JP4246109B2 - 広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板 - Google Patents
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Description
本発明は、広口ボトル缶用のＰＰ（pilfer proof）キャップに好適に使用されるＡｌ−Ｍｇ（アルミニウム−マグネシウム）系合金板に関するものである。
ＰＰキャップは、一般に、素材であるアルミニウム合金板に塗装・印刷を施してから、複数の円筒状のカップを同時に成形し、各カップの耳部をトリミングした後、裾部にミシン目を加工するという工程で製造する。こうして成形されたキャップは、飲料容器に内容物を充填後、その容器のネジ部に巻締めされ、市場に出される。
これまで、直径２８ｍｍ以下の小口のＰＰキャップには、主にＡｌ−Ｍｎ系の３１０５合金（特許文献１参照）、あるいはＡｌ−Ｆｅ系の８０１１合金が使われていた（非特許文献１参照）。一方、直径３８ｍｍ等の広口キャップには、強度がより高い必要性があることから、Ａｌ−Ｍｇ系の５１５１合金が使われている。しかし、より高内圧のかかる内容物に対して、あるいはゲージダウン（板厚の減少）に対しては、５１５１合金でも強度が不十分であると考えられる。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、特に、成形性、耳率を損なわない範囲で高強度化することにより、製造したキャップにおけるネジ部の剛性向上と天面のドーミング防止が可能となるように耐圧強度を向上することができる、Ａｌ−Ｍｇ系の広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板を提供しようとするものである。
本発明は、塗装・印刷後に、直径２８ｍｍを超える円筒状のカップに成形し、該カップの耳部をトリミングした後、裾部にミシン目を加工し、その後、内容物が充填された飲料容器のネジ部に巻き締めされる広口ボトル缶キャップ用のアルミニウム合金板であって、
該アルミニウム合金板は、Ｍｇ：２．１％（重量％、以下同じ）超え、３．５％以下を含み、Ｃｕ：０．０１〜０．２０％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：０．０１〜０．０５％、Ｚｎ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２０％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％のうち１種または２種以上を含み、残部が不可避的不純物とアルミニウムからなる化学組成を有し、
上記アルミニウム合金板の元板の引張強さが２１０〜３２０ＭＰａ、耐力が１６０〜２９０ＭＰａであり、
かつ、上記元板に対して、２００℃の温度で１０分間保持する熱処理を施した空焼板の引張強さが２１０〜３２０ＭＰａ、耐力が１５０〜２８０ＭＰａ、伸びが５％以上であり、
上記元板又は上記空焼板の耳率試験に使用する絞りカップの開口部に発生する耳のうち、圧延方向に対し４５°方向の４箇所、及び０°、９０°、１８０°、２７０°方向の４箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下であり、かつ圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下であることを特徴とする広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板にある（請求項１）。
該アルミニウム合金板は、Ｍｇ：２．１％（重量％、以下同じ）超え、３．５％以下を含み、Ｃｕ：０．０１〜０．２０％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：０．０１〜０．０５％、Ｚｎ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２０％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％のうち１種または２種以上を含み、残部が不可避的不純物とアルミニウムからなる化学組成を有し、
