JP2018069256A - 絞りしごきブランク缶 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、金属缶を製造するための成形加工は、前述したようにクーラント(水と潤滑油との混合液)を用いてのウエット成形やクーラントを使用しないドライ成形により行われるが、何れの方式でアルミニウム板を直接絞りしごき加工した場合にも、金属光沢は十分でない。ウエット成形では、成形加工表面にクーラントが介在した混合潤滑領域で成形加工が行われるため、金属光沢を十分に引き出すことができず、ドライ成形では、成形加工表面と成形用治具(しごき加工用ダイ)との滑り性が低く、表面荒れなどが生じてしまうばかりか、多くの場合、缶が破胴しそもそも成形することが出来ない。
胴部最薄部外面での周方向最大高さ表面粗さRz1が0.5μm以下であることを特徴とする絞りしごきブランク缶が提供される。
尚、本発明において、絞りしごきブランク缶とは、絞りしごき加工により得られ、ネックイン加工等が施される前の成形体を意味する。
(1)側面で見て、前記胴部最薄部外面での周方向平均表面粗さRa1と、胴部下端部外面での周方向平均表面粗さRa2との比Ra1/Ra2が0.8〜1.2であること、
(2)絞りしごきブランク缶の主原料がアルミニウムであること、
が好適である。
即ち、本発明の絞りしごきブランク缶は、表面荒れが有効に抑制されているため、優れた金属光沢を示す。従って、このようなブランク缶について、ネックイン加工等の後加工を行って得られるアルミニウム缶は、その胴部において、ブランク缶が示す高い金属光沢をそのまま有しており、極めて商品価値の高いものとなる。
また、本発明の絞りしごきブランク缶(ブランク缶)において、好適なものは、上記の最大高さ表面粗さRz1が0.5μm以下と、その金属光沢性がより優れているばかりか、上記の平均表面粗さの比(Ra1/Ra2)が0.8〜1.2と1に近い値を示す。即ち、胴部最薄部及び下端部の何れも平滑面となっており、その外面全体に優れた金属光沢が発現している。
本発明の絞りしごきブランク缶(以下、単にブランク缶と呼ぶ)は、後述するしごき加工により得られ、ネックイン加工等の後加工が行われる前の成形体であり、従って、図1に示すように、極めてシンプルな形態を有している。
<ブランク缶の製造>
上記のような形態を有する本発明のブランク缶は、主としてそれ自体公知の金属板を用いての成形加工により製造される。
成形加工により供される金属板、例えばアルミニウム板は、純アルミニウムであってもよいし、アルミニウムと他の金属との合金、例えば、マグネシウムやマンガンなどを含むアルミニウム合金であってもよい。また、板材は鉄やチタン、マグネシウム等の他の金属ないし他の金属を主原料とする合金であってもよいし、ブリキ等のメッキ板でもよい。
従って、上記の金属板は、缶外面側に位置する面が被覆されていない限り、缶内面側に位置する面が被覆されていても差し支えなく、例えば、ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂フィルムが積層されていてもよく、これにより、缶内面側の耐腐食性等が高められていてもよい。
かかる打ち抜き加工では、円板13の直径に相当する外径を有する打ち抜き用パンチ15と、素板11を保持し且つ円板13の直径に相当する開口を有するダイ17が使用される。即ち、パンチ15によりダイ13上に保持された素板11を打ち抜くことにより、所定の大きさの円板13が得られる。
かかる絞り加工においては、ダイ21上に打ち抜かれた円板13が保持され、この円板13の周囲はしわ押え用の治具23によって保持されている。ダイ21には、開口が形成されており、絞り用のパンチ25を用いてダイ21の開口内に円板13を押し込むことにより、絞り缶19が得られることとなる。
