JPH02219743A

JPH02219743A - ツーピース缶用缶胴及びその製法

Info

Publication number: JPH02219743A
Application number: JP3941289A
Authority: JP
Inventors: Masao Ishinabe; 雅夫石鍋; Tomomi Kobayashi; 具実小林; Katsuhiro Imazu; 勝宏今津
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1990-09-03
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH06102465B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ツーピース缶用缶胴及びその製法に関するも
ので、より詳細には、落下強度、耐圧強度、耐腐食性及
び外観特性に優れたツーピース缶用缶胴に関する０本発
明はまた、比較的薄い金属素材を用いて上記ツーピース
缶用缶胴な製造する方法に関する。

（従来の技術）金属素材をポンチとダイスとの間で絞り一再絞り加工、
或いは更にしごき加工に賦して得られる缶体は１缶胴部
及び缶胴部と缶底部との接続部に継目がなく、外観が良
好で底蓋の巻締及び継目形成などの操作が不要であり、
また缶胴側壁部が薄肉化されていて、金属素材の量が少
なくてよい等の利点を有することから、飲料缶詰等の用
途に広く使用されている。

このようなツーピース缶は、ビール、炭酸飲料等の自生
圧力を有する内容物や、窒素充填缶詰等の用途に使用さ
れることから、耐圧性能が要求され、特に缶底部のバッ
クリングを防止するために、缶底部に上向きの立上り部
とドーム部とを設ける等、底形状に関する多くの提案が
なされている。

公開実用昭和５９−４１２０７号明細書には、内側に向
かって突出した底部を持つ缶胴であって、前記底部の立
上り部分に複数の補強用凹溝が前記缶胴の軸方向に形成
されていることを特徴とするツーピース缶用缶胴が記載
され、この缶胴によれば内圧による立上り部分の変形が
防止されることも示されている。

（発明が解決しようとする問題点）近年、缶詰製品のコストを低減させるため、缶の強度等
を実質上低下させることなく、金属素材のコストを低減
させる努力が払われている。金属素材コストを低減させ
るには、厚みが小さく、しかも強度の比較的大きい素材
を用いることが有効であるが、この場合には耐圧強度や
落下強度を高めるために、ドームの高さ寸法を太き（と
る必要にせまられる。

しかしながら、厚みが小さく且つ強度の比較的大きい材
料について、ドームの高さ寸法が大きくなるようなドー
ミング加工（ドーミング加工も一種の絞り加工）を行う
と、形成されるドームにシワが発生して、外観が不良に
なるばかりでなく、前記シワの発生によって所定の落下
強度や耐圧強度が得られなくなったり、前記シワの部分
で塗膜の密着性不良による耐腐食性の低下等のトラブル
を招く、このような傾向は、ドームの高さ寸法を大きく
すればするほど顕著なものとなる。

従って本発明の目的は、落下強度、耐圧強度、耐腐食性
及び外観特性の組合せに優れた新規底形状のツーピース
缶用缶胴及びその製法を提供するにある。

本発明の他の目的は、ドーム部の高さ寸法を比較的大き
い範囲とした場合にも、ドーム部におけるシワの発生が
抑制され、その結果として缶底の外観特性及び耐腐食性
が向上し、且つ落下強度や耐圧強度の低下を有効に防止
されたツーピース缶用缶胴及びその製法を提供するにあ
る。

本発明の更に他の目的は、薄い金属板で形成されていな
がら、上記の特性を有し、しかも軽量性、経済性にも優
れているツーピース缶用缶胴及びその製法を提供するに
ある。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば、筒状胴部と、筒状胴部に連なる外周底
部と、外周底部よりも内側の立上り部と、該立上り部に
曲率変化点を介して接続されたドーム部とを備え、曲率
変化点で形成される周の径をＤ、曲率変化点で形成され
る周面からドーム部頂点の高さをＨとしたとき、Ｈ−／
Ｄの比が０，１５乃至８．５の範囲内にあり、且つ曲率
変化点で形成される周には立上り部とドーム部とに跨が
るビー°ドが周方向に間隔をおいて多数配置されている
ことを特徴とするツーピース缶用缶胴が提供される。

