(57)【要約】【課題】ボトル缶にホット飲料を充填して加熱した場合であっても、キャップが飛び出すのを防止することができるキャップ用アルミニウム合金板を提供する。【解決手段】質量％で、Ｍｇ：１．６１〜１．９％、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｚｎ：０．２％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、Ｔｉ：０．２％以下を含有し、元板の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１７１〜２００ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲であり、深絞り試験によりカップの開口部に発生する耳の形態が、圧延方向に対して０°方向、４５°方向の６箇所に発生する六方耳、又は、０°方向、４５°方向、９０°方向の８箇所に発生する八方耳であり、なお且つ、絞り比１．９７における耳率が１．５％以下であり、ベーキング後の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１６０〜１９５ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｍｇ：１．６１〜１．９％、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｚｎ：０．２％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、Ｔｉ：０．２％以下を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなり、
元板の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１７１〜２００ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲であり、
深絞り試験によりカップの開口部に発生する耳の形態が、圧延方向に対して０°方向、４５°方向の６箇所に発生する六方耳、又は、０°方向、４５°方向、９０°方向の８箇所に発生する八方耳であり、なお且つ、絞り比１．９７における耳率が１．５％以下であり、
ベーキング後の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１６０〜１９５ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲であることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板。
【請求項２】
質量％で、Ｍｇ：１．６１〜１．９％、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｚｎ：０．２％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、Ｔｉ：０．２％以下を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなるスラブに、熱間圧延を必要回数行なってアルミニウム合金板とし、
次いで、前記アルミニウム合金板に冷間圧延を必要回数行なうとともに、前記冷間圧延の工程間において、中間焼鈍を３５０〜５００℃の温度で連続焼鈍によって行い、
次いで、冷間圧延率５０％超７５％以下の範囲で最終冷間圧延を行なった後、２００〜２５０℃の温度で最終調質焼鈍を行なうことを特徴とするキャップ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、キャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、胴体部と口部とからなるボトル缶と、前記口部に取り付けられるスクリュー式のキャップとを備えてなる飲料用容器が用いられるようになっている。また、ボトル缶のアルミニウム化に伴い、キャップについても、ボトル缶用として適したアルミニウム材質のものが使用されている。
一般に、ボトル缶の材質としては、ＪＩＳ  ３００４（ＡＡ３００４）またはＪＩＳ  ３１０４（ＡＡ３１０４）等、Ａｌ−Ｍｎ系のＡｌ合金（３０００系）が用いられており、また、キャップの材質としては、ＡＡ５１５１のようなＡｌ−Ｍｇ系のＡｌ合金（５０００系）が用いられている。
【０００３】
このようなキャップに用いられるアルミニウム合金材料として、重量％でＭｇ：１.５〜２.１％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが２１５〜２７０ＭＰａ、伸びが３.０％以上、耳率が３.５％以下とされたキャップ用アルミニウム合金材が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、重量％でＭｇ：０.８〜２.０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１７０〜２１４ＭＰａ、伸びが５％以上、耳率が３％以下、限界絞り比が１.９以上とされたキャップ用アルミニウム合金材が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
