JPS58224032A - 金属容器の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、熱接着による継目を有する金属容器の製法に
関し、より詳細には熱接着剤層を介して係合された容器
素材両端縁部を高周波誘導加熱コイルで効率良（加熱し
て、熱接着による継目を形成させることから成る金属容
器の製法例関する。

高周波誘導加熱は金属素材の加熱に広く使用されている
加熱手段であり、接着鑵等の熱接着による継目を有する
金属容器の製造にも広く使用されている加熱手段である
。貝、高周波誘導加熱コイルからの高周波磁界は金属素
材で遮断されるため、従来の技術罠おいては、容器素材
の端部に施された樹脂接着剤を、重ね合せに先立って高
周波誘導加熱し、溶融された接着剤層を介して両端部を
重ね合せ、４最後に重ね合せ部を冷却下にパンピングし
て継目を形成させる方法や、樹脂接着剤層を介して係合
された容器素材の両端部の外側を高周波誘導加熱し、外
側からの伝熱によって両端部の熱接着を行う方法が採用
されている。

しかしながら、前者の方法は、継目がストレートに軸方
向に延びているラツ７°・サイド・シーム罐にように、
両端部を重ね合せ方向に押圧して熱接着を行う場合には
好都合に適用できるとしても、夫々が金属素材の絞り加
工或いは絞り−しごき加工で形成されたカップ状成形体
から成る上部体と下部体とを、それらの周状の開放端部
で接着剤を介して嵌合させて容器を形成させる場合には
、嵌合時の軸方向の押圧力により溶融接着剤層が継目外
にはみ出し、或いは開放端部に傷が発生するため、適用
することが困難である。

また、後者の方法は、継目の内側となる端部は、外側の
端部で高周波磁界が遮断されるため、熱伝導によっての
み加熱されるだけであり、しかも両端部間に介在する接
着剤層は金属に比べれば熱伝導性に著しく乏しいから、
加熱接着に著しく長い時間を必要とすると共に、この接
合すべき部分では、外側の端部が高温で内側の端部が低
温という温度勾配が必らず形成されて、均一な加熱が困
難になるという欠陥を生ずる。特に金属素材の材質がス
チールなどの強磁性体の場合には、内側とな４６いうゆ
ヵ。□□、い。

従って、本発明の目的は、前述した周状の重ね合せ継目
を備えた金属容器の製造において、熱接着剤層を介して
係合された上方体及び下方体の両端縁部を、高周波誘導
加熱によって外側の端部からも内側の端部からも同時に
しかも効率よ（加熱することが可能な方法を提供するに
ある。

本発明の他の目的は、周状継目となる係合された両端部
間に位置する熱接着剤を極めて短時間の内に、しかも均
一に高周波誘導加熱できる方法を提供するＫある。

本発明の更に他の目的は、間に熱接着剤層が介在した上
部体及び下部体の嵌合された両開放端部の各々を任意の
温度に加熱できる方法を提供するにある。・ 本発明によれば、夫々が金属製の無継目カップ状成形体
から成る上方体と下方体とを周状の開放端部同志で熱接
着剤を介して重ね合せ接合することから成る金属容器の
製造方法において、前記両端部が熱接着剤を介して係合
された継目となるべき周状部分に対して、その半周より
も小さい部分を覆うように高周波誘導加熱コイルを配置
し、該加熱コイルに通電して、上方体及び下方体の各々
にうず電流を誘導し、該周状部分と該加熱コイルとを相
対的に回転させ、これにより前記両端部を加熱して熱接
着による継目を形成させることを特徴どする金属容器の
製造方法が提供される。

本発明を以下に、添付図面に示す具体例に基づき詳細に
説明する。

本発明によるビン状の金属容器の一例を示す第１図にお
いてこのビンは、例えば錫メッキ鋼板等の金属製の無継
目カップ状成形体から成る下部体１と、金属製の無継目
カップ状成形体から成る上部体２とから成っており、こ
れらのカップ状成形体にし、開放端部６と開放端部４と
が重ね合せ接合されて、周状の側面継目５を形成するこ
とにより容器の形に一体化されている。

