JPH0739971A

JPH0739971A - 軽量缶胴体の製造方法

Info

Publication number: JPH0739971A
Application number: JP17236193A
Authority: JP
Inventors: Akira Tajiri; 彰田尻
Original assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Current assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】素缶胴体に対するダイスを用いた口絞り加工
時において、シワの発生を招くことなく開口端部（フラ
ンジ部）の薄肉化を図り、これによって缶胴体の軽量
化、材料コストの低減を図る。【構成】素板として耳率が４％以下のものを用い、Ｄ
Ｉ加工等の任意の方法によつて底有りもしくは底無しの
素缶胴体を作成した後、その開口端部にダイスを用いた
ネッキング加工を施すにあたり、開口端部の肉厚に対す
るダイスと中子の間隙のクリアランスを１０〜２５％の
範囲内とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はビール缶や炭酸飲料缶
で代表される各種飲料缶などに使用される金属製の缶胴
体の製造方法に関し、特に口絞り加工性を良好にしてフ
ランジ部を薄肉化し、軽量化を図った缶胴体の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにビール缶や炭酸飲料缶など
の飲料缶としては、ＪＩＳ３００４合金で代表される
アルミニウム合金板やすずめっき鋼板などの金属素板を
用いた２ピース缶もしくは３ピース缶が大量に使用され
ている。このうち２ピース缶としては絞り加工およびし
ごき加工によって有底の素缶胴体を製造したいわゆる絞
り−しごき缶（ＤＩ缶）と、２〜３回の絞り加工のみに
よって有底の素缶胴体を製造したいわゆる絞り缶（ＤＲ
Ｄ缶）とに大別される。また３ピース缶は、溶接や接着
によって得た底無しの筒状の素缶胴体を用いて製造する
ものである。

【０００３】これらの飲料用の缶のうち、従来アルミニ
ウム合金製のものとして最も多用されているＤＩ缶の製
造工程について図２に示す。

【０００４】図２において、素板を円板状に打抜いてブ
ランク材１を作成した後、そのブランク材１に第１段目
の絞り加工としてカッピング成形を施して、浅いカップ
材２を得、続いてその浅いカップ材２に再絞り加工（リ
ドロー）を施して比較的深いカップ材３とし、さらに２
〜３回のしごき加工（アイアニング）を施して有底の素
缶胴体４を得る。ここまでは通常のＤＩ加工の工程であ
る。その後、トリミングや洗浄、塗装焼付けなどを施し
てから、素缶胴体４の開口端部４Ａに、一段または多段
の口絞り加工（ネッキング）を施してその開口端部４Ａ
を小径に絞り、さらにその絞られた開口端部４Ａの先端
を外方へフランジ状に押し拡げるフランジ加工（口拡げ
加工）を行ない、いわゆる缶胴体５とする。その後缶胴
体５の開口端部に、別に作られた蓋体を巻き締めするこ
とにより缶が得られる。これらの工程のうち、口絞り加
工およびフランジ加工は、ＤＩ缶のみならず、ＤＲＤ缶
の素缶胴体あるいは３ピース缶の素缶胴体にも適用され
るのが通常である。

【０００５】なお前述のような口絞り加工（ネッキン
グ）の具体的な方法としては、工具としてダイスを用い
たダイネッキング、スピニング工具を用いたスピンネッ
キング、さらには両者を組合せたスムースネッキングな
どがあるが、一般的にはダイネッキングを用いることが
多く、またその場合一般には３〜４回の多段ネッキング
加工を施すのが通常である。

【０００６】図３にダイ方式によるネッキング加工の工
具を示す。図３に示すように、素缶胴体４の開口端４Ａ
に対する口絞り後の目標外径に近い内径の絞り部６Ａを
有するダイス６の内側に、口絞り後の目標内径に近い外
径を有する中子７を組合せ、ダイス６の拡大端部６Ｂ側
から素缶胴体４の開口端部４Ａを、ダイス６と中子７の
間隙８に相対的に押込み、開口端部４Ａを絞ることによ
って、口絞り加工が行なわれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】飲料缶等の金属缶につ
いては、材料コストの低減と軽量化を図るため、従来よ
りも一層薄肉化することが望まれている。従来一般に缶
胴体の薄肉化は、缶底部および缶胴中間部の肉厚につい
てはかなりの程度まで進められており、これ以上の薄肉
化は困難といえるほどになっている。しかしながら缶胴
体の開口端部（フランジ部）については、後述するよう
に口絞り加工、フランジ加工における問題から、あまり
薄肉化されていないのが現状であり、一般には０．１５
０mm厚以上とされているのが実情である。

