JPS6220099B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は周状の側面継目を有する絞りしごき金
属容器の製法に関し、より詳細には耐圧性、軽量
性、耐衝撃性の組合せに優れた新規絞りしごき金
属容器の製法に関する。 （従来の技術） ビール、炭酸飲料等の自生圧力を有する内容物
に対する容器として、所謂絞りしごき罐が広く使
用されている。 この絞りしごき罐は、円板等の形状に打抜いた
金属素材を、絞りポンチと絞りダイスとの間でカ
ツプの形に絞り成形し、次いでこのカツプ状成形
物の側壁をしごきポンチとしごきダイスとの間で
しごき加工して側壁を薄肉化することにより製造
される。 絞りしごき罐において、容器側壁を可及的に薄
肉化することは、罐体の容積当りの重量を軽減さ
せ、また罐体製造に必要な金属素材のコストを低
減させるために大いに望ましいことである。 しかしながら、このような要求は、罐詰の製造
上大きな制約を受け、未だ満足されるに至つてい
ない。即ち罐体の側壁部を薄肉化する場合には、
これに伴なつて罐体の座屈強度が当然低下する。
一方、罐蓋の二重巻締において、巻締機で罐体に
加わる軸荷重は120乃至200Kgのオーダーであり、
側壁部を或る限度以上に薄肉化する場合には罐蓋
の二重締そのものが困難となるという問題を生じ
る。 更に、絞りしごき罐において構造的に最も弱い
部分は、罐蓋との巻締部であり、落下等の衝撃に
よりこの部分の破壊やリークが生じることが問題
となる。 二重巻締の代りに側面に周状継目を有する絞り
成形罐も既に知られており、例えば特開昭55―
33827号公報には、アルミニウム板をプレス成形
して容器半体（上部体と下部体）とを製造し、成
形後の容器半体に封孔処理を含めたアルマイト又
はベーマイト処理を行い、容器半体の接合部間に
接着剤を施こして胴部間で接合を行うことが記載
されている。 （発明が解決しようとする問題点） 上記文献には、アルマイト処理に代えてエポキ
シ系樹脂の塗装を形成した容器では、耐圧性能も
低下し、落下試験では接着剤の剥離を生じ、更に
漏水も生じることが示されている（実施例１）。 しかしながら、罐の腐食を防止し且つ内容物へ
の金属溶出を防止するためには、罐への保護塗膜
の塗布は必須不可欠であり、このように保護塗膜
を設けた場合に、継目の接着強度が大きく低下す
ることは、周状の側面継目を有する金属罐を飲料
罐詰の用途に実用化するために是非解決しなけれ
ばならない技術的課題である。 即ち、本発明は、周状側面継目を有する金属罐
における上記欠点を解消し、周状の側面継目での
接着剤の接着性及び保護塗膜の接着性を向上させ
ることを課題とする。 （問題点を解決するための手段） 本発明による周状の側面継目を有する絞りしご
き金属容器の製法は、下記の三工程の結合、即ち
金属素材をしごき率が20％以上なるように絞りし
ごき加工に賦し、得られる無継目カツプに開放端
部の端縁を含めてリン酸及び／又はクロム酸によ
る表面処理と、耐腐食性保護塗料による塗装処理
とを行つて背の高い下部体を製造する工程；予じ
め耐腐食性保護塗料で塗装された金属素材を絞り
加工に賦し、側壁に比して小径の注ぎ口を形成し
て背の低い上部体を製造する工程；及び下部体と
上部体とをそれらの開放端部同志で嵌合させ、そ
れらの間に介在させた熱融着性接着剤で接合する
工程から成ることを特徴とする。 （作用） 本発明による容器の一例を示す第１図におい
て、この容器は背の高い無継目カツプ成形体から
成る下部体１と、背の低い無継目カツプ状成形体
から成る上部体２とから成つており、これらのカ
ツプ状成形体は、開放端部３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。 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
ツプであり、一方上部体２は金属素材の浅絞り成
形で形成された短い側壁８と上壁９とから成るカ
ツプである。下部体２の側壁部８の高さは、継目
