JP2019014118A - 樹脂被覆金属板、その樹脂被覆金属板を加工して成る金属缶 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)金属板と、前記金属板の少なくとも片面に設けられた樹脂層(A)と、前記樹脂層(A)と前記金属板との間に設けられた樹脂層(B)と、を含む樹脂被覆金属板であって、
前記樹脂層(A)が、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)50〜80wt%とポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)20〜50wt%と、を含有し、
前記樹脂層(B)が、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)50〜80wt%とポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)20〜50wt%と、を含有し、
前記ポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)の融点が210℃以上230℃以下、前記ポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)の融点が215℃以上225℃以下、前記ポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)の融点が230℃より大きく250℃以下であること、
を特徴とする、樹脂被覆金属板。
(2)前記樹脂層(A)が、DSCを用いたファーストスキャンでの測定において95±5℃に昇温結晶化温度を有し、且つ降温結晶化温度が183℃未満であり、
前記樹脂層(B)が、DSCを用いたファーストスキャンでの測定において95±5℃に昇温結晶化温度を有さず、且つ降温結晶化温度が183℃以上であることを特徴とする、(1)に記載の樹脂被覆金属板。
(3)前記樹脂層(A)及び前記樹脂層(B)の剛体振り子型物性試験器による対数減衰率が、測定温度65〜75℃で0.3未満、且つ測定温度100〜130℃で0.35未満であることを特徴とする、(1)又は(2)に記載の樹脂被覆金属板。
(4)前記樹脂層(A)と前記樹脂層(B)の厚さの合計が5〜15μmであることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂被覆金属板。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の樹脂被覆金属板の前記樹脂層(A)を缶外面としてなる金属缶。
(6)前記樹脂層(A)の塗れ指数液No.40(塗れ張力40.0mN/m)による接触角が42°以下であることを特徴とする、(5)に記載の金属缶。
(7)缶胴部における樹脂層の水蒸気透過率が400g/m2・day以下であることを特徴とする、(5)又は(6)に記載の金属缶。
(8)缶胴部における樹脂層のX線回折による配向結晶化ピーク強度が28cps/μm以上であることを特徴とする、(5)〜(7)のいずれかに記載の金属缶。
図1に示すように、本実施形態における樹脂被覆金属板は、金属板と、前記金属板の少なくとも片面に設けられた樹脂層(A)と、前記樹脂層(A)と前記金属板との間に設けられた樹脂層(B)と、を含む。
前記金属板としては、通常の金属缶体又は缶蓋に使用される公知の金属板を使用することが可能であり、特に制限されるものではない。例えば好ましく使用される金属板として、表面処理鋼板や、アルミニウム板及びアルミニウム合金板等の軽金属板を使用することができる。
なお、金属板の厚み等は、使用目的に応じて適宜選択することができる。
本実施形態において、上記金属板の少なくとも片面には樹脂層が設けられている。この樹脂層として、金属板に接するように樹脂層(B)が設けられ、さらに該樹脂層(B)の上に、前記樹脂層(B)とは異なる種類の樹脂層(A)が設けられている。すなわち、本実施形態の樹脂被覆金属板は、金属板と、前記金属板の少なくとも片面に設けられた樹脂層(A)と、前記樹脂層(A)と前記金属板との間に設けられた樹脂層(B)と、を含む。
本実施形態において使用される樹脂層(A)は、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)50〜80wt%と、ポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)20〜50wt%と、を含有する樹脂である。
すなわち、一般的にポリブチレンテレフタレート(PBT)は、剛性が高く、結晶化速度が速い樹脂として知られている。
本実施形態において使用される樹脂層(B)は、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)50〜80wt%と、ポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)20〜50wt%と、を含有する樹脂である。すなわち、樹脂層(B)中に、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)の成分とポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)の成分と、を含有する。具体的には、樹脂層(B)は、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)とポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)とを配合(以下「ブレンド」とも称する。)して得られる。
