JPH08193243A - 缶底部にストレッチャーストレインの発生しない絞り缶用樹脂被覆鋼板、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、缶用樹脂被覆鋼板において、固溶
炭素＋固溶窒素の総量、さらには降伏点伸び量を規定す
ることにより、缶底部にストレッチャーストレインの発
生しない樹脂被覆鋼板を提供する。 【構成】 鋼中の固溶炭素＋固溶窒素の総量が２０重量
ｐｐｍ以下、さらには降伏点伸びが３％以下である缶用
樹脂被覆鋼板。鋼中のＣ：０．０２以上０．１１重量％
以下、Ｓｉ：０．２％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎ：０．００
７％以下、Sol.Ａｌ：０．０１以上０．２％以下、残部
がＦｅおよび不可避不純物からなる成分を有し、過時効
処理により固溶元素を低減する缶用樹脂被覆鋼板の製造
法。 【効果】 固溶炭素および固溶窒素の減少により樹脂熱
溶着時の鋼板加熱による歪時効硬化を抑制し、缶底加工
時のストレッチャーストレイン発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、食品、飲料等の２ピー
ス・スチール缶容器に於いて、缶胴体製造後の缶底加工
時に、缶底部にストレッチャーストレインの発生しない
絞り缶用樹脂被覆鋼板およびその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】鋼板を加工して飲料用缶とする場合、従
来より蓋、胴、底の３部品より構成された、いわゆる３
ピース缶があった。しかし近年、深絞り加工により胴と
底が一体成形されることにより、蓋との２部品からな
る、いわゆる２ピース缶が開発された。２ピース缶は内
容物の漏れが少なく、製造効率が高いという利点より生
産量が激増している。なお、本明細書では１回以上の絞
り加工を経て成形される２ピース缶（例えば、絞り缶、
絞り−再絞り缶、絞り−しごき缶等）を総称して絞り缶
と呼ぶ。

【０００３】かかる２ピース缶の内外面には内容物への
金属の溶出防止、味、風味の保護および商品名の印刷等
のため有機被覆を施すことが通常である。その手段とし
て一般には、成形後の缶に有機塗料を塗装被覆するもの
と、成形前の金属板に予め樹脂フィルムを被覆した後、
缶に成形するものとがある。後者の例としては特公昭６
３−１３８２９号公報および特公平６−５１３８３号公
報におけるように金属板の表面に樹脂フィルムを熱溶着
する技術が開示されている。

【０００４】また従来、樹脂被覆鋼板に用いられる鋼板
にはＣ：０．１０重量％程度、材質グレードにてＴ−４
〜Ｔ−５または調質圧延率を数十％程度に増したＤＲ−
９〜ＤＲ−１０のアルミキルド鋼板が主に用いられてき
た。これら樹脂被服鋼板を用いて製缶し、耐圧強度確保
等のために缶底加工を行なうと、缶底部に少なからずス
トレッチャーストレインが発生するという問題点があっ
た。

【０００５】これらの鋼板は生産性の観点から連続焼鈍
法にて再結晶焼鈍が行なわれることが通常である。しか
しながら連続焼鈍の熱履歴において鋼板は再結晶温度以
上に数十秒間保持された後、数〜数十℃／秒の速度で急
速冷却される。このため鋼中元素のＣおよびＮは大部分
が固溶状態で鋼中に残存する。この後、鋼板の硬さ調整
のための調質圧延にて転位が鋼中に導入され、次いで樹
脂被覆工程における鋼板加熱により、固溶状態のＣ、Ｎ
が転位線上に析出し、歪時効硬化を引き起こす。この
後、耐圧強度確保のため缶底部にドーミング加工のよう
な低歪の加工を行なうと、降伏点伸びに起因するストレ
ッチャーストレインが発生するのである。なお、絞り加
工の行なわれる缶胴部は高歪が付与されるのでストレッ
チャーストレインの発生は無い。

