DE69424548T2

DE69424548T2 - Verbandplatte und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69424548T2
Application number: DE69424548T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Iketaka; Yoshiki Sakamoto; Atsuo Tanaka; Kenji Yasunaka
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1993-08-04
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2014-07-30
Also published as: CA2168763A1; KR960703726A; KR100305337B1; EP0712718A1; WO1995004653A1; EP0712718A4; AU687079B2; ATE192968T1; AU7238694A; DE69424548D1; CA2168763C; EP0712718B1; US6017599A

Description

Technischer Bereich

Diese Erfindung betrifft ein Blechlaminat und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Diese Erfindung betrifft insbesondere ein Blechlaminat für Getränke- oder Lebensmitteldosen, das aus einem thermoplastischen Harzfilm und einem metallischen Substrat besteht.

Technischer Hintergrund

Eine zweiteilige Dose, die aus dem Dosenkörper in Kombination mit dem Bodendeckel besteht, wird als Lebensmitteldose oder Getränkedose verwendet. Diese Dosen werden aus einem Metallsubstrat wie bespielsweise kaltgewalztem Stahlblech, Aluminiumblech oder Weißblech gebildet. Diese Dosen sind üblicherweise mit verschiedenen Kunstharzüberzügen beschichtet, um ein Auflösen des Metalls in dem Inhalt zu verhindern und die Korrosionsfestigkeit und die Beständigkeit zu verbessern.
Die vorstehend erwähnte zweiteilige Dose wird gelegentlich mittels Ziehen des Blechlaminats, das durch Laminieren des Harzfilms auf das Metallsubstrat hergestellt ist, gebildet. Ein derartiges Blechlaminat sollte einen Zieh-, Abstreck- oder Dehnvorgang aushalten.
Aus diesem Grunde wird das Blechlaminat durch ein Verfahren zum Laminieren des Harzfilms ohne Verwendung von Klebstoff (japanische Patentanmeldung Nr. TOKU-KOU-SHO 60-47103) oder durch ein Verfahren zum Laminieren eines Polyesterfilms, der mit Epoxidharz zusammen mit einem Vernetzer etc. beschichtet ist (beispielsweise japanische Anmeldung Nr. TOKU-KOU-SHO 63-13829 oder Nr. TOKU-KAI-HEI 1-249331), hergestellt.
Eine der an die Dose gestellten Anforderungen ist die Widerstandsfähigkeit (Resistenz) gegen Einbeulen der gezogenen und geformten Dose. Es wird eine Aufprallresistenz des Films verlangt, wenn die Einbeulung verursacht wird, und auch eine Widerstandsfähigkeit gegen Reißen des Films.
Die vorliegende Anmelderin hat vorgeschlagen, ein Stahlblech als Material für die laminierte Dose zu verwenden, das mit biaxial (zweiachsig) orientiertem oder nichtorientiertem Polyesterharzfilm bedeckt ist, der eine vorgegebene Grenzviskosität aufweist (japanische Patentanmeldung Nr. TOKU-KAI-HEI 4-224936).
Der vorstehend genannte zweiachsig orientierte Polyesterharzfilm verbessert die Stärke und die Resistenz gegen Einbeulen, weil die kristalline Struktur stark orientiert ist (das Molekül ist stark orientiert). Ein derartiger Polyesterfilm verfügt jedoch nicht über ausreichende Adhäsion zu dem Metallsubstrat. Er löst sich deshalb während einem Ziehvorgang oder Abstreckvorgang leicht ab.
Um derartige Probleme zu lösen, wird der Harzfilm auf das zuvor erhitzte Metallsubstrat laminiert. Als Folge nimmt die Kristallorientierung des Films auf der Seite des Metallsubstrats etwas ab und die Adhäsion und Bindungskraft werden verbessert.
Dies ist somit ein Verfahren zum Angeben der Neigung in der Richtung der Dicke des Films betreffend die Kristallorientierung. Die Widerstandsfähigkeit gegen Einbeulen der Dose nimmt jedoch ab, wenn die Kristallorientierung des Films zu stark abnimmt, und verursacht ein Problem betreffend die Beständigkeit der Dose.
Um die Adhäsion zu verbessern wurde vorgeschlagen, daß der Film des Blechlaminats insbesondere im Bereich, in dem hohe Adhäsion benötigt wird, direkt vor dem Ziehvorgang teilweise erhitzt wird (japanische Patentanmeldung Nr. TOKU-KAI- HEI 4-118121). Es ist jedoch schwierig, die Filmtemperatur in dem Bereich zwischen der Glas-Übergangstemperatur und der Rekristallisationstemperatur zu steuern und aufrechtzuerhalten.
Diese Erfindung betrifft ein Blechlaminat für Dosen, das eine hervorragende Adhäsion und Widerstandsfähigkeit gegen Einbeulen aufweist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Dieses Blechlaminat verbessert die Einbeulresistenz des Abschnitts, in dem beträchtliches Einbeulen wahrscheinlich auftritt, wie beispielsweise dem Dosenboden etc., und verbessert auch die Adhäsion des Films zum Metallsubstrat in den anderen Bereichen.
Des weiteren kann das Blechlaminat einfach in Dosen geformt werden und die Beschädigung zum Zeitpunkt des Umlaufs ist gering und die Beständigkeit ist hoch.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine projizierte Darstellung, die ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Blechlaminats zeigt.
Fig. 2a ist ein vergrößerter Querschnitt des Blechlaminats und Fig. 2b ist ein ausgedehnter Querschnitt, der ein anderes Beispiel eines erfindungsgemäßen Blechlaminats zeigt.
Fig. 3 ist eine erläuternde Darstellung, die den Verlauf von Röntgenstrahlenbeugungs-Intensität zeigt, die dem Grad der Kristallorientierung des laminierten Films entspricht.
Fig. 4a bis 4d sind projizierte Darstellungen, die jeweils ein Zuschnitteil für die vorliegende Erfindung zeigen.
Fig. 5a bis 5c veranschaulichen die Abfolge bei dem Verfahren zur Herstellung einer gezogenen Dose aus dem Blechlaminat der Fig. 1.
Fig. 6a ist ein Längsschnitt, der eine nach dem Verfahren der Fig. 5 hergestellte laminierte Dose zeigt, und Fig. 6b ist ein Längsschnitt durch die zusätzlich geformte laminierte Dose.
Fig. 7 ist eine Ablaufdarstellung, die ein Beispiel für das Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Blechlaminats zeigt.
Fig. 8 ist eine Frontansicht, die ein Beispiel für die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Blechlaminats verwendete Heizwalze zeigt.
Fig. 9 ist ein Querschnitt, der ein Beispiel für die im Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Blechlaminats verwendete Kühlwalze zeigt.
Fig. 10 ist ein Querschnitt, der ein Beispiel für die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Blechlaminats verwendete Laminierwalze zeigt.
Fig. 11 ist ein perspektivische Darstellung der Kühlwalze der Fig. 9.
Fig. 12 ist eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A der Fig. 11.
Fig. 13 ist eine Ablaufdarstellung, die ein weiteres Beispiel für das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Blechlaminats zeigt.
Fig. 14 ist eine Ablaufdarstellung, die ein anderes Beispiel für das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Blechlaminats zeigt.
Fig. 15 ist ein vergrößerter Querschnitt des Harzfilms und des Metallsubstrats, das gemäß dem in Fig. 14 dargestellten Verfahren laminiert ist.

Bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

Als nächstes werden das erfindungsgemäße Blechlaminat und Beispiele für Herstellungsverfahren unter Bezugnahme auf die jeweilige Figur erläutert.
Das in Fig. 1 dargestellte Blechlaminat 1 besteht aus dem Metallsubstrat 2 und dem Harzfilm 3, der auf eine der Oberflächen des Metallsubstrats laminiert ist, wie es in Fig. 2a dargestellt ist.
Das Blechlaminat 1 wird in Form eines gewickelten Streifens mit konstanter Breite W bereitgestellt.
In einigen Fällen kann Klebstoff zwischen dem Metallsubstrat 2 und dem Harzfilm 3 vorgesehen sein.
Zusätzlich kann der Harzfilm 3 auf beide Seiten des Metallsubstrats laminiert sein, wie dies in Fig. 2b dargestellt ist.
Aus dem vorstehend genannten Blechlaminat 1 mit konstanter Breite W werden Scheibenzuschnitte 4 zur Bildung des Bechers ausgestanzt, und die drei Scheibenzuschnitte in jeder Reihe werden zickzackförmig mit konstantem Abstand ausgestanzt.
Die imaginären Konturen des Zuschnittmusters sind auf dem Blechlaminat 1 dargestellt.
Im Zentrumsabschnitt 5 jedes Zuschnitts 4 (schraffiert dargestellt), der dem Boden entspricht, wenn der Zuschnitt in einen Becher geformt wird, ist die Kristallorientierung des Harzfilms stark. In anderen Bereichen ist sie jedoch niedrig.
Die Form des Zuschnitts 4 kann in jeder beliebigen Form gestaltet werden, entsprechend dem zu bildenden endgültigen Produkt.
Wie beispielsweise in den Fig. 4a bis d dargestellt, ist die Form des Abschnitts starker Kristallorientierung, die dem Boden des endgültigen Bechers entspricht, der kreisförmig 5a, oval, 5b, quadratisch, 5c oder rechteckig 5d ist, im Zuschnitt für einen zylindrischen Becher, einen ovalen Becher, einen quadratischen Becher oder einen rechteckigen Becher entworfen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch andere Formen möglich.
Die Dicke des Metallsubstrats 2 kann entsprechend der Metallart und der Verwendung des Behälters oder der Behältergröße gewechselt werden. Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß ein Metallblech eine Dicke von 0,1 bis 0,5 mm aufweist und besonders bevorzugt ist eine Dicke von 0,15 bis 0,40 mm.
Als Metallsubstrat werden verschiedene oberflächenbehandelte Stahlbleche und Aluminium etc. verwendet.
Zuerst wird das oberflächenbehandelte Stahlblech erläutert. Das oberflächenbehandelte Stahlblech ist aus kaltgewalztem Stahlblech hergestellt, das geglüht und ein zweites Mal kaltgewalzt ist. Das kaltgewalzte Stahlblech wird durch eine der folgenden Behandlungsarten bestehend aus elektrolytischem Chrombeschichten und Chromatierungsbehandlung etc. oberflächenbehandelt.
Das kaltgewalzte Blech wird mit einer oder mehreren dieser Oberflächenbehandlungen behandelt. Einer der geeigneten oberflächenbehandelten Stahlblechtypen ist elektrolytisch chrombeschichtetes Stahlblech (TFS). Besonders bevorzugt ist ein Blech, das eine doppelte Schicht bestehend aus einer unteren metallischen Chromschicht mit 10 bis 200 mg/m² aus metallischem Chrom und einer oberen hydratisierten Chromoxidschicht mit 1 bis 50 mg/m² an Chrom aufweist.
Falls Polyesterfilm auf das Blech laminiert ist, ist es bevorzugt, daß die hydratisierte Chromoxidschicht 3 bis 50 mg/m², insbesondere 7 bis 25 mg/m², an metallischem Chrom aufweist. Der laminierte Polyesterfilm auf dem elektrolytisch chrombeschichteten Stahlblech ist hervorragend in der Adhäsion und Korrosionsbeständigkeit.
Einer der anderen oberflächenbehandelten Stahlblechtypen ist Weißblech beschichtet mit 0,5 bis 11,2 mg/m² an Zinn. Dieses Weißblech sollte mit 1 bis 30 mg/m² hydratisiertem Chromoxid, gebildet durch Chromatbehandlung oder Chromat- Phosphatbehandlung, beschichtet sein.
Zusätzlich ist eines der anderen Beispiele aluminiumbeschichtetes Stahlblech, das aluminiumplattiertes oder aluminiumlamiertes Stahlblech ergibt.
Außer reinem Aluminium kann ein Aluminiumlegierungsblech als leichtes Metallblech verwendet werden. Eine Aluminiumlegierung mit exzellenter Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit ist eine mit 0,2 bis 1,5 Gew.-% Mn, 0,8 bis 5 Gew.-% Mg, 1,25 bis 0,3 Gew.-% Zn und 0,15 bis 0,25 Gew.-% Cu.
Diese leichten Metallsubstrate können organisch oder inorganisch behandelt werden.
Der vorstehend benannte Harzfilm 3 ist aus einem molekularorientierten thermoplastischen Harz hergestellt, und ein Harz mit starker Kristallorientierung ist zu bevorzugen.
Der Harzfilm sollte nur in Längsrichtung (uniaxial) oder in Längs- und Querrichtung (zweiachsig) orientiert sein, nicht wie Film, der nur durch Ziehen nach Extrusion gebildet ist.
Der vorstehend benannte Grad an Kristallorientierung kann aus der Intensität der Spitze eines Röntgenstrahlungsbeugungsmusters gemessen werden. Außerdem ist es möglich, den Grad optisch mittels eines Abberefraktometers zu messen.
