(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：０．５〜２．１％（質量％，以下同じ），Ｃｕ：０．０１〜０．２５％，Ｍｎ：０．０１〜０．２５％，Ｃｒ：０．０１〜０．２５％，Ｚｎ：０．０１〜０．２５％，Ｓｉ：０．０１〜０．２５％，Ｆｅ：０．０５〜０．３５％，Ｔｉ：０．００５〜０．０５％を含み，残部が不可避的不純物とアルミニウムからなるアルミニウム合金板であって，
絞りカップの開口部に発生する耳のうち，圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の耳率が，圧延方向に対し４５°方向４箇所に発生する耳の耳率より小さいことを特徴とするキャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板。
【請求項２】
請求項１において，上記絞りカップの開口部に発生する耳のうち，圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下であり，かつ，圧延方向に対し４５°方向４箇所に発生する耳の耳率が２．５％以下であることを特徴とするキャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，キャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板に関するものであり，特に広口用ＰＰ（pilfer proof）キャップに好適に用いられるアルミニウム合金板に関する。
【０００２】
【従来技術】
ＰＰキャップの成形は，一般に，素材であるアルミニウム合金板に塗装・印刷を施してから，複数の円筒状のキャップを同時に成形し，各キャップの耳部をトリミングした後，裾部にミシン目，胴部に本体ボトルの口部ネジに整合するネジ切りを施すことにより行われる。
【０００３】
広口のＰＰキャップには，Ａｌ−Ｍｎ系であるＪＩＳ  Ａ３１０５あるいはＡｌ−Ｍｇ系であるＡＡ５１５１からなるアルミニウム合金が用いられている。前者より後者の方が高強度であるため，後者を用いて成形したキャップは，消費者による開栓開始時にミシン目を引き裂きにくいという欠点があるものの，キャップを何度もネジ切りに沿って回転させて開け閉めした場合の形状凍結性に優れネジぼけが少ないこと（リシール性良好）や，誤って逆に回転した場合のネジ部直径の拡大が少ないこと（逆開栓トルク大）から，前者のものよりも多用されている。
【０００４】
【解決しようとする課題】
ところで，アルミニウム合金製のキャップにおいては，開栓したか否かを明確にする目印を設けるため，裾部のミシン目にまたがるようにして文字等の印刷をすることが主流となっている。この印刷は，上記のごとく，成形前の板状の素材に対して行われ，その後，成形することによって，その印刷部を所望の位置，つまり裾部のミシン目にまたがるように配置する。
【０００５】
しかしながら，従来のキャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板を用いてキャップを成形した場合には，裾部の文字等が曲がってしまい外観不良となる場合がある。そのため，キャップの裾部にこのような印刷文字等の曲がりの生じない素材の開発が求められていた。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，キャップ成形時における印刷文字等の曲がり発生を抑制することができるキャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
本発明は，Ｍｇ：０．５〜２．１％（質量％，以下同じ），Ｃｕ：０．０１〜０．２５％，Ｍｎ：０．０１〜０．２５％，Ｃｒ：０．０１〜０．２５％，Ｚｎ：０．０１〜０．２５％，Ｓｉ：０．０１〜０．２５％，Ｆｅ：０．０５〜０．３５％，Ｔｉ：０．００５〜０．０５％を含み，残部が不可避的不純物とアルミニウムからなるアルミニウム合金板であって，
絞りカップの開口部に発生する耳のうち，圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の耳率が，圧延方向に対し４５°方向４箇所に発生する耳の耳率より小さいことを特徴とするキャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板にある（請求項１）。なお，以下，適宜，耳率を単に耳の高さとして表現する場合がある。
