JPH11269594A - アルミニウム合金積層板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の５１８２合金製エンド部と同等の強度
を有するとともに、優れた耐ブローアップ性を満足し、
しかも使用済みの飲料用缶を原料として使用してするこ
とができ、さらに素材製造時やリサイクルの過程で有害
物質を生じにくい、飲料用缶のエンド部に用いて好適な
アルミニウム合金積層板の提供を課題とする。 【解決手段】 アルミニウム合金素板と、その片面また
は両面に熱可塑性樹脂フィルムを積層したアルミニウム
合金積層板において、アルミニウム合金素板が、重量％
で、Ｍｎ０．６〜１．２％、Ｍｇ１．５〜３．２％、Ｓ
ｉ０．２〜０．５％、Ｃｕ０．３〜０．５％、Ｆｅ０．
３〜０．６％を含有し、残部アルミニウムとその他の不
純物元素からなる組成を有するとともに、その耐力を３
００ＭＰａ以上、かつ、引張強さと耐力との比を１．１
５以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飲料用缶のエンド
部に用いるアルミニウム合金積層板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、食品容器等のリサイクルに対する
社会的要求が益々高まっており、また、製造時やリサイ
クル過程で有害物質の排出など、環境への悪影響がない
ことが、ますます重要となってきている。

【０００３】アルミニウム合金製飲料用缶（以下単に
「飲料用缶」と称する）は、ボディ部とエンド部の２ピ
ースで構成されており、ボディ部には３００４、３１０
４合金などの３ＸＸＸ系アルミニウム合金が主として用
いられており、エンド部には５１８２合金などの５ＸＸ
Ｘ系アルミニウム合金が主として用いられている。

【０００４】表１に従来の飲料用缶のボディ部、エンド
部を構成する代表的な合金の化学組成、および当該合金
を用いた飲料用缶全体の平均組成（ただし、ボディ部と
エンド部の重量比が４：１とした場合）を示す。飲料用
缶をリサイクルする場合には、ボディ部とエンド部とを
分離することは通常しないので、３ＸＸＸ系アルミニウ
ム合金から構成されるボディ部は、表１から解るように
平均組成と近似しているので、使用済みの飲料用缶（Us
ed Beverage Can、以下ＵＢＣと称する）を主原料とし
ても軽微な成分調整で足りるが、５１８２合金など５Ｘ
ＸＸ系アルミニウム合金から構成されるエンド部は、Ｕ
ＢＣを主原料とすると相当の成分調整が必要となる。し
たがって、エンド部を製造する場合、ＵＢＣを主原料と
することは見送られており、このことが飲料用缶のリサ
イクル効率向上を阻止する一要因となっていた。

【０００５】

【表１】

【０００６】また、飲料用缶には、塗装や印刷が施され
るが、塗装時の大気中への有機溶剤の排出や、ＵＢＣを
リサイクルする過程で塗装皮膜が燃焼する際、塩素化合
物などの有害物質が発生し易いことが問題になってい
る。このため水性塗料の採用や有害物質が生じにくい塗
料への変更が進んでいる。しかし、エンド部用素材は、
焼付塗装した後に、エンド部に成形加工されるため、成
形加工時に塗装皮膜の損傷が生じ易い。このため特に飲
料用缶の内面側では、耐皮膜損傷性が優れたＰＶＣ系塗
料など塩素を含む塗料が現在でも使用されており、塗装
皮膜の厚さも厚くせざるを得ないのが実情である。

【０００７】これらの問題に対処する方法として、まず
エンド部をＵＢＣを原料として用いる方法が、古くから
提案されてきた。また、塗装に関する問題を回避する手
段として、種々の樹脂フィルムをラミネートする方法が
提案されており、中でもポリエチレン・テレフタレート
など、製造時や燃焼時に有害物質を生じにくい熱可塑性
樹脂フィルムを積層する方法が有望と考えられる。

【０００８】たとえば、特表平７−５０７５２５号公報
では、従来ボディ部に用いられてきた３００４合金から
なる板にポリエステルフィルムを積層したエンド部が提
案されており、エンド部の形状を規定することにより、
５１８２合金に比べ強度の低い３００４合金がエンド部
に使用可能であることが述べられている。

