JPS63151385A - 塗装用等の下地皮膜を有する成形用アルミニウム材料 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、ゼリー、プリン、肉、野菜、調理済食品等
の容器やキャップあるいはドリンク、ウィスキー、ジュ
ース等の飲食品容器のキャップ等に用いられる成形用ア
ルミニウム材料、特に樹脂塗装用や印刷用等の下地皮膜
を有する成形用アルミニウム材料に関する。

なおこの明細書において、アルミニウムの語はアルミニ
ウム合金を含む意味において用いる。

従来の技術及びその問題点 」−記のような飲食品容器やキャップ等には、一般に印
刷や樹脂塗装が施されたアルミニウム材料か用いられて
いる。かかる印刷や樹脂塗装は容器やキャップの美観向
上のためにあるいは容器内容物によるアルミニウムの腐
蝕を防ぐために施されるものである。

ところがこのような印刷や樹脂塗装は従来、アルミニウ
ム基材の表面にサイズコートと呼ばれる下塗りコートを
施したのち、その」二に施されるものであったため、次
のような欠点があった。すなわち成形加工を行った際に
インキや塗膜がはがれたり、成形後にゼリー、調理済食
品、ドリンク等を容器に充填したのちレトルト殺菌を行
った際にインキや塗膜の接着性が低下したり、あるいは
また長期保存中に容器内容物によっても塗膜がはがれて
アルミニウム基材が腐蝕する場合があるというような欠
点があった。

またユーザーの一部には、サイズコートを省略しアルミ
ニウム基材表面に直接印刷や樹脂塗装を施したいという
要求があるが、サイズコートを省略するとやはりインキ
や塗膜のはがれを生じるため、要求の実現は困難であっ
た。

一方」−記のような欠点を解消するために、アルミニウ
ム基材表面に下地皮膜としてのリン酸一クロメート皮膜
を被覆形成し、該皮膜を介して樹脂塗装や印刷を施すこ
とも知られているが、塗膜やインキの接着性が依然充分
なものではなかった。またリン酸−クロメート皮膜が無
機皮膜のため表面のすべり性が悪いという欠点もあった
。また該皮膜を形成するためのクロメート処理に手間か
かかるとともに、リン酸−クロメート処理液が毒性が強
いため作業の安全性や廃液処理等の点でも問題を有する
ものであった。

この発明はこのような背景のもとになされたものであっ
て、リン酸−クロメート皮膜にかわる新規な下地皮膜の
形成により、サイズコートを不要にするとともに、レト
ルト処理時のインキや塗膜の接着性低下防止、食品等の
長期保存中における内容物による塗膜はがれやアルミニ
ウム基材の腐食防止を図りうるのはもとより、印刷イン
キや塗装される樹脂との接着性に優れて成形加工時のイ
ンキや塗膜のはがれを生じることがなく、しかも皮膜形
成時の作業性をも向上したキャップ用アルミニウム材料
の提供を目＝　５　＝ 的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的において、この発明は、塗装用等の下地皮膜と
して、ポリオレフィン樹脂分散水溶液の乾燥皮膜を採用
したことを特徴とするものである。面して、この発明の
１つは、第１図に示すように、ポリオレフィン樹脂分散
水溶液の乾燥皮膜（２）をアルミニウム基材（１）の表
面に直接被覆形成したものであり、他の１つは、第２図
に示すように、前記皮膜（２）を金属含有樹脂皮膜（３
）を介してアルミニウム基材（１）に被覆形成したもの
である。

