成形加工用铝涂装板材的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种对成形加工用模具的耐蜡沉积性优异的成形加工用铝涂装板材，另外，提供一种铝涂装板材，其能够有效抑制甚至阻止成形加工时在树脂涂膜上涂布的外部蜡在模具侧被剥落。铝涂装板材是如下形成的：在铝板材的单面或两面形成树脂涂膜，进而，在包含这样的树脂涂膜表面的板材的整面形成外部蜡层，以所述铝板材的表面粗糙度：Ra（μm）、外部蜡层的蜡的熔点：MP（℃）和外部蜡层的每单面的涂布量：W（mg/m2）满足下式的方式构成：-12.3Ra-0.5MP＋0.2W≤-30.0（其中，Ra＝0.2～0.7μm、MP＝60～80℃、W＝5～50mg/m2）。
【专利说明】成形加工用铝涂装板材
【技术领域】
[0001]本发明涉及成形加工用铝涂装板材，尤其涉及在铝涂装板材的成形加工时，能够有效地抑制甚至阻止来自在其表面形成的外部腊(outer wax)层的腊附着、沉积于成形模具的技术。
【背景技术】
[0002]一直以来，由铝或者铝合金制成的板材(以下，也称作铝板材)轻质，且具有适度的机械特性，且具有美观、成形加工性、耐腐蚀性等均优异的特征，因此被广泛用于各种容器类、建筑材料、家电构件、汽车构件等的原材料。尤其，对于将制成线圈状的铝板材连续供给至压制加工机械等来进行目标成形加工的生产方式，由于可以实现生产率的提高而在上述用途中广泛采用。
[0003]另外，对于这样的用途中使用的铝板材，为了进一步提高耐腐蚀性、耐溶出性、或提高外观、或进一步防止划伤等，多在其表面涂装规定的树脂涂料，形成树脂涂膜。需要说明的是，此时，通常还熟知的是，对铝板材实施某些基底处理，例如利用磷酸铬酸盐、铬酸铬酸盐、磷酸锌、或磷酸锆等进行的处理。
[0004]然而，在上述那样的对铝板材实施树脂涂装、压制加工时，根据它们的前后关系，采用如下两种方式:像铝罐盖、一部分的换热器散热片那样，实施树脂涂装后进行压制的预涂(precoat)方式；和像铝罐体、汽车面板那样，在压制后实施涂装的后涂(post coat)方式。
[0005]其中，在预涂方式中，为了提高经涂装的铝板材(铝涂装板材)的压制成形性，通常在由规定的树脂涂膜制成的覆盖膜表面形成润滑剂的层。具体而言，采用下述方法:在覆盖用的树脂涂料的成分中添加植物系蜡、动物系蜡、矿物系蜡、或石油系蜡等作为内部蜡(inner wax)并涂装后，通过烧镀使蜡成分在覆盖膜表面析出的方法；在涂装后的覆盖膜表面涂布石油系蜡等作为外部蜡的方法等。进而，也可以采用并用那样的内部蜡和外部蜡的手法。并且，根据这些方法，从赋予铝涂装板材润滑性的方面来看，可以对压制成形性的提高期待一定的效果，作为其结果，有助于制品质量的稳定性、压制模具的寿命的延长等。
[0006]并且，关于这样的润滑剂层的形成，一直以来提出了各种的方案，例如日本特开2002-283496号公报(专利文献I)中提出了，添加相对于树脂覆盖膜的树脂固体成分为0.2重量％的羊毛脂作为内部蜡，并且以10?lOOmg/m2的量涂布石蜡或微晶蜡作为外部蜡的方法。另外，日本特开2005-314450号公报(专利文献2 )、日本特开2005-314451号公报(专利文献3)、日本特开2007-320206号公报(专利文献4)等中明确了，通过使用巴西棕榈蜡和石蜡的溶融混合蜡组合物，对耐擦伤性、耐污垢积聚性的改善有效。
