WO2013031344A1 - 成形加工用アルミニウム塗装板材 - Google Patents

成形加工用アルミニウム塗装板材 Download PDF

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mold
plate
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委千央 竹田
優 野村
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住友軽金属工業株式会社
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    • B05D2701/00—Coatings being able to withstand changes in the shape of the substrate or to withstand welding

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum coated plate material for forming processing, and in particular, when forming an aluminum coated plate material, from the outer wax layer formed on the surface thereof, the wax effectively adheres to and accumulates on the mold.
  • the present invention relates to a technique that can be suppressed or prevented.
  • a plate material made of aluminum or an aluminum alloy (hereinafter also referred to as an aluminum plate material) is lightweight, has appropriate mechanical characteristics, and has excellent features such as aesthetics, moldability, and corrosion resistance. Therefore, it has been widely used as a material for various containers, building materials, home appliance members, automobile members and the like.
  • the production method of continuously supplying coiled aluminum sheet material to a press machine or the like and performing the desired forming process is widely adopted in the above applications in order to improve productivity. Yes.
  • a predetermined resin paint is applied to the surface in order to further improve the corrosion resistance and the elution resistance, improve the appearance, and prevent scratches. Is often applied to form a resin coating.
  • the aluminum plate material is usually subjected to some surface treatment, for example, treatment with phosphate chromate, chromate chromate, zinc phosphate, zirconium phosphate or the like. Well known.
  • pressing is performed after applying the resin coating, such as an aluminum can lid and some heat exchanger fins, depending on the context of those.
  • the resin coating such as an aluminum can lid and some heat exchanger fins, depending on the context of those.
  • Two methods are used: a pre-coating method and a post-coating method that applies coating after pressing, such as aluminum can bodies and automobile panels.
  • the precoat method in order to improve the press moldability of the coated aluminum plate material (aluminum coated plate material), it is possible to form a lubricant layer on the surface of the coating film made of a predetermined resin coating film, Generally done. Specifically, a plant wax, animal wax, mineral wax, petroleum wax or the like is added as an inner wax to the resin coating component for coating, and then the wax component is coated on the surface of the coating film by baking. And a method of applying petroleum wax or the like as an outer wax on the surface of the coated film after coating. Furthermore, a method of using such an inner wax and an outer wax in combination is also employed. According to these methods, since lubricity is imparted to the aluminum coated plate material, a predetermined effect can be expected to improve press formability, and as a result, stability of product quality can be expected. It also contributes to extending the life of the press die.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-283396
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-283396
  • Patent Document 3 JP-A-2005-314451
  • Patent Document 4 JP-A-2007-320206
  • the pressure applied to the plate surface tends to be high, but at that time, when applying a conventional aluminum coated plate material, a part that receives a strong force during processing, For example, in the curl portion, chuck wall portion, score portion, rivet portion, etc. in the aluminum can lid, there is a problem that the wax component of the aluminum coated plate material migrates and accumulates on the mold used for the molding process. .
  • the portion where the wax accumulates in such a mold is a portion that is in strong contact with the plate surface during sliding and the plate surface slides, and the wax adhering to the plate surface is strong in the R portion of the mold. This is due to being peeled off. Further, as a factor of the wax accumulation, the influence of the mold temperature and the plate temperature at the time of molding can be cited.
  • the wax generally used in the precoat material includes petroleum-based paraffin, microcrystalline, polyethylene, PTFE-added polyethylene, petrolatum, ester wax and the like, and natural systems include carnauba and lanolin.
  • the melting point ranges from 38 ° C. for lanolin to 110 ° C. for polyethylene, which is as high as that of lanolin.
  • the wax having a low melting point is softened or melted under the high temperature environment in the summer and scraped off at the R part of the mold. It tends to be adversely affected, such as being deposited on the mold.
  • the outer wax of the can lid material is frequently used as a main composition of n-paraffin wax, for example, those having a melting point of 58 ° C. and those having a melting point of 62 ° C. Among them, In n-paraffin wax with a melting point of 58 ° C, its softening temperature is considered to be 30-35 ° C by thermal analysis. Therefore, if the mold or plate temperature during molding reaches a higher temperature, the surface of the plate This wax is softened and easily peeled off by the mold, and is deposited on the mold.
  • the present invention has been made against the background of such circumstances, and the problem to be solved is an aluminum coated sheet material for molding that is excellent in resistance to wax deposition on a molding die.
  • the object of the present invention is to provide an aluminum coated plate material that can effectively suppress or prevent the outer wax applied on the resin coating film from being peeled off to the mold side during the molding process. There is also.
  • the resin paint used for forming the resin coating film contains an inner wax.
  • the surface treatment of the plate material made of aluminum or aluminum alloy is advantageously performed prior to the formation of the resin coating film.
  • an outer wax layer at 60 ° C. ⁇ 80 ° C. higher melting point wax, are applied in a rate of per side 5mg / m 2 ⁇ 50mg / m 2, is thus caused to form
  • a plate material made of aluminum or an aluminum alloy that provides a target aluminum coating plate material for forming is made of pure aluminum or various aluminum alloys depending on the use of the aluminum coated plate material.
  • JIS standard 3000 series or 5000 series aluminum alloys are preferably used.
  • such an aluminum plate material is 0.2 ⁇ m or more, preferably 0.3 ⁇ m or more, preferably 0.7 ⁇ m or less, in order to reveal an effective roughness according to the present invention on the surface of the target aluminum coating sheet for forming processing.
  • the surface roughness (Ra) is adjusted.
  • Such a specific plate surface roughness (Ra) can be realized in the same manner as in the past by appropriately selecting the rolling conditions and the like when the aluminum plate material is produced from the ingot by rolling. Then, for example, the degree of polishing of the rolling roll (roll roughness) is adjusted, or the reduction ratio, the coating amount of the lubricating oil, and the viscosity are adjusted to achieve the target plate surface roughness (Ra). It is possible.
