(57)【要約】【課題】  本発明は有機被膜層を有する金属板を素材として絞り成形缶、再絞り成形缶、再絞り−しごき成形缶を製造する際に発生する塗膜ヘアやフィルムヘアを防止する。【解決手段】  少なくとも片面を熱可塑性樹脂被膜で被覆された金属板を用いて、カップ成形、次いで絞りしごき成形し金属容器を製造する方法において、カップもしくは再絞り缶の少なくとも端部を加熱処理し、熱可塑性樹脂被膜の一部を溶融することを特徴とするヘア発生を防止する製缶方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面を熱可塑性樹脂被膜で被覆された金属板を用いて、カップ成形、次いで絞りしごき成形し金属容器を製造する方法において、カップもしくは再絞り缶の少なくとも端部を加熱処理し、熱可塑性樹脂被膜の一部を溶融することを特徴とするヘア発生を防止する製缶方法。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂がポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系またはポリエチレン系の高分子材料であることを特徴とする請求項１に記載のヘア発生を防止する製缶方法。
【請求項３】
少なくとも片面を熱可塑性樹脂被膜で被覆された金属板を用いて、カップ成形、次いで絞りしごき成形し金属容器を製造する方法において、カップもしくは再絞り缶の端部のみにレーザ照射により加熱処理し、熱可塑性樹脂被膜の一部を溶融することを特徴とする請求項1〜２のいずれかに記載のヘア発生を防止する製缶方法。
【請求項４】
カップの端部より0.1〜10ｍｍ幅にレーザ照射を行い、熱可塑性樹脂被膜の一部を溶融することを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載のヘア発生を防止する製缶方法。
【請求項５】
前記レーザ光が樹脂の赤外域の吸収を示す波長で発振するＣＯ2 レーザ光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のヘア発生を防止する製缶方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の少なくとも片面に有機被膜層を形成された板材より缶体を成形する製缶方法に関するものであり、更に詳しくは基材の少なくとも片面に有機被膜層を形成された板材を素材として絞り成形缶、再絞り成形缶、再絞り−しごき成形缶を製造する際に発生する塗膜ヘアやフィルムヘアを防止する製缶方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭酸飲料缶、ジュース缶、コーヒー飲料缶あるいはゼリー等の固形食品缶等の食品缶詰等に用いられる、絞り成形缶（例えば特公昭６０−１１５７６号公報（特許文献１）参照）、薄肉化再絞り成形缶(例えば特開平３−１５５４１９号公報（特許文献２）、特開平６−２１０３８１号公報（特許文献３）参照)、薄肉化再絞り−しごき成形缶（例えば特開平７−２７５９６１号公報（特許文献４）参照）等のシームレス缶、および缶蓋（例えば特公平３−５８８１４号公報（特許文献５）参照）等を形成する場合に、金属層の少なくとも片面（通常は両面）に有機被膜層を形成された板材よりパンチとダイの協同によりブランクを打抜き、直ちに同じ工程で絞り加工を行って、絞り成形体を形成してから、次工程でシームレス缶体や缶蓋を形成する方法が採用されている。
【０００３】
