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JP2532002B2 - 薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板 - Google Patents

薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板

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JP2532002B2
JP2532002B2 JP2418199A JP41819990A JP2532002B2 JP 2532002 B2 JP2532002 B2 JP 2532002B2 JP 2418199 A JP2418199 A JP 2418199A JP 41819990 A JP41819990 A JP 41819990A JP 2532002 B2 JP2532002 B2 JP 2532002B2
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Japan
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polyester resin
resin film
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thin
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JP2418199A
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厚夫 田中
哲広 英
治則 古城
恒夫 乾
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Toyo Kohan Co Ltd
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Toyo Kohan Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
【0001】本発明は、薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属
板に関するものであり、さらに詳しくは金属板に被覆さ
れたポリエステル樹脂フィルムの最表面部分と金属板と
相接している部分の面配向係数が異なるポリエステル樹
脂フィルムで被覆された薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属
板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、食缶あるいは飲料缶には、缶
胴、缶蓋および底蓋の三つの部分からなる3ピース缶
と、缶胴と底蓋とが一体となった缶体および缶蓋の二つ
の部分からなる2ピース缶が用いられている。この3ピ
ース缶の缶胴には一回あるいは数回の塗装を施したぶり
き、電解クロム酸処理鋼板(一般にティンフリースチー
ルと呼ばれ、以下TFSと略す)が使用され、接合には
はんだ付け、ナイロンによる接着、あるいは抵抗溶接を
する方法が使用されている。このように塗装を施すこと
は、焼付工程が煩雑であるばかりでなく、焼付のため長
時間加熱が必要である。また、焼付工程で塗料中の多量
の溶剤成分が排出されるため、公害面から排出溶剤を特
別な焼却炉に導き焼却しなければならないと言う欠点を
もっていた。また、2ピース缶には絞り缶、絞り再絞り
缶(Drawn and redrawn can、D
RD缶)、絞りしごき缶(Drawn and Iro
nedcan、DI缶)があるが、絞り缶、DRD缶の
ような比較的絞り比の小さい缶には上記の3ピース缶用
の材料と同様に塗装を施したぶりきまたはTFSが使用
されている。そのため上記同様に工程面および環境汚染
の面から問題がある。また絞り缶、DI缶にはぶりきお
よびアルミニウムが使用されているが、DI缶の製造に
は成形時に潤滑油を用い、成形加工後、この潤滑油を洗
浄で除去し、乾燥後、缶の内外面に塗装が施される。こ
のDI缶の製造工程は公害面から潤滑油の処理、塗装焼
き付け時における塗料中から揮散される溶剤成分の処理
などに問題がある。近年、塗装を施したTFSを絞り加
