JP3715102B2 - Aluminum alloy laminate and method for producing the same - Google Patents

Description

【０００６】
また、飲料用缶には、塗装や印刷が施されるが、塗装時の大気中への有機溶剤の排出や、ＵＢＣをリサイクルする過程で塗装皮膜が燃焼する際、塩素化合物などの有害物質が発生し易いことが問題になっている。このため水性塗料の採用や有害物質が生じにくい塗料への変更が進んでいる。しかし、エンド部用素材は、焼付塗装した後に、エンド部に成形加工されるため、成形加工時に塗装皮膜の損傷が生じ易い。このため特に飲料用缶の内面側では、耐皮膜損傷性が優れたＰＶＣ系塗料など塩素を含む塗料が現在でも使用されており、塗装皮膜の厚さも厚くせざるを得ないのが実情である。
【０００７】
これらの問題に対処する方法として、まずエンド部をＵＢＣを原料として用いる方法が、古くから提案されてきた。また、塗装に関する問題を回避する手段として、種々の樹脂フィルムをラミネートする方法が提案されており、中でもポリエチレン・テレフタレートなど、製造時や燃焼時に有害物質を生じにくい熱可塑性樹脂フィルムを積層する方法が有望と考えられる。
【０００８】
たとえば、特表平７−５０７５２５号公報では、従来ボディ部に用いられてきた３００４合金からなる板にポリエステルフィルムを積層したエンド部が提案されており、エンド部の形状を規定することにより、５１８２合金に比べ強度の低い３００４合金がエンド部に使用可能であることが述べられている。
【０００９】
しかしながら、３００４合金は、５１８２合金にくらべ強度が低いため、５１８２合金製のエンド部と同等の耐圧強度を得るためには、板厚を厚くする必要があり、３００４合金の圧延性が優れることを考慮しても、エンド部の製造コストは必ずしも低下しない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、製造コスト低減を考慮し、ＵＢＣを主原料として用いることを前提に、強度向上法について種々検討した。
３ＸＸＸ系アルミニウム合金の強度を向上する方法として、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃｕなどの添加元素量を増加する方法、最終冷間圧延率を高くする方法は周知である。また、中問焼鈍を高温で行い、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕを溶体化する方法も広く行われている。この方法によると、冷間圧延時の加工硬化性が増加するだけでなく、時効硬化性が付与され、圧延板やその成形品に焼付け塗装を施す際に、焼鈍軟化を抑制したり、析出硬化を生じさせることが可能である。さらに、溶体化処理を施した圧延板を冷間圧延する際に、途中で時効処理を施すことにより、引き続き冷間圧延する際の加工硬化性を著しく増加させる方法が提案されている。しかし、詳しくは後述するが、本発明者等の検討によると、これらの方法で強化した３ＸＸＸ系合金を用いて缶エンドを製造すると、５ＸＸＸ系合金と比較し、以下説明するブローアップを生じ易いという問題点が明らかとなった。
【００１１】
現在、飲料用缶のエンド部には、イージー・オープン・エンドが広く用いられている。イージー・オープン・エンドには、スコア加工を施した開口部が設けられるが、開口部の優れた開口性が要求される一方、缶内圧によって容易に開口しないように、開口部の高い耐圧性が要求される。エンド部を通常の充填後の巻き締めと同様にボディ部に巻き締め、内圧を負荷した場合、５１８２合金製のエンド部では、内圧が高まると、通常、カウンターシンクより内側が外側に突き出す挫屈現象を生じる。このため通常はこの挫屈発生応力を耐圧強度としている。しかしながら、エンド部の形状などに不具合がある場合、このような挫屈を発生する前に開口部が破損したり、挫屈時のパネルの変形に伴って開口部が破損することがある。このような開口部の破損をブローアップと呼ぶ。開口部が破損すると飲料が飛散し、二次的な損害が発生する恐れがあるため、開口部の破損は、上記の挫屈発生応力より、より高い圧力で発生することが必要である。
【００１２】
本発明は、以上のような背景に鑑み、従来の５１８２合金製エンド部と同等の強度を有するとともに、優れた耐ブローアップ性を満足し、しかもＵＢＣを原料として使用してすることができ、さらに素材製造時やリサイクルの過程で有害物質を生じにくい、飲料用缶のエンド部に用いて好適なアルミニウム合金積層板およびその製造方法の提供を課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記課題を解決するために、アルミニウム合金板の機械的強度について検討を行った。その結果、飲料用缶のエンド部として充分な耐圧強度を得るためには、アルミニウム合金板の耐力が３００ＭＰａ以上必要であり、また優れた耐ブローアップ性を得るためには、引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）を１．１５以上とする必要があることを知見した。
そして、ＵＢＣを原料として使用できる合金組成を有するアルミニウム合金板であっても、その製造方法を特定することにより、耐力３００ＭＰａ以上、かつ引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）が１．１５以上の機械的強度を得ることができることを確認した。
【００１４】
本発明は以上に基きなされたものであり、アルミニウム合金板と、その片面または両面に熱可塑性樹脂フィルムを積層したアルミニウム合金積層板において、
アルミニウム合金板が、
Ｍｎ ０．６〜１．２％
Ｍｇ １．５〜３．２％
Ｓｉ ０．２〜０．５％
Ｃｕ ０．３〜０．５％
Ｆｅ ０．３〜０．６％
を含有し、残部アルミニウムとその他の不純物元素からなる組成を有するとともに、その耐力が３００ＭＰａ以上、かつ、引張強さと耐力との比が１．１５以上であるアルミニウム合金積層板により前記課題を解決した。
【００１５】
以上のアルミニウム合金積層板において、熱可塑性樹脂フィルムがポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルムを２層以上積層した多層フィルムであり、アルミニウム合金板と接する樹脂フィルムの融点が１８０〜２３０℃であり、その上に積層される樹脂フィルムの融点が２４５〜２６５℃であることが望ましい。
【００１６】
本発明の合金組成からなるアルミニウム合金板の耐力を３００ＭＰａ以上、引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）を１．１５以上とするには、アルミニウム合金板を１０〜２００℃／ｓの加熱速度で４８０℃〜（融点−５℃）の温度範囲まで加熱して１〜３０秒保持し、その後１００℃以下の温度まで１０〜２００℃／ｓの冷却速度で冷却した後、４０〜７５％の冷間圧延を施して最終板厚とし、また、アルミニウム合金板を加熱後、熱可塑性樹脂フィルムを加圧圧着し、加圧圧着後さらに後加熱を施してアルミニウム合金板に熱可塑性樹脂フィルムを積層する際に、前記積層工程中のアルミニウム合金板の最高加熱温度が２８５℃以下であり、かつ２４５〜２８５℃の温度範囲の加熱時間を１〜６０秒とすればよい。
【００１７】
要するに本発明は、耐力３００ＭＰａ以上、引張強さと耐力との比１．１５以上という機械的強度を得るために、アルミニウム合金組成を、ＭｇおよびＣｕ添加量がそれぞれ１．５〜３．２％、０．３〜０．５％と、通常のボディ部を構成する合金と比較し、高組成の合金を用い、これらの添加元素を十分に溶体化するため、中間焼鈍を充分高温で行い、かつ、最終冷延率を４０〜７５％（好ましくは４０〜６０％）とすることを骨子とするものである。
【００１８】
以下本発明を詳述する。
＜合金組成＞
まず本発明のように合金組成を定めた理由を述べる。
ＵＢＣのボディ部およびエンド部を分離することは一般に困難なため、ＵＢＣをボディ部用およびエンド部用の双方の原料として使用するためには、両者が同一の成分を有することが好ましい。しかし、両者が同一成分であっても、リサイクル過程で不純物の混入や成分の損失による成分変化が生じるため、成分調整を行う必要がある。従来の飲料用缶のボディ部、エンド部を構成する代表的な合金の化学組成、および当該合金を用いた飲料用缶全体の平均組成（ただし、ボディ部とエンド部の重量比が４：１とした場合）は表１に示す通りであるが、いずれの合金も、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｎなどが含まれる。このうちＭｇは、再溶解時に蒸発・酸化を防止するのが困難なため、リサイクル時に減少し易い。一方、Ｆｅ、Ｓｉは、ＵＢＣに付着、混入した砂塵等の不純物、あるいは再溶解時に炉材・溶解治具などから溶湯中に混入し易く、Ｔｉは印刷に用いる顔料から混入しやすいため、リサイクル時に増加しやすい。本発明では、これらのリサイクル時の成分変化も考慮し、かつ必要な特性を得るために以下のように合金成分とした。
【００１９】
Ｍｎは３００４合金などのしごき加工が施されるボディ部用合金の必須添加元素である。Ｍｎは強度を向上する効果を有するが、Ａｌ，Ｆｅ，Ｓｉなどと粗大な金属間化合物を形成し易く、靱性を低下させ、スコア加工時に微細クラックを生じ易くし、ブローアップを生じ易くする。したがって、含有量は少ない方が好ましいが、１．２％以下であれば、使用可能である。一方、０．６％以下とすると、ＵＢＣを主原料として用いることができないため下限を０．６％とした。飲料用缶スクラップの使用率を最大とするためには、０．８〜１％とすることが好ましい。
【００２０】
Ｍｇは、強度を向上する効果を有し、耐力、引張強さを向上するが、特に熱可塑性樹脂フィルム積層後の引張強さを高め、引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）を高くし、ブローアップを生じにくくする。しかし、１．５％未満では、効果が不十分である。また、３．２％を超えると、圧延性が著しく低下する。さらに、３．２％を超えると、合金の融点が低下するため、均質化温度や溶体化処理を行う中間焼鈍温度を高くできなくなり、このため、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、などの溶体化が困難になるとともに、これらの元素の粗大な金属問化合物の量が増すため、耐ブローアップ性が低下する。そこで上限を３．２％とした。好ましくは、２．３〜３．２％の範囲である。
