JPS60170532A - 絞りしごき罐の製造方法 - 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】 本発明は、絞りしごき罐の製造方法に関するもので、よ
り詳細には、罐内面の樹脂被覆層が絞りしごき加工によ
る金属の薄肉化と共に分子配向され、その結果として経
時的に優れた耐腐食性、密着性が得られると共に、加工
性にも顕著に優れている絞りしごき罐の製造方法に関す
る。

従来、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性ポリエ
ステルのフィルムを鋼板等の金属素材ニ熱接着させ、こ
の被覆金属構造物を絞り加工或いは絞りしごき加工等に
付して、容器蓋や容器とすることは既に知られている。

しかしながら、公知の方法で製造される絞り容器は、絞
り比が１．５程度の皿状乃至カップ状の浅絞り容器であ
り、またしごき加工容器と言われるものでも、しごき率
が２０％程度の加工の程度の概して低いものであり、現
在ビール罐や炭酸飲料鑵に使用されるような罐高さが１
００乃至２６０間でしごき率が５０−以上の高しごき率
の絞りしごき罐を製造するのに適用することは到底困難
であった。

本発明者等は、金属素材と樹脂フィルムとの密着の程度
が、金属素材の絞りしごき加工時に樹脂フィルムの分子
配向の程度に密接に関連しており、この絞り加工を前記
樹脂フィルムの延伸温度において行うことにより、該フ
ィルムの罐内面への密着性が顕著に向上し、また罐の耐
腐食性も顕著に向上することを見出した。

即ち、本発明の目的は、罐内面の樹脂被覆層が絞りしご
き加工による金属の薄肉化と共に分子配向され、その結
果として経時的に優れた被膜密着性及び耐腐食性に優れ
た絞りしごき罐を提供するにある。

本発明の池の目的は、絞り−しどき加工時の加工性にも
顕著に優れている絞り一しどき罐の型造法を提供するに
ある。

本発明の更に他の目的は、絞り−１，どき成形後におい
て、塗膜の密着性を向上享せるための、金属基質の表面
処理が不要な絞す−シどき罐の製造方法を提供するにあ
る。

本発明によれば、金属素材の少なくとも容器内面となる
べき面に配向性熱可塑性樹脂フィルムが密着された素材
を、前記樹脂の適性延伸温度において、ポンチとダイス
との間で絞りｌ、どき加工に付し、該フィルム層に分子
配向を付与することを特徴とする絞りしごき罐の製造方
法が提供される。

本発明を、添付図面に示す具体例に基づき以下に詳細に
説明する。

本発明に用いる被覆金属素材を示す第１図において、こ
の被覆金属素材１は、金属素材２と配向性、即ち延伸に
より分子配向可能な熱可塑性樹脂の層６とから成ってい
る。熱可塑性樹脂層６は、直接金属素材２に対して熱接
着されていることができるが、第１図に示す具体例では
、配向性樹脂層６は、接着剤層４を介して金属素材２に
接着されている。壕だ、この具体例では、金属素材２の
容器内面となるべき面にのみ配向性樹脂層６が設けられ
ているが、容器外面となるべき面にも配向性樹脂層６が
設けられていてもよい。

金属素材２としては、従来絞りしごき罐の製造に使用さ
れている金属素材は全て使用でき、例えばブラックプレ
ート（表面未処理鋼板）、′表面処理鋼板、或いはアル
ミニウム板の如き軽金属板が全て使用される。表面処理
鋼板の適当な例は、リン酸処理及び／又はクロム酸処理
等の化学処理を行った鋼板：電解クロム酸処理鋼板等の
化成処理鋼板；錫メッキ鋼板、亜鉛メッキ鋼板、ニッケ
ルメッキ鋼板、アルミニウムメッキ鋼板等のメッキ処理
鋼板を挙げることができる。また、錫メッキ鋼板は、電
解メッキを施ｉ−たままのノーリフロー板（マット板）
でもよいし、電解メッキ後溶融処理を行ったりフロー板
（ブライト板）でもよい。

また被覆金属素材１の厚みは、鑵の大きさや、しどき加
工の程度によっても相違するが、一般的に言って０，１
５乃至１．５顧、特に０．２乃至０．６順の厚みを有す
るものがよい。

配向性熱可塑性樹脂層６としては、フィルムの形態に溶
融成形可能で、しかも延伸により分子配向可能な熱可塑
性樹脂の任意なものが挙げられる。

このような樹脂の適当な例は、これに限定されるもので
ないが次の通りである。

（α）ポリスチル類；特に一般式 ％式％ （１） （２） 式中Ｒ１は炭素数２乃至６のアルキレ ン基、Ｒ７は炭素数２乃至２４のアル キレン基又はアリーレン基である、 で表わされる反復単位から成るポリエステル。

