JP3718373B2

JP3718373B2 - ボトル型金属容器缶胴の成形方法

Info

Publication number: JP3718373B2
Application number: JP16393699A
Authority: JP
Inventors: 輝昭山田; 良一吉原; 豊高橋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-06-10
Also published as: JP2000190042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボトル型（例えばビール瓶形状の）金属缶胴と缶上方向に突出したショルダー及びネック部とが一体となっているボトル型金属容器缶胴の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビールなどの飲料用としては、最近では、金属缶も多く用いられ、又、直近では、清涼飲料容器としてペットボトルと呼ばれる容器が出始めている。一方、古くから用いられてきたガラス瓶は、ビール用として、スマートな形状並びに注ぎ易さ等から根強い人気がある。
しかし、ガラス瓶は、重く又割れやすいため、ビールや飲料水を充填する作業や搬送並びに販売、更にはリターン時の作業の負荷が多く作業性も悪い。更に、再使用に当たっては、ビンの洗浄や疵チェック作業も負荷が多い。
【０００３】
又、飲料缶などの金属容器缶は、缶底部、胴部、上蓋部から成る３ピース缶或いはＤＩ加工又はＤＴＲ加工で成形した缶底を含む胴部、上蓋部からなる２ピース缶が実用化され、何れの場合でも蓋部は容易に人の手で開缶できるイージオープン蓋が用いられている。このイージオープン蓋の缶は、開缶は容易で便利であるが、ビールビンに比較して、スマートさや注ぎ易さの点で劣っている。
【０００４】
一方、最近ではペットボトルと呼ばれている開栓後再び封口出来る（以下リシールと記す）キャップを有する容器が市中を賑わすようになってきている。このペットボトルは、ペット樹脂から成っているため容器の強度及び剛性が弱く、又遮光性に欠ける。そのため、容器の製造ラインでの搬送速度が落ち生産性が低いこと、更には、内容物を充填する場合も同様に高速での搬送や充填速度が落ち作業性が落ちるという欠点を、又、ビールには品質劣化が生じ適用できないと言う欠点を有している。更に、胴部と飲み口部との組成の違いや色の違い等のためリサイクル性が劣り、焼却ゴミとして捨てられ、資源の無駄のみならず焼却炉の寿命を短くする等大きな問題点を抱えている。
【０００５】
尚、最近、飲料用金属缶として特開平１０−１８０３８２号公報或いは高圧ガス容器の製造方法として特開平８−１１７９０４号公報の方法が開示されているが、特開平１０−１８０３８２号公報に開示の手段は、缶胴と缶上方向に突出したショルダー及びネック部とが一体となっているボトル型金属容器缶胴ではなく、本発明のショルダー及びネック部のプロフィールの成形という課題が存在しない缶を対象としたものであり、一方、特開平８−１１７９０４号公報に開示の手段も、板厚が４mm程度で、本発明が対象とする缶の板厚の０．２mm前後に比べ約１０倍も厚く、しわ発生の懸念が１０〜１００倍も極めて緩やかである高圧容器の製造方法に関するもので、本発明が対象とする飲料缶のようなボトル型金属容器缶胴のショルダー及びネック部のプロフィールの成形技術は未だ提案されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、缶胴と缶上方向に突出したショルダー及びネック部とが一体となっているボトル型金属容器缶胴において、缶上方向に突出したショルダー及びネック部のプロフィールをしわ発生なしに成形を可能ならしめる方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を解決するため、前述の従来技術の特徴並びにショルダー及びネック部プロフィールをしわなしで成形する技術に関し、詳細に調査し、種々のプレス成形実験を行い、本発明を完成したものであり、その要旨とするところは下記の通りである。
（１）缶胴と缶胴中心上方向に突出したショルダー及びネック部とが一体となっているボトル型飲料金属缶の成形方法において、多段再絞り（ＤＲＤ或いはＤＴＲ）或いはＤＩ加工にて円筒缶を成形した後突出しているショルダー部を多段分割成形するに際し、