本発明によればまた、金属素材を絞り加工または絞り−
しごき加工に賦して平底を有する缶胴に成形する工程と
、缶胴平底をドーミングダイと噛み合わせて底部を絞り
成形を行うことから成るツーピース缶用缶胴の成形法に
おいて、前記ドーミングダイとして、立上り部と、該立
上り部とが曲率変化点を介して接続されたドーム部と、
該曲率変化点で形成される周に立上り部とドーム部とに
跨がるように且つ周方向に間隔をおいて多数配置された
溝部とを有するドーミングダイを使用することを特徴と
する方法が提供される。

（作　用）本発明によるツーピース缶用缶胴は、筒状胴部と、筒状
胴部に連なる外周底部と、外周底部よりも内側の立上り
部と該立上り部に曲率変化点を介して接続されたドーム
部とを備えているが曲率変化点で形成される周の径をＤ
、曲率変化点で形成される周面からドーム部頂点の高さ
をＨとしだとき、Ｈ／Ｄの比が０，１５乃至８．５の範
囲、特に８．１７乃至８．２５の範囲としたことが第一
の特徴である。

添付図面第１図は、前記Ｈ／Ｄの比と缶の耐圧強度との
関係をプロットしたグラフであり、第２図は前記Ｈ／Ｄ
の比と内容物充填状態（内圧６．０Ｋｇ／ｃｍ２ゲージ
）でのＨ／Ｄの比と落下強度（破壊高さ）との関係をプ
ロットしたグラフである。上記第１図及び第２図から、
Ｈ／Ｄの値を大きくすることは、耐圧強度を高めるため
にも、また落下強度を高めるためにも有効であることが
わかる。

本発明において、Ｈ／Ｄの比の下限を前記値に定めてい
るのは、実用上ツーピース缶用缶胴に使用し得る最低厚
みの缶についても、６．３　Ｋｇ／ｃｍ２ゲージ以上の
耐圧強度を得ようとするものであるが、Ｈ／Ｄの比を上
記上限値よりも大きくすることは、缶胴の内容積が減少
し、容積当りの目付量がかえって増大することによる不
利がある。

ところで、缶底のＨ／Ｄの値を大きくすると、形成され
るドームにシワが発生し、缶底部の外観不良、耐腐食性
低下、落下強度等の低下が生じることは前述した。この
理由は、Ｈ／Ｄの値が大きくなるようなドームの絞り加
工では、底部の金属素材が軸方向に寸法が大きくなるよ
うな塑性流動を生じると共に、周方向の寸法が圧縮され
るような塑性流動をも生じるが、この圧縮に際して座屈
を生じ、これがシワとなるためである。

本発明の缶胴では、立上り部とドーム部との間に位置す
る曲率変化点で形成される間に、立上り部とドームとに
跨がるビードを周方向に間隔をおいて多数配置すること
が第二のそして顕著な特徴である。即ち、本発明の缶胴
では、素材の圧縮によってドームにランダムに発生しよ
うとするシワが、立上り部とドーム部とに跨がりしかも
周方向に一定間隔をおいて配置された多数のビードに規
則正しく転換されているのである。このため、本発明の
缶胴では、ドームの形状及び寸法も、曲率変化点の大部
分の位置も所期のものとなっていると共に、シワの発生
が解消されていることにより、外観特性や耐腐食性も良
好で、落下強度や耐圧強度の低下も抑制されるのである
。

この場合、ビードを立上り部とドーム部とに跨がるよう
に設けることも極めて重要である。というのは、ビード
を立上り部のみや、ドーム部のみに設けた場合には、シ
ワの原因となる素材の圧縮を吸収する能力が殆どないが
、曲率変化点の周を跨いで立上り部とドーム部とを橋絡
するビードを設ける場合には、余分の素材がこのビード
に転換されて、圧縮力の緩和が有効４こ行われるのであ
る。また、曲率変化点の周に一定間隔で多数のビードを
配置することも極めて重要である。というのは、この配
置により、前述した圧縮力の分散緩和が一様に行われる
ためである。

