JP5976023B2 - 樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に係り、特に、ＤＩ缶やボトル缶（以下、ＤＩ缶やボトル缶を総称する場合は「アルミ缶」という）に適用可能な樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に関する。

樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板より製造されるアルミ缶、たとえば３ピースボトル缶は、通常、アルミニウム合金板に様々な成形加工が施されることにより製造される。詳細には、まず、アルミニウム合金板の両面に熱可塑性樹脂被膜の層を形成して潤滑剤を塗布したものを打ち抜いてブランクを得る工程と、このブランクに絞り加工を行ってカップ状の成形品を得る工程とを行う。次いでこのカップ状の成形品に対して再絞り加工とストレッチ加工又はしごき成形（ＤＩ成形）を行って胴体部が小径化及び薄肉化された有底円筒状の缶を得る工程と、次いで、この有底円筒状の缶の底部側に絞り加工を複数回行うことにより肩部と未開口部とからなる口部を有する缶を得る工程とを行う。続いて洗浄及びトリミング等を行い、その後、この缶の胴体部に印刷及び塗装を施す工程と、引き続いて前記口部を開口してカール部及びネジ部を形成し、更に前記ネジ部の反対側の部分にネック加工とフランジ加工とを施した後、シーマによって別途成形した底蓋を巻き締めする工程を行うというものである（例えば、特許文献１参照）。

近年、この樹脂被覆に用いられるラミネートフィルムは、その種類が増大している。それに伴い、樹脂被覆工程でのラミネートフィルムをリメルトする温度範囲が拡大しており、一般的には２００〜２８０℃の範囲で熱処理が行われている（例えば、特許文献２参照）。この温度範囲拡大に対応するため、高い耐熱性を備えることで、樹脂被覆後の強度が低下しないアルミニウム合金板が要求されている。

そこで、樹脂被覆後の強度低下を最小限に抑え、かつ、成形性の向上を目的として、Ｈ１９の調質が施された３００４合金（３００４−Ｈ１９、ＪＩＳ Ｈ４０００に規定）の使用が提案されている。このＨ１９の調質は、アルミニウム合金板に熱間圧延、冷間圧延の各工程を順次施すものである。具体的には、アルミニウム合金を、溶解・鋳造して鋳塊とし、当該鋳塊を面削した後、５７０℃〜６２０℃の均質化熱処理を行い、その後、３００℃以上の巻き取り温度の熱間圧延、および、８０〜９０％の圧延率の冷間圧延を行うという樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００１−１６２３４４号公報（段落番号００２７〜００２８、図２） 特開２００４−２３８６５３号公報（段落番号００３２） 特開２００６−０７０３４４号公報（段落番号００１１〜００１５）

しかしながら、前記アルミニウム合金板の製造方法では、高温で均質化熱処理を行うため、アルミニウム合金板の表面に酸化皮膜が厚く形成される。樹脂被覆を施さないでＤＩ成形するタイプのアルミ缶の場合は、しごき成形時に缶胴部に新生面が出てくるので、酸化皮膜は缶胴表面の品質にさほど影響しない。しかし、樹脂被覆を施した後にＤＩ成形するタイプのアルミ缶の場合は、元板表面としごきダイス表面が直接接触しないため、元板表面の酸化皮膜による影響が缶胴成形後も残り、フローマーク状の表面不具合が目立つ傾向があった。

