專利名稱：具有通過使用水性涂料形成的涂膜的鋁蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可應(yīng)用于罐體如無縫罐和三片罐的鋁蓋。更具體而言，本發(fā)明涉及對(duì) 具有高氣體體積的內(nèi)容物和高含鹽性內(nèi)容物具有優(yōu)異耐腐蝕性且具有優(yōu)異開口性的鋁蓋。
背景技術(shù)：
迄今，涂料已應(yīng)用于容納內(nèi)容物如碳酸飲料的正壓罐用罐蓋，所述涂料通常通過 以下過程生產(chǎn)使加工性良好的氯乙烯樹脂在有機(jī)溶劑中分散，將有機(jī)溶劑施涂于金屬板 上，其后，干燥溶劑以固化樹脂組分。然而，近年來，環(huán)境問題已引起關(guān)注，從降低產(chǎn)生來源 于溶劑的揮發(fā)性有機(jī)化合物(下文中稱作“V0C”)、改進(jìn)工作環(huán)境和降低VOC燃燒裝置上負(fù) 荷的觀點(diǎn)，迫切需要開發(fā)和投入實(shí)際應(yīng)用使用水替代使用有機(jī)溶劑的水性涂料。例如，以下專利文獻(xiàn)1公開了使用環(huán)氧/丙烯酸類水性涂料的鋁蓋，所述環(huán)氧/丙 烯酸類水性涂料包括特定共聚環(huán)氧樹脂和特定丙烯酸類樹脂，通過用丙烯酸類樹脂吸收高 疏水性環(huán)氧樹脂并形成其中丙烯酸類樹脂的親水性基團(tuán)暴露于表面上的核/殼體結(jié)構(gòu)乳 液而分散于水中。另外，以下專利文獻(xiàn)2提供水性涂膜(coating)組合物，其包括可本身分散于水中 的環(huán)氧樹脂/丙烯酸類樹脂反應(yīng)產(chǎn)物(A)、丙烯酸類樹脂(B)和氨或有機(jī)胺(C)，作為即使 當(dāng)填充有含亞硫酸的酒等時(shí)也不允許金屬罐腐蝕的水性涂膜組合物。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP-A-2006-51984專利文獻(xiàn)2 JP-A-2005-29859
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題然而，從耐腐蝕性、開口性和成型性的觀點(diǎn)，具有通過使用上述常規(guī)水性涂料形成 的涂膜的鋁蓋仍不令人滿意。即，當(dāng)將其上形成有上述涂膜的鋁蓋應(yīng)用于容納碳酸飲料等的正壓罐時(shí)，蓋由于 填充內(nèi)容物后的內(nèi)壓而變形，當(dāng)貯存容器時(shí)內(nèi)壓伴隨溫度變化而變化，引起以下問題由于 具有最小板厚度和成為蓋變形起點(diǎn)的中央面板徑向部(下文中通常稱作CPR部)之中膜的 裂紋，金屬開始腐蝕。此外，當(dāng)應(yīng)用于容納含高濃度鹽的飲料的正壓罐或負(fù)壓罐時(shí)，產(chǎn)生以下問題金屬 在涂膜下的鉚釘部處腐蝕并且涂膜呈起泡(blister)剝離。此外，具有通過使用常規(guī)水性涂料形成的涂膜的保留蓋(stay-on-tab lid)(下文 中通常稱作SOT蓋)和易開蓋(easy-to-openlid)(下文中通常稱作EO蓋)伴隨這種問 題在打開時(shí)該涂膜沒有沿撕開部切斷和斷裂，涂膜從撕開部周圍的金屬基板剝離，發(fā)生羽 狀化(feathering)現(xiàn)象，使涂膜殘留在撕開部分的周圍，開口性差。特別地，容納于正壓罐中的碳酸飲料具有低PH值并趨于腐蝕金屬。因此，在蓋的內(nèi)表面上較厚地形成涂膜以防止 由加工原因引起的涂膜缺陷，然而，涂膜被較差地切斷并引起羽狀化現(xiàn)象的發(fā)生。此外，在生產(chǎn)蓋時(shí)，由于加工如拉延加工、浮雕加工或卷曲加工(curl working)等 涂膜可能被部分擦落并附著在工具上，并且碎片通?？赡芩奶庯w散，導(dǎo)致由于工具污染導(dǎo) 致污染蓋的問題。因此，本發(fā)明的目的是提供一種鋁蓋，其沒有上述使用常規(guī)水性涂料的鋁蓋固有 的問題，其特征在于優(yōu)異的耐腐蝕性、開口性和成型性。用于解決問題的手段根據(jù)本發(fā)明，提供一種鋁蓋，其通過成型在鋁基板的至少一個(gè)表面上具有涂膜的 涂裝鋁基板以使涂膜在內(nèi)表面?zhèn)壬隙@得，通過使用水性涂料形成所述涂膜，其中涂膜形 ) ^, ^! ^ (islands-in-the-sea-phase separation structure), ￠^ ^ ; 分離結(jié)構(gòu)中，將包括含羧基丙烯酸類樹脂的分散相分散于包括基礎(chǔ)樹脂的連續(xù)相中。在本發(fā)明的鋁蓋中，期望如下1.以基于每100重量份基礎(chǔ)樹脂為5至30重量份的量共混含羧基丙烯酸類樹脂；2.含羧基丙烯酸類樹脂具有Tg為-20至20°C和數(shù)均分子量為2，000至100，000 ；3.含羧基丙烯酸類樹脂以不大于0. 5 μ m的最大粒徑分散在涂膜中；4.基礎(chǔ)樹脂為至少含有50至95重量％環(huán)氧樹脂、4至45重量％丙烯酸類樹脂和 0. 5至5重量％酚醛樹脂(phenol resin)的組合物；5.