JPS6345045A - 耐食性に優れた缶用複合鋼板 - 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、絞りあるいは絞り後更にしごきによって製缶
される溶器用鋼板に係わり、特に缶外面側の耐食性に優
れた容器用鋼板を提供せんとするものである。

（従来の技術） 近年、各種の飲料、エアゾール、液化ガス、コンデンサ
ー、オイルフィルター等の容器用として絞り、あるいは
絞り−しどき加工で製缶された缶が多用されている。中
でも絞り−しごき缶（Ｄｒａｗｎ＆　Ｉｒｏｎｅｄ缶、
以後ＤＩ缶と略記する）が急速に増加しておυ、素材と
してアルミニウム、アルミニウム合金、あるいはブリキ
が主に使用されている。アルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金はＤＩ缶用として優れた素材であるが、価格あ
るいは強度等の面からブリキも大量に使用されている。

ブリキは錫が高価である所から、価格低減のためになる
べくメッキ量の少ないものが用いられており、現在２．
８〜５．６９／ｄのメッキ量が一般に採られている。

ＤＩ缶の場合、強度の加工（しごき加工により缶壁の板
厚は１／２〜１／３になる）が施されるため、メッキ層
に無数の欠陥が発生する。従って、耐食性を付与するた
めに塗装が必要である。内面側は用途、即ち内容物が例
えば燃料用の液化ガス、コンデンサー、オイル等の容器
である場合必づしも塗装を必要としない。一方、各種の
飲料あるいはエアゾール用の場合には内面塗装が必要で
あり、飲料缶では２重塗装を施すのが一般であり、エア
ゾール缶の場合でも内容物の腐食性によっては２重塗装
が施される。

一万、缶外面にもほとんどのｉ合に塗装が必要であり、
無塗装の場合は短時間で発錆し、成品の商品価値が消失
する。缶外面の塗装は例えばエアゾール缶の場合加工度
が大きく耐食性劣化の大きい缶壁部に対して施され、加
工度が小さくメッキ欠陥発生の少ない缶底は塗装を省略
する事が多い。

しかしメッキ量が２８〜ｓ、ａ９／ｍ’　で多くの場合
２８９／−と少ないため、乾燥雰囲気にある場合には殆
んど問題とならないが、高湿度の雰囲気、あるいは水分
が付着する様な環境にある場合には容易に赤錆が発生す
る。又、塗装を行なっていてもエアゾール缶のように内
容物を比較的少量づつ比較的長期間にわたり逐次使用し
て行く様な物にあっては、使用時に生じる塗膜欠陥部よ
り発錆する事が多い。これ等の問題はメッキ量を大巾に
増せば解決するが、その場合錫が高価である所から価格
が高くなる。このため、価格上昇なくして赤錆発生を防
止出来る被膜が望まれている。

また、缶内面についても内容物によっては高い耐食性が
要求され、この様な場合光に述べた如く２重塗装が行な
われている。製缶後に２回塗装を行なう事は缶価格の上
昇となるだめ、１回塗装で必要な耐食性を得る事が出来
る素材が求められている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は缶にした場合の外面の耐食性、特に耐赤錆性を
飛躍的に向上せしめることを王とし、缶内面にも高耐食
性の被膜を付与した安価な収り、あるいはＤＩ缶用鋼板
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） 本発明の特徴は、缶外面となる薄鋼板の面に耐赤錆性に
優れた亜鉛をメッキ量５〜２０２／−被覆し、その上に
ＤＩ加工における加工性の向上と製缶後長期にわたって
良好な外観を保持する事を目的としたメッキ量０．５〜
３９／ｒｒ？　　の錫メッキ層を有し、缶内面となる面
には、メッキ量２．８〜５６９／ｍ゛の錫メッキ層、ま
たは高い耐食性を要する場合には、３〜１００μｍの有
機樹脂層を介して厚さ５〜１００μｍのアルミ若しくは
アルミ合金箔の層を積層せしめた缶用複合鋼板である。

（作用） 以下、本発明をその作用とともに説明する。

亜鉛は鉄よりも電気化学的に卑な金属であり、鉄と組合
せると優れた防食効果を発揮する。そのため、亜鉛メッ
キされた各種の鉄鋼成品が大量に生産され、消費されて
いる。しかし、不発明の対象である缶用素材としては使
われていない。これは亜鉛メッキ面が缶内面に使われた
場合、亜鉛の１腐食が速く容器用としての性能が得られ
ないためである。本発明者等は、亜鉛メッキ層が缶外面
にあるときは外面は内面に比してはるかにゆるやかな腐
食環境にあり、少量の亜鉛メッキ号でもその犠牲防食作
用でもって充分な防錆効果を得る事が出来、亜鉛メッキ
層の表層に錫メッキを施すことによりさらに防錆効果が
大きくなり、また内面側は従来の錫メッキ、あるいは用
途によってはより高性能の防食被膜を付与する事によっ
て缶外面及び内面ともに優れた缶用素材が得られること
を見い出した。