この具体例において、下部体１は金属素材の高度の絞り
−しごき加工で形成された背の高い薄肉側壁部６と実質
上しごき加工を受けていない厚肉の底部７とから成るカ
ップであり、一方上部体２も下部体と同様の成形で形成
された背の高い薄肉、側壁部８も上壁９とから成るカッ
プである。上部体２の側壁部８の高さは、継目５の巾と
等しいか、或いは継目中よりも若干大きい範囲内にある
。また上部体２の上壁９は上に凸のテーパー面をなして
おり、その中央には内容物の充填用乃至は成田し用の注
ぎ口１０が形成されている。

第１図に示す具体例では、下部体１の開放端部３はそれ
に近接した部分でのネックイン加工により、それ以外の
胴壁部に比して小径となるように絞られており、より大
径の上部体開放端部４内に嵌挿される。下部体開放端部
６の外面と上部体開放端部４の内面との間には熱接着性
の接着剤層１１が設けられ、下部体と上部体との接合、
固着が行われている。接着剤１１の一部は継目５からは
み出して、結目の内側に位置する金属素材切断端縁１２
に対する被覆層１６を形成していることが、耐腐食性の
点で望ましい。

上述した構造の金属製容器においては、上部体２に極め
て小さい注ぎ口１０が形成されでいるの　　′みであり
、従って、上部体２と下部体１とを嵌合させた後では、
この嵌合組立体の内部に格別の加熱機構等を挿入するこ
とは事実上不可能であり、従って嵌合部の加熱は外部か
らの加熱のみが可能であることが了解されよう。

本発明によれば、との嵌合部の外側に高周波誘導加熱コ
イルを特定の仕組で位置させて通電を行い且つ嵌合部と
コイルとを相対的に回転させることにより、外側に位置
する開放端部４のみならず、内側に位置する開放端部６
をも効率良く加熱し、接着を著しく短時間の内に行い得
るものである。

本発明の詳細な説明するための第２及び６図において、
第６図の部分断面の部分から明らかな通り、継目となる
べき周状部分５αにおいては、下方体１の端部３と上方
体２の端部４とは熱接着剤層１１αを介して嵌合により
機械的に係合されている。

本発明によれば、第２図から明らかな通り、こイ　　　
　　の周状部分５αに対して、その半周よりも小さい部
分６６を覆うように高周波誘導加熱コイル１４を配置し
電源１５からの通電を行う。

本発明、の重要な特徴の一つは、第６図から明らかな通
り、この高周波誘導加熱コイル１４への通電により、下
方体１に対して、重ね合されていない側壁部６から重ね
合された端部６に至るうず電流１６を誘導すると共に、
上方体２に対しても、重ね合されていない側壁部８から
重ね合された端部４に至るうず電流１７を誘導すること
にある。

側壁部６及び８０部分では広い面積に対応してうず電流
の電流密度は比較的低く、一方端部６及び４０部分では
、カットエツジとなっていて面積の広がりがないこと及
びエツジへの電流集中効果等によって、うず電流の電流
密度は比較的高（、この結果と・して、重ね合せ部の外
側に位置する開放端部４のみならず、その内側に位置す
る開放端部６も強く加熱されることになる。

本発明によれば、このように高周波誘導加熱コイル１４
を、重ね合されていない上方体及び下方体の側壁部６及
び８０部分で電磁結合させて、この側壁部から重ね合さ
れた端部に至るうす電流を、上方体及び下方体の各々に
誘導させることにより、熱接着剤層１１αを介して係合
された両端部６及及び４を強くしかも選択的に加熱する
ことが可能となるものである。

更に、本発明においては、高周波誘導加熱コイル１４を
、熱接着すべき周状部分５αに対して、その半周よりも
小さい部分１６を覆うように配置すること、及びこの周
状部分５αと高周波誘導加熱コイル１４とを相対的に回
転させ力から誘導加熱を行うことも極めて重要である。

