(57)【要約】【課題】天板あるいは地板に開缶溝が設けられた金属缶に、内容物を充填後、輸送中に開缶溝に亀裂が生じて開缶してしまうのを防止することができる開缶溝付金属缶の輸送方法を提案する。【解決手段】上下片方の蓋の一部に開缶溝を付けた金属缶に内容物を充填、密封した状態で輸送するに際し、缶上面直下の内圧の絶対値が所定以下の場合には、開缶溝を付けた側の蓋が下側にくるようにし、また、内容物のヘッド圧が所定以上の場合で、缶上面直下の内圧が負圧で、その絶対値が内容物のヘッド圧に対し所定比率以上の場合には、開缶溝を付けた側の蓋が上側にくるようにして輸送する。【選択図】      図３
2004352346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下片方の蓋の一部に開缶溝を付けた金属缶に内容物を充填、密封した状態で輸送するに際し、缶上面直下の内圧の絶対値が所定以下の場合、開缶溝を付けた側の蓋が下側にくるようにして輸送することを特徴とする開缶溝付金属缶の輸送方法。
【請求項２】
上下片方の蓋の一部に開缶溝を付けた金属缶に内容物を充填、密封した状態で輸送するに際し、内容物のヘッド圧が所定以上の場合、缶上面直下の内圧が負圧で、その絶対値が内容物のヘッド圧に対し所定比率以上の場合、開缶溝を付けた側の蓋が上側にくるようにして輸送することを特徴とする開缶溝付金属缶の輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料、溶剤、化学品、鉱物油、動植物油、食品等の充填、保管に使用されている開缶溝を付けた金属缶（開缶溝付金属缶）の輸送方法に関し、中でも、１８リットル缶や９リットル缶などの大型金属缶の輸送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗料、溶剤、化学品、鉱物油、動植物油、食品等の充填、保管、輸送等に用いられている、１８リットル缶（ＪＩＳ  Ｚ  １６０２−１９９５）や９リットル缶などに代表される大型金属缶には、下記のような特長がある。
（１）  軽くて丈夫である。
（２）  １８リットルは、一人で持ち運びのできる最大容量なので、輸送効率がよく、取り扱いにも便利である。
（３）  防水、防湿性に優れていて完全密封が容易であり、しかも無味無臭で衛生的なので、食品の保存に適している。
（４）  気密性、ガスバリヤー性、遮光性に優れるので、光や空気、熱などの影響により内容物が変質するのを防止できる。
（５）  強度、耐振動、耐衝撃性に優れるので、流通過程での振動や衝撃による容器の損傷を生じ難い。
（６）  １８リットル缶や９リットル缶などの大型金属缶は、通常、缶の形状が直方体なので、収納スペースに隙間なくかつ安定して積層できるので、安全で保管効率がよい。また、輸送に際しても荷台のデッドスペースが少ないので、輸送コストの低減が図れ、経済的である。
（８）  使用後の金属缶は、回収し、再溶解して使うことができ、リサイクル性に優れる。
【０００３】
上記優れた特長を有する大型金属缶は、図５に示したように、缶胴１と、その上下の蓋となる天板２と地板３の３部品から構成された３ピース缶が一般的であり、缶胴の接合方法によって、溶接缶、接着缶、半田缶等に分類されている。また、天板２、地板３は、缶胴１に、図６にＡで示したように、二重巻き締めにより取り付けられる。
【０００４】
金属缶の製造は、一般に、以下の方法で行われる。まず、素材となるぶりき（ＪＩＳ  Ｇ  ３３０３）、ティンフリースチール（ＪＩＳ  Ｇ  ３３１５）、薄すずめっき鋼板あるいは亜鉛めっき鋼板などの金属板の切板あるいは帯板の表裏面あるいは片面に、必要に応じて塗装、印刷、焼付、あるいはフィルムラミネート等の処理を施した後、天板、地板および胴板に用いるために所定寸法に切断する。切断された天板および地板には、額出加工、カーリング加工等を施した後、カーリング部にライナー（シーリングコンパウンド）を充填して乾燥する。