CN109890530A - 铝罐 - Google Patents
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Abstract
一种铝罐，其特征在于，当通过使用多角度分光色度计基于LCH法来评价经由主体部的外表面反射的光时，基于高度方向和圆周方向上以45度入射的光的正反射光，高度方向上的15度反射光的饱和值C15h与圆周方向上的15度反射光的饱和值C15w的比C15h/C15w为0.6至1.4。
Description
技术领域
本发明涉及铝罐。更具体地，本发明涉及通过在干燥条件下拉深-减薄加工获得的铝罐。
背景技术
作为广泛地用作饮料罐的铝罐，已经提出了一种树脂涂覆的铝罐，其由涂覆有树脂例如像聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯树脂的铝板、通过在不使用冷却剂(水和润滑油的混合液)的情况下在干燥条件下使该铝板经历拉深-减薄加工而制成(参见，例如，专利文献1和2)。
然而，这种树脂涂覆的铝罐的外表面涂覆有树脂，因此几乎不具有光亮性(brilliancy)。
进一步，在通过使用冷却剂在湿润条件(wet condition)下直接拉深-减薄铝板来生产铝罐的情况下，与树脂涂覆罐相比，可以展现更好的金属光泽(metallic luster)。然而，由于在存在于铝板的要加工表面上的其中介由冷却剂的混合润滑区域中加工铝板，因而不能充分程度地展现作为毛坯材料的铝固有的光亮性。
如上所述，通过拉深-减薄铝板获得的传统铝罐当在干燥条件下拉深-减薄时或当在湿润条件下拉深-减薄时都几乎不能产生光亮的外观，或者即使展现光亮性，光亮程度也根据观看方向而不充分。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：日本专利No.3440688
专利文献2：日本专利No.5609036
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是提供通过在干燥条件下拉深-减薄加工获得且具有优异的光亮外观的铝罐。
用于解决问题的方案
本发明人已经进行了关于铝罐的光亮性的研究。即，本发明人已经提供了在其加工表面上形成有金刚石膜的减薄模具，并且通过研磨模具上的金刚石膜的表面而使该表面平滑化。通过使用该模具，本发明人已经通过在不使用任何冷却剂的情况下拉深-减薄外表面不涂覆任何树脂的铝板而生产了铝罐。结果，本发明人发现，该铝罐展现与传统铝罐相比更光亮的外观，因而完成了本发明。
根据本发明，提供一种铝罐，其中当通过使用多角度分光色度计基于LCH法来评价经由铝罐的主体部的外表面反射的光时，铝罐的特征在于，比C15h/C15w为0.6至1.4，该比C15h/C15w为基于高度方向和圆周方向上以45度入射的光的正反射光，高度方向上的15度反射光的饱和值C15h与圆周方向上的15度反射光的饱和值C15w的比。
更优选地，本发明的铝罐的特征在于：
(1)高度方向上的15度反射光的饱和值C15h为8以上；
(2)比C25h/C25w为0.6至1.4，该比C25h/C25w为高度方向上的25度反射光的饱和值C25h与圆周方向上的25度反射光的饱和值C25w的比；
(3)高度方向上的15度反射光的亮度值(lightness value)L15h和圆周方向上的15度反射光的亮度值L15w均为75以下；和
(4)高度方向上的15度反射光的亮度值L15h为50以下。
此外，本发明的铝罐特别是在完全不使用润滑剂的无润滑体系下具有优异的平滑性，并且特征在于：
(5)在主体部最薄部的外表面上的圆周方向上的最大高度粗糙度Rz1为0.5μm以下；和
(6)从侧面看，比Ra1/Ra2为0.8至1.2，该比Ra1/Ra2为在主体部最薄部的外表面上的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra1与在主体部下端部的外表面上的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra2的比。
即，根据本发明，进一步提供一种铝罐，其在主体部最薄部的外表面上的圆周方向上的最大高度粗糙度Rz1为0.5μm以下，并且从侧面看，比Ra1/Ra2在0.8至1.2的范围内，该比Ra1/Ra2为在主体部最薄部的外表面上的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra1与在主体部下端部的外表面上的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra2的比。
发明的效果
当借助使用多角度分光色度计通过LCH法来评价本发明的铝罐的经由主体部的外表面反射的光时，表示饱和度(鲜艳度)的C值与主体部的高度方向(罐的轴向)上的反射光的测量值(Ch)或主体部的圆周方向上的反射光的测量值(Cw)几乎没有不同。即，本发明的铝罐的光亮性的各向异性几乎没有，因此，展现高度的光亮性保持稳定性。
