專(zhuān)利名稱(chēng)：拉深減薄鋼罐及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拉深減薄鋼罐(draw-ironed steel can)及其生產(chǎn)方法。更具體地， 本發(fā)明涉及耐腐蝕性和生產(chǎn)性?xún)?yōu)異的拉深減薄鋼罐及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
作為生產(chǎn)側(cè)面無(wú)縫罐的方法，已知根據(jù)將通過(guò)用有機(jī)材料涂布金屬坯件(metal blank)獲得的樹(shù)脂涂布的金屬板在干燥條件下拉深減薄而不使用水性潤(rùn)滑劑或冷卻劑的拉深減薄加工。然而，如果將使用鋼板作為金屬板的樹(shù)脂涂布鋼板進(jìn)行拉深減薄加工，則通過(guò)該加工產(chǎn)生熱和鐵粉經(jīng)常引起不良成形的問(wèn)題。因此，從生產(chǎn)性的觀(guān)點(diǎn)，該方法還不完全令人滿(mǎn)意。此外，不良成形的罐具有從金屬露出的部位引起腐蝕發(fā)生的可能性。此外，作為成形無(wú)縫罐的方法，張拉成形(stretch-draw forming)已投入實(shí)際使用中以形成無(wú)縫罐(專(zhuān)利文獻(xiàn)1等)。根據(jù)該方法，樹(shù)脂涂布鋼板也能在不使用潤(rùn)滑劑的干燥條件下成形，提供優(yōu)異的生產(chǎn)性和環(huán)境友好性(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。作為用于張拉成形的樹(shù)脂涂布鋼板用樹(shù)脂涂層，通常使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或者聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/間苯二甲酸酯的膜的層壓體。例如，已經(jīng)提出兩層構(gòu)造的樹(shù)脂涂層，該兩層構(gòu)造包括作為上層的包含3-13mol%間苯二甲酸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 /間苯二甲酸酯和作為下層的包含8-25mol%間苯二甲酸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/間苯二甲酸酯(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 JP-A-1-258822專(zhuān)利文獻(xiàn)2 JP-A-2001-24669
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題通常，在張拉成形中，將樹(shù)脂涂布鋼板通過(guò)包括拉深加工的成形形成杯狀物，接著幾個(gè)步驟的再拉深或彎曲伸長(zhǎng)(bend-elongation)、或者與減薄加工組合，以減小杯狀物壁的厚度并增加罐的高度。然而，在張拉成形中，拉深比如此大以至于樹(shù)脂涂層趨于產(chǎn)生引起樹(shù)脂涂層龜裂的褶皺。在涂層被破壞的部位，金屬經(jīng)常會(huì)明顯地或潛在地露出。具體地，即使樹(shù)脂涂布鋼板的金屬?zèng)]有露出，但樹(shù)脂弱地粘附的部位在保存內(nèi)容物時(shí)使得內(nèi)容物的水滲透，引起腐蝕。因此，期望更完全地防止金屬露出的發(fā)生。因此，本發(fā)明的目的是提供無(wú)縫罐，該無(wú)縫罐包括樹(shù)脂涂布鋼板，且具有非常優(yōu)異的耐腐蝕性和生產(chǎn)性的特征。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供通過(guò)使用樹(shù)脂涂布鋼板在干燥條件下能夠經(jīng)濟(jì)地提供無(wú)縫罐、有效地降低金屬露出的發(fā)生并保持良好的環(huán)境友好性的生產(chǎn)方法，所述樹(shù)脂涂布鋼板可以用通用的聚酯樹(shù)脂涂布并用可降低厚度的樹(shù)脂涂布。
用于解法問(wèn)題的方案根據(jù)本發(fā)明，提供具有在至少罐的內(nèi)表面上形成的樹(shù)脂涂層的拉深減薄鋼罐，其中在罐的內(nèi)表面上的樹(shù)脂涂層具有160至360MPa的拉伸強(qiáng)度。在本發(fā)明的拉深減薄鋼罐中，期望如下1、罐的內(nèi)表面上的樹(shù)脂涂層具有兩層構(gòu)造，該兩層構(gòu)造包括高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的表層和低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的下層，表層與下層的厚度比為1 5至9 1;和2、高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂為以0mol%至3mol%的量共聚間苯二甲酸的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類(lèi)聚酯樹(shù)脂，低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂為以10至18mol%的量共聚間苯二甲酸的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類(lèi)聚酯樹(shù)脂。