WO2019130609A1 - 胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体の座屈強度を向上させるために、鋼板によってシームレスの円筒状に形成された胴部（２）の一方の端部に、底蓋（４）が取り付けられる下端開口部が形成され、胴部（２）の他方の端部に胴部（２）に連続して断面円弧をなすドーム状の肩部（３）が形成されるとともに、肩部（３）の先端中央部に、下端開口部（Ｏｂ）より小径の開口カール部（５）が形成され、胴部（２）のうち肩部（３）側の上端部と下端開口部側の下端部との間に胴部（２）の壁厚方向に凹凸に変形させられた凹凸加工部（６）が形成されたエアゾール用缶体において、胴部（２）の上部には、凹凸加工部（６）の上端部を含む胴部（２）の軸線方向での所定幅の上部領域（Ａ）が設けられ、胴部（２）のうち少なくとも上部領域（Ａ）のビッカース硬度が２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下とした。

Description

胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体およびその製造方法

　本発明は、エアゾールを高圧で封入する缶体に関し、特に胴部にエンボス加工あるいはデボス加工などによる凹凸加工部を設けた缶体およびその製造方法に関するものである。

　特許文献１にツーピースタイプのエアゾール用金属缶が記載されている。その金属缶では、ティンフリースチールなどの鋼製の薄板に絞り加工やしごき加工を施して円筒状の缶胴を形成し、その缶胴の一方の開口端（下端開口部）に底蓋が巻き締めて取り付けられている。また、缶胴の他方の端部は、縮径加工によって断面円弧状のドーム形に形成され、そのドーム状の部分の先端中央部にバルブを取り付けるための開口カール部が形成されている。

　また、特許文献２には、ビード状の薄肉壁を有するエアゾール容器が記載されている。その缶胴体部は、アルミニウム製であって、円筒状の薄肉壁と底蓋部とを一体に成形して構成され、底蓋部は缶胴体部の内部に向けて凸となるドーム状に形成され、また円筒状の薄肉壁の全体には、全周に亘る凸条部と凹溝部とが薄肉壁の高さ方向に交互にかつ連続して形成されている。そして、缶胴体部の上端開口部に、ノズルを有する円蓋が取り付けられている。

特開２００４－２７６０６８号公報 特表２００５－５３８００３号公報

　金属缶の胴部にビードなどの凹凸加工部を設けると、特許文献２に記載されているように、内部の圧力に起因する変形が生じにくくなる。したがって、この種の凹凸加工部を特許文献１に記載されている金属缶の胴部に形成すれば、その胴部の壁厚を薄くすることが可能になると考えられる。しかしながら、引用文献２に記載されている容器は、アルミニウム製であるのに対して、特許文献１に記載されている金属缶はスチール製であるから、特許文献１に記載されている金属缶に凹凸加工部を形成することに要する荷重は、アルミニウムなどのいわゆる軟質材の場合に比較してかなり大きい荷重となる。

　また、特許文献１に記載されている金属缶は、いわゆる肩部がドーム状をなし、その下側に円筒状の部分が連続して形成されている形状であり、凹凸加工部を形成するとすれば、その円筒状の部分に形成することになる。したがって、円筒状のいわゆる胴部のうち上端部には、凹凸加工部のある部分と、ドーム状の肩部に繋がる凹凸加工部のない単純な円筒状の部分とが存在する。特許文献２に記載された構成では円筒状の薄肉壁の全体にビードが形成されているので、壁厚や断面形状などが急激に変化する部位が生じないが、ドーム状の肩部に続く円筒状の部分に凹凸加工部を形成すると、上記のように凹凸加工部の有無による境界部分で、壁厚や断面形状などが急激に変化することになる。そのため、このような境界部分が強度の低下要因になる可能性がある。

　特に、特許文献１に記載されているような、下端開口部と上端側の開口カール部との開口径が大きく異なっている缶体では、缶体の内部に配置する内型（インナーツール）を支える部材の剛性が、下端部側に対して上端部側で低くなり、そのため凹凸加工部を成形するための荷重に対する抗力が上端部側で小さくなってしまう。これを是正するために外型（アウターツール）もしくは内型のいずれか一方を、その上部が他方に向けて傾斜するようにセットし、支持剛性が低いことによる撓みを考慮した加工を行うことが考えられる。しかしながら、そのような外型もしくは内型の傾斜は、缶体もしくは缶胴の軸線方向での全体に成形荷重が作用した状態での荷重分布に応じて設定することになる。そのため、これとは異なる状態、具体的には凹凸加工部の成形開始点では、外型と内型との相対的な傾斜に起因して極めて狭い部分のみに成形荷重が集中してしまう。そのため、局部的に加工深さが深くなり、あるいは亀裂が生じるなど、壁厚や断面形状などが急激に変化する箇所が生じ、これが原因となって缶体あるいは缶胴の座屈強度が低下する可能性がある。

　本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、断面円弧のドーム状の肩部に続く円筒状の胴部に凹凸加工部を設けたエアゾール用缶体の座屈強度を向上させること、およびそのようなエアゾール缶体を製造する方法を提供することを目的としている。

