(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製易開缶性缶蓋の開口片を押圧加工する際、加工部の横断面における最薄部が、断面内薄肉化部分の中央を起点として前記薄肉化部分の長さの３％〜４０％いずれかの非加工部側に変位するように押圧加工し、その後押戻し成形を行うことで加工最薄部で屈曲した形状を形成することを特徴とした開缶性に優れた金属製易開缶性缶蓋の製造方法。
【請求項２】
金属製易開缶性缶蓋の開口片を押圧加工する際、加工部の横断面における最薄部が、断面内薄肉化部分の中央を起点として前記薄肉化部分の長さの３％〜４０％いずれかの非加工部側に変位するように押圧加工するために、パンチとダイスの肩部の形状を、長半径０．１〜５．０ｍｍ、短半径０．０５〜４．０ｍｍの楕円の一部を用いて形成し、更にパンチとダイスの楕円の長径軸のなす角度を３０°〜１５０°ずらし、両者のクリアランスを楕円短半径の−３．０〜０．５倍としてプレスした後、押戻し成形を行うことによって、加工最薄部で屈曲した断面形状とすることを特徴とする開缶性に優れた金属製易開缶性缶蓋の製造方法。
【請求項３】
少なくとも缶内面に相当する片面に塗装、あるいは厚さ１０〜１００μｍ、破断伸び１００％以上の樹脂被覆を有する金属製易開缶性缶蓋の開口片を押圧加工する際、加工部の横断面における最薄部が、断面内薄肉化部分の中央を起点として前記薄肉化部分の長さの３％〜４０％いずれかの非加工部側に変位するように押圧加工し、その後押戻し成形を行うことで加工最薄部で屈曲した形状を形成することを特徴とした開缶性に優れた樹脂被覆易開缶性缶蓋の製造方法。
【請求項４】
少なくとも缶内面に相当する片面に塗装、あるいは厚さ１０〜１００μｍ、破断伸び１００％以上の樹脂被覆を有する金属板製易開缶性缶蓋の開口片を押圧加工する際、加工部の横断面における最薄部が、断面内薄肉化部分の中央を起点として前記薄肉化部分の長さの３％〜４０％いずれかの非加工部側に変位するように押圧加工するために、パンチとダイスの肩部の形状を、長半径０．２〜５．０ｍｍ、短半径０．１〜４．０ｍｍの楕円の一部を用いて形成し、更にパンチとダイスにおいて楕円の長径軸のなす角度を３０°〜１５０°ずらし、両者のクリアランスを楕円短半径の−３．０〜０倍としてプレスした後、押戻し成形を行うことによって、加工最薄部で屈曲した断面形状とすることを特徴とする開缶性に優れた樹脂被覆易開缶性缶蓋の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板やアルミニウム板などの金属板、あるいはこれらの金属板に錫メッキやクロメート皮膜、塗装などの表面処理皮膜と樹脂ラミネートを施した表面処理金属板を缶蓋として用いる際、開缶を容易にする開口案内線を設けた易開缶性缶蓋の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料缶や一般食缶などに使用される、図８のようなタブを用いて飲み口を開ける易開缶性缶蓋は、開口形状の開口案内線を加工している。従来、素材の金属板を基本蓋形状に打抜いた後、平らな下型に乗せ先尖断面のスコア加工刃を開口線状に形成した上型を押圧することで、図９に示すように開口案内線に対して直角断面から見てＶ字形状の溝となるスコア加工を施して開口案内線を形成していた。また一方で、特開平６−１１５５４８号公報、特開平６−１１５５４６号公報、特開平６−１２２４３８号公報に提案されている、図１０のような上下金型の肩半径にて金属板を押圧加工することによって板を薄肉化し、その後更に押戻し加工を施すことでＶ字形の腰折部を形成して開口案内線を加工するという製造技術が開発された。
【０００３】
