(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３ＸＸＸ合金又は５ｘｘｘ合金を含むアルミニウムシートを得ることであって、前記アルミニウムシートは、長手方向で測定された引張降伏強度が１８６〜２２８ＭＰａ（２７〜３３ｋｓｉ）であって、極限引張強度と前記引張降伏強度との差が２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ）より小さく（ＵＴＳ−ＴＹＳ＜２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ））、厚さが０．０１５ｃｍ〜０．０７６ｃｍ（０．００６インチ〜０．０３０インチ）である、アルミニウムシートを得ることと、
前記アルミニウムシートに絞り加工及びしごき加工を施すことによってドーム部を有するアルミニウム容器を形成することと、
前記アルミニウム容器をネッキングすることにより、前記アルミニウム容器の一部分の直径を減少させて、ボトルを形成することと、
前記ボトルが閉鎖具を受け入れられるように、前記ボトルを仕上げることと、
を含む方法。
【請求項２】
長手方向に測定された引張降伏強度は、１９３〜２２１ＭＰａ（２８〜３２ｋｓｉ）である、請求項１の方法。
【請求項３】
長手方向に測定された引張降伏強度は、１９６．７〜２１４．７ＭＰａ（２８．５３〜３１．１４ｋｓｉ）である、請求項１の方法。
【請求項４】
極限引張強度から引張降伏強度を引いた値が、２０．０〜２２．８ＭＰａ（２．９０〜３．３０ｋｓｉ）である、請求項１の方法。
【請求項５】
極限引張強度から引張降伏強度を引いた値が、２０．６〜２２．８ＭＰａ（２．９９〜３．３０ｋｓｉ）である、請求項１の方法。
【請求項６】
前記アルミニウムシートは、ＡＡ３ｘ０３、ＡＡ３ｘ０４又はＡＡ３ｘ０５の１つを含む、請求項１の方法。
【請求項７】
前記アルミニウムシートはＡＡ３１０４を含む、請求項１の方法。
【請求項８】
縮小された直径を有する前記アルミニウム容器の一部分のセクションを拡大することをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項９】
前記セクションの長さは少なくとも０．７６ｃｍ（０．３インチ）である、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記長さは少なくとも１．０２ｃｍ（０．４インチ）である、請求項９の方法。
【請求項１１】
前記アルミニウムシートは、３ＸＸＸ合金である、請求項１の方法。
【請求項１２】
前記５ｘｘｘ合金は、５０４３合金である、請求項１の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本願は、２０１４年４月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／９８６，６９２号の優先権を主張し、前記出願は、引用を以てその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
容器産業では、実質的に同一形状の金属製飲料容器が、大量かつ比較的経済的に製造される。形状容器を作製するために容器の直径を拡張したり、容器全体の直径を拡大するに際して、金属容器を所望量拡大するために、幾つかの異なる拡張ダイを使用して、幾つかの作業工程を必要とされることがしばしばある。また、容器のネッキング及び成形に複数のダイが用いられている。各金属容器を所望量縮小させるのに、幾つかの異なるネッキングダイを使用して幾つかの作業を必要とされることがしばしばある。容器の開口端部の形成は、フランジ成形、カーリング、ネジ部形成及び／又は閉鎖具を受け入れるための他の作業によって行われる。ネッキング、拡張、シェーピング及び仕上げの工程では、例えば、カール加工時の割れ、容器の破損、容器の潰れ等の金属破壊を生ずることが時々ある。
【発明の概要】
【０００３】
＜発明の要旨＞
