(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも缶外面となる面が樹脂層で被覆された樹脂被覆金属板から一体成形されたカップ体を、ドライ状態でのしごき加工を経てシームレス缶に成形するような樹脂被覆シームレス缶の製造方法において、ドライ状態でパンチとダイスによるしごき加工を経てカップ体をシームレス缶にする成形中に、前端側にパンチが装着されてパンチの移動方向に延びるピストン軸に対して、該ピストン軸の内部を通してパンチの内部に冷却用の流体を貫流させると共に、該ピストン軸の表面に向けて乾燥用のエアーを吹き付けることを特徴とする樹脂被覆シームレス缶の製造方法。
【請求項２】
パンチが装着されたピストン軸の周りの雰囲気温度が露点温度よりも低くならないように、該ピストン軸に向けて吹き付けるエアーを加温していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂被覆シームレス缶体の製造方法。
【請求項３】
ピストン軸の表面に向けて吹き付けるエアーを、該ピストン軸の周方向に向けて、且つ、該ピストン軸の後退方向に向けて吹き付けていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂被覆シームレス缶体の製造方法。
【請求項４】
１２０℃以下の温度に維持されたパンチとダイスにより、ドライ状態でのしごき加工を経てカップ体をシームレス缶に成形する際に、樹脂被覆金属板の表面に塗布された潤滑剤がカップ体の表面に付着しているのに対して、ダイスの内部に供給する流体の温度を、該潤滑剤の融点よりも少し高い温度に保ったままで、ピストン軸を通してパンチの内部に供給する流体のみを、成形開始の直前又は直後に、該潤滑剤の融点よりも高い温度の流体から、２０℃以下の流体に切り替えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の樹脂被覆シームレス缶の製造方法。
【請求項５】
上記の請求項１乃至４の何れかに記載の方法を実施するための装置において、前端側にパンチが装着されたピストン軸の表面に向けてエアーを吹き付ける手段として、ピストン軸の表面との間に所定の間隔をおいて該表面を取り囲むようなトンネル状の内壁面を備えたエアー吹き付け装置が設けられ、該トンネル状の内壁面に、複数個のエアー吹き出し孔が開口されていることを特徴とする樹脂被覆シームレス缶の製造装置。
【請求項６】
エアー吹き付け装置のトンネル状の内壁面とピストン軸の表面との間隔が０．３〜２ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項５に記載の樹脂被覆シームレス缶の製造装置。
【請求項７】
複数個のエアー吹き出し孔から吹き出されたエアーが、ピストン軸の表面とエアー吹き付け装置の内壁面との間で、ピストン軸の表面の周方向に沿って一定方向に流れるように、それぞれのエアー吹き出し孔の吹き出し方向が、ピストン軸の軸線方向から見てピストン軸の表面に対して一様の角度で傾斜していることを特徴とする請求項５又は６に記載の樹脂被覆シームレス缶の製造装置。
【請求項８】
複数個のエアー吹き出し孔から吹き出されたエアーが、ピストン軸の表面とエアー吹き付け装置の内壁面との間で、ダイスの側とは反対方向に流れ出るように、それぞれのエアー吹き出し孔の吹き出し方向が、パンチの後退方向に向けて傾斜していることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の樹脂被覆シームレス缶の製造装置。
【請求項９】
エアー吹き出し孔の吹き出し方向が、ピストン軸の軸線方向から見てピストン軸の表面に対して１０〜６０度の範囲で一様に傾斜し、且つ、パンチの後退方向に向けて３０〜７０度の範囲で一様に傾斜していることを特徴とする請求項７又は８に記載の樹脂被覆シームレス缶の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチール系やアルミ系の金属板の表面（少なくとも缶外面となる面）が樹脂層で被覆された樹脂被覆金属板からカップ体（カップ状の中間成形品）を経て製造される樹脂被覆シームレス缶に関し、特に、樹脂被覆金属板から一体成形されたカップ体を、冷却潤滑液（クーラント）を用いないドライ状態で、絞りしごき成形やしごき成形でのしごき加工を経てシームレス缶に成形するような、樹脂被覆シームレス缶を製造するための方法、および該方