JP2012188703A - 樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｍｎの含有量をできるだけ低減させたアルミニウム合金を用いるとともに、成形性に優れ、且つ製造時の省エネルギー化・環境負荷軽減を図ることができる樹脂被覆缶胴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】２７０℃×２０秒のベーキング処理後の耐力が２２５〜２７０Ｎ／ｍｍ^２である樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板であって、Ｓｉ：０．１０〜０．４０質量％、Ｆｅ：０．３５〜０．８０質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．２０〜０．８０質量％、Ｍｇ：１．５〜２．５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記Ｆｅに対する前記Ｓｉの含有量の比（Ｓｉ／Ｆｅ）が０．７５以下であり、断面の板厚方向中心部において、最大長が１μｍ以上のＭｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率が０．１０％以上であることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、飲料、食品用途に使用される包装容器であって、特に表面に樹脂フィルムを被覆させてから缶の胴部に成形加工されるアルミニウム合金板とその製造方法に関する。

ＤＩ缶やボトル缶（以下、ＤＩ缶およびボトル缶を総称する場合はアルミ缶という）において、側壁の二次加工性やフランジ成形性、カール成形性（ボトル缶の口部の成形性）を向上させるには、製缶・熱処理後の側壁部、ネック部の延性を向上させることが有効であり、アルミニウム合金中のＭｎ含有量を一定量以下に抑える（転位を強く固着して亜結晶粒化を妨げる微細析出物を減少させる）ことが有効であることが知られている。一方で、Ｍｎは、しごき加工性の向上や缶強度維持といった効果を発揮する必須の元素であると考えられており、通常、０．５質量％以上添加され、０．８質量％以上添加されているものも多く存在する。そのため、上記二次加工性やフランジ成形性、カール成形性の向上にも一定の限界があり、アルミ缶の薄肉軽量化を阻害する要因の一つとなっている。

また、アルミ缶を製造するためのアルミニウム合金板は、優れた成形性や低耳率を得るために、熱間圧延板で完全再結晶組織を得る必要がある。そのために、アルミニウム合金板の製造方法として、次のような方法が常法として採用されている。
詳細には、鋳塊に６００℃前後の高温の均質化熱処理を施したのち、冷却、そして再加熱（２回均熱）を行うことにより、固溶Ｍｎ量を一定値以下に抑え、且つ、微細析出物の生成を抑制して（析出物を成長・粗大化させ）、熱間仕上げ圧延時の巻取り温度で完全再結晶組織が得られるように製造条件をコントロールするという方法である。なお、前記の２回均熱に代えて、６００℃前後の高温の均質化熱処理を施したのち、所定速度で５００℃前後まで冷却し、その後、熱間圧延を行うという方法（２段均熱）も存在する。

前記のようなＭｎ量が添加されたアルミニウム合金を用いて、前記のような常法によりアルミ缶用のアルミニウム合金板を製造する技術については、例えば、特許文献１〜４等に開示されている。

特開２０００−２１９９２９号公報（段落番号００１８〜００２０） 特開２００７−２０４７９３号公報（段落番号００３０） 特開２００４−２４４７０１号公報（段落番号００３７〜００３８） 特開２００３−３４２６５７号公報（段落番号００５４〜００６２）

前述のように、アルミ缶の成形性を向上させるためにはＭｎの含有量を少なくする必要がある。また、Ｍｎは将来的に資源枯渇が懸念されている金属であり、こうした観点からも、Ｍｎの含有量をできるだけ低減させたアルミ缶用のアルミニウム合金板を創出する必要がある。更に、近年の省エネルギー化・環境負荷軽減の観点から、鋳塊に均質化熱処理（均熱処理）を施す際の熱処理温度はできるかぎり低温化させることが好ましく、この観点に沿った技術の確立も望まれている。
しかしながら、特許文献１〜４に開示された技術では、前記のような要望に応えることはできなかった。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、Ｍｎの含有量をできるだけ低減させたアルミニウム合金を用いるとともに、成形性に優れ、且つ、製造時の省エネルギー化・環境負荷軽減を図ることができる樹脂被覆缶胴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。

