JP3665986B2

JP3665986B2 - 極薄溶接缶胴を有する３ピース缶

Info

Publication number: JP3665986B2
Application number: JP24266298A
Authority: JP
Inventors: 一秀久野; 淳小林
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2018-08-28
Also published as: JP2000072143A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極薄の表面処理鋼板を円筒状に丸めてその両側端部を抵抗シーム溶接法により側面継目部として接合したような缶胴を有する３ピース缶に関し、特に、缶胴に対して補強のためのビード加工を施したような極薄溶接缶胴を有する３ピース缶に関する。
【０００２】
【従来の技術】
缶詰用の３ピース缶では、製缶コストを低減するために、従来から缶胴材料となる表面処理鋼板のメッキ量を少なくしたり板厚を薄くしたりするような傾向があって、その結果、缶内圧が負圧となる缶詰用缶体の缶胴については、２０年程前には片面当たり１１．２〜２．８ｇ／ｍ²の錫メッキ量で０．２４〜０．２１ｍｍ程度の板厚の錫メッキ鋼板を広く使用していたが、最近では１．３０〜０．９０ｇ／ｍ² の錫メッキ量で０．２０〜０．１８ｍｍの板厚の表面処理鋼板が広く使用されている。
【０００３】
しかしながら、あまり板厚を薄くすると、缶内圧が負圧になる缶詰の場合には、缶胴が缶外圧により凹まされる所謂パネリングを起こして商品価値がなくなってしまうことから、そのような缶詰の缶胴の強度を増加させるための手段として、缶胴に対してその円周方向に延びるようなビード（環状の凹み) を多数形成するということが従来から公知となっている。（例えば、実開昭５６−３２０３９号公報，実開昭５６−１２５８２８号公報等参照）
【０００４】
また、上記のようなビード以外にも、缶胴の耐圧強度を増加するための手段として、例えば、缶胴に対して平坦なパネル部分とリブ状のフレーム部分とからなる規則的な凹凸模様を形成したようなものも従来公知となっている。（特公平６−７８０９６号公報参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように溶接缶胴や接着缶胴に多数のビード（マルチビード）を形成したような従来公知の３ピース缶については、缶胴に対して印刷文字や印刷図柄を付与するために、缶胴を形成する前の金属板材に対して予め印刷を施しておくか、或いは、印刷済みのポリエステルフィルムのような熱可塑性樹脂フィルムを缶胴に貼着していることから、缶胴にビードが多数形成されると、印刷された文字や図柄がビードによって歪んだものとなってしまい、図柄による装飾効果が減殺されたり文字が読み難くなったりするという問題がある。
【０００６】
また、缶胴の耐圧強度を増加するための手段として、ビードではなく、缶胴に対して平坦なパネル部分とリブ状のフレーム部分とからなる規則的な凹凸模様を形成したようなものについても、缶胴に凹凸模様を多数繰り返して形成すると、やはり印刷された文字や図柄が歪んで見えることとなる。
【０００７】
何れにしても、薄い板厚の表面処理鋼板の使用が可能となって製缶コストを下げることができるとしても、缶胴に施された印刷文字や印刷図柄が歪んで見えると、商品価値が低下することとなるため、印刷を施された缶胴に多数のビードを形成したような３ピース缶については現在は殆ど商品化されておらず、また、印刷を施された缶胴に凹凸模様を多数繰り返して形成するような３ピース缶についても実用化されていない。
【０００８】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、極薄溶接缶胴を有する３ピース缶について、複数本のビードを設けることにより缶胴の耐圧強度を実用的な強度にまで補強すると共に、缶胴に施される印刷文字や印刷図柄のビードによる歪みを回避して、そのような歪みに起因する装飾効果の減殺や文字の読み難さを解消することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、板厚が０．１２〜０．１６ｍｍの表面処理鋼板から形成され、側面継目部が抵抗シーム溶接法により接合されている極薄溶接缶胴に対して、該缶胴の中央部で、缶胴の上下両端に缶蓋を巻締めた状態の缶の高さの２〜１５％の寸法の高さ方向の成形範囲巾内に、深さが０．１〜１．０ｍｍでピッチが２〜１０ｍｍのビードを複数本形成することを特徴とするものである。