Das Verfahren, mit welchem der Grad der Kristallorientierung aus der Höhe der Spitze des Röntgenstrahlungsbeugungsmusters berechnet wird, ist nachstehend beschrieben. Im konkreten Fall wird die (100) -Ebene parallel zu der Filmoberfläche mittels Röntgenstrahlen abgetastet und die Intensität der Beugung wird gemessen. Die Kristallorientierung wird berechnet als das Verhältnis der gebeugten Röntgenstrahlenintensität zu derjenigen vor Laminierung.
Der laminierte Film der vorliegenden Erfindung sollte mehr als 90% an Kristallorientierung an der dem Boden der Dose entsprechenden Stelle und etwa 5% an Kristallorientierung in den anderen Bereichen aufweisen.
Fig. 3 zeigt den Übergang des Grads an Kristallorientierung.
Wenn der dem Boden entsprechende Bereich 5 (in dem die Kristallorientierung stark ist) kontinuierlich mit Röntgenstrahlen entlang Pfeil A abgetastet wird, erhält man die Beugungsintensität von Röntgenstrahlen gemäß Fig. 3.
Das heißt der Grad an Kristallorientierung des Films beträgt etwa 95% im Bereich 5, der dem Boden entspricht, und etwa 5% in den anderen Bereichen.
Überall, wo die Filmdicke der geformten Dose im Bereich 5 bis 20 um beträgt, kann der zuvor erwähnte Harzfilm mit Kristallorientierung exzellente Hitzebeständigkeit, Stärke und Durchdringungsbeständigkeit aufweisen. Daher sollte der Harzfilm ein Film sein, der kristallorientiert (molekularorientiert) sein kann und sollte in geeigneter Weise durch Erhitzen, Ziehen, erneutes Ziehen und Strecken orientiert sein.
Die folgenden Harze können als das erfindungsgemäße Filmmaterial verwendet werden, zum Beispiel ein Olefinharz, wie Polyethylen, Polypropylen, und Ethylen-Propylen-Copolymere, Ethylen-Acrylester-Copolymere und Ionomere.
Auch erhältlich sind Polyesterharze, wie Polyethylen- Terephthalat, Polybutylen-Terephthalat, Ethylen- Terephthalat/Isophthalat-Copolyester, Ethylen-Terephthalat/Adipat-Copolyester, Ethylen-Terephthalat/Sebacat-Copolyester und Butylen-Terephthalat/Isophthalat-Copolyester; Polyamidharze, wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 11 und Nylon 12; Polyvinylchlorid; Polyvinylidenchlorid; Polycarbonatharze, wie Polyp-xylenglycol-bicarbonat, Polydioxidiphenylethan-carbonat, Poly-dioxidiphenyl-2, 2-Propan- Carbonat, Poly-dioxidiphenyl-1, 1-Ethan-Carbonat, Hoch- Nitrilharze, wie Acrylnitril-butadien-Copolymere mit hohem Nitrilgehalt, Acrylnitril-Styren-Copolymere, Polystyren- Copolymere etc., welche die vorhergehenden Bedingungen erfüllen.
Bei der vorliegenden Erfindung können alle vorstehend genannten Harze verwendet werden.
Ein besonders geeigneter Harzfilm ist einer, der aus Polyester besteht, der hauptsächlich die sich wiederholende Einheit Ethylenterephthalat aufweist, und der biaxial orientiert ist.
Ein Polyesterharz sollte eines sein, in dem 75 bis 95% der sich wiederholenden Einheiten aus Ethylenterephthalat- Einheiten bestehen und die verbleibenden 5 bis 25% aus Einheiten eines anderen Esters bestehen.
Andere Säurekomponenten als Terephthalsäure, die verwendet werden können, sind Phthalsäure, Isophthalsäure, Bernsteinsäure, Azelainsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Dodecansäure, Diphenylcarbonsäuren, 1, 4-Cyklohexan-dicarbonsäure, Trimellidsäureanhydrid und eine oder mehrere Varianten dieser Säuren.
Andere Alkohol-Komponenten, die verwendet werden können, sind gesättigte Polyalkohole, wie 1,4-Butandiol, 1,5- Penthandiol, 1, 6-Hexandiol, Propylenglycol, Polytetramethylenglycol, Trimethylenglycol, Triethylenglycol, Neopentylglycol, 1, 4-Cyklohexan-dimethanol, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, und eine oder mehrere Varianten dieser Alkohole.
Die Estereinheit, mit Ausnahme von Ethylenterephthalat, kann jede Säureverbindung und jeder Polyalkohol sein außer der Kombination aus Ethylenterephthalat und Ethylenglycol.
Copolyester können aus den obigen Säureverbindungen und einem Polyalkohol hergestellt werden.
Diese Copolyesterharze können durch Mischen von copolymerisierten Polyestern mit Ethylenterephthalat, Schmelzen, und dann Copolymerisieren durch Umesterung hergestellt werden.
Wenn ein Polyesterharzfilm verwendet wird, dessen Grundviskosität, IV-Wert, etwa 0,50 bis 0,70 ist, weist das Metallblechlaminat eine hervorragende Einbeulresistenz in dem Grundkörperbereich der durch Ziehen und Dehnen geformten erfindungsgemäßen Dose auf.
Dem Polyesterharz können je nach Anforderung Stabilisatoren, Antioxidantien, Antistatika, Pigmente, Füllstoffe als Schmiermittel sowie Korrosionsschutzmittel zugesetzt sein.