アルミニウム基材（１）は、容器やキャップ用等として
要求される成形性その他の性質を具備するものであれば
その組成は特に限定されるものではない。

下地皮膜としてのポリオレフィン樹脂分散水溶液の乾燥
皮膜（２）は、ポリオレフィン樹脂を分散樹脂の主成分
として、これを水溶液中に分散（ディスパージョン）さ
せた処理液の塗布、乾燥工程を経て形成されるものであ
る。ここでポリオレフィン樹脂としては、例えば変性熱
可塑性エラストマー、変性低密度ポリエチレン、変性ア
イオノマー、変性エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、変
性ポリエチレンワックス等を挙げうる。これらは単体で
水溶液中に分散しても良く、あるいはこのうちの２種以
上を任意の割合で混合して分散しても良い。特に好まし
くは、アルミニウム基材（１）の表面に直接被覆形成す
る場合には、変性低密度ポリエチレン樹脂か変性アイオ
ノマー樹脂を分散樹脂主成分とする処理液を用いるのか
良く、一方金属含有樹脂皮膜（３）を介して被覆形成す
る場合には、変性アイオノマー樹脂か変性エチレン−酢
酸ビニル共重合樹脂を分散樹脂主成分とする処理液を用
いるのが良い。また処理液の塗布方法としては、スプレ
ー法、浸漬法、ロールコート法、ハケ塗り法等任意の方
法を採用しうる。また塗布後の乾燥は１５〜３００℃程
度の温度で行うのが望ましい。乾燥時間は乾燥温度によ
っても異なるか、例えは１００〜１５０°Ｃでは３０秒
程度行うのが良い。

ところでこの発明では、ポリオレフィン樹脂分散水溶液
の乾燥皮膜（２）は、その量がアルミニウム基材（１）
の表面に直接被覆される場合には０．１７Ｉ１ｇ／ｆｆ
ｌ以」二に、また金属含有樹脂皮膜（３）を介して被覆
される場合には０．　５ｍｙ　／　７ｆｔ以」二にそれ
ぞれ規定されなければならない。皮膜量が０．１＃Ｉｇ
／ｍ未満あるいは０．５ｍｇ／ＴＩｉ未満では、耐食性
、塗膜や印刷インキとの接着性等に劣るものとなるから
である。逆にいずれの場合も皮膜量は３０００１１１ｇ
／ＴＩｌ以下とするのが望ましい。３０００ｍ’ｉ／ｒ
ｄを超える量の皮膜を被覆形成しても、もはや耐食性、
印刷インキ等との接着性向」二効果に資するものではな
く、むしろ材料の無駄によるコストアップ等の欠点を派
生するからである。好適な皮膜量はいずれの場合も１〜
３００ｍ１／ｒｔｔ、である。

前記金属含有樹脂皮膜（３）は、ポリオレフィン樹脂分
散水溶液の乾燥皮膜（２）とアルミニウム基材（１）と
のより一層の接着性向上、耐食性向」−等を目的として
両者間に介在されるものである。この金属含有樹脂皮膜
（３）の好適例として、クロム化合物と水溶性樹脂とを
含む混合皮膜、あるいはジルコニウム化合物、モノオレ
フィンまたはオレフィン重合体、及び水酸基またはカル
ボキシル基を有する重合体の混合皮膜を挙げうる。それ
ぞれについて説明すると、まずクロム含有樹脂皮膜は、
クロム化合物と水溶性樹脂とが水溶液あるいはエマルジ
ョンの状態に混合された処理液の塗布、乾燥工程を経て
形成されるものである。ここでクロム化合物としては３
価あるいは６価のクロムを含む各種の塩や酸化物（例え
ばＣｒ２０３）等を挙げうる。一方樹脂は、水溶性の水
酸基またはカルボキシル基を有する重合体で、例えばポ
リアクリル酸、ポリビニルアルコール、エチレン無水マ
レイン酸、ポリビニルメチルエーテル等を使用しうるが
、なかでもポリアクリル酸が好ましい。かかるクロム化
合物と樹脂との混合比率は、＝　９− 混合皮膜中におけるクロムと水溶性樹脂との含有比率が
クロム：１対して樹脂；０．５〜１０程度となるような
値とするのが良く、望ましくは１〜５程度となるような
値とするのが良い。

一方ジルコニウム含有混合皮膜は、ジルコニウム化合物
、モノオレフィンまたはオレフィン重合体、及び水酸基
またはカルボキシル基を有する重合体とが水溶液または
エマルジョンの状態に混合された処理液の塗布、乾燥工
程を経て形成されるものである。ここで前記ジルコニウ
ム化合物としては例えばアンモニウムジルコニウムカー
ボネート及びフルオロジルコネートのアルカリ金属塩、
アンモニウム塩等をあげうる。

