JP2007045505A - 2ピース缶及びその製造方法、並びに2ピース缶用鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ラミネート鋼板を素材とし、有底円筒状の缶胴部を有する2ピース缶であって、前記缶胴部は、その開口側が缶胴直径よりも小さい径に縮径加工され、
かつ下記式(1)および式(2)を満足し、
さらに、前記缶胴部の開口側には、開口先端部を缶外側に断面円弧状にカールさせたビードであって、かつ、最先端部が前記断面円弧内でさらに断面円弧状にカールした断面形状を有するビード部が形成されている2ピース缶である。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径
【選択図】図5
Description
[1]ラミネート鋼板を素材とし、有底円筒状の缶胴部を有する2ピース缶であって、前記缶胴部は、その開口側が缶胴直径よりも小さい径に縮径加工され、かつ下記式(1)および式(2)を満足し、さらに、前記缶胴部の開口側には、開口先端部を缶外側に断面円弧状にカールさせたビードであって、かつ、最先端部が前記断面円弧内でさらに断面円弧状にカールした断面形状を有するビード部が形成されていることを特徴とする2ピース缶。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径
[2]ラミネート鋼板を素材とし、有底円筒状の缶胴部を有する2ピース缶であって、前記缶胴部は、その開口側が缶胴直径よりも小さい径に縮径加工され、かつ下記式(1)および式(2)を満足し、さらに、前記缶胴部の開口側には、開口先端部を缶外側に断面縦長楕円状にカールさせたビードであって、かつ、最先端部が前記断面縦長楕円内でさらに断面円弧状にカールした断面形状を有するビード部が形成されていることを特徴とする2ピース缶。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径
[3]前記[1]または[2]において、前記ビード部は、前記開口先端部の半径d及びビード部の外径b1に対し、b1/d≦1.4となるように形成されていることを特徴とする2ピース缶。
[4]前記[1]〜[3]のいずれかにおいて、前記ラミネート鋼板は、ポリエステル樹脂を被覆した鋼板であることを特徴とする2ピース缶。
[5]前記[4]において、前記ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、さらに、ジカルボン酸成分はテレフタル酸を主成分とし、ジオール成分は、エチレングリコール及び/または、ブチレングリコールを主成分とすることを特徴とする2ピース缶。
[6]ラミネート鋼板に被覆される有機樹脂は、前記[5]に記載のポリエステル樹脂を主相とし、副相に、非相溶かつTgが5℃以下である樹脂を含有することを特徴とする2ピース缶。
[7]前記[6]において、副相として含有される前記樹脂が、下記の中から選ばれる樹脂であることを特徴とする2ピース缶。
ポリエチレン、その酸変性体、あるいはアイオノマー
ポリプロピレン、その酸変性体、あるいはアイオノマー
[8]有機樹脂フィルムを被覆したラミネート鋼板であって、前記[1]〜[7]のいずれかに記載の2ピース缶を成形するために用いられることを特徴とする2ピース缶用ラミネート鋼板。
[9]ラミネート鋼板を素材とし、円形ブランクを、複数回、絞り加工することにより有底円筒状の缶胴を形成し、前記缶胴開口部を缶胴直径以下で、かつ、下記式(1)及び式(2)を満足するように縮径加工し、さらに、前記缶胴部の開口先端部を缶外側に断面円弧状にカールさせて第一のカール部を形成し、次いで、該第一のカール部を含む開口先端側を断面円形状にカールさせて第2のカール部を形成してビード部とすることを特徴とする2ピース缶の成形方法。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径
[10]ラミネート鋼板を素材とし、円形ブランクを、複数回、絞り加工することにより有底円筒状の缶胴を形成し、前記缶胴開口部を缶胴直径以下で、かつ、下記式(1)及び式(2)を満足するように縮径加工し、さらに、前記缶胴部の開口先端部を缶外側に断面円弧状にカールさせて第一のカール部を形成し、次いで、該第一のカール部を含む開口先端側を断面円形状にカールさせた後、缶内側方向に押圧することにより断面縦長楕円形状の第2のカール部を形成してビード部とすることを特徴とする2ピース缶の成形方法。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径
