JP2007197816A - 耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを増大させることなくピンホールの発生を防ぐことができる、耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ材を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｓｉ：０．１５〜０．５％、Ｆｅ：０．３〜０．６％、Ｃｕ：０．１５〜０．５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜２．０％（好ましくは１．５％未満）を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなり、板厚が０．２５０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ未満であり、リオイル量が５０〜３００ｍｇ／ｍ^２であり、ベーキング後の素材耐力が２６５ＭＰａ以上であり、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶ボディの胴部の引張強さが３３０ＭＰａ超３８０ＭＰａ以下（好ましくは３４０ＭＰａ超）であるとともに、前記胴部の伸びが４％以上とされている。
【選択図】なし

Description

本発明は、耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板に関する。

一般に缶ボディとしては、その開口端部に缶蓋が巻締められる缶や、開口端部にキャップが螺着されるボトル缶等があり、飲料等の内容物が充填、密封され、市場において流通している。このような缶ボディは、従来、ＪＩＳ３００４（ＡＡ３００４）またはＪＩＳ３１０４（ＡＡ３１０４）のＡｌ合金からなる板材に絞り加工およびしごき加工を施すことによって行われるＤＩ加工で形成されている。このようなしごき加工は、通常３回に分けて行われることにより、缶ボディが製缶される。
そして、その胴部は、最薄部における肉厚が約０．１０６ｍｍとされ、引張強さと０．２％耐力との差が２７ＭＰａ以下とされる。

従来、上述のような缶ボディの流通過程において、例えば、缶ボディの胴部に先鋭体が接触又は衝突したり、あるいは隣接した缶ボディの胴部同士が衝突したり、缶と缶の間に異物が挟まった状態で擦れること等により、流通ピンホールと呼ばれる微小な孔等の破断
が発生し、その内容物が漏洩する等の問題があった。

上述のようなピンホールが生じる問題を解決するための有効な手段として、胴部の肉厚を大きくすることが考えられるものの、この場合、缶ボディ材の量も増大するので、製造コストが増大するのを回避できなかった。

このような問題を解決するため、例えば、Ｍｎ：０．８〜１．５％及びＭｇ：０．８〜１．３％を質量％で含有したアルミニウム合金材からなり、破断伸びが６〜１０％とされた缶ボディが提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平８−１９９２７３号公報

特許文献１に記載の缶ボディでは、缶ボディ材の成分組成を上述としたうえで、製缶後の破断伸びを６〜１０％として構成することにより、素材の板厚を薄くした場合であっても、胴部の突き刺し強度が向上するとされている。

しかしながら、特許文献１に記載の缶ボディ材の構成では、素材の板厚を薄くした場合に底部も薄くなり、底部の耐圧強度が低下する虞がある。このため、素材自体の強度を高くする必要があるが、素材の強度を高くすると、しごき加工による成形時に胴部の破断（胴切れ）が生じ易くなるという問題がある。
このような胴切れを防止するためには、１回のしごき加工でのしごき率を低くするために、しごき加工の回数を増やすことが有効であるが、上述したように、従来から用いられているＤＩ加工方法においては、しごきが通常３回で行われており、しごき回数を増やす場合には従来の工程設備を使用することができないという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストを増大させることなくピンホールの発生を防ぐことができる、耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ材を提供することを目的とする。

本発明は、以下に関する。
（１）請求項１に記載の発明
胴部の厚さが０．１１０ｍｍ超０．１２５ｍｍ以下であり、製造時の総絞り比が２．０〜２．７であり、且つ総しごき率が５０％以上６０％未満の缶ボディの製造に用いる缶ボディ用アルミニウム合金板であって、質量％で、Ｓｉ：０．１５〜０．５％、Ｆｅ：０．３〜０．６％、Ｃｕ：０．１５〜０．５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜２．０％（好ましくは１．５％未満）を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなり、板厚が０．２５０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ未満であり、リオイル量が５０〜３００ｍｇ／ｍ^２であり、ベーキング後の素材耐力が２６５ＭＰａ以上であり、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶ボディの胴部の引張強さが３３０ＭＰａ超３８０ＭＰａ以下（好ましくは３４０ＭＰａ超）であるとともに、前記胴部の伸びが４％以上であることを特徴とする、耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板。
（２）請求項２に記載の発明
さらに、質量％でＺｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．１５％の内の１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板。

