JP2001003130A - 樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板および缶胴用の樹脂を被覆したアルミニウム合金板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 飲料缶の胴部に適した樹脂被覆缶胴用Ａｌ合
金板および缶胴用の樹脂を被覆したＡｌ合金板を提供す
る。 【解決手段】 Ｓｉ０．２０wt％以上０．８０wt％以
下、Ｆｅ０．３０wt％以上０．７０wt％未満、Ｃｕ０．
１５wt％以上０．５０wt％未満、Ｍｎ０．４０wt％以上
１．５０wt％以下、Ｍｇ０．８０wt％以上６．００wt％
以下、Ｔｉ０．００１wt％以上０．１５wt％以下、Ｚｎ
０．４５wt％未満を含み、耐力値が３００Ｎ／ｍｍ² 以
上の樹脂被覆缶胴用Ａｌ合金板。前記Ａｌ合金板の両面
もしくは片面に樹脂フィルムが被覆された、加工硬化指
数が０．０５以上、耐力値が２４０〜３００Ｎ／ｍｍ²
の缶胴用の樹脂を被覆したＡｌ合金板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、包装用、容器用、
特に高さの高い飲料缶の胴部に適した、樹脂被覆缶胴用
アルミニウム合金板および缶胴用の樹脂を被覆したアル
ミニウム合金板（以下樹脂被覆アルミニウム合金板と称
す）に関する。

【０００２】

【従来の技術】飲料缶の胴部の多くは、アルミニウムま
たはスチールの薄い板を絞りおよびしごき加工（ＤＩ加
工）して製造されている。しかし、前記ＤＩ加工では大
量の潤滑油を用いるため排水汚染の問題があり、また加
工後の缶に塗装する際の大気汚染の問題がある。このた
め、スチール板表面に潤滑性に優れた樹脂フィルムを被
覆し、これを薄肉化再絞り加工して製罐するスチール製
樹脂フィルム被覆缶が開発されている。この樹脂フィル
ム被覆缶はアルミニウム缶にも応用が検討されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、樹脂被覆アル
ミニウム缶の製造にあたっては克服すべき種々の不具合
がある。即ち、(1)アルミニウム合金板に樹脂フィルム
を熱融着或いは熱硬化型接着剤を用いて高温高速度で被
覆すると、熱応力を受けてアルミニウム合金板にうねり
が生じてフィルムの密着性が著しく害される、(2)アル
ミニウム合金板に被覆された樹脂フィルムは缶加工に耐
える加工性を確保するため、一旦その融点以上の高温に
曝されるが、このときにアルミニウム合金板が軟化して
最終的に十分な缶強度が得られなくなる、といった不具
合がある。

【０００４】このようなことから、本発明者等は、前記
不具合を解消するために種々研究を行った。その結果、
前記うねりは、樹脂フィルムを被覆する際にアルミニウ
ム合金板に十分張力を掛けることで改善できること、ま
た缶強度は前記熱処理後の加工硬化指数を高めることで
改善できることを知見し、さらに研究を進めて本発明を
完成させるに至った。本発明は、樹脂フィルムを高温高
速度で被覆可能な樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板お
よび十分な缶強度が得られる樹脂被覆アルミニウム合金
板の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
Ｓｉ０．２０wt％以上０．８０wt％以下、Ｆｅ０．３０
wt％以上０．７０wt％未満、Ｃｕ０．１５wt％以上０．
５０wt％未満、Ｍｎ０．４０wt％以上１．５０wt％以
下、Ｍｇ０．８０wt％以上６．００wt％以下、Ｔｉ０．
００１wt％以上０．１５wt％以下、Ｚｎ０．４５wt％未
満を含み、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、耐力
値が３００Ｎ／ｍｍ² 以上であることを特徴とする樹脂
被覆缶胴用アルミニウム合金板である。

【０００６】請求項２記載の発明は、厚さ０．１０〜
０．５０ｍｍの請求項１記載のアルミニウム合金板の両
面もしくは片面に樹脂フィルムが被覆された、加工硬化
指数が０．０５以上、耐力値が２４０〜３００Ｎ／ｍｍ
² であることを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板
である。

