(57)【要約】【課題】耐熱性の向上を図ると共に、優れた機械的性質や成形性を満足するキャップ用Ａｌ−Ｍｎ系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。【解決手段】質量％で、Ｍｎ：０．５〜１．３％、Ｍｇ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜０．６％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０．０１〜０．２％、Ｚｎ：０．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｃｒ：０．３％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１８５〜２４５ＭＰａ、伸びが４％以上であり、絞り比１．９７での耳率が２％以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｍｎ：０．５〜１．３％、Ｍｇ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜０．６％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０．０１〜０．２％、Ｚｎ：０．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｃｒ：０．３％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、
引張強さが１８５〜２４５ＭＰａ、伸びが４％以上であり、絞り比１．９７での耳率が２％以下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】
請求項１に記載のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法であって、
スラブに熱間圧延、冷間圧延を行い、最終冷延率を３５〜７５％とし、最終冷延後に２００〜２４０℃の安定化焼鈍を行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、ボトル缶の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】
ねじ付きキャップは、ガラス瓶やプラスチック容器などのキャップとして広く利用されている。また、最近では、ねじ付きキャップを備えたアルミニウム合金製のボトル缶も開発されている。このようなボトル缶の材料としては、例えばＪＩＳ３００４（ＡＡ３００４）、ＪＩＳ３１０４（ＡＡ３１０４）等のＡｌ−Ｍｎ系のアルミニウム合金などが使用されている。一方、キャップの材料としては、例えばＪＩＳ５１５４等のＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金などが使用されている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。
【０００３】
ボトル缶のキャップに要求される品質特性としては、耐圧性や、耐食性、低耳、シーリング性、防爆対応性、深絞り性など多岐に渡っており、且つこれらの特性が安定していなければならない。また、この種のキャップは大量生産されるため、製造時に材料の無駄が生じないことが望まれる。例えば、深絞り加工によりキャップを成形する際に、アルミニウム合金板の組成や製造条件等によって材料の無駄となる耳がどの程度発生するか、また、如何に低い耳率のまま良好な加工性と高い引張強さ等を確保できるかが重要な課題となる。
【０００４】
ところで、ねじ付きキャップを備えたボトル缶は、キャップを開けた後に再びキャップを閉めておくことができるため、非常に便利である。しかしながら、中身が残った状態のままボトル缶を放置した場合、ボトル缶内に混入した雑菌が増殖することによって、ボトル缶内でガスが発生し、ボトル缶の内圧が上昇することがある。したがって、このような場合にキャップが外れて中身が飛び出すことがないよう、キャップのネジ部がボトル缶の内圧上昇に耐え得るだけの強度を有しておく必要がある。一方、キャップのナール部にスリットを形成し、このスリットからガスを放出させる構造も提案されている。
【０００５】
また、最近ではホット飲料用のボトル缶も開発されている。このホット飲料用のボトル缶では、加熱された中身によってボトル缶の内圧が上昇することから、この場合も加熱時にキャップが変形して中身が飛び出すことがないよう、キャップに耐熱性を持たせておく必要がある。なお、ボトル缶の中身が炭酸飲料等の場合、ボトル缶内の圧力は通常０．２ＭＰａ程度であるが、使用環境や温度条件等によってはそれ以上の圧力が発生するとの知見もある。したがって、このようなホット飲料用のボトル缶に使用されるキャップについては、特に耐熱性に優れたアルミニウム合金板でキャップを製造することが重要である。
【特許文献１】特開２００５−２４６４号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３０７９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】
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、ホット飲料用のボトル缶などに使用されるキャップについて、耐熱性の向上を図ると共に、優れた機械的性質や成形性を満足するキャップ用Ａｌ−Ｍｎ系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】