本発明において、前述したビードの形成は、缶胴平底を
ドーミングダイと噛み合わせて底部絞り成形するに際し
、前記ドーミングダイとして立上り部と、該立上り部と
が曲率変化点を介して接続されたドーム部と、該曲率変
化点で形成される周に立上り部とドーム部とに跨がるよ
うに且つ周方向に間隔をおいて多数配置された溝部とを
有するドーミングダイを使用することにより行われる。

即ち、溝部に周方向に圧縮される素材が流動して、ビー
ドの形成とシワの発生の抑制が行われるわけである。

（発明の好適態様）本発明によるツーピース缶用缶胴の一例の全体の構造を
示す第３図において、この缶胴１は全体として２で示す
筒状の側壁部（胴部）２と全体として３で示す缶底部３
とから成っている６側壁部２の上部には所望により絞り
込まれた１段或いは多段のネック部４を介して、缶蓋（
図示せず）との巻締のためのフランジ部５が設けられて
いる。

缶胴側壁部２の側面及び側壁部２と缶底部３との接続部
６には、−切継目がないことが理解されるべきである０
缶底部３は胴部２に連なる外周底部７と、外周底部より
も内側の立上り部８と、立上り部に曲率変化点９を介し
て接続されたドーム部１０とを有している。

この缶底部の構造を拡大して示す第４図において、本発
明においては、曲率変化点で形成される周９ａには、こ
の周９ａを跨ぎ立上り部８とドーム部１０とを橋絡する
ビード１）が周方向に間隔をおいて多数配置される。

ドーム部１０は、Ｄ／Ｈの比が一般に８．１５乃至８．
５、特に８．１７乃至８．２５の範囲にあることが耐圧
強度及び落下強度の点で重要であり、一方、前記ビード
１）は曲率変化点上において、その幅（ｄ）力月、０乃
至５．０　ｍｍ、特に１．５乃至３．０ｍｓ＋で、ビー
ド１）の本数は８乃至３６本、特に１２乃至３２本の範
囲内にあるのが、シワの発生を防止して、外観特性、耐
腐食性及び強度の低下防止等の見地から望ましい、ビー
ド１）の高さ（ｈ）は、Ｄ／Ｈの比や、素材の厚み等に
よっても相違するが、一般に８．５乃至３．Ｏａｈａ、
特に１．０乃至２、ＯｍｒＲの範囲にある。

本発明は、各種金属素材、例えば各種表面処理鋼板や、
アルミニウム等の軽金属板に適用されるが、ドーム部ｌ
Ｏにシワの発生しやすい素材、特に厚みが８．０７乃至
８．２５ｍｍ、好適には８．１０乃至８．２０ｍｍのも
のに有用であり、また一般に引張強度が、５０　Ｋｇ／
１２以上、特に６０乃至８０　Ｋｇ／＋ｎｆｆ１”の素
材に適用するのが望ましい、ツーピース缶用缶同のの底
部における耐圧力は、底形状によって大きく相違するが
、底形状を同一とし、その因子を除外して考慮した場合
、経験上下記式％式％（１）式中、ａは金属素材の引張強度（Ｋｇ／ｍｓ”）であり、ｔは金属素材の厚み（ｆｌＩＩｌｌ
）であり、Ｐは底の耐バツクリング圧力（Ｋｇ／＋ｍ”
）であり、ｎはｌ乃至２の数であり、ｋは係数（形状に
よって約８．４〜８．６の数）である。

で表わされる。即ち１、缶底部のバックリング変形は缶
底突起部（ラジアス部）が円周方向に引張変形を受ける
ことによるものであり、金属素材の引張強度（ａ）の増
大は耐圧力の増大に有効に寄与し得ることがわかる。

第３及び４図に示す缶胴ｌにおいて、側壁部２は通常の
絞り一再絞り缶のように底部３とほぼ同様の厚みを有し
ていてもよいし、曲げ伸ばしによる絞り一再絞り缶のよ
うに底部３に比して曲げ伸ばしにより薄肉化されていて
もよいし、また絞り−しごき缶のように底部３に比して
しごきにより著しく薄肉化されていてもよい。

また、外周底部７は、台錐状面のようにストレートなも
のでも、内向きに凸な曲面のものでも、外向きに凸な曲
面のものでも任意なものであってよい、外周底部７にお
ける接地部１２は、側壁部２の径の５０乃至９５％、特
に７０乃至９０％の径を有することが、自立性と耐圧性
及びスタック性（積重ね性）の見地から望ましい。

