JP2002067222A - 熱可塑性樹脂フィルム被覆アルミニウム板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強加工後あるいはレトルト処理後の密着性に
優れた樹脂被覆アルミニウム板を提供する。 【解決手段】 表層が二軸配向樹脂、接着層が無配向樹
脂からなる二層の樹脂フィルムを用い、表層フィルムの
複屈折が０．０２以下、接着層フィルムの複屈折が０．
０１以下である樹脂被覆アルミニウム板。このような樹
脂被覆アルミニウム板は、接着層の融点、表層厚比と接
着層厚比、加熱圧着の２工程の温度条件を制御する事に
よって得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はアルミニウム板の
片面もしくは両面に熱可塑性樹脂フィルムをラミネート
してなる樹脂フィルム被覆アルミニウム板に関するもの
であり、特にフィルムの密着性を改善することにより、
加工性、耐レトルト性等を向上させた樹脂フィルム被覆
アルミニウム板に関するものである。なお、本明細書に
おいてアルミニウム板とは、工業用純アルミニウム板の
他、種々のアルミニウム合金板を含むものとする。

【０００２】

【従来の技術】従来から、樹脂フィルムを金属板の片面
もしくは両面にラミネートした樹脂フィルム被覆金属板
は、電気部品、家具、内外装建材など、種々の分野で広
く使用されている。また最近では、ＶＯＣやＣＯ₂等の
排出量削減による環境保全の目的や、ポリエステルフィ
ルムの高いバリヤー性を利用して内容物の安定性や品質
の向上を図ることを目的として、飲料缶などの容器材料
にポリエステルフィルム被覆金属板が多用されるように
なっている。

【０００３】ところで樹脂フィルムとしてポリエステル
等の熱可塑性樹脂を用いて、金属板に熱可塑性樹脂フィ
ルムを連続的にラミネートする方法としては、例えば特
公平２−５８０９４号に示されているように、金属板を
熱可塑性樹脂フィルムの融点以上の温度に加熱し、その
状態で金属板の片面もしくは両面に熱可塑性樹脂フィル
ムを積層し、温度管理されたラミネートロールにより加
熱圧着し、その後直ちに冷却したり、あるいはさらに後
処理としての加熱処理を施してから冷却する方法が知ら
れている。また耐食性を確保するために積層する樹脂の
下層を溶融状態として密着させ、上層への溶融化進行を
防止するため、積層後直ちに冷却することによって、上
層は結晶性を維持して耐食性に優れた樹脂を積層する方
法が特公昭６０−４７１０３に開示されている。

【０００４】一方、金属板にラミネートする樹脂フィル
ムとしては、例えば前記特公平２−５８０９４号に示さ
れているように単一の樹脂からなる単層構造のフィルム
を用いる場合や、例えば特表平２−５０１６４０号に示
されているように融点の異なる２種以上の樹脂を用いた
二層以上の複数層構成のフィルムを用いる場合があり、
さらには金属板と樹脂フィルムとの間に接着剤層を介在
させることもある。なおこのような樹脂フィルムとして
は、一般には二軸延伸されたフィルムを用いることが多
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、熱可
塑性樹脂を被覆した金属板は様々な用途に適用されてい
る。しかし例えば絞りしごき缶のように、極めて加工度
の高い成形加工用の用途に適用した場合、加工途中で樹
脂フィルムの剥離が発生する場合がある。また食品用途
などでレトルト殺菌処理が行われる場合などにも、樹脂
フィルムの剥離が発生する場合がある。樹脂フィルム被
覆金属板に関する様々な提案が成されてはいるものの、
このように樹脂フィルムの密着性に関してはいまだ不十
分な点がある。本発明はこの様な課題を解決するために
なされたものであり、強加工後あるいはレトルト処理後
の密着性に優れた樹脂被覆アルミニウム板を提供するこ
とを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、積層前の二軸延伸された表層フィルムの持つ配向
結晶を崩壊しフィルム全体を無配向に近い状態とするこ
とによって、強加工後あるいはレトルト処理後の密着性
に優れた樹脂被覆アルミニウム板を提供することが可能
であることを見いだし、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、請求項１に記載した通り、表層
が二軸配向樹脂フィルム、接着層が無配向樹脂フィルム
からなる二層の樹脂フィルムを用い、表層フィルムの複
屈折が０．０２以下、接着層フィルムの複屈折が０．０
１以下であることを特徴とする熱可塑性樹脂フィルム被
覆アルミニウム板である。

