專利名稱：二片罐體用層壓鋼板和二片罐體的制造方法、以及二片層壓罐體的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及二片罐體(two-piece can body)用層壓鋼板和二片罐體的制造方法、以及二片層壓罐體，具體而言，涉及氣溶膠罐等具有高加工度(high strain level)的二片罐的罐體用層壓鋼板和二片罐體的制造方法、以及二片層壓罐體。

背景技術(shù)：
金屬制的罐大致分為二片罐和三片罐。二片罐是由與罐底為一體的罐體和蓋兩部分構(gòu)成的罐。三片罐是由罐身(can body)、頂蓋(can end)和底蓋(can bottom)三部分構(gòu)成的罐。二片罐的罐體由于不存在接縫部(焊接部)而外觀美觀，而另一方面，通常要求高加工度。由于三片罐的罐體存在接縫部，因此比二片罐的外觀差，但通?？刹捎玫图庸ざ?lowstrain)。因此，在市場上小容量且高級制品大多使用二片罐，大容量且廉價制品大多使用三片罐。
二片罐中，作為像氣溶膠罐一樣拉深加工度高、罐高方向的延伸度大(high elongation)(以下，有時也只簡稱為“加工度高”)的二片罐的罐體用金屬材料，通常使用價格昂貴且板厚厚的鋁，而幾乎不使用廉價且板厚薄的鍍錫鐵皮或無錫鋼板等鋼板原材。其原因在于，由于氣溶膠二片罐的加工度非常高，因此鋼板難以應用于拉深加工、DI加工等高加工，與此相對，鋁等軟質(zhì)金屬材料能夠應用于沖擊成形法。
在這種情況下，如果能用廉價、即使薄也有高強度的鍍錫鐵皮或無錫鋼板等鋼板原材來制造如上所述的加工度高的二片罐的罐體，則工業(yè)上的意義非常大。
這里，關(guān)于加工度低的通常的二片罐，目前已知以樹脂層壓鋼板(以下，稱為“層壓鋼板”)作為原料，通過拉深加工法、DI加工法制造的技術(shù)。通常，上述的加工度低的二片罐的制造中作為原料使用的層壓鋼板的覆蓋，主要為聚酯。其中，可以例示以聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯-聚間苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯-聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚物及飽和聚酯作為主相的離聚物復合物材料等。這些是根據(jù)加工度低的二片罐的制造方法而設計的，在其范圍內(nèi)是優(yōu)選的。但是，關(guān)于例如像氣溶膠用二片罐體等那樣，在拉深加工后進行加工度高的縮徑加工時的罐體的制造方法，并沒有進行研究。
專利文獻1～3公開了樹脂覆蓋金屬板的拉深加工法、DI加工方法。但是，這些技術(shù)均以飲料罐、食品罐等加工度低的罐體為目標。具體而言，公開了在制造低加工度的二片罐時，通過在加工后實施熱處理來緩和加工產(chǎn)生的內(nèi)部應力、或者積極地使樹脂取向的技術(shù)。專利文獻2和3公開了以防止樹脂層的剝離、加工后的阻氣性為目的，在中間階段、最后階段實施熱處理的技術(shù)。即，在專利文獻2中提出了使用取向性熱塑性樹脂、為了緩和內(nèi)部應力和促進取向結(jié)晶化而進行熱處理的方案。該熱處理法，現(xiàn)已成為飲料罐等通常使用的方法。而且，專利文獻2中記載了，在被再次拉深加工后的杯子形成的狀態(tài)下進行熱處理，期望覆蓋樹脂的結(jié)晶度充分地促進的熔點在-5℃以下。但是，只要看實施例的記載就可知，其仍然僅以加工度低的物質(zhì)為對象。并且，專利文獻3的實施例中公開了，將由飽和聚酯和離聚物的復合物構(gòu)成的樹脂設計為覆蓋層，并進行了DI加工的例子。專利文獻3是在拉深加工后實施熱處理，然后實施DI加工、縮頸加工及翻邊加工的加工方法。但是，與專利文獻2同樣，只要看實施例的記載就可知，其仍然僅以加工度低的物質(zhì)為對象。
專利文獻4和5中公開了，在成形為罐之后，主要通過在樹脂的熔點以上對罐實施熱處理來緩和內(nèi)部應力的方法。但是，只要看說明書正文和實施例的記載就可知，所得到的罐體的加工度仍然低。
專利文獻1日本特公平7-106394號公報 專利文獻2日本專利第2526725號公報 專利文獻3日本特開2004-148324號公報 專利文獻4日本特公昭59-35344號公報 專利文獻5日本特公昭61-22626號公報 即，至今為止，還沒有公開過使用層壓鋼板制造像氣溶膠罐這樣的加工度高的二片罐的罐體的方法。本發(fā)明人在嘗試使用圓形的層壓鋼板，通過DI加工將其成形為有底筒狀后，將其開口部附近部分進行縮徑加工(diametral reduction)而制造加工度高的二片罐時，仍然發(fā)生了樹脂層的剝離(delamination)和斷裂(fracture)。認為這是高加工成形中特有的問題，熱處理對問題的解決是有效的。但是，根據(jù)以往的見解，即使進行成形后或成形前的熱處理，問題的解決也并不充分，在高加工度區(qū)域中無法避免樹脂層的剝離(delamination of resin layer)。這樣，即使將現(xiàn)有技術(shù)簡單地應用在加工度高的二片罐罐體的制造中，也不能解決樹脂層剝離的問題。并且，在熱處理工序以后的工序中，樹脂層的加工性變差的問題也重新產(chǎn)生。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供作為具有高加工度且不存在樹脂層的剝離和斷裂的二片罐罐體的原材合適的層壓鋼板，以及二片罐體的制造方法和二片層壓罐體。