【００２１】
本合金のＭｇ添加量は、従来の飲料用缶のボディ部を構成する合金より高いが、Ｍｇは再溶解時に酸化による損失を生じ易いため、本発明のアルミニウム合金積層板を用いたＵＢＣはボデ部の原料としても好適である。一方、現在広く用いられているＭｇ量が高い５１８２合金製工ンド部の場合でも、ＵＢＣがボディ材の原料とし広く用いられている。Ｍｇの酸化による損失は、原料のリサイクル歩留まりの低下を意味するが、現状では積極的に酸化を抑制するとボディ用合金の原料として使用できなくなる。
【００２２】
Ｓｉは、強度を向上する効果を有する。しかし、ＳｉはＭｎ、Ｍｇなどと金属間化合物を形成しやすく、添加量を０．５％以上としても、溶体化ができないため、上限を０．５％とした。Ｓｉ量が高いと、本合金をエンド部として用いた飲料用缶のスクラツプを、ボデイ部用のスクラップとして用いることも困難になるので０．４％以下とするのがより好ましい。また、下限は、飲料用缶スクラップを原料として用いることを考慮して０．２％以下とした。なお、現在、主として用いられる飲料用缶のボディ部を構成する合金のＳｉ含有量は、０．１５〜０．３５％程度の範囲であるが、Ｓｉ量が低いと飲料用缶スクラッフを主原料として用いることが困難であり、ＵＢＣを主原料としているボディ部では、０．２５〜０．３５％程度のＳｉ含有量を有するのが一般的である。
【００２３】
Ｃｕは強度を向上する効果を有し、耐力、引張強さを向上するが、特に熱可塑性樹脂フィルム積層後の引張強さを向上し、引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）を高くし、ブローアップを生じにくくする。０．３％未満では十分な効果が得られず、一方０．５％を超えると、このアルミニウム合金板を用いた飲料用缶を一般のボディ部のスクラップとして用いることが困難になる。そこで、Ｃｕ量を０．３〜０．５％とした。
【００２４】
現在、主に使用されている飲料用缶のボディ部のＣｕ含有量は０．０５〜０．３％の範囲であり、本発明にかかる合金のＣｕ添加量に比べ低い。しかし、ＣｕはＳｉ、Ｆｅなどに比べると、リサイクル時の増加が生じにくいので、本発明にかかる合金をエンド部として用いたＵＢＣをボディ部製造用の原料として用いる場合でも、Ｆｅ、Ｓｉ量の調整のために純Ａｌなどを添加すれば同時にＣｕ量も調整可能である。全般的なリサイクル性を考慮すると、０．２〜０．３％のＣｕを含有するアルミニウム合金からなるボディ部と、０．３５〜０．４５％のＣｕを含有する本発明にかかる合金からなるエンド部とを組み合わせることが好ましい。
【００２５】
Ｆｅは３００４合金などのしごき加工が施されるボディ部用合金の必須添加元素であり、ＵＢＣに０．３５〜０．５％程度含まれる。Ｆｅは、Ａｌ，Ｍｎ，Ｓｉなどと粗大な金属間化合物を形成し、靱性を低下させ、スコア加工時に微細クラックを生じ易くする。その結果、ブローアップが生じ易くなるので、含有量は少ない方が好ましいが、０．６％以下であれば、ブローアップの問題を回避できる。また、０．３％未満とすると、ＵＢＣの原料としての使用率が低くなるので、０．３〜０．６％とした。飲料用缶スクラップの使用率を最大とするためには、０．４〜０．５％とすることが好ましい。
【００２６】
Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｒはいずれも本発明における積極的な添加元素ではないが、ＵＢＣに含まれる元素であり、ＵＢＣを原料とする場合には、それぞれ、０．０２〜０．４％、０．０１〜０．２％、０．０５％以下の範囲で含有することがある。そして、この範囲であれば、本発明に悪影響を与えない。
【００２７】
＜製造方法＞
以下本発明アルミニウム合金積層板の製造方法について説明する。
本発明の積層板に用いるアルミニウム合金板は、半連続鋳造で製造された鋳塊に、均質化処理を施し、熱間圧延後、冷間圧延し、その後中間焼鈍を施し、さらに所望板厚まで冷間圧延を行い、熱可塑性樹脂フィルムを積層する。
【００２８】
鋳塊に施す均質化処理は、粗大な金属間化合物の体積率を低下させるため、５４５℃以上融点未満の高温で施すことが好ましい。
【００２９】
均質化処理後熱間圧延および冷間圧延されたアルミニウム合金圧延板は、中間焼鈍を施される。中間焼鈍は、１０〜２００℃／ｓの加熱速度で４８０℃〜（融点−５℃）の温度範囲まで加熱し、同温度範囲に５〜３０Ｓ保持後、１００℃以下の温度まで１０〜２００℃／ｓの冷却速度で冷却する。
冷間圧延された圧延板を、速度１０〜２００℃／ｓで急速加熱し、再結晶させることにより、微細で、かつ等方的な再結晶集合組織が得られる。さらに４８０℃〜（融点−５℃）の温度範囲まで加熱し、同温度範囲に５〜３０Ｓ保持し、１００℃以下の温度まで１０〜２００℃／ｓの冷却速度で冷却することによって、Ｍｇ，Ｃｕ，Ｓｉを十分溶体化することが重要である。溶体化が不十分であると、充分な強度が得られず、アルミニウム合金板の引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）を高くすることができない。
【００３０】
溶体化温度が低すぎると、充分な溶体化ができないため、下限温度は４８０℃としたが、５２０℃以上とすることが好ましい。
また、加熱速度は、１０℃／ｓ未満では等方的な再結晶集合組織が得られず、また、２００℃／ｓを超えると加熱時に板に反りが生じ易くなり、平らな板が得られない。冷却速度は、１０℃／ｓ未満では十分な溶体化が行われず、また、２００℃／ｓを超えると冷却時に板が反りが生じ易くなる。
【００３１】
続いて、４０〜７５％の冷間圧延を施し、所望の板厚とする。圧延率が低いと、充分な強度が得られないため、下限は４０％とした。一方、圧延率が高くなると、引張り強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）が低下するため、上限は７５％とした。圧延率は４０〜６５％であることが好ましい。
【００３２】
以上の冷間圧延により所望板厚となったアルミニウム合金板は、クロメート処理、あるいは、陽極酸化処理、エッチング処理などの表面処理を施した後、熱可塑性樹脂フィルムを積層する。
積層は、加熱した合金板の少なくとも片面に熱可塑性樹脂フィルムを加圧ロール等を用いて加圧圧着して行われる。加圧圧着後、フイルムの密着性やフイルム特性を制御するため、さらに加熱・保持を実施することが望ましい。以上の一連の積層工程中、アルミニウム合金板の最高加熱温度は２８５℃とし、かつ２４５〜２８０℃の間に１〜６０秒加熱・保持することにより、３００ＭＰａ以上の耐力と、１．１５以上の引張り強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）とを得ることができる。加熱温度が上記温度より低いか、加熱保持時間が短いと引張り強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）が低くなり、また加熱温度が上記温度範囲より高いか、加熱保持時間が長いと耐力が低くなる。量産性を考慮すると、短い方が好ましく、１〜３０秒が好ましい。
【００３３】
上述の加熱条件で圧着する熱可塑性樹脂フィルムとして、ポリエチレンテレフタレート系のフイルムを２層以上積層することが好適である。特に、アルミニウム合金板と接するフィルム（以下「内層フィルム」ということがある）を、厚み約０．５〜２μｍ、ジカルボン酸として１８〜２４％のイソフタル酸を含有し、融点が１８０〜２３０℃の非結晶性共重合ＰＥＴとし、その上に積層するフィルム（以下「外層フィルム」ということがある）を、厚み７〜１０μｍ、ジカルボン酸として０〜６％のイソフタル酸を含有し、融点が２４５〜２６５℃のＰＥＴとした２層フィルムが好適である。
外層フイルムには、滑剤として、例えば、粒径１〜１．５μｍの無定型シリカを５００〜１０００ｐｐｍ含有することが好ましい。このようなフィルムは、通常、共押出し、２軸延伸することにより製整され、通常５０％以上の結晶化度を有する。
【００３４】
なお、内層フィルムの融点を１８０〜２３０℃とするのは、前述の積層加熱条件で良好な密着性を得るためである。また、外層フィルムの融点を２４５〜２６５℃とするのは、前述の積層加熱条件でフィルムを溶融させ、その後冷却した後、非晶質状態を得るためである。
【００３５】
上述の２層のフィルムを積層する際には、フィルムの加圧圧着時に、アルミニウム合金板の温度が、内層フィルムの融点−５℃以上、外層フィルムの融点＋５℃以下の温度となるよう予備加熱する。さらに一旦圧着した後、外層フィルムの融点以上、融点＋４０℃以下の温度範囲において、２４５〜２８５℃の温度範囲に１〜３０秒保持した後、外層フィルムのガラス転移点以下の温度に冷却することにより、積層フイルムを非晶質化する。フイルムを非晶質化するのは、アルミニウム合金積層板をエンド部に成形加工する際のフィルムの成形加工性を向上するためである。後加熱の温度や保持時間が上限を越えるとフイルムが劣化し、分子量が低下するので好ましくない。
【００３６】
なお、冷間圧延されたアルミニウム合金板は、熱可塑性樹脂と積層されるまでの間に、８０℃〜２００℃の温度範囲に長時間維持することは避けるべきである。溶体化処理および冷間圧延された圧延板は高い時効硬化性を有し、８０〜２００℃で保持すると、時効硬化が促進し積層後の耐力は向上するものの、引張り強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）比が低くなって、耐ブローアップ性が低下するからである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
＜従来例＞
まず、従来提案されてきた方法で製造した３ＸＸＸ系アルミニウム合金板を用いて製造した積層板、エンド部に基づき、その問題点を指摘する。
表２に示す合金のうちＡ８およびＡ９の合金を溶製、半連続鋳造し、厚さ６００×幅１４００×長さ４０００ｍｍの鋳塊とした。鋳塊の圧延面となる表面を１２．５ｍｍ面削後、５６５℃で８ｈ保持の均質化処理を施し、保持終了後直ちに熱間圧延を行い、厚さ７ｍｍの熱間圧延板とした。熱間圧延板を中間焼鈍板厚（０．５８８または０．９４０または１．０７ｍｍ）まで冷間圧延し、その後、表３に示すIV、VIII、IX、X、XIのいずれかの工程で０．２３５ｍｍの圧延板を製造した。表３中の中間焼鈍は、いずれの場合も連続焼鈍炉を用いて行った。
【００３８】
【表２】

