JP2006265715A - 樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 印刷および塗装後の熱処理による強度低下を最小限に抑えることができる樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金板であって、前記Cuの固溶量が、0.10質量%以上であることを特徴とする。
【選択図】 なし
【解決手段】 本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金板であって、前記Cuの固溶量が、0.10質量%以上であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
本発明は、樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法に係り、特に、DI缶やボトル缶に適用可能な樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法に関する。
従来から、各種の飲料缶等の包装容器用素材として、成形性、耐食性および強度等の面からアルミニウム合金板が広く用いられている。
そして、このアルミニウム合金板を用いて、ニーズに応じてDI缶やボトル缶などの種々の態様の包装容器(以下、これらを「アルミ缶」という)が製造されている。
そして、このアルミニウム合金板を用いて、ニーズに応じてDI缶やボトル缶などの種々の態様の包装容器(以下、これらを「アルミ缶」という)が製造されている。
従来用いられているアルミ缶の一例として、3ピースボトル缶がある。
通常、3ピースボトル缶は、以下のような工程を経て製造されている。
通常、3ピースボトル缶は、以下のような工程を経て製造されている。
すなわち、3ピースボトル缶は、特許文献1に記載されているように、(1)所定のアルミニウム合金板の両面に熱可塑性樹脂被膜の層を形成して潤滑剤を塗布したものを円板状に打ち抜いてブランクを得る工程、(2)このブランクに絞り加工を行ってカップ状の成形品を得る工程、(3)このカップ状の成形品に対して1回以上の再絞り加工とストレッチ加工又はしごき成形(DI成形)を行って、胴体部を小径化および薄肉化した有底円筒状の缶を得る工程、(4)この有底円筒状の缶の缶底側に対して絞り加工を複数回行うことにより肩部と未開口部とからなる口部を有する缶を得る工程、(5)洗浄やトリミングなどを行った後、この缶の胴体部に印刷および塗装を施す工程、(6)前記口部を開口してカール部およびネジ部を形成し、さらに前記ネジ部の反対側の部分にネックイン加工とフランジ加工とを施した後、シーマ(缶蓋巻締機)によって別途成形した底蓋を巻き締めする工程、を経て製造されている。
ここで、3ピースボトル缶の胴体部に印刷および塗装を施す前記の(5)の工程においては、印刷塗装後の熱処理(焼付け)で開口部の周辺に温度むらが発生することは避けることができない。
このように開口部の周辺に温度むらが発生すると、温度が高くなって軟化した部分が、温度が低く比較的硬い部分に引っ張られて楕円状に変形し、真円度が悪くなるという問題がある。
このように開口部の周辺に温度むらが発生すると、温度が高くなって軟化した部分が、温度が低く比較的硬い部分に引っ張られて楕円状に変形し、真円度が悪くなるという問題がある。
熱処理後に真円度が悪くなると、それ以降の工程においてマンドレルへの装入不具合や缶搬送不具合などの発生率が高くなる。
そのため、真円度を良好に保つために、H191の調質が施されたアルミニウム合金板(3004−H191、JIS H 4000に規定、以下、当該アルミニウム合金板を「3004−H191合金板」という)が従来より用いられている(例えば、特許文献2参照)。
なお、H191の調質は、アルミニウム合金の鋳塊に熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延の各工程を順次施し、所定の板厚のアルミニウム合金板(3004−H191合金板)とするものである。
なお、H191の調質は、アルミニウム合金の鋳塊に熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延の各工程を順次施し、所定の板厚のアルミニウム合金板(3004−H191合金板)とするものである。
このように、H191の調質を施して得られる3004−H191合金板は、連続焼鈍工程による溶体化効果と合わせて、冷間圧延工程における冷間加工率が比較的低いため、印刷および塗装後における熱処理後の強度低下を最小限に抑えることが可能であるが、工程数が多いことによる高コスト化の問題に加えて、材料特性のバラツキが多いという問題や表面品質が劣るという問題から、アルミ缶の素材として採用することに限界があった。
これに対し、3004合金の鋳塊にH19の調質を施して得られるアルミニウム合金板(3004−H19、JIS H 4000に規定、以下、当該アルミニウム合金板を「3004−H19合金板」という)は、熱間圧延工程の後に連続焼鈍工程を経ることなく冷間圧延されるため、コスト面で有利であるほか、材料特性のバラツキが少なく、表面品質が優れることから、アルミ缶の素材として採用することが大いに期待されている。
特開2001−162344号公報(段落0031〜0069、図1〜図4)
特開2003−277865号公報(段落0025)
しかしながら、3004−H19合金板は、焼鈍処理を施していないために熱処理後の強度低下が大きくなる傾向がある。
すなわち、3004−H19合金板は、3004−H191合金板に比べて強度低下が大きいため、真円度が悪化する傾向があり、アルミ缶の素材として採用することが困難であるという問題があった。
すなわち、3004−H19合金板は、3004−H191合金板に比べて強度低下が大きいため、真円度が悪化する傾向があり、アルミ缶の素材として採用することが困難であるという問題があった。
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、印刷および塗装後の熱処理による強度低下を最小限に抑えることができる樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決した請求項1に記載の発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金板であって、前記Cuの固溶量が、0.10質量%以上である構成とした。