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の飲料や食品用の容器として使用されるスチール系やアルミ系のシームレス缶（２ピース缶の缶本体）として、近年、金属板の表面（少なくとも缶外面となる面）が熱可塑性樹脂の樹脂層で被覆された樹脂被覆金属板から製造される樹脂被覆シームレス缶が多く使用されており、そのような樹脂被覆シームレス缶の製造においては、材料となる樹脂被覆金属板の表面（樹脂層の上）に予め潤滑剤を塗布しておくことで、中間成形品のカップ体を絞りしごき成形やしごき成形により細長有底円筒状のシームレス缶に成形する際に、クーラントと言われる冷却潤滑液の吹き付けを行なわないドライ状態で成形してから、その後、樹脂被覆金属板に塗布されて缶体に付着している潤滑剤を、加熱により揮発させてシームレス缶から除去するということが従来から行なわれている。
【０００３】
そのような樹脂被覆シームレス缶のドライ状態での製缶方法によれば、従来のシームレス缶の製缶における脱脂・洗浄・化成処理工程や、そのための排水処理設備等を省略することが可能となって、この処理工程で消費していた燃料や電気や水等の副資材および設備費用にかかるコストを大幅に削減することができると共に、環境に与える影響も小さいことから、環境問題が大きな社会的問題となっている現在では望ましい製缶方法といえる。しかしながら、そのようなドライ状態での製缶方法について、１００缶／分から１５０缶／分以下の程度の比較的低速での製缶の場合には実用的に問題はないものの、冷却潤滑液（クーラント）を用いたシームレス缶の製缶のような高速での製缶の場合には適用が困難となる。
【０００４】
すなわち、ドライ状態で樹脂被覆シームレス缶を高速で製缶する場合に、絞りしごき成形やしごき成形等によるしごき加工の際に、缶とダイスとの摩擦により生じる成形熱で缶の温度が大きく上昇することで、缶の外面側では、樹脂層が軟化することで該樹脂層の表面の性質が不均一となり、該樹脂層の表面に作用する加工力に変動が生じて、該樹脂層が削られることで、缶表面に筋状の傷が生じる所謂ビルドアップと言われる成形不良が発生し、一方、缶の内面側では、樹脂層が軟化することで該樹脂層がパンチに溶着し、缶内面とパンチとの間の摩擦力が増大して、缶からパンチを抜き取れない所謂ストリップ不良が多発するというような問題の生じる虞がある。
【０００５】
そのような問題に対して、パンチの内部に冷却用の流体を貫流させることで、しごき加工時における缶温度の上昇を抑えるということが従来から提案されている。具体的には、樹脂被覆アルミニウム板を絞り加工して形成したカップ体からシームレス缶を高速で連続製缶する場合において、「パンチ内に冷却用液体を貫流してパンチ表面温度を３５〜１００℃の範囲内の適宜温度に保って、しごき加工を行なう。」ということが下記の特許文献１中に開示されており、また、内外面が有機被膜で被覆された金属カップからシームレス缶を製造する場合において、「ダイス、皺押え具およびポンチ内に貫流孔を設け、成形開始直前に、温水（好ましくは約４０〜８５℃）を冷水（約５〜３０℃、より好ましくは約１２〜１８℃）に切り替えて、成形中冷水を貫流し続ける。」ということが下記の特許文献２中に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１７８０４８号公報
【特許文献２】特開平７−２７５９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のように成形中にパンチの内部に冷却用の流体を貫流させる従来公知の樹脂被覆シームレス缶の製造方法によれば、その何れにおいても、パンチの内部に貫流させる冷却用流体により成形中（しごき加工時）での缶温度の上昇を抑えて、缶表面に被覆されている樹脂層の軟化を抑えることで、缶の外面側でのビルドアップと言われる成形不良の発生を防止したり、缶の内面側でのパンチ抜き取り不良（ストリップ不良）の発生を防止するようにしている。
【０００７】
なお、上記のような従来公知の方法によりドライ状態で樹脂被覆シームレス缶を製缶する場合に、樹脂被覆金属板の表面に塗布されて缶の表面に付着している潤滑剤は、温度が低いほど動摩擦係数が大きくなる性質のものであるため、成形開始後でしごき加工等による成形熱が多く発生している状態ではパンチ等を冷却する必要がある一方、成形開始の直後で未だしごき加工等による成形熱があまり発生していない状態では、缶表面の潤滑剤の温度を低くし過ぎないために、パンチを加温しておく必要がある。また、成形始めから連続して製缶すると成形熱が次第に高くなり一定温度に達するまでの間にパンチ等が熱膨張してシームレス缶の成形寸法が変化することから、できるだけその影響を少なくするために、成形開始前のパンチを予め加温しておく必要がある。
