説明

金属板ラミネートフィルム

【課題】密着性、離型性、及び耐衝撃性のすべてを高度に満足する金属板ラミネート用フィルムを提供する。
【解決手段】20〜80/80〜20重量%の結晶性ポリエチレンテレフタレート/結晶性ポリブチレンテレフタレートからなる結晶性ポリエステル樹脂に酸化防止剤及び潤滑剤を各々500ppm以上含有させた樹脂層(I)と、180℃以上の融点を有するポリエステル樹脂にオレフィン系ポリマーを平均粒子径0.2〜5.0μmの粒子状に分散させた樹脂層(II)とを積層し、さらに樹脂層(II)の金属板と接着することを意図する側に水分散型共重合ポリエステル樹脂からなる樹脂層(III)を積層して構成され、樹脂層(I)と樹脂層(II)の合計厚さが10〜50μmであり、樹脂層(I)/樹脂層(II)の厚さの比率が30〜70/70〜30であり、樹脂層(III)の厚さが5〜40nmであることを特徴とする金属板ラミネート用フィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、清涼飲料、ビール、缶詰等の金属容器の内側の腐蝕防止の目的で使用される金属板ラミネート用フィルム、かかるフィルムを金属板にラミネートして得られるフィルムラミネート金属板、及びかかるフィルムラミネート金属板を成形して得られる金属容器に関する。特に、本発明は、金属板への密着性に優れた金属板ラミネート用フィルム、離型性及びワキ耐性に優れたフィルムラミネート金属板、及び耐衝撃性に優れた金属容器に関する。
【背景技術】
【0002】
清涼飲料、ビール、缶詰等の金属容器は一般的に、腐蝕防止のために樹脂フィルムでラミネートされた金属板を絞りしごき加工することによって製造されている。かかる用途に使用される樹脂フィルムには、密着性(ラミネートした金属板から樹脂フィルムが剥離しない性質)、離型性(フィルムラミネート金属板を加工ポンチで絞りしごき加工して金属容器を形成させた後に、加工ポンチから金属容器が容易にはずれる性質)、ワキ耐性(製缶時の熱処理による突沸現象(いわゆるワキ)の発生が少ない性質)、及び耐衝撃性(金属容器の運搬時に落下等の衝撃が加えられても金属容器の内面のフィルムが割れない性質)が要求される。
【0003】
かかる要求を満たすため、例えば特許文献1では、ポリエチレンテレフタレート及び/又はポリエチレンイソフタレートを主成分とするポリエステル層と、ポリエステル及び熱可塑性エラストマーを配合した層とからなる二層構造の金属板ラミネート用フィルムが提案されている。しかしながら、このフィルムは耐衝撃性に優れるものの、密着性、離型性、及びワキ耐性が十分でなかった。
【0004】
また、特許文献2では、結晶性ポリエステル層と、結晶性ポリエステル及びオレフィン系ポリマーを混合してなる層とからなる二層構造の金属板ラミネート用フィルムが提案されている。しかしながら、このフィルムも耐衝撃性に優れるものの、密着性、離型性、及びワキ耐性が十分でなかった。
【0005】
このように、密着性、離型性、ワキ耐性、及び耐衝撃性のすべてを高度に満足する金属板ラミネート用フィルムは、未だ得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平8−156182号公報
【特許文献2】特開2004−285343号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、密着性、離型性、ワキ耐性、及び耐衝撃性のすべてを高度に満足する金属板ラミネート用フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、かかる目的を達成するために、金属板ラミネート用フィルムの好適な層構成について鋭意検討した結果、特定の層を組み合わせた三層構造の金属板ラミネート用フィルムが密着性、離型性、ワキ耐性、及び耐衝撃性のすべてを高度に満足することを見出し、本発明の完成に至った。
【0009】
即ち、本発明によれば、20〜80/80〜20重量%の結晶性ポリエチレンテレフタレート/結晶性ポリブチレンテレフタレートからなる結晶性ポリエステル樹脂に酸化防止剤及び潤滑剤を各々500ppm以上含有させた樹脂層(I)と、180℃以上の融点を有するポリエステル樹脂にオレフィン系ポリマーを平均粒子径0.2〜5.0μmの粒子状に分散させた樹脂層(II)とを積層し、さらに樹脂層(II)の金属板と接着することを意図する側に水分散型共重合ポリエステル樹脂からなる樹脂層(III)を積層して構成され、樹脂層(I)と樹脂層(II)の合計厚さが10〜50μmであり、樹脂層(I)/樹脂層(II)の厚さの比率が30〜70/70〜30であり、樹脂層(III)の厚さが5〜40nmであることを特徴とする金属板ラミネート用フィルムが提供される。
【0010】
本発明の金属板ラミネート用フィルムの好ましい態様は以下の通りである。
(1)金属板ラミネート用フィルムを金属板上に貼り合せて、そのフィルムの融点以上の熱によって再溶融した後、急速に冷却させてから測定したフィルムと金属板の密着強度が18N/15mm以上である。
(2)樹脂層(I)の融点が、200〜260℃であり、樹脂層(I)の融解ピークが少なくとも二つ存在する。
(3)樹脂層(III)の水分散型共重合ポリエステルのTgが40〜80℃である。
(4)オレフィン系ポリマーがポリエチレン及び/又はエチレン系共重合体からなる。
【0011】
また、本発明によれば、上記金属板ラミネート用フィルムを金属板にラミネートして得られることを特徴とするフィルムラミネート金属板、及びかかるフィルムラミネート金属板を成形して得られることを特徴とする金属容器が提供される。
【発明の効果】
【0012】