また、モノオレフィンまたはオレフィン重合体としては
、エチレン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、イ
ソブチレン、１−ペンテン、２−ペンテン、２−メチル
−１−ブテン、３メチル−１−ブテン、２−メチル−２
ブテン、１−ヘキセン、２，３−ジメチル−２−ブテン
、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−一　
１〇　− デセン等をあげうる。なかでもエチレン、プロピレンを
用いるのが好ましい。水酸基またはカルボキシル基を有
する重合体としては、例えばポリアクリル酸、ポリビニ
ルアルコール、セルロースのヒドロキシエチルエーテル
、エチレン無水マレイン酸、ポリビニルピロリジン、ポ
リビニルメチルエーテル等があり、使用し得る分散粒子
型の重合体としてはアクリル共重合ラテックス等がある
。なかでもポリアクリル酸が好ましい。ここで上記３者
の混合割合を説明すると、モノオレフィンまたはオレフ
ィン重合体については１０〜９５部、より好ましくは６
０〜９０部とするのが良い。モノオレフィンまたはオレ
フィン重合体の添加は特に皮膜自身の成形性の向上に役
立つものであるが９５部を超えると水溶性樹脂でなくな
る。水酸基またはカルボキシル基を有する重合体につい
ては５〜５０部、より好ましくは１０〜４０部とするの
が良い。

ジルコニウム化合物の割合はジルコニウムと両型合体合
計との比率がジルコニウム１に対して再重合体０．５〜
１０部、より好ましくは１〜５部となるような値とする
のが良い。

上記のような金属含有樹脂皮膜形成用処理液のアルミニ
ウム基材（１）表面への塗布方法としてはスプレー法、
浸漬法、ロールコート法等任意の方法を採用しうる。ま
た被覆後の乾燥は１５〜３００°Ｃ程度の温度で行うの
が望ましい。

乾燥時間は乾燥温度により異なり、例えば１５０°Ｃで
は３０秒程度行うのが良い。また、前記皮膜はクロムあ
るいはジルコニウム付着量が０１１ｍｇ／ｒｒ？以」−
に規定された状態に形成されるのが望ましい。０．１ｍ
ｇ／ｒ＋ｆ未満では、その］−に被覆形成されるポリオ
レフィン樹脂分散水溶液の乾燥皮膜（２）との接着性に
劣るものとなる。また５００ｍｇ／ｎｉ’以下の付着量
とするのが望ましい。５００ｍｇ／ｒｒＰを超えて付着
されても乾燥皮膜（２）との接着性向上等の効果の格別
な増大を図ることができず、却って材料の無駄となる。

望ましい付着範囲は０．　５〜５０　ｍ　ｇ　／　ｒｒ
ｒ＋である。クロムあるいはジルコニラム付着量の設定
は、処理液の製作段階においてクロム化合物あるいはジ
ルコニウム化合物と水溶性樹脂との混合比率の調整によ
って行っても良く、あるいは処理液のアルミニウム基材
への塗布量の調整によって行っても良い。この場合塗布
量すなわち金属含有樹脂皮膜の皮膜量は０゜５〜３００
０ｍｇ／ｒｒｆ’程度とするのが皮膜厚さ等の点から望
ましく、好適には３〜３００ｍｇ／ゴ程度とするのが良
い。

なお容器やキヤ・シブの製作は、一般的には第３図に示
すように、上記のようなアルミニウム材料に印刷や樹脂
塗装を施して印刷層（４）や塗膜層（５）を形成し、そ
の後焼付は等を施したのち、所定形状に成形することに
より行われる。塗装用の樹脂としてはビニル系、エポキ
シ系樹脂が一般に用いられる。この印刷や樹脂塗装に際
してはサイズコートはもはや不要となる。

発明の詳細 な説明したように、この発明は、アルミニラム基材表面
に直接あるいは金属含有樹脂皮膜を介して、塗装用、印
刷用の下地皮膜としてのポリオレフィン樹脂分散水溶液
の乾燥皮膜が被覆形成されてなるものであるから、後述
の実施例の参酌によっても明らかなように、サイズコ−
１・を省略し皮膜表面に直接印刷や樹脂塗装を施しても
、樹脂や印刷インキとの優れた接着性を保持しうるとと
もに熱に対しても安定なものとなしうる。従って容器や
キャップへの成形加工時やレトルト殺菌処理の際におい
て塗膜はかれ等を生じることがなくなる。しかも皮膜の
耐食性にも優れ、長期保存中に容器内容物によりて該皮
膜が腐蝕しさらにはアルミニウム基材が腐蝕するような
事態を防止でき、ひいては容器やキャップの耐食性を向
上させることができる。

