JP2018065182A - ボトル缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボトル缶の薄肉化を図った場合に熱履歴を受けても缶本体底部の変形や損傷を防ぐ。【解決手段】缶本体の底部中央にドーム部が形成されるとともに底部外周には環状凸部が形成されたボトル缶の製造方法であって、板厚０．２３０ｍｍ〜０．３００ｍｍの金属板から成形されたカップ状素材から有底円筒体を成形するＤＩプレス工程と、第１の洗浄乾燥工程と、外面塗装工程と、内面塗装工程と、ボトルネック成形工程と、第２の洗浄乾燥工程と、梱包工程とを備え、これら第１の洗浄乾燥工程、外面塗装工程、内面塗装工程、ボトルネック成形工程、および第２の洗浄乾燥工程のうち少なくとも１つの工程とその次の工程との間と、ボトルネック成形工程の最中とのうち少なくとも一方において、有底円筒体の底部における環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方を再成形するボトムリフォーム工程を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ボトル缶の製造方法に関するものである。

このようなボトル缶の製造方法として、例えば特許文献１には、金属製の缶本体を形成する段階であって、缶本体は底部を有し、この底部は側壁の下部に続いており、この側壁は絞り且つ壁しごき加工されて、壁部に続いており、この壁部は開口した上端に続いており、缶本体の壁部は側壁の下部より厚さが厚く形成されている缶本体を形成する段階と、壁部に複数回のネッキング加工を施して切頭円錐形部を形成する段階であって、この切頭円錐形部は、缶本体の壁部よりも厚さが大きく、切頭円錐形部は、上部に缶本体の直径よりも小さい直径の首部を有し、この首部が、上端開口近傍の円筒部に続いている、切頭円錐形部を形成する段階とを含む、再密閉可能な金属缶を作る方法が記載されている。

特開２００６−０６２７５５号公報

ところで、このようなボトル缶を製造する際には、絞りおよびしごき加工とネッキング加工において供給された潤滑油を洗浄水によって洗浄してから缶本体を加熱して乾燥する洗浄乾燥工程や、缶本体の外面や内面に塗装を施してから加熱して塗料を焼き付ける塗装工程、また必要に応じてこの塗装の前に下地塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付けるサイズコート工程が行われ、缶本体は多くの熱履歴を受けることになる。さらに、上記ネッキング加工においても、缶本体は、ボトルネッカーの金型やローラーとの接触による摩擦により熱履歴を受ける。

しかしながら、このような熱履歴を受けた缶本体は強度が低下することが避けられず、封入された内容物の内圧によって底部に変形を生じたり、缶を落下させたときの衝撃や積み重ねの荷重によって上記円筒部の中心軸線である缶軸の方向に圧縮応力を受けると底部に座屈等による損傷を生じたりするおそれがある。特に、近年では、ボトル缶を形成する金属材料の省資源化や材料製造の際の省エネルギー化のためにボトル缶のさらなる薄肉化が強く求められており、例えばアルミニウム合金製のボトル缶の場合には、板厚が０．２３０ｍｍ〜０．３００ｍｍ程度のアルミニウム合金よりなる板材からカップ状素材を絞り加工によって成形してボトル缶を製造するようなことも要求されているが、そのような薄肉のボトル缶では缶本体の強度低下は一層顕著なものとなる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、ボトル缶のさらなる薄肉化を図った場合に上述のような様々な熱履歴を受けても缶本体の特に底部の強度の低下を抑えて変形や損傷を防ぐことが可能なボトル缶の製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は第１に、缶本体の底部中央に缶軸方向内側に凹むドーム部が形成されるとともに、このドーム部の外周縁部に連なる上記缶本体の底部外周には上記缶軸方向の外側に突出する環状凸部が上記缶軸回りの周方向に形成され、上記缶本体の外周部には上記底部から上端の開口部に向けて順に円筒状の胴部と、上端側に向かうに従い縮径する肩部と、キャップ取付部とが形成されたボトル缶の製造方法であって、板厚０．２３０ｍｍ〜０．３００ｍｍの金属板から絞り加工により成形されたカップ状素材に再絞りおよびしごき加工と底部成形加工を施して、上記ドーム部と上記環状凸部とが底部に形成されるとともに上記胴部と同径の円筒部が外周部に形成された有底円筒体を成形するＤＩプレス工程と、このＤＩプレス工程によって成形された上記有底円筒体を洗浄した後に加熱して乾燥する第１の洗浄乾燥工程と、この第１の洗浄乾燥工程によって洗浄された上記有底円筒体の外面に塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付ける外面塗装工程と、この外面塗装工程によって外面が塗装された上記有底円筒体の内面に塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付ける内面塗装工程と、この内面塗装工程を経た上記有底円筒体の上記円筒部の上端側に上記肩部とキャップ取付部とを成形して上記缶本体を形成するボトルネック成形工程と、このボトルネック成形工程によって成形された上記有底円筒体を洗浄した後に加熱して乾燥する第２の洗浄乾燥工程と、この第２の洗浄乾燥工程によって洗浄された上記有底円筒体を梱包する梱包工程とを備え、上記第１の洗浄乾燥工程、上記外面塗装工程、上記内面塗装工程、上記ボトルネック成形工程、および上記第２の洗浄乾燥工程のうち少なくとも１つの工程とその次の工程との間と、上記ボトルネック成形工程の最中とのうち少なくとも一方において、上記有底円筒体の底部における上記環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方を再成形するボトムリフォーム工程を有することを特徴とする。

