JPH09285826A

JPH09285826A - 絞りしごき缶の製造方法

Info

Publication number: JPH09285826A
Application number: JP8126488A
Authority: JP
Inventors: Akira Tajiri; 彰田尻; Michio Kobayashi; 美智男小林; Toshiaki Kobayashi; 敏明小林; Kenji Sudo; 建次須藤
Original assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Current assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】金属素板に塗料を塗布したプレコート板を用
いて、しごき加工率３０％以上でＤＩ缶を実際的に製造
し得るようにする。これにより成形後の塗装を不要とす
るとともに洗浄も簡略化し、さらにはＡｌ合金として３
０００番系以外の合金も使用し得るようにする。【解決手段】ＤＩ加工におけるしごき加工用ダイスと
して、入口半角３°〜２０°、出口半角１°〜２０°
で、入口半角と出口半角の交点が曲率半径０．１ｍｍ以
上の滑らかな曲面を有するものを用いる。また前記の入
口半角と出口半角との間にベアリング部が存在する場
合、入口半角とベアリング部との交点、ベアリング部と
出口半角との交点がそれぞれ曲率半径０．１ｍｍ以上の
滑らかな形状のしごき加工用ダイスを用いる。さらには
第１段目の絞り加工において揮発性の潤滑油を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は絞りしごき加工
（ＤＩ加工）によって絞りしごき缶を製造する方法に関
し、特にＤＩ加工前に予め塗装処理が施された金属素板
を用いて絞りしごき缶を製造する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にビール缶や炭酸飲料缶の用途に
は、錫メッキ鋼板（ブリキ）やアルミニウム合金板を用
いて絞りしごき加工（ＤＩ加工）により成形した絞りし
ごき缶（以下ＤＩ缶と記す）が広く使用されている。こ
のようなＤＩ缶は、金属素板を比較的大径のカップに絞
り加工（カップ成形）した後、そのカップを小径のカッ
プに再絞り加工し、次いでカップの側壁部に２回あるい
は３回のしごき加工を加えることによって製造される。
得られたＤＩ缶に対しては、通常は缶開口端のトリミン
グ、洗浄、内面塗装、外面塗装を施した後、必要に応じ
て開口部を小径に絞る１段または２段以上のネッキング
加工を行ない、さらにフランジ加工を行なって缶胴体と
する。

【０００３】図３に、従来から錫メッキ鋼板やアルミニ
ウム合金板を用いたＤＩ缶の製造に使用されているしご
き加工用ダイスを示し、またその要部の詳細な形状を図
４に示す。図３、図４において、ダイス１のダイス穴２
は、右側が素材の入口側、左側が出口側とする。ダイス
穴２における入口から出口までの間における最小内径の
部分は中心軸線と平行なベアリング部（平行部）３とさ
れており、ダイス穴２の主要部分は、入口側から前記ベ
アリング部３に向ってテーパー状に内径が縮小されるア
プローチ部４と、ベアリング部３から出口側へ向ってテ
ーパー状に内径が拡大するリリース部５とに区分され
る。アプローチ部４のテーパー角度θ₁は入口半角と称
され、リリース部５のテーパ角度θ₂は出口半角と称さ
れ、またベアリング３の軸線方向長さＬはベアリング長
さと称される。なお通常の絞りしごき缶の製造において
は、２回以上のしごき加工を施すが、その２回以上のし
ごき加工では、同一形状で内径寸法の異なるダイスを用
いるのが通常である。

【０００４】ところで錫メッキ鋼板やアルミニウム合金
板を用いた従来の一般的なＤＩ缶の製造においては、し
ごき加工用ダイスにおけるアプローチ部４とベアリング
部３との境界部分６、すなわち入口半角θ₁をなす面と
ベアリング面との交点６、およびベアリング部３とリリ
ース部５との境界部分７、すなわちベアリング面と出口
半角θ₂をなす面との交点７は、いずれもＤＩ缶の表面
品質や形状精度などを考慮して、シャープな形状、すな
わち実質的に滑らかに連続しないシャープエッジ形状と
するのが一般的である。このように交点６，７をシャー
プな形状とすることは、しごき加工において極めて重要
であり、磨耗等によりダレが生じた形状となれば、黒筋
と称される表面欠陥が生じたり、ビルドアップによる縦
傷の発生や缶切れの原因となることが知られている。な
おベアリング部３のベアリング面は、前述のように軸線
と平行な直線状とするのが通常であるが、場合によって
はわずかなテーパーを与えることもある。

【０００５】上述のようにしごき加工用ダイスの形状を
定めておくことは、金属素板を直接ＤＩ加工する場合、
すなわち金属素板表面とダイス内面とが潤滑油を介して
境界潤滑状態となる場合において欠かせない重要な技術
とされている。なおここで絞りしごき加工における潤滑
油としては、鉱物油やエステル等の合成油を主成分とす
る粘度２０〜１５０ｃｓｔ程度の油が予め金属素板に塗
油され、１段目のカップ成形（絞り加工）において同様
に鉱物油や合成油を主成分とした水溶性のクーラントが
使用され、その後の再絞り加工、しごき加工においても
同様のクーラントが使用されるのが通常である。