このように、本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、Cu、Mg、Mn、FeおよびSiの含有量を適切なものとしたので、樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板として必要な諸性質を備えつつ、さらに、Cuの固溶量を適切なものとしたことにより、印刷および塗装時の熱処理に伴う強度低下を最小限に抑えることができる。
前記課題を解決した請求項2に記載の発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金板であって、Cuの固溶量が、0.10質量%以上であり、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力をX0、270℃で20秒の熱処理を施した後の当該アルミニウム合金板の0.2%耐力をX270としたとき、285≦X0≦320N/mm2、かつ、X0−X270≦65N/mm2を満足する構成とした。
このように、Cu、Mg、Mn、FeおよびSiの含有量と、Cuの固溶量とを適切なものとし、さらに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力をX0、270℃で20秒間の熱処理を施した後の当該アルミニウム合金板の0.2%耐力をX270としたときの条件を満足することにより、印刷および塗装時の熱処理に伴う強度低下をより好適に抑えることができ、かつ、絞り・しごき成形における成形性、印刷および塗装後の真円度を好適なものとすることができる。
前記課題を解決した請求項3に記載の発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法は、Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する第1工程と、前記鋳塊を均質化熱処理する第2工程と、前記均質化熱処理された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する第3工程と、前記圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する第4工程とを含み、前記第3工程の熱間圧延は、仕上げ巻き取り温度320℃以上の温度条件下で行い、前記第4工程の冷間圧延は、冷間圧延間の中間焼鈍を行わないものであり、かつ、冷間加工における圧延率が、80〜87%である構成とした。
このように、本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法は、適切な組成を有するアルミニウム合金に前記の工程を施し、さらに、その熱間圧延における仕上げ巻き取り温度を適切な範囲に規制し、また、冷間圧延において、中間焼鈍を行わず、かつ、その冷間加工における圧延率を適切化したことにより、印刷および塗装後の熱処理による強度低下が最小限に抑えられた樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板を製造することができる。
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法では、以下のような優れた効果を奏する。
本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板によれば、H19の調質を施したアルミニウム合金板であっても、印刷および塗装後の熱処理による強度低下を最小限に抑えることができる。その結果、アルミ缶(包装容器)の開口部の真円度を良好に保つことが可能となる。また、これにより、印刷および塗装後の熱処理以降の工程における不具合を回避することができる。
本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法によれば、H19の調質を施したアルミニウム合金板であっても、印刷および塗装後の熱処理による強度低下を最小限に抑え、アルミ缶(包装容器)の開口部の真円度を良好に保つことができる樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板を製造することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板および樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法について詳細に説明する。
[1.樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板]
はじめに、本発明の実施の形態に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板について詳細に説明を行うこととする。
本発明者は、前記の課題を解決するため鋭意研究した結果、3004−H19のアルミニウム合金板において、Cu、Mg、Mn、FeおよびSiの含有量と、Cuの固溶量と、を適切な範囲に規制することで、印刷および塗装後の熱処理に伴う強度低下を最小限に抑えることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
はじめに、本発明の実施の形態に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板について詳細に説明を行うこととする。
本発明者は、前記の課題を解決するため鋭意研究した結果、3004−H19のアルミニウム合金板において、Cu、Mg、Mn、FeおよびSiの含有量と、Cuの固溶量と、を適切な範囲に規制することで、印刷および塗装後の熱処理に伴う強度低下を最小限に抑えることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の実施の形態に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金板であって、Cuの固溶量を0.10質量%以上としている。
以下に、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれる各合金成分とCuの固溶量を数値限定した理由について説明する。
以下に、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれる各合金成分とCuの固溶量を数値限定した理由について説明する。
(Cu:0.20〜0.40質量%)
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるCuは、材料強度に寄与する元素である。
すなわち、このCuの含有量が0.20質量%未満であると、十分な材料強度が得られず、熱処理後の材料強度と成形したアルミ缶のネジ座屈強度が不足する。