また、アルミ缶の表面品質については、要求されるレベルが下がることはなく、常に市場のニーズに合わせて上昇し続けている。よって、従来では問題とされていなかったような軽微な表面不良であっても、現在は、問題視されるようになっており、そのような軽微な表面不良を有するアルミ缶は製造工程の中でリジェクトの対象となる。したがって、アルミ缶の表面品質の向上は、生産性という面においても重要な要素となっている。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、その課題は、樹脂被覆後の強度低下を最小限に抑えつつ、成形性を確保するとともに、缶胴成形後のアルミ缶の表面品質を向上させることができる樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明者らは、アルミニウム合金板の板表面の酸化皮膜の成長を抑制することができる条件について種々の検討を行った。その結果、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＳｉの含有量を適切なものとしたうえで、均質化熱処理温度及び時間を調整し、また熱間圧延及び冷間圧延の条件をコントロールすることで、前記問題点を解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、前記目的を達成するための本発明に係るアルミニウム合金板は、樹脂被覆を施した後にＤＩ成形する樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板であって、Ｃｕを０．１０〜０．３５質量％、Ｍｇを０．８０〜１．６０質量％、Ｍｎを０．８０〜１．３０質量％、Ｆｅを０．３５〜０．７０質量％、Ｓｉを０．１０〜０．３５質量％それぞれ含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物から構成されるとともに、２７０℃で２０秒間の熱処理を施した後の耐力が２２５〜２５５Ｎ／ｍｍ^２であり、かつ、耳率が５％以下であるアルミニウム合金板であって、冷間圧延後の当該アルミニウム合金板の酸素濃度について、１０．０質量％以上である領域が板表面から板厚方向に０．０４μｍ以内であることを特徴とする。

このように、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、アルミニウム合金の成分を特定の範囲に限定することにより、樹脂被覆後の熱処理による強度低下を最低限に抑えることができる。また、耐力・耳率を特定の範囲に限定することにより、容易に所望するアルミ缶の形状に成形でき、かつ、そのアルミ缶の形状へ成形した後でも缶強度が適切に維持されるものとなる。さらに、所定以上の酸素濃度となる領域について特定の範囲に限定することにより、アルミニウム合金板の板表面から厚み方向内における表面不良に影響する酸化被膜の成長を抑制することができる。

また、前記樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法は、Ｃｕを０．１０〜０．３５質量％、Ｍｇを０．８０〜１．６０質量％、Ｍｎを０．８０〜１．３０質量％、Ｆｅを０．３５〜０．７０質量％、Ｓｉを０．１０〜０．３５質量％それぞれ含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金を溶解・鋳造して鋳塊を作製する溶解・鋳造工程と、前記溶解・鋳造工程において作製されたアルミニウム合金の前記鋳塊に４８０〜５４０℃で１０時間以上、均質化熱処理を施す均質化熱処理工程と、前記均質化熱処理工程において均質化熱処理が施されたアルミニウム合金の前記鋳塊を熱間圧延し、巻き取り温度を３２０℃以上にして巻き取る熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程において熱間圧延が施されたアルミニウム合金板に、冷間加工の圧延率を８０〜９０％に設定して冷間圧延する冷間圧延工程と、を含むことを特徴とする。

このように、前記樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法は、均質化熱処理の温度が特定の範囲に限定されるとともに、所定時間以上とすることにより、アルミニウム合金板の板表面における酸化被膜の成長を抑制することができる。
また、熱間圧延・冷間圧延を特定の条件とすることにより、缶胴成形後のアルミ缶の表面品質が十分に維持され、且つ、缶特性も良好な樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を製造することができる。

本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板によれば、樹脂被覆後の強度低下を最小限に抑えつつ、成形性を確保することができる。また、均質化熱処理の際の酸化皮膜の成長を最小限に抑えることができるため、缶胴成形後のアルミ缶の表面品質に優れた樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を提供することができる。

従来の一例の３ピースボトル缶を模式的に示す斜視図である。 従来の一例のＤＩ缶を模式的に示す斜視図である。 本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板について評価を行う際の、当該樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に樹脂フィルムを被覆したラミネート材からの３ピースボトル缶の作製方法を模式的に示す模式図である。 （ａ）は、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の酸素濃度と板表面からの深さの関係を示すグラフである。（ｂ）は、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の断面図である。

次に、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法の実施するための形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

［樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板］
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、Ｃｕを０．１０〜０．３５質量％、Ｍｇを０．８０〜１．６０質量％、Ｍｎを０．８０〜１．３０質量％、Ｆｅを０．３５〜０．７０質量％、Ｓｉを０．１０〜０．３５質量％それぞれ含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物から構成されるとともに、２７０℃で、２０秒間の熱処理を施した後の耐力が２２５〜２５５Ｎ／ｍｍ^２であり、かつ、耳率が５％以下である。加えて、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、冷間圧延後の前記アルミニウム合金板の酸素濃度について、１０．０質量％以上である領域が前記アルミニウム合金板の板厚方向に板表面から０．０８μｍ以内というものである。
次に、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に含まれる各合金成分、熱処理後の耐力及び耳率、さらに、冷間圧延後の酸素濃度について数値限定した理由を説明する。