此外，根據(jù)本發(fā)明，提供通過(guò)將具有在至少罐的內(nèi)表面上形成的樹(shù)脂涂層的樹(shù)脂涂布鋼板拉深減薄，設(shè)定拉深比在1. 1至2. 6的范圍內(nèi)，減薄率在50至80%的范圍內(nèi)，并使用溫度調(diào)節(jié)至20至50°C的沖頭來(lái)生產(chǎn)拉深減薄鋼罐的方法。在本發(fā)明的拉深減薄鋼罐的生產(chǎn)方法中，期望樹(shù)脂涂布鋼板為用兩層構(gòu)造的樹(shù)脂涂布的不含錫的鋼，該兩層構(gòu)造包括高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的表層和低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的下層，表層與下層的厚度比在1 5至9 1的范圍內(nèi)。發(fā)明的效果在本發(fā)明的拉深減薄罐中，罐的內(nèi)表面上的樹(shù)脂涂層具有160至360MPa的拉伸強(qiáng)度，并具有大強(qiáng)度和高硬度，降低由在成形或加工期間產(chǎn)生的鐵粉等引起的金屬露出的可能性。因此，拉深減薄罐具有優(yōu)異的對(duì)腐蝕組分的阻隔性能以及優(yōu)異的罐壁耐腐蝕性。此外，本發(fā)明的拉深減薄鋼罐的特征在于加工期間樹(shù)脂涂層的密合性。即使當(dāng)加工后的容器填充有內(nèi)容物且長(zhǎng)期存放時(shí)，也完全保持涂層與覆蓋層(coverage)的密合性， 并且還在雙層卷邊部獲得優(yōu)異的耐腐蝕性。此外，在本發(fā)明的拉深減薄罐中，在罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂涂層的拉伸強(qiáng)度在上述范圍內(nèi)，樹(shù)脂涂層具有增加的強(qiáng)度。因此，允許降低樹(shù)脂涂層的厚度至小于現(xiàn)有技術(shù)的厚度， 提供經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有助于提高生產(chǎn)性，結(jié)果降低金屬露出的可能性。從后面出現(xiàn)的實(shí)施例的結(jié)果，本發(fā)明的上述效果也將變得顯而易見(jiàn)。S卩，當(dāng)將其罐的內(nèi)表面上的樹(shù)脂涂層具有小于160MPa的拉伸強(qiáng)度的樹(shù)脂涂布鋼板拉深減薄時(shí)，所得到的拉深減薄鋼板可能使金屬露出，而且降低生產(chǎn)性(比較例1)。另一方面，當(dāng)罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂涂層具有大于360MPa的拉伸強(qiáng)度時(shí)，在雙層卷邊部的耐腐蝕性變差(比較例2)。當(dāng)將與實(shí)施例8相同的樹(shù)脂涂布鋼板張拉成形時(shí)，金屬露出，且在罐壁上和在雙層卷邊部的耐腐蝕性變差(比較例3)。另一方面，關(guān)于全部的金屬露出、罐壁的耐腐蝕性、雙層卷邊部的耐腐蝕性和樹(shù)脂涂層的密合性，本發(fā)明的拉深減薄鋼罐均得到罐壁的耐腐蝕性令人滿(mǎn)意的結(jié)果(實(shí)施例1至11)。除了上述兩層構(gòu)造，本發(fā)明的罐的內(nèi)表面上的樹(shù)脂涂層還可以為單層。然而，單層構(gòu)造的樹(shù)脂涂層比實(shí)施例1至11的兩層構(gòu)造的樹(shù)脂涂層更容易使金屬露出。因此，顯然兩層構(gòu)造是優(yōu)異的(實(shí)施例12)。為了獲得具有上述特征的拉深減薄鋼罐，通過(guò)使用其溫度調(diào)節(jié)至20至50°C的沖頭、以1. 1至2. 6范圍內(nèi)的拉深比和50至80%范圍內(nèi)的減薄率來(lái)拉深減薄樹(shù)脂涂布鋼板。 因此，可以獲得保持良好生產(chǎn)性而不使金屬露出的其罐內(nèi)表面上的樹(shù)脂涂層具有在上述范圍內(nèi)的拉伸強(qiáng)度的拉深減薄罐。S卩，根據(jù)本發(fā)明的拉深減薄罐的生產(chǎn)方法，降低拉深比并增加減薄量，以抑制由拉深加工引起的顯著拉深褶皺的發(fā)生。因此，使得可以有效抑制由拉深褶皺引起的金屬露出的發(fā)生。此外，盡管在減薄加工期間鋼板產(chǎn)生大量的熱，但由于使用溫度調(diào)節(jié)的沖頭并由于在變成罐的內(nèi)表面的鋼板表面上具有大強(qiáng)度的樹(shù)脂涂層的形成，因此使得可以有效地進(jìn)行拉深減薄加工，同時(shí)降低金屬露出的發(fā)生，而不使用水性潤(rùn)滑劑或冷卻劑。