本発明の金属板ラミネート用フィルムは、金属板にラミネートする際、特に密着性が良好であり、しかも、得られたフィルムラミネート金属板は離型性及びワキ耐性に優れる。また、このフィルムラミネート金属板を成形して得られる金属容器は、耐衝撃性が極めて良好である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の金属板ラミネート用フィルムについて詳細に説明する。
本発明の金属板ラミネート用フィルムは、特定の結晶性ポリエステル樹脂に酸化防止剤と潤滑剤を含有させた樹脂層(I)、特定の融点を有するポリエステル樹脂にオレフィン系ポリマーを粒子状に分散させた樹脂層(II)、及び水分散型ポリエステル樹脂からなる樹脂層(III)をこの順序で積層した三層構造を有する。
【0014】
樹脂層(I)を構成する結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエチレンテレフタレートと結晶性ポリブチレンテレフタレートからなる。結晶性ポリエチレンテレフタレートは、耐熱性や保香性に寄与し、結晶性ポリブチレンテレフタレートは、成形性や白化耐性に寄与する。樹脂層(I)の結晶性ポリエチレンテレフタレートと結晶性ポリブチレンテレフタレートの配合比率は、20〜80/80〜20重量%、好ましくは30〜70/70〜30重量%である。配合比率が上記範囲未満であると、温水処理時に白化するおそれがある。また、配合比率が上記範囲を越えると、製膜性が低下し、生産性・原料コストの面からも経済的ではなく、好ましくない。
【0015】
本発明の金属板ラミネート用フィルムでは、樹脂層(I)の融点は、200℃〜260℃であることが好ましい。樹脂層(I)の融点が上記範囲未満であると、離型性及びワキ耐性が十分でなくなるおそれがある。また、樹脂層(I)の融点が上記範囲を越えると、樹脂層(II)との溶融押出し時のバランスが崩れて製膜性が低下するおそれがある。
【0016】
また、本発明の金属板ラミネート用フィルムでは、樹脂層(I)の融解ピークが少なくとも二つ存在することが好ましい。混合溶融押出しの際に樹脂層(I)の結晶性ポリエチレンテレフタレートと結晶性ポリブチレンテレフタレートとの間でエステル交換反応が進行すると、温水処理時の白化や離型性の低下を招くおそれがあるが、混合溶融押出し時のエステル反応の進行を防止することによって樹脂層(I)の融解ピークを少なくとも二つとすることができる。融解ピークは、少なくとも低温側融解ピークが210℃以上であり、高温側融解ピークが240℃以上であることが、絞り・しごき加工において缶内面側の樹脂の加工ポンチからの離型性を十分確保するために好ましい。
【0017】
樹脂層(I)を構成する結晶性ポリエチレンテレフタレート及び結晶性ポリブチレンテレフタレートの製造方法は、特に限定されず、エステル交換法、直接重合法、固相重合法等の公知のポリエステル製造方法のいずれも採用できるが、金属容器に内容物を充填した後に実施されるレトルト処理などでの樹脂からのオリゴマーの析出を少なくするためには、減圧下又は不活性ガス雰囲気下での固相重合法を採用することが特に好ましい。
【0018】
重合の際の重合触媒としては、酸化アンチモン、酸化ゲルマニウム、チタン化合物等が挙げられる。また、重合系には、これらの重合触媒以外に、溶融押出しの際の静電密着性を付与するために、酢酸マグネシウム、塩化マグネシウム等のMg塩、酢酸カルシウム、塩化カルシウム等のCa塩、酢酸マンガン、塩化マンガン等のMn塩、塩化亜鉛、酢酸亜鉛等のZn塩、塩化コバルト、酢酸コバルト等のCo塩を各々の金属イオンの総量として300ppm以下、リン酸またはリン酸トリメチルエステル、リン酸トリエチルエステル等のリン酸エステル誘導体をリン原子として200ppm以下の範囲で添加することも可能である。上記重合触媒以外の金属イオンの総量が300ppm、またリン量が200ppmを越えると、得られたポリエステルの着色が顕著になるのみならず,ポリエステルの耐熱性及び耐加水分解性も低下する場合があるので好ましくない。
【0019】
本発明の金属板ラミネート用フィルムの樹脂層(I)の結晶性ポリエステル樹脂は、製缶工程におけるワキ耐性を向上させるために酸化防止剤を含有することが必要である。ここで「ワキ」とは、リメルトする工程において耐熱性不良により微小なクレーター状の欠点が発生する現象を言い、樹脂層が流動的に動きやすくなったり、樹脂が均一でなかったり、性状の異なるものが存在すると「ワキ」が発生しやすくなる。酸化防止剤の種類は、特に限定されず、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤などを使用することができる。酸化防止剤の含有量は、500ppm以上であることが必要である。500ppm未満では、十分なワキ耐性を奏することができない。酸化防止剤の含有量の上限は、特に限定されないが、通常2000ppm程度である。2000ppmを越えて含有させても、ワキ耐性はそれ以上向上せず、コスト的に不利である。
【0020】
また、樹脂層(I)の結晶性ポリエステル樹脂は、離型性(成形加工性)を向上させるために潤滑剤を含有することが必要である。潤滑剤の種類は、特に限定されず、例えばポリオレフィン系ワックス、ポリエステル系ワックス等の合成ワックス、カルナバワックス等の天然ワックスを使用することができる。潤滑剤の含有量は、500ppm以上であることが必要である。500ppm未満では、50℃環境下での鋼球を滑走子とするフィルム表面との動摩擦係数が0.30以下とならず、十分な離型性(成形加工性)を奏することができない。潤滑剤の含有量の上限は、特に限定されないが、通常2000ppm程度である。2000ppmを越えて含有させても、離型性(成形加工性)はそれ以上向上せず、コスト的に不利である。
【0021】