上記のしごき加工用ダイ33a〜33cは、ダイ33a〜33cにいくにしたがって(加工方向下流側にいくにしたがって)小径となり、薄肉化が行われるようになっている。
即ち、絞り缶19は、しごき加工用パンチ43により、上述したダイ31、33a〜33cを通して押し出され、さらに、しごき加工された絞り缶19の加工品の底部は、保持リング37および保持ロッド37aに押し付けられ、これにより、前述した底部3の形態に賦形され、ブランク缶10が得られる。このようにしてブランク缶10が成形されると、しごき加工用パンチ43が加工方向上流側に移動し、得られたブランク缶10をガイドリング35が保持することでしごき加工用パンチ43から引き抜かれ、ブランク缶10が取り出される。
このようにして得られたブランク缶10は、次の後工程で、ネックイン加工、さらには巻き締め等の後工程を経て、金属缶としての使用に供される。
例えば、上記のようなしごき加工は、通常下記式で定義されるしごき率が50%以下となるように、適宜の径及び数を有するしごき加工用ダイを用いて行われる。
しごき率(%)=(しごき加工量/しごき加工前の厚み)×100
このようなダイヤモンド膜を備えたしごき加工用ダイを用いることにより、得られるブランク缶の外面に、優れた金属光沢を発現させることができる。
このような材料としては、例えば、タングステンカーバイド(WC)とコバルトなどの金属バインダーとの混合物を焼結して得られる所謂超硬合金や、炭化チタン(TiC)などの金属炭化物や炭窒化チタン(TiCN)などのチタン化合物とニッケルやコバルトなどの金属バインダーとの混合物を焼結して得られるサーメット、あるいは炭化ケイ素(SiC)や窒化ケイ素(Si3N4)、アルミナ(Al2O3)、ジルコニア(ZrO2)といった硬質セラミックスなどを挙げることができる。
上記の原料ガスを使用し、上記剛性基材を700〜1000℃の高温に加熱し、原料ガスを分解して活性種を生成せしめ、剛性基材上でダイヤモンド結晶を成長させることにより成膜が行われる。かかる成膜に際しては、解離した水素原子が、剛性基材上に生成したグラファイトやアモルファスカーボンを選択的にエッチングし、これにより、ダイヤモンド成分を多く成膜することが出来る。
CVD等の手段により形成されるダイヤモンド膜は多結晶構造であるため表面が粗面である。このため、表面研磨により、ダイヤモンド膜の表面を平滑面としておくことが必要となる。
例えば、前述した光輝性に優れた外面を有するアルミニウム缶を得るためには、その表面粗さRa(JIS B−0601−1994)が0.1μm以下、特に0.05μm以下となるように表面研磨が行われる。
例えば、ダイヤモンド砥粒(砥石)を用いて、ダイヤモンド膜の共削り加工を行う機械的な研磨方法でもよいし、化学作用を利用した研磨方法でもよい。これらの機械的および化学的手法を複合した研磨方法でもよい。
再び図1に戻って、上記のようなしごき加工によって得られる本発明のブランク缶10は、少なくとも外面は樹脂被覆されておらず、その胴部1の最薄部Xでの外面の周方向最大高さ表面粗さRz1(JIS−B−0601−2001)が0.5μm以下であり、このことは、しごき加工に際しての表面荒れが抑制されており、外面が平滑化されて高い金属光沢が発現していることを示す。
尚、胴部最薄部Xとは、図1に示すように、胴部1の肉厚の最も薄い部分±5umの厚みの領域である。
しかしながら、前述した平滑化されたダイヤモンド膜を加工面に有するしごき加工用ダイを用いてしごき加工が行われる場合には、平滑化されたダイヤモンド膜と金属表面との摩擦係数が極めて小さく、ダイの加工面と金属表面との間の滑り性が著しく向上するため、潤滑材の使用量が極めて少ないもしくは全く使用しないドライ条件下での成形が可能となり、結果として上記のような表面荒れが有効に抑制され、胴部最薄部分Xでの周方向最大高さ表面粗さRz1は、上記のように低い値を示し、その外面に高い金属光沢が発現している。
