JP3248803B2 - 開缶性に優れたフルオープンエンド用Ａｌ合金板とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、飲料缶を除く、食品包
装の食缶用エンド材に係り、更に詳細には、開缶に缶切
りを必要とせず、缶蓋に取付けられたリングプル(ＲＰ)
タブを引き上げることにより、缶蓋部が全面で開口する
フルオープンエンド(以下、ＦＯＥという)用Ａl合金板
とその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】食缶と
はブリキ、アルミニウム材、ティンフリースチール(Ｔ
ＦＳ)などの薄板で作られた容器であり、食品を充填・
密封して、加熱殺菌するか、或いは予め加熱殺菌した食
品を無菌的に充填・密封して缶詰とするものである。

【０００３】これまで、食缶の蓋は、開缶に缶切りを必
要とし、非常に面倒であったが、近年、開缶に缶切りを
不要とし、缶蓋に取付けられたＲＰタブを引き上げるこ
とにより、缶蓋部が全面で開口するＦＯＥが普及してき
ている。

【０００４】ＦＯＥにはアルミニウム材とブリキが使用
されているが、開缶性の観点からアルミニウムが普及し
つつある。しかしながら、ＦＯＥは開口部が大きいた
め、飲料缶等に用いられているパーシャルオープンエン
ドに比べ、開缶荷重が高く、開缶荷重の低減が必要であ
る。

【０００５】ＦＯＥには、開缶が容易になるように、塗
装後開口部にスコアと呼ばれる楔型の圧入加工が施され
ており、スコアの加工率を大きくすることによって開缶
荷重の低減を図ることは可能であるが、缶蓋内面の塗膜
欠陥が大きくなり、内容物によっては塗膜欠陥部から腐
食を生じる可能性がある。

【０００６】また、塗膜欠陥を補修するため、リペアを
行った場合やレトルトなどにより、スコア加工後熱処理
を受けると、開缶荷重は増加し、開缶性が低下する傾向
にある。

【０００７】従来より、食缶用ＦＯＥ材としては、ＡＡ
５０５２等の成分を有するＡl合金鋳塊を熱間圧延した
後、比較的高い圧延率で冷間圧延された材料が用いられ
ているが、ＡＡ５０５２合金を用いた場合では、開缶時
のスコア引き裂き荷重が高く、引き裂きの進展性が悪い
ため、スコア以外の箇所に亀裂が生じ、飲み口全面が開
口されない場合があった。また、引き裂き荷重は、高強
度化によって軽減されるものの、前記ＡＡ５０５２で強
度を向上させるためには、更に高冷間圧延する必要があ
り、しかし、高冷間圧延した場合には結晶粒が偏平伸長
粒となり、ＦＯＥの重要な特性の１つであるＲＰタブ取
付けのためのリベット加工性が低下するという問題があ
った。

【０００８】これに対して、ビール、炭酸飲料等のパー
シャルエンドによく用いられているＡＡ５１８２合金で
は、強度が高くなり、開缶時の引き裂き荷重を軽減する
ための充分な強度を得ることが可能なものの、食缶には
ブリキを用いた３Ｐ(ピース)缶が多く使用されており、
ボディの衝撃吸収性が劣るため、スコア部での割れが生
じる可能性がある。したがって、エンド自体の衝撃吸収
性を保持するには大幅な高強度化は不利となる。

【０００９】また、特開昭６３−２８６５４６号に提案
されている製造方法は、飲料缶等のキャンエンド材の製
造方法であり、この方法では、最終板厚に冷間加工した
後、１００〜２５０℃の温度で仕上げ焼鈍により強度の
調整を行うが、仕上げ焼鈍を施した材料は開缶時の変形
量が大きくなり、開缶荷重を増加させることになる。

【００１０】したがって、従来の材料及び製造方法で
は、食缶用ＦＯＥエンド材としての必要特性を満足する
ことができず、開缶性を向上させるためには、十分な引
き裂き性を有した材料が必要となってくる。

【００１１】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、前記要望に応えるべくなされたものであって、開缶
性に優れた食缶ＦＯＥ用Ａl合金板及びその製造方法を
提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、本発明は、Ｍg：１.７０〜２.７０％、
Ｍn：０.３０〜０.６０％、Ｆe：０.１０〜０.３０％を
必須成分として含み、必要に応じて更にＳi≦０.３０
％、Ｔi≦０.２０％、Ｃu≦０.２０％の１種又は２種以
上を含有し、残部がＡl及び不可避不純物からなる化学
成分を有し、製品板表面から見た際、３〜２０μmのＡl
−Ｆe−Ｍn系金属間化合物が面積占有率で０.３〜１.０
％であることを特徴とする開缶性に優れた食缶フルオー
プンエンド用Ａl合金板を要旨としている。

