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WO2013147146A1 - 表面処理アルミニウム板及び有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板並びにこれを用いて成る缶体及び缶蓋 - Google Patents

表面処理アルミニウム板及び有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板並びにこれを用いて成る缶体及び缶蓋 Download PDF

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WO2013147146A1
WO2013147146A1 PCT/JP2013/059502 JP2013059502W WO2013147146A1 WO 2013147146 A1 WO2013147146 A1 WO 2013147146A1 JP 2013059502 W JP2013059502 W JP 2013059502W WO 2013147146 A1 WO2013147146 A1 WO 2013147146A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aluminum plate
treated aluminum
ppm
organic resin
zirconium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/059502
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智弘 宮井
拓也 柏倉
裕二 船城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Original Assignee
Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by Toyo Seikan Group Holdings Ltd filed Critical Toyo Seikan Group Holdings Ltd
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Priority to US14/387,714 priority patent/US20150056390A1/en
Priority to EP13769525.0A priority patent/EP2832897B1/en
Priority to CN201380017794.6A priority patent/CN104220639B/zh
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/34Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D25/00Details of other kinds or types of rigid or semi-rigid containers
    • B65D25/14Linings or internal coatings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D25/00Details of other kinds or types of rigid or semi-rigid containers
    • B65D25/34Coverings or external coatings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678Of metal
    • Y10T428/31681Next to polyester, polyamide or polyimide [e.g., alkyd, glue, or nylon, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a surface-treated aluminum plate and an organic resin-coated surface-treated aluminum plate obtained by applying an organic resin coating layer to the surface-treated aluminum plate.
  • the present invention relates to a surface-treated aluminum plate and an organic resin-coated surface-treated aluminum plate capable of exhibiting excellent corrosion resistance and work adhesion.
  • An organic resin-coated metal plate obtained by coating a metal material such as aluminum with an organic resin has long been known as a can-making material, and this laminate is subjected to drawing processing or drawing / ironing processing to fill beverages and the like. It is also well known to make a seamless can for this purpose, or press-mold it to make a can lid such as an easy open end.
  • the surface of the aluminum plate is treated with an inorganic or organic surface treatment agent.
  • an inorganic or organic surface treatment agent for example, there is a phosphate chromate-based surface treatment material, which is widely used because it is excellent in corrosion resistance of the coating alone and also in adhesion when various organic resins are coated.
  • Many of the chromate treatments currently used are of the type that does not leave hexavalent chromium in the final product, but the treatment liquid contains hexavalent chromium, which is a hazardous substance, and after disposal. In view of the possibility of elution of chromium into the soil environment, a non-chromium surface treatment not containing chromium is desired.
  • non-chromium-based surface treatments for can-making materials have also been proposed.
  • the non-chromium surface treatment for aluminum alloy metal plates for example, zirconium, titanium, or a compound thereof, and phosphate and fluoride are contained.
  • An acidic treatment solution having a pH of 1.0 to 4.0 is used, and a conversion coating film mainly containing an oxide of zirconium and / or titanium (Patent Document 1) or carbon as a main component on the surface of an aluminum-containing metal material.
  • Patent Document 2 A method for forming an organic-inorganic composite coating containing an organic compound, a phosphorus compound, and a zirconium or titanium compound (Patent Document 2), or by the applicant, non-chromium that can be applied to both an aluminum plate and a steel plate, and can be used for containers.
  • a surface-treated metal material characterized by containing Zr, O, F as a main component and not containing phosphate ions as a treatment. are plan (Patent Document 3).
  • the surface treatment material containing Zr, O, F as a main component and not containing phosphate ions is excellent in the adhesion of the organic resin coating and can exhibit excellent corrosion resistance, but is due to electrolytic treatment, It is desired to provide a surface-treated metal material that is excellent in adhesion and corrosion resistance of the organic resin coating and also in economic efficiency and productivity by chemical conversion treatment.
  • an object of the present invention is to provide a surface-treated aluminum plate that has excellent adhesion to an organic resin coating layer and can exhibit excellent corrosion resistance and impact resistance (dent resistance) as a can-making material.
  • Another object of the present invention is to provide a surface-treated aluminum plate that can withstand a heat treatment process and has excellent adhesion to an organic resin coating layer that can be applied to severe processing such as flange processing.
  • Still another object of the present invention is to provide an organic resin-coated surface-treated aluminum plate obtained by applying an organic resin coating layer to the surface-treated aluminum plate, and a can body and a can lid comprising the same.
  • Still another object of the present invention is to provide a surface treatment liquid capable of forming the surface-treated aluminum plate.
  • a surface-treated aluminum plate characterized in that a chemical conversion film containing a polyester resin and a zirconium compound or a titanium compound is formed on at least one surface of the aluminum plate.
  • the ratio C / M of the carbon content C and the zirconium or titanium content M in the chemical conversion coating is in the range of 1 to 80, 2.
  • the chemical conversion treatment film contains polycarboxylic acid, 3.
  • the chemical conversion treatment film contains a particulate component, 5.
  • the ratio C / M of the carbon content C and the zirconium or titanium content M in the chemical conversion film containing the polycarboxylic acid and / or the particulate component is in the range of 1 to 40; 6).
  • the particulate component consists of water-dispersible crosslinked particles made of poly (meth) methyl acrylate copolymer or a copolymer of poly (meth) methyl acrylate and poly (meth) acrylic acid, or inorganic silica compounds Being particles, 7).
  • the particle size of the particulate component is in the range of 1 to 200 nm, Is preferred.
  • an organic resin-coated surface-treated aluminum plate characterized in that an organic resin coating layer is formed on the chemical conversion film of the surface-treated aluminum plate.
  • a can body and a can lid comprising the above-mentioned organic resin-coated surface-treated aluminum plate.
  • a surface treatment liquid for surface treatment of an aluminum plate by chemical conversion treatment characterized by containing a water-dispersible polyester resin and fluorine ions, zirconium ions or titanium ions.
  • a surface treatment liquid is provided.
  • Polyester resin is contained in an amount of 100 to 10,000 ppm
  • zirconium ion or titanium ion is contained in an amount of 5 to 5000 ppm
  • Containing a polycarboxylic acid and / or a water-dispersible particulate component 3.
  • Polyester resin is contained in an amount of 500 to 10000 ppm, the water-dispersible particulate component is contained in an amount of 100 to 3000 ppm, the polycarboxylic acid is contained in an amount of 5 to 2000 ppm, and the zirconium ion or titanium ion is contained in an amount of 5 to 5000 ppm. Is preferred.
  • the surface-treated aluminum plate of the present invention has excellent corrosion resistance and adhesion of the organic resin coating layer, and the organic resin-coated surface-treated aluminum plate formed by coating the surface-treated aluminum plate with an organic resin is drawn and ironed. Even when subjected to severe processing, it has excellent corrosion resistance and work adhesion, and has much better corrosion resistance and work adhesion than the phosphoric acid chromate treatment conventionally used in canning materials. And can be suitably used as a can-making material for a can body or a can lid. In addition, when a pre-coating material using a polyester film as the organic resin coating layer is used, it is not necessary to interpose a coating layer such as a primer between the chemical conversion film and the polyester film, which is excellent in productivity and economy.
  • the organic resin-coated surface-treated aluminum plate formed by coating the surface-treated aluminum plate with an organic resin has excellent adhesion to the organic resin coating layer even when subjected to severe processing such as drawing and ironing.
  • severe processing such as drawing and ironing.
  • the surface treatment liquid used in the production of the surface-treated aluminum plate of the present invention can make the polyester resin present together with the zirconium compound or the titanium compound in the chemical conversion treatment film. It is possible to obtain excellent corrosion resistance and processing adhesion. Further, by adding a polycarboxylic acid to the surface treatment liquid, the polyester resin can be uniformly present in the surface treatment film together with the zirconium compound or the titanium compound, and the polycarboxylic acid contains zirconium ions or titanium ions and a metal. By forming a chelate complex, it becomes possible to obtain better corrosion resistance and work adhesion.
  • the fluidity of the chemical conversion coating can be controlled by the particulate component by depositing the particulate component simultaneously with the precipitation of the zirconium compound or the titanium compound.
  • the surface-treated aluminum plate of the present invention is characterized in that a chemical conversion film containing a polyester resin and a zirconium compound or a titanium compound is formed on at least one surface of the aluminum plate.
  • a chemical conversion film containing a polyester resin and a zirconium compound or a titanium compound is formed on at least one surface of the aluminum plate.
  • an inorganic chemical conversion coating containing a zirconium compound or a titanium compound is known.
  • the chemical conversion coating on the surface-treated aluminum plate of the present invention is a polyester resin, and further a polycarboxylic acid.
  • the zirconium compound or titanium compound is located on the aluminum plate side, and the polyester resin is fixed to the substrate by the zirconium compound or titanium compound, and the organic resin coating is applied.
  • the polyester resin uniformly covers the surface of the chemical conversion treatment film by the heat treatment such as the occasion, the corrosion resistance is exhibited and the adhesion with the organic resin coating to be applied subsequently is remarkably improved.
  • polycarboxylic acid, aluminum ion, zirconium ion, or titanium ion and polycarboxylic acid exist as a metal chelate complex, and the adhesion between the metal and the organic matter is improved by this metal chelate complex. Therefore, coupled with the improvement in adhesion due to the polyester resin, it becomes possible to remarkably improve the corrosion resistance and the processing adhesion.
  • this chemical conversion treatment film when forming this chemical conversion treatment film, a zirconium compound or a titanium compound is deposited, and at the same time, a polyester resin and a particulate component are deposited, whereby the adhesion between the aluminum plate and the organic resin coating layer is achieved by an anchor effect.
  • the fluidity of the chemical conversion coating can be controlled by the particulate component, and the organic resin coating layer can be prevented from peeling off during the heat treatment after processing. Can also be improved.
  • the organic / inorganic ratio (C / M) represented by the ratio is in the range of 1 to 80, particularly 2 to 70, particularly 10 to 40.
  • the organic / inorganic ratio expressed by the ratio of zirconium or titanium amount M from the zirconium compound or titanium compound (mg / m 2) (C / M) is 1 to 40, in particular 5 to 30 range It is preferable that it exists in.
  • C / M the surface-treated aluminum plate having C / M in the above range
  • zirconium ions or titanium ions are appropriately deposited during the surface treatment, and a good chemical conversion film is formed together with the polyester resin, polycarboxylic acid and / or particulate component. It is possible to reliably obtain a surface-treated aluminum plate having excellent corrosion resistance and work adhesion, but if the C / M value is smaller than the above range, the corrosion resistance may be slightly inferior depending on the contents. On the other hand, if the value of C / M is larger than the above range, the time required for the surface treatment becomes long and the productivity is poor.
  • the amount of the deposited film is not particularly limited, but the carbon amount C is preferably in the range of 5 mg / m 2 to 1000 mg / m 2 , particularly 50 mg / m 2 to 500 mg / m 2 .
  • the amount of zirconium or titanium M is preferably in the range of 1 mg / m 2 to 200 mg / m 2 , particularly 2 mg / m 2 to 100 mg / m 2 .
  • the amount is less than the above range, the aluminum plate is not sufficiently coated and the corrosion resistance becomes inferior.
  • the amount is more than the above range, the effect of improving the performance according to the increase in the coating amount is obtained. It becomes inferior in productivity because it is not possible.
  • the measurement method of the carbon content C in the chemical conversion film (mg / m 2), and zirconium or titanium content M (mg / m 2) will be described later.
  • the filling rate (particle filling rate) of the particulate component in the chemical conversion coating is 40% by weight or less, particularly 3 to 20% by weight. % Is preferred.
  • the particle filling rate is larger than the above range, the amount of the polyester resin is small, and it becomes difficult to form a good chemical conversion coating.
  • the particle filling rate is smaller than the above range, the amount of the particulate component There is little possibility that the effects obtained by blending the particulate component cannot be sufficiently obtained.
  • the calculation method of the filling rate (weight%) of a particulate component is mentioned later.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of an example of an organic resin-coated surface-treated aluminum plate of the present invention.
  • Chemical conversion coatings 3 and 3 are formed on both surfaces of an aluminum plate 2.
  • the organic resin coatings 4 and 4 are formed directly on the top.
  • the organic resin-coated surface-treated aluminum plate of the present invention shown in FIG. 2 has the same cross-sectional structure as FIG. 1, but the particulate components 5, 5,. Exist.
  • the surface treatment liquid used for the surface treatment of the surface-treated aluminum plate of the present invention contains a water-dispersible polyester resin, fluorine ions, zirconium ions or titanium ions, and optionally polycarboxylic acids and particulate components. It consists of a characteristic aqueous solution.
  • a water-dispersible polyester resin fluorine ions, zirconium ions or titanium ions, and optionally polycarboxylic acids and particulate components. It consists of a characteristic aqueous solution.
  • aluminum is dissolved by fluorine ions, and as a result the pH rises, so that zirconium or a titanium compound is precipitated.
  • the polyester resin present in the form of a dispersion in the surface treatment liquid is also precipitated.
  • the surface-treated aluminum plate can be washed with water to remove unreacted materials, and dried to obtain a surface-treated aluminum plate.
  • the chemical conversion treatment film excellent in corrosion resistance and work adhesion by making the polyester resin uniformly present on the surface of the aluminum plate together with the zirconium compound or the titanium compound.
