹脂層の
軟化点あるいは融点以上の温度への加熱工程を多段絞り
加工工程間に有することを特徴とする密着性の優れたラ
ミネート鋼板製多段絞り缶の製造方法。
【0013】 鋼板に接着される層の樹脂が非接着層
の樹脂に比べ低融点でかつ結晶性の小さい熱可塑性樹脂
より成る2層構造の有機樹脂フィルムを積層することを
特徴とする前記の密着性の優れたラミネート鋼板製多
段絞り缶の製造方法。
【0014】 飽和ポリエステル樹脂からなる有機樹
脂フィルムを積層することを特徴とする前記または
の密着性の優れたラミネート鋼板製多段絞り缶の製造方
法。
【0015】
【作用】本発明においては、少なくとも鋼板の片面に厚
み10μ以上の有機樹脂フィルムが積層された鋼板を使
用する。鋼板としては、錫めっき、ニッケルめっき、ク
ロムめっき等の現在容器用鋼板として使用されている表
面処理鋼板を使用する。樹脂フィルムの密着性向上のた
め、適切なクロメート皮膜の存在が望ましい。
【0016】積層される樹脂フィルムとしては、ポリオ
レフィン、ポリアミド、ポリエステル樹脂等の熱可塑性
樹脂を使用する。その中でも、耐熱性、機械的性質、防
食性能、フレーバー性、その他の総合性能面より熱可塑
性飽和ポリエステル樹脂系フィルムが望ましい。これら
の樹脂フィルムは、熱硬化性の接着剤等を使用せず、直
接鋼板表面に熱接着される。接着された樹脂皮膜は、製
缶工程にて加熱・溶融処理を受けるため、樹脂フィルム
は2層構造を有するものが望ましい。鋼板への接着層は
低融点で結晶性の小さい樹脂とし、密着性・溶解性の良
い組成とし、非接着層は、下層樹脂の溶解処理時に溶融
せず、熱処理炉内での缶体保持具への粘着防止のため下
層樹脂より融点が高く、結晶性の強い樹脂を使用するこ
とが望ましい。下層と上層の融点温度差は10℃以上、
望ましくは20℃以上とする。
【0017】このような樹脂フィルムは鋼板の両面ある
いは片面に積層される。片面ラミネートの場合、もう片
方の面は無塗装状態あるいは従来の熱硬化型缶用塗料が
塗布される。
【0018】以下にDTR缶を例に本発明法を説明す
る。
【0019】鋼板上に強固に密着した樹脂フィルム積層
鋼板を最初の絞り成形に供する。最終製品寸法にもよる
が、直径D140〜180mmの円板より、絞り比1.
5〜1.8程度の絞り加工を行う。この段階において、
ラミネート皮膜の接着界面に大きな剪断応力が働き、密
着性の低下が起こる。さらに、缶体側壁を構成する鋼板
表面のクロメート皮膜も破壊され、かなりの程度の鉄素
地が露出する。この効果は絞りカップの上部側ほど明瞭
に現れる傾向にある。
【0020】通常の場合、このようにして密着性の低下
した皮膜を有する絞りカップを引き続きストレッチ成形
にかけることになる。ストレッチ成形は、再絞り比1.