樹脂層(I)の結晶性ポリエステル樹脂は、離型性をさらに向上させるために無機又は有機粒子からなる滑剤を含有することができる。滑剤の平均粒子径は、特に限定されないが、1〜3μmであることが好ましい。1μm未満では、離型性の向上効果が発現できないおそれがある。逆に3μmを越えると、離型性の向上効果が飽和する一方、摩耗による滑剤の脱落が発生したり、金属板とのラミネート時にフィルム破断が起こるおそれがある。また、滑剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂層(I)の結晶性ポリエステル樹脂に対して0.01〜2重量%であることが好ましい。0.01重量%未満では、離型性の向上効果が発現できないおそれがある。一方、2重量%を越えて含有させても、離型性の向上効果が変わらず、コスト的に不利である。
【0022】
樹脂層(I)の結晶性ポリエステル樹脂は、上述の添加剤に加えて、必要により熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、顔料、帯電防止剤、結晶核剤等の添加剤をさらに含有することができる。
【0023】
次に、樹脂層(II)について説明する。樹脂層(II)は、特定の融点を有するポリエステル樹脂にオレフィン系ポリマーを粒子状に分散させた構造を有する。このポリエステル樹脂としては、従来公知のものを使用することができる。このポリエステルの融点は、180℃以上、好ましくは200℃以上である。融点が上記範囲未満では、貼り合わせ工程での耐熱性不足となり、好ましくない。また、このポリエステル樹脂の融点の上限は、特に限定されないが、通常240℃程度である。融点が上記範囲を越えると、成形性が不足し、好ましくない。樹脂層(II)のポリエステル樹脂は、樹脂層(I)の結晶性ポリエステル樹脂と同一であってもよい。樹脂層(II)のポリエステル樹脂は、樹脂層(I)の結晶性ポリエステル樹脂と同様に製造することができるので、製造方法の説明を省略する。
【0024】
樹脂層(II)では、上述のポリエステル樹脂中にオレフィン系ポリマーが平均粒子径0.2〜5.0μmの粒子状に分散されていることが必要である。このオレフィン系ポリマーは、ポリエチレン及び/又はエチレン系共重合体であることが好ましく、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体,エチレン−ブテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−メチルメタアクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸共重合体、エチレン−無水マレイン酸グラフト共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体等が使用できる。オレフィン系ポリマーは、上記の中から選択された樹脂を単独で用いることもできるが、2種類以上の樹脂を併用することが好ましい。
【0025】
リメルト後のフィルムにおいて、樹脂層(II)のポリエステル中にブレンドされたオレフィン系ポリマーは粒子状に分散し、その分散粒子の平均粒子径は、0.2〜5.0μmであることが、密着性、離型性、ワキ耐性、耐衝撃性を兼備するために必要である。平均粒子径のさらに好ましい範囲は、0.2〜4.0μmである。平均粒子径が上記範囲未満であると、耐衝撃性が劣り、平均粒子径が上記範囲を越えると、ワキ耐性が低下するおそれがある。
【0026】
オレフィン系ポリマーを上記範囲の平均粒子径に分散させることは、オレフィン系ポリマーをポリエステルにブレンドする際の溶融混練の条件を制御することによって行うことができる。この条件は、選択したポリエステル樹脂とオレフィン系ポリマーの種類や量に依存するが、例えば溶融ブレンドした樹脂をTダイから層状に押し出し、フィルムを成型する場合は、単軸よりも二軸の押出し機を使用することが好ましい。
【0027】
また、ポリエステル樹脂中にオレフィン系ポリマーが上記範囲の平均粒子径で分散するためのオレフィン系ポリマーの選択例の一つとして、官能基を含有しないポリオレフィンと、官能基を含有するポリオレフィンとを含む2種類以上のオレフィン系ポリマーを併用することが好ましい。上記の構成からなるオレフィン系ポリマーをポリエステル樹脂にブレンドすることにより、中心層(コア)を官能基非含有ポリオレフィンとし、表層(シェル)を官能基含有ポリオレフィンとするコア/シェル構造のオレフィン分散粒子が生成し、効果的に微分散されると考えられる。具体的な例としては、ポリエチレンとエチレン−(メタ)アクリル酸共重合体の併用、エチレン−α−オレフィン共重合体とエチレン−α−オレフィン−(メタ)アクリル酸共重合体の併用が好ましい。ここで、官能基を含有するポリオレフィンの含有量は、ポリエステル樹脂100重量部に対して1〜10重量部の範囲であることが望ましい。1重量部未満では、シェル部を形成させるためには不十分な量となり、10重量部を越えてもシェル部の形成に対して過剰となり効果が飽和してくるため経済的ではない。
【0028】
好ましい官能基としては、ブレンドするポリエステル樹脂との親和性を高める効果のある、極性を有する官能基を用いることができ、例えば、カルボキシル基、グリシジル基、酸無水物基等が挙げられる。かかる官能基を含有するポリオレフィンとしては、具体的には各種製法及び触媒により製造されたエチレン−(メタ)アクリレート共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等のエチレン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体を例示することができる。
【0029】