在加工度高的二片罐的加工中，樹脂層必須具有可追隨高度的加工的加工性。這里，雖然進行了較多高加工性的樹脂的研究，但從樹脂表面的形狀的觀點出發(fā)的研究較少。作為增加樹脂表面的凹凸從而使加工性提高的方法，正在進行通常通過向樹脂層中添加被稱為潤滑劑的小粒徑的二氧化硅等粒子來降低對于加工模具等的表面摩擦，從而使加工容易的試驗。其中，本發(fā)明人著眼于在層壓平滑的薄膜時，通過層壓輥賦予該薄膜樹脂表面大的凹凸，而進行研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過賦予薄膜樹脂表面大的凹凸，加工性大幅提高。具體情況如下。
為了降低表面摩擦而使用的潤滑劑的大小通常在1μm以下，因此添加了這種潤滑劑的樹脂層的表面凹凸非常細小。另一方面，通過控制層壓輥的表面形狀、層壓溫度及壓力，層壓時可以在薄膜面方向上賦予與層壓輥的表面形狀對應大小的凹凸。例如，將通常的表面粗糙度約0.5μm的膠輥作為層壓輥來使用時，在面方向上賦予數(shù)十至數(shù)百微米的凹凸成為可能。并且，表面粗糙度也可以用中心線表面粗糙度(Ra)控制在0.2～1.8。而且，可知研究結(jié)果為，在具有這種凹凸表面的層壓鋼板中，由于表面摩擦極大地降低、加工應力也極大地降低，因此加工性大幅地提高。
在這種表面形狀的層壓鋼板中，即使在進行氣溶膠二片罐這樣加工度高的成形加工時，也沒有薄膜剝離、薄膜破裂等的發(fā)生。并且可知，在加工后進行熱處理時的粘合性的恢復性方面優(yōu)良，在作為罐的薄膜粘合性方面也具有優(yōu)良的傾向。而且可知，對于熱處理而言，與共聚比小的情況相比，還可以降低用于使粘合性充分恢復的熱處理溫度，并且也可以縮短熱處理時間。另外，可知由于冷卻中結(jié)晶化難以發(fā)生，因此即使冷卻速度慢也可以確保充分的性能。
本發(fā)明基于以上的見解而完成，其主旨如下。
[1]一種二片罐用層壓鋼板，用于滿足下式的二片罐體，其特征在于，所述層壓鋼板至少在單面具有聚酯樹脂層，且所述聚酯樹脂層表面的中心線表面粗糙度Ra為0.2μm以上、1.8μm以下， r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4 其中，h二片罐的罐體高度，r最大半徑，r1最小半徑，R重量變得與罐體相等的成形前的圓形層壓鋼板的半徑。
[2]如[1]所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂層表面具有30以上、100以下的60度光澤度。
[3]如[1]所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂通過以對苯二甲酸為主成分的二羧酸成分和以乙二醇為主成分的二醇成分的縮聚而得到，所述二羧酸成分含有8mol％以上、20mol％以下的間苯二甲酸成分作為共聚成分，面取向系數(shù)在0.04以下，并且結(jié)晶化溫度為140～160℃。
[4]如[1]所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂層表面具有0.2μm以上、1.0μm以下的中心線表面粗糙度Ra。
[5]如[1]所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂層表面具有0.4μm以上、1.8μm以下的中心線表面粗糙度Ra。
[6]如[5]所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂層表面具有0.4μm以上、1.0μm以下的中心線表面粗糙度Ra。
[7]一種二片罐體的制造方法，其特征在于，將由[1]所述的二片罐體用層壓鋼板構(gòu)成的圓形板多段成形，加工成滿足下式的成形體， r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4 其中，h二片罐的罐體高度，r最大半徑，r1最小半徑，R重量變得與罐體相等的成形前的圓形層壓鋼板的半徑。
[8]如[7]所述的二片罐體的制造方法，其中，在成形加工工序的中途階段，在150℃以上、220℃以下的溫度下進行熱處理。
