JPH0952135A - 耐孔食性が優れた缶蓋材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 腐食性が激しい内容物であっても孔食の発生
を防止できる耐孔食性が優れた缶蓋材を提供する。 【解決手段】 耐孔食性が優れた缶蓋材は、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金板と鋼板とをクラッドしたクラ
ッド板であり、このクラッド板の表面は、塗布型クロメ
ート処理して形成された皮膜を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐孔食性が優れた缶蓋
材に関し、特に腐食性が激しい内容物であっても孔食の
発生を防止できる耐孔食性が優れた缶蓋材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金材（以下、アルミニウム材という）は、その表面
に保護力の強い酸化皮膜が形成されている場合に、実用
上優れた耐食性を示すため、日用品及び建材等の分野に
幅広く使用されている。また、アルミニウム材は、耐食
性が優れているのに加えて、軽量であり、且つ成形性及
び開口性が優れているので、ビール、炭酸飲料及び果汁
等の清涼飲料並びに缶詰等のイージーオープンエンド並
びにフルオープンエンドとしての有用性が認められ、そ
の使用量は年々増加する傾向がある。

【０００３】この種の飲料食品用素材としては、ＪＩＳ
５０５２又は５１８２に規定されるＡｌ−Ｍｇ系合金
が一般的に使用され、通常は、これらのアルミニウム合
金板に、リン酸クロメート処理を施した後に、印刷及び
樹脂塗装を施して実用に供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術においては、以下に示す問題点がある。即
ち、この種の缶蓋用のアルミニウム合金板は、成形性が
優れ、また耐食性も比較的良好であるが、内容物中のＣ
ｌイオン濃度が数百ｐｐｍ以上と高い場合等、缶蓋が腐
食性の高い液体に接触する場合は、缶蓋を加工した際に
リン酸クロメート処理皮膜に生じたクラック内に内容物
が侵入し、缶蓋であるアルミニウム合金板の保護酸化皮
膜が破壊される。このため、アルミニウム合金板に局部
的な溶解が生じて、孔食が発生する。孔食は上述のよう
な用途の容器にとって致命的な欠陥となるので、アルミ
ニウム合金板の用途は自ら制限される。

【０００５】特に、ブリキ、ティンフリースチール又は
スチール等のようにアルミニウム材より電気化学的に貴
である材料を缶胴として使用している場合は、内容物自
体の腐食作用に加え、缶胴と電気化学的に卑なアルミニ
ウム材との間にガルバニック作用が付与されるため、缶
蓋を構成するアルミニウム材に発生する孔食の進行速度
はより一層増大する。このため、内容物によるアルミニ
ウム材の用途制限は更に厳しくなる。

【０００６】上述のような問題点を解決する方法とし
て、電気化学的に卑なアルミニウム合金板を皮材とし、
電気化学的に貴なアルミニウム合金板を芯材として構成
された缶蓋用アルミニウム合金複合板が提案されている
（例えば、特公平３−３３１０１号公報）。この缶蓋用
材料においては、皮材が芯材の犠牲陽極として作用し、
アルミニウム材の孔食による貫通を防止することがで
き、耐孔食性が向上している。しかし、このアルミニウ
ム合金複合板は、内容物中にアルミニウムが溶出すると
風味を損なうという問題点があった。

【０００７】また、ブリキ等からなる缶胴と電位がほぼ
等しいブリキ製の缶蓋を使用し、ガルバニック作用を防
止することも可能であるが、この缶蓋は開口性が劣ると
いう難点がある。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、腐食性が激しい内容物であっても孔食の発
生を防止できる耐孔食性が優れた缶蓋材を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐孔食性が
優れた缶蓋材は、アルミニウム又はアルミニウム合金板
と鋼板とをクラッドしたクラッド板と、このクラッド板
の表面を塗布型クロメート処理して形成された皮膜とを
有することを特徴とする。

【００１０】この場合に、前記アルミニウム又はアルミ
ニウム合金板は、アルミニウム板と他のアルミニウム合
金板とがクラッドされた複合板とすることもできる。ま
た、前記鋼板はステンレス鋼板であってもよい。