【０００６】ところで上述のような従来のＤＩ缶の製造
においては、ＤＩ加工後に潤滑油を洗い落とすために充
分な脱脂洗浄が必要であり、またＤＩ加工、洗浄後に内
面、外面の塗装処理が必要であるが、これらの洗浄工程
や塗装工程で排出される熱や排気ガスは、環境衛生上好
ましくないため、改善が望まれている。

【０００７】またアルミニウム合金製のＤＩ缶の場合、
使用可能なアルミニウム合金としては、３００４合金も
しくは３１０４合金で代表されるＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合
金（３０００番系合金）に限られており、合金選択の自
由度が制約されているのが実情である。すなわち、これ
らのＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金は、しごき加工性に優れて
いるが、それ以外のアルミニウム合金は、一般にしごき
加工性が劣っているため、しごき加工においてゴーリン
グが発生しやすく、連続的に安定して高品質のＤＩ缶を
製造することが困難であった。そのためしごき加工性以
外の成形性や強度が優れているアルミニウム合金であっ
てもＤＩ缶には不適当とされ、これがアルミニウム合金
製ＤＩ缶のより一層の高強度化、薄肉化のネックとなっ
ていたのである。

【０００８】この点をより詳細に説明すれば、３０００
番系のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金を用いてビール缶などの
ＤＩ缶を製造する場合、一般に板厚減少率６０％程度の
しごき加工が行なわれており、他の系のアルミニウム合
金を用いてビール缶などのＤＩ缶を製造する場合もしご
き加工で６０％程度の板厚減少率が望まれるが、例えば
強度が３０００番系合金より格段に高くかつしごき加工
性以外の成形加工性が優れている５１８２合金などのＡ
ｌ−Ｍｇ系合金（５０００番系合金）にＤＩ加工を施し
た場合、３０％程度以上の板厚減少率のしごき加工では
破断（缶切れ）が生じてしまい、したがって実際上５０
００番系合金をＤＩ缶に使用することは困難であった。
したがって従来のＤＩ缶に使用されている３０００番系
合金よりも高強度を有する他のアルミニウム合金、例え
ば５０００番系合金を用いてＤＩ缶のより一層の高強度
化、薄肉化を図ることは、従来は困難とされていたので
ある。

【０００９】一方、しごき加工を伴なわないＤＲ缶やＤ
ＲＤ缶などの深絞り缶の製造においては、成形後に塗装
を施す代りに、予め成形前の平板状の金属素板に対して
有機樹脂を塗布（プレコート）しておいたり、あるいは
有機樹脂フィルムを被覆（ラミネート）しておき、その
プレコート板もしくはラミネート板について深絞り加工
などの製缶加工を行なうことが、従来から一部で実用化
されている。そしてＤＩ缶の製造についても、同様にプ
レコート板やラミネート板を用いてＤＩ加工を行なうこ
とによって、ＤＩ加工後の塗装処理を省くことが考えら
れており、例えば特開昭５６−１０４５１号あるいは特
開昭６０−１７０５３２号等においてラミネート板を用
いたＤＩ缶の製造方法が提案されている。

【００１０】前述のようにプレコート板を用いてＤＩ加
工を行なう場合、ＤＩ加工前に金属素板に対して塗装を
行なう必要があるが、ＤＩ加工された深い缶形状を有す
るＤＩ缶胴に対して塗装処理を行なう場合と比較すれ
ば、平板状の金属素板に対しての塗装処理は格段に簡単
かつ容易に行なうことができ、これに伴なって塗装処理
における排出熱や排出ガスをＤＩ加工後の塗装処理の場
合と比較して格段に少なくすることが可能となる。また
ＤＩ加工後の潤滑剤の洗浄除去に関しても、プレコート
板に対するしごき加工では金属素板に対する直接的なし
ごき加工の場合とは異なる除去容易な潤滑剤を使用し得
る可能性があり、したがって洗浄工程の簡略化も図り得
ると考えられる。したがってトータル的に生産性の向上
を図り得るとともに、環境衛生面での問題も少なくなる
と考えられる。

【００１１】さらに、プレコート板に対してＤＩ加工を
行なう場合、しごき加工時において金属素板表面が塗膜
によって覆われているため、金属素板と金型との直接的
な摩擦がなく、そのため金属素板自体には、それを直接
しごき加工する場合のような高いしごき加工性が要求さ
れなくなり、その結果、アルミニウム合金製ＤＩ缶を製
造する場合でも、使用するアルミニウム合金がしごき加
工性に優れたＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金（３０００番系合
金）に制限されなくなって、強度等がより優れた他のア
ルミニウム合金をＤＩ缶に使用し得るようになり、それ
によりＤＩ缶のより薄肉化、高強度化を図り得るように
なると考えられる。