また、Cuの含有量が0.40質量%を超えると材料強度が高くなり過ぎて、しごき成形性が低下する。
したがって、本発明ではCuの含有量を0.20〜0.40質量%とする。
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるCuは、材料強度に寄与する元素である。
すなわち、このCuの含有量が0.20質量%未満であると、十分な材料強度が得られず、熱処理後の材料強度と成形したアルミ缶のネジ座屈強度が不足する。
また、Cuの含有量が0.40質量%を超えると材料強度が高くなり過ぎて、しごき成形性が低下する。
したがって、本発明ではCuの含有量を0.20〜0.40質量%とする。
(Mg:1.25〜1.60質量%)
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるMgは、前記したCuと同じく材料強度に寄与する元素である。
すなわち、このMgの含有量が1.25質量%未満であると、十分な材料強度が得られず、熱処理後の材料強度と成形したアルミ缶の強度が不足する。
また、Mgの含有量が1.60質量%を超えると加工硬化が大きくなって、しごき成形性が低下する。
したがって、本発明ではMgの含有量を1.25〜1.60質量%とする。
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるMgは、前記したCuと同じく材料強度に寄与する元素である。
すなわち、このMgの含有量が1.25質量%未満であると、十分な材料強度が得られず、熱処理後の材料強度と成形したアルミ缶の強度が不足する。
また、Mgの含有量が1.60質量%を超えると加工硬化が大きくなって、しごき成形性が低下する。
したがって、本発明ではMgの含有量を1.25〜1.60質量%とする。
(Mn:0.80〜1.30質量%)
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるMnは、材料強度に寄与するとともに、Al−Mn−Fe−Si系金属間化合物を形成して、しごき成形性に寄与する元素である。
すなわち、このMnの含有量が0.80質量%未満であると、十分な材料強度が得られず、熱処理後の耐力と成形したアルミ缶の強度が不足する。
また、このMnの含有量が1.30質量%を超えると、材料強度が過度に高まるとともに、Al−Mn−Fe−Si系金属間化合物が粗大化するため、胴切れ(しごき成形時の破断)に繋がる。
したがって、本発明ではMnの含有量を0.80〜1.30質量%とする。
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるMnは、材料強度に寄与するとともに、Al−Mn−Fe−Si系金属間化合物を形成して、しごき成形性に寄与する元素である。
すなわち、このMnの含有量が0.80質量%未満であると、十分な材料強度が得られず、熱処理後の耐力と成形したアルミ缶の強度が不足する。
また、このMnの含有量が1.30質量%を超えると、材料強度が過度に高まるとともに、Al−Mn−Fe−Si系金属間化合物が粗大化するため、胴切れ(しごき成形時の破断)に繋がる。
したがって、本発明ではMnの含有量を0.80〜1.30質量%とする。
(Fe:0.25〜0.50質量%)
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるFeは、前記したMnの場合と同じくAl−Mn−Fe−Si系金属間化合物を形成して、しごき成形性に寄与する元素である。また、熱間圧延工程の再結晶挙動、ひいては結晶粒度に影響し、しごき成形性に寄与する。
すなわち、このFeの含有量が0.25質量%未満であると、熱間圧延工程におけるアルミニウム合金の再結晶挙動が阻害され結晶粒の不均一化を招き、しごき成形の際に胴切れを生じ易くなる。
また、Feの含有量が0.50質量%を超えると、Al−Mn−Fe−Si系金属間化合物が粗大化するため胴切れに繋がる。
したがって、本発明ではFeの含有量を0.25〜0.50質量%とする。
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるFeは、前記したMnの場合と同じくAl−Mn−Fe−Si系金属間化合物を形成して、しごき成形性に寄与する元素である。また、熱間圧延工程の再結晶挙動、ひいては結晶粒度に影響し、しごき成形性に寄与する。
すなわち、このFeの含有量が0.25質量%未満であると、熱間圧延工程におけるアルミニウム合金の再結晶挙動が阻害され結晶粒の不均一化を招き、しごき成形の際に胴切れを生じ易くなる。
また、Feの含有量が0.50質量%を超えると、Al−Mn−Fe−Si系金属間化合物が粗大化するため胴切れに繋がる。
したがって、本発明ではFeの含有量を0.25〜0.50質量%とする。
(Si:0.10〜0.50質量%)
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるSiは、素材の耳率、および熱間圧延工程の再結晶挙動に寄与する元素である。
すなわち、このSiの含有量が0.10質量%未満であると、0°−180°耳が高くなり、フランジ部の寸法不良(フランジ部の欠けなど)を生じやすくなる。
また、Siの含有量が0.50質量%を超えると、熱間圧延工程におけるアルミニウム合金の再結晶挙動が阻害され、しごき成形の際に胴切れを生じ易くなるとともに、45°耳が高くなり、フランジ部の寸法不良を生じやすくなる。
したがって、本発明ではSiの含有量を0.10〜0.50質量%とする。
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に含まれるSiは、素材の耳率、および熱間圧延工程の再結晶挙動に寄与する元素である。
すなわち、このSiの含有量が0.10質量%未満であると、0°−180°耳が高くなり、フランジ部の寸法不良(フランジ部の欠けなど)を生じやすくなる。
また、Siの含有量が0.50質量%を超えると、熱間圧延工程におけるアルミニウム合金の再結晶挙動が阻害され、しごき成形の際に胴切れを生じ易くなるとともに、45°耳が高くなり、フランジ部の寸法不良を生じやすくなる。
したがって、本発明ではSiの含有量を0.10〜0.50質量%とする。
(不可避的不純物)
なお、本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、不可避的不純物として、Crが0.1質量%以下、Znが0.5質量%以下、Tiが0.1質量%以下、Zrが0.1質量%以下、Bが0.1質量%以下含有されても、本発明の効果が妨げられるものではなく、このような不可避的不純物の含有量は許容される。
