JPH0456743A - 負圧缶用アルミニウム合金板及びその製造方法と負圧缶体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、果汁、コーコー等の非炭酸飲料物用のＤＩ缶
体に関し、更に詳しくは、熱間充填後に室温まで冷却さ
れ、缶内圧が負圧（１ｋｇ　／　ｃｍ”未満）となる非
炭酸飲料用ＤＩ負圧缶体に関するものである。 （従来の技術及び解決しようとする課題）飲料物には、
ビール及びコーラ等の炭酸飲料と。 果汁及びコーヒー等の非炭酸飲料がある。 前者は、炭酸ガスを含有するため、缶側壁の凹みが生ぜ
ず、軽量缶を特長とする缶側壁の薄い２ピースのＤＩ缶
（アルミ、スチール製）が容器として用いられている。 一方、後者は、炭酸ガスを含有せず、かつ熱間充填（約
９０℃）されるので室温状態では負圧（０゜４　ｋｇ　
／　ｃｍ”　）となるため、容器としては１缶側壁の剛
性が高い３ピースのスチール缶が用いられている。 容器としては上記の２種類（２ピースのＤＩ缶と３ピー
スのスチール缶）があり、ＤＩ缶は板から、絞り・しご
き（ＤＩ）加工により製造される。 また、３ピ一ス缶は板を溶接或いは接着して製造される
。 これらの缶は、その加工方法等の相違から缶側壁部が異
なり、ＤＩ缶法では０．１１〜０．１３ｍ＋＋＋、３ピ
一ス缶法では０．２ｍｍ前後となり、缶型量に大きな差
が生じるので、ＤＩ加工法が有利である。 ところで、近年、窒素封入技術の進展により、非炭酸飲
料物用においても、容器としてＤＩ缶が用いられ始めて
いる。この技術は、窒素封入により缶内を陽圧（１ｋｇ
　／　ａｍ”以上）とするものであり。 缶側壁の凹みを防止することができる。この方法は主と
してスポーツ飲料に用いられているが、最近では他の内
容物（ウーロン茶）においても実用化が進められている
。 しかしながら、この技術（窒素封入）を採用するには設
備面及び技術面において困難な面があり、窒素封入する
ことなくＤＩ缶が採用されることが望まれている。 このような状況ことがら、窒素封入技術以外の開発も進
められてきた。例えば、缶側壁にビードを付与し、側壁
の剛性を上げる方法であり、特公昭５４−１４５５２号
、同５４−１４５５３号、特開昭６３−１２５１４９号
などが提案されている。また最近では、本発明者らの提
案（特願平２号）による缶底を内側に変形させ る方法がある。 一方、材料面では、ＤＩ缶用として３００４合金の硬質
材が多用されており、この材料の特長はＤＩ加工性に優
れることである。 しかしながら、この材料は硬質材であるため、缶側壁と
缶底部の強度は殆ど変わらず（缶側壁部の方が若干高い
２１．１倍）、したがって、負圧缶の場合には肉厚の薄
い側壁部で剛性が弱く、優先的に凹みを生じることとな
っていた。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、特に非炭酸
飲料用のＤＩ缶に適する材料を提供し、併せてその製造
方法と非炭酸飲料用ＤＩ缶を提供することを目的とする
ものである。 （課題を解決するための手段） 非炭酸飲料物用へのＤＩ缶採用には、上記３種類の方法
（窒素封入、側壁ビード加工、缶底部の内側への変形）
があるが、窒素封入を不要とする観点では側壁ビード加
工法と缶底部の内側への変形法が理想的である。 これらの方法のうち、側壁ビード加工法の場合には塗膜
の欠陥等の問題もあるので、缶底部の内側への変形法の
方が有利である。しかし、従来技術では缶側壁の厚肉化
を回避することは非常に難しいことから１本発明者らは
、この問題を効果的に解決し得る方策（側壁厚の薄肉化
′）について鋭意研究を進めた結果、ここに本発明をな
したものである。 すなわち、本発明（本発明１）は、Ｍｎ：０．５〜１．
