JPH07197217A - 高強度ステイオンタブ用Ａｌ合金塗装板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工性を損なわずにタブ折れ強度に優れたス
テイオンタブ用Ａl合金塗装板を比較的低コストで製造
できる方法を提供する。 【構成】 Ｍg：３.５〜５.５％、Ｍn：０.２〜１.０
％、Ｃu：０.０５〜０.４％を必須成分として含み、更
に必要に応じてＳi≦０.３０％、Ｆe≦０.４％、Ｃr≦
０.２５％、Ｚn≦０.３５％、Ｚr≦０.１５％及びＴi≦
０.２０％のうち１種又は２種以上を含み、残部がＡl及
び不可避的不純物からなるＡl合金鋳塊を４５０〜５５
０℃の均質化処理した後、熱間圧延及び冷間圧延し、更
に中間焼鈍後と、圧延率６５〜８５％で冷間圧延し、圧
延板表面から見た結晶粒最大幅が３０μm以下を得て、
その後に塗装焼付するが、この時材料の受ける加熱到達
温度を２００〜２８０℃とすることを特徴としている。
ビール缶、炭酸飲料缶、果汁飲料等々のタブ材に適して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビール缶、炭酸飲料缶、
果汁飲料等々のタブ材に係り、更に詳しくは、開缶時に
タブが折れにくい、すなわち、タブ折れ強度に優れた低
コストのステイオンタブ用Ａl合金塗装板の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、ビール缶、炭酸飲料缶、果汁飲料
缶等々の飲料缶の開口方法には、缶切りなどの器具を使
わずに手で容易に開缶できるイージーオープンエンドが
用いられている。このイージーオープンエンドとして
は、開口時に缶体からタブが離れるパーシャルオープン
エンド、フルオープンエンドと、開口時に缶体からタブ
が離れないステイオンタブ式エンド等がある。

【０００３】従来、後者のステイオンタブ式エンドは、
タブ材にＡＡ５１８２、ＡＡ５０８２等の成分を有する
Ａl合金が用いられており、鋳塊を均質化処理及び熱間
圧延した後、冷間圧延され、必要に応じて中間焼鈍が施
され、製品板まで冷間圧延された後、更に必要に応じて
仕上焼鈍にて強度を調整する製造方法にて製造されてい
る。

【０００４】例えば、米国特許第３,５０２,４４８号明
細書には、仕上冷延率を８５％以上と高くする方法が開
示されている。また、特公平３−４１５３９号では、ス
テイオンタブ用Ａl合金板として、化学成分により製造
方法を変化させ、仕上圧延率２０〜５５％で２６０℃以
下の仕上焼鈍を施す場合と、仕上圧延率が５５〜８５％
で仕上焼鈍を施さないで製造する場合とが開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のステ
イオンタブ材は、パーシャルオープンエンド用タブ材に
比べて板厚が厚く、コスト高の問題がある。これは、タ
ブはエンドとリベット加工で結合され、タブを引き上げ
ることによりエンドのスコアー部が裂かれて缶内に押し
上げられるが、この時、タブは曲げ変形を受ける。特に
裂かれた部分を押し下げる場合、タブを繰り返し上下さ
せて行われる場合があり、この時にタブは繰り返し曲げ
変形を受け、割れが生じてタブが取れてしまう場合があ
る。これを防止するには繰り返し曲げ性を向上すること
が必要である。このため、従来は特公平３−４１５３９
号に開示されているように、素材の耐力を約２４０Ｎ／
mm²程度と比較的低い強度に製造し、タブの繰り返し曲
げ性を向上させている。

【０００６】一方、近年、コストダウンの観点よりステ
イオンタブ材の薄肉化が進められているが、従来のタブ
形状では繰り返し曲げ性の観点より高強度薄肉化を推進
することが困難であるため、繰り返し曲げ性に優れた新
しい形状のタブが用いられるようになってきた。この新
形状のタブは、従来形状のタブに比べて、同一材料を用
いた場合、繰り返し曲げ変形によるタブ取れが生じにく
い形状となっている。したがって、従来形状のタブに比
べ、高強度化が可能であり、タブのコストダウンに大き
く貢献することとなる。

