JP2003053401A

JP2003053401A - 塗膜密着性に優れ金属光沢の高いアルミニウム合金缶蓋材とその製造方法

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Publication number: JP2003053401A
Application number: JP2001239029A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Sakuma; 佐久間尚幸; Toshio Komatsubara; 小松原俊雄
Original assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Current assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨や陽極酸化処理を行わずに冷延板のまま
で、あるいはそれに塗装処理を施して用いるアルミニウ
ム合金缶蓋材として、塗膜密着性に優れ金属光沢の高い
アルミニウム合金缶蓋材とその製造方法を提供する。【解決手段】圧延方向に対して平行方向に測定した場
合に０．８μｍ以上の振幅を示すオイルピットが１ｍｍ
あたりに２０個以下であるアルミニウム合金缶蓋材、お
よび中心線平均粗さが０．１０〜０．７５μｍで、ロー
ル径が２００ｍｍφ以上のワークロールを使用し、１パ
スあたりの圧下率を１５〜６０％、圧延速度が３００ｍ
／分以上で最終冷間圧延を行う上記のアルミニウム合金
缶蓋材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、塗膜密着性に優れ
金属光沢の高いアルミニウム合金缶蓋材とその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、アルミニウム合金圧延板に限ら
ず、各種金属圧延板の品質に対する需要家の要求は益々
厳しくなってきており、板厚精度や板の形状、板の表面
性状さらには板表面の光沢度が高いことなどが必要とさ
れる。飲料用缶蓋材のように、塗装処理を行った時でも
板表面光沢度の影響が現れて缶蓋が輝いて見えることか
ら、需要家からは板表面光沢度の高いアルミニウム合金
板が要求されるようになった。

【０００３】これまで、例えば冷延鋼板では金属板の光
沢度を高める方法として、小径のワークロールを使用す
るゼンジミアミルのような特殊圧延機による圧延が採用
されている。しかし、このような小径ロールを用いた圧
延では、小径ロールであるために圧延速度が遅く、非効
率的であるため、特開平５−５０１０３ではワークロー
ルとしてらせん研磨ロールを使用してロールクロス圧延
を行って板表面光沢度を上げることを提案している。し
かし、現有設備をこのような圧延ラインに改造すること
は、莫大な費用が必要である。また、この方法をアルミ
ニウム合金板に適用しようとして設備改造を行っても、
アルミニウム合金板と冷延鋼板では素材の変形抵抗があ
まりにも違い過ぎるため、量産に適するアルミニウム合
金板を製造できず、設備投資費が無駄になる恐れがあ
る。

【０００４】更に、特開平２−９２４０２では最終スタ
ンドでのワークロールの表面の中心線平均粗さ(Ｒa)を
０．２μｍ以下とし、かつ圧延油の濃度を２％以下とす
るか、または無潤滑の状態で冷間圧延する方法が提案さ
れている。無潤滑圧延の場合には、局部的には金属光沢
の高い圧延板ができるが、コイルの全長、例えば１００
００ｍにも及ぶコイルの全長に渡り優れた表面性状を確
保しつつ、金属光沢の高い圧延板を製造することは不可
能である。

【０００５】また、特開平６−２３４００２では板表面
光沢度を高めるために、本発明で定義したロール表面粗
さ方向と実質９０°異なる方向のロール粗度を持つワー
クロールを用いた製造方法が提案されている。しかし、
アルミニウム合金圧延板に適用されるロール粗さ方向
は、自動車材などに適用されるダルロールを除き、本発
明で定義したロール粗さ方向が一般的である。従って、
仮にアルミニウム合金缶蓋材に対して、このようなロー
ルの適用を試みて圧延板を量産するとなると、十分なロ
ールの在庫を確保しなければならず、莫大な費用が必要
となる。このような観点から、特開昭６４−２１０４４
で提案されたレーザービーム照射などによってロール表
面に周期的な凹凸を配列させたロール、いわゆるダルロ
ールを用いて、缶蓋材表面に対してロールと同じように
周期的な凹凸を転写させる製造方法が提案されたが、未
だに量産に適用されていない理由である。

【０００６】更には、特開平２−２１７４４８では順次
ロール粗度の小さいロールを使用して冷間圧延を行い、
最終仕上げ圧延の場合にはロール粗度(Ｒａ)＝０．０５
μｍ以下のロールを使用する高光沢を有するアルミニウ
ム板の製造方法が提案された。しかし、この提案のよう
に最終冷間圧延で使用するロールの粗度が０．０５μｍ
以下の鏡面に近い場合には、ロールの研磨にかなりの費
用と時間を要してしまい、かなりのコストアップに繋が
る。また、あまりに鏡面に近いロールを使用すると、生
産性向上のために高速圧延を行った場合には、板とロー
ルとの摩擦が小さくなり過ぎて板のスリップ現象が生じ
る。従って、この提案も未だにアルミニウム合金缶蓋材
に適用されていない。