涂膜具有厚度為6至20 μ m、拉伸試驗(yàn)中的斷裂強(qiáng)度為30至SOMPa和斷裂伸長(zhǎng) 率為3至10% ；6.涂膜以基于每100重量份基礎(chǔ)樹脂為0. 1至5重量份的量共混有蠟；7.鋁基板具有在其表面上形成的含ττ有機(jī)/無機(jī)表面處理層；8.將石蠟施涂至涂裝鋁基板的內(nèi)表面上；和9.將鋁蓋應(yīng)用于正壓罐。本發(fā)明是關(guān)于一種鋁蓋，其通過成型在鋁基板的至少一個(gè)表面上具有涂膜的涂裝 鋁基板以使所述涂膜在內(nèi)表面?zhèn)壬隙@得，所述涂膜通過使用水性涂料形成，其中，重要特 征在于涂膜形成海島相分離結(jié)構(gòu)，在所述海島相分離結(jié)構(gòu)中包括含羧基丙烯酸類樹脂的分 散相在包括基礎(chǔ)樹脂的連續(xù)相中分散。具有上述海島相分離結(jié)構(gòu)的涂膜在拉伸試驗(yàn)中顯示 斷裂強(qiáng)度在30至80MPa范圍內(nèi)和斷裂伸長(zhǎng)率在3至10%范圍內(nèi)。因此，與僅包括基礎(chǔ)樹脂的涂膜相比，本發(fā)明的涂膜通過包括具有低玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度的含羧基丙烯酸類樹脂的島部分的存在而軟化，有效抑制在由于內(nèi)壓變化而容易發(fā)生 裂紋的部分如CPR部之中裂紋的發(fā)生。即使可能發(fā)生微裂紋，存在許多不大于0. 5 μ m微島 的含羧基丙烯酸類樹脂也阻止裂紋展開。即，抑制微裂紋從表面擴(kuò)展到內(nèi)部，并顯示了優(yōu)異 耐腐蝕性。特別地，當(dāng)用作容納含高濃度鹽的飲料和果汁使用的罐蓋時(shí)，內(nèi)容物滲入通過強(qiáng) 加工如鉚接引起的微裂紋部分中，鋁基板腐蝕或涂膜在界面剝離。然而，本發(fā)明有效抑制了 裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展，并有助于有效改進(jìn)甚至對(duì)上述內(nèi)容物的耐腐蝕性。此外，涂膜緊密密合性得到了改進(jìn)，并由于基于上述海島相分離結(jié)構(gòu)的涂膜的打 孔(perforation)效果涂膜切割性(coating-cutting performance)得到了改進(jìn)，防止當(dāng)易開蓋的刻痕(score)斷裂和開口時(shí)羽狀化，特征在于優(yōu)異的開口性。此外，在本發(fā)明使用的水性涂料中，期望基礎(chǔ)樹脂包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸類樹脂和 酚醛樹脂，顯示優(yōu)異的對(duì)鋁基板的密合性和提供優(yōu)異的加工性，并且借助于上述海島相分 離結(jié)構(gòu)使其可以改進(jìn)耐腐蝕性和開口性，有效地防止在成型加工時(shí)污染工具，此外，改進(jìn)成 型性。本發(fā)明的效果通過使用本發(fā)明的鋁蓋，甚至通過容納對(duì)于具有通過使用常規(guī)水性涂料形成的涂 膜的鋁蓋產(chǎn)生腐蝕的內(nèi)容物(如含高濃度鹽的果汁和飲料)，經(jīng)過一段時(shí)間后，CPR部分和 鉚釘加工部分也不腐蝕。因此，即使當(dāng)用于正壓罐或負(fù)壓罐時(shí)也顯示優(yōu)異的耐腐蝕性。此外，本發(fā)明的鋁蓋的特征在于優(yōu)異的涂膜密合性，并且本發(fā)明的鋁蓋具有其中 含羧基丙烯酸類樹脂微分散在基礎(chǔ)樹脂中的海島相分離結(jié)構(gòu)，是具有優(yōu)異的涂膜切割性的 原因，當(dāng)SOT蓋或EO蓋開口時(shí)有效防止羽狀化的發(fā)生，特征是優(yōu)異的開口性。此外，本發(fā)明的鋁蓋具有良好的在涂膜表面上的光滑性、對(duì)工具的粘著性小和因 此而優(yōu)異的耐磨損性，有效防止在成型期間污染工具或由于工具污染導(dǎo)致污染蓋這樣的問 題發(fā)生。


圖1為本發(fā)明的鋁蓋的平面圖。
圖2為沿圖1中線A-A的截面圖。
附圖標(biāo)記說明=
1-易開蓋
2-中央面板部
3-強(qiáng)化環(huán)形槽
4-卷邊接縫部
5-刻痕
6-待開口部
7-開啟片
8-鉚釘
9-把持用環(huán)
10-壓入用頂端
11-鉚釘固定用舌片
12-中央面板徑向(CPR)部
13-內(nèi)壁部
14-徑向部
15-外壁部(卡盤壁(chuck wall))
16-接縫板部
17-卷曲部
18-槽