図１を参照すると、アルミニウムシート１００は、長手方向(longitudinal direction)の測定値が１８６〜２２８ＭＰａ（２７〜３３ｋｓｉ）の引張降伏強度（Tensile Yield Strength：ＴＹＳ）と極限引張強度（Ultimate Tensile Strength：ＵＴＳ）とを有し、極限引張強度と引張降伏強度の差が２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ）より小さい（ＵＴＳ−ＴＹＳ＜２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ））ＡＡ３ＸＸＸ又は５ｘｘｘ合金を含む。幾つかの実施形態において、長手方向に測定された引張降伏強度は、１９３〜２２１ＭＰａ（２８〜３２ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、長手方向に測定された引張降伏強度は、１９６．７〜２１４．７ＭＰａ（２８．５３〜３１．１４ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度から引張降伏強度を引いた値は、２０．０〜２２．８ＭＰａ（２．９０〜３．３０ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度から引張降伏強度を引いた値は、２０．６〜２２．８ＭＰａ（２．９９〜３．３０ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、アルミニウムシートは、ＡＡ３ｘ０３、ＡＡ３ｘ０４又はＡＡ３ｘ０５の１つを含む。幾つかの実施形態において、アルミニウムシートはＡＡ３１０４を含む。幾つかの実施形態において、アルミニウムシートはＡＡ５０４３を含む。幾つかの実施形態において、極限引張強度は２０７〜２４８ＭＰａ（３０〜３６ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度は２１４〜２４１ＭＰａ（３１〜３５ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度は、２１７．３〜２３７．９ＭＰａ（３１．５１〜３４．５１ｋｓｉ）である。
【０００４】
幾つかの実施形態において、上記したＴＹＳ及び（ＵＴＳ−ＴＹＳ）の値は、缶製造業者に対して「出荷された(as shipped)」アルミニウムシートコイルに関するものである。缶製造業者によって行われる容器形成プロセスは、熱処理工程と、機械的工程即ち冷間加工工程とを含み、両工程とも、ＴＹＳ及び（ＵＴＳ−ＴＹＳ）の値に影響を及ぼす。具体的な容器のＴＹＳと（ＵＴＳ−ＴＹＳ）の値は、熱処理と、容器を形成するために用いられる機械的工程とによって変動し、ＴＹＳと（ＵＴＳ−ＴＹＳ）の値は、１つの容器でも様々な位置に沿って変化する。例えば、容器の側壁は一般的に冷間加工量が多いため、ＴＹＳが高くなる。熱処理は一般的にＴＹＳを低下させる。容器のドーム部は熱処理を受けるが、冷間加工はほとんど受けないので、上述のシートから形成された容器のドーム部のＴＹＳは、上述したシートのＴＹＳよりも少し低くなる。
【０００５】
図２を参照すると、アルミニウム容器２００はドーム部２１０を有し、該ドーム部２１０は、長手方向で測定された引張降伏強度が１８６〜２２８ＭＰａ（２７〜３３ｋｓｉ）であり、極限引張強度（ＵＴＳ）と引張降伏強度との差が２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ）より小さい（ＵＴＳ−ＴＹＳ＜２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ））ＡＡ３ＸＸＸ又は５ＸＸＸ合金を含む。幾つかの実施形態において、長手方向に測定された引張降伏強度が、１９３〜２２１ＭＰａ（２８〜３２ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、長手方向に測定された引張降伏強度が、１９６．７〜２１４．７ＭＰａ（２８．５３〜３１．１４ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度から引張降伏強度を引いた値は、２０．０〜２２．８ＭＰａ（２．９０〜３．３０ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度から引張降伏強度を引いた値は、２０．６〜２２．８ＭＰａ（２．９９〜３．３０ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、ドーム部２１０は、ＡＡ３ｘ０３、ＡＡ３ｘ０４又はＡＡ３ｘ０５の１つを含む。幾つかの実施形態において、ドーム部２１０はＡＡ３１０４を含む。