本発明者らは、以下の事項について検討を行った。
近年、製缶工程における環境負荷軽減策として、クーラント（潤滑・冷却材）を使用せずに成形可能な「樹脂被覆アルミニウム合金板を用いたドライ成形技術」が広く採用されるようになっている。当該技術は、当初、３ピースタイプのボトル缶への適用のみであったが、現在では２ピースタイプのＤＩ缶への適用も徐々に進んできている。
この「樹脂被覆アルミニウム合金板を用いたドライ成形技術」では、しごきダイスとアルミニウム合金板の間に樹脂フィルムが存在するため、アルミニウム合金板表面のＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物の分布状況はしごき加工性に殆ど影響しない。したがって、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物の形成に必須の元素であるＭｎの含有量を０．８質量％以下に制限しても連続的なしごき加工が可能であることを本発明者らは見出した。

また、Ｍｎ含有量の低減は、熱間圧延時の再結晶を促進させる効果があり、更にＭｇ、Ｆｅの含有量を増加させることにより、一層再結晶組織が得られやすくなる。これらの成分を適切に組み合わせることで、均熱処理を施す際の熱処理温度を従来よりも大幅に低下させても、缶胴材（キャンボディ材）として十分に満足できる性能を有するアルミニウム合金板を製造できることを本発明者らは見出した。
加えて、Ｍｇ含有量の増加は強度向上にも寄与するため、Ｍｎ含有量の低減による強度低下を十分に補うことができ、アルミ缶の剛性も確保できることもわかった。
さらに、Ｍｇ含有量の大幅増加による過度の強度向上は成形性の低下という問題を生じさせてしまうが、均熱条件を適切に規定することで、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物を積極的に形成させ、成形性の低下という問題を回避できることもわかった。
以上の事項に基づき、本発明を創出した。

すなわち、前記課題を解決するために、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、２７０℃×２０秒のベーキング処理後の耐力が２２５〜２７０Ｎ／ｍｍ^２である樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板であって、Ｓｉ：０．１０〜０．４０質量％、Ｆｅ：０．３５〜０．８０質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．２０〜０．８０質量％、Ｍｇ：１．５〜２．５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記Ｆｅに対する前記Ｓｉの含有量の比（Ｓｉ／Ｆｅ）が０．７５以下であり、断面の板厚方向中心部において、最大長が１μｍ以上のＭｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率が０．１０％以上であることを特徴とする。

このように、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、Ｍｎ含有量を０．８質量％以下に制限しているため、熱間圧延時の再結晶を促進させることができる。そして、Ｍｇ含有量を１．５質量％以上、Ｆｅ含有量を０．３５質量％以上と規定していることから、さらに再結晶組織が形成しやすくなる。したがって、均熱処理を施す際の熱処理温度を従来よりも大幅に低下させるとともに熱処理を１回に制限しても、缶胴材（キャンボディ材）として十分に満足できる性能（成形性、耐圧性等）を有したアルミニウム合金板とすることができる。
また、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率が０．１０％以上であることから、固溶Ｍｇ量の大幅増加による成形性の低下も発生しない。

なお、Ｍｎ含有量が０．８質量％以下に制限されていることから、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物がアルミニウム合金板表面に十分に形成されない場合も考えられる。しかし、アルミニウム合金板には樹脂が被覆されているため、製缶工程におけるしごき加工時において当該樹脂が潤滑材の役割を果たすことにより、焼付き等の問題は回避することができる。

また、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、さらに、Ｃｒ：０．１０質量％以下、Ｚｎ：０．４０質量％以下、Ｔｉ：０．１０質量％以下のうち１種以上を含有することが好ましい。

このように、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、Ｃｒ、Ｚｎを所定量含有させることができるため、アルミニウム合金へのスクラップ配合率を向上させることができ、その結果、樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板のコストダウンを図ることができる。また、Ｔｉを所定量含有させることにより、材料特性に影響を及ぼすことなく結晶粒を微細化することができ、その結果、樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の成形性を向上させることができる。

また、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法は、前記成分のアルミニウム合金を、溶解、鋳造して鋳塊とする鋳造工程と、前記鋳塊を、到達温度４５０〜５３０℃で１回の熱処理を行うことにより均質化する均熱処理工程と、均質化した前記鋳塊を、冷却することなく熱間圧延して熱間圧延板とする熱間圧延工程と、前記熱間圧延板を、焼鈍することなく、冷間圧延する冷間圧延工程と、を含み、前記熱間圧延工程は、終了温度が３００〜３８０℃であり、前記冷間圧延工程は、総圧延率８０〜９０％であることを特徴とする。