【０００７】しかし、従来形状のタブ及び新形状のタブ
に拘らず、環境問題の観点よりステイオンタブ式エンド
は急激に増加しているが、新たな問題点がクローズアッ
プされている。これは、ステイオンタブ式エンドの増加
に伴い飲料缶の保管状態も多種多様であり、特に一般消
費者間での問題点として夏場の自動車内で陽圧缶を保管
すると缶が変形或いはスコアー加工した部分が破裂し内
容物が飛散するという問題がある。

【０００８】特に、後者の破裂の問題は安全性の観点か
らも好ましくなく、これを防止するためスコアー残厚を
厚くして破裂を生じにくくしている。しかし、この場
合、スコアー残厚の上昇と共に開缶荷重が増加し、開缶
きずにタブが折れてしまう、いわゆるタブ折れを生じる
場合がある。そこで、より強度の高い材料が望まれてい
る。

【０００９】しかしながら、従来の化学成分の材料で
は、圧延されたままの状態では高強度を得ることができ
るが、後の塗装焼付工程により強度が低下してしまい、
更なる高強度化を図ることは困難である。また、高強度
化するためには高冷間圧延する必要があり、この場合、
材料の異方性の増加や結晶粒の粗大化等、好ましくな
い。したがって、現行の化学成分材で高強度化を図るた
めには、塗装焼付工程によって材料が受ける熱影響によ
る強度低下を少なくする必要がある。

【００１０】この方法としては、焼付温度の低下が考え
られるが、これにより塗膜硬度の低下及び塗膜密着性の
低下を生じる。前者の場合、僅かな外力で塗膜にキズが
生じ易く、後者の場合、開缶時の飲み口部に塗膜残りを
生じ商品価値を低下させるので好ましくない。

【００１１】本発明は、かゝる状況のもとで、加工性を
損なわずにタブ折れ強度に優れたステイオンタブ用Ａl
合金塗装板を比較的低コストで製造できる方法を提供す
ることを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らは、塗装焼付されても高強度を維持させ
るべく化学成分の調整、組織並びに製造条件等について
総合的に研究を重ねた結果、ここに本発明をなしたもの
である。

【００１３】すなわち、本発明は、Ｍg：３.５〜５.５
％、Ｍn：０.２〜１.０％、Ｃu：０.０５〜０.４％を必
須成分として含み、更に必要に応じてＳi≦０.３０％、
Ｆe≦０.４％、Ｃr≦０.２５％、Ｚn≦０.３５％、Ｚr
≦０.１５％及びＴi≦０.２０％のうち１種又は２種以
上を含み、残部がＡl及び不可避的不純物からなるＡl合
金鋳塊を４５０〜５５０℃の均質化処理した後、熱間圧
延及び冷間圧延し、更に中間焼鈍後と、圧延率６５〜８
５％で冷間圧延し、圧延板表面から見た結晶粒最大幅が
３０μm以下を得て、その後に塗装焼付するが、この時
材料の受ける加熱到達温度を２００〜２８０℃とするこ
とを特徴とする高強度ステイオンタブ用Ａl合金塗装板
の製造方法を要旨としている。

【００１４】

【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。

【００１５】本発明者らが、塗装焼付されても高強度を
得るための方法について調査した結果、強度を付与する
代表的な元素であるＭg、Ｍnの他にＣuを適量添加し、
固溶強化を図ると共に冷間圧延による加工硬化の程度を
大きくし、高冷間圧延を施さなくても高強度を得る方法
が好ましいことが判った。

【００１６】冷間圧延による加工硬化は、圧延率の増加
と共に圧延状態での強度は高くなるが、その後の塗装焼
付工程による強度低下は、圧延率の大きい材料ほど強度
低下の割合も大きくなり、高冷間圧延したにもかかわら
ず、後の塗装焼付工程後では高強度材が得られない場合
が生じる。

