JP3365264B2 - イージーオープン缶蓋用鋼板 - Google Patents

イージーオープン缶蓋用鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、缶体の缶蓋パネ
ルに形成された開口部を破断して開缶する、飲料用缶の
缶蓋に使用されるイージーオープン缶蓋用として好適な
薄鋼板に関するものである。 【0002】 【従来の技術】ビール、ジュースおよびコーヒー等の各
種飲料を収容する缶の缶蓋として、缶蓋のパネルに形成
された開口部を指で破断し開缶するイージーオープン缶
蓋が広く使用されている。イージーオープン缶蓋は、主
として飲料缶に使用されるパーシャルオープンタイプの
缶蓋と、主として食缶に使用されるフルオープンタイプ
の缶蓋とに大別される。 【0003】パーシャルオープンタイプの缶蓋は、プル
トップ・タブ・タイプの缶蓋と、ステイオン・タブ・タ
イプの缶蓋とに大別される。最近では、缶蓋から切り離
されたプルトップ・タブが散乱したり、それを野生動物
が飲み込むなどの問題が知られており、開口後もタブが
缶蓋から分離しないステイオン・タブ・タイプの缶蓋が
主流となっている。 【0004】図1は、プルトップ・タブ・タイプ缶蓋の
一例を示す概略平面図である。図1に示すプルトップ・
タブ・タイプの缶蓋の開口は、次のようにして行われ
る。即ち、鋼、アルミニウム合金や表面処理鋼板等の金
属板からなる缶蓋1の中央パネル部2の中心にリベット
機構3により固定されているタブ4を引き上げることに
よって、中央パネル部2に開口用スコア6が刻設されて
いる破断開口部5を、てこの作用により、タブ4の作用
端が押し下げる。その結果、開口用スコア6は破断し、
更にタブ4を引っ張ることによって、破断した開口片は
缶蓋1から完全に切り離される。 【0005】図2は、ステイオン・タブ・タイプの缶蓋
の一例を示す概略平面図である。図2に示すステイオン
・タブ・タイプ缶蓋の開口は、次のようにして行われ
る。即ち、缶蓋1の中央パネル部2の中心にリベット機
構3により固定されているタブ4を引き上げることによ
って、中央パネル部2に開口用スコア6が刻設されてい
る破断開口部5を、てこの作用により、タブ4の作用端
が押し下げる。その結果、開口用スコア6は破断し、更
に、タブ4の引き起こし端を引き上げることによって破
断を進行させ、その際に生じた破断開口片の一部を缶蓋
1に連結させたまま缶内に押し込む。 【0006】上述したイージーオープン缶蓋における開
口用スコアの形成は、従来、次のようにして行われてい
る。即ち、図3に示すように、所定の開口部輪郭が形成
された刃先状突起を持つ加工工具7を使用し、缶蓋の表
面側より蓋板8の厚さの1/2以上の深さの開口用スコ
アが形成されるような高い荷重でプレスにより押圧す
る。かくして断面V字状のスコア(溝)9が形成され
る。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】このように、開口用ス
コアの形成は、加工工具を使用しプレスによる高荷重の
押圧成形で行なわれるために、鋼板を缶蓋用素材として
用いる場合、開口用スコアが加工により硬化して開口荷
重が大きくなり、開缶性が劣るという問題がある。 【0008】最近は、多くの缶蓋材料として、鋼板より
も軟質で開缶性の良好なアルミニウム合金が使用されて
いる。しかしながら、このようなアルミニウム合金の使
用は、鋼板を素材とするよりもコスト高となり好ましく
ない。また、缶胴が鋼板製で蓋のみがアルミニウム合金
製の場合、缶の内容物によっていわゆるガルバニック電
池の形成による腐食が進み、短期間で缶蓋に穴開き発生
のおそれがあり、不都合である。更に、地球環境保全の
観点から推進されている資源のリサイクルを効率的に行
うためには、缶素材の単一化が望ましく、開缶性の良い
鋼板製イージーオープン缶蓋の開発が望まれている。 【0009】このような課題に対して、鋼板製イージー
オープン缶蓋の開缶性を素材面から改善するために、缶