このように、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法は、均熱処理工程における熱処理の温度が４５０〜５３０℃であることから、従来から行われてきた常法（２回均熱、２段均熱）と比較し、大幅に温度を下げることができる。さらに、常法とは異なり、均熱処理工程における熱処理は１回でよい。したがって、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法によると、製造時の省エネルギー化・環境負荷軽減を図ることができる。
また、均熱条件を前記のように規定することで、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物を積極的に形成させ、固溶Ｍｇ量の大幅増加による成形性の低下という問題を回避することができる。

また、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法の前記冷間圧延工程の冷間圧延は、タンデム方式の圧延機を用いて行うことが好ましい。
タンデム方式の圧延機を用いることで、シングル方式の圧延機と比較して、１回の通板における圧延率を高くすることができる。これにより、１回の通板における発熱量が安定して高くなり、コイルハンドリング時間の短縮、生産歩留まりの向上、エネルギー消費の減少等を図ることができる。そのため、冷間圧延を効率的、経済的に行うことができ、アルミニウム合金板の生産性が向上する。

本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板によれば、Ｍｎ含有量を０．８質量％以下に制限しても、他の成分との組み合わせにより缶胴材（キャンボディ材）として十分に満足できる性能を発揮させることができる。よって、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板によれば、Ｍｎの含有量を低減させることができる。
また、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板によれば、各成分を所定量に規定していることから、均熱処理工程における熱処理の温度を従来よりも大幅に低下させるとともに熱処理を１回に制限することができる。したがって、製造時の省エネルギー化・環境負荷軽減を図ることができる。さらに、各成分を所定量に規定していることから、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物を積極的に形成させ、アルミ缶の成形性を向上させることができる。
そして、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法によれば、均熱処理工程における熱処理の温度を従来よりも大幅に低下させるとともに熱処理を１回に制限していることから、製造時の省エネルギー化・環境負荷軽減を図ることができる。
また、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法によれば、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物を積極的に形成させ、アルミ缶の成形性を向上させることができる。
さらに、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板およびその製造方法は、均熱処理工程における熱処理が１回でよいことから当該工程を短縮化することができ、樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の生産性を向上させることができる。

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。 従来の一例のＤＩ缶を模式的に示す斜視図である。 （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。 （ａ）、（ｂ）は缶胴のフランジ成形性の評価方法を模式的に説明する断面図である。

以下、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板（以下、適宜、アルミニウム合金板という）およびその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板とは、表面（片面または両面）に樹脂からなる保護層を被覆して缶胴に成形する缶胴用のアルミニウム合金板のことである。

≪樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板≫
アルミニウム合金板は、ベーキング処理後の耐力が所定値以上であって、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇを所定量含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、さらに、前記Ｓｉと前記Ｆｅとの比（Ｓｉ／Ｆｅ）を所定値以下に、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率を所定量以上に規制したものである。
以下、アルミニウム合金板の成分の限定理由およびアルミニウム合金板の特性について説明する。

＜Ｓｉ：０．１０〜０．４０質量％＞
Ｓｉは、熱間圧延時の再結晶挙動および集合組織に影響を及ぼす元素である。また、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物を形成することで強度を低下させ、成形性にも寄与する。
Ｓｉの含有量が０．１０質量％未満では、０−１８０°耳が高くなり、しごき加工時の耳切れの発生、ひいてはティアオフ（缶胴割れ）が生じやすい。また、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の形成が不足し、強度過大によりフランジ割れも生じやすくなる。一方、Ｓｉの含有量が０．４０質量％を超えると、ホットコイルで再結晶しにくくなるため、加工組織（未再結晶部）の残存により加工性が低下し、ティアオフが生じやすい。
したがって、Ｓｉの含有量は、０．１０〜０．４０質量％とする。

＜Ｆｅ：０．３５〜０．８０質量％＞
Ｆｅは、熱間圧延時の再結晶挙動および集合組織に影響を及ぼす元素である。
Ｆｅの含有量が０．３５質量％未満では、ホットコイルで再結晶しにくくなるため、加工組織の残存により加工性が低下し、ティアオフが生じやすい。一方、Ｆｅの含有量が０．８０質量％を超えると、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物が多く形成されてしまい、ＤＩ缶のフランジ成形時にクラック（フランジ割れ）が発生しやすくなる。
したがって、Ｆｅの含有量は、０．３５〜０．８０質量％とする。