【０００８】
キャップ成形時に生じる印刷文字等の曲がりの原因を鋭意研究した結果，キャップに絞り成形した際のメタルフローの方向性（結晶方位に関係するものであり，異方性とも言う）により，開口部に耳が生成されるが，この耳の高い部分における印刷文字等が，その高さに引きずられるように曲がっていることが判明した。
【０００９】
従来，キャップのようなカップ状の絞り成形品の開口部には，材料の異方性により耳が圧延方向に対して０°を起点として９０°間隔で４方向，あるいは圧延方向に対して４５°を起点として９０°間隔で４方向，あるいは，両者が混合した８方向のいずれかの状態で発生することが知られていた。
【００１０】
一方，これらの耳の高さを抑える耳高の防止が検討されてきたが，この目的は，成形後の搬送時における耳高に起因する引っ掛かりによる搬送不良，ちぎれた耳高先端部の成形品への押し込み，トリミング後の耳谷部の欠損等を防止するためのものであり，キャップ裾部の印刷文字等の曲がり防止を目的とするものではなかった。そのため，従来の耳高防止方法ではこの印刷文字等の曲がりを解消することはできなかった。
【００１１】
さらに，発明者らが，研究を繰り返したところ，印刷文字等の曲がりは，特に，圧延方向に対し０°および１８０°方向の２箇所に優先的に発生していることが判明した。そして，印刷文字等の曲がりを好適に防止するには，絞りカップの開口部に発生する耳のうち，圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の高さが，圧延方向に対し４５°方向の４箇所に発生する耳の高さより小さくすると良いことが解明された。
【００１２】
Ａｌ−Ｍｇ系合金の場合，圧延方向に対し０°および１８０°方向の２箇所の耳が優先的に高くなりやすいことも発明者らの研究により解明されており，それらの耳の高さが，４５°方向の４箇所の耳の高さよりも大きい場合，成形したキャップの裾部の印刷文字等の曲がりを防止することが困難となる。そのため，絞りカップを成形した場合に，その開口部に生じる耳のうち，圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の高さを，圧延方向に対し４５°方向の４箇所に発生する耳の高さより小さくするのがよい。Ａｌ−Ｍｇ系合金の場合，０°と１８０°方向の耳を４５°方向の耳より小さく制御することで，キャップ全体の耳も小さくなり，成形したキャップにおいての印刷文字等の曲がりも防止することができる。
【００１３】
次に，本発明のキャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板は，上記のごとく，Ｍｇ：０．５〜２．１％を含む。
Ｍｇは，本発明の必須の成分であり，その含有量を０．５％〜２．１％に限定することにより，耳の制御，強度および成形性を良好に保つことができる。
Ｍｇ含有量が０．５％未満の場合には，圧延方向に対し０°，９０°，１８０°および２７０°方向の４箇所の耳が発達しやすく，いずれも４５°方向の耳より高くなりやすくなるとともに，結晶粒組織が粗大になりやすく，絞り成形品の外観において肌荒れが発生する。更に，強度不足になるため，キャップに成形した場合，ねじぼけしやすいものになってしまう。
Ｍｇ含有量が２．１％超えの場合には，圧延方向に対し特に０°及び１８０°方向の２箇所の耳が発達しやすく，４５°方向の耳より高くなりやすくなるとともに，強度が高すぎてねじ切りしにくくねじ寸法がでないという問題がある。さらに，ミシン目をきり裂くのに多大な力を要するため，人手で開栓しにくくなってしまう。
このような理由から，Ｍｇ含有量は，好ましくは０．８〜１．８％である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明においては，上記絞りカップの開口部に発生する耳のうち，圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所に発生する耳の耳率が２．０％以下であり，かつ，圧延方向に対し４５°方向４箇所に発生する耳の耳率が２．５％以下であることが好ましい（請求項２）。
【００１５】
上記４５°方向の耳の耳率が２．５％を超えた場合，０°と１８０°方向の耳をたとえ小さくできたとしても，成形したキャップの裾部の印刷文字等の曲がりは，４５°方向において顕著となり防止が困難となる。そのため，上記４５°方向の耳の耳率は，２．５％以下が好ましく，より好ましくは２．０％以下がよい。またその耳率は小さければ小さい程，つまり下限は０％であるのがよいが，金属板の性質上困難である。実際のところ０．５％〜２％の耳率であればより好ましい。
