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Oq】.100.1nloo.1.1 0ql'%91.10AO S! oln」弁U!UO.1! OL!11股Ul osno oul ul'令UO.11S S! oln」1Sqns oql ol uo!soqpn
0〔11.1! soln,10U守井,1!nq・、1'1d ou '」OAOMoq 'U11!10ql ul U1股.11S O.1nlon.U I? SOP!AO.1d %01,1001股」容U!110.1! UV:S11ngo̲1 包U!M0ⅡQl oul sn ulnl〔101)1noo P11n ssooo、1dOU1 含U!、1np U11Ⅱ POWUIU】1?1 0【" U! U!悲.ns oul uo olE」界U!1川,11.10 SI00、ⅡO PO)POUO OS1股ヨM 't川!10.玲UOB,1!"q oql pUキ1 SSヨコ0.1d 吊UIUO』! oql uooMloq uounlo、1 0WP!コ1110 01.10P.10 【11'0.10Ⅱ1.10uund '【川!1n,10U0魯、1!1?q 、1,ad oq1 11! UO"コnpaj oql u!分U!11nsoj 'N91 Uuql o.10ul oumooq l{1盲UO.11S .1,10・P010od lul!、1 aul
UOUM PououoqS バ1q股、10P!SUO() U1含U01」10・P寺laod U11非 aq、1.'令0!1‑10do.1d oA、1 01Ⅱ UOOMwq uo!ル1aj.10コ n
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91:'10<第庸'!)"東洋鋼鈑

V01.38強度緋持という容器の基本性能とトレードオフとなる可能れているため, CIC吐1!は15m剖所で作製した性も含んでおり,ある・定の効果は見込まれるが完令な解②ぶりき(snめっき鋼板)

決策となりにくいことは否めない.そこで,本報では容器

冷延鋼板をアルカリ脱脂,硫酸酸洗後,フェロスタン浴

性能を維持したままD肋幻杉でのPETへア低減効果が得らにより所定』11のSnめっきを施し,りフロー処理によりSnれる可能性のある,基材とPETフィルムの密"/J向上に着めっき皮膜の加熱溶融処理を行った後,電解クロム酸処即

口し, PETへアの低減効果を評価するとともに基材とPETを行って供試ぷりき基材を作製した.般にぶりきはSn

フィルムの密着力向 1二力炉ETへア低減に寄与するメカニズ

が酸化すると塗料密着性等が劣化するため,それを抑制す

ムについて老察したる U的でクロメート処郡としてCr,"皮朕を約5mwlr;施した'1"構造とした.なお,クロメート皮膜の雛造に関して

2.実験方法は,幾つかの報告"M がなされており,央血層がクロム水和酸化物で構成されていると考えられている.
信) Niめっき鋼板

2.1 供試材2.1.1 」"材および表側処理

冷延鋼板をアルカリ1悦脂,硫酸酸洗後,ワット浴によりラミネート鋼板の基材としては,これまでに比較i内PET

篭解Nめっきを施し,磁解クロム酸処理を行って供'Ni

ヘアが発牛しにくい傾向が認められた極低炭素冷延釧板にめっき鋼板を作製した, Mめっきに関しても,ぶりきと様々のめっきを施しためっき鋼板を"1いだ供'式冷延同様な表廟状態での評価を行うためにCr*皮膜を劃巧mw

鋼板の化学組成および材料仕様(機械特性,板1,りを所施した'1愽構造とした.一般にNiめっき鋼板は雌池ケース用材料に多く用いられている樹が,最近では飲料缶川

Table 1 に小す.
本報では,遜常,缶川材料に適川されているECCSとぶ

途にも用いられている,舟.

りきに加えて, Mめっき,ならびに央面が徹細1川凸てフィ(4) Ni・sn合金めっき鋼板

ルム密打力の向上が期待できるM・sn合金めっきについて

冷延鋼板をアルカリ脱脂,硫酸酸洗後,枢解に kるも検村した. J'材に施しためっき皮膜柚成をTable 2に小Ni・sn介金めっきを施L,雛解クロム酸処科!を行って供試す.

NisnA金めっき鋼板を作製した. Ni・sn介金めっきは痢1Ⅱ)篭解クロムめっき鋼板(ECCS)

成比*により長愉状態が異なり, Nhsn,Ni3Sn2あるいは冷延鋼板をアルカリ1悦脂.航酸酸洗後,電解クロム酸処

Ni3Sndの金属問化合物が析出し,1拓硬度で光沢のある表鯉(金属クロムめっき後,クロム水和酸化物を竃解処理D

Imを帛する..方,簿い液濃度で低皿流密麿の条件にを施して供試篭解クロムめっき鋼板(ECCS)を作製した.

おいてNi比ギを約90%とした場合,黒色を雫し喪佃が微・般にECCSは,塗料密祚性を向上させるU的で金属Cr層

細1川凸を不す特徴がある.ここでは,その微細凹凸の影糾とクロム水和酸化物(以下C抄と略記する)胴の'1"枇造

を確認するために, Ni比率が約90%になるように作製しからなっている. C1似,tに1刈しては15m{ヅ1寸程度で塗料剛た.なお, MSΠ合金めっきに関しても,ぶりきと阿康な着性が良好な結果が得られていること6・,,さらにフィル

喪血状態でのd平仙を行うためにC1孤皮膜を郵巧m剖IH施し

ム密打牲は5 20m剖'の範囲で良好であることがポさた J覗拙造とした.