上記アルミニウム合金板の元板の引張強さが２１０〜３２０ＭＰａ、耐力が１６０〜２９０ＭＰａであり、
かつ、上記元板に対して、２００℃の温度で１０分間保持する熱処理を施した空焼板の引張強さが２１０〜３２０ＭＰａ、耐力が１５０〜２８０ＭＰａ、伸びが５％以上であり、
上記元板又は上記空焼板の耳率試験に使用する絞りカップの開口部に発生する耳のうち、圧延方向に対し４５°方向の４箇所、及び０°、９０°、１８０°、２７０°方向の４箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下であり、かつ圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下であることを特徴とする広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板にある（請求項１）。
まず、本発明における化学組成の限定理由について説明する。
Ｍｇは、本発明の必須の成分であり、その含有量を２．１％超え、３．５％以下に限定することにより、強度および成形性を良好に保つことができる。
Ｍｇ含有量が２．１％以下の場合、高内圧の内容物対応あるいはゲージダウン対応には強度不足になるため、広口ボトル缶キャップ（以下、適宜、単にキャップという。）として所定の耐圧を得ることができない。また、成形したキャップにおけるネジ部の剛性向上と天面のドーミング防止効果が十分に得られないという問題もある。また、圧延方向に対し０°、９０°、１８０°および２７０°方向の４箇所の耳が発達しやすくなるため、安定して低い耳率の材料を得ることが難しく、文字曲がりのしにくいキャップを量産していくことは容易ではない。そのため、後述するごとく、Ｍｇ含有量は２．５％以上であることが好ましい。
Ｍｇは、本発明の必須の成分であり、その含有量を２．１％超え、３．５％以下に限定することにより、強度および成形性を良好に保つことができる。
Ｍｇ含有量が２．１％以下の場合、高内圧の内容物対応あるいはゲージダウン対応には強度不足になるため、広口ボトル缶キャップ（以下、適宜、単にキャップという。）として所定の耐圧を得ることができない。また、成形したキャップにおけるネジ部の剛性向上と天面のドーミング防止効果が十分に得られないという問題もある。また、圧延方向に対し０°、９０°、１８０°および２７０°方向の４箇所の耳が発達しやすくなるため、安定して低い耳率の材料を得ることが難しく、文字曲がりのしにくいキャップを量産していくことは容易ではない。そのため、後述するごとく、Ｍｇ含有量は２．５％以上であることが好ましい。
なお、Ｍｇ含有量が多いほど結晶粒が細かくなる。そのため、Ｍｇ含有量を高めて結晶粒微細化効果を高めることにより、カップ成形時の肌荒れを抑制することができる。
また、Ｍｇ含有量が３．５％超えの場合、強度が高すぎて、開栓時に多大な力を要するため、開栓しにくくなってしまう。そのため、後述するごとく、Ｍｇ含有量は３．０％以下が好ましい。
また、Ｍｇ含有量が３．５％超えの場合、強度が高すぎて、開栓時に多大な力を要するため、開栓しにくくなってしまう。そのため、後述するごとく、Ｍｇ含有量は３．０％以下が好ましい。
また、耳率の発生状態及び強度特性は、Ｍｇの含有量だけではなく、後述するごとくその他の製造条件などによって調整することができる。
また、上記文字曲がりとは、平板状態で印刷を施した後にカップ状に成形するキャップの製造方法の特性上、素材の変形の仕方によって、印刷した絵柄や文字等が曲がって表示される現象のことをいう。
また、上記文字曲がりとは、平板状態で印刷を施した後にカップ状に成形するキャップの製造方法の特性上、素材の変形の仕方によって、印刷した絵柄や文字等が曲がって表示される現象のことをいう。