缶ボディの耐流通ピンホール性を向上させるためには、缶ボディの胴部の板厚を厚くすることが最も効果的である。一方、胴部の板厚を厚くすると、製缶に必要な缶ボディ材の必要量も増大するため、経済的でなくなる。
そこで、缶ボディの底部を薄く形成することにより、必要な缶ボディ材の量を少なくする必要がある。缶ボディの底部は、しごき成形されないため、底部を薄くするためには素材板厚を薄くする必要がある。また、底部が薄くなると該底部の耐圧強度が低下するため、素材自体の強度を高める必要がある。しかしながら、素材の強度を高くすると、しごき成形時に胴部の破断（胴切れ）が生じ易くなる。
本発明者らが鋭意検討した結果、素材の板厚を薄く形成し、且つ製缶された缶ボディ胴部の板厚を厚く形成することにより、総しごき率を低くすることができ、胴切れが生じにくくなることから、素材強度を高くしても、胴切れが発生するのを従来と同レベルに抑制できることを知見した。また、素材強度を高くすることにより、製缶後の缶ボディ胴部の強度も高くできるので、よりピンホールを生じにくくなることを見出し、本発明を完成した。

本発明の耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板は、上述の構成とすることにより、素材板厚を薄くし、且つ胴部板厚を厚くしているので、ＤＩ加工による製缶の際の総しごき率を小さくすることができる。
総しごき率が低くなると、胴部切れが生じにくくなるので、従来よりも素材強度を高くした場合であっても、胴部切れが発生するのを抑制することが可能となる。また、素材強度を高くすることにより、製缶後の缶ボディの胴部の強度も高くできるので、よりピンホールを生じにくくなる。
従って、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板を用いることにより、製造コストを増大させることなく、耐流通ピンホール性に優れた缶ボディを得ることができる。

以下、本発明に係る耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板（以下、缶ボディ用アルミニウム合金板と略称することがある）の実施の形態について説明する。
本実施形態の缶ボディ用アルミニウム合金板は、質量％で、Ｓｉ：０．１５〜０．５％、Ｆｅ：０．３〜０．６％、Ｃｕ：０．１５〜０．５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜２．０％（好ましくは１．５％未満）を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなり、板厚が０．２５０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ未満であり、リオイル量が５０〜３００ｍｇ／ｍ^２（好ましくは２００ｍｇ／ｍ^２以下）であり、ベーキング後の素材耐力が２６５ＭＰａ以上であり、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶ボディの胴部の引張強さが３３０ＭＰａ超３８０ＭＰａ以下（好ましくは３４０ＭＰａ超）であるとともに、前記胴部の伸びが４％以上として概略構成されている。
本実施形態の缶ボディ用アルミニウム合金板は、胴部の厚さが０．１１０ｍｍ超０．１２５ｍｍ以下であり、製造時の総絞り比が２．０〜２．７であり、且つ総しごき率が５０％以上６０％未満の缶ボディの製造に用いるのに適する。

また、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、アルミニウム鋳塊に対して５６０℃〜融点未満の温度範囲で均質化処理を施した後、熱間圧延を行うか、あるいは、更に冷間圧延、および／または、中間焼鈍を施すことによって所定板厚に形成された後、最終圧下率４５％〜９０％の冷間仕上げ圧延を施すことにより、素材としての最終板厚（０．２５０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ未満）に形成される。

［成分組成］
以下、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板において限定する成分組成について説明する。
なお、以下に記載する各元素の含有量は、特に規定しない限り質量％であり、また、特に規定しない限り上限と下限を含むものとする。従って、例えば０.１５〜０.５％は、０.１５％以上、０.５％以下を意味する。

「Ｓｉ」０.１５〜０.５％
Ｓｉは、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板において、同時に含有されるＭｇ等とともに化合物を形成し、固溶硬化、析出硬化及び分散硬化作用で強度を向上させる他、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物を形成して、しごき成型時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を有する。
Ｓｉの含有量が０．１５％未満だと、十分な強度が得られず、また、金属間化合物寸法が大きくなる。また、所望の潤滑性能を発揮できず、ダイス（金型）への焼き付きを防止するのに不充分となる。
Ｓｉの含有量が０.５％を越えると、強度が高くなりすぎ、缶ボディとして製缶した際に胴切れが生じ易くなり、加工性が劣化する。
また、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌとの金属間化合物が溶体化できなくなり、靭性が低下し、ピンホールが生じやすくなる。
従って、Ｓｉの含有量は、０．１５〜０．５％の範囲内とすることが好ましい。