また、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＣｒを含有するとともに残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、集合組織のキューブ方位密度が９以下であり、かつβファイバに属する各方位の最大方位密度が１５以下であり、引張強度が１９０ＭＰａ以上２９０ＭＰａ以下の範囲とされたキャップ用アルミニウム合金材が提案されている（例えば、特許文献３）。
【０００６】
また、近年、上述のようなアルミニウム合金材からなるキャップが備えられたアルミニウム製ボトル缶が、緑茶や紅茶、コーヒー等のホット飲料用としても使用されるようになってきている。このようなボトル缶に飲料を充填し、加熱してホット飲料とした場合、ボトル缶の内圧が上昇し、ボトル缶に螺着したキャップが外れて飛び出す現象が生じることがある。
【特許文献１】特開２００４−３５３０７９号公報
【特許文献２】特開２００５−２４６４号公報
【特許文献３】特開２００５−１２６７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような、ボトル缶からのキャップの飛び出しを防止するには、ボトル缶のねじ部とキャップのねじ部との嵌合を強固にする必要がある。この場合、ボトル缶及びキャップが加熱された状態において、ボトル缶のねじ部とキャップのねじ部との螺着による嵌合が維持されている必要がある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３の何れに記載されたキャップ用アルミニウム合金材は、何れも耐熱性が低いため、加熱された際に変形が生じやすくなる。このため、これらのアルミニウム合金材からなるキャップをホット飲料が充填されたボトル缶に嵌合し、この状態で加熱した場合には、ボトル缶の内圧が上昇した際にキャップに圧力が加わるので、キャップのねじ部が変形することがある。このように、キャップのねじ部が変形すると、キャップのねじ部とボトル缶のねじ部との間に螺着の緩みが生じ、最悪の場合、キャップが外れて飛び出してしまう虞がある。
【０００９】
一般に、特許文献１〜３に記載のような、キャップに用いられるＡｌ−Ｍｇ系のＡｌ合金（５０００系）からなるアルミニウム合金板を製造する際には、熱間及び冷間圧延処理を施した後、加工硬化後に１３０〜１７０℃での低温加熱によって安定化処理する、Ｈ３ｎ（ＪＩＳ  Ｈ０００１）の安定化焼鈍（最終焼鈍）が行なわれる。このようなＨ３ｎの安定化焼鈍は、５０００系のようなＭｇを含み、常温下で徐々に軟化するＡｌ合金に用いられる。
【００１０】
しかしながら、上述のようなＭｇを含む５０００系のＡｌ合金は、キャップとして加工した後、経時変化によって強度にばらつきが生じることがある。このため、このようなキャップを、ホット飲料が充填されたボトル缶のねじ部に取り付けて螺着し、この状態で加熱した場合、上述のように、キャップのねじ部が変形してボトル缶に対する螺着に緩みが生じ、キャップが外れて飛び出す虞があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、耐熱性に優れ、製造コストを増大させることなく、ボトル缶にホット飲料を充填して加熱した場合であっても、キャップが飛び出すのを防止することができる、キャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は鋭意検討した結果、Ｍｇを適正範囲で含有するとともに、元板の機械的特性、並びにベーキング後の機械的特性を適正範囲とすることにより、耐熱性、つまり高温下における強度特性に優れたキャップ用アルミニウム合金板が得られることを見出した。
さらに、本発明者等は、Ｍｇを適正範囲で含有するＡｌ合金からなるアルミニウム合金板に対し、冷間圧延の工程中において適正温度での中間焼鈍を行い、また、中間焼鈍及び冷間圧延を行なった後、適正温度による最終調質焼鈍を施すことにより、加工性が良く、また、伸びが得られるとともに、安定化と強度のバランスが良好となり、耐熱性に優れたキャップ用アルミニウム合金板が得られることを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、以下に関する。
【００１３】
（１）請求項１に記載の発明
質量％で、Ｍｇ：１．６１〜１．９％、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｚｎ：０．２％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、Ｔｉ：０．２％以下を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなり、元板の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１７１〜２００ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲であり、深絞り試験によりカップの開口部に発生する耳の形態が、圧延方向に対して０°方向、４５°方向の６箇所に発生する六方耳、又は、０°方向、４５°方向、９０°方向の８箇所に発生する八方耳であり、なお且つ、絞り比１．９７における耳率が１．５％以下であり、ベーキング後の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１６０〜１９５ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲であることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板。