【００１３】また、他の本発明は、上記の化学成分を有
するＡｌ合金鋳塊を４７０〜５３０℃で均熱化処理した
後、熱間圧延を施し、更に３０％以上の冷間圧延を施
し、３６０〜５４０℃の範囲で中間焼鈍を施した後、圧
延率で３０〜８０％で冷間圧延してＡｌ合金板を得るこ
とを特徴とする開缶性に優れた食缶フルオープンエンド
用Ａｌ合金板の製造方法を要旨としている。本発明のこ
の方法では、冷間圧延後、仕上げ焼鈍を施さない。製造
された食缶フルオープンエンド用Ａｌ合金板は冷間圧延
のままのＡｌ合金板である。

【００１４】

【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。まず、本
発明の知見を得るに至った検討結果を説明する。

【００１５】前記目的を達成するため、本発明者らは、
現有材料を用いて、金属間化合物を増加させた場合の開
缶性の向上に着目し、開缶性に優れた食缶ＦＯＥ用Ａl
合金材料の開発を目的として、鋭意研究を重ねた。

【００１６】まず、本発明者らが金属間化合物と開缶性
の関係について調査した結果、金属間化合物が多い程、
開缶時の引き裂き荷重が低くなることが判明した。金属
間化合物の増加が引き裂き性向上に寄与することは、
「軽金属学会第７４回春期大会講演概要集」ｐ.９１〜
９２にて明らかにされているが、この技術では、３００
４合金板にスコアを施した場合、引き裂き荷重を低下さ
せるためには、Ｆe添加量の大幅な増加が必要であるこ
とを示している。

【００１７】しかしながら、本発明が対象としている食
缶ＦＯＥの耐食性、成形性を考慮すると、Ｆe添加量の
上限は０.３％であり、Ｆe添加量のみによる開缶性の大
幅な向上は期待できないことが究明された。

【００１８】そこで、ＦeとＭn量及び製造条件を調整
し、金属間化合物径を変化させたところ、比較的少ない
Ｆe添加量で引き裂き性を向上させることが可能である
ことが判明した。

【００１９】その効果は、Ａl−Ｆe−Ｍn系金属間化合
物において、３μm以上で顕著に認められ、同一面積率
ならば比較的金属間化合物径の大きいものが多い方が良
好であることが判明した。しかしながら、金属間化合物
の粗大化はＦＯＥの重要な特性でもあるリベット成形性
の低下を招くため、２０μm以下に制御する必要がある
ことがわかった。

【００２０】また、ＦＯＥの強度範囲(耐力２１５〜２
７５Ｎ／mm²)では比較的高強度の方が開缶性に優れ、更
には仕上げ冷間圧延後の安定化焼鈍を施さない方が引き
裂き性に優れ、開缶性が向上することが判明した。

【００２１】そこで、中間焼鈍後の圧延率を適度にコン
トロールすることにより、比較的高強度で開缶性に優れ
た食缶ＦＯＥ用材料が安定化焼鈍なしで得られることを
見い出したものである。

【００２２】本発明は、かゝる知見に基づき、化学成分
を調整すると共に、均熱条件、冷間圧延工程(中間焼鈍
を含む)の条件を規制することにより、初期の目的を達
成可能にしたものである。

【００２３】次に、本発明におけるＡl合金の化学成分
の限定理由について説明する。

【００２４】Ｍg：Ｍgは強度の付与するために重要な元
素であり、本発明では必須成分とするものである。食缶
ＦＯＥ材として少なくとも１.７０％以上添加しないと
十分な強度を得ることができない。しかし、過多に添加
すると強度が高すぎることによって落下時の衝撃によっ
てスコアに割れを生じる可能性があり、また、成形性の
低下を招くため、添加量の上限は２.７０％である。し
たがって、Ｍgの添加量は１.７０〜２.７０％の範囲と
する。

【００２５】Ｍn：Ｍnの添加は開缶性向上に寄与する引
き裂き性を向上させるＡl−Ｆe−Ｍn系金属間化合物の
生成及び強度向上に大きな効果を示し、Ｍnも本発明で
は必須成分とするものである。引き裂き性向上の効果が
現れるには少なくとも０.３０％以上を添加しなければ
ならない。しかし、過多に添加すると微細な金属間化合
物の生成数が多くなりすぎ、成形性の低下を招くと共
に、開缶性向上に寄与しなくなってくる。したがって、
Ｍnの添加量は０.３０〜０.６０％とする。