  • an effective surface roughness of the target aluminum coated plate material can be obtained, and a space where outer wax can be introduced to the plate surface side during molding is advantageously secured.
  • deposition on the mold side can be suppressed.
  • the surface of the aluminum coated sheet is in contact with the mold at a high surface pressure, and the surface wax is removed to form the sheet. If the gap between the mold and the mold is sufficiently secured, the wax on the board surface softened by the high temperature of the mold and the board remains on the board surface without being peeled off by the mold, This is because no proper deposition can be obtained.
  • the surface roughness (Ra) of the aluminum coating sheet after the formation of the outer wax layer is too small, it was scraped off during molding. It becomes difficult to secure an effective space for the wax to escape to the plate surface, and there is a risk that the wax will accumulate on the mold side.
  • the plate surface roughness (Ra) after application of such an outer wax becomes too large, the plate surface characteristics are easily deteriorated, and the increase in regular reflectance and directionality in the plate surface gloss are strong.
  • the difference in regular reflectance at 0 ° or 90 ° becomes large, and problems such as an increase in erroneous discharge in a surface inspection machine are likely to be caused.
  • the aluminum coating plate material for forming according to the present invention is formed by using the aluminum plate material having the surface roughness (Ra) described above, and a predetermined resin coating film is formed on one or both surfaces thereof.
  • An outer wax layer is formed on the entire surface of the plate material including a resin coating film, wherein the resin coating is made of epoxy resin, epoxy / acrylic resin, epoxy / urea resin, epoxy / phenolic resin, polyester resin.
  • the resin coating is made of epoxy resin, epoxy / acrylic resin, epoxy / urea resin, epoxy / phenolic resin, polyester resin.
  • the resin paint used here preferably contains an inner wax such as carnauba wax, lanolin wax, polyethylene wax, microcrystalline wax, etc., as in the conventional case, and the content is preferably The ratio is preferably 0.1 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coating resin. This makes it possible to perform the subsequent molding process more advantageously.
  • the surface of the aluminum plate Prior to forming the resin coating film, the surface of the aluminum plate is subjected to a base treatment such as a known chromate treatment or non-chromate treatment to form a base coat such as a chromate film or a non-chromate film.
  • a base treatment such as a known chromate treatment or non-chromate treatment to form a base coat such as a chromate film or a non-chromate film.
  • a base treatment such as alkaline degreasing is advantageously applied to the aluminum plate.
  • a predetermined outer wax is applied to the entire surface of the aluminum plate material including the surface of the resin coating film on the aluminum plate material on which the predetermined resin coating film is formed on one side or both sides, and the molding process of such a plate material is performed.
  • a wax having a melting point of 60 ° C. or higher, preferably 65 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, particularly a petroleum wax is preferably used.
  • the resistance to wax deposition on the molding die can be synergistically improved.
  • the higher temperature of the mold and the plate promotes the softening of the wax, and the wax is easily scraped off by the mold, so that the softening temperature is applied to the plate surface with a temperature higher than the usage environment temperature of the mold or the plate.
  • a molding operation such as press molding can be performed without suffering a thermal change, and wax accumulation can be prevented. That is, if a wax having a melting point of 60 ° C. or higher, particularly 65 ° C. or higher is selected from known (petroleum) waxes such as paraffin wax and microcrystalline wax (micro wax), the softening temperature is 40 ° C. This makes it difficult to be subjected to thermal changes, making it difficult to be peeled off by the mold, and thus can effectively contribute to the improvement of the resistance to wax deposition on the molding die. It is.
  • the melting point of the wax forming such an outer wax layer is lower than 60 ° C., the wax softens due to the use environment temperature of the mold or plate, and is easily deposited on the mold.
  • the melting point of the wax exceeds 80 ° C., the heating temperature when the wax is melted and applied becomes higher than the melting point of such wax, which causes various problems in the coating operation.
  • carnauba wax or the like added as an inner wax to the resin coating is eluted into the outer wax, which causes problems such as easy deposition on the mold during press molding.
  • the melting point and the softening temperature of the wax in the present specification and the claims are both determined by differential scanning calorimetry (DSC) performed under the condition of a heating rate of 10 ° C./min.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • 1 and 2 are graphs schematically showing the results of differential scanning calorimetry of waxes that can be used in the outer wax layer of the present invention.
  • the softening temperature in the present specification and the claims means that the first endothermic peak curve that appears during the temperature rise of differential scanning calorimetry has the maximum slope in the curve from the rise to the peak of the curve.
  • the amount of wax applied to provide such an outer wax layer affects the wax depositability on the mold, and the smaller the amount of wax applied, the more difficult it is to deposit, which is advantageous, but too If the amount decreases, the moldability will be adversely affected.
  • the amount of wax applied is 5 mg / m 2 or more and 50 mg / m 2 or less. If the applied amount of the wax exceeds 50 mg / m 2 , there is a problem that the wax easily deposits on the mold, and if the applied amount of the wax is less than 5 mg / m 2 , there is a problem in molding processability. In addition to the above, problems such as being easily damaged by the product transportation after molding and the subsequent molding process are caused.
  • the surface roughness (Ra) of the aluminum plate, the melting point (MP) of the outer wax, and the coating amount (W) per side of the outer wax layer are expressed by the following formula ( In combination with satisfying I), it was possible to advantageously improve the resistance to wax deposition on the molding die in the obtained aluminum coating sheet for molding. ⁇ 12.3Ra ⁇ 0.5MP + 0.2W ⁇ ⁇ 30.0 (I)
  • the hardness of the wax is evaluated by the penetration (JIS K2235), and petroleum wax such as paraffin wax and microcrystalline wax applied as an outer wax generally has a higher melting point. Shows a small value and becomes hard, but the wax on the surface of the aluminum coated plate material for molding processing remains on the coating surface after press molding, so it maintains good lubricity after molding, The feature which is excellent also in the damage resistance in conveyance will be exhibited.
  • the can lid which is one application of the aluminum coating plate material
  • the contact angle on the surface of the coating film near the spout is low, the content travels down the can body.