【０００７】この他、特公昭６０−５６４１６で提案さ
れた優れた光輝性を有するトリム材用Ａｌ基合金板の製
造方法においては、最終の板材製品を化学研磨、電解研
磨、バフ研磨等の方法によって表面光沢を高め、陽極酸
化皮膜処理を施すことが開示されているが、このような
方法をアルミニウム合金缶蓋材に適用すると、製造コス
トが非常に高くなり過ぎるばかりでなく、生産性を低下
させてしまう。更には、陽極酸化処理皮膜によって、塗
膜密着性の劣化を招いてしまう。また、同じように、特
開平８−３１１５９３では板表面を陽極酸化処理して反
射率７０％以上である装飾品用アルミニウム合金材およ
びその製造方法が提案されているが、この方法も同様な
ことが云える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、自動車
ホイール材などのように化学研磨、電解研磨、バフ研磨
等の方法によって表面光沢を高め、陽極酸化皮膜処理を
施すことにより鏡面に近い光沢を持つ光輝合金について
は種々の提案がなされている。しかしながら、缶蓋材の
ように、研磨や陽極酸化処理を行わずに冷延板に塗装処
理を施して用いる用途においては、大幅な設備改造を必
要とせず、適度の高さの金属光沢を有する材料を提供す
る方法はいまだ提案されていない。また缶蓋材は下地処
理を施した後に塗装処理を施すが、板表面の性状によっ
ては塗膜が部分的に剥離するという問題が生じる。この
塗膜剥離が起きると、特に塗料中にワックス分を含ませ
るインナーワックスタイプの場合にはダイスとアルミと
の摩擦によって金属粉が発生し、その金属粉が次の缶蓋
の成形時に巻き込まれて成形不良を起こしたり、あるい
は剥離部分が製品の外観不良となり商品として出荷でき
ない、あるいは消費者からの返品となるなどのため、ぜ
ひとも解決しなければならない問題である。しかし上述
の通り、高い光沢を持ちながら、かつ塗膜密着性にも優
れた材料の提供方法はいまだ十分なものが提案されてい
ない状況である。本発明は研磨や陽極酸化処理を行わず
に冷延板に塗装処理を施して用いる缶蓋材の用途におい
て、金属光沢が高くしかも塗膜密着性にも優れたアルミ
ニウム合金缶蓋材とその製造方法を提供することを目的
としたものである。なお本発明においては圧延方向に対
して平行方向から測定した場合の板表面の反射率が２０
％以上である状態を金属光沢が高いとする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】先述のような課題を解決
するために、本発明者らが種々実験、検討を重ねた結
果、本発明に至った。即ち、具体的には請求項１記載の
ように、圧延方向に対して平行方向に測定した場合に、
０．８μｍ以上の振幅を示すオイルピットが１ｍｍあた
りに２０個以下であることを特徴とする塗膜密着性に優
れ金属光沢の高いアルミニウム合金缶蓋材である。また
請求項２記載のように、ロール表面に圧延方向と実質的
に平行方向の粗さを有し、その中心線平均粗さが０．１
０〜０．７５μｍで、ロール径が２００ｍｍφ以上のワ
ークロールを使用し、１パスあたりの圧下率を１５〜６
０％、圧延速度が３００ｍ／分以上で最終冷間圧延を行
い、圧延方向に対して平行方向に測定した場合に０．８
μｍ以上の振幅を示すオイルピットが１ｍｍあたりに２
０個以下であることを特徴とする塗膜密着性に優れ金属
光沢の高いアルミニウム合金缶蓋材の製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】先ず、オイルピットの個数の規定
について説明する。オイルピットとは、圧延時にロール
と素材との間に圧延油が巻き込まれ、素材表面が油圧に
よって局部的に凹状になる現象を指す。このような凹状
の微小欠陥は、板表面の光沢度を低下させる要因とな
り、極力少なくする必要がある。オイルピットの分布を
圧延方向に対して平行方向と規定したのは、ワークロー
ル表面には圧延方向と実質的に平行方向の粗さを付けて
おり、主なオイルピットの発生場所はワークロール表面
に付けた粗さの谷部、ワークロールの粗さは素材に転写
されるので、板表面から見た場合には粗さの山部に相当
する。従って、オイルピットは圧延方向に対して平行方
向に発生し易い。そこで、本発明では圧延方向に対して
平行方向のオイルピットについて規定した。振幅が０．
８μｍ未満であれば、オイルピットが多く存在しても板
表面の光沢度の低下はほとんど無いが、０．８μｍ以上
の振幅を示すオイルピットが多数発生すると、板表面に
口径の大きな凹状の微小欠陥が多数存在する状態となり
光を乱反射させるため、光沢度低下が非常に大きくな
る。また、このオイルピットは塗装前の下地処理たとえ
ば化成クロメート処理を行った際に化成皮膜に不均一を
生じさせ、その結果その上に設けた塗膜の密着性を劣化
させてしまうことが、種々実験を重ねた結果明らかにな
った。この場合も振幅が０．８μｍ未満の小さいオイル
ピットなら下地の不均一はそれほど問題とならない。そ
こで本発明では、冷延板のままの状態で圧延方向に対し
て平行方向での板表面粗度を測定した場合に、１ｍｍあ
たりに０．８μｍ以上の振幅を示すオイルピットが２０
個以下であることと規定した。なお、オイルピットの振
幅とは、粗度計でオイルピット近傍を測定した際に、オ
イルピットの縁部（山）とオイルピットの底（谷）の距
離の１／２のことを意味する。この規定以内であれば、
圧延方向に対して平行方向から反射率を測定した場合に
２０％以上の反射率を確保でき、金属光沢の高いアルミ
ニウム合金缶蓋材になる。更には、塗膜密着性を劣化さ
せることもない。尚、オイルピットの分布測定には、接
触式の粗度計を用いた。また、ここで示した反射率はＪ
ＩＳＺ８７４１に基づいたものであり、光をアルミニ
ウム合金板の法線に対して６０°の角度で入射させて、
６０°の角度に反射した光の強度を測定した場合の入射
光の強度に対する反射光の強度の比率である。但し、圧
延板表面は圧延油等の光の散乱を引起こす因子が存在す
るため、洗浄・脱脂を行うなどしてこれらの影響を完全
に除去して測定したものである。