（Ｃｕの含有量：０．１０〜０．３５質量％）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に含まれるＣｕは、材料強度に寄与する元素である。このＣｕの含有量が０．１０質量％未満では充分な材料強度が得られず、熱処理後の耐力と成形したボトル缶のネジ座屈強度が不足する。一方、Ｃｕの含有量が０．３５質量％を超えると材料強度が高くなり過ぎて、熱処理後の耐力が高くなり、しごき成形性が低下する。従って、本発明ではＣｕの含有量を０．１０〜０．３５質量％とする。

（Ｍｇの含有量：０．８０〜１．６０質量％）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に含まれるＭｇは、前記したＣｕと同じく材料強度に寄与するとともに、缶胴成形後の表面品質に影響を及ぼす元素である。このＭｇの含有量が０．８０質量％未満では所要の材料強度が得られず、熱処理後の耐力と成形したボトル缶のネジ座屈強度が不足する。一方、Ｍｇの含有量が１．６０質量％を超えると加工硬化が大きくなって、熱処理後の耐力が高くなり、しごき成形性が低下する。加えて、均質化熱処理時に酸化皮膜が成長しやすくなり、缶胴成形後のアルミ缶の表面品質が悪化する。従って、本発明ではＭｇの含有量を０．８０〜１．６０質量％とする。

（Ｍｎの含有量：０．８０〜１．３０質量％）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に含まれるＭｎは、前記したＭｇと同じく材料強度に寄与する元素である。このＭｎの含有量が０．８０質量％未満では、充分な材料強度が得られず、熱処理後の耐力と成形したボトル缶のネジ座屈強度が不足する。一方、このＭｎの含有量が１．３０質量％を超えると、材料強度が過度に高まり、胴切れ（しごき成形時の破断）に繋がる。従って、本発明ではＭｎの含有量を０．８０〜１．３０質量％とする。

（Ｆｅの含有量：０．３５〜０．７０質量％）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に含まれるＦｅは、熱間圧延時の再結晶挙動に影響を及ぼす。このＦｅの含有量が０．３５質量％未満では、熱間圧延工程における再結晶が充分に生じなくなり、粗大な結晶粒の混在、材料強度の上昇が生じて、しごき成形性が低下する。一方、Ｆｅの含有量が０．７０質量％を超えると、０°−１８０°耳が高くなり、フランジ部の寸法不良（フランジ部の欠けなど）を生じやすくなる。従って、本発明ではＦｅの含有量を０．３５〜０．７０質量％とする。

ここで、耳は、アルミニウム合金板でカッピング成形を行って得られた円筒容器の側面に形成された山と谷である。そして、耳率は、次の式を用いて算出される。
耳率（％）＝｛（円筒容器の底面（圧延方向）を基準とした、４５°方向４箇所の高さの平均値−円筒容器の底面を基準とした、０°、９０°方向４箇所の高さの平均値）／（円筒容器の底面を基準とした０°、４５°、９０°方向８箇所の高さの平均値）｝×１００
なお、前記「０°耳」とは、圧延方向に対して０°の方向に形成された山をいう。

（Ｓｉの含有量：０．１０〜０．３５質量％）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に含まれるＳｉは、前記したＦｅと同じく熱間圧延時の再結晶挙動に影響を及ぼす。このＳｉの含有量が０．１０質量％未満では、０°−１８０°耳が高くなりフランジ部の寸法不良を生じやすくなる。一方、Ｓｉの含有量が０．３５質量％を超えると、熱間圧延工程における再結晶が充分に生じなくなり、粗大な結晶粒の混在、材料強度の上昇が生じて、しごき成形性が低下する。従って、本発明ではＳｉの含有量を０．１０〜０．３５質量％とする。