本発明で亜鉛メッキ量を５〜２ｏ？／ｒｒ？　　とじた
理由は５９７ｍ″未満では必要な耐食性が得らｎない事
と、ＤＩ加工におけるしごき工程で缶壁部にかじυと称
せられている鋭い線状疵の発生が急増するためである。

２０■／ｒｒ？　をこえるメッキ量は必要な耐食性から
見て過剰であり不経済である。

また亜鉛メッキ層の上に錫メッキを施す理由は加工性の
向上、特にＤＩ加工のしごき工程におけるかじり発生の
防止にある。

亜鉛メッキ層は、メッキ層のない鋼板表面そのままの場
合に比して著るしくかじりの発生を抑制する効果がある
が充分ではない。連続製缶においては、かじりは製缶数
の増加につれてひどくなり、ついには缶の破断を生ずる
に至る。亜鉛メッキのみでは連続製缶が可能な缶数が極
わめて低く、改善が必要であり、その方法として亜鉛メ
ッキの表面に０８５〜３９／ｒｒ？　の錫メッキ層が存
在すると極めて有効である。錫メッキ量を０．５〜３９
／Ｒとした理由は０．５９／ｒｒ？未満ではかじり発生
防止の効果が小さく、一方３２／Ｒでかじりの抑制効果
は飽和しこれをこえる量は不必要な量であるばかりでな
く、価格上昇が大きいためである。而して、最も望まし
いメッキ量は１〜２ｙ／ｒｒ？　である。

この錫メッキ層は、かじり発生防止の効果のみではなく
、亜鉛メッキ層の缶基体に対する防食効果を損なう事な
く亜鉛メッキ層の腐食を抑制する効果を持ち、長期にわ
たって外観の劣化を防ぐ作用がある。

本発明の亜鉛メッキ層を形成する場合のメッキ方法は、
現在鉄鋼業その他で実施されている何れかの方法によっ
て行い缶外面となる方の面のみにメッキする。メッキ量
のコントロールあるいは加工性の点からは電気メッキが
好ましい。片面亜鉛メッキに引き続きその上層に錫メッ
キを施すが、缶内面側も錫メッキで良い場合には、亜鉛
メッキ後に両面に所定量のメッキを同時に施せば良い。

而してこの錫メッキは亜鉛メッキ層との密着性Ｑて優れ
ている事が必要であり、酸性錫メッキ浴よりもアルカリ
性メッキ浴の方が密着性の良いメッキを得易い。両面錫
メッキされた鋼板は直ちに水洗、乾燥され現在ブリキに
用いられているＥ）、Ｏ，Ｓ、　（ＤｉＯｃｔｙｌ　５
ａｂａｃａｔ６）等の油を微量塗油して成品とされるか
、必要によってはメッキ、水洗後燐酸塩処理、クロム酸
処理、クロム酸−・隣酸塩処理等の後処理を施した後同
様にして成品とされる。

缶内面側によυ高度な耐食性が必要な場合には、缶外面
側となる亜鉛メッキ層の上にのみ錫メッキを施し、缶内
面側には水洗乾燥、あるいに上述の各種後処理を施した
後、有機樹脂を介してアルミニウム若しくはアルミニウ
ム合金箔の層を積層する。有機樹脂層は鋼基体とアルミ
ニウム系の箔とを強固に接合させる機能とアルミニウム
系基による防食作用がなくなった場合の耐食性保持の機
能を持つ事が重要である。又、基体の鋼とアルミニウム
系基との間を電気的に絶縁し局部電池作用によるｐ６又
はＭの溶出速度の増大を防ぐ機能を持つ。

有機樹脂層はＤＩ加工後にも接着力及び防食被膜として
の連続性が保たれる必要がある。この様な性能を持つ有
機樹脂として、アクリル系、ポリエステル系、ポリアミ
ド系、ポリオレフィン系等の軟質熱可塑性のものあるい
は合成ゴム系接着剤等が好ましい。

有機樹脂層の厚みを５〜１００μｍ　としたのは５μｍ
未、債では上述の有機樹脂層に必要な機能が得られず、
一方１００μｍで接着性能が飽和してそれをこえる厚み
は不要なためである。有機樹脂層の厚みは厚い程耐食性
被膜として優れているが、ｏｘ％とする場合でも５０　
ｐｍ以下で充分な性能を得る事が出来る。而して、性能
、経済性の面から１５〜３０μｍの厚みが最も望ましい
。有機樹脂層の上に積増するアルミニウム系基は主に３
つの重要な機能を持っている。