【０００７】請求項３記載の発明は、表面に高揮発性潤
滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項２記載の
樹脂被覆アルミニウム合金板である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明のアルミニウム合金
板の組成について説明する。ＳｉおよびＦｅは、地金に
も、また缶屑などを原料とする再生地金にも多く含まれ
ており、これをＳｉ０．２０wt％未満、Ｆｅ０．３０wt
％未満に低減するには多大な精錬コストが掛かる。また
Ｓｉが０．８０wt％を超えて含有されると、ＳｉはＭｇ
と金属間化合物を形成してＭｇの固溶量を減らしＭｇに
よる固溶強化が得られなくなり、またＦｅが０．７０wt
％以上含有されると粗大なＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系晶出物が
生成して缶加工性が低下する。従って、Ｓｉは０．２０
wt％以上０．８０wt％以下、Ｆｅは０．３０wt％以上
０．７０wt％未満にそれぞれ規定する。

【０００９】Ｃｕは強度向上および結晶粒の微細化に寄
与する。その含有量を０．１５wt％以上０．５０wt％未
満に規定する理由は、０．１５wt％未満では所望の強度
が得られず、０．５０wt％以上では粗大な晶出物が生成
して缶加工性が低下するためである。

【００１０】Ｍｎは強度向上に寄与する。その含有量を
０．４０wt％以上１．５０wt％以下に規定する理由は、
０．４０wt％未満では所望の強度が得られず、１．５０
wt％を超えると前記効果が飽和するうえ、Ａｌ―Ｍｎ
系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系晶出物が粗大化して缶加工性が
低下するためである。

【００１１】Ｍｇは強度向上に寄与する。その含有量を
０．８０wt％以上６．００wt％以下に規定する理由は、
０．８０wt％未満ではその効果が十分に得られず、６．
００wt％を超えると圧延加工性および缶加工性が低下
し、また表面の酸化膜が厚くなり樹脂フィルムの密着性
が低下するためである。

【００１２】Ｔｉは鋳造組織を微細化して鋳塊品質や製
品の表面品質などを改善する。その含有量を０．００１
wt％以上０．１５wt％以下に規定する理由は、０．００
１wt％未満ではその効果が十分に得られず、０．１５wt
％を超えると粗大晶出物が増加して缶加工性が低下する
ためである．

【００１３】Ｚｎは強度向上および晶出物の微細化に寄
与し、本発明合金の特性向上に極めて有用であり積極的
に添加する元素である。しかし、０．４５wt％以上含有
させても、その効果が飽和するうえ、缶加工性が低下す
るため、その含有量は０．４５wt％未満に規定する。

【００１４】請求項１記載の発明において、樹脂被覆缶
胴用アルミニウム合金板の耐力値を３００Ｎ／ｍｍ² 以
上に規定する理由は、３００Ｎ／ｍｍ² 未満では樹脂フ
ィルムを高温高速度で被覆する際にアルミニウム合金板
に十分な張力が掛けられず、アルミニウム合金板にうね
りが生じたり、樹脂フィルムが局部的に剥離したりする
ためである。この発明において、３００Ｎ／ｍｍ² 以上
の耐力値は合金組成の選定と冷間加工率の調整により得
られる。なお、当然のことながら、アルミニウム合金板
には、樹脂フィルムの被覆に適した十分な平坦さと均一
な板厚分布が望まれる。

【００１５】請求項２記載の発明において、アルミニウ
ム合金板の厚さを０．１０〜０．５０ｍｍに規定する理
由は、０．１０ｍｍ未満では缶胴として十分な強度が得
られず、また樹脂フィルムを高温高速度で被覆するのが
困難なためであり、０．５０ｍｍを超えると缶胴強度が
過剰となり材料を浪費することになるためである。

【００１６】この発明の樹脂フィルムを被覆したアルミ
ニウム合金板は、ＤＩ加工、トリミング加工、ネッキン
グ加工、フランジ加工（口拡げ加工）が順に施されて缶
胴に加工される。

