专利名称：二片罐体用层压钢板和二片罐体的制造方法、以及二片层压罐体的制作方法
技术领域：
本发明涉及二片罐体(two-piece can body)用层压钢板和二片罐体的制造方法、以及二片层压罐体，具体而言，涉及气溶胶罐等具有高加工度(high strain level)的二片罐的罐体用层压钢板和二片罐体的制造方法、以及二片层压罐体。
背景技术：
金属制的罐大致分为二片罐和三片罐。二片罐是由与罐底为一体的罐体和盖两部分构成的罐。三片罐是由罐身(can body)、顶盖(can end)和底盖(can bottom)三部分构成的罐。二片罐的罐体由于不存在接缝部(焊接部)而外观美观，而另一方面，通常要求高加工度。由于三片罐的罐体存在接缝部，因此比二片罐的外观差，但通常可采用低加工度(lowstrain)。因此，在市场上小容量且高级制品大多使用二片罐，大容量且廉价制品大多使用三片罐。
二片罐中，作为像气溶胶罐一样拉深加工度高、罐高方向的延伸度大(high elongation)(以下，有时也只简称为“加工度高”)的二片罐的罐体用金属材料，通常使用价格昂贵且板厚厚的铝，而几乎不使用廉价且板厚薄的镀锡铁皮或无锡钢板等钢板原材。其原因在于，由于气溶胶二片罐的加工度非常高，因此钢板难以应用于拉深加工、DI加工等高加工，与此相对，铝等软质金属材料能够应用于冲击成形法。
在这种情况下，如果能用廉价、即使薄也有高强度的镀锡铁皮或无锡钢板等钢板原材来制造如上所述的加工度高的二片罐的罐体，则工业上的意义非常大。
这里，关于加工度低的通常的二片罐，目前已知以树脂层压钢板(以下，称为“层压钢板”)作为原料，通过拉深加工法、DI加工法制造的技术。通常，上述的加工度低的二片罐的制造中作为原料使用的层压钢板的覆盖，主要为聚酯。其中，可以例示以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚间苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物及饱和聚酯作为主相的离聚物复合物材料等。这些是根据加工度低的二片罐的制造方法而设计的，在其范围内是优选的。但是，关于例如像气溶胶用二片罐体等那样，在拉深加工后进行加工度高的缩径加工时的罐体的制造方法，并没有进行研究。
专利文献1～3公开了树脂覆盖金属板的拉深加工法、DI加工方法。但是，这些技术均以饮料罐、食品罐等加工度低的罐体为目标。具体而言，公开了在制造低加工度的二片罐时，通过在加工后实施热处理来缓和加工产生的内部应力、或者积极地使树脂取向的技术。专利文献2和3公开了以防止树脂层的剥离、加工后的阻气性为目的，在中间阶段、最后阶段实施热处理的技术。即，在专利文献2中提出了使用取向性热塑性树脂、为了缓和内部应力和促进取向结晶化而进行热处理的方案。该热处理法，现已成为饮料罐等通常使用的方法。而且，专利文献2中记载了，在被再次拉深加工后的杯子形成的状态下进行热处理，期望覆盖树脂的结晶度充分地促进的熔点在-5℃以下。但是，只要看实施例的记载就可知，其仍然仅以加工度低的物质为对象。并且，专利文献3的实施例中公开了，将由饱和聚酯和离聚物的复合物构成的树脂设计为覆盖层，并进行了DI加工的例子。专利文献3是在拉深加工后实施热处理，然后实施DI加工、缩颈加工及翻边加工的加工方法。但是，与专利文献2同样，只要看实施例的记载就可知，其仍然仅以加工度低的物质为对象。
专利文献4和5中公开了，在成形为罐之后，主要通过在树脂的熔点以上对罐实施热处理来缓和内部应力的方法。但是，只要看说明书正文和实施例的记载就可知，所得到的罐体的加工度仍然低。
专利文献1日本特公平7-106394号公报 专利文献2日本专利第2526725号公报 专利文献3日本特开2004-148324号公报 专利文献4日本特公昭59-35344号公报 专利文献5日本特公昭61-22626号公报 即，至今为止，还没有公开过使用层压钢板制造像气溶胶罐这样的加工度高的二片罐的罐体的方法。本发明人在尝试使用圆形的层压钢板，通过DI加工将其成形为有底筒状后，将其开口部附近部分进行缩径加工(diametral reduction)而制造加工度高的二片罐时，仍然发生了树脂层的剥离(delamination)和断裂(fracture)。认为这是高加工成形中特有的问题，热处理对问题的解决是有效的。但是，根据以往的见解，即使进行成形后或成形前的热处理，问题的解决也并不充分，在高加工度区域中无法避免树脂层的剥离(delamination of resin layer)。这样，即使将现有技术简单地应用在加工度高的二片罐罐体的制造中，也不能解决树脂层剥离的问题。并且，在热处理工序以后的工序中，树脂层的加工性变差的问题也重新产生。