Tab1θ 1 111C SI)ccilicali'Hl of s{山S11'鶚le for lami11aled ma{erials

Chemical composition/wt%

Speci打Cation of the substrate
Yield Tensile

C

Si

Mn

P

S

Nb

0,001

0010

0.170

0013

0009

0025

Teble2

Surfacetreatment

/Mpa

/Mpa

247

351

Thc sl】ecMicalion 01' SUJ'1hce lreaⅡれenl

Coating arnount

Surfacetreatment

PrimarY

SecondarY//rrl

Cげ"/m /rrt

ECCS

Cr :0.12

15

Tin plate

Sn :28Ni plate

Ni :48

Ni・sn a110y plate

Ni・sn :5.0

5
5

2

5

CS N櫛

N9

Stren宮th strength icness
/mm
0.235

ボリエスプルフィルムラミネート鋼板を用いたD 1 俳のPETへア兆生メカニズム

Tabl.3 Thc sl〕eci介Cι11ion ofl)01γmcl'1i11n lbr laminaιCd n1ι11Criι11S
S eC市oation 0十 resin

M
InsideOutsidePET‑1A co ol mer av=0.9
PET‑1A co ol mer white)

Tm

c

225
235

T岩゜C

TenSⅡeYi邑ld point

Elon宮ヨtion

Stren宮ヒh

Mpa

充刀

RI
R2

The kind of resin

Mechanical ro ertieS 70 C

Thermal ro erties

Film

/%

/Mpa
39
33

32
40

320
356

Elastic
modulus
/Mpa
116
70

Tabl.4 Thc c011dilion 01'thc can r01'ming l]1'ocess(3) The drawina process (cuppin号)(b) The redraw and wa1Πroning process (Body maker)
Tool condition

Item

Punchdiameter mm

91.0

Dra、Nin ratio

1.54

Blank holderforce kN

25

D『awin s eed s m

60

Tool condltion

Item

Punch diameter

66.0

mm

Punch

Tooltempera加re/゜CRedraw

30

Ironin Die

400

2 1 2 フイルム

100

再絞り・しごき成形は,ボディメーカ(東洋食品機械製

ポリエステル樹垢フィルムは,ホリエチレンテレフタ

B3‑26)をj"いて,液体湘滑剤(クーラント)を使川しな

レートイソフタレートの典電介(PETIA典重介)枯排詣を用い,抑出し製膜後,無延伸フィルムのままで使川した.

いドライ条件ドでハンチ径66.0叩にて成形速座10ospmで行った.ボディメーカでの11i絞り・しごき成形条件を

また,缶内lm側には膜,J28μmの透明フィルム,缶外愉側Table 4 (b)に小す.なお,肌1[度については,通常,には酸化チタン系n色顔料を約27%含打する1摸厚16μmの成形前の板厚に対する1,,1み減少半をしごき率として11ハ●

1'1色フィルムを適川した. f共'式フィルムの物性をTable 3が,本報では缶先端部の刎Π.;度に着Πするために,しごきに小す

成形していない再絞り缶の先端部厚みから,しごき成形後の缶先端部の厚み減少率(%)を算1,Ⅱして適川し, 15%あ2.1.3 ラミネート鋼板

るいは20%にて成形試験を突施した.

製缶試験に供したラミネート鋼板は,」'材を1ん接接触加熱により240゜C (ぶりきは, snの融点が232 Cのため,

2.3 評価方法

220C)に加熱した後,ラミネート用供而式フィルムを熱融

2.3.1 めっき表lm状態

着して作製した.これらのラミネート鋼板を作製した後,めっき後の衣血状態は,逃界放射型心代屯f顕微鏡(FEハラフィン系ワックスを両【mに卸電冷油し,製缶,式験に供SEM ; Fleld Emission scanning Elecn'on

した.なお,ハラフィン系ワックスは,製缶後の熱処理にMicroscope,"本1Ⅱ「製」SM・9330F)により観察した.めっより除太可能であり,洗浄処郡水要である.

き喪【m の色味はLi偵で測定した. U偵は,分光測色.11'(KONICA MIN011A製CM・350od)のSCE (拡散反射)2.2 製缶方法

値およびSCI(令反島"値でポした.

製缶濡式験は,ラミネート鋼板からφ153mmの内形プラン
クを打ち抜いた後,浅絞りカップを作製するカッヒング 1:

2.3.2 フィルムと基材の密着ノJ

柁と作製した浅絞りカップを再絞り・しごき成形するボ基材に対するフィルムの密11/Jは, 180゜ピール試験によディメーカの21程からなるプレス成形により行った以

り埴材に対するフィルムの剰難強度を測定することで評価

ドにカッピングおよびボディメーカでの製缶 1」程を慨説すした". 180 ヒール試験においてはFig.1に示すような試る.

験片を則いて,引恨試験機(オリエンテック製テンシロン

2.2.1 カッヒング

井り品(25C)でフィルムのみを劇離させたときの荷電を測万能,A験機 RTC・1210A)により,試験速崖0.17肌ノSにてカッヒングは,機械フレス成形機(AM A D A製

定し,フィルムと膳材の密綜ノJとした洌定は,任延平1「TPU5Si,公称能ノj441kN)を用いて,ハンチ径91.0仙にガ向, 11延1貞角方向および45 /j向を 1 簡所ずつ行って nて成形速度6山Pm ( strokc per minⅡte )で行った.

