JP4088257B2 - ボトル缶用アルミニウム合金板 - Google Patents

Description

本発明は、絞り加工としごき加工が施されて形成されるボトル形状のアルミニウム缶用のアルミニウム合金板に関し、特に、缶の胴体部に対する口部の絞り比が大きく、且つ、口部の直径が小さいボトル缶に好適なアルミニウム合金板に関する。

胴体部とエンド部とタブとを備えてなる従来の２ピース構造のアルミニウム缶においては、所定のアルミニウム合金板にカッピングおよびＤＩ成形（絞り加工、しごき加工）等の缶体成形を施して胴体部を形成した後、この胴体部にネッキングを施して胴体部の径に比べてエンド部の径を小さくしたもの（以下、「２ピースアルミ缶」という。）が主流となっている。このような２ピースアルミ缶では、胴体部の径に対するエンド部の径の絞り比が比較的小さいため、ネッキングが比較的容易であった。

一方、近年、胴体部と口部とスクリューキャップを備えてなるボトル形状のアルミニウム缶（以下、「ボトル缶」という。）のニーズが高まり、種々の形態を有するものが開発されてきている。このようなボトル缶においては、胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比が前記２ピースアルミ缶に比べて大きいため、ネッキングの際にシワや割れが生じ易かった。

このようなボトル缶として、主に、胴体部と底部とが各々異なる部材で形成されてなる３ピース構造のボトル缶（スクリューキャップを含む。以下、「３ピースボトル缶」という。）と、胴体部と底部とが一体に形成されてなる２ピース構造のボトル缶（スクリューキャップを含む。以下、「２ピースボトル缶」という。）とが挙げられる。このうち３ピースボトル缶は、一般に、前記従来の２ピースアルミ缶の製造方法の一部を適用して製造されている。（ＰＡＣＫＰＩＡ ２０００／１１ ｐ５６−５９ 「新缶容器「ニューボトル缶」の開発について」参照）。

図３（ａ）は３ピースボトル缶の製造工程の一例を概略的に示す図面、（ｂ）は（ａ）に示す工程によって製造された３ピースボトル缶を模式的に示す斜視図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、３ピースボトル缶１０では、ＤＩ成形後の缶の底部にネック部３０が形成されるため、胴体部２０の直径Ｄ₁₀に対するネック部３０の直径Ｄ₂₀の絞り比が大きなものでも比較的容易に形成することが可能である。すなわち、３ピースボトル缶においては、胴体部２０に対するネック部３０の絞り比Ｒ₂（％）を、Ｒ₂＝｛（Ｄ₁₀―Ｄ₂₀）／Ｄ₁₀｝×１００で表すとき、この絞り比Ｒ₂が３０％以上である、絞り比が大きなボトル缶でも比較的容易に形成することが可能である。

一方、前記３ピースボトル缶に対抗する形で、２ピースボトル缶が実用化された。この２ピースボトル缶では、一般に、従来の２ピースアルミ缶の製造方法の多くが適用され、特にダイネック加工がそのまま用いられている（ＰＡＣＫＰＩＡ ２０００／１２ ｐ１６−２０ 「ボトル缶及びその充填技術の開発」参照）。

図２に２ピースボトル缶の製造方法を示す。図２に示すように、２ピースボトル缶においては、まず、ボトル缶の胴体部を形成するために所定のアルミニウム合金板ＡにカッピングとＤＩ成形とを施して胴体部と底部とを形成する。次に、トリミング、洗浄・乾燥、印刷・焼付後、前記胴体部の開口部近傍にダイネック加工を施してネック部を形成し、その開口部を口部とする。その後、この口部の近傍の外周にスクリューキャップ取り付け用のネジ切り部を設けて２ピースボトル缶が製造されている。（例えば、特許文献１参照。特許文献１では、１ピースボトル缶と記載されている。）

そして、前記２ピースボトル缶では、ネック部を形成する際に、ＤＩ成形後の缶（胴体部）の底部をネッキングする３ピースボトル缶と異なり、胴体部の開口部近傍にダイネック加工を施してネック部を形成するため、前記胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比を大きくして構成することが困難であった。

