JPH0344500A

JPH0344500A - 塗膜密着性に優れたアルミニウム又はアルミニウム合金材の製造方法

Info

Publication number: JPH0344500A
Application number: JP17877289A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Nanbae; 難波江　元広; Toshihiro Yoshida; 吉田　敏裕
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1991-02-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は塗装膜との密着性に優れたアルミニウム又はア
ルミニウム合金材の製造方法に関するものである。

（従来の技術）従来からアルミニウム又はアルミニウム合金（以下単に
アルミニウムという）塗装板は飲料用缶、食缶、容器の
キャップ、建材、構造材、自動車用材等に使用されてい
る。このような用途においてその下地処理法としては、
■脱脂、エツチングの後にクロム酸塩又はジルコン酸塩
を含んだ処理浴により化学皮膜を生成させる化成処理、
■硫酸等各種溶液中にて処理する陽極酸化処理、■高温
水中又はそれにアミン等を添加した水溶’ｔＩｌ中にて
アルミニウムの水和酸化皮膜を生成させるベーマイト処
理等がある。

このような下地処理法は用途に応じて様々に使い分けら
れる。とりわけ飲料用缶、食缶、容器のキャップについ
てはクロム酸塩又はジルコン酸塩を含んだ処理浴による
化成処理が一般的であり、主に塗膜密着性、耐食性の向
上を目的としている。

（発明が解決しようとする課題）飲料缶、食缶、容器については、通常、内容物充填後に
高温殺菌処理（レトルト処理）が必要になる。しかし、
上記高温殺菌処理を行った場合、キャップの塗膜は処理
前に密着性（初期密着性）のよかったものが処理後の密
着性（２次密着性）が悪くなることが多く極端な場合は
塗膜の剥離や耐食性の低下を引き起こし、内容物中への
缶材質の混入による衛生上の問題や、ピンホールの発生
による内容物の外部への漏れ等も発生していた。

またキャンエンド（飲料用缶、食缶等の上板）において
は第３図及び第４図に示すように、食品用（飲料用を含
む）缶６の上板（キャンエンド）７に設けられているス
コア８をタブ９によって取り去った際に端縁に塗膜片１
１が残留するという問題があった。開口部１０の塗膜片
１１が多いと実使用に際して不便であり、フェザリング
性は悪いことになる。このフェザリング性は下地処理の
後に塗装される塗料の種類によっても大きく影響され、
塩化ビニル樹脂系塗料を使用した場合には特に悪くなる
。

一方、昨今、食料品の種類の豊富化、嗜好の多様化に伴
い、アルミニウムに対して腐食性の大きい高塩素含有物
等にも内容物として充填する必要性が増大しており、よ
り一層の耐食性向上が要求されている。

またアルミニウム材の塗膜密着性を高めるため従来陽極
酸化を施すことが行われるが陽極酸化皮膜の孔は細長い
孔であり高温にさらされると皮膜にクラックを生じさせ
る原因となっていた。また陽極酸化皮膜の孔径を大きく
する方法としては従来、陽極酸化処理後に溶解性の高い
溶液例えば強酸、強アルカリ性溶液等に浸漬し微細孔を
広げるいわゆる拡孔処理があるが、生産性に劣るばかり
でなく、塗膜の密着性、加工性などはまだ十分とはいえ
なかった。

本発明は上記従来技術の問題点を解決して塗膜密着性に
優れたアルミニウム材の製造方法を提供する目的でなさ
れたものである。

（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、（１）アルミニウム材を塩素イオン
含有量０．５〜５０ｗｔ％の溶液中に浸漬して電解エツ
チングを行い、表面に径２００Å以上、深さ５μｍ以下
の微細孔を孔占有面積率５〜６０％として形成すること
を特徴とする塗膜密着性に優れたアルミニウム材の製造
方法、（２）アルミニウム材がキャンエンド用である前
記（１）記載の製造方法及び、（３）アルミニウム材が
その上に塩化ビニル樹脂系塗料を塗面する下地である前
記（１）記載の製造方法を提供するものである。

本発明においてアルミニウム材表面に特定の微細孔を形
成するのは見掛けの表面積に対して実表面積を増大し、
塗料の付着面積を増大することと、微細孔への塗料の侵
入による投錨効果（アンカー効果）により塗膜密着性を
向上させるためである。