具體實(shí)施例方式(鋼板)在本發(fā)明中，可以使用表面處理的鋼板作為要用樹(shù)脂涂布的鋼板。作為表面處理的鋼板，可以使用冷軋(cold-rolled)鋼板，將所述冷軋鋼板退火、其后平整軋制 (temper-rolled)或者二次冷軋、接著是一種或兩種以上的表面處理如鍍鋅、鍍錫、鍍鎳、電解鉻酸鹽處理或鉻酸鹽處理。在本發(fā)明中，從涂層的密合性和耐腐蝕性的觀(guān)點(diǎn)，可以特別優(yōu)選使用電解鉻酸鹽處理的鋼板(不含錫的鋼(以下“TFS”))。期望TFS具有10至200mg/m2的金屬鉻層和1 至50mg/m2(以鉻計(jì))的氧化鉻水合物層。作為表面處理鋼板的另一個(gè)實(shí)例，可以使用用以0. 5至11. 2g/m2的量的錫鍍覆的錫板。期望將錫板用鉻酸鹽、重鉻酸鈉或鉻酸鈉和磷酸鹽處理，以使鉻的量為1至30mg/m2。從所得到的拉深減薄罐的強(qiáng)度和成形性的觀(guān)點(diǎn)，期望表面處理的鋼板的厚度為 100 至 300 μ m。(樹(shù)脂涂層)作為施涂到變成罐的內(nèi)表面的表面處理的鋼板表面上的樹(shù)脂涂層，如果形成罐后其拉伸強(qiáng)度在160至360MPa、特別是在220至300MPa范圍內(nèi)，則可以使用熱塑性樹(shù)脂?？梢蕴貏e優(yōu)選使用聚酯樹(shù)脂。樹(shù)脂涂層可以包括單層聚酯樹(shù)脂。然而，在本發(fā)明中，特別期望變成罐的至少內(nèi)表面的表面具有雙層構(gòu)造，該雙層構(gòu)造包括高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的表層和低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的下層。因此，通過(guò)成形，賦予樹(shù)脂涂層以取向結(jié)晶(oriented crystal) 0結(jié)果，無(wú)縫罐的內(nèi)表面上的樹(shù)脂涂層具有大強(qiáng)度和高硬度。在本發(fā)明中，高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂表示其通過(guò)以下測(cè)量方法測(cè)量的最小半結(jié)晶時(shí)間為10至100秒范圍內(nèi)的樹(shù)脂，低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂表示其最小半結(jié)晶時(shí)間為300至1100秒范圍內(nèi)的樹(shù)脂。這些樹(shù)脂都是結(jié)晶性樹(shù)脂。如下所述測(cè)量最小半結(jié)晶時(shí)間。將樹(shù)脂顆粒保持在30°C下，通過(guò)差熱掃描量熱計(jì)(DSC)在升溫速率為100°C /min 下加熱至290°C，在290°C下保持3分鐘，其后在冷卻速率為100°C /min下驟冷至0°C。其后，將溫度在升溫速率為100°C /min下上升至預(yù)定溫度，并保持該預(yù)定溫度以獲得“吸熱量-維持時(shí)間曲線(xiàn)”。將在吸熱量變?yōu)椤拔鼰崃?維持時(shí)間曲線(xiàn)”上的峰值(peak)的時(shí)間定義為“半結(jié)晶時(shí)間”。這是在100°C和200°C之間的溫度下測(cè)量的，并將最小的“半結(jié)晶時(shí)間”值作為“最小半結(jié)晶時(shí)間”。[表層]
構(gòu)成在變成罐的內(nèi)表面的表面上的樹(shù)脂涂層的表層的高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂為最小半結(jié)晶時(shí)間在10至100秒范圍內(nèi)的樹(shù)脂，且特別優(yōu)選其中將作為二羧酸組分的間苯二甲酸以O(shè)mol%至小于3mol%的量共聚的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類(lèi)聚酯樹(shù)脂。如果間苯二甲酸的量大于上述范圍，則不能賦予樹(shù)脂涂層以足夠大的強(qiáng)度，且耐金屬露出性和罐壁的耐腐蝕性可能降低。此外，對(duì)吸附內(nèi)容物的風(fēng)味組分不能充分地提供阻隔效果。在本發(fā)明中，對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類(lèi)聚酯樹(shù)脂表示以不小于50mol%、特別是不小于70mol %的量包含作為羧酸組分的對(duì)苯二甲酸，且以不小于50mol %、特別是不小于 70mol %的量包含作為醇組分的乙二醇組分的聚酯樹(shù)脂。只要滿(mǎn)足上述組成，對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類(lèi)聚酯樹(shù)脂還可以少量包含其它可共聚組分。作為除間苯二甲酸和對(duì)苯二甲酸組分以外的羧酸組分，盡管并不僅限于此，但可以示例萘二甲酸、對(duì)-β-氧代乙氧基苯甲酸、聯(lián)苯基_4，4’ - 二羧酸、二苯氧基乙烷_(kāi)4，4’ - 二羧酸、5-鈉代磺基間苯二甲酸(5-sodiumsulfoisophthalic acid)、六氫對(duì)苯二甲酸、己二酸、癸二酸、偏苯三酸、苯均四酸、苯連三酸、1，1，2，2_乙烷四羧酸、1，1，2_乙烷三羧酸、1， 3，5-戊烷三羧酸、1，2，3,4-環(huán)戊烷四羧酸、聯(lián)苯基-3，4，3，，4，-四羧酸和二聚酸。另一方面，作為除乙二醇以外的醇組分，可示例如丙二醇、1，4_ 丁二醇、新戊二醇、 1,6-己二醇、二甘醇、三甘醇、環(huán)己烷二甲醇、雙酚A環(huán)氧乙烷加合物、甘油、三羥甲基丙烷、 季戊四醇、二季戊四醇和脫水山梨糖醇這樣的醇組分。從對(duì)于腐蝕性組分的阻隔性和機(jī)械性質(zhì)的觀(guān)點(diǎn)，高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂必須具有在形成膜范圍內(nèi)的分子量，并期望具有通過(guò)使用苯酚/四氯乙烷混合溶劑作為溶劑測(cè)量的 0. 55dL/g以上、特別地在0. 6-1. OdL/g范圍內(nèi)的固有粘度(IV)。