3とし,その平均値を測定値とした.測定位1汽は,缶先Table 4 (a)にカッヒング[机の成形条件を水す.

端部付近とし,カッヒング 1二程後は缶底から30叩,「1i絞り」.:程後は缶底から40mm,さらにしごき 1二甲11後は缶底から60

2.2.2

ボディメーカ叩の位1置にて試験を行った.

束洋鋼鈑 V01.38
PET "1耐1(0Ⅱt.ず)

Substrate

マ

Fr■Ctur■ヨⅡ一昌C■
Shoar.d 与UHOC.

PE「桁m(1"1枯r)Le^ Ofpe.1.d P訂"1m重︑(C) or065 S■otton view 0〒tho C■Π toP 電d言e(1'na8θ of pET‑、皐ir and pET 侃「n de1■mi"ation

15mm

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^

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Ironln客 di.

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Formin' 10.d1 (out●r).

Clear 51m、(innor )PU"ch(inside)、^ConbodY
Can bodY(a) OUL‑Line 0チ 1ronln' proce$$

Fig.1

0I C.n w.11、

Modcl 01' 180

Pccli11R ICSIF Π"1n区
10■dPh(b) PET‑hきir 宮●rler8tion rrlechani8m(EΠ1.r菖ement of the d色3hed li"e)Fig.2 Schonlalic viow of lroning l)mc05S and pET・hair al can k)1) ed武C

た,供試ラミネート材をカップ,再絞り缶およびD1缶の2.3.3 フィルム求11酢界加状態観察
180 ヒール試験後のj,ミ材刈の剌離界而状態は,碓界放射

粁製缶T程でサンプリングし,缶先端部を光学顕微鏡およ

びFE、SEMにより断lm観察するとともにFig.1 (C)のよう型走゛「"此 f顕微鏡(FE・SEM ; Ficld Emission scannin旦に缶先端部のフィルム剌雌kさを訓定した.ここで,フィEleC11'0「1 Microscopc, 11本1琶 r・製.1SM・9:謂0"を用いて,ルム剥雌長さは,缶先端部の切断端細の破断血枇成でだ

剰雌界Ⅷ喪畑の情傑を得るために蒸打をせず,加速心光はれ訊ι(R0ⅡOVCI')」とせん断lfli (shalrcd SⅡ「「ace)」の5kV以ト'として観察した.ただし, j'材'とフィルムの井詞η

交!1iを起点として「缶1搭さドノjに向かい剥嫡龍したフィルム

強度がフィルムの引帳強庶を U"1る場介はフィルムが破断の投影長さ U"eng山 o「peclcd pET 61m)」を測定●賀とし九して180 ヒール'貳験後の剥焼界而が得られない.このよう成形缶の部価は,缶光端部のフィルムの扱傷状態をH祝,な場介は, 180 ヒール,誠験後の供,式ラミネート材をへキサ

光学顕微鏡またはFE・SEMによる外観剃察および断mi観

フルオロイソプロハノール(以ド, HFIP)に約5分拙Ⅱ泛汝

察により行っ大:. PETへアのa,N111iには以ドのようなIF"甑をしてフィルムを溶解した後,フィルム残汝を別途半、例ルた設定した.」'リ郡寺の述絖製儁状態を号戀すると,極微碓のHFIP新液にて2回洗浄して除去し,j,垪す側の女1市状態のみ

PE「ヘアがあってもいずれはフィルム削れや破耶」が兆小すをFE・SEMにて観察した.さらに,詳細にはフィールドエ

るため,のみが使用"1能と判断している.

ミッションオージェマイクロフロープ(FE・AES, 11本1Ⅱ

成形,Ⅱ先端部の令岡でフィルムの損傷が令くない状

f製.1AMP・950OF)を川い,/t楽およひ化介物の分析を行っ

態た.

成形缶先端部の極・部のフィルムに幌徴な扱傷がある状態

2.3.4 缶先端部のPETへアの,平価△:成形缶先端部のフィルムに幌微な損傷がある状態

Fig.2 (a)に,しごき成形の概略としごき成形小の 1二j↓,△:成形缶先端部のフィルムに部分的な棚傷がある状態

材料について椣式的にボした杠声邑断陶図を水し,Fig2 (b)X :成形缶先端部の令岡でフィルムが扱傷・脱落し,に缶先端部を拡人したイメージ図を水す.このぱ1のように,

PETへアがΠ視観察Ⅱ1能な状態

缶先端部ではハンチ進行力向に対して後力'仙に材料を拘東するものがないため,」'材と比峨して強度の低い樹1断フィ

3.実験結果および考察

ルムが擾先的に変形し, PETへアが発乍するものと推測している.また,しごき成形では,ハンチとj'材の開に作川する成形荷電により缶内血側のフィルムが変形しやすい 1:

3.1 めっき表面状態の観察結果

Fi83に 4郁類のめっき喪1断のFE・SEM観察と L仙によに,プランク打ち拔きの際に切断lmがダレ側となる缶内lhi

る色介いを調査した粘果を小す, ECCSは板状の女lmにか側の力'カレやノ側である缶外旧i側よりPETへアが兆,kしやすなり微細な粉状物が認められ,ぷりきは・部1川みが見られいので,本轍では缶内lm側に関してのみ井仙を行ったまるがリフローを行っているため門牡11な央Ⅱliを水し, Niめっ