このようにして形成されたシームレス缶体や缶蓋の端縁（シームレス缶体の場合はフランジ部の端縁、缶蓋の場合はカール部の端縁）に、毛髪状の有機被膜片（以下有機被膜ヘアとよぶ：通常長さが約10ｍｍ以上）が多数発生し易い（特開昭５８−１６８４８号公報（特許文献６）参照）。この有機被膜ヘアは端縁から剥離し、缶内面に付着残留して、内容物を充填密封して缶詰となった後、異物として発見された時、無害ではあるが、不衛生物として疑われて苦情の対象となり易い。そのため全数検査により有機被膜ヘアが発見された缶はリジェクトしている。従って製品歩留まりが低下するという問題を生ずる。なお缶蓋の有機被膜ヘアは、密封の際に缶内に入るおそれがある。 また、製缶の加工工程で脱落して、ツールと缶体の間に入り込み、皮膜欠陥を生じる原因となることもあり、缶体や缶蓋の品質低下の問題も引き起こす。
有機被膜ヘアの発生原因については特開２０００−１６７６２５号公報（特許文献７）に記載のとおりであり、薄肉化再絞り−しごき成形缶の製造を例にとり以下のように説明さている。
【０００４】
ヘアの防止方法としてブランクに打抜く方法において、少なくとも板材とパンチが接触して打抜きを始める時点において、パンチと接触する有機被膜層と、パンチの切刃を通る、パンチ端面の切刃近傍周辺部の接線とのなす角度が、3〜60度になるように設定したツールの提案（特開２０００−１６７６２５号公報（特許文献７）参照）があるが、切刃が磨耗してきたり、特に有機皮膜が厚い場合や、柔らかい場合にはこれらの提案では完全にヘアが防止でないのが実情である。
また、製缶素材へのレーザ照射を提案した例としては溶接缶用の素材の樹脂不用部に赤外パルスレーザを照射して不用樹脂を除去する提案（特開平７−２９０２５８号公報（特許文献８）参照）がある。
【特許文献１】特公昭６０−１１５７６号公報
【特許文献２】特開平３−１５５４１９号公報
【特許文献３】特開平６−２１０３８１号公報
【特許文献４】特開平７−２７５９６１号公報
【特許文献５】特公平３−５８８１４号公報
【特許文献６】特開昭５８−１６８４８号公報
【特許文献７】特開２０００−１６７６２５号公報
【特許文献８】特開平７−２９０２５８号公報
【特許文献９】特開平９−７０６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、基材の少なくとも片面に有機被膜層を形成された板材を素材として絞り成形缶、再絞り成形缶、再絞り−しごき成形缶を製造する際に発生する塗膜ヘアやフィルムヘアを防止する製缶方法に関するものである。特に、1工程目あるいは2工程目の絞り成形では発生していないフィルムヘアがその後の薄肉化絞り成形、薄肉化しごき成形あるいはしごき成形を経る過程で生じるフィルムヘアを完全に防止する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）少なくとも片面を熱可塑性樹脂被膜で被覆された金属板を用いて、カップ成形、次いで絞りしごき成形し金属容器を製造する方法において、カップもしくは再絞り缶の少なくとも端部を加熱処理し、熱可塑性樹脂被膜の一部を溶融することを特徴とするヘア発生を防止する製缶方法。
（２）熱可塑性樹脂がポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系またはポリエチレン系の高分子材料であることを特徴とする前記（1）記載のヘア発生を防止する製缶方法。
（３）少なくとも片面を熱可塑性樹脂被膜で被覆された金属板を用いて、カップ成形、次いで絞りしごき成形し金属容器を製造する方法において、カップもしくは再絞り缶の端部のみにレーザ照射により加熱処理し、熱可塑性樹脂被膜の一部を溶融することを特徴とする前記（1）〜（2）のいずれかに記載のヘア発生を防止する製缶方法。
（４）カップの端部より0.1〜10ｍｍ幅にレーザ照射を行い、熱可塑性樹脂被膜の一部を溶融することを特徴とする前記（1）〜（3）のいずれかに記載のヘア発生を防止する製缶方法。