即ち、高周波誘導加熱コイル１４が周状部分５ａの周囲
を覆っている場合や、或いは完全に覆りてないとしても
、周状部分５αの半周以上を覆っている場合は、上方体
２や下方体１の側壁を全周囲にわたって旋回する旋回電
流が誘導されるようになり、側壁部がら端部に至るうず
電流の比率が著しく小さくなシ、端部のみを選択的にし
かも短時間で加熱するという本発明の目的は達成するこ
とが困難となる。

しかも、本発明によれば、うず電流１６及び１７の誘導
が比較的小さい領域にわたって生じるため、加熱コイル
１４と熱接着すべき周状部分５αとを相対的に回転・す
ることによって、周状部分５αの全周にわたって、短時
間で一様な加熱が可能となるものである。

本発明による加熱方法では、周状部分５αに誘導電流を
集中させるために、特に強く加熱される周状部分の長さ
は加熱コイルで覆われる長さよりも短く、その温度分布
は加熱コイルの中心で最も高くその点よシ離れるに従い
低くなる。したがって、加熱開始から終了までに周状部
分が加熱コイルに対して回転する回転数が少ない場合に
は、周状方向の温度上昇が不均一となるので、回転数を
多くすることが特に重要となる。

本発明において、２つのうず電流１６及び１７の方向は
任意の方向であってよい。例えば、第６図に示すように
１一方の電流１６を反時計方向、他方の電流１７を時計
方向と逆向きにし、重ね合された端部６及び４０部分で
、電流の方向が略平行となるようにすることができる。

この方式を採用すると、端部６と端部４との間に電気的
に短絡した部分が在っても、うず電流の形成が円滑に行
われる。

また、第４図に示すように、一方の電流１６と他方の電
流１７とは、互いに同方向、例えば時計方向或いは反時
計方向に旋回するうず電流であってもよい。

本発明にお腔て、高周波誘導加熱コイル１４としては、
既に詳述したうず電流１６及び１７を下方体及び上方体
の各々に誘導できるようなものは全て用いることができ
る。このような高周波誘導加熱コイルの適当な例を以下
に詳述するが、本発明は勿論これらの例、に限定されな
い。

例えば、第６図に示されるタイプのうず電流を発生させ
るコイルとして、第５図に示す構造のものを用いること
ができる。

即ち、継目となるべき周状部分５αの外側に全体として
１４で示す加熱コイルを次の位置関係で配置する。先ず
、内側の開放端部６に連なる側壁部６には、電流が図面
において一定時点において４　　　　　　　上→下垂直
方向に流れるコイル部分１８と対面し、一方外側の開放
端部４に連なる側壁８には、電流が図面にお臂て、同時
点においてやはり上→下垂直方向に流れるコイル部分１
９と対面し、且つ継目となるべき部分５αには、電流が
図面において、同時点において、逆に下→上垂直方向に
流れるコイル部分２０ｔＬ、２０ｈと対面している。図
において、これらのコイル部分は断面のみで示されてい
るが、コイル部分１８はコイル部分２０αと、コイル部
分１９はコイル部分２０ｂと夫々図面のほぼ垂直方向に
連なって、二群のループを形成していることが理解され
るべきである。尚、第５図において、２１はフェライト
等の磁性材料から成る磁気コアであり、各コイル部分１
８．１９と側壁６１，８との間、或いは更にコイル部分
２０α。

２０ｂと周状部分５αとの間に、電磁結合を強め、これ
により加熱効率を増大させるために使用されている。

上述した配置を採用すると、コイル部分１８に対応して
下方体１に、またコイル部分１９に対応して上方体２に
、第６図に示すうず電流１６及び１７が夫々誘導される
ことになる。