例えば、加工面にダイヤモンド膜が形成されていない通常の超合金製のしごき加工用ダイを用いてのウエット条件下でのしごき加工では、上記の周方向最大高さ表面粗さRz1は、表面荒れにより高い値を示し、その金属光沢は劣ったものとなる。
即ち、ウエットプロセスでのしごき加工では、しごき加工用ダイの加工面と金属表面との間に潤滑膜(クーラント)が介在した状態でしごき加工が行われるため、材料の金属光沢が十分に引き出されるとは言えない。しかしながら、前述した平滑化されたダイヤモンド膜が加工面に形成されているダイを用いてのしごき加工では、金属表面に対して高い滑り性を示し且つ硬質のダイヤモンド膜が金属表面に直接高い面圧で接触するため、潤滑膜が介在する場合と比較して、より効果的に金属表面が平滑化され、上記の周方向最大高さ表面粗さRz1はより低い値となり、より高い金属光沢が発現することとなる。
例えば、図4には、加工面に平滑化されたダイヤモンド膜を備えたしごき加工用ダイを用いてのドライ条件下でのしごき加工により得られた本発明のブランク缶の外面の顕微鏡写真(700倍)が示されている。図4(a)は、超硬合金製のしごき加工用ダイを用いてウエット条件下で成形を行い得られたブランク缶の外面であり、(b)は、平滑化されたダイヤモンド膜が加工面に形成されているダイを用いてドライ条件下(低潤滑方式)で得られたブランク缶の外面、(c)は、平滑化されたダイヤモンド膜が加工面に形成されているダイを用いてドライ条件下(無潤滑方式)で得られたブランク缶の外面である。
この図に示されているように、本発明のブランク缶の外面は、表面荒れが有効に抑制されていることが判る。
尚、胴部下端部Yとは、図1に示されているように、胴部下端1aと胴部下端1aよりも3mm高い間の領域である。
このように、表面粗さ比(Ra1/Ra2)が1に近い値を示すことは、胴部最薄部Xでも胴部下端部Yでも金属光沢性が高く、結果として、胴部1の全体にわたって均一に優れた金属光沢が発現していることを示すものである。
しかも、ドライ条件でのしごき加工により製造することができ、クーラントを除去するための洗浄設備や薬剤を必要とせず、製造コストの点でも極めて有利である。
尚、以下の実験例において、表面粗さは、以下の方法により測定した。
表面粗さ:
(株)東京精密製表面粗さ計(サーフコム2000SD3)を使用し、JIS−B−0601に準拠し、算術平均粗さRaおよび最大高さ表面粗さRzを測定した。
超硬合金製のしごき加工用ダイ+クーラント潤滑(ウエット条件)、ダイヤコートダイ+固形潤滑材(ドライ条件低潤滑方式)、ダイヤコートダイ+潤滑材無し(ドライ条件無潤滑方式)の3条件にてアルミニウム板のしごき加工を行った。アルミニウム板は、A3104材を板厚0.27mmに圧延したものを打ち抜き、絞り加工を行いΦ95mmの有底筒状体を成形し、成形試験に用いた。成形試験は、油圧プレスを用いて、外径Φ66mmのパンチを速度1m/sにて移動させ、まず絞り加工を行いΦ66mmの筒状体を成形し、そのまま、三回のしごき加工に付せた。その際の、胴部最薄部Xの缶外周の最大高さ表面粗さRz1を表1に示した。
次に、胴部最薄部と胴部下端部との表面粗さを比較したものを表2に示した。
3:底部
10:絞りしごきブランク缶(ブランク缶)
Claims (3)
- 絞りしごきブランク缶において、
胴部最薄部外面での周方向最大高さ粗さRz1が0.5μm以下であることを特徴とする絞りしごきブランク缶。 - 側面で見て、前記胴部最薄部外面での周方向平均表面粗さRa1と、胴部下端部外面での周方向平均表面粗さRa2との比Ra1/Ra2が、0.8〜1.2である請求項1に記載の絞りしごきブランク缶。
- 前記絞りしごきブランク缶の主原料がアルミニウムであることを特徴とする請求項1または2に記載の絞りしごきブランク缶。
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