【０００６】低炭素アルミキルド鋼板に連続焼鈍法を用
いた鋼板の製造法については特公昭５６−３４１３号公
報が知られているが、この先行開示には缶底加工時に発
生するストレッチャーストレインの防止対策については
何ら言及されていない。なお、樹脂被覆鋼板を用いた２
ピース缶の製缶方法においては、特開平１−２５８８２
２号公報のように、再絞り加工時にフランジ部に高いし
わ押さえ力を付与し、小さいダイス半径での曲げ曲げ戻
しにより缶壁部を薄肉化する技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、予め樹
脂を熱溶着により被覆した鋼板からなる２ピース缶の缶
底部に、耐圧強度確保のために低歪のドーミング加工を
行なうと、ストレッチャーストレインが発生するという
問題がある。このストレッチャーストレインの発生によ
り缶底部の美観を損なう他、延いては樹脂の割れや剥離
により内容物への金属の溶出に至ることが知られてい
る。本発明はこのような問題点を解決するため、鋼中の
固溶炭素と固溶窒素の総量を一定量以下に低減すること
により、樹脂被覆時の加熱およびその後の缶底加工にお
いても缶底部にストレッチャーストレインの発生しない
鋼板およびその製造方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは以下の通りである。 (1)鋼板の少なくとも片面に樹脂層を有する缶用樹脂被
覆鋼板において、鋼板中の固溶炭素と固溶窒素の量が合
計で２０重量ｐｐｍ以下であることを特徴とした缶底部
にストレッチャーストレインの発生しない絞り缶用樹脂
被覆鋼板であり、(2)降伏点伸びが３％以下であること
を特徴する前項記載の缶底部にストレッチャーストレイ
ンの発生しない絞り缶用樹脂被覆鋼板であり、さらに
(3)鋼中の化学成分が重量％で、Ｃ ：０．０２以上
０．１１％以下、 Ｓｉ：０．１％以下、Ｍｎ：１．０
％以下、 Ｐ ：０．０３％以下、Ｓ
：０．０１５％以下、 Ｎ ：０．００７
％以下、Sol.Ａｌ：０．０１以上０．２％以下、残部が
Ｆｅおよび不可避不純物からなり、この鋼を熱間圧延し
て熱延鋼帯を製造し、該熱延鋼帯を冷間圧延、再結晶焼
鈍後に過時効処理を行なった鋼帯に樹脂被覆処理を施し
たことを特徴とする缶底部にストレッチャーストレイン
の発生しない絞り缶用樹脂被覆鋼板の製造方法である。
ただし、樹脂被覆処理とは、鋼帯の少なくとも片面に有
機樹脂層を熱溶着により形成せしめる処理を言う。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明記
載の優れた特性については後記実施例にて具体的に示す
が、先に述べたように鋼中の固溶炭素と固溶窒素の総
量、および固溶炭素および固溶窒素の転位線上へ析出に
伴い発生する降伏点伸びの量は本発明において最も重要
な構成要件であり、それらの限定理由の概要を説明する
と次の通りである。

【００１０】本発明者らは樹脂被覆鋼板に発生するスト
レッチャーストレインに対し、詳細な検討を行なった。
一般には、樹脂被覆鋼板においては樹脂被覆処理（例え
ば、該樹脂の鋼板への熱溶着処理）での鋼板の加熱条件
は約２百数十℃、数十秒と室温での時効に比べ著しく過
酷なため、鋼板中に残存する固溶元素は容易に転位線上
に移動、析出する。よって歪時効硬化の状態は完全時効
に近い条件となる。このことにより降伏点伸びを増大さ
せ、缶底加工のような低歪域での加工にてストレッチャ
ーストレインを発生させるのであると考えられていた。

【００１１】しかしながら本発明者らの検討の結果、従
来の樹脂被覆の無い鋼板に比べ、降伏点伸びの増大程度
に対するストレッチャーストレインの目視判定による発
生状況は非常に少ないものであった。この原因は、樹脂
被覆の無い鋼板にて露見していたストレッチャーストレ
インが、樹脂被覆により、鋼板表面が拘束されていた
り、着色樹脂等にて隠蔽されているためであると本発明
者らは考えている。

【００１２】これら状況を加味し、さらに検討した結
果、本発明者らは再結晶焼鈍後に過時効処理を施すこと
により鋼板中の固溶元素を低減せしめ、樹脂被覆処理で
の歪時効硬化を抑制し、延いては降伏点伸びの発生を抑
制することにより、結果としてストレッチャーストレイ
ンの発生を抑制可能となることを見いだした。本発明者
らによるストレッチャーストレイン発生に及ぼす固溶元
素量と降伏点伸びの検討の結果、前記の缶用樹脂被覆鋼
板においては固溶炭素と固溶窒素の総量が２０重量ｐｐ
ｍ以下であればストレッチャーストレインの発生を抑制
可能であることを見いだした（疑似模様発生の可能性有
り）。