（２）請求項２に記載の発明
質量％で、Ｍｇ：１．６１〜１．９％、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｚｎ：０．２％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、Ｔｉ：０．２％以下を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなるスラブに、熱間圧延を必要回数行なってアルミニウム合金板とし、次いで、前記アルミニウム合金板に冷間圧延を必要回数行なうとともに、前記冷間圧延の工程間において、中間焼鈍を３５０〜５００℃の温度で連続焼鈍によって行い、次いで、冷間圧延率５０％超７５％以下の範囲で最終冷間圧延を行なった後、２００〜２５０℃の温度で最終調質焼鈍を行なうことを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のキャップ用アルミニウム合金板によれば、成分組成を上記範囲とし、特に、強度向上効果を有するＭｇの含有量を規定するとともに、元板の機械的特性並びにベーキング後の機械的特性を上記範囲で規定することにより、耐熱性、つまり高温下における強度が向上するので、高温で加熱され、且つ、高圧が加えられた場合であっても変形が生じるのを抑制することができる。
これにより、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を用いてキャップを構成すれば、ホット飲料を充填したボトル缶並びにキャップを加熱した際にボトル缶内部の圧力上昇が生じても、キャップがボトル缶から外れて飛び出したりすることのないキャップとすることが可能となる。
従って、耐熱性に優れたキャップ用アルミニウム合金板を、安価な構成で実現することができる。
【００１５】
また、本発明のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法によれば、熱間及び冷間圧延後に適正温度による最終調質焼鈍を施すことにより、伸びが得られ、加工性が向上するとともに、安定化と強度のバランスが良好となり、耐熱性に優れたキャップ用アルミニウム合金板が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るキャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法の実施の形態について説明する。
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、質量％で、Ｍｇ：１．６１〜１．９％、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｚｎ：０．２％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、Ｔｉ：０．２％以下を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなり、元板の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１７１〜２００ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲であり、深絞り試験によりカップの開口部に発生する耳の形態が、圧延方向に対して０°方向、４５°方向の６箇所に発生する六方耳、又は、０°方向、４５°方向、９０°方向の８箇所に発生する八方耳であり、なお且つ、絞り比１．９７における耳率が１．５％以下であり、ベーキング後の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１６０〜１９５ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲として概略構成されている。
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、例えば、アルミニウム材料からなり胴体部と口部とを備えるボトル缶の前記口部に取り付けられる、スクリュー式のキャップの材料として用いるのに適する。
【００１７】
また、本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、質量％で、Ｍｇ：１．６１〜１．９％、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｚｎ：０．２％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、Ｔｉ：０．２％以下を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなるスラブに、熱間圧延を必要回数行なってアルミニウム合金板とし、次いで、前記アルミニウム合金板に冷間圧延を必要回数行なうとともに、前記冷間圧延の工程間において、中間焼鈍を３５０〜５００℃の温度で連続焼鈍によって行い、次いで、冷間圧延率５０％超７５％以下の範囲で最終冷間圧延を行なった後、２００〜２５０℃の温度で最終調質焼鈍を行なう方法により、製造することができる。