＜Ｃｕ：０．１０〜０．３５質量％＞
Ｃｕは、アルミニウム合金板の強度に寄与する元素である。
Ｃｕの含有量が０．１０質量％未満では、強度が不足し、ボトル缶の首部座屈強度不足や、ＤＩ缶の耐圧強度が不足する。一方、Ｃｕの含有量が０．３５質量％を超えると、ホットコイルで再結晶しにくくなるため、加工組織の残存により加工性が低下し、ティアオフが生じやすい。また、強度過大によりフランジ割れも発生しやすくなる。
したがって、Ｃｕの含有量は、０．１０〜０．３５質量％とする。

＜Ｍｎ：０．２０〜０．８０質量％＞
Ｍｎは、アルミニウム合金板の強度に寄与するとともに、熱間圧延時の再結晶挙動および集合組織に影響を及ぼす元素である。
Ｍｎの含有量が０．２０質量％未満では、強度が不足し、ボトル缶の首部座屈強度不足や、ＤＩ缶の耐圧強度が不足する。一方、Ｍｎの含有量が０．８０質量％を超えると、ホットコイルで再結晶しにくくなるため、加工組織の残存により加工性が低下し、ティアオフが生じやすい。また、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物が多く形成されてしまい、ＤＩ缶のフランジ成形時にクラックが発生しやすくなる。
したがって、Ｍｎの含有量は、０．２０〜０．８０質量％とする。

＜Ｍｇ：１．５〜２．５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１．５質量％未満では、強度が不足し、ボトル缶の首部座屈強度不足や、ＤＩ缶の耐圧強度が不足する。一方、Ｍｇの含有量が２．５質量％を超えると、熱間圧延時に表面が焼き付きやすく、製缶したときに缶壁部にフローマークによる外観不良が生じやすい。また、強度が上がりすぎ、ティアオフやフランジ割れが生じやすい。
したがって、Ｍｇの含有量は、１．５〜２．５質量％とする。

＜残部：Ａｌおよび不可避的不純物＞
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：０．１０質量％以下、Ｂ：０．０５質量％以下の含有は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。

ここで、Ｓｉ、Ｆｅについては、アルミニウム合金中に含有される総量のみならず、Ｆｅに対するＳｉの含有量の比（Ｓｉ／Ｆｅ）についても所定値以下に規制する。

＜Ｓｉ／Ｆｅ：０．７５以下＞
Ｆｅに対するＳｉの含有量の比（Ｓｉ／Ｆｅ）は０．７５を超えると、ホットコイルで再結晶しにくくなり、加工組織の残存により加工性が低下し、ティアオフが生じやすい。
したがって、Ｆｅに対するＳｉの含有量の比（Ｓｉ／Ｆｅ）は、０．７５以下とする。

＜Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率：０．１０％以上＞
アルミニウム合金板は、断面の板厚方向中心部において、最大長が１μｍ以上のＭｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率が０．１０％以上となる。なお、断面の板厚方向中心部とは、具体的には、板厚方向（０．３〜０．７）×ｔの部位（ｔ：板厚）を指す。
面積率が０．１０％未満では、材料強度が高くなりすぎ、しごき加工時にティアオフが発生しやすく、また、フランジ成形時に割れが生じやすい。
したがって、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率を０．１０％以上とする。

そして、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率は、前記Ｍｇ、Ｓｉの含有量により制御することができる。また、後記の均熱処理工程の処理条件（温度範囲、処理回数）を適性化することにより制御することができる。

Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の検出手段には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の適用が一例として挙げられる。Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物はＳＥＭの組成（ＣＯＭＰＯ）像において母相とのコントラストで識別でき、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物はＡｌ母相より白く写り、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物はＡｌ母相より黒く写る。アルミニウム合金板の断面の板厚方向中心部におけるＭｇ_２Ｓｉ金属間化合物においては、アルミニウム合金板を切り出して、圧延方向と板厚方向を含む切断面を研磨して鏡面に仕上げて観察面とし、板厚方向（０．３〜０．７）×ｔの部位（ｔ：板厚）を観察する。この領域から好ましくは複数の視野を合計１ｍｍ^２以上観察、撮影し、画像処理装置等を用いてＭｇ_２Ｓｉ金属間化合物についての面積率を測定する。