工後、ストレッチ加工を施す薄肉化深絞り缶の製造技術
が開発され、その材料として塗装したTFSが検討され
てきた。しかし塗装したTFSはこのような厳しい加工
を施した時、塗膜に無数のクラックが入り、いまだに特
性良好な薄肉化深絞り缶は実用化されていない。
【0003】この薄肉化深絞り缶の製造技術はDI缶の
製造技術に比較し、例えば、製造設備がコンパクトで設
備費が安い、設備設置面積が小さい、運転人員の削減が
可能である、プレコート材の使用が可能であり公害対策
が不要であり、ぶりきより安価なTFSの使用が可能で
あるなど多くの利点をもっているが、塗料をプレコート
したTFSを薄肉化深絞り缶へ適用した場合、加工後の
耐食性が不十分であるため、いまだに広く普及していな
い。一方、塗料に代わる方法として、ポリエステル樹脂
フィルムを接着剤を使用せずに金属板に積層する方法
(特公昭60−47103号など)およびエポキシ樹脂
とその硬化剤などからなる重合組成物などを予め塗布し
たポリエステル樹脂フィルムを金属板に積層する方法
(特公昭63−13829号、特開平1−249331
号、特願平1−154523号など)が開発されてい
る。特公昭63−13829号公報記載の方法で得られ
たポリエステル樹脂被覆鋼板は、エポキシ系の重合組成
物を介して二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィル
ムで鋼板表面を被覆した鋼板であり、ポリエチレンテレ
フタレートフィルムの加工性がつぎに記す共重合ポリエ
ステル樹脂フィルムの加工性より劣り、比較的加工程度
が小さい絞り缶、DRD缶、缶蓋用には使用可能である
が、さらに厳しい加工性が要求される薄肉化深絞り缶用
には使用できない。その理由はこのような厳しい加工を
施すと、ポリエステル樹脂フィルムが剥離したり、フィ
ルムに無数のクラックが入るためであり、腐食性の強い
内容物を充填することができない。また、特開平1−2
49331号公報記載の方法で得られたポリエステル樹
脂被覆金属板は積層される共重合ポリエステル樹脂フィ
ルムの軟化開始温度、結晶融解温度、破断伸びを限定し
たものであり、また特願平1−154523号公報記載
の方法で得られるポリエステル樹脂被覆金属板は積層さ
れる共重合ポリエステル樹脂フィルムの面内の屈折率お
よび結晶融解温度を限定したものである。これらの方法
で用いられるフィルムは特公昭63−13829号公報
記載の方法で用いられるフィルムより加工性は優れてい
るが、薄肉化深絞り缶に適用した場合、積層されたフィ
ルムが金属表面より剥離することがある。これは金属表
面と相接しているポリエステル樹脂層の面配向係数およ
び最表層のポリエステル樹脂層の面配向係数が調製され
ないため、成形加工性および金属板表面との密着性、特
に、薄肉化深絞り缶のような厳しい成形加工後の密着性
が劣ることによる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の製缶
技術に比較し、薄肉化深絞り缶の製造技術は多くの利点
をもっているが、この薄肉化深絞り缶に適した材料がな
い。本発明は薄肉化深絞り缶に適した優れた加工性、お
よび加工耐食性を兼ね備えた樹脂被覆金属板を開発する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の薄肉化深絞り缶
用樹脂被覆金属板は、金属板の少なくとも片面に、融点
190〜250℃のポリエステル樹脂フィルムを加熱さ
れた金属板に被覆し、前記樹脂の金属板と相接している
部分の面配向係数をnとし、金属板と相接していない
最表面の部分の面配向係数をnとしたとき、nが0
を越えて0.10以下、nが0.01以上、0.15
以下であることを特徴とする。さらにまた、金属板の少
なくとも片面に、融点190〜250℃でかつ面配向係
数0.12〜0.17である二軸延伸ポリエステル樹脂
フィルムを、前記樹脂の融点以上の温度に加熱された金
属板に接触させて圧着し、被覆後の前記樹脂の金属板と
相接している部分の面配向係数をnとし、金属板と相
接していない最表面の部分の面配向係数をnとしたと
き、nが0を越えて0.10以下、nが0.01以
上、0.15以下であることを特徴とする。これらの樹
脂被覆金属板は、金属板と樹脂フィルムとの間に接着剤
層が介在することが望ましい。
【0006】以下、本発明の内容について詳細に説明す
る。まず、本発明に用いられるポリエステル樹脂フィル