【０００８】また、請求項２に記載した通り、表層が二
軸配向樹脂、接着層が無配向樹脂からなり、接着層の融
点Ｔｍ１が表層の融点Ｔｍ２よりも低く、表層厚比が７
０〜５％、接着層厚比が３０〜９５％である二層の樹脂
フィルムを用い、接着層樹脂のガラス転移温度以上で、
表層樹脂の融点Ｔｍ２未満の温度域でアルミニウム板に
加熱圧着する第１工程と、第１工程において圧着した樹
脂フィルム被覆アルミニウム板を表層樹脂の融点Ｔｍ２
以上でかつ接着層樹脂の融点Ｔｍ１＋２０℃以上の温度
に加熱する第２工程により、表層フィルムの複屈折が
０．０２以下、接着層フィルムの複屈折が０．０１以下
となるように積層したことを特徴とする熱可塑性樹脂フ
ィルム被覆アルミニウム板である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の熱可塑性樹脂フィルム被
覆アルミニウム板は、図１にその断面図を示すように表
層が二軸配向樹脂フィルム、接着層が無配向樹脂フィル
ムからなる二層の樹脂フィルムを積層してなるアルミニ
ウム板である。密着性に優れた樹脂フィルム被覆アルミ
ニウム板を得るためにはフィルムの厚さ構成で、表層厚
比が７０〜５％、接着層厚比が３０〜９５％が好適であ
る。なお、被覆板が強加工を受けて板厚が減少する場
合、フィルムも同様に肉厚減少し、その厚さ構成比は変
わらない。

【００１０】

【図１】

【００１１】本発明の最大の特徴は、表層フィルムの複
屈折が０．０２以下、接着層フィルムの複屈折が０．０
１以下となるように積層することである。すなわち積層
前の二軸延伸された表層フィルムの持つ配向結晶を崩壊
しフィルム全体を無配向に近い状態とする。こうした状
態の積層板は様々な条件で加工が加えられたり、印刷焼
付け等の加熱処理が施されたりする。これらの工程でフ
ィルムの表層は再び配向結晶化するとともに、積層板に
は加工や熱処理による残留ひずみが蓄積される。残留ひ
ずみの大きさはアルミニウム材とフィルムとで異なるた
め、アルミニウムとフィルムの接着界面にせん断力が生
じ剥離の原因となる。配向結晶化した表層フィルムは分
子の自由運動が拘束されるが、無配向の接着層は拘束が
弱く、剥離の原因となる接着界面のせん断力を吸収緩和
する効果がある。この効果を十分発揮させるためには、
接着層厚比３０％以上が好ましい。３０％より薄くする
とせん断力を吸収緩和する効果が小さく剥離が発生しや
すくなる。また無配向層が９５％を越えると製膜が困難
となるため接着層厚比の上限は９５％とするのが好まし
い。図１には片面のみ被覆した場合を示したが、両面被
覆の場合も片面あたりの接着層厚比を同じ値とする。表
層厚比は接着層厚比に応じて合計を１００％とするよう
に７０〜５％の範囲で変化させるのが好ましい。

【００１２】フィルムの合計層厚は使用目的により異な
るが、飲料缶等の場合は５〜５０μｍ程度が好適であ
る。５μｍより薄いとピンホールが発生しやすく、また
耐食性、バリヤー性が不十分である。５０μｍであれば
性能上は十分であり、それ以上は不経済である。