一方、切断された胴板は、円筒状に丸められ、その合わせ面を溶接法、接着法あるいは半田法のいずれかの方法で接合した後、角成形、折曲加工、額出加工等を施して角筒状に成形し、さらに、溶接法の場合には、必要に応じて溶接部に塗装による内面補修や焼付処理を施した後、縁折（フランジング）加工を施す。その後、角筒状の缶胴の上下に、前記天板、地板を重ね合わせ、フランジ部を図６に示すような形状に巻き締めして接合した後、天板には、必要に応じて、コーナー部あるいは中央部に注入口を加工し、あるいは、ハンドリングを容易にするために手環を付ける等の加工を行う。さらに、エアテスター等による漏洩試験を行い、合格した製品は、注入口のある場合、注入口どうしを向け合い、紐や針金等で複数の缶をまとめて結束する等して、空缶のままトラックなどに積んで出荷する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにして製造された１８リットル缶や９リットル缶などの大型金属缶には、種々の内容物が充填され、その後、トラック等で輸送され、倉庫等に保管された後、必要なときに、開缶されて内容物が取り出される。この際、内容物が塗料などのように流動性の良いものでは、図５に示す注入口４のキャップを開くことで、容易に内容物を取り出すことができる。また、粘性が高く流動性の悪いものでも、注入口４を大きくすれば取り出すことは容易である。
【０００６】
しかし、内容物が食品のような固形物の場合には、キャップを大きくするだけでは、取り出すことは難しい。このような場合には、上述した天板あるいは地板と缶胴との巻締部を分解して取り出すことが考えられる。しかし、この巻締部には、缶に内容物を充填後に行う６０〜１２０℃内外の殺菌処理や加圧水蒸気を使うこともあるレトルト処理等によっても密閉状態が維持できるよう、シーリングコンパウンドが充填されているため、巻締部を分解する作業には多大な労力を必要とする他、シーリングコンパウンドが千切れて内容物中に混入する虞があるため、実際上は不可能である。
【０００７】
そこで、さらに簡便な方法として、ハンマーと鉈状の刃物を用いて、天板または地板を切り裂いて開缶する方法がとられることがある。しかし、この方法では、大きな力が必要である他、開缶した周縁部の形状が不規則になるため、内容物がりんごなどの大きな果実の場合には、取り出す際に傷を付けたり、あるいは、作業者が手を切創する等、取り出し作業が危険である等の問題がある。また、誤って巻き締め部分を損傷すると、シーリングコンパウンドの破片が内容物に混入するという問題もある。そこで、鉈状の刃物の代わりに、ロータリー式の刃をもつ缶切り機を用いることもあるが、周縁部の形状は若干規則的になるものの、開缶時に発生した切り粉が内容物に混入するという問題が残る。
【０００８】
上記した種々の問題を解決する技術が、特許文献１や特許文献２に開示されている。これらの技術は、図５，６に示したように、天板２（または地板３）に開缶用の溝５を付けておくことにより開缶を容易にしたもので、これにより、大きな力を要することなく、短時間でかつ切粉の発生も殆どなく開缶を行うことが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特公平３−３３５８１号公報
【特許文献２】実公平３−１３９０号公報
【００１０】
しかしながら、天板（または地板）に溝を付けることは、必然的にその部分の強度の低下を招く。従って、形成する溝の深さを決めるに当たっては、充填後の缶の落下などによる衝撃力に対しても十分な強度を確保し、誤って開缶しないような深さに設計する必要がある。しかしながら、このような設計を行った場合でも、トラックや鉄道などで長距離の輸送を行うと、溝部に亀裂が生じて開缶してしまい、内容物が漏洩するトラブルが頻発していた。この対策として、溝深さを浅くすると、今度は溝の効果が薄れ、開缶が困難になる。そのため、開缶溝を付けた金属缶は、輸送距離が限定される等、上述した特長を十分に活かせていないのが実情である。
【００１１】