[9]如[8]所述的二片罐體的制造方法，其中，所述熱處理在滿足下式的成形加工階段進行， r1≤r，0.2≤r1/R≤0.5，且1.5≤h/(R-r)≤2.5 其中，h二片罐的罐體高度，r最大半徑，r1最小半徑，R重量變得與罐體相等的成形前的圓形層壓鋼板的半徑。
[10]如[8]所述的二片罐體的制造方法，其中，進行多次所述熱處理。
[11]一種二片層壓罐體，通過[7]所述的方法制造。



圖1是表示本發(fā)明的二片罐體的制造工序的一個實施方式的圖。
在圖1中，標號表示以下含義。
1圓形坯料 2直壁部分 3穹頂形狀部 4頸形狀部 5錐形狀部
具體實施例方式 下面，對本發(fā)明更詳細地進行說明。
本發(fā)明雖以二片罐為對象，但優(yōu)選應用于其中的氣溶膠罐等具有高加工度的二片罐。因此，首先，對作為本發(fā)明對象的二片罐進行說明。
圖1是表示本發(fā)明的二片罐體的制造工序的一個實施方式的圖。圖1中示出了，通過拉深加工(包括DI加工)將由樹脂層壓鋼板構(gòu)成的圓形坯料(circular blank)1成形為有底筒狀的成形體，然后對上述成形體的開口部附近進行縮徑加工(diametral reduction)，從而制造開口部附近被縮徑的二片罐體的工序。另外，本發(fā)明中所說的“圓形”，只要是實施拉深加工、DI加工、縮徑加工和/或翻邊加工等的形狀即可，并沒有特別的限定。因此，用于罐體的成形加工的樹脂層壓鋼板，當然可以是圓板狀，也可以包括例如大致圓板狀、變形圓板狀或橢圓狀。
圖1中，1為成形加工前的圓形坯料(坯料片)，2為罐體的直壁部分(工序D中沒有進行縮徑加工的直壁部分)，3為穹頂形狀部，4為在頸形狀部進行縮徑加工后的直壁部分，5為錐形狀部，是縮徑加工后的錐形壁部分。
根據(jù)圖1，首先，對圓形坯料1進行一段或多段拉深加工(包括DI加工)，成形為具有規(guī)定的罐徑(半徑r，罐外表面的半徑)的有底筒狀的成形體(工序A)。接著，進行將成形體的底部向上方成形為凸起狀形狀而形成穹頂形狀部3的穹頂加工(工序B)。然后對成形體的開口側(cè)端部進行切邊加工(工序C)。接著對成形體的開口側(cè)部分進行一段或多段的縮徑加工，將成形體的開口部側(cè)部分縮徑加工成規(guī)定的罐徑(半徑r1，罐外表面的半徑)，從而得到所希望的最終成形體(二片罐體)(工序D)。另外，圖1中，R0為成形加工前的圓形坯料1的半徑(橢圓為長徑和短徑的平均值)，h、r及r1分別為成形中途階段的成形體或最終成形體的高度、最大半徑、最小半徑，R為重量變得與最終成形體相等的成形前的圓形板的半徑。
即，在本發(fā)明的二片罐的罐體的制造中，工序A中最大半徑r與最小半徑r1相同，即r＝r1，工序D中變?yōu)閞＞r1。
并且，R0是由最終成形體計算得到的R加上切邊量而得到的，是可以任意決定的值。但是，由于被切邊的部分為廢料，因此在工業(yè)上期望其盡可能的小，通常為R的10％以下、至多為20％以下。即，R0大多在R的1～1.1倍、最大1～1.2倍的范圍內(nèi)。因此，在本發(fā)明的實施中，例如，使用R＝R0/1.05這個值，能夠知道在中間階段進行熱處理的時刻。另外，制造多個該罐體時，通過試制品能夠得知R。
重量變得與最終成形體相等的成形前的圓形板的半徑R，可基于最終成形體的測定重量而決定。即，測定最終成形體的重量，通過計算求出變得與該重量相等的成形前的層壓鋼板的圓形板的尺寸(半徑)，將其作為重量變得與最終成形體相等的成形前的圓形板的半徑R。在罐體的制造工序的中途，罐端部被切邊，但由于重量變得與最終成形體相等的成形前的圓形板的半徑R排除了切邊的影響，因此能夠進行更恰當?shù)募庸ざ仍u價。
在如上對樹脂層壓鋼板的圓形坯料應用拉深加工(包括DI加工)、縮徑加工而制成的二片罐中，樹脂層沿高度方向延伸而沿圓周方向收縮。加工度高時，樹脂的變形量增大，導致樹脂層的斷裂。因此，在本發(fā)明中，首先設定加工度的指標，作為加工度的指標，不僅使用表示收縮程度的參數(shù)r1/R，還使用與罐高方向的延伸相關(guān)的參數(shù)h/(R-r)。其原因在于，在成形加工加工度高的二片罐體時，為了表現(xiàn)加工度，除了拉深比以外，還需要考慮延伸量。即，通過用收縮程度和延伸程度來規(guī)定加工度，使樹脂層的變形幅度定量化。樹脂層因沿高度方向延伸、沿圓周方向收縮而容易剝離，因而除了收縮程度以外，高度方向的延伸量也成為重要因素。
根據(jù)以上的結(jié)果，在本發(fā)明中，關(guān)于最終制造的罐體(最終成形體)的加工度，規(guī)定最終成形體的高度h、最大半徑r、最小半徑r1相對于重量變得與最終成形體相等的成形前的圓形板的半徑R，在滿足0.1≤r1/R≤0.25、且1.5≤h/(R-r)≤4的范圍內(nèi)。
如上所述，本發(fā)明的目的在于，使用層壓鋼板能夠制造通過現(xiàn)有技術(shù)難以制造的加工度高的二片罐體。在現(xiàn)有技術(shù)中，難以使用層壓鋼板制造同時滿足規(guī)定收縮程度的參數(shù)r1/R在0.25以下且規(guī)定延伸程度的參數(shù)h/(R-r)在1.5以上的加工度高的二片罐體。因此，在本發(fā)明中，作為對象的二片罐體的加工度，使r1/R在0.25以下、且使h/(R-r)在1.5以上。