【００１１】更に、前記鋼板の厚さｔ_sは２乃至５０μ
ｍであり、前記クラッド板の厚さｔをｔ_sで徐した値ｔ
／ｔ_sが６乃至１５０であることが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明においては、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金板と鋼板とを積層したクラッド板を缶蓋材の基
材とし、この基材の表面を塗布型クロメート処理して皮
膜を形成したので、前記鋼板を缶内側にして缶蓋材を缶
に組み込めば、缶本体（缶胴部）が鋼製の場合に電位の
差が極めて小さくなり、内容物が塩分が強いものである
場合も腐食の発生を防止することができる。

【００１３】また、基材の他方をアルミニウム又はアル
ミニウム合金板としたので、軽量であると共に、開口性
が優れている。

【００１４】そして、このクラッド板の表面に塗布型ク
ロメート処理して皮膜を形成してあるので、缶蓋成形後
の印刷性及び樹脂コーティング性も優れている。

【００１５】

【実施例】次に、本発明について更に説明する。アルミ
ニウム、ブリキ等の鋼、ステンレス鋼及び錫の食塩水中
における金属の電位列は、アルミニウムがもっとも卑で
あり、ブリキ等の鋼、ステンレス鋼及び錫の順に貴な電
位を示す。従って、錫がメッキされたブリキ製等の缶胴
とアルミニウム材からなる缶蓋とが短絡すれば、缶胴が
カソードとなり、缶蓋がアノードとなって、アルミニウ
ム材からなる缶胴が腐食される。

【００１６】一般に、ガルバニック腐食は、短絡した金
属同士の電位差が小さいほど抑制できる。従って、内容
物の塩分濃度が高く、缶胴にブリキ又は錫を含有しない
鋼等を使用した容器の缶蓋材には、同種の材料を使用す
ることが好ましい。しかし、ブリキ又は錫を含有しない
鋼はアルミニウム材に比して開口性が劣るため、積極的
な使用が拒まれてきた。

【００１７】そこで、開口性が優れているアルミニウム
材と、缶胴用材料の鋼との電位差が小さく耐孔食性が優
れた鋼板とからなるクラッド板を缶蓋材の基材として、
このクラッド板を構成する鋼板が、缶蓋の内面側、即ち
内容物と接触する側となるようにして缶胴に組み込む。
ステンレス鋼板を含めて鋼板は、ブリキ板との電位差が
小さいため、缶胴にブリキ板を使用した容器でも、ガル
バニック腐食による缶蓋の腐食の進行を抑制することが
できる。また、缶胴に錫を含有しない鋼を使用した容器
においては、缶蓋の鋼板と缶胴との電位差は、錫メッキ
ブリキ板に比して更に小さいので、ガルバニック腐食
が、より一層抑制される。

【００１８】一方、クラッド板を構成するアルミニウム
材は、缶蓋の外面となる面に配置されるが、この缶蓋の
外面には、開口部となるためのスコア加工が施される。
本発明においては、アルミニウム材が缶蓋の外面を形成
しているので、開口性が良好である。

【００１９】次に、アルミニウム材と鋼板（ステンレス
鋼板を含む）とをクラッドする方法について説明する。
アルミニウム材と鋼板との缶蓋用クラッド板は、絞り成
形後の耳率が低くなるような方法で製造することが好ま
しい。この深絞り成形後の耳率が低いクラッド板は薄板
連続鋳造により製造したアルミニウム材を、鋼板又はス
テンレス鋼板の片面に合わせ、次いで、アルミニウム材
を２０乃至６０％、鋼板又はステンレス鋼板を４％以下
の加工率で熱間又は冷間圧接により接合して所定の板厚
とし、その後、接合強度を得るために２３０乃至４５０
℃の温度で拡散焼鈍処理を施すことにより得ることがで
きる。なお、この拡散焼鈍処理は、表面の酸化を抑制す
るために不活性な雰囲気中で実施することが望ましい。

【００２０】クラッド板を構成するアルミニウム材とし
ては、鋼板との接合強度を得るために、純アルミニウム
系の材料が好ましいが、缶蓋として必要な強度等の特性
を付与するために、従来から缶蓋材に使用されているＡ
ｌ−Ｍｇ系合金を使用してもよい。但し、Ａｌ−Ｍｇ系
合金を使用する場合は、拡散焼鈍処理時にＭｇが表面に
拡散するため、アルミニウム材と鋼板との間に十分な接
合強度が得られなくなる可能性がある。そこで、鋼板と
の接合性が良好なアルミニウム材、例えば上述の純アル
ミニウム板とＡｌ−Ｍｇ系合金板とをクラッドしてアル
ミニウム材複合板とし、このアルミニウム材複合板の純
アルミニウム板側を鋼板と接合することが好ましい。