ポリエステルフィルムラミネート鋼板を用いたD1缶のPETへア発生メカニズムてぃるが卜分に表血を覆っているわけではなく,絞り成形による任縮応力により界面が破壊され, sn酸化1摸が形成

S (TI"P1串te)

0 (ECOS)
CI:786

LV81Ue scE:19.9 1'

される血敏が増加するために密着力が低下するものと推測される.カッヒングエ程では,ぶりきだけでなくECCS(のおよびNiめっき(N)でも庇縮応力により纃貯ノJが少L低下する傾向があるが, Ni・sn合金めっきは逆に密打力が向一艶^
N上した.これは, F地.3に示したようにNisn合金めっきの(Ni pl.te)

NS (Ni‑sn plate)

C :99

Iue soE

擬面は微細1川凸になっており,カッヒング↓程では帰力向に圧縮され曲面に成形される際にその凹凸がより強くフィ^

ルム眉に押し込まれ,アンカー効果が平板時よりもさらに堺大することによって,圧縮応ノJがかかっても樒着力が向1:したものと推刈される.
>

1耳絞りおよびしごき〔程ではいずれの基材においても^カッヒング 1二程で低 Fした密着ノJが再度向上した.これはF四.3

1耳絞りおよびしごき成形による発熱によりフィルムが1'零

Ficld cmission sC引1口in召 Clcclr011 microsc01)e (FE SEM)
microgrιIP11S 細ld l, value or11fler plalin武 Sleel sheels

近傍もしくはそれ以[:になるため,フィルムとめっき1"の界lhiにおける再結合が生じ,いずれのめっき桶でも密打力きは1μm以ドの1川凸がめっき則内に認められ,そしてが向 ltLたものと推Ⅷ11される.これに対して,カッヒング

Ni・sn介金めっきは0.2μm程度の粒状物に榎われている様〔程ではフレス機の述転速度が遅いことに加えて,ハンチ

f・力圷認められた.

のストローク長さが麹いことおよびフレス機のストローク

L仙は, ECCSとNiめ0 きはほぼ同等な仙であウたが,エンド付近で成形していることもあり,1与絞りおよびしごぶりきに1對しては光沢があるために,拡散反射をポすSCE

き「程と比較して製缶時のハンチの線速疫はν20からυ10の仙カリ1ξ常に低く令反射をポすSC1が滞い伽を小した.

に智fまり,かつカッヒングじ程では11チ絞り1程と比較して・/i, Ni・sn介金めっきに関してはよ1↓色であるためSCEも

缶伽川での」'材怯度が低いため,製缶時の成形発熱による゛'
材il,1度 1二H.が小さくなる.モのため,カッピングニに程ではS引も低い価を小した.

11i絞り・しごき 1:札{と同様のフィルムと基材の密着力1川後が見られないものと推測される.

3.2 フイルム密着力に及ぽすめつき種類の影

製缶塒の成形発熱に関しては,製缶心後の缶温が測定でFia.4に芥緬のめっき鋼板を基材として用いた時の各 1:
乳!のフィルム井i11/Jをボす.なお, Ni・sn介金めっき鋼板

きないために,これまでにも熱仰井斤による検ホザが試みら(NS)では,ラミネート鋼板から 11i絞り 1:程までにおいてれている,その解析方怯に供試基材の降伏応ノJや 1二貝.温度は,フィルム破断怯度よりも繍詐ノJが1価くフィルムが破断等を適川し,成形前後のi品度 k界を算出した. F喰.5に,したために,フィルムカ圷脚折したときの荷噴を180 ヒール

水,式験条件でのIH交りダイス出L1の缶暁断而における缶堅強度としてポした.絞り成形であるカッヒング「子1!てはの1'Jみノi向派度分布の解析結染例を小す.この懐1から,11i

Ni・sn介金めっき以外は儒打ノJが低ドする傾向が見られ,

絞り 1:樫においては,フィルムと"材の界而付近はフィルとくにぶりき(S)では人きぐ密貯ノJが低ドした.ぶりき
1卯の場合, SΠ酸化膜を抑制するためにクロメート処則をhつ

90

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25.0

80

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Can(15% Reduotion)( 25't m )Fig.5

180 pecl Stl'en武lh or ench can r01'nlin11 PI'ocess5

Cak11】aⅡ0" rcs"110f lhc ca" bodY Icml)CI'al【11'c jusl
ancr rcd朕IW I"'OCCSS東洋鯛鈑
Sar"Dle 愉

V01.38[.mihat.d st..1

CUO W.11

REdrew 0■rl wa11

D( C8" wa11(15闇R.d.)

ΦH■●山丘C.ofS仙.0(30mr. h.i゛k ●聞lbottom

4住彦"h.吋lt"酎"b0ιt副愉('仙"M Mi■lt hom bott.rl

NS(Ni‑S" 0110ν)

Crack of N←Sn日ET resin

Detailo en ance

area

(NS. Dl can wa11)
Fig.6

FE・SEM mlcr0甘rι11)11S of subslrιMe S111'ねCC ι11'1CI' 180 1]cclh1目 le、tムのT甘近傍まで舛温することがわかる.したがって, fli

れは,"硬度で脆いFcsn合金が成形による1り周力'向の庄

絞り1二程における拷打力向主に1剥する上記挑測が裏付けら

縮応ノ」に追従できずに破壊したものであり,基材とフィルれる.