５％及びＭｇ：０．５〜２．０％を含有し、更にＦｅ：
０．２〜０．７％、Ｓｉ：０．１〜０．５％、Ｃｕ：０
．０５〜０．５％及びＺｎ：Ｏ，ｌ〜１．０％のうちの
１種又は２種以上を含有し、残部が実質的にＡＭからな
るＤＩ缶用アルミニウム合金板において、缶側壁部の強
度が缶底部に比較して１．２倍以上高く、缶内が負圧に
なった時点で缶底部が優先して変形し得るものであるこ
とを特徴とする負圧缶用アルミニウム合金板を要旨とす
るものである。 また、この負圧缶用アルミニウム合金板の製造方法（本
発明２）は、前記化学成分を有するアルミ合金鋳塊に５
５０℃以上の均質化熱処理を施した後、通常の熱間圧延
、冷間圧延及び中間焼鈍を組み合わせて施した板に対し
、引張強度が１８〜２５　ｋｇ　／　ａｍ”となる焼鈍
を施すことにより、ＤＩ缶において借倒壁部の強度が缶
底部に比較して１゜２倍以上高く、缶内が負圧になった
時点で缶底部が優先して変形し２得る材料を得ることを
特徴とするものである。 更に、本発明に係るＤ１負圧缶体（本発明３）は、本発
明２で得られたアルミニウム合金板のＤＩ缶において、
缶内圧が１）ｃｇ／ｃ＋ａ”未満となった時点で缶底部
が缶内側に変形し、缶の内容積が８〜１５＋ｉＱ減少す
ることにより缶内圧が陽圧（１ｋｇ／ｃｌ１２以上）と
なることを特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） 先ず、本発明における化学成分の限定理由について説明
する。 Ｍｎ： Ｍｎは強度向丘としごき加工性に重要な元素であるが、
０．５％未満ではいずれの効果もなく。 また１、５％を超える場合には強度が高くなりすぎ、ま
た大きな金属間化合物が生成して成形性を低下させる。 したがって、Ｍｎは０．５〜１．５％の範囲とする。 Ｍｇ： Ｍｇは強度向上に重要な元素であると共に、Ｍｎと共存
して絞り耳の安定化に重要な元素である。 しかし、０．５％未満ではいずれの効果もなく、また２
、０％を超える場合には強度が高くなりすぎで成形性の
低下を促す。したがって、Ｍｇは０゜５〜２．０％の範
囲とする。 以上のＭｎ及びＭｇを主成分とするが、更に以下に示す
元素Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ及びＺｎのうちの１種又は２種以
上を適量で含有させる必要がある。 Ｆｅ： ＦｅはＭｎとの間でＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系の化合物を形成
し、しごき加工性の向上に重要な元素である。 しかし、０．２％未満ではこの効果が得られず、また０
、７％を超える場合には大きな金属間化合物が形成して
、成形性の低下を促す。したがって、Ｆｅは０．２〜０
．７％の範囲とする。 Ｓｊ： ＳｉはＦｅ／Ｓｉ比の減少による低耳化と上記金属化合
物への相変態（α相の形成）によるしごき加工性の向上
に効果のある元素である。しかし、０゜１％未満ではい
ずれの効果もなく、また０、５％を超える場合には鋳造
時に割れの問題を招く。したがって、Ｓｉは０．１〜０
．５％の範囲とする。 Ｃｕ： Ｃｕは強度の向上に効果があり、特に中間焼鈍を高温（
４３０℃以上の短時間焼鈍）で行う場合、製缶工程中の
ベーキングにおいて、Ｍｇとの間でＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇの
析出硬化を与える効果を有する。 しかし、０．０５％未満ではいずれの効果も得られず、
また０、５％を超える場合には耐食性の低下を招く。し
たがって、Ｃｕは０．０５〜０．５％の範囲とする。 Ｚｎ： Ｚｎは金属間化合物の微細均一化に効果のある元素であ
るが、０．１％未満ではその効果が得られず、また１゜