アルミニウム材表面に形成する微細孔の径を２００Å以
上としたのは２００Å未満では塗料が十分に孔内に侵入
しないためである。この微細孔の形状は必ずしも円では
ないので、孔径とは孔表面の面積をそれに相当する円に
おきかえた際の直径（円相当径）をいう。微細孔の径が
大きすぎると実表面積の増加がそれほど期待できなくな
るため、２００〜３０００人が好ましい。

また深さを５μｍ以下としたのは、５μｍを越えると塗
装後の成形加工において、塗膜に割れ等の欠陥を発生し
やすいためである。しかしあまり浅いと所望の投錨効果
が得られない恐れがあるため、０．０２μｍ以上が好ま
しく、０．０２〜３μｍがより好ましい。

さらに本発明では孔占有面積率を５〜６０％としている
が、この孔占有面積率とはアルミニウム材表面を平面と
仮定した場合の全表面積に対する孔の開口部面積の総計
の割合（％）をいう。この値が５％未満では実大面積の
増加がそれほど期待できないためであり、６０％を越え
るとアルミニウム表面の被エツチング部に空間が多くな
り、被エツチング部の強度が低下し、これにより塗膜密
着性に劣ることとなるためである。なお好ましくは２０
〜５０％である。

上記のようなアルミニウム材表面形状は、塩素イオンを
含有する溶液中での電解エツチングにより形成できる。

塗装下地処理として、表面に微細孔を形成する手段とし
て前記したように硫酸やリン酸溶液中での陽極酸化処理
は古くから行われていたが、本発明方法を用いた場合、
従来法よりも孔の直径が大きく、塗料が十分に孔内に侵
入するため、より大きな密着性が得られ、また処理工程
が容易であり品質安定性にも優れる。

本発明において、塩素イオン濃度を０．５〜５０ｗｔ％
とする。塩素イオン濃度が０．５ｗｔ％未満ではエツチ
ング効果が乏しく、所望の微細孔の深さが得られず、微
細孔への塗料の侵入による投錨効果（アンカー効果）が
得られなくなり、塗膜２次密着性に劣るものしか得られ
ない。また品質安定性にも欠ける。５０ｗ、ｔ％を越え
るとアルミニウム材に対するエツチング効果、溶解性が
大きすぎ、表面が全面溶解の形態を呈し、微細孔が形成
されない。

なお電解エツチングの時間は液温等で異なるが例えば液
温５０℃の時好ましくは１秒〜６０秒とする。

また本発明では塩素イオンを上記の所定量含んでいれば
、他のイオン、例えば、硝酸、硫酸等のイオンを含んで
いても十分効果がある。また電解方法についても、従来
の方法すなわち直流、交流、パルス法等の定電流又は定
電圧法等を用いてもよい。

なお、本発明の電解エツチングによって所望の表面を形
成した後、クロム酸塩又はジルコン酸塩を含んだ処理浴
により化学皮膜を生成させる化成処理や硫酸、リン酸等
各種溶液中にて処理する陽極酸化処理、さらに高温水中
又はそれにアミン等を添加した水溶液中にてアルミニウ
ムの水和酸化皮膜を生成させるベーマイト処理等を行う
とより一層密着性（初期、２次）、耐食性に優れたもの
とできる。

また本発明によって得られるアルミニウム材は塩化ビニ
ル樹脂系塗料の塗布に特に好適であるが、これに制限さ
れずその他の塗料に対しても効果を発揮しつるものであ
る。

なお本発明方法により得られたアルミニウム材の用途と
しては飲料缶、食缶等のキャンエンドが好適であるが、
本用途以外の電子機器、建材、構造材、自動車用部材等
、密着性、耐食性、加工性、生産性、を要求される用途
にも使用可能である。

（実施例）次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。

アルミニウム板（ＪＩＳ　　Ａ３０８２−ＨＩ３、板厚
０．３ｍｍ）を中性洗剤により脱脂を行い、その後アル
カリ溶液中でエツチングを行った。このアルミニウム板
を第１表のような条件にて電解エツチングを行い塗装用
試料とした。電解液は塩酸溶液を用い、塩素イオン濃度
の調整は塩酸添加量を変化させて行った。電解は３０Ａ
／ｄｄの直流定電流法にて６０℃の浴温で行った。

この試料に市販の塩化ビニル樹脂系塗料（塩ビオルガノ
ゾル系塗料）を１５０ｍｇ／ｄｒｒｒの割合で塗装し、
その後２８０℃で２０秒の焼きっけを行った。

評価項目のなかでＴビール強度とフェザリング性は塗膜
２次密着性に関わる試験であり、ＥＲＶとはエナメルレ
イターバリューのことであり、加工性の指標である。そ
の試験方法は以下の通りである。