[0007]然而，在如上所述的现有技术中，如以下所指出，有不能充分应对铝涂装板材的成形加工中的要求的其内在的各种问题。
[0008]S卩，近年来，对于使用以预涂方式得到的预涂材料的压制加工制品，从使用原材料的减少而降低成本以及处理性的提高等观点来看，其轻质化得到推进，正在研究板厚薄壁化等的对策。并且，其中，为了得到为薄板且具有与以往同等或者其以上的制品强度，对制品的形状下了功夫，采用越来越复杂的形状。另外，为了提高生产效率，也推进压制成形速度的高速化，对加工精度的要求也越来越严格，与此相对应地压制模具的设计也变得更有高度。
[0009]因此，在上述的预涂材料的压制加工等成形加工中，存在对板面施加的压力变高的倾向，此时，应用以往的铝涂装板材时，内在有如下问题:对于加工时受到强的力的部分、例如招罐盖中的卷边(curl)部、盖壁(chuck wall)部、刻痕(score)部、铆接部等,在其成形加工中使用的模具上铝涂装板材的蜡成分迁移并沉积。并且，这样在模具内沉积蜡的部位是在成形时与板面强力接触且板面滑动的部位，其是由附着在板面的蜡被模具的R部强行剥下而产生的。另外，作为所述蜡沉积的原因，也可以列举出模具温度、成形时的板温的影响。
[0010]然而，在预涂材料中一般使用的蜡中包括石油系的石蜡、微晶蜡、聚乙烯、PTFE加成聚乙烯、凡士林、酯蜡等，另外，作为天然系有巴西棕榈蜡、羊毛脂等。其中，涉及从熔点低的38°C的羊毛脂到熔点高的110°C的聚乙烯这样的广泛的范围。
[0011]另外，由于模具温度在夏季达到45°C，所以熔点低的蜡在夏季的高温的环境下软化或熔解，变得容易被模具的R部剥落，容易产生模具上的沉积等不良影响。进而，罐盖材料的外部蜡多使用以η-石蜡为主要组成的蜡，例如熔点58°C的η-石蜡、熔点62°C的η-石蜡，其中，认为熔点为58°C的η-石蜡的软化温度通过热分析为30?35°C，所以成形时的模具、板温达到其以上的温度时，板表面的蜡软化，变得容易通过模具剥落，在模具上沉积。
[0012]并且，如此沉积在模具上的蜡在成形中再次附着于制品侧而造成成品率降低、或该沉积的蜡在压制下进行模压等，产生有损制品形状、外观的不良情况。
[0013]现有专利文献
[0014]专利文献:
[0015]专利文献1:日本特开2002-283496号公报
[0016]专利文献2:日本特开2005-314450号公报
[0017]专利文献3:日本特开2005-314451号公报
[0018]专利文献4:日本特开2007-320206号公报
【发明内容】
[0019]发明要解决的问题
[0020]在此，本发明是以上述情况为背景而作出的，本发明所要解决的课题在于，提供对成形加工用模具的耐蜡沉积性优异的成形加工用铝涂装板材，另外还提供一种铝涂装板材，其能够有效抑制甚至阻止成形加工时在树脂涂膜上涂布的外部蜡在模具侧被剥落。
[0021]用于解决问题的方案
[0022]并且，本发明为了解决如上课题，本发明的要旨在于提供一种成形加工用铝涂装板材，其特征在于，其是如下形成的:在由铝或者铝合金制成的板材的单面或两面上形成树脂涂膜，进而在包含该树脂涂膜表面的前述板材的整面上形成外部蜡层，以该由铝或者铝合金制成的板材的表面粗糙度:Ra ( μ m)、前述外部蜡层的蜡的熔点:MP (°C)和前述外部蜡层的每单面的涂布量:W (mg/m2)满足下式(I)的方式构成:[0023]-12.3Ra_0.5MP + 0.2W ≤-30.0...(I)