【００２１】クラッド板を構成する鋼板としては、容器
材料用として製造されているブリキ原板の焼き鈍し材が
成形性が良好であるので好ましい。ブリキ原板の鋼種と
してはＭＲ又はＬが好ましい。

【００２２】クラッド板の鋼板としてステンレス鋼板を
使用する場合は、冷間圧延後のステンレス鋼板を焼き鈍
した焼き鈍し材が好ましく、またオーステナイト系、オ
ーステナイト・フェライト系、フェライト系、マルテン
サイト系及び析出硬化系のステンレス鋼板を使用するこ
とができる。

【００２３】クラッド板における鋼板の厚さｔ_sは２乃
至５０μｍであることが好ましく、また、クラッド板の
厚さｔを鋼板の厚さｔ_sで徐した値ｔ／ｔ_sは６乃至１５
０であることが好ましい。ｔ_sが２μｍ未満であるか、
又はｔ／ｔ_sが１５０を超える場合は、クラッド加工性
が不良となりやすい。一方、ｔ_sが５０μｍを超える
か、又はｔ／ｔ_sが６未満である場合は、缶蓋材の開口
性が低下する。

【００２４】上述のアルミニウム材と鋼板とからなるク
ラッド板の表面は、印刷インキ、樹脂塗膜及び樹脂フィ
ルムとの密着性が劣るので、密着性を向上させるため
に、クラッド板の両面に、表面処理を施すことが必要で
ある。

【００２５】しかし、アルミニウム材と鋼板とからなる
クラッド板に、従来のアルミニウム缶蓋材に適用されて
いるリン酸クロメート処理を施したとしても、鋼板の表
面にはリン酸クロメート処理皮膜が形成されない。従っ
て、本発明においては、印刷インキ、樹脂塗膜又は樹脂
フィルムとの密着性が良好な表面処理皮膜を均一に生成
させるために、アルミニウム材と鋼板とのクラッド板の
表面に、塗布型クロメート処理を施す。なお、一般的に
缶蓋材においては、その内面及び外面の両面に樹脂塗装
が施されるので、樹脂塗膜との密着性が良好な缶蓋材を
得るためには、塗布型クロメート処理を缶蓋材の表裏両
面に施す必要がある。

【００２６】次に、アルミニウム材と鋼板とのクラッド
板の両面に施す塗布型クロメート処理について説明す
る。拡散焼鈍処理されたアルミニウム材と鋼板とのクラ
ッド板の表面には、酸化皮膜及び油分が残存しているた
め、塗布型クロメート処理液をそのような状態の表面に
塗布しても、処理液が弾かれてしまい、均一な表面処理
皮膜を生成させることができない。従って、脱脂及びエ
ッチングによりクラッド板の表面を清浄化した後に、塗
布型クロメート処理液をその表面に塗布し、クラッド板
を乾燥させる。

【００２７】塗布型クロメート処理液としては、水溶性
樹脂と三価クロムから構成される表面処理薬剤等があ
る。処理液の塗布方法には、刷毛塗り、流し塗り、処理
液への浸漬後樹脂ロールで絞る方法、スプレーした後に
ロールで絞る方法及びコーターによる塗布等があるが、
塗布むらが生じないように塗布するにはコーターによる
塗布が好ましい。塗布量は、特に規制されないが、皮膜
が表面を均一に覆う量が最低必要であり、１乃至１００
ｍｇ／ｍ²程度とするのがよく、５乃至４０ｍｇ／ｍ²が
好ましい。

【００２８】また、処理液を塗布したクラッド板の乾燥
は、塗布した処理液中の水分が蒸発除去される条件で実
施すればよいが、１００乃至２５０℃の温度で実施する
のが望ましい。