【００１６】
また，圧延方向に対し０°と１８０°の２箇所に発生する耳の耳率が２．０％を超えた場合にも，成形したキャップの裾部の印刷文字等の曲がりを防止することが困難となる。Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金の絞り加工の場合，圧延方向に対し特に０°と１８０°方向の耳が発生しやすく，この方向の耳を制御することがポイントとなる。そして，印刷文字等の曲がりを抑制するには，圧延方向に対し０°と１８０°に発生する耳の耳率を２．０％以下とすることが好ましく，より確実な抑制効果を得るには，１．５％以下とすることがより好ましい。この耳率も小さければ小さい程，つまり下限は０％であるのがよい。
【００１７】
また，圧延方向に対し０°と１８０°方向の２箇所と同時に９０°と２７０°方向の２箇所にも耳が発生する場合がある。９０°と２７０°方向の耳は，０°と１８０°方向の耳に呼応して変化し，その大きさも０°と１８０°方向の耳高さを超えるものではない。しかも，０°と１８０°方向の耳を小さくすれば，連動して９０°と２７０と方向の耳も同時に小さくなるため，０°と１８０°方向の耳を制御すれば十分である。
【００１８】
ここで，上記絞りカップは，上記キャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板より切り出したブランクを所定の条件で絞り加工して得られるカップ状の試験材である。この絞りカップの開口端において，軸方向に突出した部分を耳，耳と耳との間において最も窪んだ部分を谷という。そして，絞りカップの底から耳先端までの距離を耳高さとし，絞りカップの底から谷先端までの谷高さとする。そして，耳率は，次のようにして算出することができる。
【００１９】
＜４５°方向の耳の耳率＞
まず，４５°耳高さ＝Ａ，１３５°耳高さ＝Ｂ，２２５°耳高さ＝Ｃ，３１５°耳高さ＝Ｄ，４５°と１３５°の間の最小谷高さ＝Ｅ，１３５°と２２５°の間の最小谷高さ＝Ｆ，２２５°と３１５°の間の最小谷高さ＝Ｇ，３１５°と４５°の間の最小谷高さ＝Ｈ，と定義する。
次に，耳部の平均値Ｍ４５を算出する。
Ｍ４５＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４
次に，谷部の平均値Ｖ４５を算出する。
Ｖ４５＝（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）／４
最後に，耳率を算出する。
耳率＝（Ｍ４５−Ｖ４５）／｛（Ｍ４５＋Ｖ４５）／２｝×１００（％）
【００２０】
＜０°と１８０°方向の耳の耳率＞
まず，絞りカップ全体（全周）の平均高さ＝Ｐ，０°耳高さ＝Ｑ，１８０°耳高さ＝Ｒ，と定義する。
次に，耳部の平均値Ｓを算出する。
Ｓ＝（Ｑ＋Ｒ）／２
次に，耳率を算出する。
耳率＝（Ｓ−Ｐ）／Ｐ×１００（％）
【００２１】
＜耳率測定用カップ絞り成形条件＞
上記の耳率測定に用いる絞りカップを成形する条件は次のように行う。
ダイス径３３．６ｍｍ，ポンチ径３３ｍｍ，ポンチ肩Ｒ１．５ｍｍの金型を用い，供試材のブランク径を５５ｍｍとして，絞り比１．６７でカップ絞りを実施する。
【００２２】
次に，本発明においては，上記アルミニウム合金は，Ｍｇの他にさらにＣｕ：０．０１〜０．２５％，Ｍｎ：０．０１〜０．２５％，Ｃｒ：０．０１〜０．２５％，Ｚｎ：０．０１〜０．２５％，Ｓｉ：０．０１〜０．２５％，Ｆｅ：０．０５〜０．３５％，Ｔｉ：０．００５〜０．０５％を含む。
【００２３】
Ｃｕは，材料強度に影響を及ぼす元素である。Ｃｕ添加量が０．０１％未満の場合，その効果が得られないばかりでなく，純度の高い地金を使用する必要があり，コストアップとなる。０．２５％を超えての添加は，本Ａｌ−Ｍｇ系合金においては，強度が高すぎてキャップ成形性を損なう。
【００２４】
Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｆｅは，結晶粒微細化による成形性に影響を及ぼす元素である。それぞれ上記下限未満の場合，その効果が得られないばかりでなく，純度の高い地金を使用する必要があり，コストアップとなる。一方，上記上限を超える場合，結晶粒微細化効果は飽和するため，添加に要するコストアップを考慮すると上記上限とすることが好ましい。