[11]前記[9]または[10]において、前記開口先端部の半径d及び前記ビード部の外径b1に対し、b1/d≦1.4となるようにビード部を形成することを特徴とする2ピース缶の成形方法。
[12]前記[9]〜[11]のいずれかにおいて、前記ラミネート鋼板は、ポリエステル樹脂を被覆した鋼板であることを特徴とする2ピース缶の成形方法。
[13]前記「12」において、前記ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、さらに、ジカルボン酸成分はテレフタル酸を主成分とし、ジオール成分は、エチレングリコール及び/または、ブチレングリコールを主成分とすることを特徴とする2ピース缶の成形方法。
[14]ラミネート鋼板に被覆される有機樹脂は、前記[13]に記載のポリエステル樹脂を主相とし、副相に、非相溶かつTgが5℃以下である樹脂を含有することを特徴とする2ピース缶の成形方法。
[15]前記[14]において、副相として含有される前記樹脂が、下記の中から選ばれる樹脂であることを特徴とする2ピース缶の成形方法。
ポリエチレン、その酸変性体、あるいはアイオノマー
ポリプロピレン、その酸変性体、あるいはアイオノマー
(1)C量が0.01〜0.10%程度の低炭素鋼を用い、箱焼鈍で再結晶焼鈍したもの。
(2)C量が0.01〜0.10%程度の低炭素鋼を用い、連続焼鈍で再結晶焼鈍したもの。
(3)C量が0.01〜0.10%程度の低炭素鋼を用い、連続焼鈍で再結晶焼鈍及び過時効処理したもの。
(4)C量が0.01〜0.10%程度の低炭素鋼を用い、箱焼鈍または連続焼鈍で再結晶焼鈍した後、二次冷間圧延(DR)したもの。
(5)C量が概ね0.003%以下程度の極低炭素鋼にNb,Ti等の強力な固溶C固定元素を添加したIF鋼を用い、連続焼鈍で再結晶焼鈍したもの。
そして、鋼板の機械的特性は、目的の形状に成形できるものであれば特に規定しないが、加工性を損なわずかつ十分な缶体強度を保つためには降伏強度YPが220MPa以上、580MPa以下程度のものを用いることが望ましい。また塑性異方性の指標であるr値については0.8以上のものが望ましく、塑性異方性r値の面内異方性Δrはその絶対値が0.7以下が望ましい。鋼板の板厚は、目的の缶の形状、必要となる缶体強度から適宜設定することができる。鋼板自体および缶体のコスト上昇を抑制する観点から、概ね0.15〜0.4mm程度のものを用いることが望ましい。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径
以下に詳細にその成形方法について記載する。
ラミネート鋼板を素材とし、有底円筒状の缶胴を形成するためには、円形ブランクを複数回の絞り加工を用い所定の高さを得る方法が適している。複数回の絞り加工における絞り回数、絞り率は適宜選定することができる。成形工程の簡素化のためは少ない絞りの回数で行うこと望ましいが、一方でそのためには低い絞り率、つまり厳しい加工が必要になる。成形工程の簡素化のためには、10回以下の絞り回数が望ましい。絞り率は、円形ブランクから1回目の絞りを行う際には0.4以上、以降の絞り(再絞り)加工では0.5以上であることが望ましい。
例えば、エアゾール缶では缶胴の開口部にマウンティングキャップを取り付けるため、開口端を円筒の直径よりも小さい径に縮径する必要がある。この時の縮径の加工度はマウンティングキャップを取り付けるために必要な所定の直径を得る加工度を採用することができるが、フィルムの損傷を極力排除する観点から、缶胴の半径r、縮径後の開口端の半径dに対してd/r>0.3であることが望ましく、さらに望ましくはd/r>0.4である。縮径加工の方法としては、内面テーパー形状のダイに開口端部を押し当てて縮径を行うダイネック方式、回転工具を缶胴開口端部に缶胴半径方向内側に向けて押し付けて縮径を行うスピンネック方式などの方法が採用できる。フィルムの損傷を極力排除する観点からは、ダイネック方式が適している。ダイネック方式では、缶胴の半径rから最終的な縮径後の半径dに至る間を複数回の段階に分けて加工を行う方法が望ましい。この際、1回あたりの加工度が大きいと縮径加工でしわを発生する危険性が高まるため、縮径率(縮径加工後の直径/縮径加工前の直径)は0.9以上とすることが望ましい。ラミネート鋼板は被覆されたフィルムが柔軟でかつ表面が平滑であるためそれ自体が潤滑性を高める機能を有する。そのため、縮径加工にあたって特に潤滑剤を使用する必要はないが、工具との摺動によるフィルムの損傷を極力排除する観点からは潤滑剤を使用することが望ましい。潤滑剤の種類は適宜選定できる。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径