【００３９】
【表３】

【００４０】
なお、工程IV、VIIIの条件は、表３に記載されているように、中間焼鈍後、それぞれ６０％、７８％の冷間圧延を施した。工程XIは、工程VIIIにより得られた０．２３５ｍｍ厚の冷間圧延板を１７０℃に加熱し、１ｈ保持する時効処理を施したものである。また、工程X、XIは、表３に示す条件の中間焼鈍を施した後、３８％の冷間圧延をし、ついで１６０℃で４ｈ保持する中間時効処理後、さらに、それぞれ、３６％、５９％の冷間圧延を施して、０．２３５ｍｍの板厚とした（以下、この工程を「ＴＭＴ工程」ということがある）。
【００４１】
以上の各条件で得られた板は、脱脂、水洗、燐酸クロム酸処理、水洗、乾燥工程を施し、２０ｍｇ／平方メートルの燐酸クロム酸皮膜をその表面に形成した。積層フィルムとしては、共押出し後、２軸延伸した２層ＰＥＴフィルムを用いた。アルミニウム合金板と接する側の内層フィルムは、フタル酸成分として、７９ｍｏ１％のテレフタル酸と２１ｍｏ１％のイソフタル酸、および、ジオール成分として、１００ｍｏ１％のエチレングリコールを主成分として含有し、その他少量の不純物とオリゴマー等の副生成物を含有する非結晶性の共重合ＰＥＴフィルムとした。なお、厚さは１．０μｍ、融点は１９９℃である。また、外層フィルムとしては、フタル酸成分として、９８ｍｏｌ％のテレフタル酸と２ｍｏｌ％のイソフタル酸、および、ジオール成分として、１００ｍｏｌ％のエチレングリコールを主成分として含有し、滑剤として、８００ｐｐｍの無定型シリカを含有し、その他少量の不純物とオリゴマー等の副生成物を含有するＰＥＴを用いた。このＰＥＴフィルムは、２軸延伸し、熱安定化された構造を有し、厚さ８μｍ、融点２５５℃である。
【００４２】
フィルムの積層は、アンコイラー、予備加熱装置、加圧圧着ロール、後加熱装置、保持炉、水冷装置、乾燥装置、巻き取り装置が順に配置された連続式積層装置を用いて行った。積層時のアルミニウム合金板の温度変化の例を図１に示す。まず、アンコイラーから導かれたアルミニウム合金板は予備加熱装置により予備加熱温度Ｔ１まで加熱され、加圧圧着ロールヘ導かれる。アルミニウム合金板の通板ラインの両側に配置されたフィルム用アンコイラーから、フイルムが供給され、加圧圧着ロールにて、アルミニウム合金板の両面にフイルムが加圧圧着される。予備加熱装置から加圧圧着装置に導かれる過程で放熱により合金板の温度がやや低下する。加圧ロール直前で測定した金属板温度がＴ２である。合金板の温度は、温度制御された加圧ロールでフイルムを圧着する際に急激に低下し、さらに後加熱装置に導かれる過程でやや低下し、後加熱装置直前で、積層板の温度はＴ３となる。ついで、積層板は、後加熱装置により温度Ｔ４まで加熱される。ついで、冷却速度を制御するために設けられた保持炉中を冷却されながら通過し、水冷装置直前で温度Ｔ５となる。水冷された積層板は水切り後乾燥され、コイル状に巻き取られる。表４のＡ欄には、本従来例のＴ１〜Ｔ５の各温度を示す。
【００４３】
【表４】