【００１２】例えば５０００番系合金は、既に述べたよ
うに３０００番系合金より格段に高強度を有し、かつし
ごき加工性以外の成形性は優れており、このような５０
００番系合金をＤＩ缶用の金属素板として用いた場合で
も、前述の如くプレコート板としておけば、金属素板自
体には優れたしごき加工性が特に要求されないため、板
厚減少率６０％程度のしごき加工も可能となり、安定し
てＤＩ缶を製造し得るようになり、またこのように従来
の３０００番系合金よりも高強度のアルミニウム合金を
ＤＩ缶に適用することによって、ＤＩ缶のより一層の高
強度化、薄肉化を図ることができると考えられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにプレコー
ト板に対して実際にＤＩ加工を施す場合、現実には次の
ような問題があり、そのため実際の量産規模での製缶に
はほとんど適用されていなかったのが実情である。

【００１４】すなわち、板厚減少率が３０％未満程度の
軽度のしごき加工では大きな問題はないが、板厚減少率
３０％以上のしごき加工を行なう場合、カップの側壁部
の塗膜の密着性が著しく低下し、この塗膜に擦り傷や亀
裂が生じたり、剥離が発生することが多く、製品外観を
損なって商品価値が低下してしまう。もちろん板厚減少
率３０％以上のしごき加工でも、加工後の目視による外
観では何ら問題がないように見える場合もあるが、その
場合でもエナメルレーター値（ＥＲＶ）として測定され
る金属露出量が異常に高くなっているのが通常である。
そしてビール缶や飲料缶のような深い缶胴体を成形する
場合、板厚減少率３０％以上の苛酷なしごき加工、一般
には６０％程度のしごき加工が要求されるのが通常であ
り、そのため前述のように板厚減少率３０％以上のしご
き加工で製品不良が生じることは、実際にプレコート板
をＤＩ加工に適用しようとする上において大きな障害と
なっている。

【００１５】前述のように板厚減少率３０％以上のしご
き加工で製品不良が生じる原因としては、先ず塗料の性
能不足が考えられる。すなわち、塗膜の伸びや強度がＤ
Ｉ加工に耐えられる充分な性能を有していないことが考
えられる。また別の原因として、しごき加工のダイス形
状に問題があり、従来の金属素板に対する直接的なしご
き加工に使用されていたダイスの形状が、塗装処理を施
したプレコート板のしごき加工に不適当であったことが
考えられる。

【００１６】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、前述のようなプレコート板をＤＩ加工するに
あたって、３０％以上の板厚減少率のしごき加工を施し
ても塗膜の損傷や亀裂、剥離が生じることがなく、これ
によりプレコート板を用いてのＤＩ缶の製造を実際的に
可能とし、またこれに伴ってＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金以
外のアルミニウム合金板をＤＩ缶に適用し得るようにし
たＤＩ缶の製造方法を提供し、またそのＤＩ缶の製造に
適したしごき加工用ダイスを提供することを目的とする
ものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するため、本発明者が鋭意実験・検討を重ねた結果、絞
り加工用ダイスの形状を従来の通常の金属素板のＤＩ加
工に使用されていたものとは異なる特定の形状とし、併
せて塗膜の特性を適切に選定することによって、前述の
問題を解決し得ることを見出し、この発明をなすに至っ
た。

【００１８】具体的には、請求項１の発明は、塗料をプ
レコートして表面に塗膜が形成された金属素板に対し、
絞り加工を施した後、再絞り加工およびしごき加工を施
して、絞りしごき缶を製造する方法において、前記塗料
として塗膜単体での伸びが２．５％以上のものを用い、
かつ塗膜の膜厚を３μｍ以上とし、前記しごき加工にお
けるダイスとして、ダイス入口半角が３°〜２０°の範
囲内、ダイス出口半角が１°〜２０°の範囲内で、しか
も入口半角をなす面と出口半角をなす面との交点が曲率
半径０．１ｍｍ以上の湾曲面で形成されているダイスを
用い、板厚減少率３０％以上のしごき加工を施すことを
特徴とするものである。

【００１９】また請求項２の発明は、塗料をプレコート
して表面に塗膜が形成された金属素板に対し、絞り加工
を施した後、再絞り加工およびしごき加工を施して、絞
りしごき缶を製造する方法において、前記塗料として塗
膜単体での伸びが２．５％以上のものを用い、かつ塗膜
の膜厚を３μｍ以上とし、前記しごき加工におけるダイ
スとして、ダイス入口半角が３°〜２０°の範囲内、ダ
イス出口半角が１°〜２０°の範囲内で、しかも入口半
角をなす面と出口半角をなす面との間にダイス中心軸線
と実質的に平行なベアリング部を有し、かつ入口半角を
なす面とベアリング部との交点、および出口半角をなす
面とベアリング部との交点がそれぞれ曲率半径０．１ｍ
ｍ以上の湾曲面で形成されているダイスを用い、板厚減
少率３０％以上のしごき加工を施すことを特徴とするも
のである。