具體實(shí)施例方式(水性涂料) 用于本發(fā)明的鋁蓋的水性涂料為含羧基丙烯酸類樹脂存在于由基礎(chǔ)樹脂構(gòu)成的 乳液中。通過施涂水性涂料，形成其中形成海島相分離結(jié)構(gòu)的涂膜，在所述海島相分離結(jié)構(gòu) 中，包括含羧基丙烯酸類樹脂的分散相在包括基礎(chǔ)樹脂的連續(xù)相中分散。[基礎(chǔ)樹脂]期望用于本發(fā)明水性涂料中的基礎(chǔ)樹脂包括作為主要組分的環(huán)氧樹脂，以及丙烯 酸類樹脂和酚醛樹脂。特別期望基礎(chǔ)樹脂包括50至95重量％環(huán)氧樹脂、4至45重量％丙 烯酸類樹脂和0. 5至5重量％酚醛樹脂的組合物。更優(yōu)選基礎(chǔ)樹脂包括70至90重量％環(huán) 氧樹脂、8至25重量％丙烯酸類樹脂和0. 5至5重量％酚醛樹脂。這使其可能獲得水性形式的涂料，由所述水性形式的涂料可形成具有優(yōu)異的密合 性和成型加工性的涂膜。S卩，如果丙烯酸類樹脂小于上述范圍，則不能容易獲得水性涂料。另一方面，如果 丙烯酸類樹脂大于上述范圍，則加工性可能降低。如果酚醛樹脂小于上述范圍，則涂膜的密 合性降低，發(fā)生羽狀化并且開口性可能劣化。另一方面，如果酚醛樹脂大于上述范圍，則涂 膜的密合性也由于內(nèi)部應(yīng)力增加而降低，此外，加工性會(huì)由于過度固化而降低。[環(huán)氧樹脂]作為本發(fā)明中使用的水性涂料的基礎(chǔ)樹脂中的環(huán)氧樹脂，可使用已知環(huán)氧樹脂。 優(yōu)選如果需要，可使用根據(jù)需要通過在催化劑如堿性催化劑存在下將表氯醇和雙酚化合物 縮合至高分子量而獲得的環(huán)氧樹脂，以及根據(jù)需要通過在催化劑如堿性催化劑存在下將表 氯醇和雙酚化合物縮合，并將獲得的環(huán)氧樹脂和雙酚化合物進(jìn)行加成聚合反應(yīng)獲得的環(huán)氧 樹脂。特別優(yōu)選地，可使用雙酚A型環(huán)氧樹脂和雙酚F型環(huán)氧樹脂的共混物，或其共聚環(huán) 氧樹脂。這里，期望雙酚A型環(huán)氧樹脂/雙酚F型環(huán)氧樹脂的比為1 3至3 1，更優(yōu)選 1 2 至 2 1。優(yōu)選地，環(huán)氧樹脂具有數(shù)均分子量在2，000至35，000、特別在4，000至30，000范 圍內(nèi)，進(jìn)一步，優(yōu)選4，000至24，000。此外，環(huán)氧樹脂具有環(huán)氧當(dāng)量?jī)?yōu)選在1，000至15，000 范圍內(nèi)，更優(yōu)選在6，000至12，000范圍內(nèi)。環(huán)氧樹脂不僅可以具有不同數(shù)均分子量和環(huán)氧當(dāng)量的那些環(huán)氧樹脂中的一種而 且還可以其兩種以上的組合使用。本發(fā)明中使用的數(shù)均分子量按照J(rèn)IS K 0124-83通過使用TSK GEL4000Hxl+G3000 Ha+G2500Ha+G2000Ha(由Toso Co.制造)作為分離柱來測(cè)量，并由使用RI折射計(jì)獲得的色 譜和由聚苯乙烯的校準(zhǔn)曲線來計(jì)算。[丙烯酸類樹脂]期望用于本發(fā)明中采用的水性涂料基礎(chǔ)樹脂的丙烯酸類樹脂具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫 度在0至100°C范圍內(nèi)，特別在20至80°C范圍內(nèi)。如果玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于上述范圍，則 涂膜變硬、伸長(zhǎng)不足和發(fā)生裂紋，使其難以至充分改進(jìn)CPR部和鉚釘部的耐腐蝕性。此外，期望丙烯酸類樹脂具有酸值在160至400mgK0H/g、特別170至360mgK0H/g 的范圍內(nèi)。根據(jù)下式計(jì)算本發(fā)明中丙烯酸類樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度
l/Tg(K) = (W1/T1) + (W2/T2)+......W1、W2 共聚單體的質(zhì)量％，Tl、T2 單體均聚物的Tg(K)。Τ1、Τ2......的值來自于聚合物手冊(cè)(Polymer Handbook)(第 4版，由 J. Brandup，
John Wiley & Sons, Inc.編寫，1999 年)。作為丙烯酸類樹脂，可優(yōu)選使用通過含羧基的聚合性不飽和單體與其它聚合性不 飽和單體的自由基共聚反應(yīng)獲得的含羧基丙烯酸類樹脂，所述聚合性不飽和單體如(甲 基)丙烯酸、馬來酸、巴豆酸、衣康酸或富馬酸。作為其它聚合性不飽和單體，可例舉芳香族乙烯基單體如苯乙烯、乙烯基甲苯、 2-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯和氯苯乙烯；具有1至18個(gè)碳原子的丙烯酸或甲基丙烯酸 的烷基酯或環(huán)烷基酯，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁 酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸環(huán) 己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯 酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲 基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸環(huán)己酯；丙烯酸或甲基丙烯酸的C2至C8羥烷基酯，如丙烯酸 2-羥乙酯、丙烯酸2-羥丙酯、丙烯酸3-羥丙酯、丙烯酸4-羥丁酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、 甲基丙烯酸2-羥丙酯、甲基丙烯酸3-羥丙酯和甲基丙烯酸4-羥丁酯；和N取代丙烯酰胺 或N取代甲基丙烯酰胺單體如N-羥甲基丙烯酰胺、N-丁氧基甲基丙烯酰胺、N-甲氧基甲基 丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺和N- 丁氧基甲基甲基丙烯酰胺，它們以一種或兩種以上 混合物的形式使用。