幾つかの実施形態において、ドーム部２１０はＡＡ５０４３を含む。幾つかの実施形態において、極限引張強度は２０７〜２４８ＭＰａ（３０〜３６ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度が２１４〜２４１ＭＰａ（３１〜３５ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度が、２１７．３〜２３７．９ＭＰａ（３１．５１〜３４．５１ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、アルミニウム容器はボトルである。幾つかの実施形態において、アルミニウム容器は、アルミニウムシートに絞り加工(drawing)及びしごき加工(ironing)を施すことによって形成される。
【０００６】
図３を参照すると、方法は、長手方向で測定された引張降伏強度が１８６〜２２８ＭＰａ（２７〜３３ｋｓｉ）で、極限引張強度（ＵＴＳ）と引張降伏強度との差が２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ）より小さい（ＵＴＳ−ＴＹＳ＜２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ））ＡＡ３ＸＸＸ又は５ｘｘｘ合金を含むアルミニウムシートから容器を成形する（３００）こと、及び容器の一部分の直径を少なくとも２６％減少させる（３１０）ことを含む。
【０００７】
図４を参照すると、幾つかの実施形態において、容器の直径を少なくとも２６％減少させる（３１０）ことは、容器をネッキングダイでネッキングする（３２０）ことを含む。幾つかの実施形態において、容器の直径を少なくとも２６％減少させる（３１０）ことは、容器を少なくとも１４回ネッキングする（３２０）ことを含む。幾つかの実施形態において、容器の直径は、少なくとも３０％減少される。
【０００８】
幾つかの実施形態において、長手方向に測定された引張降伏強度は、１９３〜２２１ＭＰａ（２８〜３２ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、長手方向に測定された引張降伏強度は、１９６．７〜２１４．７ＭＰａ（２８．５３〜３１．１４ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度から引張降伏強度を引いた値は、２０．０〜２２．８ＭＰａ（２．９０〜３．３０ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度から引張降伏強度を引いた値は、２０．６〜２２．８ＭＰａ（２．９９〜３．３０ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、アルミニウムシートは、ＡＡ３ｘ０３、ＡＡ３ｘ０４又はＡＡ３ｘ０５の１つを含む。幾つかの実施形態において、アルミニウムシートはＡＡ３１０４を含む。幾つかの実施形態において、アルミニウムシートはＡＡ５０４３を含む。幾つかの実施形態において、極限引張強度は２０７〜２４８ＭＰａ（３０〜３６ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度は２１４〜２４１ＭＰａ（３１〜３５ｋｓｉ）である。幾つかの実施形態において、極限引張強度は、２１７．３〜２３７．９ＭＰａ（３１．５１〜３４．５１ｋｓｉ）である。
【０００９】
幾つかの実施形態において、容器はボトルである。
【００１０】
図５を参照すると、幾つかの実施形態において、本方法は、縮小された直径を有する容器の一部分のセクションを拡大する（３３０）ことをさらに含む。幾つかの実施形態において、前記セクションは長さを有し、長さは少なくとも０．７６ｃｍ（０．３インチ）である。幾つかの実施形態において、長さは少なくとも１．０２ｃｍ（０．４インチ）である。
【００１１】
アルミニウムシートは、厚さが０．０１５〜０．０７６ｃｍ（０．００６インチ〜０．０３０インチ）の圧延されたアルミニウムである。
【００１２】
ドーム部は、容器の底にあるドーム部である。
【００１３】
ボトルは、本体よりも狭いネックを有する剛性容器である。
【００１４】
引張降伏強度は、試料の元の断面積で割り算して得られた０．２％オフセット降伏での荷重として定義される。極限引張強度は、元の断面積で割り算して得られた最大荷重である。