すなわち、前記２ピースボトル缶では、一般にＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系のＪＩＳ３００４合金の硬質板が使用されており、このようなアルミニウム合金の硬質板を用いて前記のように２ピースボトル缶のネック部を形成する場合、このアルミニウム合金板が有する比較的硬い硬質性によって、前記胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比を大きくしてボトル缶を形成すると、ネック部にシワや亀裂が発生し易いという問題があった。

そして、前記２ピースボトル缶の絞り比を大きくしても、ネック部にシワや亀裂の発生がしにくいボトル缶用アルミニウム合金板として、アルミニウム合金板のＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの含有量及び耐力を所定範囲に設定したものが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２５６３６６号公報（段落番号［０００８］および［００１３］、図１および図２）

また、一方では、近年、前記２ピースボトル缶内に充填する内容物として、高圧を有する内容物、例えば、高炭酸飲料を使用するニーズも増えてきている。そして、高圧を有する内容物を充填した２ピースボトル缶においては、内容物の漏れ等の低減、またボトル缶の耐圧性を確保するために、キャップを２ピースボトル缶に巻締めする上で、キャップをより深くネジ部に入れることにより、キャップのシール性および耐圧性を高めている。

しかしながら、前記ボトル缶用アルミニウム合金板を使用して、ネジ山を深くすると、ネジ部の剛性が低下し、キャップ巻締め時に加わるような上からの荷重に絶えきれず変形を起こしてしまう不具合が生じる。ネジ部が変形を起こす荷重（座屈荷重）を向上させるためには、アルミニウム合金板の強度を上げることが望ましいが、強度の高いアルミニウム合金板を使用した場合、２ピースボトル缶のネッキングおよびネジ成形において成形性が低下し、ネック部およびネジ部にシワ、亀裂などが発生しやすいという問題があった。また、アルミニウム合金板の板厚を厚くすることで強度を上げることができるが、ボトル缶底部の肉厚が厚くなり、コスト高となり経済的でない。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、創案されたもので、その目的は、胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比を大きくしたボトル缶においても、ネック部にシワや亀裂およびネジ部に変形（シワや亀裂）を発生させない、しかも、ネジ部の座屈荷重に優れ、ボトル缶底部の肉厚も厚くならないようなボトル缶用アルミニウム合金板を提供することにある。

本発明者等は、前記した課題を解決するために鋭意検討した結果、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、ＭｇおよびＣｕの含有量、板厚、２１０℃で１０分間保持した後の０．２％耐力を適正な範囲に規制することによって、アルミニウム合金板の成形性、すなわち、ＤＩ成形、ネッキング等の成形性を向上させることができ、その結果として胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比を大きくして、従来の３ピースボトル缶が有するネック部と同程度の形状を備える２ピースボトル缶を形成しても、ネック部およびネジ部にシワや亀裂を発生させない、しかも、ネジ部の座屈荷重に優れ、ボトル缶底部の肉厚も厚くならないボトル缶用アルミニウム合金板を具現化することができることを見いだし、本発明を創作するに至った。

すなわち、本発明の請求項１に係るボトル缶用アルミニウム合金板は、胴体部と、底部と、ネジ切り加工が施されたネジ部を備えた口部とが一体に形成されてなるボトル缶において、このボトル缶の胴体部の直径をＤ₁とし、口部の直径をＤ₂として、前記胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比Ｒ₁（％）をＲ₁＝｛（Ｄ₁−Ｄ₂）／Ｄ₁｝×１００として表したとき、前記絞り比Ｒ₁が２０％以上であるボトル缶に用いられるＡｌを主成分とするアルミニウム合金板であって、前記アルミニウム合金板は、Ｆｅを０．２〜０．７質量％、Ｓｉを０．１質量％以上０．５質量％未満、Ｍｎを０．５〜１．２質量％、Ｍｇを１．２質量％を超え１．５質量％以下、Ｃｕを０．１〜０．３質量％含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなる組成を有し、且つ、前記アルミニウム合金板の板厚が０．３〜０．５ｍｍ、且つ、前記アルミニウム合金板の２１０℃で１０分間保持した後の０．２％耐力が２５０〜２６５Ｎ／ｍｍ²であるように構成される。

このように構成すれば、アルミニウム合金板がＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕを所定量含有することにより、アルミニウム合金板中の結晶粒が微細化されると共に、金属間化合物が形成され、その金属間化合物が適正に分散されて、アルミニウム合金板をボトル缶に成形し易くなる。また、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕを含有することにより、アルミニウム合金板の強度が上昇すると共に、Ｍｇの含有により、アルミニウム合金板にネック部およびネジ部を成形し易くなる。また、アルミニウム合金板が所定範囲の０．２％耐力を有することにより、成形の際に、素材強度が成形可能な範囲となると共に、ボトル缶の耐圧性が高まる。