（ａ）当該行程で分割成形するショルダー部プロフィールの缶頂部肩形状を有する缶胴を用いること、
（ｂ）当該成形行程で分割成形するショルダー部のプロフィールを有するダイス面形状並びにしわ押さえ面形状のダイスとしわ押さえで挟み、しわの発生を抑止することをポイントとする再絞り成形法で再絞りを行い、既に分割成形されているプロフィールのショルダー部（初回の分割成形の場合は缶胴部の所定高さ部位）に、当該行程で分割成形するショルダー部プロフィールを過不足無く継ぎ足すように再絞りを行うこと、
（ｃ）次行程で分割成形するショルダー部プロフィールを有するポンチ肩形状のポンチで缶頂部を予め成形しておくこと
の、少なくとも（ａ）＆（ｂ）或いは（ｂ）＆（ｃ）条件を満足することを特徴とするボトル型金属容器缶胴の成形方法。
（２）前記（１）の成形方法において、（ａ）の条件を、（ａ）当該行程で分割成形するショルダー部プロフィールに近似したプロフィールの缶頂部肩形状を有する缶胴を用いること、（ｃ）条件を、（ｃ）次行程で分割成形するショルダー部プロフィールに近似したプロフィールを有するポンチ肩形状のポンチで缶頂部を予め成形しておくこと、とするボトル型金属容器缶胴の成形方法。
（３）前記（１）または（２）の成形方法において、ショルダー及びネック部の多段再絞り成形に際し、分割成形するプロフィールを、ショルダー部プロフィールに近似した成形しやすいプロフィールで多段再絞り成形を行った後、リストライク成形で所望の胴部〜ショルダー及びネック部のプロフィールに仕上げることを特徴とするボトル型金属容器缶胴の成形方法。
（４）前記（１）ないし（３）のいずれかの成形方法において、それぞれの方法で成形された金属容器缶胴を、更に、胴部も含め四角形、六角形、楕円形等の形状にリストライク成形することを特徴とする非円筒形ボトル型金属容器缶胴の成形方法。
【０００８】
上記の本発明の請求項１の成形方法によって、缶胴と缶上方向に突出したショルダー及びネック部とが一体となっているボトル型金属容器缶胴の成形において、缶上方向に突出したショルダー及びネック部のプロフィールをしわ発生なしに成形することを可能ならしめるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の構成条件の詳細な説明を実施例でもって行う。
（実施例１）
図１及び図２は、本発明の実施例の「缶胴と缶上方向に突出したショルダー及びネック部とが一体となっているボトル型金属容器缶胴の成形」の各プレス行程の製品形状を示したものである。尚、図１及び図２に示す実施例は、ネック部として口金成形のための長さ２５．７mmでφ２５mmの円筒突出部を設けたもので、本発明の方法ではこのようなネック部を容易に成形できることも大きな特長である。又、図２のような長いネック部を設けず、口金部はペットボトルに使用されている樹脂製の口金を比較的短いネック部に接合することもある。
【００１０】
実施例の製品形状は、図２の［Ｎｏ．６ショルダー部成形後プレス品（胴完成品)]に示すように、缶胴上部に、缶胴外に凸のＲ７０mm及びそれに続く内側凸Ｒ２５mmでφ２５mmのネック部の円筒部に連なる滑らかでファッショナブルなショルダー部、そしてネック部を有しているのが特長である。
【００１１】
この缶胴は、リシールのためのスクリューの口金を設けることが可能で、且つ、ファッショナブルなこのショルダー部は、缶胴部とのなす角度が小さく、且つ、缶胴径からネック部径への縮径率がビール缶等のＥＯＥ蓋取り付けのための縮径率（約１０％前後）に比べ約６０％と極めて大きな形状になるため、ビール缶等のネックドイン成形法ではしわや割れが発生し成形できない。又、本実施例図２の様に、更にその先端に口金部を設けるための長いネック部を突出させた場合は更に厳しい成形条件となる。
【００１２】
以下、図１及び図２の実施例について詳細に説明する。
素材は、飲料缶として用いられているブリキ、ＴＦＳ、アルミ板、或いはそれらに樹脂を被覆したラミネート板等何れでも良い。尚、鋼板を用いる場合は、高ｒ値で軟質或いは軟質材に５〜２０％の調質圧延を施したもの（例えば、Ｎｂ−Ｔｉを複合添加した細粒で高ｒ値及び軟質鋼板）がしわ発生が少なく成形性も良いので、ショルダー部及びネック部の成形の工程数を少なくできるので、好ましい素材である。又、ラミネート板を用いる場合は、ラミネートの密着性を向上させておくことが好ましく、成形前或いは成形途中で加熱処理を行い密着性を向上或いは復元させるとよい。図１及び図２の実施例は、Ｎｂ−Ｔｉ添加極低炭素鋼を連続焼鈍（ＣＡＬ）した鋼板に調質圧延を１．２％施し、ＴＦＳメッキし、両面に３０μｍのペット樹脂をＴダイ法（溶融した樹脂を鋼帯にＴ字型に配置された樹脂押し出しノズル口より溶融フイルム状に押しだしラミネートにする方法）でラミネートを造り、供試した。