第１は耐食性である。缶は製缶後エポキシフェノール系
塗料あるいはビニル系塗料で塗装され実用に供せられる
が、塗膜欠陥が発生した部分においてアルミニウム系箔
層が腐食性水溶液、酸素等の基体への浸透を防ぎ、Ｆｅ
　　の溶出を抑制する。

第２は製缶加工性の向上である。耐食性のみの問題であ
れば下層の有機樹脂層を厚く、例えば５０μｍ以上とす
ればある程度解決する。しかし、０１缶の様に強度の加
工が施される場合には樹脂１層のみでは樹脂層が成形パ
ンチに付着し易いため、成形された缶がパンチより抜は
難くなシ高速製缶性を大きく損なう事になる。この様な
難点は最表面に金属系の被膜を付与すれば解決するが、
耐食性、金属箔自体の加工性、価格等から、アルミニウ
ム系基が最も適している。

第３は、下層の有機物層の特性を保護する事にある。ア
ルミニウム系箔層はＤＩ加工時に有機樹脂層が剪断力に
より破壊されるの全防ぎ、層状の被膜として残存する事
を可能にし、それによって加工後の内面塗装焼成時の加
熱（１７０〜２１０°Ｃ）で下層の有機樹脂層が溶融し
、接着力の回復、加工欠陥の修復等に寄与し、健全な被
膜に回復するのを助長する重要な役割を有している。

アルミニウム系箔の厚みを５〜１００μｍ　とした理由
は５μｍ未満では耐食性向上効果が小さく、一方１００
μｍ　で、耐食性が飽和し、それ以上の厚みの必要がな
く経済的にも不利である事による。

この様にして得た複合鋼板の有機樹脂層とアルミニウム
系箔層の被膜を持つ面を缶内面として成形された缶は、
各種飲料その他腐食注の強い内容物に対しても１回塗装
で充分な性能を発揮する。

以上の如くにして得た缶用鋼板より製缶したＤＩ缶は缶
外面においては無塗装でも優れた耐食性、就中耐錆性を
示し、缶内面側が錫メッキの場合には、従来のブリキと
耐食性が同等で、缶内面側が有機樹脂−アルミニウム系
箔の場合には従来のアルミニウムあるいはブリキよシ優
れた耐食性を持つ。ＤＩ加工より軽度な加工の絞シ缶に
用いる場合は更に優れた性能を発揮する。

なお本発明において缶内面となる側の鋼板面に有機樹脂
を介してアルミニウム合金箔を積層する場合には、鋼基
体の耐食性の向上、あるいは鋼基体と有機樹脂の接着性
をより向上せしめるために、鋼基体表面にクロムメッキ
、ニッケルメッキあるいは各種の合金メッキＴＦＳ、化
成処理、等を行なった後に有機樹脂とアルミニウム系箔
を積７層するのが好ましい。

以下に本発明の実施例を示す。

実施例１ 板厚０．３２ｍｍの薄鋼板の片面にメッキ量１Ｍ’／／
ｒｎ″の電気亜鉛メッキを施し、次いで亜鉛メッキ上に
は錫を１９／ｒｒ？、一方の非メッキ面上には錫を５、
６　ｆ　／ｒｒ？、電気メッキした。次いで、４５“Ｃ
の３５ｆ／ｌ　の重クロム酸ソーダを含む水浴液中に浸
漬処理、水洗乾燥後２．　ｓ　ｒｎ９／ｒｒｌ　のり、
Ｏ，Ｓ、　　を塗布した。

このメッキ鋼板より１３９ｍφの円板を打抜き、亜鉛メ
ッキ側が缶外面になる様に直径８５謔φの１段目絞り、
次いで６５−φの２段目絞りを行ない、更に缶壁厚が０
．１Ｂになる様しごき成形を行なった。この様にして得
たＤＩ缶を燐酸ソーダ系の脱脂剤で脱脂した後クロム酸
−燐酸系の処理浴で表面処理を施し、缶内面側にエポキ
シフェノール系の塗料を８０〜１００　ｒｎ９／ｍ２ス
プレー塗装、２１０　”Ｃで１０分間焼成更にビニル系
塗料ｒ６０〜ｓ　ｏ　ｍｇ／ｍ２スプレー塗装し２０５
°Ｃで５分間焼成した。