  • the problem of spilling will occur, but by applying the wax, the contact angle of the surface of the coating film will be increased so that the water can be repelled easily.
  • a petroleum wax such as paraffin having a higher melting point is used as an outer wax, it tends to remain on the surface of the coating film even after molding. This makes it possible to improve the take-out property of the contents even more advantageously.
  • the evaluation is generally possible by the laboratory simple test by a steel ball sliding test. It is a test simulating the sliding of the R part of the mold and the plate surface during molding, and using a steel ball that assumes the R part of the mold, sliding on the plate surface with a constant load, The evaluation is performed by measuring the area of the wax adhering to the sphere.
  • an aluminum coil material (material: JIS-A5182, thickness: 0.25 mm) having a plate surface roughness (Ra) of 0.20 ⁇ m to 0.25 ⁇ m was prepared.
  • the aluminum coil material was subjected to an alkaline degreasing treatment including immersion treatment at 65 ° C. for 4 seconds using a surf cleaner manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., and further, Alsurf manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. Was subjected to a phosphoric acid chromate treatment consisting of immersion treatment at 45 ° C. for 3 seconds.
  • an epoxy resin-based water-based paint (external surface paint name: 9K-544, internal surface paint name: 9K-564) manufactured by DIC Corporation was used. After coating at a rate of 4.5 g / m 2 on both the outer surface side and the inner surface side, the coating was cured by heating at 250 ° C. for 20 seconds to form a resin coating on each surface. Further, n-paraffin wax (SP0145 manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.) having a melting point of 62 ° C. was melted on the resin coating film on each side, and then melted at 70 ° C., followed by roll coating. Were applied at a rate of 5, 10, 15, 20, 25, or 30 mg / m 2 to prepare various aluminum-coated plate materials having outer wax layers provided on both sides with a predetermined thickness.
  • SP0145 manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.
  • the various aluminum-coated plate materials thus obtained were evaluated for wax depositability in accordance with the following wax deposition test method and steel ball sliding test method in actual press molding.
  • various aluminum plate materials material: JIS A5182, thickness: 0.25 mm
  • a plate surface roughness (Ra) 0.11 to 0.64 ⁇ m
  • these various aluminum plate materials are subjected to a base treatment (degreasing + chromate treatment), and further subjected to a coating treatment on both sides to obtain an epoxy.
  • An aluminum plate material painted plate material having a resin coating film formed on both sides was produced.
  • the outer waxes used here are all n-paraffin waxes and are commercially available products # 115 (melting point: 47 ° C., softening temperature: 19 ° C.), # 135 (manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.) Melting point: 58 ° C, softening temperature: 34 ° C, SP0145 (melting point: 62 ° C, softening temperature: 41 ° C), # 155 (melting point: 69 ° C, softening temperature: 49 ° C), SP0165 (melting point: 74 ° C, softening temperature) : 62 ° C.). Moreover, the melting point and softening temperature of each outer wax used were measured by carrying out differential scanning calorimetry (DSC) under the condition of a heating rate of 10
  • each wax when applying each wax to each aluminum coating plate material, after dissolving each wax in a predetermined amount in a solvent (hexane), it is applied on the resin coating film with a bar coater, and then naturally dried. Each thin film layer (outer wax layer) of each wax was formed on a target aluminum coated plate material. The amount of coating was adjusted by the amount of wax dissolved in the solvent.
  • a solvent hexane
  • each test material which consists of various aluminum coating board material in which the predetermined wax was applied in this way, while evaluating the wax accumulation property by the above-mentioned steel ball sliding test method, each test material In Table 2, Table 2 and Table 3 below show the results of visual observation of the presence or absence of scratches on the surface of the plate after the steel ball sliding test.
  • the surface roughness (Ra) of the aluminum plate (base plate) is in the range of 0.2 to 0.7 ⁇ m
  • the melting point (MP) of the outer wax is 60 ° C.
  • the wax adhesion area to the steel ball is a good value of 0.05 mm 2 or less. It has been shown that the amount of wax deposited on the mold can be reduced.
  • a wax having a melting point of 65 ° C. or higher is used, so that a more excellent result in terms of the wax adhesion area to the steel ball is obtained.
  • the plate surface roughness (Ra) after the base plate or resin coating / wax application is too small, or the formula (I) Therefore, it is considered that the wax adhesion area on the steel ball exceeds 0.05 mm 2 , thereby increasing the amount of wax deposited on the mold.