  • the adhesion can be improved by the presence of a carboxyl group, and by forming a metal chelate complex with zirconium ions or titanium ions, the adhesion with the organic resin coating and the corrosion resistance are excellent. It becomes possible to provide a chemical conversion film.
  • the particulate component is present in the form of a dispersion together with the polyester resin in the surface treatment liquid, so that the particulate component suppresses the flow of the chemical conversion treatment film and adheres due to the anchor effect. Improve sexiness.
  • the polyester resin is contained in an amount of 100 to 10000 ppm, particularly 500 to 10000 ppm, particularly 1000 to 5000 ppm, and zirconium ion or titanium ion is contained in an amount of 5 to 5000 ppm, particularly 50 to 2000 ppm, particularly 50 to 500 ppm. It is suitable.
  • the polyester resin is 500 to 10,000 ppm, particularly 1000 to 5000 ppm, the polycarboxylic acid is 5 to 2000 ppm, particularly 100 to 1000 ppm, and the zirconium ion or titanium ion is 5 to 5000 ppm, especially 5 to 4000 ppm.
  • the polyester resin is 500 to 10,000 ppm, particularly 1000 to 3000 ppm
  • the water-dispersible particulate component is 100 to 3000 ppm
  • the polycarboxylic acid is 5 to 2000 ppm, particularly 100 to 1000 ppm
  • zirconium ion it is preferable that titanium ions are contained in an amount of 5 to 5000 ppm, particularly 100 to 3000 ppm.
  • the adhesion amount of the polyester resin and the zirconium compound or the titanium compound is not sufficient, and satisfactory corrosion resistance and adhesion cannot be obtained.
  • the stability of the treatment liquid May become inferior, and further improvement in corrosion resistance or the like cannot be obtained, resulting in a decrease in economic efficiency.
  • polyester resin examples of the water-dispersible polyester resin used in the surface treatment liquid of the present invention include a polyester resin containing a hydrophilic group as a component. These components may be physically adsorbed on the surface of the polyester dispersion, and may be preferably copolymerized in the polyester resin skeleton.
  • the hydrophilic group is a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, or a derivative or metal salt thereof, an ether, or the like, and exists in a state dispersible in water by including these in the molecule.
  • monomers containing a hydrophilic group include hydroxyl group-containing polyether monomers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin and polyglycerin, 5-sulfoisophthalic acid, 4-sulfonaphthalene-2,7-dicarboxylic acid, 5 Examples thereof include metal salts of sulfonic acid-containing monomers such as (4-sulfophenoxy) isophthalic acid.
  • a vinyl monomer having a hydrophilic group may be graft-polymerized to a polyester resin.
  • Examples of the vinyl monomer having a hydrophilic group include those containing a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, an amide group, etc.
  • Examples of the group that can be changed into a group include an acid anhydride group, a glycidyl group, a chloro group, and the like.
  • the water dispersible polyester resin those having a sulfonic acid group as a hydrophilic group can be suitably used.
  • the other monomer component that forms the water-dispersible polyester resin in combination with the monomer containing the hydrophilic group is not particularly limited as long as it is a monomer used for general polyester, for example, many
  • polyvalent carboxylic acids include aromatic polyvalent carboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid, aliphatic polyvalent carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, and dimer acid.
  • Carboxylic acid is mentioned.
  • glycol component examples include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, butylene glycol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, and the like.
  • the glass transition temperature of these water dispersible polyester resins is preferably ⁇ 40 ° C. to 140 ° C., more preferably 20 ° C. to 120 ° C.
  • the number average molecular weight of the water-dispersible polyester resin is preferably 1000 to 100,000, more preferably 3000 to 80,000.
  • Zirconium compounds or titanium compounds that can supply zirconium ions or titanium ions to the surface treatment liquid are not limited to these, but include hexafluorozirconic acid, hexafluorozirconium potassium (KZrF 6 ), and hexafluorozirconium ammonium ((NH 4 ) 2 ZrF 6 ), ammonium zirconium carbonate solution ((NH 4 ) 2 ZrO (CO 3 ) 2 ), zirconium oxynitrate ZrO (NO 3 ) 2 , zirconium oxyacetate (ZrO (CH 3 COO) 2 ), etc., or hexa Fluorotitanic acid (H 2 TiF 6 ), Titanium potassium fluoride (K 2 TiF 6 ), Titanium ammonium fluoride ((NH 4 ) 2 TiF 6 ), Titanium fluoride (Na 2 TiF 6 ), Titanium potassium oxalate di
  • the surface treatment liquid of this invention by containing a fluorine ion, aluminum melt
  • Polycarboxylic acid As the polycarboxylic acid used in the surface treatment liquid of the present invention, a homopolymer or copolymer of a monomer having a carboxyl group, such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, acrylic acid-methacrylic acid copolymer, And partially neutralized products thereof, in particular, polyacrylic acid and polymethacrylic acid can be preferably used.
  • the particulate component used in the present invention is not particularly limited as long as an effect such as corrosion resistance is exhibited, but if it is an organic material, a crosslinkable polymer whose glass transition temperature is not measured under heating conditions of 300 ° C. or less.
  • the particles are preferably composed of a homopolymer of (meth) acrylic acid alkyl ester, or an ester of a copolymer with other polymerizable monomer copolymerizable with (meth) acrylic acid alkyl ester. It is desirable to use crosslinked particles having bonds.
  • Examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth) acrylate.
  • Examples of other polymerizable monomer copolymerizable with (meth) acrylic acid alkyl ester include styrenes such as styrene, ⁇ -methylstyrene, paramethylstyrene, isopropenylstyrene, chlorostyrene; acrylonitrile, methacrylo Unsaturated nitriles such as nitrile, ethacrylonitrile and phenylacrylonitrile; (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid or their half ester compounds; vinyl toluene; epoxy group-containing monomers such as allyl glycidyl ether Etc.
  • styrenes such as styrene, ⁇ -methylstyrene, paramethylstyrene, isopropenylstyrene, chlorostyrene
  • acrylonitrile methacrylo Unsaturated nitriles such as
  • the crosslinking agent may be any monomer having a plurality of polymerizable double bonds in the molecule, and is not limited thereto, but includes ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, and triethylene glycol diester.
  • (Meth) acrylic acid ester-based polyfunctional monomers aromatic vinyl-based polyfunctional monomers such as divinylbenzene and its derivatives, divinylnaphthalene and its derivatives.
  • the polymerization initiator of the (meth) acrylic acid alkyl ester and the crosslinking agent conventionally known ones can be used, but are not limited thereto, but are not limited thereto, hydrogen peroxide polymerization initiators, organic or inorganic peroxides And polymerization initiators and azo polymerization initiators.
  • the inorganic particulate component is not particularly limited, but is preferably composed of a silica compound.
  • the shape and type of the silica particles include spherical silica, chain silica, aluminum modified silica, and the like.
  • the spherical silica SNOWTEX N, SNOWTEX UP (manufactured by Nissan Chemical Industries)
  • colloidal silica such as LUDOX (manufactured by WR Grace)
  • fumed silica such as Aerosil (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.).
  • silica gel such as Adelite AT-20A (Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) include aluminum-modified silica.
  • crosslinked particles composed of a homopolymer of poly (meth) methyl acrylate, or crosslinked particles composed of a copolymer of methyl (meth) acrylate and (meth) acrylic acid, or inorganic silica compound particles. It can be preferably used.
  • Crosslinked particles and inorganic silica compound particles mainly composed of poly (meth) acrylate represented by polymethyl methacrylate are excellent in various properties such as mechanical strength, transparency, weather resistance, hygiene, As shown in the examples described later, delamination generated in the heat treatment step can be effectively suppressed.
  • the particulate component used in the present invention preferably has an average particle size in the range of 1 to 200 nm, particularly 5 to 80 nm.
  • the average particle size is smaller than the above range, the flow of the chemical conversion film cannot be effectively suppressed by the crosslinked particles, and the anchor effect cannot be sufficiently obtained.
  • the average particle size is larger than the above range, it becomes difficult to sufficiently fix the particulate component by the polyester resin, and in any case, sufficient work adhesion is obtained as compared with the case where it is in the above range. It may be difficult to improve
  • the surface treatment liquid of the present invention it is not particularly necessary to add a surfactant or an oxidizing agent for dispersing the polyester resin, and the water dispersion is carried out in water or an aqueous medium composed of water and a small amount of an organic solvent.
  • fluorine ions are preferably in the range of 5 to 500 ppm.
  • the fluorine ion concentration is lower than the above range, the fluorine ion etching effect cannot be obtained.
  • the fluorine ion concentration is higher than the above range, the deposition efficiency may be hindered.
  • the surface treatment method of an aluminum plate using the surface treatment liquid of the present invention comprises the above-described water-dispersible polyester resin and zirconium compound or titanium compound, and if necessary, a polycarboxylic acid and a particulate component in an aqueous medium.
  • a surface treatment solution prepared so that the concentration is in the above-described range it can be performed by dipping treatment, spray treatment, or treatment with a roll coater.
  • the pH of the surface treatment solution is preferably in the range of 1.0 to 4.0, particularly 1.5 to 4.0, and is adjusted by adding nitric acid or ammonia as necessary. When the pH is lower than the above range, a sufficient film cannot be obtained.
  • the temperature of the surface treatment liquid is not particularly limited, but it is desirable that it is in the range of 35 to 70 ° C. in order to stably form a coating film.
  • pretreatments such as degreasing, water washing, and if necessary, etching treatment, water washing, further acid pickling, and water washing in a conventional manner.
  • the surface-treated aluminum plate on which the chemical conversion film has been formed can be obtained by immersing or spraying in a surface treatment solution adjusted to the above pH and temperature range for 2 to 20 seconds, followed by washing with water and drying. it can.
  • the aluminum plate can use all the aluminum plates conventionally used for can-made materials, and may be a pure aluminum plate other than an aluminum alloy plate, and the thickness is not limited to this, Those in the range of 100 to 500 ⁇ m can be preferably used.
  • the aluminum of the substrate may be dissolved, and the chemical conversion treatment film may contain an aluminum compound.
  • the organic resin-coated surface-treated aluminum plate of the present invention is formed by coating a layer made of an organic resin on the chemical conversion film of the surface-treated aluminum plate. Since the above-mentioned surface-treated aluminum plate is used, the organic resin It is excellent in the adhesion of the coating layer, particularly in the processing adhesion, and therefore has excellent corrosion resistance and dent resistance.
  • the organic resin provided on the chemical conversion film is not particularly limited, and examples thereof include a film made of a thermoplastic resin or a coating film made of a thermosetting to thermoplastic resin. Can do.
  • thermoplastic resin capable of forming a film examples include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic ester copolymer, olefin resin film such as ionomer, or polyethylene terephthalate.
  • Polyester film, polyamide film such as nylon 6, nylon 6,6, nylon 11, nylon 12, etc., polyvinyl chloride film, polyvinylidene chloride film, etc. can be mentioned. Unstretched or biaxially stretched of such a thermoplastic resin film It may be what you did.
  • paints that can form coating films include modified epoxy paints such as phenol epoxy and amino-epoxy, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, saponified vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinyl acetate-anhydrous maleic anhydride.
  • modified epoxy paints such as phenol epoxy and amino-epoxy
  • vinyl chloride-vinyl acetate copolymer saponified vinyl chloride-vinyl acetate copolymer
  • vinyl chloride-vinyl acetate-anhydrous maleic anhydride examples include acid copolymers, epoxy-modified-, epoxy-amino-modified, epoxy-phenol-modified-vinyl paints or modified vinyl paints, acrylic paints, polyester paints, and synthetic rubber paints such as styrene-butadiene copolymers. It may be a combination of two or more of these.
  • a coating made of a polyester resin film is most preferably used as a can-making material.
  • homopolyethylene terephthalate can be used as the polyester resin, but it is desirable in terms of impact resistance and workability to lower the maximum crystallinity that the film can reach.
  • ethylene terephthalate is contained in the polyester. It is preferable to introduce copolymer ester units other than the above. It is particularly preferable to use a copolymerized polyester resin mainly composed of ethylene terephthalate units and containing a small amount of other ester units.
  • 70 mol% or more, particularly 75 mol% or more of the dibasic acid component in the copolyester is composed of a terephthalic acid component
  • 70 mol% or more, particularly 75 mol% or more of the diol component is composed of ethylene glycol. It is preferable that 1 to 30 mol%, particularly 5 to 25 mol% of the components are composed of a dibasic acid component other than terephthalic acid.
  • Dibasic acids other than terephthalic acid include aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid, phthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid: alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid: succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, etc.
  • diol components other than ethylene glycol or butylene glycol include propylene glycol, diethylene glycol, 1,6-hexylene glycol, cyclohexane dimethanol, and bisphenol A. 1 type, or 2 or more types, such as an ethylene oxide adduct.
  • the polyester resin may contain at least one branching or crosslinking component selected from the group consisting of trifunctional or higher polybasic acids and polyhydric alcohols in order to improve the melt flow characteristics during molding. it can.
  • branching or crosslinking components should be in the range of 3.0 mol% or less, preferably in the range of 0.05 to 3.0 mol%.