このようなボトムリフォーム工程は、有底円筒体の底部における環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方を、缶軸に沿った断面において缶軸に対する傾斜角が小さくなるように変形させて再成形するものである。従って、これらの下端縁近傍が缶軸に垂直な平面に対してなす傾斜角は大きくなるため、特に缶本体底部の内圧に対する強度や缶軸方向内側に向けての圧縮応力に対する強度が向上する。

そして、このようなボトムリフォーム工程を、有底円筒体が加熱されて熱履歴を受ける第１の洗浄乾燥工程、外面塗装工程、内面塗装工程、ボトルネック成形工程、および第２の洗浄乾燥工程のうち少なくとも１つの工程の後の次の工程との間や、加熱されている状態となるボトルネック成形工程の最中で行うことにより、加熱によって軟化した有底円筒体を効率的に変形させて再成形することが可能となる。

ここで、上記各工程のうちでも内面塗装工程における乾燥温度は、例えば２３０℃〜２４０℃と他の工程における乾燥温度よりも高く設定される。そこで、少なくともこの内面塗装工程とその次のボトルネック成形工程との間において、上記ボトムリフォーム工程を有するように構成すれば、一層効率的なボトムリフォームによる再成形を行うことが可能となる。また、少なくともこの内面塗装工程とボトルネック成形工程との間と、さらにこのボトルネック成形工程の最中とにおいても、上記ボトムリフォーム工程を有する構成としてもよい。

また、従来は一般的に、上述したようにボトル缶の缶本体に成形される有底円筒体の外面塗装や内面塗装の前に、有底円筒体に下地塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付けるサイズコート工程が行われ、このときにも缶本体は熱履歴を受けることになる。そこで、本発明では第２に、缶本体の底部中央に缶軸方向内側に凹むドーム部が形成されるとともに、このドーム部の外周縁部に連なる上記缶本体の底部外周には上記缶軸方向の外側に突出する環状凸部が上記缶軸回りの周方向に形成され、上記缶本体の外周部には上記底部から上端の開口部に向けて順に円筒状の胴部と、上端側に向かうに従い縮径する肩部と、キャップ取付部とが形成されたボトル缶の製造方法であって、板厚０．２３０ｍｍ〜０．３００ｍｍの金属板から絞り加工により成形されたカップ状素材に再絞りおよびしごき加工と底部成形加工を施して、上記ドーム部と上記環状凸部とが底部に形成されるとともに上記胴部と同径の円筒部が外周部に形成された有底円筒体を成形するＤＩプレス工程と、このＤＩプレス工程によって成形された上記有底円筒体を洗浄した後に加熱して乾燥する第１の洗浄乾燥工程と、この第１の洗浄乾燥工程によって洗浄された上記有底円筒体に下地塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付けるサイズコート工程と、このサイズコート工程によって下地塗装が施された上記有底円筒体の外面に塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付ける外面塗装工程と、この外面塗装工程によって外面が塗装された上記有底円筒体の内面に塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付ける内面塗装工程と、この内面塗装工程を経た上記有底円筒体の上記円筒部の上端側に上記肩部とキャップ取付部とを成形して上記缶本体に形成するボトルネック成形工程と、このボトルネック成形工程によって成形された上記有底円筒体を洗浄した後に加熱して乾燥する第２の洗浄乾燥工程とを備え、少なくとも上記サイズコート工程と上記外面塗装工程との間において、上記有底円筒体の底部における上記環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方を再成形するボトムリフォーム工程を有することを特徴とする。