ムは、少なくともポリエステル樹脂層のなかに配向部分
があることが重要である。ポリエステル樹脂としては、
エステル反復単位の75〜95%がエチレンテレフタレ
ート単位からなり、残りの5〜25%のエステル反復単
位が例えばエチレンイソフタレート単位からなる共重合
ポリエステル樹脂であることが好ましい。エチレンテレ
フタレート、およびエチレンイソフタレート以外のエス
テルを合成するために用いられるテレフタル酸、および
イソフタル酸以外の酸成分としては、フタル酸、コハク
酸、アゼライン酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカン
ジオン酸、ジフェニルカルボン酸、2,6ナフタレンジ
カルボン酸、1,4シクロヘキサンジカルボン酸、無水
トリメリット酸の1種あるいは2種以上の酸成分が挙げ
られ、エチレングリコール以外のアルコール成分として
は、1,4ブタンジオール、1,5ペンタンジオール、
1,6ヘキサンジオール、プロピレングリコール、ポリ
テトラメチレングリコール、トリメチレングリコール、
トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、
1,4シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプ
ロパン、ペンタエリスリトールの1種あるいは2種以上
の飽和多価アルコールが挙げられる。エチレンテレフタ
レート単位以外のエステル単位は、酸成分およびアルコ
ール成分の何れか一方あるいは両方がテレフタル酸以外
の酸成分およびエチレングリコール以外の多価アルコー
ルであれば良く、上述した酸成分および多価アルコール
成分を用いて共重合ポリエステル樹脂を得ることができ
る。このような共重合ポリエステル樹脂は共重合成分か
らなるポリエステルをエチレンテレフタレート樹脂にブ
レンド後、溶融し、分配反応により共重合化する方法に
より得ることも可能である。これらの共重合ポリエステ
ル樹脂は公知の押出機によりフィルム成形後、縦横二方
向に二軸延伸し、熱固定することによって製造される。
フィルム成形後、延伸を施さない未延伸フィルムを積層
した金属板を用いた場合は製缶工具との摩擦係数が高く
なり、極端に製缶性が低下するとともに、内容物に対す
るバリヤー性も劣ってくる。そのため本発明において
は、ポリエステ樹脂フィルムの最表面の部分は、フィル
ムを金属板に加熱して積層した後においても、フィルム
成形時に付与された延伸による配向が残存していること
が必須である。またある場合には、フィルム成形時に必
要に応じて、安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、顔料、
滑剤、腐食防止剤などのような添加剤を加えても本発明
に支障をきたすことはない。
【0007】また、本発明において使用されるポリエス
テル樹脂フィルムの厚さは特に限定するものではない
が、5〜50μmが好ましい。厚さが5μm以下になる
と、ラミネート作業性が著しく低下するとともに、十分
な加工耐食性が得られない。また、厚さが50μm以上
になると、製缶用材料に広く使用されているエポキシ樹
脂塗料などと比較し経済的でない。
【0008】本発明において重要な要因である、金属板
に積層する以前の二軸延伸ポリエステル樹脂フィルムの
面配向係数、およびポリエステル樹脂被覆金属板のポリ
エステル樹脂フィルムの金属板と相接している部分の面
配向係数(n)、および金属板と相接していない最表
面の部分の面配向係数(n)は次に示す方法で求めら
れる。すなわち、金属板に積層する以前の二軸延伸ポリ
エステル樹脂フィルムの場合は、フィルムのいずれかの
片面のそれぞれの縦方向、横方向および厚さ方向の屈折
率をアッベの屈折計で測定し、次式から求める。 面配向係数=(A+B)/2−C A:縦方向の屈折率 B:横方向の屈折率 C:厚さ方向の屈折率 また、ポリエステル樹脂被覆金属板のポリエステル樹脂
フィルムの場合は、得られたポリエステル樹脂被覆金属
板を塩酸に浸漬し、金属板表面を化学的に溶解させ、ポ
リエステル樹脂フィルムのみを剥離し、得られたフィル
ムの最表面側および金属板に接していた側のそれぞれの
縦方向、横方向および厚さ方向の屈折率をアッベの屈折
計で測定し、上記の式を用いて二軸延伸ポリエステル樹
脂フィルムの場合と同様にして求める。二軸延伸ポリエ
ステル樹脂フィルムの配向は、ポリエステル樹脂の融点