（不可避的不純物）
なお、本発明の樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、不可避的不純物として、Ｃｒが０．１質量％以下、Ｚｎが０．５質量％以下、Ｔｉが０．３質量％以下、Ｚｒが０．５質量％以下、Ｂが０．３質量％以下含有されても、本発明の効果が妨げられるものではなく、このような不可避的不純物の含有量は許容される。

（Ｔｉ：０．３質量％以下）
前記不可避的不純物において、ＴｉおよびＢは、鋳塊組織を微細化する作用を有する。通常、Ｔｉを添加する場合には、Ｔｉ：Ｂ＝５：１の割合とした鋳塊微細化剤（ＴｉＢ）を、ワッフル状あるいはロッド状の形態で溶湯（溶解炉、介在物フィルター、脱ガス装置、溶湯流量制御装置のいずれかに投入された、スラブ凝固前の溶湯）に添加するため、含有割合に応じたＢも必然的に添加されることとなる。Ｔｉの添加量で０．００５質量％以上の添加により、鋳塊の結晶粒が微細化され、アルミニウム合金板の成形性が向上する。このため、Ｔｉの含有量を０．００５質量％以上、好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．０１５質量％以上とするのが好ましい。一方、Ｔｉの含有量で０．３質量％を超えた含有量となると、粗大な晶出物が形成され、ＤＩ成形時に亀裂が発生するので、アルミニウム合金板の成形性が低下する。このため、Ｔｉの含有量は０．３質量％以下、好ましくは０．２質量％以下、より好ましくは０．１質量％以下、さらに好ましくは０．０５質量％以下とする。

(Ｚｎ：０．５質量％以下)
本発明の樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の特性に影響のない範囲内であれば、ブレージングシート用アルミニウム材の屑を配合（添加）しても良い。この場合は、前記Ｓｉの規定範囲の上限、或いは、前記不可避不純物として記載したＺｎの含有が許容される範囲の上限（０．５質量％）のいずれかを目安に添加しても良い。

（２７０℃、２０秒間の熱処理を施した後の耐力：２２５〜２５５Ｎ／ｍｍ^２）
前記アルミニウム合金板に樹脂被覆を施した後に、絞り、しごき成形を施す際の成形性については、前記アルミニウム合金板に対して樹脂被覆を施す際の熱処理に相当する２７０℃で、２０秒間の条件の熱処理を施した後の耐力が重要な指標となる。

前記アルミニウム合金板に２７０℃で２０秒間の熱処理を施した後の耐力が２２５Ｎ／ｍｍ^２未満では、充分な材料強度が得られず、成形したボトル缶のネジ座屈強度が不足する。一方、前記耐力が２５５Ｎ／ｍｍ^２を超えると、アルミ缶の成形性、特にしごき成形性が低下し、破断の発生により生産性が阻害される。従って、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板では、２７０℃で、２０秒間の熱処理を施した後の耐力を２２５〜２５５Ｎ／ｍｍ^２とすることが好ましい。

（耳率：５％以下）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の耳率は、フランジ部の寸法に影響を与える。耳率が５％以上であると、フランジ部の寸法不良が著しく生じやすくなる。従って、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板では、耳率を５％以下とすることが好ましい。

（酸素濃度が１０．０質量％以上の領域：板表面から０．０８μｍ以内）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の表面の酸素濃度は、缶胴成形後のアルミ缶の表面品質に影響を与える。この酸素濃度は、冷間圧延後のアルミニウム合金板について、例えば、高周波グロー放電発光表面分析装置により測定する。
この酸素濃度について図４（ａ）（ｂ）を参照して説明すると、アルミニウム合金板の酸素濃度について、１０．０質量％以上である領域が板厚方向に板表面から０．０８μｍ以内の場合は（例えば、（ａ）太線の場合）、缶胴成形後のアルミ缶の表面に目立った不具合は存在しない。一方、酸素濃度が１０．０質量％以上となる領域が板表面から０．０８μｍを超える場合は（例えば、（ａ）細線の場合）、缶胴成形後にフローマーク状の表面不具合が目立つようになる。従って、本発明では酸素濃度について、１０．０質量％以上の領域が板表面から０．０８μｍ以内であることとする。