本発明の目的は、天板あるいは地板に開缶溝が付けられた金属缶に、内容物を充填後、輸送中に開缶溝に亀裂が生じて開缶してしまうのを防止することができる開缶溝付金属缶の輸送方法を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決するために、天板の破損原因に着目し、鋭意検討を行った。その結果、輸送中の天板（あるいは地板）に設けられた溝部の破損は、輸送時の周期的な内圧変化による溝部の低サイクル疲労破壊に起因しており、これを防止するためには、溝部に生じる歪量の変動を小さく抑えればよく、そのためには、溝を付けた側の天板または地板に作用する内圧と内容物のヘッド圧（いずれもゲージ圧）に応じて、溝を付けた側を上下どちらかに決めて輸送すればよいことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、上下片方の蓋の一部に開缶溝を付けた金属缶に内容物を充填、密封した状態で輸送するに際し、缶上面直下の内圧の絶対値が所定以下の場合、開缶溝を付けた側の蓋が下側にくるようにして輸送することを特徴とする開缶溝付金属缶の輸送方法である。
【００１４】
また、本発明は、上下片方の蓋の一部に開缶溝を付けた金属缶に内容物を充填、密封した状態で輸送するに際し、内容物のヘッド圧が所定以上の場合、缶上面直下の内圧が負圧で、その絶対値が内容物のヘッド圧に対し所定比率以上の場合、開缶溝を付けた側の蓋が上側にくるようにして輸送することを特徴とする開缶溝付金属缶の輸送方法である。
なお、本発明にいう内圧、ヘッド圧はいずれもゲージ圧である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明者らは、輸送時の亀裂発生の原因を調査するため、厚さ０．３５ｍｍの鋼板（降伏応力２３０ＭＰａ、引張強さ３２０ＭＰａ）でできた缶上面および下面に静的な内圧を加えていった際の、天板の辺近傍すなわち一辺が２２０ｍｍの正方形の天板の辺から天板表面内で辺に垂直な方向へ２０ｍｍの位置（開缶溝の位置に相当）の歪の変化を調べたところ、図１に示すように、内圧の絶対値に対してほぼ対称的な歪が生じ、かつ内圧の絶対値が１０００Ｐａ以下と小さい領域では大きな歪変化が生じていること、および内圧の絶対値がある程度大きくなると、歪の変化が小さくなっていることに気が付いた。さらに調べると、内圧１０００Ｐａだと、上記辺近傍での鋼板に作用する引張応力は、溝の深さが０．１７ｍｍという条件のもとで、降伏応力を超え、鋼板が塑性変形するする領域に入る場合もあることがわかった。
【００１６】
さて、ここで話は変わるが、金属缶に液状の内容物を充填、密封し、静止状態においた場合、缶に液状の内容物を圧力をかけて注入したときには、天板、地板のうちどちらを上にするにせよ、上にくる側の缶上面直下（缶内部側）には、正の内圧（ゲージ圧）が生じる。また、内容物を充填、密封後に、内容物が温度低下などにより収縮したときなどには、負の内圧（ゲージ圧）が生じる。ここで、この缶上面直下の内圧を、Ｐｕ（ゲージ圧）とすると、缶下面直上には、さらに内容物のヘッド圧Ｐｈ（ゲージ圧）が加わるため、合わせてＰｕ＋Ｐｈの内圧が生じる。
【００１７】
この状態で、内容物を充填した缶を輸送すると、輸送時の加減速や振動に伴って、缶の内容物も振動するため、缶上面直下および缶下面直上の内圧も変動する。例えば、振動の加速度が−Ｃ・Ｇ〜＋Ｃ・Ｇ（Ｇは重力加速度、Ｃ＞０）であるとすると、缶下面直上に作用する内圧は、−Ｃ・Ｐｈ〜＋Ｃ・Ｐｈの周期的な変動を生じる。また、缶上面直下では、内容物の上に存在する気体の有無、量などにより異なるが、０〜Ｃ・Ｐｈの内圧の変動が生じる。したがって、缶上面直下の内圧は、Ｐｕ〜Ｐｕ＋Ｃ・Ｐｈ、缶下面直上の内圧は、Ｐｕ＋（１−Ｃ）Ｐｈ〜Ｐｕ＋（１＋Ｃ）Ｐｈとなる。なお、上記Ｃの値は、輸送の方法にもよるが、一般的なトラック輸送や鉄道輸送の場合には、０．５〜０．７５の範囲の値となる
【００１８】