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Abstract

　成形加工用金型への耐ワックス堆積性に優れた成形加工用アルミニウム塗装板材を提供し、また、樹脂塗膜上に塗布されたアウターワックスが、成形加工時において金型側に剥ぎ取られるのを、効果的に抑制乃至は阻止され得るアルミニウム塗装板材を提供する。　アルミニウム板材の片面又は両面に樹脂塗膜が形成され、更にそのような樹脂塗膜表面を含む板材の全面にアウターワックス層が形成されてなるアルミニウム塗装板材にして、かかるアルミニウム板材の表面粗さ：Ｒａ（μｍ）と、アウターワックス層のワックスの融点：ＭＰ（℃）と、アウターワックス層の片面当りの塗布量：Ｗ（ｍｇ／ｍ2 ）とは、次式：　－１２．３Ｒａ－０．５ＭＰ＋０．２Ｗ≦－３０．０ （但し、Ｒａ＝０．２～０．７μｍ、ＭＰ＝６０～８０℃、Ｗ＝５～５０ｍｇ／ｍ2 ） を満足するように構成する。

Description

成形加工用アルミニウム塗装板材
　本発明は、成形加工用アルミニウム塗装板材に係り、特に、アルミニウム塗装板材の成形加工に際して、その表面に形成されたアウターワックス層から、ワックスが成形金型に付着し、堆積するのを効果的に抑制乃至は阻止せしめることの出来る技術に関するものである。
　従来から、アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材（以下、アルミニウム板材とも称する）は、軽量で、適度な機械的特性を有し、且つ美観、成形加工性、耐食性等にも優れた特徴を有しているところから、各種容器類、建材、家電部材、自動車部材等の素材として広く用いられてきている。特に、コイル状としたアルミニウム板材をプレス加工機械等に連続的に供給して、目的とする成形加工を行う生産方式は、生産性の向上を図り得るために、上記の用途に広く採用されている。
　また、そのような用途に用いられるアルミニウム板材においては、耐食性や耐溶出性を更に向上させたり、外観を向上させたり、更には傷付きを防止する等のために、その表面に所定の樹脂塗料が塗装されて、樹脂塗膜が形成されることとなることが多い。なお、その際に、アルミニウム板材には、通常、何等かの下地処理、例えばリン酸クロメート、クロム酸クロメート、リン酸亜鉛、又はリン酸ジルコニウム等による処理が、施されることとなることも、よく知られているところである。
　ところで、上記のようなアルミニウム板材に対して樹脂塗装やプレス加工を施す際に、それらの前後関係により、アルミニウム缶蓋や一部の熱交換器フィンのように、樹脂塗装を施してからプレスするプレコート方式と、アルミニウム缶ボデーや自動車パネルのように、プレスした後に塗装を施すポストコート方式の二つの方式が、採用されている。
　そのなかで、プレコート方式では、塗装されたアルミニウム板材（アルミニウム塗装板材）のプレス成形性を向上させるために、所定の樹脂塗膜からなる被覆膜表面に潤滑剤の層を形成させることが、一般的に行なわれている。具体的には、被覆用の樹脂塗料の成分に植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、又は石油系ワックス等をインナーワックスとして添加して塗装した後、焼付けによりワックス成分を被覆膜表面に析出させる方法や、塗装後の被覆膜表面に石油系ワックス等をアウターワックスとして塗布する方法等が採用されているのである。更に、そのようなインナーワックスとアウターワックスとを併用する手法も採用されている。そして、これらの方法によれば、アルミニウム塗装板材に潤滑性が付与されることとなるところから、プレス成形性の向上に所定の効果を期待することが出来、その結果として、製品品質の安定性や、プレス金型の寿命の延長等に寄与することとなる。
　そして、そのような潤滑剤層の形成に関しては、従来から種々の提案が為されており、例えば特開２００２－２８３４９６号公報（特許文献１）には、樹脂被覆膜の樹脂固形分に対して０．２重量％のラノリンをインナーワックスとして添加した上に、パラフィンワックス又はマイクロクリスタリンワックスをアウターワックスとして１０～１００ｍｇ／ｍ2 の量において塗布する方法が、提案されている。また、特開２００５－３１４４５０号公報（特許文献２）、特開２００５－３１４４５１号公報（特許文献３）、特開２００７－３２０２０６号公報（特許文献４）等には、カルナウバワックスとパラフィンワックスとの溶融混合ワックス組成物を用いることによって、耐カジリ性や耐ビルドアップ性の改善に効果があることが、明らかにされている。
　しかしながら、かくの如き従来技術においては、以下に指摘せる如き、アルミニウム塗装板材の成形加工における要請に充分に応え得るものではなく、そこには、各種の問題点を内在するものであった。
　すなわち、近年において、プレコート方式にて得られるプレコート材を用いたプレス加工製品には、使用原材料の低減によるコストダウン及び取り扱い性の向上等の観点から、その軽量化が進められ、板厚薄肉化等の対策が検討されている。そして、そこでは、薄板でありながら、従来と同等若しくはそれ以上の製品強度を得るために、製品の形状が工夫され、ますます複雑な形状が採用されてきているのである。また、生産能率の向上のために、プレス成形速度の高速化も進み、加工精度に対する要求も厳しくなっていることに対応して、プレス金型の設計がより高度になっているのである。
　このため、上記したプレコート材のプレス加工等の成形加工において、板面へ加わる圧力が高くなる傾向があるが、その際、従来からのアルミニウム塗装板材を適用すると、加工時に強い力を受ける部分、例えばアルミニウム缶蓋におけるカール部や、チャックウォール部、スコア部、リベット部等において、その成形加工に用いられた金型に、アルミニウム塗装板材のワックス成分が移行して堆積する問題が内在している。そして、そのような金型内でワックスが堆積する部位は、成形時に板面と強く接し且つ板面が摺動する部位であり、板面に付着しているワックスが金型のＲ部で強く剥ぎ取られることによるものである。また、かかるワックス堆積の要因としては、金型温度や成形時の板温の影響も挙げることが出来る。
　ところで、プレコート材において一般に使用されているワックスには、石油系のパラフィン、マイクロクリスタリン、ポリエチレン、ＰＴＦＥ付加ポリエチレン、ペトロレータム、エステルワックス等があり、また、天然系としてはカルナウバ、ラノリン等がある。その中で、融点は低いものでラノリンの３８℃から、高いものではポリエチレンの１１０℃まで広範囲に及んでいる。