【０００９】しかしながら、３００４合金は、５１８２
合金にくらべ強度が低いため、５１８２合金製のエンド
部と同等の耐圧強度を得るためには、板厚を厚くする必
要があり、３００４合金の圧延性が優れることを考慮し
ても、エンド部の製造コストは必ずしも低下しない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、製造コスト低減を考慮し、ＵＢＣを主原料として用
いることを前提に、強度向上法について種々検討した。
３ＸＸＸ系アルミニウム合金の強度を向上する方法とし
て、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃｕなどの添加元素量を増加す
る方法、最終冷間圧延率を高くする方法は周知である。
また、中問焼鈍を高温で行い、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕを溶体
化する方法も広く行われている。この方法によると、冷
間圧延時の加工硬化性が増加するだけでなく、時効硬化
性が付与され、圧延板やその成形品に焼付け塗装を施す
際に、焼鈍軟化を抑制したり、析出硬化を生じさせるこ
とが可能である。さらに、溶体化処理を施した圧延板を
冷間圧延する際に、途中で時効処理を施すことにより、
引き続き冷間圧延する際の加工硬化性を著しく増加させ
る方法が提案されている。しかし、詳しくは後述する
が、本発明者等の検討によると、これらの方法で強化し
た３ＸＸＸ系合金を用いて缶エンドを製造すると、５Ｘ
ＸＸ系合金と比較し、以下説明するブローアップを生じ
易いという問題点が明らかとなった。

【００１１】現在、飲料用缶のエンド部には、イージー
・オープン・エンドが広く用いられている。イージー・
オープン・エンドには、スコア加工を施した開口部が設
けられるが、開口部の優れた開口性が要求される一方、
缶内圧によって容易に開口しないように、開口部の高い
耐圧性が要求される。エンド部を通常の充填後の巻き締
めと同様にボディ部に巻き締め、内圧を負荷した場合、
５１８２合金製のエンド部では、内圧が高まると、通
常、カウンターシンクより内側が外側に突き出す挫屈現
象を生じる。このため通常はこの挫屈発生応力を耐圧強
度としている。しかしながら、エンド部の形状などに不
具合がある場合、このような挫屈を発生する前に開口部
が破損したり、挫屈時のパネルの変形に伴って開口部が
破損することがある。このような開口部の破損をブロー
アップと呼ぶ。開口部が破損すると飲料が飛散し、二次
的な損害が発生する恐れがあるため、開口部の破損は、
上記の挫屈発生応力より、より高い圧力で発生すること
が必要である。

【００１２】本発明は、以上のような背景に鑑み、従来
の５１８２合金製エンド部と同等の強度を有するととも
に、優れた耐ブローアップ性を満足し、しかもＵＢＣを
原料として使用してすることができ、さらに素材製造時
やリサイクルの過程で有害物質を生じにくい、飲料用缶
のエンド部に用いて好適なアルミニウム合金積層板およ
びその製造方法の提供を課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するために、アルミニウム合金板の機械的強度につい
て検討を行った。その結果、飲料用缶のエンド部として
充分な耐圧強度を得るためには、アルミニウム合金板の
耐力が３００ＭＰａ以上必要であり、また優れた耐ブロ
ーアップ性を得るためには、引張強さと耐力との比（Ｔ
Ｓ／ＹＳ）を１．１５以上とする必要があることを知見
した。そして、ＵＢＣを原料として使用できる合金組成
を有するアルミニウム合金板であっても、その製造方法
を特定することにより、耐力３００ＭＰａ以上、かつ引
張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）が１．１５以上の機
械的強度を得ることができることを確認した。

【００１４】本発明は以上に基きなされたものであり、
アルミニウム合金板と、その片面または両面に熱可塑性
樹脂フィルムを積層したアルミニウム合金積層板におい
て、アルミニウム合金板が、 Ｍｎ ０．６〜１．２％ Ｍｇ １．５〜３．２％ Ｓｉ ０．２〜０．５％ Ｃｕ ０．３〜０．５％ Ｆｅ ０．３〜０．６％ を含有し、残部アルミニウムとその他の不純物元素から
なる組成を有するとともに、その耐力が３００ＭＰａ以
上、かつ、引張強さと耐力との比が１．１５以上である
アルミニウム合金積層板により前記課題を解決した。

【００１５】以上のアルミニウム合金積層板において、
熱可塑性樹脂フィルムがポリエチレンテレフタレート系
樹脂フィルムを２層以上積層した多層フィルムであり、
アルミニウム合金板と接する樹脂フィルムの融点が１８
０〜２３０℃であり、その上に積層される樹脂フィルム
の融点が２４５〜２６５℃であることが望ましい。

【００１６】本発明の合金組成からなるアルミニウム合
金板の耐力を３００ＭＰａ以上、引張強さと耐力との比
（ＴＳ／ＹＳ）を１．１５以上とするには、アルミニウ
ム合金板を１０〜２００℃／ｓの加熱速度で４８０℃〜
（融点−５℃）の温度範囲まで加熱して１〜３０秒保持
し、その後１００℃以下の温度まで１０〜２００℃／ｓ
の冷却速度で冷却した後、４０〜７５％の冷間圧延を施
して最終板厚とし、また、アルミニウム合金板を加熱
後、熱可塑性樹脂フィルムを加圧圧着し、加圧圧着後さ
らに後加熱を施してアルミニウム合金板に熱可塑性樹脂
フィルムを積層する際に、前記積層工程中のアルミニウ
ム合金板の最高加熱温度が２８５℃以下であり、かつ２
４５〜２８５℃の温度範囲の加熱時間を１〜６０秒とす
ればよい。