【００２０】さらに請求項３の発明は、請求項１、請求
項２のいずれかに記載の絞りしごき缶の製造方法におい
て、第１段階の絞り加工で揮発性の潤滑油を使用して絞
り加工を行なうことを特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】この発明のＤＩ缶の製造方法にお
いては、ＤＩ加工前の素材として予め塗料をプレコート
した金属素板（以下これをプレコート板と記す）を用い
る。そしてＤＩ缶の製造のための絞り加工、再絞り加
工、しごき加工のうち、特にしごき加工において板厚減
少率３０％以上のしごきを加える場合を対象としてい
る。

【００２２】ここで板厚減少率は、ＤＩ加工前の素材
（プレコート板）の板厚をｔ₀とし、ＤＩ加工後の缶胴
側壁の板厚をｔ₁としたとき、（ｔ₀−ｔ₁）／ｔ₀×
１００％で規定される。絞り加工、再絞り加工では缶胴
側壁の板厚は実質的に減少しないから、上記の板厚減少
率でしごき加工の加工度が表わされる。但し一般にＤＩ
缶の製造では２回以上のしごき加工を行なうのが通常で
あり、上記の板厚減少率は、複数回のしごき加工を通じ
てのトータルのしごき加工率に相当する。

【００２３】しごき加工の板厚減少率は少ない方が塗膜
の傷付きや剥離が少ないことはもちろんであるが、板厚
減少率が３０％未満ではＤＩ加工の最大のメリットであ
る薄肉化、軽量化が充分に達成されない。またこの発明
では、従来の方法では塗膜に傷付きや剥離が生じやすか
った板厚減少率３０％以上のしごき加工でもこれらの傷
付きや剥離が生じないようにすることを目的としてお
り、さらにアルミニウム合金を金属素板として用いる場
合に、従来ＤＩ缶に使用されているＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系
（３０００番系）の合金以外の系のしごき加工性に劣る
アルミニウム合金でも３０％以上の板厚減少率のＤＩ加
工を可能とすることを目的としている。したがってこれ
らの観点から、この発明では板厚減少率３０％以上と規
定している。なお板厚減少率の上限は特に規定しない
が、８０％程度以下とするのが通常である。

【００２４】次にこの発明で用いるプレコート板につい
て説明する。

【００２５】この発明で用いるプレコート板の塗膜とし
ては、板厚減少率３０％以上のしごき加工に耐え得るよ
うに、基本性能として伸びが２．５％以上の塗膜性能を
有し、また塗膜厚みが３μｍ以上であることが必要であ
る。塗膜性能として伸びが２．５％に満たなければ、Ｄ
Ｉ加工、特に苛酷なしごき加工に追随できず、塗膜に亀
裂や剥離が生じることがある。また特に限定はしない
が、塗膜は２×１０⁸ｄｙｎ／ｃｍ²以上の破壊強度を
有することが望ましい。破壊強度が２×１０⁸ｄｙｎ／
ｃｍ²に満たなければ、ＤＩ加工やストリッピング（Ｄ
Ｉ加工された缶をパンチから抜き取る工程）あるいはカ
ップや缶の搬送工程で塗膜に傷が入りやすくなる。した
がって基本性能として、塗膜の状態で伸び２．５％以
上、望ましくは破壊強度２×１０⁸ｄｙｎ／ｃｍ²以上
の塗膜性能を有する塗料を選択する必要がある。伸び
２．５％という値は塗膜単体での伸び値であり、３０％
以上という実際の絞りしごき加工の加工度に比べれば極
めて小さい値であるが、塗装された状態では充分加工に
耐えられる値である。

【００２６】また塗膜厚は３μｍ以上必要である。３μ
ｍ未満ではＤＩ加工時に塗膜剥離や金属素板の露出が生
じやすく、露出した部分にはゴーリングが発生する。塗
膜厚の上限については特に規定しないが、必要に応じて
決めれば良く、一般には５０μｍ以下が適当であり、ま
たこれ以上厚く塗装することは不経済である。なお耐食
性等も考慮すれば、塗膜厚みは４μｍ以上が最も望まし
い。

【００２７】プレコート板として予め金属素板に塗布さ
れる塗料の具体的種類としては、前述の塗膜伸びを満た
すものであれば、熱硬化性あるいは熱可塑性樹脂からな
る任意の塗料から選択できる。例えばエポキシ系塗料、
ビニル系塗料、アクリル系塗料、ウレタン系塗料、ポリ
エステル系塗料、合成ゴム系塗料等の単独または２以上
の組合わせが使用される。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あるいは水性分散液また
は水溶液の形で、ローラー塗装、スプレー塗装、あるい
は静電塗装等によって金属素板に塗布処理すれば良く、
また必要により焼付け処理を行っても良い。