樹脂層(II)中のポリエステル樹脂とオレフィン系ポリマーの配合重量比率は、91:9〜99:1であることが好ましく、91:9〜95:5であることが特に好ましい。オレフィン系ポリマーの配合率が上記範囲未満の場合、耐衝撃性の改良効果が不十分になるおそれがある。また、オレフィン系ポリマーの配合率が上記範囲を越えると、製缶時の熱処理(リメルト)時に突沸現象(いわゆるワキ)が発生しやすくなるおそれがある。
【0030】
次に、樹脂層(III)について説明する。樹脂層(III)は、水分散型ポリエステル樹脂から構成される。ここで、水分散型共重合ポリエステル樹脂とは、それ自身は水には不溶であるが、水系溶媒に分散または溶解することができる共重合ポリエステル樹脂を指す。
【0031】
水分散型ポリエステル樹脂としては、具体的には、分子内に親水性基(水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基、またはそれらの誘導体や金属塩基、またはエーテル基等)を有するモノマーを共重合したポリエステル樹脂が挙げられる。かかるモノマーとしては、具体的にはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、5−スルホイソフタル酸、4−スルホナフタレン−2,7−ジカルボン酸、5(4−スルホフェノキシ)イソフタル酸等のスルホン酸含有モノマー、及びこれらの金属塩等が挙げられ、これらの中でもスルホン酸基含有モノマーが好ましい。
【0032】
また、水分散型共重合ポリエステル樹脂としては、親水性基(カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、アミド基等)を有するビニル系モノマーを共重合ポリエステルにグラフト重合させることによって得られるポリエステル樹脂や、親水性基に変化させることができる基(酸無水物基、グリシジル基、クロル基等)を有するビニル系モノマーを共重合ポリエステルにグラフト重合させ、その後でこの基を親水性基に変化させることによって得られるポリエステル樹脂も挙げられる。これらの中でも、親水性基としてカルボキシル基を有するもの、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、及びそれらの塩等のビニル系モノマーを共重合ポリエステルグラフト重合させたものが好ましい。
【0033】
本発明の金属板ラミネート用フィルムでは、このように水分散型共重合体ポリエステル樹脂からなる樹脂層(III)を設けることにより、金属板との優れた密着強度を実現することができる。具体的には、金属板ラミネート用フィルムを金属板上に貼り合せて、そのフィルムの融点以上の熱によって再溶融した後、急速に冷却させてから測定したフィルムと金属板の密着強度を18N/15mm以上にすることができる。また、水分散型共重合ポリエステル樹脂は、水系溶媒に分散するので、樹脂層(III)の形成にあたって有機溶剤を使用する必要がなく、人体や環境への悪影響を低減することができる。
【0034】
樹脂層(III)を構成する水分散型共重合ポリエステル樹脂は、40〜80℃のTgを有することが好ましく、50〜70℃のTgを有することがさらに好ましい。Tgが上記範囲未満であると、コーティング後のハンドリングが悪くブロッキングを起こすため、好ましくない。また、Tgが上記範囲を越えると、金属との初期密着性が低下し、好ましくない。
【0035】
本発明の金属板ラミネート用フィルムでは、樹脂層(I)と樹脂層(II)の合計厚さは、被覆効果(防錆性)と経済性のバランスの点から10〜50μm、好ましくは15〜40μmである。また、樹脂層(I)/樹脂層(II)の厚さの比率は、30〜70/70〜30、好ましくは60〜40/40〜60である。リメルト処理などの高温処理の際には樹脂層の突沸(いわゆるワキ)が発生しやすいが、樹脂層(I)、(II)の層厚比率を上記の範囲にすることにより、かかる現象を抑制することができ、しごき等の加工を経て成形する際の加工条件が厳しくなっても成形性と耐衝撃性を両立することができる。
【0036】
樹脂層(III)の厚さは、5〜40nm、好ましくは7〜30nmである。樹脂層(III)の厚さが上記範囲未満であると、樹脂層(III)がいわゆる膜割れを起こし、適切な被膜を形成できないおそれがある。また、樹脂層(III)の厚さが上記範囲を越えると、樹脂層(III)自身の層間強度が弱くなるため、製缶時に剥がれ・浮きなどが起こり、収率が低下するおそれがある。
【0037】
次に、本発明の金属板ラミネート用フィルムの製造方法の一例について説明する。
まず、樹脂層(I)の結晶性ポリエステル樹脂と、樹脂層(II)のポリエステル樹脂及びオレフィン系ポリマーをドライブレンド又は溶融混合して得たポリマーとを、それぞれ公知の1軸又は2軸押出機内で溶融させた後、系内で合流させ二層とし、Tダイを使用して層状の溶融樹脂膜を得るか、または別々の流路から送られた溶融樹脂をTダイ内で合流させて二層構造の溶融樹脂膜を得る。
【0038】
次に、この溶融樹脂膜を冷却固化する。この際に使用する冷却固化方法としては、回転させた冷却ロールにTダイから層状に溶融した樹脂を接触させる公知の方法を採用することができる。具体的には、溶融樹脂を冷却ロールに接触させる際、強制的にエアーを吹き付ける方法、又は静電気で密着させる方法、又は溶融樹脂が冷却ロールに接触する周囲を減圧雰囲気にする方法を採用することが好ましい。
【0039】
冷却固化させた後、冷却固化物をポリエステルのガラス転移点以上かつ冷結晶化温度未満の温度で1.3〜6.0倍の縦延伸を実施する。さらに生産性を向上させるため、横延伸を実施することが好ましい。次いで、熱収縮率の制御のため、3%以上のリラックス率で、50℃以上でポリエステルの融点−20℃〜ポリエステルの融点−80℃以下の温度範囲で、1〜20秒間熱処理して樹脂層(I)と樹脂層(II)の積層体フィルムを得る。
【0040】
