JPH11222683A

JPH11222683A - 表面処理アルミニウム合金板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11222683A
Application number: JP2195898A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Fukui; 正信福井; Yoshinori Kato; 良則加藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】熱水中及び水蒸気中においても樹脂フィルム
の剥離が生じないほどに樹脂フィルムの密着性が優れて
おり、好ましくは耐食性が優れている表面処理アルミニ
ウム合金板を提供する。【解決手段】Ｍｇを０．５乃至５．０重量％含有する
アルミニウム合金板であって、その表面が凹凸状に粗面
化処理されており、その実質表面積が見掛け表面積１ｃ
ｍ²当たり２ｃｍ²以上である。更に、表面からの深さが
０．０５μｍ以上である部分を凹状部、表面からの深さ
が０．０５μｍ未満である凹みを含む表面部分を凸状部
としたとき、前記凸状部の見掛け表面積が全表面の１０
乃至９０％、前記凹状部の深さが０．５μｍ以下であ
る。このようなアルミニウム合金板を製造するには、り
ん酸と、クロム酸と、フッ酸とを含有し前記クロム酸の
重量に対する前記フッ酸の重量の割合が０．２３乃至
０．７である処理液を使用してアルミニウム合金板の表
面をエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に樹脂フィル
ム等が被覆されて使用される包装容器等に好適な表面処
理アルミニウム合金板に関し、特に、樹脂フィルム等の
フィルムとの密着性が優れた表面処理アルミニウム合金
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム板及びアルミニウム合金板
は、軽量であるとともに、成形性及び耐食性等が優れて
いるという特性を有することから、包装容器、日用品、
建材及び電気製品の側板の材料として広く使用されてい
る。

【０００３】そして、それらの多くは実用に際し、材料
の塗膜密着性向上、耐食性向上及び装飾を目的として表
面処理及び樹脂被覆が施されている。例えば、包装容器
に使用される場合、容器に成形される前又は容器に成形
された後に、アルミニウム又はアルミニウム合金板の表
面にりん酸クロメート処理又はジルコニウム系表面処理
が施され、その後、表面が樹脂層で被覆される。

【０００４】このような樹脂被覆は、エポキシ系、フェ
ノール系又は塩化ビニール系の樹脂を適当な溶剤に溶解
し又は分散させてある塗工液を、りん酸クロメート処理
又はジルコニウム系表面処理を施したアルミニウム板の
表面に塗布した後、加熱して塗工液から溶剤を除去し、
樹脂層を硬化させる方法によりなされる。

【０００５】しかし、このような溶剤の除去を伴う樹脂
被覆方法においては、環境汚染対策をする必要があり、
また、溶剤を除去し塗料を焼き付けて樹脂層を硬化させ
るための加熱炉を長くする必要があるので、溶剤を使用
しない樹脂被覆方法が望まれている。

【０００６】そのような樹脂被覆方法の一つとして、金
属素材の表面に樹脂フィルムをラミネートする方法があ
り、その中でも熱融着ラミネーション法が溶剤を使用し
ない樹脂被覆方法として注目されている。この熱融着ラ
ミネーション法は、金属素材を樹脂フィルムの溶融温度
付近の温度又はこの溶融温度以上に加熱し、この加熱さ
れた金属素材上に樹脂フィルムを供給し、プレスローラ
ー等を使用してこのフィルムを金属素材上に加圧下で融
着させる方法である。

【０００７】このような樹脂フィルムラミネート方法に
おいても、金属素材とフィルムとの密着性を強固にし、
ラミネート後の成形加工等の処理に耐え得るものとする
には、ラミネート前に金属素材に表面処理を施す必要が
ある。

【０００８】一般的に樹脂との密着性向上のためのアル
ミニウム材の表面処理としては、種々の方法が知られて
おり、その中でべーマイト処理、陽極酸化処理、りん酸
クロメート処理及びクロム酸クロメート処理が代表的で
ある。