【００１３】次に積層行程について説明する。まず、フ
ィルムの融点Ｔｍと第１工程での加熱温度について説明
する。積層の第１工程は、アルミニウム板を接着層樹脂
のガラス転移温度以上の温度Ｔ１に加熱してその片面も
しくは両面に熱可塑性樹脂フィルムを積層し、ラミネー
トロールにより加圧して熱可塑性樹脂フィルムをアルミ
ニウム板表面に仮接着する工程である。この第１工程に
おいてアルミニウム板を加熱する目的は、アルミニウム
板に接する熱可塑性樹脂フィルムの接着層を軟化又は溶
融させて、ラミネートロールの加圧によりそのフィルム
をアルミニウム板に仮接着させることにある。この第１
工程の加熱温度が接着層樹脂のガラス転移温度より低け
れば、樹脂フィルムの軟化が不充分となり、空気の巻込
み等によって樹脂フィルムがアルミニウム板表面に充分
に密着しないおそれがある。一方、加熱温度が高いほど
高い密着力を得ることができるが、表層樹脂の融点以上
となれば樹脂フィルムが溶融してラミネートロールに付
着してしまい、円滑にラミネートできなくなる不都合が
生じる。

【００１４】したがって、接着層樹脂の融点Ｔｍ１が表
層樹脂の融点Ｔｍ２よりも低いことが要求され、また第
１工程におけるアルミニウム板の加熱温度Ｔ１は、使用
する樹脂フィルムの接着層樹脂のガラス転移温度以上
で、表層樹脂の融点Ｔｍ２未満の温度域とする必要があ
る。なお、ここで融点は、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で
の示差走査熱量計（ＤＳＣ）の吸熱ピークから求めたも
のであって、吸熱ピークの最大深さを示す点を融点とし
た。

【００１５】第１工程においてアルミニウム板を加熱す
るための加熱手段は特に限定されるものではなく、ロー
ル加熱方式、熱風加熱方式、赤外線加熱方式、通電加熱
方式、誘導加熱方式などのいずれの方式を適用しても良
い。但しこれらのうちでもロール加熱方式が温度分布の
均一化や効率化の点から最も適している。

【００１６】ラミネートロールによる加圧時におけるロ
ールの表面温度は特に限定しないが、一般にはアルミニ
ウム板の温度より若干低い程度とすれば良い。またラミ
ネートロールによる加圧力も、特に限定されるものでは
ないが、一般には線圧で２ｋｇｆ／ｃｍ以上が適当であ
る。ラミネートロールによる加圧力が線圧で２ｋｇｆ／
ｃｍ未満では、充分な密着力が得られないおそれがあ
る。なお加圧力の上限も特に定めないが、装置が破損し
ない程度の常識的な圧力とすれば良い。

【００１７】次に積層の第２工程として、第１工程にお
いて圧着した樹脂フィルム被覆アルミニウム板を表層樹
脂の融点Ｔｍ２以上でかつ接着層樹脂の融点Ｔｍ１＋２
０℃以上の温度に加熱する。この表層樹脂の融点Ｔｍ２
以上に加熱することで表層樹脂の配向結晶を崩壊し加工
性を向上させるとともに、接着層樹脂の融点Ｔｍ１＋２
０℃以上の温度に加熱することで接着層樹脂を十分に溶
融流動させ、アルミニウム板表面の微細な凹部に進入さ
せ、いわゆるアンカー効果により密着性を向上させるこ
とが目的である。さらに第１工程の積層において接着層
界面に取り込まれた微細な空気の気泡は、樹脂フィルム
を溶融させることにより、容易に放出され密着性が向上
する。また溶融樹脂の微細な凹部への進入や微細な気泡
の放出などによりアルミニウム板と樹脂フィルムの接触
面積が増加するため極性等による密着力も向上する。