発明者らは、これらの関係に着目し検討を重ねた結果、輸送時に生ずる溝部の亀裂は、上述の周期的な内圧の変化が金属缶の上面あるいは下面に位置する溝部に作用し、同部を構成する金属板に作用する歪（引張応力による）が変動することに伴う低サイクル疲労破壊であり、これを防止するには溝部に作用する歪（引張応力による）の変化を小さくすればよいこと、そのためには、金属缶の上面または下面のうち、溝を設けた側に作用する内圧の絶対値が０近傍の小さい領域内、先述の図１で示した鋼板の例では、絶対値が１０００Ｐａ以下の小さい領域（−１０００〜１０００Ｐａ）の範囲で変動するのを防止すればよい、ということに想到した。低サイクル荷重の作用による、歪の振幅と破壊に至るまでの歪の繰り返し回数についての関係は、図２に模式的に示した通り、繰り返し歪を受ける回数が増えると、歪振幅が小さくても破壊に至る。この作用により、溝部は破断に至る。
【００１９】
缶上面直下における内圧の絶対値が０近傍の小さい領域で、缶を輸送すると、図３に示すように、缶上面直下の内圧変動により、缶上面に大きな歪の変動が発生し、缶上面の金属板に低サイクル疲労破壊を生じやすくなる。発明者らは、その条件についてさらに輸送実験を重ねた結果、０．１７ｍｍの深さの溝を付けた板厚０．３５ｍｍの鋼板を用いた場合、その一辺が２００ｍｍ以上の場合には、缶上面直下における内圧の絶対値が４９０Ｐａ以下の場合には、溝部が缶上面側にくるようにすると、その部分で亀裂が生じる危険性が高くなることがわかった。板厚がさらに薄い場合には、さらに亀裂が生じる危険性が高くなる。
【００２０】
一方、このとき、缶下面直上の内圧はこれより高いため、歪そのものは大きいものの、歪の変動は小さい領域に相当するから、溝部を缶下面側にくるようにすれば、低サイクル疲労破壊を起こす可能性は小さい。したがって、この場合には、開缶溝を付けた側の蓋が下側にくるようにして輸送することで、輸送中に開缶溝に亀裂が生じて開缶してしまうのを防止できることがわかった。
【００２１】
逆に、缶上面直下の内圧が、絶対値の大きな負圧の場合には、缶下面直上の内圧は、内容物のヘッド圧が加わるため、図４に示すように、内圧の絶対値が０近傍の小さい領域に入ってくる場合があり、すると、同部は歪変化の大きな領域に相当してしまうことになる。そのため、缶下面の方が、低サイクル疲労破壊を生じやすくなる。しかも、その疲労破壊は、缶上面直下における内圧の絶対値が、内容物のヘッド圧に対し所定比率以上である場合に生じやすい。輸送実験を重ねた結果、厚さ０．３５ｍｍの鋼板を用いた天板（地板）で、その一辺が２００ｍｍ以上の場合には、缶上面直下の内圧が負圧で、その絶対値が、内容物のヘッド圧に対し６０％以上の場合には、溝部を缶下面側にくるようにすると、その部分で亀裂が生じる危険性が高くなることがわかった。板厚がさらに薄い場合には、さらに亀裂が生じる危険性が高くなる。
【００２２】
一方、このとき、缶上面直下の内圧は、これより負圧の絶対値が大きくなるため、歪そのものは大きいものの、歪の変動は小さい領域に相当するから、溝部を缶上面側にくるようにすれば、低サイクル疲労破壊を起こす可能性は小さい。したがって、この場合は、開缶溝を付けた側の蓋が上側にくるようにして輸送することで、輸送中に開缶溝に亀裂が生じて開缶してしまうのを防止できることがわかった。
【００２３】
なお、上述したように、板厚０．３５ｍｍ以下の鋼板を素材とし、天板、地板の一辺の長さが２００ｍｍ以上の金属角缶において、低サイクル疲労破壊による亀裂が発生しやすい理由は、板厚が０．３５ｍｍを超える場合には、溝が形成されたとしても残厚が大きいので、低サイクル疲労破壊が起こり難いことが考えられる。また、一辺の長さが２００ｍｍを下回る場合は、その分、生じる歪の絶対的な大きさが小さくなるからと考えられる。
【００２４】
【実施例】
