(57)【要約】【課題】強度および加工性に優れ、製造において煩雑な工程を必要とすることなく、ＤＩ加工後あるいは、ネック成形後の缶胴の表面に年輪状の褐色ないしは黒色の筋が見られない、表面品質に優れた包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法を提供する。【解決手段】Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる包装容器用アルミニウム合金板Ａであって、板厚方向において、板表面から深さ２０ｎｍまでのＭｇ量が、深さ１０００ｎｍから１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ量に対して、その比で５倍以下であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる包装容器用アルミニウム合金板であって、
板厚方向において、板表面から深さ２０ｎｍまでのＭｇ量が、深さ１０００ｎｍから１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ量に対して、その比で５倍以下であることを特徴とする包装容器用アルミニウム合金板。
【請求項２】
前記包装容器用アルミニウム合金板が、さらに、Ｃｕ：０．５０質量％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の包装容器用アルミニウム合金板。
【請求項３】
Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する第１工程と、
前記鋳塊を均質化熱処理する第２工程と、
前記均質化熱処理された鋳塊表面を面削する第３工程と、
前記面削された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する第４工程と、
前記圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する第５工程とからなる包装容器用アルミニウム合金板の製造方法において、
前記第２工程において、前記均質化熱処理を、５８０〜６２０℃の到達温度で２４時間以上保持した後、室温まで冷却する条件で行い、前記第３工程において、鋳塊表面を５ｍｍ以上面削することを特徴とする包装容器用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム合金が、さらに、Ｃｕ：０．５０質量％以下を含有することを特徴とする請求項３に記載の包装容器用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項５】
前記第４工程において、熱間圧延中の圧延ワークロールに形成されるコーティングの厚さをブラシロールで制御して圧延することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の包装容器用アルミニウム合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＩ缶またはボトル缶等に適用される包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飲料、食品用途に使用される包装容器としては、図２に示すように、底部６と、胴体部２と、ネック部３およびネジ切り加工されたネジ部５を備えた開口部４とが一体成形されたボトル缶（２ピースボトル缶）１や、胴体部２と、ネック部３およびネジ切り加工されたネジ部５を備えた開口部４とが一体成形され、この一体成形された胴体部２に底部６を形成する底端壁が継がれたボトル缶（３ピースボトル缶）１や、これらの樹脂被覆タイプのもの等が知られている。
【０００３】
また、図３に示すように、有底円筒状の胴体部１２と、胴体部１２に繋がりこの胴体部１２より小さい外径を有するネック部１３と、このネック部１３の端部に形成されたフランジ部１５および開口部１４を備えたＤＩ缶１１等も知られている。また最近では、樹脂フィルムで被覆されたアルミニウム合金板を用いて製造されたＤＩ缶も市場に出ている。
【０００４】
これらの飲料用アルミニウム缶には、実用に適する強度、加工性が要求される他に、外観の美しさも要求される。しかし、飲料用アルミニウム缶の缶胴には、しばしば年輪状の褐色ないしは黒色の筋が見られ外観が損なわれることがある。その原因は板表面にあるＡｌおよびＭｇの酸化物、酸化膜によるものとされている。これらを防止するために、以下のことが提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、ボトル型飲料缶用アルミニウム合金板の製造において、均質化処理後に面削、熱間圧延を行い、得られた熱延板に、苛性洗浄処理と酸洗浄処理を行うことで熱延後の表面層をエッチングし除去することが記載されている。そして、ボトル型飲料缶用アルミニウム合金板において、板表面のＭｇ複合酸化物濃度を５％以下にしている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、冷間延工程の途中で、製品厚さまでの冷間圧延率が４５％以上の板厚でｐＨ８以上のアルカリ液で洗浄することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１６２０５６号公報
【特許文献２】特開２００７−２０４７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のアルミニウム缶については、以下の問題がある。