【００１３】さらに、引張り試験での降伏点伸び量によ
るストレッチャーストレインの発生状況を比較検討した
結果、降伏点伸びが３％以下であればストレッチャース
トレイン（特に缶底部でのストレッチャーストレイン）
が露見しないことが判明した。よって、固溶炭素と固溶
窒素の総量が２０重量ｐｐｍ以下が望ましく、さらに降
伏点伸び量を３％以下とすることがより望ましい。

【００１４】また、本発明鋼の製造方法における鋼中の
化学成分値の限定理由の概要を説明すると次の通りであ
る。Ｃは０．０２％未満にまで低減すると結晶粒が粗大
化し製缶時の肌荒れが著しくなり、樹脂の剥離を引き起
こす。他方、０．１１％を超えると非常に硬質化し、缶
体製造時に割れが発生する。このような理由によりＣの
含有量の範囲を０．０２以上０．１１％以下とする。ま
た、鋼板の必要硬さ調整は主に後述の調質圧延にて行な
い、Ｃ量が少ない場合ほど多くの調質圧延率を要する。
調質圧延率が数％程度であれば、焼鈍設備に付随の調質
圧延機にて行なうことが通常であるが、低Ｃ材にて調質
圧延率が高くなる場合は別工程となるため、生産性が悪
化する。特に薄手材など鋼板硬さを必要とする場合１０
％以上の調質圧延率となる場合が多い。そのため、効率
的に硬さを確保するためＣを添加することにより、素材
を硬質化し、調質圧延率を低くすることが可能となる。
よってＣ量は上記範囲、特に０．０３以上０．７０％以
下が望ましい。

【００１５】Ｓｉは溶鋼の脱酸を主目的として添加させ
るが、多量に添加しすぎると延性を低下させる。本発明
鋼に於いては、通常の冷延鋼板に含まれる量のＳｉ：
０．１％以下の範囲であれば記述の目的は十分に達成さ
れる。Ｍｎは素材の熱間脆性の防止を主目的に添加され
るが、０．１％を超えるとｒ値の劣化が激しく、深絞り
を必要とする鋼板には不利であるため、Ｍｎの添加量の
上限を０．１％とする。

【００１６】Ａｌは溶鋼のＮの固定および脱酸を目的に
添加されるが、その量が鋼中のSol.Ａｌ（酸可溶Ａｌ）
で０．０１％未満ではその目的が十分に達成されない。
またSol.Ａｌが０．２０％を超えるとその効果が飽和す
ると共に、非金属介在物を増加させて表面傷の原因とな
るので、その量として０．０１以上０．２％以下とす
る。

【００１７】Ｐは、多量に添加すると降伏強度および引
張り強度を高めることとなり、加工性に悪影響を及ぼす
ため、その含有量の上限を０．０３％とする。ＮはＣと
同様多量となるとＡｌでの固定が不十分となり固溶成分
を増加させる。また、成形性を悪化させるので、Ｎの含
有量の上限を０．００７％とする。Ｓは０．０１５％を
越えると延性が劣化するためＳの含有量の上限をＳ：
０．０１５％とする。

【００１８】さらに、本発明鋼の製造方法について述べ
る。固溶炭素と固溶窒素の総量を低減する手段として
は、一般に再結晶焼鈍、急速冷却後に過時効処理を行な
う方法がある。その種類としては、急速冷却途中にて一
定温度に数分間保持する方法、過冷却後再加熱して一定
温度に数分間保持する方法、および常温まで冷却した
後、箱焼鈍法にて加熱し一定温度にて数時間保持する方
法等があるが、生産性を考慮した場合、前二者の連続的
に行なう過時効処理が好ましい。

【００１９】焼鈍、過時効処理の後、絞り缶に共するべ
く鋼板の硬さ調整を通常の調質圧延にて行なう。必要な
硬さ調整のために行なう調質圧延は、Ｃ量、焼鈍条件等
により過時効処理後の鋼板硬さにてその圧延率が決定さ
れる。必要硬さ確保のため過時効処理後に軟質なものほ
ど多くの圧延率を要し、調質圧延率は０．１％以上４０
％以下が望ましい。

【００２０】その後、樹脂の密着力向上および耐食性の
確保等のため、絞り缶用樹脂被覆鋼板に行なわれる表面
処理を施す場合が有る。本発明鋼に施される表面処理は
その種類、単・複層および片・両面を問わないが、例え
ば、錫メッキ（ブリキ）、クロム酸（ティンフリースチ
ール）等がある。

