JP3481196B2 - 金属板ラミネート用ポリエステルフィルム、ラミネート金属板およびそれを用いた金属容器 - Google Patents
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Landscapes
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- Laminated Bodies (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)
Description
ポリエステルフィルム、およびそれを用いたフィルムラ
ミネート金属板および金属容器に関し、特に、金属板に
ポリエステル樹脂をラミネートして得られるフィルムラ
ミネート金属板を、絞り成形やしごき成形等に使用され
る材料として有用なポリエステルフィルム、およびそれ
を用いたフィルムラミネート金属板および金属容器に関
するものである。
目的で、熱硬化性樹脂を主成分とする溶剤型の塗料が塗
布されていた。しかし、溶剤型塗料は塗膜を形成するた
めに高温での加熱が必要であり、その時に多量の溶剤が
発生するため、作業の安全性および環境の面からも問題
があった。そのため、最近は溶剤を用いない腐食防止法
として、熱可塑性樹脂による金属板の被覆が提案され、
熱可塑性樹脂の中でも特にポリエステルは加工性、耐熱
性等に優れることから、ポリエステルをベースとした金
属板ラミネート用フィルムの開発が進められている。
は、熱可塑性樹脂を溶融させて直接金属上に押出す方法
や、熱可塑性樹脂フィルムを直接、または接着剤を介し
て熱圧着する方法がある。中でも、熱可塑性樹脂フィル
ムを用いる方法は、樹脂の取扱いが容易で作業性に優
れ、かつ、樹脂膜厚の均一性にも優れるために有効な手
法とされている。また、接着剤を介した方法では環境面
やコストの問題があるために、フィルムを直接熱圧着す
る方法が有利であり注目されている。
は、鋼板、アルミ板等の金属板(メッキ等の表面処理を
施したものを含む)に熱可塑性樹脂フィルムをラミネー
トした、ラミネート金属板を成形加工して製造される。
このような用途に用いられる熱可塑性樹脂フィルムに
は、金属板との熱ラミネート性がよいこと、缶の成
形性に優れていること、つまり、缶の成形時にフィルム
の剥離、亀裂、ピンホール等の発生がないこと、缶成
形後の印刷、レトルト殺菌処理および長期の保存の際に
脆化しないこと、内容物の保味保香性に優れること等
の数々の特性が同時に要求される。
ルフィルムとしては、熱ラミネート性を付与し、缶の成
形性を向上させる目的で、他の成分を混合したり、共重
合する方法が提案されている。例えば、(イ)ポリエチ
レンテレフタレート(PET)に他の成分を共重合した
ものが特公平8−19245号公報、特公平8−192
46号公報、特許第2528204号公報等に、また、
(ロ)融点が210〜245℃のエチレンテレフタレー
トを主たる繰り返し単位とする共重合ポリエステル99
〜60重量%とPBTもしくはその共重合体1〜40重
量%を配合したものが、特許第2851468号公報、
特開平5−186612号公報、特開平5−18661
3号公報にそれぞれ開示されている。また、(ハ)融点
が210〜245℃のエチレンテレフタレートを主たる
繰り返し単位とする共重合ポリエステル99〜50重量
%とPBTもしくはその共重合体1〜50重量%を配合
した層を含む多層フィルムにおいて、そのエステル交換
率を3%以上としたもの(特開平10−315412号
公報、特開平11−207909号公報)が開示されて
いる。
化し、低融点化、低結晶化することにより熱ラミネート
性と成形性は改良されるものの、缶成形後の熱処理およ
びレトルト殺菌処理時に脆化し、耐衝撃性が低下すると
いう問題があった。また、(ロ)ではPBT系の樹脂を
配合することにより、熱ラミネート性と上記の缶の脆化
や耐衝撃性は向上するが、金属との熱ラミネート性や接
着性が十分ではなく、特に絞り成形やしごき成形等の高
次加工成形性が十分ではなかった。また、(ハ)では、
PBT系樹脂とPET系樹脂の混合物を使用し、そのエ
ステル交換の程度を一定値以上にすることにより、特に
低温での耐衝撃性を改善すること目的とするものである
が、その改善の程度は十分ではなく、また、保香性を向
上させるために内容物と接触する側にPET系の共重合
ポリエステル層を積層することが必要であった。
T、またはこれを主体とするポリエステル(A)90〜
45質量%と、PET、またはこれを主体とするポリエ
ステル(B)10〜55質量%とからなる二軸延伸フィ
ルムを提案している(特開平9−194604号公報、
特開平10−110046号公報)。ここに提案された