表面処理鋼板としては、冷間圧延鋼板を焼鈍後、二次冷
間圧延し、亜鉛メツキ、錫メツキ、ニッケルメッキ、電
解クロム酸処理、クロム酸処理等の表面処理鋼板の一種
または二種以上行ったものを用いることができる。好適
な表面処理鋼板の一例は、電解クロム酸処理鋼板であり
、特に１０乃至２００　ｍｇ／ｍ″の金属クロム層と１
乃至５０ｍｇ／ｍ”　　（金属クロム換算）のクロム酸
化物層とを備えたものであり、このものは塗膜密着性と
耐腐食性との組合せに優れている。表面処理鋼板の他の
例は、８．５乃至１）　、２ｇ／ｍ”の錫メツキ量を有
する硬質ブリキ板である。

更に、アルミニウムメツキ、アルミニウム圧接等を施し
たアルミニウム被覆鋼板が使用できる。

軽金属としては、所謂純アルミニウム板の他にアルミニ
ウム合金板・が使用される。耐腐食性と加工性との点で
優れたアルミニウム合金板は、Ｍｎ：８．２乃至１．５
重量％、Ｍｇ：８．８乃至５重量％、Ｚｎ：８．２５乃
至０，３重量％及びＣｕ：８．１５乃至８．２５重量％
、残部がＡｌ１の組成を有するものである。

本発明で用いる金属素材には成形に先立って予め保護塗
膜を形成させてお（こともできるし、また成形後に保護
塗膜を設けることもできる。

保護塗料としては、熱硬化性及び熱可塑性樹脂から成る
任意の保護塗料：例えばフェノール−エポキシ塗料、ア
ミノ−エポキシ塗料等の変性エポキシ塗料：例えば塩化
ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル
共重合体部分ケン化物、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水
マレイン酸共重合体、エポキシ変性−、エポキシアミノ
変性、或いはエポキシフェノール変性−ビニル樹脂塗料
等のビニルまたは変性ビニル塗料ニアクリル樹脂系塗料
；スチレン−ブタジェン系共重合体等の合成ゴム系塗料
等の単独または２種以上の組合せが使用される。

これらの塗料は、エナメル或いはラッカー等の有機溶媒
溶液の形で、或いは水性分散液または水溶液の形で、ロ
ーラ塗装、スプレー塗装、浸漬塗装、静電塗装、電気泳
動塗装等の形で金属素材に施す。勿論、前記樹脂塗料が
熱硬化性の場合には、必要により塗料を焼付ける。また
絞り−しごき加工を行う場合には、加工後のカップにス
プレー塗布等の手段で、前記塗料を缶胴に施す、勿論、
加工前と加工後との二段階で塗料を施すこともできる。

これら有機塗膜は腐食防止及び加工性向上の見地から、
一般に２乃至３μｍ、特に３乃至２０μｍの厚み（乾燥
状態）を有することが望ましい。

本発明の製造工程の一例を説明するための第５図の工程
Ａにおいて、上記金属素材２０を、絞りポンチ２１と絞
りダイス２２の組合せを用い、鋼板２０をしわ押え２３
で押圧しながら、平底２４を有する缶胴２５に成形する
。工程Ａは勿論絞り成形に限定されるものでなく、絞り
ダイス２２の代わりに、しごきダイスを使用すると、絞
りしごき加工を受ける缶胴側壁部２６が形成される６次
いで、工程Ｂにおいて、最終缶胴の外周底部７の内面に
対応する作用面２７を有する筒状パンチ２８及び外周底
部７の外面に対応する形状の作用面２９を有する支持リ
ング３０で缶胴の底部周辺部３１を挟持しながら、筒状
パンチ２８よりやや小さい外径を有する以下のドーミン
グダイ３２と噛み合わせる。