【００１７】ところで、前記ＤＩ加工時のしごき加工段
階において、樹脂フィルムを被覆しないアルミニウム合
金板は加工硬化が進み脆くなり割れ易くなる傾向があ
る。これに対し、樹脂被覆アルミニウム合金板はＤＩ加
工時の加工発熱が樹脂フィルム内に籠もるため加工硬化
と同時に熱軟化も起きる。このため樹脂被覆アルミニウ
ム合金板では所要の缶加工性と缶強度を得るために熱処
理後における加工硬化指数をある程度大きくしておく必
要がある。

【００１８】請求項２記載の発明では、前記熱処理後の
樹脂被覆アルミニウム合金板の加工硬化指数は０．０５
以上に規定する。この規定値は種々の実験結果に基づい
て決めたもので、加工硬化指数が０．０５未満では初期
の絞り加工性が劣り、缶の高速加工において十分な製造
歩留まりが得られず、缶強度も低下する。前記樹脂被覆
アルミニウム合金板の加工硬化指数は、樹脂フィルム被
覆温度または熱処理温度が高いほど大きくなる傾向が見
られる。

【００１９】請求項２記載の発明において、樹脂被覆ア
ルミニウム合金板の耐力値を２４０〜３００Ｎ／ｍｍ²
に規定する理由は、２４０Ｎ／ｍｍ² 未満ではしごき加
工を受けない缶底部での耐圧強度が低下し、３００Ｎ／
ｍｍ² を超えると缶加工性、特にＤＩ加工性が低下する
ためである。

【００２０】請求項２記載の発明において、アルミニウ
ム合金板の両面もしくは片面に被覆する樹脂フィルムに
は、ポリエステル系、ポリオレフィン系、またはポリア
ミド系の樹脂フィルムが好適である。前記樹脂フィルム
の被覆方法には、樹脂フィルムを溶融状態にしてアルミ
ニウム合金板に直接被覆する方法、樹脂フィルムより低
融点の樹脂接着層を介在させ前記樹脂被覆層をその融点
以上の温度（１５０〜３００℃）に加熱して融着させ被
覆する方法、接着剤を介して被覆する方法などが挙げら
れる。前記接着剤の中では、溶媒を用いるタイプの接着
剤は環境保全およびコストの点で問題があり、熱硬化型
の接着剤が推奨される。このように樹脂フィルムを被覆
する場合は加熱を伴う場合が多く、また加熱温度は高い
ほど樹脂フィルムの密着性が向上する。加熱温度を高め
るには、アルミニウム合金板を所定温度に予熱しておく
方法、樹脂フィルム被覆時に十分な熱量を短時間に加え
る方法などが挙げられる。

【００２１】前記被覆後の樹脂フィルムの特性は、樹脂
フィルムの結晶化率、接着剤の硬化度などに左右され、
前記結晶化率や接着剤硬化度などは樹脂フィルム被覆時
および熱処理時の温度に影響される。従って前記温度は
十分注意して設定および制御する必要がある。樹脂フィ
ルムの接着および樹脂フィルムの特性向上のための熱処
理は、樹脂フィルム被覆時に同時に行うのが生産性が向
上し望ましいが、別に行っても特に問題はない。

【００２２】この発明では、アルミニウム合金板と樹脂
フィルムとの密着性を向上させるため樹脂フィルム被覆
前にアルミニウム合金板表面の汚れや酸化膜を除去して
おくのが望ましい。除去方法には(1)酸またはアルカリ
によるエッチング法、(2)化成処理法（リン酸クロメー
ト処理法など）、(3)有機被膜形成法などが挙げられ
る。

【００２３】請求項３記載発明の樹脂被覆アルミニウム
合金板は、表面に高揮発性潤滑剤を塗布してＤＩ加工性
を向上させたものである。高揮発性潤滑剤は缶加工後揮
発消失するので缶胴の洗浄が省略できる。高揮発性潤滑
剤は潤滑性能に劣るためこれまで単独で使用されること
は余りなかったが、本発明のように補助としてならその
潤滑効果が十分発現される。