另一方面，如果是規(guī)定收縮程度的參數(shù)r1/R小于0.1、或規(guī)定延伸程度的參數(shù)h/(R-r)超過4的高加工度，則即使能夠成形也會白白地增加成形段數(shù)，或者隨著加工硬化達到板的延伸極限而出現(xiàn)板斷裂的問題。因此，在本發(fā)明中，規(guī)定作為對象的二片罐體的加工度為0.1≤r1/R且h/(R-r)≤4。
歸納上述結(jié)果，作為本發(fā)明對象的二片罐體是滿足下述式的二片罐體。
r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4 其中，h二片罐的罐體高度，r最大半徑，r1最小半徑，R重量變得與該罐體相等的成形前的圓形層壓鋼板的半徑。
另外，作為本發(fā)明對象的多段成形是拉深加工、DI加工、縮徑加工中的任意一項加工或它們的組合加工。包括縮徑加工時，最終成形體的尺寸r1為r＞r1。不包括縮徑加工時，最終成形體的尺寸為r＝r1(r、r1為最終成形體的罐徑)。
接著，對本發(fā)明的層壓鋼板所使用的基體金屬板進行說明。本發(fā)明的層壓鋼板所使用的基體金屬板為鋼板。因此，比鋁等廉價，經(jīng)濟性優(yōu)良。作為優(yōu)選的鋼板，有通常的無錫鋼板或鍍錫鐵皮等。無錫鋼板例如優(yōu)選在表面具有附著量為50～200mg/m2的金屬鉻層和以金屬鉻換算的附著量為3～30mg/m2的鉻氧化物層的無錫鋼板。鍍錫鐵皮優(yōu)選具有0.5～15g/m2的鍍敷量的鍍錫鐵皮。板厚雖然沒有特別的限定，但可以使用例如0.15～0.30mm范圍的板厚。另外，如果不考慮經(jīng)濟性，則本發(fā)明也可以簡單地應用于鋁原材。
接著，對構(gòu)成本發(fā)明的層壓鋼板的樹脂層進行說明。在加工度高的二片罐體的成形加工中，加工時的表面摩擦的影響也較大，通常存在表面摩擦越小加工性越高的傾向。從上述觀點出發(fā)，進行了賦予樹脂表面凹凸的嘗試。例如有如下方法向樹脂中添加細小粒子，并通過使該粒子露出于樹脂表面，使表面粗糙度增加，從而使加工性提高。但是，由本發(fā)明人的研究結(jié)果可知，即使使用平滑的樹脂薄膜，也可以通過在層壓時向薄膜樹脂表面賦予凹凸來極大地降低表面摩擦，因此加工應力降低、加工性大幅提高。
其結(jié)果是，在本發(fā)明中，關(guān)于樹脂層表面的表面凹凸，規(guī)定以中心線表面粗糙度(Ra)(以下，有時稱為表面粗糙度)計在0.2μm以上、1.8μm以下。由于通常飲料罐等容器要求高的光澤度，因而也將用于這種容器的層壓鋼板的表面設計成平滑的。通常，用于上述高光澤度的層壓鋼板的薄膜，表面粗糙度Ra在0.1μm以下，層壓后也能保持表面的平滑度，表面粗糙度為約0.1μm。另一方面，若對樹脂層表面賦予表面粗糙度超過0.2μm的表面粗糙度，則會顯示出加工性的提高，且存在其粗糙度提高則加工性提高的傾向。更優(yōu)選為0.4μm以上。另一方面，若表面粗糙度超過1.8μm，則薄膜的厚度產(chǎn)生不均，因此容易產(chǎn)生薄膜缺陷等。因此以1.8μm為上限。更優(yōu)選為1.0μm以下。
另外，樹脂層(薄膜)表面的粗糙度可以通過控制層壓輥的表面形狀、層壓溫度及壓力來控制。存在層壓輥的表面粗糙度越粗糙，層壓溫度、壓力越高，粗糙度變得越大的傾向，特別是層壓溫度的影響較大，通過使溫度在薄膜樹脂的熔點附近，表面粗糙度增大。并且，通過將層壓輥表面的溫度提高設定，表面粗糙度有增大的傾向。
通過層壓溫度來控制薄膜樹脂的表面粗糙度時，優(yōu)選為(樹脂的熔點-8℃)以上、(樹脂的熔點+12℃)以下。若層壓溫度低于(樹脂的熔點-8℃)，則表面粗糙度不能充分增大；若超過(樹脂的熔點+12℃)，則表面變得過于粗糙，薄膜的厚度產(chǎn)生不均，因而容易產(chǎn)生薄膜缺陷等，另外，存在薄膜樹脂粘合在層壓輥上的可能性。
如上具有表面粗糙度的薄膜樹脂層表面，成為抑制了光澤度的消光狀態(tài)的表面。優(yōu)選30以上、100以下的60度光澤度，雖然光澤度越低，表面粗糙度越大，加工性也越高，但若小于30則表面粗糙度過大，存在薄膜的厚度產(chǎn)生不均的情況。優(yōu)選光澤度在50以上。另一方面，若光澤度高于100，則表面粗糙度減小，存在無法預料加工性的提高的情況。
構(gòu)成本發(fā)明的層壓鋼板的樹脂層以聚酯樹脂為基礎。而且，聚酯樹脂的二羧酸成分以對苯二甲酸作為主成分，二醇成分以乙二醇作為主成分。而且，從聚酯樹脂層的加工性和強度的平衡出發(fā)，作為共聚成分，優(yōu)選含有8mol％以上、20mol％以下的間苯二甲酸成分。并且，優(yōu)選面取向系數(shù)在0.04以下、結(jié)晶化溫度為140～160℃。