例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテ
レフタ１ノート／イソフタレート、ポリテトラメチレン
テレフタレート、ポリエチレン／テトラメチレンテレフ
タレート、ポリテトラメチレンテレフタレート／イソフ
タレート、ポリエチレンテレフタレート／イソフタレー
ト、ポリテトラメチレン／エチレンテレフタレート、ポ
リエチレン／テトラメチレンテレフタレート／イソフタ
レート、ポリエチレン／オキシベンゾエート、或いはこ
れらのブレンド物。

（ｂ）　ポリカーボネート類；特に一般式％式％（３） 式中Ｒ３は炭素数８乃至１５の炭化水 素基、 で表わされるポリカーボネート。

例えば、ポリ−ｐ−キシレングリコールビスカーボネー
ト、ボリージオキシジフェニル−メタンカーボネート、
ポリ−ジオキシジフェニルエタンカーボネート、ポリ−
ジオキシジフェニル２．２−プロパンカーボネート、ポ
リ−ジオキシジフェニル１．１−エタンカーボネート。

（Ｃ）ポリアミド類；特に一般式 ％式％（４） （５） 式中ルは６乃至１３の数、ｍは４乃至 １１の数である で表わされる反復単位から成るポリアミド類Ｏ例えば、
ポリ−ω−アミノカプロン酸、ポリ−ω−アミノへブタ
ン酸、ポリ−ω−アミノカプリル酸、ポリ−ω−アミノ
カプロン酸、ポリ−ω−アミノデカン酸、ポリ−ω−ア
ミノウンデカン酸、ポリ−ω−アミノドデカン酸、ポリ
−ω−アミノトリデカン酸、ポリヘキサメチレンアジパ
ミド、ポリへキサメチレンドデカミド、ポリへキサメチ
レンドデカミド、ポリへキサメチレントリデカミド、ポ
リデカメチレンアジパミド、ポリデカメチレンアジパミ
ド、ポリデカメチレンドデカミド、ポリデカメチレント
リデカミド、ポリドデカメチレンアジパミド、ポリデカ
メチレンアジパミド、ポリドデカメチレンドデカミド、
ポリドデカメチレントリデカミド、ポリトリデカメチレ
ンアジパミド、ポリトリデカメチレンアジパミド、ポリ
トリデカメチレンドデカミド、ポリトリデカメチレント
リデカミド、ポリデカメチレンアジパミド、ボリデカメ
チレンアゼラミド、ポリデカメチレンアジパミド、ボリ
トリデカメチレンアゼラミド或いはこれらのコポリアミ
ド０ （ｄ）ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−ブタジェン共重合
体、塩化ビニル−スチレン−ブタジェン共重合体等の塩
化ビニル樹脂。

（１）　堪化ビニリデンー塩化ビニリデン共重合体、塩
化ビニリデン−ビニルピリジン共重合体等の塩化ビニリ
デン樹脂。

（イ）高ニトリル含有量のアクリロニトリル−ブタジェ
ン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ア
クリロニートリル−スチレン−ブタジェン共重合体等の
７１イニトリル樹脂。

（９）　ポリスチレン樹脂。

これらの配向性樹脂は、所謂ブレンド物の形でも使用し
得るし、積層構成でも使用し得るが、本発明において特
に有効な樹脂はガラス転移温度及び熱変形温度が常温（
３５Ｃ）以上のものである０配向性樹脂層６は、最終絞
りしごき罐の内面保護層となるものであるから、一般に
下記の性質を有していることが望ま１７い。その一つは
、この樹脂層自体が苛酷なしごき加工を受けることから
、大きな伸びを有することが彊ましい。好適な樹脂はＡ
ＳｒＭ　Ｄ−８８２で測定して５％以上、特に１０チ以
上の破断伸びを有′することが望ましい０第２は、金属
腐食成分に対するバリヤー性である。この腐食成分に対
するバリヤー性を数値で直接表示する尺度は未だないが
、このバリヤー性は、樹脂の水素結合の強さとも関連し
ていると思われる。本発明に用いる配向性樹脂は、一般
に９０以上、特に９５以上の溶解度指数（５ｏｌｕｂｉ
ｌｉｔｙｐａｒａｒｒＬｅ　ｔ　ｅつ、ｓｐ値を有する
ことが望ましい。