なお、本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、不可避的不純物として、Crが0.1質量%以下、Znが0.5質量%以下、Tiが0.1質量%以下、Zrが0.1質量%以下、Bが0.1質量%以下含有されても、本発明の効果が妨げられるものではなく、このような不可避的不純物の含有量は許容される。
(Cuの固溶量:0.10質量%以上)
Cuについては、アルミニウム合金中に含有される総量のみならず、固溶量についても規制する。
すなわち、Cuの固溶量が0.10質量%未満であると、印刷および塗装時の熱処理に伴う強度低下が大きく、開口部の真円度が悪化する。
しかし、Cuの固溶量が0.10質量%以上となれば、強度低下を最小限に抑えることができ、真円度を良好に保つことができる。
したがって、本発明では、Cuの固溶量を0.10質量%以上とする。
Cuについては、アルミニウム合金中に含有される総量のみならず、固溶量についても規制する。
すなわち、Cuの固溶量が0.10質量%未満であると、印刷および塗装時の熱処理に伴う強度低下が大きく、開口部の真円度が悪化する。
しかし、Cuの固溶量が0.10質量%以上となれば、強度低下を最小限に抑えることができ、真円度を良好に保つことができる。
したがって、本発明では、Cuの固溶量を0.10質量%以上とする。
そして、本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力をX0、270℃で20秒間の熱処理を施した後の当該アルミニウム合金板の0.2%耐力をX270としたとき、285≦X0≦320N/mm2、かつ、X0−X270≦65N/mm2の条件を満足するのが好ましい。
アルミニウム合金板の0.2%耐力X0、および、当該アルミニウム合金板を270℃で20秒間の熱処理を施した後の0.2%耐力X270を前記のように規定することにより、容易に所望のアルミ缶の形状に成形することができ、かつそのアルミ缶の形状へ成形した後でも缶強度を適切に維持することができるからである。
以下にその理由を説明する。
以下にその理由を説明する。
(冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力をX0、270℃で20秒間の熱処理を施した後の当該アルミニウム合金板の0.2%耐力をX270としたとき、285≦X0≦320N/mm2、かつ、X0−X270≦65N/mm2)
前記のアルミニウム合金板に樹脂被覆を施した後の絞り・しごき成形における成形性、印刷および塗装後の真円度、および、製造したアルミ缶の強度に関しては、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)と、当該冷間圧延板を270℃で20秒間の条件の熱処理を施した後のアルミニウム合金板の0.2%耐力(X270)と、が重要な指標となる。
前記のアルミニウム合金板に樹脂被覆を施した後の絞り・しごき成形における成形性、印刷および塗装後の真円度、および、製造したアルミ缶の強度に関しては、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)と、当該冷間圧延板を270℃で20秒間の条件の熱処理を施した後のアルミニウム合金板の0.2%耐力(X270)と、が重要な指標となる。
すなわち、X0が285N/mm2未満では、十分な材料強度が得られず、成形したアルミ缶の強度が不足する。
また、X0が320N/mm2を超えると、アルミ缶の成形性、特にしごき成形性が低下し、破断の発生により生産性が阻害される。
したがって、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板では、X0は、285≦X0≦320N/mm2とすることが好ましい。
また、X0が320N/mm2を超えると、アルミ缶の成形性、特にしごき成形性が低下し、破断の発生により生産性が阻害される。
したがって、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板では、X0は、285≦X0≦320N/mm2とすることが好ましい。
また、X0−X270が65N/mm2を超えると、印刷および塗装時の熱処理に伴う軟化(強度低下)が大きくなり、開口部の真円度が悪化する。
したがって、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板では、X0−X270は、65N/mm2以下とすることが好ましい。
したがって、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板では、X0−X270は、65N/mm2以下とすることが好ましい。
[2.樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法]
そして、本発明者は、鋭意研究した結果、樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法において、アルミニウム合金の合金成分とその含有量を適切化するとともに、熱間圧延および冷間圧延の各条件を適切化することによって、前記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
そして、本発明者は、鋭意研究した結果、樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法において、アルミニウム合金の合金成分とその含有量を適切化するとともに、熱間圧延および冷間圧延の各条件を適切化することによって、前記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法は、Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する第1工程と、この鋳塊を均質化熱処理する第2工程と、均質化熱処理された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する第3工程と、この圧延板を、冷間圧延間の中間焼鈍を行わずに冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する第4工程とを含み(H19の調質)、前記の第3工程の熱間圧延は、仕上げ巻き取り温度320℃以上の温度条件下で行い、前記の第4工程の冷間圧延は、冷間加工における圧延率を80〜87%としている。