５の巾と等しいか、或いは継目巾よりも若干大き
い範囲内にある。また下部体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
の充填用乃至は取出し用の注ぎ口１０が形成され
ている。かくして、上部体２は所謂ビンの肩及び
首の形で下部体上に接合されていることが明らか
であろう。 下部体１の開放端部３はそれに近接した部分で
のネツクイン加工により、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３の外面と上部体開放端部４の内面との間には
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、継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１３を形成して
いることが、耐腐食性の点で望ましい。 本発明において、容器胴部を主として構成する
下部体１は、しごき率、即ち下記式 Ｒ_I＝Ｔ_Ｂ−Ｔ_Ｗ／Ｔ_Ｂ×100 式中、Ｔ_Bはカツプ状成形体の底壁の厚み、Ｔ_W
はカツプ状成形体の側壁の厚みを夫々表わす、 で定義されるしごき率（Ｒ_I）が20％以上、特に
好適には30乃至80％となるように絞り―しごき加
工され、その後リン酸及び／又はクロム酸による
表面処理と、耐腐食性保護塗料による塗装処理と
が行われていることが顕著な特徴であり、一方背
の低い上部体２は、予じめ耐腐食性保護塗料で塗
装された金属素材の絞り加工で形成されているこ
とが顕著な特徴である。 一般に塗装金属素材を熱融着性接着剤を介した
重ね合せ接合した場合、接合部の接着破壊は、接
着剤―塗膜間の界面で剥離を生じることは稀であ
り、殆んどの場合、金属―塗膜の界面で破壊を生
じる。 本発明による容器では、下部体１に加えられる
高度のしごき加工によつて新鮮な金属面が外部に
露出しているため、保護の目的で施こす各種塗料
との密着性が向上し、継目における接着破壊が防
止される。 また上部体２では、塗装金属素材を絞り加工に
施こすことにより、側壁部８では、金属及び塗膜
の両方に関して、周方向には収縮し、軸（高さ）
方向には伸長するような塑性流動が生じるが、こ
の塑性流動における投錨効果でやはり塗膜と金属
との密着性が向上する。 かくして、本発明によれば、下部体１及び上部
体２を嵌合させ、熱融着型接着剤で接合させるこ
とにより、著しく接着強度を向上させることがで
き、この事実は後述する第２表を参照することに
より明白となる。また、下部体のしごき率を20％
以上とすることが、接着強度の増大にクリテカル
であることは、後述する第３表に明示されてい
る。 （発明の作用効果） 本発明によれば、上述したように、下部体及び
上部体における、金属と保護塗膜との密着性を顕
著に向上させることにより、継目の接着強度を顕
著に向上させることができた。 またこの金属製容器の胴部の主体となる部分は
高度のしごき加工により薄肉化されているため、
容積当りの容器重量が著しく軽減され、また金属
素材コストを著しく低くすることができた。 更に、本発明による金属製容器には二重巻締部
が存在せず、注ぎ口の密封は、キヤツプや栓によ
り行われるため、容器側壁が極端に薄肉化されて
いる場合でさえも密封時における座屈傾向が解消
される。例えば、商業的は打栓工程において、容
器胴に加わる軸荷重は50乃至100Kgのオーダーで
あつて、二重巻締工程において加わる軸荷重の約
半分以下であり、かくして二重巻締の場合に比し
て座屈傾向が顕著に減少することが了解されよ
う。 しかも、本発明による金属製容器中に存在する
周状側面継目は軸方向に加わる荷重に対して強い
重ね合せ接合で形成されているため、本発明によ
る容器は圧力や衝撃に対して著しく強い構造とな
つている。即ち、二重巻締による継目、ハゼ折り
による接合（ロツク・シーム）或いは突き合せ接
合等の他の接合方式では、素材の厚みが薄い場合
には、継目に加わる荷重によつて継目を構成する