次に、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法について説明する。
［樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法］
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、本発明で合金組成を規制したＡｌ−Ｍｎ系合金を用いて製造される。つまり、Ｃｕを０．１０〜０．３５質量％、Ｍｇを０．８０〜１．６０質量％、Ｍｎを０．８０〜１．３０質量％、Ｆｅを０．３５〜０．７０質量％、Ｓｉを０．１０〜０．３５質量％それぞれ含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物から構成されたアルミニウム合金を用いて、ＤＣ鋳造処理（Ｄｉｒｅｃｔ−ｃｈｉｌｌ ｃａｓｔｉｎｇ）により鋳塊を製造する（溶解・鋳造工程）。そして、このアルミニウム合金の鋳塊を４８０〜５４０℃で１０時間以上均質化熱処理し（均質化熱処理工程）、その後、この鋳塊を熱間圧延して巻き取り温度３２０℃以上で巻き取り、アルミニウム合金板を製造する（熱間圧延工程）。続いて、このアルミニウム合金板を圧延率８０〜９０％で冷間圧延して所望の板厚とする（冷間圧延工程）。このような製造方法とすることにより、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を製造することができる。

次に、当該製造方法において規制した各条件について説明する。なお、アルミニウム合金の成分の数値限定の理由については、前記した樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の合金成分と同一であるので省略する。

（均質化熱処理温度：４８０〜５４０℃）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法では、前記アルミニウム合金板に施す均質化熱処理の温度は、４８０℃未満であると、後の熱間圧延工程で再結晶が充分に生じなくなり、粗大な結晶粒の混在、材料強度の上昇が生じて、しごき成形性が低下する。また、耳率が高くなり、フランジ部の寸法不良を生じやすくなる。一方、５４０℃を超えると、均質化熱処理時に酸化皮膜が厚く形成され、缶胴成形後のアルミ缶の表面品質が低下する。従って、本発明では、均質化熱処理の温度を４８０〜５４０℃とする。
なお、前記アルミニウム合金板の均質化熱処理は、通常６００℃前後で行われる。６００℃近い高温で均質化熱処理を行うことによって、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系の金属間化合物が適度に形成される。樹脂被覆を施さずにＤＩ成形するタイプのアルミ缶の場合、前記金属間化合物は、ＤＩ成形の際にしごきダイスと素材との間に堆積（ビルドアップ）したアルミを除去する役割を担う。その結果、堆積したアルミが原因で発生する缶胴表面の疵（焼付き）や缶胴割れを抑制し、しごき成形性が向上する。
均質化熱処理温度が本発明で規制するような低い温度（４８０〜５４０℃）だと、前記金属間化合物は十分に形成されないが、樹脂被覆を施した後にＤＩ成形するタイプのアルミ缶については、しごきダイスと素材が直接接触しないため、前記金属間化合物の形成は必須ではない。よって、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板では、前記の通り缶胴成形後の表面品質を向上させるため、均質化熱処理の温度を前記のような温度範囲（４８０〜５４０℃）とした。

（均質化熱処理時間：１０時間以上）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法では、前記アルミニウム合金板に施す均質化熱処理の時間は、１０時間未満であると、再結晶を阻害する微細析出物が多く分布し、熱間圧延時に再結晶が充分に生じなくなる。その結果、粗大な結晶粒の混在、材料強度の上昇が生じて、しごき成形性が低下する。また、耳率が高くなり、フランジ部の寸法不良を生じやすくなる。従って、本発明では、均質化熱処理の時間を１０時間以上とする。

（熱間圧延工程の巻き取り温度：３２０℃以上）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法では、前記アルミニウム合金板に施す熱間圧延工程の巻き取り温度は、ホットコイルの再結晶状態を左右し、なおかつ材料強度にも影響を与える重要な要素である。