（５）前記レーザ光が樹脂の赤外域の吸収を示す波長で発振するＣＯ2 レーザ光であることを特徴とする前記（1）〜（4）のいずれかに記載のヘア発生を防止する製缶方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、樹脂被覆金属板の製缶工程においてヘアの発生が無い製缶実施可能となり、製品歩留まりが低下や缶体や缶蓋の品質低下の問題も引き起こすことなく製缶作業が実施できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は少なくとも片面を熱可塑性樹脂被膜で被覆された金属板を用いて、カップ成形、次いで絞りしごき成形し金属容器を製造する方法において、カップもしくは再絞り缶の少なくとも端部を加熱処理し、熱可塑性樹脂被膜の一部を溶融することを特徴とするヘア発生を防止する製缶方法である。
発明者等は1工程目あるいは2工程目の絞り成形では発生していないフィルムヘアがその後の薄肉化絞り成形、薄肉化しごき成形あるいはしごき成形を経る過程で生じるフィルムヘアについて調査した。その結果、薄肉化絞り成形、薄肉化しごき成形あるいはしごき成形される前の缶体端部において熱可塑性樹脂皮膜の密着性が低下場合によっては100μｍ程度剥離していことが原因あることが判った。熱可塑性樹脂被覆金属板に被覆された熱可塑性樹脂皮膜は、加工の程度によるが加工を受けると、内部歪を生じ、金属板の密着性が低下する。特に、熱可塑性樹脂被覆金属板が剪断されるブランキング工程では、局所的に金属母材との伸びの差もあり、熱可塑性樹脂皮膜と金属母材との密着性が低下したものと考えられる。この密着性の低下した部位が薄肉化絞り成形あるいは薄肉化しごき成形でのシワ押え加工あるいはしごき成形のような面圧の高い加工を受けるとツールと金属母材の間でスクイズされ、ヘアとなることを見出した。熱可塑性樹脂被覆金属板を製缶する工程でヘアを防止する方策として、再絞りやしごきに成形に至る前段階であるカップもしくは再絞り缶形状において、該熱可塑性樹脂の融点以上に加熱処理を行うことにより、該熱可塑性樹脂皮膜の密着性が回復し、ヘアを防止することができることを見出し本発明に至った。
【０００９】
また、熱可塑性樹脂被覆金属板の母材となる金属板は、通常の金属容器に使用される、鋼板、電解クロム酸処理鋼板、ブリキ板、アルミニウム板等が使用できる。
また、カップもしくは再絞り缶全体を該熱可塑性樹脂の融点以上に加熱処理を行うと、加工潤滑油が揮発してしまい、再度の塗油が必要になること、また、加熱による樹脂の劣化等を招く可能性があることなどから、ヘアの発生に関与するカップもしくは再絞り缶の端部のみを加熱することが望ましい。
加熱方法としては、特に限定するものではないが、缶体の製造では一般的に熱風加熱炉や赤外線加熱炉を連続的に通過させる方法が採用されており、これらの方法を採用することも可能である。しかしながら、上述のようにカップもしくは再絞り缶の端部のみを効率的に加熱する方法としては、高周波誘導加熱による方法（特開平９−７０６３０号公報（特許文献９）参照）、光線を絞って照射する方法、その中でもレーザ照射による方法が短時間で効率よく加熱可能なことから最も望ましい。
【００１０】
また、レーザ照射での加熱を行う場合、カップもしくは再絞り缶の端部の端面全周に渡って幅0.1〜10ｍｍ幅の照射を行うことが望ましい。10ｍｍ超では、ヘア防止の効果は完全に飽和し、下限の0.1ｍｍ以下では、ヘア防止の効果が不完全である。好ましく0.5〜5ｍｍの幅が好ましい。
さらに、レーザ光が樹脂の赤外域の吸収を示す波長で発振するＣＯ2 レーザ光であることが、
短時間で効率よく加熱可能なことから望ましい。