【００１８】
［キャップ用アルミニウム合金板］
以下に、本発明に係るキャップ用アルミニウム合金板において限定する成分組成、並びに合金板特性について説明する。
【００１９】
＜成分組成＞
以下に記載する各元素の含有量は、特に規定しない限り質量％であり、また、特に規定しない限り上限と下限を含むものとする。従って、例えば０.０５〜０.４％は、０.０５％以上、０.４％以下を意味する。
【００２０】
「Ｍｇ」１．６１〜１．９％
Ｍｇは、本発明のキャップ用アルミニウム合金板において、固溶体強化作用を有し、圧延加工時に加工硬化性を高めるとともに、ＳｉやＣｕと共存することで分散硬化と析出硬化作用を発揮し、強度を向上させる元素である。
Ｍｇの含有量が１．６１％未満だと、上述した耐熱性向上の効果が充分に得られない。
Ｍｇの含有量が１．９％を超えると、強度が高くなりすぎ、加工性が低下するとともに、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。
従って、Ｍｇの含有量は、１．６１〜１．９％の範囲内とすることがより好ましい。
【００２１】
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、特に強度向上の効果を有するＭｇの含有量を上記範囲に規定し、詳細を後述する機械的特性を規定することにより、高温下における高い強度特性と優れた加工性を両立させることが可能となり、また、成形加工してキャップを構成し、ボトル缶に組み付けた際の開栓容易性を確保することも可能となる。
【００２２】
「Ｃｕ」０.０５％以下
Ｃｕは、本発明のキャップ用アルミニウム合金板において、Ｍｇ等と金属間化合物を形成し、固溶硬化、析出硬化及び分散硬化作用で強度を高める効果を有する。
Ｃｕの含有量が０.０５％を越えると、強度が高くなりすぎ、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。また、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌとの金属間化合物が溶体化できなくなり、靭性低下によって加工性が低下する。
【００２３】
「Ｍｎ」０.１％以下
Ｍｎは、本発明のキャップ用アルミニウム合金板において、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物を形成し、晶出相及び分散相となって分散硬化作用を発揮し、強度を高める効果を有する。
Ｍｎの含有量が０．１％を越えると、強度が高くなりすぎ、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の量が多くなりすぎ、靭性低下によって加工性が低下する。
【００２４】
「Ｃｒ」０．０５％以下
Ｃｒは、結晶を微細化して成形性を向上させるとともに、強度を向上させる効果を有する。また、Ｃｒは、Ｃｕとともに添加することにより、複合的に効果が大きくなる。
Ｃｒの含有量が０．０５％を越えると、強度が高くなりすぎ、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。
【００２５】
「Ｚｎ」０．２％以下
Ｚｎは、析出するＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕの金属間化合物を微細化する作用を有する。
Ｚｎの含有量が０．２％を越えると、加工性と耐食性が劣化するとともに、強度が高くなりすぎ、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。
【００２６】
「Ｓｉ」０.３％以下
Ｓｉは、本発明のキャップ用アルミニウム合金板において、同時に含有されるＭｇ等とともに化合物を形成し、固溶硬化、析出硬化及び分散硬化作用で強度を向上させる他、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物を形成する効果を有する。
Ｓｉの含有量が０.３％を越えると、強度が高くなりすぎ、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。また、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌとの金属間化合物が溶体化できなくなり、靭性が低下する。
【００２７】
「Ｆｅ」０.０５〜０.４％
Ｆｅは、本発明のキャップ用アルミニウム合金板において、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系の金属間化合物の析出量を増加させ、結晶を微細化する効果を有する。金属間化合物の量や大きさ等を適正に制御することにより、加工性を向上させることができる。