０％を超える場合にはその効果が飽和することになるの
で無駄となる。したがって、Ｚｎは０．１〜１．０％の
範囲とする。 次に、アルミニウム合金板の製造方法について説明する
。 上記化学成分のアルミニウム合金鋳塊について均質化熱
処理を施す。この熱処理の目的は鋳塊組織の均質化、熱
間圧延性の向上と共に製品板での低耳化にある。しかし
、５５０℃未満ではいずれの効果も得られないので、均
質化熱処理は５５０℃以上の温度で行う必要がある。な
お、加熱温度に上限値はないが、アルミニウム合金のバ
ーニング発生温度が一般的には６００℃であるので、６
００℃が限度となる。また。保持時間も特に制限されな
いが、１時間以上が望ましい。 次いで、熱間圧延、冷間圧延及び中間焼鈍を施すが、こ
れらは通常の方法及び条件でよい。具体的には、例えば
、熱間圧延終了厚を５ｍｍ以下、温度を２８０℃以上と
し、中間焼鈍としては連続焼鈍及びバッチ焼鈍のいずれ
でもよい。また冷間圧延については、中間焼鈍の前及び
後の何れか若しくは前後に行い、圧延率の合計を５０％
以上とする。 その後１本発明のポイントの一つである仕上焼鈍を施す
。この焼鈍は１缶側壁と缶底部の強度に大きな影響を与
えるものである。 焼鈍条件に関しては、製品板の引張強度が１８ｋｇ／＋
ｕ＋”未満では負圧缶の耐圧強度である約３ｋｇ／ａｍ
”（負圧缶は内容物を充填後レトルト処理として１２０
’Ｃで殺菌処理が施され、この時の耐圧強度が約３　ｋ
ｇ　／　ｃ■２である）を満足せず、また２５ｋｇ／ｌ
１ｍ２を超える場合には借倒壁強度が缶底部強度の１．
２倍以上となるが、缶内が負圧になった時点で缶底部が
反転せず、缶側壁の薄肉化が困難である。したがって、
仕上焼鈍は上記の強度が得られる条件で行う。具体的に
は、例えば、連続焼鈍で行う場合には到達温度を２５０
〜４３０℃（但し、加熱冷却速度：１００℃／ｗｉｎ以
上）の範囲であり、バッチ焼鈍で行う場合には２００〜
４００℃の範囲である。上記の強度が得られる限り、０
１缶とした場合１缶側壁部の強度が缶底部の強度の１．
２倍以上高くなるので、缶内が負圧になった時点で缶底
部が優先的して変形可能である。 次に１本発明の負圧缶体の条件について説明する。 負圧缶には、前述のとおり、耐圧と負圧の強度が要求さ
れ、耐圧については上述の強度にて満足させることがで
きるが、負圧の場合には特殊な缶底形状が要求される。 すなわち１缶底部が内側に変形し易い形状である。更に
負圧缶として使用される場合には、缶を手に持って凹む
ことがないことが重要である。缶の内容積減少量が８ｍ
Ｑ未満ではこれを満足することができず、また１５１１
ＩＱを超える場合には缶底部の変形が困難となる。 したがって、ＤＩ負圧缶体としては１缶内圧が１ｋｇ／
ｃｍ”未満となった時点で缶底部が缶内側に変形し、缶
の内容積減少量が８〜１５＋＋＋ｎの範囲とする条件を
満足する必要がある。これにより、缶内圧が陽圧（１ｋ
ｇ／ｃｍ”）となり、缶を手で持っても缶側壁の凹みの
優先的発生を防止できる。 なお、そのような缶底部形状についての規制は特になく
、内側に変形し易い形状であればよい。 例えば、第１図に示す缶底部形状は１缶底中央から両端
に向かって連続して凹状に膨出し、缶底両端部近傍にて
脚状に突出する、いわゆるカルデラ状の形状である。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 失嵐五よ 第１表に示す化学成分を有するアルミニウム合金鋳塊に
５８０℃×３時間の均質化熱処理を施した後、熱間圧延
にて３．０■厚とし、その後冷間圧延（１，０■１厚）
を施して５００℃×Ｏ秒（加熱冷却速度：　１０００℃
／ｍ）の急速加熱冷却を実施した。 更に０．３５ｍｍ厚まで冷間圧延し、３００℃で仕上焼