１）Ｔビール強度試験片作製方法を第１図に測定方法を第２図に示す。焼
きつけ後の試料を５ｍｍＸ　１００ｍｍに切り出し試験
片ｌとし、この試験片ｉと１の間にナイロンフィルム２
を挟み、ホットプレス３によって２００℃、３０秒の加
熱圧着を行った。その試験片を純水中に１００℃、３０
ｍ１ｎ浸漬した後引張試験機に取付け、第２図に示すご
とく引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎにて剥離を行い、その
際のチャート紙の記録から剥離強度を求めた。なお４は
アルミニウム板、５は塗膜である。

２）フェザリング性焼付けの試料を第３図に示したような缶６の上板（キャ
ンエンド）７に成形し、スコア８、タブ９を取付けた。

その試験片を純水中に１００’ｃ、３０ｍ１ｎ浸漬しタ
ブ９を引張った後の開口部１０の塗膜残り１１の形態を
調査した。塗膜残り１１の形態を第４図に示す。塗膜残
りの程度によって目視観察にてＯ〜５のレイティングナ
ンバーを付け、レイティングナンバーの小さい方を良と
判断した。

３）ＥＲＶ（エナメルレイターバリュー）焼付は後の試
料を３０ｍｍＸ５０ｍｍに切出し、第５図に示す様にサ
ンプル１２をこのサンプルと同じ板厚０．３ｍｍのスペ
ーサー１３を２枚介して折曲げる。一方、第６図に示す
ようにステンレス製の容器１４の中に１％ＮａＣｊ２溶
液１５とその液を浸したスポンジ１６を入れ、サンプル
１２の折曲げ部をスポンジ１６に接するようにしてセッ
トする。なおサンプル１２と接するスポンジ１６の巾は
２ｃｍとする。デジタルエナメルレイク−（ピコ社製）
１７にサンプル１２とステンレス製の容器１４より電極
を取り、流れた電流値を読み取る。電流値が大きいと折
曲げによる塗膜欠陥が多いか又は大きいということを示
す。

／第１表の結果から明らかなように本発明方法による材料
は比較例にくらべて塗膜密着性がきわめて良好である。

本発明例について、初期密着性についての記載は省略し
たが、２次の値は初期値とほぼ同等か僅かに低下したに
すぎず、優れた２次密着性を持つことがわかる。

本実施例では塩酸溶液中にて処理を行ったが、塩素イオ
ンを所定量含んでいれば、他のイオン、例えば、硝酸、
硫酸等のイオンを含んでいても十分効果がある。

また、電解方法についても、本実施例では直流定電流法
も用いたが、交流、パルス等の定電流又は定電圧法等を
用いても十分効果がある。

（発明の効果）本発明アルミニウム又はアルミニウム合金材は塗装板と
した場合高温加熱処理を行っても塗膜の密着性（２次密
着性）が良好である。もちろん初期密着性、加工性も良
好である。さらに処理工程が簡単であり製造コストの低
減につながる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はＴビール強度試験方法を説明する概
略図、第３図及び第４図はフェザリング性の試験方法の
説明図、第５図及び第６図はエナメルレイターバリュー
試験方法の説明図である。符号の説明ｌ・・・試験片、２・・・ナイロンフィルム、３・・・
ホットプレス、４・・・アルミニウム板、５・・・塗膜
、６・・・缶、７・・・キャンエンド、８・・・スコア
、９・・・タブ、ＩＯ・・・開口部、１１・・・塗膜残
片、１２・・・サンプル、１３・・・スペーサー、１４
・・・容器、１５・・・ＮａＣｊ２溶液、１６・・・ス
ポンジ、１７・・・デジタルエナメルレイター第１図第２図４アルミニウム板９１ｇ３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆｌ（ｇｌ（ｈ）ｊ！Ｐ、５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム又はアルミニウム合金材を塩素イオ
ン含有量０．５〜５０ｗｔ％の溶液中に浸漬して電解エ
ッチングを行い、表面に径２００Å以上、深さ５μｍ以
下の微細孔を孔占有面積率５〜６０％として形成するこ
とを特徴とする塗膜密着性に優れたアルミニウム又はア
ルミニウム合金材の製造方法。
（２）アルミニウム又はアルミニウム合金材がキャンエ
ンド用である請求項１記載の製造方法。
（３）アルミニウム又はアルミニウム合金材がその上に
塩化ビニル樹脂系塗料を塗布する下地である請求項１記
載の製造方法。