【０００８】
この点に関して、特許文献１中に開示された方法では、「連続製缶前にパンチ内に３５〜７０℃の範囲内の適宜温度（Ｂ℃）に保った加温用液体を循環させておき、連続製缶を開始する直前ないし直後にパンチ内を循環する液体を、１５〜７０℃の範囲で、かつ前記Ｂ℃以下の適宜温度（Ｃ℃）の冷却用液体に切り替えて、しごき加工を行なう。」ことで、成形中には「パンチの表面温度を３５〜１００℃の範囲内の適宜温度（Ａ℃）に保って、しごき加工を行なう。」ようにしている。
【０００９】
また、特許文献２中に開示された方法では、「成形作業前にダイス内に例えば温水（好ましくは約４０〜８５℃）を貫流し、」「成形開始時は、予め温水を貫流してダイス、皺押え具およびポンチの表面温度Ｔｄ，ＴｓおよびＴｐを１０℃以上にしておく。」と共に、「成形が開始されると、加工熱や摩擦熱のため表面温度Ｔｄ，ＴｓおよびＴｐが上昇する。」のに対して、「この温度上昇を抑え、表面温度Ｔｄ，ＴｓおよびＴｐをＴｇ＋５０℃以下にするため、ダイス、皺押え具およびポンチ内に冷水を貫流する。」即ち「成形開始直前に、温水を例えば冷水（約５〜３０℃、より好ましくは約１２〜１８℃）に切り替えて、成形中冷水を貫流し続ける。」ようにしている。
【００１０】
しかしながら、上記のような従来公知の方法によれば、何れの場合でも、一且は加温してから成形開始時に冷却していることから、特に単位時間当りの発熱量が大きくなる高速での製缶（１５０缶／分以上）に適用する場合には、パンチ等の表面温度を所定以下の温度（例えば、３５〜１００℃の範囲内、或いは、Ｔｇ＋５０℃以下）に維持するのが難しくなり、缶温度の上昇を抑えるということが難しくなる。
【００１１】
これに対して、単位時間当りの発熱量が大きくなる高速での製缶の場合でも、成形中のパンチ等の表面温度を所定以下の温度に維持するために、成形開始時からパンチ等の内部に貫流させる冷却用流体の温度を、例えば、２０℃よりも更に低い５℃以下というように冷たくすることが考えられるが、そうした場合には、製缶時における缶温度の上昇は抑えられるものの、以下のような問題の起きることが本発明者らの研究により判った。
【００１２】
すなわち、パンチの表面温度の上昇を抑制するためにパンチの内部に貫流される冷却用流体（冷却水等）は、パンチを装着しているピストン軸の内部を通して供給されているが、この冷却用流体がピストン軸の内部を通過することで、該流体の温度が低いほどピストン軸の表面温度が低下することとなり、その結果、ピストン軸の表面温度がピストン軸の周りの雰囲気の露点温度より低くなると、ピストン軸の表面に結露が発生することとなる。なお、この結露の発生は、缶製造装置の周囲の温度が２５℃を超えるような夏場に起こり易いことも種々の実験から判明している。
【００１３】
そのようにパンチを装着しているピストン軸の表面に結露が発生した場合、この結露がピストン軸の往復動に連れて飛散し、その飛散した結露が成形中の缶やパンチの表面に少しでも付着すると、成形時の動摩擦抵抗を不均一にさせたり、缶の温度分布を局部的に変化させて缶の表面を被覆する樹脂層に所謂カジリ現象を発生させることが判った。また、機械本体の汚れや空気中の汚れを含んだ状態でダイスの側に持ち込まれることがあり、それがダイス内に供給された成形中の缶の表面に付着した場合には、ダイスとパンチによるしごき加工の際に、結露と共に付着した汚れによって該樹脂層を損傷させる虞があることが判った。さらに、空転時に飛散した結露が、ブラシガイド等の搬送設備を介してその後に形成された缶に付着することも考えられ、その後の熱処理工程で結露が付着した部分に白化を生じさせて外観性を低下させる等の問題が生じることが判った。
【００１４】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、ドライ状態でのしごき加工を経てカップ体からシームレス缶に成形する樹脂被覆シームレス缶の製造において、高速での製缶に対応できるように成形中にパンチを内部から冷却する冷却用流体の温度をより低く設定しても、それによる結露が生じないようにすることで、該結露に起因する製品の品質低下を防止できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記のような課題を解決するために、少なくとも缶外面となる面が樹脂層で被覆された樹脂被覆金属板から一体成形されたカップ体を、ドライ状態でのしごき加工を経てシームレス缶に成形するような樹脂被覆シームレス缶の製造方法において、ドライ状態でパンチとダイスによるしごき加工を経てカップ体をシームレス缶にする成形中に、前端側にパンチが装着されてパンチの移動方向に延びるピストン軸に対して、該ピストン軸の内部を通してパンチの内部に冷却用の流体を貫流させると共に、該ピストン軸の表面に向けて乾燥用のエアーを吹き付けることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