なお、冷間圧延間の中間焼鈍を行わない(H19の調質)のは、コスト面で有利であるほか、材料特性のバラツキが少なく、優れた表面品質を得るためである。
次に、当該樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法において規定した各条件について説明するが、アルミニウム合金の合金成分の数値限定の理由については、前記の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の合金成分の説明と同様であるので、その説明を省略する。
(熱間圧延工程の仕上げ巻き取り温度:320℃以上)
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法では、前記アルミニウム合金板に施す熱間圧延工程の仕上げ巻き取り温度は、Cuの固溶量に影響する重要な要素である。
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法では、前記アルミニウム合金板に施す熱間圧延工程の仕上げ巻き取り温度は、Cuの固溶量に影響する重要な要素である。
すなわち、この熱間圧延工程の仕上げ巻き取り温度が320℃より低いと前記アルミニウム合金板におけるCuの固溶量が不足し、印刷および塗装後の熱処理に伴う軟化が大きくなるので、開口部の真円度が悪化する。
したがって、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法における熱間圧延の仕上げ巻き取り温度は、320℃以上とする。
したがって、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法における熱間圧延の仕上げ巻き取り温度は、320℃以上とする。
(冷間加工における圧延率:80〜87%)
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法に含まれる冷間加工における圧延率は、フランジ部寸法、および、製品であるアルミ缶の強度に影響するとともに、印刷および塗装後の熱処理に伴う軟化特性にも影響する。
すなわち、この冷間加工における圧延率が80%より低いと、0°−180°耳が高くなってフランジ部の寸法不良を生じやすくなるとともに、十分な材料強度が得られないので、成形したアルミ缶の強度が不足する。
また、この冷間加工における圧延率が87%を超えると、印刷および塗装後の熱処理に伴う軟化が大きくなるので、開口部の真円度が悪化する。
したがって、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法における冷間圧延の冷間加工における圧延率は、80〜87%とする。
本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法に含まれる冷間加工における圧延率は、フランジ部寸法、および、製品であるアルミ缶の強度に影響するとともに、印刷および塗装後の熱処理に伴う軟化特性にも影響する。
すなわち、この冷間加工における圧延率が80%より低いと、0°−180°耳が高くなってフランジ部の寸法不良を生じやすくなるとともに、十分な材料強度が得られないので、成形したアルミ缶の強度が不足する。
また、この冷間加工における圧延率が87%を超えると、印刷および塗装後の熱処理に伴う軟化が大きくなるので、開口部の真円度が悪化する。
したがって、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法における冷間圧延の冷間加工における圧延率は、80〜87%とする。
以上に説明した本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板は、図1に示すような従来の一例の3ピースボトル缶10や、図2に示すような従来の一例のDI缶20等に好適である。
また、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法は、このような本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板を好適に製造することができる。なお、図1は、従来の一例の3ピースボトル缶を模式的に示す斜視図である。図2は、従来の一例のDI缶を模式的に示す斜視図である。
また、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法は、このような本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板を好適に製造することができる。なお、図1は、従来の一例の3ピースボトル缶を模式的に示す斜視図である。図2は、従来の一例のDI缶を模式的に示す斜視図である。
以下、本発明に係る実施例について具体的に説明する。
まず、表1の実施例1〜6および比較例1〜12に示すような合金組成を備えたアルミニウム合金を溶解して鋳造し、この鋳塊に、600℃で4時間の均質化熱処理を施した。続いて、熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延を順次行って圧延板を作製した後、表1に示すような巻き取り温度でこの圧延板を巻き取ってホットコイルとした。そして、このホットコイルに冷間圧延を施して(H19の調質)、実施例1〜6および比較例1〜12に係る厚さ0.32mmの樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板を製造した。なお、表1中の下線は、本発明の条件を満たさないことを示す。
まず、表1の実施例1〜6および比較例1〜12に示すような合金組成を備えたアルミニウム合金を溶解して鋳造し、この鋳塊に、600℃で4時間の均質化熱処理を施した。続いて、熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延を順次行って圧延板を作製した後、表1に示すような巻き取り温度でこの圧延板を巻き取ってホットコイルとした。そして、このホットコイルに冷間圧延を施して(H19の調質)、実施例1〜6および比較例1〜12に係る厚さ0.32mmの樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板を製造した。なお、表1中の下線は、本発明の条件を満たさないことを示す。
実施例1〜6は、いずれも本発明で規制した条件を満足するものである。このうち、実施例1〜5は、いずれも熱間圧延後の冷間圧延工程で焼鈍を行わなかったものであり、実施例6は、熱間圧延した後に焼鈍(連続焼鈍)し、冷間圧延(H19Mの調質)を行ったものである(冷間圧延工程での焼鈍なし)。