【００２５】
Ｓｉは，ＭｎやＦｅと化合物を形成し，鋳造時にＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系やＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物の晶出物を形成する元素である。Ｓｉ添加量が０．０１％未満の場合，純度の高い地金を使用する必要があり，コストアップとなる。０．２５％を超える場合，上記晶出物が多くなり，キャップ成形性を劣化させる。
【００２６】
Ｔｉは，鋳塊組織微細化による成形性向上に影響を及ぼす元素である。Ｔｉ添加量が０．００５％未満の場合，その効果が得られない。０．０５％を超えると未固溶のＡｌ−Ｔｉ系化合物が最終製品の表面欠陥として現れやすくなる。
【００２７】
なお，鋳塊組織微細化剤としてＡｌ−Ｔｉ−Ｂ母合金を添加する場合は，Ｂが含有されるが，Ｂは０．０２％以下の範囲で添加されるのが好ましい。
【００２８】
次に，本発明のキャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板を得るための好ましい製造条件について説明する。
基本的な製造工程は，鋳塊を均質化処理した後，熱間圧延をして板を形成し，焼鈍前冷間圧延，焼鈍，焼鈍後冷間圧延を順次行って製品板厚として，最後に強度の安定化のために安定化処理を行うことである。
【００２９】
上記均質化処理は，鋳塊を４５０〜５８０℃の温度に１〜２４時間保持する条件で行うことが好ましい。保持温度が４５０℃未満あるいは保持時間が１時間未満であると耳の生成が不安定となり制御が困難となる。保持温度が５８０℃超えあるいは保持時間が２４時間超えの場合，表面にＭｇが拡散しやすく，表面の酸化Ｍｇ層が厚くなり，面削量を過度に多くする必要があり非経済的である。
【００３０】
上記熱間圧延は，開始温度が４００〜５５０℃，終了温度が３００〜４００℃の条件で行うことが好ましい。
熱間圧延の開始温度が４００℃未満の場合，０°，９０°，１８０°および２７０°方向の耳が成長しやすく，耳の制御が困難になると共に，材料の変形抵抗が大きくなりすぎ，圧延自体が困難となる。開始温度が５５０℃超えの場合，０°と１８０°方向の耳が成長しやすく，耳の制御が困難になる。
熱間圧延の終了温度が３００℃未満の場合，４５°方向の耳が成長しやすく，耳の制御が困難になると共に，材料の変形抵抗が大きくなりすぎ，圧延自体が困難となる。終了温度が４００℃超えの場合，開始温度の上限超えと同様に，０°と１８０°方向の耳が成長しやすく，耳の制御が困難になる。
【００３１】
上記熱間圧延後には，焼鈍前冷間圧延−焼鈍−焼鈍後冷間圧延を順次行う。
上記焼鈍前冷間圧延は，焼鈍後冷間圧延よりも高い圧延率で行うことが好ましく，これにより，耳の制御を良好に行い，かつ，キャップ成形に良好な強度調性を行うことができる。
即ち，熱間圧延で成長した立方体集合組織（再結晶集合組織ともいう）が０°と１８０°方向の耳の発生の原因であることから，その後の焼鈍前冷間圧延で圧延集合組織成分の割合を増す必要がある。但し，圧延集合組織を増やしすぎると，逆に４５°方向の耳が大きくなってしまう。
そこで，上記焼鈍（途中焼鈍）で再度圧延集合組織の量を減らすと共に立方体集合組織を増やす制御を行った後，上記焼鈍後冷間圧延を加えることによって，再び圧延集合組織を発達させることにより，耳率の制御を行う。それと同時にキャップ成形に良好な強度調性も達成することができる。
そのために，上記焼鈍の前後における冷間圧延の圧延率のバランスが大きく影響するのであり，上記条件が，０°と１８０°方向の耳を抑え，４５°方向の耳より小さくすることで全体の耳高さを低くするのに好ましい条件となるのである。
【００３２】
上記焼鈍（途中焼鈍）は，３５０〜５５０℃の温度に保持する条件で行うことが好ましい。保持温度が３５０℃未満の場合，焼鈍時の立方体集合組織形成が不充分で，圧延集合組織が過度に残存し４５°方向の耳が大きくなりすぎるとともに，最終板の強度が高くなりすぎて成形性に劣る。保持温度が５５０℃超えの場合，０°，９０°，１８０°および２７０°方向の耳が大きく成長するとともに，結晶粒組織が粗大となりカップに絞った時の表面が柚肌状の欠陥となる。さらに好ましくは４００〜５００℃である。
なお，保持時間は特に限定しないが，連続焼鈍ラインなどによる急速加熱・急速冷却の比較的高温での焼鈍の場合，保持０〜２０秒，バッチ式焼鈍炉による比較的低温での焼鈍の場合保持３０分〜５時間が適当である。