Obwohl sie ausdrücklich nicht eingeschränkt sind, sind geeignete Dicken des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyesterfilms 5 bis 50 um. Wenn die Filmdicke 5 um oder weniger beträgt, ist das Beschichtungsverfahren ungewöhnlich schwierig, und nach dem Formen kann keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit erhalten werden. Wenn die Dicke 50 um oder mehr beträgt, sind ferner die Kosten der Dose höher als bei handelsüblichen mit Epoxidharz beschichteten Dosen.
Wenn ein Klebstoff zwischen dem Metallsubstrat 2 und dem Harzfilm 3 ist, weist das Blechlaminat eine hervorragende Haftungs- und Korrosionsbeständigkeit auf. Dieser Klebstoff weist auch eine hervorragende Haftung an dem Harzfilm auf. Dieser Klebstoff besteht aus Epoxidharz und Härtungsmittelharz, wie Phenolharz, Aminoharz, Acrylharz, Vinylharz und Harnstoffharze. Der geeignete Klebstoff ist eine Epoxid- Phenol-Beschichtung, ein Vinychlorid-Vinylharz oder eine Organosol-Beschichtung, die aus copolymerisiertem Vinylchloridharz und Epoxidharz besteht.
Die Dicke der Klebstoffschicht sollte 0,1 bis 5 um sein.
Wie in Fig. 2b dargestellt ist, kann der Harzfilm auf der Außenseite pigmentiert sein, wenn der Harzfilm 3 auf beiden Seiten des Metallsubstrats laminiert ist. Dieses Pigment verbirgt die Metallfarbe des Substrats und stabilisiert die Stärke des Zuschnitthalters, um zu verhindern, daß das Metallsubstrat beim Ziehen oder Nachziehen Falten bildet.
Die anorganischen Pigmente sind folgende:
Anorganische Weißpigmente, wie Rutil- oder Anatas- Titandioxid, Zinkdioxid und Grobweiß.
Weißpigmente wie Perlit, präzipitiertes bzw. ausgefälltes Schwefelperlit, Kalziumcarbonat, Gips, präzipitiertes bzw. ausgefälltes Silika, Aerosil, Talk, gebrannter oder nichtgebrannter Kaolin, Bariumcarbonat, Aluminium, weißer synthetischer oder natürlicher Glimmer, synthetisches Kalziumsilikat und Magnesiumcarbonat.
Schwarzpigmente wie Ruß und Magnetit, etc.
Rotpigmente wie Eisenglanz bzw. roter Hämatit, etc.
Gelbpigmente, wie Siena, etc.
Blaupigmente, wie Ultramann und Kobaltblau, etc. Fünf bis 500 Gew.-% dieser Pigmente können einem Filmharz zugemischt sein. Insbesondere sind sie bevorzugt in einem Gehalt von 10 bis 300 Gew.-% zuzumischen.
In dem obigen Blechlaminat 1 ist der Harzfilm 3 zum Bestimmen des Bereichs 5 mit starker Kristallorientierung markiert, um den Harzfilm 3 durch Trennen des Bereichs 5 mit starker Kristallorientierung von dem niedriger orientierten Bereich zu laminieren. Der stark orientierte Bereich 5 wird durch diese Markierung bestimmt und in den in Fig. 5a gezeigten Scheibenzuschnitt 4 ausgestanzt.
Der ausgestanzte Zuschnitt 4 wird durch Stempel und Stanze gezogen und wird in den temporären metallenen Becher 9 geformt, der den Boden 7 mit festem Durchmesser und Seitenwand 8 mit fester Höhe wie in Fig. 5b gezeigt aufweist.
Der metallene Becher 9 wird mehrere Male nachgezogen und wird schließlich die laminierte Dose 10, die eine feste Höhe und den in Fig. 5c ((c) der Ablaufdarstellung 5) gezeigten Durchmesser aufweist.
Der stärker kristallorientierte Bereich 5 entspricht dem ganzen Boden 11 und dem unteren Seitenwandabschnitt 10 dieser laminierten Dose. Dies ist dadurch gezeigt, daß der schraffierte Bereich sich sogar bis in die Dosenseitenwand in Fig. 5c (Fig. 5c-12) erstreckt.
Fig. 6a zeigt den Unterschied zwischen jedem Abschnitt. Der mit R1 bezeichnete Abschnitt entspricht dem stärker kristallorientierten Bereich 5 im Blechlaminat 1 der Fig. 6a. Der mit R2 dargestellte Abschnitt entspricht dem weniger kristallorientierten Bereich.
Die in Fig. 6a dargestellte laminierte Dose ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen laminierten Dose. Die laminierte Dose 10 ist am Boden gewölbt und der gewölbte Bereich 10a ist wie in Fig. 6b dargestellt ausgeformt. Des weiteren ist die laminierte Dose beschnitten, bedruckt, ausgehärtet, gebörtelt und in die endgültige laminierte Dose geformt.
Bei der Herstellung der gezogenen und gedehnten Dose wird die laminierte Dose durch Dehnen des gezogenen oder nachgezogenen Bechers gebildet. Beim Abstreckziehen, wie es vorstehend erwähnt ist, wird die Seitenwand 10b stark be- bzw. verarbeitet. Da dieser Bereich den Harzfilm mit niedriger Kristallorientierung aufweist, haftet der Film gut an dem metallischen Substrat. Daher ist der laminierte Film nicht einfach delaminierbar.
Der Boden 10a und der angrenzende Bereich stoßen beim Transport oft mit anderen Dosen zusammen. Dieser Bereich weist Harzfilm mit starker Kristallorientierung und exzellente Einbeulresistenz auf. Daher werden Risse in dem Harzfilm an der Innenwand nicht einfach verursacht.
Da der Boden 10a weniger be- bzw. verarbeitet wird, tritt keine Delaminierung auf, selbst wenn der laminierte Film stark orientiert ist. Daher verfügt die gesamte Dose über eine exzellente Beständigkeit.