共聚成分比率低時，分子容易取向，加工度增高，存在薄膜發(fā)生剝離或產(chǎn)生與罐高方向平行的裂紋(斷裂)的傾向。并且，對加工后的罐體實施熱處理時取向也同樣地進行。從防止上述問題的觀點出發(fā)，本發(fā)明中使共聚成分的含量的優(yōu)選下限為8mol％。從取向的難度方面出發(fā)，雖然共聚成分的比率越高越好，但若超過20mol％，則除了由于薄膜成本增高而經(jīng)濟性變差之外，還存在薄膜變得柔軟而使抗劃痕性和耐化學性下降的可能性。因此，使共聚成分的含量的優(yōu)選上限為20mol％。
關(guān)于聚酯樹脂的結(jié)晶化溫度，優(yōu)選在140℃～160℃的范圍內(nèi)。若低于140℃，則非常容易結(jié)晶化，因此在高加工度的加工中存在薄膜樹脂上產(chǎn)生裂紋或針孔的情況。另一方面，高于160℃時，結(jié)晶化速度非常緩慢，因此即使進行150℃以上的熱處理也不能充分地結(jié)晶化，存在薄膜的強度和耐久性受到損害的情況。
而且，為了使樹脂層追隨作為本發(fā)明對象的高加工度的二片罐體的成形，層壓鋼板的樹脂層的初期取向狀態(tài)也很重要。即，雖然通過二軸延伸等制成的薄膜在面內(nèi)取向于延伸方向，但若層壓后該取向也處于高的狀態(tài)下，則無法追隨加工，有時導致斷裂。從這樣的觀點出發(fā)，優(yōu)選面取向系數(shù)在0.04以下。使用面取向系數(shù)0.08～0.15的二軸延伸薄膜來制造這樣的層壓鋼板時，只要充分提高層壓時的溫度而使取向結(jié)晶熔化即可。從上述觀點出發(fā)，通過擠出法制作的薄膜由于幾乎沒有取向，因而優(yōu)選。同樣，在鋼板上直接層壓熔融樹脂的直接層壓法也因同樣的理由而優(yōu)選。
接著，對本發(fā)明的層壓鋼板進行說明。
本發(fā)明的層壓鋼板，在上述金屬板的至少單面上具有上述的聚酯樹脂層。而且，本發(fā)明所規(guī)定的層壓鋼板，也可以在樹脂層中加入顏料、潤滑劑、穩(wěn)定劑等添加劑來使用，除了本發(fā)明規(guī)定的樹脂層外，也可以將具有其它功能的樹脂層配置在上層或其與基體鋼板的中間層。
樹脂層的厚度變薄則加工性變得嚴格，但對于本發(fā)明所規(guī)定的樹脂層而言，即使是薄的樹脂層也可以優(yōu)選使用。樹脂厚度根據(jù)加工程度、其它要求特性適當選擇即可，可以優(yōu)選例如5μm以上、50μm以下的厚度。特別是在樹脂層薄至30μm以下的范圍內(nèi)時，為本發(fā)明的效果貢獻大的區(qū)域，因而優(yōu)選。
樹脂向鋼板的層壓方法沒有特別的限定?？梢赃m當選擇使二軸延伸薄膜或無延伸薄膜熱壓接的熱壓接法(heat lamination method)、使用T型模等直接在鋼板上形成樹脂層的擠出法等。并確認了任意一種方法都能得到充分的效果。
接著，對本發(fā)明的二片罐體進行說明。
本發(fā)明的二片罐體是通過將由上述的層壓鋼板構(gòu)成的圓形板多段成形，并加工為滿足下述式的成形體而得到的。
r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4 其中，h二片罐的罐體高度，r最大半徑，r1最小半徑，R重量變得與罐體相等的成形前的圓形層壓鋼板的半徑。
在成形加工本發(fā)明所規(guī)定的高加工度的二片罐體時，存在由于加工條件、樹脂種類而產(chǎn)生剝離的情況。因此，需要根據(jù)罐體的用途、規(guī)格來確保所必需的粘合力，此時，在直至加工為最終成形體的成形加工的中途階段，對成形體至少進行一次熱處理是有效的，所述熱處理是加熱成形體以使其溫度達到150℃以上、220℃以下。
該熱處理用于緩和因加工而產(chǎn)生的內(nèi)部應力，通過緩和內(nèi)部應力，具有提高粘合性的效果。本發(fā)明所規(guī)定的高加工度的罐體，樹脂層的應變程度大，存在容易產(chǎn)生大的內(nèi)部應力的傾向。其結(jié)果是，產(chǎn)生由該內(nèi)部應力導致的樹脂層的剝離。因此，通過實施熱處理，其內(nèi)部應力得到緩和，抑制粘合力的降低，進而可以防止剝離。但是，另一方面，由于進行該熱處理，樹脂的取向結(jié)晶化進行，因此也存在使樹脂層的加工性降低的負面作用。特別是在本發(fā)明規(guī)定的高加工度范圍內(nèi)，在熱處理后有時仍需要加工，在該加工中，取向結(jié)晶化導致加工性降低，因此優(yōu)選抑制取向結(jié)晶化。因此，為了抑制取向結(jié)晶化，在本發(fā)明中，規(guī)定作為優(yōu)選條件的熱處理條件和熱處理的時刻。在本發(fā)明中，作為熱處理條件，優(yōu)選在中間階段，加熱成形體而使其溫度達到150℃以上、220℃以下。樹脂種類如上所述，可以通過選擇難以取向的種類來抑制熱處理時的取向結(jié)晶化，共聚化比率的下限值也可以由此觀點而確定。并且，通過使用這樣的樹脂，低溫下的樹脂流動成為可能，且遠低于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂的熔點(258℃)的溫度下的熱處理成為可能。并且，還可以縮短達到熱處理溫度所需要的時間。