[0024](其中，Ra= 0.2 ~0.7μm、ΜΡ = 60 ~8(TC、W = 5 ~50mg/m2)。
[0025]需要说明的是，根据本发明的成形加工用铝涂装板材的优选实施方式之一，优选的是，构成前述外部蜡层的蜡为石油系蜡，另外，构成前述外部蜡层的蜡的软化温度为40°C以上。
[0026]另外，根据本发明的成形加工用铝涂装板材其它的优选实施方式之一，前述树脂涂膜的形成中使用的树脂涂料含有内部蜡。
[0027]进而，本发明中，在树脂涂膜的形成前，有利的是，对前述由铝或者铝合金制成的板材的表面实施基底处理。
[0028]而且，前述树脂涂膜是通过对由铝或者铝合金制成的板材烧镀树脂涂料而有利地形成的。
[0029]此外，根据本发明，如上所述的成形加工用铝涂装板材可以在罐盖的制造中适宜使用，另外，为了得到目标成形品，有利地采用使用模具的压制成形操作。
[0030]发明的效果
[0031]如此，对于本发明的成形加工用铝涂装板材，在将制造其使用的由铝或者铝合金制成的板材、即铝板材的表面粗糙度(Ra)调整为0.2~0.7 μ m，并且在其基础上得到介由规定的树脂涂膜形成的外部蜡层的蜡的熔点(MP)为60~80°C，其涂布量(W)为5~50mg/m2的条件下，使它们以满足前述式(I)的方式构成，因此在成形时能够有效确保外部蜡向板面侧导入的空间，并且能够抑制甚至阻止外部蜡向模具侧的沉积，另外，基于如此的外部蜡向模具的沉积，也能够极力地抑制成形时的压入不良、脱模不良等问题的产生。
[0032]而且,根据本发明，外部腊层以每单面5mg/m2~50mg/m2的比例涂布60°C~80 °C的高熔点的蜡而形成，从而难以受到基于模具、板的高温化的热的变化，由此，板表面的外部蜡不被模具剥落，因此能够实现合适的润滑，能够进行有效的促进成形操作，而不会在模具上产生沉积。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为表示差示扫描量热测定中确认了一个吸热峰的蜡的软化温度和熔点的示意图。
[0034]图2为表示差示扫描量热测定中确认了两个吸热峰的蜡的软化温度和熔点的示意图。
【具体实施方式】
[0035]首先，在本发明中，对于制造目标成形加工用铝涂装板材而使用的由铝或者铝合金制成的板材(铝板材)，根据铝涂装板材的用途为以纯铝、各种铝合金为材质的板材，一般适宜地使用Jis标准的3000系、5000系的铝合金。
[0036]并且，为了在目标成形加工用铝涂装板材的表面呈现本发明的有效的粗糙度，将这样的铝板材调整为具有0.2 μ m以上、优选为0.3 μ m以上且0.7 μ m以下的表面粗糙度(Ra)。需要说明的是，这样特定的板表面粗糙度(Ra)可以通过在由铸锭通过压延来制造铝板材时，适宜地选定其压延条件等，与以往同样地来实现，例如可以通过调节轧辊的研磨的程度(辊粗度)、或调节压下量、润滑油的涂布量、粘度来实现目标板表面粗糙度(Ra)。
[0037]通过使用如此表面粗糙度的铝板材，从而目标铝涂装板材的表面呈现有效的粗糙度，可以有利地确保在成形时能将外部蜡导入到板面侧的空间，能够抑制向模具侧的沉积。的确，在压制成形那样的成形加工中，铝涂装板材的板表面在高表面压力下与模具接触，并在使表面的蜡剥落的情况下而成形，但若充分地确保板与模具之间的间隙，通过模具和板的高温化软化后的板表面的蜡能够不被模具剥落而保持原样残留在板表面，能够得到适当的润滑而不会沉积在模具上。