然而，特別期望使用甲基丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙 酯。盡管對(duì)使用單體的種類及其組成無特別限制，但期望丙烯酸類樹脂優(yōu)選以20至 60重量％的量含有含羧基的自由基聚合性不飽和單體和以40至80重量％范圍內(nèi)的量含有 其它聚合性不飽和單體。更優(yōu)選丙烯酸類樹脂以25至50重量％的量含有含羧基的可自由 基聚合不飽和單體和以75至50重量％的量含有其它聚合性不飽和單體?？赏ㄟ^在已知聚合引發(fā)劑存在下在有機(jī)溶劑中的上述單體組合物的溶液聚合 反應(yīng)來制備丙烯酸類樹脂。期望由此獲得的丙烯酸類樹脂具有數(shù)均分子量在2，000至 100，000、特別在5，000至30，000的范圍內(nèi)。[酚醛樹脂]本發(fā)明采用的水性涂料的基礎(chǔ)樹脂用酚醛樹脂可為甲階型酚醛樹脂或可溶可熔 型酚醛樹脂(novolak type phenol resin)，但是特別期望為甲階型酚醛樹脂。甲階型酚醛樹脂包括在反應(yīng)催化劑存在下通過將酚類如苯酚或雙酚A與醛類如 甲醛等縮合以使羥甲基引入其中而獲得的酚醛樹脂，或其中所述引入的羥甲基與具有不大 于6個(gè)碳原子的醇至少部分烷基醚化的酚醛樹脂。期望酚醛樹脂具有數(shù)均分子量在200至2，000范圍內(nèi)，并具有可以以平均數(shù)基于 每個(gè)苯核為0. 3至3. 0、更優(yōu)選0. 7至3. 0醚化的羥甲基。[含羧基丙烯酸類樹脂]重要的是，含羧基丙烯酸類樹脂具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在-20至20°C、特別在-5 至15°C范圍內(nèi)。在這種情況下，含羧基丙烯酸類樹脂采用(assuming)最大粒徑為不大 于0. 5 μ m、特別不大于0. 01至0. 4 μ m微分散在基礎(chǔ)樹脂中而與基礎(chǔ)樹脂不相容，使其可以在 涂膜中表現(xiàn)為海島相分離結(jié)構(gòu)。如果玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于上述范圍，則在涂膜表面上的光滑性降低，在加工期間 涂膜磨削(ground)成為對(duì)工具污染的原因。另一方面，如果玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于上述范 圍，則涂膜伸長(zhǎng)不足，使其難以充分改進(jìn)耐腐蝕性?？蓛?yōu)選使用具有酸值在5至150mgK0H/g、特別在15至100mgK0H/g范圍內(nèi)的含羧
基丙烯酸類樹脂。作為含羧基丙烯酸類樹脂，可使用通過上述關(guān)于基礎(chǔ)樹脂中含有的丙烯酸類樹脂 的含羧基的聚合性不飽和單體與其它聚合性不飽和單體的自由基共聚反應(yīng)獲得的含羧基 丙烯酸類樹脂。盡管對(duì)使用的單體種類及其組成無特別限制，但期望含羧基丙烯酸類樹脂優(yōu)選以 1至20重量％的量含有含羧基的自由基聚合性不飽和單體和以80至99重量％的量含有其 它聚合性不飽和單體。更期望以3至10重量％的量含有含羧基的自由基聚合性不飽和單 體和以90至97重量％的量含有其它聚合性不飽和單體。例如，可在已知聚合引發(fā)劑存在下通過有機(jī)溶劑中的上述單體組合物的溶液聚合 反應(yīng)容易地制備含羧基的丙烯酸類樹脂，并且期望所述含羧基丙烯酸類樹脂具有數(shù)均分子 量在2, 000 M 100，000、更期望在5，000至30，000的范圍內(nèi)。[水性涂料的制備]通過以基于每100重量份基礎(chǔ)樹脂(固體組分)為5至30重量份特別是15至25 重量份的量使用含羧基丙烯酸類樹脂來獲得本發(fā)明中使用的水性涂料。即，基礎(chǔ)樹脂和含 羧基丙烯酸類樹脂均勻溶解或分散于有機(jī)溶劑中，其后，樹脂中的羧基用包括堿性化合物 的中和劑至少部分中和以使它們?cè)谒越橘|(zhì)中分散，由此獲得水性涂料。中和方法可為在攪拌下將丙烯酸改性的環(huán)氧樹脂逐漸添加至水性介質(zhì)中的方法， 或者將丙烯酸改性的環(huán)氧樹脂用堿性化合物中和，其后在攪拌下將水性介質(zhì)添加至中和產(chǎn) 物中或?qū)⒅泻彤a(chǎn)物添加至水性介質(zhì)中的方法。