「Ｆｅ」０.３〜０.６％
Ｆｅは、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板において、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の析出量を増加させ、結晶の微細化と、しごき成形加工時にダイスに対して焼き付きが生じるのを防止する効果を有する。
Ｆｅの含有量が０.３％未満だと、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の析出量が少なくなりすぎ、しごき金型への焼き付が生じやすくなる。
Ｆｅの含有量が０.６％を超えると、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の量が多くなりすぎ、靭性低下によって加工性が劣化し、ピンホールが生じやすくなる。
従って、Ｆｅの含有量は、０．３〜０．６％の範囲内とすることが好ましい。

「Ｃｕ」０.１５〜０.５％
Ｃｕは、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板において、Ｍｇ等と金属間化合物を形成し、固溶硬化、析出硬化及び分散硬化作用で強度を高める効果を有する。
Ｃｕの含有量が０.１５％未満だと、充分な強度向上効果が得られない。
Ｃｕの含有量が０.５％を越えると、強度が高くなりすぎ、缶ボディとして製缶した際に胴切れが生じ易くなる。また、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌとの金属間化合物が溶体化できなくなり、靭性低下によって加工性が劣化し、ピンホールが生じやすくなる。
従って、Ｃｕの含有量は、０．１５〜０．５％の範囲内とすることが好ましい。

「Ｍｎ」０.７〜１.２％
Ｍｎは、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板において、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物を形成し、晶出相及び分散相となって分散硬化作用を発揮するとともに、しごき成型加工時にダイスに対して焼き付きが生じるのを防止する効果を有する。
Ｍｎの含有量が０.７％未満だと、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の量が少なくなりすぎて充分な硬化特性が得られず、しごき金型への焼き付が生じやすくなる。
Ｍｎの含有量が１.２％を越えると、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の量が多くなりすぎ、靭性低下によって加工性が劣化し、ピンホールが生じやすくなる。
従って、Ｍｎの含有量は、０.７〜１.２％の範囲内とすることが好ましく、１．０％以下とすることがより好ましい。

「Ｍｇ」０．８〜２．０％（好ましくは、１．５％未満）
Ｍｇは、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板において、固溶体強化作用を有し、圧延加工時に加工硬化性を高めるとともに、ＳｉやＣｕと共存することで分散硬化と析出硬化作用を発揮し、強度を向上させる。
Ｍｇの含有量が０．８％未満だと、上述した充分な効果が得られない。
Ｍｇの含有量が２．０％を超えると、強度が高くなりすぎて加工性、特にカール加工性が劣化し、缶ボディとして製缶した際に胴切れが生じ易くなる。
従って、Ｍｇの含有量は、０．８〜２．０％の範囲内とすることがより好ましく、１．５％未満とすることがより好ましい。

「Ｚｎ及びＴｉ」Ｚｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ０．０５〜０．１５％
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、さらに必要に応じて、質量％でＺｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．１５％の内の１種又は２種を含有する成分組成とすることができる。
Ｚｎは、析出するＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕの金属間化合物を微細化する作用を有する。
Ｚｎの含有量が０．０５％未満だと、上述した充分な効果が得られない。
Ｚｎの含有量が０．３０％を越えると、加工性と耐食性が劣化する。
従って、Ｚｎの含有量は、０．０５〜０．３０％の範囲内とすることが好ましい。

Ｔｉは、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板において、結晶粒を微細化し、加工性を改善する効果を有する。
Ｔｉの含有量が０．０５％未満だと、上述した充分な効果が得られない。
Ｔｉの含有量が０．１５％を越えると、粗大な化合物が生じて加工性が劣化する。
従って、Ｔｉの含有量は、０．０５〜０．１５％の範囲内とすることが好ましい。

［缶ボディ用アルミニウム合金板の板厚］
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板の板厚は、０．２５０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ未満の範囲であることが好ましい。
板厚が０．２５０ｍｍ未満だと、製缶して缶ボディとした際の十分な耐圧強度が得られなくなる。
また、板厚が０．２７５ｍｍ以上だと、缶ボディの底部の重量が重くなり、製造コストが上昇して経済的でない。