鈍を実施した。 得られた板材の材料特性、成形性及び告時性を第２表に
示す。 なお、供試缶は、ＤＩ加工により６６ｍｍφＸ７２ｍｍ
ｂ（缶壁最小肉厚０．１３ｍ■）とし、缶底形状は第１
図に示すとおりである。また缶底と缶壁の強度は小試験
片にて実施した。 第２表より、本発明例は、所定の耐圧強度（３ｋｇ／ｃ
Ｉ１１２以上）を満足すると同時に負圧時の缶底部反転
を満足していることがわかる。しかし、比較例ではいず
れかを満足しなかった。

【以下余白１ 実施例２ 実施例１での供試材Ｎ１１１（第１表）を用いて、缶底
部の反転量（缶の内容積減少量）を第３表の如く変化さ
せ、反転の難易及び反転後の缶内圧を求めた。 その結果、第３表に示すように、本発明範囲内のＨａ　
２は、缶としての要求特性（凹みなし）を満足すること
がわかる。比較例＆１は反転が容易であるものの、反転
後の缶内圧が陽圧（１ｋｇ　／　ｃｒ１２以上）になら
ず、側壁に凹みが発生した。 【以下余白】 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、非炭酸飲料用Ｄ
Ｉ負圧缶体の課題である側壁厚の薄肉化が可能となり１
缶内圧が負圧になっても側壁部の優先的凹みを防止でき
るので、非炭酸飲料へのアルミ化が促進され、リサイク
ルを含めアルミ缶の特長を活かすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は供試缶の缶底部形状の一例を示す断面図である
。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 手続補正書 １、事件の表示 平成２年特許願第１６５３４７号 ２、発明の名称 負圧缶用アルミニウム合金板及びその製造方法と負圧缶
体 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　神戸市中央区脇浜町１丁目３番１８号名称　（１
１９）株式会社神戸製鋼所 ４、代理人 住所　〒１１６東京都荒川区西日暮里５丁目３５８、補
正の内容 （１）　　明細書第４頁第１６行〜第１７行目の「特願
平２−　　　　号」の記載を［特願平２１５０５３４号
」に訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｍｎ：０．５〜１．５
   ％及びＭｇ：０．５〜２．０％を含有し、更にＦｅ：０
   ．２〜０．７％、Ｓｉ：０．１〜０．５％、Ｃｕ：０．
   ０５〜０．５％及びＺｎ：０．１〜１．０％のうちの１
   種又は２種以上を含有し、残部が実質的にＡｌからなる
   ＤＩ缶用アルミニウム合金板において、缶側壁部の強度
   が缶底部に比較して１．２倍以上高く、缶内が負圧にな
   った時点で缶底部が優先して変形し得るものであること
   を特徴とする負圧缶用アルミニウム合金板。
2. （２）請求項１に記載の化学成分を有するアルミ合金鋳
   塊に５５０℃以上の均質化熱処理を施した後、通常の熱
   間圧延、冷間圧延及び中間焼鈍を組み合わせて施した板
   に対し、引張強度が１８〜２５ｋｇ／ｍｍ＾２となる焼
   鈍を施すことにより、ＤＩ缶において缶側壁部の強度が
   缶底部に比較して１．２倍以上高く、缶内が負圧になっ
   た時点で缶底部が優先して変形し得る材料を得ることを
   特徴とする負圧缶用アルミニウム合金板の製造方法。
3. （３）請求項で得られたアルミニウム合金板のＤＩ缶に
   おいて、缶内圧が１ｋｇ／ｃｍ＾２未満となった時点で
   缶底部が缶内側に変形し、缶の内容積が８〜１５ｍｌ減
   少することにより缶内圧が陽圧（１ｋｇ／ｃｍ＾２以上
   ）となることを特徴とするＤＩ負圧缶体。