Ｆｅの含有量が０.０５％未満だと、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の析出量が少なくなりすぎ、上述の加工性向上の効果が得られず、また、耐熱性が不足する虞がある。
Ｆｅの含有量が０.４％を超えると、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の量が多くなりすぎ、靭性低下によって加工性が低下し、また、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。
【００２８】
「Ｔｉ」０．２％以下
Ｔｉは、本発明のキャップ用アルミニウム合金板において、結晶粒を微細化し、加工性を改善する効果を有する。
Ｔｉの含有量が０．２％を越えると、粗大な化合物が生じて加工性が低下するとともに、強度が高くなりすぎ、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。
【００２９】
＜アルミニウム合金板の機械的特性＞
以下に、本発明に係るキャップ用アルミニウム合金板で規定する各機械的特性について説明する。
【００３０】
「元板の機械的特性」
本発明のキャップ用アルミニウム合金板では、詳細を後述するベーキング後の機械的特性を得るため、元板の機械的特性を、以下に説明する特性で規定した。
【００３１】
（元板の引張強さ）２０２〜２３５ＭＰａ
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、元板の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａの範囲とされていることが好ましい。
元板の引張強さを上記範囲とすることにより、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を成形加工及び塗装焼付してキャップを構成し、ボトル缶に組み付けられた際、高温で加熱された場合であっても高い強度を確保することが可能となり、高い耐熱性が得られる。
元板の引張強さが２０２ＭＰａ未満だと、上述のような高い耐熱性が得られなくなる。また、元板の引張強さが２３５ＭＰａを超えると、加工性が低下する虞が有る。
なお、本発明で説明する元板とは、キャップ用アルミニウム合金板を製造する工程において、熱間及び冷間圧延、最終調質焼鈍を施した後、ベーキングを施す前のアルミニウム合金板のことを言う。
【００３２】
（元板の耐力）１７１〜２００ＭＰａ
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、元板の耐力が１７１〜２００ＭＰａの範囲とされていることが好ましい。
元板の耐力を上記範囲とすることにより、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を成形加工及び塗装焼付してキャップを構成し、ボトル缶に組み付けられた際、高温で加熱された場合であっても高い強度を確保することが可能となり、高い耐熱性が得られる。
元板の耐力が１７１ＭＰａ未満だと、上述のような高い耐熱性が得られなくなる。また、元板の耐力が２００ＭＰａを超えると、加工性が低下する虞が有る。
【００３３】
（元板の伸び）７〜１２％
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、元板の伸びが７〜１２％の範囲とされていることが好ましい。
元板の伸びを上記範囲とすることにより、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を成形加工及び塗装焼付してキャップを構成し、ボトル缶に組み付けられた際、高温で加熱された場合であっても高い強度を確保することが可能となり、高い耐熱性が得られる。
元板の伸びが７％未満だと、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。また、元板の伸びが１２％を超えると、上述のような高い耐熱性が得られなくなる。
【００３４】
「深絞り試験（耳率）」
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、深絞り試験によりカップの開口部に発生する耳の形態が、圧延方向に対して０°（１８０°）方向、４５°（１３５°、２２５°、３１５°）方向の６箇所に発生する六方耳、又は、０°（１８０°）方向、４５°（１３５°、２２５°、３１５°）方向、９０°（２７０°）方向の８箇所に発生する八方耳であり、なお且つ、絞り比１．９７における耳率を１．５％以下とすることによって、製造時の材料の無駄を少なくすることができる。
【００３５】
「ベーキング後の機械的特性」（１９５℃×１０分）
本発明のキャップ用アルミニウム合金板を成形加工して得られるキャップは、洗浄、化成処理後の乾燥時、外面印刷または内面塗装後の焼付け処理によって約１９５℃の温度に加熱される。このような加熱処理により、一般に、キャップの天板や胴部の強度が変化する。この、加熱後の強度は、キャップ成形時の歪量によって異なる。天板は成形時の歪みが小さいため、その加熱後の強度は加工前の素材であるキャップ用アルミニウム合金板を加熱した後の強度とほぼ等しくなる。このため、強度の目安として、素材であるキャップ用アルミニウム合金板をベーキング（加熱）した後の強度を用いることができる。本発明では、このための加熱条件を、１９５℃×１０分としている。