従って、このような本発明の第２のボトル缶の製造方法においても、効率的な缶底部の再成形を行うことができるとともに、内圧や缶軸方向内側に向けての圧縮応力に対する缶本体底部の強度の向上を図ることができ、薄肉化を行っても缶本体の変形や損傷を確実に防止することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、様々な熱履歴を受ける缶本体の薄肉化を図っても缶本体底部の変形や損傷等に対する強度の低下を抑えることができ、薄肉化による省資源化や省エネルギー化を確実に促すことが可能となる。

本発明のボトル缶の製造方法の一実施形態に係わる製造設備およびフローチャートを示すものである。

図１は、本発明のボトル缶の製造方法一実施形態に係わるボトル缶の製造設備を示すものであるとともに、この実施形態の製造方法のフローチャートを示すものである。この図１において符号１で示すのは、例えばＪＩＳ Ｈ ４０００におけるＡ３００４やＡ３１０４等のＡ３０００系のアルミニウム合金よりなる板厚０．２３０ｍｍ〜０．３００ｍｍの板材を円板状に打ち抜いて絞り加工を施すことによりカップ状素材を製造するカッピングプレス機であり、本実施形態の製造方法においてはカッピングプレス工程となる。

このカッピングプレス機１によって成形されたカップ状素材は、次いでＤＩプレス機２によるＤＩプレス工程において潤滑油が供給されつつ再絞りおよびしごき加工が施され、缶軸方向に延伸させられることにより外周部に上記缶軸を中心とした円筒部が形成されるとともに、底部の中央には缶軸方向内側に凹む断面円弧状のドーム部が形成され、さらにこのドーム部の外周縁部に連なる底部外周には缶軸方向の外側に突出する環状凸部が缶軸回りの周方向に形成された有底円筒体に成形される。なお、この有底円筒体底部の環状凸部の外周側領域は、外周側に向かうに従い有底円筒体の上端側に向けて傾斜して延びて円筒部の下端縁に接続される。

こうして成形された有底円筒体は、底部から上端縁までの高さが一定となるようにトリマー３によって上端部が切断された後、第１の洗浄乾燥機４による第１の洗浄乾燥工程において、洗浄機４Ａによって温水が吹きかけられることによりＤＩプレス工程において供給された潤滑油が洗い流されて脱脂されるとともに、化成処理剤によって極薄い化成被膜が表面に形成され、さらに乾燥機４Ｂにより加熱されて乾燥させられる。このときの乾燥温度は、第１の洗浄乾燥機４における乾燥機４Ｂの設定温度として、例えば１２０℃〜１５０℃程度である。

このように第１の洗浄工程によって洗浄、加熱乾燥させられた有底円筒体は、次に外面塗装機５による外面塗装工程において外面に印刷機５Ａによる塗装が施されてから乾燥機５Ｂによって加熱され、塗料が焼き付けられるとともに乾燥させられる。この外面塗装工程における乾燥温度は、外面塗装機５の乾燥機５Ｂにおける設定温度として、例えば１７０℃〜１９０℃程度である。