以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着するこ
とにより、金属板からの熱伝導により金属板に近い部分
ほどくずれるが、上記の方法で求められた二軸延伸ポリ
エステル樹脂フィルムの面配向係数が0.17を越える
場合は、面配向係数(n)を0.15以下、かつ面配
向係数(n)を0.10以下とすることが極めて困難
になる。一方、二軸延伸ポリエステル樹脂フィルムの面
配向係数が0.12未満の場合は、ポリエステル樹脂の
融点以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着し
た後のポリエステル樹脂フィルムの配向が殆ど失われる
ため、面配向係数(n)を0.01以上とし、かつ金
属板と相接している部分の面配向係数(n)が0を越
えることが極めて困難になる。さらに、ポリエステル樹
脂被覆金属板から得られたポリエステル樹脂フィルムの
面配向係数(n)が0.10を越えると、薄肉化深絞
り缶に加工した時、ポリエステル樹脂フィルムが金属板
表面から容易に剥離する。面配向係数(n)が0.1
0以下であれば、ポリエステル樹脂フィルムは剥離しに
くいが、より好ましくは0.05以下が必要である。上
記の方法で測定される屈折率は樹脂フィルムの最表面か
ら深さ5μm程度までの部分の平均的な値であり、その
値より求められる面配向係数(n)は、金属板表面と
実際に接していた最表面部分の面配向係数が0、すなわ
ち、無配向であっても、深さ5μm以内に配向部分が存
在すれば面配向係数が0を越えることになる。本発明に
おいて面配向係数(n)を0を越えて0.10以下と
したのはこのようなことを考慮した結果であり、ポリエ
ステル樹脂フィルムの面配向係数(n)が0であるこ
とは、詳しくいえば金属板との接触面から深さ5μmま
での部分の面配向係数が0、すなわち無配向であること
を意味している。金属板と相接していない最表面の部分
の面配向係数が0.01以下であると、前述したように
絞り工程において、しわ押さえ工具、ポンチなどの製缶
工具との摩擦係数が高くなりすぎ、加工が均一に行われ
なくなり、ポリエステル樹脂フィルムおよび金属板に著
しい肌荒れを生じ好ましくない。また、ポリエステル樹
脂フィルムを構成する樹脂層自体の内容物に対するバリ
ヤー性が著しく劣り、腐食性の強い内容物を充填した後
長期間貯蔵した場合、金属板表面が腐食されるので好ま
しくない。一方、面配向係数(n)が0.15を越え
ると、たとえ面配向係数(n)が0.10以下でも、
薄肉化深絞り缶へ加工した時、ポリエステル樹脂フィル
ム全体に無数のクラックが入り、缶として実用に供し得
なくなる。すなわち、面配向係数(n)としては0.
01〜0.15の範囲にあることが必要である。さら
に、厳しい絞り加工、ストレッチ加工、ネッキング加工
などを施しても、ポリエステル樹脂フィルムが金属板よ
り剥離することなく追従させるためには、面配向係数
(n)は特に重要である。
【0009】つぎに、金属板とポリエステル樹脂フィル
ムの間に接着剤層が介在する場合について説明する。接
着剤層が介在せず、かつ本発明で限定した範囲の面配向
係数を有するポリエステル樹脂フィルムで被覆された金
属板は、すでに記したように優れた加工性、加工耐食
性、耐きず付き性を有しているが、より腐食性の強い内
容物と接触すると、ポリエステル樹脂フィルムを通して
金属板表面が腐食され、ポリエステル樹脂フィルムが金
属板から剥離する場合がある。金属板とポリエステル樹
脂フィルムの間に介在する接着剤層は、このような場合
における金属板表面の腐食、およびポリエステル樹脂フ
ィルムの金属板からの剥離を防止するのに効果がある。
接着剤としては公知のものも使用可能であるが、エポキ
シ基を分子内に有する重合組成物がより好ましく、ポリ
エステル樹脂フィルムの金属板と接する面に塗布、乾燥
させた後、金属板に積層しても良いし、あるいは金属板
表面に塗布、乾燥させた後、ポリエステル樹脂フィルム
を積層しても良い。接着剤を塗布する方法に関してはロ
ールコート法などの公知の方法を用いれば良く、特に制
限するものではない。
【0010】本発明のポリエステル樹脂フィルム被覆金
属板を得るには、例えば次に示す方法がある。190〜
250℃の融点を有する、二軸延伸した後熱固定し0.
12〜0.17の面配向係数を有するポリエステル樹脂
フィルムを、ポリエステル樹脂の融点前後の温度に加熱
して積層し、面配向係数(n)が0.01以上、0.