　また、金型温度は、夏季には４５℃にまで達するようになるところから、融点が低いワックスにあっては、夏季の高温の環境下では軟化又は融解し、金型のＲ部で削ぎ取られ易くなり、金型へ堆積する等の悪影響を及ぼし易いのである。更に、缶蓋材のアウターワックスには、ｎ－パラフィンワックスを主組成とするものが頻度良く使用されており、例えば融点５８℃のものや、融点６２℃のものがあるが、その中で、融点が５８℃のｎ－パラフィンワックスにおいて、その軟化温度は熱分析により３０～３５℃と考えられており、そのために、成形時の金型や板温がそれ以上の温度に達すると、板表面のワックスが軟化し、金型により剥ぎ取られ易くなって、金型へ堆積することとなる。
　そして、そのような金型へ堆積したワックスは、成形中において製品側へ再付着して歩留まりを低下せしめたり、その堆積したワックスがプレスで型押しされる等して、製品形状や外観を損ねる不具合を生じさせているのである。
特開２００２－２８３４９６号公報 特開２００５－３１４４５０号公報 特開２００５－３１４４５１号公報 特開２００７－３２０２０６号公報
　ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、成形加工用金型への耐ワックス堆積性に優れた成形加工用アルミニウム塗装板材を提供することにあり、また、樹脂塗膜上に塗布されたアウターワックスが成形加工時において金型側に剥ぎ取られるのを、効果的に抑制乃至は阻止し得るアルミニウム塗装板材を提供することにもある。
　そして、本発明にあっては、かくの如き課題の解決のために、アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材の片面又は両面に樹脂塗膜が形成され、更に該樹脂塗膜表面を含む前記板材の全面にアウターワックス層が形成されてなるアルミニウム塗装板材にして、該アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材の表面粗さ：Ｒａ（μｍ）と、前記アウターワックス層のワックスの融点：ＭＰ（℃）と、前記アウターワックス層の片面当りの塗布量：Ｗ（ｍｇ／ｍ2 ）とが、次式（Ｉ）：
　　－１２．３Ｒａ－０．５ＭＰ＋０．２Ｗ≦－３０．０　　・・・（Ｉ）
（但し、Ｒａ＝０．２～０．７μｍ、ＭＰ＝６０～８０℃、Ｗ＝５～５０ｍｇ／ｍ2 ）
を満足するように構成したことを特徴とする成形加工用アルミニウム塗装板材を、その要旨とするものである。
　なお、かかる本発明に従う成形加工用アルミニウム塗装板材の望ましい態様の一つによれば、前記アウターワックス層を構成するワックスは、石油系ワックスであり、また、前記アウターワックス層を構成するワックスの軟化温度は、４０℃以上であることが、望ましい。
　また、本発明に従う成形加工用アルミニウム塗装板材の他の望ましい態様の一つによれば、前記樹脂塗膜の形成に用いられる樹脂塗料には、インナーワックスが含有せしめられている。
　さらに、本発明にあっては、樹脂塗膜の形成に先立って、有利には、前記アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材の表面に対して、下地処理が施されることとなる。
　そして、前記樹脂塗膜は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材に対して、樹脂塗料を焼き付けることによって、有利に形成されるのである。
　加えて、本発明によれば、上述の如き成形加工用アルミニウム塗装板材は、缶蓋の製造に好適に用いられることとなり、また、目的とする成形品を得るために、金型を用いたプレス成形操作が有利に採用されるのである。
　このように、本発明に従う成形加工用アルミニウム塗装板材にあっては、それを与えるアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材、即ちアルミニウム板材の表面粗さ（Ｒａ）が、０．２～０．７μｍとなるように調整されると共に、その上に、所定の樹脂塗膜を介して形成されるアウターワックス層を与えるワックスの融点（ＭＰ）が６０～８０℃であり、その塗布量（Ｗ）が５～５０ｍｇ／ｍ2 となる条件下において、それらが、前記式（Ｉ）を満足するように構成されているところから、成形時にアウターワックスが板面側へ導入される空間を効果的に確保することが出来ることとなり、以て、金型側へのアウターワックスの堆積を抑制乃至は阻止することが可能となるのであり、また、そのようなアウターワックスの金型への堆積に基づくところの成形時の押し込み不良や型離れ不良等の問題の発生が、極力少なく為され得ることとなったのである。
　しかも、本発明に従って、アウターワックス層が、６０℃～８０℃の高融点のワックスにて、片面当り５ｍｇ／ｍ2 ～５０ｍｇ／ｍ2 の割合において塗布されて、形成せしめられるようにすることによって、金型や板の高温化に基づくところの熱的変化を受け難くなるのであり、これによって、板表面のアウターワックスは金型に剥ぎ取られることなく、従って金型へ堆積することなく、適正な潤滑を実現して、有効な成形操作を進行せしめることが出来るようになるのである。
示差走査熱量測定において一つの吸熱ピークが認められるワックスについての、軟化温度及び融点を示す模式図である。 示差走査熱量測定において二つの吸熱ピークが認められるワックスについての、軟化温度及び融点を示す模式図である。
　先ず、かかる本発明において、目的とする成形加工用アルミニウム塗装板材を与えるアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材（アルミニウム板材）は、アルミニウム塗装板材の用途に応じて、純アルミニウムや各種のアルミニウム合金を材質とするものであるが、一般に、ＪＩＳ規格の３０００系や５０００系のアルミニウム合金が好適に用いられることとなる。
　そして、そのようなアルミニウム板材は、目的とする成形加工用アルミニウム塗装板材の表面に、本発明に従って有効な粗さを現出すべく、０．２μｍ以上、好ましくは０．３μｍ以上、０．７μｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有するように調整される。なお、そのような特定の板表面粗さ（Ｒａ）は、アルミニウム板材を鋳塊から圧延により製造するに際して、その圧延条件等を適宜に選定することにより、従来と同様にして実現され得るものであって、例えば圧延ロールの研磨の程度（ロール粗度）を調節したり、圧下率や潤滑油の塗布量、粘度を調節したりして、目的とする板表面粗さ（Ｒａ）を実現することが可能である。