蓋用鋼板に対する検討が行われてきた。例えば、特開昭
62−142746号公報には、鋼板の板厚、降伏点お
よび引張り強さをある範囲に限定することにより、開缶
性を改善する技術が開示されている(以下、「先行技術
1」という)。また、特公平4−14169号公報に
は、鋼成分と板厚、降伏点および引張り強さをある範囲
に限定することにより、開缶性を改善する製造方法が開
示されている(以下、「先行技術2」という)。しかし
ながら、これらの先行技術においては、スコア加工での
加工硬化による材質変化には何等配慮がなされていな
い。更に、特公平3−57179号公報には、鋼成分と
硬度(HR30T)をある範囲に限定することによりス
コア加工部の強度増大を抑制し、伸びを小さくして、開
缶性を改善する技術が開示されている(以下、「先行技
術3」という)。しかしながら、伸びを小さくすること
は製蓋工程中のリベット加工を困難にするという問題が
ある。 【0010】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、開缶性に優れ、リベット加工などの製蓋加工
性の良好なイージーオープン缶蓋の素材として好適な鋼
板を提供することにある。 【0011】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の鋼
板は、30〜45kgf/mm2の引張り強さ(TS)
を有し、0.16〜0.20の加工硬化指数(n値)を
有することに特徴を有するものである。 【0012】 【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。本発明者らは、近年主流と
なっているステイオン・タブ・タイプのイージーオープ
ン缶蓋の開口機構について調査および検討を重ねた結
果、開口用スコアでの破壊は引張り応力を主応力として
生じていることを知見した。従来、プルトップ・タブ・
タイプの開口は引張り応力を主応力として進展するが、
ステイオン・タブ・タイプの開口では、剪断応力が大き
な割合を占めていると考えられてきた。しかしながら、
本発明者らが市販缶の開口部の破壊形態を詳細に調査
し、併せて解析を行った結果、開口用スコアは引張り応
力を主応力とし、主に引張り歪によって破断しているこ
とが判明した。 【0013】この結果を基に、開缶性の優れたステイオ
ン・タブ・タイプのイージーオープン缶蓋用として好適
な鋼板の性能について鋭意検討した結果、鋼板の引張り
強さ(TS)と加工硬化指数(n値)とが、缶蓋として
加工した後の開口用スコアの破断強度に大きく影響する
重要な因子であることを知見した。ここで、引張り強さ
およびn値は、JIS5号試験片を用いて10mm/分
で引張り試験を行って得た試験値である。n値は、歪が
2%となる点から最大荷重を示した点までの範囲で、真
応力(σ)と真歪み(ε)との関係を最小自乗法により
下記の式(1)に近似した際のnの値である。ここで、
式(1)におけるkは定数である。 【0014】σ=kεn ・・・(1) 図4に、表1に示す鋼Aのスコア部残板厚と加工後のス
コア部引張り強さとの関係を示す。素材とした鋼Aを、
表2に示すように、調質圧延率1.5〜15%で、最終
板厚が0.3mmとなるように調製し、短冊状の試験片
とし、図3に示す断面形状の金型を用いて残板厚の異な
る直線状のスコアを形成して、引張り試験を行った。ス
コア部引張り強さは、スコア部残板厚と加工硬化の度合
とを併せて評価する必要があるため、単位面積当たりの
荷重とせず、最大荷重を板幅で除した値とした。また、
図5に、表1に示す鋼Bのスコア部残板厚と加工後のス
コア部引張り強さとの関係を示す。素材とした鋼Bを、
表2に示すように、調質圧延率0〜12%で、最終板厚
が0.2mmとなるように調製し、鋼Aの場合と同様な
試験を行った。 【0015】 【表1】 【0016】 【表2】 【0017】これらの図より、スコア部残板厚が同じで
も、表2に示すn値が小さいものほどスコア部引張り強
さが小さいことがわかる。n値の小さい素材を用いれ