フィルムは、結晶化度が高く、かつ比較的低温で熱圧着
でき、しかも得られたラミネート金属板は加工性に優れ
ている。また、レトルト殺菌処理および長期間の保存後
においてもフィルムが脆化せず、耐衝撃性にも優れてい
るが、絞り成形やしごき成形等の高次加工の際に、厳し
い変形を伴う加工部分においてフィルムが白化したりミ
クロクラックが発生する場合があった。
板との熱ラミネート性、缶の成形性、特に絞り成形やし
ごき成形等の高次加工性に優れ、さらに内容物の保味保
香性にも優れたフィルムラミネート金属缶に好適な金属
板ラミネート用ポリエステルフィルム、ラミネート金属
板およびそれを用いた金属缶を提供することにある。
を解決するために鋭意検討した結果、結晶性の異なる2
種以上のポリエステル、すなわちPBT主体のポリエス
テル(A)と、PET主体のポリエステル(B)の特定
の配合割合からなるフィルムであって、ポリエステル
(A)とポリエステル(B)のエステル交換反応の程度
を特定範囲に調整したポリエステルフィルムを用いるこ
とにより、金属との熱ラミネート性、缶の成形性、特に
絞り成形やしごき成形等に優れ、さらに耐衝撃性、保味
保香性に優れた金属缶を製造することができることを見
出し、本発明に到達した。
る。融点200〜223℃のポリブチレンテレフタレー
ト、またはこれを主体とするポリエステル(A)80〜
40質量%と、融点246〜256℃のポリエチレンテ
レフタレート、またはこれを主体とするポリエステル
(B)20〜60質量%とからなるフィルムであり、エ
ステル交換指数が7以下であることを特徴とする金属板
ラミネート用ポリエステルフィルム。
する。本発明における、PBT主体のポリエステル
(A)としてはPBT、およびこれに他の成分を共重合
したものであるが、融点は200〜223℃であること
が必要であり、融点が200℃より低いとフィルムの耐
熱性が低下する。共重合PBTを用いる場合には、共重
合割合は融点が上記範囲内であればよく、全アルコール
成分に対し、1,4−ブタンジオールは80mol%以
上が好ましく、特に90モル%以上が好ましい。1,4
−ブタンジオールが80モル%未満であると、結晶性、
特に結晶化速度が低下し、レトルト処理後の耐衝撃性が
低下する。
が、酸成分としてイソフタル酸、フタル酸、2,6−ナ
フタレンジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタ
ル酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、
アゼライン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、無水マレイ
ン酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコ
ン酸、メサコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジ
カルボン酸、4−ヒドロキシ安息香酸、ε−カプロラク
トンや乳酸などが挙げられる。また、アルコール成分と
しては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、
1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノー
ル、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレング
リコール、ビスフェノールAやビスフェノールSのエチ
レンオキシド付加体等が挙げられる。さらに、トリメリ
ット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、トリメチロー
ルプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール等の3
官能化合物等を少量用いてもよい。これらの共重合成分
は2種以上併用しても良い。
ポリエステル(B)としては、PET、およびPETに
他の成分を共重合したものを挙げることができるが、融
点は230〜256℃の範囲であることが必要であり、
より好ましくは246〜256℃の範囲である。融点が
230℃未満であると、結晶性が低下し、レトルト処理
後に白化や白斑が発生したり、レトルト処理後の耐衝撃
性が低下する。特に、ポリエステル(B)の融点が24
6℃以上であると、耐熱性、レトルト処理後の耐衝撃性
および長期保存後の耐衝撃性が向上する。
ては特に限定されず、ポリエステル(A)と同様の化合
物を例示できる。
ために用いられる原料ポリエステルの極限粘度は、ポリ
エステル(A)は0.6〜1.6、ポリエステル(B)
は0.5〜0.9が好ましく、溶融混合した後の極限粘