比較例1は、Cuの含有量およびCuの固溶量が、本発明で規制した条件の下限値未満であるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力をX0、270℃で20秒間の熱処理を施した後の当該アルミニウム合金板の0.2%耐力をX270としたときのX0−X270が、本発明で規制した条件の上限値を超えるものである。
比較例2は、Cuの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えるのものである。
比較例2は、Cuの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えるのものである。
比較例3は、Mgの含有量が本発明で規制した条件の下限値未満であるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の下限値未満のものである。
比較例4は、Mgの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えるものである。
比較例4は、Mgの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えるものである。
比較例5は、Mnの含有量が本発明で規制した条件の下限値未満であるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の下限値未満のものである。
比較例6は、Mnの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えるものである。
比較例6は、Mnの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えるものである。
比較例7は、Feの含有量が本発明で規制した条件の下限値未満のものであり、比較例8は、Feの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるものである。
そして、比較例9は、Siの含有量が本発明で規制した条件の下限値未満のものであり、比較例10は、Siの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるものである。
そして、比較例9は、Siの含有量が本発明で規制した条件の下限値未満のものであり、比較例10は、Siの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるものである。
比較例11は、熱間圧延の巻き取り温度、およびCuの固溶量が本発明で規制した条件の下限値未満であるとともに、X0−X270が、本発明で規制した条件の上限値を超えるものである。
比較例12は、熱間圧延の巻き取り温度、およびCuの固溶量が本発明で規制した条件の下限値未満であるとともに、X0−X270が、本発明で規制した条件の上限値を超えるものである。
比較例12は、熱間圧延の巻き取り温度、およびCuの固溶量が本発明で規制した条件の下限値未満であるとともに、X0−X270が、本発明で規制した条件の上限値を超えるものである。
前記条件のもと、下記の項目について評価・測定を行った。
<Cuの固溶量>
前記の合金組成と製造条件によって製造された実施例1〜6および比較例1〜12におけるCuの固溶量は、ICP発光分析法(JIS K 0102−52.4)により求めた。すなわち、熱フェノールによる残渣抽出法(フィルターのメッシュサイズ0.2μm)による残渣抽出溶液を得、かかる溶液中の元素量をICP発光分析法によって測定し、Cuの固溶量を求めた。
前記の合金組成と製造条件によって製造された実施例1〜6および比較例1〜12におけるCuの固溶量は、ICP発光分析法(JIS K 0102−52.4)により求めた。すなわち、熱フェノールによる残渣抽出法(フィルターのメッシュサイズ0.2μm)による残渣抽出溶液を得、かかる溶液中の元素量をICP発光分析法によって測定し、Cuの固溶量を求めた。
<アルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)、および270℃、20秒間の熱処理後のアルミニウム合金板の0.2%耐力(X270)>
前記のようにして製造された実施例1〜6および比較例1〜12の各樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に対し、JIS H 4000に準じて耐力(0.2%耐力)を測定して得られた測定結果を、アルミニウム合金板の耐力とした(X0)。
前記のようにして製造された実施例1〜6および比較例1〜12の各樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に対し、JIS H 4000に準じて耐力(0.2%耐力)を測定して得られた測定結果を、アルミニウム合金板の耐力とした(X0)。
また、硝石炉(ソルトバス)を用いて、実施例1〜6および比較例1〜12の各樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板を270℃、20秒間の熱処理を施した後に、JIS H 4000に準じて耐力(0.2%耐力)を測定して得られた測定結果を、熱処理後のアルミニウム合金板の耐力とした(X270)。
そして、実施例1〜6および比較例1〜12の各樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)から270℃、20秒間の熱処理後のアルミニウム合金板の0.2%耐力(X270)を減算して、X0−X270を求めた。
そして、実施例1〜6および比較例1〜12の各樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)から270℃、20秒間の熱処理後のアルミニウム合金板の0.2%耐力(X270)を減算して、X0−X270を求めた。
<ラミネート材、アルミ缶、および、ネジ加工>
そして、前記のようにして製造された本発明の条件を満足する実施例1〜6、および、本発明で規制した条件を満足しない比較例1〜12の各樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に、アルカリ洗浄およびリン酸クロメート処理を施し、さらに、厚さ16μmの樹脂を両面に被覆し、270℃で20秒間の熱処理を施してラミネート材とした。