　上記の目的を達成するために、本発明のエアゾール用缶体は、鋼板によってシームレスの円筒状に形成された胴部の一方の端部に、底蓋が取り付けられる下端開口部が形成され、前記胴部の他方の端部に前記胴部に連続して断面円弧をなすドーム状の肩部が形成されるとともに、前記肩部の先端中央部に、前記下端開口部より小径の開口カール部が形成され、前記胴部のうち前記肩部側の上端部と前記下端開口部側の下端部との間に前記胴部を前記胴部の壁厚方向に凹凸に変形させられた凹凸加工部が形成されている、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体であって、前記胴部の上部には、前記凹凸加工部の上端部を含む前記胴部の軸線方向での所定幅の上部領域が設けられ、前記胴部のうち少なくとも前記上部領域のビッカース硬度が２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下であることを特徴としている。

　本発明の胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体においては、前記上部領域が加工硬化して前記上部領域のビッカースが前記胴部のうち前記上部領域より下側の部分のビッカース硬度より高く、かつ前記上部領域のビッカース硬度が２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下になっていてよい。

　また、本発明の胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体においては、前記上部領域の壁厚が０．１８ｍｍ以上かつ０．２８ｍｍ以下で、かつ前記胴部のうち前記上部領域より下側の部分の壁厚が０．１６ｍｍ以上かつ０．２２ｍｍ以下であって、前記上部領域の壁厚が前記胴部のうち前記上部領域より下側の部分の壁厚より厚いことにより、前記上部領域のビッカース硬度が前記胴部のうち前記上部領域より下側の部分のビッカース硬度より高くなっていてよい。

　さらに、本発明の胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体においては、前記下端開口部に前記底蓋を取り付けた状態での座屈強度が１７００Ｎ以上かつ２５００Ｎ以下であってよい。

　一方、本発明の方法は、下端開口部に底蓋が取り付けられる鋼板製の胴部に凹凸加工部が形成され、前記胴部の上端部に連続して断面円弧のドーム状の肩部が形成され、前記肩部の先端中央部に、前記下端開口部より小径の開口カール部が形成された、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体の製造方法であって、前記胴部のうち前記凹凸加工部の上端部を含む前記胴部の軸線方向での所定幅の部分を上部領域とし、前記胴部を絞り加工またはしごき加工によって円筒状に成形する際に、前記胴部のうち少なくとも前記上部領域のビッカース硬度を２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下に設定し、ついで、前記胴部の上端部に連続させた状態に前記肩部を形成し、前記肩部の先端中央部に前記開口カール部を形成し、前記肩部および前記開口カール部を形成した前記缶体を中金型に嵌合させた状態で、上端部が前記中金型側に近づくように傾斜させた外金型の表面に前記胴部を押し付けつつ転動させて前記中金型と前記外金型とによって前記凹凸加工部を形成することを特徴としている。

　本発明の方法においては、前記胴部を絞り加工またはしごき加工する際に、前記上部領域の加工硬化の程度を前記上部領域より下側の部分の加工硬化の程度より高くし、もしくは前記上部領域の壁厚を前記上部領域より下側の部分の壁厚より厚くすることにより、前記上部領域のビッカース硬度を２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下にすることとしてもよい。

　さらに、本発明の方法においては、前記缶体が嵌合させられた前記中金型の上端部に、前記中金型の上方から支持桿を下降させるとともに前記開口カール部を貫通させて当接させることにより、前記支持桿によって前記中金型の上端部を支持することとしてもよい。

　本発明によれば、凹凸加工部を成形加工する場合の金型あるいは工具の成形荷重による変形もしくは変位を考慮して、それらの金型もしくは工具の相対的な姿勢を、成形開始後に正規の姿勢になるように調整することが要因となって、成形開始時および終了時に、成形荷重が局部に集中するとしても、その部分は上部領域内の部分であり、その上部領域を含む缶胴のビッカース硬度が２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下であるから、局部的に過度な成形が行われることがない。凹凸加工部はいわゆるパネル強度の向上に有効であるが、座屈強度に対しては不利に作用することがある。しかしながら、本発明によれば、凹凸加工部に過度に成形されて歪んだ部分が生じないので、座屈強度を設計上想定した強度に維持することができる。ひいては、本発明によれば、パネル強度および座屈強度を損なうことなく缶体を薄肉化、軽量化することができる。

本発明に係る缶体の一例を示す一部を破断した正面図である。 その缶体を絞り加工およびしごき加工によって製造する過程を説明するための模式図である。 肩部を成形する過程を説明するための工程図である。 パンチのプロフィールを誇張して示す模式図である。 インナーツールとアウターツールとの構成を説明するための概略的な斜視図である。 インナーツールとアウターツールとの配置関係を示す図である。 アウターツールがインナーツール側に傾斜している状態を示す図である。

　本発明に係る缶体は、エアゾールを封入するための缶体であり、内圧が高くなることにより、周壁部に垂直な方向の荷重に対する強度が高いことが要求される。また、缶体の製造過程だけでなく、バルブなどの装着時あるいは内容物の充填過程や搬送などのハンドリング時などにおける上下方向の荷重に対する強度が要求される。さらには通常の容器と同様に、意匠性に優れていることが要求される。