請求項２に係るボトル缶用アルミニウム合金板は、前記アルミニウム合金板の組成において、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）が１．３０質量％を超え１．５５質量％未満、且つ、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）が１．７５質量％を超え２．３５質量％未満であるように構成される。

このように構成すれば、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）および（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）を所定範囲に規制することにより、金属間化合物分布と強度が最適化し、しごき加工時およびネジ加工時の成形性が向上する。

請求項３に係るボトル缶用アルミニウム合金板は、前記アルミニウム合金板の４５°耳の耳率が、直径が６６ｍｍのアルミニウム合金板からなるブランク板を直径が４０ｍｍのポンチで絞った際に算出されるものであって、前記耳率が３．０％以下であるように構成されている。このように構成すれば、ボトル缶を成形する際に行われるネッキングにおいて、ボトル缶のネック部のトリミングしろを少なくできると共に、ネック部の板厚が均一となる。

以上説明した通り、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板によれば、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕの含有量、板厚および０．２％耐力を所定の範囲内に規制したので、成形性が高くなり、従来の３ピースボトル缶が有する胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比と同程度の絞り比で成形しても、ネック部やネジ部にシワや亀裂を発生しない２ピースボトル缶を容易に製造することが可能なボトル缶用アルミニウム合金板を提供することができる。

また、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板によれば、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）および（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）を所定の範囲に規制したので、成形性がさらに高くなり、シワや亀裂を発生しない２ピースボトル缶を容易に製造することが可能なボトル缶用アルミニウム合金板を提供することができる。

特に、前記胴体部の所定部分にダイネック加工を施してネック部を形成する際に、胴体部の側面方向に対して胴体部とネック部とを結ぶ側面の方向がなす角度が従来の３ピースボトル缶と同程度となるように２ピースボトル缶を形成しても、シワや割れの発生しないボトル缶用アルミニウム合金板を提供することができる。

本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板によれば、前記アルミニウム合金板の４５°耳の耳率を所定の範囲内に規制したので、ボトル缶成形時に施されるトリミングのトリミングしろが少なくなると共に、ネック部の板厚が均一となり、シワや亀裂が発生しないボトル缶用アルミニウム合金板を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１はボトル缶用アルミニウム合金板が適用される一例のボトル缶を模式的に示す斜視図、図２はボトル缶用アルミニウム合金板が適用されるボトル缶の製造工程の一例を概略的に示す説明図である。なお、本発明はこの実施の形態にのみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく限りにおいて適宜に変更することが可能である。

図１に示すように、本発明に係るボトル缶１は、胴体部２とネック部３と底部６とがＤＩ成形により一体に成形加工されてなる２ピースボトル缶である。すなわち、ボトル缶１は、胴体部２とこの胴体部２の所定部分にネック部３が形成され、このネック部３のエンド部には口部４が形成されている。そしてこの口部４の近傍の外周にはキャップ取り付け用のネジ切り加工が施されてネジ部５が設けられている。そして、この口部４と対向する部分の底部６が胴体部２と連続して構成されている。

そして、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板が適用されるボトル缶にあっては、図１に示すように、ボトル缶１の胴体部２の直径Ｄ₁に対する口部４の直径Ｄ₂の絞り比Ｒ₁（％）が２０％以上として構成される。すなわち、絞り比Ｒ₁（％）を、Ｒ₁＝｛（Ｄ₁−Ｄ₂）／Ｄ₁｝×１００とするとき、Ｒ₁≧２０（％）となるように構成される。ここで、前記「絞り比」とは、ボトル缶の製造工程で、ネッキングが施される前の直径に対するネッキングが施された後の直径の減少割合を意味するものである。

したがって、ボトル缶の製造工程で、ネッキングが施される前の胴体部（開口部）の直径が、ネッキングが施されて口部が形成された後の胴体部の直径と略同一であれば、「口部の絞り比」は前式で表される。一方、例えば、ネッキングによって口部が形成された後、胴体部が変形されるなどして、ネッキング前の胴体部（開口部）の直径とネッキングにより口部が形成された後の胴体部の直径とが異なる場合には、前式に含まれるＤ₁は、ネッキング前の胴体部（開口部）の直径となる。なお、ここでは、ボトル缶１の製造工程で、ネッキング前の胴体部（開口部）の直径がネッキング後の胴体部の直径と略同一である場合を例に挙げて説明している。