特許文献１に記載された技術では、酸化物が生成される熱間圧延後に表面をエッチングするため、良好な表面が得られる。しかし、実際の操業においてこれを実施するには、苛性ソーダによるエッチング、苛性ソーダを洗い流す洗浄、そして乾燥の各工程を経る必要がある。そのため、大掛かりな設備と薬剤の消費や廃液の処理など製造コストが高くなる。また、苛性処理槽、水洗槽での凝集したアルミ粉の付着による欠陥の発生も起こりうる。こうしたことから、熱延コイルの洗浄以外のシンプルな工程が求められている。
【０００９】
また、特許文献２に記載された技術では、冷間延工程の途中で、製品厚さまでの冷間圧延率が４５％以上の板厚でｐＨ８以上のアルカリ液で洗浄することを提案している。この技術も、熱延コイルの洗浄と同様に、工程が煩雑になりコストが高くなる。
さらに従来から行われている方法として、均質化熱処理（以下、適宜、均熱と称す）後の面削が行われている。しかしながら、単に、均熱後に面削を行うだけでは、熱間圧延のための加熱および熱延中に、スラブおよび熱延板表面にＭｇの酸化物が形成され、表面品質が低下する。
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するためのものであり、強度および加工性に優れ、製造において煩雑な工程を必要とすることなく、ＤＩ加工後あるいは、ネック成形後の缶胴の表面に年輪状の褐色ないしは黒色の筋が見られない、表面品質に優れた包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下の事項を見出した。
アルミニウム合金製のＤＩ缶、ボトル缶に発現する年輪状の模様は、アルミ板表面のＭｇ系酸化物の影響によるものと考えられており、表面からのＭｇおよびその酸化物の除去が有効である。先に記した技術は、いずれも、熱間圧延後あるいは冷間圧延途中に苛性処理など表面エッチングを行うため、良好な表面形態が得られるが、新たに１工程増える上に、薬剤の処理コストが増えるなど、望ましい工程ではない。本発明は、新たな工程を増やすことなくできる方法を検討した結果得られたものである。また、従来から行われている方法として、均熱後の面削が行われているが、単に、均熱後に面削を行うだけでは、熱間圧延のための加熱および熱延中に、スラブおよび熱延板表面にＭｇの酸化物が形成され、表面品質が低下する。そこで、均熱時間を従来よりも長く保持し、板表面へのＭｇの拡散を促進させ、その後、表面に濃化したＭｇ層を面削により除去することで、板表面のＭｇ濃度が低くなり、熱延後も板表面を良好にすることができることを見出した。
【００１２】
本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板（以下、適宜、アルミニウム合金板と称す）は、Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる包装容器用アルミニウム合金板であって、板厚方向において、板表面から深さ２０ｎｍまでのＭｇ量が、深さ１０００ｎｍから１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ量に対して、その比で５倍以下であることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、アルミニウム合金板は、所定成分を所定量含有することで、必要な強度および加工性が満足される。またアルミニウム合金板は、板表面から深さ２０ｎｍまでのＭｇ量を、深さ１０００ｎｍから１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ量に対して、その比で５倍以下とすることで、このアルミニウム合金板から作製した缶胴の表面における、年輪状の褐色ないしは黒色の筋の発生が抑制される。
【００１４】
本発明に係るアルミニウム合金板は、前記包装容器用アルミニウム合金板が、さらに、Ｃｕ：０．５０質量％以下を含有してもよい。
このような構成によれば、アルミニウム合金板は、Ｃｕを所定量含有することで、強度がさらに向上する。
【００１５】
本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板の製造方法は、Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する第１工程と、前記鋳塊を均質化熱処理する第２工程と、前記均質化熱処理された鋳塊表面を面削する第３工程と、前記面削された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する第４工程と、前記圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する第５工程とからなる包装容器用アルミニウム合金板の製造方法において、前記第２工程において、前記均質化熱処理を、５８０〜６２０℃の到達温度で２４時間以上保持した後、室温まで冷却する条件で行い、前記第３工程において、鋳塊表面を５ｍｍ以上面削することを特徴とする。
【００１６】
このような手順によれば、アルミニウム合金板の製造方法は、所定成分を所定量含有することで、製造されたアルミニウム合金板において必要な強度および加工性が満足される。
そして、第２工程において、均質化熱処理を所定条件で行うことで鋳塊表面に濃化するＭｇ量が多くなる。また、第３工程において、鋳塊表面を５ｍｍ以上面削することで、表面に濃化したＭｇ層の除去が十分となる。これら第２工程および第３工程によって、製造されたアルミニウム合金板において、板表面から深さ２０ｎｍまでのＭｇ量が、深さ１０００ｎｍから１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ量に対して、その比で５倍以下となる。これにより、製造されたアルミニウム合金板から作製した缶胴の表面における、年輪状の褐色ないしは黒色の筋の発生が抑制される。