【００２８】前述のような塗料が塗布される金属素板は
特に限定されるものではなく、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金あるいは冷延鋼板を使用することができ
る。特にこの発明の場合、プレコート板としてＤＩ加工
に供されるため、金属素板表面と金型とが直接接触する
ことがないから、金属素板自体の潤滑性は考慮しなくて
良い。したがってアルミニウム合金を用いる場合、従来
使用されていた３００４合金、３１０４合金で代表され
るＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系の３０００番系合金以外の合金、
すなわちしごき加工性が劣っていてＤＩ缶に不適当とさ
れていたアルミニウム合金も用いることができる。例え
ばＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系等のアルミニウム合金を用いること
ができ、またＤＣ鋳造鋳塊を用いたアルミニウム合金圧
延板に限らず、連続鋳造圧延を適用して得られた圧延板
を用いることもできる。このように３０００番系以外の
アルミニウム合金を使用可能とすることにより、ＤＩ缶
に使用するアルミニウム合金の選択の幅が著しく拡が
り、強度を重視してＤＩ缶の薄肉化、軽量化を図った
り、低コスト化を図ったりすることができる。特に５１
８２合金で代表されるＡｌ−Ｍｇ系（すなわち５０００
番系）の合金は高強度を有していて、しごき加工性以外
の成形加工性が優れていることから、ＤＩ缶の高強度
化、薄肉化に最適である。

【００２９】なお金属素板に対しては、塗料の塗布前
に、塗膜の密着性、あるいは耐食性、加工性を向上させ
るために表面処理を施しておくことが望ましい。例えば
アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理として
は、クロム酸処理あるいは燐酸／クロム酸処理が好適に
適用される。この場合、金属クロム換算で１０〜３００
ｍｇ／ｍ²の処理が行われることが望ましい。一方鋼板
の表面処理としては、亜鉛メッキ、錫メッキ、ニッケル
メッキ、クロム酸処理、電解クロム酸処理等が適用され
る。例えば電解クロム酸処理鋼板の場合には、１０〜２
００ｍｇ／ｍ²の金属クロム層と金属クロム換算で１〜
５０ｍｇ／ｍ²のクロム酸化物を備えたものが適当であ
る。また０．５〜１１．５ｍｇ／ｍ²の錫メッキ量の硬
質ブリキ板の場合は、金属クロム換算で１〜３０ｍｇ／
ｍ²となるようなクロム酸処理あるいは燐酸／クロム処
理が行われることが望ましい。

【００３０】なお金属素板の板厚は特に限定せず、金属
の種類、容器の用途あるいはサイズにより適切に定めれ
ば良いが、一般には０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の板
厚とする。

【００３１】次にこの発明において重要な絞り加工用ダ
イスの形状について説明する。

【００３２】図１に請求項１の方法で使用される絞り加
工用ダイスの要部を拡大して示し、また図２に請求項２
の方法で使用される絞り加工用ダイスの要部を拡大して
示す。

【００３３】図１のダイスの場合、アプローチ部４のテ
ーパー角、すなわち入口半角θ₁は３〜２０°の範囲内
とされ、リリース部５のテーパー角すなわち出口半角θ
₂は１〜２０°の範囲内とされる。そしてアプローチ部
４とリリース部５との間にベアリング部は形成されてお
らず、これらのアプローチ部４とリリース部５との境界
位置Ｐ₁、すなわち入口半角θ₁をなす面と出口半角θ
₂をなす面との交点Ｐ₁は、シャープなエッジを持たな
い曲面、すなわち曲率半径Ｒ₁が０．１ｍｍ以上の滑ら
かな湾曲面となるように作られている。

【００３４】一方図２のダイスの場合、アプローチ部４
とリリース部５との間に、軸線方向と実質的に平行なベ
アリング部３が形成されており、アプローチ部４の入口
半角θ₁、リリース部５の出口半角θ₂は、それぞれ図
１のダイスの場合と同様に３〜２０°の範囲内、１〜２
０°の範囲内とされる。そしてアプローチ部４とベアリ
ング部３との境界位置Ｐ₂、すなわち入口半角θ₁をな
す面とベアリング面との交点Ｐ₂、およびベアリング部
３とリリース部５との境界位置Ｐ₃、すなわちベアリン
グ面と出口半角θ₂をなす面との交点Ｐ₃は、それぞれ
シャープエッジを持たない曲面、すなわち曲率半径
Ｒ₂，Ｒ₃がそれぞれ０．１ｍｍ以上の滑らかな湾曲面
となるように作られている。

【００３５】ここで、アプローチ部４はしごき加工すべ
き材料（プレコート板）に対して塑性変形を与える部分
であり、そのアプローチ部４の入口半角については、金
型（ダイスおよびパンチ）と材料、特にパンチと材料と
の摩擦状態により大きな影響を受けるが、３°未満ある
いは２０°を越えれば、軸方向荷重が高くなり、破断
（缶切れ）が発生しやすくなる。そこで入口半角の角度
は３〜２０°の範囲内とした。なお摩擦条件としては、
ダイスと材料との摩擦係数をμ₁、パンチと材料との摩
擦系数をμ₂とすれば、μ₁＜μ₂として、μ₁をでき
るだけ小さくすることが望ましい。なおまた、入口半角
の最も望ましい範囲は、５°〜１５°である。