【０００９】これらの表面処理は種々の用途に要求され
る特性に応じて適宜選択されて使用されており、例えば
包装容器の蓋材の場合、塗膜密着性、耐食性、食品衛生
性及び大量生産性の点からりん酸クロメート処理が適用
されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常、
実施されているりん酸クロメート処理を施したアルミニ
ウム材を用いて、ポリエステルフィルムをフィルムの熱
による融解と接着性とを利用してラミネートしたアルミ
ニウム板のフィルム密着性を調査した結果、板を加工し
ない場合の密着性は良好であっても、絞り加工及び張り
出し加工を行った後に、熱水中又は蒸気中に暴露される
とフィルムが剥離し、高温充填及びレトルト殺菌される
包装容器、自動販売機等のベンダーの中で高温保管され
る包装容器の材料として適していないことがわかった。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、熱水中及び水蒸気中においても樹脂フィル
ムの剥離が生じないほどに樹脂フィルムの密着性が優れ
ており、好ましくは耐食性も優れている表面処理アルミ
ニウム合金板を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る表面処理ア
ルミニウム合金板は、Ｍｇを０．５乃至５．０重量％含
有するアルミニウム合金板であって、その表面が凹凸状
に粗面化処理されており、その実質表面積が見掛け表面
積１ｃｍ²当たり２ｃｍ²以上であると共に、表面からの
深さが０．０５μｍ以上である部分を凹状部、表面から
の深さが０．０５μｍ未満である凹みを含む表面部分を
凸状部としたとき、前記凸状部の見掛け表面積が全表面
の１０乃至９０％、前記凹状部の深さが０．５μｍ以下
であることを特徴とする。

【００１３】本願発明者等が前記課題を解決すべく、鋭
意実験研究を重ねた結果、表面が粗面化処理されたアル
ミニウム合金板の表面に形成される凹凸の形状を適切な
ものに規定することにより、樹脂フィルムの密着性を著
しく向上させることができることを見出した。なお、本
発明において、見掛け表面積とは、アルミニウム合金板
の表面が平滑面であると仮定した場合の表面積であり、
実質表面積とは、表面に形成された凹凸の面積を考慮し
た場合の表面積である。

【００１４】そして、本発明においては、実質表面積、
凸状部の表面占有率及び凹状部の深さを適切に規定する
ことにより、樹脂フィルムの密着性を向上させることが
できる。

【００１５】なお、本発明においては、前記凹凸状の粗
面化処理は、りん酸、クロム酸及びフッ酸を含む処理液
によるエッチングであってもよい。このような処理液に
よってエッチングされたアルミニウム合金板の表面に
は、クロム、りん及び酸素を主成分とする皮膜が形成さ
れ、これにより、耐食性が向上する。

【００１６】本発明に係る表面処理アルミニウム合金板
の製造方法は、りん酸と、クロム酸と、フッ酸とを含有
し前記クロム酸の重量に対する前記フッ酸の重量の割合
が０．２３乃至０．７である処理液を使用してＭｇ：
０．５乃至５．０重量％を含有するアルミニウム合金板
の表面をエッチングすることにより、前記アルミニウム
合金板の表面を粗面化する工程を有することを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る表面処理アル
ミニウム合金板について、更に説明する。先ず、表面処
理アルミニウム合金板の表面形状について説明する。

【００１８】フィルムの接着は、主に機械的結合力、化
学結合力及び分子間力の３種類の結合力によるところが
大きい。

【００１９】フィルムとアルミニウム合金板との密着性
を向上させるためには、上記の３種類の結合力のいずれ
かを向上させる必要がある。

【００２０】本発明に係る表面処理アルミニウム合金板
の表面には凹状部が形成されており、本発明のフィルム
密着性の向上は、フィルムとアルミニウム合金板の密着
性向上を機械的結合力の向上により実現したものであ
る。ここで、機械的結合力とは、アンカー効果とも呼ば
れ、アルミニウム合金板の凹状部等にフィルムが引っか
かって生じる力のことである。

【００２１】凹状部の表面からの深さが０．５０μｍを
超えると、ラミネートされた樹脂フィルムが凹状部の底
部まで到達せず、樹脂フィルムは凹状部に引っかからな
くなる。このため、機械的結合力が低下する。従って、
凹状部の板表面からの深さは０．５０μｍ以下とする。

【００２２】但し、表面からの深さが０．０５μｍ未満
である凹みを含む表面部分である凸状部の見掛け表面積
が全表面の９０％を超える場合、凹状部が不足するた
め、機械的結合力が弱くなって所望の密着性向上効果が
得られない。一方、凸状部の見掛け表面積が全表面の１
０％未満である場合、凸状部が不足するため、機械的結
合力が弱くなって所望の密着性向上効果が得られない。
従って、凸状部の見掛け表面積は全表面の１０乃至９０
％とする。また、アルミニウム合金板の実質表面積が見
掛け表面積１ｃｍ²当たり２ｃｍ²未満である場合にも、
機械的結合力が弱くなって所望の密着性向上効果が得ら
れない。従って、アルミニウム合金板の実質表面積は見
掛け表面積１ｃｍ²当たり２ｃｍ²以上とする。

