JPH091060A - 加工密着性および加工耐食性に優れた塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処理鋼板およびその製造方法 - Google Patents
加工密着性および加工耐食性に優れた塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処理鋼板およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【構成】下地鋼板の少なくとも一方の面に、下層が片面
あたり３０〜３００ｍｇ／ｍ2 の金属クロム層、上層が
片面あたり金属クロム換算で５〜３０ｍｇ／ｍ2の水和
クロム酸化物層からなる電解クロメート処理皮膜を形成
し、さらにその上層にシアノ基、アミノ基、アミノカル
ボン酸基などの極性基を分子内に有する分子量１０００
以上の有機樹脂を少なくとも１種含み、平均付着量が１
〜１０００ｍｇ／ｍ2 である有機物層を形成する。これ
により、加工密着性および加工耐食性に優れた塗装また
はフィルムラミネート２ピース缶用表面処理鋼板が得ら
れる。 【効果】塗装またはフィルムラミネート後に厳しい加工
を施された際にも加工密着性および加工耐食性に優れ、
あらゆる内容物に適用可能な、塗装またはフィルムラミ
ネート２ピース缶用表面処理鋼板およびその製造方法が
提供される。
あたり３０〜３００ｍｇ／ｍ2 の金属クロム層、上層が
片面あたり金属クロム換算で５〜３０ｍｇ／ｍ2の水和
クロム酸化物層からなる電解クロメート処理皮膜を形成
し、さらにその上層にシアノ基、アミノ基、アミノカル
ボン酸基などの極性基を分子内に有する分子量１０００
以上の有機樹脂を少なくとも１種含み、平均付着量が１
〜１０００ｍｇ／ｍ2 である有機物層を形成する。これ
により、加工密着性および加工耐食性に優れた塗装また
はフィルムラミネート２ピース缶用表面処理鋼板が得ら
れる。 【効果】塗装またはフィルムラミネート後に厳しい加工
を施された際にも加工密着性および加工耐食性に優れ、
あらゆる内容物に適用可能な、塗装またはフィルムラミ
ネート２ピース缶用表面処理鋼板およびその製造方法が
提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、塗装もしくはフィルム
ラミネート後に厳しい加工を施される２ピース缶用の素
材鋼板である表面処理鋼板に関し、特に加工後の密着性
および耐食性に優れた塗装またはフィルムラミネート２
ピース缶用表面処理鋼板およびその製造方法に関する。
ラミネート後に厳しい加工を施される２ピース缶用の素
材鋼板である表面処理鋼板に関し、特に加工後の密着性
および耐食性に優れた塗装またはフィルムラミネート２
ピース缶用表面処理鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来の製缶工程においては、ぶりき、電解
クロメート処理鋼板（以Ｔ、ＴＦＳと称する）、アルミ
ニウムなどの金属板に一回あるいは複数回の塗装を施
し、その後製缶加工を行う場合と、製缶加工した後に塗
装を行う場合がある。缶蓋およびキャップの製造工程に
おいては、金属板に塗装を施した後、加工するのが一般
的である。
クロメート処理鋼板（以Ｔ、ＴＦＳと称する）、アルミ
ニウムなどの金属板に一回あるいは複数回の塗装を施
し、その後製缶加工を行う場合と、製缶加工した後に塗
装を行う場合がある。缶蓋およびキャップの製造工程に
おいては、金属板に塗装を施した後、加工するのが一般
的である。
【０００３】また、近年、金属板に有機樹脂フィルムを
ラミネートする技術が開発され、実用化されている。特
開昭５７−１８２４２８号公報、特公昭６１−３６７６
号公報等には、金属板側をフィルムの融点以上に加熱
し、熱融着によって接着する方法が開示されている。
ラミネートする技術が開発され、実用化されている。特
開昭５７−１８２４２８号公報、特公昭６１−３６７６
号公報等には、金属板側をフィルムの融点以上に加熱
し、熱融着によって接着する方法が開示されている。
【０００４】塗装もしくはフィルムラミネート後に施さ
れる加工としては種々の方法があるが、特に加工度の高
いものとしては、金属板に絞り、しごき、引張り、曲げ
などの加工を単独あるいは組み合わせて行い、必要に応
じて繰り返し施すことにより、缶底部および缶胴部を一
体成形する２ピース缶製造方法がある。
れる加工としては種々の方法があるが、特に加工度の高
いものとしては、金属板に絞り、しごき、引張り、曲げ
などの加工を単独あるいは組み合わせて行い、必要に応
じて繰り返し施すことにより、缶底部および缶胴部を一
体成形する２ピース缶製造方法がある。
【０００５】一方、近年、製缶メーカーでは材料節減の
観点から缶体の薄肉化が進められており、そのために２
ピース缶では製缶時の加工度の増大といった手段が講じ
られている。そして、缶蓋やキャップの製造において
は、塗装またはフィルムラミネート後の金属板に、絞
り、曲げ、張り出し、スクリュー加工といった加工が施
される。
観点から缶体の薄肉化が進められており、そのために２
ピース缶では製缶時の加工度の増大といった手段が講じ
られている。そして、缶蓋やキャップの製造において
は、塗装またはフィルムラミネート後の金属板に、絞
り、曲げ、張り出し、スクリュー加工といった加工が施
される。
【０００６】ところで、塗装またはフィルムラミネート
後に施される厳しい加工は、下地表面処理鋼板のめっき
皮膜の形態に大きな影響を与える。例えばＴＦＳの場
合、ドロービード加工後の素材から塗膜またはフィルム
を溶解除去してめっき皮膜を観察すると、金属クロム層
および水和クロム酸化物には多数の亀裂が生じ、金属ク
ロムおよび鉄の新生面が現れることが判明している。こ
れは、最表層の樹脂皮膜は大きい延性を有するため、か
なり厳しい加工を施しても健全な外観を呈するが、電解
クロメート皮膜は極めて薄く、また水和クロム酸化物層
は延性が低いため、加工変形に追随できずに亀裂を生
じ、鉄および金属クロムの新生面が露出するためと考え