また、レーザ光のエネルギーが大きい場合には、樹脂分子内で最も結合力の弱い化学結合が切れ、分子は分解し、蒸発するレーザアブレーションと呼ばれる現象を生じてしまう。レーザアブレーションが起こると樹脂が焼けたような臭いが発生し、缶体付着に残存した場合には問題となることがあり好ましくない。従って、レーザ光のエネルギーを樹脂の吸収率、照射時間を考慮し、樹脂を溶融させ、レーザアブレーションが生じない範囲に設定する必要がある。
【００１１】
次に、レーザ照射の方法について述べる。図1は本発明のカップの上部へレーザ照射例の説明図である。環状のレーザ照射は（例えば）レーザビームを円周スキャン照射することで実現される。図示されないＣＯ2 レーザ装置から出力されたレーザビームは、２枚のスキャニングミラーによって反射される。反射ビームはｆθレンズでカップの端部缶内壁に集光される。ここで二枚のスキャニングミラーは図示されないガルバノモータによって、それぞれ直交する方向に振動し、その振動角度を電気的に制御することで、照射平面上でレーザビームは円環状に走査することができる。この例とは別に、レーザ照射位置を固定してカップを走査（回転）させることも可能である。図1はフランジの無いカップの例であるが、フランジ付きのカップでも同様に端部へ照射できる。
熱可塑性樹脂皮膜としては、特に、食品、飲料用途の場合には衛生性の点からポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系またはポリエチレン系の高分子材料であることが望ましい。
【実施例】
【００１２】
以下、実施例にて、本発明の方法の効果を具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。なお、本実施例で行った成型法・評価法は以下の通りである。
＜成形方法Ａ（絞りしごき成形）＞
（１）潤滑油としてワセリンを使用し、ブランク径142ｍｍにブランキングし、１ｓｔ絞り比1.6でカップを成形後、２ｎｄ絞り比1.3で再絞りし、３工程のしごき成形を行い、缶胴径65.8ｍｍの絞りしごき缶を成形した。再絞りと３工程のしごき成形の成形速度は100ｃｐｍである。総しごき率は66.7％とした。
（２）ヘアの評価方法は、３工程のしごき成形後に、缶体端面を目視観察し、ヘアの有無を評価した。
＜成形方法Ｂ（薄肉化絞り成形）＞
（１）潤滑油としてワセリンを使用し、ブランク径187ｍｍにブランキングし、１ｓｔ絞り比1.4でカップを成形後、3回の再絞りを行い、缶径：66ｍｍ  高さ：140ｍｍ、側壁厚み変化率：-20％の缶体を成形した。再絞りの成形速度は100ｃｐｍである。各再絞り比は1.25とした。
（２）ヘアの評価方法は、３工程の再絞り成形後に、缶体端面を目視観察し、ヘアの有無を評価した。
【００１３】
＜実施例１＞
樹脂被覆金属板には、母材として厚さ0.23ｍｍの電解クロム酸処理鋼板を用いた。金属クロムの付着量は110ｍｇ／ｍ2 、水和酸化クロムの付着量は金属クロムに換算して15ｍｇ／ｍ2 である。この鋼板片面に融点が235℃である25μｍＰＥＴ樹脂系フィルムを他の片面に融点が235℃である12μｍｍＰＥＴ樹脂系フィルムを熱ラミ法によりラミネートした。成形方法Ａの工程において、この鋼板の25μｍＰＥＴフィルム面が缶の内面となるように１ｓｔ絞り成形により、フランジ無しのカップを作成した。このカップを熱風温度275℃の熱風加熱炉に90秒間加熱後を冷風急冷した。熱風加熱炉内での、カップの最高到達温度は245℃であり、ＰＥＴ系フィルムの融点以上であった。その後、ワセリンを塗布した後、2ｎｄ絞り以降成形方法Ａに従い成形行った。100缶缶体を成形し、ヘアの発生状況を評価したところ全く発生は観察されなかった。
【００１４】
＜実施例２＞
樹脂被覆金属板には、母材として厚さ0.23ｍｍで両面に付着量500ｍｇ/ｍ2 のNiめっきを行った後、電解クロム酸処理を行った表面処理鋼板を用いた。この表面処理鋼板の片面にアルミ顔料入りに厚み3μｍの塗装を施し、他の片面には融点が235℃である25μ厚みのＰＥＴ樹脂系フィルムを熱ラミ法により積層した。