　図１に本発明に係る缶体１の一例を示してある。なお、図１ではノズルやバルブなどのエアゾールを噴射させるための部品を取り付けていない状態を示してある。この缶体１は、鋼板を素材としたツーピースタイプの缶体である。その素材としての鋼板は、錫メッキ鋼板、極薄錫メッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板、電解クロム酸処理鋼板、亜鉛メッキ鋼板などの表面処理鋼板のような適宜の製缶用金属板の薄板が使用可能である。また、樹脂被覆した金属薄板を使用することも可能であり、その両面を被覆する熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体、変性オレフィン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、エチレンテレフタレート／イソフタレート共重合体、エチレンテレフタレート／アジペート共重合体、ブチレンテレフタレート／イソフタレート共重合体、エチレンナフタレート／テレフタレート共重合体等のポリエステル、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、及びそれらの２種類以上の樹脂の混合樹脂を好適に使用することができる。また、被覆する態様としては、単層だけでなく、異種の樹脂を組み合わせた複層構成にすることができる。また、缶体１の内面および外面に塗装を施してあってもよい。内面用の塗料および外面用の塗料は、例えば特開平４－１１９７４号公報に記載されている塗料であってよく、内面にはエポキシ－フェノール系の塗料、外面には印刷層のオーバーコートとしてポリエステル系クリヤー塗料を用いることができる。

　缶体１は、円筒状の胴部２とその胴部２の上端側に連続して形成されている断面が円弧状をなすドーム形の肩部３とを有している。したがって、胴部２は、円筒状の部分であって、ドーム状の肩部３に向けて曲率が変化する境界部Ｂ23より下端側の部分である。胴部２の下端部は開口していてここに底蓋４が取り付けられている。底蓋４は缶体１とは別部材として製造されたものであり、缶体１と同種の金属板を上側に向けてすなわち胴部２の内部に向けて凸となるように湾曲させた薄板部材である。この底蓋４はその周縁部で胴部２の下端開口部Ｏｂに巻き締めて取り付けられる。

　一方、ドーム状の肩部（ドーム部）の先端（上端）の中央部には、開口カール部５が設けられている。開口カール部５は、図１に拡大して併記してあるように、切断して生じた縁部を外側に巻いてカーリングした部分であり、図示しないバルブ部品などを取り付けるための部分である。この開口カール部５の内径あるいは外径Ｄｕは、胴部２の内径もしくは外径、あるいは下端開口部Ｏｂの内径もしくは外径Ｄｂの半分程度である。

　上記の胴部２には全周に亘って凹凸加工部６が形成されている。この凹凸加工部６は、エンボス加工もしくはデボス加工などによって胴部２をその壁厚方向に凹凸に変形させて凸条部もしくは凹溝部を形成した部分であり、図１に示す例は、螺旋状の凸条部もしくは凹溝部を形成した例である。その凸条部の高さもしくは凹溝部の深さ（以下、高さとする）ｈは０．０７ｍｍ～０．２３ｍｍ程度である。なお、本発明における凹凸加工部６は、凸条部もしくは凹溝部を格子状、井桁状、亀甲模様状などの適宜の形状に形成して構成してもよい。

　凹凸加工部６の上端位置Ｔ6は、上述した胴部２と肩部３との境界部Ｂ23よりもわずかに下側に設定されており、胴部２の上下方向で前記上端位置Ｔ6を含む所定の範囲（以下、仮に上部領域と記す）Ａは、その剛性が他の部分よりも高くなっている。一例として、上部領域Ａの壁厚ｔａは、胴部２の上部領域Ａより下側の中央部の壁厚ｔ2より厚くなっている。例えば上部領域Ａの壁厚ｔａは０．２ｍｍ～０．２８ｍｍであり、これに対して胴部２の中央部の壁厚ｔ2は０．１９ｍｍである。なお、これらの壁厚は、金属部分の厚さであり、表裏両面の樹脂層を加えれば、その分（２０μｍ程度）、厚くなる。また、上部領域Ａの幅（缶胴２の上下方向での寸法）は、１ｍｍ～２０ｍｍ（好ましくは３ｍｍ～２０ｍｍ）である。１ｍｍより小さいと、剛性あるいは硬度を所定範囲内に増大させる効果を得られず、また２０ｍｍを超えるとそのような効果が飽和する。

　なお、凹凸加工部６の上端位置Ｔ6の上側、および凹凸加工部６の下端位置Ｂ6の下側には、ストレート部ＳT，ＳBが設けられている。これらのストレート部ＳT，ＳBは前述した胴部２の一部であり、外径が一定の円筒状の部分である。その幅（胴部２の上下方向での寸法）は一例として５ｍｍ以上である。したがって、上側のストレート部ＳTは、凹凸加工部６の上端位置Ｔ6と前記境界部Ｂ23との間に設けられることになる。これらのストレート部ＳT，ＳBを設けてあることにより、凹凸加工部６にエンボス加工あるいはデボス加工を施す際に、ストレート部ＳT，ＳBをいわゆる掴み代として、缶胴２（特に凹凸加工部６）を保持することができ、その結果、缶胴２にゆがみを生じさせずに、所期どおりの加工を行うことができる。