【００１７】要するに本発明は、耐力３００ＭＰａ以
上、引張強さと耐力との比１．１５以上という機械的強
度を得るために、アルミニウム合金組成を、Ｍｇおよび
Ｃｕ添加量がそれぞれ１．５〜３．２％、０．３〜０．
５％と、通常のボディ部を構成する合金と比較し、高組
成の合金を用い、これらの添加元素を十分に溶体化する
ため、中間焼鈍を充分高温で行い、かつ、最終冷延率を
４０〜７５％（好ましくは４０〜６０％）とすることを
骨子とするものである。

【００１８】以下本発明を詳述する。 ＜合金組成＞まず本発明のように合金組成を定めた理由
を述べる。ＵＢＣのボディ部およびエンド部を分離する
ことは一般に困難なため、ＵＢＣをボディ部用およびエ
ンド部用の双方の原料として使用するためには、両者が
同一の成分を有することが好ましい。しかし、両者が同
一成分であっても、リサイクル過程で不純物の混入や成
分の損失による成分変化が生じるため、成分調整を行う
必要がある。従来の飲料用缶のボディ部、エンド部を構
成する代表的な合金の化学組成、および当該合金を用い
た飲料用缶全体の平均組成（ただし、ボディ部とエンド
部の重量比が４：１とした場合）は表１に示す通りであ
るが、いずれの合金も、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃ
ｕ，Ｔｉ，Ｚｎなどが含まれる。このうちＭｇは、再溶
解時に蒸発・酸化を防止するのが困難なため、リサイク
ル時に減少し易い。一方、Ｆｅ、Ｓｉは、ＵＢＣに付
着、混入した砂塵等の不純物、あるいは再溶解時に炉材
・溶解治具などから溶湯中に混入し易く、Ｔｉは印刷に
用いる顔料から混入しやすいため、リサイクル時に増加
しやすい。本発明では、これらのリサイクル時の成分変
化も考慮し、かつ必要な特性を得るために以下のように
合金成分とした。

【００１９】Ｍｎは３００４合金などのしごき加工が施
されるボディ部用合金の必須添加元素である。Ｍｎは強
度を向上する効果を有するが、Ａｌ，Ｆｅ，Ｓｉなどと
粗大な金属間化合物を形成し易く、靱性を低下させ、ス
コア加工時に微細クラックを生じ易くし、ブローアップ
を生じ易くする。したがって、含有量は少ない方が好ま
しいが、１．２％以下であれば、使用可能である。一
方、０．６％以下とすると、ＵＢＣを主原料として用い
ることができないため下限を０．６％とした。飲料用缶
スクラップの使用率を最大とするためには、０．８〜１
％とすることが好ましい。

【００２０】Ｍｇは、強度を向上する効果を有し、耐
力、引張強さを向上するが、特に熱可塑性樹脂フィルム
積層後の引張強さを高め、引張強さと耐力との比（ＴＳ
／ＹＳ）を高くし、ブローアップを生じにくくする。し
かし、１．５％未満では、効果が不十分である。また、
３．２％を超えると、圧延性が著しく低下する。さら
に、３．２％を超えると、合金の融点が低下するため、
均質化温度や溶体化処理を行う中間焼鈍温度を高くでき
なくなり、このため、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、などの溶体化
が困難になるとともに、これらの元素の粗大な金属問化
合物の量が増すため、耐ブローアップ性が低下する。そ
こで上限を３．２％とした。好ましくは、２．３〜３．
２％の範囲である。

【００２１】本合金のＭｇ添加量は、従来の飲料用缶の
ボディ部を構成する合金より高いが、Ｍｇは再溶解時に
酸化による損失を生じ易いため、本発明のアルミニウム
合金積層板を用いたＵＢＣはボデ部の原料としても好適
である。一方、現在広く用いられているＭｇ量が高い５
１８２合金製工ンド部の場合でも、ＵＢＣがボディ材の
原料とし広く用いられている。Ｍｇの酸化による損失
は、原料のリサイクル歩留まりの低下を意味するが、現
状では積極的に酸化を抑制するとボディ用合金の原料と
して使用できなくなる。