【００２１】また、熱溶着を行なう樹脂の種類、片・両
面および単・複層についても絞り缶用鋼板に用い得る如
何なる樹脂被覆であっても、本発明の効果は発揮され
る。以上のような方法にて、本発明は缶底部にストレッ
チャーストレインの発生しない絞り缶用樹脂被覆鋼板を
得るものである。

【００２２】

【実施例】表１に示す化学成分の鋼をそれぞれ転炉にて
溶製、連続鋳造し、加熱温度１１００℃にて熱間鍛造し
た後、仕上げ温度８６０〜９２０℃、巻き取り温度６５
０〜７２０℃にて熱間圧延し、板厚２．０mmの熱延鋼帯
とした。これを酸洗した後、板厚０．２５mmまで冷間圧
延し、これら各冷延鋼帯について、連続焼鈍法にて再結
晶焼鈍し、過時効処理により固溶元素の調整を行なっ
た。鋼中の固溶元素の測定は内部摩擦法にて行なった。
さらに０．１〜４０％の調質圧延を行い、製缶に必要な
硬さの鋼板にした後、鋼板両面にクロム酸処理してティ
ンフリースチールとした後、さらにこれら鋼板を２００
〜２８０℃にて１０〜３０秒間加熱して両面にポリエス
テル樹脂フィルムを熱溶着し、絞り缶用樹脂被覆鋼板と
した。これら樹脂被覆鋼板よりＪＩＳ５号引張り試験片
を採取し、降伏点伸び量を調査した。

【００２３】また、これらの樹脂被覆鋼板より、円盤を
打ち抜き後、最終絞り比（＝円盤径／ポンチ径）＝２．
５にて絞り−再絞り加工し、缶底部に最大伸び率３％の
ドーミング加工を施し、ストレッチャーストレインの発
生状況を目視評価した。表２に製造条件、固溶元素量、
特性値および評価を合わせて示す。表１および表２に
て、本発明範囲を逸脱したものは下線にて示してある。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表２に見られるように、固溶元素量（固溶
炭素と固溶窒素の総量）が２０ｐｐｍ以下の本発明鋼に
おいては、ストレッチャーストレインの抑制が可能とな
り、さらに降伏点伸び量を３％以下としたものはストレ
ッチャーストレインの発生は皆無であった。本発明の請
求範囲外である比較鋼においてはストレッチャーストレ
インが発生しているため、本発明鋼での改善効果が証明
された。これらの関係を図１に模式的に示した。

【００２７】なお、ストレッチャーストレインの目視評
価は各水準について３０缶製缶後、缶底加工したものに
ついて行なった。全ての缶においてストレッチャースト
レインの発生の無かった場合を「○」、疑似模様の発生
が１０％以下のものを「△」、全缶発生した場合を
「×」とした。また、製缶不良となったものについては
評価を行なわず「−」とした。

【００２８】

【発明の効果】本発明による缶底部にストレッチャース
トレインの発生しない絞り缶用樹脂被覆鋼板を使用する
ことにより、缶底部の美観を損なわず、延いては樹脂の
割れや剥離により内容物への金属の溶出に至ることの無
い絞り缶の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】固溶炭素量＋固溶窒素量（固溶元素の総量）と
降伏点伸びに対するストレッチャーストレインの発生状
況の関係を表す模式図であって、Ａ領域はストレッチャ
ーストレイン抑制可能領域、Ｂ領域はストレッチャース
トレイン皆無の領域を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 22/24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の少なくとも片面に樹脂層を有する
   缶用樹脂被覆鋼板において、鋼板中の固溶炭素と固溶窒
   素の量が合計で２０重量ｐｐｍ以下であることを特徴と
   した缶底部にストレッチャーストレインの発生しない絞
   り缶用樹脂被覆鋼板。
2. 【請求項２】 降伏点伸びが３％以下であることを特徴
   とする請求項１記載の缶底部にストレッチャーストレイ
   ンの発生しない絞り缶用樹脂被覆鋼板。
3. 【請求項３】 鋼中の化学成分が重量％で、 Ｃ ：０．０２以上０．１１％以下、 Ｓｉ：０．１％以下、 Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ ：０．０３％以下、 Ｓ ：０．０１５％以下、 Ｎ ：０．００７％以下、 Sol.Ａｌ：０．０１以上０．２％以下、 残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、この鋼を熱間
   圧延して熱延鋼帯を製造し、該熱延鋼帯を冷間圧延、再
   結晶焼鈍後に過時効処理を行なった鋼帯に樹脂被覆処理
   を施すことを特徴とする缶底部にストレッチャーストレ
   インの発生しない絞り缶用樹脂被覆鋼板の製造方法。