Als nächstes wird das Herstellungsverfahren des Blechlaminats mit hoher und niedriger Kristallorientierung in dem erfindungsgemäßen laminierten Film anhand der Fig. 7 bis 15 erläutert.
Fig. 7 zeigt eine Heizwalze 21 zum Erhitzen von streifenförmigem Metallsubstrat 2. Ein Paar Laminierwalzen 22 ist unterhalb der Heizwalze 21 angeordnet, um das Metallsubstrat 2 und zwei Harzfilme 3 zu beiden Seiten des metallischen Substrats zu laminieren. Ein Wasserbad 23 ist unterhalb des Laminierwalzenpaares 22 angeordnet, um das Blechlaminat abzuschrecken.
Nachdem das Metallsubstrat 2 von der Abrollhaspel abgerollt ist, wird es durch die Heizwalze 21 erhitzt und nach unten gewendet.
Zusätzlich läuft das Metallsubstrat 2 zwischen dem Laminierwalzenpaar 22 durch und tritt zum Abschrecken in das Wasserbad 23 ein. Der Harzfilm 3 wird vom oberen Bereich der Laminierwalze 22 zugeführt und wird durch das Laminierwalzenpaar 22 auf das metallische Substrat 2 laminiert. Die Heizwalze 21 der vorstehend erwähnten Laminiereinrichtung weist die in Fig. 8 gezeigte Form auf.
Die Heizrohre 24 sind in der Heizwalze 22 angeordnet, um das Heizmedium wie Heißwasser oder Öl in Richtung der Drehachse zu zirkulieren. Die Heizrohre 24 verlaufen nicht durch den Abschnitt Z, der dem Bereich mit starker Kristallorientierung in dem Blechlaminat 1 der Fig. 1 entspricht. Das heißt, das Heizrohr 24, das von einer linken Achse 25 zu der rechten Achse 26 der Heizwalze 21 durchtritt, verläuft entlang der Nachbarschaft der Oberflächen der Heizwalze 21, ausgenommen dem Abschnitt Z. Das Heizrohr 24 verläuft durch den Zentralbereich der Heizwalze 21 im Abschnitt Z, und die Wärmeleitung wird durch einen Wärmeisolierstoff unterbrochen.
Ein Kühlrohr, das Kühlwasser in den Abschnitt Z befördert, kann angeordnet sein. Wenn das metallische Substrat 2 durch die obige Heizwalze 21 erhitzt wird, steigt die Temperatur des Metallsubstrats, ausgenommen in dem Bereich, der den Abschnitt Z kontaktiert. Daher nimmt die Kristallorientierung in dem Film in allen Bereichen außer in dem den Abschnitt Z kontaktierenden Bereich ab, wenn der Harzfilm 3 auf das erhitze Metallsubstrat laminiert wird und durch die Laminierwalzen 22 läuft.
Außerdem wird die Kristallorientierung des Films, der den Abschnitt Z kontaktiert, fast in der ursprünglichen Orientierung gehalten. Daher wird der kreisförmige Bereich 5 mit hoher Kristallorientierung teilweise auf dem Blechlaminat 1 ausgebildet, und der andere Abschnitt weist die niedrige Kristallorientierung auf.
Um das Scheibenzuschnittmuster zu erzeugen, wenn der Bereich starker Kristallorientierung wie in Fig. 1 dargestellt zickzackförmig angeordnet ist, muß der Abschnitt Z auf der gegenüberliegenden Seite der Heizwalze 21 wie in Fig. 8 dargestellt mit konstantem Abstand in der Richtung der Drehachse angeordnet sein.
Die Oberflächentemperatur der vorstehend erwähnten Heizwalze 21 variiert, abhängig von dem Material und der Dicke des Harzfilms 3. Bei Verwendung von zweiachsig orientiertem Polyesterfilm ist der Bereich höherer Temperatur etwa 210 bis 260ºC und der Abschnitt Z etwa 170 bis 230ºC.
Die Laminiergeschwindigkeit beträgt etwa 150 m/min im Fall des allgemeinen Laminierverfahrens.
Eine Induktionsheizwalze, Heizrohrwalze oder Mantelheizwalze kann als Heizwalze zum Erhitzen des Metallsubstrats 2 verwendet werden.
Die in Fig. 9 dargestellte Kühlwalze 27 kühlt das Metallsubstrat 2 teilweise, das von der vorstehend erwähnten Heizwalze 21 gleichförmig erhitzt wird. Die Kühlwalze 27 ist an beiden Seiten oder an einer Seite des metallischen Substrats 2 unterhalb der Heizwalze 21 wie in Fig. 7 dargestellt angeordnet. Die Kühlwalze 27 ist aus stark wärmeleitendem Material wie Aluminium hergestellt.
Ein vorstehender Bereich 28 ist auf der Kühlwalze 27 in gleichförmigem Muster angeordnet. Dieser vorstehende Bereich 28 kontaktiert das Metallsubstrat 2, das von der Heizwalze 21 erhitzt ist, und kühlt es. Wenn diese Kühlwalze 27 verwendet wird, kann die Heizwalze 21 eine sein, die den gesamten Abschnitt des Metallsubstrats 2 erhitzt. Das Muster des vorstehenden Bereichs 28 ist das gleiche wie der in Fig. 8 dargestellte Abschnitt.
Derartige Kühlwalzen 27 können auch die gewünschte Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Metallsubstrats 2 erzeugen. Und der Grad der Kristallorientierung des auf das Metallsubstrat 2 laminierten Harzfilms 3 kann in der Richtung der Ebene geändert werden.