このドーミングダイ３２の詳細を示す第６図に右いて、
ドーミングタイ３２はドーム部１０外面に対応する円弧
状の作用面３３と円周状の側面３４とを有しており、そ
れらの接続円周３５にはこれを跨ぐように作用面３３と
側面３４に切り込まれた溝３６が設けられている。この
溝３６は、接続円周３５に沿って一定間隔で多数設けら
れている。満３６の幅及び溝の本数は、既に述べたビー
ド１）の幅（ｄ）及び溝の本数に対応するものである。

側面３４における溝長りは一般に１．０乃至５．０ｍ＋
ｓ、特に２．０乃至３．０ｍｍの範囲が好ましく、−万
作用面３３における溝長（Ｄ、−Ｄ、）／２は一般に１
．０乃至１８．０ｍｍ、特に２．０乃至５．０ｍｍの範
囲が望ましい。

本発明においては、絞り加工は、所望の形状及び所望の
高さ／径比率となるまで、ポンチ及びダイスの径を段々
小さくしながら、数次にわたって絞り加工を行う。

この際、下記式で定義される絞り比を、−段の絞り加工で１．２０乃至
２．ｌＯｌ特に、１．３０乃至１．９０となるように、
また全体としての絞り比を、１．５０乃至３．００、特
に１．８０乃至２．７０となるように行うことが望まし
い。

また側壁部にしごき加工を行う場合には、下記式で定義されるしごき率が一段で１０乃至５０％、特に１
５乃至４５％、及び全体として４０乃至８０％、特に４
５乃至７５％となるように行うのがよい。

成形後のカップ体は、トリミングを行った後、必要に応
じ、それ自体公知の脱脂操作、例えば湯洗浄、溶剤洗浄
、フロンガス洗浄等に付した後、以後の製缶操作に付す
る。

（発明の効果）本発明によれば、深いドーミング加工を行う場合に不可
避的に発生しようとするシワを立上り部とドーム部とに
跨がる規則正しいビードに転換したことにより、底部の
外観特性及び耐腐食性を顕著に向上させ、落下強度や耐
圧強度の低下を抑制することができた。また、厚みの小
さい素材を使用することが可能となり、素材のコスト低
減及び軽量化も可能となった。

（実施例）実施例１板厚８．１８１）０１のティンフリースチール（引張強
さ約６３Ｋｇｆ／ｍｍ”　：　ＤＲ−９）に予め両面に
熱硬化性樹脂塗料を塗装焼付けした素材を直径１８７ｍ
＋ｎの円板に打ち抜き、常法に従い絞りポンチと絞りダ
イスとの間で、絞り再絞りを行い内径６５．９５　ｍｍ
の平底のコツプ状に成形した。

次いでこのコツプ状成形物を底形状成形工具（第５図Ｂ
）を用いて缶底部の成形を行った。この時のドーミング
ダイの諸寸法は円周状側面の外径が（Ｄ）が４９．７ｍ
ｍ、　　ドーム部の球面曲率半径（Ｒ）が３２ｍｍ、溝
の本数が１６本、溝の幅（ｄ）が５．０　ｍｍ、ドーム
部における溝長（Ｄ−Ｄ’）／２が６＋ｙｕｓ、側面に
おける溝長（ｈ）が２．０ｍｍである・以上の条件下で成形した缶底部の形状は、Ｈ／Ｄの比が
８．２０であＤ、曲率変化点でのビード幅が５ｍ＋＋＋
、ビード高さが約１）の規則正しいビードが１６本滑ら
かに形成された。

その缶体を用いて表１のような評価を行った結果１表１
に示すように外観、耐圧強度、落下強度、耐腐食性に優
れた缶体が得られた。

〈評　価〉 ■し　　わ：外観により判定 ■耐圧強度：缶体内に静的に液体（水）を送り込みバッ
クリング圧力を測定する。

■落下強度：内圧が６．０　Ｋｇ／ｃｍ”になるように
充填巻締した缶を、缶底を下向きに自由落下させ落下時にドームが外側に突出する最小落下高さを求める。

■耐腐食性：コーラ（炭酸飲料）を充填巻締し３７℃の
保存条件下で長期保存（３ケ月乃至６ケ月）し、缶底部の腐食状態の有無を観察する。

実施例２底成形工具のドーミングダイの溝の本数を２０本、溝の
寸法として、幅（ｄ）が３ｍｍ、ドーム部の溝長（Ｄ−
Ｄ’　）／２が６ｍｍ、側面における溝長（ｈ）が２Ｉ
ｌｌＩ１）であるドーミングダイを用いる以外は実施例
１と同様の方法により缶底部成形を行った。