られる。
後に施される厳しい加工は、下地表面処理鋼板のめっき
皮膜の形態に大きな影響を与える。例えばＴＦＳの場
合、ドロービード加工後の素材から塗膜またはフィルム
を溶解除去してめっき皮膜を観察すると、金属クロム層
および水和クロム酸化物には多数の亀裂が生じ、金属ク
ロムおよび鉄の新生面が現れることが判明している。こ
れは、最表層の樹脂皮膜は大きい延性を有するため、か
なり厳しい加工を施しても健全な外観を呈するが、電解
クロメート皮膜は極めて薄く、また水和クロム酸化物層
は延性が低いため、加工変形に追随できずに亀裂を生
じ、鉄および金属クロムの新生面が露出するためと考え
られる。
【０００７】樹脂皮膜と下地表面処理鋼板の加工後の密
着性は、樹脂皮膜と電解クロメート処理皮膜との界面の
加工後の接着状態、ならびに鉄および金属クロムの新生
面と樹脂皮膜との接着状態に依存するため、電解クロメ
ート処理皮膜に亀裂が生じて健全な接着界面が減少する
ことと、新生面−樹脂皮膜界面の接着力が弱いことによ
り、加工した後の密着性（以下、加工密着性と称する）
および耐食性（以下、加工耐食性と称する）が劣化す
る。
着性は、樹脂皮膜と電解クロメート処理皮膜との界面の
加工後の接着状態、ならびに鉄および金属クロムの新生
面と樹脂皮膜との接着状態に依存するため、電解クロメ
ート処理皮膜に亀裂が生じて健全な接着界面が減少する
ことと、新生面−樹脂皮膜界面の接着力が弱いことによ
り、加工した後の密着性（以下、加工密着性と称する）
および耐食性（以下、加工耐食性と称する）が劣化す
る。
【０００８】このように、材料節減を目的とした薄肉化
を進めるために加工度を大きくすれば、加工密着性およ
び加工耐食性等の性能の劣化が大きくなる。また、前述
の熱融着によるフィルム接着方法でもやはり加工密着性
および加工耐食性の劣化が大きく、実用には供し難い。
を進めるために加工度を大きくすれば、加工密着性およ
び加工耐食性等の性能の劣化が大きくなる。また、前述
の熱融着によるフィルム接着方法でもやはり加工密着性
および加工耐食性の劣化が大きく、実用には供し難い。
【０００９】このような問題を解決するための技術とし
て、予め接着剤を塗布した有機樹脂フィルムを金属板に
ラミネートする方法が、特公平４−７４１７６号公報、
特公平５−７１０３５号公報、特開平２−７０４３０号
公報等に開示されている。
て、予め接着剤を塗布した有機樹脂フィルムを金属板に
ラミネートする方法が、特公平４−７４１７６号公報、
特公平５−７１０３５号公報、特開平２−７０４３０号
公報等に開示されている。
【００１０】これらに開示された方法によれば加工密着
性および加工耐食性は改善されるが、接着剤の溶剤を加
熱することによって蒸発させる必要があり、工程が繁雑
になるばかりでなく、排出溶剤の処理やエネルギー消費
量の増大といった問題が生じ、環境保全の観点からも好
ましくない。
性および加工耐食性は改善されるが、接着剤の溶剤を加
熱することによって蒸発させる必要があり、工程が繁雑
になるばかりでなく、排出溶剤の処理やエネルギー消費
量の増大といった問題が生じ、環境保全の観点からも好
ましくない。
【００１１】また、製造工程で特に厳しい加工を施す場
合にはより以上の加工密着性および加工耐食性が要求さ
れ、レトルト処理時の高温水蒸気環境にさらされる場合
にはさらに性能劣化の程度が大きくなることから、これ
らの技術によっても加工密着性および加工耐食性の改善
の程度は未だ不十分であり、一部の内容物では適用する
ことができないという問題がある。
合にはより以上の加工密着性および加工耐食性が要求さ
れ、レトルト処理時の高温水蒸気環境にさらされる場合
にはさらに性能劣化の程度が大きくなることから、これ
らの技術によっても加工密着性および加工耐食性の改善
の程度は未だ不十分であり、一部の内容物では適用する
ことができないという問題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑みてなされたものであって、塗装またはフィルムラ
ミネート後に厳しい加工を施された際にも加工密着性お
よび加工耐食性に優れ、レトルト処理を必要とするよう
な内容物等を含め、あらゆる内容物に対して適用可能
な、塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処
理鋼板およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
に鑑みてなされたものであって、塗装またはフィルムラ
ミネート後に厳しい加工を施された際にも加工密着性お
よび加工耐食性に優れ、レトルト処理を必要とするよう
な内容物等を含め、あらゆる内容物に対して適用可能
な、塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処
理鋼板およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者ら
は、上記課題を解決するために、塗装あるいはラミネー
トフィルムのような有機樹脂層との密着性が比較的良好
な表面処理鋼板であるＴＦＳを下地として、樹脂皮膜と
ＴＦＳとの接着界面における接着機構を詳細に検討し
た。さらに、塗料あるいはラミネートフィルムと接着し
た後に厳しい加工を受けた場合の接着界面を詳細に調査
し、内容物充填後の内面の水性環境あるいはレトルト処
理時の高温水蒸気環境において、加工密着性および加工
耐食性が劣化する機構について詳細に調査した。
は、上記課題を解決するために、塗装あるいはラミネー
トフィルムのような有機樹脂層との密着性が比較的良好
な表面処理鋼板であるＴＦＳを下地として、樹脂皮膜と
ＴＦＳとの接着界面における接着機構を詳細に検討し
た。さらに、塗料あるいはラミネートフィルムと接着し
た後に厳しい加工を受けた場合の接着界面を詳細に調査
し、内容物充填後の内面の水性環境あるいはレトルト処
理時の高温水蒸気環境において、加工密着性および加工
耐食性が劣化する機構について詳細に調査した。