在本發(fā)明中，用于構(gòu)成樹(shù)脂涂層的表層的聚酯樹(shù)脂優(yōu)選為均聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或者以小于3mol%且特別地不大于2mol%的量包含間苯二甲酸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇此外，任何的表層、將在后面描述的下層或者單層可以根據(jù)本身已知的配方與已知的膜用共混劑例如防結(jié)塊劑如無(wú)定形二氧化硅，顏料如二氧化鈦，抗靜電劑，抗氧化劑或潤(rùn)滑劑共混。[下層]用于構(gòu)成在變成罐的內(nèi)表面的表面上樹(shù)脂涂層的下層的低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂為具有如上所述的300至1100秒范圍內(nèi)的最小半結(jié)晶時(shí)間的聚酯樹(shù)脂，且特別地為將間苯二甲酸以10至ISmol %、且特別是13至17mol%的量作為二羧酸組分共聚的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類(lèi)聚酯樹(shù)脂。如果間苯二甲酸的含量小于上述范圍，則樹(shù)脂對(duì)金屬(鋼板)的密合性在加工后可能變得不足。另一方面，如果間苯二甲酸的含量大于上述范圍，則不能賦予樹(shù)脂涂層以足夠大的強(qiáng)度，耐金屬露出性降低，罐壁的耐腐蝕性降低。可以用于低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的其它可聚合組分可以與如上所述的用于高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的那些相同。低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂必須具有在形成膜范圍內(nèi)的分子量，且期望具有通過(guò)使用苯酚 /四氯乙烷混合溶劑作為溶劑所測(cè)量的不小于0. 55dL/g、特別是在0. 6至1. OdL/g范圍內(nèi)的固有粘度(IV)。[單層]
如上所述，在本發(fā)明中，可以將樹(shù)脂涂層構(gòu)造成單層。在此情況下，單層聚酯樹(shù)脂必須具有加工后的強(qiáng)度和密合性二者。因此，期望使用以7至12mol %范圍內(nèi)的量包含間苯二甲酸的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類(lèi)聚酯樹(shù)脂。不用說(shuō)，允許像上述兩層構(gòu)造的樹(shù)脂涂層一樣以少量添加可共聚組分。[層厚度]當(dāng)本發(fā)明的樹(shù)脂涂層具有包括高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的表層和低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的下層的兩層結(jié)構(gòu)時(shí)，期望表層與下層的厚度比為1 5至9 1，特別是為1 1至5 1。如果表層的厚度大于上述范圍，則樹(shù)脂的強(qiáng)度變大而使樹(shù)脂在雙層卷邊加工時(shí)可能斷裂，并且在雙層卷邊部可能發(fā)生腐蝕。另一方面，如果表層的厚度小于上述范圍，則樹(shù)脂的強(qiáng)度降低，使得由于拉深減薄導(dǎo)致金屬容易露出，并且罐壁的耐腐蝕性降低。此外，當(dāng)樹(shù)脂涂層為兩層構(gòu)造或?yàn)閱螌訒r(shí)，期望樹(shù)脂涂層的厚度為10至40 μ m，特別地為14至35μπι。如果該厚度大于上述范圍，則加工后樹(shù)脂的密合性降低。另一方面，如果該厚度小于上述范圍，則由于拉深減薄導(dǎo)致金屬趨于容易露出，且罐壁的耐腐蝕性降低。[樹(shù)脂涂布鋼板]在本發(fā)明中，將上述兩層構(gòu)造或單層的樹(shù)脂涂層施涂在變成罐的內(nèi)表面的鋼板表面上；即，樹(shù)脂涂層可以通過(guò)已知的層壓方法施涂至鋼板的表面上。期望地，特別是從加工性的觀(guān)點(diǎn)，通過(guò)層壓多層流延膜或通過(guò)共擠出涂布法，以未拉伸和未取向的狀態(tài)形成樹(shù)脂涂層。多層流延膜的層壓為將用于構(gòu)成表層和下層的聚酯樹(shù)脂如PET/ΙΑ碎片引入分開(kāi)的擠出機(jī)中，熱熔融，通過(guò)模頭(die)擠出成片，并根據(jù)流延鼓(casting drum)冷卻和固化。另一方面，通過(guò)使用兩個(gè)擠出機(jī)、將用于形成表層和下層的PET/ΙΑ樹(shù)脂供給至模頭中、并擠出它們來(lái)進(jìn)行共擠出涂布。在本發(fā)明中，通過(guò)層壓多層流延膜或通過(guò)共擠出涂布而不使用粘合劑來(lái)形成層壓膜，獲得強(qiáng)固的層間粘合，從而改善加工性。然而，本發(fā)明并不阻止使用粘合劑，而是允許使用對(duì)鋼板已知的粘合用底涂劑。粘合用底涂劑為包含雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂和源自例如各種酚和甲醛的甲階型酚醛樹(shù)脂，且顯示對(duì)金屬坯件和膜二者優(yōu)異的粘合性的苯酚環(huán)氧型涂料。