【００１３】
図１のブランキング〜Ｎｏ．３絞り（後プレス品）までは、飲料缶の製缶法のＤＩ（Drow & Ironing）成形、ＤＴＲ（Drow & Thin Redrow）成形或いはＤＲＤ（Drow & Redrow ）成形の様な従来法で良く特に制限する必要はない。但し、ＤＩ成形法では、その後の行程でショルダー部成形がなされる部位のIroning 率を少なくし、板厚が薄くなりすぎしわが発生しないように注意する必要がある。
【００１４】
Ｎｏ．４絞りは、ポンチの先端部形状を、図１に示すように、ショルダー部の一部の形状（図中ａ部のＲ７０のプロフィール部）とすること以外は従来法と同じ方法でよい。尚、Ｎｏ．４絞りまでは従来法とし、更に１行程付加して図１のＮｏ．４絞り後プレス品形状を成形してもよいが、コストの無駄が生じる。
【００１５】
ショルダー部成形は、図２に示す本発明のＮｏ．１〜Ｎｏ．６ショルダー部成形要領で実行し、しわの発生及び割れ発生もなく目標とするファッショナブルなショルダー及びネック部を持つボトル型缶胴を成形することが出来た。
【００１６】
本発明の成形方法の特長をＮｏ．３ショルダー部成形行程の例を中心に以下説明する。
Ｎｏ．３ショルダー部成形は、図２のＮｏ．２ショルダー部成形後のプレス品を、図３に示すＮｏ．３ショルダー部成形金型セット説明図（左半分）に示すようにセットし、同図右半分に示すように、上方より加圧力Ｐにて加圧プレスし、Ｎｏ．３ショルダー部成形が完了するストローク位置まで再絞りを行うことで、ショルダー部のしわ及び割れの発生もなく、図２のＮｏ．３ショルダー部成形後プレス品のショルダー部成形を行うことが出来る。
【００１７】
この本発明のショルダー部成形方法のポイントは、請求項１に記載しているように、（ａ）当該行程で分割成形するショルダー部プロフィールの缶頂部肩形状を有する缶胴（図２のＮｏ．２〜Ｎｏ．５ショルダー部成形後プレス品の缶頂部プロフィールｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ′及び図３左半分のＮｏ．２ショルダー部成形後プレス品の缶頂部プロフィールｃに示されるもの）を用いること、（ｂ）ショルダー部を当該成形行程で分割成形するプロフィールのダイス面形状を有するダイス（図３のダイス肩プロフィールｃ）及びしわ押さえ（図３のしわ押さえ先端肩プロフィールｃ）で挟み、しわの発生を抑止することをポイントとする再絞り成形法（図３の実施例として示す成形方法）で再絞りを行い、既に分割成形されているプロフィールのショルダー部（図２のＮｏ．４絞り後プレス品のａ、及びＮｏ．１〜Ｎｏ．５ショルダー部成形後プレス品の缶頂部プロフィールａ、ａ＋ｂ、ａ＋ｂ＋ｃ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ及び図３左半分のＮｏ．２ショルダー部成形後プレス品のショルダー部プロフィール（ａ＋ｂ）に示されるもの）に、当該行程で分割成形するショルダー部プロフィール（図２のＮｏ．２〜Ｎｏ．５ショルダー部成形後プレス品の缶頂部プロフィールｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ′及び図３左半分のＮｏ．２ショルダー部成形後プレス品の缶頂部プロフィールｃに示されるもの）を過不足無く継ぎ足すように再絞りを行うこと、そして、（ｃ）次行程で更に分割成形するショルダー部プロフィールのポンチ肩形状を有するポンチ金型（図３のポンチ肩プロフィールｄ）で缶頂部を予め成形しておくこと、を特徴とし、少なくとも上記（ａ）＆（ｂ）或いは（ｂ）＆（ｃ）の組み合わせで成形すること、である。
【００１８】
以降Ｎｏ．４、５、６ショルダー部成形を同様に行い、しわの発生及び割れ発生もなく、目標とするファッショナブルなショルダー部を持つボトル型缶胴を成形することが出来た。
【００１９】
（実施例２）