まず、開口端部までの高さh、底部半径r、円形ブランク位置半径Rに対して1.5≦h/(R−r)とする。図4に缶体サイズの関係を示す。
有底円筒の缶胴の開口側を缶胴直径よりも小さい径に縮径する加工では、材料が円周方向に圧縮されるため、開口端部に微細な凹凸が生じる場合がある。この凹凸は、次いで行われるビード部形成のためのカール加工の際に割れの起点となる危険性がある。よって、あらかじめ凹凸となった開口端部をトリム加工によって切除し、平坦な開口端部としておくことが割れの防止の点から有効である。つまり、縮径後にトリム加工を行うことでビード部成形時の割れなどの不具合を回避することができる。
本発明において、ビード部は、缶胴部の開口先端側を缶外側に断面円弧状にカールさせて第一のカール部を形成し、次いで、第一のカール部を含む開口先端側を断面円形状にカールさせて第2のカール部を形成する、もしくは、前記缶胴部の開口先端側を缶外側に断面円弧状にカールさせて第一のカール部を形成し、次いで、第一のカール部を含む開口先端側を断面円形状にカールさせた後、缶内側方向に押圧することにより断面縦長楕円形状の第2のカール部を形成することで得られる。これは本発明の最も重要な要件である。これにより割れを発生することなしにビード部が形成され、かつ形成されるビード部は、断面が円形状もしくは縦長楕円形状となるため、マウンティングキャップを缶体にクリンチして固定することが可能となり、ビード部としての機能を充分に発揮することになる。
本発明において、さらに加えてフィルム損傷の危険性を低減する方法として、一連の加工工程の途中で熱処理を施すことが有効である。つまり、加工でフィルムに加えられた歪に伴う応力を熱処理により緩和することで、その後の加工でのフィルム剥離の危険性が低減されるためである。この目的の熱処理の条件としては、フィルムのガラス転移点以上、融点+30℃以下の熱処理、更に望ましくは、本特許で規定するポリエステルフィルムに対して、150℃以上融点+20℃以下であることが適している。さらに、前記の熱処理の直後30秒以内に、より望ましくは10秒以内に、フィルムのガラス点移転を下回る温度にまで急冷することが望ましい。熱処理の目的は、内部応力の緩和であり、従って、内部応力が緩和する条件での熱処理が要求される。このような観点から、内部応力の緩和が可能な最低温度として、ガラス転移点が設定され、本規定の下限値となっている。更に、本発明のポリエステル樹脂に対しては、望ましい熱処理温度の下限値として150℃を設定している。これは、内部応力の緩和に対して短時間処理が行える温度の下限である。即ち、ガラス転移点以上であれば内部応力の緩和が可能であるが、150℃以上だと短時間での処理が可能である。熱処理温度の上限は、樹脂の熱分解による劣化を考慮しての規定である。融点+30℃、望ましくは+20℃の範囲であれば、熱分解による樹脂劣化は問題とならない。
熱処理の方法については、特に限定されるものではなく、電気炉、ガスオーブン、赤外炉、インダクションヒーターなどで同様の効果が得られることが確認されている。また、加熱速度、加熱時間は効果に応じて適宜選択すればよいが、加熱速度は速いほど効率的であり、加熱時間の目安は15秒〜60秒程度であるが、この範囲に限定されるものでなく、効果に応じて適宜選択すればよい。
本発明の目的とするエアゾール缶は、噴射剤を充填するため15kgf/cm2以上の耐圧強度が必要である。缶内部の圧力上昇に対しては特に缶底部に留意する必要がある。有底円筒の缶胴内部の圧力は、缶胴部側壁に対しては缶胴を周方向に拡張する方向への応力を作用させる。しかし、缶胴部材は絞り加工によって十分に加工硬化しており、内圧による作用で変形することはない。内圧の影響を考慮する必要があるのは缶底部である。缶底部は外縁部が缶胴によって拘束された状態で内圧が作用するため、内圧が高い場合は缶外部側に向かって変形する。内圧による缶底の変形を抑制するためには、缶底部の板厚を厚く、部材の強度を高める方法が有効であることに加え、形状を缶体内部側に陥没したドーム状の形状とすることが適している。