【００２４】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）表１に示す本発明規定組成のアルミニウム
合金 (No.1〜6)を溶解鋳造し、得られた鋳塊を常法によ
り熱間圧延および冷間圧延して厚さ０．３ｍｍのアルミ
ニウム合金板を製造した。一部強度調整のため冷間圧延
後短時間の中間焼鈍処理を施した。次に、これらアルミ
ニウム合金板の両面にアルカリ洗浄およびリン酸クロメ
ート処理（Ｃｒ付着量２０ｍｇ／ｍ² ）を施し、次いで
厚さ１５μｍのポリエチレンテレフタレート系熱可塑性
樹脂フィルムを低融点接着剤を介して被覆し、次いで樹
脂フィルムの融点直上温度（２７０℃）に３０秒間保持
後、直ちに水冷して樹脂フィルムを非晶質化し、さらに
表面に低融点ワックスを塗布して樹脂被覆アルミニウム
合金板を製造した。一部低融点ワックスを塗布しないも
のも製造した。

【００２５】（比較例１）表１に示す本発明規定外組成
のアルミニウム合金 (No.7〜14) を用いた他は、実施例
１と同じ方法により樹脂被覆アルミニウム合金板を製造
した。

【００２６】実施例１および比較例１で製造した各々の
アルミニウム合金板について(1)引張強さおよび(2)耐力
値を調べた。また前記アルミニウム合金板に樹脂フィル
ムを被覆して(3)樹脂被覆処理性を調べ、また得られた
樹脂被覆アルミニウム合金板を缶胴に加工して(4)ＤＩ
加工性、(5)口拡げ加工性、(6)樹脂フィルムのＤＩ加工
時の密着性または(7)ネック加工時の密着性を調べた。
(1)と(2)はＪＩＳＨ４０００に準じて調べ、耐力値が３
００Ｎ／ｍｍ² 以上を良好と判定した。(3)の樹脂被覆
処理性は、樹脂被覆アルミニウム合金板のうねり有無を
目視により調べ、うねりなしを樹脂被覆処理性が良好
（○）、うねりありを不良（×）と判定した。(4)ＤＩ
加工性、(5)口拡げ加工性、(6)(7)の樹脂フィルム密着
性は、前記樹脂被覆アルミニウム合金板を、３５０ｍｌ
サイズの４段ネッキング缶（内径６６ｍｍ）に加工して
調べた。(4)(5)は缶胴に割れが生じない場合を極めて良
好（◎）、割れが生じても缶の連続加工に支障がない場
合を良好（○）、連続加工に支障がある場合は不良
（×）と判定した。(6)(7)は剥離が全く生じない場合を
極めて良好（◎）、実用上支障のない程度の剥離なら良
好（○）、実用上支障ある場合は不良（×）と判定し
た。結果を表１に示す。(1)〜(7)では試験数ｎを各５と
し、その平均値を表示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１より明らかなように、本発明例 (No.1
〜8)の樹脂被覆アルミニウム合金板は、いずれも樹脂被
覆処理時にうねりが生じなかった。これはアルミニウム
合金板の耐力値が３００Ｎ／ｍｍ² 以上と高いため樹脂
フィルム被覆時に十分に張力を掛けることができたため
である。また製罐時の割れは連続加工に支障がでる程に
は生じず、樹脂フィルムは実用上支障となる程には剥離
しなかった。特に高揮発性潤滑剤を塗布したもの (No.1
〜6)は極めて優れていた。これに対し、比較例 (No.9〜
16) はいずれも合金組成が本発明規定外のため、アルミ
ニウム合金板の耐力値が低くなり樹脂被覆アルミニウム
合金板の巾方向端部にうねりが生じるか、缶加工性また
は／およびフィルム密着性に不具合が生じた。

【００２９】（実施例３）表１に示したNo.4の樹脂被覆
アルミニウム合金板について、種々の条件で熱処理して
加工硬化指数が０．０５以上の樹脂被覆アルミニウム合
金板を製造した。熱処理は２７０℃で５〜６０秒間加熱
する条件で施した。