【００１５】
本明細書に記載される合金及びテンパー(tempers)という用語は、アルミニウムＡＮＳＩ  Ｈ３５．１の米国国家標準合金及びテンパー指定システム並びに２００９年２月に改訂された「鍛造アルミニウム及び鍛造アルミニウム合金のためのアルミニウム協会の国際合金指定及び化学組成限界」によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、アルミニウムシートの部分拡大斜視図である。
【００１７】
【図２】図２は、ドーム部を有するアルミニウムボトルの側面図である。
【００１８】
【図３】図３は、一実施形態による工程のステップを示す図である。
【００１９】
【図４】図４は、別の実施形態による工程のステップを示す図である。
【００２０】
【図５】図５は、さらなる実施形態による工程のステップを示す図である。
【００２１】
【図６】図６は、コイルグループ１〜４のＵＴＳを示すグラフである。
【００２２】
【図７】図７は、コイルグループ１〜４のＴＹＳを示すグラフである。
【００２３】
【図８】図８は、コイルグループ１−４のＵＴＳ−ＴＹＳを示すグラフである
【００２４】
【図９】図９は、ＵＴＳ−ＴＹＳに対して低不合格率と高不合格率をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
缶ボトルストックの成形性（容器の開口部を仕上げた後の不合格率によって測定）は、ＵＴＳとＴＹＳの差が小さい（＜２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ）と向上することが経験的に示された。ＵＴＳとＴＹＳの差が２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ）より小さいと、製品不良の発生は減少した。測定された試験片は、公称幅約０．５インチの仕上げゲージシートから製造した。サンプルは、圧延方向が適用荷重に平行となる方向に圧延された。
【００２６】
幾つかの実施形態において、仕上げは、ネジ部を形成すること、拡径すること、縮径すること、フランジを形成すること、閉鎖具を受け入れられるように容器の開口部を形成することの１又は組合せを含む。ＵＴＳ−ＴＹＳ＜２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ）のアルミニウムシートのコイルから作られたボトルは、仕上げ後の不良率が低下した。不良は、例えば、カール成形時の割れ(curl splits)、容器の破損(container fracture)、容器の潰れ(container collapse)等の１又は複数の損傷によって生じる。なお、他の種類の容器損傷も不良を生じることがある。
【００２７】
ＵＴＳとＴＹＳの差の小さいボトルストックシートを製造する１つの方法は、Ｔｉ量を少なくすることと、予熱均熱(preheat soak)時間を標準の時間よりも長くすることである。幾つかの実施形態において、アルミニウムシート中のＴｉ量は、０．００３０〜０．００８ｗｔ％の範囲である。幾つかの実施形態において、アルミニウムシートの予熱均熱時間は、１０８０°Ｆで３時間プラス１０６０°Ｆで３０〜４０時間の範囲である。幾つかの実施形態において、アルミニウムシートの予熱均熱時間は、１０８０°Ｆで３時間プラス１０６０°Ｆで３５〜４０時間の範囲である。幾つかの実施形態において、アルミニウムシートの予熱均熱時間は、１０８０°Ｆで３時間プラス１０６０°Ｆで３７〜４０時間である。
【００２８】
グループ１のアルミニウムシート（１０コイル）は、ＴＹＳの平均が約２４３．７ＭＰａ（３５．３５ｋｓｉ）（範囲は２３７．１〜２４９．５ＭＰａ（３４．３８〜３６．１８ｋｓｉ））、ＵＴＳ−ＴＹＳの平均が２３．９ＭＰａ（３．４７ｋｓｉ）（範囲は２２．８〜２６．２ＭＰａ（３．３０〜３．８０ｋｓｉ））である。グループ１のＵＴＳの平均は２６８．１ＭＰａ（３８．８９ｋｓｉ）（範囲は２６２．６〜２７２．３ＭＰａ（３８．０９〜３９．４９ｋｓｉ））であった。グループ１の材料は、ボトルの製造に使用するのに十分な成形性(formability)を有しなかった。
【００２９】