【００１７】
本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板の製造方法は、前記アルミニウム合金が、さらに、Ｃｕ：０．５０質量％以下を含有することが好ましい。
アルミニウム合金がＣｕを所定量含有することで、製造されたアルミニウム合金板の強度がさらに向上する。
【００１８】
本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板の製造方法は、前記第４工程において、熱間圧延中の圧延ワークロールに形成されるコーティングの厚さをブラシロールで制御して圧延することが好ましい。
このような手順によれば、熱間圧延において焼付を防止すると共に良質な板表面が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の包装容器用アルミニウム合金板によれば、強度および加工性に優れる共に、缶胴の表面に年輪状の褐色ないしは黒色の筋が見られない、表面品質に優れた飲料用アルミニウム缶とすることができる。また、製造において煩雑な工程を必要とすることがないため、経済性に優れたものとなる。
本発明の包装容器用アルミニウム合金板の製造方法によれば、製造において煩雑な工程を必要とすることなく、強度および加工性に優れる共に、ＤＩ加工後あるいは、ネック成形後の缶胴の表面に年輪状の褐色ないしは黒色の筋が見られない、表面品質に優れた包装容器用アルミニウム合金板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の包装容器用アルミニウム合金板のＭｇ濃度について説明するための模式図である。
【図２】従来の一例のボトル缶（２ピースボトル缶または３ピースボトル缶）を模式的に示す斜視図である。
【図３】従来の一例のＤＩ缶を模式的に示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、ボトル缶（３ピースボトル缶）の製造方法を示す模式図、（ｂ）は、ＤＩ缶の製造方法を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施例のうちの一つにおけるＭｇ濃度分布のグラフ（深さ方向分布曲線）、（ｂ）は、本発明の比較例のうちの一つにおけるＭｇ濃度分布のグラフ（深さ方向分布曲線）である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
まず、本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板について説明する。
≪包装容器用アルミニウム合金板≫
アルミニウム合金板は、Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものである。
アルミニウム合金板の成分においては、さらに、Ｃｕ：０．５０質量％以下を含有してもよい。
そして、アルミニウム合金板は、板厚方向において、板表面から深さ２０ｎｍまでのＭｇ量を、深さ１０００ｎｍから１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ量に対して、その比で５倍以下としたものである。
以下、各構成について説明する。
【００２２】
＜Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％＞
Ｍｎは、アルミニウム合金板の強度に寄与する。また、金属間化合物を適正に分散させて、ベア材の場合、ＤＩ加工性を向上させるのに効果的な元素である。そのため、Ｍｎの含有量が０．５０質量％未満では、缶強度が不足する。また、ベア材では、金属間化合物の量が不足することでＤＩ成形時に焼付きが発生し、表面損傷が大きくなり耐焼付き性（すなわち加工性）に劣る。一方、１．５０質量％を超えると、ベア材、樹脂被覆材いずれの場合でも、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増える結果となり、粗大な金属間化合物起因のフランジ割れやしごき成形時の割れ（破断（胴切れ））の発生等、加工性に悪影響を及ぼし、実用に適さない。
したがって、Ｍｎの含有量は、０．５０〜１．５０質量％とする。なお、好ましい下限値は０．７０質量％、好ましい上限値は１．１０質量％である。
【００２３】
＜Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％＞
Ｍｇは、アルミニウム合金板の強度に寄与する元素である。Ｍｇの含有量が０．５０質量％未満では、缶強度が不足する。一方、１．５０質量％を超えると、均質化熱処理時のバーニングや、圧延時の板表面の焼付きが発生しやすくなる等、材料製造上における問題点があり、実用に適さない。また、Ｍｇの含有量が多いため、Ｍｇの存在比が高くなりやすい。また、ベア材の場合には、ＤＩ成形時に焼き付きが発生し、表面損傷が大きくなり、耐焼付き性（すなわち加工性）に劣る。
したがって、Ｍｇの含有量は、０．５０〜１．５０質量％とする。なお、好ましい下限値は０．８０質量％である。
【００２４】
＜Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％＞
Ｓｉは、通常のアルミ缶胴に０．２〜０．３質量％含まれている元素であり、Ｓｉ元素は、ベアのＤＩ缶では、加工性を向上させるのに効果的な元素である。Ｓｉの含有量が０．１０質量％未満では、原料コストが高くなり、実用的ではない。また、ベアのＤＩ缶では、ＤＩ成形時に焼付きが発生し、表面損傷が大きくなり耐焼付き性（すなわち加工性）に劣る。一方、０．５０質量％を超えると、熱間圧延板の未再結晶粒残留により、ベア材、樹脂被覆材いずれの場合でも、ＤＩ成形時の缶胴切れが多発し、加工性に劣る。