【００２２】Ｓｉは、強度を向上する効果を有する。し
かし、ＳｉはＭｎ、Ｍｇなどと金属間化合物を形成しや
すく、添加量を０．５％以上としても、溶体化ができな
いため、上限を０．５％とした。Ｓｉ量が高いと、本合
金をエンド部として用いた飲料用缶のスクラツプを、ボ
デイ部用のスクラップとして用いることも困難になるの
で０．４％以下とするのがより好ましい。また、下限
は、飲料用缶スクラップを原料として用いることを考慮
して０．２％以下とした。なお、現在、主として用いら
れる飲料用缶のボディ部を構成する合金のＳｉ含有量
は、０．１５〜０．３５％程度の範囲であるが、Ｓｉ量
が低いと飲料用缶スクラッフを主原料として用いること
が困難であり、ＵＢＣを主原料としているボディ部で
は、０．２５〜０．３５％程度のＳｉ含有量を有するの
が一般的である。

【００２３】Ｃｕは強度を向上する効果を有し、耐力、
引張強さを向上するが、特に熱可塑性樹脂フィルム積層
後の引張強さを向上し、引張強さと耐力との比（ＴＳ／
ＹＳ）を高くし、ブローアップを生じにくくする。０．
３％未満では十分な効果が得られず、一方０．５％を超
えると、このアルミニウム合金板を用いた飲料用缶を一
般のボディ部のスクラップとして用いることが困難にな
る。そこで、Ｃｕ量を０．３〜０．５％とした。

【００２４】現在、主に使用されている飲料用缶のボデ
ィ部のＣｕ含有量は０．０５〜０．３％の範囲であり、
本発明にかかる合金のＣｕ添加量に比べ低い。しかし、
ＣｕはＳｉ、Ｆｅなどに比べると、リサイクル時の増加
が生じにくいので、本発明にかかる合金をエンド部とし
て用いたＵＢＣをボディ部製造用の原料として用いる場
合でも、Ｆｅ、Ｓｉ量の調整のために純Ａｌなどを添加
すれば同時にＣｕ量も調整可能である。全般的なリサイ
クル性を考慮すると、０．２〜０．３％のＣｕを含有す
るアルミニウム合金からなるボディ部と、０．３５〜
０．４５％のＣｕを含有する本発明にかかる合金からな
るエンド部とを組み合わせることが好ましい。

【００２５】Ｆｅは３００４合金などのしごき加工が施
されるボディ部用合金の必須添加元素であり、ＵＢＣに
０．３５〜０．５％程度含まれる。Ｆｅは、Ａｌ，Ｍ
ｎ，Ｓｉなどと粗大な金属間化合物を形成し、靱性を低
下させ、スコア加工時に微細クラックを生じ易くする。
その結果、ブローアップが生じ易くなるので、含有量は
少ない方が好ましいが、０．６％以下であれば、ブロー
アップの問題を回避できる。また、０．３％未満とする
と、ＵＢＣの原料としての使用率が低くなるので、０．
３〜０．６％とした。飲料用缶スクラップの使用率を最
大とするためには、０．４〜０．５％とすることが好ま
しい。

【００２６】Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｒはいずれも本発明におけ
る積極的な添加元素ではないが、ＵＢＣに含まれる元素
であり、ＵＢＣを原料とする場合には、それぞれ、０．
０２〜０．４％、０．０１〜０．２％、０．０５％以下
の範囲で含有することがある。そして、この範囲であれ
ば、本発明に悪影響を与えない。

【００２７】＜製造方法＞以下本発明アルミニウム合金
積層板の製造方法について説明する。本発明の積層板に
用いるアルミニウム合金板は、半連続鋳造で製造された
鋳塊に、均質化処理を施し、熱間圧延後、冷間圧延し、
その後中間焼鈍を施し、さらに所望板厚まで冷間圧延を
行い、熱可塑性樹脂フィルムを積層する。

【００２８】鋳塊に施す均質化処理は、粗大な金属間化
合物の体積率を低下させるため、５４５℃以上融点未満
の高温で施すことが好ましい。

【００２９】均質化処理後熱間圧延および冷間圧延され
たアルミニウム合金圧延板は、中間焼鈍を施される。中
間焼鈍は、１０〜２００℃／ｓの加熱速度で４８０℃〜
（融点−５℃）の温度範囲まで加熱し、同温度範囲に５
〜３０Ｓ保持後、１００℃以下の温度まで１０〜２００
℃／ｓの冷却速度で冷却する。冷間圧延された圧延板
を、速度１０〜２００℃／ｓで急速加熱し、再結晶させ
ることにより、微細で、かつ等方的な再結晶集合組織が
得られる。さらに４８０℃〜（融点−５℃）の温度範囲
まで加熱し、同温度範囲に５〜３０Ｓ保持し、１００℃
以下の温度まで１０〜２００℃／ｓの冷却速度で冷却す
ることによって、Ｍｇ，Ｃｕ，Ｓｉを十分溶体化するこ
とが重要である。溶体化が不十分であると、充分な強度
が得られず、アルミニウム合金板の引張強さと耐力との
比（ＴＳ／ＹＳ）を高くすることができない。