本発明のキャップ用アルミニウム合金板では、元板の特性を上述のように規定し、さらに、ベーキング後の機械的特性を以下に説明する特性で規定した。
【００３６】
（ベーキング後の引張強さ）２０２〜２３５ＭＰａ
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、上記条件でベーキングを行なった後の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａの範囲とされていることが好ましい。
ベーキング後の引張強さを上記範囲とすることにより、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を成形加工及び塗装焼付してキャップを構成し、ボトル缶に組み付けられた際、高温で加熱された場合であっても高い強度を確保することが可能となり、高い耐熱性が得られる。
ベーキング後の引張強さが２０２ＭＰａ未満だと、上述のような高い耐熱性が得られなくなる。また、ベーキング後の引張強さが２３５ＭＰａを超えると、加工性が低下するとともに、強度が高くなりすぎ、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。
【００３７】
（ベーキング後の耐力）１６０〜１９５ＭＰａ
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、上記条件でベーキングを行なった後の耐力が１６０〜１９５ＭＰａの範囲とされていることが好ましい。
ベーキング後の耐力を上記範囲とすることにより、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を成形加工及び塗装焼付してキャップを構成し、ボトル缶に組み付けられた際、高温で加熱された場合であっても高い強度を確保することが可能となり、高い耐熱性が得られる。
ベーキング後の耐力が１６０ＭＰａ未満だと、上述のような高い耐熱性が得られなくなる。また、ベーキング後の耐力が１９５ＭＰａを超えると、加工性が低下するとともに、強度が高くなりすぎ、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。
【００３８】
（ベーキング後の伸び）７〜１２％
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、上記条件でベーキングを行なった後の伸びが７〜１２％の範囲とされていることが好ましい。
ベーキング後の伸びを上記範囲とすることにより、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を成形加工及び塗装焼付してキャップを構成し、ボトル缶に組み付けられた際、高温で加熱された場合であっても高い強度を確保することが可能となり、高い耐熱性が得られる。
ベーキング後の伸びが７％未満だと、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。また、ベーキング後の伸びが１２％を超えると、上述のような高い耐熱性が得られなくなる。
【００３９】
［キャップ用アルミニウム合金板の製造方法］
本発明に係る本発明のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法の一例について、以下に説明する。
本実施形態の製造方法は、上述したように、質量％で、Ｍｇ：１．６１〜１．９％、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｚｎ：０．２％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、Ｔｉ：０．２％以下を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなるスラブに、熱間圧延を必要回数行なってアルミニウム合金板とし、次いで、前記アルミニウム合金板に冷間圧延を必要回数行なうとともに、前記冷間圧延の工程間において、中間焼鈍を３５０〜５００℃の温度で連続焼鈍によって行い、次いで、冷間圧延率５０％超７５％以下の範囲で最終冷間圧延を行なった後、２００〜２５０℃の温度で最終調質焼鈍を行なう方法である。
【００４０】
＜製造工程＞
本実施形態の製造方法では、まず、上記成分組成を含有するアルミニウム合金を溶解して溶湯とし、これを脱ガス処理、介在物除去処理等を行なった後、半連続鋳造により、所定サイズのスラブに鋳造する。このスラブに対して均熱化処理を施した後、所定の厚さとなるまで必要回数の熱間圧延を施すことにより、アルミニウム合金板とする。また、熱間圧延前に、均質化処理を行っても良い。
次いで、上記アルミニウム合金板に対し、必要回数の冷間圧延を施す。また、必要に応じて、冷間圧延の工程間において、後述の温度条件で中間焼鈍を行なう。
次いで、上記アルミニウム合金板に対し、後述の条件で最終冷間圧延を施し、所定の板厚とする。なお、最終冷間圧延は、複数回の圧延処理として行なっても良い。
そして、最終冷間圧延を完了して所定の板厚とされた上記アルミニウム合金板に対し、後述の温度条件で最終調質焼鈍を施し、本発明のキャップ用アルミニウム合金板が得られる。さらに、本実施形態の製造方法では、キャップ用アルミニウム合金板に対し、必要に応じてリン酸クロメート処理などの表面処理を施す方法としても良い。