此外，根据本发明，在生产步骤中，在不使用任何冷却剂的情况下基于干燥成形通过减薄加工来生产铝罐。因此，不需要用于除去冷却剂的洗涤步骤并且也不需要化学品，从工业的观点提供了非常大的优势。
此外，如从上述光亮性将会理解的，本发明的铝罐也具有优异的平滑性，并且展现例如，在主体部最薄部的外表面上的圆周方向上的最大高度表面粗糙度Rz1非常小，其小到0.5μm以下。即，本发明的铝罐的外表面不涂覆树脂，并且有效地抑制在加工期间发生的表面粗糙化。结果，铝罐展现没有各向异性的优异的金属光泽(光亮性)。因此，铝罐可以投入具有非常高的商业价值的市场中，因为它们在拉深-减薄加工之后已经经历了例如缩颈加工等后处理。
另外，本发明的铝罐当中，特别优选的罐具有如下这样优异的平滑性：最大高度表面粗糙度Rz1为0.5μm以下，此外，平均表面粗糙度的比(Ra1/Ra2)为0.8至1.2，这接近于1。即，本发明的铝罐在主体部最薄部或下端部处具有平滑表面，因此遍及其整个外表面展现优异的光亮性。
附图说明
[图1]为示出通过使用多角度分光色度计来评价反射光的原理的图。
[图2]为示意性示出用于生产本发明的铝罐的冲切加工和拉深加工的步骤的图。
[图3]为示意性示出在图2的拉深加工的步骤之后实施的减薄加工的步骤的图。
[图4]为示意性示出本发明的铝罐的侧截面图。
[图5]为示出通过使用减薄模具借助减薄加工获得的铝罐(坯料罐(blank cans))的外表面的显微镜照片(700倍)的图，(a)示出通过使用由硬质合金(cemented carbide)制成的减薄模具借助在湿润条件下成形加工获得的坯料罐的外表面，(b)示出通过使用在其加工表面上形成有平滑化的金刚石膜的减薄模具在干燥条件(润滑体系)下获得的坯料罐的外表面，并且(c)示出通过使用在其加工表面上形成有平滑化的金刚石膜的减薄模具在干燥条件(无润滑体系)下获得的坯料罐的外表面。
具体实施方式
参考图1在以下说明的是用于评价本发明的铝罐所拥有的光亮性的多角度分光色度计的原理。
在图1中，光由在预定的基板表面1(对应于铝罐的外表面)上以45度方向入射的光(入射光)正反射。即，该光以相对于基板表面1为45度方向反射并且相对于基板表面1的垂线与入射光轴对称。正反射光的量越大，由不规则反射导致的散射光的量越少，造成光泽的程度增加。然而，通常，难以测量和测定正反射光的量。因此，如图1中示出，对于以相对于正反射光为15度、25度、45度、75度和110度方向反射的光成分进行测量，以便评价例如色彩(饱和度)和光泽等外观。
通过使用多角度分光色度计，可以基于以相对于正反射光为15度的角度反射的光和以相对于正反射光为25度的角度反射的光通过LCH法测量本发明的铝罐的C值(饱和度)。从以上测量值，将会了解的是，本发明的铝罐展现非常优异的光亮性。
进一步，当通过以上LCH法对外表面测量L值(亮度)时，测量值证明，本发明的铝罐展现非常优异的金属光泽。即，由于优异的金属光泽与上述光亮性相结合，因而本发明的铝罐展现在传统铝罐的情况下完全不能观察到的卓著的光亮性。
表示色彩空间(color space)的已知方法包括L*a*b*法(也称为Lab法)和LCH法，该L*a*b*法表示笛卡尔(Cartesian)坐标(直角坐标)的色彩空间，而LCH法表示极坐标的色彩空间。
根据LCH法，色彩由具有以下含义的L、C和h表示。
字母L表示亮度(明亮度(brightness))，即，随着数值接近0而为黑暗，并且随着数值接近100而为明亮。
字母C表示饱和度(鲜艳度)或者数值远离中心轴的程度。该值越小，色彩越浑浊，并且该值越大，色彩越鲜艳。
以上两个数值当中，C值(饱和度)表示鲜艳度。该值越大，光亮性越优异。进一步，罐的高度方向上测量的C值与罐的圆周方向上测量的C值之间的差越小，出现的光亮性的各向异性越小。在此情况下，铝罐展现均质的光亮性，不管观看方向如何。进一步，L值(亮度)表示明亮度。该值越小，由正反射光强调的明亮度越大。即，铝罐展现改善的金属光泽(metallic luster)和进一步改善的光亮性。
另一方面，字母h表示色相角度，并且为0至360的范围内的值。在0至90的范围内可以为红色、橙色或黄色，在90至180的范围内可以为黄色、黄绿色或绿色，在180至270的范围内可以为绿色、青色(蓝绿色)或蓝色，并且在260至360的范围内可以为蓝色、紫色或品红色。
本发明的铝罐由至少在其外表面上不涂覆树脂的铝板制成，并且通过借助使用在其加工表面上形成有特定的金刚石膜的减薄模具来减薄铝板而生产。铝罐展现在传统铝罐的情况下不能看到的显著的光亮性。