【００４４】
上記の方法で製造された積層板および５１８２合金に塗装が施されている市販のエンド用塗装板について、引張試験を行い引張強さおよび耐力を求めた。また、ビール等の飲料用缶に用いられる２０４（２＋４／１６インチ）径エンド用の金型を用いて飲料用缶のエンド部を試作し、耐圧試験および実際に開口してみて問題が生じないかどうかの開口性を評価した。その結果を表５に示す。
【００４５】
【表５】

【００４６】
従来例１は、典型的なボディ部用合金板と同様の条件で製造した合金板を用いて積層板を製造した例である。５１８２合金を用いた従来例１１と比較すると著しく耐圧強度が低い。
中間焼鈍を施した後、３８％の冷間圧延し、ついで１６０℃で４ｈ保持する中間時効処理後、さらに、３６％の冷間圧延を施した従来例２、あるいは従来例１に比べて最終圧延率を高くした従来例３は、従来例１に比べると耐圧強度が向上するものの、５１８２合金に比べると未だ耐圧強度が低い。
【００４７】
中間焼鈍を施した後、３８％の冷間圧延をし、ついで１６０℃で４ｈ保持する中間時効処理後、さらに、５９％の冷間圧延を施した従来例４では、５１８２合金にに近い耐圧強度を示すが、ブローアップ発生率が高くなる。
従来例５，従来例７，従来例９は、通常のボディ部を構成する合金に比べるとＭｇおよびＣｕ量がやや高い合金を用いた例である。高最終冷延率、ＴＭＴ工程、時効処理工程を採用することにより、５１８２合金と同等以上の耐圧強度が得られるが、いずれもブローアップ発生率が著しく高い。
従来例６，従来例８，従来例１０は、工ンド部成形時のスコア加工条件を変え、スコア部の残厚を厚くした例である。ブローアップ発生率は低下するが、通常の開口操作で、スコア部が全周破断して蓋が完全に開く前に、ヒンジ部が部分的に破断して、開口不良が生じてしまった。
【００４８】
以上の結果から、従来より提案されてきた各種の強化方法により、合金板の強度を高め、耐圧強度を向上することは可能であるが、さらに耐ブローアップ性、開口性とを満足させることが困難であることが解る。なおこれらの合金を用いた場合でも、アルミニウム合金板の板厚を厚くしたり、エンド部の各部形状を最適化することにより、充分な耐圧強度と耐ブローアップ性、開口性が確保できることは言うまでもないが、素材重量が増加したり、成形寸法の許容誤差が減少したり、あるいは、エンド設計の自由度が低下し、意匠性や種々の機能性の点で不利が生じることが懸念される。
【００４９】
＜実験例Ａ＞
表２のＡ１〜Ａ７（本発明で規定する合金組成の範囲内）、Ａ１０〜Ａ１４（本発明で規定する合金組成の範囲外）の合金、表３のIまたはIIの合金板製造条件、表４のＡのフィルム積層条件を採用し、他の工程は前記従来例と同様（スコア部の残厚はすべて０．１００ｍｍとした）にして、アルミニウム合金積層板、エンド部を製造、試作して同様の評価を行った。評価結果を表６に示す。
【００５０】
【表６】

【００５１】
実施例１〜７のアルミニウム合金積層板はいずれも本発明で規定する合金組成を有し、しかも本発明で規定する条件で製造されているため、３００ＭＰａ以上の耐力と１．１５以上の引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）を満足し、高い耐圧強度と低いブローアップ率が達成されることが解る。
【００５２】
これに対して、本発明で規定する製造条件を適用しても、本発明で規定する範囲外の合金からなる場合は、耐圧強度が低いか（比較例２）、あるいは耐圧強度が高いとしてもブローアップ率が高くなる（比較例１、３〜５）ことが解る。
【００５３】
＜実験例Ｂ＞
表２のＡ１またはＡ２の合金、表３のＩの合金板製造条件、表４のＡ〜Ｆの積層条件を採用し、他の工程は前記従来例と同様にして、アルミニウム合金積層板、エンド部を製造、試作して同様の評価を行った。結果を表７に示す。
【００５４】
【表７】

【００５５】
実施例８〜１１のアルミニウム合金積層板はいずれも本発明で規定する合金組成を有し、しかも本発明で規定する条件で製造されているため、３００ＭＰａ以上の耐力と１．１５以上の引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）を満足し、高い耐圧強度と低いブローアップ率が達成されることが解る。
【００５６】
これに対して比較例６は、熱可塑性樹脂フィルム積層時の最高加熱温度が本発明で規定する２８５℃より高い２９０℃となっているため、耐力が３００ＭＰａより低くなり、そのためエンド部の耐圧強度が低い。比較例７、８では、熱可塑性樹脂フィルム積層時の２４５℃以上での加熱時間が本発明で規定する下限値である１秒より短いために積層後の引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）が１．１５より低くなり、ブローアップ率が高い。以上より、本発明で規定する熱可塑性樹脂フィルム積層時の条件が、高い耐圧強度、低いブローアップ率を得るために重要であることが解る。
【００５７】
＜実験例Ｃ＞
表２のＡｌの合金、表３のIII、V〜VIIIの合金板製造条件、表４のＡの積層条件を採用し、他の工程は前記従来例と同様にして、アルミニウム合金積層板、エンド部を製造、試作して同様の評価を行った。結果を表８に示す。
【００５８】
【表８】

【００５９】
実施例１２〜１４のアルミニウム合金積層板はいずれも本発明で規定する合金組成を有し、しかも本発明で規定する条件で製造されているため、３００ＭＰａ以上の耐力と１．１５以上の引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）を満足し、高い耐圧強度と低いブローアップ率が達成されることが解る。
【００６０】
これに対して、比較例９は、本発明で規定する下限値４８０℃より低い４５０℃で中間焼鈍を行っているため、耐力が３００ＭＰａより低く、エンドの耐圧強度が低い。比較例１０は、本発明で規定する７０％より高い７８％の最終冷延率を採用しているため積層板の引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）が１．１５より低く、結果としてブローアップ率が高くなっている。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明によれば、従来の５１８２合金製エンド部と同等の耐圧強度を有するとともに、優れた耐ブローアップ性を満足し、しかもＵＢＣを原料として使用してすることができ、さらに素材製造時やリサイクルの過程で有害物質を生じにくい、飲料用缶のエンド部に用いて好適なアルミニウム合金積層板およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 熱可塑性樹脂フィルム積層時の温度変化の１例を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aluminum alloy laminate used for an end portion of a beverage can.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been an increasing social demand for recycling food containers and the like, and it has become increasingly important that there is no negative impact on the environment, such as the emission of hazardous substances during manufacturing and recycling processes.
[0003]
Aluminum alloy beverage cans (hereinafter simply referred to as “beverage cans”) are composed of two pieces, a body portion and an end portion, and 3XXX series aluminum alloys such as 3004 and 3104 alloys are mainly used for the body portion. In the end portion, 5XXX series aluminum alloy such as 5182 alloy is mainly used.
[0004]
Table 1 shows the chemical composition of a typical alloy constituting the body portion and end portion of a conventional beverage can, and the average composition of the entire beverage can using the alloy (however, the weight ratio of the body portion to the end portion is 4: 1). When recycling beverage cans, it is not normal to separate the body part and the end part, so the body part made of 3XXX series aluminum alloy approximates the average composition as can be seen from Table 1. Therefore, even if used beverage can (Used Beverage Can, hereinafter referred to as UBC) is the main raw material, minor component adjustment is sufficient, but the end part composed of 5XXX series aluminum alloy such as 5182 alloy is the main raw material. Then, considerable component adjustment is required. Therefore, when manufacturing an end part, using UBC as a main raw material was postponed, and this became one factor which prevented the recycling efficiency improvement of a drink can.
[0005]
[Table 1]