【００２３】次に、上述の表面処理アルミニウム合金板
の製造方法について説明する。上述の表面処理アルミニ
ウム合金板を製造するためには、りん酸、クロム酸及び
フッ酸を含有する処理液でアルミニウム合金板をエッチ
ングする必要がある。一般にりん酸、クロム酸及びフッ
酸を含有する処理液はりん酸クロメート処理液として使
用されている。フッ酸はりん酸クロメート処理における
皮膜の生成を促進する効果を有すると共に、皮膜の生成
に先立ちアルミニウム合金板表面をエッチングする効果
を有しており、これが表面を粗面化する効果をもたら
す。そして、このような効果を得るためには、クロム酸
に対するフッ酸の重量濃度比を０．２３乃至０．７とす
ることが必要であり、この比が０．２３未満では皮膜の
粗面化が不十分であって、所望の効果が得られない。一
方、重量濃度比が０．７を超えるとエッチング過剰とな
るため、凸状部の占有面積が１０％未満となるか、又は
板表面からの距離が０．０５乃至０．５０μｍの領域に
凹状部が形成されなくなり、所望の効果が得られなくな
る。従って、処理液においてクロム酸の重量に対するフ
ッ酸の重量の割合は０．２３乃至０．７とする。

【００２４】上述の方法によってアルミニウム合金板を
エッチングすると、アルミニウム合金板の表面にクロ
ム、りん及び酸素を主成分とする皮膜が形成される。こ
の皮膜はフィルムの密着性を阻害することなくアルミニ
ウム合金板の耐食性を向上させる効果を有するものであ
る。良好な耐食性を得るためには皮膜中のクロム含有量
が５乃至６０（ｍｇ／ｍ²）であることが望ましく、特
に、１０乃至４０（ｍｇ／ｍ²）であることが望まし
い。

【００２５】アルミニウム合金中のＭｇの存在形態は合
金の化学組成及び受けた熱履歴等により相違する。例え
ば、アルミニウム合金中に固溶していたり、Ａｌ又は合
金中に含有されるＳｉと化合物を形成して存在する。ま
た、加熱によって表面に拡散し、酸化した状態で存在す
ることもある。一方、Ｍｇは酸に溶解しやすい性質を有
しており、前述のりん酸、クロム酸及びフッ酸を含有す
る処理液に対しても溶解しやすく、アルミニウム合金の
エッチングを補助する。また、Ｍｇはアルミニウム合金
板の強度を向上させる効果も有している。例えば、包装
容器等の部材に使用されるには、アルミニウム合金中の
Ｍｇ含有量は０．５乃至５．０重量％である必要があ
る。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。

【００２７】先ず、アルミニウム合金板として板厚が
０．３ｍｍ、板幅が２５０ｍｍのＪＩＳＡ５００５
Ｐ、ＪＩＳＡ５０５２Ｐ又はＪＩＳＡ５１８２Ｐに示
す圧延コイルを準備しこれを試験材とした。次に、各試
験材をｐＨが１０乃至１３程度のアルカリ性の脱脂液を
使用して脱脂し、その後、下記表１に示す処理液を使用
して表面処理を行い乾燥させた。この結果、下記表１に
示すクロム含有量の皮膜が各試験材の表面に形成され
た。

【００２８】

【表１】

【００２９】次に、実施例１乃至５及び比較例７乃至９
について、得られた表面処理アルミニウム合金板を使用
し、該板の到達温度が１９０℃になるように加熱した
後、直ちにこの板の両表面に接着性ポリエステルフィル
ム（結晶溶融点：１８０℃、ガラス転移点：５８℃、厚
さ：１０μｍ）をプレスローラで圧着し、樹脂フィルム
ラミネート板を製作した。

【００３０】また、実施例６及び比較例１０について
は、得られた表面処理アルミニウム合金板を使用し、該
板の到達温度が２００℃になるように加熱した後、直ち
にこの板の両表面にポリエステル樹脂（融点：２３０
℃、固有粘度：０．７０（テ゛シリットル/g））を押出ラミネ
ート装置を使用して溶融圧着した。更に、直ちに５０℃
以下まで冷却して、押出樹脂フィルムラミネート板を製
作した。

【００３１】次に、このようにして製作された樹脂フィ
ルムラミネート板及び押出樹脂フィルムラミネート板
を、絞り比１．６で絞り加工した。

【００３２】その後、表面状態の評価及びフィルム密着
性の評価を行った。表面状態の評価では、見掛け表面積
１ｃｍ²当たりの実質表面積、凸状部の見掛け表面積の
全表面に対する割合及び表面からの凹状部の深さを測定
した。