【００１４】その結果、加工密着性および加工耐食性の
劣化を抑制するためには、ＴＦＳの最上層に存在する水
和クロム酸化物層と塗料あるいはラミネートフィルムと
の接着において支配的な水素結合力を高めることが重要
であり、極性基を有する有機物を付与することが有効で
あることを知見した。また、加工による変形のために接
着界面に金属新生面が現れた部分については、加工後に
再接着を生じせしめること、さらには溶出した金属イオ
ンを捕集することにより、特性の劣化を抑制することが
できることを見出し、この機構においても前述の極性基
を有する有機物を付与する方法が有効であるとの知見を
得た。
劣化を抑制するためには、ＴＦＳの最上層に存在する水
和クロム酸化物層と塗料あるいはラミネートフィルムと
の接着において支配的な水素結合力を高めることが重要
であり、極性基を有する有機物を付与することが有効で
あることを知見した。また、加工による変形のために接
着界面に金属新生面が現れた部分については、加工後に
再接着を生じせしめること、さらには溶出した金属イオ
ンを捕集することにより、特性の劣化を抑制することが
できることを見出し、この機構においても前述の極性基
を有する有機物を付与する方法が有効であるとの知見を
得た。
【００１５】本発明は、従来のラミネート時のフィルム
への接着剤塗布といった方法とは全く関係なく、このよ
うにＴＦＳの水和クロム酸化物層に特定の有機物を付与
することにより、塗装またはフィルムラミネート後の鋼
板に厳しい加工を施した後の加工密着性および加工耐食
性が著しく改善されることを見出し、完成されたもので
ある。
への接着剤塗布といった方法とは全く関係なく、このよ
うにＴＦＳの水和クロム酸化物層に特定の有機物を付与
することにより、塗装またはフィルムラミネート後の鋼
板に厳しい加工を施した後の加工密着性および加工耐食
性が著しく改善されることを見出し、完成されたもので
ある。
【００１６】すなわち、本発明は、第１に、下地鋼板の
少なくとも一方の面に、下層が片面あたり３０〜３００
ｍｇ／ｍ2 の金属クロム層、上層が片面あたり金属クロ
ム換算で５〜３０ｍｇ／ｍ2 の水和クロム酸化物層から
なる電解クロメート処理皮膜を有し、さらにその上層に
極性基を分子内に有する分子量１０００以上の有機樹脂
を少なくとも１種含み、平均付着量が固形分濃度として
１〜１０００ｍｇ／ｍ2 である有機物層を有することを
特徴とする、加工密着性および加工耐食性に優れた塗装
またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処理鋼板を
提供する。
少なくとも一方の面に、下層が片面あたり３０〜３００
ｍｇ／ｍ2 の金属クロム層、上層が片面あたり金属クロ
ム換算で５〜３０ｍｇ／ｍ2 の水和クロム酸化物層から
なる電解クロメート処理皮膜を有し、さらにその上層に
極性基を分子内に有する分子量１０００以上の有機樹脂
を少なくとも１種含み、平均付着量が固形分濃度として
１〜１０００ｍｇ／ｍ2 である有機物層を有することを
特徴とする、加工密着性および加工耐食性に優れた塗装
またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処理鋼板を
提供する。
【００１７】第２に、前記有機物層が、全有機物重量に
対する極性基の総重量が３％以上であることを特徴とす
る請求項１に記載の加工密着性および加工耐食性に優れ
た塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処理
鋼板を提供する。
対する極性基の総重量が３％以上であることを特徴とす
る請求項１に記載の加工密着性および加工耐食性に優れ
た塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処理
鋼板を提供する。
【００１８】第３に、上記いずれかの発明において、前
記有機物層の極性基が、シアノ基、アミノ基、アミノカ
ルボン酸基からなる群から選択される少なくとも１種で
あることを特徴とする加工密着性および加工耐食性に優
れた塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処
理鋼板を提供する。
記有機物層の極性基が、シアノ基、アミノ基、アミノカ
ルボン酸基からなる群から選択される少なくとも１種で
あることを特徴とする加工密着性および加工耐食性に優
れた塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処
理鋼板を提供する。
【００１９】第４に、鋼板に直接またはクロムめっき後
に電解クロメート処理を施すことにより、鋼板の少なく
とも一方の面上に片面あたり３０〜３００ｍｇ／ｍ2 の
金属クロム層およびその上層に片面あたり金属クロム換
算で５〜３０ｍｇ／ｍ2 の水和クロム酸化物層の２層を
形成し、水洗または水洗および乾燥の後に、極性基を分
子内に含む少なくとも１種の重合体を含む有機物を０．
３ｇ／ｌ以上の濃度で含む水溶液を塗布し、次いで乾燥
させることを特徴とする、加工密着性および加工耐食性
に優れた塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表
面処理鋼板の製造方法を提供する。
に電解クロメート処理を施すことにより、鋼板の少なく
とも一方の面上に片面あたり３０〜３００ｍｇ／ｍ2 の
金属クロム層およびその上層に片面あたり金属クロム換
算で５〜３０ｍｇ／ｍ2 の水和クロム酸化物層の２層を
形成し、水洗または水洗および乾燥の後に、極性基を分
子内に含む少なくとも１種の重合体を含む有機物を０．
３ｇ／ｌ以上の濃度で含む水溶液を塗布し、次いで乾燥
させることを特徴とする、加工密着性および加工耐食性
に優れた塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表
面処理鋼板の製造方法を提供する。
【００２０】このような構成を有する本発明によれば、
省資源の観点から進められている缶体の薄肉化に伴う加