因此，通過常規(guī)方法可獲得水性涂料。作為水性介質(zhì)，可例舉水或烷基醇如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇和丁醇；乙二醇醚 如甲基溶纖劑和乙基溶纖劑；乙二醇醚酯如甲基溶纖劑乙酸酯和乙基溶纖劑乙酸酯；以及 水與親水性有機(jī)溶劑如二噁烷、二甲基甲酰胺、四氫呋喃和甲乙酮的混合物。在本發(fā)明的水性涂料中，從有效防止對(duì)工具污染的觀點(diǎn)，期望涂膜以基于每100 重量份基礎(chǔ)樹脂為0. 1至5重量份的量含有蠟，更優(yōu)選以0. 5至2重量份的量含有蠟。關(guān) 于待添加的蠟，可例舉巴西棕櫚蠟和羊毛脂，特別是巴西棕櫚蠟或巴西棕櫚蠟和羊毛脂的 混合物。此外，如果需要，可向水性涂料適當(dāng)添加三聚氰胺樹脂、交聯(lián)樹脂如苯并胍胺樹 月旨、表面活性劑、消泡劑、色素和香料。(鋁基板) 作為用于本發(fā)明的鋁基板，可使用包括純鋁或鋁合金的鋁板?？蓛?yōu)選用磷酸鉻處 理鋁板表面。更期望使用其上形成有含Zr (鋯)有機(jī)/無機(jī)表面處理層的鋁基板，以進(jìn)一 步改進(jìn)鋁基板的耐腐蝕性。盡管不僅限于此，期望含Zr (鋯)有機(jī)/無機(jī)表面處理層中的有機(jī)材料包括水溶性酚醛樹脂，并具有平均膜厚度為5至500nm或以碳重量換算的膜厚度為3至100mg/m2。期望鋁基板具有厚度為0. 15至0.40mm，特別為0.20至0.30mm。如果厚度大于上 述范圍，從材料成本的觀點(diǎn)鋁基板變得不利，此外，難以滿足降低空罐重量的需求。如果厚 度小于上述范圍，從耐壓性和蓋變形的觀點(diǎn)鋁基板不令人滿意。在正壓罐的用途中，從增大 耐壓強(qiáng)度和減小厚度的觀點(diǎn)，期望拉伸強(qiáng)度不小于300MPa，和屈服強(qiáng)度(yield strength) (0. 2 %永久伸長(zhǎng)時(shí)的強(qiáng)度)不小于230MPa。(涂裝鋁基板)本發(fā)明的鋁蓋使用具有涂膜的涂裝鋁基板，所述涂膜通過在至少成為罐中的內(nèi)表 面的鋁基板表面上使用上述水性涂料而形成。在用于正壓罐的情況下，期望施涂水性涂料 以使涂膜具有厚度在6至20 μ m的范圍內(nèi)，特別為9至15 μ m。如果厚度小于上述范圍，與 當(dāng)厚度在上述范圍內(nèi)時(shí)相比，不會(huì)獲得令人滿意的耐腐蝕性。另一方面，如果厚度大于上述 范圍，則不會(huì)有利地切斷涂膜并且可能損害開口性。對(duì)將水性涂料施涂至鋁基板的方法無特別限制，可使用任何常規(guī)的涂膜方法，如 噴涂法、輥涂法或浸涂法。此外，通常在溫度為120至300°C的條件下將涂膜進(jìn)行固化10秒 至30分鐘范圍內(nèi)的時(shí)間。在本發(fā)明中，期望在至少成為蓋的內(nèi)表面的涂膜表面上以0. Ig至1.0g/m2、更優(yōu)選 0. 15至0. 5g/m2的量施涂石蠟以進(jìn)一步改進(jìn)加工性。(蓋形狀)除使用上述蓋材料以外，通過已知的成型方法來形成本發(fā)明的鋁蓋。即，將涂裝鋁 基板或卷材沖壓成預(yù)定形狀和尺寸，其后通過使用壓模(press mold)將其成型為蓋形狀。圖1和2示出了為本發(fā)明的鋁蓋實(shí)例的保留型易開蓋(SOT蓋)。蓋1包括中央面 板部2、強(qiáng)化環(huán)形槽3和最外周的卷邊接縫(wrap-seam)部4。中央面板部2具有被刻痕5 圍繞的待開口部6，開啟片(unsealing tab) 7經(jīng)由鉚釘8固定至待開口部6。開啟片7包 括把持用環(huán)9、推動(dòng)端(pushing end) 10和鉚釘固定用舌片11，安裝推動(dòng)端10使其重疊在 待開口部6上。強(qiáng)化環(huán)形槽3包括經(jīng)由中央面板徑向(CPR)部12與中央面板部2連續(xù)的 內(nèi)壁部13、徑向(radius)部14和外壁部(卡盤壁)15，外壁部15連接至接縫板部16和連 接至卷曲部17。槽18在接縫板部16和卷曲部17的背面上形成。槽18用密封組合物(未 示出)劃線(lined)并且依賴于罐身凸緣(未示出)間的雙接縫完成密封。圖1和2示出的保留型易開蓋通過以下過程形成在刻線步驟中刻線通過使用化 合物借助加壓成型成形為蓋形狀的蓋構(gòu)件的密封槽，隨后進(jìn)行干燥，形成鉚釘，在雕刻刻痕 步驟中從蓋的外表面?zhèn)鹊窨炭毯圻_(dá)至金屬材料的中間，將片(tab)安裝至鉚釘，其后，通過 鉚接安裝片。圖1和2中具體示出的鋁蓋為所謂的部分開口型SOT蓋。然而，自然，本發(fā)明也可 應(yīng)用于全開口型EO蓋。本發(fā)明的鋁蓋的特征是優(yōu)異的耐腐蝕性、開口性和成型性，并且能夠有效應(yīng)用于 容納含高濃度鹽和具有相對(duì)低PH的飲料如番茄汁以及加工食品和果汁的罐。此外，本發(fā)明 的鋁蓋能夠進(jìn)一步有效應(yīng)用于容納具有高氣體體積和較低PH值的碳酸飲料的罐。實(shí)施例通過實(shí)施例和比較例進(jìn)一步描述本發(fā)明。在混合本發(fā)明涂膜中的樹脂組分如含羧基丙烯酸類樹脂和蠟時(shí)，混合比為基于每 100份基礎(chǔ)樹脂的重量比。(基礎(chǔ)樹脂的制備)如下所述制備環(huán)氧樹脂溶液、丙烯酸類樹脂溶液和酚醛樹脂溶液用于制備基礎(chǔ)樹脂。[環(huán)氧樹脂溶液的制備]