即，当通过使用多角度色度计借助LCH法测量铝罐的相对于经由其主体部的外表面的正反射光为预定角度的反射光的C值时，铝罐示出的比C15h/C15w高达0.6至1.4，特别地0.8至1.0，该比C15h/C15w为罐的高度方向(罐的轴向)上相对于正反射光为15度的角度的反射光的C值(即，C15h)与罐的圆周方向(即，与高度方向成直角的方向)上相对于正反射光为15度的角度的反射光的C值(即，C15w)的比。这意味着铝罐在光亮性方面具有非常小的各向异性。
即，当普通消费者手持该罐并且看它时，对于正反射光的视线的角度范围为约15度至约25度。这说明，每当比C15h/C15w落入以上范围内，不管从哪个方向看罐，光亮性的程度保持相同，即可以看到优异的外观。
在传统铝罐的情况下，例如，相对于正反射光为大角度的反射光或例如70度以上的反射光使得高度方向上的C值(Ch)和圆周方向上的C值(Cw)均是小的；即，C值几乎没有各向异性。这是因为以相对于正反射光为超过45度的角度反射非常少的光。然而，在其中相对于正反射光的角度小到15至25度的区域中，大比例的光反射。在其中大比例的光反射的区域中，在传统铝罐的情况下，高度方向上的C值(Ch)和圆周方向上的C值(Cw)的比Ch/Cw变得显著地小于0.6，并且光亮性的各向异性增加。即，在人看罐的角度处的光亮性的各向异性增加。因此，传统铝罐不能展现令人满意的光亮性。
本发明的铝罐的特征为大的比C15h/C15w，该比接近于1。当然，铝罐也展现相对于正反射光为15度的角度的反射光的大的C值(C15)。即，铝罐展现大程度的光亮性并且具有以下特征：高度方向上相对于正反射光为15度的反射光的C15h值为8以上，特别是10以上。
如上所述，本发明的铝罐在人手持铝罐看该铝罐的方向上的光亮性的各向异性小。因此，高度方向上的25度反射光的C25h值和圆周方向上的25度反射光的C25w值的比C25h/C25w也变得接近于1，例如为0.6至1.4，特别是0.7至1.0。
此外，本发明的铝罐展现高度的金属光泽。例如，由高度方向上的15度反射光的亮度L15h或圆周方向上的15度反射光的亮度L15w呈现小的值。即，参考图1，15度方向上的反射光位于接近于正反射光的位置。在铝罐具有差的金属光泽的情况下，散射光的成分由于不规则反射而大量存在，并且该值增大。然而，在铝罐具有高度的金属光泽的情况下，该值降低。
在本发明的铝罐的情况下，L15h值和L15w值根据用于成形加工的铝坯料的表面而变化。例如，当通过阳极氧化或转化处理在表面上形成膜时，L15h值和L15w值均为75以下，特别是在60至70的范围内。当在表面上不形成氧化物膜时，这些值均为60以下，特别是在35至55的范围内，并且实现更高程度的金属光泽。
根据如前所述的LCH法，色相角度h用作用于表示色彩的参数。然而，这里，因为形成罐的外表面的材料为铝，因而色相角度h的值与传统铝罐的相同并且不存在差异。
本发明的铝罐在其高水平的光亮性方面优异，鉴于此，具有高度平滑的外表面。稍后将会描述平滑性。
<如何生产铝罐>
根据本发明，铝罐通过成形铝板来生产。
用于成形加工的铝板可以为纯铝、或铝和其它金属的合金例如包含镁或锰的铝合金。
进一步，为了赋予根据本发明的铝罐的外表面优异的光亮性，重要的是，树脂未施加至铝板的至少作为罐的外表面侧的表面上。如果外表面涂覆有树脂的铝板经历成形加工，则损害铝所拥有的金属光泽。
因此，只要罐的外表面侧的表面不被树脂涂覆，则铝板可以涂覆有树脂或可以例如在变成罐的内表面侧的表面上层叠有诸如由聚对苯二甲酸乙二醇酯代表的聚酯树脂的热塑性树脂膜。这有助于改善罐的内表面的耐腐蚀性等性能。
进一步，铝板可以具有通过阳极氧化或转化处理在其表面上形成的膜。然而，如果试图获得高度改善的金属光泽，则期望的是，铝坯料上不形成膜，而是铝坯料的表面露出。如前所述，当将在表面上不形成膜的铝板成形为铝罐时，L15h值和L15w值变得小于已经在表面上形成有膜的铝罐的那些值；即，展现更优异的金属光泽。这推测是由于，当在表面上形成有膜的铝板经历稍后将会描述的苛刻的成形加工时，形成在表面上的硬质氧化物颗粒在成形加工期间(特别是，在减薄加工期间)剥离。即，氧化物颗粒在一定程度上导致表面粗糙化，造成表面上的金属光泽降低。另一方面，当在表面上不形成膜时，没有氧化物颗粒导致表面粗糙化，造成展现更高程度的金属光泽。
铝板经历包括冲切加工、拉深加工和再拉深-减薄加工的成形加工。图2为示意性示出在成形加工的步骤中的冲切加工和拉深加工的图，并且图3为示意性示出再拉深-减薄加工的图。
参考图2，首先，包括上述铝坯料的坯料板11(可以在变成罐的内表面的一侧已经用树脂涂覆)经历冲切加工，以获得用于形成罐的圆板(disk)(坯料)13(参见图2(a))。
通过使用具有对应于圆板13的直径的外径的减薄冲压机15和保持坯料11且具有对应于圆板13的直径的开口的模具17来进行冲切加工。即，随着将保持在模具17上的坯料11由冲压机15冲切，获得预定尺寸的圆板13。
如上获得的圆板13经历拉深加工，由此获得高度低的拉深成形罐(有底筒状体)19(参见图2(b))。