連続焼鈍法により得られた板厚0.20mmの低炭素鋼冷延鋼板を原板とし、TFSの両面に0.025mmのポリエチレンテレフタレートフィルムを熱融着法でラミネートした鋼板を、初期ブランク半径R’=42mmの円形ブランクとした後、絞り率約0.6の絞り加工を行った。次いで、絞り率約0.8の再絞り加工を4回行って缶胴半径r=11mmの有底円筒の缶胴を成形した。缶底部に缶胴内部に陥没したドーム部を張り出し加工により成形した後、缶胴に対し220℃×30秒の熱処理を行い、さらに缶胴の開口先端部をトリム加工し、次いでダイネック方式により縮径率約0.95の縮径加工を複数回行うことで縮径後の開口部半径d=7.5mmまで縮径加工を行った。縮径加工後の開口先端部をさらにトリム加工し、缶底部からの高さh=72mmの缶体を成形した。この際、円形ブランク位置半径R=80.6mmとなり、本発明に規定した周方向での加工度d/R=0.19、高さ方向での加工度h/(R−r)=2.24とした。
(実施例2)
連続焼鈍法により得られた板厚0.20mmの低炭素鋼冷延鋼板を原板とし、TFSの両面に0.025mmのポリエチレンテレフタレートフィルムを熱融着法でラミネートした鋼板を、初期ブランク半径R’=42mmの円形ブランクとした後、絞り率約0.6の絞り加工を行った。次いで、絞り率約0.8の再絞り加工を4回行って缶胴半径r=11mmの有底円筒の缶胴を成形した。缶底部に缶胴内部に陥没したドーム部を張り出し加工により成形した後、缶胴に対し220℃×30秒の熱処理を行い、さらに缶胴の開口先端部をトリム加工し、次いでダイネック方式により縮径率約0.95の縮径加工を複数回行うことで縮径後の開口部半径d=7.5mmまで縮径加工を行った。縮径加工後の開口先端部をさらにトリム加工し、缶底部からの高さh=72mmの缶体を成形した。この際、円形ブランク位置半径R=80.6mmとなり、本発明に規定した周方向での加工度d/R=0.19、高さ方向での加工度h/(R−r)=2.24とした。
(比較例)
また、連続焼鈍法により得られた板厚0.20mmの低炭素鋼冷延鋼板を原板とし、TFSの両面に0.025mmのポリエチレンテレフタレートフィルムを熱融着法でラミネートした鋼板を、初期ブランク半径R’=42mmの円形ブランクとした後、絞り率約0.6の絞り加工を行った。次いで、絞り率約0.8の再絞り加工を4回行って缶胴半径r=11mmの有底円筒の缶胴を成形した。缶底部に缶胴内部に陥没したドーム部を張り出し加工により成形した後、缶胴に対し220℃×30秒の熱処理を行い、さらに缶胴の開口先端部をトリム加工し、次いでダイネック方式により縮径率約0.95の縮径加工を複数回行うことで縮径後の開口部半径d=7.5mmまで縮径加工を行った。縮径加工後の開口先端部をさらにトリム加工し、缶底部からの高さh=72mmの缶体を成形した。縮径加工後の開口先端部をさらにトリム加工した後、円筒インサートの基底部に、半径2.1mmの円弧状の曲面部を有するカールダイに缶胴開口端部を押圧するダイカール方式により、先端部半径b3=11.7mmとなるようにカール加工した。この際、缶胴の開口端部で割れが発生し、ビード部を成形することができなかった。
2 マウンティングキャップ
3 噴射用バルブ
4 ビード部
5 加工前の円形ブランク
6 カールダイ
Claims (15)
- ラミネート鋼板を素材とし、有底円筒状の缶胴部を有する2ピース缶であって、前記缶胴部は、その開口側が缶胴直径よりも小さい径に縮径加工され、
かつ下記式(1)および式(2)を満足し、
さらに、前記缶胴部の開口側には、開口先端部を缶外側に断面円弧状にカールさせたビードであって、かつ、最先端部が前記断面円弧内でさらに断面円弧状にカールした断面形状を有するビード部が形成されていることを特徴とする2ピース缶。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径 - ラミネート鋼板を素材とし、有底円筒状の缶胴部を有する2ピース缶であって、前記缶胴部は、その開口側が缶胴直径よりも小さい径に縮径加工され、
かつ下記式(1)および式(2)を満足し、