ムとの接触面鞁率が低ドし,大きく谿着力が低ドした原耿1,になっていると号えられる.
3.3 フィルム剥離界面の分析結果

Mめっき鋼恢(N)では,ラミネートおよびカッヒング

Fig.4に水したしごきτ程後(しごき率巧%)の缶先端〔親後のフィルムを剰誹した基材衣【面にフィルムの破片と部180 ヒール悔度渕定後の剥離而基材側をFE・SEM観察し思われる箇所が認められることから,カッピング1:程までた結果を"宮.6に水す.

はある程座基材に対するフィルム密着力の高いことが不1唆

ECCS (C)では,フィルムを剥雜した基材喪面にフィされている.

ルムの破片と思われる簡所(犬印俳りが認められることか

Ni・snf、金めっき鋼板(NS)では,ラミネート鋼板,カソら,基材に対するフィルム密丹ノJの商さが小唆されている.

プ,再絞り缶で180゜ピール試験における剥雜界旧iが得られぶりき(S)では,フィルムを剥酢した」'材喪向にフィなかったので,フィルムをHFIPにて溶解して除よ・した後

ルムの破片か令く見られないことから,全般的に基材に対に基材表lmを観察している. Ni・sn介金めっき鋼板(NS)するフィルム密綜ノJの低さが小t唆されている.また,カッのj'材友血には,微細111W11が見られ,成形によるめっき皮

ヒング後の劇峠外lmには央1Ⅲに微細な空洞が見られる.こ膜の微剤11クラックが認められる.しごき C界では.成形発

ポリエステルフィルムラミネート鋼板を1 いたD 1イ11のP 羽 Tへア発生メカニズム

熱で柔らかくなったフィルムがその微細1川凸やひび割れ部

がより低ドL,その場合にはSn酸化膜j肝の凝染破壊になに押し込まれることにより,密肺ノJが高くなったと考えら

りやすいと,1われている2町.

れるこのようなしごき」:程後の剰隨界而には, Fig.6のNiめっき鋼板(N)では, M, cr,0およびCが認めら

F1到にポすように,高倍率にしないと見えない程度の徴細

れていることから,求1嫡旧杉態はNiめっきとC广埴則の外lm剰なフィルム片が見られ,」'材に対するフィルム密杵力の高酢, CI'則とフィルム層の界血剥誹,およびフィルムの基さが小唆されている.

材側の凝染破壊の混介であると留えられる.

180 ヒール試験の脚嫡伽m基材側につぃてFE・SEM観察のMsn合金めっき鋼板(NS)では,極わずかの0は認め結巣を検"するため,同剥酢而についてFE・AESによる紕

られるが,ほとんどはCしか検出されないので,劇雌形態
はほぽフィルムの'材側の凝藥破壊であると考えられる

Fig.7のFE・AES分析結果から,フィルムと基材との剥酢
SampleNO.

AES Analysis charヒCCr

界血について,その惇み力向位羅を推定し柴理した.その(Dl can walD

(ECC$)

結巣をFig.8にポす.まず,」進材とフィルムの密着ノJが所低いぶりきでは,成形によりSn酸化膜層が凝染破壊することでフィルム剰酢が小じやすい状態となっている.

カ,基材'とフィルムの密腔力が・番商いNi・sn合金めっき

C crの剌離界面は, FE・SEMによる観察結果より,フィルム片

700

即0

I n EnRroy【OV)と認められる飾所がないものに例してもFEAESで分析した場合, Cが検出されており,フィルムの残存が硫認でき

S
C(Tin plate)
100

300

ろ. FE・AESの分析深さは数nmと'われていることから,

Cr

Sn

500

7伽

ラミネート1時の熱によりフィルムの基材仙1が溶けて脆く^

E胎dr引IEnergY{■VI

なっていることで, FE・SEMの仙H象ではわからない程度の極飾いフィルム則が180 ヒール日式験により剥離した際に」'

N

Ocr
C

(Ni plate)

材仙"こ残っているものと推訓される,つまり, Ni・sn介金

Niのフィルム剥酢後の界lmは』'材とフィルムの界1所ではなく^

500

En●roY{●V

フィルム胴内の凝染破壊がほとんどとなっており,しごき
成形後も奔易にフィルム剰酢が牛じにくい状態となっていNSる巴考えられる.また, ECCSとNiめっきではぶりきと

0C(Ni‑sn a110Y)
100

3ω

500

7帥

900

日肌tr引1重n■f9Y(BV)

SampleFi9.フNO.

F11・A駐S analvsis ch11Π「ot' S1山S"'aιe su"acc

Fracture interface imagea什er 18d peelina test (Dl can walD

ancl' 180 1)ecling lcst 01' can 、va"C

成分析を行った.これらの結果をFi菖.7に小す.
ECCS (C)では, CI',0およびCが認められ,別揺御杉態

PE「打lm●■●●.

..

"、..゛..ー、....ー゛.."Cr oxide(ECCS)
Ste.1

はCf"則とフィルム層の界lm剰酢およびフィルム基材側のつか剖・.あるが,本桜における結釆と向様に,承1情旧杉態(丁in plate)..

Or oxide

ET,
.

.

S

゛゛

ネート鋼板および塗裴鋼板の剰籬界lmを闘佐した研究が幾:ヘ

凝染破壊の混合であると冴えられる. ECCSを川いたラミ.