　また、缶体１は、継ぎ目のないシームレス構造であり、金属薄板に絞り加工やしごき加工を施すことによって作ることができる。その加工工程において、壁厚や加工硬化の程度を調整することにより、剛性あるいは強度が適宜に設定されている。本発明の実施形態では、胴部２の少なくとも上部領域Ａのビッカース硬度が２００～２５０Ｈｖ（２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下）に設定されている。本発明では、胴部２の全体のビッカース硬度が２００～２５０Ｈｖであってもよいが、上部領域Ａに対してそれより下側の部分のビッカース硬度が低くてもよく、例えば上部領域Ａのビッカース硬度を２００～２５０Ｈｖとし、それより下側の部分のビッカース硬度を１９０～２４０Ｈｖ（１９０Ｈｖ以上かつ２４０Ｈｖ以下）としてもよい。また、壁厚ｔaを適宜に設定して胴部のビッカース硬度を上記の範囲に設定することができ、特に上部領域Ａとそれより下側の部分のビッカース硬度とを上記のように異ならせることができる。すなわち、絞り加工ならびにしごき加工によって上部領域Ａの壁厚ｔaをそれより下側の部分の壁厚より厚くすることとしてもよい。なお、これらの壁厚や硬度は、上記の凹凸加工部６が形成されている部分においては、絞り加工、しごき加工などの後のその凹凸加工部６を形成する前の壁厚あるいは硬度である。

　本発明の実施形態における上記の缶体１は、胴部２のうち上部領域Ａとそれ以外の部分との壁厚や硬度が異ならせることができるが、凹凸加工部６の深さもしくは高さｈはほぼ均一になっている。そのため、胴部２のその表面に垂直な方向の荷重に対する強度（パネル強度）が凹凸加工部６によって高くなっており、これに加えて、凹凸加工部６の高さｈが均一化されていて、座屈変形の起点となる欠陥がないことにより、座屈強度が高くなっている。

　ここで上記の缶体１を製造する方法を説明する。缶体１は、基本的には、例えば前掲の特開２００４－２７６０６８号公報に記載された方法で加工することができ、その概略を説明すると以下のとおりである。図２はその加工工程を示しており、表面処理鋼板などの両面に熱可塑性樹脂の保護被膜がラミネートされた樹脂被覆金属板のような製缶用の金属板材を用意し、その両面（樹脂被膜の上）に潤滑剤を塗布してブランク１０を打ち抜く。カップ成形工程（１ｓｔプレス）では、そのブランク１０を絞り加工してカップ１１に成形する。次の缶胴成形工程（２ｎｄプレス）で、この浅いカップ１１に対して、絞りしごき加工などによる薄肉化加工を施す。その薄肉化加工は、少なくとも一回以上の再絞り加工、およびストレッチ加工としごき加工の少なくとも一方の加工であってよい。こうして胴部２が薄肉化された有底円筒状のシームレス缶１２に成形する。その形状は、胴部２の一端側が開口された縦長のカップ形状であり、本発明の実施形態では、その胴部２のうち閉じている他端側の前記上部領域Ａに相当する部分を、しごき加工および／または絞り加工の際に他の部分より加工硬化させ、あるいは壁厚を厚くする。

　ついで、トップドーム成形工程（３ｒｄプレス）では、シームレス缶１２の閉じている底部を一回目の絞り加工により、胴部２よりも小径の有底円筒部１３に成形し、併せて縦断面が円弧状の肩部曲面１４を成形する。それに続く二回目以降の絞り加工（再絞り加工）により、上記の有底円筒部１３を更に小径に絞るとともに長くする。併せて、肩部曲面１４に続く仮想曲面の断面円弧に近似した断面直線形状のテーパー面を再成形するとともに、そのような再絞り加工を繰り返し行なう。その後、肩部曲面１４に近似して形成された肩部３の複数のテーパー面を、肩部曲面１４と連続した滑らかな曲面に押し延ばして再成形することで、肩部３の全体をドーム形状の曲面に成形するとともに、前記上部領域Ａに相当する部分を、絞り加工時および／または曲げ加工時に他の部分より加工硬化させ、あるいは壁厚を厚くする。肩部３の全体をドーム形状に成形する方法は、上記の特開２００４－２７６０６８号公報に記載されている方法と同様の方法であってよく、これを簡単に説明すると、図３のとおりである。

　図３において、パンチ２０が内部に嵌合させられているプッシャー２１に前述したシームレス缶１２をその底部側を上にした状態で被せる。プッシャー２１は、その上方に配置されているダイ２２と共にシワ押さえを行う成形型であり、プッシャー２１の上端部は凸曲面をなし、ダイ２２の下端部はプッシャー２１の凸曲面に対応した凹曲面を成している。これら、プッシャー２１およびダイ２２によってシームレス缶１２のコーナ部を挟み込んでシワ押さえした状態で、パンチ２０により平坦な底部を有底円筒部１３に絞り加工する。このような第１回目の絞り加工によって、シームレス缶１２の胴部２よりも小径の有底円筒部１３を成形するとともに、その下方に、縦断面が円弧状の肩部曲面（肩部下部の曲面）を成形する。ドーム状をなす肩部３の先端中央部の開口カール部５は、有底円筒部１３をトリミングして形成するが、その有底円筒部１３の径を開口カール部５の径にまで絞る加工は、図３に示す一工程で行うことが困難な場合には、上記のパンチ２０およびプッシャー２１ならびにダイ２２よりも小径のパンチおよびプッシャーならびにダイを使用して有底円筒部１３を更に絞り加工する。こうして１回もしくは複数回の絞り加工を行って肩部３および開口カール部５となる有底円筒部１３を形成する。なお、肩部３が滑らかなドーム形状となるように、所期のドーム形状に相当する仮想曲面を有する図示しないプッシャーおよびダイによって肩部を再成形（リフォーミング）する。