［リオイル量］
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板では、冷間仕上圧延後、板の表面に５０〜３００ｍｇ／ｍ^２の潤滑剤をリオイル（塗油）する。リオイルには、深絞り成形の直前に塗油する潤滑剤と親和性が高い潤滑剤を用いれば良く、例えば、深絞り成形の直前に塗油する潤滑剤と同じものを用いることができる。
予め、合金板素材に潤滑剤を少量リオイルしておくことにより、深絞り成形直前に潤滑剤を塗油する際に均一に塗油されるようになり、深絞り、及び、しごき成形の際の潤滑効果が高まり、特にしごき成形時の胴切れを抑制することができる。
リオイル量は、５０〜３００ｍｇ／ｍ^２の範囲であることが好ましい。この範囲であれば、上述の効果が充分に得られる。
また、リオイル量は、より好ましくは２００ｍｇ／ｍ^２以下である。

［ベーキング後の素材耐力（２１０℃×１０分）］
ＤＩ加工後の缶ボディは、洗浄、化成処理後の乾燥時、外面印刷または内面塗装後の焼付け処理によって１８０〜２３０℃の温度に加熱される。この加熱により、一般に、缶底部や胴部の強度が変化する。この、加熱後の強度は、ＤＩ成形時の歪量によって異なる。底部はＤＩ成形時の歪みが小さいため、その加熱後の強度はＤＩ加工前の素材であるアルミニウム合金板を加熱した後の強度とほぼ等しくなる。このため、底部の強度の目安として、素材であるアルミニウム合金板をベーキング（加熱）した後の強度を用いることができる。本発明では、このための加熱条件を、２１０℃×１０分としている。
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板の、ベーキング後の素材耐力は、上記条件でベーキングを行った後の耐力で、２６５ＭＰａ以上であることが好ましい。
上述の条件でベーキングした後の素材耐力が２６５ＭＰａ未満だと、製缶後の缶ボディの十分な耐圧強度が得られなくなる。

［総しごき率及び総絞り比について］
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、胴部の厚さ（最薄部厚さ）が０．１１０ｍｍ超０．１２５ｍｍ以下の缶ボディの製造に用いられる。また、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、ＤＩ加工時の総しごき率が５０％以上６０％未満の缶ボディの製造に用いる。ここで、総しごき率は、次式（４）で表される。
総しごき率（％） ＝ （元の板厚Ｔ１−最終缶ボディ胴部最薄部厚さＴ２）／元の板厚Ｔ１ × １００ ・・・（４）
上記（４）式において、最終缶ボディ胴部最薄部厚さＴ２は、塗膜無しの厚さである。
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、素材板厚が０．２５０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ未満であり、最小のしごき率は、元板厚が０．２５０ｍｍで胴部厚さが０．１２５ｍｍである場合の５０％となる。

ここで、総しごき率を６０％以上とした場合、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は素材強度が高いため、しごき成形時に胴切れが発生しやすく生産性が低下する。一方、総しごき率が５０％より低い場合とは、素材板厚が０．２５０ｍｍよりも小さい場合か、あるいは、胴部板厚が０．１２５ｍｍよりも大きい場合である。
素材板厚が０．２５０ｍｍよりも小さい場合、充分な耐圧強度が得られない。また、胴部板厚が０．１２５ｍｍより大きい場合、耐ピンホール性は向上するものの、実用的な見地からは過剰強度となり、必要な素材の量が増えるため、経済的でない。従って、総しごき率は、５０％以上であることが必要である。

また、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、ＤＩ加工時の総絞り比が２．０〜２．７である缶ボディの製造に用いられる。
総絞り比が２．７より大きいと、２回の絞り工程で絞った場合に、絞り成形時に材料の破断が生じ易くなる。一方、上記素材板厚Ｔ１、最終缶ボディ胴部最薄部厚さＴ２、及び総しごき率の制約下で実用的な容量の缶ボディを得るためには、総絞り比を２．０以上とする必要がある。例えば、一般的に用いられている缶胴径６６ｍｍで容量が３５０ｃｃの缶ボディを成形する場合には、総絞り比を２．２〜２．４とすることが好ましい。また、缶胴径約６６ｍｍで容量が約５００ｃｃの缶ボディを成形する場合には、総絞り比を２．４５〜２．６５とすることが好ましい。