以下に、本発明の製造方法で限定する各条件について説明する。
【００４１】
「中間焼鈍温度」３５０〜５００℃
中間焼鈍温度は、３５０〜５００℃の範囲とすることが好ましい。
中間焼鈍温度をこの範囲とすることにより、成形加工を行ってキャップとした際、高温で加熱された場合であっても高い強度を有し、耐熱性に優れた本発明のキャップ用アルミニウム合金板が得られる。
また、本発明の製造方法では、前記中間焼鈍を、前記冷間圧延の工程間において、連続焼鈍炉を用いて行うことが好ましい。
【００４２】
「最終冷間圧延率」５０％超７５％以下
最終冷間圧延における冷間圧延率は、５０％超７５％以下の範囲であることが好ましい。
最終冷間圧延率をこの範囲とすることにより、成形加工を行ってキャップとした際、高温で加熱された場合であっても高い強度を有し、耐熱性に優れた本発明のキャップ用アルミニウム合金板が得られる。
最終冷間圧延率が５０％以下だと、上述のような高い耐熱性が得られなくなる。また、最終冷間圧延率が７５％を超えると、強度が高くなりすぎ、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。
また、最終冷間圧延率の下限は５６％であることがより好ましい。さらに、最終冷間圧延率の上限は６９％であることがより好ましく、６８％であることが最も好ましい。
【００４３】
「最終調質焼鈍温度」２００〜２５０℃
最終調質焼鈍の温度は、２００〜２５０℃の範囲であることが好ましい。
最終調質焼鈍の温度をこの範囲とすることにより、成形加工を行ってキャップとした際、高温で加熱された場合であっても高い強度を有し、耐熱性に優れた本発明のキャップ用アルミニウム合金板が得られる。
最終調質焼鈍温度が２００℃未満だと、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた場合、開栓が困難になる。また、最終調質焼鈍温度が２５０℃を超えると、上述のような高い耐熱性が得られなくなる。
また、最終調質焼鈍温度は、２１５〜２３５℃の範囲であることがより好ましい。
【００４４】
本発明のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法は、最終調質焼鈍温度を上記範囲とし、上述のＨ３ｎ（ＪＩＳ  Ｈ０００１）で規定された焼鈍温度である１３０〜１７０℃よりも高めの温度で最終調質焼鈍を行なう方法としている。このように、アルミニウム合金板を加工硬化させた後、２００〜２５０℃の範囲の温度条件で熱処理を施すことにより、所定の強度を有し、また、伸びがあることから、加工性に優れるとともに、成形加工されたキャップをボトル缶に組み付けた際の開栓が容易なキャップ用アルミニウム合金板が得られる。
【００４５】
以上説明したように、本発明のキャップ用アルミニウム合金板によれば、成分組成を上記範囲とし、特に、強度向上効果を有するＭｇの含有量を規定するとともに、元板の機械的特性並びにベーキング後の機械的特性を上記範囲で規定することにより、耐熱性、つまり高温下における強度が向上するので、高温で加熱され、且つ、高圧が加えられた場合であっても変形が生じるのを抑制することができる。
これにより、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を用いてキャップを構成すれば、ホット飲料を充填したボトル缶並びにキャップを加熱した際にボトル缶内部の圧力上昇が生じても、キャップがボトル缶から外れて飛び出したりすることのないキャップとすることが可能となる。
従って、耐熱性に優れたキャップ用アルミニウム合金板を、安価な構成で実現することができる。
【００４６】
本発明では、キャップ用アルミニウム合金板の成分組成に関し、特に、強度向上の効果があるＭｇの含有量を１．６１〜１．９％の範囲とし、さらに、元板及びベーキング後のキャップ用アルミニウム合金板の機械的特性について規定している。
本発明者等が鋭意研究したところ、アルミニウム合金板からなるキャップは、引張強さが高いほど加工性が低下するとともに開栓が困難となるものの強度が向上し、また、伸びが大きいほど強度が低下するものの開栓が容易になるとともに加工性が向上する。本発明では、Ｍｇの含有量を上記範囲としたうえで、上述の機械的特性を、強度面と開栓容易性のバランスを考慮した関係とする範囲に規定しているので、高温で加熱された場合であっても、高い強度を有しながら開栓の容易さを確保することが可能となる。
【００４７】
また、本発明のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法によれば、熱間及び冷間圧延後に適正温度による最終調質焼鈍を施すことにより、伸びが得られ、加工性が向上するとともに、安定化と強度のバランスが良好となり、耐熱性に優れたキャップ用アルミニウム合金板が得られる。
【００４８】
本発明では、Ｍｇを適正範囲で含有するＡｌ合金からなるアルミニウム合金板に対し、冷間圧延の工程中において中間焼鈍を行い、また、熱間及び冷間圧延後に２００〜２５０℃の範囲の温度で最終調質焼鈍を行なう方法としている。