実施例２は、請求項３の成形方法である「ショルダー部の多段再絞り成形に際し、一段毎の成形のプロフィールを、ショルダー部プロフィールに近似した成形しやすいプロフィールで多段再絞り成形を行った後、リストライク成形で所望の胴部〜ショルダー部のプロフィールに仕上げることを特徴とするボトル型金属容器缶胴の成形方法」の実施例である。
【００２０】
本実施例の成形は、最終の成形品の形状は実施例１の図２のＮｏ．６ショルダー部成形後プレス品（胴完成品）と同じ形状で且つ成形方法及び金型の基本構造も実施例１と同じであるが、各工程で成形するショルダー部形状がＲ７０〜Ｒ２５に近似直線、即ち近似円錐であること、そして、近似円錐状にしたためしわ及び割れの発生の危険性が少なくなり、ショルダー部成形工程数４行程とＲ７０〜Ｒ２５の所定の形状にするためのリストライク成形の計５行程から成っている。
【００２１】
このような成形方式で実施例１と同じ素材を用い成形した結果、ショルダー部成形行程が６から５行程と少なく且つシンプルな金型形状になり、金型費用低減並びに生産性の向上効果が得られた。
【００２２】
（実施例３）
実施例３は、実施例１で試作した円筒状の缶胴部完成品を供試材とし、正四角筒状の一対の内外ダイス有するバルジング金型で、内側からバルジング、外側から圧縮成形を行い、ショルダー部を含めて正四角筒状のボトル型缶の缶胴を試作し、所定の形状の缶胴が出来た。
【００２３】
以上の実施例１、２、３で試作した缶胴は、口金相当部にロールフォーム成形で口金加工を行い、樹脂キャップを取り付け、缶底部は缶底蓋を巻締め、ボトル型缶を試作した。尚、口金部は、ペットボトルで使用されている樹脂製口金部を本成形方法で成形したショルダー部を有する缶胴（樹脂製口金部の取り付部のみを有する）に各種の接着法で接着しても、本発明の目的は充分達成できる。
【００２４】
（実施例４）
図４及び図５は、本発明の実施例の「ショルダー部、ネック部、それに続く王冠で封口するための封口部及びシール性を確保するためのネック部として長さ約５１．５mmで約φ２６．４mmの円筒突出部を有するボトル型金属容器缶胴の成形」の各プレス行程の製品形状を示したものである。尚、図４及び図５に示す実施例は、ショルダー部、ネック部、それに続く王冠で封口するための封口部及びシール性を確保するためのネック部として長さ約５１．５mmで約φ２６．４mmの円筒突出部を有する本発明の成形する第１〜６行程に、シール性を確保するためのカーリング成形（第７行程）及び王冠で封口するためのカール下部のネック部をロールフォーミングで外径２．２mmを縮径する第８行程を付加した例を示すものである。
【００２５】
図４及び図５の実施例は、Ｎｂ−Ｔｉ添加極低炭素鋼を連続焼鈍（ＣＡＬ）した鋼板に調質圧延を１．２％施し板厚０．２５mmの冷延鋼板を製造し、ＴＦＳメッキし、両面に３０μｍのＰＥＴ樹脂をＴダイ法（溶融した樹脂を鋼帯にＴ字型に配置された樹脂押し出しノズル口より溶融フィルム状に押しだしラミネートにする方法）でラミネート被覆鋼板を造り、供試材とした。
【００２６】
プレス成形は、図４〜図６に示す条件で行った。
第１行程の切り絞り〜第３行程の第３絞り行程は、本実施例では図４に示す製品形状のものをプレス成形し、同図第３行程の製品形状を得た。
第４絞りは、ポンチの肩Ｒを、完成品のショルダー部形状Ｒ２５（同図中Ａ−部）を取り込んだポンチ形状とする本発明の方法で、同図の第４絞り製品形状のプレス品を製造した。尚、Ｎｏ．４絞りまでは従来法とし、更に１行程付加して図４のＮｏ．４絞り後プレス品形状を成形してもよいが、コストの無駄が生じる。又、ポンチ先端形状を完成品の分割成形するショルダー形状と同一にせず、第５行程の第１ショルダー成形品図に示すように製品形状の分割成形するショルダー部に近似した形状でも良好なショルダー成形ができ且つ、次行程のしわ押さえ形状並びにダイス形状を本発明の製品形状の分割成形するショルダー部とする方法で成形すれば、目標とするショルダー形状の完成品が得られる。
【００２７】
ショルダー成形は、図６に示す本発明の第６行程のショルダー部成形要領で第５、６行程の成形を実行し、しわの発生及び割れ発生もなく目標とするファッショナブルなショルダー部を持つ缶胴を成形することが出来た。
【００２８】
本発明の成形方法の特長を図６のショルダー成形行程の例を中心に以下説明する。
成形は、図５の第１ショルダー成形後のプレス品を、図６に示すショルダー成形金型セット説明図（左半分）に示すようにセットし、同図右半分に示すように、上方より加圧力Ｐにて加圧プレスし、ショルダー部成形が完了するストローク位置まで再絞りを行うことで、ショルダー部のしわ及び割れの発生もなく図５のショルダー成形後プレス品のショルダー成形を行うことが出来る。