【００１７】したがって、冷間圧延率は、塗装後のステ
イオンタブに必要な強度を得るため、適当な範囲にコン
トロールする必要があることが判った。

【００１８】また、塗装焼付条件により、塗装後の材料
強度及び塗膜性能が大きく変化するので、材料強度の観
点からは塗装焼付温度は低温が望ましいが、この場合、
塗膜硬度や塗膜密着性が低下し実用できない場合があ
る。このため、塗装焼付時に材料が受ける到達温度を、
塗膜性能が低下しない範囲で最適にコントロールする必
要があることが判った。

【００１９】一方、ステイオンタブは、主に曲げ加工、
穴拡げ加工で成形され、結晶粒が微細なほど加工性は良
好となる。したがって、結晶粒度の上限を規制する必要
がある。

【００２０】本発明はこれらの知見に基づいて完成した
ものである。まず、本発明におけるＡl合金の化学成分
の限定理由を説明する。

【００２１】Ｍg：Ｍgは強度を付与する重要な元素であ
り、所定量の添加により、ステイオンタブ材として使用
し得る強度を確保する必要がある。そのためには少なく
とも３.５％以上添加しないとステイオンタブ材として
の強度が得られない。しかし、５.５％を超えて過多に
添加すると、強度が高過ぎることによる成形加工性の低
下を招くので好ましくない。したがって、Ｍgの添加量
は３.５〜５.５％の範囲とする。

【００２２】Ｍn：Ｍnは強度向上及び結晶粒微細化に大
きな効果を示す。そのためには少なくとも０.２％以上
添加しないと、ステイオンタブ材としての必要な強度が
得られない。しかし、１.０％を超えて過多に添加する
と、巨大晶出物を生成及び晶出物の数が多くなり、成形
加工性の低下を招くので好ましくない。したがって、Ｍ
nの添加量は０.２〜１.０％の範囲とする。

【００２３】Ｃu：Ｃuは固溶強化及び加工硬化の割合を
高め、強度向上に効果を示す。そのためには少なくとも
０.０５％以上添加しないとこの効果はほとんど得られ
ない。しかし、０.４％を超えると強度が高すぎること
による成形加工性の低下及び耐食性が低下するため好ま
しくない。したがって、Ｃuの添加量は０.０５〜０.４
％の範囲とするが、望ましくは０.１〜０.２％の範囲で
ある。

【００２４】以上の成分を必須成分とするが、必要に応
じて、以下に示すようにＦe、Ｃr、Ｚn、Ｚr、Ｔiの１
種又は２以上を適量にて添加することができる。

【００２５】Ｆe：Ｆeの添加は結晶粒微細化に大きな効
果を示し、その添加量が多いほど微細化される。しか
し、過多に添加すると結晶粒微細化には有効なものの、
金属間化合物の数が多くなって、成形加工性の低下を招
くので好ましくない。したがって、Ｆeの添加量は０.４
％以下とする。

【００２６】Ｓi：Ｓiの添加はＦeと同様、結晶粒微細
化、強度向上に効果を示す。しかし、過多に添加すると
金属間化合物、特に、Ｍg₂Ｓiが多く生成され、成形加
工性の低下を招くので好ましくない。したがって、Ｓi
の添加量は０.３％以下に規制する。

【００２７】Ｃr：Ｃrの添加は強度向上及び結晶粒微細
化に大きな効果を示す。しかし、０.２５％を超えて過
多に添加すると巨大晶出物生成及び晶出物の数が多くな
り、成形加工性の低下を招くため好ましくない。したが
って、Ｃrの添加量は０.２５％以下に規制する。

【００２８】Ｚn：Ｚnの添加は曲げ加工性等の成形加工
性を向上させる効果がある。これは、圧延板表面から見
た(ＭnＦe)Ａl₆の金属間化合物の晶出物を小さくする効
果があるためである。しかし、過多に添加すると耐食性
の低下を招くので好ましくない。したがって、Ｚnの添
加量は０.３５％以下とする。