发明内容
本发明的目的在于，提供作为具有高加工度且不存在树脂层的剥离和断裂的二片罐罐体的原材合适的层压钢板，以及二片罐体的制造方法和二片层压罐体。
在加工度高的二片罐的加工中，树脂层必须具有可追随高度的加工的加工性。这里，虽然进行了较多高加工性的树脂的研究，但从树脂表面的形状的观点出发的研究较少。作为增加树脂表面的凹凸从而使加工性提高的方法，正在进行通常通过向树脂层中添加被称为润滑剂的小粒径的二氧化硅等粒子来降低对于加工模具等的表面摩擦，从而使加工容易的试验。其中，本发明人着眼于在层压平滑的薄膜时，通过层压辊赋予该薄膜树脂表面大的凹凸，而进行研究。其结果发现，通过赋予薄膜树脂表面大的凹凸，加工性大幅提高。具体情况如下。
为了降低表面摩擦而使用的润滑剂的大小通常在1μm以下，因此添加了这种润滑剂的树脂层的表面凹凸非常细小。另一方面，通过控制层压辊的表面形状、层压温度及压力，层压时可以在薄膜面方向上赋予与层压辊的表面形状对应大小的凹凸。例如，将通常的表面粗糙度约0.5μm的胶辊作为层压辊来使用时，在面方向上赋予数十至数百微米的凹凸成为可能。并且，表面粗糙度也可以用中心线表面粗糙度(Ra)控制在0.2～1.8。而且，可知研究结果为，在具有这种凹凸表面的层压钢板中，由于表面摩擦极大地降低、加工应力也极大地降低，因此加工性大幅地提高。
在这种表面形状的层压钢板中，即使在进行气溶胶二片罐这样加工度高的成形加工时，也没有薄膜剥离、薄膜破裂等的发生。并且可知，在加工后进行热处理时的粘合性的恢复性方面优良，在作为罐的薄膜粘合性方面也具有优良的倾向。而且可知，对于热处理而言，与共聚比小的情况相比，还可以降低用于使粘合性充分恢复的热处理温度，并且也可以缩短热处理时间。另外，可知由于冷却中结晶化难以发生，因此即使冷却速度慢也可以确保充分的性能。
本发明基于以上的见解而完成，其主旨如下。
[1]一种二片罐用层压钢板，用于满足下式的二片罐体，其特征在于，所述层压钢板至少在单面具有聚酯树脂层，且所述聚酯树脂层表面的中心线表面粗糙度Ra为0.2μm以上、1.8μm以下， r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4 其中，h二片罐的罐体高度，r最大半径，r1最小半径，R重量变得与罐体相等的成形前的圆形层压钢板的半径。
[2]如[1]所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂层表面具有30以上、100以下的60度光泽度。
[3]如[1]所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂通过以对苯二甲酸为主成分的二羧酸成分和以乙二醇为主成分的二醇成分的缩聚而得到，所述二羧酸成分含有8mol％以上、20mol％以下的间苯二甲酸成分作为共聚成分，面取向系数在0.04以下，并且结晶化温度为140～160℃。
[4]如[1]所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂层表面具有0.2μm以上、1.0μm以下的中心线表面粗糙度Ra。
[5]如[1]所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂层表面具有0.4μm以上、1.8μm以下的中心线表面粗糙度Ra。
[6]如[5]所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂层表面具有0.4μm以上、1.0μm以下的中心线表面粗糙度Ra。
[7]一种二片罐体的制造方法，其特征在于，将由[1]所述的二片罐体用层压钢板构成的圆形板多段成形，加工成满足下式的成形体， r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4 其中，h二片罐的罐体高度，r最大半径，r1最小半径，R重量变得与罐体相等的成形前的圆形层压钢板的半径。
[8]如[7]所述的二片罐体的制造方法，其中，在成形加工工序的中途阶段，在150℃以上、220℃以下的温度下进行热处理。