そして、このように、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板が適用されるボトル缶の胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比を２０％以上としてもシワや亀裂が発生しないようにするために、ボトル缶用アルミニウム合金板のＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、ＭｇおよびＣｕの各含有量と、板厚と、２１０℃で１０分間保持した後の０．２％耐力とを適正な範囲内に規制している。そこで、まずこれらを数値限定した理由について説明する。

《Ｆｅの含有量：０．２〜０．７質量％》
Ｆｅは、アルミニウム合金板中の結晶粒を微細化させるとともに、金属間化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ（α相）を適正に分散させて、成形性を向上させるために効果的な成分である。すなわち、アルミニウム合金板中のＦｅの含有量が０．２質量％未満では、その効果が充分に得られず、またＦｅの含有量が０．７質量％を超えると化合物（α相）の粗大化による成形性の低下が生じ易くなる。したがって、アルミニウム合金板中のＦｅの含有量は０．２〜０．７質量％とする。

《Ｓｉの含有量：０．１質量％以上０．５質量％未満》
Ｓｉは、アルミニウム合金板中で金属間化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ（α相）を形成させて成形性を向上させるのに効果的な成分である。すなわち、アルミニウム合金板中のＳｉの含有量が０．１質量％未満では、その効果が小さ過ぎ、またＳｉの含有量が０．５質量％以上では再結晶を阻害し、耳率が不安定になる。したがって、アルミニウム合金板中のＳｉの含有量は０．１質量％以上０．５質量％未満とする。

《Ｍｎの含有量：０．５〜１．２質量％》
Ｍｎは、アルミニウム合金板の強度上昇に寄与するとともに、金属間化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ（α相）を適正に分散させて、しごき成形性を向上させるのに効果的な成分である。すなわち、アルミニウム合金板中のＭｎの含有量が０．５質量％未満では、それらの効果が充分に得られず、またＭｎの含有量が１．２質量％を超えるとＭｎＡｌ₆の巨大な初晶が晶出し、成形性が低下する。したがって、アルミニウム合金板中のＭｎの含有量は、０．５〜１．２質量％とする。

《Ｍｇの含有量：１．２質量％を超え１．５質量％以下》
Ｍｇは、アルミニウム合金中に単独で固溶してアルミニウム合金板の強度上昇に寄与する。また、Ｍｇは、後記するようなアルミニウム合金板中にＣｕが固溶している場合、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の金属間化合物を析出させて、ボトル缶成形時のベーキングによるアルミニウム合金板の軟化防止に有効な成分である。

すなわち、アルミニウム合金板中のＭｇの含有量が前記範囲内であれば前記したいずれの効果も充分に得ることができるが、Ｍｇの含有量が１．２質量％以下では必要な座屈荷重が確保できず、１．５質量％を超えるとネッキング後の素材耐力および伸びが成形可能な範囲を超えてしまう。したがって、アルミニウム合金板中のＭｇの含有量は、１．２質量％を超え１．５質量％以下とする。

《Ｃｕの含有量：０．１〜０．３質量％》
Ｃｕは、アルミニウム合金の強度上昇に効果的であるとともに、アルミニウム合金板中に固溶している場合、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の金属間化合物を析出させて、ボトル缶成形時のベーキングによるアルミニウム合金板の軟化防止に有効な成分である。すなわち、アルミニウム合金板中のＣｕの含有量が０．１質量％未満ではこれらの効果が小さく、またＣｕの含有量が０．３質量％を超えるとアルミニウム合金板の強度上昇の効果が過剰となって好ましくない。したがって、アルミニウム合金板中のＣｕの含有量は０．１〜０．３質量％とする。

なお、本発明においては、不可避的不純物として、Ｃｒ：０．１質量％以下、Ｚｎ：０．５質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｚｒ：０．１質量％以下、Ｂ：０．１質量％以下の含有は本発明の効果を妨げるものではなく、このような不可避的不純物の含有は許容される。