工度の増大による加工密着性および加工耐食性の劣化を
抑制し、高温水蒸気環境であるレトルト処理等が必要な
内容物にも適用可能な塗装またはフィルムラミネート２
ピース缶用表面処理鋼板をコストの増大を伴うことなく
提供することができる。
省資源の観点から進められている缶体の薄肉化に伴う加
工度の増大による加工密着性および加工耐食性の劣化を
抑制し、高温水蒸気環境であるレトルト処理等が必要な
内容物にも適用可能な塗装またはフィルムラミネート２
ピース缶用表面処理鋼板をコストの増大を伴うことなく
提供することができる。
【００２１】以下、本発明について詳細に説明する。従
来の、表面に水和クロム酸化物層を有するＴＦＳとフィ
ルムまたは塗料等の樹脂皮膜との接着のメカニズムは、
水和クロム酸化物層の水酸基と樹脂皮膜の極性基間に働
く水素結合によるものが支配的であると考えられる。し
たがって、水和クロム酸化物層と樹脂皮膜との密着力を
上げるには、樹脂皮膜自体を変えるか、水和クロム酸化
物層の質を変える以外に方法はない。しかし、水和クロ
ム酸化物層の質を変えるとしても、電解クロメート処理
時に含有されてしまう他種アニオンの混入率を低下させ
るか、アニオン種を変えるなどの方法しかなく、接着の
メカニズムを根本から変えるものではないため、密着力
の向上には自ずと限界がある。
来の、表面に水和クロム酸化物層を有するＴＦＳとフィ
ルムまたは塗料等の樹脂皮膜との接着のメカニズムは、
水和クロム酸化物層の水酸基と樹脂皮膜の極性基間に働
く水素結合によるものが支配的であると考えられる。し
たがって、水和クロム酸化物層と樹脂皮膜との密着力を
上げるには、樹脂皮膜自体を変えるか、水和クロム酸化
物層の質を変える以外に方法はない。しかし、水和クロ
ム酸化物層の質を変えるとしても、電解クロメート処理
時に含有されてしまう他種アニオンの混入率を低下させ
るか、アニオン種を変えるなどの方法しかなく、接着の
メカニズムを根本から変えるものではないため、密着力
の向上には自ずと限界がある。
【００２２】これに対して本発明は、水和クロム酸化物
上層にシアノ基、アミノ基、アミノカルボン酸基等の極
性基を分子内に有する分子量１０００以上の有機樹脂を
含有させているため、接着のメカニズム自体が従来とは
大きく異なる。すなわち、極性基を有する分子量１００
０以上の有機樹脂は、水和クロム酸化物と樹脂皮膜との
水素結合力より強い水素結合を生じるため、このような
有機樹脂を用いることにより密着力の向上を容易に図る
ことができる。
上層にシアノ基、アミノ基、アミノカルボン酸基等の極
性基を分子内に有する分子量１０００以上の有機樹脂を
含有させているため、接着のメカニズム自体が従来とは
大きく異なる。すなわち、極性基を有する分子量１００
０以上の有機樹脂は、水和クロム酸化物と樹脂皮膜との
水素結合力より強い水素結合を生じるため、このような
有機樹脂を用いることにより密着力の向上を容易に図る
ことができる。
【００２３】本発明は、上述した樹脂皮膜との一次密着
性を向上させる効果にとどまらず、以下のような効果を
も奏することができる。ＴＦＳに樹脂皮膜を接着した後
に加工を施す場合、樹脂皮膜は加工に応じて変形するこ
とが可能であるが、金属クロム層と水和クロム酸化物層
は亀裂が生じて島状にばらばらになり、金属クロムおよ
び鉄の新生面が生ずることになる。従来のＴＦＳにおい
ては、加工後の密着力を担う部分は加工後に残存する水
和クロム酸化物層と樹脂皮膜との接着部分が支配的であ
り、鉄および金属クロムの新生面と樹脂皮膜との密着力
は極端に低いため全体として密着力は大幅に低下する。
しかしながら、本発明における表面処理鋼板は、加工後
に現れる鉄および金属クロム新生面と樹脂皮膜との間に
極性基を有する有機樹脂が存在し、これが密着力を有す
るため加工後の密着性も優れる。すなわち、極性基を有
する有機樹脂と樹脂皮膜との密着力が、極性基を有する
有機樹脂と水和クロム酸化物層との密着力より勝った場
合、加工後にも鉄および金属クロムの新生面と樹脂皮膜
の間に極性基を有する有機樹脂が存在することになる
し、逆の場合でも、加工につれて水和クロム酸化物に亀
裂が生じ島状にばらばらになった際に、極性基を有する
有機樹脂が島と島との間を橋架けするか、滑りを生じて
樹脂皮膜側に付いていくことになる。いずれの場合で
も、鉄および金属クロムの新生面と樹脂皮膜との間に極
性基を有する有機樹脂が存在するのである。
性を向上させる効果にとどまらず、以下のような効果を
も奏することができる。ＴＦＳに樹脂皮膜を接着した後
に加工を施す場合、樹脂皮膜は加工に応じて変形するこ
とが可能であるが、金属クロム層と水和クロム酸化物層
は亀裂が生じて島状にばらばらになり、金属クロムおよ
び鉄の新生面が生ずることになる。従来のＴＦＳにおい
ては、加工後の密着力を担う部分は加工後に残存する水
和クロム酸化物層と樹脂皮膜との接着部分が支配的であ
り、鉄および金属クロムの新生面と樹脂皮膜との密着力
は極端に低いため全体として密着力は大幅に低下する。
しかしながら、本発明における表面処理鋼板は、加工後
に現れる鉄および金属クロム新生面と樹脂皮膜との間に
極性基を有する有機樹脂が存在し、これが密着力を有す
るため加工後の密着性も優れる。すなわち、極性基を有
する有機樹脂と樹脂皮膜との密着力が、極性基を有する
有機樹脂と水和クロム酸化物層との密着力より勝った場
合、加工後にも鉄および金属クロムの新生面と樹脂皮膜
の間に極性基を有する有機樹脂が存在することになる
し、逆の場合でも、加工につれて水和クロム酸化物に亀
裂が生じ島状にばらばらになった際に、極性基を有する
有機樹脂が島と島との間を橋架けするか、滑りを生じて
樹脂皮膜側に付いていくことになる。いずれの場合で
も、鉄および金属クロムの新生面と樹脂皮膜との間に極
性基を有する有機樹脂が存在するのである。
【００２４】また、このような高分子が直線的でなく立
体的であり、加工変形に対してある程度伸びの余地を残
していることが有利に作用すると考えられ、高分子が直
線的であるかあるいは短ければ不利であると考えられ