【００２６】Ｆe：Ｆeの添加は開缶性を向上させるＡl
−Ｆe−Ｍn系金属間化合物の生成に効果を示す。また、
エンド材として必要な特性である成形性を向上させる結
晶粒微細化に大きな効果を示し、その添加量が多いほど
微細化される。しかし、０.１０％未満ではその効果が
認められず、また０.３０％を超えて添加すると食缶Ｆ
ＯＥの重要な特性である耐食性の低下を招くと共に、巨
大金属間化合物の生成及び晶出物の生成数が多くなりす
ぎ、成形性の低下を招く。したがって、Ｆeの添加量は
０.１０〜０.３０％とする。

【００２７】金属間化合物：ＦeとＭnの添加により(Ｆ
e、Ｍn)Ａl₆等の金属間化合物が生成されるが、開缶性
の向上に寄与するのは３μm以上の金属間化合物であ
り、製造条件によって調整する必要がある。しかし、巨
大金属間化合物の生成は成形性の低下を招くため、２０
μm以下に制御する必要がある。また、製品板表面から
見た際、これらの金属間化合物の面積占有率が０.３〜
１.０％であることが好ましい。これは、０.３％未満で
は引き裂き性の効果は認められず、また１.０％を超え
ると成形性の低下が顕著になるためである。

【００２８】なお、本発明では、上記Ｍg、Ｍn及びＦe
を必須成分とするが、以下の元素の１種又は２種以上を
必要に応じて適量にて含有させることが可能である。

【００２９】Ｓi：Ｓiの添加は引き裂き性を向上させる
Ｍg−Ｓi系金属間化合物の生成に効果を示す。しかし、
過多に添加すると金属間化合物の生成数が多くなりす
ぎ、成形性を著しく低下させるため、Ｓiの添加量は０.
３０％以下とする。

【００３０】Ｔi：Ｔiは組織を安定化させるために有効
な元素であるものの、その添加量が多いと巨大金属間化
合物を生成して成形性を低下させる。したがって、Ｔi
の添加量は０.２０％以下とする。

【００３１】Ｃu：Ｃuの添加は強度向上に効果を示す。
しかし、過多に添加するとエンドとしての重要な特性で
ある耐食性の低下を招き、加工硬化が大きくなるために
強度が高くなりすぎ成形性の低下を招く。したがって、
Ｃuの添加量は０.２０％以下とする。

【００３２】次に本発明の製造工程について説明する。

【００３３】上記化学成分を有するＡl合金は、常法に
より溶解、鋳造するが、得られた鋳塊に対する均質化熱
処理は、製品板の表面に見られるＡl−Ｆe−Ｍn系の金
属間化合物が３〜２０μmになるような条件、すなわ
ち、４７０〜５３０℃で実施する。均質化熱処理温度が
４７０℃未満では金属間化合物が充分成長できないた
め、開缶性の低下を招き、一方、５３０℃を超えるとバ
ーニングの発生、また発生しなくとも微細な金属間化合
物の生成が多くなりすぎ、成形性を著しく低下させるの
で好ましくない。

【００３４】均質化熱処理後、熱間圧延、冷間圧延を行
うが、本発明では、以下に示すように、所定の条件によ
る中間焼鈍を含む冷間圧延工程を行うことによって、開
缶性の向上に有効な強度レベルを設定することを特徴と
している。

【００３５】まず、中間焼鈍前の冷間圧延率は、３０％
未満では中間焼鈍後の結晶粒が大きくなり、エンドの必
要特性である成形性に悪影響を及ぼすため、３０％以上
が必要である。製品厚での成形性を考慮すると、好まし
くは６０％以上である。

【００３６】次いで中間焼鈍を行うが、中間焼鈍の温度
は３６０〜５４０℃の範囲とする。その理由は、３６０
℃未満では未再結晶を招き成形性の低下につながり、一
方、５４０℃を超えると結晶粒が粗大化して同じく成形
性を低下させるためである。

【００３７】中間焼鈍後の冷間圧延は強度に大きく影響
する条件であり、圧延率が３０％未満では必要な強度が
得られない。また、強度向上には圧延率の増大が有効な
ものの、圧延率が８０％を超えると材料の異方性が大き
くなり、材料の圧延方向に対する開口部の加工方向によ
って開缶荷重の異方性が生じる。また、成形性の低下が
顕著になるため、中間焼鈍後の冷間圧延率は３０〜８０
％の範囲とする。

【００３８】以上の製造工程及び条件により強度が調整
される。仕上げ焼鈍を施さないのは、仕上げ焼鈍によっ
て同じ強度に調整した場合、成形性は向上するものの、
開缶時の変形量が大きくなり開缶荷重を増加させること
になるためである。