在拉深加工中，将所冲切的圆板13保持在模具21上，同时圆板13的周围由坯料保持件23保持。模具21在其中形成有开口，并且通过使用拉深冲压机25将圆板13推入模具21中，由此获得拉深成形罐19。
模具21的开口的上端的拐角部(保持圆板13的一侧)已经圆形化(曲率部)，以致圆板13可以在不折叠的情况下迅速地推入模具21的开口中。冲压机25的外径与模具21的开口的直径相比刚好小几乎对应于圆板13的厚度的量。即，在该拉深加工中，厚度几乎不降低。
接下来，以上获得的拉深成形罐19经历图3中示出的再拉深-减薄加工，由此形成具有大的高度和小的直径的铝罐基体(坯料罐)30。
在图3中示出的再拉深-减薄加工的步骤中，依次配置各自具有环形状的再拉深模具31和多个减薄模具33a至33c。进一步，导向环35配置在减薄模具33c的下游侧，所述减薄模具33c位于加工方向的最下游侧。在更下游侧，依次配置保持环37和保持杆37a，从而形成底部。
减薄模具33a至33c具有从模具33a向模具33c(向加工方向的下游侧)减小的直径，以致厚度逐渐下降。
为了实施再拉深-减薄加工，拉深成形罐19通过使用保持件41而保持在再拉深模具31上。在此状态下，使减薄冲压机43插入拉深成形罐19中并且在加工方向上移动，使得拉深成形罐19的外表面压接至模具31和33a至33c的内表面(加工表面)，由此实施再拉深-减薄加工，并且拉深成形罐19的侧壁的厚度下降。因而获得厚度下降且根据厚度的下降程度而高度增加的坯料罐30。
减薄冲压机43具有逐渐变小(tapered)从而变窄以对应坯料罐10的底部3的端部。进一步，使得保持环37在加工方向上可滑动地设置。保持杆37a插入环37的中央。保持环37的内周面和保持杆37a的上端界定对应于坯料罐30的底部的形状。
即，拉深成形罐19通过减薄冲压机43经由上述模具31和33a至33c推出。此外，将减薄加工后的拉深成形罐19的底部推到保持环37和保持杆37a上。由此赋予减薄加工后的拉深成形罐19预定的底部形状，并且获得坯料罐30。在如上所述形成坯料罐30之后，减薄冲压机43向加工方向的上游侧移动。所获得的坯料罐10由导向环35保持，并且从其除去减薄冲压机43。然后取出坯料罐30。
然后，坯料罐30经历例如修剪、缩颈和卷绕-缝接等后处理，并且用作铝罐。这里，坯料罐30的外表面拥有如市售的铝罐那样的光亮性和平滑性。
在上述减薄加工的步骤中，在图3中，配置三个减薄模具以实施三个阶段的减薄加工。然而，在本发明中，减薄模具的数目不仅限于三个，也可以根据所期望的厚度下降程度和罐的高度而为任意数目。即，减薄加工可以借助使用单一模具的单一阶段或借助配置数目为两个以上的模具的多个阶段来实施。这里，如上已经所述，当减薄加工通过借助在加工方向上配置多个减薄模具的多个阶段来实施时，当然，减薄模具的内径(加工直径)朝向加工方向的下游侧逐渐减小。
例如，上述减薄加工通过使用适当数目的具有适当的直径的减薄模具以致由下式定义的减薄率变为通常为50％以下来实施。
减薄率(％)＝(减薄加工的量/减薄加工前的厚度)×100
为了获得本发明的铝罐，必要的是，以上减薄加工在不使用冷却剂的情况下在干燥条件下实施。进一步，必要的是，减薄模具33a至33c的加工表面(与要减薄的拉深成形罐19的外表面接触的表面)设置有表面已经研磨以具有高的平滑度的金刚石膜。当然，即使当减薄加工要通过配置三个以外的数目的模具来实施时，也必要的是，各模具在加工表面上形成有金刚石膜。
在干燥条件下的减薄加工可以基于使用润滑剂的干燥-润滑体系或完全不使用润滑剂的干燥-无润滑体系来实施。然而，为了获得具有特别优异的光亮性的铝罐，最期望的是，基于干燥-无润滑体系来实施减薄加工。
在基于使用润滑剂的干燥-润滑体系的减薄加工中，通过将已知的固体润滑剂(例如，石蜡等)预先施加在坯料板11或圆板13的表面上而不使用冷却剂来实施成形。
借助使用设置有上述金刚石膜的减薄模具在干燥条件下的减薄加工(优选地，干燥-无润滑体系)，可以在所获得的坯料罐30的外表面上展现优异的光亮性。关于饱和度，例如，坯料罐30的主体部的外表面上的比C15h/C15w在0.6至1.4的范围内，特别地为0.8至1.0，并且光亮性的各向异性小。进一步，坯料罐30的比C25h/C25W在0.6至1.4的范围内，特别地为0.7至1.0。关于亮度，坯料罐30的L15h值和L15w值均为50以下。
例如，当使用冷却剂时，在其中使得冷却剂存在于被加工表面(要减薄的拉深成形罐19的外表面)与减薄模具33a至33c的加工表面之间的状态下实施减薄加工。在此情况下，减薄模具33的加工表面不与被加工表面直接接触，因此，被加工表面上的金属光泽不能充分程度地改善。因此，为了获得本发明的铝罐，变得必要的是，通过在不使用冷却剂的情况下在干燥条件下使模具的加工表面与被加工表面直接接触来实施减薄加工。