また、上記元板とは、本発明のアルミニウム合金板そのもの、すなわち製造したままの状態であり、キャップ製造工程に供給される前の状態の板をいう。そして、上記空焼板とは、この元板に、上記の熱処理を施して、便宜上キャップ製造工程における印刷後の状態をある程度反映させた状態の板をいう。
上記元板の強度は、引張強さが２１０〜３２０ＭＰａ、耐力が１６０〜２９０ＭＰａの範囲に限定する。そして、かつ、上記空焼板の強度は、引張強さが２１０〜３２０ＭＰａ、耐力が１５０〜２８０ＭＰａ、伸びが５％以上の範囲に限定する。
上記元板の引張強さ及び耐力が上記範囲にないと、空焼後に目的とする強度を得ることが困難となる。
上記空焼板の引張強さが２１０ＭＰａ未満の場合及び耐力が１５０ＭＰａ未満の場合には、成形したキャップにおいて所定の耐圧を得ることができない。一方、空焼板の引張強さが３２０ＭＰａを超える場合及び耐力が２８０ＭＰａを超える場合には、成形したキャップの開栓がしにくくなるという問題がある。
上記空焼板の伸びが５％未満の場合には、キャップ成形時に割れなどの成形不良が出やすくなるという問題がある。
上記元板の引張強さ及び耐力が上記範囲にないと、空焼後に目的とする強度を得ることが困難となる。
上記空焼板の引張強さが２１０ＭＰａ未満の場合及び耐力が１５０ＭＰａ未満の場合には、成形したキャップにおいて所定の耐圧を得ることができない。一方、空焼板の引張強さが３２０ＭＰａを超える場合及び耐力が２８０ＭＰａを超える場合には、成形したキャップの開栓がしにくくなるという問題がある。
上記空焼板の伸びが５％未満の場合には、キャップ成形時に割れなどの成形不良が出やすくなるという問題がある。
本発明においては、得ようとするキャップの仕様に応じて、Ｍｇ含有量をより狭い範囲に限定して、より最適な強度特性に調整することができる。
すなわち、キャップの開栓しやすさを重視する場合には、Ｍｇ含有量は３．０％以下であり、かつ、上記元板の引張強さが２１０〜２８０ＭＰａ、耐力が１６０〜２５０ＭＰａであると共に、上記空焼板の引張強さが２１０〜２８０ＭＰａ、耐力が１５０〜２４０ＭＰａ、伸びが５％以上であることが好ましい（請求項２）。
すなわち、キャップの開栓しやすさを重視する場合には、Ｍｇ含有量は３．０％以下であり、かつ、上記元板の引張強さが２１０〜２８０ＭＰａ、耐力が１６０〜２５０ＭＰａであると共に、上記空焼板の引張強さが２１０〜２８０ＭＰａ、耐力が１５０〜２４０ＭＰａ、伸びが５％以上であることが好ましい（請求項２）。
また、キャップの耐圧を重視する場合には、Ｍｇ含有量は２．５％以上であり、かつ、上記元板の引張強さが２５０〜３２０ＭＰａ、耐力が２００〜２９０ＭＰａであると共に、上記空焼板の引張強さが２５０〜３２０ＭＰａ、耐力が１９０〜２８０ＭＰａ、伸びが５％以上であることが好ましい（請求項３）。
また、上記アルミニウム合金板は、Ｃｕ：０．０１〜０．２０％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：０．０１〜０．０５％、Ｚｎ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２０％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％のうち１種または２種以上を含む。
Ｃｕ：０．０１〜０．２０％；
Ｃｕは、材料強度に影響を及ぼす元素である。０．０１％未満の場合、その効果が得られないばかりでなく、純度の高い地金を使用する必要があり、コストアップとなる。０．２０％を超えての添加は、本Ａｌ−Ｍｇ系合金においては、圧延加工しにくくなる。
Ｃｕは、材料強度に影響を及ぼす元素である。０．０１％未満の場合、その効果が得られないばかりでなく、純度の高い地金を使用する必要があり、コストアップとなる。０．２０％を超えての添加は、本Ａｌ−Ｍｇ系合金においては、圧延加工しにくくなる。
Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：０．０１〜０．０５％、Ｚｎ：０．０１〜０．２５％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％；