【００１１】次に、製造方法について説明する。ワーク
ロール表面に圧延方向と実質的に平行方向の粗さを付け
る理由は、先に述べたようにアルミニウム合金に使用す
るロール粗さ方向は、例えば自動車材などに適用される
ダルロールなどを除き、本発明で定義した方向が一般的
である。仮に、この方向とは異なる角度の表面粗さをワ
ークロールに付けるには、更に新しいワークロールがか
なりの量必要となり、莫大な費用が必要である。従っ
て、圧延板を供給する側から考えれば、安価に圧延板を
製造できない。しかし、本発明で規定する条件を全て満
たせば、安く、且つ需要家の要求を満足できる金属光沢
の高いアルミニウム合金缶蓋材を製造できることが判明
した。

【００１２】ワークロール表面に付けた粗さの中心線平
均粗さ０．１０〜０．７５μｍの限定理由について説明
する。中心線平均粗さが小さいほど、ロールと素材との
間における圧延油の巻き込み量が少なくなりオイルピッ
トの発生を抑えることができる。更に、ロールの中心線
平均粗さが小さいほど、板への転写もその分小さくな
り、金属光沢の高いアルミニウム合金缶蓋材ができる。
しかし、０．１０μｍ未満の鏡面に近づくロール粗さで
は、ロールの研磨にかなりの費用と時間を要してしま
い、コストアップになる。また、あまりに鏡面に近いロ
ールを使用すると、圧延中に板のスリップ現象が生じ
る。一方、０．７５μｍを超えると、ロールの研磨は容
易にできるが、オイルピットの発生を助長してしまい、
板表面の光沢度を低下させてしまう。更には、ロール表
面の粗さが圧延板に転写して、板表面の凹凸が顕著にな
り塗膜密着性を劣化させる。そのため、ワークロール表
面の中心線平均粗さは０．１０〜０．７５μｍと限定し
た。

【００１３】２００ｍｍφ以上のワークロールを使用す
る理由について説明する。一般にオイルピットの発生を
抑えるには、小径ロールが有効的であることが知られて
いる。しかし、本発明以下の小径ロールでは圧延速度に
限界が生じ、生産性が低下しコストアップとなる。その
ため、ワークロール径を２００ｍｍφ以上と規定した。
上限は特に規定しないが、オイルピットの発生を抑える
には６５０ｍｍφ以下が望ましい。