《板厚：０．３〜０．５ｍｍ》
前記絞り比の大きいボトル缶を成形するためには、ネック部およびネジ部の板厚を従来のボトル缶より厚くする必要がある。板厚が０．３ｍｍ未満では、必要な素材を確保するためにブランク径（図２のカッピング時のカップを成形する前のブランク板の径）を大きくしなければならず、絞り成形が難しくなる。また、板厚が０．５ｍｍを超えるとボトル缶の底部の肉厚が過剰に厚くなり、コスト高になり、経済的でなくなる。したがって、板厚は０．３〜０．５ｍｍとする。

《０．２％耐力：２５０〜２６５Ｎ／ｍｍ²》
この０．２％耐力は、アルミニウム合金板を２１０℃で１０分間保持した後、引張試験を行い得られたものである。本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板にＤＩ成形、トリミングを行った後、ボトル缶の胴体部の直径に対する口部の直径の比率である絞り比を２０％以上として、絞り比の高いネッキングを施してボトル缶を形成する際、アルミニウム合金板の０．２％耐力が２５０Ｎ／ｍｍ²未満では、形成されたボトル缶の座屈荷重が十分ではなく、２６５Ｎ／ｍｍ²を超えるとネッキング後の素材耐力および伸びが成形可能な範囲を超えてしまう。したがって、アルミニウム合金板の０．２％耐力は２５０〜２６５Ｎ／ｍｍ²とする。

また、ボトル缶用アルミニウム合金板の組成において、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）および（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）を所定範囲内に規制することにより、シワや亀裂の発生がさらに防止される。以下に、これらを数値限定した理由について説明する。

《（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）が１．３０質量％を超え１．５５質量％未満、且つ、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）が１．７５質量％を超え２．３５質量％未満》
本発明では、金属間化合物分布と強度を最適化することにより、成形性により優れた高強度材を得ることができる。すなわち、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）が１．３０質量％以下では、しごき加工時の成形性がやや低下し、また１．５５質量％以上では、ネジ加工時に表面の亀裂（塗膜亀裂）を多少招き、内容物の品質維持が万全ではなくなる。また、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）が１．７５質量％以下では、強度がやや低下し、さらに、２．３５質量％以上では、しごき加工時の成形性およびネジ加工時の成形性（塗膜性能）がやや低下する。
したがって、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇは、上記関係式を満足することが好ましい。
更に好ましくは、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）が１．９０質量％を超え２．２０質量％未満である。

また、ボトル缶用アルミニウム合金板の４５°耳の耳率を適正な範囲内に規制することにより、シワや亀裂の発生がさらに防止される。以下に、これらを数値限定した理由について説明する。

《４５°耳の耳率：３．０％以下》
４５°耳の耳率は、直径が６６ｍｍのアルミニウム合金板からなるブランク板を直径が４０ｍｍのポンチで絞り、このようにして形成した絞りカップのカップ高さに対する４５°耳の耳高さの割合として下式によって算出した。

上式において、ｈＸはアルミニウム合金板の圧延方向に対してＸ°方向の絞りカップの高さｈを表す。そして、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板に、ボトル缶の胴体部の直径に対する口部の直径の比率である絞り比を２０％以上として絞り比の高いネッキングを施した場合、このアルミニウム合金板が有する耳率に応じてネッキング中に４５°耳が発達する。その際、この４５°耳が過度に発達した場合には、ネック成形性が阻害されないようにネッキングの途中で数回程度のトリミングを行なうことが必要となる。

すなわち、アルミニウム合金板の４５°耳の耳率が３．０％を超えるとネッキング中の４５°耳が過剰に高くなってトリミングしろやトリミング回数を増加させなければならず、また、ネック部の板厚が周方向で不均一となるため、ネック成形性が低下するなどの不具合が生じる。したがって、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板にあっては、４５°耳の耳率を３．０％以下とすることが好ましい。

なお、この４５°耳の耳率は３．０％以下であればマイナスの大きさであってもよいが、過度に低くなると、例えば０°または１８０°方向で発生した耳による耳切れの発生や前記と同様にトリミングの必要性等の問題が出てくる場合があるため、この４５°耳の耳率は−１．０〜３．０％の範囲内であることが望ましい。これにより、２０％以上という高い絞り比でネッキングした場合にも、ネッキング後に発生する４５°耳の山と谷との差が０．７ｍｍ以下となり、ネック成形性およびトリミング性が良好となる。