そして、前記のようにして製造された本発明の条件を満足する実施例1〜6、および、本発明で規制した条件を満足しない比較例1〜12の各樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に、アルカリ洗浄およびリン酸クロメート処理を施し、さらに、厚さ16μmの樹脂を両面に被覆し、270℃で20秒間の熱処理を施してラミネート材とした。
そして、前記のラミネート材に白色のワセリンを塗布して絞り成形、およびしごき成形を施し、DI缶を作製した。その際、被覆した樹脂の剥離を防止するべく、フランジ部を残した成形を行った。
次に、得られたDI缶の缶底部にネック加工を施したのち、前記のフランジ部を切断し、アルミ缶の缶底部に底蓋を巻き締めする前の状態のアルミ缶の胴体部を作製した。
その後、かかるアルミ缶を缶体到達温度270℃、炉内保持時間20秒間の熱処理を行った後、ネジ加工を施した。
次に、得られたDI缶の缶底部にネック加工を施したのち、前記のフランジ部を切断し、アルミ缶の缶底部に底蓋を巻き締めする前の状態のアルミ缶の胴体部を作製した。
その後、かかるアルミ缶を缶体到達温度270℃、炉内保持時間20秒間の熱処理を行った後、ネジ加工を施した。
次いで、図3を参照して、前記のラミネート材とこれから作製されるアルミ缶について行った評価方法について説明する。なお、図3は、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板について評価を行う際の、当該樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板に樹脂を被覆したラミネート材からの3ピースボトル缶(アルミ缶)の作製プロセスを模式的に示す模式図である。
すなわち、ラミネート材からアルミ缶の胴体部を作製してネジ加工を行うまでに、しごき成形性、フランジ部寸法、開口部の真円度、および、アルミ缶座屈強度の各評価項目を行った。
<しごき成形性>
しごき成形性は、連続成形で10000缶製缶したときに破断(胴切れ)やスジ状の欠陥が発生した回数が、0〜3回のものを「○」(良好)とし、4回以上のものを「×」(不良)とした。
なお、しごき成形性は、図3に示すDI成形中に行った。
しごき成形性は、連続成形で10000缶製缶したときに破断(胴切れ)やスジ状の欠陥が発生した回数が、0〜3回のものを「○」(良好)とし、4回以上のものを「×」(不良)とした。
なお、しごき成形性は、図3に示すDI成形中に行った。
<フランジ部寸法>
フランジ部寸法は、しごき成形時に上端部に残しているフランジ部の形が真円に近いものを「○」(良好)とし、四角形やフランジ部が欠けているものを「×」(不良)とした。
なお、フランジ部寸法は、図3に示すDI成形後に行った。
フランジ部寸法は、しごき成形時に上端部に残しているフランジ部の形が真円に近いものを「○」(良好)とし、四角形やフランジ部が欠けているものを「×」(不良)とした。
なお、フランジ部寸法は、図3に示すDI成形後に行った。
<開口部の真円度>
缶体到達温度270℃、炉内保持時間20秒間の加熱処理を行った後の、開口部の長軸と短軸の差を楕円変形量として評価した。楕円変形量は、実施例1〜6および比較例1〜12を用いて作製された各アルミ缶について、それぞれ10個選出して行い、その平均値で評価した。この楕円変形量が4mm未満のものを「○」(良好)とし、4mm以上のものを「×」(不良)とした。
なお、開口部の真円度は、図3に示す印刷・焼付け後に行った。
缶体到達温度270℃、炉内保持時間20秒間の加熱処理を行った後の、開口部の長軸と短軸の差を楕円変形量として評価した。楕円変形量は、実施例1〜6および比較例1〜12を用いて作製された各アルミ缶について、それぞれ10個選出して行い、その平均値で評価した。この楕円変形量が4mm未満のものを「○」(良好)とし、4mm以上のものを「×」(不良)とした。
なお、開口部の真円度は、図3に示す印刷・焼付け後に行った。
<ネジ部座屈強度>
成形したアルミ缶の胴体部に軸方向の圧縮荷重を負荷し、ネジ部が座屈したときの荷重を、実施例1〜6および比較例1〜12を用いて作製した各アルミ缶について、それぞれ10個選出して測定し、その平均値をネジ部座屈強度とした。なお、このネジ部座屈強度は、1500N以上のものを「○」(良好)とし、1500N未満のものを「×」(不良)とした。
なお、ネジ部座屈強度は、図3に示すボトムネックイン加工およびフランジ加工後に行った。
成形したアルミ缶の胴体部に軸方向の圧縮荷重を負荷し、ネジ部が座屈したときの荷重を、実施例1〜6および比較例1〜12を用いて作製した各アルミ缶について、それぞれ10個選出して測定し、その平均値をネジ部座屈強度とした。なお、このネジ部座屈強度は、1500N以上のものを「○」(良好)とし、1500N未満のものを「×」(不良)とした。
なお、ネジ部座屈強度は、図3に示すボトムネックイン加工およびフランジ加工後に行った。
前記評価項目についての評価の結果を表2に示す。
表1および表2から分かるように、実施例1〜6は、本発明で規制する条件を満足しているので、しごき成形性、フランジ部寸法、開口部の真円度、および、ネジ部座屈強度のいずれの評価も良好なものとなった(「○」)。
これに対し、比較例1〜12は、本発明で規制する条件のいずれかを満足していないので、しごき成形性、フランジ部寸法、開口部の真円度、および、ネジ部座屈強度のうち、いずれかの評価が劣る結果となった。
すなわち、比較例1は、Cuの含有量およびCuの固溶量が、本発明で規制した条件の下限値未満であるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力をX0、270℃で20秒間の熱処理を施した後の当該アルミニウム合金板の0.2%耐力をX270としたときのX0−X270が、本発明で規制した条件の上限値を超えているために、開口部の真円度およびネジ部座屈強度が劣る結果となった。
比較例2は、Cuの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えているために、しごき成形性が劣る結果となった。
比較例2は、Cuの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えているために、しごき成形性が劣る結果となった。
比較例3は、Mgの含有量が本発明で規制した条件の下限値未満であるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の下限値未満であるために、ネジ部座屈強度が劣る結果となった。
比較例4は、Mgの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えているために、しごき成形性が劣る結果となった。