【００１４】１パスあたりの圧下率を１５〜６０％に限
定した理由について説明する。１パスあたりの圧下率が
１５％未満では、ロールと素材との間における圧延油の
巻き込み量が多くなり、オイルピットの発生を助長して
しまい、板の表面光沢度や塗膜密着性を低下させてしま
う。更に、最終冷延での圧下率を１５％未満に制御する
ことは、すなわち上流工程での各パスの圧下率を上げ、
最終冷間圧延前の板厚を薄くする必要がある。しかし、
各パスの圧下率を上げた場合には、ヘリンボーンなどの
板表面不良が生じ、板表面品質の低下を招く。また、合
金によっては圧延中に板切れが生じることもある。これ
らのことから、最終冷延での圧下率を１５％以上に制御
する。一方、６０％を超える圧下率の場合には、最終冷
間圧延中にヘリンボーンなどの板表面不良が生じ品質低
下は避けられない。また、合金によっては圧延中に板切
れが生じることもある。以上のことから、最終冷延パス
での圧下率を１５〜６０％の範囲に規定した。尚、タン
デムミルでの圧延の場合には、各スタンドを通過するご
とに１パスと数える。

【００１５】次に、圧延速度が３００ｍ／分以上の規定
について説明する。圧延速度が３００ｍ／分未満である
と、ロールと素材との間における圧延油の巻き込み量が
少なくなり、オイルピットの発生は極めて少ない状態に
なる。従って、非常に高い板表面光沢度の圧延板ができ
る。しかし、アルミニウム合金缶蓋材の冷延コイル長は
１００００ｍにも及ぶことがあり、圧延速度が３００ｍ
／分未満であると圧延時間が長くなり過ぎ、生産性の低
下は避けられない。しかし、本発明で定義した条件を全
て満足した圧延であれば、３００ｍ／分以上の高速圧延
でも高い板表面光沢度を有するアルミニウム合金缶蓋材
が製造可能である。更に、この方法であれば、鉱物油等
や水性エマルションタイプの圧延油など様々な圧延油が
あるが、いずれを用いても請求項1のオイルピットの規
定を満たすことが可能であることが、種々実験を重ねた
結果明らかになった。

【００１６】

【実施例】アルミニウム合金缶蓋材に一般的に使用され
ているＪＩＳ５０５２、５１８２合金を用いて、表１に
示す最終冷間圧延条件で圧延し、設定板厚０．２５ｍｍ
に各材料とも仕上げた。

【００１７】

【表１】

【００１８】得られた各材料について、１ｍｍあたりに
存在した０．８μｍ以上の振幅を示すオイルピット数、
圧延方向に対して平行方向から測定した反射率ならびに
圧延板を塗装して塗膜密着性試験を行った結果を表２に
示す。なお、塗膜密着性試験は、塗装板にカッターナイ
フを用いてアルミニウム素地まで切り込みを入れ、１ｍ
ｍ平方の碁盤目を１００個作成してレトルト処理し、そ
の後、碁盤目上にセロハンテープを貼り、そのセロハン
テープを勢いよく剥がし、目視にて塗膜剥離の有無を確
認した。１つの桝目でも塗膜が剥れた場合を不合格
（×）とした。

【００１９】

【表２】

【００２０】表２に示すように、所定のオイルピット数
の少ない発明例はいずれも２０％を越える高い反射率を
示しており、冷延板に塗装を施して缶蓋材として用いる
において十分に高い光沢度が得られた。また塗膜密着性
にも優れている結果となった。これに対して、比較例の
５，６はオイルピットが多く、その結果、反射率が低く
なり、実用上十分な光沢とは言えず、また塗膜密着性も
悪くなっている。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば研
磨や陽極酸化処理を行わずに冷延板のままで、あるいは
それに塗装処理を施して用いるアルミニウム合金缶蓋材
として、塗膜密着性に優れ、かつ金属光沢の高い缶蓋材
を提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延方向に対して平行方向に測定した場
合に、０．８μｍ以上の振幅を示すオイルピットが１ｍ
ｍあたりに２０個以下であることを特徴とする塗膜密着
性に優れ金属光沢の高いアルミニウム合金缶蓋材。
【請求項２】ロール表面に圧延方向と実質的に平行方
向の粗さを有し、その中心線平均粗さが０．１０〜０．
７５μｍで、ロール径が２００ｍｍφ以上のワークロー
ルを使用し、１パスあたりの圧下率を１５〜６０％、圧
延速度が３００ｍ／分以上で最終冷間圧延を行い、圧延
方向に対して平行方向に測定した場合に０．８μｍ以上
の振幅を示すオイルピットが１ｍｍあたりに２０個以下
であることを特徴とする塗膜密着性に優れ金属光沢の高
いアルミニウム合金缶蓋材の製造方法。