JP6977302B2 - アルミシームレス缶 - Google Patents
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Description
現在、市販されている多くのシームレス缶の底部は、上記のような形態が採用されている。
前記底部が、中央部に位置する上方に膨らんだドーム部と、該ドーム部周縁から降下した接地部と、該接地部から外方かつ上方に傾斜して延びて前記胴部下端に連なるチャイム部とからなり、
前記ドーム部の中心厚み(T0)が0.245〜0.265mmの範囲にあり、
前記胴部における最薄肉部の厚み(TW)が、0.087〜0.098mmの範囲にあってしかも前記ドーム部の中心厚み(T0)の30〜42%の範囲にあり、かつ該最薄肉部が胴部長さの少なくとも50%以上にわたって存在しており、
前記チャイム部と前記胴部との境界X1から5mm上方に位置する基準部での胴部厚み(T1)が0.137〜0.177mmの範囲にあると共に、
前記最薄肉部の厚み(TW)と前記厚み(T1)との比(TW/T1)が0.49〜0.69の範囲にあり、
1080N以上の軸荷重強度を有していることを特徴とするアルミシームレス缶が提供される。
(1)前記基準部でのビッカース硬度が95〜115の範囲にあること、
が好適である。
このような高い軸荷重強度を示す本発明のアルミシームレス缶は、ネックイン加工、フランジ加工あるいは充填時の二重巻締加工時等において、缶軸方向への大きな圧縮荷重が加わった場合にも座屈が有効に防止されているため、歩留りが高く、生産性に優れており、工業上極めて有用である。
本発明のアルミシームレス缶は、後述する薄肉の素板を用いての打抜き、絞り、再絞り−しごき加工及びドーミング加工を行った後、洗浄乾燥、外面印刷、仕上げニス塗布焼付、内面塗料塗布焼付、ネックイン加工及びフランジ加工等の後加工を行うことにより得られるものであり、図1に示す形態を有している。
かかる形態において、胴部1と底部3との境界X1、及び胴部1とネックイン部5との境界X2を次のように定義する。即ち、境界X1は、チャイム部3cの外面傾斜線と缶胴外面垂直線の交点部位と定義し、境界X2は、缶胴外面垂直線がネックイン部5への曲線との離脱点と定義する。
上記のような底部3の形態自体は、従来公知のアルミシームレス缶も同じである。
しかるに、本発明のシームレス缶10は、上記のような極薄肉化が行われていると同時に、1080N以上、特に1200N以上の軸荷重強度を示す。これにより、耐座屈性が大きく向上したものとなっている。
上記の軸荷重強度は、後述する実施例で説明されている方法で測定される(図6参照)。
即ち、このシームレス缶10に圧縮荷重が加わると、胴部1の厚みが薄くなる程、単位面積当たりの応力が増大し、この結果、チャイム部3cが外側に押し広げられやすくなり、この結果、座屈を生じ易くなる。しかるに、本発明では、胴部1が極薄肉化されているにもかかわらず、チャイム部3cの近傍での厚みが上記範囲となるように設定されているため、軸荷重強度が高く、耐座屈性が大きく向上している。
上記のような形態を有する本発明のアルミシームレス缶10は、それ自体公知のアルミ製素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アルミ製素板は、純アルミニウムであってもよいが、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ることが好ましい。特に、本発明では、高い耐圧強度を確保するという観点から、Siを0.1〜0.4質量%、Feを0.28〜0.50質量%、Cuを0.15〜0.25質量%、Mnを0.8〜1.4質量%、Mgを1.0〜1.6質量%程度含むアルミ合金が好適に使用され、より好適にはSiを0.1〜0.4質量%、Feを0.28〜0.50質量%、Cuを0.15〜0.25質量%、Mnを0.9〜1.4質量%、Mgを1.3〜1.6質量%程度含むアルミ合金が使用される。
このようなアルミ製素板は、必要により、陽極酸化、化成処理、電解処理等によって表面に酸化膜や表面処理皮膜が形成されていてもよい。