したがって、Ｓｉの含有量は、０．１０〜０．５０質量％とする。なお、好ましい下限値は０．１５質量％、好ましい上限値は０．４０質量％である。
【００２５】
＜Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％＞
Ｆｅは、金属間化合物を適正に分散させて、加工性を向上させるのに効果的な元素である。Ｆｅの含有量が０．１０質量％未満では、熱間圧延板の未再結晶粒残留により、ベア材、樹脂被覆材いずれの場合でも、ＤＩ成形時の缶胴切れが多発し、加工性に劣る。一方、０．７０質量％を超えると、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増える結果となり、ベア材、樹脂被覆材いずれの場合でも、粗大な金属間化合物起因のフランジ割れやしごき成形時の割れ（破断（胴切れ）の発生等、加工性に悪影響を及ぼし、実用に適さない。
したがって、Ｆｅの含有量は、０．１０〜０．７０質量％とする。なお、好ましい下限値は０．３０質量％、好ましい上限値は０．５０質量％である。
【００２６】
＜Ｃｕ：０．５０質量％以下＞
Ｃｕは、アルミニウム合金板の強度に寄与する元素である。ベア材、樹脂被覆材いずれの場合でも、Ｃｕの含有量が０．５０質量％を超えると、加工硬化が大きすぎ、しごき成形時の割れ（破断（胴切れ））等の不良発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｃｕを添加する場合は、Ｃｕの含有量は、０．５０質量％以下とする。なお、好ましい上限値は０．３５質量％である。また、下限値については規定されるものではなく、０質量％でもよいが、好ましくは０．１５質量％以上である。
【００２７】
アルミニウム合金板は、さらに、Ｃｒ：０．００１〜０．３質量％、Ｚｎ：０．０５〜１．０質量％からから選択された一種または二種を含有してもよい。さらには、０．００５〜０．２質量％のＴｉを単独で、又は０．０００１〜０．０５質量％のＢと併せて含有してもよい。
【００２８】
＜残部：Ａｌおよび不可避的不純物＞
本発明に係るアルミニウム合金板の成分は、前記の他、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものである。なお、不可避的不純物として、例えば、Ｚｒ、Ｖ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉが挙げられ、いずれも０．０５質量％以下の含有であれば本発明の効果を妨げるものではなく、このような不可避的不純物の含有は許容される。
【００２９】
＜Ｍｇの存在比＞
図１に示すように、本発明のアルミニウム合金板においては、板厚方向において、板表面から深さ２０ｎｍまでのＭｇ量を、深さ１０００ｎｍから１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ量に対して、その比で５倍以下としたものである。すなわち、「（表面から２０ｎｍの範囲までの平均Ｍｇ濃度（アトミックパーセント））／（深さ１０００〜１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在する平均Ｍｇ濃度（アトミックパーセント））」（以下、適宜、Ｍｇの存在比と称す）が５以下である。
【００３０】
ここで、板表面とは、アルミニウム合金板を製缶した場合に外面にくる側の面である。ただし、アルミニウム合金板の両面において本発明の所望のＭｇの存在比を満たすようにしてもよく、この場合は、板表面とはアルミニウム合金板の両面となる。
【００３１】
Ｍｇの存在比が５を超えると、このアルミニウム合金板を用いて缶胴を製造したときに、缶胴の表面に年輪状の褐色ないしは黒色の筋が発生し、表面品質が低下する。したがって、Ｍｇの存在比は５以下とする。なお、下限については数値が低いほど好ましい。
【００３２】
次に、Ｍｇの存在比の測定方法の一例について説明する。
Ｍｇの存在比は、アルミニウム合金板から深さ方向に、高周波グロー放電発光分光分析装置（ＧＤ−ＯＥＳ：Glow Discharge-Optical Emission Spectroscopy）にて元素分析を行うことにより測定する。分析においては、アルミニウム合金板の主要組成である、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇの各金属元素を深さ方向に定量分析を行う。得られたＭｇの深さ方向分布における、表面から２０ｎｍの範囲までのＭｇ元素の存在量と、深さ１０００〜１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ元素の存在量との比を求める。すなわち、「（Ｍｇ濃度（アトミックパーセント）の深さ方向分布曲線における表面から２０ｎｍの範囲で曲線とＸ軸、Ｙ軸に囲まれた面積）／（深さ１０００〜１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲で深さ方向分布曲線とＸ軸に囲まれた面積）」を求める。
【００３３】
その他、アルミニウム合金板の板厚は特に規定されるものではなく、ＤＩ缶またはボトル缶用として通常用いられている板厚であればよい。例えば０．２４〜０．４０ｍｍである。
【００３４】
次に、本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板の製造方法について説明する。
≪包装容器用アルミニウム合金板の製造方法≫
アルミニウム合金板の製造方法は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程および第５工程を含むものである。