次に、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板にあっては、従来のアルミニウム合金板の製造方法を用いて製造することができる。すなわち、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板は、まず、常法に従って本発明に係る組成を有するアルミニウム合金板の鋳塊を作製し、このアルミニウム合金板の鋳塊に均質化熱処理を施した後、熱間圧延を施し、続いて、焼鈍処理を施した後、冷間圧延処理を施して作製することができる。なお、前記熱間圧延と冷間圧延との間に行われる焼鈍処理は省略することも可能である。

なお、ここで常法とは、板厚５００〜６００ｍｍに鋳造し、面削後に５５０〜６２０℃の均質化熱処理を施して熱間圧延を行う。熱間圧延では、板厚２〜５ｍｍでコイル状に巻き取るが、その時の温度は３００℃以上が望ましい。巻き取り時の温度が３２０℃を越える場合には、その後の焼鈍を省略できる。更にその後、冷間圧延を施して所定の板厚０．３〜０．５ｍｍに仕上げる。また、０．２％耐力および４５°耳の耳率の制御は主として化学成分と熱間圧延時の巻き取り温度をコントロールして行う。巻き取り温度３００℃未満では再結晶が不十分となり、０．２％耐力が上昇し、４５°耳率も高くなる。

その後、図２に示すように、２ピースボトル缶の製造方法である、カッピング、ＤＩ成形、トリミング、洗浄（図示省略）、印刷（図示省略）、ベーキング（図示省略）、ネッキング等の工程を経て所定の形状に成形加工され、さらに口部の近傍の外周にスクリューキャップ取り付け用のネジ切り加工が施されてネジ部が形成され、口部の直径が、胴体部の直径に対して小さく形成された２ピースボトル缶が得られる。

なお、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板が適用されるボトル缶においては、図１に示すようなネック部３と胴体部２とを結ぶ側面が胴体部２の側面となす角度は、前記絞り比が本発明で規制する範囲内であれば、特に限定されるものではない。また、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板が適用されるボトル缶に用いられるスクリューキャップは、特に限定されるものではなく、従来、通常に使用されているものを準用することができる。

以上、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板の実施の形態として、本発明に好適な図１に示すような形状を有するボトル缶を用いて説明したが、本発明はこのような実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明で規制する前記の絞り比が２０％以上であるようなボトル缶であればよい。例えば、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板は、胴体部の側面が湾曲した形状にも適用することが可能である。

以下、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板について、実施例を挙げて具体的に説明する。なお、本発明は、この実施例のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく限りにおいて適宜に変更することが可能である。

（第１の実施例）
本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板の必要条件を満たす実施例（Ｎｏ．１〜７）と本発明の必要条件を満たさない比較例（Ｎｏ．１〜１７）の供試材の構成を表１に、各々の供試材について行ったボトル缶の各特性に関する評価結果を表２に示す。

（供試材の作製）
表１に示す成分を有したアルミニウム合金板の供試材を、従来の通常の方法で製造した。また、０．２％耐力および４５°耳の耳率は、前記の手法によって各供試材のＮ数を２として測定し、その平均値から求めた。

（供試材の評価方法）
（１）しごき成形性
アルミニウム合金板に対して胴体部の直径が６６ｍｍとなるようにＤＩ成形（絞り加工、しごき加工）を施し、ＤＩ成形品を１００００缶作製した。なお、最終しごき加工率を４５％と破断しやすい条件にして、破断促進試験とした。そして、前記ＤＩ成形品１００００缶について、破断が発生した缶の数によって、このしごき成形性を評価した。すなわち、破断が発生した缶が１００００缶中、１缶以下であったものを「○（良好）」、２〜４缶であったものを「△（概ね良好）」、５缶を超えたものを「×（不良）」とした。

（２）ネック成形性
前記ＤＩ成形品に、トリミング、洗浄、ベーキング（最高保持温度：２１０℃）行ない、続いて口部の直径が４０ｍｍとなる（胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比が３９．４％である状態）までダイネック方式によりネッキングを施し、ネッキング品を作製した。そして、前記ネッキング品について、シワの発生具合によって、ネック成形性を評価した。すなわち、シワの発生が全く見られなかったものを「○（良好）」、シワの発生が若干見られたものを「△（概ね良好）」、顕著なシワの発生が見られたものを「×（不良）」とした。