若熱處理溫度在聚酯樹脂的熔點以下，則容易保持表層的美觀，容易避免樹脂附著在其它的接觸物上等。因此，優(yōu)選的熱處理溫度的上限為220℃。另一方面，熱處理溫度的下限是考慮緩和內(nèi)部應力的效率而確定的。即，在聚酯樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上的溫度下，內(nèi)部應力的緩和容易進行。但是，在處理時間不成為問題的生產(chǎn)工藝中，雖然也可以選擇玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上且低于150℃的熱處理溫度，但通常生產(chǎn)率變差。從這樣的觀點出發(fā)，優(yōu)選的熱處理溫度的下限為150℃。更優(yōu)選的熱處理溫度為170℃以上、聚酯樹脂的熔點以下。處理時間成為問題、生產(chǎn)率變差時，優(yōu)選為170℃以上。
并且，對加工度高的二片罐體進行成型加工時，在熱處理后有時仍需要加工，在這樣的情況下，需要確定熱處理的時刻。
進行熱處理的時刻優(yōu)選在成形加工的階段進行，其中，上述成形加工的階段是指，中間階段的成形體的高度h、最大半徑r、最小半徑r1(包括r和r1相同的情況)，相對于最終成形體的開口部頂端對應的拉深加工前的圓形板位置的半徑R，滿足0.2≤r1/R≤0.5，且1.5≤h/(R-r)≤2.5的關(guān)系。
如上地確定熱處理的時刻的原因在于，加工度處于上述范圍時能最有效地進行熱處理。即，在加工度緩和的階段進行熱處理時，是在樹脂的內(nèi)部應力不高的階段緩和內(nèi)部應力，因而上述效果小。并且，在加工度過高的階段進行熱處理時，樹脂的粘合力降低、發(fā)生剝離，存在粘合性不能充分恢復的可能。從這樣的觀點出發(fā)，作為熱處理的優(yōu)選時刻的標準，如上地確定熱處理時的加工度的上限和下限。
另外，熱處理后的冷卻，為了在像聚酯樹脂這樣的結(jié)晶性的樹脂的情況下抑制使加工性降低的結(jié)晶化，優(yōu)選盡早進行。但是，由于在本發(fā)明的聚酯樹脂中，結(jié)晶化速度十分緩慢，因此即使在冷卻速度變慢時，仍有可能表現(xiàn)出充分的性能。在共聚成分少時，雖然要求冷卻速度為例如在熱處理后10秒以內(nèi)使溫度降低至樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度這樣的速度，但對本發(fā)明來說，即使需要約30秒的冷卻，也表現(xiàn)出充分的性能。
關(guān)于熱處理的方法，沒有特別的限制?？梢源_認用電爐、煤氣爐、紅外爐、感應加熱器等能得到同樣的效果。并且，加熱速度、加熱時間、冷卻時間(熱處理結(jié)束后冷卻到樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下的溫度的時間)可以考慮緩和內(nèi)部應力帶來的正效果和取向結(jié)晶化導致的負效果兩方面而進行適當?shù)倪x擇。通常，加熱速度越快越有效，加熱時間的標準為約15秒～約60秒，但并不限定在該范圍內(nèi)。并且，冷卻速度越快，越容易避免球狀結(jié)晶的產(chǎn)生，因而優(yōu)選。
實施例1 下面，對本發(fā)明的實施例進行說明。
“層壓鋼板的制作” 使用厚度為0.20mm的T4CA的無錫鋼板(金屬Cr層120mg/m2、Cr氧化物層以金屬Cr換算為10mg/m2)作為基體原板，并相對于該原板，使用詳情如下所示的薄膜層壓法(薄膜熱壓接法)(heat laminationmethod)或直接層壓法(直接擠出法)(direct extrusion method)形成各種樹脂層。關(guān)于薄膜樹脂，使用カネボウ合織社制造的樹脂顆粒，組合適當?shù)臉渲?，以得到?所示的組成，并用通常的方法制作單層或兩層的無延伸或二軸延伸的薄膜。關(guān)于薄膜層壓，在上述原板的兩表面分別層壓厚度為25μm的薄膜，制作層壓鋼板。另外，層壓后的薄膜(樹脂層)表面的中心線表面粗糙度(Ra)可以通過控制層壓輥的表面性狀、層壓溫度和壓力來進行控制。
薄膜熱壓接法1 加熱鋼板，在表1所示的層壓溫度下，用中心線表面粗糙度(Ra)0.6μm的層壓輥在線性壓力8000N/m的條件下，對由二軸延伸法制作的薄膜進行熱壓接，接著在7秒以內(nèi)通過水冷進行冷卻。
薄膜熱壓接法2 加熱鋼板，在表1所示的層壓溫度下，用中心線表面粗糙度(Ra)0.6μm的層壓輥在線性壓力8000N/m的條件下，對無延伸薄膜進行熱壓接，接著在7秒以內(nèi)通過水冷進行冷卻。