[0006]
In addition, beverage cans are painted and printed, but when organic solvents are discharged into the atmosphere during painting or when the coating film burns in the process of recycling UBC, harmful substances such as chlorine compounds are present. The problem is that it tends to occur. For this reason, adoption of water-based paints and changes to paints that are less likely to cause harmful substances are in progress. However, since the material for the end part is molded into the end part after being baked and coated, the coating film is easily damaged during the molding process. For this reason, especially on the inner surface side of beverage cans, paints containing chlorine such as PVC-based paints with excellent film damage resistance are still used, and the thickness of the paint film must be increased. .
[0007]
As a method of dealing with these problems, a method of using an end portion as a raw material has been proposed for a long time. In addition, as a means for avoiding problems related to painting, a method of laminating various resin films has been proposed. Among them, a method of laminating a thermoplastic resin film such as polyethylene terephthalate which hardly causes harmful substances during production or combustion is proposed. Promising.
[0008]
For example, Japanese Patent Publication No. 7-507525 proposes an end portion in which a polyester film is laminated on a plate made of a 3004 alloy that has been used in a conventional body portion. By defining the shape of the end portion, 5182 is proposed. It is stated that 3004 alloy having a lower strength than the alloy can be used for the end portion.
[0009]
However, the 3004 alloy has a lower strength than the 5182 alloy. Therefore, in order to obtain the pressure resistance equivalent to the end portion made of the 5182 alloy, it is necessary to increase the plate thickness, and the 3004 alloy has excellent rolling properties. Even if it considers, the manufacturing cost of an end part does not necessarily fall.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present inventors have studied various methods for improving the strength on the premise that UBC is used as a main raw material in consideration of reduction in manufacturing cost.
As a method for improving the strength of the 3XXX series aluminum alloy, a method for increasing the amount of additive elements such as Mg, Mn, Si, and Cu and a method for increasing the final cold rolling rate are well known. In addition, a method in which medium annealing is performed at a high temperature to form a solution of Mg, Si, and Cu is widely performed. According to this method, not only the work hardening at the time of cold rolling is increased, but also age hardening is imparted, and when applying a baking coating to a rolled plate or its molded product, annealing softening is suppressed or precipitation hardening is performed. Can be generated. Furthermore, a method has been proposed in which, when a rolled sheet that has undergone solution treatment is cold-rolled, an aging treatment is performed in the middle to significantly increase the work hardenability during subsequent cold-rolling. However, as will be described in detail later, according to the study by the present inventors, when a can end is manufactured using a 3XXX-based alloy reinforced by these methods, a blow-up described below is likely to occur as compared with a 5XXX-based alloy. The problem became clear.
[0011]
Currently, an easy open end is widely used at the end of a beverage can. The easy open end is provided with a score-processed opening, but the opening of the opening is required to be excellent, but the opening has high pressure resistance so that it does not open easily due to the internal pressure of the can. Required. When the end part is wound around the body part in the same manner as the normal tightening after filling and internal pressure is applied, the end part made of 5182 alloy usually has a buckle that protrudes outward from the counter sink when the internal pressure increases. Cause a phenomenon. For this reason, this buckling occurrence stress is usually set as the pressure resistance. However, when there is a problem in the shape of the end portion, the opening portion may be damaged before such buckling occurs, or the opening portion may be damaged due to deformation of the panel at the time of buckling. Such breakage of the opening is called blow-up. If the opening breaks, the beverage may scatter and secondary damage may occur. Therefore, the opening breakage needs to occur at a higher pressure than the above-described buckling stress.
[0012]
In view of the background as described above, the present invention has the same strength as the conventional end portion made of 5182 alloy, satisfies the excellent blow-up resistance, and can use UBC as a raw material. It is another object of the present invention to provide an aluminum alloy laminated plate suitable for use in an end portion of a beverage can, which is less likely to generate harmful substances during the production of raw materials and in the course of recycling, and a method for producing the same.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventor has examined the mechanical strength of an aluminum alloy plate. As a result, in order to obtain a sufficient pressure resistance as an end part of a beverage can, the proof stress of the aluminum alloy plate is required to be 300 MPa or more, and in order to obtain excellent blow-up resistance, tensile strength and proof strength The ratio (TS / YS) was found to be 1.15 or more.
And even if it is an aluminum alloy plate which has an alloy composition which can use UBC as a raw material, the ratio (TS / YS) of tensile strength and proof strength (TS / YS) is 1.15 by specifying the manufacturing method. It was confirmed that the above mechanical strength can be obtained.
[0014]
The present invention is based on the above, in an aluminum alloy sheet and an aluminum alloy sheet laminated with a thermoplastic resin film on one or both sides thereof,
Aluminum alloy plate
Mn 0.6-1.2%
Mg 1.5-3.2%
Si 0.2-0.5%
Cu 0.3-0.5%
Fe 0.3-0.6%
The aluminum alloy laminated plate has a composition composed of the balance aluminum and other impurity elements, a proof stress of 300 MPa or more, and a ratio of tensile strength to proof strength of 1.15 or more. .
[0015]
In the above aluminum alloy laminate, the thermoplastic resin film is a multilayer film in which two or more polyethylene terephthalate resin films are laminated, and the melting point of the resin film in contact with the aluminum alloy plate is 180 to 230 ° C., and laminated thereon The melting point of the resin film to be formed is desirably 245 to 265 ° C.
[0016]
In order to set the proof stress of the aluminum alloy plate made of the alloy composition of the present invention to 300 MPa or more and the ratio of tensile strength to proof strength (TS / YS) to 1.15 or more, the aluminum alloy plate is heated at 10 to 200 ° C./s. It is heated to a temperature range of 480 ° C. to (melting point−5 ° C.) at a rate and held for 1 to 30 seconds, and then cooled to a temperature of 100 ° C. or lower at a cooling rate of 10 to 200 ° C./s, and then 40 to 75%. After the aluminum alloy plate is heated, the thermoplastic resin film is pressed and pressure-bonded. After the pressure-pressing and further post-heating is performed, the thermoplastic resin film is applied to the aluminum alloy plate. When laminating, the maximum heating temperature of the aluminum alloy plate during the laminating step is 285 ° C. or less, and the heating time in the temperature range of 245 to 285 ° C. may be 1 to 60 seconds.
[0017]
In short, the present invention provides an aluminum alloy composition having a yield strength of 300 MPa or more and a tensile strength to yield strength ratio of 1.15 or more, with Mg and Cu addition amounts of 1.5 to 3.2%, Compared to 0.3 to 0.5% of an alloy that constitutes a normal body part, using an alloy with a high composition, in order to sufficiently solution these additive elements, intermediate annealing is performed at a sufficiently high temperature, and The gist is to set the final cold rolling rate to 40 to 75% (preferably 40 to 60%).
[0018]
The present invention is described in detail below.
<Alloy composition>
First, the reason for determining the alloy composition as in the present invention will be described.
Since it is generally difficult to separate the body part and the end part of UBC, it is preferable that both have the same components in order to use UBC as a raw material for both the body part and the end part. However, even if both are the same component, component changes occur due to the mixing of impurities and loss of components during the recycling process, so it is necessary to adjust the components. The chemical composition of a typical alloy constituting the body part and end part of a conventional beverage can, and the average composition of the entire beverage can using the alloy (however, the weight ratio of the body part to the end part is 4: 1) In this case, all alloys include Mg, Mn, Fe, Si, Cu, Ti, Zn, and the like. Of these, Mg is difficult to prevent evaporation / oxidation during remelting, and therefore tends to decrease during recycling. On the other hand, Fe and Si are adhering to and mixed with UBC, such as dust and other impurities, or when remelted, it is easy to mix into the molten metal from furnace materials and melting jigs, and Ti is easily mixed from the pigment used for printing. Sometimes easy to increase. In the present invention, in consideration of these component changes during recycling, and in order to obtain necessary characteristics, alloy components are used as follows.
[0019]
Mn is an essential additive element of a body part alloy to be ironed, such as 3004 alloy. Mn has the effect of improving the strength, but tends to form a coarse intermetallic compound with Al, Fe, Si, etc., reduces toughness, easily causes fine cracks during score processing, and easily causes blow-up. Therefore, it is preferable that the content is small, but 1.2% or less can be used. On the other hand, if it is 0.6% or less, UBC cannot be used as the main raw material, so the lower limit was made 0.6%. In order to maximize the use rate of beverage can scrap, it is preferably 0.8 to 1%.
[0020]
Mg has the effect of improving strength, and improves proof stress and tensile strength, but particularly increases the tensile strength after thermoplastic resin film lamination, and increases the ratio of tensile strength to proof strength (TS / YS). And make it difficult for blow-up to occur. However, if it is less than 1.5%, the effect is insufficient. On the other hand, if it exceeds 3.2%, the rollability is remarkably lowered. Further, if it exceeds 3.2%, the melting point of the alloy is lowered, so that the homogenization temperature and the intermediate annealing temperature for performing the solution treatment cannot be increased, so that it is difficult to form a solution such as Mn, Mg, Si, etc. At the same time, the amount of coarse metal compounds of these elements increases, so that the blow-up resistance decreases. Therefore, the upper limit was set to 3.2%. Preferably, it is 2.3 to 3.2% of range.
[0021]