る。加工時の環境下において、鉄および金属クロムの新
生面は可及的速やかに酸化されて水酸基を生ずるので、
新生面と樹脂皮膜との間に極性基を有する有機樹脂層が
存在することによって強固な密着力が生じ、加工後も密
着性が優れるのである。
体的であり、加工変形に対してある程度伸びの余地を残
していることが有利に作用すると考えられ、高分子が直
線的であるかあるいは短ければ不利であると考えられ
る。加工時の環境下において、鉄および金属クロムの新
生面は可及的速やかに酸化されて水酸基を生ずるので、
新生面と樹脂皮膜との間に極性基を有する有機樹脂層が
存在することによって強固な密着力が生じ、加工後も密
着性が優れるのである。
【００２５】さらに、本発明の表面処理鋼板は、高温の
水性環境あるいは水蒸気環境下における密着性にも優れ
る。一般に、上述のような環境下で密着性が劣化するの
は、水が樹脂皮膜と鋼板との界面に侵入したとき、水の
極性の大きさ故、水が密着力を支える水素結合を置換す
るためであると思われる。しかしながら、本発明におい
ては、極性基を有する有機樹脂が従来のＴＦＳよりも強
固な水素結合を有するので水で置換され難く、このため
高温の水性環境、水蒸気環境においても密着性が優れる
のである。
水性環境あるいは水蒸気環境下における密着性にも優れ
る。一般に、上述のような環境下で密着性が劣化するの
は、水が樹脂皮膜と鋼板との界面に侵入したとき、水の
極性の大きさ故、水が密着力を支える水素結合を置換す
るためであると思われる。しかしながら、本発明におい
ては、極性基を有する有機樹脂が従来のＴＦＳよりも強
固な水素結合を有するので水で置換され難く、このため
高温の水性環境、水蒸気環境においても密着性が優れる
のである。
【００２６】しかも、水分子によって水素結合が置換さ
れ難いということは、拡張漏れをも防ぐ効果があるた
め、加工後の耐食性も優れることとなる。さらにまた、
シアノ基、アミノ基、アミノカルボン酸基などの極性基
は、金属イオンのキレート能も有するため、溶出してき
た鉄イオンを捕集する能力を有する。このため溶出して
きた鉄イオンを極性基が捕集する。加工後に鉄の新生面
が露出するような系において、従来のＴＦＳではこのよ
うな鉄イオン捕集機構は存在しない。したがって、従来
のＴＦＳに比較して本発明の表面処理鋼板は飛躍的に加
工耐食性が向上するのである。
れ難いということは、拡張漏れをも防ぐ効果があるた
め、加工後の耐食性も優れることとなる。さらにまた、
シアノ基、アミノ基、アミノカルボン酸基などの極性基
は、金属イオンのキレート能も有するため、溶出してき
た鉄イオンを捕集する能力を有する。このため溶出して
きた鉄イオンを極性基が捕集する。加工後に鉄の新生面
が露出するような系において、従来のＴＦＳではこのよ
うな鉄イオン捕集機構は存在しない。したがって、従来
のＴＦＳに比較して本発明の表面処理鋼板は飛躍的に加
工耐食性が向上するのである。
【００２７】以下、発明の限定理由について説明する。
本発明では、下地鋼板の少なくとも一方の面に、下層が
金属クロム層、上層が水和クロム酸化物層からなる２層
の電解クロメート処理皮膜を有する。
本発明では、下地鋼板の少なくとも一方の面に、下層が
金属クロム層、上層が水和クロム酸化物層からなる２層
の電解クロメート処理皮膜を有する。
【００２８】ここで下層の金属クロム付着量は、片面あ
たり３０〜３００ｍｇ／ｍ2 とする。その付着量が３０
ｍｇ／ｍ2 未満の場合には耐食性に問題を生じ、３００
ｍｇ／ｍ2 を超えると加工性が劣るので好ましくない。
いずれにしても、通常の電解クロメート処理鋼板に用い
られる量であれば問題はない。
たり３０〜３００ｍｇ／ｍ2 とする。その付着量が３０
ｍｇ／ｍ2 未満の場合には耐食性に問題を生じ、３００
ｍｇ／ｍ2 を超えると加工性が劣るので好ましくない。
いずれにしても、通常の電解クロメート処理鋼板に用い
られる量であれば問題はない。
【００２９】上層の水和クロム酸化物の付着量は、片面
あたり金属クロム換算で５〜３０ｍｇ／ｍ2 とする。そ
の付着量が５ｍｇ／ｍ2 未満では金属クロム層が水和ク
ロム酸化物によって均一に覆われず金属層の露出面積が
大となり、耐食性および耐経時劣化性、加工密着性が劣
るため好ましくない。また、３０ｍｇ／ｍ2 を超えると
水和クロム酸化物層が厚すぎることによって生じる外観
の劣化および密着性の劣化を引き起こし好ましくない。
あたり金属クロム換算で５〜３０ｍｇ／ｍ2 とする。そ
の付着量が５ｍｇ／ｍ2 未満では金属クロム層が水和ク
ロム酸化物によって均一に覆われず金属層の露出面積が
大となり、耐食性および耐経時劣化性、加工密着性が劣
るため好ましくない。また、３０ｍｇ／ｍ2 を超えると
水和クロム酸化物層が厚すぎることによって生じる外観
の劣化および密着性の劣化を引き起こし好ましくない。
【００３０】電解クロメート処理皮膜の上には、極性基
を分子内に有する分子量１０００以上の有機樹脂を少な
くとも１種含み、平均付着量が固形分濃度として１〜１
０００ｍｇ／ｍ2 である有機物層が形成される。ここで
極性基を分子内に有する樹脂を含む有機物層としては、
全有機物重量に対する極性基の総重量が３％以上である
ことが好ましい。極性基はこの濃度以上において有効に
機能することができ、密着性を格段に向上させる効果を
発揮することができるからである。
を分子内に有する分子量１０００以上の有機樹脂を少な
くとも１種含み、平均付着量が固形分濃度として１〜１
０００ｍｇ／ｍ2 である有機物層が形成される。ここで
極性基を分子内に有する樹脂を含む有機物層としては、
全有機物重量に対する極性基の総重量が３％以上である
ことが好ましい。極性基はこの濃度以上において有効に
機能することができ、密着性を格段に向上させる効果を
発揮することができるからである。
【００３１】本発明において極性基としては、前述した
ように、シアノ基、アミノ基、アミノカルボン酸基が挙
げられるが、これらの少なくとも１種を分子内に有する
有機樹脂としては、具体的には、ポリアクリロニトリ
ル、ビニルアルコール、アミノカルボン酸ビニル共重合