  • tribasic or higher polybasic acid and polyhydric alcohol examples include trimellitic acid, pyromellitic acid, hemimellitic acid, 1,1,2,2-ethanetetracarboxylic acid, 1,1,2-ethanetricarboxylic acid, 1 , 3,5-pentanetricarboxylic acid, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid, polybasic acids such as biphenyl-3,4,3 ′, 4′-tetracarboxylic acid, pentaerythritol, glycerol, Examples thereof include polyhydric alcohols such as trimethylolpropane, 1,2,6-hexanetriol, sorbitol, 1,1,4,4-tetrakis (hydroxymethyl) cyclohexane.
  • the homopolyester or copolymerized polyester should have a molecular weight in the film forming range, and the intrinsic viscosity [ ⁇ ] measured using a phenol / tetrachloroethane mixed solvent as the solvent is 0.5 to 1.5, especially 0. It should be in the range of 6 to 1.5.
  • the polyester resin layer used for the organic resin coating of the present invention may be a single resin layer or a multilayer resin layer formed by coextrusion or the like. When a multilayer polyester resin layer is used, a polyester resin having a composition with excellent adhesiveness is selected for the base layer, that is, the surface-treated aluminum plate, and the surface layer has content resistance, that is, extraction resistance and non-adsorption of flavor components.
  • the organic resin coating is a coating made of a thermoplastic resin such as a polyester resin
  • the thickness is generally desirably in the range of 3 to 50 ⁇ m.
  • the thickness is preferably 0.
  • the coating amount is desirably 5 to 20 g / m 2 . If the thickness of the organic resin coating is smaller than the above range, the corrosion resistance becomes insufficient. On the other hand, if the thickness is larger than the above range, problems are likely to occur in terms of workability.
  • the organic resin coating on the surface-treated aluminum plate can be performed by any means.
  • polyester resin coating extrusion coating, cast film thermal bonding, biaxially stretched film thermal bonding.
  • thermosetting paint it can be applied by a conventionally known method such as a roll coating method or a spray method.
  • the primer for adhesion between the chemical conversion treatment film and the organic resin coating particularly a coating made of a polyester resin. It is not necessary to provide a coating film such as, but of course, it does not exclude the provision of a primer paint such as a conventionally known phenol epoxy paint excellent in adhesion and corrosion resistance. Or you may provide in any of polyester films beforehand.
  • the can body of the present invention is formed from the aforementioned organic resin-coated surface-treated aluminum plate, it can be formed by any conventionally known can-making method, and can also be a three-piece can having a side seam.
  • a seamless can two-piece can
  • This seamless can is drawn and re-squeezed, bent and stretched by drawing and redrawing (stretching), and drawn and redrawn so that the organic resin-coated surface of the organic resin-coated surface-treated aluminum plate is at least the inside of the can. It is manufactured by attaching to a conventionally known means such as bending / stretching or ironing by drawing or drawing / ironing.
  • the can lid of the present invention can be formed by any conventionally known lid-making method as long as it is formed from the above-mentioned organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and is generally a stay-on-tab type easy open. It can be applied to a can lid or a full open type easy open can lid.
  • Carbon content The amount of carbon atoms derived from the polyester resin, polycarboxylic acid and organic particulate component in the chemical conversion film was measured using a fluorescent X-ray analyzer.
  • the calibration curve used for the measurement was to prepare a standard plate with a known carbon content by painting and baking a water-dispersed polyester aqueous solution with a known concentration on a clean aluminum alloy. These fluorescent X-ray intensities and measured carbon content It was measured from the correlation.
  • zirconium or titanium content The amount of zirconium or titanium derived from the zirconium or titanium compound in the chemical conversion film was measured using a fluorescent X-ray analyzer. The calibration curve was measured from the correlation between the fluorescent X-ray intensity and the coating amount by preparing a zirconium deposition standard plate with a known coating amount.
  • Organic / inorganic ratio C / M (-) C: Carbon amount in the chemical conversion coating (mg / m 2 ) M: amount of zirconium or titanium in the chemical conversion coating (mg / m 2 )
  • the corrosion resistance and dent resistance of the surface-treated aluminum plate are insufficient, the metal substrate dissolves at the exposed portion, and a metal compound is generated due to corrosion. Evaluation was performed by observing the area of white rust derived from these and confirming the corrosion area.
  • the model aqueous solution used for the test was adjusted to a pH of 3.0 by adding sodium chloride to 1000 ppm and adding citric acid thereto.
  • the aging test of corrosion resistance evaluation of the dent part is The storage temperature was 37 ° C. for 1 month.
  • Adhesion strength after processing Possible: Adhesion strength is 1.0 N / 15 mm or more.
  • the method for calculating the filling rate of the particulate component is obtained by obtaining an image with a normal scanning electron microscope (Hitachi: S-4800) and measuring the number of particulate components per unit area. After calculating
  • Particle filling rate A / B ⁇ 100 (wt%)
  • B Weight of all organic components of the chemical conversion coating (mg / m 2 )
  • Example 1 An aluminum alloy plate (3104 material) was prepared, and degreased by being immersed in a 2% aqueous solution (50 ° C.) of a degreasing agent “Surf Cleaner EC371” (trade name) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. for 6 seconds. After the degreasing treatment, the substrate was washed with water and then immersed in a 2% aqueous solution (50 ° C.) of an etching agent “Surf Cleaner 420N-2” (trade name) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. for 6 seconds to perform an alkali etching treatment.
  • a degreasing agent “Surf Cleaner EC371” (trade name) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. for 6 seconds.
  • the substrate was washed with water and then immersed in a 2% aqueous sulfuric acid solution (50 ° C.) for 6 seconds for acid cleaning.
  • a 2% aqueous sulfuric acid solution 50 ° C.
  • zirconium compound Aldrich “hexafluorozirconic acid”
  • the prepared surface-treated aluminum plate was previously heated to a plate temperature of 250 ° C., and a polyethylene terephthalate film (film thickness: 16 ⁇ m) copolymerized with 15 mol% isophthalic acid as an organic resin coating was laminated on both surfaces of the aluminum plate. After the thermocompression bonding via, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate was obtained by immediately cooling with water. Paraffin wax was electrostatically applied to both surfaces of the obtained organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and then punched into a circular shape with a diameter of 156 mm to produce a shallow drawn cup.
  • this shallow drawn cup was subjected to redrawing-ironing processing and doming forming, followed by trimming of the opening edge portion to obtain a can body.
  • Various characteristics of the can body were as follows. Can body diameter: 66 mm Can height: 168mm Average thickness reduction rate of can side wall relative to original thickness: 60%
  • Example 2 In Example 1, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of zirconium ions in the treatment liquid was 100 ppm.
  • Example 3 In Example 1, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of zirconium ions in the treatment liquid was 150 ppm.
  • Example 4 In Example 1, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of zirconium ions in the treatment liquid was 250 ppm.
  • Example 5 In Example 1, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of zirconium ions in the treatment liquid was 500 ppm.
  • Example 6 In Example 1, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of zirconium ions in the treatment liquid was 2000 ppm.
  • Example 7 In Example 1, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can in the same manner as in Example 1 except that the water-dispersed polyester resin A in the treatment liquid was 1000 ppm and the amount of zirconium ions was 500 ppm. Got the body.
  • Example 8 In Example 1, the surface-treated aluminum plate, the organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and the can were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of zirconium ions in the treatment liquid was 100 ppm and the treatment time was 10 seconds. Obtained.
  • a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 1 except that.
  • Example 11 In Example 1, except that the zirconium compound was changed to a titanium compound (“Hexafluorotitanic acid” manufactured by Aldrich), the titanium ion amount was 500 ppm, and the treatment time was 10 seconds, A treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained.
  • a titanium compound (“Hexafluorotitanic acid” manufactured by Aldrich)
  • Example 1 (Comparative Example 1)
  • the surface-treated aluminum plate, the organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and the can body were the same as in Example 1 except that the water-dispersed polyester resin was not blended and the zirconium ion was 500 ppm. Got.
  • Example 2 The aluminum alloy plate (3104 material) is subjected to degreasing treatment, etching treatment and acid washing in the same manner as in Example 1, then washed with water and dried, and then the water-dispersed polyester resin A is shown in Table 1 as the dry mass. It applied with the bar coater so that it might become a value, and the polyester resin A application
  • Comparative Example 3 An organic resin-coated surface-treated aluminum plate and a can were obtained in the same manner as in Example 1 except that a commercially available phosphoric acid chromate-treated plate was used. The test evaluation results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1.
  • the corrosion resistance of the surface-treated aluminum plate of the present invention is superior to the phosphate chromate-treated plate used as a can material in the regions shown in Examples 1 and 11 in terms of corrosion resistance and work adhesion. I understand that.
  • Example 12 An aluminum alloy plate (3004 material) was prepared, and degreased by immersing in a 2% aqueous solution (50 ° C.) of a degreasing agent “Surf Cleaner EC371” (trade name) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. for 6 seconds. After the degreasing treatment, the substrate was washed with water and then immersed in a 2% aqueous solution (50 ° C.) of an etching agent “Surf Cleaner 420N-2” (trade name) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. for 6 seconds to perform an alkali etching treatment.
  • a degreasing agent “Surf Cleaner EC371” (trade name) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. for 6 seconds.
  • the substrate was washed with water and then immersed in a 2% aqueous sulfuric acid solution (50 ° C.) for 6 seconds for acid cleaning.
  • a 2% aqueous sulfuric acid solution 50 ° C.
  • water-dispersed polyester resin polyyester “Vylonal MD2000” manufactured by Toyobo Co., Ltd.
  • polycarboxylic acid polyacrylic acid “Julimer 10LHP” manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.
  • zirconium compound Aldrich Hexafluorozirconic acid
  • the pH is adjusted to 1.8 by adding nitric acid or ammonia.
  • a chemical conversion treatment film was formed by immersion treatment for 6 seconds. Further, it was washed with water to obtain a surface-treated aluminum plate.
  • the prepared surface-treated aluminum plate was previously heated to a plate temperature of 250 ° C., and a polyethylene terephthalate film (film thickness: 16 ⁇ m) copolymerized with 15 mol% isophthalic acid was thermocompression bonded to both surfaces of the aluminum plate via a laminate roll. Thereafter, it was immediately cooled with water to obtain an organic resin-coated surface-treated aluminum plate. After paraffin wax was electrostatically applied to both surfaces of the obtained organic resin-coated aluminum plate, it was punched out into a circle having a diameter of 156 mm to produce a shallow drawn cup.
  • this shallow drawn cup was subjected to redrawing-ironing processing and doming forming, followed by trimming of the opening edge portion to obtain a can body.
  • Various characteristics of the can body were as follows. Can body diameter: 66 mm Can height: 168mm Average thickness reduction rate of can side wall relative to original thickness: 60%
  • Example 13 In Example 12, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 12 except that the amount of zirconium ions in the treatment liquid was 500 ppm.
  • Example 14 In Example 12, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 12 except that the amount of polyester in the treatment liquid was changed to 1000 ppm of the zirconium ion in the treatment liquid. It was.
  • Example 15 the surface-treated aluminum plate and the organic resin-coated surface-treated aluminum plate were the same as in Example 12 except that the amount of polyester in the treatment liquid was 2500 ppm, the amount of polyacrylic acid was 200 ppm, and the amount of zirconium ions was 500 ppm. A can body was obtained.
  • Example 16 In Example 12, the surface-treated aluminum plate, the organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and the can were obtained in the same manner as in Example 12 except that the amount of polyacrylic acid in the treatment liquid was 800 ppm and the amount of zirconium ions was 1000 ppm. Obtained.
  • Example 17 In Example 12, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 12 except that the amount of polyacrylic acid was 800 ppm and the amount of zirconium ions was 4000 ppm.
  • Example 12 (Reference Example 1) In Example 12, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 12 except that the amount of zirconium ions was changed to 500 ppm except for polyacrylic acid in the treatment liquid. It was.
  • Example 13 (Comparative Example 4)
  • a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 13 except that the polyester and polyacrylic acid in the treatment liquid were removed.
  • Table 2 shows the test evaluation results of the examples and comparative examples.
  • the corrosion resistance of the surface-treated aluminum plate of the present invention is particularly excellent in the region shown in Examples 12 to 17, that is, the organic / inorganic ratio is 1.0 or more.
  • the adhesion after processing of the obtained film is larger than that of the phosphoric acid chromate treatment used as a can material, and the organic resin-coated surface-treated aluminum plate is excellent in workability. For the above reasons, it can be said that it is extremely useful in practice as a can body and a can lid that require strict processing and metal substrate protection.
  • Example 18 An aluminum alloy plate (3104 material) was prepared, and degreased by being immersed in a 2% aqueous solution (50 ° C.) of a degreasing agent “Surf Cleaner EC371” (trade name) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. for 6 seconds. After the degreasing treatment, the substrate was washed with water and then immersed in a 2% aqueous solution (50 ° C.) of an etching agent “Surf Cleaner 420N-2” (trade name) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. for 6 seconds to perform an alkali etching treatment.
  • a degreasing agent “Surf Cleaner EC371” (trade name) manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. for 6 seconds.
  • the substrate was washed with water and then immersed in a 2% aqueous sulfuric acid solution (50 ° C.) for 6 seconds for acid cleaning.