金属板と缶内容物とを接触させないよう板表面に樹脂被覆を施したラミネート鋼板等にスコア加工を施すと、先尖形状のスコア加工刃によって樹脂被覆が傷つき金属面が露出する等の問題が生じるため、このような場合後者の押圧加工及び押戻し加工が主に用いられていた。ところがこの押圧加工、押戻し加工では開缶性があまり良くなく、更に樹脂被覆金属板においては当加工法をもってしても樹脂皮膜が破断するなどの問題があった。そこで本出願人らは特願平７−３３２４８号に示すように、押圧加工後Ｓ字型に屈曲させる押戻し加工を行うことによって、表面樹脂皮膜を破壊すること無く開缶性を向上する方法を提案したが、更なる開缶性向上が求められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の押圧加工、及びＳ字形状の押戻し加工によって、金属板表面の樹脂皮膜を傷つけることもなく薄肉化、及び屈曲部の形成が可能となったが、本発明はＳ字形状屈曲部の頂点に最薄部を持ってくることにより、その開缶性が更に向上することを知見し、その開発を完了したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、
（１）金属製易開缶性缶蓋の開口片を押圧加工する際、加工部の横断面における最薄部が、断面内薄肉化部分の中央を起点として前記薄肉化部分の長さの３％〜４０％いずれかの非加工部側に変位するように押圧加工し、その後押戻し成形を行うことで加工最薄部で屈曲した形状を形成することを特徴とした開缶性に優れた金属製易開缶性缶蓋の製造方法。
【０００６】
（２）金属製易開缶性缶蓋の開口片を押圧加工する際、加工部の横断面における最薄部が、断面内薄肉化部分の中央を起点として前記薄肉化部分の長さの３％〜４０％いずれかの非加工部側に変位するように押圧加工するために、パンチとダイスの肩部の形状を、長半径０．１〜５．０ｍｍ、短半径０．０５〜４．０ｍｍの楕円の一部を用いて形成し、更にパンチとダイスの楕円の長径軸のなす角度を３０°〜１５０°ずらし、両者のクリアランスを楕円短半径の−３．０〜０．５倍としてプレスした後、押戻し成形を行うことによって、加工最薄部で屈曲した断面形状とすることを特徴とする開缶性に優れた金属製易開缶性缶蓋の製造方法。
【０００７】
（３）少なくとも缶内面に相当する片面に塗装、あるいは厚さ１０〜１００μｍ、破断伸び１００％以上の樹脂被覆を有する金属製易開缶性缶蓋の開口片を押圧加工する際、加工部の横断面における最薄部が、断面内薄肉化部分の中央を起点として前記薄肉化部分の長さの３％〜４０％いずれかの非加工部側に変位するように押圧加工し、その後押戻し成形を行うことで加工最薄部で屈曲した形状を形成することを特徴とした開缶性に優れた樹脂被覆易開缶性缶蓋の製造方法。
【０００８】
（４）少なくとも缶内面に相当する片面に塗装、あるいは厚さ１０〜１００μｍ、破断伸び１００％以上の樹脂被覆を有する金属板製易開缶性缶蓋の開口片を押圧加工する際、加工部の横断面における最薄部が、断面内薄肉化部分の中央を起点として前記薄肉化部分の長さの３％〜４０％いずれかの非加工部側に変位するように押圧加工するために、パンチとダイスの肩部の形状を、長半径０．２〜５．０ｍｍ、短半径０．１〜４．０ｍｍの楕円の一部を用いて形成し、更にパンチとダイスにおいて楕円の長径軸のなす角度を３０°〜１５０°ずらし、両者のクリアランスを楕円短半径の−３．０〜０倍としてプレスした後、押戻し成形を行うことによって、加工最薄部で屈曲した断面形状とすることを特徴とする開缶性に優れた樹脂被覆易開缶性缶蓋の製造方法についてのものである。
【０００９】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明には鋼板またはアルミ板、あるいはこれらの金属板の表面に塗装または錫や亜鉛などの金属メッキを施し、その上に樹脂皮膜を積層したものを使用する。この樹脂皮膜は厚さ１０〜１００μｍ、破断伸び１００％以上のものを使用する。厚さ１０μｍ未満では加工時に薄くなりすぎて破断する場合があり、１００μｍを越えると加工時に金属板の変形や伸びに追随できず剥離する場合がある。また破断伸びが１００％未満では、やはり加工時に金属板の変形や伸びに追随できず破断する場合があり、１５０％以上の伸びを有することが望ましい。
【００１０】
次に加工形状について説明する。