素材が先に変形し、この変形によつて継目での漏
洩や継目の破壊が比較的小さな荷重で生ずるよう
になる。これに対して、重ね合せ接合の場合に
は、継目を形成する素材が著しく薄い場合にも、
このような素材の変形は全く生ぜず、素材の厚み
に無関係な継目の剪断強度迄耐えることが可能と
なるのである。 （発明の好適態様） 本発明において、容器を構成する金属素材とし
ては、未処理の鋼板（ブラツクプレート）、各種
表面処理鋼板、例えば錫メツキ鋼板（ブリキ）、
亜鉛メツキ鋼板、アルミメツキ鋼板、ニツケルメ
ツキ鋼板、クロムメツキ鋼板等のメツキ鋼板；電
解クロム酸処理鋼板等の電解処理鋼板；リン酸及
び／又はクロム酸処理鋼板等の化学処理鋼板や、
アルミニウム等の軽金属板或いはこれらの複合材
等が使用される。 絞りしごきカツプをするために、上述した金属
素材を円板等の形状に打抜き、絞りポンチと絞り
ダイスとの間で、１段或いは多段の絞り加工に付
し、絞りカツプをしごきポンチとしごきダイスと
の間で多段のしごき加工に賦す。これらの絞り―
しごき加工の操作や条件は、それ自体公知のもの
であり、しごき率を前述した範囲とする点を除け
ばそれ自体公知の条件で行なうことができる。 加工に付する金属素材の素板厚は、容器の最終
寸法や素材の種類によつても相違するが、一般に
0.2乃至0.5mm、特に0.2乃至0.35mmの範囲にあるの
が望ましく、一方しごき加工により形成される側
壁部の厚みはしごき率が前述した範囲となり、且
つその厚み（Ｔ_W）が0.05乃至0.20mm、特に0.06乃
至0.17mmとなるようにするのがよい。 アルミニウムの如き加工性に優れた金属素材の
場合には特に必要でないが、一般には、ネツクイ
ン加工を行うカツプの開放端部のしごき率を、他
の側壁部のしごき率よりも５乃至30％低い軽度の
ものとしておくことが、ネツクイン加工時におけ
るこの部分の損傷等を防止する上で有利である。
このため、しごき加工を、ポンチとダイスとの間
隙を次第にせばめながら、３段以上の複数段に行
い、この際最終段のしごきにおいて、カツプの開
放端部ではしごきが行われないようにすることが
できる。 絞りしごきカツプのネツクイン加工は、下部体
と上部体とがピツタリ嵌合する寸法となるように
行う。本発明においては、周状の重ね合せ接合を
形成する両開放端部の内、内側に位置するものの
外径をγ_I、外側に位置するものの内径をγ_O、両
者の間に介在させる接着剤層の厚みをｄ_Aとした
とき、下記不等式 γ_O−γ_I＜ｄ_A が成立するようにこれらの諸寸法を選ぶことによ
り、両開放端部が接着剤層を常に圧接して強固な
接合と継目における確実な密封とが可能となる。 絞りしごき加工カツプは、トリミングを行い、
必要により洗滌処理、例えばリン酸及び／又はク
ロム酸による表面化学処理を行つた後、少なくと
もその内面に耐腐食性の保護塗料を施こす。本発
明においては、この絞りしごき加工カツプの表面
化学処理により、カツプ開放端部の端縁も必然的
に表面化学処理され、このカツプの開放端部が継
目の内側となつて内容物中に露出する場合にも、
耐腐食性の強いものとなる。また接着剤との密着
性も良好となり、また後で施こす塗料や樹脂被覆
との密着性も良好となる。この保護塗料として
は、熱硬化性及び熱可塑性樹脂から成る任意の塗
料；例えばフエノール・エポキシ塗料、アミノー
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―或いはエポキシフエノ
ール変性―ビニル樹脂塗料等のビニル又は変性ビ
ニル塗料；アクリル樹脂系塗料；スチレン―ブタ
ジエン系共重合体等の合成ゴム系塗料等が使用さ
れる。 これらの塗料は、エナメル或いはラツカー等の
有機溶媒溶液の形で、或いは水性分散液又は水溶
液の形で、スプレー塗装、浸漬塗装、静電塗装、
電気泳動塗装等の形でカツプに施こす。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。 前述した上部体となる浅絞りカツプは、前述し