  • a water-dispersed polyester resin polyyester “Vironal MD2000” manufactured by Toyobo Co., Ltd., particle size 135 nm
  • crosslinked PMMA particles A crosslinked polymethyl methacrylate particles: Nippon Shokubai Co., Ltd.
  • the prepared surface-treated aluminum plate was previously heated to a plate temperature of 250 ° C., and a polyethylene terephthalate film (film thickness: 16 ⁇ m) copolymerized with 15 mol% isophthalic acid was thermocompression bonded to both surfaces of the aluminum plate via a laminate roll. Thereafter, it was immediately cooled with water to obtain an organic resin-coated surface-treated aluminum plate. After paraffin wax was electrostatically applied to both surfaces of the obtained organic resin-coated aluminum plate, it was punched out into a circle having a diameter of 156 mm to produce a shallow drawn cup.
  • this shallow drawn cup was subjected to redrawing-ironing processing and doming forming, followed by trimming of the opening edge portion to obtain a can body.
  • Various characteristics of the can body were as follows. Can body diameter: 66 mm Can height: 168mm Average thickness reduction rate of can side wall relative to original thickness: 60%
  • Example 18 is the same as Example 18 except that the amount of the main polyester particles in the treatment liquid is 2300 ppm, the amount of the crosslinked PMMA particles A as the particulate component is 200 ppm, the amount of zirconium ions is 700 ppm, and the treatment time is 6 seconds. In the same manner, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained.
  • Example 20 In Example 19, the surface-treated aluminum plate and the organic resin coating were prepared in the same manner as in Example 19 except that the amount of the main polyester particles in the treatment liquid was 2000 ppm and the amount of the crosslinked PMMA particles A as the particulate component was 500 ppm. A surface-treated aluminum plate and a can were obtained.
  • Example 21 In Example 19, the surface-treated aluminum plate and the organic resin coating were the same as in Example 19 except that the amount of the main polyester particles in the treatment liquid was 1500 ppm and the amount of the crosslinked component PMMA particles A as the particulate component was 1000 ppm. A surface-treated aluminum plate and a can were obtained.
  • Example 22 In Example 19, the surface-treated aluminum plate and organic resin coating were prepared in the same manner as in Example 19 except that the amount of the main polyester particles in the treatment liquid was 1000 ppm and the amount of the crosslinked PMMA particles A as the particulate component was 1500 ppm. A surface-treated aluminum plate and a can were obtained.
  • Example 23 In Example 20, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 20, except that the amount of the additive polyacrylic acid was 100 ppm.
  • Example 24 In Example 20, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 20 except that the amount of the additive polyacrylic acid was 1000 ppm.
  • Example 25 In Example 24, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 24 except that the amount of zirconium ions was 4000 ppm.
  • Example 26 In Example 21, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 21 except that the amount of zirconium ions was 150 ppm.
  • Example 27 In Example 21, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 21 except that the amount of zirconium ions was 350 ppm.
  • Example 28 In Example 21, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 21 except that the amount of zirconium ions was 1400 ppm.
  • Example 29 the surface-treated aluminum plate was prepared in the same manner as in Example 21 except that the crosslinked PMMA particles A as the particulate component were changed to crosslinked PMMA particles B (Nippon Shokubai "Eposter 030W", particle size 40 nm). An organic resin-coated surface-treated aluminum plate and a can were obtained.
  • Example 30 the surface-treated aluminum plate was prepared in the same manner as in Example 21, except that the crosslinked PMMA particles A as the particulate component were changed to crosslinked PMMA particles C (“Epaster 100W” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., particle size 155 nm) An organic resin-coated surface-treated aluminum plate and a can were obtained.
  • Example 31 In Example 18, the amount of the main component polyester particles is 5000 ppm, the crosslinked PMMA particles A as the particulate component are inorganic silica particles A ("LUDOX TMA" manufactured by WR Grace & Company, particle size 20 nm), and the treatment time is A surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 18 except that the time was 10 seconds.
  • the treatment time is A surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained in the same manner as in Example 18 except that the time was 10 seconds.
  • Example 32 In Example 31, the inorganic silica particle A as the particulate component was changed to inorganic silica particle B (“LUDOX SM30” manufactured by WR Grace & Company, particle diameter: 7 nm), and the processing time was set to 10 seconds. In the same manner, a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can were obtained.
  • inorganic silica particle B (“LUDOX SM30” manufactured by WR Grace & Company, particle diameter: 7 nm)
  • Example 5 (Comparative Example 5) In Example 18, except for the water-dispersible polyester resin, the particulate component, and the polycarboxylic acid, the surface-treated aluminum plate was treated in the same manner as in Example 18 except that the amount of zirconium ions was 1000 ppm and the treatment time was 6 seconds. An organic resin-coated surface-treated aluminum plate and a can were obtained.
  • Comparative Example 5 a surface-treated aluminum plate, an organic resin-coated surface-treated aluminum plate, and a can body in the same manner as in Comparative Example 5 except that the amount of water-dispersible polyester resin was 5000 ppm and the amount of zirconium ions was 250 ppm. Got.
  • the surface-treated aluminum plate of the present invention has excellent corrosion resistance and adhesion of an organic resin coating.
  • the organic resin-coated surface-treated aluminum plate obtained by coating the surface-treated aluminum plate with an organic resin is suitable for severe processing.
  • it can effectively prevent peeling of the organic resin coating layer during heat treatment, and can bodies formed by severe processing such as squeezing and ironing cans, or rivet processing
  • It can be effectively used for can lids such as easy open lids that are processed with scores.
  • it since it is excellent also in corrosion resistance, it can be used suitably as a can-making material for can bodies or can lids of strongly corrosive contents.

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Description

表面処理アルミニウム板及び有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板並びにこれを用いて成る缶体及び缶蓋
 本発明は、表面処理アルミニウム板及びこれに有機樹脂被覆層を施してなる有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板に関するものであり、より詳細には、有機樹脂被覆層の密着性に優れ、製缶材料として優れた耐食性及び加工密着性を発現可能な表面処理アルミニウム板及び有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板に関する。
 アルミニウム等の金属素材を有機樹脂で被覆した有機樹脂被覆金属板は、製缶材料として古くから知られており、この積層体を絞り加工或いは絞り・しごき加工に付して、飲料等を充填するためのシームレス缶とし、或いはこれをプレス成形してイージイオープンエンド等の缶蓋とすることもよく知られている。
 このような有機樹脂被覆金属板において、アルミニウム板と有機樹脂被覆層との密着性或いはアルミニウム板の耐食性が不十分であるため、アルミニウム板の表面を無機或いは有機の表面処理剤で処理を行うことが行われている。例えばリン酸クロメート系表面処理材があり、皮膜単独の耐食性に優れ、かつ、各種有機樹脂を塗装した際の密着性にも優れていることから広く使用されている。現在利用されているクロメート処理の多くは、最終製品中に6価クロムが残存しないタイプのものであるが、処理液中に有害物質である6価クロムを含んでいることや、また廃棄後においてクロムの土壌環境中への溶出の可能性が懸念されることなどから、クロムを含有しないノンクロム系の表面処理が望まれている。