すなわち、この熱間圧延処理の巻き取り温度が３２０℃未満であると前記アルミニウム合金板における再結晶が充分に生じなくなり、その結果、粗大な結晶粒の混在、材料強度の上昇を招き、しごき成形性が低下する。また、耳率が高くなってフランジ部の寸法不良を生じやすくなる。従って、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法における熱間圧延の巻き取り温度は３２０℃以上とすることが必要である。

（冷間加工の圧延率：８０〜９０％）
本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法に含まれる冷間加工の圧延率は、材料強度及び成形性に寄与する因子である。すなわち、この冷間加工の圧延率が８０％より低いと充分な材料強度が得られず、熱処理後の耐力と成形したボトル缶のネジ座屈強度が不足する。更に、０°−１８０°耳が高くなり、フランジ部の寸法不良を生じやすくなる。また、この冷間加工の圧延率が９０％を超えると、耐力が高くなるとともに耳率が過度に高くなり、フランジ部の寸法不良を生じやすくなる。従って、本発明では、冷間加工の圧延率が８０〜９０％であることが必要である。

以上説明した本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、図１に示すような従来の一例の３ピースボトル缶や、図２に示すような従来の一例のＤＩ缶等に好適であるとともに、従来の種々のアルミニウム合金のラミネート材にも好適な素材である。

本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を、図１に示すような従来の一般的な３ピースボトル缶１に適用する場合には、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に対してカップ成形やＤＩ成形等の缶体成形を施して有底円筒状の缶（胴体部２）を形成する。続いて、この有底円筒状の缶の底部にネッキング加工を施してネック部３を形成する。

なお、図１に示す３ピースボトル缶１のネック部３には、口部４が開口されたのち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設けられる。またこれに対向する開口部（図示せず）には、ネック加工とフランジ加工を施した後、シーマによって別途成形した底蓋５が巻き締められ、３ピースボトル缶１を製造することができる。

また、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を、図２に示すような従来の一般的なＤＩ缶１１に適用する場合には、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に対してカップ成形やＤＩ成形等の缶体成形を施して胴体部１２を形成する。続いて、この胴体部１２にネッキング加工を施してネック部１３を形成し、引き続いてこのネック部１３のエンド部に開口部１４を形成するとともにこの開口部１４の口径が胴体部１２の径に比べて小さくなるように加工することで、ＤＩ缶１１を製造することができる。

また、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を、従来の一般的なラミネート材に適用する場合には、従来公知のラミネート材に適用されている各種の樹脂フィルムを、接着剤等を介して貼り合わせた後、その樹脂フィルムの融点以上で熱処理が施される工程等を経て、ラミネート材が作製される。

次に、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。

まず、表１に示すような合金組成を備えたアルミニウム合金を溶解・鋳造し、この鋳塊に、表１に示す均質化熱処理温度及び時間で均質化熱処理を施した。続いて、熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延を順次行って熱間圧延板を作製した後、表１に示すような巻き取り温度でこの熱間圧延板を巻き取って、ホットコイルとした。そして、このホットコイルに、表１に示す加工率の冷間圧延を施して、厚さ０．３２ｍｍの樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板とした。

また、前記樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に対し、高周波グロー放電発光表面分析装置（堀場製作所製 ＪＹ５０００ＲＦ）を用いて、板表面の酸素濃度の測定を行い、得られた測定結果から、酸素濃度が１０．０質量％となる深さを求めた。

さらに、前記樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に、硝石炉（ソルトバス）を用いて、樹脂被覆の際の熱処理とほぼ同じ熱履歴である２７０℃、２０秒間の熱処理を施した後に、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じて耐力（０．２％耐力）を測定して得られた測定結果を、熱処理後の耐力とした。

そして、前記樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を用いて、φ６６．７ｍｍのブランクを作製し、このブランクをφ４０ｍｍのポンチで絞ってカップを作製した。このカップを用いて、後記耳率の測定方法に準じて測定を行い、得られた測定結果を、耳率とした。
耳率（％）＝｛（円筒容器の底面（圧延方向）を基準とした、４５°方向４箇所の高さの平均値−円筒容器の底面を基準とした、０°、９０°方向４箇所の高さの平均値）／（円筒容器の底面を基準とした０°、４５°、９０°方向８箇所の高さの平均値）｝×１００