【００２９】
尚、第７行程以降は王冠封口用口金部の成形要領を示す。第７行程で約φ５mmの飲み口部の１．２巻きのカーリングをダイス成形法で行い、第８行程でカール部より下部のネック部をロールフォーミング成形で外径で約２．２mm縮径し、王冠で封口するボトル型飲料缶を作成した。缶胴頂部のネック、カーリング及び縮径の成形は、しわの発生及び割れ発生もなく製缶でき、目標とするファッショナブルなショルダー部を持つ口金成形を施した王冠封口用ボトル型飲料缶胴が作成できた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の方法によって、本発明が解決しようとする課題の「缶胴と缶上方向に突出したショルダー部とが一体となっているボトル型金属容器缶胴において、缶上方向に突出したショルダー部のプロフィールをしわ発生なしに成形を可能ならしめる方法を提供すること」が十分に達成でき、リサイクル性に優れた金属容器に最近の趣向であるリシール性を付与することが可能となり、経済的価値が極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の「缶胴と缶上方向に突出したショルダー部とが一体となっているボトル型金属容器缶胴の成形」の各プレス行程の製品形状を示したもので、ブランキング〜Ｎｏ．４絞り後プレス品行程までを示す。
【図２】図１に続くＮｏ．１ショルダー部成形後プレス品〜Ｎｏ．６ショルダー部成形後プレス品行程までの製品形状を示したものである。
【図３】図２に示す「Ｎｏ．３ショルダー部成形後プレス品」を成形するＮｏ．３ショルダー部成形金型セットを示したものである。
【図４】本発明の実施例４の「王冠封口用ボトル型金属容器缶胴の成形」の各プレス行程の製品形状を示したもので、第１行程の切り絞り〜第４行程第４絞りまで示す。
【図５】図４に続く第５行程の第１ショルダー成形〜第８行程の縮径までの製品形状を示す。
【図６】図５に示す第６行程のＮｏ．２ショルダー部を成形するためのＮｏ．２ショルダー部成形金型セットを示したものである。

Claims

缶胴と缶胴中心上方向に突出したショルダー及びネック部とが一体となっているボトル型飲料金属缶の成形方法において、多段再絞り（ＤＲＤ：Drow & Redrow 或いはＤＴＲ：Drow & Thin Redrow）或いはＤＩ（Drow & Ironing）加工にて円筒缶を成形した後突出しているショルダー部を多段分割成形するに際し、
（ａ）当該行程で分割成形するショルダー部プロフィールの缶頂部肩形状を有する缶胴を用いること、
（ｂ）当該成形行程で分割成形するショルダー部のプロフィールを有するダイス面形状並びにしわ押さえ面形状のダイスとしわ押さえで挟み、しわの発生を抑止することをポイントとする再絞り成形法で再絞りを行い、既に分割成形されているプロフィールのショルダー部（初回の分割成形の場合は缶胴部の所定高さ部位）に、当該行程で分割成形するショルダー部プロフィールを過不足無く継ぎ足すように再絞りを行うこと、
（ｃ）次行程で分割成形するショルダー部プロフィールを有するポンチ肩形状のポンチで缶頂部を予め成形しておくこと
の、少なくとも（ａ）＆（ｂ）或いは（ｂ）＆（ｃ）条件を満足することを特徴とするボトル型金属容器缶胴の成形方法。
請求項１記載の成形方法において、（ａ）の条件を、（ａ）当該行程で分割成形するショルダー部プロフィールに近似したプロフィールの缶頂部肩形状を有する缶胴を用いること、（ｃ）条件を、（ｃ）次行程で分割成形するショルダー部プロフィールに近似したプロフィールを有するポンチ肩形状のポンチで缶頂部を予め成形しておくこと、とするボトル型金属容器缶胴の成形方法。
請求項１あるいは２記載の成形方法において、ショルダー及びネック部の多段再絞り成形に際し、分割成形するプロフィールを、ショルダー部プロフィールに近似した成形しやすいプロフィールで多段再絞り成形を行った後、リストライク成形で所望の胴部〜ショルダー及びネック部のプロフィールに仕上げることを特徴とするボトル型金属容器缶胴の成形方法。
請求項１ないし３のいずれか１項記載の成形方法において、それぞれの方法で成形された金属容器缶胴を、更に、胴部も含め四角形，六角形，楕円形等の形状にリストライク成形することを特徴とする非円筒形ボトル型金属容器缶胴の成形方法。