既に述べたように、高速での製缶により成形用のパンチの表面温度が上昇するのを抑制するために、成形中にパンチを内部から冷却する冷却用流体の温度をより低く設定した場合、パンチの内部に貫流される冷却用流体は、パンチが装着されているピストン軸の内部を通過することで、該流体の温度が低いほどピストン軸の表面温度が低下して、該ピストン軸の表面に結露が発生することとなるが、上記のような本発明の樹脂被覆シームレス缶の製造方法によれば、成形中に該ピストン軸の表面に向けて乾燥用のエアーを吹き付けていることで、そのような結露の発生を防止することができる。
【００１７】
その結果、しごき加工により成形中に、低い温度の冷却用流体をパンチの内部に貫流させることで、缶温度の上昇を充分に抑えて、缶表面に被覆された樹脂層の軟化を抑えることができ、缶の外面側でのビルドアップと言われる成形不良の発生や、缶の内面側でのパンチ抜き取り不良（ストリップ不良）の発生を防止できると共に、そのように低い温度の冷却用流体をピストン軸を通してパンチの内部に貫流させるにも拘らず、該ピストン軸の表面に結露を発生させないことから、該結露に起因する製品の品質低下（缶表面での樹脂層のカジリ現象）を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ドライ状態でのしごき加工を経てカップ体からシームレス缶に成形する樹脂被覆シームレス缶の製造において、高速での製缶に対応できるように成形中にパンチを内部から冷却する冷却用流体の温度をより低く設定しても、それによる結露が生じないようにすることで、該結露に起因する製品の品質低下を防止できるようにするという目的を、最良の形態として以下の実施例に具体的に示すように、少なくとも缶外面となる面が樹脂層で被覆された樹脂被覆金属板から一体成形されたカップ体を、ドライ状態でのしごき加工を経てシームレス缶に成形するような樹脂被覆シームレス缶の製造方法において、ドライ状態でパンチとダイスによるしごき加工を経てカップ体をシームレス缶にする成形中に、前端側にパンチが装着されてパンチの移動方向に延びるピストン軸に対して、該ピストン軸の内部を通してパンチの内部に冷却用の流体を貫流させると共に、該ピストン軸の表面に向けて乾燥用のエアーを吹き付けるということで実現した。
【実施例】
【００１９】
本発明の樹脂被覆シームレス缶の製造方法および製造装置の実施例について、先ず、本発明の方法を実施するための装置について説明する。
本実施例の製造装置は、カップ体を細長い有底円筒状のシームレス缶に成形する横型のボディーメーカーであって、図１に示すように、従来周知のボディーメーカーと同様に、ドーマー３とストリッパー４と複数個（３個）のダイス５（５ａ，５ｂ，５ｃ）が設けられ、また、各ダイス５ａ，５ｂ，５ｃの内側を通るように、軸線方向に往復動（ピストン運動）するパンチ６が設けられている。
【００２０】
そのような製造装置１により、樹脂被覆金属板から一体成形されたカップ体２は、冷却潤滑液（クーラント）を用いないドライ状態で、パンチ６とダイス５（５ａ，５ｂ，５ｃ）によりしごき加工が施されて、胴部が薄く引き延ばされた有底円筒状の細長いシームレス缶に成形されてから、パンチ６が引き戻される際に、ストリッパー４によってパンチ６から外される。なお、そのように成形されたシームレス缶は、次工程へ搬送されて、適宜、内面塗装、外面印刷・塗装、ネック・フランジ成形等の加工が施されることで、最終的な缶製品とされる。
【００２１】
上記のようなシームレス缶の製造装置（ボディーメーカー）１において、各ダイス５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれには、その内部に一定温度の流体（本実施例では水）を貫流させるための流路が環状に形成されており、供給装置（図示せず）から供給される水は、温度調節機１１により所定の温度に調節されてから、各ダイス５ａ，５ｂ，５ｃ内の流路に流入してダイス内を通過してからダイスの外に流出される。即ち、ダイス５内を貫流する水は、温度調節機１１を備えた循環経路によって各ダイス５ａ，５ｂ，５ｃの内部を循環することとなる。