以下、各工程について説明する。
【００３５】
＜第１工程＞
第１工程は、アルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する工程である。
ここで、アルミニウム合金の成分は、Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものである。また、さらに、Ｃｕ：０．５０質量％以下を含有してもよい。
また、さらに、Ｃｒ：０．００１〜０．３質量％、Ｚｎ：０．０５〜１．０質量％からから選択された一種または二種を含有してもよい。さらには、０．００５〜０．２質量％のＴｉを単独で、又は０．０００１〜０．０５質量％のＢと併せて含有してもよい。
各成分の説明については、前記したとおりであるため、ここでは省略する。
【００３６】
＜第２工程＞
第２工程は、第１工程で作製された鋳塊を均質化熱処理する工程である。
ここで、第２工程においては、均質化熱処理を、５８０〜６２０℃の到達温度で２４時間以上保持した後、室温まで冷却する条件で行う。
【００３７】
［５８０〜６２０℃の到達温度で２４時間以上保持］
均質化熱処理の到達温度が５８０℃未満もしくは保持時間が２４時間未満では、鋳塊表面に濃化するＭｇ量が少なくなる。そのため、その後の工程により鋳塊表面を面削しても、本発明の所望のＭｇの存在比が得られない。一方、到達温度が６２０℃を超えると、スラブ（鋳塊）表面がバーニングを起こし、アルミニウム合金板の製造そのものができなくなる。なお、保持時間の上限は特に規定されるものではないが、経済的な観点から３６時間以下が好ましい。
【００３８】
［室温まで冷却］
さらに続けて室温まで冷却するのは、その後に面削を行って鋳塊表面のＭｇが濃化したＭｇ層を除去し、本発明の所望のＭｇの存在比とするためである。また、面削により均質化熱処理時に生成した酸化皮膜を除去し、以後の熱間圧延時の表面品質を良好に保つ（焼付きの防止）ためである。
【００３９】
＜第３工程＞
第３工程は、第２工程で均質化熱処理された鋳塊表面を面削する工程である。
従来から行われている方法として、均熱後の面削が行われているが、単に、均熱後に面削を行うだけでは、熱間圧延のための加熱および熱延中に、スラブおよび熱延板表面にＭｇの酸化物が形成され、表面品質が低下する。そこで、均熱保持時間を従来よりも長くし、鋳塊表面へのＭｇの拡散を促進させ、その後、表面に濃化したＭｇ層を面削により除去することで、鋳塊表面のＭｇ濃度が低くなり、熱延後も板表面を良好にすることができる。
ここで、第３工程においては、鋳塊表面を５ｍｍ以上面削する。面削が５ｍｍ未満では、表面に濃化したＭｇ層の除去が不十分となり、鋳塊表面のＭｇ濃度が十分に低くならない。そのため、本発明の所望のＭｇの存在比が得られない。なお、上限については特に規定されるものではないが、生産性等の観点から２０ｍｍ以下の面削とすることが好ましい。
【００４０】
なお、鋳塊表面とは、最終製品板であるアルミニウム合金板において、製缶した場合に外面にくる側の面である。ただし、最終製品板の両面において本発明の所望のＭｇの存在比を満たすようにする場合は、鋳塊の両面である。
面削の方法としては、エンドミル切削やダイヤモンドバイト切削等の切削法、表面を砥石等で削る研削法、バフ研磨等の研磨法等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００４１】
＜第４工程＞
第４工程は、第３工程で面削された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する工程である。
ここで、前記第４工程においては、前記第３工程で面削した鋳塊を再加熱することで、前記熱間圧延を、熱間圧延温度を４５０〜５２０℃の条件で行うことが好ましい。
【００４２】
［熱間圧延温度：４５０〜５２０℃］
熱間圧延の温度を４５０℃以上とすることで、熱延コイルの再結晶に必要な熱を得ることができる。一方、５２０℃以下とすることで、表面酸化皮膜の成長が抑制されて表面品質の低下が防止される。
【００４３】
ここで、第４工程においては、熱間圧延中の圧延ワークロールに形成されるコーティングの厚さをブラシロールで制御して圧延することが好ましい。
熱間圧延では、ロールの表面にアルミニウム等の酸化物が蓄積し、この酸化物によるコーティング（酸化皮膜）がロールに形成される。このコーティングが厚すぎると、良質な板表面が得られない。しかしながら、ロールには適度なコーティングがあったほうが、摩擦が少なくかえって焼付をおこさない。したがって、ブラシロールを用いてロールに形成されるコーティングの厚さを制御しながら圧延することが好ましい。
焼付を防止すると共に良質な板表面を得るため、コーティングの厚さは、１〜２μｍが好ましい。コーティングの厚さが１〜２μｍの圧延ロールで圧延することにより、年輪状の褐色ないし黒色の筋模様（フローマーク）が発生しにくい。なお、コーティングの厚さが薄過ぎる場合も、ロール表面にコーティングが付いていない部分が散在するので、潤滑が不均一となり、フローマークが発生しやすくなる。
ブラシロールやコーティング厚さの制御方法は特に限定されるものではない。例えば、ブラシロールのブラシにより所定の圧力でコーティングを擦ることで、コーティング厚さを制御することができる。また、ロールに用いられるブラシは、アルミナを砥粒に含んだナイロンやＰＢＴなどできている物が使用される。
【００４４】
なお、ロールに付着したコーティングの厚さは、以下の方向により測定することができる。具体的には、まず、圧延ロール表面に付着しているコーティングのうち、ロール表面の１０ｃｍ×１０ｃｍ面積分のコーティングを濃度２５Ｗ/Ｖ％の苛性ソーダにて溶かし、その液を全量回収する。そして、溶液を定量しＩＣＰ発光分析にてアルミニウム濃度を測定し、回収した溶液に含まれるアルミニウム量を求める。さらに、溶かしたコーティングを全てアルミナと見直し、また、得られたアルミニウム量が全てアルミナを構成していたとして、アルミナの密度（３．９５ ｇ／ｃｍ３）から膜厚を計算し求める。