まず、樹脂層(A)には上述のようにポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)とポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)とを含有する。
本実施形態においてポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)は、ポリエチレンテレフタレートを主体とした共重合樹脂であることが好ましい。
なお、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)中のイソフタル酸含有量は、9〜10モル%であることがさらに好ましい。
また、本実施形態において、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)の固有粘度(IV)は、通常取り得る範囲であれば、本発明の目的を達成できる。
しかしながら、本発明の目的を損ねない範囲内において、ポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)が共重合樹脂であってもよい。その場合には、テレフタル酸以外の公知のジカルボン酸成分及び/又は1,4−ブタンジオール以外の公知のグリコール成分が共重合成分として含まれていてもよい。
また、本実施形態においてポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)の固有粘度(IV)は0.6〜1.3が好ましく、1.1〜1.3であることがより好ましい。固有粘度(IV)が0.6未満では樹脂が柔らかくなりすぎ、製缶時に樹脂の破断が起きやすいため好ましくない。一方で、固有粘度(IV)が1.3を超えると固有粘度が高すぎ、樹脂フィルムの製造自体が困難となるため好ましくない。
なお、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)が共重合樹脂である場合には、共重合成分としては、金属缶への加工性等の観点から、イソフタル酸であることが好ましい。
ポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)およびポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)中のイソフタル酸含有量を上述した範囲とする方法としては、所望のイソフタル酸含有量で共重合する方法に限らず、イソフタル酸含有量の低いポリエチレンテレフタレート系樹脂(例えば2モル%)とイソフタル酸含有量の高いポリエチレンテレフタレート系樹脂(例えば15モル%)とを、その合計量が所望のイソフタル酸含有量となるようにブレンドする方法でもよい。このブレンドは、ポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)の配合と同時に行うことができる。
また、本実施形態において、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)の固有粘度(IV)は、通常取り得る範囲であれば、本発明の目的を達成できる。
まず前記樹脂層(A)は、示差走査熱量測定(DSC)を用いたファーストスキャンでの測定において95±5℃に昇温結晶化温度を有し、且つ降温結晶化温度が183℃未満であることが好ましい。
また、一般的に降温結晶化温度は固化速度の目安として用いられ、特に融点と降温結晶化温度の差(過冷却温度差)が小さい材料ほど固化が速いことを表す。
本実施形態において、前記樹脂層(A)及び前記樹脂層(B)の剛体振り子型物性試験器による対数減衰率が、測定温度が65〜75℃において0.3未満、且つ、測定温度が100〜130℃において0.35未満であることが好ましい。
図2に、本実施形態における対数減衰率の測定結果の例を示す。なお、図2のグラフにおいて示される左の山のピークは樹脂のガラス転移温度に近い値を示唆しており、右の山は加熱時の樹脂の軟化の度合いを示唆している。
本実施形態の樹脂被覆金属板において、前記樹脂層(A)と前記樹脂層(B)の厚さの合計は、5〜15μmであることが、製缶時における樹脂フィルムと金属板の密着性等の観点から好ましい。
また、樹脂層(A)と樹脂層(B)との厚さの比は、樹脂被覆金属板の状態(製缶前)において、1:9〜5:5であることが好ましく、特に2:8〜4:6であることが好ましい。いずれにしても、本実施形態においては、樹脂層(A)の厚みよりも樹脂層(B)の厚みの方が厚いことが望ましい。
次に、本実施形態における樹脂被覆金属板の製造方法について説明するが、本発明は以下の記載に制限されるものではない。
本実施形態の樹脂被覆金属板は、樹脂層(A)となる樹脂及び樹脂層(B)となる樹脂を製造した後に、金属板の少なくとも片面に樹脂層(A)及び樹脂層(B)を形成することにより製造される。
本実施形態においては、樹脂層(A)となる樹脂を製造する際には、255℃〜295℃において5〜30分間混練を行うことが好ましい。