次いで、フィルムの両端を切断除去した後、必要な幅に切断してロール状のフィルムを得る。本発明では、上記の切断除去したフィルムの両端部及び/又はロール状フィルムを得た残りのフィルムを細断したものを押固める方法又は加熱溶融させる方法等によって得た原料を再使用することが可能である。再使用原料は通常、樹脂層(II)に使用することがフィルムの特性を維持する点で好ましい。再使用率は特に限定されないが、5〜50%が好ましい。
【0041】
次に、水分散型共重合ポリエステル樹脂を適当な水系溶媒に分散または溶解させて樹脂層(III)のためのコーティング液を調製し、このコーティング液を、樹脂層(I)と樹脂層(II)の積層体の樹脂層(II)表面にグラビアコーティング法などによってコーティングする。このコーティング処理は、樹脂層(I)と樹脂層(II)の積層体の製膜中(インライン)の延伸膜に対して行ってもよいし、製膜後(オフライン)のフィルムに対して行ってもよい。
【0042】
このようにして得られた本発明の金属板にラミネート用フィルムを金属板にラミネートすることによって本発明のフィルムラミネート金属板を得ることができる。フィルムをラミネートする金属板としては、鋼板もしくはアルミニウム板又はアルミニウム合金板を使用することができる。フィルムラミネート金属板を得る方法としては、これらの金属板をポリエステルの融点−20℃以上でポリエステルの融点+150℃以下に加熱した後、ラミネートロールを使用して本発明の金属板ラミネート用フィルムを金属板にラミネートし、引き続いてこのラミネート金属板をポリエステルの融点+10℃以上でポリエステルの融点+60℃以下で加熱(いわゆるリメルト処理)した後、水冷及び/又は空冷する方法が挙げられる。
【0043】
本発明のフィルムラミネート金属板では、本発明の金属板ラミネート用フィルムの樹脂層(III)側が金属板と接合するようにラミネートすることが好ましい。このようにラミネートすることにより、離型性を有する樹脂層(I)がフィルムラミネート金属板の表層を構成することになり、絞り成形時にポンチとの離型性を発揮できる。
【0044】
本発明の金属容器は、このようにして得られた本発明のフィルムラミネート金属板を成形することによって得られる。具体的には、本発明のフィルムラミネート金属板を絞りしごき成型することによって得ることができる。
【実施例】
【0045】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例で使用した評価方法は、以下の通りである。
【0046】
[評価方法]
(1)ポリエステルの融点
ポリエステル組成物を300℃で5分間加熱溶融した後、液体窒素で急冷して得たサンプル10mgを用い、窒素気流中、示差走査型熱量計(DSC)を用いて10℃/分の昇温速度で発熱・吸熱曲線(DSC曲線)を測定し、融解に伴う吸熱ピークの頂点温度をポリエステルの融点Tm(℃)とした。
【0047】
(2)極限粘度(IV)
極限粘度は、オルトクロロフェノール中25℃で測定した。
【0048】
(3)水分散型共重合ポリエステル樹脂層の厚さ
水分散型共重合ポリエステル樹脂層の厚さは、フィルムから切り出されたサンプルに基づいて、重量法によって測定した。これは、切り出されたサンプルの重量を測定した後、任意の溶剤を用いて水分散型共重合ポリエステル樹脂層を拭き取り、その後のサンプルの重量を測定し、拭き取り前後の重量差から該樹脂の比重を1として水分散型共重合ポリエステル樹脂層の厚さを算出するものである。
【0049】
(4)オレフィン系ポリマーの平均粒子径
実施例及び比較例においてポリエステル樹脂およびオレフィン系ポリマーを押出機で溶融混練しTダイより層状に押出したシートを延伸して得られたフィルムをエポキシ樹脂に包埋して硬化させたものをクライオミクロトームによって各延伸方向と平行となる断面で切開し、超薄切片を作製した。これを酸化ルテニウムで染色したのち室温で10分間保持し、次いでカーボン蒸着して透過型電子顕微鏡で観察した。分散しているオレフィン系ポリマーの平均粒子径は画像解析装置(東洋紡績製、V10)を用いて長径の加重平均により求めた。
【0050】
(5)リメルト後の密着強度
リメルトアルミニウム板を希塩酸で処理してアルミニウム金属部分の一部を溶解除去し、フィルムのみを取り出した。これをきっかけとして、フィルム/アルミニウム金属板を剥離した。充分に剥離をした後、フィルムが伸びないように補強材を貼付け、15mm幅にカッティングを行った。該サンプルを、引張り試験機を用いて引張り速度5mm/minで剥離強度(密着強度)の測定に供した。
【0051】
(6)缶内面フィルムと加工ポンチの離型性
ラミネートアルミニウム板を絞り加工によりカップに成形した後、60缶/分の速度で再絞り・しごき加工によってn=100缶を成形し、成形缶上部に生じる座屈の程度を目視観察した。評価基準は以下の通りに設定した。
○:缶開口部の座屈未発生
△:缶開口部円周の約1/3に座屈発生
×:缶開口部円周の1/3以上に座屈発生
【0052】
(7)耐衝撃性I
リメルトアルミニウム板を製缶して得た缶を280℃で40秒間加熱した後、水中で急冷した。その後、缶の胴壁中央部より7cm角のサンプルを各10枚切り出した。このサンプルの缶外面に相当する面に先端径10mmの重り(600g)を高さ10cmから落下させて衝撃を与えた後、衝撃部を水酸化ナトリウム水溶液に浸し、金属端面を陽極にし、直流12Vを30秒通電させた際の電流値を測定し、以下の基準で評価した。
○:7枚以上が電流値1mA未満
△:7枚以上が電流値1mA以上
×:7枚以上が電流値5mA以上
【0053】
(8)耐衝撃性II
リメルトアルミニウム板を製缶して得た缶を280℃で40秒間加熱した後、水中で急冷した。その後、缶の胴壁中央部より7cm角のサンプルを切り出した。このサンプルの缶外面に相当する面に先端径10mmの重り(600g)を高さ10cmから落下させて衝撃を与え、続いて7%の希塩酸を満たしたガラス容器上にサンプルをサンプルの凸部が浸漬する状態で置き、3日後に凸部の腐蝕状態を目視観察した。評価基準は以下の通りに設定した。