[9]如[8]所述的二片罐体的制造方法，其中，所述热处理在满足下式的成形加工阶段进行， r1≤r，0.2≤r1/R≤0.5，且1.5≤h/(R-r)≤2.5 其中，h二片罐的罐体高度，r最大半径，r1最小半径，R重量变得与罐体相等的成形前的圆形层压钢板的半径。
[10]如[8]所述的二片罐体的制造方法，其中，进行多次所述热处理。
[11]一种二片层压罐体，通过[7]所述的方法制造。
图1是表示本发明的二片罐体的制造工序的一个实施方式的图。
在图1中，标号表示以下含义。
1圆形坯料 2直壁部分 3穹顶形状部 4颈形状部 5锥形状部
具体实施例方式 下面，对本发明更详细地进行说明。
本发明虽以二片罐为对象，但优选应用于其中的气溶胶罐等具有高加工度的二片罐。因此，首先，对作为本发明对象的二片罐进行说明。
图1是表示本发明的二片罐体的制造工序的一个实施方式的图。图1中示出了，通过拉深加工(包括DI加工)将由树脂层压钢板构成的圆形坯料(circular blank)1成形为有底筒状的成形体，然后对上述成形体的开口部附近进行缩径加工(diametral reduction)，从而制造开口部附近被缩径的二片罐体的工序。另外，本发明中所说的“圆形”，只要是实施拉深加工、DI加工、缩径加工和/或翻边加工等的形状即可，并没有特别的限定。因此，用于罐体的成形加工的树脂层压钢板，当然可以是圆板状，也可以包括例如大致圆板状、变形圆板状或椭圆状。
图1中，1为成形加工前的圆形坯料(坯料片)，2为罐体的直壁部分(工序D中没有进行缩径加工的直壁部分)，3为穹顶形状部，4为在颈形状部进行缩径加工后的直壁部分，5为锥形状部，是缩径加工后的锥形壁部分。
根据图1，首先，对圆形坯料1进行一段或多段拉深加工(包括DI加工)，成形为具有规定的罐径(半径r，罐外表面的半径)的有底筒状的成形体(工序A)。接着，进行将成形体的底部向上方成形为凸起状形状而形成穹顶形状部3的穹顶加工(工序B)。然后对成形体的开口侧端部进行切边加工(工序C)。接着对成形体的开口侧部分进行一段或多段的缩径加工，将成形体的开口部侧部分缩径加工成规定的罐径(半径r1，罐外表面的半径)，从而得到所希望的最终成形体(二片罐体)(工序D)。另外，图1中，R0为成形加工前的圆形坯料1的半径(椭圆为长径和短径的平均值)，h、r及r1分别为成形中途阶段的成形体或最终成形体的高度、最大半径、最小半径，R为重量变得与最终成形体相等的成形前的圆形板的半径。
即，在本发明的二片罐的罐体的制造中，工序A中最大半径r与最小半径r1相同，即r＝r1，工序D中变为r＞r1。
并且，R0是由最终成形体计算得到的R加上切边量而得到的，是可以任意决定的值。但是，由于被切边的部分为废料，因此在工业上期望其尽可能的小，通常为R的10％以下、至多为20％以下。即，R0大多在R的1～1.1倍、最大1～1.2倍的范围内。因此，在本发明的实施中，例如，使用R＝R0/1.05这个值，能够知道在中间阶段进行热处理的时刻。另外，制造多个该罐体时，通过试制品能够得知R。
重量变得与最终成形体相等的成形前的圆形板的半径R，可基于最终成形体的测定重量而决定。即，测定最终成形体的重量，通过计算求出变得与该重量相等的成形前的层压钢板的圆形板的尺寸(半径)，将其作为重量变得与最终成形体相等的成形前的圆形板的半径R。在罐体的制造工序的中途，罐端部被切边，但由于重量变得与最终成形体相等的成形前的圆形板的半径R排除了切边的影响，因此能够进行更恰当的加工度评价。
在如上对树脂层压钢板的圆形坯料应用拉深加工(包括DI加工)、缩径加工而制成的二片罐中，树脂层沿高度方向延伸而沿圆周方向收缩。加工度高时，树脂的变形量增大，导致树脂层的断裂。因此，在本发明中，首先设定加工度的指标，作为加工度的指标，不仅使用表示收缩程度的参数r1/R，还使用与罐高方向的延伸相关的参数h/(R-r)。其原因在于，在成形加工加工度高的二片罐体时，为了表现加工度，除了拉深比以外，还需要考虑延伸量。即，通过用收缩程度和延伸程度来规定加工度，使树脂层的变形幅度定量化。树脂层因沿高度方向延伸、沿圆周方向收缩而容易剥离，因而除了收缩程度以外，高度方向的延伸量也成为重要因素。
根据以上的结果，在本发明中，关于最终制造的罐体(最终成形体)的加工度，规定最终成形体的高度h、最大半径r、最小半径r1相对于重量变得与最终成形体相等的成形前的圆形板的半径R，在满足0.1≤r1/R≤0.25、且1.5≤h/(R-r)≤4的范围内。