た塗料が予め施された金属素材を、プレス型或い
は絞りポンチと絞りダイスとの組合せ等を用いて
浅絞り成形することにより形成される。成形後の
カツプの上壁をパンチングして注ぎ口を形成さ
せ、上部体とする。 下部体と上部体との重ね合せ接合は、接着剤を
用いて有利に行われる。この接合を行うに当つ
て、下部体及び上部体の接合すべき両開放端部の
何れか一方或いは両方に予じめ接着剤を施こし、
次いで両開放端部を嵌合させる。 接着剤としては、熱融着可能な熱可塑性樹脂か
ら成る任意の接着剤が使用される。かかる接着剤
樹脂は130乃至240℃の融点乃至は軟化点を有する
ものが好ましく、その適当な例は、ナイロン１
３、ナイロン１２、ナイロン―１１、ナイロン
６，１２、或いはこれらのコポリアミド乃至はブ
レンドのようなナイロン系接着剤；ポリエチレ
ン・テレフタレート／イソフタレート、ポリテト
ラメチレン・テレフタレート／イソフタレート等
のポリエステル系接着剤；酸変性オレフイン樹
脂、エチレン―アクリル酸エステル共重合体、イ
オン架橋オレフイン共重合体（アイオノマー）、
エチレン―酢酸ビニル共重合体等のオレフイン系
接着剤等である。 これらの接着剤は、フイルム、粉末、分散液、
溶液等の任意の形で、接合すべき開放端縁部に施
こし、この開放端縁部全周にわたつて一様に熱接
着剤層を形成させる。 下部体と上部体とを嵌合させるに当つては、継
目の外側となる開放端部を加熱して径を増大させ
るか、或いは継目の内側となる開放端部を冷却し
て径を縮小させるかして、両者の嵌合を容易なら
しめる。このような手段を採用すると、内側端縁
部の外径、外側端縁部の内径及び接着剤層厚みが
前記不等式の関係にあるときにも、嵌合を容易に
行うことができる。 嵌合後の継目を加熱し、接着剤層を溶融させ、
次いで冷却して、継目での接合と密封とを行わせ
る。この際、接着剤層は両端縁部において加圧さ
れた状態で溶融されるため、継目の接合及び密封
は完全なものとなる。継目の加熱は、高周波誘導
加熱等により有利に行われる。 本発明の容器は、炭酸飲料、ビール、発泡酒等
の自生圧力を有する内容物に対する容器として、
また窒素ガス、液体窒素等を内容物と共に充填す
る内圧容器等として特に有用である。 本発明を次の例で説明する。 実施例 １ 素板厚0.30mmのブライト錫メツキ鋼板（Ｔ―２
材、めつき量＃50／50）を120mmの径の円板に打
抜いて、常法に従い絞りポンチと絞りダイスとの
間で内径が85mmのコツプ状に成形する。 次いで、このコツプ状成形物を再絞り工程に賦
した後、直径65.3mmのしごきポンチとしごきダイ
スとを用いて、65.0％のしごき率でしごき加工し
た。次いで、この下部体を、それ自体公知の手段
によりパネリング、ネツクイン加工に賦した。こ
の時の下部体の諸寸法及び物性値は次の通りであ
る。 底部厚さ（Ｔ_B） 0.30mm 側壁部厚さ（Ｔ_W） 0.105mm Ｒ_I値 65％ 側壁内径 65.3mm 側壁外径 65.51mm 下部体高さ 110mm ネツク部外径 64.95mm この下部体の内外面を公知の方法で脱脂洗浄及
びリン酸処理後、下部体外面に変性アクリル樹脂
からなるホワイトコートを開放端部から約５mmを
除いて施こし、更に印刷を施した後、エポキシ・
エステル系の仕上ニスを全面に施し、焼付けた。
その後に、下部体の内面にエポキシユリア系塗料
を塗布し、焼付けた。 次いで、この下部体の開放端部から約５mmの部
分の周状に熱可塑性有機接着剤を常法手段によつ
て塗布した。 一方、上部体は予めエポキシエステル系塗料を
両面に塗布し、焼付けした素板厚0.23mmのブライ
ト錫メツキ鋼板（Ｔ―１材、めつき量＃50/50）
を90mmの径の円板に打抜き、常法のプレス加工に
よつて成形を行ない、最終的には液体の注ぎ口を
設けた。 次いで、前記上部体と周状に接着剤を施した下
部体を嵌合し、約220℃に加熱溶融後冷却して接
合し金属容器とした。 この時の上部体と下部体から成る金属容器体の