直接擠出法 用擠出機將樹脂顆?；鞜挕⑷廴?，用T型模將其覆蓋在移動中的被加熱后的鋼板上，接著用80℃的冷卻輥將覆蓋了樹脂的鋼板夾持冷卻，進一步通過水冷進行冷卻。此時的層壓溫度示于表1。并且，使層壓輥的中心線表面粗糙度(Ra)為0.6μm、線性壓力為80000N/m。
對于所得的層壓鋼板，如下算出層壓薄膜的結(jié)晶化溫度、面取向系數(shù)、中心線表面粗糙度(Ra)和60度光澤度。將得到的結(jié)果示于表1. “結(jié)晶化溫度的測定” 關(guān)于從層壓鋼板剝離的薄膜，使用差示掃描量熱計(DSC)，以10℃/分鐘的升溫速度使溫度從0℃上升至280℃，通過100℃～200℃之間的放熱峰(結(jié)晶化峰)的峰值溫度來評價取向狀態(tài)。
“面取向系數(shù)的測定” 使用阿貝折射計，在光源為鈉D線、中間液為二碘甲烷、溫度為25℃的條件下，測定折射率，求出薄膜表面長度方向的折射率Nx、薄膜表面寬度方向的折射率Ny、薄膜的厚度方向的折射率Nz，根據(jù)下式計算出面取向系數(shù)Zs。
面取向系數(shù)(Ns)＝(Nx+Ny)/2-Nz “中心線表面粗糙度(Ra)的測定” 根據(jù)JIS-B0601，使用株式會社小坂研究所社制造的表面粗糙度測定儀SE-30D，在截取值0.8mm、測定長度2.4mm的條件下進行測定。在薄膜長度方向和寬度方向上分別各測定3點，以其Ra值的平均值作為薄膜的Ra值。
“60度光澤度的測定” 根據(jù)JIS-Z8741，使用日本電色工業(yè)株式會社制造的便攜型光澤計PG-1M，在測定角為60度的條件下進行測定。在薄膜長度方向和寬度方向上分別各測定3點，以所得光澤度值的平均值作為薄膜的光澤度值。
表1
“罐體成形” 使用通過上述操作得到的各種層壓鋼板，根據(jù)圖1所示的制造工序，按照以下順序制作二片罐體(最終成形體)。另外，在成形加工時，中間成形體(工序C)及最終成形體(工序D)以表2所示的形狀、加工度來進行。并且，工序A的拉深加工以5階段進行，工序D的縮徑加工以7階段進行。熱處理在工序A至工序D之間的中途的中間工序進行，用紅外線式加熱爐加熱罐體，在熱處理結(jié)束后進行水冷。將熱處理的時刻(實施熱處理時的罐體的加工度)及熱處理條件示于表3。
罐體成形順序 1)切料(坯料片的直徑66～94mmφ) 2)拉深加工及減薄拉深加工(工序A) 用5段拉深加工，制作罐體的半徑r、高度h為r/R0.27～0.34、h/(R-r)1.78～3.00的范圍的罐體(中間成形體)。為了制作所希望的罐體，也可以同時適當?shù)夭捎脺p薄拉深加工。另外，在拉伸加工的中途或結(jié)束后，也以表3所示的加工度進行熱處理。
3)罐底部的穹頂形狀加工(工序B) 在罐底部進行深度為6mm的半球狀的突出加工。
4)切邊加工(工序C) 將罐上端部切邊2mm左右。
5)圓筒上部的縮徑加工(工序D) 在圓筒上部實施縮徑加工，具體而言，以將開口端部按壓在內(nèi)表面錐形的模具上而進行縮徑的模具頸(ダイネツク)方式來實施，制作出表2所示的最終罐體形狀的罐體。
表2
*)坯料直徑R是根據(jù)最終成形體的重量換算的坯料直徑 **)罐體的板厚最小部分的板厚/坯料片的板厚(均為鋼板厚度) 在表2中，最終成形體(工序D)的h、r、r1、ha、hc、R分別為最終成形體的從罐底至開口端部的高度、罐體的半徑、頸形狀部的半徑、最終成形體的未被縮徑加工的直壁部分的高度、錐形狀部的高度、在頸形狀部縮頸加工后的直壁部分的高度、重量變得與最終成形體相等的成形前的圓形板坯料的半徑。并且，圓形板坯料的半徑R如下求出。測定成形前的坯料片的重量及切邊工序后的最終成形體的重量，根據(jù)該測定結(jié)果，求出重量變得與最終成形體相等的成形前坯料片的半徑，將該半徑作為重量變得與最終成形體相等的成形前的圓形板坯料的半徑R。
對于通過以上方法制作的罐體，如下對罐體的樹脂層的加工性和耐腐蝕性進行評價。評價結(jié)果一并示于表3。
“薄膜加工性試驗” (1)粘合性試驗 將罐體沿罐高方向剪切成大致長方形，以使圓周方向的寬度為15mm，在該罐高方向距底面10mm的位置，在圓周方向上僅沿直線狀剪切鋼板。結(jié)果，制成由以剪切位置為界到罐高方向底面?zhèn)?0mm部分和剩余部分構(gòu)成的試驗片。在10mm的部分連接(焊接)寬度為15mm、長度為60mm的鋼板，拿住60mm鋼板部分，從斷裂位置剝離剩余部分的薄膜約10mm。圍繞剝離薄膜的部分和60mm鋼板部分沿180°方向?qū)嵤﹦冸x實驗。將測定的剝離強度的最小值設為粘合性的指標。
(評價) 小于3N/15mm× 3N/15mm以上且小于4N/15mm△ 4N/15mm以上且小于5N/15mm○ 5N/15mm以上◎ (2)薄膜缺陷評價 以距罐上端10mm的位置為中心，粘貼形成有15mmφ小窗口的封印，以使其測定面積為15mmφ。接著，用銼刀在罐體表面薄膜上劃出傷痕，以使罐體的鋼板能夠通電，在室溫20℃的室內(nèi)，將小窗口部分浸漬于電解液(KCl5％溶液)中，在鋼板和電解液間施加6.2V的電壓。根據(jù)此時測定的電流值如下進行評價。