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅは、結晶粒微細化による成形性に影響を及ぼす元素である。それぞれ上記下限未満の場合、その効果が得られないばかりでなく、純度の高い地金を使用する必要があり、コストアップとなる。一方、上記上限を超える場合、結晶粒微細化効果は飽和するため、添加に要するコストアップを考慮すると上記上限とすることが好ましい。
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅは、結晶粒微細化による成形性に影響を及ぼす元素である。それぞれ上記下限未満の場合、その効果が得られないばかりでなく、純度の高い地金を使用する必要があり、コストアップとなる。一方、上記上限を超える場合、結晶粒微細化効果は飽和するため、添加に要するコストアップを考慮すると上記上限とすることが好ましい。
Ｓｉ：０．０１〜０．２０％；
Ｓｉは、ＭｎやＦｅと化合物を形成し、鋳造時にＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系やＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等の晶出物を形成する元素である。０．０１％未満の場合、純度の高い地金を使用する必要があり、コストアップとなる。０．２０％を超える場合、前記晶出物が多くなり、キャップ成形性を劣化させる。
Ｓｉは、ＭｎやＦｅと化合物を形成し、鋳造時にＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系やＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等の晶出物を形成する元素である。０．０１％未満の場合、純度の高い地金を使用する必要があり、コストアップとなる。０．２０％を超える場合、前記晶出物が多くなり、キャップ成形性を劣化させる。
Ｔｉ：０．００５〜０．０５％；
Ｔｉは、鋳塊組織微細化による成形性向上に影響を及ぼす元素である。０．００５％未満の場合、その効果が得られない。０．０５％を超えると、未固溶のＡｌ−Ｔｉ系化合物が最終製品の表面欠陥として現れやすくなる。
なお、鋳塊組織微細化剤としてＡｌ−Ｔｉ−Ｂ中間合金を添加する場合は、Ｂが含有されるが、Ｂは０．０２％以下の範囲で添加されるのが好ましい。
Ｔｉは、鋳塊組織微細化による成形性向上に影響を及ぼす元素である。０．００５％未満の場合、その効果が得られない。０．０５％を超えると、未固溶のＡｌ−Ｔｉ系化合物が最終製品の表面欠陥として現れやすくなる。
なお、鋳塊組織微細化剤としてＡｌ−Ｔｉ−Ｂ中間合金を添加する場合は、Ｂが含有されるが、Ｂは０．０２％以下の範囲で添加されるのが好ましい。
次に、上記アルミニウム合金板は、上記元板又は上記空焼板の耳率試験に使用する絞りカップの開口部に発生する耳のうち、圧延方向に対し４５°方向の４箇所（４５°、１３５°、２２５°、３１５°方向の４箇所）、及び０°、９０°、１８０°、２７０°方向の４箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下であり、かつ圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下である。
上記４５°方向４箇所の耳の耳率が２．０％を超えた場合、成形したキャップの裾部の印刷文字等の曲がりは４５°方向において顕著となり、防止が困難となる。耳率は小さければ小さい程、つまり下限は０％であるのがよいが、金属板の性質上困難である。実際のところ０．５％〜２．０％の耳率であればより好ましい。
また、０°、９０°、１８０°、２７０°方向の４箇所に発生する耳の耳率が２．０％を超えた場合においても、上記４５°方向４箇所における耳率が２．０％を超えた場合と同様に、印刷文字等の曲がりが顕著になる。