　このような絞り加工を行うことにより胴部２が加工硬化する。その場合の絞り率を適宜に設定することにより、胴部２のビッカース硬度を２００～２５０Ｈｖに設定することができる。なお、胴部２のうち前述した上部領域Ａとそれより下側の部分との硬度や壁厚を異ならせる場合には、パンチの形状を上部領域Ａに対応する部分とそれより下側の部分に対応する部分とで異ならせればよい。一例として図４に輪郭（プロフィール）を誇張して記載してあるように、パンチＰの外径を、前記上部領域Ａに対応する側で小さくし、それより下側で大きくする。なお、これらの径の差は、一例として０．１～０．４ｍｍ（好ましくは０．１２ｍｍ以上かつ０．３６ｍｍ以下）程度であり、また径が変化する部分はテーパー状もしくは曲面状に形成して滑らかに連続させる。

　ドーム形状に成形した肩部３および所定の径まで縮径した有底円筒部１３を有するシームレス缶１２における胴部２の下端開口部Ｏｂ側をトリミングして高さを揃える。これに続くトリム・カール成形工程で、有底円筒部１３の先端側をトリミングして開口する。この開口端部１５を外巻きにカール加工して開口カール部５を成形する。その後の底蓋４を取り付けるための加工は、上記の特開２００４－２７６０６８号公報に記載されているとおりに行ってよい。

　本発明の実施形態では、上記のように成形された缶体１の胴部２にエンボス加工もしくはデボス加工あるいはビード加工などによって凹凸加工部６を形成する。図５および図６は、加工装置の概略的な構成を示しており、雄型および雌型に相当する中金型（インナーツール）３０と外金型（アウターツール）３１とを有している。インナーツール３０は、底蓋４が取り付けられていない缶体１にその下端開口部Ｏｂ側から挿入される円柱状の部材である。言い換えれば、缶体１を上側から被せる円柱状の部材である。したがってインナーツール３０の外径は胴部２の内径より僅かに小さい外径であり、その外周面には、胴部２に形成するべき凹凸形状に相当する凹凸部３２が形成されている。インナーツール３０は所定の垂直な軸線を中心に回転する回転テーブル３３の周辺部に、一定の間隔で垂直に配置されていて、回転テーブル３３に回転可能に保持されている。また、特には図示していないが、回転テーブル３３が回転してインナーツール３０が回転テーブル３３の回転中心軸線を中心に旋回するのに伴ってインナーツール３０がインナーツール３０自体の中心軸線を中心に自転するように構成されている。そのための機構は、例えばインナーツール３０と同軸上にギヤを設け、そのギヤが旋回する軌道の外周側に固定ギヤを配置し、それらのギヤが互いに噛み合った状態でインナーツール３０およびこれと同軸上のギヤが旋回することによりインナーツール３０が自転するように構成した機構とすればよい。

　インナーツール３０は、上述したように缶体１を上から被せるように構成されているので、上端部は支えのない自由端部となっている。これに対して、凹凸加工部６を形成する荷重は、インナーツール３０に対して横から掛かることになり、上端部が自由端のままでは、曲げ荷重が大きくなりすぎる。そこで、各インナーツール３０の上方には、支持桿（サポートロッド）３４が配置されている。この支持桿３４はインナーツール３０と同期して旋回するように構成され、かつインナーツール３０に向けて上下動するように構成されている。さらに、支持桿３４は缶体１における前述した開口カール部５を貫通できる太さであり、インナーツール３０に比較して曲げ剛性が大幅に小さい。すなわち、支持桿３４は缶体１が被せられたインナーツール３０に対して上側から下降して開口カール部５を通ってインナーツール３０の上端部に当接し、その状態でインナーツール３０の上端部を支えるように構成されている。なお、インナーツール３０および支持桿３４は高速で旋回するから、両者は互いに当接する程度であって、少なくとも横方向において完全に一体化することはなく、凹凸加工部６の成形荷重によって僅かな曲げ変形（アウターツール３１から離れる方向に倒れる変形）が生じる。

　アウターツール３１は、インナーツール３０の表面に形成されている凹凸部３２と対となる凹凸部３５が円弧状の表面に形成された板状の成形型である。このアウターツール３１は、凹凸部３５が形成されている表面が、インナーツール３０に被せられて旋回する缶体１の外周面が通過する軌道に沿って位置するように固定されている。なお、インナーツール３０とアウターツール３１との間隔は、それぞれの凹凸部３２，３５が前記胴部２の周壁部を介して噛み合う程度の間隔に設定されている。したがって、インナーツール３０に被せられた缶体１がアウターツール３１の表面上を転動することにより、各凹凸部３２，３５によって胴部２にエンボス加工もしくはデボス加工が施されて前記凹凸加工部６が形成されるようになっている。