体、ポリアクリルアミド、これらを含む共重合体などが
挙げられ、有機物層にはこれらの１種または２種以上が
含有される。また、有機物層には、上記極性基を分子内
に有する有機樹脂の他、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコールなど他の有機物質を含有させるこ
ともできる。
ように、シアノ基、アミノ基、アミノカルボン酸基が挙
げられるが、これらの少なくとも１種を分子内に有する
有機樹脂としては、具体的には、ポリアクリロニトリ
ル、ビニルアルコール、アミノカルボン酸ビニル共重合
体、ポリアクリルアミド、これらを含む共重合体などが
挙げられ、有機物層にはこれらの１種または２種以上が
含有される。また、有機物層には、上記極性基を分子内
に有する有機樹脂の他、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコールなど他の有機物質を含有させるこ
ともできる。
【００３２】極性基を分子内に有する有機樹脂の分子量
は１０００以上の高分子レベルであることが必要であ
る。分子量を１０００以上と規定したのは、分子量が低
いと、前述したように加工時に伸びることができず、加
工密着性を十分に向上させることができないからであ
る。有機樹脂の分子量の上限は特にないが、５００万以
下であることが好ましい。
は１０００以上の高分子レベルであることが必要であ
る。分子量を１０００以上と規定したのは、分子量が低
いと、前述したように加工時に伸びることができず、加
工密着性を十分に向上させることができないからであ
る。有機樹脂の分子量の上限は特にないが、５００万以
下であることが好ましい。
【００３３】有機物層の平均付着量は１〜１０００ｍｇ
／ｍ2 である。密着性を有効に向上させるためには１ｍ
ｇ／ｍ2 は最低限必要であり、また１０００ｍｇ／ｍ2
を超えても密着力向上効果が飽和するとともに、有機物
層が厚くなり、高分子内で凝集破壊を起こしやすくなっ
て密着性に悪影響を及ぼすからである。また、平均付着
量を１００ｍｇ／ｍ2 以上とするためには表面外観を損
なわないよう均一に有機物を付着させることができる適
当な設備が必要であり、また乾燥に時間がかかることな
どから、ＴＦＳ製造ラインにてインラインで製造するこ
とが困難となるため不経済である。したがって、平均付
着量を１００ｍｇ／ｍ2 未満とすることが好ましい。
／ｍ2 である。密着性を有効に向上させるためには１ｍ
ｇ／ｍ2 は最低限必要であり、また１０００ｍｇ／ｍ2
を超えても密着力向上効果が飽和するとともに、有機物
層が厚くなり、高分子内で凝集破壊を起こしやすくなっ
て密着性に悪影響を及ぼすからである。また、平均付着
量を１００ｍｇ／ｍ2 以上とするためには表面外観を損
なわないよう均一に有機物を付着させることができる適
当な設備が必要であり、また乾燥に時間がかかることな
どから、ＴＦＳ製造ラインにてインラインで製造するこ
とが困難となるため不経済である。したがって、平均付
着量を１００ｍｇ／ｍ2 未満とすることが好ましい。
【００３４】本発明においては、鋼板に直接またはクロ
ムめっき後に電解クロメート処理を施すことにより、鋼
板の少なくとも一方の面上に片面あたり３０〜３００ｍ
ｇ／ｍ2 の金属クロム層およびその上層に片面あたり金
属クロム換算で５〜３０ｍｇ／ｍ2 の水和クロム酸化物
層の２層を形成し、水洗または水洗および乾燥の後に、
極性基を分子内に含む少なくとも１種の重合体を含む有
機物を０．３ｇ／ｌ以上の濃度で含む水溶液を塗布し、
次いで乾燥させ、上記構成の表面処理鋼板を製造する。
ムめっき後に電解クロメート処理を施すことにより、鋼
板の少なくとも一方の面上に片面あたり３０〜３００ｍ
ｇ／ｍ2 の金属クロム層およびその上層に片面あたり金
属クロム換算で５〜３０ｍｇ／ｍ2 の水和クロム酸化物
層の２層を形成し、水洗または水洗および乾燥の後に、
極性基を分子内に含む少なくとも１種の重合体を含む有
機物を０．３ｇ／ｌ以上の濃度で含む水溶液を塗布し、
次いで乾燥させ、上記構成の表面処理鋼板を製造する。
【００３５】ここで、電解クロメート処理方法は、金属
クロムと水和クロム酸化物を同時に析出させる１液法、
および金属クロム層形成後に水和クロム酸化物を析出さ
せる２液法のいずれでもよい。
クロムと水和クロム酸化物を同時に析出させる１液法、
および金属クロム層形成後に水和クロム酸化物を析出さ
せる２液法のいずれでもよい。
【００３６】有機物層形成の際に、電解クロメート処理
皮膜上に塗布される水溶液としては、有機物を０．３ｇ
／ｌ以上含有するものであることが好ましい。この濃度
以下であると有効量が鋼板表面に吸着せず、ひいては密
着性を十分に引き上げることが困難であるからである。
皮膜上に塗布される水溶液としては、有機物を０．３ｇ
／ｌ以上含有するものであることが好ましい。この濃度
以下であると有効量が鋼板表面に吸着せず、ひいては密
着性を十分に引き上げることが困難であるからである。
【００３７】なお、下地鋼板は特に限定されるものでは
なく、通常この種の表面処理鋼板に用いられる鋼板であ
れば使用することができ、例えば低炭素Ａｌキルド鋼板
などを適用することができる。
なく、通常この種の表面処理鋼板に用いられる鋼板であ
れば使用することができ、例えば低炭素Ａｌキルド鋼板
などを適用することができる。
【００３８】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。 ［供試材］ （１）表面処理鋼板 全ての実施例および比較例は、低炭素Ａｌキルド連鋳鋼
で、厚さ０．２０ｍｍのＴ４ＣＡ材を原板鋼帯として、
竪型のＴＦＳラインを使用して製造した。
する。 ［供試材］ （１）表面処理鋼板 全ての実施例および比較例は、低炭素Ａｌキルド連鋳鋼
で、厚さ０．２０ｍｍのＴ４ＣＡ材を原板鋼帯として、
竪型のＴＦＳラインを使用して製造した。
【００３９】次いで、表１に示す電解クロメート処理を
施した後、同じく表１に示す条件で有機物の水溶液もし
くは有機物エマルジョン分散させた水溶液を塗布し、乾