【００３９】次に本発明の実施例を示す。

【００４０】

【実施例１】表１に示す化学成分を有するＡl合金の鋳
塊を、均質化熱処理として５１０℃の温度で４時間保持
し、その後、熱間圧延にて板厚を２.０mmとした。次い
で、冷間圧延により各供試材について０.７５mmの板厚
にした後、上記板厚に連続加熱焼鈍炉において到達温度
４２０℃、保持時間０秒の熱処理を施し、更に冷間圧延
により板厚０.２５mmとした。この冷延板については、
エンド材は塗装後成形加工されるため、２００℃×２０
分のベーキング処理を行い、塗装した場合と同じ条件と
した。製品板厚０.２５mmの供試材のベーキング処理後
の材料特性(機械的性質、引き裂き荷重、リベット張り
出し性)を表２に示す。

【００４１】なお、引き裂き試験方法は図１に示す通り
である。まず、４０×４０mmの板にハの字のスコア加工
を施す。スコア加工後の残厚は一般的なＦＯＥ(１４０
〜１５０μm)とほぼ同等にした。その後、板を固定し、
スコア加工面と同方向に引き上げ、引き裂き時の最大荷
重を測定した。

【００４２】リベット張り出し試験は、図２に示すよう
に、ポンチ径６mmφ、先端３Ｒの球頭ポンチにて、２５
×２５mmの板に対し、一定しわ押さえ力で、張り出し加
工を行い、張り出し高さを変化させ、限界高さを求め
た。

【００４３】表２より以下の如く考察される。本発明例
のＮo.１〜Ｎo.３は、いずれも開缶荷重が低く、開缶性
に優れている。ＦＯＥ材の必要特性であるリベット張り
出し成形性も充分兼備している。

【００４４】一方、比較例のＮo.４、Ｎo.６、Ｎo.８、
Ｎo.１０、Ｎo.１２、Ｎo.１３は、開缶性を向上させる
ための金属間化合物面積占有率又は充分な強度を有して
いないため、引き裂き荷重の低下が認められる。また、
比較例のＮo.５、Ｎo.７、Ｎo.９、Ｎo.１０、Ｎo.１
１、Ｎo.１２においては、金属間化合物が過剰に増加し
たり、高強度すぎるため、成形性の劣化が認められた。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】

【実施例２】表１のＮo.２と同じ化学成分のＡl合金鋳
塊から、表３に示す製造条件で板を製造し、耐力、引き
裂き荷重、リベット張り出し限界高さについて調べた。
その結果を表３に併記する。

【００４８】表３から明らかなように、本発明の製造方
法により得られたＡl合金板のＮo.１４〜Ｎo.１８は、
いずれも良好な引き裂き性及び成形性を示すことがわか
る。

【００４９】これに対して、比較例のＮo.１９〜Ｎo.２
６は、それぞれ製造条件を外れているため、強度不足、
強度過多による引き裂き荷重の増加、成形性の低下を生
じている。なお、比較例Ｎo.２６は、冷間圧延後に仕上
げ焼鈍を施し、本発明例Ｎo.１６と同等の耐力に調整し
たものであるが、成形性は向上するものの、開缶荷重が
増加していることがわかる。これは、仕上げ焼鈍によっ
て伸びが増加したため、開缶時のスコア破断時に破断部
近傍の変形を促し、変形に要する荷重が大きくなるため
である。

【００５０】

【表３】

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
食缶ＦＯＥ用材料において、レトルト、リペア後の開缶
時の荷重が比較的低く、エンド特性を充分に満足する材
料を得ることが可能であり、薄肉、高強度化にも充分に
対応できる。また、製造面(安定性、コスト)でも優れて
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】開缶試験方法を説明する図である。

【図２】リベット張り出し試験方法を説明する図であ
る。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で（以下同じ）、Ｍｇ：１．７０
   〜２．７０％、Ｍｎ：０．３０〜０．６０％、Ｆｅ：
   ０．１０〜０．３０％を必須成分として含み、残部がＡ
   ｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有し、製品板表
   面から見た際、３〜２０μｍのＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属
   間化合物が面積占有率で０．３〜１．０％であることを
   特徴とする開缶性に優れた食缶フルオープンエンド用Ａ
   ｌ合金板。
2. 【請求項２】 更に、Ｓｉ≦０．３０％、Ｔｉ≦０．２
   ０％、Ｃｕ≦０．２０％のいずれか１種又は２種以上を
   含有していることを特徴とする請求項１に記載のＡｌ合
   金板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の化学成分を有す
   るＡｌ合金鋳塊を４７０〜５３０℃で均熱化処理した
   後、熱間圧延を施し、更に３０％以上の冷間圧延を施
   し、３６０〜５４０℃の範囲で中間焼鈍を施した後、圧
   延率で３０〜８０％で冷間圧延してＡｌ合金板を得るこ
   とを特徴とする開缶性に優れた食缶フルオープンエンド
   用Ａｌ合金板の製造方法。