、●●,゛■

Ste61

はフィルムあるいは輪裴の凝染破壊であることが確認され( 1'1る.

(Ni plate)●●..■.' '電.

'●●■●.

..

PET 行lm'畢1.
.

めに,剥酢形態はSn酸化膜廟の凝染破壊およびC1心舸と

■■

゛
.

N

Cr oxide.
昏

ぶりき(S)では, sn, CI',0およびCが認められるた

Ste.1

フィルム肝の界而剥離,さらにフィルム基材側の凝染破壊の混介であると老えられる.ぶりきを用いたラミネート鋼..■●

Cr oxide

冒

、

︑︑

ノ

'

(Ni‑sn a110ν)

あり,もに剥離形態はS11酸化膜胴の凝染破壊である.●..1.'■'圏

ι

2.Z'1

PET州m
■●●●卑■

ゞNS

板および塗装鋼板の剥雌界血を調査した研究も幾つか

St..1と轍告されている.ただし,それはSn山の桶類によって異なり,乾燥経時により成長するSn0の状態では塗料密杵性

Fig.8 Tyl)ica11iaul'C O「 1}1C I】ccled l,arlS ι11'1er 180 pceling lesl7東洋鋼鈑 V01.38

Ni・sn介金めっきの中岡の状態を小している.

部を断面観察して基材とフィルムの癌杵ノJ向 11により

3.4 フィルム密着力とPETへアの関係

端部のフィルムが基材に拘束される効果を確認した,

Fig.9にしごき率15%,200"でしこき成形を施した後の3.5 缶先端部の断面観察

缶鞭フィルム密打力とPETへア発牛の開述性を不す.180

Fiぢ.10 (a)に各締めっきにおける各 r柁缶での缶先端

ヒール強度が巧N程度まてはPETへア発生状態は変化しな部断向をFE・SEMにより観察した結果を水す.

いが,それ以上の180 ヒール強皮になるとPETへアが良好になる傾向が認められ大.つまり,フィルム密着ノJが■K

ぶりき(S)については,カッヒング後の缶先端部におなると,フィルムの基材に対する相対的な変形が抑えられいてフィルムが大きく浮いて巻き形状となっている様了がるため缶先端部のPETへアが発牛しにくくなるものと推刈確認できる.これは, Fig.4で門ミしたようにカツヒング 1t
程後のフィルム密貯力が低かったためと考えられる.再絞される.このような現象を検証するため,成形後の缶先端

り 1二界では先端部においてフィルムが浮いた状態となり,
L‑ m と 1 ↑ 山 丘 ︑ o m こ 0 一 一 m コ 一 里 W

0 0 △△ X

しごきτ程では,缶先端部のフィルムがない部分が増加し,ーコー^‑ S..

^^‑N

フィルムが下切れている様 fが硴認できる.これは,・イ)ー^‑ NS

Fig.4で小したように再絞り成形時の発熱によってフィル^0.

ム密杵力はある程庶回後するが,'旦泙いてしまった先端

ず
.

◆

ず

のフィルムは成1杉11尋に作用する 1.!↓からの圧ノJによって,

.

ノ

令.■五一

缶先端力'向にフィルムかより川1し出され,さらにしごき 11

Closed point $olid 11n巴;Reductlo" r■tlo=15%

程後では缶先端部の川0μm強の部分でフィルムが下WれOpen point Da8hed line:Reductioo mti0里2側

た状!走となり, PETへアか発,1{している.・/j, Ni・sn介『ン^●

金めっき鋼板(NS)について↓ιると,カッヒングや11j絞
0

5

10

15

20

180゜ pee15tr臼ngヒh ヨ什er ironi0宮

25

り 1二樫において缶先端都の椒1,,ι'邪分ψ;桝li)までフィルム

N

がはみN1している様 fが認められる.しかし, Fig.6で水
Fig.9

SampleNO'

Rcla110nS11il,11Cι、vce11 eva111alion 01'1)E、r・h11il' 01' canjnsiae and 180 PCCI SU'CⅡ武lh

したように成形によるめっき央lmの微矧1111凸や微細クラッ

Cup wa11

Redraw can wa11

Dl carl wa11

30mm he喰ht

40rnrn h6確"tfrom bottom"'om b0廿om

60mm he確ht
丘om bottom

C(EOCS)S(Tin plate)N
Ni plote

PET 例m (i的ner^
NS
Ni sn a loY

Steel
^

(日) Thiokness reduction from redrew to DI:15% reduction at C自n top ed宴e(b) NS2 ( Dl cen waⅡ,20%『eduction ●t Cきn toD ed宮e )Fig.10 FE・SEM micr01;raP11S ofl)ET hah'(川 C1川 top cd号C8

ポリェステルフィルムラミネート鋼板を川いたD1缶のPETへア発小メカニズム

、

◆●
◆

^

^

︑

韻

︑

PE「ヘア発生メカニズムの考察

、

︑

3.6

、

︑

的な状態を水している.

.
.