然而，如果减薄加工在不使用冷却剂的情况下在干燥条件下实施，则由于施加大的表面压力使得减薄加工会变为非常苛刻的加工。此外，在干燥条件下实施该加工时，使用由常规的刚性材料制成的模具产生成形缺陷。因此，变得必要的是，使用在其加工表面上设置有金刚石膜的减薄模具33a至33c。
此外，金刚石膜为硬质膜并且能够承受在干燥条件下的苛刻的减薄加工。然而，如果金刚石膜在不研磨其表面的情况下用于在干燥条件下实施减薄加工，则罐体在大多数情况下破损并且不能继续成形至完成最终形状。这是因为被加工表面(对应于罐的外表面)在大的表面压力下与膜的表面直接接触。因此，在膜的表面粗糙的情况下，认为的是，摩擦力变得如此大以致在材料上表现出大的负荷。此外，即使在可以完成成形的情况下，不再能够展现光亮性。这是因为，由于被加工表面(对应于罐的外表面)类似地在大的表面压力下与膜的表面直接接触，因而膜的表面状态反映在被加工表面上。例如，被加工表面的粗糙度根据加工方向(对应于罐的高度方向)和与加工方向成直角的方向(罐的圆周方向)而大幅不同。结果，所得的铝罐的C15h值和C15w值的比变得小于0.6，鲜艳度根据观看方向而变化并且不能实现令人满意的光亮性。因此，从降低鲜艳度和金属光泽的各向异性和展现优异的光亮性和金属光泽的观点，必要的是，研磨金刚石膜的表面以致表面拥有高的平滑度。
在本发明中，上述金刚石膜通常至少设置在由所使用的刚性基材制成的减薄模具33a至33c的加工表面上。这里，作为刚性基材，使用具有足够大以承受涉及高表面压力的苛刻的减薄加工的刚性且还具有能够承受金刚石膜成形时的高温加热的耐热性的材料。
以上材料可以为通过烧结例如碳化钨(WC)和如钴等金属粘结剂的混合物获得的所谓的烧结合金(cemented alloy)，或者通过烧结如碳化钛(TiC)等金属碳化物或如碳氮化钛(TiCN)等钛化合物与如镍或钴等金属粘结剂的混合物获得的金属陶瓷(cermet)，或者例如碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)或氧化锆(ZrO2)等硬质陶瓷。
对于形成在由以上刚性基材制成的减薄加工用模具(减薄模具)的加工表面上的金刚石膜没有特别的限制。然而，期望的是，金刚石膜的由以下式(1)表示的强度比为1.0以上，优选地在1.2以上的范围内：
ID/IG (1)
其中，
ID为碳膜表面的拉曼光谱中在1333±10cm-1处的最大峰强度，和
IG为碳膜表面的拉曼光谱中在1500±100cm-1处的最大峰强度。
即，峰强度ID归属于膜中的金刚石组分，而峰强度IG归属于膜中的石墨组分。因此，峰强度比越大，石墨的含量越少，表明该膜几乎由金刚石晶体构成(高纯度的金刚石膜)。
这种金刚石膜具有非常高的8000以上的维氏硬度和高度的化学稳定性，抑制了与在其界面上的被加工材料的反应。这提供了良好的滑动性，因此提供了对于在干燥条件下的苛刻的减薄加工的非常高程度的耐性。如果强度比小于上述比，则意味着金刚石膜包含很多除了金刚石组分以外的组分，即包含石墨等。在此情况下，金刚石膜具有较小的滑动性，降低了对于减薄加工的耐性，因此，会导致很大的成形缺陷。
然而，这里，如果峰强度比太大，则膜会变脆并且损失耐久性。因此，期望的是，峰强度比为5以下。
具有上述峰强度比的金刚石膜通过例如热丝CVD法、微波等离子体CVD、或高频等离子体CVD等已知的等离子体CVD法而形成在刚性基材31的表面上。
该膜通过使用由通常将如甲烷、乙烷、丙烷或乙炔等烃气体用氢气稀释至约1％的浓度而获得的气体作为原料气体来形成。原料气体经常混合有少量的例如氧、一氧化碳或二氧化碳等气体以调节膜的品质和成膜速度。
即，该膜通过以下来形成：使用以上原料气体，在高达700至1000℃的温度下加热刚性基材，借助使用微波或高频波来产生等离子体，使原料气体分解以在等离子体中产生活性物种，并且在刚性基材上生长金刚石的晶体。在成膜时，形成在刚性基材上的石墨和无定形碳被等离子体中解离的氢原子选择地蚀刻。因此，该膜包含很多金刚石组分并且展现落在上述范围内的拉曼光谱中的峰强度比。
在本发明中，研磨如上所述所形成的金刚石膜的表面。
通过例如气相沉积等手段形成的金刚石膜具有粗糙表面。特别地，具有上述峰强度比的金刚石膜在成膜时伴随着石墨或无定形碳的蚀刻。因此，金刚石晶体趋于容易生长，导致表面变得粗糙。因此，变得必要的是，研磨金刚石膜的表面，以使得表面平滑。
例如，为了获得外表面展现如上所述优异的光亮性的铝罐，研磨表面从而使得表面粗糙度Ra(JIS B-0601-1994)为0.1μm以下，特别是0.05μm以下。
金刚石膜的表面可以通过本身已知的方法来研磨。
例如，表面可以通过使用也磨削碳膜的金刚石的磨料(磨石)或利用化学作用来机械地研磨。或者，表面可以通过组合使用这些机械和化学方法来研磨。
外表面具有优异的光亮性的特征的本发明的铝罐可以通过使用在其加工表面上具有拥有如上所述的平滑表面的金刚石膜的减薄模具33在干燥条件下借助减薄加工来获得。