【０００８】すなわち、素缶胴体の開口端部を薄肉化す
れば、口絞り加工において板面が波打ってシワが発生し
やすくなり、そのため口絞り加工自体が困難となるとと
もに、その後のフランジ加工も困難となり、また大きな
シワが発生すればフランジ加工において割れが発生し、
また蓋体との巻締めが不完全となって、内容物の漏れを
招くなど、大きな問題が生じる。一方、口絞り加工にお
けるシワの発生を防止するための方法としては、口絞り
加工回数を増やして１回当りの口絞り量を少なくした
り、あるいは開口端部を熱処理により局部的に軟化させ
て開口端部の加工性を向上させることなどが考えられ
る。しかしながら、口絞り加工の回数を増す場合、装置
の複雑化や生産性の低下を招き、経済性が悪化する問題
を招く。また開口端部を熱処理によって局部的に軟化さ
せる場合も、そのための装置を必要として経済性が低下
するとともに、工程数が増えて生産性が低下する等の問
題を招く。

【０００９】したがって従来は、口絞り加工におけるシ
ワの発生を招くことなくかつ経済性や生産性の低下を招
くことなく、素缶胴体の開口端部の肉厚を０．１５０mm
未満まで薄肉化することは実際上困難とされていた。そ
のため開口端部の薄肉化によって缶胴体のより一層の軽
量化、材料コストの低減を図ることも困難とされていた
のが実情である。

【００１０】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、口絞り加工時においてシワの発生を招くこと
なく素缶胴体の開口端部の薄肉化を図ることができ、し
かも経済性や生産性の低下を招かないようにした缶胴体
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等が前述の課題
を解決するべく鋭意実験・検討を重ねた結果、基本的に
は、缶胴材に用いる材料の異方性を適切に設定すると同
時に、口絞り加工における工具条件、特にダイ方式の口
絞り加工（ダイネッキング）における工具条件を適切に
設定することによって、口絞り加工時におけるシワの発
生を招くことなく素缶胴体の開口端部の薄肉化を図り得
ることを見出し、この発明をなすに至った。

【００１２】具体的には、この発明は、有底もしくは無
底の円筒状をなす素缶胴体を作成した後、その開口端部
に口絞り加工およびフランジ加工を施して缶胴体を製造
する方法において、素材として耳率４％以下の素板を用
い、かつ前記口絞り加工時において、素缶胴体の開口端
部の肉厚に対して、口絞り加工用ダイスと中子の間隙の
クリアランスを１０〜２５％に設定してダイスによる口
絞り加工を行ない、これによってフランジ部肉厚が０．
１５０mm未満の缶胴体を得ることを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【作用】この発明においては、前述のように耳率が４％
以下の素板を用いること、およびダイ方式の口絞り加工
（以下ダイネッキングと記す）におけるクリアランスを
１０〜２５％の範囲内とすることが基本的に重要であ
り、これらの２条件が相俟って、シワの発生を招くこと
なく開口端部（フランジ部）の薄肉化が可能となった。
そこで先ず素板の耳率について説明する。

【００１４】口絞り加工（ネッキング加工）は一種の絞
り加工であるが、一般の絞り加工においてシワの発生を
防止するためには、被加工部における材料の均一性が要
求され、またその被加工部の材料の均一性としては、肉
厚分布や歪み分布が均一であるばかりでなく、材料の加
工変形に対する異方性が可及的に小さいことが必要であ
る。素缶胴体の開口端部（フランジ部）に対するダイネ
ッキングにおいても、その開口端部における材料の肉厚
分布や歪み分布のみならず、加工変形に対する異方性が
小さいことが必要であると考えられる。そこで本発明者
等は、フランジ部における材料の加工変形の均一性に関
する評価尺度として素板の耳率を取り上げ、種々実験・
検討を重ねた結果、素板の耳率を４％以下に規制するこ
とによって、ダイネッキングにおける加工変形に対する
均一性が得られ、シワの発生を防止し得ることを見出し
たのである。素板の耳率が４％を越える場合には、たと
えダイネッキングにおけるクリアランスを１０〜２５％
の範囲内としても、シワが発生してしまうおそれがあ
り、そこでこの発明では素板の耳率を４％以下と規定し
た。

【００１５】次にダイネッキングにおけるクリアランス
について説明する。ダイネッキングにおいては、図１に
示すように雌型のネッキング用ダイス６の内側に中子７
を組合せ、ダイス６の拡大端部６Ｂの側からそのダイス
６の絞り部６Ａと中子７との間の隙間８に素缶胴体４の
開口端部（フランジ部）４Ａを相対的に押し込み、その
開口端部４Ａを絞り変形させる。このとき、隙間８の間
隙寸法Ｓは、ダイス６の絞り部内径をＤ、中子７の外径
をｄとすれば、Ｓ＝（Ｄ−ｄ）／２で表わされる。一方、ダイネッキング前の素缶胴体４の
開口端部４Ａの肉厚をｔとすれば、その肉厚ｔに対する
間隙８のクリアランスは、クリアランス（％）＝｛（Ｓ−ｔ）／ｔ｝×１００で表わせ、結局クリアランス（％）＝［｛（Ｄ−ｄ）／２−ｔ｝／ｔ］
×１００で表わされる。