【００３０】溶体化温度が低すぎると、充分な溶体化が
できないため、下限温度は４８０℃としたが、５２０℃
以上とすることが好ましい。また、加熱速度は、１０℃
／ｓ未満では等方的な再結晶集合組織が得られず、ま
た、２００℃／ｓを超えると加熱時に板に反りが生じ易
くなり、平らな板が得られない。冷却速度は、１０℃／
ｓ未満では十分な溶体化が行われず、また、２００℃／
ｓを超えると冷却時に板が反りが生じ易くなる。

【００３１】続いて、４０〜７５％の冷間圧延を施し、
所望の板厚とする。圧延率が低いと、充分な強度が得ら
れないため、下限は４０％とした。一方、圧延率が高く
なると、引張り強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）が低下
するため、上限は７５％とした。圧延率は４０〜６５％
であることが好ましい。

【００３２】以上の冷間圧延により所望板厚となったア
ルミニウム合金板は、クロメート処理、あるいは、陽極
酸化処理、エッチング処理などの表面処理を施した後、
熱可塑性樹脂フィルムを積層する。積層は、加熱した合
金板の少なくとも片面に熱可塑性樹脂フィルムを加圧ロ
ール等を用いて加圧圧着して行われる。加圧圧着後、フ
イルムの密着性やフイルム特性を制御するため、さらに
加熱・保持を実施することが望ましい。以上の一連の積
層工程中、アルミニウム合金板の最高加熱温度は２８５
℃とし、かつ２４５〜２８０℃の間に１〜６０秒加熱・
保持することにより、３００ＭＰａ以上の耐力と、１．
１５以上の引張り強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）とを
得ることができる。加熱温度が上記温度より低いか、加
熱保持時間が短いと引張り強さと耐力との比（ＴＳ／Ｙ
Ｓ）が低くなり、また加熱温度が上記温度範囲より高い
か、加熱保持時間が長いと耐力が低くなる。量産性を考
慮すると、短い方が好ましく、１〜３０秒が好ましい。

【００３３】上述の加熱条件で圧着する熱可塑性樹脂フ
ィルムとして、ポリエチレンテレフタレート系のフイル
ムを２層以上積層することが好適である。特に、アルミ
ニウム合金板と接するフィルム（以下「内層フィルム」
ということがある）を、厚み約０．５〜２μｍ、ジカル
ボン酸として１８〜２４％のイソフタル酸を含有し、融
点が１８０〜２３０℃の非結晶性共重合ＰＥＴとし、そ
の上に積層するフィルム（以下「外層フィルム」という
ことがある）を、厚み７〜１０μｍ、ジカルボン酸とし
て０〜６％のイソフタル酸を含有し、融点が２４５〜２
６５℃のＰＥＴとした２層フィルムが好適である。外層
フイルムには、滑剤として、例えば、粒径１〜１．５μ
ｍの無定型シリカを５００〜１０００ｐｐｍ含有するこ
とが好ましい。このようなフィルムは、通常、共押出
し、２軸延伸することにより製整され、通常５０％以上
の結晶化度を有する。

【００３４】なお、内層フィルムの融点を１８０〜２３
０℃とするのは、前述の積層加熱条件で良好な密着性を
得るためである。また、外層フィルムの融点を２４５〜
２６５℃とするのは、前述の積層加熱条件でフィルムを
溶融させ、その後冷却した後、非晶質状態を得るためで
ある。

【００３５】上述の２層のフィルムを積層する際には、
フィルムの加圧圧着時に、アルミニウム合金板の温度
が、内層フィルムの融点−５℃以上、外層フィルムの融
点＋５℃以下の温度となるよう予備加熱する。さらに一
旦圧着した後、外層フィルムの融点以上、融点＋４０℃
以下の温度範囲において、２４５〜２８５℃の温度範囲
に１〜３０秒保持した後、外層フィルムのガラス転移点
以下の温度に冷却することにより、積層フイルムを非晶
質化する。フイルムを非晶質化するのは、アルミニウム
合金積層板をエンド部に成形加工する際のフィルムの成
形加工性を向上するためである。後加熱の温度や保持時
間が上限を越えるとフイルムが劣化し、分子量が低下す
るので好ましくない。

【００３６】なお、冷間圧延されたアルミニウム合金板
は、熱可塑性樹脂と積層されるまでの間に、８０℃〜２
００℃の温度範囲に長時間維持することは避けるべきで
ある。溶体化処理および冷間圧延された圧延板は高い時
効硬化性を有し、８０〜２００℃で保持すると、時効硬
化が促進し積層後の耐力は向上するものの、引張り強さ
と耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）比が低くなって、耐ブロー
アップ性が低下するからである。