 製缶材料におけるノンクロム系の表面処理も種々提案されており、アルミニウム合金系金属板のノンクロム表面処理として、例えば、ジルコニウム、チタン、またはこれらの化合物と、リン酸塩およびフッ化物を含有し、約pH1.0~4.0の酸性処理液を用い、アルミニウム含有金属材料の表面上にジルコニウム及び/又はチタンの酸化物を主成分とする化成皮膜 (特許文献1)や、カーボンを主成分とする有機化合物とリン化合物とジルコニウムあるいはチタン化合物を含む有機-無機複合被膜を形成する方法(特許文献2)、或いは本出願人により、アルミニウム板にも鋼板にも適用でき、容器用としても利用できるノンクロム処理としてZr,O,Fを主成分とし、リン酸イオンを含有しないことを特徴とする表面処理金属材料が提案されている(特許文献3)。
特開昭52-131937号公報 特開平11-229156号公報 特開2005-97712号公報
 しかしながら、上述した化成処理皮膜では、有機樹脂被覆層を形成し、プレコート材料として缶体或いは缶蓋の製造に用いた場合には、十分な耐食性を得ることができなかった。またカーボンを主成分とする有機化合物とリン化合物とジルコニウム或いはチタン化合物を含む有機-無機複合被膜を形成する方法では、ある程度有機樹脂被覆との密着性は向上するが、耐食性や耐衝撃性(耐デント性)が十分でなかった。更にZr,O,Fを主成分とし、リン酸イオンを含有しない表面処理材料は有機樹脂被覆の密着性に優れ、優れた耐食性を発現し得るものであるが、電解処理によるものであるため、化成処理により、有機樹脂被覆の密着性、耐食性に優れていると共に経済性及び生産性にも優れた表面処理金属材料を提供することが望まれている。
 また、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板に絞りしごき加工等の過酷な加工を施し、シームレス缶を成形するに際して、有機樹脂被覆層には加工による歪みが発生するため、表面処理皮膜との間に樹脂の収縮率の差が生じ、被覆する有機樹脂層と表面処理アルミニウム板の間に剥離等が生じてしまうおそれがあった。すなわち、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板に、絞りしごき加工、或いは絞り再絞り加工等の成形加工を施して缶体を成形した後、被覆する有機樹脂層の歪を緩和するために熱処理を行うが、化成処理皮膜のアルミニウム基体との密着力や化成処理皮膜自身の強度が不十分な場合、熱処理工程で有機樹脂層との剥離を生じてしまい、熱処理工程後に行うネッキング加工やフランジ加工ができない場合があった。
 従って本発明の目的は、有機樹脂被覆層との密着性に優れ、製缶材料として優れた耐食性及び耐衝撃性(耐デント性)を発現可能な表面処理アルミニウム板を提供することである。
 本発明の他の目的は、熱処理工程に耐え、フランジ加工等の過酷な加工に適用可能な有機樹脂被覆層との密着性が顕著に優れた表面処理アルミニウム板を提供することである。
 本発明の更に他の目的は、上記表面処理アルミニウム板に有機樹脂被覆層を施して成る有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板及びこれから成る缶体及び缶蓋を提供することである。
 本発明の更に他の目的は、上記表面処理アルミニウム板を形成可能な表面処理液を提供することである。
 本発明によれば、アルミニウム板の少なくとも一方の表面に、ポリエステル樹脂、及びジルコニウム化合物又はチタン化合物を含有する化成処理皮膜が形成されて成ることを特徴とする表面処理アルミニウム板が提供される。
 本発明の表面処理アルミニウム板においては、
1.化成処理皮膜における炭素量Cと、ジルコニウム又はチタン量Mの比C/Mが、1~80の範囲にあること、
2.化成処理皮膜に、ポリカルボン酸が含有されていること、
3.化成処理皮膜中に、アルミニウムイオン、ジルコニウムイオン又はチタンイオンと、ポリカルボン酸から成る金属キレート錯体が存在すること、
4.化成処理皮膜に、粒子状成分が含有されていること、
5.ポリカルボン酸及び/又は粒子状成分が含有されている化成処理皮膜における炭素量Cと、ジルコニウム又はチタン量Mの比C/Mが、1~40の範囲にあること、
6.粒子状成分が、ポリ(メタ)アクリル酸メチル共重合体又はポリ(メタ)アクリル酸メチルとポリ(メタ)アクリル酸の共重合体から成る水分散性の架橋粒子、または無機のシリカ化合物から成る粒子であること、
7.粒子状成分の粒径が、1~200nmの範囲にあること、
が好適である。
 本発明によればまた、上記表面処理アルミニウム板の化成処理皮膜上に有機樹脂被覆層が形成されて成ることを特徴とする有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板が提供される。
 本発明によれば更に、上記有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板から成ることを特徴とする缶体及び缶蓋が提供される。
 本発明によれば更にまた、アルミニウム板を化成処理により表面処理するための表面処理液であって、水分散性のポリエステル樹脂と、フッ素イオン、ジルコニウムイオン又はチタンイオンを含有することを特徴とする表面処理液が提供される。
 本発明の表面処理液においては、
1.ポリエステル樹脂が100~10000ppm、ジルコニウムイオン又はチタンイオンが5~5000ppmの量で含有されていること、
2.ポリカルボン酸及び/又は水分散性の粒子状成分を含有すること、
3.ポリエステル樹脂が500~10000ppm、前記水分散性の粒子状成分が100~3000ppm、前記ポリカルボン酸が5~2000ppm、前記ジルコニウムイオン又はチタンイオンが5~5000ppmの量で含有されていること、
が好適である。
 本発明の表面処理アルミニウム板は、優れた耐食性及び有機樹脂被覆層の密着性を有し、この表面処理アルミニウム板に有機樹脂を被覆して成る有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板は、絞りしごき加工等の過酷な加工に賦された場合にも耐食性及び加工密着性に優れており、従来より製缶材料に使用されていたリン酸クロメート処理と比べても格段に優れた耐食性及び加工密着性を有しており、缶体或いは缶蓋用の製缶材料として好適に用いることができる。
 また有機樹脂被覆層としてポリエステルフィルムを用いたプレコート材料とする場合にも、化成処理皮膜とポリエステルフィルムとの間にプライマー等の塗装層を介在させる必要がなく、生産性及び経済性に優れている。
 更に、化成処理皮膜中にポリカルボン酸を含有することによって、アルミニウムイオン、ジルコニウムイオン又はチタンイオンと、ポリカルボン酸が金属キレート錯体となって存在し、この金属キレート錯体によっても金属と有機物の密着性が向上するため、上記ポリエステル樹脂よる密着性の向上と相俟って、顕著に耐食性及び加工密着性を向上させることが可能になる。
 更にまた、化成処理皮膜中に粒子状成分を含有することによって、化成処理皮膜の流動性が制御されていると共に、粒子状成分のアンカー効果により有機樹脂被覆層との密着性が顕著に向上する。このため、この表面処理アルミニウム板に有機樹脂を被覆して成る有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板は、絞りしごき加工等の過酷な加工に賦された場合にも有機樹脂被覆層との密着性に優れており、特に、絞りしごき加工後、更に過酷な加工が施される熱処理工程やフランジ形成部においても、熱処理時の有機樹脂被覆層の剥離を有効に防止することができる。
 本発明の表面処理アルミニウム板の製造に用いられる表面処理液は、水分散性のポリエステル樹脂を用いることにより、化成処理皮膜中に、ジルコニウム化合物又はチタン化合物と共にポリエステル樹脂を存在させることが可能になり、優れた耐食性及び加工密着性を得ることが可能になる。
 また表面処理液に、更にポリカルボン酸を配合することにより、ジルコニウム化合物又はチタン化合物と共にポリエステル樹脂を表面処理膜に一様に存在させることができると共に、ポリカルボン酸がジルコニウムイオン又はチタンイオンと金属キレート錯体を形成することによって、より優れた耐食性及び加工密着性を得ることが可能になる。
 更に、表面処理液に、更に粒子状成分を配合することにより、ジルコニウム化合物又はチタン化合物の析出と同時に粒子状成分が析出することによって、粒子状成分により化成処理皮膜の流動性を制御することが可能になると共に、粒子状成分のアンカー効果により有機樹脂被覆層との密着性を更に向上することが可能になる。
本発明の有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板の断面構造の一例を示す図である。 本発明の有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板の断面構造の他の一例を示す図である。
 本発明の表面処理アルミニウム板は、アルミニウム板の少なくとも一方の表面に、ポリエステル樹脂、及びジルコニウム化合物又はチタン化合物を含有する化成処理皮膜が形成されて成ることを特徴とするものである。
 従来より、ジルコニウム化合物又はチタン化合物を含有する無機化成処理皮膜は知られているが、本発明の表面処理アルミニウム板における化成処理皮膜は、これらの無機物質に加えてポリエステル樹脂、更にはポリカルボン酸が存在することにより、従来の無機化成処理皮膜に比して、優れた耐食性及び加工密着性を有することが分かった。
 すなわち、本発明の表面処理アルミニウム板における化成処理皮膜は、アルミニウム板側にジルコニウム化合物又はチタン化合物が位置し、このジルコニウム化合物又はチタン化合物によってポリエステル樹脂が基板に固定され、有機樹脂被覆が施される際等の熱処理によって、ポリエステル樹脂が化成処理皮膜表面を均一に覆うことによって耐食性を発現するとともに、次いで施される有機樹脂被覆との密着性が顕著に向上される。
 またポリカルボン酸が含有されていることにより、アルミニウムイオン、ジルコニウムイオン又はチタンイオンと、ポリカルボン酸が金属キレート錯体となって存在し、この金属キレート錯体によっても金属と有機物の密着性が向上するため、上記ポリエステル樹脂による密着性の向上と相俟って、顕著に耐食性及び加工密着性を向上させることが可能になる。
 更に本発明においては、この化成処理皮膜を形成する際、ジルコニウム化合物又はチタン化合物を析出させると同時にポリエステル樹脂と粒子状成分を析出させることにより、アンカー効果によりアルミニウム板と有機樹脂被覆層との密着性を向上することができ、更には粒子状成分により化成処理皮膜の流動性を制御することが可能になり、加工後の熱処理の際の有機樹脂被覆層の剥離を防止し得ると共に、耐デント性も向上させることが可能になる。
 本発明のこのような優れた効果は、後述する実施例の結果からも明らかである。
 すなわち、化成処理皮膜中にポリエステル樹脂が含有されていない場合には、満足する耐食性が得られていない(比較例1)。また、塗布方式により、ジルコニウム又はチタン化合物を含まず、ポリエステル樹脂のみからなる被膜をアルミニウム板上に形成させた場合には、満足する加工密着性が得られていない(比較例2)。これら比較例に対して、本発明の表面処理アルミニウム板では、耐食性及び加工密着性共に満足する結果が得られている(実施例1~11)
 また表面処理液に水分散型ポリエステル樹脂及びポリカルボン酸の両方が含有されていない場合(比較例4)や、ポリカルボン酸のみが含有されていない場合(参考例1)では、経時2週間における耐食性試験の点では満足する結果が得られていないのに対して、ポリカルボン酸を含有する本発明の表面処理アルミニウム板では、耐食性及び加工密着性共に満足する結果が得られている(実施例12~17)。
 更に、表面処理液に水分散型ポリエステル樹脂及び水分散性の粒子状成分の何れもが含有されていない場合(比較例3及び5)は耐食性を満足せず、また水分散型ポリエステル樹脂とジルコニウム化合物のみで皮膜の成分が形成されている場合や(参考例2)、水分散性ポリエステルとポリカルボン酸とジルコニウム化合物のみで形成されている場合(参考例3)は、耐食性は良好であるが、絞りしごき加工後の熱処理の際に有機樹脂被覆層の剥離が生じてしまう。一方で、粒子状成分を含有する本発明の表面処理アルミニウム板では、このような有機樹脂被覆層の剥離が発生することなく、優れた加工性と密着性、及び耐食性共に満足する結果が得られている(実施例18~32)。
 本発明の表面処理アルミニウム板においては、化成処理皮膜中のポリエステル樹脂に由来する炭素量C(mg/m)と、ジルコニウム化合物又はチタン化合物に由来するジルコニウム又はチタン量M(mg/m)の比で表わされる有機/無機比(C/M)が、1~80、特に2~70、特に10~40の範囲にあることが好適である。
 また化成処理皮膜中にポリカルボン酸及び/又は粒子状成分を含有する場合には、化成処理膜中のポリエステル樹脂、及びポリカルボン酸及び/又は有機系粒子状成分に由来する炭素量C(mg/m)と、ジルコニウム化合物又はチタン化合物に由来するジルコニウム又はチタン量M(mg/m)の比で表わされる有機/無機比(C/M)が1~40、特に5~30の範囲にあることが好適である。
 C/Mが上記範囲にある表面処理アルミニウム板は、表面処理に際してジルコニウムイオン又はチタンイオンが適切に析出して、ポリエステル樹脂、ポリカルボン酸及び/又は粒子状成分と共に良好な化成処理皮膜が形成されており、優れた耐食性及び加工密着性を備えた表面処理アルミニウム板を確実に得ることが可能になるが、上記範囲よりもC/Mの値が小さいと内容物によっては耐食性が若干劣るようになり、一方上記範囲よりもC/Mの値が大きいと、表面処理に要する時間が長くなり生産性に劣る。
 また、析出皮膜量としては特に制限されるものではないが、上記炭素量Cが5mg/m~1000mg/m、特に50mg/m~500mg/mの範囲にあることが好ましい。またジルコニウム又はチタン量Mが、1mg/m~200mg/m、特に2mg/m~100mg/mの範囲にあることが好ましい。上述した範囲よりも少ない場合には、アルミニウム板の被覆が十分に行われず耐食性が劣るようになり、一方、上述した範囲よりも多い場合は、皮膜量の増加に応じた性能向上の効果が得られないため、生産性に劣るようになる。
 尚、化成処理皮膜中の炭素量C(mg/m)及びジルコニウム又はチタン量M(mg/m)の測定方法は後述する。
 また化成処理皮膜中に粒子状成分を含有させる場合、特に限定されるものではないが、化成処理皮膜中の粒子状成分の充填率(粒子充填率)が40重量%以下、特に3~20重量%であることが好ましい。上記範囲よりも粒子充填率が大きい場合には、ポリエステル樹脂量が少なく、良好な化成処理皮膜を形成することが困難になり、上記範囲よりも粒子充填率が小さい場合には粒子状成分の量が少なく、粒子状成分を配合することにより得られる効果を十分に得ることができないおそれがある。
 尚、粒子状成分の充填率(重量%)の算出方法は、後述する。
 また本発明の有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板においては、上記表面処理アルミニウム板の化成処理皮膜上に有機樹脂被覆を形成してなるものであるが、本発明においては、表面処理アルミニウム板及び有機樹脂被覆の密着性に優れているため、化成処理皮膜に直接、すなわちプライマー等を施すことなく、有機樹脂被覆を形成することができる。
 図1は、本発明の有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板の一例の断面構造を示す図であり、アルミニウム板2の両面に化成処理皮膜3,3が形成されており、この化成処理皮膜3,3の上に直接有機樹脂被覆4,4が形成されている。
 また図2に示す本発明の有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板は、図1と同様の断面構造を有しているが、化成処理皮膜3,3中に粒子状成分5,5・・・が分散して存在している。
(表面処理液)
 本発明の表面処理アルミニウム板の表面処理に用いる表面処理液としては、水分散性のポリエステル樹脂と、フッ素イオン、ジルコニウムイオン又はチタンイオン、及び必要によりポリカルボン酸、粒子状成分を含有することを特徴とする水溶液から成るものである。
 本処理液を用いてアルミニウム材の表面を処理した場合、フッ素イオンによりアルミニウムが溶解して、その結果pHが上昇するため、ジルコニウム又はチタン化合物が析出する。このときに、表面処理液中に分散体の形態で存在するポリエステル樹脂も共に析出するものと考えられる。表面処理されたアルミニウム板は、未反応物を除去するため水で洗浄し、乾燥後、表面処理アルミニウム板を得ることができる。このようにして、ポリエステル樹脂を、ジルコニウム化合物又はチタン化合物と共に一様にアルミニウム板表面に存在させることにより、耐食性及び加工密着性に優れた化成処理皮膜を提供することが可能になる。