また、過酷なしごき成形に対する耐性を確保及び缶体の耐圧強度や軸荷重強度を得るために、この素板は、205℃で10分間の空焼きを行ったあとの引張強度が280〜330MPaであることが好ましく、かつ空焼き前の引張強度が290〜360MPaであることが好ましく、205℃で10分間の空焼きを行ったあとの引張強度が295〜325MPaであり、かつ空焼き前の引張強度が310〜350MPaであることがより好ましい。この範囲を上回るとしごき成形時に破胴する虞があり、下回ると耐圧強度や軸荷重強度が不足する虞がある。
何れにしろ、本発明のシームレス缶10を成形するためには、最後のしごきダイ(図4の例ではダイ33c)の内径が、図1のシームレス缶10の最薄肉部Yでの外径にほぼ相当する。
このようなしごき加工は、先にも述べたように、最薄肉部Yでの厚み(TW)が底部3の中心部C0での厚み(T0)の30〜42%、特に35〜41%の範囲となるように行われる。
また、ドーミングダイ39の上面は、シームレス缶10の底部3の中央部分のドーム部3aに対応する形状を有している。
例えば、パンチ43のチャイム部及びその近傍相当部形状としごきダイ33cの内径を調整することにより、境界X1から5mm上方の基準部1aの厚み(T1)を前述の所定範囲内にし、且つ最薄肉部Yの厚み(TW)と基準部1aでの厚み(T1)との比(TW/T1)を所定の範囲に調節することができる。
<缶肉厚測定方法>
得られたアルミシームレス缶の測定対象部の缶底中央部、缶胴中央部、及びチャイム部上方近傍を切り出し、樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面に研磨し、該当部の断面について光学顕微鏡と基準スケールを用いて、金属層の厚みを測定した。
測定は、缶胴中心部(C1)、缶底のドーム中央部(C0)、及び上記の基準部1aを測定点とし、それぞれ、厚みTW、T0、T1とした。
得られたアルミシームレス缶のチャイム部上方近傍を切り出し、樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面に研磨し、基準部1aの断面についてJIS Z2244に準じてビッカース硬度(Hv)を測定した。測定点は基準部1aである。
得られたアルミシームレス缶の軸荷重強度評価方法を図6に示す。
即ち、図6に示すように、缶10の開口部に治具100を挿入し、プレート110を介して治具100の上面と缶底の間に圧縮試験機で荷重をかけ、座屈直前の最大荷重を軸荷重強度とした。
缶重量の評価指標として缶体の金属部分のみの重量を指標とした。即ち、外面印刷、仕上げニス、内面塗料等を設ける前の缶体の重量を測定して、次の評点とした。
○:金属部分重量が11.0g未満である
×:金属部分重量が11.0g以上である
組成が、Si0.26質量%、Fe0.30質量%、Cu0.22質量%、Mn1.2質量%、Mg1.38質量%、残部がアルミニウムであり、厚みが0.265mmのアルミニウム合金板を加工用の素板として用意した。この素板の205℃、10分空焼き後の引張り強度(JIS Z2241、試験片第5号に準拠)は315MPa、空焼き前の引張り強度は328MPaであった。
缶胴形状は、次のとおりである。下記高さは底部の接地部最下端(即ち接地点)からの高さで表示した。
境界X2高さ:103mm
最薄肉部Y上端高さ:99mm
最薄肉部Yと第1テーパー領域の境界K1高さ:40mm
第1テーパー領域と第2テーパー領域の境界K2高さ:15mm
基準部1a高さ:12mm
境界X1高さ:7mm
即ち、缶胴ストレート部長さH、最薄肉部長さY及びテーパー領域Z長さは、以下の通りである。
缶胴ストレート部長さH:96mm
最薄肉部長さY:59mm
テーパー領域Z長さ:33mm
(第1テーパー領域長さ:25mm、第2テーパー領域長さ:8mm)
得られたシームレス缶について軸荷重強度、基準部1aでのビッカース硬度を測定し、結果を表1に示した。