○:凸部の腐蝕未発生
×:凸部の腐蝕発生
【0054】
(9)ワキ耐性
リメルトアルミ板の外観を観察した。評価基準は以下の通りに設定した。
○ :ワキ未発生
× :ワキ発生
【0055】
次に、実施例および比較例に用いた結晶性ポリエステル樹脂の製造方法、及びオレフィン系ポリマーの種類とその入手先について説明する。
【0056】
(1)PET:ポリエチレンテレフタレート(IV=0.73)
投入口、温度計、圧力計、精留塔付留出管、及び撹拌翼を備えた反応装置に、テレフタル酸100重量部に対してエチレングリコール82重量部(エチレングリコール/テレフタル酸のモル比=2.2)、酸成分に対して酸化ゲルマニウムをGe元素として0.05モル%、酢酸マグネシウムをMg元素として0.05モル%、そして、平均粒子径1.3μmの無定形シリカ粒子0.23重量部を仕込み、撹拌しながら窒素を導入し、系内の圧力を0.3MPaに保ち、生成する水を系外に留去しながら230℃〜250℃でエステル化反応を行った。反応終了後、250℃で、リン酸トリメチルをP元素として0.04モル%加え、昇温しながら徐々に減圧し、275℃、1.0hPa以下の真空下で重縮合反応を行い、極限粘度0.73のポリエチレンテレフタレート(PET)を得た。
【0057】
(2)PBT:ポリブチレンテレフタレート(IV=1.0)
投入口、温度計、圧力計、精留塔付留出管、及び撹拌翼を備えた反応装置に、テレフタル酸100重量部に対して1,4−ブタンジオール86重量部(1,4−ブタンジオール/テレフタル酸のモル比=1.6)、テトラノルマルブチルチタネート0.05重量部、ブチルヒドロキシスズオキサイド0.025重量部を仕込み、生成する水を系外に留出しながら190℃〜230℃でエステル化反応を行った。反応終了後、テトラノルマルブチルチタネート0.05重量部およびリン酸0.025重量部を添加し、250℃、減圧下(1.0hPa以下)で重縮合反応を行い、ポリブチレンテレフタレート(PBT、極限粘度1.0)を得た。
【0058】
(3)PET−I(10):ポリエチレンテレフタレート・イソフタレート(エチレンイソフタレートの繰り返し単位10モル%、IV=0.73)
テレフタル酸100重量部をテレフタル酸90重量部、イソフタル酸10重量部に変更した以外はポリエチレンテレフタレート(PET)の製造方法と同様の方法により製造し、ポリエチレンテレフタレート・イソフタレート(PET−I(10)、極限粘度0.73)を得た。
【0059】
(4)オレフィンA:低密度ポリエチレン(住友化学社製、スミカセンG401)を用いた。
(5)オレフィンB:エチレン−アクリル酸共重合体(ダウ・ケミカル社製、プリマコール3440)を用いた。
(6)オレフィンC:エチレン−メタクリル酸共重合体(三井デュポンポリケミカル社製、ニュクレルN1108C)を用いた。
(7)オレフィンD:エチレン−エチルアクリレート共重合体(三井デュポンポリケミカル社製、エバフレックスA712)を用いた。
(8)オレフィンE:エチレン−1−ブテン共重合体(日本合成ゴム社製、EBM2041P)を用いた。
【0060】
[実施例1]
樹脂層(I):主原料としてのPET/PBT=40/60(重量%)にヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製:Irganox1010)1000ppm及びポリエチレンワックス1000ppmを添加した原料を100℃で24時間乾燥したものを用いた。
樹脂層(II):主原料としてのPET−I(10)/オレフィンA/オレフィンB=94/3/3(重量%)を2軸ベント式押出機を用いて270℃で予備混練して得た原料を100℃で24時間乾燥したものを用いた。
樹脂層(I)、(II)をそれぞれ単軸押出機を用いて270℃で溶融させた後、流路内で合流させ、Tダイより層状に冷却ロール上に押出し、積層樹脂の未延伸シートを得た。該未延伸シートを予熱温度80℃、延伸温度100℃で縦方向に3.5倍延伸し、さらにテンターで予熱温度80℃、延伸温度100℃で横方向に4.0倍延伸した後、150℃で8秒間熱処理して厚さ20μmの二層フィルムを得た。このフィルムの各層の厚さの比率は樹脂層(I)/樹脂層(II)=60/40であった。
【0061】
該フィルムに対して、グラビアコーティング法によって、乾燥後のコート層厚さが10nmとなるように調整した、スルホン酸塩基含有共重合ポリエステルの水系分散型コート液(東洋紡製 バイロナール)を樹脂層(II)側にコーティングし、160℃で8秒間乾燥し、水分散型共重合ポリエステル樹脂層(III)を設けた金属板ラミネート用フィルムを得た。このフィルムの構成を表1に示す。
【0062】
この金属板ラミネート用フィルムを、250℃に加熱した3004系アルミニウム合金板(厚さ0.26mm)に、水分散型共重合ポリエステル樹脂層(III)を接合面としてラミネートした後、40℃以下で急冷硬化させてラミネートアルミニウム板を作製した。次に、このラミネートアルミニウム板を275℃で40秒間加熱した後、空冷し、次いで水中急冷してリメルトアルミニウム板を得た。
【0063】
こうして得られたリメルトアルミニウム板に成形用潤滑剤を塗布した後、加熱して板温70℃で絞り加工を実施した。次いで、得られたカップの温度を40℃にして金型温度80℃でしごき加工を実施し、350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0064】