実施例１〜６は、いずれも本発明で規制した条件を満足するものである。

比較例１はＣｕの含有量が本発明で数値限定した範囲の下限値未満であるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の下限値未満のものである。比較例２はＣｕの含有量が本発明で数値限定した範囲の上限値を超えるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。

比較例３はＭｇの含有量が本発明で数値限定した範囲の下限値未満であるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の下限値未満のものである。比較例４はＭｇの含有量が本発明で数値限定した範囲の上限値を超えるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の上限値を超えたものであり、さらに、冷間圧延後の酸素濃度が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。

比較例５はＭｎの含有量が本発明で数値限定した範囲の下限値未満であるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の下限値未満のものである。比較例６はＭｎの含有量が本発明で数値限定した範囲の上限値を超えるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。

比較例７はＦｅの含有量が本発明で数値限定した範囲の下限値未満であるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の上限値を超えたものであり、さらに、耳率が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。比較例８はＦｅの含有量が本発明で数値限定した範囲の上限値を超えたものである。

比較例９はＳｉの含有量が本発明で数値限定した範囲の下限値未満のものである。比較例１０はＳｉの含有量が本発明で数値限定した範囲の上限値を超えたものであるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の上限値を超えたものであり、さらに、耳率が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。

比較例１１は均質化熱処理の温度が本発明で数値限定した範囲の下限値未満であるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の上限値を超えたものであり、更に、耳率が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。比較例１２は、均質化熱処理の温度が本発明で数値限定した範囲の上限値を超えるとともに、冷間圧延後の酸素濃度が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。

比較例１３は均質化熱処理の時間が本発明で数値限定した範囲の下限値未満であるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の上限値を超えたものであり、さらに、耳率が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。

比較例１４は前記熱間圧延における巻き取り温度が本発明で数値限定した範囲の下限値未満であるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の上限値を超えたものであり、さらに、耳率が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。

比較例１５は、冷間圧延工程における冷間圧延率が本発明で数値限定した範囲の下限値未満であるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の下限値未満のものである。比較例１６は、冷間圧延率が本発明で数値限定した範囲の上限値を超えるとともに、熱処理後の耐力が数値限定した範囲の上限値を超えたものであり、さらに、耳率が数値限定した範囲の上限値を超えたものである。

このようにして製造された本発明に係る実施例１〜６及び本発明で規制した条件を満足しない比較例１〜１６の樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に、アルカリ洗浄及びリン酸クロメート処理を施し、その後厚さ１６μｍの樹脂フィルムを両面に被覆し、さらに、２７０℃で２０秒間の熱処理を施して、ラミネート材とした。以下、図３を参照して、前記ラミネート材について行った評価方法について説明する。図３は、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板について評価を行う際の、当該樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板に樹脂フィルムを被覆したラミネート材からの３ピースボトル缶の作製方法を模式的に示す模式図である。

ラミネート材２１を用いてカップ成形を行い、カップ２２を作製した。一般に、アルミニウム合金板のラミネート材を、従来の通常のＤＩ成形のように開口部までしごいた場合、この上端部の先端部では樹脂フィルムが剥離したり、ダイスにビルドアップしたりするなど、加工上の不具合が生じ易くなる。このため、本発明では、前記アルミニウム合金板から製造されたラミネート材２１を従来の通常のＤＩ成形のように上端部の先端部までしごかずに、フランジ部２２ａを適宜残して成形する。

ラミネート材の成形評価では、カップ成形ののち白色のワセリンを塗布して絞り成形及びしごき成形（ＤＩ成形）を施し、得られたアルミ缶の底部にネッキング加工及びネジ切り加工を施した。ＤＩ成形では被覆した樹脂フィルムの剥離を抑えるべくフランジ部２２ａを残した成形を行った。そして、得られたアルミ缶にネック加工とフランジ加工とを施した後、別途成形した底蓋５を巻き締めし、３ピースボトル缶１を作製した。