なお、上述したように、従来は一般的にこの外面塗装工程の前に、図１に破線で示すように下地塗装機６の塗装機６Ａによって有底円筒体の外面に下地塗装を施した後に乾燥機６Ｂによって加熱して塗料を焼き付けて乾燥させるサイズコート工程が行われる。このサイズコート工程における乾燥温度も、下地塗装機６の乾燥機６Ｂにおける設定温度として例えば１７０℃〜１９０℃程度であるが、近年ではこのサイズコート工程を設けずに第１の洗浄乾燥工程を経た有底円筒体の外面に外面塗装工程において直接塗装することも行われている。

さらに、こうして必要に応じて下地塗装が施された後に外面塗装された有底円筒体は、内面塗装機７による内面塗装工程においてその内面に塗装機７Ａにより塗装が施され、乾燥機７Ｂによって加熱されて乾燥させられる。この内面塗装工程における乾燥温度は、内面塗装機７における乾燥機７Ｂの設定温度として、例えば２３０℃〜２４０℃であって、本実施形態におけるボトル缶の製造方法において最も高い乾燥温度である。

このように内外面に塗装が施された有底円筒体は、ボトルネッカー８によるボトルネック成形工程において、再び潤滑油が供給されつつ、円筒部の上端部の下端側が上端側に向かうに従い縮径するように成形されて肩部が形成されるとともに、この肩部よりも上端側にはネジ成形等が施されてキャップが取り付けられるキャップ取付部が形成され、ボトル缶の缶本体に成形される。なお、このボトルネック成形工程においても、肩部やキャップ取付部を成形する際の金型やローラーとの接触による摩擦により、有底円筒体(缶本体)は熱履歴を受ける。

こうして肩部とキャップ取付部を有する缶本体に成形された有底円筒体は、第２の洗浄乾燥機９による第２の洗浄乾燥工程により、ボトルネック成形工程において供給された潤滑油が洗浄機９Ａによって洗い流されて洗浄された後、乾燥機９Ｂによって加熱されて乾燥させられる。この第２の洗浄工程における乾燥温度は、第２の洗浄乾燥機９における乾燥機９Ｂの設定温度として、例えば１００℃〜１５０℃程度である。さらに、この第２の洗浄乾燥工程において洗浄されて乾燥させられた有底円筒体は、通常は検査機による検査工程においてピンホールの有無や外面の異物付着、傷、汚れ、印刷不良等が検査され、検査に合格したものが梱包機１０による梱包工程において所定数梱包されて出荷される。

そして、このように第１の洗浄乾燥工程、外面塗装工程、内面塗装工程、ボトルネック成形工程、および第２の洗浄乾燥工程と、必要に応じてサイズコート工程とにおいて様々な熱履歴を受ける有底円筒体に対して、本実施形態では、こうして熱履歴を受けた後の第１の洗浄乾燥工程と外面塗装工程との間または第１の洗浄乾燥工程とサイズコート工程との間、サイズコート工程と外面塗装工程との間、外面塗装工程と内面塗装工程との間、内面塗装工程とボトルネック成形工程との間、ボトルネック成形工程と第２の洗浄乾燥工程との間、および第２の洗浄乾燥工程と検査工程との間のうち少なくとも１つ、もしくは現に熱履歴を受けているボトルネック成形工程の最中において、ボトムリフォーム機１１によって有底円筒体の底部に再成形を施すボトムリフォーム工程を有している。

このボトムリフォーム工程は、有底円筒体の底部における環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方を、上記ボトムリフォーム機１１によって缶軸に沿った断面において缶軸に対する傾斜角が小さくなるように変形させて再成形するものである。従って、これら内外周側領域の断面が缶軸に垂直な平面に対してなす傾斜角は大きくなるため、缶軸方向に向けての圧縮応力に対する缶本体の強度が向上する。なお、環状凸部の内周側領域に施されるボトムリフォーム工程では、この内周側領域に缶軸に対する径方向の外周側に凹んだ凹部を形成するようなものであってもよい。