【００３３】
上記焼鈍後冷間圧延は，上記焼鈍前冷間圧延よりも圧延率が低く，かつ３０〜６５％の範囲の圧延率で行うことが好ましい。圧延率が３０％未満では立方体集合組織が残りすぎて０°と１８０°方向の耳が大きくなり，さらに９０°と２７０°方向の耳も残り易くなってしまう。圧延率が６５％超えでは逆に圧延集合組織が発達しすぎて４５°方向の耳が大きくなってしまうとともに，最終板の強度が高くなりすぎて成形性に劣る。
【００３４】
キャップ用素材としての性能は冷間圧延のままでほぼ達成されるが，Ａｌ−Ｍｇ系合金の場合，冷間圧延のままの状態で放置すると，Ａｌ−Ｍｇ系化合物の析出により強度が次第に低下する現象が起こる。それを防止し強度を安定化させるために，１００〜３００℃の温度に３０分〜２０時間保持する熱処理（安定化処理）を行うことが好ましい。これらの条件を満足しないと安定化の効果が得られない。特に温度が上限を超えると，軟化が大きくなり成形性が劣化する。
【００３５】
【実施例】
本発明の内容を具体的な実施例により説明するが，以下は本発明の一実施態様を示したものであり，本発明はこれに限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
表１に示す成分を含有するアルミニウム合金鋳塊を半連続鋳造にて造塊し，表面を面削後，４８０℃の温度に１２時間保持する均質化処理を行い，均質化処理炉から出してすぐに熱間圧延を開始した。熱間圧延は，３５０℃の温度で終了し３ｍｍ厚の熱間圧延板を得た。熱間圧延板が常温になってから８３％の圧延率で０．５ｍｍ厚まで焼鈍前冷間圧延を行い，次いで，５℃／ｓの昇温速度で４５０℃まで加熱し５ｓ保持した後，１０℃／ｓの冷却速度で常温まで強制空冷する途中焼鈍を行った。その後５０％の圧延率で０．２５ｍｍ厚まで焼鈍後冷間圧延を行い，さらにバッチ式熱処理炉で２００℃の温度に３時間保持する安定化処理を行って供試材とした。
【００３７】
【表１】
0004004330.tif 000002
【００３８】
得られた１０種類の供試材Ｅ１〜Ｅ１０を用い，以下の評価試験を行った。
＜耳率＞
ダイス径３３．６ｍｍ，ポンチ径３３ｍｍ，ポンチ肩Ｒ１．５ｍｍの金型を用い，供試材ブランク径５５ｍｍとして，絞り比１．６７でカップ絞りを実施した。得られた絞りカップの耳率は，前述の式により，全体耳率と４５°方向の耳と０°と１８０°方向の耳の耳率を測定した。
【００３９】
＜キャップ裾部文字曲がり＞
キャップ開口端部から３〜５ｍｍの位置に位置するよう，絞り前のブランクに１０文字の印刷を行い，２８ｍｍφキャップ用カップを絞り成形して，文字の曲がりを目視確認した。
【００４０】
＜キャップ成形性＞
成形後のカップの外観において，割れ，皺，肌荒れ等の欠陥の有無を目視確認した。
【００４１】
表２にこれらの評価結果を示す。
表２より知られるごとく，本例の供試材Ｅ１〜Ｅ１０は，いずれも良好な結果を示した。この結果，０°と１８０°方向の耳高さを，４５°方向の耳高さより小さく制御することにより，キャップ成形時における印刷文字等の曲がり発生を抑制できることが明らかになった。さらに，いずれの供試材Ｅ１〜Ｅ１０においても，４５°方向の耳の耳率は２．５％以下で，かつ，０°と１８０°方向の耳の耳率は２．０％以下であることも明らかになった。
【００４２】
【表２】
0004004330.tif 000003
【００４３】
（比較例１）
表３に示すＭｇの含有量が本発明の請求範囲外である成分を有するアルミニウム合金鋳塊を，前述の実施例１と同じ条件で製造し，０．２５ｍｍ厚みの供試材Ｃ１１，Ｃ１２を得た。
【００４４】
【表３】
0004004330.tif 000004
【００４５】
これら比較例１の供試材Ｃ１１，Ｃ１２に対しても実施例１と同様の評価試験を行った。その結果，表４に示すように耳率はいずれも実施例１を超えるものであり，文字曲がりが認められ，しかも供試材Ｃ１１はキャップ成形性も劣るものであった。
【００４６】
【表４】
0004004330.tif 000005
【００４７】
【発明の効果】
このように，本発明によれば，キャップ用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板として，キャップ成形時における印刷文字等の曲がり発生を抑制することができ，かつ成形性にも優れたアルミニウム合金板を得ることができ，特に，広口用ＰＰキャップに好適なアルミニウム合金板を提供することができる。