【００１６】このようなクリアランス（％）を、この発
明では１０〜２５％の範囲内と規定している。

【００１７】ダイネッキングにおけるクリアランスが小
さければ、大きな加工力が必要となるところから、従来
一般のダイネッキングにおいてはクリアランスが２５％
を越える値に設定されており、通常は３０〜５０％程度
に設定されている。従来は素缶胴体の開口端部の肉厚が
０．１５０mm以上と比較的厚く、このように肉厚が厚い
場合にはシワの発生も少なく、前述のような大きなクリ
アランスでも特に大きな問題は生じなかった。しかしな
がら、この発明で目標としているような肉厚０．１５０
mm未満の薄肉の開口端部の場合には、上述のような従来
の一般的なダイネッキング条件ではシワの発生を免れ得
なかった。

【００１８】ところでダイネッキングにおけるシワは、
被加工材がダイス工具から離れて、絞り変形に対する拘
束力がなくなったときに発生しやすい。このことから、
ダイネッキング時において被加工材がダイス工具から離
れにくくなるようにすることがシワ発生防止に有効であ
り、したがって被加工材である素缶胴体の開口端部とダ
イス工具とのクリアランスを小さくすることがシワ発生
防止に有効であると考えられる。そこで本発明者等が特
に肉厚０．１５０mm未満の薄肉の開口端部に対してダイ
ネッキングを施す場合につき、クリアランスとシワの発
生との関係を詳細に調べた結果、クリアランスの上限を
２５％以下とすることによって、０．１５０mm未満の薄
肉でもシワの発生を有効に防止できることを見出した。
クリアランスが２５％を越える場合には、通常の０．１
５０mm以上の厚肉の場合は余り問題ないが、０．１５０
mm未満の薄肉の場合にはシワの発生を招いてしまう。一
方クリアランスの下限については、シワの発生について
は特に問題とならないが、クリアランスを小さくし過ぎ
れば、大きな加工力が必要となって缶胴部に座屈が生じ
たり、加工されたフランジ部が工具から抜け出なくなる
などの不都合が生じるおそれがある。クリアランスが１
０％以上であればこのような問題が生じるおそれが少な
く、したがってクリアランスの下限は１０％とした。

【００１９】以上のように、素板の耳率条件と、ダイネ
ッキングにおける工具とのクリアランス条件とを同時に
満足させることによって、ダイネッキング時におけるシ
ワの発生を招くことなく、開口端部の肉厚を０．１５０
mm未満に薄肉化することができる。

【００２０】なおこの発明の最終的な目的である缶胴の
軽量化を達成するためには、上述のように開口端部（フ
ランジ部）を０．１５０mm未満に薄肉化するばかりでな
く、缶胴体中間部の肉厚を０．０５０mm以上、０．１０
５mm未満とすることが望ましい。缶胴体全重量のうち最
も重量の大きい部分は缶胴体中間部であり、この部分の
肉厚を０．１０５mm未満とすることによって缶胴体の軽
量化を図ることができる。但し、缶胴体中間部の肉厚が
０．０５０mm未満となれば、缶の耐圧強度が不足した
り、缶を落とした時に穴が生じたりするなどの問題が生
じる。

【００２１】この発明において対象となる素板は、前述
のように要は耳率が４％以下のものであれば良く、アル
ミニウム合金、すずめっき鋼板、その他任意のものを使
用できるが、特にＪＩＳ３００４合金などのアルミニ
ウム合金が最適である。またその耳率を４％以下とする
ことは、例えば合金の成分組成を適切に調整したり、熱
処理条件を適切に設定したりすることによって達成可能
である。

【００２２】またこの発明の製造方法において、素缶胴
体を得るまでの工程は、従来のＤＩ缶、ＤＲＤ缶あるい
は３ピース缶用素缶胴体などの、底有りもしく底無しの
素缶胴体を得る場合と同様にすれば良い。