【００３７】

【発明の実施の形態】＜従来例＞まず、従来提案されて
きた方法で製造した３ＸＸＸ系アルミニウム合金板を用
いて製造した積層板、エンド部に基づき、その問題点を
指摘する。表２に示す合金のうちＡ８およびＡ９の合金
を溶製、半連続鋳造し、厚さ６００×幅１４００×長さ
４０００ｍｍの鋳塊とした。鋳塊の圧延面となる表面を
１２．５ｍｍ面削後、５６５℃で８ｈ保持の均質化処理
を施し、保持終了後直ちに熱間圧延を行い、厚さ７ｍｍ
の熱間圧延板とした。熱間圧延板を中間焼鈍板厚（０．
５８８または０．９４０または１．０７ｍｍ）まで冷間
圧延し、その後、表３に示すIV、VIII、IX、X、XIのい
ずれかの工程で０．２３５ｍｍの圧延板を製造した。表
３中の中間焼鈍は、いずれの場合も連続焼鈍炉を用いて
行った。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】なお、工程IV、VIIIの条件は、表３に記載
されているように、中間焼鈍後、それぞれ６０％、７８
％の冷間圧延を施した。工程XIは、工程VIIIにより得ら
れた０．２３５ｍｍ厚の冷間圧延板を１７０℃に加熱
し、１ｈ保持する時効処理を施したものである。また、
工程X、XIは、表３に示す条件の中間焼鈍を施した後、
３８％の冷間圧延をし、ついで１６０℃で４ｈ保持する
中間時効処理後、さらに、それぞれ、３６％、５９％の
冷間圧延を施して、０．２３５ｍｍの板厚とした（以
下、この工程を「ＴＭＴ工程」ということがある）。

【００４１】以上の各条件で得られた板は、脱脂、水
洗、燐酸クロム酸処理、水洗、乾燥工程を施し、２０ｍ
ｇ／平方メートルの燐酸クロム酸皮膜をその表面に形成
した。積層フィルムとしては、共押出し後、２軸延伸し
た２層ＰＥＴフィルムを用いた。アルミニウム合金板と
接する側の内層フィルムは、フタル酸成分として、７９
ｍｏ１％のテレフタル酸と２１ｍｏ１％のイソフタル
酸、および、ジオール成分として、１００ｍｏ１％のエ
チレングリコールを主成分として含有し、その他少量の
不純物とオリゴマー等の副生成物を含有する非結晶性の
共重合ＰＥＴフィルムとした。なお、厚さは１．０μ
ｍ、融点は１９９℃である。また、外層フィルムとして
は、フタル酸成分として、９８ｍｏｌ％のテレフタル酸
と２ｍｏｌ％のイソフタル酸、および、ジオール成分と
して、１００ｍｏｌ％のエチレングリコールを主成分と
して含有し、滑剤として、８００ｐｐｍの無定型シリカ
を含有し、その他少量の不純物とオリゴマー等の副生成
物を含有するＰＥＴを用いた。このＰＥＴフィルムは、
２軸延伸し、熱安定化された構造を有し、厚さ８μｍ、
融点２５５℃である。

【００４２】フィルムの積層は、アンコイラー、予備加
熱装置、加圧圧着ロール、後加熱装置、保持炉、水冷装
置、乾燥装置、巻き取り装置が順に配置された連続式積
層装置を用いて行った。積層時のアルミニウム合金板の
温度変化の例を図１に示す。まず、アンコイラーから導
かれたアルミニウム合金板は予備加熱装置により予備加
熱温度Ｔ１まで加熱され、加圧圧着ロールヘ導かれる。
アルミニウム合金板の通板ラインの両側に配置されたフ
ィルム用アンコイラーから、フイルムが供給され、加圧
圧着ロールにて、アルミニウム合金板の両面にフイルム
が加圧圧着される。予備加熱装置から加圧圧着装置に導
かれる過程で放熱により合金板の温度がやや低下する。
加圧ロール直前で測定した金属板温度がＴ２である。合
金板の温度は、温度制御された加圧ロールでフイルムを
圧着する際に急激に低下し、さらに後加熱装置に導かれ
る過程でやや低下し、後加熱装置直前で、積層板の温度
はＴ３となる。ついで、積層板は、後加熱装置により温
度Ｔ４まで加熱される。ついで、冷却速度を制御するた
めに設けられた保持炉中を冷却されながら通過し、水冷
装置直前で温度Ｔ５となる。水冷された積層板は水切り
後乾燥され、コイル状に巻き取られる。表４のＡ欄に
は、本従来例のＴ１〜Ｔ５の各温度を示す。