＜ベーキング処理後の耐力：２２５〜２７０Ｎ／ｍｍ^２＞
樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、当該アルミニウム合金板に対して印刷・塗装後の焼付けを想定した条件である「２７０℃、２０秒間」という熱処理を施した後の耐力（０．２％耐力）が重要な指標となる。
なお、当該耐力は、前記Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇの含有量、後記の均熱処理工程の処理条件（温度範囲、処理回数）の適性化、および後記の冷間圧延率により制御することができる。

アルミニウム合金板に２７０℃で２０秒間の熱処理を施した後の耐力が２２５Ｎ／ｍｍ^２以上であることにより、樹脂被覆缶胴用としての缶強度等の缶特性を満足することができる。なお、２７０Ｎ／ｍｍ^２を超えると、成形時に高い加工力が必要となるため、成形性が低下する。
したがって、２７０℃×２０秒のベーキング処理後の耐力は、２２５〜２７０Ｎ／ｍｍ^２とする。

アルミニウム合金板は、さらに任意成分として、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎのうち１種以上を所定量含有してもよい。
＜Ｃｒ：０．１０質量％以下＞
板表面に樹脂被覆を施した後に缶を成形するタイプのアルミニウム合金板は、樹脂被覆の前処理として、樹脂の密着性向上のために板にリン酸クロメート処理を行う。したがって、Ｃｒの含有量は樹脂被覆を施さないものと比べて必然的に多くなる。ここで、Ｃｒの添加を許容することで、これら樹脂被覆タイプのアルミニウム合金板を製缶する際に発生する屑の使用量を増やすことができる。一方、Ｃｒの含有量が０．１０質量％を超えると、ホットコイルで再結晶しにくくなるため、加工組織の残存により加工性が低下し、ティアオフが生じやすい。
したがって、Ｃｒの含有量は、０．１０質量％以下とする。

＜Ｔｉ：０．１０質量％以下＞
Ｔｉは、鋳塊組織の微細化に寄与する元素である。Ｔｉを添加することにより鋳造時に鋳塊組織を微細化すると、鋳造性が向上して高速鋳造が可能となる。その効果は０．０１質量％以上の添加により得られる。但し、０．１０質量％を超える量を添加すると、フィルターの目詰まりが早くなるため、鋳造中に次第に溶湯がフィルターを通過しにくくなり、ついには鋳造を中止せざるを得なくなる。
したがって、Ｔｉの含有量は、０．１０質量％以下とする。
なお、Ｔｉを添加する場合には、Ｔｉ：Ｂ = ５：１の割合とした鋳塊微細化剤（Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ）を、ワッフルあるいはロッドの形態で鋳造前の溶湯に添加するため、含有割合に応じたＢも必然的に添加される。

＜Ｚｎ：０．４０質量％以下＞
Ｚｎは、不純物と判断される元素である。Ｚｎの含有量が０．４０質量％以下であれば、材料特性、缶特性に影響を及ぼさない。なお、原料中へのスクラップ配合率の向上（たとえば熱交換器用クラッド材のスクラップ使用量の向上）、ひいてはコストダウンのために、Ｚｎの積極添加は有効である。
したがって、Ｚｎの含有量は、０．４０質量％以下とする。

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。
≪樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法≫
樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法は、鋳造工程、均熱処理工程、熱間圧延工程および冷間圧延工程を含むものである。
以下、各工程について説明する。

＜鋳造工程＞
鋳造工程は、前記組成を有する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。
アルミニウム合金を溶解、鋳造する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。例えば、真空誘導炉を用いて溶解し、連続鋳造法や、半連続鋳造法を用いて鋳造することができる。

＜均熱処理工程＞
均熱処理工程は、鋳造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、均熱処理工程においては、到達温度４５０〜５３０℃で１回の熱処理を行う。到達温度が４５０℃未満では、熱間仕上げ圧延時の巻取り温度が不十分となるので、ホットコイルで再結晶しない。また、圧延自体が困難となる。一方、到達温度が５３０℃を超えると、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の形成量が少なくなるため、材料強度が高くなり、成形性が低下する。
なお、前記の低い熱処理温度で、且つ、１回のみの熱処理であっても、前記組成を有するアルミニウム合金を用いることにより、缶胴材（キャンボディ材）として十分満足できる性能を発揮させることができる。