 またポリカルボン酸を配合した場合には、カルボキシル基の存在により密着性を向上できると共に、ジルコニウムイオン又はチタンイオンと金属キレート錯体を形成することにより、有機樹脂被覆との密着性及び耐食性に優れた化成処理皮膜を提供することが可能になる。またポリカルボン酸が含有されていることにより、表面処理に際して過剰なジルコニウム化合物又はチタン化合物の析出が抑制できる。
 更に粒子状成分を配合した場合には、表面処理液中にポリエステル樹脂と共に粒子状成分が分散体の形態で存在することにより、粒子状成分が化成処理皮膜の流動を抑制し、アンカー効果により密着性を向上する。
 本発明の表面処理液においては、ポリエステル樹脂が100~10000ppm、特に500~10000ppm、特に1000~5000ppm、ジルコニウムイオン又はチタンイオンが5~5000ppm、特に50~2000ppm、特に50~500ppmの量で含有されていることが好適である。
 またポリカルボン酸を配合する場合には、ポリエステル樹脂が500~10000ppm、特に1000~5000ppm、ポリカルボン酸が5~2000ppm、特に100~1000ppm、ジルコニウムイオン又はチタンイオンが5~5000ppm、特に5~4000ppm、特に50~1000ppmの量で含有されていることが好適である。
 更に粒子状成分を配合する場合には、ポリエステル樹脂が500~10000ppm、特に1000~3000ppm、水分散性の粒子状成分が100~3000ppm、ポリカルボン酸が5~2000ppm、特に100~1000ppm、ジルコニウムイオン又はチタンイオンが5~5000ppm、特に100~3000ppmの量で含有されていることが好適である。
 後述する表面処理の条件等と共に、表面処理液中の各成分が上記範囲にあることにより、化成処理皮膜におけるC/Mの値が上述した範囲となるが、上記範囲よりも各成分が少ない場合には、ポリエステル樹脂及びジルコニウム化合物又はチタン化合物の付着量が十分でなく、満足する耐食性及び密着性を得ることができず、その一方、上記範囲よりも各成分が多いと、処理液の安定性が劣るようになるおそれがあると共に、更なる耐食性等の向上も得られず、経済性も低下する。
[ポリエステル樹脂]
 本発明の表面処理液に用いる水分散性ポリエステル樹脂としては、親水基を成分として含むポリエステル樹脂を挙げることができる。これらの成分は、ポリエステル分散体表面に物理的に吸着していても良いし、好ましくはポリステル樹脂骨格中に共重合されていても良い。
 親水基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基、又はこれらの誘導体や金属塩、エーテル等であり、これらを分子内に含むことにより水に分散可能な状態で存在する。
 親水性基を含むモノマーとしては、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,ポリグリセリン等の水酸基含有ポリエーテルモノマー、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の金属塩等を挙げることができる。
 また親水性基を有するビニル系モノマーをポリエステル樹脂にグラフト重合させたものでもよく、親水性基を有するビニル系モノマーとしては、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、アミド基等を含むもの、親水性基に変化させることができる基としては酸無水物基、グリシジル基、クロル基等を含むものを挙げることができる。
 本発明においては、水分散性ポリエステル樹脂としては、親水基としてスルホン酸基を有するものを好適に用いることができる。
 また、前記親水性基を含むモノマーと組み合わせて、水分散性ポリエステル樹脂を形成するその他のモノマー成分としては、一般的なポリエステルに用いられるモノマーであれば特に限定されるものではないが、例えば多価カルボン酸として例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸,シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマー酸等の脂肪族多価カルボン酸が挙げられる。グリコール成分としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6ーヘキサンジオールなどが挙げられる。
 また、これら水分散性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、-40℃~140℃が好ましく、20℃~120℃がより好ましい。また、水分散性ポリエステル樹脂の数平均分子量は1000~10万が好ましく、3000~8万がより好ましい。
[ジルコニウム化合物又はチタン化合物]
 表面処理液に、ジルコニウムイオン又はチタンイオンを供給可能なジルコニウム化合物又はチタン化合物としては、これに限定されないが、ヘキサフルオロジルコニウム酸、ヘキサフルオロジルコニウムカリウム(KZrF)やヘキサフルオロジルコニウムアンモニウム((NHZrF)、炭酸ジルコニウムアンモニウム溶液((NHZrO(CO)、オキシ硝酸ジルコニウムZrO(NO、オキシ酢酸ジルコニウム(ZrO(CHCOO))等、或いはヘキサフルオロチタン酸(HTiF)、チタンフッ化カリウム(KTiF)、チタンフッ化アンモニウム((NHTiF)、チタンフッ化ソーダ(NaTiF)、シュウ酸チタンカリウム2水和物(KTiO(C・2HO)、塩化チタン(III)溶液(TiCl)、塩化チタン(IV)溶液(TiCl)等を挙げることができる。
 尚、本発明の表面処理液においては、フッ素イオンを含有することにより、アルミニウムが溶解し、ジルコニウム化合物又はチタン化合物を適切に析出させることができる。従って上記のうちフッ素イオンを供給可能な化合物以外を用いる場合は、フッ素化合物としてフッ化ナトリウム(NaF)、フッ化カリウム(KF)、フッ化アンモニウム(NHF)等を組み合わせて用いることもできる。
[ポリカルボン酸]
 本発明の表面処理液に用いるポリカルボン酸としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、アクリル酸-メタクリル酸コポリマー等のカルボキシル基を有するモノマーの単独重合体又は共重合体、及びその部分中和物を挙げることができ、特に、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸を好適に用いることができる。
[粒子状成分]
 本発明に用いられる粒子状成分は、耐食性といった効果が発揮される限り特に限定されるものではないが、有機物系であれば、300℃以下の加熱条件においてガラス転移温度が測定されない架橋性重合体から成る粒子が好ましく、好適には(メタ)アクリル酸アルキルエステルの単独重合体、或いは(メタ)アクリル酸アルキルエステルと共重合可能な他の重合性単量体との共重合体、等のエステル結合を有する架橋粒子を使用することが望ましい。
 (メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸n-アミル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2-フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸3-フェニルプロピル等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸グリシジル;等を挙げることができる。
 (メタ)アクリル酸アルキルエステルと共重合可能な他の重合性単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、パラメチルスチレン、イソプロペニルスチレン、クロルスチレン等のスチレン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、フェニルアクリロニトリル等の不飽和ニトリル類;(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸またはそれらの半エステル化合物;ビニルトルエン;アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有単量体等を挙げることができる。
 また架橋剤としては、分子内に重合性二重結合を複数有する単量体であればよく、これに限定されないが、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、デカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラデカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタデカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールテトラ(メタ)アクリレート、フタル酸ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、多官能ポリエステルアクリレート、多官能ウレタンアクリレート等の(メタ)アクリル酸系エステル系多官能単量体;ジビニルベンゼン及びその誘導体、ジビニルナフタレン及びその誘導体等の芳香族ビニル系多官能単量体を挙げることができる。
 更に、(メタ)アクリル酸アルキルエステルと架橋剤の重合開始剤としては、従来公知のものを使用することができ、これに限定されないが、過酸化水素系重合開始剤、有機又は無機過酸化物系重合開始剤、アゾ系重合開始剤等を挙げることができる。
 また無機系の粒子状成分としては、特に限定されるものではないが、シリカ化合物から成るものが好ましい。シリカ粒子の形状や種類としては、球状シリカ、鎖状シリカ、アルミニウム修飾シリカ等を挙げることができ、具体的には、球状シリカとして、スノーテックスN、スノーテックスUP(日産化学工業社製)やLUDOX(W.R.Grace社製)のようなコロイダルシリカや、アエロジル(日本アエロジル社製)などのヒュームドシリカを挙げることができ、鎖状シリカとして、スノーテックスPS(日産化学工業社製)等のシリカゲル、更にアルミニウム修飾シリカとして、アデライトAT-20A(旭電化工業社製)等の市販のシリカゲルが挙げられる。
 本発明においては特に、ポリ(メタ)アクリル酸メチルの単独重合体から成る架橋粒子、又は(メタ)アクリル酸メチルと(メタ)アクリル酸の共重合体から成る架橋粒子、又は無機シリカ化合物粒子を好適に使用することができる。
 ポリメチルメタクリレートに代表されるポリ(メタ)アクリル酸メチルを主成分とする架橋粒子や無機シリカ化合物粒子は、機械的強度、透明性、耐候性、衛生性等の諸特性に優れていると共に、後述する実施例に示すように、熱処理工程に発生するデラミネーションを効果的に抑制することができる。
 本発明に用いる粒子状成分は、平均粒径が、1~200nm、特に5~80nmの範囲にあることが好適である。上記範囲よりも平均粒径が小さい場合には、架橋粒子により化成処理皮膜の流動を有効に抑制できず、またアンカー効果も十分に得られない。その一方上記範囲よりも平均粒径が大きい場合には、ポリエステル樹脂により粒子状成分を十分に固定することが困難になり、上記範囲にある場合に比して何れの場合も十分に加工密着性を向上することが困難になるおそれがある。
 本発明の表面処理液においては、ポリエステル樹脂を分散させるための界面活性剤や、或いは酸化剤等を配合する必要は特になく、水、或いは水と少量の有機溶媒から成る水性媒体に、水分散型ポリエステル樹脂、ジルコニウム化合物又はチタン化合物を、上述した濃度でポリエステル樹脂、及びジルコニウムイオン又はチタンイオンが存在するように、配合することにより調製することができる。
 尚、表面処理液中にフッ素イオンを存在させる場合には、フッ素イオンが5~500ppmの範囲にあることが望ましい。上記範囲よりもフッ素イオン濃度が低いと、フッ素イオンのエッチング効果を得ることができず、一方上記範囲よりもフッ素イオン濃度が高いと析出効率をかえって阻害するおそれがある。
(表面処理方法)
 本発明の表面処理液を用いたアルミニウム板の表面処理方法は、上述した水分散性ポリエステル樹脂及びジルコニウム化合物又はチタン化合物、及び必要によりポリカルボン酸、粒子状成分を水性媒体に配合し、これらの濃度が前述した範囲となるように調製された表面処理液を用い、浸漬処理、スプレー処理、ロールコーターによる処理によって行うことができる。
 表面処理液のpHは、1.0~4.0、特に1.5~4.0の範囲にあることが好ましく、必要に応じて硝酸又はアンモニアを添加して調整する。上記範囲よりもpHが小さいと十分な皮膜を得ることができず、一方上記範囲よりもpHが大きいと、処理液の安定性に劣るようになると共に、皮膜形成速度が遅くなり、生産性に劣る。
 また表面処理液の温度は、特に限定されないが、35~70℃の範囲にあることが、安定して被膜を形成する上で望ましい。
 表面処理液への浸漬に先立って、アルミニウム板は、常法により、脱脂、水洗、必要に応じて、エッチング処理、水洗、更に酸洗、水洗の前処理を行う。次いで、上記pH及び温度範囲に調整された表面処理液に2~20秒間浸漬、或いはスプレー処理した後、水洗し、乾燥することによって、化成処理被膜が形成された表面処理アルミニウム板を得ることができる。
 尚、アルミニウム板は、従来製缶材料に用いられていたアルミニウム板を全て使用することができ、アルミニウム合金板の他、純アルミニウム板であってもよく、またその厚みはこれに限定されないが、100~500μmの範囲にあるものを好適に使用することができる。
 また、表面処理の方法によっては、基板のアルミニウムが溶解することもあり、化成処理皮膜にアルミニウム化合物が含有する場合がある。
(有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板)
 本発明の有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板は、上記表面処理アルミニウム板の化成処理皮膜上に有機樹脂から成る層を被覆して成るものであり、上述した表面処理アルミニウム板を用いることから、有機樹脂被覆層の密着性、特に加工密着性に優れており、このため優れた耐食性、耐デント性を有している。
 本発明の有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板において、化成処理皮膜上に設ける有機樹脂としては、特に限定はなく、熱可塑性樹脂から成るフィルム、或いは熱硬化性~熱可塑性樹脂から成る塗膜を挙げることができる。
 フィルム形成可能な熱可塑性樹脂としては、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-酢酸ビニル共重合体、エチレン-アクリルエステル共重合体、アイオノマー等のオレフィン系樹脂フィルム、またはポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム、もしくはナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム等を挙げることができ、かかる熱可塑性樹脂フィルムの未延伸または二軸延伸したものであってもよい。
 更に塗膜形成可能な塗料としては、フェノールエポキシ、アミノ-エポキシ等の変性エポキシ塗料、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体けん化物、塩化ビニル-酢酸ビニル-無水マレイン酸共重合体、エポキシ変性-、エポキシアミノ変性-、エポキシフェノール変性-ビニル塗料または変性ビニル塗料、アクリル塗料、ポリエステル系塗料、スチレン-ブタジェン系共重合体等の合成ゴム系塗料等を挙げることができ、これらの2種以上の組合わせであってもよい。
 これらの中でも、製缶材料としてポリエステル樹脂フィルムから成る被覆が最も好適に用いられる。
 ポリエステル樹脂としては、ホモポリエチレンテレフタレートも勿論使用可能であるが、フィルムの到達し得る最高結晶化度を下げることが耐衝撃性や加工性の点で望ましく、この目的のためにポリエステル中にエチレンテレフタレート以外の共重合エステル単位を導入するのがよい。エチレンテレフタレート単位を主体とし、他のエステル単位の少量を含む共重合ポリエステル樹脂を用いることが特に好ましい。
 一般に共重合ポリエステル中の二塩基酸成分の70モル%以上、特に75モル%以上がテレフタル酸成分から成り、ジオール成分の70モル%以上、特に75モル%以上がエチレングリコールから成り、二塩基酸成分の1~30モル%、特に5~25モル%がテレフタル酸以外の二塩基酸成分から成ることが好ましい。
 テレフタル酸以外の二塩基酸としては、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸:シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸:コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカンジオン酸等の脂肪族ジカルボン酸:の1種又は2種以上の組合せが挙げられ、エチレングリコールまたはブチレングリコール以外のジオール成分としては、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,6-ヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物等の1種又は2種以上を挙げることができる。