　このような表面粗さのアルミニウム板材を用いることにより、目的とするアルミニウム塗装板材の表面に有効な粗さを現出させて、成形時にアウターワックスを板面側へ導入し得る空間が有利に確保され得ることとなって、金型側への堆積を抑制することが可能となるのである。けだし、プレス成形の如き成形加工において、アルミニウム塗装板材の板表面は金型に高面圧で接しており、表面のワックスを剥ぎ取るようにして成形されることとなるのであるが、板と金型との隙間が充分に確保されておれば、金型及び板の高温化により軟化した板表面のワックスは、金型に剥ぎ取られることなく、そのまま板表面に残留して、金型には堆積せず、適正な潤滑を得ることが出来るからである。
　また、板面粗さは、アルミニウム板材とアルミニウム塗装板材でほぼ相関しており、アルミニウム板材の表面粗さ（Ｒａ）を設定することで、アルミニウム塗装板材に有効な表面粗さを付与することが出来るところから、本発明においては、アルミニウム板材の表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以上、好ましくは０．３μｍ以上、０．７μｍ以下となるように調整することによって、樹脂塗装・ワックス塗布後の板材の表面粗さ（Ｒａ）が、大略、０．２μｍ以上、０．６μｍ以下の有効な粗さとなるように構成して、金型との間に充分な隙間を確保して、板表面のワックスが金型に剥ぎ取られないようにされている。
　なお、そのようなアウターワックス塗布後のワックス層表面の粗さ、換言すればアウターワックス層の形成後のアルミニウム塗装板材の板表面粗さ（Ｒａ）が小さくなり過ぎると、成形時に掻き取られたワックスが板表面に逃げ込む有効な空間を確保することが困難となり、金型側へワックスが堆積する恐れが生じるようになる。また、そのようなアウターワックス塗布後の板表面粗さ（Ｒａ）が大きくなり過ぎると、板表面特性を悪化させ易くなることに加えて、板面光沢における正反射率の増大及び方向性が強くなり、例えば０°や９０°での正反射率の差が大きくなって、表面検査機での誤排出が多くなる等の問題が惹起され易くなる。
　そして、本発明に従う成形加工用アルミニウム塗装板材は、上記した表面粗さ（Ｒａ）を有するアルミニウム板材を用いて、その片面又は両面に所定の樹脂塗膜が形成され、更に、その樹脂塗膜表面を含む板材の全面にアウターワックス層が形成されて、構成されるものであるが、そこにおいて、樹脂塗膜は、エポキシ樹脂、エポキシ／アクリル樹脂、エポキシ／尿素樹脂、エポキシ／フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂等の公知の樹脂を含む、一般的な水性若しくは溶剤系の樹脂塗料を用いて、上記したアルミニウム板材表面に塗布し、乾燥した後に、２００～３００℃程度の温度にて焼き付けることによって、形成されることとなる。そして、ここで用いられる樹脂塗料には、有利には、従来と同様なカルナウバワックス、ラノリンワックス、ポリエチレンワックス、マイクロクリスタリンワックス等のインナーワックスが含有せしめられていることが望ましく、その含有量は、塗膜樹脂１００重量部に対して０．１～３重量部の割合であることが好ましい。これによって、後の成形加工をより有利に行なうことが可能となるのである。
　なお、かかる樹脂塗膜の形成に先立って、アルミニウム板材の表面に対して、公知のクロメート処理やノンクロメート処理の如き下地処理を実施して、クロメート皮膜やノンクロメート皮膜等の下地皮膜を形成することが有利に採用され、これによって、樹脂塗膜の密着性の向上や成形加工性の向上が図られることになる。また、そのような下地処理に先立って、アルミニウム板材には、アルカリ脱脂等の公知の前処理も有利に適用されることとなる。
　次いで、所定の樹脂塗膜が片面又は両面に形成されてなるアルミニウム板材には、その樹脂塗膜表面を含むアルミニウム板材の全面に、所定のアウターワックスが塗布されて、そのような板材の成形加工性が高められることとなるのであるが、特に、本発明にあっては、融点が６０℃以上、好ましくは６５℃以上、８０℃以下であるワックス、特に石油系ワックスが好適に用いられ、これによって、成形用金型への耐ワックス堆積性が相乗的に向上せしめられ得るのである。けだし、金型及び板の高温化はワックスの軟化を促進し、金型によりワックスが掻き取られ易くなるところから、軟化温度が金型や板の使用環境温度以上のワックスを板面に塗布すれば、熱的変化を被ることなく、プレス成形の如き成形操作が可能になり、ワックスの堆積を防止することが出来るからである。即ち、パラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックス（マイクロワックス）等の公知の（石油系）ワックスの中から、融点が６０℃以上、特に６５℃以上のワックスを選択して用いれば、その軟化温度が４０℃程度以上となり、これによって熱的変化を受け難くなって、金型により剥ぎ取られ難くすることが出来、以て成形用金型への耐ワックス堆積性の向上に効果的に寄与することが出来るのである。
　なお、そのようなアウターワックス層を形成するワックスの融点が、６０℃よりも低くなると、金型や板の使用環境温度によりワックスが軟化して、金型へ堆積し易くなるのであり、またワックスの融点が８０℃を超えるようになると、ワックスを熱溶融させて塗布する際の加熱温度が、そのようなワックスの融点よりも更に高い温度となるために、塗布作業に様々な問題を惹起する他、樹脂塗膜にインナーワックスとして添加されているカルナウバワックス等がアウターワックス中へ溶出し、それがプレス成形の際に金型へ堆積し易くなる等の問題を惹起するようになる。
　ここで、本明細書及び請求の範囲におけるワックスの融点及び軟化温度は、何れも、昇温速度：１０℃／分の条件で実施される示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって求められるものである。図１及び図２は、各々、本発明におけるアウターワックス層において使用可能なワックスの示差走査熱量測定の結果を、模式的に示すグラフである。それら図１及び図２から明らかなように、ワックスの種類によっては、示差走査熱量測定において二以上の吸熱ピークが発現する場合がある。このため、本明細書及び請求の範囲における軟化温度とは、示差走査熱量測定の昇温中に出現する最初の吸熱ピーク曲線において、該曲線の立上がりからピークに至る間の曲線における傾きが最大となる接線（図１及び図２における一点鎖線）と、ベースライン（図１及び図２における二点鎖線）との交点に対応する温度を、意味する（図１及び図２を参照）。