また、均熱処理における保持時間（４５０℃以上になってから４５０℃未満となるまでの時間）は、２時間以上であることが好ましい。
保持時間が２時間未満であると、十分な均質化が得られないからである。

＜熱間圧延工程＞
熱間圧延工程は、均熱処理工程で均質化熱処理された鋳塊を冷却することなく熱間圧延して圧延板を作製する工程である。
ここで、熱間圧延工程においては、終了温度を３００〜３８０℃とする条件で熱間圧延を行う。終了温度が３００℃未満では、ホットコイルで再結晶せず、加工組織の残存により冷間圧延した後の製品板の４５°耳が高く、しごき加工時のティアオフが生じやすい。一方、終了温度が３８０℃を超えると、板表面の酸化皮膜増大・焼き付き発生により、缶の表面品質を低下させ商品価値がなくなる。
なお、熱間圧延する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。

＜冷間圧延工程＞
冷間圧延工程は、熱間圧延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、冷間圧延工程においては、総圧延率を８０〜９０％とする条件で冷間圧延を行う。総圧延率が８０％未満では強度不足となってしまう。一方、総圧延率が９０％を超えると強度過大および４５°耳の増加を招いてしまう。なお、この４５°耳の増加は、しごき加工時のティアオフの多発につながってしまう。

冷間圧延工程においては、冷間圧延間の焼鈍（中間焼鈍）は行わない。焼鈍を行うと、成形時の加工硬化が大きくなり、ネック成形時のシワの発生等によりネック成形性が劣化するためであり、また、工程が増えることで、コストアップになるためである。

冷間圧延工程における冷間圧延は、タンデム方式の圧延機（タンデム圧延機）で行うのが好ましい。タンデム方式の圧延機を用いることで、シングル方式の圧延機と比較して、１回の通板における圧延率を高くすることができる。これにより、１回の通板における発熱量が安定して高くなり、コイルハンドリング時間の短縮、生産歩留まりの向上、エネルギー消費の減少等を図ることができる。そのため、冷間圧延を効率的、経済的に行うことができ、アルミニウム合金板の生産性が向上する。

以上説明した本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板は、図１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２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。

なお、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板をラミネート材（樹脂が被覆したアルミニウム合金板）とする場合には、従来公知のラミネート材に適用されている各種の樹脂フィルムを、当該樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の表面に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を施せばよい。

本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を用いたラミネート材Ａを、図１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３（ａ）に示すように、ラミネート材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。

また、本発明に係る樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板を用いたラミネート材Ａを、図２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３（ｂ）に示すように、ラミネート材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。

次に、本発明に係る包装容器用アルミニウム合金板について、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。

≪アルミニウム合金板の作製≫
表１の実施例１〜１２および比較例１〜２０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し、半連続鋳造法により厚さ６００ｍｍの鋳塊を作製した。
次に、この鋳塊を面削し、その後均熱処理、続いて熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延を行い、ホットコイル（熱間圧延板）を製造した。更に、このホットコイルに冷間圧延を施し、アルミ缶用のアルミニウム合金板（板厚０．３００ｍｍ）とした。
なお、均熱処理、熱間圧延（熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延）および冷間圧延における各条件については、表１に示すとおりである。

＜アルミニウム合金板の特性＞
次に、このようにして製造されたアルミニウム合金板の特性として、製造後（すなわち、冷間圧延後）における２７０℃×２０秒のベーキング処理（熱処理）後の０．２％耐力を以下の測定方法により求めた。
２７０℃で２０秒のベーキング処理を施したアルミニウム合金板からＪＩＳ５号試験片を採取し、この試験片を用いて、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して引張試験を行い、ベーキング処理後の０．２％耐力を測定した。

＜Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率＞
また、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率を以下の測定方法により求めた。
アルミニウム合金板を切り出して樹脂埋めし、圧延方向と板厚方向を含む面を観察面となるように研磨して鏡面とし、この鏡面化された面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて、加速電圧１５ＫＶ、倍率５００倍の組成（ＣＯＭＰＯ）像で２０視野観察した。観察視野は、板厚方向（０．３〜０．７）×ｔの部位（ｔ：板厚）とした。母相より白く写る部分をＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物またはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物と見なし、母相より黒く写る部分をＭｇ_２Ｓｉ系金属間化合物と見なして、画像処理により最大長が１μｍ以上の金属間化合物の面積の合計を求め、面積率を算出した。