ここで、総絞り比Ａとは、カップ絞り比Ｂ（図１（ａ）〜（ｂ）の工程）と、再絞り比Ｃ（図１（ｂ）〜（ｃ）の工程）を掛け合わせた値であり、次式（１）〜（３）で表される。
カップ絞り比Ｂ ＝ ブランク径Ｄ１／カップ径Ｄ２ ・・・（１）
再絞り比Ｃ ＝ カップ径Ｄ２／胴部径Ｄ３ ・・・（２）
総絞り比Ａ ＝ カップ絞り比Ｂ×再絞り比Ｃ ＝ ブランク径Ｄ１／胴部径Ｄ３ ・・・（３）

［ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶ボディ胴部の引張強さ］
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板をＤＩ加工及び塗装焼付けして得られる缶ボディの胴部の引張強さは、３３０ＭＰａ超３８０ＭＰａ以下であることが好ましい。
ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶ボディ胴部の引張強さが３３０ＭＰａ以下だと、充分な耐流通ピンホール性が得られず、また、３８０ＭＰａを超えると、胴切れが生じ易くなるとともに生産性が低下する。
また、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶ボディ胴部の引張強さは、より好ましくは３４０ＭＰａ超である。

［ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶胴部の伸び］
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板をＤＩ加工及び塗装焼付けして得られる缶ボディの胴部の伸びは４％以上であることが好ましく、５％以上であることが最も好ましい。
ＤＩ成形直後の胴部は、伸びが低く、また脆いためにピンホールを生じやすい。成形された缶ボディは、洗浄及び化成処理して乾燥し、外面塗装印刷及び内面塗装を行った後の焼付けで加熱されることにより、強度は低下するが、延性を回復する。
上述のような加熱の条件を制御することによって、胴部の伸びを上記下限値以上とすることが必要となるが、例えば１０分間、一定温度で加熱する場合、１８０℃の温度では充分でなく、１９０℃以上の温度で加熱する必要がある。

［金属間化合物の数］
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、円相当径が１〜１０μｍの金属間化合物の数が、３０００〜４８００個／ｍｍ^２であることが好ましい。成分組成を上述のように規定し、且つ５６０℃〜融点未満の温度で均質化処理を行なうことにより、この範囲の金属間化合物の分布が得られる。
金属間化合物の数が３０００個／ｍｍ^２未満だと、金属間化合物の量が少なくなりすぎ、しごき金型への焼き付が生じやすくなる。
金属間化合物の数が４８００個／ｍｍ^２を超えると、金属間化合物の量が多くなりすぎ、靱性が低下し、ピンホールが生じ易くなる。
また、金属間化合物の数は、４４００個／ｍｍ^２以下がより好ましい。

［金属間化合物の面積率］
本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、円相当径が１〜１０μｍの金属間化合物の面積率が１．５〜２．５％であることが好ましい。
金属間化合物の面積率が１．５％未満だと、金属間化合物の量が少なくなりすぎ、しごき金型への焼き付が生じやすくなる。
金属間化合物の面積率２．５％を超えると、金属間化合物の量が多くなりすぎ、靭性が低下し、ピンホールが生じやすくなる。
また、金属間化合物の面積率は、２．２％以下であることがより好ましい。

［ＤＩ加工による製缶工程］
以下、図１を用いて、缶ボディ用アルミニウム合金材にＤＩ加工を施して製缶し、缶ボディ１０を得る工程の一例を説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、缶ボディ用アルミニウム合金材に打ち抜き加工を施し、直径が１４９ｍｍの円板状の板材を得る。
ついで、この円板状の板材に絞り加工を施し、図１（ｂ）に示すような、軸線方向における高さが４２ｍｍ、外径が８８．２ｍｍとされたカップ状缶体を形成する。ここで、円板状の板材は、厚さが０．２５０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ未満とされている。

次いで、図１（ｂ）に示すカップ状缶体に再絞り加工を施し、図１（ｃ）に示すような外形６６ｍｍのカップ状缶体とする。ここで、Ｄ１とＤ３との比は、２．０〜２．７とされており、図示例では１４９／６６＝２．２６である。
次いで、総しごき率が５０％以上６０％未満となるように、しごき加工を施し、図１（ｄ）に示すような有底筒状缶体を形成する。この有底筒状体の開口端部は、その缶軸方向に波打つような凹凸形状とされる。