The amount of Mg added to this alloy is higher than that of the alloy constituting the body part of conventional beverage cans. However, since Mg is susceptible to loss due to oxidation during remelting, UBC using the aluminum alloy laminate of the present invention is It is also suitable as a part raw material. On the other hand, UBC is widely used as a raw material for the body material even in the case of the 5182 alloy-made end portion, which is widely used at present. The loss due to the oxidation of Mg means a reduction in the recycling yield of the raw material, but at present, if the oxidation is actively suppressed, it cannot be used as a raw material for the body alloy.
[0022]
Si has an effect of improving strength. However, since Si easily forms an intermetallic compound with Mn, Mg and the like, and even if the addition amount is 0.5% or more, solution cannot be formed, so the upper limit was made 0.5%. When the amount of Si is high, it becomes difficult to use a scrap of a beverage can using the present alloy as an end part as scrap for a body part. The lower limit was set to 0.2% or less in consideration of using can scrap for beverages as a raw material. In addition, Si content of the alloy which comprises the body part of the drink can mainly used now is the range of about 0.15-0.35%, but if the Si amount is low, the can raw material for beverage cans is the main raw material. It is difficult to use as a body part, and a body part using UBC as a main material generally has a Si content of about 0.25 to 0.35%.
[0023]
Cu has the effect of improving strength, and improves proof stress and tensile strength, but especially improves the tensile strength after thermoplastic resin film lamination and increases the ratio of tensile strength to proof strength (TS / YS). And make it difficult for blow-up to occur. If it is less than 0.3%, a sufficient effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.5%, it becomes difficult to use a beverage can using this aluminum alloy sheet as scrap of a general body part. Therefore, the amount of Cu is set to 0.3 to 0.5%.
[0024]
Currently, the Cu content in the body portion of beverage cans that are mainly used is in the range of 0.05 to 0.3%, which is lower than the Cu addition amount of the alloy according to the present invention. However, since Cu is less likely to increase during recycling compared to Si, Fe, etc., even when UBC using the alloy according to the present invention as an end part is used as a raw material for manufacturing a body part, the amount of Fe, Si is small. If pure Al or the like is added for adjustment, the amount of Cu can be adjusted at the same time. In consideration of general recyclability, the body portion is made of an aluminum alloy containing 0.2 to 0.3% of Cu and the alloy according to the present invention containing 0.35 to 0.45% of Cu. It is preferable to combine with an end part.
[0025]
Fe is an essential additive element of the alloy for the body part to be ironed, such as 3004 alloy, and is contained in UBC by about 0.35 to 0.5%. Fe forms a coarse intermetallic compound with Al, Mn, Si and the like, reduces toughness, and easily causes fine cracks during score processing. As a result, blow-up is likely to occur, so it is preferable that the content is low. However, if it is 0.6% or less, the problem of blow-up can be avoided. Moreover, since the usage rate as a raw material of UBC will become low when it is less than 0.3%, it was set as 0.3-0.6%. In order to maximize the usage rate of beverage can scraps, it is preferably 0.4 to 0.5%.
[0026]
Zn, Ti, and Cr are not positive additive elements in the present invention, but are elements contained in UBC. When UBC is used as a raw material, 0.02 to 0.4%, 0.0. It may be contained in the range of 01 to 0.2% and 0.05% or less. And if it is this range, it will not have a bad influence on this invention.
[0027]
<Manufacturing method>
The method for producing the aluminum alloy laminate of the present invention will be described below.
The aluminum alloy plate used in the laminated plate of the present invention is subjected to homogenization treatment on an ingot produced by semi-continuous casting, hot-rolled, cold-rolled, then subjected to intermediate annealing, and further to a desired plate thickness Cold rolling is performed and a thermoplastic resin film is laminated.
[0028]
The homogenization treatment applied to the ingot is preferably performed at a high temperature of 545 ° C. or higher and lower than the melting point in order to reduce the volume ratio of the coarse intermetallic compound.
[0029]
The aluminum alloy rolled sheet that has been hot-rolled and cold-rolled after the homogenization treatment is subjected to intermediate annealing. Intermediate annealing is performed at a heating rate of 10 to 200 ° C./s up to a temperature range of 480 ° C. to (melting point −5 ° C.), maintained at 5 to 30 S in the same temperature range, and then 10 to 200 ° C. up to a temperature of 100 ° C. Cool at a cooling rate of / s.
The cold rolled sheet is rapidly heated at a speed of 10 to 200 ° C./s and recrystallized to obtain a fine and isotropic recrystallized texture. Furthermore, by heating to a temperature range of 480 ° C. to (melting point−5 ° C.), holding in that temperature range for 5 to 30 S, and cooling to a temperature of 100 ° C. or less at a cooling rate of 10 to 200 ° C./s, Mg, It is important to sufficiently dissolve Cu and Si. If the solution is insufficient, sufficient strength cannot be obtained, and the ratio (TS / YS) between the tensile strength and the yield strength of the aluminum alloy plate cannot be increased.
[0030]
If the solution temperature is too low, sufficient solution cannot be achieved. Therefore, the lower limit temperature is set to 480 ° C, but is preferably set to 520 ° C or more.
If the heating rate is less than 10 ° C./s, an isotropic recrystallization texture cannot be obtained, and if it exceeds 200 ° C./s, the plate tends to warp during heating, and a flat plate is obtained. Absent. When the cooling rate is less than 10 ° C./s, sufficient solution is not achieved, and when it exceeds 200 ° C./s, the plate tends to warp during cooling.
[0031]
Subsequently, cold rolling of 40 to 75% is performed to obtain a desired plate thickness. If the rolling rate is low, sufficient strength cannot be obtained, so the lower limit was made 40%. On the other hand, as the rolling ratio increases, the ratio of tensile strength to proof stress (TS / YS) decreases, so the upper limit was made 75%. The rolling rate is preferably 40 to 65%.
[0032]
The aluminum alloy plate having a desired plate thickness by the above cold rolling is subjected to surface treatment such as chromate treatment, anodizing treatment or etching treatment, and then a thermoplastic resin film is laminated thereon.
Lamination is performed by pressure bonding a thermoplastic resin film to at least one surface of a heated alloy plate using a pressure roll or the like. After pressurizing and pressing, it is desirable to further heat and hold in order to control film adhesion and film characteristics. During the above series of lamination steps, the maximum heating temperature of the aluminum alloy plate is 285 ° C., and is heated and held for 1 to 60 seconds between 245 ° C. and 280 ° C., so that the yield strength is 300 MPa or more and 1.15 or more. The ratio of tensile strength to proof stress (TS / YS) can be obtained. If the heating temperature is lower than the above temperature or the heating and holding time is short, the ratio of tensile strength to proof stress (TS / YS) will be low, and if the heating temperature is higher than the above temperature range or the heating and holding time is long, the proof strength will be low. Lower. In consideration of mass productivity, the shorter one is preferable, and 1 to 30 seconds is preferable.
[0033]
As a thermoplastic resin film to be pressure-bonded under the above heating conditions, it is preferable to laminate two or more layers of polyethylene terephthalate film. In particular, a film in contact with an aluminum alloy plate (hereinafter sometimes referred to as an “inner layer film”) has a thickness of about 0.5 to 2 μm, contains 18 to 24% isophthalic acid as a dicarboxylic acid, and has a melting point of 180 to 230 ° C. A film made of amorphous copolymerized PET and laminated thereon (hereinafter sometimes referred to as “outer layer film”) has a thickness of 7 to 10 μm, contains 0 to 6% of isophthalic acid as dicarboxylic acid, and has a melting point of 245 to 245 A two-layer film made of PET at 265 ° C. is preferred.
The outer layer film preferably contains, for example, 500 to 1000 ppm of amorphous silica having a particle size of 1 to 1.5 μm as a lubricant. Such a film is usually prepared by coextrusion and biaxial stretching, and usually has a crystallinity of 50% or more.
[0034]
The reason why the melting point of the inner layer film is 180 to 230 ° C. is to obtain good adhesion under the above-mentioned lamination heating conditions. The reason why the melting point of the outer layer film is set to 245 to 265 ° C. is to obtain an amorphous state after the film is melted under the above-described lamination heating conditions and then cooled.
[0035]
When laminating the above-mentioned two-layer films, preheating is performed so that the temperature of the aluminum alloy plate is a melting point of the inner layer film of −5 ° C. or higher and a melting point of the outer layer film of + 5 ° C. or lower when the film is pressed. To do. Furthermore, after the pressure bonding, after holding in the temperature range of 245 to 285 ° C. for 1 to 30 seconds in the temperature range of the melting point of the outer layer film or higher and the melting point + 40 ° C. or lower, it is cooled to the temperature below the glass transition point of the outer layer film. Thus, the laminated film is made amorphous. The film is made amorphous in order to improve the film formability when the aluminum alloy laminate is formed into the end portion. If the post-heating temperature or holding time exceeds the upper limit, the film deteriorates and the molecular weight decreases, which is not preferable.
[0036]
It should be avoided that the cold-rolled aluminum alloy plate is maintained in the temperature range of 80 ° C. to 200 ° C. for a long time before being laminated with the thermoplastic resin. The solution-treated and cold-rolled rolled plate has a high age-hardening property, and when held at 80 to 200 ° C., the age-hardening is promoted and the yield strength after lamination is improved, but the ratio between the tensile strength and the yield strength ( This is because the (TS / YS) ratio is lowered and the blow-up resistance is lowered.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Conventional example>
First, the problem is pointed out based on the laminated board and end part manufactured using the 3XXX series aluminum alloy plate manufactured by the conventionally proposed method.
Among the alloys shown in Table 2, the alloys A8 and A9 were melted and semi-continuously cast to form an ingot having a thickness of 600 × width of 1400 × length of 4000 mm. The surface to be the rolled surface of the ingot was shaved 12.5 mm, subjected to a homogenization treatment of holding at 565 ° C. for 8 hours, and hot rolled immediately after the holding to obtain a hot rolled plate having a thickness of 7 mm. The hot-rolled sheet is cold-rolled to an intermediate-annealed sheet thickness (0.588 or 0.940 or 1.07 mm), and then 0 in any of the steps IV, VIII, IX, X and XI shown in Table 3. A 235 mm rolled plate was produced. The intermediate annealing in Table 3 was performed using a continuous annealing furnace in any case.
[0038]
[Table 2]