次に、本実施形態における金属缶について説明する。
本実施形態における金属缶は、上記樹脂被覆金属板を用いて公知の方法により製缶される。公知の製缶方法としては、例えば、絞り加工、絞りしごき加工、ストレッチドロー成形、ストレッチアイアニング成形、等が挙げられる。
金属缶は、缶体(3ピース缶の缶胴を含む)、缶蓋から構成され、いずれの部材にも上記樹脂被覆金属板が適用できる。
缶蓋は、いわゆるステイ・オン・タブタイプのイージーオープン缶蓋やフルオープンタイプのイージーオープン缶蓋に適用することができる。また、3ピース缶の天地蓋に適用することもできる。
また、本実施形態の金属缶においては、樹脂層(A)の外側に、さらに印刷層や保護層等の他の層が形成されていてもよい。
本実施形態の金属缶は、樹脂層(A)の塗れ指数液No.40(塗れ張力40.0mN/m)による接触角が42°以下であることが、印刷層との密着性の観点より好ましい。
なお、金属缶の場合、缶容量や缶胴部の場所によって、前記塗れ指数液による接触角が異なる可能性がある。例えば、容量の小さい缶では製缶時の缶胴部の加工度合いが小さいが、容量の大きい缶では缶胴部の加工度合いが大きい。また、同じ缶の缶胴部であっても、缶底に近い箇所よりは、缶上部に近い方が、加工度合いが大きい。そして一般的に、樹脂の加工度合いにより塗れ性(接触角)が異なる。
なお、塗れ指数液による接触角の測定は、JIS K 6768に準じて行うことが好ましい。
本実施形態の金属缶は、レトルトブラッシング(白斑)の発生を抑制する観点から、樹脂層の水蒸気透過率が400g/m2・day(40℃ 90%RH)以下であることが好ましい。
水蒸気透過率が400g/m2・dayを超える場合は、金属板への水分の透過が原因となってレトルト時のフィルムデラミネーションが発生する可能性が高まるため、好ましくない。
なお本実施形態において、水蒸気透過率は、JIS K 7129に準じて測定されることが好ましい。
本実施形態の金属缶は、樹脂層のX線回折による配向結晶化ピーク強度が28cps/μm以上であることが好ましい。配向結晶化ピーク強度が28cps/μm未満の場合、水蒸気のバリア性の観点から好ましくない。
缶胴用の金属板としては、JIS H 4000におけるA3004P H19材、板厚0.3mmのAl−Mn系アルミニウム合金板を使用した。
また、得られた樹脂被覆金属板の樹脂層(A)及び樹脂層(B)の厚さは電磁膜厚計で測定した。
[η]=[(−1+(1+4K’ηsp)1/2)/2K’C]
K’:ハギンズの恒数(=0.33)
C:濃度(g/100ml)
ηsp:比粘度[=(溶液の落下時間−溶媒の落下時間)/溶媒の落下時間]
上記のようにして得られた樹脂被覆金属板に、ワックス系潤滑剤を塗布し、下記3種類の直径の円盤(ブランク)を打ち抜き、樹脂層(A)及び樹脂層(B)が缶外面となるようにそれぞれ製缶した。
缶型A・・・ ブランク径:119.5mm
缶型B・・・ ブランク径:126.5mm
缶型C・・・ ブランク径:156.5mm
缶型Aと缶型Bのフランジ加工後のシームレス2ピース金属缶について、フランジ先端外面樹脂の剥離程度を目視観察し、外面樹脂と金属板との間の密着性を次の様に評価した。
なお表1では、缶型Aと缶型Bで評価に差が出なかったので、区別なく記してある。
○:剥離なく、実用可能。
△:わずかに剥離があるが、実用可能。
×:明らかな剥離があり、実用不可。
一例として、上記シームレス2ピース金属缶に水を充填し、通常の缶蓋を巻き締め充填缶とした。次に、充填缶をレトルト釜の中に配置しスチームにより125℃で30分間の加圧加熱殺菌処理を施した。上記加圧加熱殺菌処理後にレトルト釜の中の充填缶を取り出し、水中に浸漬して室温まで冷却した後に、缶胴底部分でレトルトブラッシングの発生有無を目視評価した。
なお表1では、缶型Aと缶型Bで評価に差が出なかったので、区別なく記してある。
○印:レトルトブラッシング(白斑)の発生が無く、実用可能。
△印:レトルトブラッシング(白斑)が若干部分的に発生したが、実用可能。
×印:レトルトブラッシング(白斑)が発生し、実用不可。
××印:樹脂層全面が白濁し、実用不可。
上記シームレス2ピース金属缶に水を充填し、通常の缶蓋を巻き締め充填缶とした。次に、充填缶をレトルト釜の中に、金属製のバットを設置し、バットの中に缶を正立させて気液界面が缶壁にくるよう配置し、140℃で5分間の加圧加熱殺菌処理を施した。上記加圧加熱殺菌処理後にレトルト釜の中の充填缶を取り出し、缶壁部分のフィルム浮き(デラミネーション)発生有無を目視評価した。
なお表1では、缶型Aと缶型Bで評価に差が出なかったので、区別なく記してある。
○印:フィルム浮き(デラミネーション)の発生が無く、実用可能。
△印:フィルム浮き(デラミネーション)が若干部分的に発生したが、実用可能。
×印:フィルム浮き(デラミネーション)が発生し、実用不可。
飲料用及び食品用として適用性を、種々の缶特性より次の様に総合評価した。
なお表1では、缶型Aと缶型Bで評価に差が出なかったので、区別なく記してある。
○印:飲料及び食品用の金属缶として適用可能。
×印:飲料及び食品用の金属缶として適用不可。