Fig. 10 zeigt den Fall, in dem die Laminierwalze 22 auf sich einen Isolierbereich 29 und einen Kühlbereich 30 aufweist. Ein derartiger Isolierbereich 29 kann aus einem Gummibelag des gleichen Typs wie in einer allgemeinen Laminierwalze bestehen. Der Kühlbereich 30 kann aus einem freiliegenden metallischen Bereich 31 des Zentrums der Rolle bestehen. Der Kühlbereich 30 und der Isolierbereich 29 haben eine durchgehende glatte und zylindrische Oberfläche. Der metallische Bereich 31 der Laminierwalze 22 kann einen Hohlraum 32 aufweisen, in dem ein Kühlmedium wie Kühlwasser fließt.
Die in Fig. 9 dargestellte Kühlwalze 27 kann den gleichen Gummiüberzug aufweisen wie die Laminierwalze 22, und ihre Oberflächentemperatur kann teilweise geändert werden.
Fig. 11 zeigt die perspektivische Darstellung der Kühlwalze 27 der Fig. 9 (oder der Laminierwalze der Fig. 10), um den vorstehenden Bereich 28 (oder den Kühlbereich 30) deut lich zu veranschaulichen. Der kreisförmige vorstehende Bereich 28 (oder der Kühlbereich 30) ist gemäß dem vorbestimmten Abstand P angeordnet (vgl. Fig. 12). Die Reihen dieser vorstehenden Bereiche 28 sind mit konstantem Abstand in der Richtung der Drehachse zickzackförmig angeordnet.
Das Metallsubstrat 2 wird durch die Kühlwalze 27 teilweise gekühlt. Dieses Metallsubstrat 2 und der Harzfilm 3 werden durch das Laminierwalzpaar 22 laminiert und zu dem Blechlaminat 1 der Fig. 1 geformt. Die imaginäre Linie 33 der Fig. 11 veranschaulicht den Umriß der mit Gummi bezogenen Laminierwalze. Alle Bereiche außer dem vorstehenden Bereich 28 sind mit dem Gummiüberzug isoliert.
Fig. 12 zeigt den Schnitt gemäß Linie A-A der Fig. 11. Der vorstehende Bereich 28 (oder Kühlbereich 30) besteht aus einem zylindrischem Vorsprung umgeben von einer sich verjüngenden Seitenfläche 34. Der Durchmesser D des vorstehenden Bereichs 28 wird entsprechend dem Durchmesser des Bodens der gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellten laminierten Dose bestimmt.
Beträgt der Durchmesser des Zuschnitts beispielsweise 179 mm, so ist der Durchmesser des vorstehenden Bereichs 28 65 mm. Der Abstand P wird beispielsweise als 310 mm angenommen. Die Höhe H des vorstehenden Bereichs 28 ist etwa 3 bis 5 mm.
Fig. 13 zeigt ein weiteres Beispiel, und die Laminierwalze 22 ist die gleiche wie eine übliche. Die Laminierwalze 22 wird durch die Kühlwalze 35 teilweise gekühlt. Das Metallsubstrat 2 und der Harzfilm 3 werden durch teilweise gekühlte Laminierwalzen laminiert. Der Aufbau der Kühlwalze 35 ist der gleiche wie bei den in den Fig. 11 bis 12 dargestellten. Ein vorstehender Bereich 35a zum Kühlen ist auf der Oberfläche der Kühlwalze 35 angeordnet.
In den obigen Beispielen wird das Metallsubstrat 2 durch Heizwalzen teilweise erhitzt und durch die Kühlwalze vor dem Laminieren teilweise gekühlt. So werden beim Larninieren Bereiche höherer und niedriger Temperatur auf dem Metallsubstrat durch die Laminierwalze 22 gebildet.
Die imaginäre Kontur S in Fig. 13 zeigt ein anderes Beispiel und veranschaulicht, daß das Blechlaminat gleich nach dem Laminieren teilweise gekühlt wird. In diesem Beispiel ist die Kühlwalze die gleiche wie die obige Kühlwalze 28.
Alle vorstehend erwähnten Beispiele veranschaulichen das herkömmliche Verfahren zum teilweisen Ändern der Temperatur auf dem Metallsubstrat oder Blechlaminat, und folglich ändert sich die Verteilung der Kristallorientierung auf dem laminierten Harzfilm in planarer Richtung.
Fig. 14 zeigt eine Skizze zum Herstellen des Blechlaminats mit den gleichen Eigenschaften mittels teilweisem Ändern der Dicke des Harzfilms 3. Vor dem Laminieren wird der Harzfilm 3 durch Vorheizwalzen 36 im voraus erhitzt und läuft durch das Paar von Musterwalzen 37, die vorstehende oder vertiefte Bereiche aufweisen. Als Folge werden wie in Fig. 15 dargestellt dicke Bereich 38 und dünne Bereiche 39 in dem Harzfilm 3 ausgebildet. Wenn ein derartiger Harzfilm 3 und ein Metallsubstrat 2 mittels einer herkömmlichen Laminierwalze laminiert werden, dann wird der dicke Bereich 38 des Films nicht ausreichend erhitzt, so daß der dicke Bereich 38 des Films eine höhere Kristallorientierung aufweist. Im Gegenzug nimmt die Kristallorientierung in dem dünnen Bereich 39 ab, da dieser Bereich eine höhere Temperatur erreicht.
Die Oberfläche des Blechlaminats 1 mit dünnem oder dicken Bereich des Harzfilms 3 wird durch Ziehen und Abstreckziehen wie in Fig. 5 dargestellt geglättet, wobei rauhe Stellen des laminierten Films nicht auskragen.
Die Dicke jedes Bereichs des früheren Harzfilms wird entsprechend dem Produkt festgelegt. Üblicherweise hat der von Einbeulen betroffene Bereich eine Dicke von etwa 5 bis 50% der ursprünglichen Dicke des Harzfilms.
Als nächstes werden ein konkretes Beispiel und ein Vergleichsbeispiel angegeben und der Effekt des erfindungsgemäßen Blechlaminats wird erläutert.