　また、そのようなアウターワックス層を与えるワックスの塗布量は、金型へのワックス堆積性に影響しており、そのワックス塗布量の少ない方が、堆積し難くなり、有利ではあるが、余りにも少なくなると、成形加工性に悪影響をもたらすようになるところから、本発明においては、５ｍｇ／ｍ2 以上、５０ｍｇ／ｍ2 以下のワックス塗布量とされることとなる。なお、このワックスの塗布量が５０ｍｇ／ｍ2 を超えるようになると、金型にワックスが堆積し易くなる問題があり、またワックス塗布量が５ｍｇ／ｍ2 よりも少なくなると、成形加工性に問題を生じる他、成形後の製品搬送や、その後の成形加工等で傷付き易くなる等の問題を惹起する。
　そして、本発明にあっては、上記せる如き、アルミニウム板材の表面粗さ（Ｒａ）とアウターワックスの融点（ＭＰ）とアウターワックス層の片面当りの塗布量（Ｗ）とが、下記の式（Ｉ）を満足するように組み合わせ、これによって、得られる成形加工用アルミニウム塗装板材における成形加工用金型への耐ワックス堆積性を、有利に向上せしめ得たのである。
　　－１２．３Ｒａ－０．５ＭＰ＋０．２Ｗ≦－３０．０　　・・・（Ｉ）
　ここで、上記した式（Ｉ）の左辺の値が－３０．０よりも大きくなると、以下に述べるワックス堆積性の評価における鋼球へのワックス付着面積が多くなり、その結果、耐ワックス堆積性が低下することとなる。
　ところで、ワックスの硬さは、針入度（ＪＩＳ　Ｋ２２３５）にて評価され、アウターワックスとして塗布されるパラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックスは、一般に高融点のもの程、かかる針入度が小さい値を示し、硬くなるが、成形加工用アルミニウム塗装板材の表面のワックスは、硬いほうがプレス成形後も塗膜表面に残存しているところから、成形後も良好な潤滑性を維持し、搬送における耐傷付き性にも優れる特徴を発揮することとなる。
　また、アルミニウム塗装板材の一つの用途である缶蓋においては、飲料等の内容物を注ぎ出す際に、その注ぎ口付近の塗膜表面の接触角が低いと、内容物が缶胴を伝ってこぼれる不具合が発生するようになるのであるが、ワックスの塗布により、塗膜表面の接触角が高くなるようにすることによって、水を弾き易くなる方向とすることが出来、以て、内容物の取り出し性の改善を図ることが出来る状況下において、本発明に従って、より高融点なパラフィン等の石油系ワックスをアウターワックスとして用いると、それは、成形後も塗膜表面に残存し易く、そのために、内容物の取り出し性をより一層有利に改善し得ることとなるのである。
　なお、金型へのワックス堆積性については、一般に、鋼球摺動試験によるラボ簡易試験によって、その評価が可能である。それは、成形時の金型のＲ部と板面の摺動を模した試験であって、金型Ｒ部を想定した鋼球を用いて、板面上を一定荷重で摺動させて、鋼球に付着したワックスの付着面積を測定することにより、評価するものである。そして、実際のプレス成形におけるアルミニウム塗装板材のワックス堆積性について、ワックス塗布量と上記の鋼球摺動試験によるワックス付着面積との関係を調べた、下記のワックス堆積性の評価試験の結果からも、その関連性を認めることが出来、そこでは、ワックスの堆積しないアルミニウム塗装板材を得るためには、鋼球へのワックス付着面積が０．０５ｍｍ2 以下となるようにする必要があることが理解されるのである。
－ワックス堆積性の評価試験－
　先ず、板表面粗さ（Ｒａ）が０．２０μｍ～０．２５μｍであるアルミニウムコイル材（材質：ＪＩＳ－Ａ５１８２、厚さ：０．２５ｍｍ）を準備した。次いで、このアルミニウムコイル材に対して、日本ペイント（株）製サーフクリーナを用いて、６５℃で４秒間浸漬処理することからなるアルカリ脱脂処理を施した後、更に、日本ペイント（株）製アルサーフを用いて、４５℃で３秒間浸漬処理することからなるリン酸クロメート処理を施した。そして、その得られたリン酸クロメート処理アルミニウムコイル材に対して、ＤＩＣ（株）製エポキシ樹脂系水性塗料（外面側塗料名：９Ｋ－５４４、内面側塗料名：９Ｋ－５６４）を用いて、外面側及び内面側共に４．５ｇ／ｍ2 の割合で塗布した後、２５０℃で２０秒間加熱することにより硬化させて、それぞれの面に樹脂塗膜を形成した。更にその後、それぞれの面の樹脂塗膜上に、融点が６２℃であるｎ－パラフィンワックス（日本精蝋（株）製ＳＰ０１４５）を用いて、それを７０℃で熱溶融した後、ロールコート法により、それぞれ、５、１０、１５、２０、２５、又は３０ｍｇ／ｍ2 の割合にて塗布することにより、アウターワックス層が所定厚さで両面に設けられた各種のアルミニウム塗装板材を作製した。
　かくして得られた各種のアルミニウム塗装板材について、下記の実プレス成形におけるワックス堆積有無試験法及び鋼球摺動試験法に従って、それぞれ、ワックス堆積性の評価を行った。
（１）実プレス成形におけるワックス堆積有無試験法
　上記で得られたアルミニウム塗装板材を用いて、ラボ簡易プレス機にて、連続成形を行った。成形操作は、金型をヒータで４５℃に加熱しながら、成形速度：２００ショット／分にて、５００００ショット行った後、金型へのワックス堆積の有無を目視で観察して、その結果を、下記表１に示した。
（２）鋼球摺動試験法
　ＨＥＩＤＯＮ試験機を用いて鋼球摺動試験を実施して、鋼球表面に付着したワックスの面積を求めた。具体的には、それぞれの試験片（アルミニウム塗装板材）を５０℃に加温し、接触子として鋼球（材質：ＳＡＪ２、直径：４．８ｍｍ）を用いて、荷重：５００ｇｆにて、一定方向に１２５０ｍｍ摺動させ、その時の鋼球に付着したワックスの面積を画像解析にて求めて、その結果を、下記表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　かかる表１の結果から明らかなように、ワックスの塗布量が少ないと、鋼球へのワックス付着面積が少なく、また金型へのワックス堆積量も少なくなることが認められる。そして、金型へのワックス堆積量を少なくするには、鋼球へのワックス付着面積が０．０５ｍｍ2 程度以下であることが必要であることも、認めることが出来る。
　以下に、本発明に従う幾つかの実施例を示し、上記した鋼球へのワックス付着面積等の評価を行って、本発明の特徴を更に明確にすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。
　先ず、板表面粗さ（Ｒａ）が０．１１μｍ～０．６４μｍの各種のアルミニウム板材（材質：ＪＩＳ　Ａ５１８２、厚さ：０．２５ｍｍ）を、圧延条件を調節することにより、それぞれ準備した。次いで、それら各種のアルミニウム板材を、先の「ワックス堆積性の評価試験」における試料作製の場合と同様にして、下地処理（脱脂＋クロメート処理）を施し、更に塗装処理を両面に施して、エポキシ樹脂塗膜が両面に形成されてなるアルミニウム板材（塗装板材）を作製した。