次いで、図１（ｄ）に示す有底筒状体の開口端部を切断して、缶軸方向における大きさ、つまり高さをその全周に亙って約１２３．５ｍｍと同等にし、外径が６５ｍｍ以上６７ｍｍ以下とされた胴部１１と底部１２とを有する横断面円形の缶ボディ１０を形成する。本例では、図２に示すように、底部１２が、胴部１１の缶軸方向における内側に向けて凹むドーム部１２ａを備えるとともに、このドーム部１２ａの外周縁部が胴部１１の缶軸方向における外側に向けて突出する環状凸部１２ｃとされている。この環状凸部１２ｃの缶軸方向における頂部が、缶ボディ１０が正立姿勢となるように、この缶ボディ１０を接地面Ｌ上に配置したときに、接地面Ｌに接する接地部１２ｂとされる。

以上説明したように、本実施形態の耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板によれば、成分組成を上述の範囲内とし、また、素材の板厚を０．２５０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ未満と薄く構成し、且つ製缶された缶ボディの胴部の板厚を０．１１０ｍｍ超０．１２５ｍｍ以下と厚く構成することにより、総しごき率を５０％以上６０％未満と低くすることが可能となるため、胴切れが生じにくくなる。これにより、素材強度を、ベーキング後の素材耐力で２６５ＭＰａ以上と高くした場合でも、胴切れが発生するのを抑制することができる。
また、素材強度を高くすることにより、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶ボディ胴部の強度を、引張強さで３３０ＭＰａ超３８０ＭＰａ以下（好ましくは３４０ＭＰａ超）と高くできるので、前記胴部の突き刺し強度が向上し、胴部にピンホールが生じるのを抑制することができる。
また、素材板厚を薄くすることにより、缶ボディの重量を従来と同等に抑制することができる。
従って、本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板を用いることにより、製造コストを増大させることなく、耐流通ピンホール性に優れた缶ボディを得ることができる。

以下、実施例を示して、本発明の耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものでは無い。
本実施例では、下記表１及び表２に示す成分組成及び製造条件にて、以下の工程で本発明の耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板（実施例）及び比較例の缶ボディ用アルミニウム合金板を作製し、後述の各項目について評価を行った。

［缶ボディ用アルミニウム合金板作製工程］
下記表１に示す成分を含有するアルミニウム合金を溶解し、この溶湯を常法により脱ガス、介在物除去を行い、半連続鋳造により厚さ５５０ｍｍ、幅１．５ｍ、長さ４．５ｍのスラブに鋳造した。次いで、スラブに表１に示す温度で均熱化処理を施した後、熱間圧延を施した。そして、表１に示す条件で必要に応じて冷間圧延及び中間焼鈍を行った後、最終冷間圧延を施して、板厚を０．２７０ｍｍとした実施例１〜６及び比較例１〜６の缶ボディ用アルミニウム合金板、並びに板厚を０．２９５ｍｍとした比較例７の缶ボディ用アルミニウム合金板を得た。なお、実施例１〜６、比較例１〜２及び比較例５〜７の缶ボディ用アルミニウム合金板には、下記表１に示す量でリオイルを施した。
上述のようにして得られた缶ボディ用アルミニウム合金板の各サンプルについて、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｅｒ）を用いてＳＥＭ画像及び組成像を画像解析し、Ｍｎを含有する金属間化合物を測定することにより、円相当径が１〜１０μｍの金属間化合物の数及び面積率を調べた。この際、各サンプルの表面を、圧延痕が消えるまで研磨した後、合金板表面に対して垂直方向の画像を観察し、解析を行なった。
また、缶ボディ用アルミニウム合金板の各サンプルについて、２１０℃で１０分加熱後（ベーキング後）の０．２％耐力ＹＳを測定した。

［缶ボディの製缶］
上述の工程で得られた各実施例及び比較例の缶ボディ用アルミニウム合金板を打ち抜き、直径が１４１ｍｍ、または１４９ｍｍとされた円板状の板材（図１（ａ）参照）を得た。この円板状の板材にＤＩ加工を施し、胴部の最薄部肉厚Ｔ２が下記表２に示す肉厚になるまで絞り加工及びしごき加工を行い、各実施例及び比較例の缶ボディ（３５０ｃｃ缶）を得た。なお、この際の総絞り比及び総しごき率を、前式（１）〜（４）式によって求め、下記表１に示した。