20〜1.60程度で、例えば0.4mmという極めて
小さな曲率半径を有するダイスを用いて行われる。この
ストレッチ成形は、最終製品寸法に応じて多数回行われ
ることになり、1回当たり原板板厚の10〜20%薄く
なるように型設計が行われる。多数回のストレッチ成形
はラミネート皮膜の密着性を劣化させ、後続する缶上端
のトリミング工程での切り口の皮膜剥離、あるいは内容
物充填後レトルト殺菌処理を行う際の皮膜の浮き上がり
等をもたらす原因となる。
【0021】本発明では、このような密着力の低下を防
止し、後続工程での円滑な加工を可能にするため、多段
絞り工程間にて加熱処理を施す。熱可塑性樹脂を接着層
とする皮膜は加熱処理により軟化し、軟化点あるいは融
点を越える温度域にて再度新しい結合が生じ、密着性が
回復する。通常、加工による材料発熱・摩擦熱等により
材料温度は加工直後には100℃を越える温度となる
が、樹脂を溶融する程には上がらない。この加工熱に加
え、高周波誘導加熱、輻射加熱あるいは熱風加熱等によ
り接着層を構成する樹脂の軟化点あるいは融点以上の温
度に短時間加熱することにより、接着力は急激に回復す
る。これは、樹脂〜鋼板表面間に新しい結合を生じさせ
ると共に、加工により分子配向した樹脂層を熱破壊する
ことにより樹脂層を軟化させ、次加工工程での接着力低
下を防止する働きをも有するものである。
【0022】多段絞りによる加工を行う場合、加工度の
配分によっては加熱処理を部分的に省略することも可能
である。例えば、最初の絞り加工の絞り比が小さく、第
1回目の再絞り加工に十分耐え得る密着性が残存してい
る場合、加熱処理を省略し、直接第1回の再絞り加工を
行う。そして、第1回の再絞り加工後に加熱処理を行う
ことにより第2回目の再絞り加工に備える。
【0023】本発明における樹脂の結晶性、軟化点およ
び融点は以下のように定義される。融点は、示差走査熱
量計を用い、加熱速度5℃/分で加熱を行った場合に認
められる結晶融解のための最大吸熱温度で求める。結晶
性は、樹脂を上述の方法で求めた融点+30℃の温度で
10分間加熱した後5℃以下に急冷したものを試料と
し、融点測定と同様に示差走査熱量計を用い、加熱速度
5℃/分で加熱を行った場合に認められる結晶融解の吸
熱ピーク面積より算出される単位質量当たりの結晶融解
熱量によって大小を調べる。軟化点は、加熱された鋼板
表面に100g/cm2 でフィルムを押しつけた場合
に、フィルムが鋼板表面に融着する最低温度を測定する
ことにより求める。
【0024】製缶工程で加熱処理を行う際、缶体を何ら
かの方法で保持・搬送する必要があり、前述したように
2層構造のフィルムが最適である。内層(鋼板と接着し
ている面)のみを溶解し、外層は溶けずに内層を保護す
る。外層皮膜は缶体保持具と接触しても粘着しないよ
う、融点が高く、結晶性の大きい樹脂であることが必要
である。両面ラミネート鋼板の場合、内外面とも同一の
樹脂で構成されていることが望ましい。
【0025】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。
【0026】
【実施例1】テレフタル酸、イソフタル酸およびエチレ
ングリコールを原料主成分とするポリエステル系2層フ
ィルムを作成した。この2層フィルムは、接着層の融点
225℃、融解熱量2.4cal/g(厚み5.0
μ)、外層の融点248℃、融解熱量5.1cal/g
(厚み20.0μ)となるようイソフタル酸共重合量を
調整した。このフィルムをT−ダイ押出し後2軸延伸
し、配向度0.133を有する延伸フィルムとした。
【0027】板厚0.186mmで、表面に金属クロム
と水和酸化クロム皮膜を有する鋼板に、熱融着ラミネー
ト法により、230℃で下層(接着層)の配向を完全に
壊し、実質的に非晶性の皮膜として接着した。融点24
8℃の外層皮膜は、延伸配向を壊さずに積層した。
【0028】この皮膜を両面に有するラミネート鋼板を
用い、ブランク径175mm、絞り比1.56で絞り加
工を行い、再絞りを行う前に絞りカップを加熱炉内で2
30℃に加熱した。100℃以下まで冷却後、再絞り比
1.37で1回目の再絞り加工を行い、再絞り後のカッ
プを再度加熱炉内で230℃に加熱した。更に、第2回
目の再絞り加工を行うため、100℃以下まで冷却後、
再絞り比1.29で2回目の再絞り加工を行い、最終缶
径のカップに成形した。
【0029】この成形工程において、ラミネート皮膜の
密着性に問題はなく、缶胴部の加工度(薄肉化率)は約
35%であった。このようにして成形したカップは公知