（しごき成形性）
しごき成形性は、連続成形で１００００缶製缶したときに破断（胴切れ）が発生した回数が、０〜３回のものを「○（良好）」とし、４回以上のものを「×（不良）」とした。

（フランジ部寸法）
フランジ部寸法は、しごき成形時に上端部に残しているフランジ部２２ａの形が真円に近いものを「○（良好）」とし、四角形やフランジ部２２ａが欠けているものを「×（不良）」とした。

（表面品質）
トリミング後の缶において、板の圧延方向に対し９０°方向の上端部を目視観察し、上端部から２０ｍｍの範囲におけるフローマーク状の黒い筋が３本以下のものを「○（良好）」とし、４本以上のものを「×（不良）」とした。

（ネジ座屈強度）
成形した３ピースボトル缶１に軸方向の圧縮荷重を負荷し、ネジ部が座屈したときの荷重を５サンプルについて測定して、平均値をネジ座屈強度とした。なお、このネジ座屈強度は、１５００Ｎ以上であれば実用上問題がないことから、１５００Ｎ以上のものを「○良好」とし、１５００Ｎ未満のものを「×（不良）」とした。
以上の評価結果を表２に示す。

表２に示すように、本発明で規制した条件を全て満たす実施例（実施例１〜６）では、前記評価項目の全て（しごき成形性、フランジ部寸法、表面品質、ネジ座屈強度）を良好に満足するという結果となった。一方、本発明で規制した条件を満足しない比較例（比較例１〜１６）では、前記評価項目の全てを良好に満足するものは得られなかった。

比較例１はネジ座屈強度が実用上問題のない水準に達しておらず、比較例２はしごき成形性が「×（不良）」であった。また、比較例３はネジ座屈強度が実用上問題のない水準に達しておらず、比較例４はしごき成形性が「×（不良）」であるとともに表面品質が「×（不良）」であった。

比較例５はネジ座屈強度が実用上問題のない水準に達しておらず、比較例６はしごき成形性が「×（不良）」であった。そして、比較例７はしごき成形性及びフランジ部寸法が「×（不良）」であり、比較例８はフランジ部寸法が「×（不良）」であった。

比較例９はフランジ部寸法が「×（不良）」であり、比較例１０はしごき成形性及びフランジ部寸法が「×（不良）」であった。

比較例１１はしごき成形性及びフランジ部寸法が「×（不良）」であり、比較例１２は表面品質が「×（不良）」であった。また、比較例１３及び比較例１４はしごき成形性及びフランジ部寸法が「×（不良）」であった。

比較例１５はフランジ部寸法が「×（不良）」であり、比較例１６はしごき成形性及びフランジ部寸法が「×（不良）」であった。

なお、比較例１２のアルミニウム合金板は、特許文献に記載された従来のアルミニウム合金板を想定したものである。本実施例で示したように、この従来のアルミニウム合金板は、表面品質について一定の水準を満たさないものである。従って、本実施例によって、本発明に係るアルミニウム合金板が従来のアルミニウム合金板と比較して、優れているのが客観的に明らかとなった。

１ ３ピースボトル缶
２ 胴体部
３ ネック部
４ 口部
５ 底蓋
１１ ＤＩ缶
１２ 胴体部
１３ ネック部
１４ 開口部
２１ ラミネート材
２２ カップ
２２ａ フランジ部

Claims (1)

1. Ｃｕを０．１０〜０．３５質量％、Ｍｇを０．８０〜１．６０質量％、Ｍｎを０．８０〜１．３０質量％、Ｆｅを０．３５〜０．７０質量％、Ｓｉを０．１０〜０．３５質量％それぞれ含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物から構成されるとともに、２７０℃で２０秒間の熱処理を施した後の耐力が２２５〜２５５Ｎ／ｍｍ^２であり、かつ、耳率が５％以下であるアルミニウム合金板であって、
   冷間圧延後の当該アルミニウム合金板の酸素濃度について、１０．０質量％以上である領域が板表面から板厚方向に０．０４μｍ以内であることを特徴とする樹脂被覆を施した後にＤＩ成形する樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板。

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