【００２２】
ダイス５（５ａ，５ｂ，５ｃ）の内側を通過するように軸線方向に往復動（ピストン運動）するパンチ６は、パンチ６の軸線方向に延びるピストン軸７の前端側（先端側）に一体的に装着されている。このピストン軸７は、パンチ６を軸線方向に往復動させるための突き棒（ram ）となるもので、ラムとも呼ばれるピストン軸７は、衝撃荷重を受けることから、現在はＳＮＣＭ材を肌焼きしたものが広く用いられており、表面はパンチ６に比べて平滑にする必要はなく、一般的には研削加工されて０．８ｓ程度の仕上げ面となるように構成されている。
【００２３】
前端側にパンチ６が装着されたピストン軸７の後端側（基端側）は、往復移動台８に固定されており、この往復移動台（carriage）８は、図示していないが、機台上に固定されて互いに向き合った一対のスライドレールの間に配置されていて、図示しない駆動手段からの動力がコネクティングロッド９を介して伝達されることにより、一対のスライドレールに案内された状態で、ピストン軸７の軸線方向に往復駆動されるものである。
【００２４】
ピストン軸７の前端側に装着されるパンチ６は、図６に示すように、ピストン軸７の前端部に一体的に形成された支持筒部７ａに嵌挿されており、支持筒部７ａの表面には二重螺旋状の溝７ｂ，７ｃが形成されていて、この溝７ｂ，７ｃによって、ピストン軸７の支持筒部７ａとパンチ６との間には、パンチ６の内部に水を貫流させるための流路として、パンチ６の根本側から先端側に向かって水が流れる螺旋状流路７ｂと、先端側から根本側に向かって水が流れる螺旋状流路７ｃとが、二重螺旋状に形成される。このパンチ６の内部の流路７ｂ，７ｃに対して、ピストン軸７の内部には、パンチ６の内部に水を送り込むための流路７ｄと、パンチ６の内部から水を戻すための流路７ｄとがそれぞれ形成されている。
【００２５】
なお、図示していないが、支持筒部７ａの軸心には、成形後の缶がパンチ６から離れ易くするために、缶底内面に対してエアーを吹き付けるためのエアー吹き出し孔が形成されており、このエアー吹き出し孔から吹き出すエアーは、ピストン軸７を介して供給されていて、パンチ６の先端から常時もしくは間欠的に吹き出されている。
【００２６】
ピストン軸７の内部を通してパンチ６の内部に供給される水については、供給装置（図示せず）から供給された水が、図１に示すように、切替装置１４により温度調節機１２又は温度調節機１３の何れか一方に選択された状態で、温度調節機（１２又は１３）により所定の温度に調節されてから昇圧機１５を介してピストン軸７の流路７ｄに導入されるものであって、ピストン軸７の流路７ｄからパンチ６の内部に供給された水は、パンチ６の内部（二重螺旋状の流路７ｂ，７ｃ）を貫流してから、ピストン軸７の流路ｅに戻され、ピストン軸７の流路ｅから流出される。即ち、パンチ６内を貫流する水は、温度調節機（１２又は１３）と切替装置１４と昇圧機１５とを備えた循環経路によってパンチ６とピストン軸７の内部を循環することとなる。
【００２７】
そのようにパンチ６の内部に貫流させる水を流す流路（送り流路７ｄ、及び、戻し流路７ｅ）が設けられたピストン軸７に対して、図１に示すように、ピストン軸７の表面に向けて乾燥用のエアーを吹き付けるためのエアー吹き付け装置１０が設けられている。このエアー吹き付け装置１０は、図示していないが、機台上に固定された状態で設置されており、該装置１０には、エアー供給装置（図示せず）から加熱・乾燥装置１６を通して乾燥エアーが供給されている。
【００２８】
ピストン軸７の表面に乾燥用のエアーを吹き付けるためのエアー吹き付け装置１０には、図２および図３に示すように、ピストン軸７の表面との間に所定の間隔をおいて該表面を取り囲むようなトンネル状の内壁面１０ａが形成されている。なお、エアー吹き付け装置１０の内壁面１０ａとピストン軸７の表面との間隔については、吹き付けるエアーの消費量の増加を抑えるために、０．３〜２ｍｍの範囲となるように設定されている。
【００２９】
エアー吹き付け装置１０の内部には、供給されたエアーを流すためのエアー流路１０ｂが、トンネル状の内壁面１０ａに沿うように形成されていると共に、このエアー流路１０ｂに供給されたエアーをピストン軸７の表面に向けて吹き出すために、複数個のエアー吹き出し孔１０ｃが、エアー流路１０ｂと外部とを連通するように、トンネル状の内壁面１０ａに開口されている。