【００３６】一方ダイス出口側のリリース部５は、しご
き加工された材料と金型とが必要以上に接触することを
防ぐために材料を逃す部分である。このリリース部５の
出口半角θ₂が１°未満では接触長さが長くなってＤＩ
缶側壁部に傷が生じやすくなり、また２０°を越えれば
接触長さは短くなるが、しごき加工が不安定となって、
偏肉などの形状不良が発生しやすくなる。そこで出口半
角θ₂は１°〜２０°の範囲内とした。

【００３７】さらに図１のダイスにおける入口半角θ₁
をなす面と出口半角θ₂をなす面との交点Ｐ₁、図２の
ダイスにおける入口半角θ₁をなす面とベアリング面と
の交点Ｐ₂、ベアリング面と出口半角θ₂をなす面との
交点Ｐ₃は、前述のようにシャープな形状とせず、曲率
半径Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃がそれぞれ０．１ｍｍ以上の滑ら
かな曲面とする必要がある。従来の一般的な場合のプレ
コートされていない金属素板に対して潤滑油を介して直
接的にしごき加工を施す場合には、このような交点をシ
ャープエッジ形状とすることが表面欠陥や缶切れの発生
を防ぐための重要な要件となっていたが、この発明のよ
うに予め塗装処理を施したプレコート板についてしごき
加工を施す場合、これらの交点がシャープな形状では逆
に塗膜の剥離や傷付きの原因となって、製品不良を招い
てしまう。このような塗膜の剥離や傷付きを防止するた
めには、これらの交点を曲率半径Ｒ₁〜Ｒ₃が０．１ｍ
ｍ以上の滑らかな曲面とすることが必要不可欠であり、
曲率半径Ｒ₁〜Ｒ₃が０．１ｍｍ未満ではその効果が充
分に得られない。なおこれらの交点の曲率半径Ｒ₁〜Ｒ
₃の上限は特に規定しないが、金型全体の寸法から考え
て常識的な範囲内であれば良い。例えば入口半角１０
°、出口半角５°でベアリング長さＬが０．５ｍｍの場
合、交点Ｐ₂，Ｐ₃に１０ｍｍのＲを設けようとしても
幾何学的に不可能である。

【００３８】なお図２のようにベアリング部３を設ける
場合のベアリング長さＬは０．２５〜１ｍｍの範囲内と
することが望ましい。このようにベアリング部３を設け
るのは、しごき加工をより安定化するためであるが、ベ
アリング長さＬが０．２５ｍｍ未満ではその効果が少な
く、１ｍｍを越えればＤＩ缶と金型との接触長さが長く
なって、ＤＩ缶側壁部に傷が生じやすくなる。

【００３９】さらにこの発明の方法によりＤＩ缶を製造
する場合のＤＩ加工における潤滑方法について説明す
る。

【００４０】１段目のカップ成形（絞り加工）において
は、請求項３において規定したように揮発性の潤滑油を
使用する。プレコート板に対する絞り加工においては塗
膜の保護のために潤滑油を使用する必要があり、この場
合従来と同様な鉱物油や合成油あるいはこれらを水中に
分散させた水溶性の潤滑油を用いることもできるが、そ
の場合にはこの発明の１つの目的である、洗浄工程のコ
スト削減効果が得られない。そこで請求項３の発明にお
いては、１段目のカップ成形のための絞り加工において
揮発性の潤滑油を使用することとした。揮発性の潤滑油
としては、例えばα−オレフィンを主成分とした粘度２
ｃｓｔ以下の潤滑油がある。このような潤滑油を用いる
ことにより、１段目のカップ成形において潤滑効果が得
られるだけでなく、その後の再絞り、しごき加工におい
ても若干の潤滑効果が期待され、一方揮発性の潤滑油を
用いているため、ＤＩ加工終了後の残存油はほとんどな
く、したがって洗浄が不要となり、また簡単な洗浄を行
うにしても、洗浄工程の充分なコスト削減を図ることが
できる。

【００４１】２段目の再絞り加工およびその後のしごき
加工においては、冷却と潤滑を目的としてソリューショ
ンタイプの水溶性潤滑剤を使用することが望ましい。ソ
リューションタイプの水溶性潤滑剤としては、例えば水
に若干の脂肪酸石鹸や界面活性剤、防錆剤等を添加した
ものが適当である。この場合も、１段目のカップ成形と
同様に、鉱物油や合成油あるいはこれらを水中に分散さ
せた水性潤滑油の使用は、洗浄工程の充分な削減効果が
得られなくなるから、避けることが望ましい。