如上所述，本发明的目的在于，使用层压钢板能够制造通过现有技术难以制造的加工度高的二片罐体。在现有技术中，难以使用层压钢板制造同时满足规定收缩程度的参数r1/R在0.25以下且规定延伸程度的参数h/(R-r)在1.5以上的加工度高的二片罐体。因此，在本发明中，作为对象的二片罐体的加工度，使r1/R在0.25以下、且使h/(R-r)在1.5以上。
另一方面，如果是规定收缩程度的参数r1/R小于0.1、或规定延伸程度的参数h/(R-r)超过4的高加工度，则即使能够成形也会白白地增加成形段数，或者随着加工硬化达到板的延伸极限而出现板断裂的问题。因此，在本发明中，规定作为对象的二片罐体的加工度为0.1≤r1/R且h/(R-r)≤4。
归纳上述结果，作为本发明对象的二片罐体是满足下述式的二片罐体。
r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4 其中，h二片罐的罐体高度，r最大半径，r1最小半径，R重量变得与该罐体相等的成形前的圆形层压钢板的半径。
另外，作为本发明对象的多段成形是拉深加工、DI加工、缩径加工中的任意一项加工或它们的组合加工。包括缩径加工时，最终成形体的尺寸r1为r＞r1。不包括缩径加工时，最终成形体的尺寸为r＝r1(r、r1为最终成形体的罐径)。
接着，对本发明的层压钢板所使用的基体金属板进行说明。本发明的层压钢板所使用的基体金属板为钢板。因此，比铝等廉价，经济性优良。作为优选的钢板，有通常的无锡钢板或镀锡铁皮等。无锡钢板例如优选在表面具有附着量为50～200mg/m2的金属铬层和以金属铬换算的附着量为3～30mg/m2的铬氧化物层的无锡钢板。镀锡铁皮优选具有0.5～15g/m2的镀敷量的镀锡铁皮。板厚虽然没有特别的限定，但可以使用例如0.15～0.30mm范围的板厚。另外，如果不考虑经济性，则本发明也可以简单地应用于铝原材。
接着，对构成本发明的层压钢板的树脂层进行说明。在加工度高的二片罐体的成形加工中，加工时的表面摩擦的影响也较大，通常存在表面摩擦越小加工性越高的倾向。从上述观点出发，进行了赋予树脂表面凹凸的尝试。例如有如下方法向树脂中添加细小粒子，并通过使该粒子露出于树脂表面，使表面粗糙度增加，从而使加工性提高。但是，由本发明人的研究结果可知，即使使用平滑的树脂薄膜，也可以通过在层压时向薄膜树脂表面赋予凹凸来极大地降低表面摩擦，因此加工应力降低、加工性大幅提高。
其结果是，在本发明中，关于树脂层表面的表面凹凸，规定以中心线表面粗糙度(Ra)(以下，有时称为表面粗糙度)计在0.2μm以上、1.8μm以下。由于通常饮料罐等容器要求高的光泽度，因而也将用于这种容器的层压钢板的表面设计成平滑的。通常，用于上述高光泽度的层压钢板的薄膜，表面粗糙度Ra在0.1μm以下，层压后也能保持表面的平滑度，表面粗糙度为约0.1μm。另一方面，若对树脂层表面赋予表面粗糙度超过0.2μm的表面粗糙度，则会显示出加工性的提高，且存在其粗糙度提高则加工性提高的倾向。更优选为0.4μm以上。另一方面，若表面粗糙度超过1.8μm，则薄膜的厚度产生不均，因此容易产生薄膜缺陷等。因此以1.8μm为上限。更优选为1.0μm以下。
另外，树脂层(薄膜)表面的粗糙度可以通过控制层压辊的表面形状、层压温度及压力来控制。存在层压辊的表面粗糙度越粗糙，层压温度、压力越高，粗糙度变得越大的倾向，特别是层压温度的影响较大，通过使温度在薄膜树脂的熔点附近，表面粗糙度增大。并且，通过将层压辊表面的温度提高设定，表面粗糙度有增大的倾向。
通过层压温度来控制薄膜树脂的表面粗糙度时，优选为(树脂的熔点-8℃)以上、(树脂的熔点+12℃)以下。若层压温度低于(树脂的熔点-8℃)，则表面粗糙度不能充分增大；若超过(树脂的熔点+12℃)，则表面变得过于粗糙，薄膜的厚度产生不均，因而容易产生薄膜缺陷等，另外，存在薄膜树脂粘合在层压辊上的可能性。
如上具有表面粗糙度的薄膜树脂层表面，成为抑制了光泽度的消光状态的表面。优选30以上、100以下的60度光泽度，虽然光泽度越低，表面粗糙度越大，加工性也越高，但若小于30则表面粗糙度过大，存在薄膜的厚度产生不均的情况。优选光泽度在50以上。另一方面，若光泽度高于100，则表面粗糙度减小，存在无法预料加工性的提高的情况。