(Beispiel 1)

Schwarzblech mit einer Dicke von 0,175 mm und einer Breite von 960 mm wurde als Metallsubstrat verwendet. Zweiachsig orientierte Polyethylenterephthalatharzfilme wurden auf beide Seiten dieses metallischen Substrats mit einer Laminiervorrichtung wie in Fig. 7 dargestellt laminiert. Ein Epoxidharzklebstoff wurde zwischen dem Metallsubstrat und dem Film vorgesehen. Die Dicke des Films war 25 um und die Dicke der Klebschicht war 0,8 um.
Beim Laminieren waren die kreisförmigen Bereiche niedrigen Abschnitts mit einem Durchmesser von 80 mm mit einem Abstand von 131 mm zickzackförmig auf der Heizwalze wie in Fig. 1 dargestellt angeordnet.
Die anderen Bedingung des Laminierens waren die gleichen wie bei dem herkömmlichen Verfahren.

(Beispiel 2)

Im Laminierprozeß wurden Kühlwalzen verwendet. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1 und das Blechlaminat wurde durch Mittel gemäß Beispiel 2 hergestellt.

(Beispiel 3)

Auf der Laminierwalze war ein Kühlbereich angeordnet. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1 und das Blechlaminat wurde durch Mittel gemäß Beispiel 3 hergestellt.

(Vergleichsbeispiel 1)

Ein Polyethylenterephthalatharzfilm mit einer hohen Kristallorientierung wurde auf und über das gleiche metallische Substrat wie im Beispiel 1 laminiert. Dieser laminierte Film wies eine konstante Kristallorientierung über alle Bereiche auf.

(Vergleichsbeispiel 2)

Ein Polyethylenterephthalat mit einer niedrigen Kristallorientierung wie ein ungezogener Film wurde auf das gleiche Metallsubstrat wie im Beispiel 1 laminiert. Dieser laminierte Film wies eine konstante Kristallorientierung über alle Bereiche auf.
Das obige Blechlaminat wurde mittels des in Fig. 5 dargestellten Verfahrens gezogen und nachgezogen und in eine laminierte Dose geformt. Der Boden dieser Dose hatte einen Durchmesser von 65 mm. Ob eine Delaminierung an der lami nierten Dose auftrat oder nicht wurde durch eine visuelle Beobachtung bewertet.
Die Widerstandsfähigkeit gegen Einbeulen wurde nach der folgenden Methode bewertet. Die laminierte Dose wurde mit Wasser gefüllt und dann wurde der aufgesetzt. Zusätzlich wurde die verpackte Dose aus einer Höhe von 15 cm fallengelassen.
Filmriß des eingebeulten Bereichs wurde durch das Emailbewertungsmeßverfahren (enamel rater value (ERV) measuring method) bewertet. Das ERV-Meßverfahren wird nachfolgend erläutert. Eine Solelösung von etwa 3% wird in die obige Dose gefüllt, nachdem sie fallengelassen, verbeult und geöffnet wurde, und ein rostfreier Stahlstift wird als Kathode in sie eingetaucht.
Als nächstes wird eine Spannung von 6,3 Volt zwischen der Dose, die die Anode bildet, und der rostfreien Stahlstift- Kathode angelegt. Dann fließt ein Strom zwischen den beiden Polen, falls das Metall durch einen Riß in dem Film freigelegt ist.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle I

Vergleichsbeispiel 1

Starke Delaminierung 0 (isoliert)
im oberen Dosenbereich

Vergleichsbeispiel 2

keine 1,25 mA
Die Dosen der Beispiele 1 bis 3 wiesen keine Delaminierung auf und hatten exzellente Widerstandsfähigkeit gegen Einbeulen wie in Tabelle 1 dargestellt ist.
Auf der anderen Seite hatte die Dose des Vergleichsbeispiels 1 hervorragende Einbeulresistenz. Jedoch trat eine starke Delaminierung im oberen Dosenbereich auf.
Des weiteren trat ein beträchtlicher Filmriß im eingebeulten Bereich in der Dose des Vergleichsbeispiels 2 auf, obwohl keine Delaminierung hervorgerufen wurde.
Der laminierte Harzfilm, der gleichförmig eine niedrige Kristallorientierung aufweist, verfügt über eine niedrige Einbeulresistenz und delaminierte nie.
Im Gegensatz hierzu verfügt der laminierte Harzfilm, der gleichförmig eine hohe Kristallorientierung aufweist, über hervorragende Einbeulresistenz und delaminiert in vielen Abschnitten.
Wenn das Blechlaminat, das aus einem Metallsubstrat und Harzfilm besteht, gezogen oder abstreckgezogen wird, wird abhängig von dem Grad der Be- bzw. Verarbeitung eine Ausdehnungsdeformierung oder eine Schrumpfdeformierung in dem Substrat verursacht. Wenn dann der Bereich mit leichter Kristallorientierung auf den stark be- bzw. verarbeiteten Bereich gesetzt wird, verfügt das Blechlaminat über exzellente Adhäsion. Als Folge tritt Delaminierung nur selten auf.
Je höher die Kristallorientierung des Filmes wird, desto stärker wird der Film in der Be- bzw. Verarbeitung gezogen, da der laminierte Harzfilm mit dem metallischen Substrat gedehnt wurde.
Im Gegensatz hierzu wird der stark orientierte Bereich auf den leicht verarbeiteten Bereich gesetzt. Als Folge nimmt die Orientierung des Films der Dose in der ganzen Dose nach der Formung zu. Diese laminierte Dose hat exzellente Einbeulresistenz und Korrosionsbeständigkeit.
Wird das Blechlaminat beispielsweise als Material für eine zweiteilige Dose verwendet, dann sollte der Film, der dem Boden der Dose entspricht, starke Kristallorientierung aufweisen. Der Film der Seitenwand, wo der Grad der Verarbeitung hoch ist, sollte niedrige Kristallorientierung aufweisen. Wenn der Harzfilm, der eine starke Kristallorientierung aufweist, auf das Metallsubstrat laminiert wird und Bereiche hoher und niedriger Temperatur in dem Metallsubstrat oder der Laminierwalze erzeugt wurden, dann nimmt die Kristallorientierung des Films, der den Bereich hoher Temperatur kontaktiert, ab. Und die Kristallorientierung des Films, der den Bereich niedriger Temperatur kontaktiert, wird wie ursprünglich gehalten.
Der gleiche Effekt wird auch erzielt, wenn das Blechlaminat die teilweise gekühlte Laminierwalze durchläuft. Wenn sich die Temperatur des Films gemäß einem festen Muster teilweise ändert, wird der gleiche Effekt erzielt. Der Harzfilm mit starker Orientierung wird vorerhitzt und dünne oder dicke Bereiche werden direkt vor dem Laminieren gebildet. Dann steigt die Temperatur des dünnen Bereichs und die Kristallorientierung nimmt ab. Im Gegensatz hierzu steigt die Temperatur des dicken Bereichs nicht so stark an und die Kristallorientierung wird wie ursprünglich gehalten.