（実施例１）  板厚０．３２ｍｍのぶりき（ＪＩＳ  Ｇ  ３３０３、ＳＰＴＥ  Ｔ−３）を素材とし、一辺の長さが２２０ｍｍの略正方形の天板、地板と、高さ３００ｍｍの胴部からなる３ピースの角缶に、水を充填し、缶上面直下には空気層を設け、この部分の内圧をゲージ圧で９８Ｐａとなるよう調整した。この時、缶下面直上における内圧は、内容物のヘッド圧も含めてゲージ圧で２８４２Ｐａであった。なお、上記角缶の天板または地板のいずれか一方には、辺（巻締部）から２０ｍｍの距離をおいて全周に、深さ０．１６ｍｍ（残厚０．１６ｍｍ）の溝を形成した。上記と同じ条件の内圧の角缶を２００缶用意し、トラックの荷台に、１００缶は溝がある側を上にし、残りの１００缶は溝がある側を下にして積み込んで、１０００ｋｍの長距離輸送を行い、５００ｋｍ走行後と１０００ｋｍ走行後に、天板あるいは地板の溝部に亀裂の発生した比率を調査した。
【００２５】
（実施例２）  板厚０．２４ｍｍのティンフリースチール（ＪＩＳ  Ｇ  ３３１５、ＳＰＴＦＳ  Ｔ−２）を素材とし、一辺が２００ｍｍの略正方形の天板、地板と、高さ２５０ｍｍの胴部からなる３ピースの角缶に、水を充填し、缶上面直下には空気層を設け、この部分の内圧をゲージ圧で−１９６０Ｐａとなるよう調整した。この時、缶下面直上における内圧は、内容物のヘッド圧も含めて、ゲージ圧で２９４Ｐａであった。なお、上記角缶の天板または地板のいずれか一方には、辺（巻締部）から１０ｍｍの距離をおいて全周に、深さ０．１４ｍｍ（残厚０．１０ｍｍ）の溝を形成した。上記と同じ条件の内圧の角缶を２００缶用意し、トラックの荷台に、１００缶は溝がある側を上にし、残りの１００缶は溝がある側を下にして積み込んで、１０００ｋｍの長距離輸送を行い、５００ｋｍ走行後と１０００ｋｍ走行後に、天板あるいは地板の溝部に亀裂の発生した比率を調査した。
【００２６】
上記実施例１および２の長距離輸送実験の結果を、表１にまとめて示した。この結果から明らかなように、本発明の条件に従って、溝が形成された側を歪変動が小さい側にして輸送を行った場合には、溝部に亀裂は発生しなかったが、本発明の条件に従わなかった場合には、１０００ｋｍ走行後には約３割〜５割の高い率で亀裂が発生し、内容物が漏洩した。
【００２７】
【表１】
2004352346.tif 000003
【００２８】
以上の実施例では、金属板の材質が、ＪＩＳ  Ｇ  ３３０３のＳＰＴＥ（ぶりき）や、ＪＩＳ  Ｇ  ３３１５のＳＰＴＦＳ（ティンフリースチール）の場合について述べてきたが、本発明は、それらの鋼を素材とする厚さ０．３５ｍｍ以下、天板、地板の一辺の長さが２００ｍｍ以上、高さ２５０ｍｍ以上の角缶に好ましく適用できる。また、本発明は、これらの素材に限らず、アルミニウムその他の金属缶にも適用でき、さらに、角缶以外の形状の金属缶にも適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内容物充填後の開缶溝付金属缶の内圧に応じて、天板もしくは地板のうちの溝を付けた側を金属缶上面側または下面側いずれかの歪変動量の小さい側にして輸送することにより、輸送中に開缶溝に亀裂が生じて開缶してしまうのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属缶に大気圧に対して正あるいは負の内圧（ゲージ圧）を加えた時の、金属缶上面側の溝部に発生する歪の変動を示す内圧−歪曲線である。
【図２】歪の振幅と破断に至るまでの歪付与回数との関係を模式的に示すグラフである。
【図３】金属缶に大気圧に対して正の内圧（ゲージ圧）を加えた時に、缶上面および下面に作用する内圧の変動を説明する図である。
【図４】金属缶に大気圧に対して負の内圧（ゲージ圧）を加えた時に、缶上面および下面に作用する内圧の変動を説明する図である。
【図５】開缶溝付金属缶の一例の斜視図である。
【図６】図５に示したＤ−Ｄの矢視断面図である。
【符号の説明】
１．缶胴
２．天板
３．地板
４．注入口
５．開缶溝
６．辺（巻締部）
【図１】
2004352346.tif 000004
【図２】
2004352346.tif 000005
【図３】
2004352346.tif 000006
【図４】
2004352346.tif 000007
【図５】
2004352346.tif 000008
【図６】
2004352346.tif 000009