构成本发明的层压钢板的树脂层以聚酯树脂为基础。而且，聚酯树脂的二羧酸成分以对苯二甲酸作为主成分，二醇成分以乙二醇作为主成分。而且，从聚酯树脂层的加工性和强度的平衡出发，作为共聚成分，优选含有8mol％以上、20mol％以下的间苯二甲酸成分。并且，优选面取向系数在0.04以下、结晶化温度为140～160℃。
共聚成分比率低时，分子容易取向，加工度增高，存在薄膜发生剥离或产生与罐高方向平行的裂纹(断裂)的倾向。并且，对加工后的罐体实施热处理时取向也同样地进行。从防止上述问题的观点出发，本发明中使共聚成分的含量的优选下限为8mol％。从取向的难度方面出发，虽然共聚成分的比率越高越好，但若超过20mol％，则除了由于薄膜成本增高而经济性变差之外，还存在薄膜变得柔软而使抗划痕性和耐化学性下降的可能性。因此，使共聚成分的含量的优选上限为20mol％。
关于聚酯树脂的结晶化温度，优选在140℃～160℃的范围内。若低于140℃，则非常容易结晶化，因此在高加工度的加工中存在薄膜树脂上产生裂纹或针孔的情况。另一方面，高于160℃时，结晶化速度非常缓慢，因此即使进行150℃以上的热处理也不能充分地结晶化，存在薄膜的强度和耐久性受到损害的情况。
而且，为了使树脂层追随作为本发明对象的高加工度的二片罐体的成形，层压钢板的树脂层的初期取向状态也很重要。即，虽然通过二轴延伸等制成的薄膜在面内取向于延伸方向，但若层压后该取向也处于高的状态下，则无法追随加工，有时导致断裂。从这样的观点出发，优选面取向系数在0.04以下。使用面取向系数0.08～0.15的二轴延伸薄膜来制造这样的层压钢板时，只要充分提高层压时的温度而使取向结晶熔化即可。从上述观点出发，通过挤出法制作的薄膜由于几乎没有取向，因而优选。同样，在钢板上直接层压熔融树脂的直接层压法也因同样的理由而优选。
接着，对本发明的层压钢板进行说明。
本发明的层压钢板，在上述金属板的至少单面上具有上述的聚酯树脂层。而且，本发明所规定的层压钢板，也可以在树脂层中加入颜料、润滑剂、稳定剂等添加剂来使用，除了本发明规定的树脂层外，也可以将具有其它功能的树脂层配置在上层或其与基体钢板的中间层。
树脂层的厚度变薄则加工性变得严格，但对于本发明所规定的树脂层而言，即使是薄的树脂层也可以优选使用。树脂厚度根据加工程度、其它要求特性适当选择即可，可以优选例如5μm以上、50μm以下的厚度。特别是在树脂层薄至30μm以下的范围内时，为本发明的效果贡献大的区域，因而优选。
树脂向钢板的层压方法没有特别的限定。可以适当选择使二轴延伸薄膜或无延伸薄膜热压接的热压接法(heat lamination method)、使用T型模等直接在钢板上形成树脂层的挤出法等。并确认了任意一种方法都能得到充分的效果。
接着，对本发明的二片罐体进行说明。
本发明的二片罐体是通过将由上述的层压钢板构成的圆形板多段成形，并加工为满足下述式的成形体而得到的。
r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4 其中，h二片罐的罐体高度，r最大半径，r1最小半径，R重量变得与罐体相等的成形前的圆形层压钢板的半径。
在成形加工本发明所规定的高加工度的二片罐体时，存在由于加工条件、树脂种类而产生剥离的情况。因此，需要根据罐体的用途、规格来确保所必需的粘合力，此时，在直至加工为最终成形体的成形加工的中途阶段，对成形体至少进行一次热处理是有效的，所述热处理是加热成形体以使其温度达到150℃以上、220℃以下。
该热处理用于缓和因加工而产生的内部应力，通过缓和内部应力，具有提高粘合性的效果。本发明所规定的高加工度的罐体，树脂层的应变程度大，存在容易产生大的内部应力的倾向。其结果是，产生由该内部应力导致的树脂层的剥离。因此，通过实施热处理，其内部应力得到缓和，抑制粘合力的降低，进而可以防止剥离。但是，另一方面，由于进行该热处理，树脂的取向结晶化进行，因此也存在使树脂层的加工性降低的负面作用。特别是在本发明规定的高加工度范围内，在热处理后有时仍需要加工，在该加工中，取向结晶化导致加工性降低，因此优选抑制取向结晶化。因此，为了抑制取向结晶化，在本发明中，规定作为优选条件的热处理条件和热处理的时刻。在本发明中，作为热处理条件，优选在中间阶段，加热成形体而使其温度达到150℃以上、220℃以下。树脂种类如上所述，可以通过选择难以取向的种类来抑制热处理时的取向结晶化，共聚化比率的下限值也可以由此观点而确定。并且，通过使用这样的树脂，低温下的树脂流动成为可能，且远低于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的熔点(258℃)的温度下的热处理成为可能。并且，还可以缩短达到热处理温度所需要的时间。