在氮?dú)饬髦?，?00重量份雙酚A/F混合的環(huán)氧樹脂Epikote4250 (由JER Co.制 造)溶于300重量份混合溶劑(正丁醇，丁基溶纖劑)中，以獲得具有固成分為62. 5%的環(huán) 氧樹脂溶液(a)。[丙烯酸類樹脂溶液的制備]將1137份二甘醇一丁基醚進(jìn)給至四頸蒸餾燒瓶中，在氮?dú)饬髦性?00°C下加熱， 向其中經(jīng)1小時(shí)逐滴添加以下“單體混合物”和25份叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯3小時(shí) 從而在逐滴添加后熟化(i^pened)和聚合，由此獲得具有固成分為46. 3%的丙烯酸類樹脂 溶液(b)。單體混合物甲基丙烯酸，270份苯乙烯，180份丙烯酸乙酯，550份[酚醛樹脂溶液的制備]在氮?dú)饬髦校瑢?32份雙酚A、33份對(duì)甲酚和88份的37%福爾馬林在80°C下在四 頸蒸餾燒瓶中加熱、攪拌和溶解30分鐘。接著，向其中經(jīng)30分鐘逐滴添加10份的25%氨 水同時(shí)注意熱的產(chǎn)生，溫度保持在80°C的同時(shí)將反應(yīng)進(jìn)行3小時(shí)。反應(yīng)后，向其添加118份 乙酸丁酯和118份正丁醇，在攪拌下溶解樹脂組分，隨后在溫度為90至110°C下加熱回流以 進(jìn)行脫水3小時(shí)，由此獲得具有固成分為40. 5%和數(shù)均分子量1500的酚醛樹脂溶液(c)。(含羧基丙烯酸類樹脂的制備)將470份丙二醇一丁基醚進(jìn)給至四頸蒸餾燒瓶中，在氮?dú)饬髦性?20°C下加熱，向 其中經(jīng)3小時(shí)逐滴添加以下“單體混合物”和13份叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯，在逐滴 添加后進(jìn)行熟化1小時(shí)。單體混合物甲基丙烯酸，50份苯乙烯，350份丙烯酸乙酯，350份丙烯酸丁酯，250份接著，向其中經(jīng)30分鐘逐滴添加5份叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯和50份丙二 醇一丁基醚的混合溶液，在逐滴添加后熟化2小時(shí)。接著，向其中添加1164份丙二醇單丙 醚和631份正丁醇，以獲得具有固成分為30%的含羧基丙烯酸類樹脂(d-Ι)。(水性涂料的制備)在氮?dú)饬髦?20°C下加熱上述制備的136份環(huán)氧樹脂溶液(a)，進(jìn)一步向其中經(jīng)60分鐘逐滴添加33份丙烯酸類樹脂(b)、67份含羧基丙烯酸類樹脂溶液(d-1)、0. 7份的75% 過氧化苯甲酰和5份丁基卡必醇。在逐滴添加后，在120°C下進(jìn)一步攪拌混合溶液以使反應(yīng) 繼續(xù)60分鐘。其后，向其添加5份上述酚醛樹脂溶液(c)，均勻溶解其中后，向其添加5份
二甲基乙醇胺。

添加所述胺后，停止加熱，經(jīng)5分鐘溫度降至110°C，接著，添加100份蒸餾水以使 溫度不高于60°C，從而獲得具有固成分為34. 7%的水性涂料中間產(chǎn)物。向其添加3. 3份巴西棕櫚蠟水性分散體(Hi Disper 8311，固成分30%，由Gifu Shellac Co.制造)，攪拌30分鐘后，向其添加27份蒸餾水，以獲得具有固成分為32. 0%的 水性涂料(c-1)。(涂裝鋁基板的制備)對(duì)板厚度為0.26mm的5182鋁合金卷材用上述水性涂料(c_l)進(jìn)行卷涂 (coil-coated)，從而在內(nèi)表面?zhèn)壬闲纬珊穸?1 μ m的干燥涂膜和在外表面?zhèn)壬闲纬珊穸?3 μ m的干燥涂膜。其后，以鋁基板的峰溫度為260°C和總加熱時(shí)間為25秒的方式在煤氣爐 中燒制涂膜，由此獲得涂裝鋁卷材。(SOT蓋的制備)通過使用涂裝鋁卷材和殼體(安裝開啟片至其之前的蓋稱為殼體)成型機(jī)，成型 為具有距離強(qiáng)化環(huán)形槽中央面板徑向部的深度為2. 5mm和徑向部的曲率半徑為0. 50mm的 直徑為206的殼體。將殼體從蓋的外表面?zhèn)葘?duì)殼體進(jìn)行鉚釘加工、刻痕加工(刻痕的殘存 厚度為95 μ m)，并向其安裝開啟片以制作SOT蓋。(涂膜性質(zhì)的評(píng)價(jià))將上述制作的涂裝鋁卷材的鋁在稀鹽酸中溶解，如下所述評(píng)價(jià)獲得的游離膜 (free film)。[涂膜厚度]通過使用電子測(cè)微計(jì)(K351C，由Anritsu Co.制造)測(cè)量上述獲得的游離膜的厚度。[涂膜的機(jī)械性質(zhì)]由獲得的游離膜制備具有寬度為5mm和長(zhǎng)度(測(cè)量部分)為20mm的試驗(yàn)片，并測(cè) 量其應(yīng)變-應(yīng)力性質(zhì)。