得られた樹脂被覆金属板から、樹脂層(A)及び樹脂層(B)をそれぞれ削り出し、ヤマト化学株式会社 DSC6000型 示差走査熱量計(DSC)を用いて測定を行った。0〜290℃まで10℃/分の速度で昇温した後に290℃で3分保持した後、290〜0℃まで−10℃/分の速度で降温した。昇温過程において95±5℃のピーク有無を確認し、降温過程において降温結晶化温度を確認した。この測定の結果を表2に示す。
得られた樹脂被覆金属板から、幅20mm×長さ50mmの試験片を切り出し、剛体振り子型物性試験器による樹脂の対数減衰率測定を行った。なお、金属缶の外面となる樹脂層について測定を行った。
得られた金属缶の外面の樹脂層の塗れ指数液による接触角測定は、以下のように行った。なお本評価には缶型Cの金属缶を用いた。塗装熱処理前の金属缶、塗れ指数液No.40を、23℃、50%RHの雰囲気下で24時間放置した。同雰囲気下で、金属缶における金属板圧延方向0°、45°及び90°の位置に塗れ指数液を5μm滴下し、接触角計(協和界面化学社自動接触角度計、CA−X)を用いて接触角を測定した。測定は各圧延方向ごとに2点の合計6点おこないそれらの平均値を接触角の値とした。この測定の結果を表4に示す。
得られた金属缶の外面の樹脂層の水蒸気透過率測定は、以下のように行った。すなわち、塗装熱処理後の金属缶の外面の樹脂層を8%塩酸溶液により脱膜し、脱膜した樹脂層を24時間以上真空下で乾燥した後、試験片とした。なお、金属缶においては缶胴部のボトムから30mmの位置における樹脂層を脱膜した。
X線回折による配向結晶化ピーク強度は以下の条件で測定した。
X線回折装置:株式会社リガク製、全自動多目的水平型X線回折装置SmartLab
X線 :CuKαX線(1.542オングストローム)
管電圧 :40kV
管電流 :20mA
X線ビーム径:100μmφ
検出器 :湾曲形位置敏感検出器(PSPC)
なお、表1に示される実施例5では、樹脂層(B)のPET系樹脂(III)のイソフタル酸含有量が1モル%であるが、イソフタル酸含有量を5モル%、8モル%とした場合でも同様の結果が得られる。
また、実施例11では、樹脂層(B)のPET系樹脂(III)のイソフタル酸含有量が8モル%であるが、イソフタル酸含有量を1モル%、5モル%とした場合でも同様の結果が得られる。
また、本発明の金属缶は、製缶時の加工性や樹脂との加工密着性、搬送時の缶同士や搬送器具との接触による缶外面の擦り傷、製缶後の塗装又は印刷時における塗料や印刷インキとの密着性、等においても有効性が高く、産業上の利用可能性が極めて高い。
Claims (8)
- 金属板と、前記金属板の少なくとも片面に設けられた樹脂層(A)と、前記樹脂層(A)と前記金属板との間に設けられた樹脂層(B)と、を含む樹脂被覆金属板であって、
前記樹脂層(A)が、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)50〜80wt%とポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)20〜50wt%と、を含有し、
前記樹脂層(B)が、ポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)50〜80wt%とポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)20〜50wt%と、を含有し、
前記ポリエチレンテレフタレート系樹脂(I)の融点が210℃以上230℃以下、前記ポリブチレンテレフタレート系樹脂(II)の融点が215℃以上225℃以下、前記ポリエチレンテレフタレート系樹脂(III)の融点が230℃より大きく250℃以下であること、
を特徴とする、樹脂被覆金属板。 - 前記樹脂層(A)が、DSCを用いたファーストスキャンでの測定において95±5℃に昇温結晶化温度を有し、且つ降温結晶化温度が183℃未満であり、
前記樹脂層(B)が、DSCを用いたファーストスキャンでの測定において95±5℃に昇温結晶化温度を有さず、且つ降温結晶化温度が183℃以上であることを特徴とする、請求項1に記載の樹脂被覆金属板。 - 前記樹脂層(A)及び前記樹脂層(B)の剛体振り子型物性試験器による対数減衰率が、測定温度65〜75℃で0.3未満、且つ測定温度100〜130℃で0.35未満であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の樹脂被覆金属板。
- 前記樹脂層(A)と前記樹脂層(B)の厚さの合計が5〜15μm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樹脂被覆金属板。
- 前記請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂被覆金属板の前記樹脂層(A)を缶外面としてなる金属缶。
- 前記樹脂層(A)の塗れ指数液No.40(塗れ張力40.0mN/m)による接触角が42°以下であることを特徴とする、請求項5に記載の金属缶。
- 缶胴部における樹脂層の水蒸気透過率が400g/m2・day以下であることを特徴とする、請求項5又は6に記載の金属缶。
- 缶胴部における樹脂層のX線回折による配向結晶化ピーク強度が28cps/μm以上であることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載の金属缶。
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