　缶体１は前述したように鋼板製であるから、胴部２の壁厚が０．２ｍｍ程度、凹凸加工部６の高さｈが０．２ｍｍ程度であっても必要とする成形荷重が大きく、例えばアルミニウムを素材とする缶体では１０００Ｎを超えることがないのに対して、鋼板製の缶体１では３０００Ｎ以上の成形荷重を必要とする。その成形加工を行うアウターツール３１は回転テーブル３３の外周側に固定される部材であるから、この支持剛性や強度などを成形荷重に耐え得るように十分に大きくすることができる。これに対して、インナーツール３０は回転テーブル３３に回転可能に取り付けられ、かつ上端部が自由端となる構成であるから、その曲げ剛性を高くするとしても限度があり、少なくともアウターツール３１と比較するとその剛性や強度は低くならざるを得ない。そのため、インナーツール３０とアウターツール３１とを互いに平行になるように構成し、その状態でインナーツール３０に缶体１を被せて凹凸加工部６の成形を行うと、インナーツール３０の上端側がアウターツール３１から離れる方向に曲げ変形するので、凹凸加工部６の高さｈが胴部２の上端側で中央部や下端側よりも低くなる。すなわち成形深さが浅くなる。

　このような不都合を解消して凹凸加工部６の高さを全体で均一にするために、本発明の実施形態ではインナーツール３０の上述した曲げ変形もしくは撓みを考慮してアウターツール３１をその上端部側がインナーツール３０に近付くように所定角度θ、傾斜させた状態で凹凸加工部６の成形を行う。図７はアウターツール３１をこのように傾斜させている状態を概念的に示している。アウターツール３１が配置されている領域まで、缶体１を被せたインナーツール３０が旋回してくると、インナーツール３０は缶体１をアウターツール３１との間に挟み込むようにアウターツール３１に押し付けられ、それに伴って各凹凸部３２，３５が胴部２の周壁を挟み込んで互いに噛み合うようになるので、凹凸加工部６がそれぞれの凹凸部３２，３５の形状に倣った形状に成形される。その場合、インナーツール３０の曲げ剛性もしくは支持剛性が低く、また上側の支持桿３４はインナーツール３０の曲げ変形を完全に規制するように作用しないので、インナーツール３０に僅かな曲げ変形が生じる。そのような曲げ変形を考慮してアウターツール３１を傾けているので、成形加工が始まると、インナーツール３０とアウターツール３１とが互いに平行になり、凹凸加工部６の成形高さｈは胴部２の上下方向の全体および全周に亘ってほぼ均一になる。

　アウターツール３１を上記のように傾斜させてあることにより、アウターツール３１とインナーツール３０との噛み合い開始点は、それぞれの上部の一部となり、その部分に成形荷重が一時的に集中する。これに対して本発明の実施形態では、胴部２のうち少なくとも前記上部領域Ａのビッカース硬度が２００～２５０Ｈｖになっているので、凹凸加工部６の加工開始点（インナーツール３０とアウターツール３１とが噛み合い始める箇所）での加工深さ（成形高さｈ）が過度に大きくなったり、あるいは亀裂が生じたりすることがない。そのため、缶体１の座屈強度が設計上定めた強度範囲に入る。

　特に本発明の実施形態における缶体１は前述した上部領域Ａの剛性を胴部２の中央部や下端側の部分の剛性より高くしてあれば、凹凸加工部６の成形高さｈがより均一になり、少なくとも胴部２の上側の部分と下側の部分との成形高さｈの偏差を小さくすることができる。すなわち、凹凸加工部６はインナーツール３０に被せた缶体１をアウターツール３１の表面上を転動させることにより成形される。そのインナーツール３０とアウターツール３１とが互いに平行になるのは、インナーツール３０に対して大きい成形荷重が作用してインナーツール３０に曲げ変形が生じた後である。すなわち、インナーツール３０の全体に成形荷重が作用していない状態すなわち成形開始当初では、インナーツール３０とアウターツール３１が互いに平行になっていない。同様に、成形が終了する時点では、アウターツール３１がインナーツール３０を押す領域が次第に小さくなる。そのため、アウターツール３１が配置されている領域に、インナーツール３０に被せられた缶体１が到達した時点およびアウターツール３１から離れる時点では、インナーツール３０とアウターツール３１との間隔が最も狭い箇所であるそれぞれの上端部で胴部２の上部（より具体的に上部領域Ａ内の部分）を挟み込み始めることになる。すなわち、上部領域Ａ内の極めて限られた部分に成形荷重が集中して作用することになる。

　このように、アウターツール３１を上述したように傾斜させてあることにより、凹凸加工部６の成形開始当初および終期では局部的に大きい成形荷重が作用する。このような大きい成形荷重が作用する箇所は上述した加工硬化や壁厚の厚肉化などによって剛性を高くしてある上部領域Ａ内の箇所である。そのため、局部的に大きい成形荷重が掛かってもその部分の成形量（成形高さｈ）が特に大きくなったり、ましてや亀裂が生じたりすることが回避され、ひいては凹凸加工部６の高さｈが全体として均一化される。

　缶体１の胴部２などの壁厚の薄い箇所にエンボス加工やビード加工などによって凹凸部を形成すると、その面に対して垂直な方向の荷重に対する剛性もしくは強度が高くなることが知られている。しかしながら、そのような凹凸部に対して直交する方向、すなわち胴部２の中心軸線と平行な方向の荷重（すなわち座屈荷重）は、凸条や凹溝を閉じさせてその幅を狭くする方向の荷重になるので、凹凸部の高さもしくは深さが深い場合や部分的に薄い箇所がある場合には、座屈荷重に対する剛性もしくは強度が低くなる。本発明の実施形態における缶体１あるいは上述した製造方法によれば、凹凸加工部６の高さｈが均一になっていて局部的に過度に高くなったり薄肉になったりしている箇所が存在しない。そのため、外観や胴部２に対して垂直な方向の荷重に対する強度（パネル強度）に優れるだけでなく、座屈強度が優れている。