また、第４図に示されるタイプのうず電流を発生させる
コイルとして、第６図に示すコイルが使用される。即ち
、内側の開放端部６に連なる側壁部６には、電流が図面
において一定時点において上→下垂直方向に流れるコイ
ル部分２２と対面し、一方外側の開放端部４に連なる側
壁部８には、電流が図面において、同時点において下→
上垂直方向（流れるコイル部分２３と対面し、且つ継目
となるべき部分５αは両コイル部分２２及び２６のほぼ
中間に位置している。図において、このコイル部分２２
及び２６は断面のみで示されているが、図面のほぼ垂直
方向に連なったループを形成して−いることが理解され
るべきである。この配置を採用すること、コイル部分２
２に対応して、下方体１にうず電流１６が、またコイル
部分２６に対応して上方体２にうず電流１７が第４図に
示されるように誘導されることになる。第６図に示され
るコイルを用いると、接合すべき端部において、カット
エツジによる電流の集中効果が特に大であり、端部３及
び４の一層効率的でしかも選択的な加熱が可能とな、る
。

本発明によれば、以上説明した通り、高周波誘導加熱コ
イルと加熱すべき金属素材との電磁結合を、素材両端部
が重ね合せられている部分ではなく、この重ね合せ部よ
りむしろ離れた両側壁部６及び８との間で行うことによ
り、素材両端部６．４の効率の良い加熱が可能となるも
のであり、しかも、接着剤層を間に挾んで、内外の両端
部６．４が加熱されるため、短時間でしかも均一な加熱
が可能となるものである。加熱時間が短時間であると、
溶融状態の接着剤の溢れ出る量が少くなるという利点を
有する。

本発明において、素材側壁部６及び８とコイルとを電磁
結合させる範囲、即ち、接合すべき円状部分５αを覆う
コイル１４の長さは、前述した周辺部分の半周よりも短
かいものであるが、一層好適には、第２図に示されるよ
うに、周辺部分５αの外径をＲとしたとき、コイル１４
と、前記周辺部分５αとのクリアランスＡＲがＲ７４以
内において、この周辺部５αの中心からの頂角（りが６
０乃至１５０度、特に４０乃至１００度となるようなも
のであることが望ましい。

本発明において、高周波誘導加熱コイル１４を固定し、
一方上方体と下方体との嵌合体を回転させつつ誘導加熱
を行うことが望ましく、この場合、”嵌合体、即ち接合
すべき周状部分５ａは加熱開始から終了迄に５乃至２５
回転、特に１０乃至１５回転となるよ５な回転数で回転
させながら誘導加熱を行う。コイルの配置は、前述した
制限内で種々の態様をとることができ、例えば、直線状
に加熱コイルを配置し、この加熱コイルに沿って並んだ
複数個の嵌合体を回転させながら誘導加熱を行うことが
でき、或いはターレットの各ポケットに嵌合体を回転可
能に支持させると共に、このターレットの各ポケットに
対して該嵌合体の周囲の一部を覆うようにコイルを配置
して、該嵌合体周辺部の誘導加熱を′行うことができる
。前者の方式は、イ　　　　　装置的配置が簡便である
が、加熱効率が低いと−・う面があるが、後者の方式で
は加熱効率をも高いレベルに向上させ得る。

コイルに通電する高周波電流は、この種の誘導加熱に使
用されているものは全て使用でき、例えば一般的に言っ
て、１０　ｆｆ、乃至５００　ｆｆ、の高周波が好適に
使用される。重ね合された両端部を直接誘導加熱する方
式では、２０　ｆｆｚ以下のような低い周波数でなけれ
ば、この重ね合せ部に高周波を透過させることが困難で
あり、このような低い周波数では効率が低くなるのを避
は得す、しかも両端部に外−高温及び内−低温という温
度勾配が必然的に形成されるが、本発明においては、こ
のような透過の問題なしに任意の周波数の高周波を使用
して加熱効率を高め、また温度勾配のない加熱を行うこ
とが可能となる。

加熱コイルへの入力は、容器の大きさや要求される温度
や加熱時間によっても著しく相違し、−概には規定でき
ない。１例として、径１１０．６＊ｓｌの周状継目容器
をポリエステル系接着剤を介して接合するに際し、人カ
フＫＩｉ’で０．６秒という極めて短時間で熱接着処理
が完了することが認められた。