【００１８】加熱温度が表層樹脂の融点Ｔｍ２よりも低
いと、配向結晶の崩壊が不十分でフィルムの加工性が悪
く、強加工によりフィルムに亀裂が発生する場合があ
る。また加熱温度が接着層樹脂の融点Ｔｍ１＋２０℃よ
りも低いと、接着層樹脂の溶融流動が不十分となり密着
性が劣るため、強加工やレトルト処理により剥離が生じ
る場合があり好ましくない。したがって第２工程の加熱
温度は表層樹脂の融点Ｔｍ２以上でかつ接着層樹脂の融
点Ｔｍ１＋２０℃以上の温度が必要である。上限の温度
については、使用する樹脂の分子構造が著しく崩壊し肌
荒れや亀裂が発生しない温度とする。第２工程の加熱方
式としては誘導加熱、赤外線加熱が好適であるが、特に
限定されるものではない。また第２工程における加熱後
の冷却についても特に限定しないが、徐冷の場合には、
使用する樹脂フィルムの種類によっては不要な結晶化を
招くことがあり、したがって一般には急冷することが好
ましい。

【００１９】そして、第２工程の加熱後、すなわち加工
を受ける前の段階において、表層フィルムの複屈折が
０．０２以下、接着層フィルムの複屈折が０．０１以下
でなければならない。一般に結晶性高分子は延伸により
配向する。この配向の度合いを知る方法としては複屈折
やＸ線回折による方法が一般的であり、本発明では複屈
折で特定した。一般に延伸により複屈折は大きくなり、
完全に配向したときには高分子自身の固有複屈折に近づ
くとされている。例えばポリエチレンでは０．０５８、
ポリエチレンテレフタレートでは０．２１６、ポリ塩化
ビニルでは０．１０２などである。第２工程の加熱を接
着層樹脂の融点Ｔｍ１＋２０℃以上の温度条件で加熱す
れば、接着層樹脂は溶融密着するので表層フィルムの複
屈折率が０．０２を越えても、冷却後加工前の密着は問
題ないが、配向結晶が残存しているため加工性が劣り、
強加工するとフィルムに亀裂が発生することがある。ま
た亀裂の発生は無いとしても加工により配向結晶がさら
に増加するため、その後レトルトなどの加熱処理が行わ
れる場合、残留応力の増加につながり、剥離すなわち密
着性低下の原因となる。したがって十分な密着性を確保
するためには、表層樹脂の複屈折は０．０２以下でなけ
ればならない。接着層フィルムはもともと無配向性であ
るため複屈折は０．０１以下である。

【００２０】ここで複屈折は以下の様に定義する。セナ
ルモン型コンペンセーターをセットした偏光顕微鏡を用
い、被覆後のフィルムを幅３μｍにスライスしたサンプ
ル断面の消光角θを測定し、次式（１）により複屈折Δ
ｎを求める。 Δｎ＝θλ／１８０・ｄ … （１） λは光源の波長、ｄはサンプル厚み、θは消光角であ
る。

【００２１】本発明に適用される熱可塑性樹脂フィルム
としては表層・接着層ともポリエチレン、ポリプロピレ
ンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポ
リエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレー
トなどのポリエステルおよびこれらの変性体やポリマー
ブレンド、ポリマーアロイなどが挙げられる。さらに必
要に応じて滑剤、安定剤、酸化防止剤などの添加剤を配
合することができる。またアルミニウム板表面には密着
性や耐食性を向上させる目的でクロメート、ベーマイ
ト、アルマイト等の下地処理を施すことが好ましい。

【００２２】

【実施例】クロム量換算で２０ｍｇ／ｍ²のリン酸クロ
メート処理を施したＪＩＳ Ａ３００４、板厚０．５ｍ
ｍのアルミニウム合金板の片面に、表１に示すように厚
さ構成比および融点を種々変更した合計層厚２０μｍの
二層ポリエステル樹脂フィルムを種々の温度条件で積層
し、第二工程の加熱後直ちに急冷して樹脂フィルム被覆
アルミニウム板を作製した。