さらに、圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の耳率が２．０％を超えた場合にも、成形したキャップ裾部の印刷文字等の曲がりを防止することが困難となる。Ａｌ−低Ｍｇ系合金の絞り加工の場合、圧延方向に対し特に０°と１８０°方向の耳が発生しやすく、この方向の耳を制御することがポイントとなる。そして、より確実に印刷文字等の曲がりを抑制するには、圧延方向に対し０°と１８０°に発生する耳の耳率を１．５％以下とすることが好ましい。
ここで、上記絞りカップは、上記キャップ用Ａｌ−Ｍｇ系合金板より切り出したブランクを所定の条件で絞り加工して得られるカップ状の試験材である。この絞りカップの開口端において、軸方向に突出した部分を耳、耳と耳との間において最も窪んだ部分を谷という。そして、絞りカップの底から耳先端までの距離を耳高さとし、絞りカップの底から谷先端までを谷高さとする。そして耳率は、次のようにして算出することができる。
＜４５°方向４箇所の耳の耳率＞
４５°耳高さ＝Ａ、１３５°耳高さ＝Ｂ、２２５°耳高さ＝Ｃ、３１５°耳高さ＝Ｄ、
４５°と１３５°の間の最小の谷高さ＝Ｅ、
１３５°と２２５°の間の最小の谷高さ＝Ｆ、
２２５°と３１５°の間の最小の谷高さ＝Ｇ、
３１５°と４５°の間の最小の谷高さ＝Ｈ、
耳部の平均：Ｍ４５＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４、
谷部の平均：Ｖ４５＝（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）／４とすると、
耳率＝〔（Ｍ４５−Ｖ４５）／｛（Ｍ４５＋Ｖ４５）／２｝〕×１００（％）
４５°耳高さ＝Ａ、１３５°耳高さ＝Ｂ、２２５°耳高さ＝Ｃ、３１５°耳高さ＝Ｄ、
４５°と１３５°の間の最小の谷高さ＝Ｅ、
１３５°と２２５°の間の最小の谷高さ＝Ｆ、
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谷部の平均：Ｖ４５＝（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）／４とすると、
耳率＝〔（Ｍ４５−Ｖ４５）／｛（Ｍ４５＋Ｖ４５）／２｝〕×１００（％）
＜０°、９０°、１８０°、２７０°方向４箇所の耳の耳率＞
０°耳高さ＝Ａ’、９０°耳高さ＝Ｂ’、１８０°耳高さ＝Ｃ’、２７０°耳高さ＝Ｄ’、０°と９０°の間の最小の谷高さ＝Ｅ’、
９０°と１８０°の間の最小の谷高さ＝Ｆ’、
１８０°と２７０°の間の最小の谷高さ＝Ｇ’、
２７０°と０°の間の最小の谷高さ＝Ｈ’、
耳部の平均：Ｍ’＝（Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’＋Ｄ’）／４、
谷部の平均：Ｖ’＝（Ｅ’＋Ｆ’＋Ｇ’＋Ｈ’）／４とすると、
耳率＝〔（Ｍ’−Ｖ’）／｛（Ｍ’＋Ｖ’）／２｝〕×１００（％）
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谷部の平均：Ｖ’＝（Ｅ’＋Ｆ’＋Ｇ’＋Ｈ’）／４とすると、
耳率＝〔（Ｍ’−Ｖ’）／｛（Ｍ’＋Ｖ’）／２｝〕×１００（％）
＜０°と１８０°方向２箇所の耳の耳率＞
カップの平均高さ＝Ｐ（開口端の高さを１０００点測定した平均高さ）、
０°耳高さ＝Ｑ、１８０°耳高さ＝Ｒ、
耳部の平均：Ｓ＝（Ｑ＋Ｒ）／２、
耳率＝｛（Ｓ−Ｐ）／Ｐ｝×１００（％）
カップの平均高さ＝Ｐ（開口端の高さを１０００点測定した平均高さ）、
０°耳高さ＝Ｑ、１８０°耳高さ＝Ｒ、
耳部の平均：Ｓ＝（Ｑ＋Ｒ）／２、
耳率＝｛（Ｓ−Ｐ）／Ｐ｝×１００（％）
＜カップ絞り成形条件＞
ダイス径３３．６ｍｍ、ポンチ径３３ｍｍ、ポンチ肩Ｒ１．５ｍｍの金型を用い、供試材ブランク径５５ｍｍとして、絞り比１．６７でカップ絞りを実施。
ダイス径３３．６ｍｍ、ポンチ径３３ｍｍ、ポンチ肩Ｒ１．５ｍｍの金型を用い、供試材ブランク径５５ｍｍとして、絞り比１．６７でカップ絞りを実施。
また、上記アルミニウム合金板は、その板厚が０．２０〜０．２５ｍｍであることが好ましい（請求項４）。