度は0.6〜1.0、特に0.75〜1.0の範囲が好
ましい。 極限粘度が上記範囲未満では、フィルムの実
用性能が不足し、特に缶の高次加工時に破断したりクラ
ックが発生することがある。また、極限粘度が上記範囲
を超える場合にはフィルムの生産性が低下し、また、フ
ィルムの金属板への熱ラミネート性が損なわれる。
されず、例えば、エステル交換法、直接重合法等で重合
することができる。エステル交換触媒としては、Mg、
Mn、Zn、Ca、Li、Tiの酸化物、酢酸塩等が挙
げられる。また、重縮合触媒としては、Sb、Ti、G
e酸化物、酢酸塩等の化合物が挙げられる。重合後のポ
リエステルは、モノマーやオリゴマー、副生成物のアセ
トアルデヒドやテトラヒドロフラン等を含有しているた
め、減圧もしくは不活性ガス流通下、200℃以上の温
度で固相重合することが好ましい。
添加剤、例えば酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、
帯電防止剤等を添加することができる。酸化防止剤とし
ては、例えばヒンダードフェノール系化合物、ヒンダー
ドアミン系化合物等を、熱安定剤としては、例えばリン
系化合物等を、紫外線吸収剤としては、例えばベンゾフ
ェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系の化合物等を挙
げることができる。
ポリエステル(B)を、(A)/(B)=80〜40/
20〜60(質量%)、好ましくは(A)/(B)=8
0〜55/20〜45(質量%)、さらに好ましくは
(A)/(B)=70〜55/30〜45(質量%)で
あることが必要である。ポリエステル(A)が80質量
%を超えると、結晶性の高いポリエステル(A)の特性
が顕著に発現して、フィルムラミネート金属板の成形性
が低下し、また、耐衝撃性も悪くなる。また、ポリエス
テル(A)が40質量%未満の場合には結晶化速度が低
下し、レトルト処理後の物性が低下する。特に、ポリエ
ステル(A)の含有量が55〜70質量%の範囲の場
合、ラミネート金属板の成形性、耐衝撃性、レトルト処
理後の物性のバランスがとれ、好ましい形態である。
と(B)のエステル交換指数(測定法は実施例に記載)
が7%以下、さらに好ましくは5%以下であることが必
要である。エステル交換率が上がり、ポリエステル
(A)と(B)の構成成分のランダム化が進行し、特
に、エステル交換指数が7%を超えると、ラミネート缶
の成形性が低下し、成形時のフィルムの破断やクラック
が生じやすくなり、また、レトルト処理後の耐衝撃性も
低下する。
指数(測定法は実施例に記載)が40〜75%であるこ
とが好ましい。PBTの残存指数が40%より小さいと
缶の耐食性が低下し、保味保香性が低下する場合があ
る。また、75%より大きいとレトルト処理後のフィル
ムの密着性が低下し、耐衝撃性が低下することがある。
方法は特に限定されないが、押出機中でのポリエステル
(A)と(B)の溶融温度や、押出機中での滞留時間を
調整する等の方法が挙げられる。溶融混合方法は特に限
定されず、ブレンドした原料チップを同一の押出機中で
混合溶融する方法、また、各々別々の押出機で溶融させ
た後に混合する方法等が挙げられるが、エステル交換の
制御の面からは後者の方法が好ましい。
結晶化ピーク温度(Tc)が60〜100℃、好ましく
は、60〜90℃の範囲に存在することが好ましい。T
cが100℃を超えると、レトルト殺菌処理の際に脆化
しやすく、白斑が生じフィルムの見栄えが悪くなる場合
がある。また、Tcが60℃を下回ると、成形温度が高
い場合にラミネート金属板の成形性が低下する場合があ
り、また、内容物の保味保香性も低下する。
℃での比熱容量(Cp)が0J/g・℃以上であること
が好ましい。Cpが0J/g・℃未満の場合には、結晶
化開始温度付近での結晶化速度が速くなりすぎて、成形
性が悪化し、絞り成形やしごき成形等の際に白化した
り、ピンホールやクラックが発生し易い。ここで、60
〜100℃とは、缶の成形が通常行われる温度範囲であ
る。
えば、ドライブレンドしたポリエステル(A)と(B)
をTダイを備えた押出機に供給し、250〜280℃の
温度で3〜15分間溶融混合してシート状に押し出し、
このシートを室温以下に温度調節した冷却ドラム上に密
着させて冷却し、得られた未延伸シートを必要に応じて
縦方向(MD)に1〜1.2倍程度の予備延伸を行い、
その後、テンターにより50〜150℃の温度でMD及
び横方向(TD)にそれぞれ2〜4倍程度の延伸倍率と
なるように二軸延伸し、さらに、TDの弛緩率を数%と
して、80〜220℃で数秒間熱処理を施すことによっ
て製造することができる。二軸延伸方法としては、逐次
または同時二軸延伸法を用いることができる。