 また、このポリエステル樹脂は、成形時の溶融流動特性を改善するために、三官能以上の多塩基酸及び多価アルコールから成る群より選択された少なくとも1種の分岐乃至架橋成分を含有することができる。これらの分岐乃至架橋成分は、3.0モル%以下、好適には0.05~3.0モル%の範囲にあるのがよい。
 三官能以上の多塩基酸及び多価アルコールとしては、トリメリット酸、ピロメリット酸、ヘミメリット酸、1,1,2,2-エタンテトラカルボン酸、1,1,2-エタントリカルボン酸、1,3,5-ペンタントリカルボン酸、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸、ビフェニル-3,4,3’,4’-テトラカルボン酸等の多塩基酸や、ペンタエリスリトール、グリセロール、トリメチロールプロパン、1,2,6-ヘキサントリオール、ソルビトール、1,1,4,4-テトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン等の多価アルコールが挙げられる。
 ホモポリエステル或いは共重合ポリエステルは、フィルム形成範囲の分子量を有するべきであり、溶媒として、フェノール/テトラクロロエタン混合溶媒を用いて測定した固有粘度〔η〕は0.5~1.5、特に0.6~1.5の範囲にあるのがよい。
 本発明の有機樹脂被覆に用いるポリエステル樹脂層は、単層の樹脂層であってもよく、また同時押出などによる多層の樹脂層であってもよい。多層のポリエステル樹脂層を用いると、下地層、すなわち表面処理アルミニウム板側に接着性に優れた組成のポリエステル樹脂を選択し、表層に耐内容物性、すなわち耐抽出性やフレーバー成分の非吸着性に優れた組成のポリエステル樹脂を選択できるので有利である。
 上記ポリエステル樹脂層には、それ自体公知の樹脂用配合剤、例えば非晶質シリカ等のアンチブロッキング剤、無機フィラー、各種帯電防止剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を公知の処方に従って配合することができる。
 本発明において、有機樹脂被覆がポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂から成る被覆である場合の厚みは、一般に3~50μmの範囲にあることが望ましく、有機樹脂被覆が塗膜である場合には、0.5~20g/mの塗工量であることが望ましい。有機樹脂被覆の厚みが、上記範囲よりも小さいと耐食性が不十分となり、一方上記範囲よりも大きいと加工性の点で問題を生じやすい。
(有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板の製造)
 本発明において、表面処理アルミニウム板への有機樹被覆の形成は任意の手段で行うことができ、例えば、ポリエステル樹脂被覆の場合では、押出コート法、キャストフィルム熱接着法、二軸延伸フィルム熱接着法等により行うことができ、熱硬化性塗料による被覆等の場合には、ロールコート法、スプレー法等、従来公知の方法で塗工できる。
 また前述した通り、本発明においては、表面処理アルミニウム板の有機樹脂被覆の密着性に優れていることから、化成処理膜と有機樹脂被覆、特にポリエステル樹脂から成る被覆との間に、接着用プライマー等の塗膜を設ける必要はないが、勿論設けることを除外するものではなく、密着性と耐食性とに優れた従来公知のフェノールエポキシ系塗料等のプライマー塗料を用いることもでき、表面処理アルミニウム板或いはポリエステルフィルムの何れに予め設けてもよい。
(缶体)
 本発明の缶体は、前述した有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板から形成されている限り、従来公知の任意の製缶法により成形することができ、側面継ぎ目を有するスリーピース缶であることもできるが、一般にシームレス缶(ツーピース缶)であることが好ましい。このシームレス缶は、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板の有機樹脂被覆面が少なくとも缶内面側となるように、絞り・再しぼり加工、絞り・再絞りによる曲げ伸ばし加工(ストレッチ加工)、絞り・再絞りによる曲げ伸ばし・しごき加工或いは絞り・しごき加工等の従来公知の手段に付すことによって製造される。
(缶蓋)
 本発明の缶蓋は、前述した有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板から形成されている限り、従来公知の任意の製蓋法により成形することができ、一般には、ステイ・オン・タブタイプのイージーオープン缶蓋やフルオープンタイプのイージーオープン缶蓋に適用することができる。
 本発明を次の実施例により更に説明するが、本発明は次の例により何らかの制限を受けるものではない。実施例および比較例で使用した供試板の試験方法について述べる。
(炭素量)
 化成処理皮膜中のポリエステル樹脂、ポリカルボン酸及び有機物系粒子状成分に由来する炭素原子の量は、蛍光X線分析装置を用いて測定した。測定に用いた検量線は、濃度が既知の水分散型ポリエステル水溶液を、清浄なアルミニウム合金上に塗装焼き付けして炭素量が既知の標準板を作製し、これらの蛍光X線強度と測定炭素量との相関から測定した。
(ジルコニウム又はチタン量)
 化成処理皮膜中のジルコニウムまたはチタン化合物に由来するジルコニウムまたはチタン量は、蛍光X線分析装置を用いて測定した。検量線は、皮膜量が既知のジルコニウム析出標準板を用意し、これらの蛍光X線強度と皮膜量の相関から測定した。
(有機/無機比の算出方法)
 化成処理皮膜中の、ポリエステル樹脂、ポリカルボン酸及び有機物系粒子状成分に由来する炭素量Cと、ジルコニウム化合物又はチタン化合物に由来するジルコニウム又はチタン量Mの比で表わされる有機/無機比の算出については、蛍光X線分析により得られた皮膜量を、以下の式を用いて計算することで得た。
   有機/無機比=C/M (-)
   C:化成処理皮膜中の炭素量(mg/m
   M:化成処理皮膜中のジルコニウム又はチタン量(mg/m
(蛍光X線分析装置の測定条件)
 使用機器: 理学電機製 ZSX100e
 測定条件: 測定対象  Zr-Kα線、C-Kα線
       測定径   20mm
       X線出力  50kV-70mA
       測定時間 20秒(Zr)、100秒(C)
(耐食性試験-1)
 実施例1~11及び比較例1~3で作製した表面処理アルミニウム板の耐食性能は、210℃×180秒間の熱処理を行った後、塩化物イオンを含有する酸性水溶液に浸漬し、性状の変化を経時で観察することで行った。アルミ供試板の耐食性が不足している場合、露出部の金属基板が溶解し、腐食により金属化合物が発生するので、これらに由来する白錆を確認することで評価した。
 試験に用いたモデル水溶液は、食塩を1000ppmとし、これにクエン酸を加えてpHが3.0となるよう調整したものを用いた。また、試験時の保管温度は37℃で行った。
 耐食性 可 :経時1週間の時点で、リン酸クロメート処理板より優れる
        もの
 耐食性 不可:経時1週間の時点で、リン酸クロメート処理板に比べ、同
        等もしくは劣るもの
(耐食性試験-2)
 実施例12~17、参考例1、及び比較例3及び4で作製した表面処理アルミニウム板の耐食性能は、210℃×180秒間の熱処理を行った後、塩化物イオンを含有する酸性水溶液に浸漬し、性状の変化を経時で観察することで行った。アルミ供試板の耐食性が不足している場合、露出部の金属基板が溶解し、腐食により金属化合物が発生するので、これらに由来する白錆を確認することで評価した。
 試験に用いたモデル水溶液は、食塩を1000ppmとし、これにクエン酸を加えてpHが3.0となるよう調整したものを用いた。また、試験時の保管温度は37℃で行った。
   耐食性 可 :経時2週間の時点で、白錆の発生なし
   耐食性 不可:経時2週間の時点で、白錆の発生あり
(耐食性試験-3)
 実施例18~32、比較例3及び5、参考例2及び3により作製された表面処理アルミニウム板の耐食性試験は、実施例記載の通りに缶体を形成した後、210℃で180秒間加熱処理し、塩化物イオンを含有する酸性モデル水溶液を充填密封した後、1日以上かけて5℃まで缶温を下げた後、金属缶を寝かせた状態で、缶側壁の下部から1cmの位置に、4cmの高さから1kgの金属塊を垂直に落下させ、衝撃を付与してへこみを与えることで、耐衝撃性と耐食性評価用サンプルを作製し評価することで行った。表面処理アルミニウム板の耐食性や耐デント性が不足している場合、露出部では金属基体が溶解し、腐食により金属化合物が発生する。これらに由来する白錆の面積を観察し、その腐食面積を確認することで評価を行った。
 試験に用いたモデル水溶液は、食塩を1000ppmとし、これにクエン酸を加えてpHが3.0となるよう調整したものを用いた。また、デント部の耐食性評価の経時試験は、
保管温度37℃で1ヶ月行った。
 結果は、経時1ヶ月の時点で、デント部の白錆の発生面積が、現行のリン酸クロメート処理品(比較例3)と比べて同等以下の場合を、耐食性向上効果が認められるとして「可」とし、多い場合を耐食性向上効果無し(「不可」)として評価を行った。
(加工密着性評価)
 実施例1~17、比較例1~4及び参考例1で作製した缶体の缶側壁部の缶底から高さ45mm~95mmの部分を幅15mmで短冊状に切り出し、短冊状の先端から35mm位置(缶底からの高さ80mmの位置に相当)に缶外面側素地に達する傷を入れた。予め入れた傷を起点として折り曲げを繰り返すことにより金属片のみを切断し、樹脂フィルムだけで繋がっている部分を作った後、この部分を内面側になるようにし、ピール試験機を用いて180度剥離試験を23℃下、引張速度5mm/minで行って密着強度を測定した。
 評価結果は
   加工後密着力 可 :密着強度が、1.0N/15mm以上
   加工後密着力 不可:密着強度が、1.0N/15mm以下
で示した。
(金属キレート錯体の確認方法)
 表面処理アルミニウム板の化成皮膜中の金属キレート錯体の確認は、フーリエ変換赤外分光光度計で測定した。金属イオンと複合化することにより、カルボン酸はカルボン酸塩へと転換する。一般に、カルボン酸の特性吸収帯は、920~970cm-1付近、1700~1710cm-1付近、2500~3200cm-1付近の波長にあることが知られている。また、カルボン酸塩の特性吸収帯は、1480~1630cm-1付近の波長にあることが知られており、これらピークのシフトを確認することで金属キレート錯体を確認した。
(フーリエ変換赤外分光光度計の測定条件)
 使用機器:Digilab社製 FTS7000series
 測定方法:ゲルマニウムプリズムを用いた一回反射法
 測定波長領域:4000~700cm-1
(粒子状成分の充填率)
 粒子状成分の充填率の算出方法は、通常の走査型電子顕微鏡測定装置(日立製:S-4800)により画像を得て、単位面積当たりの粒子状成分個数を計測することにより粒子状成分の体積を求め、重量換算した後、全体重量で徐することにより算出した。
   粒子充填率=A/B×100(wt%)
   A:化成処理皮膜中の粒子状成分の重量(mg/m
   B:化成処理皮膜の全有機成分の重量(mg/m
(金属缶の熱処理時密着性評価)
 実施例18~32、比較例3及び5、参考例2及び3により作製された表面処理アルミニウム板の熱処理時密着性評価は、実施例記載の通りに缶体を形成した後、ネッキング及びフランジ部の加工をする前に、ラボ用オーブンを用いて、210℃で180秒間加熱処理をすることで行った。
 この加熱処理の際、金属缶の口部端面より有機樹脂被覆層がデラミネーションを起こさなかった場合を「可」とし、デラミネーションを起こしたものを「不可」として評価を行った。
(実施例1)
 アルミニウム合金板(3104材)を準備し、日本ペイント社製の脱脂剤「サーフクリーナーEC371」(商品名)の2%水溶液中(50℃)に、6秒間浸漬して脱脂処理を行った。脱脂処理後、水洗してから、日本ペイント社製のエッチング剤「サーフクリーナー420N-2」(商品名)の2%水溶液中(50℃)に、6秒間浸漬してアルカリエッチング処理を行った。エッチング処理後、水洗してから、2%硫酸水溶液中(50℃)に6秒間浸漬して酸洗浄を行った。
 水洗を行った後、水分散ポリエステル樹脂A(東洋紡績社製「バイロナ-ルMD2000,Tg=67℃」)、及びジルコニウム化合物(アルドリッチ社製「ヘキサフルオロジルコニウム酸」)を、それぞれポリエステル樹脂Aが5000ppm、ジルコニウムイオンが50ppmとなるように、純水中に添加して調製した表面処理液中(50℃)に、6秒間浸漬して化成処理皮膜を形成させた後、水洗、風乾することで表面処理アルミニウム板を得た。
 作製した表面処理アルミニウム板を、予め板温度250℃に加熱しておき、アルミニウム板の両面に、有機樹脂被覆として、イソフタル酸15mol%共重合のポリエチレンテレフタレートフィルム(フィルム厚み:16μm)を、ラミネートロールを介して熱圧着した後、直ちに水冷することにより、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板を得た。
 得られた有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板の両面に、パラフィンワックスを静電塗油した後、直径156mmの円形に打ち抜き、浅絞りカップを作成した。次いで、この浅絞りカップを、再絞り-しごき加工及びドーミング成形を行い、続いて開口端縁部のトリミング加工を行うことにより、缶体を得た。缶体の諸特性は以下の通りであった。
  缶体径:66mm
  缶体高さ:168mm
  元板厚に対する缶側壁部の平均板厚減少率:60%
(実施例2)
 実施例1において、処理液のジルコニウムイオン量を100ppmとする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例3)
 実施例1において、処理液のジルコニウムイオン量を150ppmとする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例4)
 実施例1において、処理液のジルコニウムイオン量を250ppmとする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例5)
 実施例1において、処理液のジルコニウムイオン量を500ppmとする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例6)
 実施例1において、処理液のジルコニウムイオン量を2000ppmとする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例7)
 実施例1おいて、処理液の水分散ポリエステル樹脂Aを1000ppm、ジルコニウムイオン量を500ppmとする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例8)
 実施例1において、処理液のジルコニウムイオン量を100ppmとし、処理時間を10秒とする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例9)
 実施例1において、水分散ポリエステル樹脂Aを水分散ポリエステル樹脂B(互応化学工業社製「プラスコートZ-687,Tg=110℃」)に変更し、処理液のポリエステル樹脂Bを3000ppm、ジルコニウムイオン量を500ppmとする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例10)
 実施例1において水分散ポリエステル樹脂Aを水分散ポリエステル樹脂C(東洋紡社製 「バイロナ-ルMD1480, Tg=20℃」)に変更し、処理液のポリエステル樹脂Cを5000ppm、ジルコニウムイオン量を500ppmとする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例11)
 実施例1においてジルコニウム化合物をチタン化合物(アルドリッチ社製「ヘキサフルオロチタン酸」)に変更し、チタンイオン量を500ppmとし、処理時間を10秒とする以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(比較例1)
 実施例1において、水分散型ポリエステル樹脂を配合しないこと、及びジルコニウムイオンを500ppmとしたこと以外は実施例1と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(比較例2)