除了展现优异的光亮性以外，通过以上方法获得的本发明的铝罐不要求用于除去冷却剂的化学品和洗涤设备，因为其通过在干燥条件下的减薄加工来生产。因此，本发明从生产成本的观点来看也是非常有利的。
如还将会从其优异的光亮性理解，如上所述获得的本发明的铝罐的外表面具有非常高程度的平滑度的特征。现在将参考图4来说明平滑度。
图4示出借助不管在上述干燥条件下基于完全不使用润滑剂的无润滑体系的减薄加工获得的拉深减薄的坯料罐(下文中简称为坯料罐)。即，坯料罐的外表面的平滑度与借助预定的后处理获得的铝罐的外表面的平滑性相当。
在图4中，整体以附图标记50表示的坯料罐为在经历例如缩颈加工等后处理之前的成形体，并且具有非常简单的形状。
参考图4，坯料罐50具有作为整体的有底筒状形状并且包括从其上端向下延伸的直型主体部51和与主体部51的下端连接的底部53。
坯料罐50至少在其外表面上不涂覆树脂，并且在主体部51的最薄部X的外表面上的圆周方向上的最大高度表面粗糙度Rz1(JIS-B-0601-2001)为0.5μm以下。这意味着在减薄加工期间抑制了表面粗糙化，并且由于平滑的外表面而表现出高度的金属光泽。
这里，主体部最薄部X表示其中厚度等同于主体部51的最小厚度±5μm的区域。
当未涂覆有树脂的坯料板在湿润条件下经历拉深-减薄加工时，油膜进入减薄模具与铝表面之间的界面。因此，减薄模具的加工表面较少地转印至坯料罐，表面粗糙化，并且金属光泽损失。然而，当通过使用在其加工表面上具有已经如上所述平滑化的金刚石膜的模具来实施减薄加工时，已经平滑化的金刚石膜与铝表面之间的摩擦系数非常小。因此，减薄模具的加工表面与铝表面之间的滑动性大幅改善。因此，在干燥条件下，使得可以实施基于以极大减少的量使用润滑剂的润滑体系的减薄加工或实施基于完全不使用润滑剂的无润滑体系的减薄加工。结果，可以有效地抑制表面粗糙化，主体部最薄部X中的圆周方向上的最大高度表面粗糙度Rz1如上所述拥有小的值，并且外表面展现高度的金属光泽。
例如，在通过在其加工表面上未形成有金刚石膜的常规硬质合金的减薄模具在湿润条件下减薄加工的情况下，由于表面粗糙，使得在圆周方向上的最大高度表面粗糙度Rz1拥有大的值，并且金属光泽劣化。
进一步，当通过使用冷却剂(水和例如蜡等润滑剂的混合物)在湿润条件下实施上述减薄加工时，在主体部最薄部X处，圆周方向上的最大高度表面粗糙度Rz1增大。因此，减薄加工变得与通过使用由常规硬质合金制成的减薄模具在湿润条件下实施的减薄加工几乎没有不同。
即，在湿润条件下，在其中使得润滑膜(冷却剂)存在于减薄模具的加工表面与金属的表面之间的状态下实施减薄加工，并且不能充分程度地引出材料的金属光泽。
然而，当通过使用在其加工表面上形成有上述平滑化的金刚石膜的减薄模具来实施减薄加工时，模具展现对金属表面的高度的滑动性，此外，硬质金刚石膜在大的表面压力下与金属的表面直接接触。因此，与使得润滑膜存在时相比，金属的表面更有效地平滑化，并且圆周方向上的最大高度表面粗糙度Rz1拥有较低的值，并且展现进一步改善的金属光泽。
如上所述，坯料罐50的外表面(即，本发明的铝罐的外表面)展现优异的金属光泽。
例如，图5示出通过使用在其加工表面上形成有平滑化的金刚石膜的减薄模具在干燥条件下借助减薄加工获得的坯料罐的外表面的显微镜照片(700倍)。
图5(a)示出通过使用由硬质合金制成的减薄模具在湿润条件下借助成形加工获得的坯料罐的外表面，图5(b)示出通过使用在其加工表面上形成有平滑化的金刚石膜的减薄模具在干燥条件(润滑体系)下获得的坯料罐的外表面，并且图5(c)示出通过使用在其加工表面上形成有平滑化的金刚石膜的减薄模具在干燥条件(无润滑体系)下获得的坯料罐的外表面。
如示出的，已经有效地抑制了依照本发明的在干燥条件下借助减薄加工获得的坯料罐50的外表面的表面粗糙化。
进一步，在图4的坯料罐50当中，特别地，借助基于无润滑体系在干燥条件下减薄加工获得的罐具有比(Ra1/Ra2)在0.8至1.2的范围内，其接近于1的特征，该比(Ra1/Ra2)为主体部最薄部X处的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra1与主体部下端部Y处的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra2的比。
这里，如图4中示出，主体部下端部Y为在主体部的下端51a与比主体部的下端51a高3mm的部位之间的区域。