さらに、前記缶胴部の開口側には、開口先端部を缶外側に断面縦長楕円状にカールさせたビードであって、かつ、最先端部が前記断面縦長楕円内でさらに断面円弧状にカールした断面形状を有するビード部が形成されていることを特徴とする2ピース缶。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径 - 前記ビード部は、前記開口先端部の半径d及びビード部の外径b1に対し、b1/d≦1.4となるように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の2ピース缶。
- 前記ラミネート鋼板は、ポリエステル樹脂を被覆した鋼板であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の2ピース缶。
- 前記ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、
さらに、ジカルボン酸成分はテレフタル酸を主成分とし、
ジオール成分は、エチレングリコール及び/または、ブチレングリコールを主成分とすることを特徴とする請求項4に記載の2ピース缶。 - ラミネート鋼板に被覆される有機樹脂は、請求項5に記載のポリエステル樹脂を主相とし、副相に、非相溶かつTgが5℃以下である樹脂を含有することを特徴とする2ピース缶。
- 副相として含有される前記樹脂が、下記の中から選ばれる樹脂であることを特徴とする請求項6に記載の2ピース缶。
ポリエチレン、その酸変性体、あるいはアイオノマー
ポリプロピレン、その酸変性体、あるいはアイオノマー - 有機樹脂フィルムを被覆したラミネート鋼板であって、請求項1〜7のいずれかに記載の2ピース缶を成形するために用いられることを特徴とする2ピース缶用ラミネート鋼板。
- ラミネート鋼板を素材とし、
円形ブランクを、複数回、絞り加工することにより有底円筒状の缶胴を形成し、
前記缶胴開口部を缶胴直径以下で、かつ、下記式(1)及び式(2)を満足するように縮径加工し、
さらに、前記缶胴部の開口先端部を缶外側に断面円弧状にカールさせて第一のカール部を形成し、次いで、該第一のカール部を含む開口先端側を断面円形状にカールさせて第2のカール部を形成してビード部とすることを特徴とする2ピース缶の成形方法。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径 - ラミネート鋼板を素材とし、
円形ブランクを、複数回、絞り加工することにより有底円筒状の缶胴を形成し、
前記缶胴開口部を缶胴直径以下で、かつ、下記式(1)及び式(2)を満足するように縮径加工し、
さらに、前記缶胴部の開口先端部を缶外側に断面円弧状にカールさせて第一のカール部を形成し、
次いで、該第一のカール部を含む開口先端側を断面円形状にカールさせた後、缶内側方向に押圧することにより断面縦長楕円形状の第2のカール部を形成してビード部とすることを特徴とする2ピース缶の成形方法。
1.5≦h/(R−r)・・・(1)
d/R≦0.25・・・(2)
ただし、h:缶底から開口先端部までの高さ、R:円形ブランク位置半径、r:底部半径、d:開口先端部の半径 - 前記開口先端部の半径d及び前記ビード部の外径b1に対し、b1/d≦1.4となるようにビード部を形成することを特徴とする請求項9または10に記載の2ピース缶の成形方法。
- 前記ラミネート鋼板は、ポリエステル樹脂を被覆した鋼板であることを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の2ピース缶の成形方法。
- 前記ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、
さらに、ジカルボン酸成分はテレフタル酸を主成分とし、
ジオール成分は、エチレングリコール及び/または、ブチレングリコールを主成分とすることを特徴とする請求項12に記載の2ピース缶の成形方法。 - ラミネート鋼板に被覆される有機樹脂は、請求項13に記載のポリエステル樹脂を主相とし、副相に、非相溶かつTgが5℃以下である樹脂を含有することを特徴とする2ピース缶の成形方法。
- 副相として含有される前記樹脂が、下記の中から選ばれる樹脂であることを特徴とする請求項14に記載の2ピース缶の成形方法。
ポリエチレン、その酸変性体、あるいはアイオノマー
ポリプロピレン、その酸変性体、あるいはアイオノマー
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