すなわち、広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板の板厚は、本発明の課題であるキャップの耐圧に影響を与える。板厚が厚いほど耐圧強度は大きくなるが、省資源の点からは板厚は薄い方が好ましい。本発明では、上記のごとく高強度化を図ることによって、所定の耐圧強度を保ちながら板厚を薄くすることが可能となる。従来は、０．２５ｍｍ未満の板厚は耐圧の点から困難であったが、本発明では、０．２０ｍｍ以上、０．２５ｍｍ未満の板厚を適用しても十分な耐圧を得ることが可能である。さらに、０．２５ｍｍの場合は、高耐圧の要求に対してより高強度化を図ることが可能となる。板厚が０．２０ｍｍ未満の場合には、現行のキャップ形状では所定の耐圧強度が得られないが、技術の進歩によってキャップ形状が改良された場合は、本発明材により実用化が可能となると考えられる。
すなわち、広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板の板厚は、本発明の課題であるキャップの耐圧に影響を与える。板厚が厚いほど耐圧強度は大きくなるが、省資源の点からは板厚は薄い方が好ましい。本発明では、上記のごとく高強度化を図ることによって、所定の耐圧強度を保ちながら板厚を薄くすることが可能となる。従来は、０．２５ｍｍ未満の板厚は耐圧の点から困難であったが、本発明では、０．２０ｍｍ以上、０．２５ｍｍ未満の板厚を適用しても十分な耐圧を得ることが可能である。さらに、０．２５ｍｍの場合は、高耐圧の要求に対してより高強度化を図ることが可能となる。板厚が０．２０ｍｍ未満の場合には、現行のキャップ形状では所定の耐圧強度が得られないが、技術の進歩によってキャップ形状が改良された場合は、本発明材により実用化が可能となると考えられる。
次に、本発明のアルミニウム合金板を得るための好ましい製造条件について説明する。
基本的な製造工程は、鋳塊を均質化熱処理した後、熱間圧延をして板を形成し、焼鈍、冷間圧延、焼鈍、冷間圧延を順次行って製品板厚とし、最後に強度の安定化のために安定化熱処理することである。なお、この安定化熱処理の前あるいは後において、脱脂、化成処理等の表面処理をすることが多い。
基本的な製造工程は、鋳塊を均質化熱処理した後、熱間圧延をして板を形成し、焼鈍、冷間圧延、焼鈍、冷間圧延を順次行って製品板厚とし、最後に強度の安定化のために安定化熱処理することである。なお、この安定化熱処理の前あるいは後において、脱脂、化成処理等の表面処理をすることが多い。
上記均質化熱処理は、鋳塊を４５０〜５８０℃の温度に１〜２４時間保持する条件である。保持温度４５０℃未満あるいは保持時間が１時間未満であると耳の生成が不安定となり制御が困難となる。保持温度が５８０℃超えあるいは保持時間が２４時間超えの場合、表面にＭｇが拡散しやすく、表面の酸化Ｍｇ層が厚くなり、面削量を過度に多くする必要があり非経済的である。
続いて、例えば、熱間圧延−焼鈍１−冷間圧延１−焼鈍２−冷間圧延２−安定化熱処理を順次行う。この工程で、所定の強度と耳率を得ることができる。
上記焼鈍１、２では、３００〜５５０℃の温度に保持する条件で行う。保持温度が３００℃未満の場合、最終板で所定の耳率が得られず、また、強度が高くなりすぎて成形性に劣る。保持温度が５５０℃超えの場合、表面が酸化しやすくなり好ましくない。なお、保持時間は特に限定しないが、連続焼鈍ラインなどによる急速加熱・急速冷却の比較的高温での焼鈍の場合、保持０〜２０秒、バッチ式焼鈍炉による比較的低温での焼鈍の場合保持３０分〜５時間が適当である。
上記焼鈍１、２では、３００〜５５０℃の温度に保持する条件で行う。保持温度が３００℃未満の場合、最終板で所定の耳率が得られず、また、強度が高くなりすぎて成形性に劣る。保持温度が５５０℃超えの場合、表面が酸化しやすくなり好ましくない。なお、保持時間は特に限定しないが、連続焼鈍ラインなどによる急速加熱・急速冷却の比較的高温での焼鈍の場合、保持０〜２０秒、バッチ式焼鈍炉による比較的低温での焼鈍の場合保持３０分〜５時間が適当である。