[0038]另外，板面粗糙度在很大程度上与铝板材和铝涂装板材相关，通过设定铝板材的表面粗糙度(Ra)，能够赋予铝涂装板材有效的表面粗糙度，所以在本发明中，通过将铝板材的表面粗糙度(Ra)调整为0.2 μ m以上、优选为0.3 μ m以上且0.7 μ m以下，从而使树脂涂装.蜡涂布后的板材的表面粗糙度(Ra)以大致0.2 μ m以上且0.6 μ m以下的有效的粗糙度的方式构成，确保与模具之间充分的间隙，使板表面的蜡不被模具剥落。
[0039]需要说明的是，这样的外部蜡涂布后的蜡层表面的粗糙度，换言之，外部蜡层的形成后的铝涂装板材的板表面粗糙度(Ra)过小时，成形时被刮削的蜡逃入板表面的有效空间难以确保，产生蜡向模具侧沉积的担心。另外，这样的外部蜡涂布后的板表面粗糙度(Ra)过大时，容易使板表面特性恶化，此外板面光泽的镜面反射率的增大和方向性增强，容易引起例如0°、90°下的镜面反射率之差增大、表面检查机的误排出增多等问题。
[0040]而且，本发明的成形加工用铝涂装板材如下构成:使用具有上述表面粗糙度(Ra)的铝板材，在其单面或两面形成规定的树脂涂膜，进而，在包含该树脂涂膜表面的板材的整面形成外部蜡层，从而构成，在此，树脂涂膜如下形成:使用包含环氧树脂、环氧/丙烯酸类树脂、环氧/尿素树脂、环氧/酚醛树脂、聚酯树脂、氯乙烯树脂、聚氨酯树脂、氟系树脂等公知的树脂的一般的水性或者溶剂系的树脂涂料，涂布在上述的铝板材表面，干燥后，在200?300°C左右的温度下烧镀，从而形成。并且，此处使用的树脂涂料中，有利的是，优选含有与现有同样的巴西棕榈蜡、羊毛脂蜡、聚乙烯蜡、微晶蜡等内部蜡，相对于涂膜树脂100质量份，其含量优选为0.1?3质量份的比例。由此，可以更有利地进行之后的成形加工。
[0041]需要说明的是，在所述树脂涂膜的形成之前，有利的是，采用对铝板材的表面实施公知的铬酸盐处理、无铬酸盐处理那样的基底处理，形成铬酸盐被膜、无铬酸盐被膜等基底被膜，由此实现树脂涂膜的密合性的提高、成形加工性的提高。另外，在这样的基底处理之前，有利的是，采用对铝板材进行碱脱脂等公知的预处理。
[0042]接着，在单面或两面形成有规定的树脂涂膜的铝板材中，在包含该树脂涂膜表面的铝板材的整面涂布规定的外部蜡，这样的板材的成形加工性提高，尤其，本发明中通过优选使用熔点为60°C以上、优选为65°C以上且80°C以下的蜡，尤其是石油系蜡，由此，对成形用模具的耐蜡沉积性协同性地提高。的确，模具和板的高温化会促进蜡的软化，蜡容易受到模具的刮削，所以若在板面上涂布软化温度为模具、板的使用环境温度以上的蜡，则不会招致热的变化而能够进行压制成形那样的成形操作，能够防止蜡的沉积。即，在石蜡、微晶蜡(micro rax)等公知的(石油系)蜡中，选择使用熔点为60°C以上、尤其是65°C以上的蜡时，其软化温度为40°C左右以上，由此难以受到热的变化，难以被模具剥落，所以可以有助于向成形用模具的耐蜡沉积性的提高。
[0043]需要说明的是，形成这样的外部蜡层的蜡的熔点低于60°C时，蜡根据模具、板的使用环境温度的不同而软化，容易在模具上沉积，另外，蜡的熔点超过80°C时，由于使蜡热熔融来进行涂布时的加热温度为比该蜡的熔点更高的温度，所以在涂布作业中会引起各种问题，还引起在树脂涂膜中作为内部蜡添加的巴西棕榈蜡等向外部蜡中溶出，其在压制成形时易向模具沉积等问题。