（３）トリミング性
前記ネッキング品について、４５°耳の山と谷との差によって、トリミング性を評価した。すなわち、４５°耳の山と谷との差が０．５ｍｍ未満であったものを「○（良好）」、０．５〜０．７ｍｍであったものを「△（概ね良好）」、０．７ｍｍを超えたものを「×（不良）」とした。

（４）ネジ成形性
前記ネッキング品にネジ・カーリング成形を施してボトル缶を作製した。そして、そのボトル缶のネジ部の割れ等の発生状況によって、ネジ成形性を評価した。すなわち、割れや顕著なクビレがないものを「○（良好）」、クビレが若干あるものを「△（概ね良好）」、亀裂や割れが発生したものを「×（不良）」とした。

（５）座屈荷重
前記ボトル缶に上部から荷重を加えていき、ボトル缶が塑性変形したときのピーク荷重を測定し、５缶の平均値を座屈荷重として評価した。高耐圧の内容物を巻締めすることを考慮して、座屈荷重が１８００Ｎ以上のものを良好とした。

表１、２に示すように、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板の必要条件を全て満たす実施例１〜７にあっては、いずれもボトル缶の成形時に要求されるしごき成形性、ネック成形性、トリミング性、ネジ成形性が「○（良好」および座屈荷重が充分であり、ボトル缶の成形時に要求される特性が充分に満たされているという結果が得られた。

それに対して、本発明の必要条件を満たさない比較例１〜１７においては、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ含有量、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）、耳率、板厚および０．２％耐力のいずれかが本発明で規制する範囲外であるため、本発明に係るボトル缶の成形時に要求される特性が充分に満たされていないという結果が得られた。

すなわち、表１、２に示すように、比較例１、２は、Ｓｉ、Ｍｇの含有量、耳率、０．２％耐力が本発明で規制する範囲から外れている（ただし、耳率は望ましい範囲から外れている）。その結果、しごき成形性、ネック成形性が「△（概ね良好）」、トリミング性の評価が「△（概ね良好）」または「×（不良）」、座屈荷重も充分でないことがわかる。

また、比較例３、４はＦｅ、Ｍｇの含有量、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）、耳率、０．２％耐力が本発明で規制する範囲から外れている（ただし、耳率は望ましい範囲から外れている）。その結果、しごき成形性、ネック成形性が「△（概ね良好）」、トリミング性の評価が「△（概ね良好）」または「×（不良）」、座屈荷重も充分でないことがわかる。

また、比較例５はＭｎ、Ｍｇの含有量、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）、０．２％耐力が本発明で規制する範囲から外れている。その結果、しごき成形性が「×（不良）」、座屈強度が充分でないことがわかる。また、比較例６は、Ｍｎ、Ｍｇの含有量、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）が本発明で規制する範囲から外れている。その結果、しごき成形性、ネック成形性が「△（概ね良好）」であることがわかる。

また、比較例７はＭｇの含有量、０．２％耐力が本発明で規制する下限値未満で、トリミング性が「△（概ね良好）」、座屈荷重が充分でないことがわかる。また、比較例８はＭｇの含有量、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）、０．２％耐力が本発明で規制する上限値を超え、ネック成形性、トリミング性が「×（不良）」、ネジ成形性が「△（概ね良好）」であることがわかる。

また、比較例９はＭｇ、Ｃｕの含有量、０．２％耐力が本発明で規制する下限値未満で、座屈荷重が充分でないことがわかる。また、比較例１０はＭｇの含有量が本発明で規制する下限値未満、Ｃｕの含有量、０．２％耐力が本発明で規制する上限値を超え、ネック成形性、トリミング性、ネジ成形性が「×（不良）」であることがわかる。

また、比較例１１、１２はＭｇの含有量、耳率、０．２％耐力が本発明で規制する範囲から外れている（ただし、耳率は望ましい範囲から外れている）。その結果、ネック成形性、トリミング性が「△（概ね良好）」、「×（不良）」、座屈荷重が充分でないことがわかる。

また、比較例１３は板厚が本発明で規制する下限値未満で、しごき成形性が「×（不良）」、トリミング性が「△（概ね良好）」であることがわかる。また、比較例１４は板厚が本発明で規制する上限値を超え、表１に記載された特性は「○（良好）」であるが、ボトル缶底部の肉厚が厚くなり経済的でない。つまり、ボトル缶底部の肉厚が薄いボトル缶に対してコスト高となる。