上記焼鈍２後の冷間圧延２は、３０〜７０％の範囲で行えばよい。圧延率が３０％未満では所定の強度を得にくく、所定の耳率を得にくくなる。圧延率が７０％超えでは、成形性が低下し強度が高すぎて開栓しにくくなり、また、圧延集合組織が発達しすぎて４５°方向の耳が大きくなる。
キャップ用素材としての性能は冷間圧延のままでほぼ達成されるが、Ａｌ−Ｍｇ系合金の場合、冷間圧延のままの状態で室温放置すると、強度が次第に低下する現象が起こる。それを防止し強度を安定化させるために、１００〜３００℃の温度で３０分以上加熱する熱処理（安定化熱処理）が必要である。１００℃未満では強度が安定せず、上限の３００℃を超えると、軟化が大きくなり所定の強度を得ることができない。
本発明の内容を具体的な実施例により説明するが、以下は本発明の一実施態様を示したものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
表１に示す化学成分を含有するアルミニウム合金鋳塊を半連続鋳造にて造塊し、表面の偏析層を切削後、５００℃で８時間保持する均質化熱処理し、均質化熱処理炉から出してすぐに熱間圧延を開始した。熱間圧延は、板厚３ｍｍで終了し、焼鈍を行うことで再結晶組織を得た後に、所定の板厚まで冷間圧延し、さらに中間焼鈍して再結晶組織とした後、５０％の冷間加工度で、製品板厚まで冷間圧延し、安定化熱処理して供試材とした。
（実施例１）
表１に示す化学成分を含有するアルミニウム合金鋳塊を半連続鋳造にて造塊し、表面の偏析層を切削後、５００℃で８時間保持する均質化熱処理し、均質化熱処理炉から出してすぐに熱間圧延を開始した。熱間圧延は、板厚３ｍｍで終了し、焼鈍を行うことで再結晶組織を得た後に、所定の板厚まで冷間圧延し、さらに中間焼鈍して再結晶組織とした後、５０％の冷間加工度で、製品板厚まで冷間圧延し、安定化熱処理して供試材とした。
得られた５種類の供試材Ｅ１〜Ｅ５を用い、以下の評価試験をした。一部の試験片は、材料組織観察をした。
＜機械的性質＞
ＪＩＳ５号試験片にて、引張試験した。
＜機械的性質＞
ＪＩＳ５号試験片にて、引張試験した。
＜耳率＞
ダイス径３３．６ｍｍ、ポンチ径３３ｍｍ、ポンチ肩Ｒ１．５ｍｍの金型を用い、供試材ブランク径５５ｍｍとして、絞り比１．６７でカップ絞りを実施。
耳率は、前述の条件により成形したカップを、前述の式から、４５°方向４箇所（Ａ方向）の耳の耳率、あるいは０°、９０°、１８０°、２７０°方向４箇所（Ｂ方向）の耳の耳率、及び０°と１８０°方向２箇所の耳の耳率を測定した。
ダイス径３３．６ｍｍ、ポンチ径３３ｍｍ、ポンチ肩Ｒ１．５ｍｍの金型を用い、供試材ブランク径５５ｍｍとして、絞り比１．６７でカップ絞りを実施。
耳率は、前述の条件により成形したカップを、前述の式から、４５°方向４箇所（Ａ方向）の耳の耳率、あるいは０°、９０°、１８０°、２７０°方向４箇所（Ｂ方向）の耳の耳率、及び０°と１８０°方向２箇所の耳の耳率を測定した。
＜結晶粒径＞
供試材板面を電解研磨し、偏光顕微鏡で結晶粒を観察した。ＡＳＴＭカードを用いて、比較法から、結晶粒径を求めた。
供試材板面を電解研磨し、偏光顕微鏡で結晶粒を観察した。ＡＳＴＭカードを用いて、比較法から、結晶粒径を求めた。
＜文字曲がり＞
文字曲がりは、キャップ開口端部から３〜５ｍｍの位置に文字が来るように、絞り前のブランクに１０文字の印刷をし、直径３８ｍｍより絞り比が厳しい直径２８ｍｍＰＰキャップ用カップを絞り成形し、文字曲がりを目視観察して評価した。
＜キャップ成形性＞
成形後のキャップ用のカップの外観において、割れ、しわ、肌荒れ等の欠陥の有無を目視確認した。
文字曲がりは、キャップ開口端部から３〜５ｍｍの位置に文字が来るように、絞り前のブランクに１０文字の印刷をし、直径３８ｍｍより絞り比が厳しい直径２８ｍｍＰＰキャップ用カップを絞り成形し、文字曲がりを目視観察して評価した。
＜キャップ成形性＞
成形後のキャップ用のカップの外観において、割れ、しわ、肌荒れ等の欠陥の有無を目視確認した。
表２にこれらの評価結果を示す。本例の供試材Ｅ１〜Ｅ５は、機械的性質、耳率、結晶粒径、文字曲がり、キャップ成形性というすべての評価項目において、いずれも広口ボトル缶キャップ用のキャップ材として良好な結果を示した。