 アルミニウム合金板(3104材)を実施例1と同様の方法で、脱脂処理、エッチング処理、酸洗浄を行った後、水洗し、乾燥させてから水分散ポリエステル樹脂Aを乾燥質量として表1に示す値となるようにバーコーターで塗布し、熱風炉で100℃×60秒間の条件で焼付け乾燥することでポリエステル樹脂A塗布アルミニウム板を得た。得られたアルミニウム板を用いる以外は実施例1と同様の方法で有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(比較例3)
 市販のリン酸クロメート処理板を用いる他は実施例1と同様の方法で、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
 実施例及び比較例の試験評価結果を、表1に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から、本発明の表面処理アルミニウム板の耐食性は、実施例1及び11に示す領域において、缶材として使用されているリン酸クロメート処理板に比べて、耐食性及び加工密着性が優れていることが分かる。
(実施例12)
 アルミニウム合金板(3004材)を準備し、日本ペイント社製の脱脂剤「サーフクリーナーEC371」(商品名)の2%水溶液中(50℃)に、6秒間浸漬して脱脂処理を行った。脱脂処理後、水洗してから、日本ペイント社製のエッチング剤「サーフクリーナー420N-2」(商品名)の2%水溶液中(50℃)に、6秒間浸漬してアルカリエッチング処理を行った。エッチング処理後、水洗してから、2%硫酸水溶液中(50℃)に6秒間浸漬して酸洗浄を行った。
 酸洗浄後、水洗してから、水分散型ポリエステル樹脂(東洋紡績社製ポリエステル「バイロナ-ルMD2000」)、ポリカルボン酸(東亜合成社製ポリアクリル酸「ジュリマー10LHP」)、及びジルコニウム化合物(アルドリッチ社製ヘキサフルオロジルコニウム酸)を、それぞれポリエステルが5000ppm、ポリアクリル酸が100ppm、ジルコニウムイオンが200ppmとなるように配合し、必要に応じて硝酸或いはアンモニアを添加してpHを1.8に調整し、その後6秒間の浸漬処理することで化成処理皮膜を形成した。更に水洗し、表面処理アルミニウム板を得た。
 作製した表面処理アルミニウム板を、予め板温度250℃に加熱しておき、アルミニウム板の両面にイソフタル酸15mol%共重合のポリエチレンテレフタレートフィルム(フィルム厚み:16μm)を、ラミネートロールを介して熱圧着した後、直ちに水冷することにより、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板を得た。
 得られた有機樹脂被覆アルミニウム板の両面に、パラフィンワックスを静電塗油した後、直径156mmの円形に打ち抜き、浅絞りカップを作成した。次いで、この浅絞りカップを、再絞り-しごき加工及びドーミング成形を行い、続いて開口端縁部のトリミング加工を行うことにより、缶体を得た。缶体の諸特性は以下の通りであった。
  缶体径:66mm
  缶体高さ:168mm
  元板厚に対する缶側壁部の平均板厚減少率:60%
(実施例13)
 実施例12において、処理液のジルコニウムイオン量を500ppmとする以外は実施例12と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例14)
 実施例12において、処理液のポリエステル量を処理液のジルコニウムイオン量を1000ppmとする以外は実施例12と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例15)
 実施例12において、処理液のポリエステル量を2500ppm、ポリアクリル酸量を200ppm、ジルコニウムイオン量を500ppmとする以外は実施例12と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例16)
 実施例12において、処理液のポリアクリル酸量を800ppm、ジルコニウムイオン量を1000ppmとする以外は実施例12と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例17)
 実施例12において、ポリアクリル酸量を800ppm、ジルコニウムイオン量を4000ppmとする以外は実施例12と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(参考例1)
 実施例12において、処理液のポリアクリル酸を除き、ジルコニウムイオン量を500ppmとする以外は実施例12と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(比較例4)
 実施例13において、処理液のポリエステルとポリアクリル酸を除く以外は実施例13と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
 実施例および比較例の試験評価結果を、表2に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2から、本発明の表面処理アルミニウム板の耐食性は、実施例12~17に示した領域、すなわち有機/無機比が1.0以上において、特に耐食性が優れている。また、得られた皮膜の加工後密着性は、缶材として使用されるリン酸クロメート処理と比べて大きく、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板として加工性に優れている。以上の理由から、厳しい加工と金属基板保護が要求される缶体および缶蓋として、実用上極めて有用であると言える。
(実施例18)
 アルミニウム合金板(3104材)を準備し、日本ペイント社製の脱脂剤「サーフクリーナーEC371」(商品名)の2%水溶液中(50℃)に、6秒間浸漬して脱脂処理を行った。脱脂処理後、水洗してから、日本ペイント社製のエッチング剤「サーフクリーナー420N-2」(商品名)の2%水溶液中(50℃)に、6秒間浸漬してアルカリエッチング処理を行った。エッチング処理後、水洗してから、2%硫酸水溶液中(50℃)に6秒間浸漬して酸洗浄を行った。
 酸洗浄後、水洗してから、主剤として水分散型ポリエステル樹脂(東洋紡績社製ポリエステル「バイロナ-ルMD2000」、粒子径135nm)、粒子状成分として架橋PMMA粒子A(架橋ポリメタクリル酸メチル粒子:日本触媒製「エポスター050W」粒子径74nm)、添加剤としてポリカルボン酸(東亜合成社製ポリアクリル酸「ジュリマー10LHP」)、及びジルコニウム化合物(アルドリッチ社製 ヘキサフルオロジルコニウム酸)、それぞれポリエステルが4000ppm、粒子状成分を1000ppm、ポリアクリル酸が200ppm、ジルコニウムイオンが500ppmとなるように配合し、必要に応じて硝酸或いはアンモニアを添加してpHを1.8に調整し、その後アルミ合金板を10秒間の浸漬処理することで化成処理皮膜を形成した。
 作製した表面処理アルミニウム板を、予め板温度250℃に加熱しておき、アルミニウム板の両面にイソフタル酸15mol%共重合のポリエチレンテレフタレートフィルム(フィルム厚み:16μm)を、ラミネートロールを介して熱圧着した後、直ちに水冷することにより、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板を得た。
 得られた有機樹脂被覆アルミニウム板の両面に、パラフィンワックスを静電塗油した後、直径156mmの円形に打ち抜き、浅絞りカップを作成した。次いで、この浅絞りカップを、再絞り-しごき加工及びドーミング成形を行い、続いて開口端縁部のトリミング加工を行うことにより、缶体を得た。缶体の諸特性は以下の通りであった。
  缶体径:66mm
  缶体高さ:168mm
  元板厚に対する缶側壁部の平均板厚減少率:60%
(実施例19)
 実施例18において、処理液の主剤ポリエステル粒子の量を2300ppm、粒子状成分の架橋PMMA粒子Aの量を200ppm、ジルコニウムイオンの量を700ppm、処理時間を6秒とする以外は、実施例18と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例20)
 実施例19において、処理液の主剤ポリエステル粒子の量を2000ppm、粒子状成分の架橋PMMA粒子Aの量を500ppmとする以外は、実施例19と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例21)
 実施例19において、処理液の主剤ポリエステル粒子の量を1500ppm、粒子状成分の架橋PMMA粒子Aの量を1000ppmとする以外は、実施例19と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例22)
 実施例19において、処理液の主剤ポリエステル粒子の量を1000ppm、粒子状成分の架橋PMMA粒子Aの量を1500ppmとする以外は、実施例19と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例23)
 実施例20において、添加剤のポリアクリル酸の量を100ppmとする以外は、実施例20と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例24)
 実施例20において、添加剤のポリアクリル酸の量を1000ppmとする以外は、実施例20と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例25)
 実施例24において、ジルコニウムイオンの量を4000ppmとする以外は、実施例24と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例26)
 実施例21において、ジルコニウムイオンの量を150ppmとする以外は、実施例21と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例27)
 実施例21において、ジルコニウムイオンの量を350ppmとする以外は、実施例21と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例28)
 実施例21において、ジルコニウムイオンの量を1400ppmとする以外は、実施例21と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例29)
 実施例21において、粒子状成分の架橋PMMA粒子Aを、架橋PMMA粒子B(日本触媒製「エポスター030W」、粒子径40nm)とする以外は、実施例21と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例30)
 実施例21において、粒子状成分の架橋PMMA粒子Aを、架橋PMMA粒子C(日本触媒製「エポスター100W」、粒子径155nm)とする以外は、実施例21と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例31)
 実施例18において、主剤のポリエステル粒子の量を5000ppmとし、粒子状成分の架橋PMMA粒子Aを、無機シリカ粒子A(W.R.Grace&Company製「LUDOX TMA」、粒子径20nm)とし、処理時間を10秒とする以外は、実施例18と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(実施例32)
 実施例31において、粒子状成分の無機シリカ粒子Aを、無機シリカ粒子B(W.R.Grace&Company製「LUDOX SM30」、粒子径7nm)とし、処理時間を10秒とする以外は、実施例31と同様の方法で、表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(比較例5)
 実施例18において、水分散性ポリエステル樹脂、粒子状成分、ポリカルボン酸を除き、ジルコニウムイオンの量が1000ppmとし、処理時間を6秒する以外は、実施例18と同様の方法で表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(参考例2)
 比較例5において、水分散性ポリエステル樹脂の量を5000ppm、ジルコニウムイオンの量が250ppmとする以外は、比較例5と同様の方法で表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
(参考例3)
 比較例5において、主剤の水分散性ポリエステル樹脂の量を2500ppm、ポリアクリル酸の量を200ppmとする以外は、比較例5と同様の方法で表面処理アルミニウム板、有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、及び缶体を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3から明らかなように、水分散性ポリエステル樹脂、或いは水分散性ポリエステル樹脂及びポリカルボン酸が配合された化成処理皮膜を有する場合(参考例2及び3)でも、熱処理時のフィルム密着性は満足する結果が得られていないのに対して、粒子状成分を含有する場合には、耐食性及び熱処理時のフィルム密着性の両方において優れた結果が得られている。以上の理由から、粒子状成分を配合することにより、絞りしごき加工後、更に過酷な加工が施される熱処理工程やフランジ形成部においても、熱処理時の有機樹脂被覆層の剥離を有効に防止することができ、厳しい加工及び金属基板保護が要求される缶体および缶蓋として、実上極めて有用であるといえる。
 本発明の表面処理アルミニウム板は、優れた耐食性及び有機樹脂被覆の密着性を有し、この表面処理アルミニウム板に有機樹脂を被覆して成る有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板は、過酷な加工に賦された場合の加工密着性に優れていると共に、熱処理時の有機樹脂被覆層の剥離を有効に防止することができ、絞りしごき缶等の過酷な加工により成形される缶体、或いはリベット加工やスコア加工等が施されるイージーオープン蓋等の缶蓋に有効に利用できる。
 また耐食性にも優れていることから、腐食性の強い内容物の缶体或いは缶蓋用の製缶材料として好適に用いることができる。
 1:有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板、2:アルミニウム合金材料、3:化成処理膜、4:有機樹脂被覆材料、5:粒子状成分

Claims (15)

  1.  アルミニウム板の少なくとも一方の表面に、ポリエステル樹脂、及びジルコニウム化合物又はチタン化合物を含有する化成処理皮膜が形成されて成ることを特徴とする表面処理アルミニウム板。
  2.  前記化成処理皮膜における炭素量Cと、ジルコニウム又はチタン量Mの比C/Mが、1~80の範囲にある請求項1記載の表面処理アルミニウム板。
  3.  前記化成処理皮膜に、ポリカルボン酸が含有されている請求項1記載の表面処理アルミニウム板。
  4.  前記化成処理皮膜中に、アルミニウムイオン、ジルコニウムイオン又はチタンイオンと、ポリカルボン酸から成る金属キレート錯体が存在する請求項3記載の表面処理アルミニウム板。
  5.  前記化成処理皮膜に、粒子状成分が含有されている請求項1~4の何れかに記載の表面処理アルミニウム板。
  6.  前記化成処理皮膜における炭素量Cと、ジルコニウム又はチタン量Mの比C/Mが、1~40の範囲にある請求項3~5の何れかに記載の表面処理アルミニウム板。
  7.  前記粒子状成分が、ポリ(メタ)アクリル酸メチル共重合体又はポリ(メタ)アクリル酸メチルとポリ(メタ)アクリル酸の共重合体から成る水分散性の架橋粒子、または無機のシリカ化合物から成る粒子である請求項5又は6記載の表面処理アルミニウム板。
  8.  前記粒子状成分の粒径が、1~200nmの範囲にある請求項5~7の何れかに記載の表面処理アルミニウム板。
  9.  請求項1~8の何れかに記載の表面処理アルミニウム板の化成処理皮膜上に有機樹脂被覆層が形成されて成ることを特徴とする有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板。
  10.  請求項9記載の有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板から成ることを特徴とする缶体。
  11.  請求項9記載の有機樹脂被覆表面処理アルミニウム板から成ることを特徴とする缶蓋。
  12.  アルミニウム板を化成処理により表面処理するための表面処理液であって、水分散性のポリエステル樹脂と、フッ素イオン、ジルコニウムイオン又はチタンイオンを含有することを特徴とする表面処理液。
  13.  前記ポリエステル樹脂が100~10000ppm、ジルコニウムイオン又はチタンイオンが5~5000ppmの量で含有されている請求項12記載の表面処理液。
  14.  ポリカルボン酸及び/又は水分散性の粒子状成分を含有する請求項12記載の表面処理液。
  15.  前記ポリエステル樹脂が500~10000ppm、前記水分散性の粒子状成分が100~3000ppm、前記ポリカルボン酸が5~2000ppm、前記ジルコニウムイオン又はチタンイオンが5~5000ppmの量で含有されている請求項14記載の表面処理液。
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