比較例4は、Mgの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えているために、しごき成形性が劣る結果となった。
比較例5は、Mnの含有量が本発明で規制した条件の下限値未満であるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の下限値未満であるために、ネジ部座屈強度が劣る結果となった。
比較例6は、Mnの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えているために、しごき成形性が劣る結果となった。
比較例6は、Mnの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えるとともに、冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力(X0)が本発明で規定した条件の上限値を超えているために、しごき成形性が劣る結果となった。
比較例7は、Feの含有量が本発明で規制した条件の下限値未満であるために、しごき成形性が劣る結果となった。
比較例8は、Feの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えているために、しごき成形性が劣る結果となった。
比較例8は、Feの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えているために、しごき成形性が劣る結果となった。
比較例9は、Siの含有量が本発明で規制した条件の下限値未満であるために、フランジ部寸法が劣る結果となった。
比較例10は、Siの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えているために、しごき成形性およびフランジ部寸法が劣る結果となった。
比較例10は、Siの含有量が本発明で規制した条件の上限値を超えているために、しごき成形性およびフランジ部寸法が劣る結果となった。
比較例11は、熱間圧延の仕上げ巻き取り温度、およびCuの固溶量が本発明で規定した条件の下限値未満であるとともに、X0−X270が、本発明で規定した条件の上限値を超えているために、開口部の真円度が劣る結果となった。
比較例12は、Cuの固溶量、および熱間圧延の仕上げ巻き取り温度が本発明で規定した条件の下限値未満であるとともに、X0−X270が、本発明で規定した条件の上限値を超えているために、開口部の真円度が劣る結果となった。
比較例12は、Cuの固溶量、および熱間圧延の仕上げ巻き取り温度が本発明で規定した条件の下限値未満であるとともに、X0−X270が、本発明で規定した条件の上限値を超えているために、開口部の真円度が劣る結果となった。
以上、[発明を実施するための最良の形態]、および[実施例]により、本発明に係る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法について具体的に説明してきたが、本発明の内容はこれらの内容に限定して解釈してはならず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更・改変して適用することができる。
例えば、本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法は、前記で説明した3ピースボトル缶の他にも2ピースボトル缶に適用できることはいうまでもない。
また、本発明の樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法は、H19の調質を行うものに適用するのが最も好適であるが、これに限定されることはなく、H19以外の調質、例えば、前記所定の合金組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を作製した後、熱間圧延工程、(連続)焼鈍工程、および冷間圧延工程(H19Mの調質;特許第2933501号を参照)を経て製造されるアルミニウム合金板(3004−H19M合金板)およびその製造方法などにも適用することができ、また、さらには、他の3000系アルミニウム合金板への適用も可能である。このような場合であっても、前記した本発明の課題を解決し得る樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板を製造することができる。
10 従来の3ピースボトル缶
20 従来のDI缶
20 従来のDI缶
Claims (3)
- Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金板であって、
前記Cuの固溶量が、0.10質量%以上であることを特徴とする樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板。 - Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金板であって、
前記Cuの固溶量が、0.10質量%以上であり、
冷間圧延して作製されたアルミニウム合金板の0.2%耐力をX0、270℃で20秒間の熱処理を施した後の当該アルミニウム合金板の0.2%耐力をX270としたとき、
285≦X0≦320N/mm2、かつ、X0−X270≦65N/mm2
を満足することを特徴とする樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板。 - Cuを0.20〜0.40質量%、Mgを1.25〜1.60質量%、Mnを0.80〜1.30質量%、Feを0.25〜0.50質量%、Siを0.10〜0.50質量%含有し、残部がAlおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する第1工程と、
前記鋳塊を均質化熱処理する第2工程と、
前記均質化熱処理された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する第3工程と、
前記圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する第4工程と、を含み、
前記第3工程の熱間圧延は、仕上げ巻き取り温度320℃以上の温度条件下で行い、
前記第4工程の冷間圧延は、冷間圧延間の中間焼鈍を行わないものであり、かつ、冷間加工における圧延率が、80〜87%であることを特徴とする樹脂被覆包装容器用アルミニウム合金板の製造方法。
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