　ここで具体例を挙げると、厚さが０．２５ｍｍのＴＦＳ（ティンフリースチール）板を素材として、本発明の実施例としての缶体と、比較例としての缶体とを複数個作成し、それぞれの座屈強度を調べた。缶体の製造方法は、上記の図２を参照して説明した方法とし、凹凸加工部の成形は図５ないし図７を参照して説明した装置によって行った。また、本発明におけるビッカース硬度Ｈｖは、缶体の一部を所定の大きさに切り取って試験片とし、その試験片の板厚方向の所定の位置にビッカース圧痕が入るようにして、荷重２４５Ｎで圧子を押し付けて試験を行い、その１０点で測定した値の平均値をビッカース硬度とした。これは、以下に示す実施例および比較例においても同様である。

　（実施例１）
　高さ：１７０ｍｍおよび２２０ｍｍ。胴部の直径：６６ｍｍ。肩部の曲率半径：４０～６０ｍｍ。胴部（凹凸加工部を形成する部分）の壁厚（塗装もしくはフィルムを含む）：０．１８～０．２３ｍｍ。絞りしごき加工によるしごき率：１４～５０％。凹凸加工部の全表面に対する割合：２０～９０％。凹凸加工部の成形高さ：０．１～０．２ｍｍ。成形荷重３ＫＮ。エンボス加工前の加工硬化による胴部のビッカース硬度：２００Ｈｖ。
　上記の構成の缶体を１０個用意し、強度を測定した。いずれの缶体も以下の強度の範囲に入っていた。各強度は以下のとおりである。
・パネル強度：１７～２５インチ水銀柱（ｉｎ／Ｈｇ）
・耐圧強度：バックル２５０～３２０ｐｓｉ、バースト３１０～３３０ｐｓｉ
・座屈強度：１７００～２５００Ｎ
なお、パネル強度は、内部を減圧した場合に窪み変形が生じる真空圧、耐圧強度のうちバックルは内部の圧力を高くして膨張変形が生じる圧力、バーストは破裂する圧力、座屈強度は缶体に底蓋を取り付けて製品として組み上げ、これに軸線方向の荷重を掛けて変形が生じる荷重である。

　（実施例２）
　エンボス加工前の加工硬化による胴部のビッカース硬度：２５０Ｈｖ。成形荷重：５ＫＮ。その他の構成は実施例１と同様にした。
　１０個の缶体を用意し、強度を測定した。いずれの缶体も以下の強度の範囲に入っていた。各強度は以下のとおりであった。
・パネル強度：１９～２７インチ水銀柱（ｉｎ／Ｈｇ）
・耐圧強度：バックル２７０～３３０ｐｓｉ、バースト３３００～３４０ｐｓｉ
・座屈強度：１７００～２５００Ｎ

　（実施例３）
　上部領域の加工硬化によるビッカース硬度を２００～２５０Ｈｖ、それより下側の部分の加工硬化によるビッカース硬度を上部領域より低くし、１９０～２４０Ｈｖとし、その他の構成は上記の実施例１と同様とした。
　上記の構成の缶体を１０個用意し、強度を測定した。いずれの缶体も実施例１における強度範囲に入る強度であった。
・その他の所見：胴部のうち上部領域とそれより下側の部分とでビッカース硬度が異なっているが、凹凸加工部の加工高さは実施例１の缶体における加工高さの範囲に入っており、外観および滑り止め機能の点で遜色は認められなかった。

　（実施例４）
　胴部のうち上部領域の壁厚：０．１８～０．２８ｍｍ。胴部のうち上部領域より下側の部分に壁厚：０．１６～０．２２ｍｍ（中央部および下端側部分）。その他の構成は実施例１と同様にした。
　１０個の缶体を用意し、強度を測定した。いずれの缶体も以下の強度の範囲に入っていた。各強度は以下のとおりであった。いずれの缶体も実施例１における強度範囲に入る強度であった。

　（比較例１）
　エンボス加工前の胴部のビッカース硬度：１９０Ｈｖ。その他の条件は実施例１と同様にした。
　１０個の缶体を用意し、強度を測定した。各強度は以下のとおりであった。
・パネル強度：１５～２２インチ水銀柱（ｉｎ／Ｈｇ）
・耐圧強度：バックル２３０～３００ｐｓｉ、バースト２９０～３１０ｐｓｉ
・座屈強度：１１００～２０００Ｎ
・その他の所見：座屈強度が１７００Ｎ以上のものが３個あったが、半分以上の７個は、１１００Ｎないし１６００Ｎの座屈強度であり、強度が不足していることが認められた。なお、その座屈荷重による変形は、凹凸加工部の上端部を起点として周方向の所定の範囲が軸線方向（上下方向）に潰れる変形であった。

　（比較例２）
　エンボス加工前の胴部のビッカース硬度：２６０Ｈｖ。その他の条件は、凹凸加工部の成形高さを除いて、実施例２と同様にした。
　各強度は以下のとおりであった。
・パネル強度：１７～２５インチ水銀柱（ｉｎ／Ｈｇ）
・耐圧強度：バックル２６０～３３０ｐｓｉ、バースト３１０～３４０ｐｓｉ
・座屈強度：１８００～２６００Ｎ
・他の所見：凹凸加工部の成形高さが０．０７～０．１ｍｍになり、凹凸加工部が外観模様を呈するものとならず、また手で把持した場合の滑り止めとして十分には機能していない。