≪ＤＩ缶の缶胴の作製≫
アルミニウム合金板にリン酸クロメート処理を施し、両面に厚さ１６μｍのポリエチレンテレフタラート樹脂フィルムをラミネートした。この板に絞り成形（カップ成形）、その後ＤＩ成形（しごき成形）を行い、開口部をトリミングして外径６６ｍｍ、高さ１２４ｍｍ、側壁厚さ０．１ｍｍ（フィルムを含まない）の有底筒形状の缶胴とした。そして、印刷・塗装後の焼付けを想定した２７０℃×２０秒の熱処理を行って供試材とした。

≪ＤＩ缶成形評価≫
＜しごき加工性＞
各供試材について１００００缶ずつブランク径１４０ｍｍ、カップ径９０ｍｍのカップ成形を行ったのち、第３しごき時のしごき加工率を４０％としてＤＩ成形を行い、そのときのティアオフ（缶胴割れ）発生数が４缶以下であれば「良好：○」、５缶以上発生した場合を「不良：×」と判断した。

＜フランジ成形性評価＞
前記缶胴２０缶について開口部に４段のネック成形を施して、開口部の内径を５７．３ｍｍとした。この缶胴を、図４（ａ）に示すように缶底を固定して、開口部から拡缶治具を挿入して缶底へ向けて押し込むことにより開口部の縁を外側に拡げた。治具の挿入部分の径および立ち上がりのＲ（図４のＤ，Ｒ）はそれぞれ５７．３ｍｍ、３．０ｍｍであり、缶胴との接触部には潤滑剤（Ｃａｓｔｒｏｌ製水溶性塑性加工油剤Ｎｏ．７００）を塗布した。缶胴に開口部の端部が破断するまで治具を押し込み、拡缶率（（（拡缶後の開口部直径／拡缶前の開口部直径）−1）×１００％）を測定した。
平均拡缶率が１２％以上であれば「良好：○」、１２％未満であれば「不良：×」と判断した。

＜耐圧強度評価＞
前記缶胴２０缶について水圧式耐圧強度測定器にて内圧をかけていき、バックリングしたときの内圧の最大値を耐圧強度として評価した。その値（平均値）が６４７ｋＰａ以上（６．６ｋｇ／ｃｍ^２以上）の場合を「良好」とし、６４７ｋＰａ未満（６．６ｋｇ／ｃｍ^２未満）のものを「不良」と判断した。

＜フローマーク評価＞
前記缶胴２０缶の側壁部を目視観察し、すべての缶についてループ状の黒い線（フローマーク）が１本以下であれば「良好：○」とし、２本以上認められる缶が１缶でもあれば「不良：×」とした。

アルミニウム合金板の組成、製造条件、および各試験結果を表１に示す。なお、表１において、本発明の構成を満たさないもの、および耐圧強度評価において不良と判断したものについては、数値に下線を引いて示す。

表１に示すように、実施例１〜１２は、いずれも、本発明で規制した条件を満足しているので、しごき加工性、フランジ成形性評価、耐圧強度評価、およびフローマーク評価のいずれにおいても良好であった。
一方、比較例１〜２０は、本発明の要件のうちのいずれかを満たしていないので、以下のような好ましくない結果が得られた。
以下に、比較例の試験結果について説明する。

比較例１は、Ｓｉの含有量が下限値未満のため、０−１８０°耳が増大し、且つ、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率が下限値未満のため、しごき加工性およびフランジ成形性が不良であった。比較例２は、Ｓｉの含有量が上限値を超えるため、ホットコイルで再結晶せず、加工組織の残存によりしごき加工性が不良であった。

比較例３は、Ｆｅの含有量が下限値未満のため、ホットコイルで再結晶せず、加工組織の残存によりしごき加工性が不良であった。
比較例４は、Ｆｅの含有量が上限値を超えるため、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増え、フランジ成形性が不良であった。

比較例５は、Ｃｕの含有量が下限値未満のため、缶強度が不足し、耐圧強度が不良であった。比較例６は、Ｃｕの含有量が上限値を超えるため、ホットコイルで再結晶せず、加工組織の残存によりしごき加工性が不良であった。また、強度過大によりフランジ成形性も不良であった。

比較例７は、Ｍｎの含有量が下限値未満のため、缶強度が不足し、耐圧強度が不良であった。比較例８は、Ｍｎの含有量が上限値を超えるため、ホットコイルで再結晶せず、加工組織の残存によりしごき加工性が不良であった。