測(cè)量條件拉伸速度5mm/分鐘測(cè)量?jī)x器=TensilonRTG-1310，由 A & D Co.制造測(cè)量環(huán)境23°C_50RH%[涂膜中含羧基丙烯酸類樹脂顆粒的直徑]用環(huán)氧樹脂包埋(wrapped)獲得的游離膜，通過使用切片機(jī)切斷一片涂膜同時(shí)用 液氮冷卻，通過使用掃描電子顯微鏡觀察涂膜橫截面，從而求得在涂膜中分散的含羧基丙 烯酸類樹脂η = 100的顆粒的最大粒徑。(SOT蓋的評(píng)價(jià))對(duì)上述獲得的SOT蓋進(jìn)行如下所述的評(píng)價(jià)。[(PR部的耐腐蝕性]
通過使用350g的具有減小厚度的鐵制深擠拉罐(stretch-drawn can)和上述獲 得的涂裝鋁蓋(SOT蓋)，在氣體體積為3. 75、內(nèi)容物為345g和液體溫度為5°C的條件下通 過雙接縫將商購可得的可樂(由Nihon Coca cola Co.制作)填充入其中，以使罐內(nèi)的氧 氣量不大于2ml，隨后進(jìn)行溫?zé)崽幚?warmertreatment) (40°C -10分鐘)。將獲得的樣品以 SOT蓋在下側(cè)的方式在37°C的恒溫室內(nèi)保存6個(gè)月。其后，取出SOT蓋，觀察蓋內(nèi)表面上的 CPR部。通過使用立體顯微鏡對(duì)各η = 10片進(jìn)行觀察。在評(píng)價(jià)CPR部的腐蝕中，求得對(duì)于各蓋的“腐蝕的CPR部的總長(zhǎng)度”與CPR部的全 周長(zhǎng)的比(％)，計(jì)算n = 10片的平均值和基于以下基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中，評(píng)價(jià)為◎、〇和 Δ的那些處于實(shí)用水平上。腐蝕為小于5%，〇腐蝕為不小于5%至小于10%，Δ 腐蝕為不小于10%至小于25%，X 腐蝕為不小于25%。[鉚釘部的耐腐蝕性]通過使用350g鐵焊罐和上述獲得的涂裝鋁蓋(SOT蓋)，在95°C通過雙接縫將商 購可得的番茄汁(鹽濃度0. 3%，由KagomeCo.制作)填充入其中，以SOT蓋在下側(cè)的方式 在37°C下保存3個(gè)月。其后，取出SOT蓋，觀察蓋內(nèi)表面上的鉚釘部。通過使用立體顯微鏡 對(duì)各η = 10片進(jìn)行觀察。進(jìn)行如下所述的評(píng)價(jià)。其中，評(píng)價(jià)為◎、〇和Δ的那些處于實(shí)用 水平上?！驘o腐蝕，〇不大于3點(diǎn)的非連續(xù)腐蝕(微起泡)，Δ 不大于10點(diǎn)的非連續(xù)腐蝕(微起泡)，X 目視可容易確認(rèn)的連續(xù)腐蝕。[羽狀化]通過使用350g具有減小厚度的鐵制深擠拉(stretch-drawn)罐和上述獲得的涂 裝鋁蓋(S0T蓋)，在氣體體積為3. 75、內(nèi)容物為345g和液體溫度為5°C的條件下通過雙接 縫將可樂(由NihonCoca cola Co.制作)填充入其中，以使罐內(nèi)的氧氣量不大于2ml，隨后 進(jìn)行熱處理(40°C -10分鐘)。在室溫(25°C)下保存24小時(shí)后，用手指打開SOT蓋，測(cè)量突出壓入開口片刻痕之 外的涂膜突出寬度。測(cè)量η = 20片的單個(gè)蓋的最大突出寬度，計(jì)算20片的平均值和基于 以下基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中，評(píng)價(jià)為◎、〇和Δ的那些處于實(shí)用水平上。◎涂膜的殘存寬度為平均小于0. 2mm,〇涂膜的殘存寬度為平均不小于0. 2mm至平均小于0. 5mm,Δ 涂膜的殘存寬度為平均 不小于0. 5mm至平均小于1. 0mm,X 涂膜的殘存寬度為平均不小于1. 0mm。(成型性(污染堆積))在清洗殼體-成型機(jī)的成型工具后，將殼體成型。50，000沖程(stroke)后，確認(rèn) 與蓋內(nèi)表面接觸的壓邊工具(blank holder tool)的表面狀態(tài)，基于以下基準(zhǔn)評(píng)價(jià)通過殼 體端部?jī)?nèi)表面涂膜引起的工具上的污染程度。其中，評(píng)價(jià)為◎、〇和Δ的那些處于實(shí)用水平上?！蜃C實(shí)完全無污染，〇證實(shí)在金屬模具表面上有粉狀污染但通過干擦可容易除去，Δ 證實(shí)在金屬模具表面上有粉狀污染但使用溶劑可容易除去，X 證實(shí)有黑色粘性粘附物。(綜合評(píng)價(jià))在總體評(píng)價(jià)CPR部的耐腐蝕性、鉚釘部的耐腐蝕性、羽狀化性和成型性(污染堆 積)中，將評(píng)價(jià)最差的評(píng)分看作總評(píng)分。(實(shí)施例1) 以如上所述的方式制備包括水性涂料(c-1)的SOT蓋并進(jìn)行評(píng)價(jià)。