【００２９】次に、本発明の実施例における缶蓋材を製
造し、その特性を特許請求の範囲から外れる比較例と比
較した結果について説明する。先ず、実施例Ｎｏ．１お
ける缶蓋製造方法及び試験方法について説明する。薄板
連続鋳造法（ハンター法）により製造した組成がＪＩＳ
Ａ１１００で規定される純アルミニウム板（板厚６．
０ｍｍ）を、板厚が０．５４ｍｍとなるように冷間圧延
した。その後に、この純アルミニウム板と、鋼板（ＪＩ
Ｓ ＳＰＢ−Ｌ：板厚 ０．０３０ｍｍ）とを合わせ、
純アルミニウム板が５０％、鋼板が２．５％の加工率と
なる条件で冷間圧接を施し、更に２５０℃の温度で２４
時間加熱することによって拡散焼鈍処理を施して純アル
ミニウム板と鋼板とのクラッド板を製造した。得られた
クラッド板を中アルカリ系脱脂材で脱脂した後、このク
ラッド板の両面にポリアクリル酸樹脂と三価クロムとか
らなる塗布型クロメート処理液をコーターで塗布し、１
５０℃の温度で３０秒間乾燥させた。

【００３０】塗布型クロメート処理を終えたクラッド板
の鋼板表面に塩ビオルガノゾル塗料を乾燥後の塗膜量が
１３０ｍｇ／ｄｍ²となるように塗布し、２００℃の温
度で１０分間加熱し鋼板に塗料を焼き付けた。また、純
アルミニウム板表面には、エポキシユリア塗料を乾燥後
の塗膜量が４０ｍｇ／ｄｍ²となるように塗布し、２０
０℃の温度で１０分間加熱し純アルミニウム板に塗料を
焼き付けた。鋼板は缶の内面となるため、厚膜塗装が可
能であると共に加工性が良好な塩ビオルガノゾルを塗装
し、外面となる純アルミニウム板には従来の缶蓋材の外
面塗装に多用されているエポキシユリア塗料を塗布し
た。

【００３１】上述の焼き付けを終えたクラッド板を、鋼
板が蓋内面となるように缶蓋成形プレスにより成形加工
した。得られた缶蓋を、食塩濃度が３重量％、クエン酸
濃度が０．５重量％のモデルジュースを入れたブリキ缶
に巻き締め機により取り付け、缶蓋を下面にした状態で
４０℃の温度に保持し、１か月経過後の孔食発生状況を
評価した。

【００３２】実施例Ｎｏ．２は、組成がＪＩＳ Ａ３０
０４に規定されるアルミニウム合金板及び冷間圧延によ
り得られたステンレス鋼板（ＪＩＳ ＳＵＳ３０４）を
使用したこと以外は、実施例Ｎｏ．１と同様である。

【００３３】実施例Ｎｏ．３においては、熱間圧延によ
り製造した組成がＪＩＳ Ａ５０５２に規定される厚さ
３．６ｍｍのアルミニウム合金板とＪＩＳ Ａ１０７０
に規定される厚さ０．４ｍｍの純アルミニウム板とを冷
間圧延により圧接し、厚さが０．５４ｍｍのアルミニウ
ム材複合板を製造した。このアルミニウム材複合板のう
ち、Ａ１０７０に規定される純アルミニウム板が鋼板と
接合するようにして、クラッド板を製造した。このクラ
ッド板を使用したこと以外は実施例Ｎｏ．１と同様に缶
蓋を製造し、試験を実施した。

【００３４】比較例Ｎｏ．１においては、一般の溶解→
鋳造→均熱→熱間圧延→冷間圧延により製造したアルミ
ニウム合金板（ＪＩＳ Ａ５０５２：板厚 ０．３ｍ
ｍ）を、常法によりリン酸クロメート処理（Ｃｒ付着量
２０ｍｇ／ｍ²）した後に、実施例Ｎｏ．１と同様に塗
装及び蓋加工し、耐孔食性を評価した。

【００３５】比較例Ｎｏ．２は、比較例Ｎｏ．１のリン
酸クロメート処理に替えて、実施例Ｎｏ．１の塗布型ク
ロメート処理を施した以外は、比較例Ｎｏ．１と同様で
ある。