特別地，粘合用底涂劑為以50 50至1 99、特別是40 60至5 95的重量比包含酚醛樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂的涂料。通常，設(shè)置保持0.01至10 μ m厚度的粘合性底涂層。粘合性底涂層可以預(yù)先設(shè)置在表面處理的鋼板上，或者可以設(shè)置在聚酯膜上。還可以像在兩層構(gòu)造的情況下一樣，通過(guò)層壓流延膜或通過(guò)擠出涂布法形成單層的樹(shù)脂涂層?？梢杂猛ǔＳ糜诠薜耐苛匣蛘哂闷褚延糜跇?shù)脂涂布金屬板的樹(shù)脂涂料，施涂變成罐的外表面的金屬板的表面。樹(shù)脂涂層可以是單層，但期望是雙層構(gòu)造，該雙層構(gòu)造包括從對(duì)印刷墨的密合性和樹(shù)脂強(qiáng)度的觀(guān)點(diǎn)以7至14mol%的量包含間苯二甲酸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/間苯二甲酸酯的表層，和從樹(shù)脂的密合性的觀(guān)點(diǎn)以12至18mol%的量含有間苯二甲酸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/間苯二甲酸酯的下層。此外，從裝飾性的觀(guān)點(diǎn)，可以向表層和下層添加顏料如二氧化鈦?；蛘呖梢圆捎迷诒韺雍拖聦又g包括含有例如許多二氧化鈦的層的三層構(gòu)造。(生產(chǎn)拉深減薄罐的方法)根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使上述樹(shù)脂涂布鋼板進(jìn)行已知的拉深減薄加工來(lái)成形拉深減薄罐。在拉深減薄加工前，期望將樹(shù)脂涂布鋼板的表面用從食品衛(wèi)生的觀(guān)點(diǎn)沒(méi)有問(wèn)題的、且能夠通過(guò)在約20(TC加熱容易揮發(fā)并除去的蠟系潤(rùn)滑劑施涂，能夠使拉深減薄加工在干燥條件下有效地進(jìn)行，該蠟系潤(rùn)滑劑例如格萊摩爾(glamour)蠟、流動(dòng)石蠟、合成石蠟、白礦脂、 棕櫚油、各種天然蠟和聚乙烯蠟。通過(guò)使用深拉壓力機(jī)將用蠟系潤(rùn)滑劑施涂的樹(shù)脂涂布鋼板沖壓，從而得到將其拉深加工以形成拉深的杯狀物的坯件。在本發(fā)明中，期望以總量計(jì)的由下式(1)定義的拉深比Rd在1. 1至2. 6的范圍內(nèi)， 特別地在2. 0至2. 6的范圍內(nèi)。如果拉深比高于上述范圍，則拉深皺褶增加以至于樹(shù)脂涂層中可能發(fā)生龜裂，并且金屬可能露出。Rd = D/d -—(1)其中，D為坯件的直徑，d為罐壁的直徑。下面，將拉深的杯狀物進(jìn)行再拉深，并進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)階段的減薄加工。此處，在本發(fā)明中，期望成形沖頭的溫度調(diào)節(jié)為20至50°C。如果沖頭的溫度低于上述范圍，則施涂至樹(shù)脂涂布鋼板的蠟系潤(rùn)滑劑不顯示足夠程度的潤(rùn)滑性，由于沖頭沒(méi)有從無(wú)縫罐平滑地除去，在樹(shù)脂涂層中發(fā)生龜裂，金屬可能露出。另一方面，如果沖頭的溫度高于上述范圍，則該溫度可能接近聚酯樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，由此樹(shù)脂粘附到?jīng)_頭上引起不良成形(壁的破損)。此外，樹(shù)脂的表面隨著該成形變粗糙，且金屬可能露出。在本發(fā)明中，期望由下式(2)表示的減薄率R在50-80%的范圍內(nèi)。如果減薄率低于該范圍，則厚度不能充分降低，這從經(jīng)濟(jì)的觀(guān)點(diǎn)不能完全令人滿(mǎn)意。另一方面，如果減薄率高于上述范圍，則在成形樹(shù)脂的界限可能露出金屬，或者在雙層卷邊加工期間金屬可能露出。R = (tb-tw) /tb -—(2)其中，tb為表面處理鋼板的金屬坯件的厚度，tw為拉深減薄罐除去樹(shù)脂涂層的金屬部分的厚度。將所得到的拉深減薄罐根據(jù)常規(guī)的方式在其底部進(jìn)行拱凸(doming)，并在其開(kāi)口邊緣進(jìn)行修剪(trimming)。根據(jù)需要，進(jìn)行熱處理以除去樹(shù)脂涂層的殘余應(yīng)變。此后， 將印刷墨和罩面清漆施涂在罐壁的外表面，接著烘烤、頸縮加工(necking)和凸緣加工 (flanging)，由此完成本發(fā)明的拉深減薄鋼罐(無(wú)縫罐)。實(shí)施例<在內(nèi)表面上樹(shù)脂顆粒的最小半結(jié)晶時(shí)間>下面描述用于實(shí)施例和比較例中的在內(nèi)表面上樹(shù)脂的最小半結(jié)晶時(shí)間。(1)均聚PET樹(shù)脂(間苯二甲酸Omol % )的顆粒(表1中的ΙΑ0) 38秒(2)含有2mol %間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂的顆粒(表1中的IA2) 70秒(3)含有2. 5mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂的顆粒(表1中的IA2. 