、

︑

に関しては,フィルムとの密杵力がぶりきとNi・sn令金
めっき鋼板の巾闇程度であるため,缶先端部の様fも,・1,間、︑

おいても,先端のフィルムが下切れ, PETへアが発生する
様子が認められる.また,ECCS (C)とMめっき鋼板(N).◆

認められない.ただし, Fig.10 (b)に示すように,しごき率20%になると,密杵ノJの高いNisn台金めっき鋼板に(Φであ三)﹄一伺工1↑山丘︑0に0一一田コ一叫>山端部のフィルムが剥肌したり,下切れたりしている様fは0 0 △△ X

ク部にフィルムが抑し込まれるために密着力が高く,缶先

■
◆C

■S
'N
●NS
0.0

05

1.0

1,5

20

2.5

De1ヨ庁lin3tin宮 len宮th of pET 例m
On cantop edEe/mm

3.6.1 缶先端部フィルム剥離長さと密打力の関係
Fi三.11に各極めっきにおけるカツヒングじ程としごき r
程(缶先端部しごき率15%)の缶先端部フィルム剥酢長さ

Flg.12

Rclalionship be(、ve011 CV社hlali'川 or pHI、・1111ir (i11Sidc)
an(1【1ClaminaⅡn召 leΠ客lh or pET Ⅱlm o" can top cdgeと180 ヒール強座の関係をポす.いずれの 1二程においても180゜ヒール強座がlhK なるとフィルム剥離長さが加くなっており,フィルム密杵力と拙先端部のフィルム剰雌長さに3.6 3 」'材とフィルムの降伏艶リJの1對係がPETへアには,」̲:程1'に相関があることがわかっ大:.特に, 180 ヒー及ぼす影粋

ル強皮が巧Nを超えると,フィルム剥齡長さがかなり匁く

基材とフィルムの降伏応力には大きな差があり,この帳
皮第によるフィルムへの鴛み藥中が原因でPETへアが発乍30する"1能性について以卜の通りぢ樂した.フィルム物竹は
、
、
、

25

、

、

︑

︑

、

0
2

1.0

;:

1.5

口

、

■

=

に0

毛亡Φ一凹こ罵に一E.一Φ0

EE＼乱でΦ§仁田0

EE↑山区︑0

成形1時の発熱を"慮し,、地近傍の70Cで引恨試験し九結、、果を用いて比岐し大:, Tal)10 1およびTable 3に小寸よう△に,フィルムは基材の18程度の降伏応ノJしかなく(基材:247Mpa,フィルム:32Mpa),しごき成形の極址初はj'■

材がほとんど亥形せずフィルムのみが変形する瞬岡が存在

'

'

N
N$

◇

し,ハンチの前進に作い」'材の変形が始まると推測される.

0
、、、、、

しごき成形開始心後からわずかに成形が進んだときの缶先、

010主●d poi"t cuoDi嘔 orooe部
ODerl poi"t :1ずonina pro06Ξ3

◆
◆

..

05

端部断血の模式図をF喰.13に水す. F壌.14には, F地.13に小したしごき成形開始俺後のフィルムのみが変形す引瞬岡

00

0

5

10

15

20

25

180゜ peelstren宮th/Nについて,缶先端部のしごき*に対する缶先端部フィルムの址人扣汽歪みを計算した織巣をポしている.しごき成形

Fig.11 RolalionS11il) bcl、Yecn 180 11ecl s"'cn片【h o" can l01)
Cd甘C 川ld dclal"f"a11t礁 len豊ιh 01' PET lilmの初W1の缶先端部フィルムの1'人肘1門ボみは,缶先端部のなる傾向が認められた.

ごき率が約1000で缶内1面側フィルムの破断飛み(真がみ換

しごき率の増加に伴い指数関数的に助加し,缶先端部のし算で都".4)に到迷する.したがって,"材とフィルムの3.6.2 PETへアと缶先端部のフィルム剥離長さの1對係

密丹ノJに拘わらず,缶先端部のしごき率が1006以上のしこ

Fig.12に谷駈めっきにおけるPE「ヘア評点と将上鼎缶のき成形をljうと,本探の試験条件においては缶先端部の缶先端部のフィルム剰雌長さの関係を示す.缶先端部のフィルムが破断するⅡ1能性がある.しかしながら,本轍のフィルム剰離長さが1.0加以ドとなるとPETへア評.,1iが向試験を兪むこれまでの試験結果からは缶先端部のしごき率上することが判明し,缶先端部のフィルム剥眺長さとPET1006では PETへアは確認されていない.すなわち,本報

ヘアに樹関があることがわかった.つまり, Fig.10の断1雨
カ:」'工でも小したように,フィルムと1,ミ材の儒着ノJを向上さの試験斜果から,缶先端部のしごき率が10 15%の領域せることによって成形時の紙先端部のフィルムが浮いたき成形塒の"材/フィルム外佃近傍のフィルムの変形が拘では, J'材とフィルムの密着ノJが向 1二するに伴って,しごり,下U」れたりしにくくなるため,缶先端部のフィルムが東されやすくなるため,またf11先端部のフィルムが破断し剰航しにくくなり,それに伴ウてPETへアの状態が良好にた後もJ'材から■倒悦しにくくなるため, PETへアが発生す

なると嵯えられる,る缶先端部のしごき*が増火したと冴えられる.ただし,

4{洋鋼叛 V01.38

Ironin宮 die

フィルムへの企み染巾によるフィルムの破断であると考えられる.

入::L

︑

︑﹄

3 PETへア発乍と缶先端部のしごき率との関係を藥理す
ると,以下のようになる.1000末満フィルム屑がしごき成形により破壊される

゛

Dl can wa11

領域ではないので, PETへアは発生しない.
.10

Punch

15%:フィルム層がしごき成形により破壊される領域てはあるが,基材とPETフィルムの密摘力が高い場合にはフィルム馴全体に及ぶ破壊が抑制される領F殉.13 Deformali011ima昔e 01' can l01) edae in ironing p

域であり,基材とPETフィルムの密着ノJ向上によりPETへアを改善できる.