【００２３】

【実施例】３５０ml用アルミニウムＤＩ缶胴体の製造に
この発明の方法を適用した実施例および比較例を以下に
示す。

【００２４】素板としては、ＪＩＳ３００４合金相当の
Ａｌ−Ｍｎ系合金をベースとして、成分調整および製造
プロセス条件の調整によって種々の耳率とし、かつ種々
の肉厚としたアルミニウム合金素板（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．
８）を用意した。各アルミニウム合金素板を用いて、通
常の絞り−しごき加工（ＤＩ加工）によって素缶胴体を
作成し、次いでトリミング、洗浄、および２００℃×２
０分の塗装焼付処理を行なった。塗装焼付処理後の素缶
胴体の開口端部について、４段のダイネッキングを施
し、さらにフランジ加工を行なって缶胴体とした。なお
ダイネッキングにおいては、各素缶胴体ごとにクリアラ
ンスを変化させた。また素板の耳率については、直径５
８mmの円板状ブランク材に対し直径３２mmのポンチを用
いて深絞り加工を施した際のカップの耳率を、次式によ
って算定した。耳率＝｛（山高さの平均）−（谷高さの平均）｝／（谷
高さの平均）×１００（％）

【００２５】以上の実施例において、ダイネッキングに
おけるシワの発生を調べたので、その結果を各アルミニ
ウム合金素板の板厚、耳率、素缶胴体の各部の肉厚、お
よびダイネッキング加工時のクリアランスの値とともに
表１に示す。また、缶胴体の軽量化の効果についても評
価したので、その結果も表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１において、素板Ｎｏ．１、Ｎｏ．２は
いずれも従来から一般的に用いられている現行材として
の比較例であって、素板の耳率が比較的高く、かつダイ
ネッキングにおけるクリアランスも３０％以上と大きい
が、素板の板厚が厚く、素缶胴体のフランジ部の肉厚も
大きいため、ダイネッキングにおけるしわの発生は特に
認められなかった。但し、これらの場合は肉厚が現行材
のまま厚いため、軽量化の効果はない。

【００２８】次にＮｏ．３〜Ｎｏ．６は素板の板厚を薄
肉化した比較例であり、そのうちＮｏ．３の素板は素缶
胴体のフランジ部の肉厚が未だ厚いため、ダイネッキン
グのクリアランスは大きいが、シワの発生は認められな
かった。但しこの場合も缶胴体の軽量化は不充分であ
る。またＮｏ．４の場合は素缶胴体のフランジ部の肉厚
が０．１５０mm未満と薄肉化されているため、軽量化の
効果はあるが、ダイネッキングのクリアランスが大き
く、また素板の耳率も高いため、シワが発生してしまっ
た。さらにＮｏ．５も素缶胴体のフランジ部が薄肉化さ
れており、この場合素板の耳率も４％以下と小さいが、
ダイネッキングにおけるクリアランスが大きいため、シ
ワが発生してしまった。そしてまたＮｏ．６も素缶胴体
のフランジ部が薄肉化されており、この場合ダイネッキ
ングにおけるクリアランスは２０％とこの発明で規定す
る範囲内となっているが、素板の耳率が高いため、シワ
が発生してしまった。

【００２９】一方、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８は素缶胴体のフ
ランジ部肉厚、素板の耳率、ダイネッキングにおけるク
リアランスのいずれもがこの発明で規定する範囲を満し
ているものであり、これらの場合には、ダイネッキング
におけるシワの発生がなく、かつ軽量化の効果も得られ
た。

【００３０】

【発明の効果】前述の実施例からも明らかなように、こ
の発明の製造方法によれば、素板の耳率とダイスによる
口絞り加工（ダイネッキング）におけるクリアランスと
を適切に調整することによって、ダイネッキングにおい
てシワの発生を招くことなく、開口端部（フランジ部）
の肉厚を０．１５０mm未満に薄肉化することができ、そ
のため従来よりもさらに金属製缶の軽量化を図ることが
できるとともに、材料コストの低減を図ることができ、
さらにこの発明の方法を実施する場合、特殊な装置や設
備を必要とせずかつ工程数の増加もないため、経済性、
生産性を損なうこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法におけるダイスによる口絞り加
工（ダイネッキング）の際のクリアランスを説明するた
めの略解的な縦断面図である。

【図２】従来の一般的な２ピースＤＩ缶胴体の製造工程
を段階的に示すための説明図である。

【図３】従来の一般的なダイスによる口絞り加工の状況
を説明するための略解的な縦断面図である。

【符号の説明】

４素缶胴体４Ａ開口端部（フランジ部）６ダイス７中子８間隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有底もしくは無底の円筒状をなす素缶胴
体を作成した後、その開口端部に口絞り加工およびフラ
ンジ加工を施して缶胴体を製造する方法において、素材として耳率４％以下の素板を用い、かつ前記口絞り
加工時において、素缶胴体の開口端部の肉厚に対して、
口絞り加工用ダイスと中子の間隙のクリアランスを１０
〜２５％に設定してダイスによる口絞り加工を行ない、
これによってフランジ部肉厚が０．１５０mm未満の缶胴
体を得ることを特徴とする、軽量缶胴体の製造方法。