15以下、面配向係数(n)が0を越え、0.10以
下となるように調整する方法などがある。ポリエステル
樹脂フィルムはその融点前後の温度に加熱した金属板に
積層される際に、加熱により延伸配向された結晶構造を
崩し、積層後のポリエステル樹脂フィルムの面配向係数
(n)は積層前の面配向係数よりも低下させることが
できる。また、金属板の加熱温度、ラミネートロールの
温度が高く、常温まで冷却するのに要する時間が短いほ
ど積層後の面配向係数は低下する。特に、加熱された金
属板から積層されるポリエステル樹脂フィルムに熱が伝
達されるため、面配向係数(n)が最も小さくなり、
金属板から離れるにつれてその部分の面配向係数が大き
くなり、面配向係数(n)が最も大きくなる。
【0011】次に本発明に用いられる金属板としては、
シート状および帯状の鋼板、またはアルミニウム合金板
の表面にクロム水和酸化物皮膜を有するものが積層され
るポリエステル樹脂フィルムとの優れた密着性を確保す
るために好ましい。特に、下層が金属クロム、上層がク
ロム水和酸化物の二層構造の皮膜を有するTFSが好ま
しく、さらに鋼板表面に錫、ニッケル、亜鉛、アルミニ
ウムなどの1種または2種以上の複層めっき、合金めっ
きを施し、その上層に上記の二層構造の皮膜を形成させ
たもの、あるいはアルミニウム合金板に電解クロム酸処
理、浸漬クロム酸処理を施し、表面にクロム水和酸化物
皮膜を形成させたものなどを用いることが可能である。
金属板表面に形成されたクロム水和酸化物皮膜の量がク
ロムとして3mg/m未満、あるいは50mg/m
を越えると、積層されるポリエステル樹脂フィルムとの
密着性、特に加工後の密着性が低下する。したがってク
ロム水和酸化物皮膜の量はクロムとして3〜50mg/
の範囲にあることが好ましく、より好ましくは7〜
25mg/mである。金属クロム量は特に限定する必
要はないが、加工後の耐食性、ポリエステル樹脂フィル
ムの密着性の観点から10〜200mg/mの範囲に
あることがより好ましい。
【0012】金属板を加熱する方法としては、公知の熱
風循環電熱方式、抵抗加熱方式、誘導加熱方式、ヒート
ロール方式などが挙げられ、これらの方法を単独でもち
いても、或いは併用しても良い。
【0013】
【実施例】次にに本発明を実施例にてさらに詳細に説明
する。板厚0.17mm、テンパー度DR−10の電解
クロム酸処理鋼板(TFS)(金属クロム量:110m
g/m、クロム水和酸化物中のクロム量:23mg/
)、または板厚0.30mmのアルミニウム合金
(3004、H38、表面に形成されたクロム水和酸化
物皮膜中のクロム量:18mg/m)の両面に、表1
〜2に示す種々のポリエステル樹脂フィルムを表3〜4
に示す条件で加熱積層し、表3〜4すポリエステル樹脂
フィルム被覆金属板を作成した。積層後、それぞれのポ
リエステル樹脂被覆金属板から試験片を切り出し、詳細
な説明中に示した方法でポリエステル樹脂フィルムの面
配向係数(n)、および(n)を測定した。ポリエ
ステル樹脂被覆金属板の構造、および積層後測定した面
配向係数を表3〜4に示す。これらの被覆金属板を下記
に示す加工条件で薄肉化深絞り缶に成形し缶の上端部を
トリミングした後、常法の手段によりドーミング、ネッ
クイン、フランジング加工を施した。
【0014】 [成形加工条件] A.絞り工程 ブランク径:187mm 絞り比 :1.50 B.再絞り工程 第一次再絞り比:1.29 第二次再絞り比:1.24 第三次再絞り比:1.20 ダイスのコーナー部の曲率半径:0.4mm しわ押さえ荷重(金属板がTFSの場合) :6000kg (金属板がアルミニウム合金の場合):2000kg) C.缶胴部の平均薄肉化率 成形前のポリエステル樹脂被覆金属板の厚さに対して−20%
【0015】表3〜4に示したポリエステル樹脂被覆金
属板から成形した薄肉化深絞り缶の特性を、下記に示す
方法で評価した。評価結果を表5に示す。 [特性評価] (1)ポリエステル樹脂皮膜の加工密着性 フランジング加工部のポリエステル樹脂皮膜のフィルム
割れ、および剥離状態を目視観察し、下記に示す5段階
の評点で評価した。 評点5:フィルム割れ、および剥離は認められない。 4:フランジング加工部の端部にわずかなフィルム剥離
が認められるが実用上問題無し。 3:フランジング加工部の端部にフィルム割れ、および