若热处理温度在聚酯树脂的熔点以下，则容易保持表层的美观，容易避免树脂附着在其它的接触物上等。因此，优选的热处理温度的上限为220℃。另一方面，热处理温度的下限是考虑缓和内部应力的效率而确定的。即，在聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)以上的温度下，内部应力的缓和容易进行。但是，在处理时间不成为问题的生产工艺中，虽然也可以选择玻璃化转变温度(Tg)以上且低于150℃的热处理温度，但通常生产率变差。从这样的观点出发，优选的热处理温度的下限为150℃。更优选的热处理温度为170℃以上、聚酯树脂的熔点以下。处理时间成为问题、生产率变差时，优选为170℃以上。
并且，对加工度高的二片罐体进行成型加工时，在热处理后有时仍需要加工，在这样的情况下，需要确定热处理的时刻。
进行热处理的时刻优选在成形加工的阶段进行，其中，上述成形加工的阶段是指，中间阶段的成形体的高度h、最大半径r、最小半径r1(包括r和r1相同的情况)，相对于最终成形体的开口部顶端对应的拉深加工前的圆形板位置的半径R，满足0.2≤r1/R≤0.5，且1.5≤h/(R-r)≤2.5的关系。
如上地确定热处理的时刻的原因在于，加工度处于上述范围时能最有效地进行热处理。即，在加工度缓和的阶段进行热处理时，是在树脂的内部应力不高的阶段缓和内部应力，因而上述效果小。并且，在加工度过高的阶段进行热处理时，树脂的粘合力降低、发生剥离，存在粘合性不能充分恢复的可能。从这样的观点出发，作为热处理的优选时刻的标准，如上地确定热处理时的加工度的上限和下限。
另外，热处理后的冷却，为了在像聚酯树脂这样的结晶性的树脂的情况下抑制使加工性降低的结晶化，优选尽早进行。但是，由于在本发明的聚酯树脂中，结晶化速度十分缓慢，因此即使在冷却速度变慢时，仍有可能表现出充分的性能。在共聚成分少时，虽然要求冷却速度为例如在热处理后10秒以内使温度降低至树脂的玻璃化转变温度这样的速度，但对本发明来说，即使需要约30秒的冷却，也表现出充分的性能。
关于热处理的方法，没有特别的限制。可以确认用电炉、煤气炉、红外炉、感应加热器等能得到同样的效果。并且，加热速度、加热时间、冷却时间(热处理结束后冷却到树脂的玻璃化转变温度以下的温度的时间)可以考虑缓和内部应力带来的正效果和取向结晶化导致的负效果两方面而进行适当的选择。通常，加热速度越快越有效，加热时间的标准为约15秒～约60秒，但并不限定在该范围内。并且，冷却速度越快，越容易避免球状结晶的产生，因而优选。
实施例1 下面，对本发明的实施例进行说明。
“层压钢板的制作” 使用厚度为0.20mm的T4CA的无锡钢板(金属Cr层120mg/m2、Cr氧化物层以金属Cr换算为10mg/m2)作为基体原板，并相对于该原板，使用详情如下所示的薄膜层压法(薄膜热压接法)(heat laminationmethod)或直接层压法(直接挤出法)(direct extrusion method)形成各种树脂层。关于薄膜树脂，使用カネボウ合織社制造的树脂颗粒，组合适当的树脂，以得到表1所示的组成，并用通常的方法制作单层或两层的无延伸或二轴延伸的薄膜。关于薄膜层压，在上述原板的两表面分别层压厚度为25μm的薄膜，制作层压钢板。另外，层压后的薄膜(树脂层)表面的中心线表面粗糙度(Ra)可以通过控制层压辊的表面性状、层压温度和压力来进行控制。
薄膜热压接法1 加热钢板，在表1所示的层压温度下，用中心线表面粗糙度(Ra)0.6μm的层压辊在线性压力8000N/m的条件下，对由二轴延伸法制作的薄膜进行热压接，接着在7秒以内通过水冷进行冷却。
薄膜热压接法2 加热钢板，在表1所示的层压温度下，用中心线表面粗糙度(Ra)0.6μm的层压辊在线性压力8000N/m的条件下，对无延伸薄膜进行热压接，接着在7秒以内通过水冷进行冷却。
直接挤出法 用挤出机将树脂颗粒混炼、熔融，用T型模将其覆盖在移动中的被加热后的钢板上，接着用80℃的冷却辊将覆盖了树脂的钢板夹持冷却，进一步通过水冷进行冷却。此时的层压温度示于表1。并且，使层压辊的中心线表面粗糙度(Ra)为0.6μm、线性压力为80000N/m。