従来の金属板を薄肉化する加工法は、図１０に示すような、ある曲率半径ＲＰ  ，ＲＤ  の円弧で面取りされた上下金型をあるクリアランスを与えて設置してプレスし、その肩部にて金属板を押圧加工するというものであった。図１１はその押圧加工後の金属板断面の残厚モデル図であり、最も残厚の小さい最薄部は、薄肉化された加工部断面（全長Ｌ）の中央に位置している。この後押戻し加工を行うと、図１２のように最薄部は押し戻しによる上下２つの屈曲部の中間に位置する形となる。ところがこの場合、屈曲による応力集中や材料の脆化は、材料強度の最も弱い最薄部には作用していない。
【００１１】
そこで図１のように最薄部で屈曲させることによって、最薄部に応力集中を作用させ、開缶力の低減を狙う。この図１の形状を得るために、従来図１１のような分布をとっていた残厚を図２のように偏らせることを見出した。すなわち、最薄断面部を加工部分（全長Ｌ）の中央から変位するようにプレスし、その後更に押戻し加工を行うことによって、図１のような形状が得られることを知見したものである。ここで最薄部が加工部中央からずれた割合：偏心率ρ＝｛（Ｌ／２）−ｓ｝／Ｌは、３％〜４０％が適当である。それはρ＝３％未満では最薄部をずらした効果が無く、４０％を超えると最薄部で屈曲させることが困難となり、図１の形状が得られなくなってしまうためである。
【００１２】
このとき鋼板における加工後の最小残厚は１５〜８０μｍが望ましい。これは１５μｍ未満では易開缶性缶蓋としての落下強度が確保できず、実用上使用できないためで、８０μｍ超では開缶性が劣るためである。またアルミ板においては最小残厚は４０〜２００μｍが望ましく、それは鋼板と同様の理由によるものであるが、材料強度の違いを考慮しての前記の値とすることが望ましい。
【００１３】
次にその加工方法について説明する。
図１０に示される円弧で面取りされた金型による従来の押圧加工法では、図１１のような左右対称の残厚分布となる。ここで図２のような残厚の偏った分布形状を得るため、図３に示すように押圧加工金型の肩部形状に楕円の一部を用いることを特徴とした加工を行う。またさらに図３に示すように、パンチとダイスで楕円の長径軸のなす角度をφ＝３０°〜１５０°とした形で金型の肩部を形成することを特徴としている。これは楕円の偏平方向が同じ場合（０°≦φ＜３０°、１５０°≦φ＜１８０°）、残厚分布が対称形となって、図２に示す偏った分布が得られないためであり、通常は図３のようにφ＝９０°で設置して用いる。
【００１４】
ここで、図２のように残厚分布を偏らせるためには、長半径と短半径の比ＲＡ  ／ＲＢ  は大きいほど良いが、この値が大きいと楕円が尖る形となるため、樹脂皮膜鋼板では加工の際に尖端で板表面の樹脂皮膜を傷つけることが予想され、１．５＜ＲＡ  ／ＲＢ  ＜３が望ましい。
楕円の寸法は非ラミネートの鋼板の場合、長半径：ＲＡ  ＝０．１〜５．０ｍｍ、短半径：ＲＢ  ＝０．０５〜４．０ｍｍとする。これは金型の曲率半径が０．０５ｍｍより小さくなると、断面内の薄肉化された長さが短いために図１のように屈曲させることが困難となるためＲＢ  ≧０．０５ｍｍとするものである（図４）。また金型の曲率半径が大きいと図５のように断面内の薄肉化された長さが長くなるため、曲げ戻し部分も長くなり開缶ストロークが大きくなることから、楕円の長半径はＲＡ  ≦５．０ｍｍとする。ここで開缶ストロークとは破断までの押し込み量のことで、この値が大きいほど開缶性は悪化する。
【００１５】
また非ラミネートのアルミ板においては、鋼板に比べて最小残厚が大きいことを考慮して、金型の曲率半径が０．１ｍｍより小さくなると、図１のように屈曲させることが困難となるためＲＢ  ≧０．１ｍｍが望ましい。金型半径の上限については残厚は影響しないため鋼板と同じ値とする。従って楕円の寸法は長半径：ＲＡ  ＝０．２〜５．０ｍｍ、短半径：ＲＢ  ＝０．１〜４．０ｍｍを推奨する。
一方ラミネート材においては、長半径：ＲＡ  ＝０．２〜５．０ｍｍ、短半径：ＲＢ  ＝０．１〜４．０ｍｍとする。これはＲＢ  ≦０．１では金属板表面の皮膜を傷つけるため、楕円の短半径はＲＢ  ≧０．１とし、長半径については非ラミ材と同じ理由によりＲＡ  ≦５．０ｍｍとする。これらは鋼板、アルミ板ともに同じである。