根据由本发明人进行的研究，当通过使用冷却剂在湿润条件下或者基于在干燥条件下但使用固体润滑剂的润滑体系来实施减薄加工时，已经确认的是，所获得的坯料罐的下方部分未充分地平滑化，特别是，从主体部51的下端部Y到底部53的区域未充分地平滑化，不管是否使用具有上述平滑化的金刚石膜的减薄模具。即，已经确认的是，下端部Y处的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra2变得显著大于主体部最薄部X处的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra1。这是因为，在减薄加工中，润滑剂根据由于加工导致的压力变化而引入至减薄模具与材料之间的界面，以便实现必要的润滑。然而，在减薄加工的初始阶段中，除了由模具与材料的接触导致的冲击负荷以外，还发生压力急剧的变化，由此引入更多的润滑剂。因此，模具的表面较少地转印至坯料罐上，并且在主体部51的下端51a附近的表面较少地平滑化。因此，通过使用在其加工表面上具有上述金刚石膜的减薄模具，同时，通过基于在干燥条件下的无润滑体系来实施减薄加工，底部和主体部下端部Y处的表面可以可靠地平滑化，而不受润滑剂阻碍。因此，主体部下端部Y也实现平均表面粗糙度Ra2的值与主体部最薄部X的一样小，造成表面粗糙度比(Ra1/Ra2)拥有接近于1的值。
如上所述，表面粗糙度比(Ra1/Ra2)拥有接近于1的值意味着，由主体部最薄部X或主体部下端部Y展现出高度的金属光泽，因此，遍及其整个主体部51均质地展现优异的金属光泽。
如也将会从坯料罐50的外表面上的平滑性理解，本发明的铝罐具有非常高的商业价值，因为其最大程度地展现金属光泽。
实施例
现在将通过使用以下实施例来描述本发明。
[减薄模具]
烧结碳化钨(WC)和用作金属粘结剂的钴的混合物以获得硬质合金。然后将硬质合金(基材)的表面通过热丝CVD法用碳膜涂覆以获得减薄模具。
[表面粗糙度的测量]
通过使用由Tokyo Seimitsu Co.,Ltd.制造的表面粗糙度计(Surfcom2000SD3)，算术平均粗糙度Ra和最大高度表面粗糙度Rz参照JIS-B-0601来测量。
[评价]
通过使用多角度分光色度计(由Videojet X-Rite K.K.制造)，由铝罐的主体部的外表面反射的光基于LCH法来评价。基于在高度方向和圆周方向上以45度入射的光的正反射光，求得在各角度下的比C15h/C15w和C25h/C25w，值C15h和C25h为表示高度方向上的15度和25度的反射光的饱和度(鲜艳度)的值，和值C15w和C25w为表示圆周方向上的15度和25度的反射光的饱和度(鲜艳度)的值。用肉眼确认铝罐的外观或光亮性。
类似地，进一步，求得表示高度方向上的15度反射光的亮度的值L15h和表示圆周方向上的15度反射光的亮度的值L15w。用肉眼确认铝罐的外观或金属光泽。由此综合评价包括上述光亮性的外观。
<实施例1>
厚度为0.27mm的铝板(材料A3104)在外表面侧(减薄加工侧)的表面上不进行处理，但在其内表面侧上用磷酸铬处理，进一步，在其上层叠12μm厚的聚酯树脂。由此获得的铝板用作用于生产铝罐的板材。
首先，通过使用通用压机，将板材冲切为圆形状，同时拉深以形成直径为φ95mm的有底筒状体(第一杯)。
接下来，将有底筒状体转移至罐体成形专用压机，并且外径为约φ66mm的冲压机以6m/s的最大速度移动以在干燥条件(无润滑体系)下实施再拉深加工(拉深比为70％)和减薄加工(最大减薄率为40％)三次，接着修剪。因而获得了罐体直径为66mm且高度为130mm的铝罐。
这里，用于再拉深加工和减薄加工的工具的表面已经涂覆有碳膜并且还已经研磨，以致成形部分的表面粗糙度Ra为0.05μm以下。
铝罐通过使用多角度分光色度计来评价，并且用肉眼确认其外观或光亮性和从光亮性和金属光泽推测的外观(综合评价)。
结果如表1中示出。
<实施例2>
厚度为0.27mm的铝板(材料A3104)在外表面侧(减薄加工侧)和内表面侧二者上用磷酸铬处理。然后将铝板仅在内表面侧上层叠有12μm厚的聚酯树脂。由此获得的层叠板用作用于生产铝罐的板材。除了使用以上板材以外，以与实施例1相同的方式生产铝罐，并且评价和确认。
结果如表1中示出。
<比较例1>
在外表面侧(减薄加工侧)或内表面侧上都未处理的厚度为0.29mm的铝板(材料A3104)用作用于生产铝罐的板材。研磨用于再拉深加工和减薄加工的工具的表面，而不用碳膜涂覆。除了在将冷却剂注入罐体成形专用压机中的材料和工具中的同时在湿润环境下成形板材以外，以与实施例1相同的方式生产、评价和确认铝罐。
结果如表1中示出。
<比较例2>
厚度为0.27mm的铝板(材料A3104)在外表面侧(减薄加工侧)和内表面侧二者上用磷酸铬处理。然后将铝板在外表面上层叠有10μm厚的聚酯树脂且在内表面侧上层叠有12μm厚的聚酯树脂。由此获得的层叠板用作用于生产铝罐的板材。除了使用以上板材以外，以与实施例1相同的方式生产铝罐，并且评价和确认。
结果如表1中示出。
[表1]
<应用实验例>
实验例用于判断减薄加工条件对于所获得的拉深减薄铝坯料罐的平滑度的影响。
实验例1；
在使用由硬质合金制成的减薄模具+冷却剂润滑(湿润条件)、金刚石涂覆模具+固体润滑剂(干燥-润滑体系)、和金刚石涂覆模具+无润滑(干燥-无润滑体系)的三种条件下减薄加工铝板。