【００４３】

【表４】

【００４４】上記の方法で製造された積層板および５１
８２合金に塗装が施されている市販のエンド用塗装板に
ついて、引張試験を行い引張強さおよび耐力を求めた。
また、ビール等の飲料用缶に用いられる２０４（２＋４
／１６インチ）径エンド用の金型を用いて飲料用缶のエ
ンド部を試作し、耐圧試験および実際に開口してみて問
題が生じないかどうかの開口性を評価した。その結果を
表５に示す。

【００４５】

【表５】

【００４６】従来例１は、典型的なボディ部用合金板と
同様の条件で製造した合金板を用いて積層板を製造した
例である。５１８２合金を用いた従来例１１と比較する
と著しく耐圧強度が低い。中間焼鈍を施した後、３８％
の冷間圧延し、ついで１６０℃で４ｈ保持する中間時効
処理後、さらに、３６％の冷間圧延を施した従来例２、
あるいは従来例１に比べて最終圧延率を高くした従来例
３は、従来例１に比べると耐圧強度が向上するものの、
５１８２合金に比べると未だ耐圧強度が低い。

【００４７】中間焼鈍を施した後、３８％の冷間圧延を
し、ついで１６０℃で４ｈ保持する中間時効処理後、さ
らに、５９％の冷間圧延を施した従来例４では、５１８
２合金にに近い耐圧強度を示すが、ブローアップ発生率
が高くなる。従来例５，従来例７，従来例９は、通常の
ボディ部を構成する合金に比べるとＭｇおよびＣｕ量が
やや高い合金を用いた例である。高最終冷延率、ＴＭＴ
工程、時効処理工程を採用することにより、５１８２合
金と同等以上の耐圧強度が得られるが、いずれもブロー
アップ発生率が著しく高い。従来例６，従来例８，従来
例１０は、工ンド部成形時のスコア加工条件を変え、ス
コア部の残厚を厚くした例である。ブローアップ発生率
は低下するが、通常の開口操作で、スコア部が全周破断
して蓋が完全に開く前に、ヒンジ部が部分的に破断し
て、開口不良が生じてしまった。

【００４８】以上の結果から、従来より提案されてきた
各種の強化方法により、合金板の強度を高め、耐圧強度
を向上することは可能であるが、さらに耐ブローアップ
性、開口性とを満足させることが困難であることが解
る。なおこれらの合金を用いた場合でも、アルミニウム
合金板の板厚を厚くしたり、エンド部の各部形状を最適
化することにより、充分な耐圧強度と耐ブローアップ
性、開口性が確保できることは言うまでもないが、素材
重量が増加したり、成形寸法の許容誤差が減少したり、
あるいは、エンド設計の自由度が低下し、意匠性や種々
の機能性の点で不利が生じることが懸念される。

【００４９】＜実験例Ａ＞表２のＡ１〜Ａ７（本発明で
規定する合金組成の範囲内）、Ａ１０〜Ａ１４（本発明
で規定する合金組成の範囲外）の合金、表３のIまたはI
Iの合金板製造条件、表４のＡのフィルム積層条件を採
用し、他の工程は前記従来例と同様（スコア部の残厚は
すべて０．１００ｍｍとした）にして、アルミニウム合
金積層板、エンド部を製造、試作して同様の評価を行っ
た。評価結果を表６に示す。

【００５０】

【表６】

【００５１】実施例１〜７のアルミニウム合金積層板は
いずれも本発明で規定する合金組成を有し、しかも本発
明で規定する条件で製造されているため、３００ＭＰａ
以上の耐力と１．１５以上の引張強さと耐力との比（Ｔ
Ｓ／ＹＳ）を満足し、高い耐圧強度と低いブローアップ
率が達成されることが解る。

【００５２】これに対して、本発明で規定する製造条件
を適用しても、本発明で規定する範囲外の合金からなる
場合は、耐圧強度が低いか（比較例２）、あるいは耐圧
強度が高いとしてもブローアップ率が高くなる（比較例
１、３〜５）ことが解る。

【００５３】＜実験例Ｂ＞表２のＡ１またはＡ２の合
金、表３のＩの合金板製造条件、表４のＡ〜Ｆの積層条
件を採用し、他の工程は前記従来例と同様にして、アル
ミニウム合金積層板、エンド部を製造、試作して同様の
評価を行った。結果を表７に示す。

【００５４】

【表７】

【００５５】実施例８〜１１のアルミニウム合金積層板
はいずれも本発明で規定する合金組成を有し、しかも本
発明で規定する条件で製造されているため、３００ＭＰ
ａ以上の耐力と１．１５以上の引張強さと耐力との比
（ＴＳ／ＹＳ）を満足し、高い耐圧強度と低いブローア
ップ率が達成されることが解る。