【００３０】
それぞれのエアー吹き出し孔１０ｃからのエアーの吹き出し方向については、本実施例では、吹き出されたエアーが、ピストン軸７の表面とエアー吹き付け装置１０の内壁面１０ａとの間で、ピストン軸７の表面の周方向に沿って流れ、且つ、ダイス５の側とは反対方向に流れ出るように、図２に示すように、ピストン軸７の軸線方向から見てピストン軸の表面に対して一定角度で傾斜していると共に、図３に示すように、パンチ６の後退方向に向けて傾斜している。具体的には、エアー吹き出し孔１０ｃからのエアーの吹き出し方向は、ピストン軸７の軸線方向から見てピストン軸７の表面に対して１０〜６０度の範囲で一様に傾斜しており、且つ、パンチ６の後退方向に向けて３０〜７０度の範囲で傾斜している。
【００３１】
そのようにエアー吹き出し孔１０ｃの吹き出し方向をピストン軸７の表面に対して一様に傾斜させていることにより、エアー吹き付け装置１０の内壁面１０ａとピストン軸７の表面との間で、各エアー吹き出し孔１０ｃから吹き出されたエアーが、ピストン軸７の周方向に沿って一定方向に流れることから、隣り合うエアー吹き出し孔１０ｃからのエアー同士の勢いを相殺することなく、ピストン軸７の周りにエアーを効率的に流すことができて、エアー消費量の観点から経済的にピストン軸７の表面全体をムラなく乾燥させることができる。
【００３２】
上記のようにエアー吹き出し孔１０ｃが開口されたエアー吹き付け装置１０の内壁面１０ａについて、本実施例では、図４または図５に示すように、ダイス５の側に近い前側と、ダイス５の側から離れた後側との２箇所に分けて設けられている。このエアー吹き付け装置１０の内壁面１０ａの設置位置、即ち、エアーを吹き出すエアー吹き出し孔１０ｃの設置位置については、ピストン軸７の軸線方向に沿って前後に分けて設置するのが望ましく、それによって、往復移動中のピストン軸７の表面全体をムラなく乾燥させることができる。
【００３３】
ダイス５の側に近い前側の内壁面１０ａ（エアー吹き出し孔１０ｃ）の位置については、図４に示すように、一定のストロークで軸線方向で前進・後退するピストン軸７が最も後退した状態で、パンチ６で打ち抜かれる缶のエッジ部２ａに相当する位置、或いは、その位置よりも僅かにダイス５の側に設けるのが好ましい。即ち、缶のエッジ部２ａに対応するパンチ６の表面には、製缶時の金属粉が堆積しやすく、この部分にエアーの吹き付けることで、ピストン軸７の表面を乾燥させると共に、エアーの吹き出し方向をパンチ６の後退方向に向けて傾斜させていることとも合いまって、缶のエッジ部２ａに堆積した金属粉を、ピストン軸７の後方へ排除して、ダイス５の側に持ち込むのを防止することができる。
【００３４】
また、ダイス５の側から離れた後側の内壁面１０ａ（エアー吹き出し孔１０ｃ）の位置については、図５に示すように、一定のストロークで軸線方向で前進・後退するピストン軸７が最も前進した状態で、ピストン軸７の後端部（根本部分で水の供給口となる部分）に相当する位置の付近に設けるのが好ましい。即ち、この部分は、成形中に冷却用の水が導入される部分で、且つ、発熱する成形部から離れていて、結露を発生させ易い部分となっており、この部分にもエアーを吹き付けることで、ピストン軸７の表面を全体的に効率良く乾燥させることができると共に、エアーの吹き出し方向をパンチ６の後退方向に向けて傾斜させていることとも合いまって、ピストン軸７を駆動するための往復移動台８の側からの油やゴミをダイス５の側の成形部に持ち込むのを防止することができる。
【００３５】
以上、本実施例の製造装置１について説明したが、次に、そのような製造装置１を使用して実施される本実施例の製造方法について説明する。
本実施例の製造方法では、既に説明したような製造装置１を使用して、しごき加工中に缶の外面側にクーラント（冷却潤滑液）を噴射することなく、ドライ状態でのしごき加工を経てシームレス缶を製造する際に、ダイス５とパンチ６の内部を、冷却用の水により１２０℃以下の温度に維持するように冷却することで、缶の表面温度が、缶を被覆する樹脂層の熱可塑性樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）＋３０℃以下に保たれるようにしている。
【００３６】
すなわち、樹脂被覆シームレス缶の樹脂層として使用される熱可塑性樹脂では、ガラス転移点（Ｔｇ）近傍の温度で軟化が始まり、温度が高くなる程、樹脂の軟化が進行することとなり、ガラス転移点（Ｔｇ）＋３０℃を越える温度になると、製缶上の不具合を生じる程度にまで樹脂が軟化する。特に、製缶速度が速くなる程、製缶時に材料が受ける負荷が大きくなるのに加えて発熱量が多くなり、（Ｔｇ）＋３０℃を超え易くなって樹脂がより軟化して所謂カジリ現象が発生することから、被覆樹脂層の健全性を保つためには、できるだけ低い温度で製缶する必要がある。