を付与するために必要な工程であるが、その方法として
は、熱風を吹き付ける方法、赤外線を照射する方法、マ
イクロ波を照射する方法等の公知の方法を用いることが
できる。このうち、均一に精度良く加熱できることから
熱風を吹き付ける方法が最適である。
くするため、シリカ、アルミナ、カオリン等の無機滑剤
を少量添加して製膜してフィルム表面にスリップ性を付
与することが望ましい。さらに、フィルム外観や印刷性
を向上させるため、たとえば、フィルムにシリコーン化
合物等を含有させることもできる。また、金属とのラミ
ネート性を向上させたり、強度をさらに高めるために、
フィルム製造中のインラインコーティングもしくはフィ
ルム製造後のポストコーティングにより、接着層等の任
意のコーティング層を形成させてもよい。
アルミ等の金属板に熱ラミネートされるが、ラミネート
する金属板は、クロム酸処理、リン酸処理、電解クロム
酸処理、クロメート処理等の化成処理や、ニッケル、ス
ズ、亜鉛、アルミ、砲金、真鍮、その他の各種メッキ処
理などを施した鋼板を用いることができる。
明する。実施例及び比較例におけるフィルムの原料、お
よび、特性値の測定法は、次の通りである。
記に示す。 成分(A) A−1:固相重合を施したPBT、IV1.08dl/
g、Tm223℃。Ti触媒40ppm含有。 A−2:固相重合を施したPBT、IV0.94/g、
Tm223℃。Ti触媒100ppm含有。 A−3:固相重合を施したセバシン酸(SEA)5mo
l%共重合PBT、IV0.92dl/g、Tm217
℃。Ti触媒40ppm含有。 A−4:SEA12mol%共重合PBT、IV0.9
5dl/g、Tm204℃。固相重合を施していない。
Ti触媒40ppm含有 成分(B) B−1:固相重合を施したPET、IV0.75dl/
g、Tm255℃、Ge触媒40ppm含有 B−2:固相重合を施したPET、IV0.64dl/
g、Tm255℃、Sb触媒100ppm含有 B−3:イソフタル酸(IPA)5mol%共重合PE
T、IV0.81dl/g、 Tm243℃、固相重合を施していない。Sb触媒10
0ppm含有。 B−4:IPA12mol%共重合PET、IV0.6
5dl/g、Tm226℃、固相重合を施していない。
Sb触媒100ppm含有。 なお、ポリエステル樹脂には、平均粒径1.1μmのシ
リカが0.1wt%充填されている。 (2)測定法 A.極限粘度(IV) フェノール/四塩化エタンの等重量混合溶媒を用いて、
温度20℃、濃度0.5g/dlで測定した溶液粘度か
ら求めた。 B.エステル交換指数(Ex)およびPBTの残存指数
(Ea) Varian社製、GEMINI2000/300核磁
気共鳴装置(磁場強度7.05T)にて、13C NMR
の測定を行った。測定サンプルは、フィルム60〜10
0mgをCF3COOD溶媒0.7mlに溶解したもの
を用い、両指数は、エステル交換に起因するピーク(図
2)の積分値から、下記式により求めた。 Ex=(Sab+Sba)/(Saa+Sbb+Sab+Sba)×
100(%) Ea=Saa/(Saa+Sbb+Sab+Sba)×100
(%) C.融点(Tm)および昇温結晶化ピーク温度(Tc) Perkin Elmer社製DSCを用い、20℃/
minで昇温時の融点および結晶化ピーク温度を測定し
た。フィルムの測定サンプルは、延伸フィルムを溶融
後、100℃/min以上の速度で急冷して非晶状態と
したものを用いた。 D.比熱容量(Cp) Perkin Elmer社製DSCを用い、JISK
7123−1987に準じて測定した。標準物質にはサ
ファイアを使用した。測定サンプルは、延伸フィルムを
溶融後、100℃/min以上の速度で急冷して非晶状
態としたものを用いた。 E.熱ラミネート性 加熱した金属ロールと、シリコンゴムロールとの間に、
試料フィルムと厚みが0.21mmのティンフリースチー
ル板とを重ね合わせて供給し、速度20m/min、線
圧50kgf/cmで加熱接着し、2sec後に氷水中
に浸漬し、冷却してラミネート金属板を得た。得られた
積層体から、幅18mmの短冊状の試験片(端部はラミ
ネートせず、ラミネートされた部分がMDに8cm以上
確保されるようにする)をTDに11枚切り出した。次
に、この試験片のフィルム面に、JIS Z−1522
に規定された粘着テープを貼り付け、島津製作所社製オ
ートグラフで、10mm/minの速度で180度剥離
試験を行い、その剥離強力を測定することにより、次の
基準にしたがって接着性を評価した。 ◎:10枚以上の試験片の剥離強力が300gf以上で
あるか、または300gf以上でフィルムが破断。 ○:5〜9枚の試験片の剥離強力が300gf以上であ