5) 75秒(4)含有5mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂的顆粒(表1中的IA5) 113秒(5)含有10mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂的顆粒(表1中的IA10) :384秒(6)含有15mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂的顆粒(表1中的IA15) :642秒(7)含有18mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂的顆粒(表1中的IA18) 980秒〈評(píng)價(jià)金屬露出罐的發(fā)生率〉通過(guò)使用內(nèi)涂層完整性測(cè)定儀(enamel rater)通過(guò)向其施加電流測(cè)量得到的 200個(gè)無(wú)縫罐的金屬露出，并評(píng)價(jià)其不小于0. OlmA的電流值的占有率。內(nèi)涂層完整性測(cè)定儀的測(cè)量條件為開(kāi)始施加6V電壓后4秒測(cè)量電流值。電解液由以0. 02重量％的量向其添加表面活性劑的包含1重量％氯化鈉的水溶液組成。評(píng)價(jià)基于如下基準(zhǔn)。〇和八表示可允許的范圍。〇占有率不大于1%。Δ 占有率大于但不大于2%。X 占有率大于2%。<評(píng)價(jià)罐壁的耐腐蝕性>在室溫下將得到的100個(gè)無(wú)縫罐用含有0. 4重量％檸檬酸的水溶液填充，雙層卷邊并在37°C下貯存3個(gè)月。此后，打開(kāi)罐并用眼睛觀(guān)察在罐壁的內(nèi)表面上的腐蝕狀態(tài)。評(píng)價(jià)基于如下基準(zhǔn)。〇和厶表示可允許的范圍。〇在所有罐上沒(méi)有觀(guān)察到腐蝕點(diǎn)。Δ 在一個(gè)罐上觀(guān)察到腐蝕點(diǎn)但處于在實(shí)用上沒(méi)有問(wèn)題的水平。X 在兩個(gè)罐上明顯觀(guān)察到腐蝕點(diǎn)。<評(píng)價(jià)雙層卷邊部的耐腐蝕性>在室溫下將得到的50個(gè)無(wú)縫罐用含有0. 4重量％檸檬酸的水溶液填充，雙層卷邊并在37°C下貯存3個(gè)月。此后，除去罐蓋，用眼睛觀(guān)察在雙層卷邊部的腐蝕狀態(tài)。在50個(gè)罐中，基于下列基準(zhǔn)評(píng)價(jià)在雙層卷邊部腐蝕至最大程度的罐。〇和八表示可允許的范圍。〇沒(méi)有腐蝕。Δ 腐蝕輕微發(fā)生但在可允許的程度。X 明顯腐蝕?！丛u(píng)價(jià)樹(shù)脂的密合性〉用眼睛觀(guān)察得到的50個(gè)無(wú)縫罐在其凸緣端部?jī)?nèi)表面上的樹(shù)脂，以評(píng)價(jià)樹(shù)脂與金屬之間的密合性。在50個(gè)罐中，基于下列基準(zhǔn)評(píng)價(jià)顯示樹(shù)脂剝離至最大程度的罐。〇和八表示可允許的范圍。〇沒(méi)有剝離。Δ 輕微剝離但處于可允許的程度。X 明顯剝離?！淳C合評(píng)價(jià)〉基于如下基準(zhǔn)綜合評(píng)價(jià)金屬露出罐的發(fā)生率、罐壁的耐腐蝕性、雙層卷邊部的耐腐蝕性和樹(shù)脂的密合性。〇和厶表示可允許的范圍。〇全部項(xiàng)目都評(píng)價(jià)為〇。Δ 至少任一項(xiàng)評(píng)價(jià)為Δ但沒(méi)有項(xiàng)目被評(píng)價(jià)為X。
X 至少任一項(xiàng)被評(píng)價(jià)為X。<測(cè)量罐壁上的膜的拉伸強(qiáng)度>為了測(cè)量罐壁部上的膜的拉伸強(qiáng)度，將得到的無(wú)縫罐的側(cè)壁浸入鹽酸中，以除去金屬部分，由此分離罐壁的內(nèi)表面上的膜。將膜切割成寬度為5mm、長(zhǎng)度為50mm，從而得到拉伸試驗(yàn)片。形成拉伸試驗(yàn)片以使拉伸的方向?yàn)檠毓薜妮S向(罐的長(zhǎng)度方向)，并且罐側(cè)壁上膜具有最小厚度的位置(實(shí)施例的330ml罐的罐底部上方60mm的位置)在試驗(yàn)片的中央部。標(biāo)距(gauge length)為20mm，拉伸試驗(yàn)在10mm/min的速率下進(jìn)行。(實(shí)施例1)[樹(shù)脂涂布鋼板的制備]表面處理的鋼板為厚度為0. 19mm的TFS基板(金屬鉻的量為120mg/m2，在氧化鉻水合物中的鉻為15mg/m2)。將包括含有2mol%間苯二甲酸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/間苯二甲酸酯(PET/ΙΑ)共聚樹(shù)脂的表層和含有15mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂的下層的未拉伸膜(整個(gè)膜的厚度為28ym)施涂至變成罐的內(nèi)表面的基板表面上，并將具有 16 μ m厚度并含有IOmol %間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂的未拉伸膜施涂至變成罐的外表面的基板表面上，接著在250°C的金屬板溫度下同時(shí)加熱層壓這些膜。接著，蠟系潤(rùn)滑劑施涂于其上，以制備樹(shù)脂涂布鋼板。在罐的內(nèi)表面上形成未拉伸膜時(shí)，將含有2mol %間苯二甲酸的共聚樹(shù)脂的顆粒供給至擠出機(jī)的料斗中，以用作形成表層的樹(shù)脂，并將含有15mol%間苯二甲酸的共聚樹(shù)脂供給至另一個(gè)擠出機(jī)的料斗，以用作形成下層的樹(shù)脂。將這些樹(shù)脂通過(guò)T-模共擠出。