　次いで、その得られた各種のアルミニウム塗装板材に対して、下記表２及び表３に示される各種のアウターワックスを用いて、所定の塗布量において両面に塗布することにより、各種の供試材を作製した。なお、ここで用いたアウターワックスは、何れも、ｎ－パラフィンワックスであって、市販品である日本精蝋株式会社製の＃１１５（融点：４７℃、軟化温度：１９℃）、＃１３５（融点：５８℃、軟化温度：３４℃）、ＳＰ０１４５（融点：６２℃、軟化温度：４１℃）、＃１５５（融点：６９℃、軟化温度：４９℃）、ＳＰ０１６５（融点：７４℃、軟化温度：６２℃）の中より、選択されている。また、使用した各アウターワックスの融点及び軟化温度は、昇温速度：１０℃／分の条件下で示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を実施し、測定されたものである。
　なお、それぞれのアルミニウム塗装板材に各ワックスを塗布するに際しては、溶剤（ヘキサン）中へ各ワックスを所定量溶解させた後、バーコータにより、樹脂塗膜上に塗布せしめ、その後、自然乾燥させることにより、各ワックスの薄膜層（アウターワックス層）を、それぞれ、目的とするアルミニウム塗装板材に形成せしめた。また、その塗布量の調整は、溶剤中へのワックス溶解量によって行った。
　さらに、アルミニウム板材（元板）の板表面粗さ（Ｒａ）や、アウターワックス層を形成した後の塗装板の板表面粗さ、換言すればアウターワックス層の表面粗さ（Ｒａ）は、それぞれ、ＪＩＳ　Ｂ０６０１に従って測定することにより求めた。なお、測定方向は、板材の圧延方向に対して垂直として、５ｍｍ測定時の平均表面粗さ：Ｒａ（μｍ）を求めて、それぞれの板表面粗さとした。また、各ワックスの針入度は、ＪＩＳ　Ｋ２２３５に準じて、求めたものである。
　そして、このようにして所定のワックスが塗布された、各種のアルミニウム塗装板材からなる供試材について、前記した鋼球摺動試験法により、ワックス堆積性の評価を行うと共に、それぞれの供試材について、鋼球摺動試験後における板表面の傷付きの発生の有無を目視にて観察し、それらの結果を、下記表２及び表３に併せ示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　かかる表２及び表３の結果から明らかなように、アルミニウム板材（元板）の表面粗さ（Ｒａ）が０．２～０．７μｍの範囲内で、アウターワックスの融点（ＭＰ）が６０℃以上で、且つ前記式（Ｉ）を満足する供試材１～１３、１９～２０、２２及び２４においては、何れも、鋼球へのワックス付着面積が０．０５ｍｍ2 以下の良好な値を示し、金型へのワックス堆積量を少なくすることが出来ることが認められた。特に、供試材１～７及び１９、２０、２２においては、融点が６５℃以上のワックスが用いられていることによって、鋼球へのワックス付着面積において更に優れた結果が得られている。これに対して、供試材１４～１８及び２１、２３、２５、２６においては、元板や樹脂塗装・ワックス塗布後の板表面粗さ（Ｒａ）が小さ過ぎたり、また前記式（Ｉ）から外れたりしているため、鋼球へのワックス付着面積が０．０５ｍｍ2 を超え、これによって金型へのワックス堆積量が多くなるものと考えられる。
                                                                                

Claims (8)

  1. 　アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材の片面又は両面に樹脂塗膜が形成され、更に該樹脂塗膜表面を含む前記板材の全面にアウターワックス層が形成されてなるアルミニウム塗装板材にして、
    　該アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材の表面粗さ：Ｒａ（μｍ）と、前記アウターワックス層のワックスの融点：ＭＰ（℃）と、前記アウターワックス層の片面当りの塗布量：Ｗ（ｍｇ／ｍ2 ）とが、次式：
    　　－１２．３Ｒａ－０．５ＭＰ＋０．２Ｗ≦－３０．０
    （但し、Ｒａ＝０．２～０．７μｍ、ＭＰ＝６０～８０℃、Ｗ＝５～５０ｍｇ／ｍ2 ）
    を満足するように構成したことを特徴とする成形加工用アルミニウム塗装板材。
  2. 　前記アウターワックス層を構成するワックスが、石油系ワックスである請求項１に記載の成形加工用アルミニウム塗装板材。
  3. 　前記アウターワックス層を構成するワックスの軟化温度が、４０℃以上である請求項１又は請求項２に記載の成形加工用アルミニウム塗装板材。
  4. 　前記樹脂塗膜の形成に用いられる樹脂塗料に、インナーワックスが含有せしめられている請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の成形加工用アルミニウム塗装板材。
  5. 　前記アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材の表面に対して、下地処理が施されている請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の成形加工用アルミニウム塗装板材。
  6. 　前記樹脂塗膜が、前記アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる板材に対して、樹脂塗料を焼き付けることによって形成されている請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の成形加工用アルミニウム塗装板材。
  7. 　缶蓋の製造に用いられる請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載の成形加工用アルミニウム塗装板材。
  8. 　金型を用いたプレス成形操作が施される請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載の成形加工用アルミニウム塗装板材。
                                                                                    
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