るか、または300gf以上でフィルムが破断。 △:剥離強力が300gf未満の試験片が7枚以上。 F.成形性 上記Eで得られたラミネート金属板のフィルム側を缶胴
内面として500ml相当の2ピース缶の深絞り成形を
行った時の状態を観察した。評価は、剥離、破断または
白化が目視で認められるものを××、目視では認められ
ないが、硫酸銅水溶液に浸して金属の腐食が認められた
ものを×、硫酸銅水溶液に浸しても金属の腐食が認めら
れないものを○とした。 G.耐レトルト性 上記Eで得られたラミネート金属板を、125℃で30
minレトルト処理後のフィルムの状態を観察した。評
価は、明らかな白化または白斑が認められるものを×、
明らかではないが目視で識別可能程度の白化が認められ
るものを△、目視では変化が認められないものを○とし
た。 H.耐衝撃性 上記Eで得られたラミネート金属板10枚を、(イ)1
25℃で30minレトルト処理後、および、(ロ)1
25℃で30minレトルト処理後、50℃雰囲気下で
1ヶ月保存後、それぞれ、5℃の雰囲気下において、1
kgの重り(先端は直径1/2inchの球面)を50
cmの高さからフィルム面に落下させたときのフィルム
の状態を観察し、次の基準により耐衝撃性を評価した。 ×:1枚でも剥離または破断が目視で認められたもの △:目視では認められず、硫酸銅水溶液に浸して金属の
腐食が認められたものが3枚以上 ○:目視では認められず、硫酸銅水溶液に浸して腐食が
認められたものが2枚以下 ◎:目視では認められず、硫酸銅水溶液に浸しても10
枚全て腐食が認められなかった I.保味保香性 上記Fで得られた2P500ml缶胴部を用いて、蒸留
水500gを充填し、市販の202径アルミEO蓋を巻
き締めてこれを密封し、125℃で30minレトルト
処理を行った。次に、室温まで十分に冷却した後に、内
容物をパネラー50人に試飲してもらい、におい、味覚
等が蒸留水と違いがないかを判断してもらい、その結果
を次の基準に従って保味保香性の指標とした。 ○;両者の違いを感知した人数が5人未満。 △;両者の違いを感知した人数が5人以上10人未満。 ×;両者の違いを感知した人数が10人以上。
質量部をドライブレンドし、これをTダイを備えた押出
機を用いて、270℃でシート状に溶融押出し(滞留時
間は5分)、表面温度18℃の冷却ドラムに密着させて
冷却し、厚さ240μmの未延伸シートを得た。得られ
た未延伸シートの端部をテンター式同時二軸延伸機のク
リップに把持し、60℃の予熱ゾーンを走行させた後、
温度80℃でMDに3.0倍、TDに3.3倍で同時二
軸延伸した。その後、TDの弛緩率を5%として、温度
150℃で4秒間の熱処理を施した後、室温まで冷却し
て巻き取り、厚さ25μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたフィルムの各種の特性値を表1、2に示す。
1に示したように変更した以外は、実施例1と同様にし
て各種フィルムを得た。得られたフィルムの各種の特性
値を表1、2に示す。
ミネート性、成形性、耐衝撃性、耐レトルト性、保味保
香性に優れていたが、比較例1〜8で得られたフィルム
は、上記の全ての性能を満足するものは得られなかっ
た。
性、成形性、特に絞り成形やしごき成形等の高次加工性
を有するとともに、成形後の耐衝撃性や耐レトルト性に
も優れた金属缶の被覆に好適な、金属板ラミネート用ポ
リエステルフィルムを提供することができる。
(Sab、Sba、Saa、Sbb)の部分を拡大したNMRチ
ャートである。
Claims (5)
- 【請求項1】 融点200〜223℃のポリブチレンテ
レフタレート、またはこれを主体とするポリエステル
(A)80〜40質量%と、融点246〜256℃のポ
リエチレンテレフタレート、またはこれを主体とするポ
リエステル(B)20〜60質量%とからなるフィルム
であり、エステル交換指数が7以下であることを特徴と
する金属板ラミネート用ポリエステルフィルム。 - 【請求項2】 ポリエステル(A)が70〜55質量
%、ポリエステル(B)が30〜45質量%であること
を特徴とする請求項1記載の金属板ラミネート用ポリエ
ステルフィルム。 - 【請求項3】 ポリエステル(A)の残存指数が40〜
75%であることを特徴とする請求項1または2記載の
金属板ラミネート用ポリエステルフィルム。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の金属板
ラミネート用ポリエステルフィルムを金属板に直接、ま
たは接着剤を介して積層してなるフィルムラミネート金
属板。 - 【請求項5】 請求項4記載のフィルムラミネート金属
板を用いて成型された金属容器。
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