素板として用いるアルミニウム合金板の組成を、Si0.32質量%、Fe0.43質量%、Cu0.20質量%、Mn0.87質量%、Mg1.09質量%に変更し、205℃10分空焼き後の引張り強度が284MPa、空焼き前の引張り強度が301MPaの合金板を素板として用いた以外は、実施例1と同様にしてシームレス缶を作製し、軸荷重強度及びビッカース硬度の測定を行った。結果を表1に示す。
しごきパンチ43の先端近傍形状としごきダイ内径を変更し、基準部1aでの厚みT1を0.177mm、TWを0.087mmに変更した以外は実施例1と同様にしてシームレス缶を作製し、軸荷重強度及びビッカース硬度の測定を行った。結果を表1に示す。
しごきパンチ43の先端近傍形状としごきダイ内径を変更し、基準部1aでの厚みT1を0.137mm、TWを0.094mmに変更した以外は実施例1と同様にしてシームレス缶を作製し、軸荷重強度及びビッカース硬度の測定を行った。結果を表1に示す。
素板として用いるアルミニウム合金板の厚みを0.255mmに変更し、かつしごきパンチ43の先端近傍形状としごきダイ内径を変更して基準部1aでの厚みT1を0.157mm、TWを0.088mmに変更した以外は実施例1と同様にしてシームレス缶を作製し、軸荷重強度及びビッカース硬度の測定を行った。結果を表1に示す。
素板として用いるアルミニウム合金板の厚みを0.275mmに変更し、かつしごきパンチ43の先端近傍形状としごきダイ内径を変更して基準部1aでの厚みT1を0.157mm、TWを0.098mmに変更した以外は実施例1と同様にしてシームレス缶を作製し、軸荷重強度及びビッカース硬度の測定を行った。結果を表1に示す。
しごきパンチ43の先端近傍形状としごきダイ内径を変更し、基準部1aでの厚みT1を0.132mm、TWを0.096mmに変更した以外は実施例2と同様にしてシームレス缶を作製し、軸荷重強度及びビッカース硬度の測定を行った。結果を表1に示す。
しごきパンチ43の先端近傍形状としごきダイ内径を変更し、基準部1aでの厚みT1を0.132mm、TWを0.096mmに変更した以外は実施例1と同様にしてシームレス缶を作製し、軸荷重強度及びビッカース硬度の測定を行った。結果を表1に示す。
素板として用いるアルミニウム合金板の組成を、Si0.32質量%、Fe0.43質量%、Cu0.20質量%、Mn0.87質量%、Mg1.09質量%で、205℃10分空焼き後引張り強度が284MPa、空焼き前引張り強度が301MPaで、板厚0.290mmに変更し、しごきパンチ43の先端近傍形状としごきダイ内径を変更し、T1が0.145mm、TWが0.105mm、境界K2部厚みが最薄肉部厚みTWよりも0.017mm厚くした以外は実施例1と同様にしてシームレス缶を作製し、軸荷重強度及びビッカース硬度の測定を行った。結果を表1に示す。
3:底部
3a:ドーム部
3b:接地部
3c:チャイム部
5:ネックイン部
7:フランジ部
10:アルミシームレス缶
Y:最薄肉部
Z:テーパー領域
20:ブランク缶
Claims (2)
- 底部と薄肉化された胴部とを有するアルミシームレス缶において、
前記底部が、中央部に位置する上方に膨らんだドーム部と、該ドーム部周縁から降下した接地部と、該接地部から外方かつ上方に傾斜して延びて前記胴部下端に連なるチャイム部とからなり、
前記ドーム部の中心厚み(T0)が0.245〜0.265mmの範囲にあり、
前記胴部における最薄肉部の厚み(TW)が、0.087〜0.098mmの範囲にあってしかも前記ドーム部の中心厚み(T0)の30〜42%の範囲にあり、かつ該最薄肉部が胴部長さの少なくとも50%以上にわたって存在しており、
前記チャイム部と前記胴部との境界X1から5mm上方に位置する基準部での胴部厚み(T1)が0.137〜0.177mmの範囲にあると共に、
前記最薄肉部の厚み(TW)と前記厚み(T1)との比(TW/T1)が0.49〜0.69の範囲にあり、
1080N以上の軸荷重強度を有していることを特徴とするアルミシームレス缶。 - 前記基準部でのビッカース硬度が95〜115の範囲にある請求項1に記載のアルミシームレス缶。
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