その結果、表１に示すように外観、耐圧強度、落下強度
、耐腐食性に優れた缶体が得られた。

実施例３素板厚８．２８＋ｏｎ＋のアルミニウム合金板（Ａ　３
００４　Ｈ１９相当、引張強さ約３２　Ｋｇ／ｍｎ＋’
）を径１２５１の円板に打ち抜き、常法に従い、絞りポ
ンチと絞りグイとの間で、絞り・再絞りを行い、内径６
６．９５　ｍｍのコツプ状に成形した後、次いでしごき
ポンチ及びダイスにより三次にわたるしごき加工に付し
た後、実施例１と同様なドーミングダイと支持リングを
作用させ缶底部成形を行った。

その結果、表１に示すような外観、耐圧強度、落下強度
に優れた、缶体が得られた。更に、この缶体にそれ自体
公知の脱脂洗浄操作及び表面化成処理を行った後、熱硬
化性樹脂塗料を内面側にスプレー塗装したところ１缶底
部に形成されたビド部の塗装性は同等問題なく、均一な
塗装面が得られた。更に耐腐食性の試験を行った結果、
表１に示すように同等異常は認められなかった。

比較例１ドーム球面半径が４９ｍｍで溝なしのドーミングダイを
用い、Ｈ／ｄを８．１３に変更した以外は、実施例１と
同様の方法により缶底部成形を行った。

その結果、表１に示す評価となり、外観、耐腐食性は良
好であったが、落下強度が著しく低かった。

比較例２溝なしのドーミングダイを用いる以外は実施例１と同様
の方法で缶底部成形を行った。その結果、表１に示す評
価となり、中央ドーム部に放射状の多数のシワが発生し
、底部の外観を損ねた。

また耐腐食性試験の結果、缶内面底部のしわの発生箇所
に多数の腐食部位が観察され、耐腐食性の低下が見られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｈ／Ｄと缶の耐圧強度との関係を示す図、第２図は、Ｈ／Ｄと落下強度との関係を示す図・第３図は、本発明によるツーピース缶用缶胴の全体の構
造の一例を示す図。第４図は、缶底部の構造を示す拡大断面図、第５図（Ａ
）は、本発明のツーピース缶用缶胴の製造工程の一例を
示す図、第５図（Ｂ）は、底形状成形工具の一例を示す図、第６図は本発明におけるドーミングダイの一例を示す図
である。部分、２０は金属素材、２１は絞りポンチ、２２は絞り
ダイス、２３はしわ押え、２４は平底、２５及び２６は
缶胴側壁部、２８は筒状ポンチ、２９は支持リング作用
面、３０は支持リング、３１はコツプ状成形物、３２は
ドーミングダイ、３３はドーム部曲面、３４はドーミン
グダイ円周、３５は曲率変化点、３６は溝をそれぞれ示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）筒状胴部と、筒状胴部に連なる外周底部と、外周
底部よりも内側の立上り部と、該立上り部に曲率変化点
を介して接続されたドーム部とを備え、曲率変化点で形
成される周の径をＤ、曲率変化点で形成される周面から
ドーム部頂点の高さをＨとしたとき、Ｈ／Ｄの比が０．
１５乃至８．５の範囲内にあり、且つ曲率変化点で形成
される周には立上り部とドーム部とに跨がるビードが周
方向に間隔をおいて多数配置されていることを特徴とす
るツーピース缶用缶胴。
（２）金属素材を絞り加工または絞り−しごき加工に賦
して平底を有する缶胴に成形する工程と、缶胴平底をド
ーミングダイと噛み合わせて底部を絞り成形を行うこと
から成るツーピース缶用缶胴の成形法において、前記ドーミングダイとして、立上り部と、該立上り部と
が曲率変化点を介して接続されたドーム部と、該曲率変
化点で形成される周に立上り部とドーム部とに跨がるよ
うに且つ周方向に間隔をおいて多数配置された溝部とを
有するドーミングダイを使用することを特徴とする方法
。