本実施例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性I及びIIの測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本実施例のフィルムは密着性に優れていた。また、本実施例のラミネート板はワキ耐性と離型性に優れ、かつ本実施例のアルミ缶は耐衝撃性に優れていた。
【0065】
[実施例2]
樹脂層(I)と(II)の層厚の比率を50/50とし、樹脂層(I)への酸化防止剤、ポリエチワックス添加量を各々800ppmとした以外は実施例1と同様にして、表1に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例1と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0066】
本実施例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本実施例のフィルムは密着性に優れていた。また、本実施例のラミネート板はワキ耐性と離型性に優れ、かつ本実施例のアルミ缶は耐衝撃性に優れていた。
【0067】
[実施例3]
樹脂層(II)の原料をPET−I(10)/オレフィンA/オレフィンC=94/3/3(重量%)とした以外は実施例1と同様にして、表1に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例1と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0068】
本実施例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本実施例のフィルムは密着性に優れていた。また、本実施例のラミネート板はワキ耐性と離型性に優れ、かつ本実施例のアルミ缶は耐衝撃性に優れていた。
【0069】
[実施例4]
樹脂層(II)の原料をPET−I(10)/オレフィンA/オレフィンD=94/3/3(重量%)とした以外は実施例2と同様にして、表1に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例2と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0070】
本実施例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本実施例のフィルムは密着性に優れていた。また、本実施例のラミネート板はワキ耐性と離型性に優れ、かつ本実施例のアルミ缶は耐衝撃性に優れていた。
【0071】
[実施例5]
樹脂層(II)の原料をPET−I(10)/オレフィンB/オレフィンE=94/3/3(重量%)とした以外は実施例3と同様にして、表1に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例3と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0072】
本実施例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本実施例のフィルムは密着性に優れていた。また、本実施例のラミネート板はワキ耐性と離型性に優れ、かつ本実施例のアルミ缶は耐衝撃性に優れていた。
【0073】
[実施例6]
樹脂層(II)の原料をPET/PET−I(10)/オレフィンA/オレフィンB=47/47/3/3(重量%)とした以外は実施例3と同様にして、表1に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例3と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0074】
本実施例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本実施例のフィルムは密着性に優れていた。また、本実施例のラミネート板はワキ耐性と離型性に優れ、かつ本実施例のアルミ缶は耐衝撃性に優れていた。
【0075】
[比較例1]
樹脂層(II)の原料をPET−I(10)=100(重量%)(実施例1からオレフィンを除いた原料)とした以外は実施例1と同様にして、表2に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例1と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0076】
本比較例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本比較例の製品は密着性、ワキ耐性、離型性に優れるものの、耐衝撃性が著しく劣っていた。
【0077】
[比較例2]
水分散型共重合ポリエステル樹脂の塗布を行わない以外は実施例3と同様にして、表2に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例3と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0078】
本比較例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本比較例の製品は、ワキ耐性に優れるものの、密着性及び離型性が著しく劣っていた。なお、耐衝撃性については、製品の離型性が著しく劣っていたため、評価しなかった。
【0079】
[比較例3]
水分散型樹脂のコート厚さを50nmとした以外は実施例3と同様にして、表2に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例3と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0080】