【００５６】これに対して比較例６は、熱可塑性樹脂フ
ィルム積層時の最高加熱温度が本発明で規定する２８５
℃より高い２９０℃となっているため、耐力が３００Ｍ
Ｐａより低くなり、そのためエンド部の耐圧強度が低
い。比較例７、８では、熱可塑性樹脂フィルム積層時の
２４５℃以上での加熱時間が本発明で規定する下限値で
ある１秒より短いために積層後の引張強さと耐力との比
（ＴＳ／ＹＳ）が１．１５より低くなり、ブローアップ
率が高い。以上より、本発明で規定する熱可塑性樹脂フ
ィルム積層時の条件が、高い耐圧強度、低いブローアッ
プ率を得るために重要であることが解る。

【００５７】＜実験例Ｃ＞表２のＡｌの合金、表３のII
I、V〜VIIIの合金板製造条件、表４のＡの積層条件を採
用し、他の工程は前記従来例と同様にして、アルミニウ
ム合金積層板、エンド部を製造、試作して同様の評価を
行った。結果を表８に示す。

【００５８】

【表８】

【００５９】実施例１２〜１４のアルミニウム合金積層
板はいずれも本発明で規定する合金組成を有し、しかも
本発明で規定する条件で製造されているため、３００Ｍ
Ｐａ以上の耐力と１．１５以上の引張強さと耐力との比
（ＴＳ／ＹＳ）を満足し、高い耐圧強度と低いブローア
ップ率が達成されることが解る。

【００６０】これに対して、比較例９は、本発明で規定
する下限値４８０℃より低い４５０℃で中間焼鈍を行っ
ているため、耐力が３００ＭＰａより低く、エンドの耐
圧強度が低い。比較例１０は、本発明で規定する７０％
より高い７８％の最終冷延率を採用しているため積層板
の引張強さと耐力との比（ＴＳ／ＹＳ）が１．１５より
低く、結果としてブローアップ率が高くなっている。

【００６１】

【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、従
来の５１８２合金製エンド部と同等の耐圧強度を有する
とともに、優れた耐ブローアップ性を満足し、しかもＵ
ＢＣを原料として使用してすることができ、さらに素材
製造時やリサイクルの過程で有害物質を生じにくい、飲
料用缶のエンド部に用いて好適なアルミニウム合金積層
板およびその製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 熱可塑性樹脂フィルム積層時の温度変化の１
例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/047 Ｃ２２Ｆ 1/047 // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ ６３０ ６３０Ａ ６７３ ６７３ ６８５ ６８５Ｚ ６９１ ６９１Ａ ６９１Ｂ ６９１Ｃ ６９２ ６９２Ａ ６９２Ｂ ６９４ ６９４Ａ Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金板と、その片面または
   両面に熱可塑性樹脂フィルムを積層したアルミニウム合
   金積層板において、 アルミニウム合金板が、重量％で Ｍｎ ０．６〜１．２％ Ｍｇ １．５〜３．２％ Ｓｉ ０．２〜０．５％ Ｃｕ ０．３〜０．５％ Ｆｅ ０．３〜０．６％ を含有し、残部アルミニウムとその他の不純物元素から
   なる組成を有するとともに、その耐力が３００ＭＰａ以
   上、かつ、引張強さと耐力との比が１．１５以上である
   ことを特徴とするアルミニウム合金積層板。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂フィルムがポリエチレンテ
   レフタレート系樹脂フィルムを２層以上積層した多層フ
   ィルムであり、アルミニウム合金板と接する樹脂フィル
   ムの融点が１８０〜２３０℃であり、その上に積層され
   る樹脂フィルムの融点が２４５〜２６５℃である請求項
   １に記載のアルミニウム合金積層板。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の組成を有するアルミニ
   ウム合金板を加熱後、熱可塑性樹脂フィルムを加圧圧着
   し、加圧圧着後さらに後加熱を施してアルミニウム合金
   板に熱可塑性樹脂フィルムを積層する方法であって、前
   記積層工程中のアルミニウム合金板の最高加熱温度が２
   ８５℃以下であり、かつ２４５〜２８５℃の温度範囲の
   加熱時間を１〜６０秒とすることを特徴とするアルミニ
   ウム合金積層板の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の組成を有するアルミニ
   ウム合金板を１０〜２００℃／ｓの加熱速度で４８０℃
   〜（融点−５℃）の温度範囲まで加熱して５〜３０秒保
   持し、その後１００℃以下の温度まで１０〜２００℃／
   ｓの冷却速度で冷却した後、４０〜７５％の冷間圧延を
   施して最終板厚を有するアルミニウム合金板とする請求
   項３に記載のアルミニウム合金積層板の製造方法。