（比較例１）
表３に示すＭｇの含有量が本発明の請求範囲外である成分を有するアルミニウム合金鋳塊を、前述の実施例１と同じ条件で製造し、供試材Ｃ１、Ｃ２を得た。
表３に示すＭｇの含有量が本発明の請求範囲外である成分を有するアルミニウム合金鋳塊を、前述の実施例１と同じ条件で製造し、供試材Ｃ１、Ｃ２を得た。
これらの評価結果を表４に示す。
表４から知られるように、供試材Ｃ１は、Ｍｇ量が本発明の下限未満であるので、高強度を得ることができず、高耐圧のかかる製品には適さない。
供試材Ｃ２は、Ｍｇ量が本発明の上限を超えるため、強度が高すぎ、開口力が高くなり、開栓しにくいキャップとなった。また、４５°方向４箇所に発生する耳の耳率も２％を超え、文字曲がりが発生し、適さない。
表４から知られるように、供試材Ｃ１は、Ｍｇ量が本発明の下限未満であるので、高強度を得ることができず、高耐圧のかかる製品には適さない。
供試材Ｃ２は、Ｍｇ量が本発明の上限を超えるため、強度が高すぎ、開口力が高くなり、開栓しにくいキャップとなった。また、４５°方向４箇所に発生する耳の耳率も２％を超え、文字曲がりが発生し、適さない。
Claims (4)
- 塗装・印刷後に、直径２８ｍｍを超える円筒状のカップに成形し、該カップの耳部をトリミングした後、裾部にミシン目を加工し、その後、内容物が充填された飲料容器のネジ部に巻き締めされる広口ボトル缶キャップ用のアルミニウム合金板であって、
該アルミニウム合金板は、Ｍｇ：２．１％（重量％、以下同じ）超え、３．５％以下を含み、Ｃｕ：０．０１〜０．２０％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：０．０１〜０．０５％、Ｚｎ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２０％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％のうち１種または２種以上を含み、残部が不可避的不純物とアルミニウムからなる化学組成を有し、
上記アルミニウム合金板の元板の引張強さが２１０〜３２０ＭＰａ、耐力が１６０〜２９０ＭＰａであり、
かつ、上記元板に対して、２００℃の温度で１０分間保持する熱処理を施した空焼板の引張強さが２１０〜３２０ＭＰａ、耐力が１５０〜２８０ＭＰａ、伸びが５％以上であり、
上記元板又は上記空焼板の耳率試験に使用する絞りカップの開口部に発生する耳のうち、圧延方向に対し４５°方向の４箇所、及び０°、９０°、１８０°、２７０°方向の４箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下であり、かつ圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下であることを特徴とする広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板。 - 請求項１において、Ｍｇ含有量は３．０％以下であり、かつ、上記元板の引張強さが２１０〜２８０ＭＰａ、耐力が１６０〜２５０ＭＰａであると共に、上記空焼板の引張強さが２１０〜２８０ＭＰａ、耐力が１５０〜２４０ＭＰａ、伸びが５％以上であることを特徴とする広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板。
- 請求項１において、Ｍｇ含有量は２．５％以上であり、かつ、上記元板の引張強さが２５０〜３２０ＭＰａ、耐力が２００〜２９０ＭＰａであると共に、上記空焼板の引張強さが２５０〜３２０ＭＰａ、耐力が１９０〜２８０ＭＰａ、伸びが５％以上であることを特徴とする広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板。
- 請求項１〜３のいずれか１項において、上記アルミニウム合金板の板厚が０．２０〜０．２５ｍｍであることを特徴とする広口ボトル缶キャップ用アルミニウム合金板。
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