[0039]
[Table 3]

[0040]
In addition, as for the conditions of process IV and VIII, as described in Table 3, cold rolling of 60% and 78% was performed after the intermediate annealing, respectively. In Step XI, the 0.235 mm-thick cold rolled sheet obtained in Step VIII is heated to 170 ° C. and subjected to an aging treatment for 1 h. Steps X and XI were subjected to intermediate annealing under the conditions shown in Table 3, followed by 38% cold rolling, followed by intermediate aging treatment that was maintained at 160 ° C. for 4 hours, and then 36% and 59%, respectively. % Cold rolling was performed to obtain a sheet thickness of 0.235 mm (hereinafter, this process may be referred to as “TMT process”).
[0041]
The plate obtained under each of the above conditions was subjected to degreasing, water washing, phosphoric acid chromic acid treatment, water washing, and drying steps to form a 20 mg / m 2 phosphoric acid chromate film on the surface. As the laminated film, a bilayer PET film biaxially stretched after coextrusion was used. The inner film on the side in contact with the aluminum alloy plate contains 79 mo 1% terephthalic acid and 21 mo 1% isophthalic acid as the phthalic acid component, and 100 mol% ethylene glycol as the diol component as main components, and a small amount of other impurities. And an amorphous copolymerized PET film containing byproducts such as oligomers. The thickness is 1.0 μm and the melting point is 199 ° C. The outer layer film contains 98 mol% terephthalic acid and 2 mol% isophthalic acid as the phthalic acid component and 100 mol% ethylene glycol as the main component as the diol component, and 800 ppm amorphous silica as the lubricant. And other small amounts of impurities and by-products such as oligomers were used. This PET film has a biaxially stretched and thermally stabilized structure, a thickness of 8 μm, and a melting point of 255 ° C.
[0042]
The film was laminated using a continuous laminating apparatus in which an uncoiler, a preheating device, a pressure-bonding roll, a post-heating device, a holding furnace, a water cooling device, a drying device, and a winding device were sequentially arranged. An example of the temperature change of the aluminum alloy plate during lamination is shown in FIG. First, the aluminum alloy plate led from the uncoiler is heated to a preheating temperature T1 by a preheating device and led to a pressure press roll. A film is supplied from a film uncoiler disposed on both sides of a sheet passing line of the aluminum alloy plate, and the film is pressure-bonded to both surfaces of the aluminum alloy plate by a pressure-bonding roll. In the process of being guided from the preheating device to the pressure bonding device, the temperature of the alloy plate is slightly lowered due to heat dissipation. The metal plate temperature measured immediately before the pressure roll is T2. The temperature of the alloy plate rapidly decreases when the film is pressure-bonded with a temperature-controlled pressure roll, and further decreases slightly in the process of being guided to the post-heating device. The temperature of the laminated plate is T3 immediately before the post-heating device. It becomes. Next, the laminate is heated to a temperature T4 by a post-heating device. Subsequently, it passes through a holding furnace provided for controlling the cooling rate while being cooled, and reaches a temperature T5 immediately before the water cooling device. The water-cooled laminate is drained and dried and wound into a coil. In column A of Table 4, each temperature of T1 to T5 of this conventional example is shown.
[0043]
[Table 4]

[0044]
A tensile test and a tensile strength and a proof stress were obtained by performing a tensile test on the laminated plate manufactured by the above method and a commercially available coated plate for an end coated with 5182 alloy. In addition, the end part of a beverage can is prototyped using a mold for a 204 (2 + 4/16 inch) diameter end used for a beverage can such as beer, and no problem occurs when the pressure test and actual opening are performed. Whether the openness was evaluated. The results are shown in Table 5.
[0045]
[Table 5]