燥することによって有機物層を形成した。有機物層の付
着量は、絞りロールの押さえ圧調整またはコーティング
ロールの設定によって制御した。なお、有機物層に使用
した物質を表２に示す。
施した後、同じく表１に示す条件で有機物の水溶液もし
くは有機物エマルジョン分散させた水溶液を塗布し、乾
燥することによって有機物層を形成した。有機物層の付
着量は、絞りロールの押さえ圧調整またはコーティング
ロールの設定によって制御した。なお、有機物層に使用
した物質を表２に示す。
【００４０】（２）塗装 実施例、比較例に記載された表面処理鋼板を２００×３
００ｍｍの切板にし、その両面に次に示す条件でエポキ
シ樹脂塗料を塗装し、焼付けた。
００ｍｍの切板にし、その両面に次に示す条件でエポキ
シ樹脂塗料を塗装し、焼付けた。
【００４１】 エポキシ樹脂塗料付着量：６０ｍｇ／ｄｍ2 （乾燥後） 焼付け温度 ：２１０℃ 焼付け時間 ：１０分間 （３）フィルムラミネート 実施例、比較例に記載された表面処理鋼板を２００×３
００ｍｍの切板にし、その両面に次に示す条件で市販の
ポリエステルフィルムをラミネートした。
００ｍｍの切板にし、その両面に次に示す条件で市販の
ポリエステルフィルムをラミネートした。
【００４２】フィルム：二軸配向ポリエステルフィルム
（ポリエチレングリコールとテレフタル酸／イソフタル
酸の共重合体） フィルムの厚さ ：２５μｍ フィルムの結晶融解温度 ：２２９℃ ラミネート直前の鋼板温度：２３５℃ ラミネート速度 ：２ｍ／秒 ラミネート後の冷却 ：水冷（急冷） ［評価］ （１）絞り加工性 塗装またはラミネート表面処理鋼板を直径１５８ｍｍの
円板に打抜き、絞り比２．９２で円筒状カップに絞り加
工を施した後、カップ内面のフィルムまたは塗装の剥離
状況をルーペで観察した。その際、剥離なしの良好な状
態を５点とし、４点、３点、２点、１点と小さくなるに
つれて剥離の程度が大きくなるように５段階に分けて評
価した。
（ポリエチレングリコールとテレフタル酸／イソフタル
酸の共重合体） フィルムの厚さ ：２５μｍ フィルムの結晶融解温度 ：２２９℃ ラミネート直前の鋼板温度：２３５℃ ラミネート速度 ：２ｍ／秒 ラミネート後の冷却 ：水冷（急冷） ［評価］ （１）絞り加工性 塗装またはラミネート表面処理鋼板を直径１５８ｍｍの
円板に打抜き、絞り比２．９２で円筒状カップに絞り加
工を施した後、カップ内面のフィルムまたは塗装の剥離
状況をルーペで観察した。その際、剥離なしの良好な状
態を５点とし、４点、３点、２点、１点と小さくなるに
つれて剥離の程度が大きくなるように５段階に分けて評
価した。
【００４３】また、１．５％ＮａＣｌ＋１．５％クエン
酸水溶液中で９０分間レトルト処理を施し、水洗、乾燥
後、同様にカップ内面の剥離強度を同基準で５段階評価
した。
酸水溶液中で９０分間レトルト処理を施し、水洗、乾燥
後、同様にカップ内面の剥離強度を同基準で５段階評価
した。
【００４４】（２）曲げ加工 塗装またはラミネート表面処理鋼板を３０×３００ｍｍ
のたんざく状に切り出し、先端Ｒが０．２５ｍｍの工具
を用い、押さえ圧１０００ｋｇｆでドロービードテスト
を行い、さらに圧延機で１５％の圧縮加工を施して、ド
ロービード工具接触面の反対側をルーペで観察した。そ
の際、絞り加工性評価と同様に剥離の程度を５段階で評
価した。
のたんざく状に切り出し、先端Ｒが０．２５ｍｍの工具
を用い、押さえ圧１０００ｋｇｆでドロービードテスト
を行い、さらに圧延機で１５％の圧縮加工を施して、ド
ロービード工具接触面の反対側をルーペで観察した。そ
の際、絞り加工性評価と同様に剥離の程度を５段階で評
価した。
【００４５】また、１．５％ＮａＣｌ＋１．５％クエン
酸水溶液中で９０分間レトルト処理を施し、同様にドロ
ービード工具の接触面の反対側をルーペ観察し、同基準
で５段階評価した。
酸水溶液中で９０分間レトルト処理を施し、同様にドロ
ービード工具の接触面の反対側をルーペ観察し、同基準
で５段階評価した。
【００４６】（３）リパックテスト ラミネート表面鋼板を直径１１０ｍｍの円板に打抜き、
まず最初に絞り比１．５１で円筒状カップ絞りを施し、
次いで絞り比１．２０で再絞り加工を施して、円筒状カ
ップ（全絞り比１．８１）を作成した。このカップの内
面のフィルムの剥離状況をルーペで観察し、上と同じ基
準で５段階評価した。
まず最初に絞り比１．５１で円筒状カップ絞りを施し、
次いで絞り比１．２０で再絞り加工を施して、円筒状カ
ップ（全絞り比１．８１）を作成した。このカップの内
面のフィルムの剥離状況をルーペで観察し、上と同じ基
準で５段階評価した。
【００４７】また、本カップ中にコカコーラ（商標名）
をリパックし、３８℃で３カ月の貯蔵テストを行った。
この貯蔵テスト後のカップ内面のフィルムと金属板の剥
離状況をルーペで観察し、上と同じ基準で５段階評価し
た。同時にコカコーラ中に溶出した鉄イオンを原子吸光
法で求めた。
をリパックし、３８℃で３カ月の貯蔵テストを行った。
この貯蔵テスト後のカップ内面のフィルムと金属板の剥
離状況をルーペで観察し、上と同じ基準で５段階評価し
た。同時にコカコーラ中に溶出した鉄イオンを原子吸光
法で求めた。
【００４８】これらの評価結果を、表１に併せて示す。
表１に示すように、本発明の範囲内である実施例の表面
処理鋼板は、塗装またはフィルムラミネート後の一次密
着性が優れているばかりでなく、加工後の密着性、さら
にはレトルト処理後の密着性にも優れていることが確認
された。また、内容物を長期間貯蔵した際の鉄溶出量は
極めて少なく、加工耐食性が格段に向上していることが
確認された。
表１に示すように、本発明の範囲内である実施例の表面
処理鋼板は、塗装またはフィルムラミネート後の一次密
着性が優れているばかりでなく、加工後の密着性、さら
にはレトルト処理後の密着性にも優れていることが確認
された。また、内容物を長期間貯蔵した際の鉄溶出量は
極めて少なく、加工耐食性が格段に向上していることが
確認された。
【００４９】これに対し、本発明の範囲から外れる比較