【００１０】
上記のような構成の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶によれば、缶胴の中央部の狭い範囲にだけに所定の条件のビードを形成していることで、極薄溶接缶胴の耐圧強度を実用的な強度にまで増加することができ、しかも、ビードの部分を避けた状態で缶胴に必要な印刷図柄や印刷文字を付与することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶の一実施形態を示すもので、円筒状の缶胴２に対して上蓋３と底蓋４をそれぞれ巻締により一体化した３ピース缶１は、飲料を内容物とする負内圧缶（陰圧缶）であって、その缶胴２の高さ方向中央部には、補強のためのビード５が複数本（４本）形成されていると共に、図１（Ａ）に示すように、該ビード５の部分を除いた缶胴２の上部と下部には、内容物を表すような印刷文字や印刷図柄がそれぞれ施されており、また、該ビード５が形成されている部分には下地の色の印刷が施されている。（なお、図面に示したビード５の深さｄやピッチｐについて、見易くするために実際よりも誇張して描いてある。）
【００１３】
上記のような３ピース缶１の缶胴２の製造については、図示していないが、先ず、一方の面（缶胴の外面側）に印刷が施されるか又は印刷済み樹脂フィルムが貼着され、且つ、他方の面（缶胴の内面側）にインナーコートが塗装されるか又はインナーコートの代わりとなる樹脂フィルムが貼着されたような帯状の表面処理鋼板を缶胴材料として、該表面処理鋼板を一缶分毎の大きさの缶胴ブランクに切断してから、該缶胴ブランクを丸めて両端縁部を重ね合わせ、該重合部を抵抗シーム溶接することにより接合し、接合部の内外面に補正塗装を施すことで、外面側に印刷文字や印刷図柄が施され内面側にインナーコート又は樹脂フィルムによる保護被膜が施された円筒状の缶胴として形成される。
【００１４】
そして、そのような円筒状の缶胴に対して、複数本のビードの雄型を内面側に形成した円筒状のガイド板と、複数本のビードの雌型を外面側に形成した円筒体とによって、雌型となる円筒体を缶胴の内側に挿入して、該円筒体により缶胴を雄型となるガイド板の内面に強く押圧した状態で、該円筒体を回転させることにより、缶胴の一部がガイド板の雄型により円筒体の雌型内に圧入されて、缶胴に環状のビードが複数本形成される。（なお、上記のような円筒状のガイド板による雄型と円筒体の雌型とによるビードの成形方法については、例えば、実開昭５６−１２５８２８号公報中に図３で示されているように、それ自体は従来公知の方法である。）
【００１５】
上記のようにして缶胴２に複数本（４本）のビード５が形成される本実施形態の３ピース缶１では、缶胴２は板厚が０．１２〜０．１６ｍｍの極薄の表面処理鋼板から形成されており、また、図１（Ｂ）に示すように、缶胴２の高さ方向の中央部で、缶胴２の上下両端に缶蓋３，４を巻締めた状態の缶の高さＨの２〜１５％の寸法の高さ方向の成形範囲巾ｈ内に、複数本（４本）のビード５が、各ビード５の深さｄが０．１〜１．０ｍｍでピッチｐが２〜１０ｍｍとなるように形成されている。
【００１６】
なお、缶胴２の金属材料となる板厚が０．１２〜０．１６ｍｍの表面処理鋼板については、溶融亜鉛および亜鉛合金メッキ鋼板，電気亜鉛および亜鉛合金メッキ鋼板，ブリキ，薄錫メッキ鋼板，ティンフリースチール，クロムメッキ鋼板，アルミメッキ鋼板，ニッケルメッキ鋼板，その他の各種合金メッキ鋼板等、従来から３ピース缶の缶胴として一般的に知られている材質のものが適宜選択的に使用される。
【００１７】
ところで、缶強度（缶胴の耐圧強度）とビードの関係について、本発明者は、ビードの本数が増えれば強度は向上するが、均一に増加するのではなく、ビードの位置が強度と関係し、特に缶胴の高さ方向の中央部にビードを入れると補強効果が大きいものと考え、従って、ビードの本数が少なくても、缶胴の高さ方向の中央部にビードを入れれば、相応の効果が得られるものと考えた。
【００１８】