水性涂料的組 成、涂膜厚度、水性涂膜的機(jī)械性質(zhì)和SOT蓋的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表2中。CPR部的耐腐蝕性為◎，鉚釘部的耐腐蝕性為◎，羽狀化性為◎，成型性(污染堆 積)為◎，以及綜合評(píng)價(jià)為◎。(實(shí)施例2)除了以17重量份的量添加含羧基丙烯酸類樹脂溶液(d-Ι)外，以與制備水性涂料 (c-1)相同的方式制備具有固成分為32. 5%的水性涂料(c-2)。除了使用水性涂料(c-2) 替代水性涂料(c-1)外，以與實(shí)施例1中相同的方式制作SOT蓋。CPR部的耐腐蝕性為〇，鉚釘部的耐腐蝕性為◎，羽狀化性為〇，成型性(污染堆 積)為◎，以及綜合評(píng)價(jià)為〇。(實(shí)施例3)除了以100重量份的量添加含羧基丙烯酸類樹脂溶液(d-Ι)外，以與制備水性涂 料(c-1)相同的方式制備具有固成分為32. 的水性涂料(c-3)。除了使用水性涂料(c-3) 替代水性涂料(c-1)外，以與實(shí)施例1中相同的方式制作SOT蓋。CPR部的耐腐蝕性為◎，鉚釘部的耐腐蝕性為〇，羽狀化性為〇，成型性(污染堆 積)為〇，以及綜合評(píng)價(jià)為〇。(實(shí)施例4)除了使得具有在表1中由d-2表示的組成外，以與制備含羧基丙烯酸類樹脂(d-1) 相同的方式制備含羧基丙烯酸類樹脂(d-2)，和除了使用含羧基丙烯酸類樹脂(d-2)外，以 與制備水性涂料(c-1)相同的方式獲得具有固成分為32.0%的水性涂料(c-4)。除了使用 水性涂料(c-4)替代水性涂料(c-1)外，以與實(shí)施例1中相同的方式制作SOT蓋。CPR部的耐腐蝕性為◎，鉚釘部的耐腐蝕性為〇，羽狀化性為〇，成型性(污染堆 積)為Δ，以及綜合評(píng)價(jià)為Δ。表 權(quán)利要求
1.一種鋁蓋，其通過成型在鋁基板的至少一個(gè)表面上具有涂膜的涂裝鋁基板以致所述 涂膜在內(nèi)表面?zhèn)壬隙@得，所述涂膜通過使用水性涂料形成，其中所述涂膜形成海島相分 離結(jié)構(gòu)，在所述海島相分離結(jié)構(gòu)中，將包括含羧基丙烯酸類樹脂的分散相分散于包括基礎(chǔ) 樹脂的連續(xù)相中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁蓋，其中將所述含羧基丙烯酸類樹脂以基于每100重量份 所述基礎(chǔ)樹脂為5至30重量份的量共混。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁蓋，其中所述含羧基丙烯酸類樹脂具有Tg為-20至20°C 和數(shù)均分子量為2，000至100，000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁蓋，其中所述含羧基丙烯酸類樹脂以不大于0.5 μ m的最大 粒徑分散在所述涂膜中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁蓋，其中所述基礎(chǔ)樹脂為至少含有50至95重量％環(huán)氧樹 脂、4至45重量％丙烯酸類樹脂和0. 5至5重量％酚醛樹脂的組合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁蓋，其中所述涂膜具有厚度為6至20μ m、拉伸試驗(yàn)中的斷 裂強(qiáng)度為30至80MPa和斷裂伸長(zhǎng)率為3至10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁蓋，其中所述涂膜以基于每100重量份所述基礎(chǔ)樹脂為 0.1至5重量份的量含有蠟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁蓋，其中所述鋁基板具有在其表面上形成的含ττ有機(jī)/無 機(jī)表面處理層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁蓋，其中將石蠟施涂至所述涂裝鋁基板的內(nèi)表面上。 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁蓋，其中將所述鋁蓋應(yīng)用于正壓罐。
全文摘要
公開了一種鋁蓋，其通過成型具有涂膜的涂裝鋁基板以使所述涂膜在內(nèi)表面?zhèn)壬隙@得，所述涂膜由水性涂料組成。所述鋁蓋的重要特征在于所述涂膜具有海島相分離結(jié)構(gòu)，在所述海島相分離結(jié)構(gòu)中，由含羧基丙烯酸類樹脂組成的分散相分散于由基礎(chǔ)樹脂組成的連續(xù)相中。因此，所述鋁蓋沒有使用常規(guī)水性涂料的常規(guī)鋁蓋的問題，因此具有優(yōu)異的耐腐蝕性、開口性和成型性。
文檔編號(hào)B65D8/04GK102089215SQ20098012653
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者原口知子, 高木直行 申請(qǐng)人:東洋制罐株式會(huì)社