【００３６】比較例Ｎｏ．３は、熱間圧延により製造し
たアルミニウム合金板（ＪＩＳ Ａ５０５２：板厚
３．６ｍｍ）とＪＩＳ Ａ１０７０に規定される厚さ
０．４の純アルミニウム板とを冷間圧延により圧接して
得られた厚さ０．３０ｍｍのアルミニウム材複合板を使
用したこと以外は、比較例Ｎｏ．１と同様である。

【００３７】得られた結果を下記表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】上記表１から明らかなように、実施例Ｎ
ｏ．１〜３は、アルミニウム材と鋼板とのクラッド板
を、塗布型クロメート処理された鋼板が蓋内面となるよ
うに成形したものなので、最大孔食深さが１０μｍ以下
と極めて耐孔食性が優れている。

【００４０】一方、比較例Ｎｏ．１はリン酸クロメート
処理、また比較例Ｎｏ．２は塗布型クロメート処理を施
したものであるが、内容物の腐食作用に加えガルバニッ
ク作用により孔食が進行し、蓋を貫通してしまった。ま
た比較例Ｎｏ．３は、アルミニウム材複合板からなる缶
蓋の場合であるが、内容物の腐食作用により孔食が発生
し、蓋を貫通してしまった。

【００４１】次に、本発明における缶蓋材の開口性を調
べるために、クラッド板を構成する鋼板の厚さと引裂性
との関係を調べた結果について説明する。アルミニウム
合金板（ＪＩＳ Ａ３００４）と、厚さが異なる鋼板
（ＪＩＳ ＳＰＢ−Ｌ）とを合わせ、アルミニウム合金
板が５０％、鋼板が２．５％の加工率となる条件で、厚
さが略０．３ｍｍとなるように冷間圧接を施して両者を
クラッドし、更に２３０乃至４５０℃の温度で拡散焼鈍
処理を施してアルミニウム合金板と鋼板とのクラッド板
を製造した。得られた各クラッド板について、クラッド
加工性及び引裂性を評価した。クラッド加工性について
は、加工性が良好なものを○、不良なものを×として評
価し、引裂性についても良好なものを○、不良なものを
×とした。下記表２に結果を示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】実施例Ｎｏ．４〜７は、クラッド加工性及
び引裂性のいずれについても良好であった。

【００４４】一方、比較例Ｎｏ．５は、鋼板の厚さが
０．００１８と本発明が規定した厚さより薄く、またク
ラッド板の全厚ｔと鋼板の厚さｔ_sとの比ｔ／ｔ_sが、本
発明にて規定した値より大きいので、クラッド加工が困
難であった。また、鋼板の厚さが０．０９８であった比
較例Ｎｏ．４及び鋼板の厚さが０．０６０であった比較
例Ｎｏ．６においては、鋼板の厚さが、本発明の規定よ
り厚く、また比ｔ／ｔ_sが、本発明にて規定した範囲よ
り小さいので、クラッド加工性は良好なものの、必要以
上にクラッド板の強度が増すため、引裂性、即ち開口性
が低下した。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る耐孔
食性が優れた缶蓋材は、開口性が優れたアルミニウム又
はアルミニウム合金板と耐孔食性が優れた鋼板とのクラ
ッド板を基材とするので、缶胴がブリキ又は錫を含有し
ない鋼材であって、内容物が塩分濃度が高い水産缶詰又
は野菜ジュース等であるような場合においても、開口性
を損なうことなく、極めて良好な耐孔食性が得られると
いう効果を奏する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金板と
   鋼板とをクラッドしたクラッド板と、このクラッド板の
   表面を塗布型クロメート処理して形成された皮膜とを有
   することを特徴とする耐孔食性が優れた缶蓋材。
2. 【請求項２】 前記アルミニウム又はアルミニウム合金
   板は、アルミニウム板と他のアルミニウム合金板とがク
   ラッドされた複合板であることを特徴とする請求項１に
   記載の耐孔食性が優れた缶蓋材。
3. 【請求項３】 前記鋼板は、ステンレス鋼板であること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の耐孔食性が優れた
   缶蓋材。
4. 【請求項４】 前記鋼板の厚さｔ_sが２乃至５０μｍで
   あり、前記クラッド板の厚さｔをｔ_sで徐した値ｔ／ｔ_s
   が６乃至１５０であることを特徴とする請求項１乃至３
   のいずれか１項に記載の耐孔食性が優れた缶蓋材。