本比較例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本比較例の製品は、ワキ耐性に優れるものの、密着性及び離型性が著しく劣っていた。なお、耐衝撃性については、製品の離型性が著しく劣っていたため、評価しなかった。
【0081】
[比較例4]
樹脂層(I)の原料をPET−I(10)=100(重量%)とした以外は実施例3と同様にして、表2に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例3と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0082】
本比較例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本比較例の製品は、密着性及びワキ耐性に優れるものの、リメルトアルミニウム板を製缶した際に缶内面フィルムの延展不良が発生し、離型性が著しく劣っていた。なお、耐衝撃性については、製品の離型性が著しく劣っていたため、評価しなかった。
【0083】
[比較例5]
樹脂層(I)の酸化防止剤含有量を100ppmとした以外は実施例3と同様にして、表2に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例3と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0084】
本比較例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本比較例の製品は、密着性に優れるものの、リメルトアルミニウム板のリメルト時に突沸(いわゆるワキ)現象が発生し、ワキ耐性が著しく劣っていた。なお、離型性及び耐衝撃性については、製品の離型性が著しく劣っていたため、評価しなかった。
【0085】
[比較例6]
樹脂層(I)のポリエチレンワックス含有量を100ppmとした以外は実施例3と同様にして、表2に示す構成の金属板ラミネート用フィルムを得た。次いで、実施例3と同様にしてリメルトアルミニウム板を作製し、製缶して350mlサイズのシームレス缶を得た。
【0086】
本比較例の製品のリメルト後の密着強度、ワキ耐性、缶内面フィルムと加工ポンチの離型性、耐衝撃性の測定結果を表3に示す。表3から明らかなように、本比較例の製品は、密着性及びワキ耐性に優れるものの、リメルトアルミニウム板を製缶した際に缶内面フィルムの滑り不良が発生し、離型性が著しく劣っていた。なお、耐衝撃性については、製品の離型性が著しく劣っていたため、評価しなかった。
【0087】
【表1】

【0088】
【表2】

【0089】
【表3】

【産業上の利用可能性】
【0090】
本発明の金属板ラミネート用フィルムは、密着性、離型性、ワキ耐性、及び耐衝撃性のすべてを高度に満足するので、清涼飲料、ビール、缶詰等の金属容器の腐蝕防止のために極めて有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
20〜80/80〜20重量%の結晶性ポリエチレンテレフタレート/結晶性ポリブチレンテレフタレートからなる結晶性ポリエステル樹脂に酸化防止剤及び潤滑剤を各々500ppm以上含有させた樹脂層(I)と、180℃以上の融点を有するポリエステル樹脂にオレフィン系ポリマーを平均粒子径0.2〜5.0μmの粒子状に分散させた樹脂層(II)とを積層し、さらに樹脂層(II)の金属板と接着することを意図する側に水分散型共重合ポリエステル樹脂からなる樹脂層(III)を積層して構成され、樹脂層(I)と樹脂層(II)の合計厚さが10〜50μmであり、樹脂層(I)/樹脂層(II)の厚さの比率が30〜70/70〜30であり、樹脂層(III)の厚さが5〜40nmであることを特徴とする金属板ラミネート用フィルム。
【請求項2】
金属板ラミネート用フィルムを金属板上に貼り合せて、そのフィルムの融点以上の熱によって再溶融した後、急速に冷却させてから測定したフィルムと金属板の密着強度が18N/15mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の金属板ラミネート用フィルム。
【請求項3】
樹脂層(I)の融点が、200〜260℃であり、樹脂層(I)の融解ピークが少なくとも二つ存在することを特徴とする請求項1又は2に記載の金属板ラミネート用フィルム。
【請求項4】
樹脂層(III)の水分散型共重合ポリエステルのTgが40〜80℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属板ラミネート用フィルム。
【請求項5】
オレフィン系ポリマーがポリエチレン及び/又はエチレン系共重合体からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属板ラミネート用フィルム。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載の金属板ラミネート用フィルムを金属板にラミネートして得られることを特徴とするフィルムラミネート金属板。
【請求項7】
請求項6に記載のフィルムラミネート金属板を成形して得られることを特徴とする金属容器。

【公開番号】特開2010−240985(P2010−240985A)
【公開日】平成22年10月28日(2010.10.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−92364(P2009−92364)
【出願日】平成21年4月6日(2009.4.6)
【出願人】(000003160)東洋紡績株式会社 (3,622)
【出願人】(000006655)新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Fターム(参考)】