比較例９は、Ｍｇの含有量が下限値未満のため、缶強度が不足し、耐圧強度が不良であった。比較例１０は、Ｍｇの含有量が上限値を超えるため、熱間圧延時に表面が焼き付き、フローマークが不良であった。加えて、強度過大によりしごき加工性およびフランジ成形性が不良であった。

比較例１１は、Ｓｉ／Ｆｅが所定値を超えるため、ホットコイルで再結晶せず、加工組織の残存によりしごき加工性が不良であった。
比較例１２は、Ｃｒが上限値を超えるため、ホットコイルで再結晶せず、未再結晶残存によりしごき加工性が不良であった。比較例１３は、Ｔｉが上限値を超えるため、フィルターの目詰まりにより鋳造中に溶湯がフィルターを通過しなくなり、鋳造を中止せざるを得なくなった。

比較例１４は、均熱処理の温度が下限値未満のため、熱間圧延を行うことができなかった。比較例１５は、均熱処理の温度が上限値を超えるとともに、Ｍｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率が下限値未満のため、強度過大によりしごき加工性およびフランジ成形性が不良であった。

比較例１６は、熱間圧延終了温度が下限値未満であり、ホットコイルで加工組織（未再結晶）が残存していた。これにより、缶の成形性が低下することが明らかだったので、冷間圧延以降の工程へは進行しなかった。比較例１７は、熱間圧延終了温度が上限値を超えており、ホットコイル表面の焼付きが顕著であった。これにより、缶の表面品質が低下する（＝缶の商品価値がなくなる）ことが明らかだったので、冷間圧延以降の工程へは進行しなかった。

比較例１８は、冷間圧延率が下限値未満のため、強度不足となり、耐圧強度が不良となった。比較例１９は、冷間圧延率が上限値を超えるため、４５°耳の増加および強度過大により、しごき加工性およびフランジ成形性が不良であった。

比較例２０は、Ｍｎの含有量が所定値を超えるとともに、Ｍｇの含有量が所定値未満であった。その結果、ホットコイルで再結晶していなかったため、冷間圧延以降の工程へは進行しなかった。
なお、比較例２０のアルミニウム合金板は、特許文献１に記載（合金Ａ）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、従来のアルミニウム合金板は、均熱処理工程における熱処理の温度を従来よりも低下させるとともに熱処理を１回に制限してしまうと、そもそもホットコイルの時点で満足な材料組織とならない。そのため、缶の評価を行うまでもなく、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、優れていることが明らかとなった。

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広く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広く改変・変更等することが可能であることはいうまでもない。

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 ラミネート材

Claims (4)

1. ２７０℃×２０秒のベーキング処理後の耐力が２２５〜２７０Ｎ／ｍｍ^２である樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板であって、
   Ｓｉ：０．１０〜０．４０質量％、Ｆｅ：０．３５〜０．８０質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．２０〜０．８０質量％、Ｍｇ：１．５〜２．５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、
   前記Ｆｅに対する前記Ｓｉの含有量の比（Ｓｉ／Ｆｅ）が０．７５以下であり、
   断面の板厚方向中心部において、最大長が１μｍ以上のＭｇ_２Ｓｉ金属間化合物の面積率が０．１０％以上であることを特徴とする樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板。
2. さらに、Ｃｒ：０．１０質量％以下、Ｚｎ：０．４０質量％以下、Ｔｉ：０．１０質量％以下のうち１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板。
3. 請求項１または請求項２に記載の成分を含有するアルミニウム合金を、溶解、鋳造して鋳塊とする鋳造工程と、
   前記鋳塊を、到達温度４５０〜５３０℃で１回の熱処理を行うことにより均質化する均熱処理工程と、
   均質化した前記鋳塊を、冷却することなく熱間圧延して熱間圧延板とする熱間圧延工程と、
   前記熱間圧延板を、焼鈍することなく、冷間圧延する冷間圧延工程と、を含み、
   前記熱間圧延工程は、終了温度が３００〜３８０℃であり、
   前記冷間圧延工程は、総圧延率８０〜９０％であることを特徴とする樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。
4. 前記冷間圧延工程の冷間圧延は、タンデム方式の圧延機を用いて行うことを特徴とする請求項３に記載の樹脂被覆缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。

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