【００４２】

【実施例】

実施例１ＤＣ鋳造法により得られた鋳塊を用いて得られた３００
４合金からなる板厚０．３ｍｍのアルミニウム合金素板
と、同じくＤＣ鋳造法により得られた鋳塊を用いて得ら
れた板厚０．３ｍｍの５１８２合金からなるアルミニウ
ム合金素板、および連続鋳造圧延法（ＣＣ）として双ロ
ール法を適用して得られた３００４合金からなる板厚
０．３ｍｍのアルミニウム合金素板に対し、それぞれ常
法により２０ｍｇ／ｍｍ²のクロメート処理を施した
後、塗料として、エポキシフェノール、エポキシユリ
ア、塩ビオルガノゾル、水性エポキシアクリルのいずれ
かを常法により塗装し、ＤＩ加工用素板（プレコート
板）とした。同時に比較サンプルとしてこれらのアルミ
ニウム合金素板の無処理材（クロメート処理および塗装
を行なわなかったもの）も用意した。これらのＤＩ加工
用素板を用いて、絞り加工によりブランク径１４５ｍｍ
φ、カップ径８７ｍｍφのカップ成形を行なった。この
カップ成形における潤滑油としては、粘度２ｃｓｔのα
−オレフィン系揮発油を用いた。続いてこのカップに、
トータル板厚減少率６３％の再絞り加工−しごき加工を
行なった。再絞り加工−しごき加工のクーラントとして
は、純水に対して脂肪酸石鹸、界面活性剤、防錆剤等か
らなる原液を濃度２％で添加したノニオン系ソリューシ
ョンクーラントを使用した。しごき加工に用いたダイス
の形状は、図２に示すようにベアリング部を有するもの
で、入口半角θ₁＝８°、出口半角θ₂＝５°、ベアリ
ング長さＬ＝０．５ｍｍ、入口半角および出口半角とベ
アリング部との交点Ｐ₂，Ｐ₃はそれぞれ曲率半径Ｒ₂
＝１ｍｍ、Ｒ₃＝１ｍｍの滑らかな形状とした。比較の
潤滑方法として、下記の潤滑方法Ｂとして示すように合
成エステル系エマルションも使用した。

【００４３】使用した各塗料の特性および成形結果を表
１に示す。なお表１中において潤滑方法Ａ，Ｂはそれぞ
れ次の通りである。潤滑方法Ａ：カップ成形（絞り加工）；粘度２ｃｓｔのα−オレフィ
ン系揮発油再絞り−しごき加工；濃度２％ノニオン系ソリューショ
ンクーラント潤滑方法Ｂ：カップ成形（絞り加工）；濃度３０％の合成エステル系
エマルション再絞り−しごき加工；濃度４％合成エステル系エマルシ
ョン

【００４４】

【表１】

【００４５】Ｎｏ．１，２，３は無処理材の比較例であ
り、ＤＩ缶に従来から使用されている３００４合金−Ｄ
Ｃ材では特に問題ないが、５１８２合金−ＤＣ材や３０
０４合金−ＣＣ材では、しごき加工においてゴーリング
が発生した。一方、塗膜を形成した素板（プレコート
板）を用いた場合、塗料として塗膜伸びが２．５％以上
のエポキシフェノールや塩ビオルガノゾル、エポキシア
クリルを使用した場合には良好なＤＩ加工性を示し、外
観品質が良好なＤＩ缶を得ることができた。これに対し
塗膜伸びが２．５％未満のエポキシユリアを用いた場合
（Ｎｏ．６，７）は、塗膜の剥離や亀裂が発生した。ま
た加工性の良い塗料でも塗膜厚３μｍ未満の場合（Ｎ
ｏ．５，１１）は、一部塗膜剥離が発生した。

【００４６】実施例２実施例１のＮｏ．１０の条件でしごき加工用のダイスの
条件のみを変更して加工性の評価を行なった。ダイス条
件を表２に、ＤＩ試験の結果を表３に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】Ｎｏ．１０，１２，１６，１７は本発明例
であり、これらのうちＮｏ．１２はベアリング長さが０
ｍｍで請求項１の発明に対応する例、その他は請求項２
の発明に対応する例である。これらの本発明では、いず
れも良好なＤＩ加工性を示した。一方Ｎｏ．１３，１４
はダイス形状をシャープエッジとした例であり、この場
合はＤＩ加工後の塗膜に弱い擦り傷が発生した。またＮ
ｏ．１５はダイス入口半角、出口半角が小さ過ぎた比較
例であり、Ｎｏ．１８はダイス半角が大き過ぎた例であ
るが、いずれの場合も缶切れが発生した。

【００５０】実施例３実施例１において加工性が良好であったＮｏ．８および
Ｎｏ．１０の条件で潤滑方法を変えてＤＩ加工を行な
い、その後の洗浄性の評価を行なった。すなわち、ＤＩ
加工後の缶を湯温７０℃で３０秒間スプレー洗浄し、引
続き２００℃で３分間の熱風乾燥を行なった後、インク
テストにより濡れ性の評価を行なった。比較サンプルと
して、Ｎｏ．１の条件でも同様の評価を行なった。結果
を表４に示す。