(評價) 超過0.01mA× 超過0.001mA且在0.01mA以下△ 超過0.0001mA且在0.001mA以下○ 0.0001mA以下◎ “耐腐蝕性評價” 用銼刀在罐體表面薄膜上劃出傷痕，以使罐體的鋼板能夠通電，在室溫20℃的室內(nèi)，向罐內(nèi)注入電解液(NaCl 1％溶液)，直到注滿至罐口，然后在罐體和電解液間施加6.2V的電壓。根據(jù)此時測定的電流值如下進行評價。
“電流值” 超過0.1mA× 超過0.01mA且在0.1mA以下△ 超過0.001mA且在0.01mA以下○ 0.001mA以下◎ 表3
根據(jù)表3，作為本發(fā)明例的罐體C1～C29，薄膜加工性、耐腐蝕性均顯示出良好的值。
另一方面，作為比較例的C30～C32，由于中心線表面粗糙度在本發(fā)明范圍之外，因此加工性、耐腐蝕性差。
通過使用本發(fā)明的層壓鋼板進行成形加工，能夠得到具有高加工度且不發(fā)生樹脂層的剝離和斷裂的二片罐體。因此，對于氣溶膠罐這樣拉深加工度高的罐，優(yōu)選使用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種二片罐用層壓鋼板，用于滿足下式的二片罐體，其特征在于，所述層壓鋼板至少在單面具有聚酯樹脂層，且所述聚酯樹脂層表面的中心線表面粗糙度Ra為0.2μm以上、1.8μm以下，
r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4
其中，h二片罐的罐體高度，r最大半徑，r1最小半徑，R重量變得與罐體相等的成形前的圓形層壓鋼板的半徑。
2.如權(quán)利要求1所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂層表面具有30以上、100以下的60度光澤度。
3.如權(quán)利要求1所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂通過以對苯二甲酸為主成分的二羧酸成分和以乙二醇為主成分的二醇成分的縮聚而得到，所述二羧酸成分含有8mol％以上、20mol％以下的間苯二甲酸成分作為共聚成分，面取向系數(shù)在0.04以下，并且結(jié)晶化溫度為140～160℃。
4.如權(quán)利要求1所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂層表面具有0.2μm以上、1.0μm以下的中心線表面粗糙度Ra。
5.如權(quán)利要求1所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂層表面具有0.4μm以上、1.8μm以下的中心線表面粗糙度Ra。
6.如權(quán)利要求5所述的二片罐體用層壓鋼板，其中，所述聚酯樹脂層表面具有0.4μm以上、1.0μm以下的中心線表面粗糙度Ra。
7.一種二片罐體的制造方法，其特征在于，將由權(quán)利要求1所述的二片罐體用層壓鋼板構(gòu)成的圓形板多段成形，加工成滿足下式的成形體，
r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4
其中，h二片罐的罐體高度，r最大半徑，r1最小半徑，R重量變得與罐體相等的成形前的圓形層壓鋼板的半徑。
8.如權(quán)利要求7所述的二片罐體的制造方法，其中，在成形加工工序的中途階段，在150℃以上、220℃以下的溫度下進行熱處理。
9.如權(quán)利要求8所述的二片罐體的制造方法，其中，所述熱處理在滿足下式的成形加工階段進行，
r1≤r，0.2≤r1/R≤0.5，且1.5≤h/(R-r)≤2.5
其中，h二片罐的罐體高度，r最大半徑，r1最小半徑，R重量變得與罐體相等的成形前的圓形層壓鋼板的半徑。
10.如權(quán)利要求8所述的二片罐體的制造方法，其中，進行多次所述熱處理。
11.一種二片層壓罐體，通過權(quán)利要求7所述的方法制造。
全文摘要
一種滿足下式的加工度高的二片罐體用的層壓鋼板。構(gòu)成層壓鋼板的聚酯樹脂層表面的中心線表面粗糙度(Ra)為0.2μm以上、1.8μm以下。r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4其中，h二片罐的罐體高度，r最大半徑，r1最小半徑，R重量變得與罐體相等的成形前的圓形層壓鋼板的半徑。
文檔編號B21D51/26GK101605655SQ20088000430
公開日2009年12月16日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者大島安秀, 北川淳一, 巖佐浩樹, 小島克己, 久保啟 申請人:杰富意鋼鐵株式會社