ここで、このようなボトムリフォームを行うボトムリフォーム機１１としては、例えば特開２０１４−０４７５４１号公報に記載されているように、上記環状凸部の内周側領域に成形ローラーを当接させて缶軸回りの周方向に亙って転動させることにより、この内周側領域の断面の傾斜角を缶軸に対して小さくしたり、上述のような外周側に凹んだ凹部を形成したりするものを採用することができる。

あるいは、例えば特開２０００−１９７９３７号公報に記載されているように、円周方向に複数設けた半径方向に移動可能なポンチ爪の先端を環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方に当接して、このポンチ爪の先端を拡径部材と縮径部材との少なくとも一方により半径方向に移動させることで上記環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方に凹部を形成するものであってもよい。

このように、上記構成のボトル缶の製造方法においては、様々な熱履歴を受ける有底円筒体（缶本体）に対して、その底部にボトムリフォーム機１１によるボトムリフォーム工程によって再成形を施して環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方の缶軸に対する傾斜角を小さくしたり、これら内周側領域と外周側領域との少なくとも一方に凹部を形成したりすることにより、製造されたボトル缶における缶本体底部の強度低下を抑えることが可能なる。このため、缶本体のさらなる薄肉化を図っても、封入された内容物の内圧による変形や、落下時の衝撃あるいは積み重ねの荷重による座屈等による損傷を防ぐことができる。

さらに、このようなボトムリフォーム工程を、有底円筒体が加熱されて熱履歴を受ける第１の洗浄乾燥工程、必要に応じてサイズコート工程、外面塗装工程、内面塗装工程、ボトルネック成形工程、および第２の洗浄乾燥工程のうち少なくとも１つの工程と、その後の次の工程との間や、加熱されている状態となるボトルネック成形工程の最中で行うことにより、上記構成のボトル缶の製造方法においては、これらの工程において加熱された有底円筒体を効率的に変形させて再成形することが可能となる。

なお、このボトムリフォーム工程は、図１に示したように上記各工程のすべてとその次の工程との間およびボトルネック成形工程の最中とで段階的に行われてもよいが、その場合には多くのボトムリフォーム機１１が必要となるため効率的ではない。このため、上記各工程のすべてとその次の工程との間およびボトルネック成形工程の最中のいずれか一部において行われればよい。

特に、上述したように上記各工程のうちでも内面塗装工程の内面塗装機７における乾燥機７Ｂによる乾燥温度は、例えば２３０℃〜２４０℃と他の工程における乾燥温度よりも高く設定されるので、少なくともこの内面塗装工程とその次のボトルネック成形工程との間、またはこれら内面塗装工程とボトルネック成形工程との間だけにおいて、上記ボトムリフォーム工程を有するように構成すれば、一層効率的なボトムリフォームによる再成形を行うことが可能となる。また、少なくともこの内面塗装工程とボトルネック成形工程との間と、さらにこのボトルネック成形工程の最中とにおいても、上記ボトムリフォーム工程を有する構成としてもよい。

１ カッピングプレス機
２ ＤＩプレス機（ＤＩプレス工程）
３ トリマー
４ 第１の洗浄乾燥機（第１の洗浄乾燥工程）
５ 外面塗装機（外面塗装工程）
６ 下地塗装機（サイズコート工程）
７ 内面塗装機（内面塗装工程）
８ ボトルネッカー（ボトルネック成形工程）
９ 第２の洗浄乾燥機（第２の洗浄乾燥工程）
１０ 梱包機（梱包工程）
１１ ボトムリフォーム機（ボトムリフォーム工程）

Claims (4)