【００３０】（比較例２）実施例３において、熱処理条
件を変化させて加工硬化指数が０．０５未満、または耐
力値が請求項３の規定値を外れる樹脂被覆アルミニウム
合金板を製造した。

【００３１】実施例３、比較例２で製造した各々の樹脂
被覆アルミニウム合金板について(1)引張強さ、(2)耐力
値、(8)伸び、(9)加工硬化指数を調べた。また前記樹脂
被覆アルミニウム合金板を缶胴に加工して(4)ＤＩ加工
性、(5)口拡げ加工性、(6)樹脂フィルムのＤＩ加工時の
密着性または(7)ネック加工時の密着性を調べた。さら
に得られた缶胴について(10)耐圧強度、(11)耐圧縮荷
重、(12)耐突刺荷重を調べた。(1)〜(7)については実施
例１と同じ方法により調べ判定した。(8)の伸びについ
てはＪＩＳＨ４０００に準じて調べた。(9)の加工硬化
指数は通常の室温引張試験により得られた荷重変位曲線
の０．２％耐力値と最大荷重点との間の５点の測定デー
タを最小二乗近似させて求めた。 (10)の耐圧強度は開
口端より高圧窒素ガスを導入し、缶底部が反転座屈する
ときの内圧を調べた。(11)の耐圧縮荷重（コラム試験）
は前記缶に軸方向の圧縮荷重を負荷し、缶が座屈したと
きの軸荷重値を調べた。(12)の耐突刺強度は前記缶に内
圧を２ｋｇｆ／ｃｍ² 掛けた状態にして直径１ｍｍの針
（先端はＲ0.5mm に加工）を缶高さ中央部に刺したとき
の最大荷重を測定した。(11)では試験数ｎを１０とし、
それ以外は５とし、その平均値を表示した。結果を表２
に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２より明らかなように、本発明例の No.
21〜23は耐圧強度、座屈荷重、突刺荷重が全て要求特性
を満足した。これに対し、比較例の No.24,25 は、耐力
値が高いためＤＩ加工性に劣りまたＤＩ加工時にフィル
ム剥離が認められた。また加工硬化指数が小さいため耐
圧縮荷重、耐突刺荷重が低下した。 No.26は耐力値が低
かったため耐圧強度が低下した。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の樹脂被覆
缶胴用アルミニウム合金板はＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、
Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎを適量含有し、耐力値が３００Ｎ／ｍ
ｍ² 以上のため樹脂フィルム被覆時にアルミニウム合金
板にうねりが生じたりしない。また前記アルミニウム合
金板に樹脂フィルムを被覆した樹脂被覆アルミニウム合
金板は加工硬化指数が０．０５以上、耐力値が２４０〜
３００Ｎ／ｍｍ² のため良好な缶加工性、樹脂フィルム
密着性および缶胴強度が得られる。前記樹脂被覆アルミ
ニウム合金板に高揮発性潤滑剤を塗布することにより缶
加工性が向上する。依って、工業上顕著な効果を奏す
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓｉ０．２０wt％以上０．８０wt％以
   下、Ｆｅ０．３０wt％以上０．７０wt％未満、Ｃｕ０．
   １５wt％以上０．５０wt％未満、Ｍｎ０．４０wt％以上
   １．５０wt％以下、Ｍｇ０．８０wt％以上６．００wt％
   以下、Ｔｉ０．００１wt％以上０．１５wt％以下、Ｚｎ
   ０．４５wt％未満を含み、残部がＡｌ及び不可避不純物
   からなり、耐力値が３００Ｎ／ｍｍ² 以上であることを
   特徴とする樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板。
2. 【請求項２】 厚さ０．１０〜０．５０ｍｍの請求項１
   記載のアルミニウム合金板の両面もしくは片面に樹脂フ
   ィルムが被覆された、加工硬化指数が０．０５以上、耐
   力値が２４０〜３００Ｎ／ｍｍ² であることを特徴とす
   る缶胴用の樹脂を被覆したアルミニウム合金板。
3. 【請求項３】 表面に高揮発性潤滑剤が塗布されている
   ことを特徴とする請求項２記載の缶胴用の樹脂を被覆し
   たアルミニウム合金板。