本発明によれば、外側となる端部と内側となる端部とを
等しい温度となるように加熱することもできるし、また
これらの温度が互いに異なるように加熱することもでき
る。

本発明において、接着剤層としては、熱により溶融乃至
は軟化され、或いは活性化されて接着性を示すもめは全
て使用され、例えばポリニスグル系、ポリアミド系、酸
変性ポリオレフイン系等の熱可塑性樹脂接着剤が有利に
使用されるが、勿論これらに限定されない。

容器用素材としては、アルミニウム等の軽金属や、ブリ
キ、ティン・フリー・スチール、その他の各種表面処理
鋼板、ブラックプレート等の金属を含む素材は全て使用
され、これらの素材は各種塗料で塗装されたものであっ
ても伺等差支えない。

また、この素材は金属箔とプラスチックフィルムとのラ
ミネートであってもよく、このプラスチックフィルムが
ヒートシール性を示す場合には、これを接着剤層として
使用し得ることは当然である。

本発明を次の例で説明する。

素板厚０．２６朋のアルミ板（！＋００４材Ｈ１９）の
内外面に変性ビニル系塗料をそれぞれ全体の塗膜量が１
８０Ｍｇ／ｄが、　８０■／ｄがとなるように塗布、焼
付を行った後に２５０朋の径の円板に打抜き、通常のプ
レス加工により成形を施し、接合部端縁の内径が１１０
．６０ｍｍで中心部に直径６０酩の注ぎ口を有する上部
体を作製した。

一方、同じ塗装板よりやはり２５０龍の径の円板を打抜
き、プレス加工により成形を行って接合部端縁の外径が
１１０．５０ｍの下部体を作製した。

この下部体の端縁全周にわたって、その外面側約６朋巾
、内面側約２ｕ巾で以下のように接着剤を塗布した。す
なわち、実施例１，２ではナイロン１２の粉末を下部体
の端縁外面側６龍、内面側２朋のみが露出するようにマ
スキングした上で静電塗装を行い、更にその部分を赤外
線ヒーターにより加熱し粉体を溶融させ約８５μ落の膜
厚で接着剤皮膜を形成した。

以上のように作製した上部体と接着剤を塗布した下部体
とを嵌合した後、加熱工程そしてこれと同一スチージョ
ンに於て冷却工程を施して嵌合部の接着剤を溶融、冷却
固化させて接合を行い、上部体と下部体が接合された容
量約２０００ｍの金属容器を作製した。

各側で加熱コイル、加熱工程、冷却工程を詳述すると以
下の通りである。

実施例１゜ 本例で採用した加熱コイルの形状は、第５図に示される
ように、加熱コイル１８，１９，２０α。

２０ｈの導体の径は４闘で、上側部材２と下側部材１と
に電磁結合している加熱コイルの巻数は２ターンで、嵌
合部５αに電磁結合している加熱コイルの巻数は４ター
ンであり、被加熱物を覆う加熱コイルの頂角θは９０度
で、コイルの巾ｆｃは１０朋、中空部の巾Ｆｇは２０■
である。

加熱工程では外側部材と内側部材との温度上昇が等しく
なるように加熱コイルをセットして被加熱部材を加熱時
間内に１０回転するように回転さ）　　　　　　　せつ
つ３　Ｑ　（）　ｆｆｚの高周波誘導加熱装置により５
ＫｌＶの入力で０．５秒間加熱し、加熱終了と同時に圧
縮エア、−ノズルを用いて１秒間嵌合部に吹きつけ、冷
却を行った。

加熱終了時の外側部材、内側部材の嵌合部の温度はどち
らも２６０℃であった。

接着剤が固化する時刻での外側部材と内側部材との温度
は等しく１１５℃であった。したがって、接着剤には必
要以上の押圧力は働かず、接着剤は嵌合部より押出され
ず、嵌合部が常温になっても接着剤に引張り応力が働く
ことはない。