对于所得的层压钢板，如下算出层压薄膜的结晶化温度、面取向系数、中心线表面粗糙度(Ra)和60度光泽度。将得到的结果示于表1. “结晶化温度的测定” 关于从层压钢板剥离的薄膜，使用差示扫描量热计(DSC)，以10℃/分钟的升温速度使温度从0℃上升至280℃，通过100℃～200℃之间的放热峰(结晶化峰)的峰值温度来评价取向状态。
“面取向系数的测定” 使用阿贝折射计，在光源为钠D线、中间液为二碘甲烷、温度为25℃的条件下，测定折射率，求出薄膜表面长度方向的折射率Nx、薄膜表面宽度方向的折射率Ny、薄膜的厚度方向的折射率Nz，根据下式计算出面取向系数Zs。
面取向系数(Ns)＝(Nx+Ny)/2-Nz “中心线表面粗糙度(Ra)的测定” 根据JIS-B0601，使用株式会社小坂研究所社制造的表面粗糙度测定仪SE-30D，在截取值0.8mm、测定长度2.4mm的条件下进行测定。在薄膜长度方向和宽度方向上分别各测定3点，以其Ra值的平均值作为薄膜的Ra值。
“60度光泽度的测定” 根据JIS-Z8741，使用日本电色工业株式会社制造的便携型光泽计PG-1M，在测定角为60度的条件下进行测定。在薄膜长度方向和宽度方向上分别各测定3点，以所得光泽度值的平均值作为薄膜的光泽度值。
表1
“罐体成形” 使用通过上述操作得到的各种层压钢板，根据图1所示的制造工序，按照以下顺序制作二片罐体(最终成形体)。另外，在成形加工时，中间成形体(工序C)及最终成形体(工序D)以表2所示的形状、加工度来进行。并且，工序A的拉深加工以5阶段进行，工序D的缩径加工以7阶段进行。热处理在工序A至工序D之间的中途的中间工序进行，用红外线式加热炉加热罐体，在热处理结束后进行水冷。将热处理的时刻(实施热处理时的罐体的加工度)及热处理条件示于表3。
罐体成形顺序 1)切料(坯料片的直径66～94mmφ) 2)拉深加工及减薄拉深加工(工序A) 用5段拉深加工，制作罐体的半径r、高度h为r/R0.27～0.34、h/(R-r)1.78～3.00的范围的罐体(中间成形体)。为了制作所希望的罐体，也可以同时适当地采用减薄拉深加工。另外，在拉伸加工的中途或结束后，也以表3所示的加工度进行热处理。
3)罐底部的穹顶形状加工(工序B) 在罐底部进行深度为6mm的半球状的突出加工。
4)切边加工(工序C) 将罐上端部切边2mm左右。
5)圆筒上部的缩径加工(工序D) 在圆筒上部实施缩径加工，具体而言，以将开口端部按压在内表面锥形的模具上而进行缩径的模具颈(ダイネツク)方式来实施，制作出表2所示的最终罐体形状的罐体。
表2
*)坯料直径R是根据最终成形体的重量换算的坯料直径 **)罐体的板厚最小部分的板厚/坯料片的板厚(均为钢板厚度) 在表2中，最终成形体(工序D)的h、r、r1、ha、hc、R分别为最终成形体的从罐底至开口端部的高度、罐体的半径、颈形状部的半径、最终成形体的未被缩径加工的直壁部分的高度、锥形状部的高度、在颈形状部缩颈加工后的直壁部分的高度、重量变得与最终成形体相等的成形前的圆形板坯料的半径。并且，圆形板坯料的半径R如下求出。测定成形前的坯料片的重量及切边工序后的最终成形体的重量，根据该测定结果，求出重量变得与最终成形体相等的成形前坯料片的半径，将该半径作为重量变得与最终成形体相等的成形前的圆形板坯料的半径R。
对于通过以上方法制作的罐体，如下对罐体的树脂层的加工性和耐腐蚀性进行评价。评价结果一并示于表3。
“薄膜加工性试验” (1)粘合性试验 将罐体沿罐高方向剪切成大致长方形，以使圆周方向的宽度为15mm，在该罐高方向距底面10mm的位置，在圆周方向上仅沿直线状剪切钢板。结果，制成由以剪切位置为界到罐高方向底面侧10mm部分和剩余部分构成的试验片。在10mm的部分连接(焊接)宽度为15mm、长度为60mm的钢板，拿住60mm钢板部分，从断裂位置剥离剩余部分的薄膜约10mm。围绕剥离薄膜的部分和60mm钢板部分沿180°方向实施剥离实验。将测定的剥离强度的最小值设为粘合性的指标。
(评价) 小于3N/15mm× 3N/15mm以上且小于4N/15mm△ 4N/15mm以上且小于5N/15mm○ 5N/15mm以上◎ (2)薄膜缺陷评价 以距罐上端10mm的位置为中心，粘贴形成有15mmφ小窗口的封印，以使其测定面积为15mmφ。接着，用锉刀在罐体表面薄膜上划出伤痕，以使罐体的钢板能够通电，在室温20℃的室内，将小窗口部分浸渍于电解液(KCl5％溶液)中，在钢板和电解液间施加6.2V的电压。根据此时测定的电流值如下进行评价。