例は、特にレトルト処理後の加工密着性および内容物貯
蔵時の耐食性に劣っていた。以上のように、本発明に係
る表面処理鋼板を用いることにより、電解クロメート処
理方法によらず、優れた加工密着性および加工耐食性が
得られることが確認された。なお、本発明は上記実施例
に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲であれば他の種々の態様によって実施することができ
る。
例は、特にレトルト処理後の加工密着性および内容物貯
蔵時の耐食性に劣っていた。以上のように、本発明に係
る表面処理鋼板を用いることにより、電解クロメート処
理方法によらず、優れた加工密着性および加工耐食性が
得られることが確認された。なお、本発明は上記実施例
に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲であれば他の種々の態様によって実施することができ
る。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
塗装またはフィルムラミネート後に厳しい加工を施され
た際にも加工密着性および加工耐食性に優れ、缶体の薄
肉化に伴う加工度の増大に対応することができるもので
あって、レトルト処理を必要とするような内容物等あら
ゆる内容物に適用可能な、塗装またはフィルムラミネー
ト２ピース缶用表面処理鋼板およびその製造方法が提供
される。このように本発明では、繁雑な工程を経ること
なく、優れた加工密着性および加工耐食性が得られるの
で、その経済的価値は極めて高い。
塗装またはフィルムラミネート後に厳しい加工を施され
た際にも加工密着性および加工耐食性に優れ、缶体の薄
肉化に伴う加工度の増大に対応することができるもので
あって、レトルト処理を必要とするような内容物等あら
ゆる内容物に適用可能な、塗装またはフィルムラミネー
ト２ピース缶用表面処理鋼板およびその製造方法が提供
される。このように本発明では、繁雑な工程を経ること
なく、優れた加工密着性および加工耐食性が得られるの
で、その経済的価値は極めて高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 22/24 Ｃ２３Ｃ 22/24 28/00 28/00 Ｃ Ｃ２５Ｄ 11/38 ３０１ Ｃ２５Ｄ 11/38 ３０１Ａ ３０３ ３０３
Claims (4)
- 【請求項１】 下地鋼板の少なくとも一方の面に、下層
が片面あたり３０〜３００ｍｇ／ｍ2 の金属クロム層、
上層が片面あたり金属クロム換算で５〜３０ｍｇ／ｍ2
の水和クロム酸化物層からなる電解クロメート処理皮膜
を有し、さらにその上層に極性基を分子内に有する分子
量１０００以上の有機樹脂を少なくとも１種含み、平均
付着量が固形分濃度として１〜１０００ｍｇ／ｍ2 であ
る有機物層を有することを特徴とする、加工密着性およ
び加工耐食性に優れた塗装またはフィルムラミネート２
ピース缶用表面処理鋼板。 - 【請求項２】 前記有機物層は、全有機物重量に対する
極性基の総重量が３％以上であることを特徴とする請求
項１に記載の加工密着性および加工耐食性に優れた塗装
またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処理鋼板。 - 【請求項３】 前記有機物層の極性基は、シアノ基、ア
ミノ基、アミノカルボン酸基からなる群から選択される
少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の加工密着性および加工耐食性に優れた
塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処理鋼
板。 - 【請求項４】 鋼板に直接またはクロムめっき後に電解
クロメート処理を施すことにより、鋼板の少なくとも一
方の面上に片面あたり３０〜３００ｍｇ／ｍ2 の金属ク
ロム層およびその上層に片面あたり金属クロム換算で５
〜３０ｍｇ／ｍ2 の水和クロム酸化物層の２層を形成
し、水洗または水洗および乾燥の後に、極性基を分子内
に含む少なくとも１種の重合体を含む有機物を０．３ｇ
／ｌ以上の濃度で含む水溶液を塗布し、次いで乾燥させ
ることを特徴とする、加工密着性および加工耐食性に優
れた塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処
理鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15047795A JP3218927B2 (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | 加工密着性および加工耐食性に優れた塗装またはフィルムラミネート２ピース缶用表面処理鋼板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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-
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|---|---|---|---|---|
| WO2001004380A1 (en) * | 1999-07-08 | 2001-01-18 | Nippon Steel Corporation | Steel plate for laminated container, and method for producing can using the same and can |
| EP1134305A4 (en) * | 1999-07-08 | 2008-07-23 | Nippon Steel Corp | STEEL PLATE FOR LAMINATED CONTAINERS, METHOD FOR PRODUCING A CAN AND CAN |
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