[0046]
Conventional Example 1 is an example in which a laminated plate is manufactured using an alloy plate manufactured under the same conditions as a typical body part alloy plate. Compared to Conventional Example 11 using 5182 alloy, the pressure strength is remarkably low.
After intermediate annealing, after 38% cold rolling, followed by intermediate aging treatment at 160 ° C. for 4 hours, and further by 36% cold rolling, compared to Conventional Example 2 or Conventional Example 1 Conventional Example 3 with a higher rolling ratio improves pressure resistance compared to Conventional Example 1, but still has lower pressure resistance than 5182 alloy.
[0047]
After intermediate annealing, 38% cold-rolled, followed by intermediate aging treatment held at 160 ° C. for 4 hours, and then 59% cold-rolled, in conventional example 4, the pressure resistance close to 5182 alloy Shows strength, but increases blow-up rate.
Conventional Example 5, Conventional Example 7, and Conventional Example 9 are examples in which an alloy having a slightly higher amount of Mg and Cu than that of an alloy constituting a normal body part is used. By adopting a high final cold rolling rate, a TMT process, and an aging treatment process, a pressure strength equal to or higher than that of 5182 alloy can be obtained, but all have a significantly high blow-up rate.
Conventional Example 6, Conventional Example 8, and Conventional Example 10 are examples in which the score processing conditions at the time of forming the processed part are changed to increase the remaining thickness of the score part. Although the blow-up rate decreased, the hinge part was partially broken before the score part broke all around and the lid was completely opened by a normal opening operation, resulting in poor opening.
[0048]
From the above results, it is possible to increase the strength of the alloy plate and improve the pressure resistance by various conventionally proposed strengthening methods, but further satisfy blow-up resistance and openability. It turns out to be difficult. Even when these alloys are used, it goes without saying that sufficient pressure resistance, blow-up resistance and openability can be secured by increasing the thickness of the aluminum alloy plate or optimizing the shape of each end portion. However, there is a concern that the weight of the material increases, the tolerance of the molding dimension decreases, or that the degree of freedom in end design decreases, resulting in disadvantages in terms of design and various functions.
[0049]
<Experimental example A>
Tables A1 to A7 (within the range of the alloy composition defined in the present invention), A10 to A14 (outside the range of the alloy composition defined in the present invention), Table 3 I or II alloy plate production conditions, Table 4 A film lamination conditions were adopted, and the other processes were the same as in the conventional example (the remaining thickness of the score part was all 0.100 mm), and an aluminum alloy laminated plate and end part were manufactured and prototyped. Similar evaluations were made. The evaluation results are shown in Table 6.
[0050]
[Table 6]

[0051]
Since all the aluminum alloy laminates of Examples 1 to 7 have the alloy composition specified in the present invention and are manufactured under the conditions specified in the present invention, the proof stress of 300 MPa or more and the tensile strength of 1.15 or more are obtained. It can be seen that a high pressure strength and a low blow-up rate are achieved by satisfying the ratio of the strength and the proof stress (TS / YS).
[0052]
On the other hand, even if the manufacturing conditions specified in the present invention are applied, even if the alloy is out of the range specified in the present invention, the pressure strength is low (Comparative Example 2) or the pressure strength is high. It can be seen that the blow-up rate is increased (Comparative Examples 1, 3 to 5).
[0053]
<Experiment B>
Adopting the alloy of A1 or A2 of Table 2, the alloy plate manufacturing conditions of Table I, and the lamination conditions of A to F of Table 4, the other processes are the same as in the conventional example, and the aluminum alloy laminated plate, end Parts were manufactured and prototyped, and the same evaluation was performed. The results are shown in Table 7.
[0054]
[Table 7]

[0055]
Since all the aluminum alloy laminates of Examples 8 to 11 have the alloy composition specified in the present invention and are manufactured under the conditions specified in the present invention, the proof stress of 300 MPa or more and the tensile strength of 1.15 or more. It can be seen that a high pressure strength and a low blow-up rate are achieved by satisfying the ratio of the strength and the proof stress (TS / YS).
[0056]
On the other hand, in Comparative Example 6, the maximum heating temperature at the time of laminating the thermoplastic resin film is 290 ° C., which is higher than 285 ° C. defined in the present invention, and therefore the proof stress is lower than 300 MPa. Is low. In Comparative Examples 7 and 8, since the heating time at 245 ° C. or higher at the time of laminating the thermoplastic resin film is shorter than 1 second which is the lower limit defined in the present invention, the ratio between the tensile strength and the proof stress after lamination (TS / YS) is lower than 1.15 and the blow-up rate is high. As mentioned above, it turns out that the conditions at the time of lamination | stacking of the thermoplastic resin film prescribed | regulated by this invention are important in order to obtain a high pressure strength and a low blow-up rate.
[0057]
<Experimental example C>
Table 2 Al alloy, Table 3 III, V ~ VIII alloy plate manufacturing conditions, Table 4 A stacking conditions are adopted, the other processes are the same as in the conventional example, aluminum alloy laminated plate, end Parts were manufactured and prototyped, and the same evaluation was performed. The results are shown in Table 8.
[0058]
[Table 8]

[0059]
Since all the aluminum alloy laminates of Examples 12 to 14 have the alloy composition defined in the present invention and are manufactured under the conditions defined in the present invention, the proof stress of 300 MPa or more and the tensile strength of 1.15 or more. It can be seen that a high pressure strength and a low blow-up rate are achieved by satisfying the ratio of the strength and the proof stress (TS / YS).
[0060]
On the other hand, in Comparative Example 9, since the intermediate annealing is performed at 450 ° C. lower than the lower limit value 480 ° C. defined in the present invention, the proof stress is lower than 300 MPa and the end pressure resistance is low. Since Comparative Example 10 employs a final cold rolling rate of 78%, which is higher than 70% defined in the present invention, the ratio (TS / YS) between the tensile strength and the proof stress of the laminate is lower than 1.15. As the blow-up rate is high.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the pressure resistance is equivalent to that of the conventional end portion made of 5182 alloy, excellent blow-up resistance is satisfied, and UBC can be used as a raw material. Furthermore, there are provided an aluminum alloy laminated plate suitable for use in the end portion of a beverage can, and a method for producing the same, which are less likely to generate harmful substances during the production of raw materials and in the process of recycling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a temperature change when a thermoplastic resin film is laminated.

Claims (3)

In an aluminum alloy laminated plate in which an aluminum alloy plate and a thermoplastic resin film are laminated on one or both sides thereof,
The said aluminum alloy board is weight%, Mn : 0.6-1.2% , Mg : 1.5-3.2% , Si : 0.2-0.5% , Cu : 0.3-0. 5% , Fe : 0.3 to 0.6%, the balance is aluminum and other impurity elements, the proof stress is 300 MPa or more, and the ratio of tensile strength to proof strength is 1.15. Ri der above,
The thermoplastic resin film is a multilayer film in which two or more polyethylene terephthalate resin films are laminated, and the resin film in contact with the aluminum alloy plate has a melting point of 180 to 230 ° C., and the resin laminated thereon An aluminum alloy laminate , wherein the melting point of the film is 245 to 265 ° C. By weight, Mn: 0.6-1.2%, Mg: 1.5-3.2%, Si: 0.2-0.5%, Cu: 0.3-0.5%, Fe: After heating the aluminum alloy plate containing 0.3 to 0.6% and having the balance of aluminum and other impurity elements , the thermoplastic resin film is pressure-bonded, and after the pressure-bonding, further heating is performed. the thermoplastic resin film to a method for laminating the aluminum alloy plate Te,
Maximum heating temperature is at 285 ° C. or less, and manufacturing method of an aluminum alloy laminate, characterized in that the heating time of the temperature range of two hundred and forty-five to two hundred and eighty-five ° C. and 60 seconds of the aluminum alloy plate in the stacking step . By weight, Mn: 0.6-1.2%, Mg: 1.5-3.2%, Si: 0.2-0.5%, Cu: 0.3-0.5%, Fe: A temperature range of 480 ° C. to (melting point−5 ° C.) at a heating rate of 10 to 200 ° C./s with an aluminum alloy plate containing 0.3 to 0.6% and having the composition composed of the remaining aluminum and other impurity elements. The aluminum alloy is heated to 5 to 30 seconds and then cooled to a temperature of 100 ° C. or lower at a cooling rate of 10 to 200 ° C./s, and then subjected to 40 to 75% cold rolling to have a final thickness. The manufacturing method of the aluminum alloy laminated sheet of Claim 2 made into a board.

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