の方法によりドーミング・ネッキング・フランジング加
工し、缶体とした。
【0030】
【実施例2】実施例1と同様のラミネート鋼板を用い、
ブランク径175mm、絞り比1.45で最初の絞り加
工を行い、引き続き第1回目の再絞り加工を再絞り比
1.42で行った。その後230℃の加熱処理を行い、
100℃以下まで冷却後、第2回目の再絞りを再絞り比
1.31で行った。全加工度は実施例1と同様に設定し
たが、加熱処理の回数は1回ですますことが可能であっ
た。
【0031】この成形工程において、ラミネート皮膜の
密着性に問題はなく、缶胴部の加工度(薄肉化率)は約
35%であった。このようにして成形したカップは公知
の方法によりドーミング・ネッキング・フランジング加
工し、缶体とした。
【0032】
【実施例3】テレフタル酸、イソフタル酸およびエチレ
ングリコールを原料主成分とするポリエステル系2層フ
ィルムを作成した。この2層フィルムは、接着層の融点
220℃、融解熱量2.2cal/g(厚み10.0
μ)、外層の融点245℃、融解熱量5.0cal/g
(厚み15.0μ)となるようイソフタル酸共重合量を
調整した。このフィルムをT−ダイ押出し後2軸延伸
し、配向度0.148を有する延伸フィルムとした。
【0033】板厚0.186mmで、表面に金属クロム
と水和酸化クロム皮膜を有する鋼板に、熱融着ラミネー
ト法により250℃で積層し、全層実質的に非晶性の皮
膜として接着した。
【0034】この皮膜を両面に有する鋼板を実施例2と
同様の絞り比配分で絞り加工に供したが、絞りダイスの
曲率半径を調整し、缶胴部の加工度(薄肉化率)が約5
3%となるように金型設定を行った。第1〜2回目再絞
り工程間での加熱処理は220℃に設定し、密着性の向
上をはかった。
【0035】この成形工程において、ラミネート皮膜の
密着性に問題はなく、成形したカップは公知の方法によ
りドーミング・ネッキング・フランジング加工し、缶体
とした。
【0036】
【比較例1】実施例1と同様のラミネート鋼板と加工方
法で、加工工程間の熱処理を行わずに加工した所、第1
回目の再絞り工程でカップ上端部にわずかな皮膜剥離が
起こった。その後、第2回目の再絞りでは缶外面に相当
激しい皮膜剥離が起こり、その後のドーミング・ネッキ
ング・フランジング加工等を行うことが出来ず、満足な
缶体を製造できなかった。
【0037】
【比較例2】実施例3と同様のラミネート鋼板と加工方
法で、加工工程間の熱処理を行わずに加工した所、第2
回目の再絞り工程で缶外面上端部にわずかな剥離が認め
られたが、トリミングでその部分を除去し、ドーミング
・ネッキング・フランジング加工等を行い、缶体を製造
した。この缶体は、水充填後のレトルト試験において皮
膜の密着性が大きく劣化し、実用的性能を有しないもの
であった。
【0038】実施例1〜3により得られた缶体は、12
0℃×1時間のレトルト試験あるいは200℃への加熱
試験においても優れた密着性を有しており、十分な耐食
性を有するものであった。
【0039】
【発明の効果】本発明により、側壁の加工度の高いDT
R缶の効率的な製造が可能となり、コスト競争力が強
く、缶体としての品質の優れた2ピース缶を得ることが
できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂を接着層として有する有機
    樹脂フィルム積層鋼板を用い、多段絞り加工により深絞
    り缶を製造する方法において、熱可塑性接着樹脂層の軟
    化点あるいは融点以上の温度への加熱工程を多段絞り加
    工工程間に有することを特徴とする密着性の優れたラミ
    ネート鋼板製多段絞り缶の製造方法。
  2. 【請求項2】 鋼板に接着される層の樹脂が非接着層の
    樹脂に比べ低融点でかつ結晶性の小さい熱可塑性樹脂よ
    り成る2層構造の有機樹脂フィルムを積層することを特
    徴とする請求項1記載の密着性の優れたラミネート鋼板
    製多段絞り缶の製造方法。
  3. 【請求項3】 飽和ポリエステル樹脂からなる有機樹脂
    フィルムを積層することを特徴とする請求項1または2
    記載の密着性の優れたラミネート鋼板製多段絞り缶の製
    造方法。
JP4208607A 1992-07-14 1992-07-14 密着性の優れたラミネート鋼板製多段絞り缶の製造方法 Withdrawn JPH0631362A (ja)

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