【０００７】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、質量％で、Ｍｎ：０．５〜１．３％、Ｍｇ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜０．６％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０．０１〜０．２％、Ｚｎ：０．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｃｒ：０．３％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１８５〜２４５ＭＰａ、伸びが４％以上であり、絞り比１．９７での耳率が２％以下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である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法であって、スラブに熱間圧延、冷間圧延を行い、最終冷延率を３５〜７５％とし、最終冷延後に２００〜２４０℃の安定化焼鈍を行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である。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、耐熱性に優れたＡｌ−Ｍｎ系のキャップ材として良好な機械的強度を有することから、ホット飲料用のボトル缶などに使用される場合においても、ボトル缶の内圧上昇に伴うキャップの浮き上がりや変形などを防止することができる。また、良好な伸びも有することから加工性にも優れ、さらに、これらの機械的性質を満たした上で耳率を低くできることから、製造時の材料の無駄が少なくなり、大量生産した場合に低コスト化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法について詳細に説明する。
【００１１】
先ず、本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板について説明する。
本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板は、質量％で、Ｍｎ：０．５〜１．３％、Ｍｇ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜０．６％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０．０１〜０．２％、Ｚｎ：０．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｃｒ：０．３％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１８５〜２４５ＭＰａ、伸びが４％以上であり、絞り比１．９７での耳率が２％以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
以下、本発明のキャップ用アルミニウム合金板に添加された各組成元素及びその添加量を規定した理由、並びに本発明のアルミニウム合金の特定事項について説明する。
【００１３】
（Ｍｎ：０．５〜１．３％）
Ｍｎは、アルミニウム合金の強度を向上させるのに必要な元素であるが、０．５％未満であると、アルミニウム合金の強度を向上させる効果が不十分となり、１．３％を超えると、加工性が劣化する。したがって、Ｍｎは、０．５〜１．３％の範囲で含有することが好ましく、より好ましくは０．７〜１．１％の範囲である。
【００１４】
（Ｍｇ：０．３〜１．０％）
Ｍｇは、Ｍｎと共にアルミニウム合金の強度を向上させるのに必要な元素であるが、０．３％未満であると、アルミニウム合金の強度を向上させる効果が不十分となり、１．０％を超えると、加工性が劣化する。したがって、Ｍｇは、０．３〜１．０％の範囲で含有することが好ましく、より好ましくは０．５〜０．８％の範囲である。
【００１５】
（Ｓｉ：０．０１〜０．６％）
Ｓｉは、加工性を向上させる元素であるが、０．０１％未満であると、加工性向上の効果が小さく、０．６％を超えると、逆に加工性が劣化する。したがって、Ｓｉは、０．０１〜０．６％の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．２５〜０．４５％の範囲である。
【００１６】
（Ｆｅ：０．１〜０．７％）
Ｆｅは、アルミニウム合金の強度を向上させる元素であるが、０．１％未満であると、強度向上の効果が小さく、０．７％を超えると、加工性が劣化する。したがって、Ｆｅは、０．１〜０．７％の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．３〜０．５％の範囲である。
【００１７】
（Ｃｕ：０．０１〜０．２％）
Ｃｕは、アルミニウム合金の強度を向上させる元素であるが、０．０１％未満であると、強度向上の効果が小さく、０．２％を超えると、耐食性が低下する。したがって、Ｃｕは、０．０１〜０．２％の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．１％の範囲である。
【００１８】
（Ｚｎ：０．５％以下）
Ｚｎは、結晶粒の微細化を図り、成形性を向上させる元素であるが、０．５％を超えると、アルミニウム合金の強度が高くなり過ぎてしまい、成形性が劣化する。したがって、Ｚｎは、０.５％以下の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．３〜０．４％の範囲である。
【００１９】
（Ｔｉ：０．２％以下）
Ｔｉは、結晶粒の微細化を図り、成形性を向上させる元素であるが、０．２％を超えると、肌荒れ等によりアルミニウム合金の表面状態が劣化する。したがって、Ｔｉは、０．２％以下の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．１％の範囲である。
【００２０】
（Ｃｒ：０．３％以下）
Ｃｒは、耳率を低減させる元素であるが、０．３％を超えると、アルミニウム合金の強度が高くなり過ぎてしまい、成形性が劣化する。したがって、Ｃｒは、０．３％以下の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．１〜０．２％の範囲である。
【００２１】
（機械的性質）
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、その引張強さが１８５〜２４５ＭＰａ、伸びが４％以上であることが好ましい。
引張強さは、１８５ＭＰａ未満になると、ボトル缶用のキャップとしての強度が不足してしまい、２４５ＭＰａを超えると、キャップに形成するネジ部の成形が困難となる。したがって、引張強さは、１８５〜２４５ＭＰａの範囲であることが好ましく、より好ましくは、１９０〜２２０ＭＰａの範囲である。