グループ２のアルミニウムシートのコイルは、ＴＹＳの平均が２２１．７ＭＰａ（３２．１５ｋｓｉ）（範囲は２１３．７〜２３５．５ＭＰａ（３１．００〜３４．１６ｋｓｉ））、ＵＴＳ−ＴＹＳの平均が２３．６ＭＰａ（３．４２ｋｓｉ）（範囲は２１．２〜２５．６ＭＰａ（３．０８〜３．７２ｋｓｉ））である。グループ２のＵＴＳの平均は２４５．３ＭＰａ（３５．５７ｋｓｉ）（範囲は２３６．８〜２５８．５ＭＰａ（３４．３４〜３７．４９ｋｓｉ））であった。グループ２の材料は、ボトルの製造に使用するのに十分な成形性を有しなかった。
【００３０】
グループ３のアルミニウムシートのコイルは、ＴＹＳの平均が２０７．３ＭＰａ（３０．０６ｋｓｉ）（範囲は１９９．７〜２１５．３ＭＰａ（２８．９７〜３１．２３ｋｓｉ））、ＵＴＳ−ＴＹＳの平均が２３．２ＭＰａ（３．３６ｋｓｉ）（範囲は２０．８〜２５．１ＭＰａ（３．０２〜３．６４ｋｓｉ））である。グループ３のＵＴＳの平均は２３０．４ＭＰａ（３３．４１ｋｓｉ）（範囲は２１８．２〜２４０．０ＭＰａ（３１．６５〜３４．８１ｋｓｉ））であった。グループ３のコイルのうちの幾つかは、仕上げ後のボトル不合格率が低かった。幾つかのコイルは、ボトルの製造に使用するのに十分な成形性を有していた。
【００３１】
グループ４のアルミニウムシートのコイルは、ＴＹＳの平均が２０５．７ＭＰａ（２９．８３ｋｓｉ）（範囲は１９６．７〜２１４．７ＭＰａ（２８．５３〜３１．１４ｋｓｉ））、ＵＴＳ−ＴＹＳの平均が２２．１ＭＰａ（３．２０ｋｓｉ）（範囲は２０．６〜２３．６ＭＰａ（２．９９〜３．４３ｋｓｉ））である。グループ４のＵＴＳの平均は２２７．７ＭＰａ（３３．０３ｋｓｉ）（範囲は２１７．５〜２３７．９ＭＰａ（３１．５４〜３４．５１ｋｓｉ））であった。グループ４のアルミニウムシートのコイルはＵＴＳ−ＴＹＳが２２．８ＭＰａ（３．３０ｋｓｉ）より小さく、このコイルから製造されたボトルは、仕上げ後のボトル不合格率が低かった。
【００３２】
グループ１〜４のＵＴＳは図６のグラフに示されている。グループ１〜４のＴＹＳは図７のグラフに示されている。グループ１〜４のＵＴＳ−ＴＹＳは図８のグラフに示されている。
【００３３】
図９には、グループ３のコイルのサブセットのＵＴＳ−ＴＹＳが、不合格率に対してプロットされている。図９に示されるように、ＵＴＳ−ＴＹＳの値には、高い不合格率のコイルと低い不合格率のコイルとの間に統計的に有意な差異がある。
【００３４】
不合格率の区分解析(partition analysis)により、ロットを２つのグループに分けることができ、ＵＴＳ−ＴＹＳの値が２２．８ＭＰａ（３．３ｋｓｉ）のときに誤分類エラーが最小になる。次の表は、図９に示されているのと同じデータ組の区分分析結果を示す。
【表１】
0006657116.tif 000002
【００３５】
材料の加工硬化速度もまた、不合格率が低いボトルを形成するために重要である。アルミニウムの流動応力(flow stress)は、しばしばＶｏｃｅ式（σ＝Ａ−Ｂｅｘｐ（−Ｃε））によって定義され、歪硬化速度は、係数「Ｃ」によって定義される。調査結果では、Ｃ値が５〜２５のときに、ボトルの成形に有意な差異があった。幾つかの実施形態において１２〜１８の範囲のＣ値を用いることにより、不合格率を最小にすることができる。他の実施形態において、１５〜２５の範囲のＣ値を用いられることができる。他の実施形態において、２０〜３５の範囲のＣ値を用いられることができる。他の実施形態において、２５〜５０の範囲のＣ値を用いられることができる。他の実施形態において、５〜１２の範囲のＣ値が用いられることができる。
【００３６】
本開示の様々な実施形態を詳細に説明したが、これらの実施形態の変更及び適応を行うことは当業者には明らかであろう。しかしながら、そのような変更及び適応は、本開示の精神及び範囲内にあることは理解されるべきである。
【図１】
0006657116.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006657116.tif 000007
【図６】
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【図７】
0006657116.tif 000009
【図８】
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【図９】
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