剥離が認められる。 2:フランジング加工部からネックイン部に達するフィ
ルム割れ、および剥離が認められる。 1:フランジング加工部からネックイン部にかけて、全
面的なフィルム剥離が認められる。
【0016】(2)缶体内面の金属表面の露出程度 成形した薄肉化深絞り缶に3%食塩水を充填し、その中
にステンレス棒を浸漬し、缶体を陽極、ステンレス棒を
陰極として両極缶に6.3Vの直流電圧を印加し、流れ
る電流値で金属表面の露出程度を評価した。
【0017】(3)耐熱水性 成形した薄肉化深絞り缶をレトルト釜に入れ、125℃
の水蒸気中で30分間熱水処理した後のフランジング加
工部からネックイン部にかけてのポリエステル樹脂皮膜
の剥離状態を目視観察し、下記に示す5段階の評点で評
価した。 評点5:フィルム割れ、および剥離は認められない。 4:フランジング加工部の端部にわずかなフィルム剥離
が認められるが実用上問題無し。 3:フランジング加工部の端部に実用上問題となる程度
のフィルム剥離が認められる。 2:フランジング加工部からネックイン部に達するフィ
ルム剥離が認められる。 1:フランジング加工部からネックイン部にかけて、全
面的なフィルム剥離が認められる。
【0018】(4)耐熱性 上記の第三次再絞り加工まで成形した絞り缶を、外面印
刷の焼き付け温度に相当する205℃の温度で5分間加
熱した後、缶胴部のポリエステル樹脂フィルムの変色、
フィルム割れ、剥離について目視観察し、いずれの欠陥
も生じていないものを5点とし、4〜1点となるにつれ
ていずれかの欠陥の程度が増大する5段階の評点で評価
した。
【0019】(5)耐食性 成形した薄肉化深絞り缶に3%酢酸水溶液を充填し、5
0℃で3ヶ月間貯蔵した後開缶し、缶内面の腐食状態を
目視観察し、腐食無しを5点とし、4〜1点となるにつ
れて腐食程度が増大する5段階の評点で評価した。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄肉化深
絞り缶用樹脂被覆金属板は、加工性および加工耐食性に
優れた材料であり、従来の缶体に比較し種々の利点をも
つ薄肉化深絞り缶用に用いられるだけでなく、絞り缶、
缶蓋、イージーオープン可能な缶蓋、王冠、キャップ類
などの容器材料としても、広く適用可能である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板の少なくとも片面に、融点190
    〜250℃のポリエステル樹脂フィルムを加熱された金
    属板に被覆し、前記樹脂の金属板と相接している部分の
    面配向係数をnとし、金属板と相接していない最表面
    の部分の面配向係数をnとしたとき、nが0を越え
    て0.10以下、nが0.01以上、0.15以下で
    あることを特徴とする薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属
    板。
  2. 【請求項2】 金属板の少なくとも片面に、融点190
    〜250℃でかつ面配向係数0.12〜0.17である
    二軸延伸ポリエステル樹脂フィルムを、前記樹脂の融点
    以上の温度に加熱された金属板に接触させて圧着し、被
    覆後の前記樹脂の金属板と相接している部分の面配向係
    数をnとし、金属板と相接していない最表面の部分の
    面配向係数をnとしたとき、nが0を越えて0.1
    0以下、nが0.01以上、0.15以下であること
    を特徴とする薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板。
  3. 【請求項3】 前記金属板と前記樹脂フィルムとの間に
    接着剤層が介在することを特徴とする請求項1または2
    に記載の薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板。
JP2418199A 1990-12-26 1990-12-26 薄肉化深絞り缶用樹脂被覆金属板 Expired - Lifetime JP2532002B2 (ja)

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