Industrielle Anwendbarkeit

Das erfindungsgemäße Blechlaminat weist in seinem Harzfilm Bereiche starker oder leichter Kristallorientierung gemäß einem festen Muster auf.
Die Delaminierung des Films ist unterdrückt und die Widerstandsfähigkeit gegen Einbeulen (Einbeulresistenz) der Dose ist überlegen.
Das erfindungsgemäße Blechlaminat ist zur Verwendung in der Dosenherstellung, und Delaminierung der stark verarbeiteten Seitenwand ist unterdrückt.
Darüber hinaus verfügt der Boden der Dose über exzellente Widerstandsfähigkeit gegen Einbeulen.
Wenn der Harzfilm auf ein Metallsubstrat laminiert wird, kann das Muster der starken Kristallorientierung des Films gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gewählt werden.

Claims

1. Blechlaminat zur Dosenherstellung, bestehend aus einem Metallsubstrat und einem ausgerichteten thermoplastischen Harzfilm, der auf das Metallsubstrat laminiert ist, wobei der Grad der Kristallausrichtung des Harzfilms in ebener Richtung variiert ist, damit der stark kristallausgerichtete Abschnitt des Harzfilms auf den leicht zu bearbeitenden Abschnitt des Blechlaminats aufgesetzt werden kann, und der leicht kristallausgerichtete Abschnitt des Harzfilms auf den stark zu bearbeitenden Abschnitt des Blechlaminats aufgesetzt werden kann.

2. Blechlaminat zur Dosenherstellung, bestehend aus einem Metallsubstrat und einem ausgerichteten thermoplastischen Harzfilm, der auf das Metallsubstrat laminiert ist, wobei nur der in den Dosenboden zu verformende Abschnitt des Harzfilms eine starke Kristallausrichtung aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Blechlaminats gemäß Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten: Erhitzen des Metallsubstrats, Aufbringen eines Harzfilms mit starker Kristallausrichtung auf das Metallsubstrat und haftendes Verpressen des Harzfilms und des Metallsubstrats mittels einer Laminierwalze, wobei dem Metallsubstrat oder der Laminierwalze Abschnitte hoher und niedriger Temperatur gegeben werden, um die Kristallausrichtung des Harzfilms, der mit Abschnitten hoher Temperatur in Verbindung steht, zu ver ringern und um die ursprüngliche Kristallausrichtung des Films, der mit Abschnitten niedriger Temperatur in Verbindung steht, zu erhalten.

4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem auf einer Heizwalze, die das Metallsubstrat aufheizt, ein Abschnitt niedriger Temperatur mit einem Kühlmuster bereitgestellt wird.

5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem das Metallsubstrat nach vollständiger Erhitzung mittels einer mit einem Kühlmuster versehenen Kühlwalze teilweise gekühlt wird.

6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem auf der Oberfläche der Laminierwalze ein Kühlabschnitt mit einem Kühlmuster bereitgestellt wird.

7. Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, bei dem eine mit einem Kühlabschnitt versehene Kühlwalze auf die Oberfläche der Laminierwalze aufgesetzt wird.

8. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem sofort nach dem haftenden Verpressen des Metallsubstrats und des Harzfilms das Blechlaminat mittels einer mit einem ein Kühlmuster aufweisenden Kühlabschnitt versehenen Kühlwalze teilweise gekühlt wird.

9. Verfahren zur Herstellung des Blechlaminats gemäß Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten: Erhitzen des Harzfilms, dann Variieren der Temperatur des Harzfilms in ebener Richtung mittels eines ein Kühlmuster aufweisenden Mittels und sofortiges haftendes Verpressen des Harzfilms und des Metallsubstrats mittels einer Laminierwalze.

10. Verfahren zur Herstellung eines Blechlaminats gemäß Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten: Erhitzen des Harzfilms, dann Variieren der Dicke des Harzfilms mittels eines ein Muster aufweisenden Mittels und sofortiges haftendes Verpressen des Harzfilms und des Metallsubstrats mittels einer Laminierwalze.

11. Produkt, hergestellt aus einem Blechlaminat nach Anspruch 1 durch leichtes Verarbeiten des Blechlaminats, wo die Kristallausrichtung des Harzfilms stark ist, und durch starkes Verarbeiten des Blechlaminats, wo die Kristallausrichtung des Harzfilms niedrig ist.

12. Dose, hergestellt aus einem Blechlaminat, das aus einem mit einem ausgerichteten thermoplastischen Harzfilm laminierten Metallsubstrat besteht, wobei der Grad der Kristallausrichtung des Harzfilms an dem dem Dosenboden entsprechenden Abschnitt stärker ist als an dem der Dosenwandung entsprechenden Abschnitt.

13. Verfahren zum Formen eines Produkts gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem die Verarbeitungsintensität an dem Abschnitt, an dem die Kristallausrichtung des Harzfilms stark ist, geringer ist als an dem Abschnitt, an dem die Kristallorientierung des Harzfilms niedrig ist.