【００４５】
＜第５工程＞
第５工程は、第４工程で作製された圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する工程である。
ここで、第５工程においては、冷間圧延間の中間焼鈍は行わない。
中間焼鈍を行うと、ＤＩ成形後にネック部の強度が高くなり、ネック成形時のシワの発生やフランジ部の割れ発生等、成形性が劣化する。また、工程が増えることで、コストアップになる。
【００４６】
また、冷間圧延は、冷間圧延時の冷間加工率を８０〜９２％の条件下で行うことが好ましい。
冷間圧延時の冷間加工率を８０％以上とすることで、アルミニウム合金板の強度が向上し、缶強度が向上する。一方、９２％以下とすることで、成形時に４５°耳の発達を抑え、フランジ部の寸法不良等を招きにくく、所定の缶寸法が得易くなる。
【００４７】
以上説明した本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板は、図２に示すような従来の一例のボトル缶１（２ピースボトル缶または３ピースボトル缶）や、図３に示すような従来の一例のＤＩ缶１１等に好適に用いることができると共に、従来の種々のアルミニウム合金板の樹脂被覆材（不図示）にも好適な素材である。
【００４８】
次に、図面を参照して、前記のアルミニウム合金板を用いた包装容器用ボトル缶の製造方法について説明する。なお、図２は、従来の一例のボトル缶（２ピースボトル缶または３ピースボトル缶）を模式的に示す斜視図、図３は、従来の一例のＤＩ缶を模式的に示す斜視図、図４（ａ）は、ボトル缶（３ピースボトル缶）の製造方法を示す模式図、（ｂ）は、ＤＩ缶の製造方法を示す模式図である。
【００４９】
本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板を、図２に示すような従来の一般的なボトル缶１（ここでは、３ピースボトル缶を例に説明する）に適用する場合には、例えば、図４（ａ）に示すように、本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板Ａに対し、カップ成形やＤＩ成形等の缶体成形を施して有底円筒状の缶（胴体部２）を形成する。続いて、この有底円筒状の缶（胴体部２）の底部にネッキング加工を施してネック部３を形成する。そして、印刷・焼付けを施し、ネック部３に開口部４を開口した後、キャップ取り付け用のネジ切り加工を施してネジ部５を設ける。また、これに対向する開口部には、ボトムネックイン加工とフランジ加工を施した後、シーマによって別途成形した底蓋を巻き締めて底部６を形成することで、３ピースボトル缶１を製造することができる。
【００５０】
また、本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板を、図３に示すような従来の一般的なＤＩ缶１１に適用する場合には、例えば、図４（ｂ）に示すように、本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板Ａに対し、カップ成形やＤＩ成形等の缶体成形を施して有底円筒状の缶（胴体部１２）を形成する。続いて、この有底円筒状の缶（胴体部１２）にネッキング加工を施してネック部１３を形成する。そして、印刷・焼付けを施し、ネック部１３のエンド部に開口部１４を形成するが、このときに、開口部１４の口径が胴体部１２の径に比べて小さくなるように加工することで、ＤＩ缶１１を製造することができる。
【００５１】
さらに、本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板を、従来の一般的な樹脂被覆材に適用する場合には、従来公知の樹脂被覆材に適用されている各種の樹脂フィルムを、接着剤等を介して貼り合わせた後、その樹脂フィルムの融点以上で熱処理が施される工程等を経て、樹脂被覆材が作製される。
【実施例】
【００５２】
次に、本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板およびその製造方法について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
【００５３】
≪アルミニウム合金板の作製≫
表１に示すような合金組成を備えたアルミニウム合金を溶解、鋳造し、次に均質化熱処理、面削、続いて熱間圧延を行い、板厚２．２ｍｍのホットコイルを製造した。熱間圧延では、熱間圧延中の圧延ワークロールに形成されるコーティングの厚さをブラシロールで制御し、コーティングの厚さを１．７μｍにして圧延した。さらに、このホットコイルに冷間圧延を施し、製缶用のアルミニウム合金板（板厚０．３２０ｍｍ）とした。ここで、面削量は５〜２０ｍｍの間で適宜設定した。
また、均質化熱処理、熱間圧延における各条件については、表２、３に示すとおりである。また、表１〜３において、本発明の構成を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。
【００５４】
【表１】
2014198879.tif 000003
【００５５】
≪アルミニウム合金板のＭｇの存在比≫
次に、このようにして製造されたアルミニウム合金板のＭｇの存在比を調べた。