そのような発想に基づく本実施形態の３ピース缶について、その具体的な一例、すなわち、板厚０．１５ｍｍの薄錫メッキ鋼板に、内外面ラミネート或いは内外面塗装焼付けを施したものを、円筒状に丸めてから一般的なワイヤー電極を用いた抵抗シーム溶接により側面継目部を接合し、この側面継目部の内外面に補正塗装を施したような溶接缶胴であって、缶胴の高さが１０７．９５ｍｍで、缶胴の内径が５２．３８ｍｍの３ピース缶胴２（Ｊ１缶）により、ビードのピッチ，ビードの深さ，ビードの成形範囲巾のそれぞれと缶胴２の耐圧強度の関係を、ネックイン加工とフランジ加工を施した缶胴２に上蓋３を巻締めた後、内容液を８５℃で充填してから、底蓋４を巻締めて製造した真空度２５ｃｍＨｇの実缶（缶の高さは１０４．３０ｍｍ）に対して行なった強度測定によって検証した。
【００１９】
強度測定の方法については、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、缶胴押し当て用チップバー（長さが４０ｍｍ，径が１０ｍｍの鉄の丸棒）１１を設けた測定装置１０に対して、上記の測定用実缶１をセットした後、測定治具（チップバー）１１を２ｃｍ／分の速度で下方に移動させることで、缶胴２に応力を加えて行き、図２（Ｃ）に示すような応力−ヒズミ線を得て、その弾性変形から塑性変形への変形点を缶強度として、各実缶１についての耐圧強度を測定した。
【００２０】
その結果、ビードの深さを０．２ｍｍ、ビードの成形範囲巾を缶の高さ比１５％に設定した場合、ビードのピッチについては、図３（Ａ）に示すような測定結果から、ビードのピッチが２〜１０ｍｍで、実用的な缶胴の耐圧強度を得られることが分かった。なお、ピッチが２ｍｍより小さいビードについては実際上成形が不可能となる。
【００２１】
また、ビードのピッチを５ｍｍ、ビードの成形範囲巾を缶の高さ比１５％に設定した場合、ビードの深さについては、図３（Ｂ）に示すように、深くなる程耐圧強度が高くなるという測定結果から、ビードの深さが０．２〜１．０ｍｍで、実用的な缶胴の耐圧強度を得られることが分かった。なお、ビードの深さが１．０ｍｍより大きいと、缶胴の内外面塗膜やラミネートフィルムがダメージを受け、耐食性・錆等が問題となる。
【００２２】
ビードの成形範囲巾については、ピッチが２ｍｍで深さが０．６ｍｍのビードについて、缶の高さの２％（Ｊ１缶で２ｍｍ）の成形範囲巾で入れて、缶強度を測定したところ、缶強度下限値（６．５ｋｇ）をクリアーしていたことから、ビードの成形範囲巾が２％以上であれば実用的な缶胴の耐圧強度を得られることが分かった。
【００２３】
なお、上記のＪ１缶と同じ大きさで缶胴の板厚が０．１２ｍｍのものについて、ビードの深さを０．９ｍｍとして、その他は上記の適合条件と同様のビードを入れた缶胴に、ネックイン加工とフランジ加工を施してから、上蓋３を巻締めた後、上記条件の内容液を充填し、底蓋４を巻締めて製造した缶詰の缶強度を測定したところ、缶強度下限値（６．５ｋｇ）をクリアーしていた。
【００２４】
上記のような缶強度の測定結果から、板厚が０．１２〜０．１６ｍｍの表面処理鋼板の溶接缶胴２に対して、該缶胴２の中央部で、缶胴２の上下両端に缶蓋３，４を巻締めた状態の缶の高さＨの２〜１５％の寸法の高さ方向の成形範囲巾ｈ内に、深さｄが０．１〜１．０ｍｍでピッチｐが２〜１０ｍｍのビード５を複数本（４本）形成している本実施形態の３ピース缶１は、その缶胴２の強度が実用的な缶強度下限値を上回るものであることが分かった。
【００２５】
なお、缶胴の高さ方向の中央部にビードを巾狭に入れることで、印刷面の変形を最低限に抑えることができ、例えば、缶胴の中央部には下地の色の印刷を施し、ビードの部分を境としてその上下の缶胴部分で印刷のデザインを変える等の意匠的な効果も期待できる。もし、ビードの成形範囲巾が１５％より大きくなると、缶胴に施される印刷文字や印刷図柄にビードが影響するので、印刷文字が読み難くなったり、装飾効果が減殺され、また、ビード成形範囲外に文字や図柄の印刷を施すことにすれば、説明および装飾のための印刷範囲が狭くなり過ぎて、やはり装飾効果等が薄れることとなる。
【００２６】