ば、加工硬化の度合が小さいため、同じ加工率でスコア
を導入した場合、加工後のスコア部引張り強さの増大を
抑制でき、開缶荷重を低減することが可能となる。ま
た、図4と5とを比較すると、表2に示す素材引張り強
さの小さいものは、n値が同程度でも加工後のスコア部
引張り強さが小さいことがわかる。開口荷重を十分に小
さくするためには、n値が0.20以下で、且つ、素材
の引張り強度が45kgf/mm2 以下であることが必
要である。開口荷重を小さくすることにより、従来の鋼
板製イージーオープンエンドよりスコア部残板厚を大き
くすることも可能であり、工具摩耗を小さくできる、加
工精度を向上させ得る、そして、鋼板内部の欠陥による
開口事故を減少できるといった効果を併せて得ることが
できる。 【0018】一方、製蓋性、特にリベット加工性の観点
からは、n値は大きい方が望ましい。n値が0.15未
満では、十分な張出し加工性が得られず、リベット加工
が困難となるため、n値は0.16以上でなければなら
ない。 【0019】また、開缶性を良好にするためには素材の
引張り強さは小さい方が好ましいが、缶蓋のパネル強度
を確保する観点から、素材引張り強さの下限は30kg
f/mm2 とすべきである。降伏強度は特に規定しない
が、缶蓋のパネル強度を安定して確保するためには降伏
強度が20kgf/mm2 以上であることが望ましい。 【0020】本発明の鋼板に、錫めっき、クロムめっき
およびニッケルめっき等のめっきや、各種の化成処理、
あるいは、ラミネートや塗装等の樹脂被覆を単独または
組合せて施しても、発明の効果はなんらそこなわれるこ
となく発揮される。 【0021】また、本発明の鋼板を缶蓋に加工する際の
缶蓋形状、タブ形状、開口用スコア加工方法、スコア形
状およびスコア部残板厚等は、特に限定されるものでは
ない。スコアの形成方法は、図3に示す一般的な例の
他、各種の方法が考えられるが、金型による成形であっ
て、素材である鋼板がスコア部で加工硬化する方法であ
れば、いずれの方法を用いても本発明の効果は損なわれ
ることなく発揮される。スコア部の加工硬化の度合は、
スコア加工方法により異なるので、スコア部残板厚は開
缶性が良好となる範囲で、加工精度の安定性や工具寿命
等を考慮して適宜選択されるべきである。 【0022】 【実施例】次に、この発明を実施例により比較例と対比
しながら更に説明する。 〔実施例1〕表1に示す鋼Aの成分を有する鋼片を、常
法により熱間圧延し、酸洗し、0.30〜0.35mm
まで冷間圧延し、連続焼鈍を施した。この鋼板を、表2
に示す、No. 1〜4の調質圧延率で調質圧延し、最終板
厚を0.30mmとした。これらの鋼板の両面に、2.
8〜2.9g/m2 の量の電気錫めっき層を形成させ、
前記電気錫めっき層の上に、クロメート処理によって1
2〜14mg/m2 の量の金属クロム層と更にその上層
に金属クロム換算で10〜12mg/m2 の量のクロム
水和酸化物層とを形成させた。素材の引張り強さおよび
n値を前述の測定方法で測定した結果を表2に併せて示
す。表2に記載の鋼板のうち、No. 2、3は本発明鋼、
そして、No. 1、4は比較鋼である。 【0023】これらの4種の鋼板を、飲料缶用の蓋とし
て普及している202径のステイオン・タブ・タイプの
イージーオープン缶蓋に加工し、リベット加工性および
開缶性を評価した。開口用スコアの形成は、上述した図
3に示す一般的な方法によって行った。スコア部の残板
厚はいずれも90μmとした。評価結果を表2に示す。
リベット加工性は、製蓋の際に必要な張出し高さを確保
でき、問題なくリベットを形成できたものを○、破断に
より十分な張出し高さを得られず、リベット加工ができ
なかったものを×とした。また、開缶性の評価として
は、引張り試験機を用いて初期開口荷重(いわゆるポッ
プ値)を測定した。 【0024】〔実施例2〕 表1に示す鋼Bの成分を有する鋼片を、常法により熱間
圧延し、酸洗し、0.20〜0.23mmまで冷間圧延
し、連続焼鈍を施した。この鋼板を、表2に示す、No.