Ｍｇの存在比は、アルミニウム合金板から深さ方向に、高周波グロー放電発光分光分析装置ＧＤ−ＯＥＳ（株式会社堀場製作所（ＨＯＲＩＢＡ，Ｌｔｄ．）製、ＪＹ−５０００ＲＦ）にて元素分析を行うことにより測定した。分析においては、同装置により、パルスモード（周波数２００Ｈｚ、デューティサイクル０．０６２５）でアルゴンスパッタリングして、アルミニウム合金板の主要組成である、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇの各金属元素を深さ方向に定量分析（アトミックパーセント）を行った。得られたＭｇの深さ方向分布における、表面から２０ｎｍの範囲までのＭｇ元素の存在量と、深さ１０００〜１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ元素の存在量との比を求めた。すなわち、「（Ｍｇ濃度の深さ方向分布曲線における表面から２０ｎｍの範囲で曲線とＸ軸、Ｙ軸に囲まれた面積）／（深さ１０００〜１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲で深さ方向分布曲線とＸ軸に囲まれた面積）」を求めた。
【００５６】
≪ボトル缶作製法≫
次に、このアルミニウム合金板を用いて、下記の処理および成形を行った。
まず、アルミニウム合金板表面にリン酸クロメート処理を施したのち、厚さ１６μｍの樹脂を両面に被覆し、２７０℃×２０秒の熱処理を施して樹脂被覆材とした。この樹脂被覆材に揮発性の潤滑油を塗布して絞り成形（カップ成形）、その後ＤＩ成形（しごき成形）を行い、有底円筒状の缶（しごき成形缶）を作製した。その際、被覆した樹脂の剥離を防止するべく、フランジ部を残した成形を行った。このようにして得られたＤＩ成形缶（しごき成形缶）の缶底部にネック成形を施したのち、開口部をトリミングして、缶底部に底蓋を巻き締める前の状態のボトル缶の缶胴部を作製した。その後、缶体到達温度２７０℃、炉内保持時間２０秒の熱処理を行い、ネジ加工を施した。そして、缶底部には、ボトムネックイン加工とフランジ加工を施した後、シーマによって別途成形した底蓋を巻き締めて底部を形成することで、本発明に係るアルミニウム合金板について評価を行う際の缶（３ピースボトル缶）を作成した。
【００５７】
＜評価方法＞
前記の成形プロセス中の缶、および作製した缶を使用して、加工性の評価として、しごき成形性、強度の評価として軸圧縮強度の評価を以下の方法で行った。さらに、表面状態の評価として、フローマークについての評価を以下の方法で行った。
【００５８】
［しごき成形性］
連続成形で１００００缶製缶したときに、破断（胴切れ）が発生した回数が０〜３回のものをしごき成形性が良好、４回以上をしごき成形性が不良とした。
なお、しごき成形性の評価は、図４（ａ）に示すＤＩ成形中に行った。
【００５９】
［軸圧縮強度］
前記の３ピースボトル缶（サンプル数＝１０）の、開口部に軸圧縮荷重を加え、その軸圧縮強度を測定し、最大軸圧縮荷重が１５０ｋｇｆ以下を不良とした。
【００６０】
［表面状態］
ネック成形したネック部を目視により観察し、年輪状の筋模様（フローマーク）の濃さを評価した。５点満点で、４点以上を合格とした。
前記の各試験結果を表２、３に示す。また、Ｎｏ．１およびＮｏ．７のＭｇ濃度分布のグラフ（深さ方向分布曲線）を図５（ａ）、（ｂ）に示す。
【００６１】
【表２】
2014198879.tif 000004
【００６２】
【表３】
2014198879.tif 000005
【００６３】
表２、３に示すように、Ｎｏ．１〜５は、本発明の範囲を満たすため、全ての評価項目で優れた結果となった。
一方、Ｎｏ．６〜１７は、本発明の範囲を満たさないため、以下の結果となった。
【００６４】
Ｎｏ．６、７は均熱保持時間が下限値未満のため、Ｍｇの存在比が高くなり、適切な表面状態が得られなかった。Ｎｏ．８は均熱温度が下限値未満のため、Ｍｇの存在比が高くなり、適切な表面状態が得られなかった。
Ｎｏ．９はＳｉ含有量が下限値未満のため、コスト面から実用的でない。Ｎｏ．１０はＳｉ含有量が上限値を超えるため、熱間圧延板の未再結晶粒残留によるＤＩ成形時の缶胴切れが多発し、しごき成形性に劣った。
【００６５】
Ｎｏ．１１はＦｅ含有量が下限値未満のため、熱間圧延板の未再結晶粒残留によるＤＩ成形時の缶胴切れが多発し、しごき成形性に劣った。Ｎｏ．１２はＦｅ含有量が上限値を超えるため、ＤＩ成形時に缶胴切れが多発し、しごき成形性に劣った。Ｎｏ．１３はＭｎ含有量が下限値未満のため、強度に劣った。Ｎｏ．１４はＭｎ含有量が上限値を超えるため、ＤＩ成形時の缶胴切れが多発し、しごき成形性に劣った。
【００６６】
Ｎｏ．１５はＭｇ含有量が下限値未満のため、強度に劣った。Ｎｏ．１６はＭｇ含有量が上限値を超えるため、Ｍｇの存在比が高くなり、フローマークが強くなった。Ｎｏ．１７はＣｕ含有量が上限値を超えるため、ＤＩ成形時の缶胴切れが多発し、しごき成形性に劣った。
【００６７】
なお、Ｎｏ．７のサンプルは、特許文献２に記載された従来のアルミニウム合金板を想定したものである。本実施例で示すように、この従来のアルミニウム合金板は、前記の評価において一定の水準を満たさないものである。従って、本実施例によって、本発明に係るアルミニウム合金板が従来のアルミニウム合金板と比較して、優れていることが客観的に明らかとなった。
また、本実施例では、樹脂被覆を施したボトル缶での評価であるが、樹脂被覆をしないベアのＤＩ缶においても、同様の結果が得られる。フローマーク評価の観点からは、樹脂被覆された材料の方が、缶胴成形時にも金属表面が工具と接触しないため、素材の焼き付きが表れ易く、樹脂被覆されていないＤＩ缶よりも厳しい評価となる。
【００６８】
以上のとおり、本発明のアルミニウム合金板およびその製造方法は、従来のアルミニウム合金板およびその製造方法と比較して、製造において煩雑な工程を必要とすることがなく、また、アルミニウム合金板の強度および加工性に優れる。さらに、単に、均熱後に面削を行うだけではなく、均熱条件を規定し、鋳塊の面削量を規定しているため、板表面のＭｇ濃度を低くし、熱延後も板表面を良好にすることができることが客観的に明らかとなった。