諸寸法及び物性値は次の通りである。 容器高さ 128〜129mm 下部体外径 65.51mm 上部体外径 65.49mm 嵌合部長さ ５〜６mm 容器重量 39〜40ｇ 次いで、この金属容器内に、下記飲料 Ａ コーラ Ｂ ビール Ｃ 合成炭酸飲料 を冷間充填し、注ぎ口を封印した。次いでこれら
３種を下記第１表に示す条件で加温殺菌した。

【表】 これら３種の容器詰の何れについても、上記処
理中に周状継目接着部の剥離、漏洩を生ずること
がなかつた。 また、これらの容器詰を、カートンケースに詰
め（30個／ケース）、振動試験、落下試験を行な
つたが、上部体と下部体の接着部の変形や破損及
び漏洩は全く認められなかつた。 実施例 ２ 上記実施例１において、素板厚0.27mmのブライ
ト錫メツキ鋼板を使い下部体の側壁部のしごき率
（Ｒ_I）を72.2％とした以外は実施例１と同様にし
て周状の側面継目を有する絞りしごき金属容器を
製造した。 実施例 ３ 上記実施例２と同じく、素板厚0.20mmのブライ
ト錫メツキ鋼板を用いて、下部体の側壁部のしご
き率（Ｒ_I）を75％とした以外は実施例と同様に
して金属容器を製造した。 比較例 １ 素板厚0.20mmのプライト錫メツキ鋼板（Ｔ―２
材、鍍錫量＃50/50）を使い、絞り及び再絞りの
常法に従つて、絞り下部体を成形する以外は実施
例１と同じ方法で金属容器を製造した。 比較例２及び比較例３も同様に素板厚を、それ
ぞれ0.10mm、0.075mmに変えた以外は同じ手法で
絞り下部体を製造した。 比較例１，２及び３の金属容器についても実施
例１と同様に、前記飲料を充填し、第１表の条件
で殺菌した。その結果、これら３種の容器の何れ
も処理中に周状継目接着部の剥離、漏洩が確認さ
れた。 また振動試験、落下試験を行つた場合にも、上
部体と下部体の接着部の変形や破損が生じ、漏洩
することも確認された。 上記実施例１，２及び３、並びに比較例１，２
及び３の６種の金属容器について、座屈強度・硬
度及び接着強度を試験した。 結果を下記第２表に示す。

【表】 上記第２表の結果は、本発明に従い下部体にし
ごき成形を付与し、上部体を接合し製造された実
施例１〜３の金属容器は、従来絞り成形により製
造された比較例１〜３の金属容器に比して側壁部
が薄いにもかかわらず座屈強度が著しく向上し、
且つ接合部の接着強度も著しく向上することを示
している。 実施例 ４ 上記実施例１において、下部体のしごき率 Ｒ_I＝Ｔ_Ｂ−Ｔ_Ｗ／Ｔ_Ｂ×100 が10乃至80％の間に５水準選定し、最終的にはＴ
_W値が一定になるようにＴ_Bを個々に調整し、それ
以外は実施例１と同様にして金属容器を製造す
る。 この５種の金属容器について、座屈強度及び接
着強度を試験した。その結果を第３表に示す。

【表】 上記第３表の結果は、本発明に従い下部体にし
ごきが付加されることにより、座屈強度及び接着
強度が著しく向上することを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による絞りしごき金属容器の
断面図であつて、 引照数字はそれぞれ、１は下部体、２は上部
体、３及び４は開放端部、５は側面継目、６は薄
肉側壁部、７は厚肉の底部、１０は注ぎ口、１１
は接着剤層、１２は金属素材切断端縁、１３は被
覆層を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属素材をしごき率が20％以上なるように絞
   りしごき加工に賦し、得られる無継目カツプに開
   放端部の端縁を含めてリン酸及び／又はクロム酸
   による表面処理と、耐腐食性保護塗料による塗装
   処理とを行つて背の高い下部体を製造する工程；
   予じめ耐腐食性保護塗料で塗装された金属素材を
   絞り加工に賦し、側壁に比して小径の注ぎ口を形
   成して背の低い上部体を製造する工程；及び下部
   体と上部体とをそれらの開放端部同志で嵌合さ
   せ、それらの間に介在させた熱融着性接着剤で接
   合する工程 から成ることを特徴とする周状の側面継目を有
   する絞りしごき金属容器の製法。