[0044]此处，本说明书和权利要求中的蜡的熔点和软化温度均为通过在升温速度:IO0C /分钟的条件下实施的差示扫描量热测定(DSC)求出的值。图1和图2分别为示意性地表示本发明的外部蜡层中可使用的蜡的差示扫描量热测定的结果的图。如这些图1和图2表明，会有蜡的种类的不同而差示扫描量热测定中出现二个以上吸热峰的情况。因此，本说明书和权利要求中的软化温度是指，在差示扫描量热测定的升温中出现的最初的吸热峰曲线中，从该曲线的开始上升处至峰之间的曲线的斜率达到最大的切线(图1和图2中的单点划线)与基线(图1和图2中的双点划线)的交点对应的温度(参照图1和图2)。
[0045]另外，制造这样的外部蜡层使用的蜡的涂布量对模具的蜡沉积性产生影响，该蜡涂布量少时，难以沉积，是有利的，变得过少时，对成形加工性产生不良影响，因此本发明中，为5mg/m2以上且50mg/m2以下的蜡涂布量。需要说明的是，该蜡的涂布量超过50mg/m2时，存在蜡变得容易沉积在模具上的问题，另外部蜡涂布量少于5mg/m2时，成形加工性产生问题且在成形后的制品运送、其后的成形加工等中引起容易划伤等问题。
[0046]并且，本发明中，如上所述，铝板材的表面粗糙度(Ra)、外部蜡的熔点(MP)和外部蜡层的每单面的涂布量(W)按照满足下述式(I)的方式组合，由此，能够有利地提高得到的成形加工用铝涂装板材的对成形加工用模具的耐蜡沉积性。
[0047]-12.3Ra_0.5MP + 0.2W ≤-30.0...(I)
[0048]此处，上述式(I)的左边的值大于-30.0时，在以下所述的蜡沉积性的评价中对钢球的蜡附着面积增多，其结果，耐蜡沉积性降低。
[0049]然而，蜡的硬度通过针入度(JIS K2235)评价，作为外部蜡涂布的石蜡、微晶蜡等石油系蜡一般越是高熔点的物质，所述针入度显示为越小的值、变硬，但成形加工用铝涂装板材的表面的蜡越硬则在压制成形后也越残存在涂膜表面，因此成形后也维持良好的润滑性，在运送中发挥耐划伤性也优异的特征。
[0050]另外，在作为铝涂装板材之一的用途的罐盖中，在倒出饮料等内容物时，该倒出口附近的涂膜表面的接触角低时，发生内容物沿罐身溢出的不良情况，但通过蜡的涂布，涂膜表面的接触角增高，从而能够形成容易弹开水的方向，所以在可以实现内容物的取出性的改善的状況下，按照本发明，使用熔点更高的石蜡等石油系蜡作为外部蜡时，其在成形后也容易残存在涂膜表面，因此，可以更进一步有利地改善内容物的取出性。
[0051]需要说明的是，关于对模具的蜡沉积性，一般可以通过利用钢球滑动试验的实验室(Iab)简易试验进行其评价。其是模仿成形时的模具的R部与板面的滑动的试验，用假定的钢球，使模具R部在板面上以一定负载滑动，测定附着在钢球的蜡的附着面积从而评价。并且，关于在实际的压制成形中的铝涂装板材的蜡沉积性，根据研究蜡涂布量与利用上述钢球滑动试验得到的蜡附着面积的关系而得到的下述蜡沉积性的评价试验的结果也可以确认其关联性，因此可以理解为，为了得到没有蜡的沉积的铝涂装板材，需要将对钢球的腊附着面积设为0.05mm2以下。
[0052]-蜡沉积性的评价试验-[0053]首先，准备板表面粗糙度(Ra)为0.20 μ m~0.25 μ m的铝线圈材料(材质:JIS-A5182、厚度:0.25mm)。接着，使用 Nippon Paint C0., Ltd.制造的 SurfCleaner 在65°C下对该铝线圈材料进行4秒钟浸溃处理，实施由此进行的碱脱脂处理后，进一步使用Nippon Paint C0., Ltd.制造的ALSURF,在45°C下进行3秒钟浸溃处理，实施由此进行的磷酸铬酸盐处理。