铝板由轧制为0.27mm的厚度的材料A3104制成。冲切和拉深铝板以形成直径为φ95mm的有底筒状体，然后用于成形试验。
成形试验由以下构成：使用液压机，外径为φ66mm的冲压机以1m/s的速度移动，首先实施拉深加工以形成直径为φ66mm的筒状体，并且在此状态下，在上述条件下实施减薄加工三次。主体部最薄部X处的外周上的最大高度表面粗糙度Rz1在表2中示出。
在使用固体润滑剂的干燥-润滑体系中，通过将作为固体润滑剂的石蜡施加至铝板的表面上而成形铝板。
表2
表2显示了，表面粗糙度在干燥条件下比在湿润条件下小。进一步，当通过使用由硬质合金制成的减薄模具和固体润滑剂在干燥条件下实施减薄加工时，筒状体破损并且不能成形。它们与图5中示出的坯料罐的外表面的放大尺寸照片相符和与目视结果相符。即，用于成形加工的润滑剂的量越少，模具的表面向坯料罐上的转印率越高，并且可以实现高度的平滑性(即，金属光泽)。
实验例2；
以下表3示出在主体部最薄部和主体部下端部处的表面粗糙度的比较。
表3
根据表3，在苛刻地实施减薄时的加工中间阶段中，主体部最薄部处的表面粗糙度Ra1在使用固体润滑剂的润滑体系与不使用润滑剂的无润滑体系之间接近相同。然而，在减薄加工的初始阶段中，主体部下端部处的表面粗糙度Ra2在使用固体润滑剂的润滑体系与不使用润滑剂的无润滑体系之间显著不同。即，无润滑体系中的比Ra2/Ra1接近于1.0，而润滑体系中的比Ra2/Ra1变大。即，即使在润滑剂的总量少的情况下，润滑剂在开始加工时也大量引入，因此导致表面粗糙度增大并且显示不均质的金属光泽。另一方面，通过基于不引入润滑剂的无润滑体系来实施加工，使得从加工开始直至加工结束实现均质的金属光泽。
从以上实验例，减薄加工必须在干燥条件下实施，以实现占据产品的大部分的坯料罐的主体部最薄部的高度的金属光泽并且生产具有高的商业价值的坯料罐。出于该目的，减薄模具必须至少在其与材料接触的表面上具有平滑的金刚石膜。此外，为了实现从坯料罐的下端至上端均质的金属光泽，减薄加工必须基于在干燥条件下而完全不使用润滑剂的无润滑体系来实现。
将会从以上结果理解的是，本发明的铝罐的在由高度方向(罐的轴向)上反射的光测量的主体部的饱和度值(Ch)与在由圆周方向上反射的光测量的主体部的饱和度值(Cw)之间的差小。进一步，本发明的铝罐抑制了光亮性的各向异性并且具有优异的光亮性外观的特征。此外，在降低亮度(明亮度)的测量值(L)并且增加正反射的光成分时，实现了改善程度的保持稳定的金属光泽和由于光亮性和金属光泽组合而进一步改善的外观。
附图标记说明
11：坯料板
13：圆板
19：拉深罐
30：铝罐基体(坯料罐)
31：减薄冲切
33：减薄模具
50：坯料罐
51：主体部
53：底部
Claims (8)
1.一种铝罐，其中当通过使用多角度分光色度计基于LCH法来评价经由所述铝罐的主体部的外表面反射的光时，所述铝罐的特征在于，比C15h/C15w为0.6至1.4，所述比C15h/C15w为基于高度方向和圆周方向上以45度入射的光的正反射光，高度方向上的15度反射光的饱和值C15h与圆周方向上的15度反射光的饱和值C15w的比。
2.根据权利要求1所述的铝罐，其中高度方向上的15度反射光的饱和值C15h为8以上。
3.根据权利要求2所述的铝罐，其中比C25h/C25w为0.6至1.4，所述比C25h/C25w为高度方向上的25度反射光的饱和值C25h与圆周方向上的25度反射光的饱和值C25w的比。
4.根据权利要求3所述的铝罐，其中高度方向上的15度反射光的亮度值L15h和圆周方向上的15度反射光的亮度值L15w均为75以下。
5.根据权利要求4所述的铝罐，其中高度方向上的15度反射光的亮度值L15h为50以下。
6.根据权利要求1所述的铝罐，其中在主体部最薄部的外表面上的圆周方向上的最大高度粗糙度Rz1为0.5μm以下。
7.根据权利要求6所述的铝罐，其中从侧面看，比Ra1/Ra2为0.8至1.2，所述比Ra1/Ra2为在所述主体部最薄部的外表面上的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra1与在主体部下端部的外表面上的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra2的比。
8.一种铝罐，其在主体部最薄部的外表面上的圆周方向上的最大高度粗糙度Rz1为0.5μm以下，并且从侧面看，比Ra1/Ra2在0.8至1.2的范围内，所述比Ra1/Ra2为在主体部最薄部的外表面上的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra1与在主体部下端部的外表面上的圆周方向上的平均表面粗糙度Ra2的比。
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