(评价) 超过0.01mA× 超过0.001mA且在0.01mA以下△ 超过0.0001mA且在0.001mA以下○ 0.0001mA以下◎ “耐腐蚀性评价” 用锉刀在罐体表面薄膜上划出伤痕，以使罐体的钢板能够通电，在室温20℃的室内，向罐内注入电解液(NaCl 1％溶液)，直到注满至罐口，然后在罐体和电解液间施加6.2V的电压。根据此时测定的电流值如下进行评价。
“电流值” 超过0.1mA× 超过0.01mA且在0.1mA以下△ 超过0.001mA且在0.01mA以下○ 0.001mA以下◎ 表3
根据表3，作为本发明例的罐体C1～C29，薄膜加工性、耐腐蚀性均显示出良好的值。
另一方面，作为比较例的C30～C32，由于中心线表面粗糙度在本发明范围之外，因此加工性、耐腐蚀性差。
通过使用本发明的层压钢板进行成形加工，能够得到具有高加工度且不发生树脂层的剥离和断裂的二片罐体。因此，对于气溶胶罐这样拉深加工度高的罐，优选使用本发明。
权利要求
1.一种二片罐用层压钢板，用于满足下式的二片罐体，其特征在于，所述层压钢板至少在单面具有聚酯树脂层，且所述聚酯树脂层表面的中心线表面粗糙度Ra为0.2μm以上、1.8μm以下，
r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4
其中，h二片罐的罐体高度，r最大半径，r1最小半径，R重量变得与罐体相等的成形前的圆形层压钢板的半径。
2.如权利要求1所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂层表面具有30以上、100以下的60度光泽度。
3.如权利要求1所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂通过以对苯二甲酸为主成分的二羧酸成分和以乙二醇为主成分的二醇成分的缩聚而得到，所述二羧酸成分含有8mol％以上、20mol％以下的间苯二甲酸成分作为共聚成分，面取向系数在0.04以下，并且结晶化温度为140～160℃。
4.如权利要求1所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂层表面具有0.2μm以上、1.0μm以下的中心线表面粗糙度Ra。
5.如权利要求1所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂层表面具有0.4μm以上、1.8μm以下的中心线表面粗糙度Ra。
6.如权利要求5所述的二片罐体用层压钢板，其中，所述聚酯树脂层表面具有0.4μm以上、1.0μm以下的中心线表面粗糙度Ra。
7.一种二片罐体的制造方法，其特征在于，将由权利要求1所述的二片罐体用层压钢板构成的圆形板多段成形，加工成满足下式的成形体，
r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4
其中，h二片罐的罐体高度，r最大半径，r1最小半径，R重量变得与罐体相等的成形前的圆形层压钢板的半径。
8.如权利要求7所述的二片罐体的制造方法，其中，在成形加工工序的中途阶段，在150℃以上、220℃以下的温度下进行热处理。
9.如权利要求8所述的二片罐体的制造方法，其中，所述热处理在满足下式的成形加工阶段进行，
r1≤r，0.2≤r1/R≤0.5，且1.5≤h/(R-r)≤2.5
其中，h二片罐的罐体高度，r最大半径，r1最小半径，R重量变得与罐体相等的成形前的圆形层压钢板的半径。
10.如权利要求8所述的二片罐体的制造方法，其中，进行多次所述热处理。
11.一种二片层压罐体，通过权利要求7所述的方法制造。
全文摘要
一种满足下式的加工度高的二片罐体用的层压钢板。构成层压钢板的聚酯树脂层表面的中心线表面粗糙度(Ra)为0.2μm以上、1.8μm以下。r1≤r，0.1≤r1/R≤0.25，且1.5≤h/(R-r)≤4其中，h二片罐的罐体高度，r最大半径，r1最小半径，R重量变得与罐体相等的成形前的圆形层压钢板的半径。
文档编号B21D51/26GK101605655SQ20088000430
公开日2009年12月16日 申请日期2008年1月18日 优先权日2007年2月6日
发明者大岛安秀, 北川淳一, 岩佐浩树, 小岛克己, 久保启 申请人:杰富意钢铁株式会社