然后，使用DIC制造的环氧树脂系水性涂料(外面侧涂料名:9K-544、内面侧涂料名:9Κ-564)，对得到的磷酸铬酸盐处理铝线圈材料的外面侧和内面侧一同以4.5g/m2的比例进行涂布后，在250°C下进行20秒钟加热由此使其固化，在各自的面上形成树脂涂膜。进而其后，使用熔点为62°C的η-石蜡(日本精蜡株式会社制造的SPO145)，使其在70°C下热熔融后，通过辊涂法分别以5、10、15、20、25、或30mg/m2的比例在各个面的树脂涂膜上进行涂布，从而制作以规定厚度在两面设置有外部蜡层的各种铝涂装板材。
[0054]关于如此得到的各种铝涂装板材，按照下述的实际压制成形中的蜡沉积有无试验法和钢球滑动试验法分别进行蜡沉积性的评价。
[0055](I)实际压制成形中的蜡沉积有无试验法
[0056]使用上述得到的铝涂装板材，用实验室简易压制机进行连续成形。成形操作是一边用加热器将模具加热到45°C —边以成形速度:200注料量/分钟进行50000注料量后，通过目视观察对模具的蜡沉积的有无，将其结果示于下述表1。
[0057](2)钢球滑动试验法
[0058]使用HEIDON试验机实施钢球滑动试验，求出附着在钢球表面的蜡的面积。具体而言，将各试验片(铝涂装板材)加热至50°C，使用钢球(材质:SAJ2、直径:4.8mm)作为触头，在负载:500gf下沿一定方向使其滑动1250mm，通过图像分析求出此时附着在钢球的蜡的面积，将其结果示于下述表1。
[0059][表 I]
【权利要求】
1.一种成形加工用铝涂装板材，其特征在于，其是如下形成的:在由铝或者铝合金制成的板材的单面或两面形成树脂涂膜，进而在包含所述树脂涂膜表面的所述板材的整面形成外部蜡层， 以所述由铝或者铝合金制成的板材的表面粗糙度=Ra ( μ m)、所述外部蜡层的蜡的熔点:MP (°C)和所述外部蜡层的每单面的涂布量:W (mg/m2)满足下式的方式构成:
-12.3Ra-0.5MP + 0.2ff ≤ -30.0
其中，Ra = 0.2 ~0.7 μ m、MP = 60 ~80℃、W = 5 ~50mg/m2。
2.根据权利要求1所述的成形加工用铝涂装板材，其中，构成所述外部蜡层的蜡为石油系腊。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的成形加工用铝涂装板材，其中，构成所述外部蜡层的蜡的软化温度为40°C以上。
4.根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的成形加工用铝涂装板材，其中，所述树脂涂膜的形成中使用的树脂涂料含有内部蜡。
5.根据权利要求1~权利要求4中任一项所述的成形加工用铝涂装板材，其中，对所述由铝或者铝合金制成的板材的表面实施有基底处理。
6.根据权利要求1~权利要求5中任一项所述的成形加工用铝涂装板材，其中，所述树脂涂膜是对前述由铝或者铝合金制成的板材烧镀树脂涂料而形成的。
7.根据权利要求1~权利要求6中任一项所述的成形加工用铝涂装板材，其用于罐盖的制造。
8.根据权利要求1~权利要求6中任一项所述的成形加工用铝涂装板材，其实施了使用模具的压制成形操作。
【文档编号】B32B15/08GK103764389SQ201280042651
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2011年8月31日
【发明者】竹田委千央, 野村优 申请人:株式会社Uacj