尚、このｓｐ値とは凝集エネルギー密度（ａｉｌ／ＣＣ
）の１／／２乗値と１−て定義されるもので、水素結合
の強さと密接に関連するものである。

第３に、これも金属素材の腐食性に関連するが、この樹
脂は、ｉ４ｓＴＭ　Ｄ５，７０〜６３（２３ｔ：”で２
４時間〕で測定して、１５チ以下、特に１０チ以下の吸
水率を示すべきである。即ち、樹脂層自体が高度に分子
配向され、また金属素材に対する密着性が強固であって
も、吸水率が上記範囲よりも大きい樹脂では、金属素材
の腐食や、内容物中への金属溶出が生じるようになる。

第４に、この樹脂は、金属素材への接着性、特に熱接着
性に関連して、カルボン酸、カルボン酸塩、カルボン酸
無水物、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド、ケト
ン、炭酸エステル、ユリア等に基ずくカルボニル基（−
Ｃ−）を主鎖或いは側鎧に含有することが望ましい。樹
脂層中のカルボニル基の濃度は、接着性の点でｉ　Ｑ　
ｙｎｅｑ　（ミリイクイバレント）／１００ｆ樹脂以上
、特に５０ｍｅｑ　／　１００　？樹脂以上であること
が望ましい。

一方、このカルボニル基濃度が３００　ｍｅｑ／１００
７樹脂を越えると、樹脂自体の吸水率等が太きくなるた
め好ましくない。

これらの特性を満足する樹脂は、前に例示した樹脂類の
中から容易に選択１−得る。これらの見地から、本発明
の目的に特に望ましい配向性樹脂は、′熱可塑性ポリエ
ステル乃至はコポリエステル、特にエチレンテレフタレ
ート単位を主体とするポリエステル類である。

この配向性熱可塑性樹脂は、成形が容易で、しかも罐に
要求される耐熱性を有するように、７０乃至２８０Ｃの
融点乃至軟化点を有するべきであり、まだフィルムを形
成するに足る分子量を有するべきである。

被覆金属素材１を製造するために、金属素材２に対して
配向性樹脂層６を接着させる。この接着は、配向性樹脂
層自体が金属素材に対して熱接着性を有している場合に
は、その熱接着性を利用して行うことができ、また両者
の間に別個の接着剤層４を介在させて行うことができる
。例えば、前述したポリエステル類、ポリアミド類、酸
変性オレフィン樹脂類の多くは、金属素材に対して優わ
。

た接着性を示すので、これをそのまま金属素材に熱接着
する。また、直接の熱接着では十分な接着強度が得られ
ない場合には、コポリエステルやコポリアミド或いはブ
レンド物等の熱接着性により優れた材料を接着剤と１〜
て使用１〜て熱接着を行う。

これは、他の配向性樹脂の場合も同様であり、例えば塩
化ビニル樹脂に対しては、カルボキシル基及び／又は水
酸基のような極性基を有する塩化ビニル共重合樹脂を接
着剤乃至は接着プライマーとして使用する。用いる接着
剤は熱可塑性のものに限定されず、例えばウレタン系接
着剤、エポキシ系接着剤等の熱硬化タイプのものも使用
できる。

この被覆金属素材においては、配向性樹脂層が金属素材
に強固に接着されていることが必要であり、一般的に言
って、その接着強度は０．５Ｋｙ／ｃ１ｎ以上、特に１
．　ＯＫｙ／　ｔｙｔ＋以上であることが、高度のしご
き加工を行う上で必要である。

被覆金属素材を製造する上で、注意しなければならない
他の点は、配向性樹脂層の延伸による分子配向を可能に
するために、この製造工程における配向性樹脂の球晶の
生成を可及的に抑制することである。即ち、この工程で
配向性樹脂の球晶が過度に生じている場合には、しごき
工程での樹脂層の延伸が困難になり、破断、剥離、クラ
ック発生等のトラブルを生じるようになる。このために
、例えば熱接着後の被覆金属素材は、急冷して、樹脂層
が過冷却状態にあるようにするのがよい。また、樹脂層
が結晶化温度を溶融−固化の段階で急速に通過するよう
にする。

本発明において、配向性樹脂層としてＴ−ダイ法で製造
された、結晶化度が低く、未配向のフィルムを用いるこ
とができる。また、この配向性樹脂層とｌ−ては、配向
による微結晶を有するもの、例えば既に一軸延伸或いは
二軸延伸で配向されたフィルムを用いることもできる。

例えば、二軸延伸により配向されたポリエチレンテレフ
タレートフィルムを、この樹脂層として用いると、面内
配向が低下し２．シごき方向への一軸配向がより大きく
生じるようになる。