上述のようにしてＤＩ加工した各実施例及び比較例の缶ボディに対し、以下に説明する方法で外面塗装及び外面印刷、並びに内面塗装を行なった。
まず、塗料としてエポキシ系塗料及びアクリル系塗料を使用し、文字情報等の印刷部分も含め、缶ボディの外面に５０ｍｇ／ｄｍ^２の膜厚で塗布した。そして、この缶ボディをオーブンに入れ、１８０℃の温度で３０秒間、加熱乾燥した。
また、上述のようにして外面塗装を施した缶ボディの内面に、スプレーを使用してエポキシ塗料を４０ｍｇ／ｄｍ^２の膜厚で塗布した。そして、この缶ボディをオーブンに入れ、２００℃の温度で６０秒間、加熱乾燥した。

［缶ボディの評価項目］
上述の工程で得られた各実施例及び比較例の缶ボディについて、缶ボディの胴部における引張強さＴＳ、伸び率、及び突き刺し強度を測定した。
引張強さＴＳ及び伸び率は、各実施例及び比較例の缶ボディから引張試験片を採取し、全長７５ｍｍ、平行部長３６ｍｍ、平行部幅１０ｍｍ、つかみ部幅１５ｍｍ、肩半径１５ｍｍの寸法形状に加工した試験片を用いて評価した。この際、缶の接地部から缶軸方向上方に６０ｍｍ離れた部分が引張試験片の中心となり、引張方向が缶軸方向となるようにした。そして、外面及び内面の塗装を、硝酸を用いて脱膜処理した後、引張試験を行うことにより、引張強さＴＳ及び伸び率を測定した。
また、突き刺し強度は、室温（２０℃）雰囲気中において、缶ボディに０．１９６ＭＰａの内圧をかけた状態とし、缶ボディ胴部のうち、接地部から缶軸方向上方に６０ｍｍ離れた部分を、曲率半径２．２５ｍｍとされた押圧子によって径方向内方に向けて押圧し、穴があいた時の押圧力で評価した。この際、押圧子の胴部の径方向内方へ向けた移動速度を２５ｍｍ／ｍｉｎとした。

各実施例、比較例の組成成分、製造条件並びに評価試験結果を表１及び表２に示す。
なお、表１の中間焼鈍の欄に示すＩＡ−ＣＡＬとは、合金板作製工程において、冷間圧延と冷間圧延との間で連続中間焼鈍を行なったことを示し、また、ＨＯＴ−ＣＡＬとは、合金板作製工程において、熱間圧延と冷間圧延との間で連続焼鈍を行なったことを示している。

［評価結果］
表１及び表２に示す結果より、本発明で規定する成分組成を有し、素材にリオイルが施され、本発明で規定する製造条件によって得られた、実施例１〜６に示す本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、何れも、アルミニウム合金板素材の０．２％耐力ＹＳが２６６ＭＰａ以上であった。また、何れも、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶ボディ胴部の引張強さＴＳが３３６ＭＰａ以上であり、伸び率が４．１％以上、突き刺し強度が１４４ＭＰａ以上であった。また、ＤＩ工程（製缶工程）における胴切れ発生率は、０〜１０ｐｐｍの範囲内であった。
このように、実施例１〜６に示す本発明の缶ボディ用アルミニウム合金板は、何れも高い機械的特性を有し、耐流通ピンホール性に優れていることが明らかであるとともに、製造効率に優れていることが明らかである。

これに対し、比較例１の缶ボディ用アルミニウム合金板は、ベーキング後の素材耐力ＹＳ（０．２％耐力）が２５３ＭＰａとされており、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の胴部の引張強さが３２８ＭＰａであった。比較例１の缶ボディ用アルミニウム合金板は、製缶時の胴切れこそ発生しなかったものの、突き刺し強度が１３２ＭＰａとなっており、実施例１〜６の缶ボディ用アルミニウム合金板に比べて劣る結果となった。