擠出后即刻，將樹(shù)脂用冷卻輥冷卻，以制備厚度為28 μ m且表層的厚度比為0. 80的未拉伸的、未取向的非結(jié)晶的兩層樹(shù)脂膜。在形成罐外表面上的未拉伸膜時(shí)，除了形成具有16 μ m厚度的含有10mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂單層之外，以與罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂相同的方式制備未拉伸的、未取向的和非結(jié)晶的單層膜。[樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐的制備]將得到的樹(shù)脂涂布鋼板沖壓成圓盤(pán)形，然后在如表1所示的加工條件(拉深比、減薄率、減薄加工時(shí)的沖頭溫度)下進(jìn)行拉深減薄成形，將開(kāi)口邊緣部修剪，將杯狀物加熱以除去由樹(shù)脂成形引起的應(yīng)變。此后，將印刷墨和罩面清漆施涂至罐壁外表面上，接著在烘箱中烘烤。隨后，將罐進(jìn)行頸縮加工和凸緣加工，以制備罐直徑為66mm、罐高度為115mm、容量為330ml的樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐。在減薄加工時(shí)沖頭的溫度通過(guò)流入沖頭的調(diào)溫水的溫度來(lái)表不。評(píng)價(jià)得到的無(wú)縫罐的金屬露出的發(fā)生率、罐壁的耐腐蝕性、雙層卷邊部的耐腐蝕性和樹(shù)脂的密合性。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(實(shí)施例2)除了使用含有2. 5mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂作為形成內(nèi)表面上的表層的樹(shù)脂，并設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0. 20之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(實(shí)施例3)
除了使用均聚PET作為形成內(nèi)表面上表層的樹(shù)脂，并設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0. 90之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1 相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所
7J\ ο(實(shí)施例4)除了使用均聚PET作為形成內(nèi)表面上表層的樹(shù)脂，并設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0. 20之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1 相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所
7J\ ο(實(shí)施例5)除了使用含有IOmol %間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂作為形成內(nèi)表面上的下層的樹(shù)脂之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(實(shí)施例6)除了使用含有ISmol %間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂作為形成內(nèi)表面上的下層的樹(shù)脂，并設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0. 25之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(實(shí)施例7)除了設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0. 67之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(實(shí)施例8)除了設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0. 20，并將在減薄加工時(shí)沖頭的溫度設(shè)定為20°C之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(實(shí)施例9)除了設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0. 20，并將在減薄加工時(shí)沖頭的溫度設(shè)定為50°C之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(實(shí)施例10)除了設(shè)定拉深比為2. 1、罐直徑為66mm、罐高度為102mm和容量為280ml之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(實(shí)施例11)除了設(shè)定樹(shù)脂內(nèi)表面上樹(shù)脂中表層的厚度比為0. 17、拉深比為2. 6、減薄率為 63%、罐直徑為53mm、罐高度為133mm和容量為250ml之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。