【００３３】ここで、表面積はＢＥＴ法（ＢＥＴ吸着等
温式を応用した測定方法）により求めた値である。凸状
部の割合は、倍率１００００倍で撮影した電子顕微鏡写
真から算出した。具体的には、写真（実面積１６μ
ｍ²）を碁盤目状に４００分割（１マス０．２μｍ角）
し、りん酸、クロム酸及びフッ酸を含有する処理液を使
用した表面処理により凹状の溶解を受けなかった部分が
あるマス目を凸状部とみなし、その数の割合を凸状部の
割合とした。また、板表面からの凹状部の深さは、観察
試料を４５度傾斜させて倍率２００００倍で撮影した電
子顕微鏡写真から求めた。

【００３４】フィルム密着性の評価は、圧力釜を使用し
て１２５℃の水蒸気中に３０分間暴露し、樹脂フィルム
の剥離状態で評価した。これらの結果を下記表２に示
す。なお、凹状部の深さは平均値である。

【００３５】

【表２】

【００３６】上記表２に示すように、実施例１乃至６に
おいては、アルミニウム合金板のエッチングの際に適切
な組成の処理液が使用され、板表面に適切な形状の凹凸
が形成されたので、表面状態及びフィルム密着性が良好
であった。

【００３７】一方、比較例７及び１０においては、処理
液中のクロム酸に対するフッ酸の重量濃度比が本発明範
囲の下限未満であり、板表面に形成された凸状部の割合
が本発明範囲の上限を超えたので、フィルム密着性が不
良となった。

【００３８】比較例８においては、処理液中のクロム酸
に対するフッ酸の重量濃度比が本発明範囲の上限を超え
ており、板表面に形成された凸状部の割合が本発明範囲
の下限未満となったので、フィルム接着性が不良となっ
た。

【００３９】比較例９においては、処理液中のクロム酸
に対するフッ酸の重量濃度比が本発明範囲の上限を超え
ており、板表面に形成された凸状部の割合が本発明範囲
の下限未満となったので、フィルム接着性が不良となっ
た。

【００４０】比較例１１においては、処理液中のクロム
酸に対するフッ酸の重量濃度比が本発明範囲の下限未満
であり、見掛け表面積１ｃｍ²当たりの実質表面積が本
発明範囲の下限未満であったので、フィルム密着性が不
良となった。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
熱水中及び水蒸気中においても、樹脂フィルムの剥離が
生じないほどに、樹脂フィルムの密着性が優れている。
従って、本発明に係る表面処理アルミニウム合金板を使
用することにより、各種の包装容器材料として適用する
ことができるのに加え、フィルムラミネートして使用さ
れ、又は樹脂を溶融ラミネートして使用される日用品、
建材及び電気製品又は電子製品の側板等にも適用するこ
とができるという優れた効果を奏するものである。ま
た、表面にクロム、りん及び酸素を含有する皮膜を形成
することにより、耐食性を向上することができる。

【００４２】本発明方法によれば、適切な化学組成を有
する処理液でアルミニウム合金板をエッチングするの
で、上述のような密着性が優れたアルミニウム合金板を
製造することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｍｇを０．５乃至５．０重量％含有する
アルミニウム合金板であって、その表面が凹凸状に粗面
化処理されており、その実質表面積が見掛け表面積１ｃ
ｍ²当たり２ｃｍ²以上であると共に、表面からの深さが
０．０５μｍ以上である部分を凹状部、表面からの深さ
が０．０５μｍ未満である凹みを含む表面部分を凸状部
としたとき、前記凸状部の見掛け表面積が全表面の１０
乃至９０％、前記凹状部の深さが０．５μｍ以下である
ことを特徴とする表面処理アルミニウム合金板。
【請求項２】前記凹凸状の粗面化処理は、りん酸、ク
ロム酸及びフッ酸を含む処理液によるエッチングである
ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理アルミニウ
ム合金板。
【請求項３】りん酸と、クロム酸と、フッ酸とを含有
し前記クロム酸の重量に対する前記フッ酸の重量の割合
が０．２３乃至０．７である処理液を使用してＭｇ：
０．５乃至５．０重量％を含有するアルミニウム合金板
の表面をエッチングすることにより、前記アルミニウム
合金板の表面を粗面化する工程を有することを特徴とす
る表面処理アルミニウム合金板の製造方法。