【００５１】

【表４】

【００５２】いずれの潤滑方法でもＤＩ加工性は良好で
あるが、潤滑方法Ｂを適用してＤＩ加工を行なったＮ
ｏ．１，１９，２０では洗浄性が悪く、インクテストで
はじきを生じた。一方本発明例の潤滑方法Ａを適用して
ＤＩ加工を行なったＮｏ．８，１０は良好な洗浄性を示
した。

【００５３】

【発明の効果】この発明の絞りしごき缶の製造方法によ
れば、金属素板に予め塗料をプレコートしたプレコート
板に対して、板厚減少率３０％以上のしごき加工を含む
ＤＩ缶加工を施しても、塗膜の亀裂発生や傷付き、剥離
が生じることがなく、外観品質の良好なＤＩ缶を得るこ
とができ、そのためプレコート板を用いてのＤＩ缶の製
造を実際の量産的規模の製造工程で実用化することが可
能となった。そしてこのようにプレコート板を用いるこ
とから、成形後のＤＩ缶の塗装が不要となって、塗装工
程のコスト削減を図ることができ、また潤滑油として除
去が容易な揮発性のものを使用可能となって、洗浄工程
のコスト削減を図ることができ、またそれに伴ない、こ
れらの工程で排出される熱や排気ガスの減少を図って安
全衛生上も有利とすることができる。さらに、プレコー
ト板に対してＤＩ加工を施すことから、金属素板自体に
対しては優れたしごき加工性が要求されなくなり、その
ため金属素板としてアルミニウム合金を用いる場合で
も、従来の３００４合金や３１０４合金で代表されるＡ
ｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金（３０００番系合金）に限定され
ることなく、他のアルミニウム合金も使用し得るように
なってアルミニウム合金選択の自由度が拡大され、例え
ば５１８２合金などのしごき加工性は低いが高強度を有
するアルミニウム合金をＤＩ缶に使用することが可能と
なり、その結果ＤＩ缶の一層の高強度化、薄肉化を図る
ことができ、また製造コストが低コストではあるが従来
はＤＩ加工性が悪いためＤＩ缶に用いられていなかった
連続鋳造圧延材も適用可能となり、このような連続鋳造
圧延材の適用によるコスト低減も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明で使用される絞り加工用ダイスの一例
の要部を拡大して示す断面図である。

【図２】この発明で使用される絞り加工用ダイスの他の
例の要部を拡大して示す断面図である。

【図３】従来の一般的な絞り加工用ダイスを全体的に示
す断面図である。

【図４】図３に示される従来の絞り加工用ダイスの要部
を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１ダイス３ベアリング部４アプローチ部５リリース部 θ₁ 入口半角 θ₂ 出口半角Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃ 交点Ｌベアリング長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須藤建次東京都中央区日本橋室町４丁目３番18号スカイアルミニウム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塗料をプレコートして表面に塗膜が形成
された金属素板に対し、絞り加工を施した後、再絞り加
工およびしごき加工を施して、絞りしごき缶を製造する
方法において、前記塗料として塗膜単体での伸びが２．５％以上のもの
を用い、かつ塗膜の膜厚を３μｍ以上とし、前記しごき
加工におけるダイスとして、ダイス入口半角が３°〜２
０°の範囲内、ダイス出口半角が１°〜２０°の範囲内
で、しかも入口半角をなす面と出口半角をなす面との交
点が曲率半径０．１ｍｍ以上の湾曲面で形成されている
ダイスを用い、板厚減少率３０％以上のしごき加工を施
すことを特徴とする、絞りしごき缶の製造方法。
【請求項２】塗料をプレコートして表面に塗膜が形成
された金属素板に対し、絞り加工を施した後、再絞り加
工およびしごき加工を施して、絞りしごき缶を製造する
方法において、前記塗料として塗膜単体での伸びが２．５％以上のもの
を用い、かつ塗膜の膜厚を３μｍ以上とし、前記しごき
加工におけるダイスとして、ダイス入口半角が３°〜２
０°の範囲内、ダイス出口半角が１°〜２０°の範囲内
で、しかも入口半角をなす面と出口半角をなす面との間
にダイス中心軸線と実質的に平行なベアリング部を有
し、かつ入口半角をなす面とベアリング部との交点、お
よび出口半角をなす面とベアリング部との交点がそれぞ
れ曲率半径０．１ｍｍ以上の湾曲面で形成されているダ
イスを用い、板厚減少率３０％以上のしごき加工を施す
ことを特徴とする、絞りしごき缶の製造方法。
【請求項３】請求項１、請求項２のいずれかに記載の
絞りしごき缶の製造方法において、第１段階の絞り加工で揮発性の潤滑油を使用して絞り加
工を行なうことを特徴とする、絞りしごき缶の製造方
法。