【００１６】
このようにして形成したパンチとダイスをあるクリアランス：ＣＬを与えプレスを行うことで、図３のような残厚の偏った薄肉化加工を行う。ここでクリアランスをＣＬ＝ｆ×ＲＢ  として楕円短半径ＲＢ  の倍数ｆを用いて表す。表ラミ材の鋼板についてはｆ＝−３．０〜０．３が望ましい。ここで負のクリアランスは、パンチとダイスがラップしていることを示す。ｆが−３．０より小さい場合、パンチとダイスが大きく重なる形となり、図６のように薄肉化された部分の角度が横になっているため、うまく押し戻されないことが考えられる。またｆが０．３より大きいとパンチとダイスが離れるため、図７に示すように薄肉化が困難となる。
【００１７】
アルミの非ラミ材についてはｆを−３．０〜０．５とする。ｆの上限については鋼板と同じ理由であるが、アルミの場合鋼板に比べて最小残厚が小さいことを考慮してｆ＜０．５とする。
ラミネート材についてはクリアランスをｆ＞０とすると、薄肉化する際に金属板表面の樹脂皮膜を傷つけることが考えられるため、ｆを−３．０〜０とする。これは鋼板、アルミ板ともに同じである。
このように薄肉化した後、更に上下から押戻し加工を行うことにより、図１に示す最薄部で屈曲させた押戻し形状を作り、開缶性良好な易開缶性缶蓋を形成する。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例を比較例とともに説明する。
使用した金属板の仕様を表１及び表３に示す。
非ラミ材、ラミ材に対して押圧加工の条件を変化させて薄肉加工し、その後押戻し加工を行うことで形成した易開缶性缶蓋の偏心率、最小残厚、開缶性、皮膜健全性の評価を表２及び表４に示す。開缶性は開缶するまでの押し込み開缶荷重、押し込み量から評価している。
皮膜健全性は樹脂皮膜に電流を流すことにより、通電量が１ｍＡ以下であれば皮膜の破壊は無いと評価する。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
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【００２１】
【表３】
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【００２２】
【表４】
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【００２３】
【発明の効果】
本発明によって、押圧加工による製造法においても易開缶性缶蓋の開缶性が向上し、従来のスコア加工で問題になっていたスコア加工刃の短寿命を改善することが可能となる。
また、樹脂被覆金属板による易開缶性缶蓋の加工において、表面の皮膜を傷つけることなく加工を行ってその開缶性を向上された。この結果、表面被覆鋼板を用いた缶蓋の開缶性が向上し、従来アルミ製であった缶蓋部をスチール化することが可能になったことで缶のスチールモノメタル化も実現する。これによって、環境問題に対応するリサイクルに適した商品を低コストで生産することが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】理想的な加工断面図、
【図２】求める断面形状のための残厚モデル図、
【図３】楕円形状を用いた押圧加工金型と加工形状、
【図４】楕円の曲率半径の小さい場合を示す図、
【図５】楕円の曲率半径の大きい場合を示す図、
【図６】上下金型のクリアランスの小さい場合を示す図、
【図７】上下金型のクリアランスの大きい場合を示す図、
【図８】易開缶性缶蓋の概略図、
【図９】スコア加工による開口案内線の断面形状を示す図、
【図１０】従来の円弧で面取りされた押圧加工金型と加工形状を示す図、
【図１１】従来の押圧加工による残厚のモデル図、
【図１２】従来の押圧加工材に押戻し加工を行った断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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