【００２９】Ｔi、Ｚr：Ｔi、Ｚrはそれぞれ組織を安定
化させるために有効な元素であるものの、その添加量が
多いと巨大晶出物を生成し、成形加工性を低下させるの
で、Ｔi量は０.２０％以下、Ｚr量は０.１５％以下とす
る。

【００３０】次に本発明の製造方法について説明する。

【００３１】上記の化学成分を有するＡl合金は、常法
により溶解、鋳造し、得られた鋳塊に均質化処理を施し
た後、熱間圧延する。但し、均質化処理は４５０〜５５
０℃の温度で行う必要がある。これは、加熱温度が４５
０℃未満では均質化が不充分であると共に熱間圧延時に
耳割れが発生する原因となり、また５５０℃を超えると
バーニングが発生し、表面状況を劣化させるので好まし
くないためである。

【００３２】熱間圧延後は、更に冷間圧延し、中間焼鈍
を行う。ここで、冷間圧延率や中間焼鈍条件は特に制限
しないが、冷間圧延率は以後の工程で結晶粒幅を適切に
規制し易くするために５０％以上の如く大きい圧延率の
方が望ましい。また、中間焼鈍は完全再結晶にすること
が必須であり、結晶粒の観点からすれば連続焼鈍(ＣＡ
Ｌ)の使用が好ましい。ＣＡＬの条件としては加熱、冷
却速度を１００℃／分以上とし、到達温度３８０〜５５
０℃で保持時間は１０分以内がよい。

【００３３】中間焼鈍後の冷間圧延率は、その後の塗装
焼付条件との組み合わせにより強度、結晶粒及び成形加
工性に影響するので適切にコントロールする必要があ
る。冷間圧延率が６５％未満では成形加工性に優れるも
のの、必要な強度が得られず、また強度向上のためには
冷間圧延率の増大が必要なものの、８５％を超えると塗
装焼付を行っても強度が高すぎることによる成形加工性
の低下、異方性の増加、更には結晶粒が扁平身長粒とな
るため、好ましくない。したがって、冷間圧延率は６５
〜８５％の範囲とする。

【００３４】以上の製造工程により、高強度材であるに
も拘らず、曲げ加工性や他の成形加工性が現行材と同等
の加工性を有する組織が得られる。すなわち、結晶粒度
は小さいほど成形加工性に優れ、その板表面から観察さ
れる結晶粒幅は３０μm以下の組織である。

【００３５】このような材料を用い、更に塗装焼付を行
うが、塗装焼付条件は、中間焼鈍後の冷間圧延率との組
み合わせにより決定される。材料の受ける到達温度が２
００℃未満では、高強度の材料は得られるが、塗膜硬度
及び塗膜密着性等の塗膜性能が低下し好ましくない。一
方、２８０℃を超えると、ステイオンタブ材として必要
な強度が得られない。したがって、塗装焼付による材料
の受ける到達温度は２００〜２８０℃の範囲とする。

【００３６】次に本発明の実施例を示す。

【００３７】

【実施例１】表１に示す化学成分を有するＡl合金を常
法により溶解、鋳造し、得られた鋳塊に５００℃の温度
で３時間保持する均質化処理を施し、熱間圧延により３
mm厚とした。

【００３８】その後、冷間圧延により１.５mm厚にして
ＣＡＬ焼鈍(加熱冷却速度７００℃／min、到達温度４５
０℃、保持時間２秒)を施し、次いで冷間圧延により製
品厚さ０.３３mm(圧延率７８％)とした。更に、塗装焼
付条件として、塩化ビニール系塗料を用い、材料の到達
温度(ＰＭＴ)を２６０℃とし塗装焼付した。なお、ＰＭ
Ｔはヒートラベルを圧延板表面に貼り付けて確認した。
得られた材料についての機械的性質、曲げ加工性、結晶
粒幅及びタブに加工した後のタブ折れ強度を表２に示
す。

【００３９】曲げ加工性は、タブに加工した後、曲げ部
でのクラックの発生程度により◎(優)→○→△→×→×
×(劣)で評価した。タブ折れ強度は、タブに加工した
後、図１に示す試験方法にて求めた。