上述したように、Ａｌ−Ｍｇ系のＡｌ合金（５０００系）からなるアルミニウム合金板を製造する際は、圧延処理を行った後、加工硬化後に１３０〜１７０℃の低温加熱によって安定化処理する最終焼鈍（Ｈ３ｎ：ＪＩＳ  Ｈ０００１）が行なわれる。しかしながら、このような条件で最終焼鈍が施された５０００系のＡｌ合金は、キャップとして成形加工した後、経時変化によって強度にばらつきが生じてしまう。このようなキャップをホット飲料が充填されたボトル缶のねじ部に取り付けて螺着し、この状態で加熱した場合、キャップのねじ部が変形してボトル缶に対する螺着に緩みが生じ、キャップが外れて飛び出す虞がる。
【００４９】
これに対し、本発明は、上述のＨ３ｎ（ＪＩＳ  Ｈ０００１）よりも高めの温度（２００〜２５０℃）で最終調質焼鈍を行なう方法であり、アルミニウム合金板を加工硬化させた後、上記条件の熱処理を施すことによって、所定の強度が有するとともに、伸びがあるキャップ用アルミニウム合金板が得られる。このようなキャップ用アルミニウム合金板から構成されるキャップは、高温で加熱され、且つ、高圧が加えられた場合であっても変形が生じ難い。これにより、ホット飲料を充填したボトル缶並びにキャップを加熱した際にボトル缶内部の圧力上昇が生じても、キャップがボトル缶から外れて飛び出したりすることのないキャップとすることが可能となる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を示して、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものでは無い。
本実施例では、下記表１に示す成分組成及び製造条件にて、以下の工程で本発明のキャップ用アルミニウム合金板（実施例）及び比較例のキャップ用アルミニウム合金板を作製し、後述の各項目について評価を行った。
【００５１】
［作製工程］
質量％で、Ｍｇ：１．７５％、Ｃｕ：０．０２％、Ｍｎ：０．０７％、Ｃｒ：０．０３％、Ｚｎ：０．１０％、Ｓｉ：０．２０％、Ｆｅ：０．２５％、Ｔｉ：０．１０％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる成分組成を有するアルミニウム合金を溶解し、この溶湯を常法により脱ガス、介在物除去を行い、半連続鋳造によりスラブに鋳造した。次いで、このスラブに均質化処理を施した後、熱間圧延を施して所定の板厚のアルミニウム合金板とした。次いで、このアルミニウム合金板に冷間圧延を施し、連続焼鈍炉を用いて中間焼鈍（４６０℃）を行なった後、下記表１に示す最終冷間圧延率で、０．２５０ｍｍの最終板厚となるまで最終冷間圧延を行なった。そして、下記表１に示す温度条件によって最終調質焼鈍を行ない、各実施例及び比較例のキャップ用アルミニウム合金板を得た。
【００５２】
［キャップ用アルミニウム合金板の評価］
上述のようにして得られた各実施例及び比較例のキャップ用アルミニウム合金板のサンプルについて、元板の状態、並びにベーキング後の状態の各条件で、引張強さ、０．２％耐力、及び伸び率を各々測定した。ここで、キャップ用アルミニウム合金板のベーキングは、１９５℃の温度で１０分間加熱することにより行なった。
【００５３】
表１に、各実施例及び比較例の作製条件、並びに評価結果の一覧を示す。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
［評価結果］
表１に示す結果より、本発明で規定する成分組成及び機械的特性を有し、また、本発明で規定する製造条件によって得られた、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．８の各実施例に示す本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、何れも、元板の引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１７１〜２００ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲内となっている。また、ベーキング後のキャップ用アルミニウム合金板は、何れの実施例及び比較例においても、引張強さが２０２〜２３５ＭＰａ、耐力が１６０〜１９５ＭＰａ、伸びが７〜１２％の範囲内となっている。
これに対し、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３及びＮｏ．９，１０の比較例のキャップ用アルミニウム合金板は、何れも、本発明で規定する範囲外の作製条件となっているため、上記各特性が劣る結果となっている。
このように、各実施例に示す本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、何れも高い機械的特性を示しており、耐熱性、つまり高温下における強度特性に優れ、また、加工性に優れていることが明らかである。
【００５６】
以上の結果により、本発明で規定された各種特性を有するキャップ用アルミニウム合金板が、耐熱性に優れ、高温で加熱された際にも高い強度を有していることがわかる。これにより、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を用いてキャップを構成し、ホット飲料が充填されたボトル缶に組み付け、加熱した場合であっても、キャップが飛び出すのを防止することができることが明らかである。