(實(shí)施例12)除了使用含有IOmol %間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂的單層作為內(nèi)表面上樹(shù)脂之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。 所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(比較例1)除了使用含有5mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂作為形成內(nèi)表面上的表層的樹(shù)脂，并設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0. 17之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。(比較例2)除了使用均聚PET作為形成內(nèi)表面上的表層的樹(shù)脂，使用含有10mol%間苯二甲酸的PET/ΙΑ共聚樹(shù)脂作為形成內(nèi)表面上的下層的樹(shù)脂，并設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0. 90之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1 相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所
7J\ ο(比較例3)除了設(shè)定在內(nèi)表面上樹(shù)脂中的表層的厚度比為0.20，采用張拉成形作為成形方法，設(shè)定拉深比為2. 7，且減薄率為0%之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備樹(shù)脂涂布的無(wú)縫罐，并以與實(shí)施例1相同的方式評(píng)價(jià)。所得到無(wú)縫罐的內(nèi)表面上樹(shù)脂的規(guī)格、成形條件和評(píng)價(jià)結(jié)果如表1中所示。
權(quán)利要求
1.一種拉深減薄鋼罐，其具有在所述罐的至少內(nèi)表面上形成的樹(shù)脂涂層，其中所述罐的內(nèi)表面上的所述樹(shù)脂涂層具有160至360MPa的拉伸強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉深減薄鋼罐，其中所述罐的內(nèi)表面上的所述樹(shù)脂涂層具有兩層構(gòu)造，所述兩層構(gòu)造包括高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的表層和低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的下層，所述表層與所述下層的厚度比為1 5至9 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉深減薄鋼罐，其中所述高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂為以O(shè)mol%至小于3mol %的量共聚間苯二甲酸的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類(lèi)聚酯樹(shù)脂，所述低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂為以10至18mol%的量共聚間苯二甲酸的對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類(lèi)聚酯樹(shù)脂。
4.一種拉深減薄鋼罐的生產(chǎn)方法，所述拉深減薄鋼罐通過(guò)將具有在罐的至少內(nèi)表面上形成的樹(shù)脂涂層的樹(shù)脂涂布鋼板拉深減薄，設(shè)定拉深比在1. 1至2. 6的范圍內(nèi)，減薄率在 50-80 %的范圍內(nèi)，并使用溫度調(diào)節(jié)為20至500C的沖頭來(lái)生產(chǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拉深減薄鋼罐的生產(chǎn)方法，其中所述樹(shù)脂涂布鋼板為用兩層構(gòu)造的樹(shù)脂涂布的不含錫的鋼，所述兩層構(gòu)造包括高結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的表層和低結(jié)晶性聚酯樹(shù)脂的下層，所述表層與所述下層的厚度比在1 5至9 1的范圍內(nèi)。
全文摘要
提供由樹(shù)脂涂布鋼板制成且耐腐蝕性和生產(chǎn)性極其優(yōu)異的無(wú)縫罐。樹(shù)脂涂層設(shè)置在由鋼制成的拉深減薄罐的至少內(nèi)表面上，并且所述罐的內(nèi)表面上涂布的樹(shù)脂的拉伸強(qiáng)度為160至360MPa。
文檔編號(hào)B65D8/16GK102448840SQ20108002295
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者原口知子, 池渕雅志, 金澤清太郎, 高橋成也 申請(qǐng)人:東洋制罐株式會(huì)社