【００４０】表２より明らかなように、本発明例Ｎo.１
及びＮo.２はステイオンタブ材としての必要強度が得ら
れていると共に、曲げ加工性に優れている。一方、比較
例Ｎo.３、Ｎo.５、Ｎo.７は、曲げ加工性に優れるもの
の、ステイオンタブ材としての必要強度が低くタブ折れ
強度も低い。また、他の比較例は、強度は比較的高いも
のの、いずれも曲げ加工性に劣り実用化できない。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【実施例２】表１に示すＮo.１の化学成分(本発明範囲
内)の材料を用い、熱間圧延までは実施例１と同じく製
造し、以後の製造条件を変えて冷延板を製造し、塗装焼
付を施した。

【００４４】具体的には、Ａ材は、０.８３mmまで冷間
圧延し、その後ＣＡＬ焼鈍(実施例１と同じ条件)し、次
いで冷間圧延により製品厚０.３３mm(圧延率６０％)と
した。Ｂ材は実施例１のＮo.１の試験結果である。Ｃ材
はＢ材において塗装焼付条件(ＰＭＴ)のみを１９０℃に
変えた例、Ｄ材はＢ材において塗装焼付条件(ＰＭＴ)の
みを３００℃に変えた例、Ｅ材はＢ材においてＣＡＬ焼
鈍前の圧延率のみを３０％に変えて結晶粒を大きくした
例、Ｆ材はＢ材において熱間圧延板を軟質化焼鈍後０.
３３mmまで冷間圧延(圧延率８９％)したものである。な
お、塗装焼付条件(ＰＭＴ)は特に記述していない限り２
６０℃とした。

【００４５】得られた材料についての機械的性質、曲げ
加工性、結晶粒幅及びタブ加工した後のタブ折れ強度を
表３に示す。評価方法は実施例１と同様である。

【００４６】表３より明らかなように、Ａ材は曲げ加工
性に優れるものの、ステイオンタブ材としての強度が低
く、タブ折れ強度も低い。Ｃ材はＰＭＴを１９０℃とし
た例であり、高強度の材料が得られているが、曲げ加工
性が劣り実用上問題がある。Ｄ材はＰＴＭを３００℃と
した例であり、ステイオンタブ材として必要な強度が得
られていない。Ｅ材は結晶粒幅が大きすぎるため曲げ加
工性が劣っている。Ｆ材は冷間圧延率を８９％とした例
であるが、結晶粒が偏平伸長粒を呈し、圧延方向に対し
て直角方向の曲げ加工性が低下しており、またタブ折れ
強度も低い。

【００４７】

【表３】

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ビール缶、炭酸飲料缶等のステイオンタブ材において、
現有材において問題とされているタブ折れに関して、成
形加工性を損なわずに素材強度を高めてタブ折れ強度を
向上させることができ、更には高強度薄肉化に対しても
十分対応でき、安全性、製造コスト面でも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】タブ折れ試験方法を説明する図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で(以下、同じ)、Ｍg：３.５〜５.
   ５％、Ｍn：０.２〜１.０％、Ｃu：０.０５〜０.４％を
   必須成分として含み、更に必要に応じてＳi≦０.３０
   ％、Ｆe≦０.４％、Ｃr≦０.２５％、Ｚn≦０.３５％、
   Ｚr≦０.１５％及びＴi≦０.２０％のうち１種又は２種
   以上を含み、残部がＡl及び不可避的不純物からなるＡl
   合金鋳塊を４５０〜５５０℃の均質化処理した後、熱間
   圧延及び冷間圧延し、更に中間焼鈍後と、圧延率６５〜
   ８５％で冷間圧延し、圧延板表面から見た結晶粒最大幅
   が３０μm以下を得て、その後に塗装焼付するが、この
   時材料の受ける加熱到達温度を２００〜２８０℃とする
   ことを特徴とする高強度ステイオンタブ用Ａl合金塗装
   板の製造方法。