さらにはすべり性にも優れたものとなるととも　　　　
゛に、ノンリンス作業のため皮膜形成処理が容易であり
、処理液、水洗水の廃液処理等が不要となるというよう
な効果をも有する。

実施例 次にこの発明の実施例を比較例との対比において示す。

［実施例１］ アイオノマー樹脂の分散水溶液からなる処理液（固形分
濃度３ｗｔ％）を、ＪＩＳ１２００からなる厚さ０．２
５ｍｍのアルミニウム基材の表面にゴムロールにて塗布
し、次いで１５０℃×３０秒間の乾燥を行って、ポリオ
レフィン樹脂分散水溶液の乾燥皮膜を表面に有する本発
明に係るアルミニウム材料を得た。このときの皮膜量は
１００７１１ｇ／ｍであった。

［実施例２］ 」１記実施例１と同じアルミニウム基材を用い、該基材
の表面に、１０％（Ｖ／Ｖ）希釈において下記第１表の
ような組成を有する処理液を、ゴムロールにて希釈し、
次いで１５０℃×３０秒乾燥してまずクロム含有樹脂皮
膜を被覆形成した。このときのクロム付着量は約２ｍ’
ｊ／ｌｒｉであった。

第１表 次に、アイオノマー樹脂の分散水溶液からなる処理液（
固形分濃度３ｗｔ％）を、同じくゴムロールにて前記ク
ロム含有樹脂皮膜表面に塗布したのち、１５０℃Ｘ３０
秒間の乾燥を行って、ポリオレフィン樹脂分散水溶液の
乾燥皮膜を表面に有する本発明に係るアルミニウム材料
を得た。このときの皮膜量は１１００ｒｎ／ｄであった
。

［実施例３コ Ｚｒ０２１３％と水８７％の混合液と、エチレン８０部
とポリアクリル酸２０部からなる材料の濃度１３％水溶
液とを混合したものを原液とし、この原液をＩＯＶ／Ｖ
（％）希釈したものを処理液として用意した。そして該
処理液を、−１６＝ 実施例１と同じアルミニウム基材の表面にゴムロールに
て塗布し、次いで１５０℃×３０秒乾燥してまずジルコ
ニウム含有樹脂皮膜を被覆形成した。このときのジルコ
ニウム付着量は約３０　ｍｇ　／　７７／であった。

次に、アイオノマー樹脂の分散水溶液からなる処理液（
固形分濃度３ｗｔ％）を、同じくゴムロールにて前記ジ
ルコニウム含有樹脂皮膜表面に塗布したのち、１５０℃
×３０秒間の乾燥を行って、ポリオレフィン樹脂分散水
溶液の乾燥皮膜を表面に有する本発明に係るアルミニウ
ム材料を得た。このときの皮膜量は１００ｍｇ／ＴＩｔ
であった。

［比較例１］ 」１記と同じアルミニウム基材を用い、このアルミニウ
ム基材の表面に、周知の方法によりリン酸−クロメート
皮膜を被覆形成して従来のアルミニウム材料を得た。ク
ロム付着量は約１０ｍｙ／ｒｄであった。

［比較例２］ 上記と同一組成、同一形状の圧延」ニリのアルミニウム
基材からなるアルミニウム材料（皮膜処理なし）を得た
。

上記により得た５種類のアルミニウム材料につき次のよ
うな試験を行った。

［樹脂塗膜及び印刷インキの接着性試験］」二記各アル
ミニウム材料の表面に、黒色のアクリル系樹脂を約１０
μｍ厚に塗装し、２００℃×１０分間乾燥して塗膜を被
覆形成した。また同じく各アルミニウム材料の表面に黒
色アルキッド樹脂からなるインキを用いて印刷を施した
のち１５０°Ｃ×１０分間乾燥して約１μｍ厚の印刷層
を形成した。そして樹脂塗装を施した供試材については
、直接ＪＩＳ　　Ｂ７７２９に基くエリクセン試験機を
用いた張出し加工と（１次接着性試験）、塗膜形成後９
５℃の熱水に３０分浸漬したのち、同じくエリクセン張
出し加工（２次接着性試験）とを行い、また印刷を施し
た供試材については１次接着性試験のみを行って、加工
後の塗膜及び印刷インキのはかれ状態をそれぞれ目視観
察した。その結果をＯ：はがれが認められなかったもの
、△：微細なはがれか認められたもの、×：はがれの程
度が激しいもの、として第２表に示す。