伸びは、４％未満になると、深絞り加工によるキャップの成形性が劣化してしまう。したがって、伸びは、４％以上であることが好ましく、より好ましくは、４．０〜７．０％の範囲である。
【００２２】
また、本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、その耐力が１４０〜２１０ＭＰａであることが好ましい。耐力は、１４０ＭＰａ未満になると、深絞り加工時にしわ等の外観不良が発生し易くなり、２１０ＭＰａを超えると、深絞り加工時に割れが生じ易くなる。したがって、耐力は、１４０〜２１０ＭＰａの範囲であることが好ましく、より好ましくは、１５０〜１８０ＭＰａの範囲である。
【００２３】
（深絞り試験）
本発明のアルミニウム合金板は、絞り比１．９７での耳率が２％以下であることが好ましい。耳率を２％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。なお、耳率は、ダイス径３３．７ｍｍ、ポンチ径３３ｍｍ、ポンチ肩Ｒ４ｍｍの金型を用い、ブランク径６５ｍｍ、絞り比１．９７の条件で深絞り試験を行い、そのとき測定した耳の高さから算出した。
【００２４】
次に、本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板の製造方法について説明する。
本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板の製造方法は、上記組成成分を有するアルミニウム合金を用い、この種のアルミニウム合金を製造する場合に適用する常法を組み合わせることによって製造することができる。すなわち、溶湯からスラブを得た後、このスラブに熱間圧延加工と冷間圧延加工を複数回施し、これら圧延の前後に必要に応じて均質化処理と中間焼鈍を行い、中間焼鈍後に更に冷間圧延加工を複数回施し、その際、最後の中間焼鈍からの冷間圧延率（最終冷延率という。）を３５〜７５％とし、最終冷延後に２００〜２４０℃の安定化焼鈍を行うことを本発明の特徴とするものである。
【００２５】
具体的に、最終冷延率は、３５％未満になると強度が不十分となり、７５％を超えると耳率が高くなる。例えば、板厚０.６ｍｍから０.２５ｍｍに加工した場合の最終冷延率は５８％、板厚０.８ｍｍから０.２５ｍｍにした場合の最終冷延率は６９％であるが、どちらの場合においても耳率が低く、冷間圧延率が高い方が引張強さが向上する。したがって、最終冷延率は、３５〜７５％の範囲とすることが好ましく、６０〜７０％の範囲とすることがより好ましい。これにより、低い耳率を維持しながら引張強度を向上させることができる。
【００２６】
また、ボトル缶用のキャップでは、多くの場合にキャップの天面となる部分にキャップ用塗料を焼付塗装（ベーキング）して印刷を行っている。したがって、本発明のアルミニウム合金板では、ベーキング時に物性等が変化しないように、上述した２００〜２４０℃の範囲で安定化焼鈍を行うことが好ましい。具体的に、安定化焼鈍は、２００℃未満であると、ベーキング時に物性等が変化してしまい、２４０℃を超えると、この加熱によって物性等が変化してしまう。したがって、安定化焼鈍は、２００〜２４０℃の範囲で行うことが好ましく、２２０〜２３０℃の範囲で行うことがより好ましい。なお、加熱方法については、バッチ式でも急速加熱方式でもよい。加熱時間については、バッチ式では１〜１０時間程度、急速加熱方式では１〜６０秒程度である。
【００２７】
以上のように作製された本発明のアルミニウム合金板では、耐熱性に優れたＡｌ−Ｍｎ系のキャップ材として良好な機械的強度を有することから、ホット飲料用のボトル缶などに使用される場合においても、ボトル缶の内圧上昇に伴うキャップの浮き上がりや変形などを防止することができる。また、良好な伸びも有することから加工性にも優れ、さらに、これらの機械的性質を満たした上で耳率を低くできることから、製造時の材料の無駄が少なくなり、大量生産した場合に低コスト化を実現することができる。
【００２８】
なお、本発明のアルミニウム合金板は、ホット飲料用のボトル缶のキャップ材に限らず、高圧時にキャップとボトル口部との間でガス抜きを行う防爆対応型のキャップ材として使用できることは勿論、防爆対応型ほど耐圧性能を必要としないキャップ材にも使用でき、キャップ材としての使用範囲は非常に広いものである。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００３０】
本実施例では、先ず、表１に示す各組成成分を有するアルミニウム合金を溶製し、スラブに鋳造した。次に、５６０℃×４時間の均質化処理を行い、熱間圧延で板厚６ｍｍとした。次に、冷間圧延、連続焼鈍炉（４６０℃）で中間焼鈍を行い、表２に示す最終冷延率で最終板厚０．２５ｍｍまで冷間圧延を行った。そして表２に示す温度で４ｈｒの安定化焼鈍を行い、Ｎｏ．１〜２０のアルミニウム合金板を得た。
【００３１】
【表１】
2008144222.tif 000002
【００３２】
そして、Ｎｏ．１〜２０のアルミニウム合金板について、耳率と、ベーキング前（ＡＳ）とベーキング後（ＡＢ）の引張強さ、耐力、伸びを測定した。その測定結果を表２に示す。
なお、耳率は、ダイス径３３．７ｍｍ、ポンチ径３３ｍｍ、ポンチ肩Ｒ４ｍｍの金型を用い、ブランク径６５ｍｍ、絞り比１．９７の条件で深絞り試験を行い、そのとき測定した耳の高さから算出した。
【００３３】
【表２】
2008144222.tif 000003
【００３４】
表２に示すように、Ｎｏ．１〜４のアルミニウム合金板（実施例）は、何れも本発明の組成範囲にあるアルミニウム合金を用いて、最終冷延率を３５〜７５％とし、最終冷延後に２００〜２４０℃の範囲で安定化焼鈍を行ったものである。これらＮｏ．１〜４のアルミニウム合金板は、何れもベーキング前の引張強さが１８５〜２４５ＭＰａ、耐力が１４０〜２１０ＭＰａ、伸びが４％以上となり、良好な機械的性質を示した。また、ベーキング前後の引張強さの変化率も５％以下となった。なお且つ、耳率も２％以下となった。一方、Ｎｏ．５〜２０のアルミニウム合金板（比較例）は、本発明の機械的性質を満たすことができず、耳率も低く抑えることができなかった。