【００３７】
そこで、シームレス缶用の材料として現在広く使用されている熱可塑性樹脂（熱可塑性ポリエステル等）のガラス転移点（Ｔｇ）の温度範囲を考慮すると、高速（１５０缶／分以上）で製缶する場合でも、缶の表面温度を１２０℃以下（好ましくは１００℃以下）に保つことが必要となり、そこで、上記のようにダイス５とパンチ６を内部から冷却して１２０℃以下の温度に維持するようにしている。
【００３８】
なお、そのようなダイス５やパンチ６の冷却において、製缶開始の時点で、樹脂被覆金属板の表面に塗布されて缶体（カップ体）の表面に付着している潤滑剤の融点以下にまで冷却すると、潤滑剤が固体化してダイスに堆積し、成形されるシームレス缶に付着して、成形不良の原因となる虞がある。一方、製缶開始後は、シームレス缶の成形による成形熱が発生し、この熱がダイスとパンチと缶とにそれぞれ吸収されて、それらの温度を上昇させるため、成形中に発生する成形熱によって缶の温度を上昇させないためには、ダイスとパンチの内部に貫流させる冷却水によって成形熱をできるだけ吸収する必要がある。
【００３９】
この製缶中に発生する成形熱については、主として、ダイスと缶の摩擦により発生する摩擦熱と、成形によって缶を変形させることで発生する加工熱とによるものであるが、製缶中におけるダイスと缶との接触面積は非常に小さく、従って、ダイスに伝わる熱量は小さいのに対し、製缶中におけるパンチと缶との接触面積は大きく、パンチに伝わる熱量は大きいことから、製缶中（特に高速での製缶中）において、缶の温度上昇を効果的に抑えるためには、パンチからの吸熱量（パンチの冷却量）を大きくすることが必要である。
【００４０】
そのために、本実施例では、温度調節機１１により温度を調整した状態でダイス５の内部に供給する水については、潤滑剤の融点よりも高い３０〜３５℃（例えば３０℃）となるように常に一定の温度の水を供給している。これに対して、ピストン軸７を通してパンチ６の内部に供給する水については、製缶開始の時点において潤滑剤の融点以下の温度とならないように、温度調節機１２からの水を、潤滑剤の融点よりも高い３０〜３５℃（例えば３０℃）として供給している状態から、製缶の開始直前あるいは開始直後に、切替装置１４によって温度調節機１２からの水を温度調節機１３からの水に切り替えることで、温度調節機１３から２０℃以下（例えば１０℃）の冷水を供給するようにしている。
【００４１】
そのように、製缶の開始直前あるいは開始直後に、ピストン軸７を通してパンチ６の内部に供給する水を、３０〜３５℃（例えば３０℃）の温水から２０℃以下（例えば１０℃）の冷水に切り替えていることで、製缶開始の時点において潤滑剤を固体化させることで缶の成形不良を招くようなことなく、また、成形開始の初め缶から略一定の高さの缶となるようにパンチの温度を制御でき、しかも、製缶中には、２０℃以下（例えば１０℃）の冷水によりパンチ６を効率良く冷却することで、缶の温度上昇を効果的に抑えることができる。即ち、高速（１５０缶／分以上）で製缶する場合でも、ダイス５とパンチ６を１２０℃以下（好ましくは１００℃以下）の温度に維持することができ、缶の表面温度を１２０℃以下（好ましくは１００℃以下）に保つことができる。
【００４２】
しかしながら、上記のように製缶中に低い温度の冷水をパンチ６の内部に供給した場合には、成形熱により高温となるパンチ６の部分では問題はないが、パンチ６に供給する水を通しているピストン軸７の部分では、成形熱を殆ど受けることなく、しかも、温度の低い冷水がピストン軸７の内部を通過することで、ピストン軸７の表面温度が大幅に低下することとなり、その結果、ピストン軸７の表面温度がピストン軸７の周りの雰囲気の露点温度より低くなると、ピストン軸７の表面に結露が発生することとなる。
【００４３】
そのようにパンチ６が装着されたピストン軸７の表面に結露が発生した場合、既に述べたように、この結露がピストン軸７の往復動に連れて飛散し、その飛散した結露が成形中の缶やパンチの表面に少しでも付着した場合には、成形時の動摩擦抵抗を不均一にさせたり、缶の温度分布を局部的に変化させて缶の表面を被覆する樹脂層に所謂カジリ現象を発生させる。また、機械本体の汚れや空気中の汚れを含んだ状態でダイス５の側に持ち込まれて、それがダイス５の内側に供給された成形中の缶の表面に付着した場合には、ダイス５とパンチ６によるしごき加工の際に、結露と共に付着した汚れによって該樹脂層を損傷させる。さらに、空転時に飛散した結露が、ブラシガイド等の搬送設備を介してその後に形成された缶に付着した場合には、その後の熱処理工程で結露が付着した部分に白化を生じさせて外観性を低下させる等の問題が生じることで、製品の品質低下を招くような虞がある。