また、比較例２の缶ボディ用アルミニウム合金板は、ベーキング後の素材耐力ＹＳ（０．２％耐力）が２６４ＭＰａとされており、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の胴部の引張強さが３２６ＭＰａであった。比較例２の缶ボディ用アルミニウム合金板は、製缶時の胴切れこそ発生しなかったものの、突き刺し強度が１３３ＭＰａとなっており、実施例１〜６の缶ボディ用アルミニウム合金板に比べて劣る結果となった。

また、素材にリオイルが施されていない比較例３の缶ボディ用アルミニウム合金板は、ベーキング後の素材耐力ＹＳ（０．２％耐力）が２６６ＭＰａとされており、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の胴部の引張強さが３３６ＭＰａであった。比較例３の缶ボディ用アルミニウム合金板は、突き刺し強度が１４５ＭＰａと比較的高い数値になっているものの、製缶時の胴切れ発生率が１００ｐｐｍとなった。

また、素材にリオイルが施されていない比較例４の缶ボディ用アルミニウム合金板は、ベーキング後の素材耐力ＹＳ（０．２％耐力）が２７５ＭＰａとされており、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の胴部の引張強さが３５０ＭＰａであった。比較例４の缶ボディ用アルミニウム合金板は、突き刺し強度が１４２ＭＰａと比較的高い数値になっているものの、製缶時の胴切れ発生率が２００ｐｐｍとなっており、実施例１〜６の缶ボディ用アルミニウム合金板に比べて劣る結果となった。

また、比較例５の缶ボディ用アルミニウム合金板は、リオイル量が４０ｍｇ／ｍ^２と、本発明の規定範囲外となっている。比較例５の缶ボディ用アルミニウム合金板は、突き刺し強度は１５３ＭＰａと比較的高かったものの、胴切れ発生率が１００ｐｐｍとなっており、実施例１〜６の缶ボディ用アルミニウム合金板に比べて劣る結果となった。

また、比較例６の缶ボディ用アルミニウム合金板は、Ｍｇの含有量が２．２９％と、本発明の規定範囲外となっており、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の引張強さＴＳが３８２ＭＰａであった。比較例６の缶ボディ用アルミニウム合金板は、突き刺し強度は１４９ＭＰａと比較的高かったものの、胴切れ発生率が２００ｐｐｍとなっており、実施例１〜６の缶ボディ用アルミニウム合金板に比べて劣る結果となった。

また、比較例７の缶ボディ用アルミニウム合金板は、素材板厚が０．２９５ｍｍ、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の胴部の最薄部肉厚Ｔ２が０．１０６ｍｍと、本発明の規定範囲外となっている。比較例７の缶ボディ用アルミニウム金属板は、突き刺し強度が１２５ＭＰａとなり、また、胴切れ発生率が３００ｐｐｍとなり、実施例１〜６の缶ボディ用アルミニウム合金板に比べて劣る結果となった。従って、比較例７の缶ボディ用アルミニウム金属板は、総しごき率が６４．１％と本発明の規定範囲外となっている。

以上の結果により、本発明で規定された各種特性を有する缶ボディ用アルミニウム合金材が、高い機械的特性を有し、耐流通ピンホール性に優れていることが明らかである。

本発明の耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金材をＤＩ加工して製缶する際の工程を説明する概略図である。 図１に示す缶ボディの一部拡大縦断面図である。

符号の説明

１０…缶ボディ、１１…胴部、１２…底部

Claims (2)

1. 胴部の厚さが０．１１０ｍｍ超０．１２５ｍｍ以下であり、製造時の総絞り比が２．０〜２．７であり、且つ総しごき率が５０％以上６０％未満の缶ボディの製造に用いる缶ボディ用アルミニウム合金板であって、
   質量％で、Ｓｉ：０．１５〜０．５％、Ｆｅ：０．３〜０．６％、Ｃｕ：０．１５〜０．５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜２．０％を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなり、
   板厚が０．２５０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ未満であり、リオイル量が５０〜３００ｍｇ／ｍ^２であり、ベーキング後の素材耐力が２６５ＭＰａ以上であり、ＤＩ加工及び塗装焼付けによる製缶後の缶ボディの胴部の引張強さが３３０ＭＰａ超３８０ＭＰａ以下であるとともに、前記胴部の伸びが４％以上であることを特徴とする、耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板。
2. さらに、質量％でＺｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．１５％の内の１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐流通ピンホール性に優れる缶ボディ用アルミニウム合金板。
   
   

Images