【００６９】
以上、本発明について実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて改変・変更等することができることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７０】
１      ボトル缶（２ピースボトル缶または３ピースボトル缶）
２、１２  胴体部
３、１３  ネック部
４、１４  開口部
５      ネジ部
６      底部
１１    ＤＩ缶
１５    フランジ部
Ａ      包装容器用アルミニウム合金板
【図１】
2014198879.tif 000006
【図２】
2014198879.tif 000007
【図３】
2014198879.tif 000008
【図４】
2014198879.tif 000009
【図５】
2014198879.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月24日(2014.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる包装容器用アルミニウム合金板であって、
板厚方向において、板表面から深さ２０ｎｍまでのＭｇ量が、深さ１０００ｎｍから１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ量に対して、その比で５倍以下であることを特徴とする包装容器用アルミニウム合金板。
【請求項２】
前記包装容器用アルミニウム合金板が、さらに、Ｃｕ：０．５０質量％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の包装容器用アルミニウム合金板。
【請求項３】
Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する第１工程と、
前記鋳塊を均質化熱処理する第２工程と、
前記均質化熱処理された鋳塊表面を面削する第３工程と、
前記面削された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する第４工程と、
前記圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する第５工程とからなる包装容器用アルミニウム合金板の製造方法において、
前記第２工程において、前記均質化熱処理を、５８０〜６２０℃の到達温度で２４時間以上保持した後、室温まで冷却する条件で行い、前記第３工程において、鋳塊表面を５〜２０ｍｍ面削し、前記第４工程において、熱間圧延中の圧延ワークロールに形成されるコーティングの厚さが１〜２μｍとなるようにブラシロールで制御して圧延することを特徴とする包装容器用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム合金が、さらに、Ｃｕ：０．５０質量％以下を含有することを特徴とする請求項３に記載の包装容器用アルミニウム合金板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板の製造方法は、Ｍｎ：０．５０〜１．５０質量％、Ｍｇ：０．５０〜１．５０質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．７０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する第１工程と、前記鋳塊を均質化熱処理する第２工程と、前記均質化熱処理された鋳塊表面を面削する第３工程と、前記面削された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する第４工程と、前記圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する第５工程とからなる包装容器用アルミニウム合金板の製造方法において、前記第２工程において、前記均質化熱処理を、５８０〜６２０℃の到達温度で２４時間以上保持した後、室温まで冷却する条件で行い、前記第３工程において、鋳塊表面を５〜２０ｍｍ面削し、前記第４工程において、熱間圧延中の圧延ワークロールに形成されるコーティングの厚さが１〜２μｍとなるようにブラシロールで制御して圧延することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
このような手順によれば、アルミニウム合金板の製造方法は、所定成分を所定量含有することで、製造されたアルミニウム合金板において必要な強度および加工性が満足される。
そして、第２工程において、均質化熱処理を所定条件で行うことで鋳塊表面に濃化するＭｇ量が多くなる。また、第３工程において、鋳塊表面を５ｍｍ以上面削することで、表面に濃化したＭｇ層の除去が十分となる。これら第２工程および第３工程によって、製造されたアルミニウム合金板において、板表面から深さ２０ｎｍまでのＭｇ量が、深さ１０００ｎｍから１０２０ｎｍの２０ｎｍの範囲に存在するＭｇ量に対して、その比で５倍以下となる。これにより、製造されたアルミニウム合金板から作製した缶胴の表面における、年輪状の褐色ないしは黒色の筋の発生が抑制される。
また、前記第４工程において、熱間圧延中の圧延ワークロールに形成されるコーティングの厚さをブラシロールで制御して圧延することで、熱間圧延において焼付を防止すると共に良質な板表面が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】