　以上の実施例１～４および比較例１，２の結果から本発明では、胴部のビッカース硬度もしくは少なくとも前記上部領域のビッカース硬度を２００～２５０Ｈｖとした。

　以上、挙げた実施例および比較例から知られるように、アウターツール３１を傾けることに起因して凹凸加工部６の成形の開始時および終期に、成形荷重が局部的に掛かるとしても、本発明の実施形態では、当該局部的に成形荷重が掛かる前記上部領域Ａの硬度あるいは壁厚を他の部分より高くあるいは厚くして剛性を高くしてあることにより、座屈強度が必要充分な強度になっている。これは、凹凸加工部６の上部、特に成形開始点あるいは終了点で過剰な成形が生じないことによるものである。

　以上、本発明を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態あるいは実施例に限定されないのであって、実施形態あるいは実施例で挙げられている構成のうち、本発明の特許請求の範囲で限定していない構成は任意に変更してよく、それら変更した構成を含む缶体あるいはその製造方法も本発明の技術的範囲に属する。

　１…缶体、　２…胴部、　３…肩部、　４…底蓋、　５…開口カール部、　６…凹凸加工部、　２０…インナーツール、　２１…アウターツール、　Ａ…上部領域、　ｈ…成形高さ、　Ｏｂ…下端開口部、　ｔａ，ｔ2…壁厚。

Claims (7)

1. 　鋼板によってシームレスの円筒状に形成された胴部の一方の端部に、底蓋が取り付けられる下端開口部が形成され、前記胴部の他方の端部に前記胴部に連続して断面円弧をなすドーム状の肩部が形成されるとともに、前記肩部の先端中央部に、前記下端開口部より小径の開口カール部が形成され、前記胴部のうち前記肩部側の上端部と前記下端開口部側の下端部との間に前記胴部を前記胴部の壁厚方向に凹凸に変形させられた凹凸加工部が形成されている、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体において、
   　前記胴部の上部には、前記凹凸加工部の上端部を含む前記胴部の軸線方向での所定幅の上部領域が設けられ、
   　前記胴部のうち少なくとも前記上部領域のビッカース硬度が２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下である
   ことを特徴とする、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体。
2. 　請求項１に記載の胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体において、
   　前記上部領域が加工硬化して前記上部領域の硬度が前記胴部のうち前記上部領域より下側の部分の硬度より高く、かつ前記上部領域のビッカース硬度が２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下であることを特徴とする、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体。
3. 　請求項２に記載の胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体において、
   　前記上部領域の壁厚が０．１８ｍｍ以上かつ０．２８ｍｍ以下で、かつ前記胴部のうち前記上部領域より下側の部分の壁厚が０．１６以上かつ０．２２ｍｍ以下であって、前記上部領域の壁厚が前記胴部のうち前記上部領域より下側の部分の壁厚より厚いことにより、前記上部領域のビッカース硬度が前記胴部のうち前記上部領域より下側の部分のビッカース硬度より高くなっている
   ことを特徴とする、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体。
4. 　請求項１ないし３のいずれか一項に記載の胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体において、
   　前記下端開口部に前記底蓋を取り付けた状態での座屈強度が１７００Ｎ以上かつ２５００Ｎ以下であることを特徴とする、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体。
5. 　下端開口部に底蓋が取り付けられる鋼板製の胴部に凹凸加工部が形成され、前記胴部の上端部に連続して断面円弧のドーム状の肩部が形成され、前記肩部の先端中央部に、前記下端開口部より小径の開口カール部が形成された、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体の製造方法において、
   　前記胴部のうち前記凹凸加工部の上端部を含む前記胴部の軸線方向での所定幅の部分を上部領域とし、
   　前記胴部をしごき加工によって円筒状に成形する際に、前記胴部のうち少なくとも前記上部領域のビッカース硬度を２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下に設定し、
   　ついで、前記胴部の上端部に連続させた状態に前記肩部を形成し、
   　前記肩部の先端中央部に前記開口カール部を形成し、
   　前記肩部および前記開口カール部を形成した前記缶体を中金型に嵌合させた状態で、上端部が前記中金型側に近づくように傾斜させた外金型の表面に前記胴部を押し付けつつ転動させて前記中金型と前記外金型とによって前記凹凸加工部を形成する
   ことを特徴とする、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体の製造方法。
6. 　請求項５に記載の胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体の製造方法において、
   　前記胴部をしごき加工する際に、前記上部領域の加工硬化の程度を前記上部領域より下側の部分の加工硬化の程度より高くし、もしくは前記上部領域の壁厚を前記上部領域より下側の部分の壁厚より厚くすることにより、前記上部領域のビッカース硬度を２００Ｈｖ以上かつ２５０Ｈｖ以下にする
   ことを特徴とする凹凸加工部を有するエアゾール用缶体の製造方法。
7. 　請求項５または６に記載の胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体の製造方法において、
   　前記缶体が嵌合させられた前記中金型の上端部に、前記中金型の上方から支持桿を加工させるとともに前記開口カール部を貫通させて当接させることにより、前記支持桿によって前記中金型の上端部を支持することを特徴とする、胴部に凹凸加工部を有するエアゾール用缶体の製造方法。

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