本発明によれば、このようにして製造された成形用の被
覆金属素材１を、配向性樹脂層６の適性延伸温度におい
て、ポンチとダイスとの間で絞りしごき加工に付する。

この絞りしど＼き加工で、被覆金属素材はカップ状の無
継目筒体φ形に絞り成形されると共に、側壁部が薄肉化
されることによってしごき加工が行われる。本発明にお
いては、この際樹脂層が適性延伸温度に保持されること
により、樹脂層に顕著な分子配向が与えられ、この分子
配向により樹脂層の諸物性が顕著に向上すると共忙樹脂
層の金属素材に対する経時密着性乃至接着性が顕著に向
上するのみならず、罐としての耐腐食性も顕著に向上す
る。この密着性及び耐腐食性の向上は、経時にも安定な
ものであり、例えばポリエチレンテレフタレートフィル
ムの場合、常温でのしごき成形では、１分程度の放置で
、フィルムの剥離が既に発生するのに対して、本発明に
よる成形では、内容物充填、長期の保存後にも、このよ
うな剥離は殆んど認められない。

絞りしごき罐、即ち側面無継目金属罐の加工の順序を説
明するための添付図面第２−Ａ図において、先ず、前述
した被覆金属素材１を、円板の形状に打抜く（第１工程
−剪断）。この被覆金属素材１の大きさけ、後述する絞
り比やしごき率を考慮して、最終容器に必要な金属素材
が確保されるように決定する。

次いで第２−Ｂ図に示す絞り工程で、剪断された素材を
、絞りダイス５とポンチ６との間で絞り加工し、浅絞り
されたカップ状成形物７に成形する。絞りダイス５とポ
ンチ６とのクリアランスは、前述した被覆金属素材１の
肉厚にほぼ等しいか或いはこれより若干大きい。本発明
の被覆金属素材を用いる場合、下記式 式中りは剪断［７た被覆金属素材の最小径であり、ｄは
ポンチの最小径である、 で定義される絞り比ＲＤは、金属素材の種類によっても
かなり相違するが、実用的には一段では１．１乃至６．
０、好適には１．２乃至２．８の範囲にあるのがよい。

次いで、第１段の絞り工程で得られたカップ状成形物７
を、第２−Ｃ図に示す再絞り工程において、より小径の
再絞りダイス８入再絞りポンチ９との間で再絞り加工し
、深絞りされたカップ状成形物１０に成形する。勿論、
この再絞り工程における絞り比、即ちカップ状成形物７
の径と再絞りポンチ９の径との比も、絞り工程において
前述した値の範囲内にあることが多くの場合必要である
。

再絞りポンチ９と再絞りダイス８との間のクリアランス
は、被覆金属素材１の厚さと実質的に等しくして素材に
しごきが加わらないようにするととができ、或いは前記
クリアランスを被覆金属素材１の厚さよりも小さくして
素材に若干のしごきが加わるようにすることもできる。

この絞り加工或いは再絞り加工には、通常使用さ五てい
る潤滑剤を用いることもできる。また再絞り加工で形成
された絞り成形物を、６段目の絞り加工に賦してより深
絞りされた成形物とすることもできる。

９ｇ２−Ｂ図の絞り工程で得られたカップ状成形物７及
び第２−Ｃ図で得られたカップ状成形物１０をしごき加
工に賦する。即ち、第２−Ｄ図において、しごきポンチ
１１の移動路に沿って、複数個のしごきダイス１２（図
面では１個のみが示されている）が配置され、カップ状
成形物７或いは１０の側壁部１６がしごきポンチ１１と
しごきダイス１２との間でしごき加工される。しごきダ
イス１２としごきポンチ１１とのクリアランスは、被覆
金属素材の肉厚よりも小であり、従ってカップ状成形物
の側壁１６はしごきダイス１２との噛み合いにより延伸
され薄肉化される。

この場合、下記式 式中、ｔｏ　はしごき加工前の被覆金属素材の厚みであ
り、ｌ、けしどき加工後の残留被覆金属素材厚みである
、 で定義されるしごき率＜ＲＯは、金属素材の種類や、配
向性樹脂被覆層の厚みによっても相違するが、一般的に
言って一段のしごきで、１０乃至５０チ、全体としての
しごきで６０乃至８５％の範囲にあるのが望ましい。

本発明においては、少くともこのしごき工程、好適には
絞り工程としごき工程との全部を、配向性樹脂フィルム
層の適性延伸温度において行う。

フィルムの適性延伸温度とは、個々の樹脂フィルムにつ
いて固有の温度であり、一般的に言って、樹脂の結晶化
温度よりも低く、且つガラス転移温度（Ｔ　、ｑ　）±
３０ｔＴ以内の温度である。