【００２３】

【表１】

【００２４】これらの材料の密着性の評価試験として、
１２５℃×３０分のレトルト処理を施したサンプル、お
よび板厚減少率５０％の圧延加工を行ったサンプルにつ
いて碁盤目セロテープ（登録商標）剥離試験を実施し
た。なお、板厚減少率はフィルムを含めた元板厚ｔ０、
圧延後の板厚ｔ１としたときに（ｔ０−ｔ１）／ｔ０×
１００により算出した。複屈折の測定法は前記の通りで
ある。結果を表２，表３に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】Ｎｏ．１、２、４、５は本発明例でありレ
トルト後、圧延後においても良好な密着性を示した。
Ｎｏ．３、７はＴ２が表層樹脂の融点よりも低く、表層
の複屈折が０．０２より大きいため密着性が悪く全面剥
離した。Ｎｏ．６は表層の複屈折がより大きいためレト
ルト後で一部剥離が生じ、圧延後では全面剥離した。Ｎ
ｏ．８、９はフィルムの厚さ構成比が本発明の範囲外で
あるためいずれも十分な密着性が得られなかった。

【００２７】

【表３】

【００２８】Ｎｏ．１０、１１、１６は本発明例であ
り、良好な密着性を示した。Ｎｏ．１２、１３はＴ２が
接着層融点Ｔｍ１＋２０℃より低く、さらにＮｏ．１３
は表層の複屈折も０．０２を超えているため十分な密着
性が得られずレトルト後、圧延後において剥離した。Ｎ
ｏ．１４、１５は厚さ構成比が本発明以外であるため、
圧延後十分な密着性が得られなかった。Ｎｏ．１７はＴ
２が接着層融点Ｔｍ１＋２０℃より低いため、圧延後十
分な密着性が得られなかった。

【００２９】

【発明の効果】上記の様に、本発明の構成をとれば、積
層前の二軸延伸されたフィルムの持つ配向結晶を崩壊し
フィルム全体を無配向に近い状態とすることにより、剥
離の原因となる接着界面のせん断力を吸収緩和し、接着
層樹脂を十分に溶融流動させ、アルミニウム板表面の微
細な凹部に進入させることが可能となり、その結果、後
で強加工やレトルト処理を施しても密着性が良好な樹脂
フィルム被覆アルミニウム板が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂フィルム被覆アルミニウム板の断
面図を示す。

【符号の説明】

１ 樹脂フィルムの表層 ２ 樹脂フィルムの接着層 ３ アルミニウム板

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｆターム(参考） 4F100 AB10C AK01A AK01B AK41 AT00A AT00C BA02 BA03 BA07 BA10C EC01 EJ37A EJ41 EJ42 GB16 JA05B JL01 JL11 JL11B 4F211 AD03 AD05 AD08 AD20 AG03 TA01 TA03 TA13 TC02 TD11 TN01 TQ01 TQ10 TW06 TW16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表層が二軸配向樹脂フィルム、接着層が
   無配向樹脂フィルムからなる二層の樹脂フィルムを用
   い、表層フィルムの複屈折が０．０２以下、接着層フィ
   ルムの複屈折が０．０１以下であることを特徴とする熱
   可塑性樹脂フィルム被覆アルミニウム板。
2. 【請求項２】 表層が二軸配向樹脂、接着層が無配向樹
   脂からなり、接着層の融点Ｔｍ１が表層の融点Ｔｍ２よ
   りも低く、表層厚比が７０〜５％、接着層厚比が３０〜
   ９５％である二層の樹脂フィルムを用い、接着層樹脂の
   ガラス転移温度以上で、表層樹脂の融点Ｔｍ２未満の温
   度域でアルミニウム板に加熱圧着する第１工程と、第１
   工程において圧着した樹脂フィルム被覆アルミニウム板
   を表層樹脂の融点Ｔｍ２以上でかつ接着層樹脂の融点Ｔ
   ｍ１＋２０℃以上の温度に加熱する第２工程により、表
   層フィルムの複屈折が０．０２以下、接着層フィルムの
   複屈折が０．０１以下となるように積層したことを特徴
   とする熱可塑性樹脂フィルム被覆アルミニウム板。