【００４４】
これに対して、本実施例では、製缶中に、ピストン軸７の表面に向けて、エアー吹き付け装置１０から乾燥エアーを吹き付けていることで、パンチ６の内部に貫流させる２０℃以下（例えば１０℃）の低い温度の冷水をピストン軸７の内部に通しているにも拘らず、ピストン軸７の表面に結露を発生させるようなことはなく、該結露に起因する製品の品質低下（缶表面での樹脂被膜層のカジリ現象）が起きることはない。
【００４５】
すなわち、具体的には、飲料缶として一般に用いられている直径が約６６ｍｍ程度の樹脂被覆シームレス缶を、１５０缶／分以上の高速で製造する場合に、２０℃以下で供給するパンチ６への冷水を、特に５℃以下の温度とすることが好ましいが、そのように５℃以下の冷水をパンチ６内に貫流させると、夏季などに気温が上昇した場合、ピストン軸７の表面に結露が発生する虞がある。これに対して、ピストン軸７の表面に向けて乾燥エアーを吹き付け、ピストン軸７の表面温度が露点温度よりも低くならないようにすることで、ピストン軸７の表面に結露が発生することはない。
【００４６】
なお、ピストン軸７の表面に向けて吹き付ける乾燥用のエアーについては、０〜６０℃の範囲にある一般の工場エアーでも良いが、加温した乾燥エアーの方が好ましく、エアーの温度は、ピストン軸７の周りの雰囲気温度や、パンチ６に供給される水の温度によっても異なるが、ピストン軸７の周りの雰囲気内でピストン軸７の表面が露点温度よりも低くならない温度範囲のものであれば良い。また、エアーの風量については、例えば、通常の３５０ｍｌの飲料缶の成形の場合、風量は５００〜３０００リットル／分が好ましい。その場合、エアーの風量が５００リットル／分より少ないと、充分な結露防止の効果が得られず、一方、３０００リットル／分より多いと、結露防止には過剰なものとなって経済的でない。
【００４７】
以上、本発明の樹脂被覆シームレス缶の製造方法および製造装置の実施例について説明したが、本発明は、上記のような実施例にのみ限定されるものではなく、例えば、ダイスやパンチの内部に流す流体については、実施例に示した水に限らず、オイルやガス等のような他の流体であっても良く、また、パンチの内部に流体を貫流させる流路については、実施例に示したような二重螺旋状の流路に限られるものではなく、また、エアーを吹き付けるための手段についても、実施例に示したエアー吹き付け装置のような具体的な構造に限られるものではない等、適宜に変更可能なものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の樹脂被覆シームレス缶の製造装置の一実施例について装置全体の概略を示す説明図。
【図２】エアー吹き付け装置のエアー吹き付け構造について、ピストン軸の軸線方向と直交する方向で切断した状態によって示す断面正面図。
【図３】エアー吹き付け装置のエアー吹き付け構造について、ピストン軸の軸線方向に沿った方向で切断した状態によって示す断面側面図。
【図４】パンチおよびピストン軸が最も後退した状態におけるエアー吹き付け装置の配置状態を示す側面説明図。
【図５】パンチおよびピストン軸が最も前進した状態におけるエアー吹き付け装置の配置状態を示す側面説明図。
【図６】パンチの内部に形成される流体の流路の一例を示す部分切り欠き断面側面図。
【符号の説明】
【００４９】
１        シームレス缶の製造装置（ボディーメーカー）
２        カップ体
５        ダイス
６        パンチ
７        ピストン軸
１０      エアー吹き付け装置
１０ａ    （エアー吹き付け装置の）内壁面
１０ｃ    （エアー吹き付け装置の）エアー吹き出し孔
１１      （流体の）温度調節機
１２      （流体の）温度調節機
１３      （流体の）温度調節機
１４      切替装置
１６      （エアーの）加熱・乾燥装置
【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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