5〜8の調質圧延率で調質圧延し、最終板厚を0.20
mmとした。これらの鋼板の両面に、クロメート処理に
よって115〜121mg/m2の量の金属クロム層
と、更に、その上層に金属クロム換算で11〜16mg
/m2の量のクロム水和酸化物層を形成させた。素材の
引張り強さおよびn値を前述の測定方法で測定した結果
を表2に併せて示す。表2に記載の鋼板のうち、No.6
は本発明鋼、そして、No.5、、8は比較鋼である。 【0025】これらの4種の鋼板を、実施例1と同様に
202径のステイオン・タブ・タイプのイージーオープ
ン缶蓋に加工した。スコア部の残板厚は、いずれも60
μmとした。これらの缶蓋について、実施例1と同様な
評価を行った結果を表2に示す。 【0026】また、開缶性の比較のため、表3に示す市
販の202径のステイオン・タブ・タイプのイージーオ
ープン缶蓋(市販品1、2)の初期開口荷重を同様の方
法で測定した。測定結果を表2に併せて示す。 【0027】 【表3】 【0028】表2の評価結果から明らかなように、本発
明鋼板は、十分なリベット加工性を有していることがわ
かる。また、本発明鋼板を用いて製造したイージーオー
プン缶蓋は、市販の鋼板製缶蓋(市販品1)よりもスコ
ア部の残板厚が大きいにもかかわらず、鋼板製およびア
ルミニウム合金製のいずれの市販品よりも初期開口荷重
が小さく、良好な開缶性を有することが確認された。 【0029】一方、n値が本発明範囲を外れて大きい比
較鋼No. 1、5は、リベット加工は問題なく行えたもの
の、初期開口荷重がアルミニウム合金製の市販品2より
も大きく、開缶性が劣っていた。また、n値が本発明範
囲よりも小さい比較鋼No. 4、8は、リベット加工の際
に破断が生じ、缶蓋として加工できなかった。 【0030】これらの結果から、総合評価として、リベ
ット加工性が良好で、且つ、初期開口荷重が市販品2よ
りも小さいものを○とし、それ以外を×として表2に示
した。本発明範囲内の鋼は、十分なリベット加工性およ
び良好な開缶性を兼ね備えていたが、本発明範囲外の比
較鋼は、リベット加工性および開缶性のいずれかが劣っ
ていた。 【0031】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ステイオン・タブ・タイプのイージーオープン缶蓋
用として好適な鋼板が得られ、イージーオープン缶蓋の
開缶性を向上することができ、かくして、工業上有用な
効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】 【図1】プルトップ・タブ・タイプの缶蓋の一例を示す
概略平面図である。 【図2】ステイオン・タブ・タイプの缶蓋の一例を示す
概略平面図である。 【図3】イージーオープン缶蓋における開口用スコアの
一般的な形成方法を示す説明図である。 【図4】鋼Aのスコア部残板厚とスコア加工後の引張り
強さとの関係を示すグラフである。 【図5】鋼Bのスコア部残板厚とスコア加工後の引張り
強さとの関係を示すグラフである。 【符号の説明】 1:缶蓋 2:中央パネル部 3:リベット機構 4:タブ 5:破断開口部 6:開口用スコア 7:加工工具 8:蓋板 9:V字状スコア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤掛 政久 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 余村 吉則 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 三原 豊 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−247828(JP,A) 特開 平4−236751(JP,A) 特開 平9−234534(JP,A) 特開 昭62−142746(JP,A) 実開 昭63−126238(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60 B65D 17/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】30〜45kgf/mm2の引張り強さ
    (TS)を有し、0.16〜0.20の加工硬化指数
    (n値)を有することを特徴とするイージーオープン缶
    蓋用鋼板。
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