5,0

゛゛

.15%超:基材とPETフィルムの密着力によってフィル
ム屑の破壊を抑制できる領域ではなくフィルム層令

04

体に破壊が進む領域であり,しごき成形により円汀へ.

3.5

アが発生する.

.イ'P ,

0
3

゛゛才

舗

E品E一冥●霊?一尋︑冨●旦一仁"一尋主0山)番●OE0叫C‑E0﹄一に一

Eそ乱でΦ旦eδ︑0に一■bw‑Cき里30●

4.5

引用文献

ξ>,

2.0

゛.

剛

Fr●otUず●尋tf■ln of

D 111屋侠,料フU暢宏,池Ⅱ1保と,有松裕治,志水慶・:,

PETfilmo0ヤ)ー゛PETfilmo0ヤ)'̲ー

1.5東洋鋼鈑,33 (2002),23.

̲、、、・・・ー、、、 1102)田屋慎,甲斐政浩,Ⅱ1邊純,上井博史,堤悦郎,

0.5

佐イh則人,1,丸秀和:東洋鋼鈑,36 (2008),42

00

0

5

10

15

20

Reductιon fatio ofC忌o toP ■dEo in ironi町且 Prooe$エ/調(conv."UO".15加in)Fig. M

Elrecl olequiνι11e11t Sιrain and l'eduction l'a【io of C1111{op ed昌C on pET・hair

3)小斐政沽,田屋慎・,戸丸秀和:鉄と鋼,99 (2013),
20.

4 ) 111斐政沽, U.1屋lt↓・,1i丸秀和:鉄と鋼,舗(2013),
503.

5)叩斐政浩,Ⅱ.1屋慎, j,丸秀村1:鉄と鋼, 100 化014),,

缶先端部のしごき率が15%を超える領域では,基材とフィ966,

ルムの界而から籬れたフィルム層内においても凝染破壊が

6)乾恒火,1川条誠.,滑水信糊金属喪血技術,32(198D,80.

発生するため,」'材とフィルム1批の密着力に1村らず, PETフ)松林宏:金属衷1'i技術,33 U982),4備.

ヘアが発乍するものと推渕される.

8)前田亟綻,小俣裕保,朝野秀次郎:鉄と鋼,64(1978),539.

4.結言9 ) S.C.Bt'i11011:BI'il.corros,、1.,1 ( 1965),91.

H)) P.Rocquet and p.Aubn111: BI'il. C01'1'OS.」.,5 (197の,本轍では,ポリエステルフィルムラミネート鋼板をj"いたD1缶のPETへア低減に及ぼす基材とPETフィルムの密竹性向上の効果について検祉し, PETへアが発牛するメカニ

193.

U) S.E.Rauch Jr. and R.N.sleinbicker:、1. Elcclrochcm.

SOC.,120 (1973),735.

ズムについて考察した.得られた結論をまとめると以卜の

12) S.C.Brilt0Π:BI'it.corros.J.,10 ( 1975),85.

通りである.

13)有賀慶司,1川條諒::金属表伯i技術,27 U976),フ,Ⅱ) PETへア発生の第・嬰因は,基材とフィルムの密着力

14) V.Leroy,J.P.servais,L.Habraken,L.Renard,」.

である.180 ヒール強度が15Nを超える状態になると,Lelnpereur and s.A.cockel'iⅡ:1St bltcrnarional

成形されても缶先端部のフィルムが剥雌しにくいた
め,缶先端部のフィルム剥雌部が短くなり, PETへア

Tinplatc confel'ence, U976),:畑9.
15)火村等,大村英雄:回ミi羊鋼鈑,29 (199D,43.

が発生しにくくなる.ガ, 15Nよりも密着力が低い

16)椎名弸,市ド知彦,宇都宮秀紀,辻本和弘,横矢博,平場介は,成形された際に缶先端部のフィルムが基材から剥雜して浮いてしまうため,缶先端部のフィルム剥
酢部が長くなり, PETへアが発生しゃすくなる.
2) PETへア発生の第要囚は,しごき成形によってラミ
ネート材が変形し始める局所的な初期段階における野茂:特許公報第42袷2701ナ(2009)17)渡辺徹,新井・",廣瀬毅,近沢Ⅱ1敏:Π本金属学会
誌,63 U999),489.
18)渡辺徹,新井・",艇瀬毅:Π本金属学会',64(2000),242.

ポリエステルフィルムラミネート鋼板を用いたD 1缶のPETへア発生メカニズム

19) B.A.spiridonov and N.N.Berezina : proteclion ot
Metals,40 (2004),85.
20)駒井正雄,谷Π歩,清水信義,志水慶,田中厚夫:鉄と鋼,83 a997),37フ.

2D 鈴木威,岩佐浩樹,山下正明:鉄と鋼,89 (2003),142.
22) K.Hamahal'a, H.ogata, H.Kimura and T.1Chida:

2nd North American Tinplate conference,(1990),
125.

23)前田重義:金属表1旬技術,37 a98田,430.
24)中林熊保,石田正説,松原政信,小林聡,林田貴裕,
毎田知止:東洋鋼鈑,35 (2006),1.