1. 缶本体の底部中央に缶軸方向内側に凹むドーム部が形成されるとともに、このドーム部の外周縁部に連なる上記缶本体の底部外周には上記缶軸方向の外側に突出する環状凸部が上記缶軸回りの周方向に形成され、上記缶本体の外周部には上記底部から上端の開口部に向けて順に円筒状の胴部と、上端側に向かうに従い縮径する肩部と、キャップ取付部とが形成されたボトル缶の製造方法であって、
   板厚０．２３０ｍｍ〜０．３００ｍｍの金属板から絞り加工により成形されたカップ状素材に再絞りおよびしごき加工と底部成形加工を施して、上記ドーム部と上記環状凸部とが底部に形成されるとともに上記胴部と同径の円筒部が外周部に形成された有底円筒体を成形するＤＩプレス工程と、
   このＤＩプレス工程によって成形された上記有底円筒体を洗浄した後に加熱して乾燥する第１の洗浄乾燥工程と、
   この第１の洗浄乾燥工程によって洗浄された上記有底円筒体の外面に塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付ける外面塗装工程と、
   この外面塗装工程によって外面が塗装された上記有底円筒体の内面に塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付ける内面塗装工程と、
   この内面塗装工程を経た上記有底円筒体の上記円筒部の上端側に上記肩部とキャップ取付部とを成形して上記缶本体に形成するボトルネック成形工程と、
   このボトルネック成形工程によって成形された上記有底円筒体を洗浄した後に加熱して乾燥する第２の洗浄乾燥工程と、
   この第２の洗浄乾燥工程によって洗浄された上記有底円筒体を梱包する梱包工程とを備え、
   上記第１の洗浄乾燥工程、上記外面塗装工程、上記内面塗装工程、上記ボトルネック成形工程、および上記第２の洗浄乾燥工程のうち少なくとも１つの工程とその次の工程との間と、上記ボトルネック成形工程の最中とのうち少なくとも一方において、上記有底円筒体の底部における上記環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方を再成形するボトムリフォーム工程を有することを特徴とするボトル缶の製造方法。
2. 少なくとも上記内面塗装工程と上記ボトルネック成形工程との間において、上記ボトムリフォーム工程を有することを特徴とする請求項１に記載のボトル缶の製造方法。
3. 少なくとも上記内面塗装工程と上記ボトルネック成形工程との間と、上記ボトルネック成形工程の最中とにおいて、上記ボトムリフォーム工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボトル缶の製造方法。
4. 缶本体の底部中央に缶軸方向内側に凹むドーム部が形成されるとともに、このドーム部の外周縁部に連なる上記缶本体の底部外周には上記缶軸方向の外側に突出する環状凸部が上記缶軸回りの周方向に形成され、上記缶本体の外周部には上記底部から上端の開口部に向けて順に円筒状の胴部と、上端側に向かうに従い縮径する肩部と、キャップ取付部とが形成されたボトル缶の製造方法であって、
   板厚０．２３０ｍｍ〜０．３００ｍｍの金属板から絞り加工により成形されたカップ状素材に再絞りおよびしごき加工と底部成形加工を施して、上記ドーム部と上記環状凸部とが底部に形成されるとともに上記胴部と同径の円筒部が外周部に形成された有底円筒体を成形するＤＩプレス工程と、
   このＤＩプレス工程によって成形された上記有底円筒体を洗浄した後に加熱して乾燥する第１の洗浄乾燥工程と、
   この第１の洗浄乾燥工程によって洗浄された上記有底円筒体に下地塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付けるサイズコート工程と、
   このサイズコート工程によって下地塗装が施された上記有底円筒体の外面に塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付ける外面塗装工程と、
   この外面塗装工程によって外面が塗装された上記有底円筒体の内面に塗装を施した後に加熱して塗料を焼き付ける内面塗装工程と、
   この内面塗装工程を経た上記有底円筒体の上記円筒部の上端側に上記肩部とキャップ取付部とを成形して上記缶本体に形成するボトルネック成形工程と、
   このボトルネック成形工程によって成形された上記有底円筒体を洗浄した後に加熱して乾燥する第２の洗浄乾燥工程とを備え、
   少なくとも上記サイズコート工程と上記外面塗装工程との間において、上記有底円筒体の底部における上記環状凸部の内周側領域と外周側領域との少なくとも一方を再成形するボトムリフォーム工程を有することを特徴とするボトル缶の製造方法。

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