この適性延伸温度は、例として、エチレンテレフタレー
ト単位を主体とするポリエステルの場合には、４０乃至
１００Ｃの範囲に、ナイロン６、ナイロン６．６の場合
には４０乃至８０Ｃの範囲に、ポリカーボネートの場合
には５０乃至１８０Ｃの範囲に、ポリスチレンの場合に
は、５０乃至１５０Ｃの範囲である。

既に指摘した如く、しごき加工の温度が常温のように、
フィルムの適性延伸温度よりも低い場合には、本発明の
場合に比して、フィルム層自体に有効な分子配向を与え
ることが困難であると共に、金属素材との密着性や、耐
腐食性も著しく劣るようになる。また、このしごき加工
をフィルムの延伸温度よりも高い温度で行う場合にも、
フィルム層自体に有効な分子配向を与えることが困難で
あり、かえって結晶化等により加工性が低下して、破断
、剥離等のトラブルが生じることになる。

本発明の方法によれば、被膜の密着性及び耐腐食性に優
れた内面被覆絞りしごき罐が容易に得られるばかりでは
なく、成形中乃至は成形後における金属素材の発錆等が
有効に防止され、更に成形後の轍に塗膜密着性向上の後
処理を行い、或いは個々の罐の内部にスプレー塗装を行
う煩しさが解消される等極めて多くの利点がある。

本発明を次の例で説明する〇 実施例１゜ 軟鋼板（板厚：０．”ｙ２ｒｒａｎ、テンパー：ｒ−ｉ
）の両面に電解クロム酸処理を行い、各々上層に１４ｑ
／−のクロム水利酸化物（金属クロムとして）、下層に
１０２７！／ｎ？の金属クロムを形成した鋼板を赤外線
ヒーターにて１分間で６００Ｃ（板温）まで加熱し、二
軸延伸したポリエチレンテレフタレートフィルム（束し
■製、ルミラー（タイプＳ）、５０μｍ）を該加熱板の
両面に被覆後直ちに急冷し被覆金属板を得た。該被覆金
属板を下記の成形条件で成形を行い、絞りしごき罐を得
た。この絞りし７ごき罐の特性は表−１に示す通りであ
り、良好であった。

（成形条件） １、　延伸温度（絞りしごき直前の樹脂温度）：２、ブ
ランク径：１２４ｍ　９０Ｃ ６、絞り条件：ｌｚｆ絞り比　１．７５２ｒＬｄ絞り比
　１．６５ ４、シごきポンチ径：５２．＜５５隅 ５、総しごき率；４８チ 実施例２゜ 延伸温度が６５Ｃである他は、実施例１と同様の被覆金
属板、成形条件により絞りしごき罐を得た。この絞りし
ごき罐の特性は表−１に示す通りであり良好であった。

実施例６゜ 延伸温度が５００である他は、実施例１と同様の被覆金
属板、成形条件により絞りしごき鑓を得た。この絞りし
ごき罐の特性は表−１に示す通りであり良好であった。

比較例１゜ 延伸温度が３５ｒである他は実施例１と同様の被覆金属
板、成形条件により絞りしごき罐を得た。

この絞りしごき罐の特性は表−１に示す通りであり、保
存試験後、部分的なフィルム剥離、発錆が認められ、ま
た、フレーバーも顕著に劣っていた。

比較例２゜ 延伸温度が１１０Ｃである他は実施例１と同様°の被覆
金属板、成形条件により絞りしごき罐を得ようと（７た
が表−１に示すように絞り工程で破断し、絞りしごき罐
は得られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図を本発明に用いる被覆金属素材の構成断面図、 第２−Ａ図、第２−８図、第２−Ｃ図及び第２−Ｄ図は
、第１図の被覆金属素材を用いて絞りしごき罐を製造す
る工程を示す断面図である。 引照数字はそれぞれ、１は被覆金属素材、２は金属素材
、６は樹脂層、４は接着剤層、５は絞りダイス、６は絞
りポンチ、７はカップ状成形物、８は再絞りダイス、９
は再絞りポンチ、１０はカップ状成形物、１１はしごき
ポンチ、１２はしごきダイス、１６はカップ状成形物の
側壁部を示す。 特許出願人　岸　本　昭 第２−Ａ図 １−１ 第２−Ｂ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　金属素材の少なくとも容器内面となるべき面に
   配向性熱可塑性樹脂フィルムが密着された素材を、前記
   樹脂の適性延伸温度において、ポンチとダイスとの間で
   絞りしごき加工に付し、該フィルム層に分子配向を付与
   することを特徴とする絞りしごき罐の製造方法。