上記のような知見に基づく本実施形態の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶１によれば、缶胴２の中央部の狭い範囲（成形範囲巾ｈ）にだけに所定の条件のビード５を形成していることで、極薄の表面処理鋼板による溶接缶胴２の耐圧強度を実用的な強度まで増加することができ、缶胴２に極薄の表面処理鋼板を使用することで製缶コストを下げることができると共に、ビード５の部分を避けた状態で缶胴２に必要な印刷図柄や印刷文字を充分に付与することができるため、缶胴２に施された印刷図柄が印刷文字がビード５の部分により歪んで装飾効果が減殺されたり文字が読み難くなったりするのを回避することができる。
【００２７】
以上、本発明の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶１の一実施形態について説明したが、本発明は、上記のような実施形態に限られるものではなく、例えば、缶胴の中央部に施されるビードについては、図４（Ａ）に示すように、ビードの成形範囲巾が同じであれば、ピッチが異なることでビードの数が異なる（図示したものは７本）ことになるが、ビードの成形性と缶強度の観点から、ビードの数は３〜７本が好ましく、特に、４〜６本が好ましい。
【００２８】
また、各ビードのピッチ形状についても、図４（Ｂ）に示すようなビード形状に丸みを持たせたビードラウンドタイプや、図４（Ｃ）に示すような上側に向けてピッチが小さくなるピッチ不均一タイプや、図４（Ｄ）に示すような中央から上下に向けてピッチが小さくなるピッチ不均一タイプや、図４（Ｅ）に示すような中央に向けてビードが深くなるビード深さ不均一タイプなど、様々に設計変更可能なものである。（なお、図面に示したビード５の深さｄやピッチｐについて、図１と同様に、見易くするために実際よりも誇張して描いてある。）
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶によれば、補強のために缶胴に加工するビードを、缶胴の中央部の狭い範囲にだけに所定の条件で形成していることにより、極薄溶接缶胴の耐圧強度を実用的な強度まで増加することができて、缶胴材料となる表面処理鋼板の板厚を薄くして製缶コストを下げることができると共に、ビードの部分を避けた状態で缶胴に必要な印刷図柄や印刷文字を充分に施すことができるため、缶胴に施される印刷図柄や印刷文字のビード部分による歪みに起因する装飾効果の減殺や文字の読み難さを解消することができて、その商品価値を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶の一実施形態について、（Ａ）缶胴に印刷文字や印刷図柄が施されている状態の側面図，および（Ｂ）缶胴に施されるビードのピッチ，深さ，成形範囲巾のそれぞれを示す側面説明図。
【図２】缶（缶胴）の強度の測定方法を示す（Ａ）測定装置の斜視説明図，（Ｂ）測定装置の側面説明図，および（Ｃ）該測定装置により缶胴に応力を加えたときの缶胴の弾性変形から塑性変形への変形点をその缶の缶強度として測定することを示す応力−ヒズミ線のグラフ。
【図３】図３に示した測定方法により測定した缶強度について、（Ａ）ビードの深さと成形範囲巾を一定にしてビードのピッチを変えたときの缶強度の変化を示すグラフ，および（Ｂ）ビードのピッチと成形範囲巾を一定にしてビードの深さを変えたときの缶強度の変化を示すグラフ。
【図４】本発明の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶について、ビード数やピッチ形状の異なる他の例（Ａ）〜（Ｅ）をそれぞれ示す側面図。
【符号の説明】
１３ピース缶
２缶胴
３上蓋
４底蓋
５ビード
Ｈ缶の高さ
ｈ（ビードの）成形範囲巾
ｄビードの深さ
ｐビードのピッチ

Claims

板厚が０．１２〜０．１６ｍｍの表面処理鋼板から形成され、側面継目部が抵抗シーム溶接法により接合されている極薄溶接缶胴に対して、該缶胴の中央部で、缶胴の上下両端に缶蓋を巻締めた状態の缶の高さの２〜１５％の寸法の高さ方向の成形範囲巾内に、深さが０．１〜１．０ｍｍでピッチが２〜１０ｍｍのビードが複数本形成されていることを特徴とする極薄溶接缶胴を有する３ピース缶。
缶胴の中央部に形成された複数本のビードの部分を境として、その上下の缶胴表面に、それぞれ印刷文字や印刷図柄が施されていることを特徴とする請求項１に記載の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶。
ビードの数が３〜７本であることを特徴とする請求項１又は２に記載の極薄溶接缶胴を有する３ピース缶。