成形方法Ｂの工程において、この鋼板の25μｍＰＥＴフィルム面が缶の内面となるように１ｓｔ絞り成形、次いで2nd絞り成形を行い、フランジ付きの再絞り缶を作成した。
このフランジ付きの再絞り缶のフランジ部分が最も加熱され、フランジ部分の金属温度が275℃になるように高周波誘導加熱処理した。以降成形方法Ｂに従い成形行った。100缶缶体を成形し、ヘアの発生状況を評価したところ全く発生は観察されなかった。
【００１５】
＜実施例３＞
樹脂被覆金属板には、母材として厚さ０．23ｍｍで両面に付着量500ｍｇ/ｍ2 のNiめっきを行った後、電解クロム酸処理を行った表面処理鋼板を用いた。この鋼板片面に融点が235℃である25μｍＰＥＴ樹脂系フィルムを他の片面に融点が235℃である12μｍｍＰＥＴ樹脂系フィルムを熱ラミ法によりラミネートした。
成形方法Ａの工程において、この鋼板の25μｍＰＥＴフィルム面が缶の内面となるように１ｓｔ絞り成形により、フランジ無しのカップを作成した。
図1に示すように、このカップの内面端部にＣＯ2 レーザビームを円周スキャン照射した。図示されないＣＯ2レーザ装置から出力されたレーザビームは、２枚のスキャニングミラーによって反射させ、反射ビームはｆθレンズで樹脂被覆金属板に集光され、ここで二枚のスキャニングミラーは図示されないガルバノモータによって、それぞれ直交する方向に振動し、その振動角度を電気的に制御することで、照射平面上でレーザビームは円環状に走査した。波長は9.2715μｍ（波数1078.57ｃｍ-1）にレーザ発振波長を選択した。缶端部から1.5ｍｍの位置まで照射されるようにビーム径及びビーム位置を調整した。
レーザフルエンスは15ｍＪ／ｍｍ2 に調整した。照射速度は30ｍ／ｍｉｎであり、同一点へ2回照射した。
なお、レーザのフルエンスF［J/mm2 ］の定義は、レーザの平均パワーをP［W］＝［J/s］、レーザビームの走査速度をV［cm/s］集光ビーム形状をd1、d2［cm］、ビーム面積をS＝π／４（d1×d2）（←楕円の面積）とした時、次式で定義される。
F=（P／S）×（d2／V）
引き続き、成形方法Ａに従い成形行った。100缶缶体を成形し、ヘアの発生状況を評価したところ全く発生は観察されなかった。
【００１６】
＜実施例４＞
樹脂被覆金属板には、母材として厚さ0.25ｍｍのアルミニウム板を用いた。このアルミニウム板の片面に融点が150℃である30μｍ変性ポリプロピレン樹脂フィルムを他の片面に融点が150℃である12μｍｍμｍ変性ポリプロピレン樹脂フィルムを熱ラミ法によりラミネートした。
成形方法Ｂの工程において、この鋼板の30μｍμｍ変性ポリプロピレン樹脂フィルム面が缶の内面となるように１ｓｔ絞り成形、次いで2nd絞り成形を行い、フランジ付きの再絞り缶を作成した。
フランジ付きの再絞り缶の端部を含むフランジ部にレーザ光を照射した。幅は端部から3ｍｍ幅とした。レーザフルエンスは12ｍＪ／ｍｍ2 に調整した。照射方法はレーザ光を固定し缶体を180回/分の速度で回転させ、照射は缶体が2回転する間行った。
以降成形方法Ｂに従い成形行った。100缶缶体を成形し、ヘアの発生状況を評価したところ全く発生は観察されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の樹脂被覆金属板からなるカップの上端にレーザを照射する製缶方法に用いる装置の構成図である。
【図２】レーザのフルエンス説明図である。
【図１】
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【図２】
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