この様にして得た缶にコーラ系炭酸飲料、レモンライム
−クエン収系炭酸飲料、及び０．２％塩化ヘンサルコニ
ウムを冗填した。この缶を、一つは、水道水？入れたプ
ラスチック製容器中に立てて入れ２５゛Ｃの恒温室に置
いた。又一つは？ｆ１ｆｃｏ”Ｃ１相対湿度９５％の恒
温恒湿槽中にそのまま立てて入れた。この様に２通りの
方法で保管した場合の各缶の外面腐食の状況全調査した
。

また、缶内面の耐食性を調べるため、乾燥した３８゛Ｃ
恒温室に入れ、内容物中への鉄溶出量、穿孔缶発生数を
調べた。その結果を第１表と第２表に示した。

実施例２ 板厚０．３０ｍｍの鋼板の片面にメッキ量５ｙ／ｒｒ？
の電気亜鉛メッキと、その上にメッキ量２？／ぜの電気
錫メッキを行ない、次いで一方の非メッキ面には微量の
硫酸を含むクロム酸水溶液中で電解する事によって付着
量が金属クロム７０　ｍ９／ｒｒ？、と付着量がクロム
として１５ｍ９／ｌｒ？の水和酸化クロム層の２層から
なるＴＦＳ被膜を下地処理した。

この鋼板のクロム被膜付与面に厚み１５μｍのマレイン
酸変性したポリプロピレン系接着剤を用い、１８０°Ｃ
で厚み１０μｍのアルミニウム箔を接着して積層被膜を
形成した。

この鋼板について内面塗装をエポキシフェノール系塗料
８０〜１００　ｍ９７ｍ’　を塗布し、２１０℃でｌ　
Ｏｍｉｎ焼成した以外は、実施例１と同様にしてＤＩｆ
ｆｉ−ｉ作成し、性能試験に供した。その結果を第１表
と第２表に示した。

実施例３ 板厚０．２８＋ｏ＋の鋼板の片面に、メッキ量１５９／
扉の電気亜鉛メッキとその上にメッキ量０．５９／ｒｒ
？　の電気錫メッキを施し、次いで一方の非メッキ面に
は厚み２０μｍのポリエステル系接着剤を介して、２０
μｍのアルミニウム箔を積層した。

この鋼板について実施例２と同様にして、ＤＩ缶を作成
し、性能試験に供した。その結果を第１表と第２表に示
した。

比較例１ 板厚０．３２ｔ！ｎ、メッキ量＝２５／２５（ｓ２ｓ：
２．ｓ９／ｒｒ？）（Ｑブリキより実施例１と同様にし
てＤＩ缶を作成し性能試験を行なった。その結果を第１
表と第２表に示した。

比較例２ 板厚０．３２鶏、メッキ量ヰ５０１５０　　（＝５ｏ：
５６９／ｒｎ’）　　のブリキより実施例１と陶様にし
てＤＩ缶を作成し、性能試験を行なった。その結果を第
１表と第２表に示した。

比較例３ 板厚０．３２＋ＥＩ１１の鋼板の片面にメッキ量１５ｇ
／ｍ２の電気亜鉛メッキを施し、次いでもう一方の面に
メッキ量５．６？／ｒｒ？　の電気錫メッキを施した。

この鋼板について、実施例１と同様にして、ＤＩ缶を作
成し、性能試験を行なった。その結果を第１表と第２表
に示した。

第１表と第２表より本発明の缶用鋼板を用いて製缶を行
った場合には缶外面、缶内面のいずれにおいても比較例
に比べて耐食性が良好で、特に缶外面の耐食性がすぐれ
ている。

（発明の効果） １）本発明の缶用鋼板は製缶後の缶外面の耐食性が飛躍
的に向上し、缶の外面塗装が不要になるのでコストを低
下できる。

２）缶内面の耐食性も従来に比べて同等以上ですぐれて
いる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄鋼板の製缶後に外面となる面にメッキ量５〜２
   ０ｇ／ｍ＾２の亜鉛メッキ層と、該亜鉛メッキ層の上に
   メッキ量０．５〜３ｇ／ｍ＾２の錫メッキ層を有し、製
   缶後に内面となる面に厚み５〜１００μｍの有機樹脂層
   と、該有機樹脂層の上に厚み５〜１００μｍのアルミニ
   ウム若しくはアルミニウム合金箔を積層したことを特徴
   とする缶用複合鋼板。
2. （２）薄鋼板の製缶後に外面となる面にメッキ量５〜２
   ０ｇ／ｍ＾２の亜鉛メッキ層と、該亜鉛メッキ層の上に
   メッキ量０．５〜３ｇ／ｍ＾２の錫メッキ層を有し、製
   缶後に内面となる面にメッキ量１〜６ｇ／ｍ＾２の錫メ
   ッキ層を有する事を特徴とする缶用複合メッキ鋼板。