また、比較例１５は０．２％耐力が本発明で規制する下限値未満で、座屈荷重が充分でないことがわかる。また、比較例１６は０．２％耐力が本発明で規制する上限値を超え、ネック成形性、ネジ成形性が「×（不良）」、トリミング性が「△（概ね良好）」であることがわかる。

さらに、比較例１７は（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｇ含有量）、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）、０．２％耐力が本発明で規制する下限値未満で、しごき加工性が「×（不良）」、座屈荷重が充分でない。

（第２の実施例）
本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板の供試材（実施例８〜１１）を、第１の実施例と同様の方法で製造し、その構成を表３に示す。ただし、実施例８の供試材は実施例１と同様とした。これらの供試材を、第１の実施例と同様な評価方法で評価し、その評価結果を表４に示す。ただし、各特性の評価は、ＤＩ成形品５００００缶を用いて行った。

表３、４に示すように、実施例８は、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ含有量、（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）、耳率、板厚および０．２％耐力の全ての構成が本発明で規制する範囲内である。その結果、しごき成形性、ネック成形性、トリミング性、ネジ成形性および座屈荷重の全てが「○（良好）」であり、ボトル缶の成形時に要求される特性が充分に満たされているという結果が得られた。

また、実施例９、１０は（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）が本発明の請求項２で規制する範囲から外れ、実施例１１は（Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）および（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）が本発明の請求項２で規制する範囲から外れる。しかしながら、しごき成形性、ネック成形性、トリミング性、ネジ成形性が「○（良好）」または「△（概ね良好）」、座屈荷重が充分であり、ボトル缶の成形時に要求される特性が満たされているという結果が得られた。

本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板が適用される一例のボトル缶を模式的に示す斜視図である。 本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板が適用されるボトル缶の製造工程の一例を概略的に示す図面である。 （ａ）は３ピースボトル缶の製造工程の一例を概略的に示す図面、（ｂ）は（ａ）に示す工程によって製造された３ピースボトル缶を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１ ボトル缶（２ピースボトル缶）
２、２０ 胴体部
３、３０ ネック部
４、４０ 口部
５、５０ ネジ部
６、６０ 底部
１０ ボトル缶（３ピースボトル缶）
Ｄ₁、Ｄ₁₀ 胴体部の直径
Ｄ₂、Ｄ₂₀ 口部の直径

Claims (3)

1. 胴体部と、底部と、ネジ切り加工が施されたネジ部を備えた口部とが一体に形成されてなるボトル缶において、このボトル缶の胴体部の直径をＤ₁とし、口部の直径をＤ₂として、前記胴体部の直径に対する口部の直径の絞り比Ｒ₁（％）をＲ₁＝｛（Ｄ₁−Ｄ₂）／Ｄ₁｝×１００として表したとき、前記絞り比Ｒ₁が２０％以上であるボトル缶に用いられるＡｌを主成分とするアルミニウム合金板であって、
   前記アルミニウム合金板は、Ｆｅを０．２〜０．７質量％、Ｓｉを０．１質量％以上０．５質量％未満、Ｍｎを０．５〜１．２質量％、Ｍｇを１．２質量％を超え１．５質量％以下、Ｃｕを０．１〜０．３質量％含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなる組成を有し、且つ
   前記アルミニウム合金板の板厚が０．３〜０．５ｍｍ、且つ
   前記アルミニウム合金板の２１０℃で１０分間保持した後の０．２％耐力が２５０〜２６５Ｎ／ｍｍ²であることを特徴とするボトル缶用アルミニウム合金板。
2. 前記アルミニウム合金板の組成において、
   （Ｆｅ含有量＋１．０７×Ｍｎ含有量）が１．３０質量％を超え１．５５質量％未満、且つ、（Ｍｎ含有量＋Ｍｇ含有量）が１．７５質量％を超え２．３５質量％未満であることを特徴とする請求項１に記載のボトル缶用アルミニウム合金板。
3. 前記アルミニウム合金板の４５°耳の耳率が、直径が６６ｍｍのアルミニウム合金板からなるブランク板を直径が４０ｍｍのポンチで絞った際に算出されるものであって、前記耳率が３．０％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボトル缶用アルミニウム合金板。

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