［すべり性試験］ 前記５種類のアルミニウム材料につき、同一条件で成形
加工を施し、すべり性を（＝Ｊ着すべり試験機で評価し
た。その結果をＯ：すべり性の良好なもの、×：すべり
性の良くないもの、として第２表に示す。

［耐食性試験］ 前記５一種類のアルミニウム材料につき、ＪＩＳＺ２３
７１に準じる塩水噴霧を１５０時間施した場合の表面の
腐蝕状態を調べた。その結果を○：腐蝕が認められなか
ったもの、△：軽微な腐蝕が認められたもの、Ｘ：腐蝕
の程度が激しいもの、として第２表に示す。また各アル
ミニウム材料について、９５℃以上の熱水に３０分間浸
漬した場合の表面の変色状態を調べた。

その結果を○：変色が認められなかったもの、△：軽微
な変色が認められたもの、×：変色の程度が激しいもの
、として第２表に示す。

第２表 上記の結果から明らかなｊ：うに、この発明に係るアル
ミニウム材料は、下地皮膜がリン酸−クロメート皮膜で
あるものに較べて塗膜、印刷インキの接着性に優れると
ともに、すべり性、耐食性にも優れたものであることが
わかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニウム基材に直接ポリオレフィン樹脂分
散水溶液の乾燥皮膜を被覆形成した　２０一 本発明に係るアルミニウム材料の拡大断面図、第２図は
金属含有樹脂皮膜を介してポリオレフィン樹脂分散水溶
液の乾燥皮膜を形成した本発明に係るアルミニウム材料
の拡大断面図、第３図は第１図のアルミニウム材料に塗
膜層または印刷層を形成した状態の拡大断面図である。 （１）・・・アルミニウム基材、（２）・・・ポリオレ
フィン樹脂分散水溶液の乾燥皮膜、（３）・・・金属含
有樹脂皮膜、（４）・・・印刷層、（５）・・・塗膜層
。 以上 第３図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム基材表面に、塗装用等の下地皮膜と
   して、ポリオレフィン樹脂分散水溶液の乾燥皮膜が、０
   ．１ｍｇ／ｍ＾２以上の量をもって被覆形成されてなる
   ことを特徴とする塗装用等の下地皮膜を有する成形用ア
   ルミニウム材料。
2. （２）ポリオレフィン樹脂が変性低密度ポリエチレン樹
   脂である特許請求の範囲第１項記載の塗装用等の下地皮
   膜を有する成形用アルミニウム材料。
3. （３）ポリオレフィン樹脂が変性アイオノマー樹脂であ
   る特許請求の範囲第１項記載の塗装用等の下地皮膜を有
   する成形用アルミニウム材料。
4. （４）アルミニウム基材表面に、金属含有樹脂皮膜が被
   覆形成されるとともに、該金属含有樹脂皮膜の表面に、
   塗装用等の下地皮膜として、ポリオレフィン樹脂分散水
   溶液の乾燥皮膜が、０．５ｍｇ／ｍ＾２以上の量をもっ
   て被覆形成されてなることを特徴とする塗装用等の下地
   皮膜を有する成形用アルミニウム材料。
5. （５）金属含有樹脂皮膜が、クロム化合物と水溶性樹脂
   とを含む混合皮膜である特許請求の範囲第４項記載の塗
   装用等の下地皮膜を有する成形用アルミニウム材料。
6. （６）金属含有樹脂皮膜が、ジルコニウム化合物、モノ
   オレフィンまたはオレフィン重合体、及び水酸基または
   カルボキシル基を有する重合体の混合皮膜である特許請
   求の範囲第４項記載の塗装用等の下地皮膜を有する成形
   用アルミニウム材料。
7. （７）ポリオレフィン樹脂が変性アイオノマー樹脂であ
   る特許請求の範囲第４項ないし第６項のいずれか１に記
   載の塗装用等の下地皮膜を有する成形用アルミニウム材
   料。
8. （８）ポリオレフィン樹脂が変性エチレン−酢酸ビニル
   共重合樹脂である特許請求の範囲第４項ないし第６項の
   いずれか１に記載の塗装用等の下地皮膜を有する成形用
   アルミニウム材料。