実施例２゜ 本例で採用した加熱コイルの形状は、第６図に示される
ように、加熱コイル２２．２３の導体の径は４龍で上側
部材２と下側部材１とに電磁結合している偏平渦巻加熱
コイルの巻数は４ターンであり、その巾１ｆｃは２０朋
、中空部の巾ｒｇは２５闘である。被加熱物を覆う加熱
コイルの頂角θは９０度である。

加熱工程では、外側部材と内側部材との温度上昇が等し
くなるように、加熱コイルの中心を嵌合部の中心より２
朋だけ下げた状態に加熱コイルをセットし、被加熱部材
を加熱時間内に１０回転するように回転させつつ、６０
０ＫＨ２の高周波誘導加熱装置により４ＫＦの入力で０
．５秒間加熱し、加熱終了と同時に圧縮エアーノズルを
用いて１秒間嵌合部に吹付け、冷却を行った。

加熱終了時の外側部材、内側部材の嵌合部の温度はどち
らも２６０℃であった。

接着剤が固化する時刻での外側部材と内側部材との温度
は等しく１１５℃であった。したがって、接着剤には必
要以上の押圧力は働かず、接着剤は嵌合部より押出され
ず、嵌合部が常温になっても接着剤に引張応力が働くこ
とはない。

比較例１ 実施例１，２において、被加熱物を覆う加熱コイルの頂
角を１８０度以上にした場合、実施例１．２で行った加
熱条件では、嵌合部は所望の温度に加熱されず、外側部
材、内側部材の嵌合部の温度を２６０℃にするためには
、いずれの場合にも、約２倍の人力電力が必要であり、
胴部６，８が異常に温度上昇し、冷却に時間がかかるな
どの問題が生じた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるビン状の金属容器の一例を示す
側断面図、 第２図は、本発明の詳細な説明するための高周波誘導加
熱コイル及び容器の断面図、 第６図及び第４図は、高周波誘導加熱コイルによって誘
導されろうず電流の状態を示す図、第５図及び第６図は
、本発明の詳細な説明するための高周波誘導加熱コイル
及び容器の側断面図であって、 側照数字１は下部体、２は上部体、６及び４は開放端部
、５は周状の側面継目、６及び８は薄肉の側壁部、１１
は接着剤層、１４は加熱コイル、１５ａ電源、１６及び
１７はうず電流、１８　、１９．２０α、２０ｂ、２２
及び２６はコイル部分、２１は磁気コアを夫々示す。 特許出願人　岸　本　　　昭 Ｌｌ　図 ／ｎ 筑２　図 幕３　図 乳４図 家５図 １０ 紙ろ図 ０ 手続補正書（自発） 昭和５７年１２月１４日 ゛　特許庁長官　　若　杉　相　夫　殿１　事件の表示 特願昭５７−１０６２２０号 ２　発明の名称 金属容器の製造方法 ３　補１１：、をする者 事件との関係　特許出願人 イ１所　　東京都千代田区内幸町１丁目６番１号名称　
（３７６）東洋製罐株式会社 ４　代　　理　　人　　〒１０５ ｆ１１斤　　　東Ｍ都港１メ愛２１丁１日１６番７号愛
宕山ブｒ護士ビル５　補正命令の１−１付 な　　し ６　補正の対象　　　　　　　　、７．−（１）−細書
第１４頁下から４行に、「外径をＲとしたとき」とある
を、 ［外径の号をＲとしたとき」 と訂正する。 （２）仝第１４頁下から６行に［クリアランスＡＲＪと
あるを、 ［クリアランスΔＲ」 と訂正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）夫々が金属製の無継目カップ状成形体から成る上
   方体と下方体とを周状の開放端部同志で熱接着剤２多介
   して重ね合せ接合することから成る金属容器の製造方法
   において、 前記両端部が熱接着剤を介して係合された継目となるべ
   き周状部分に対して、その半周よりも小さい部分を覆う
   ように高周波誘導加熱コイルを配置し、該加熱コイルに
   通電して、上方体及び下方体の各々にうず電流を誘導し
   、該周状部分と該加熱コイルとを相対的に回転させ、こ
   れにより前記両端部を加熱して熱接着による継目を形成
   させることを特徴とする金属容器の製造方法。