(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の両面に熱可塑性樹脂で被覆された樹脂被覆金属板を絞り加工してなるカップ状の中間材を、パンチとダイスとにより再絞り加工または再絞りしごき加工あるいはしごき加工して鍔付き有底状のシームレス缶胴を得る樹脂被覆金属製シームレス缶胴の製造方法において、
前記シームレス缶胴の製造開始前または連続製造が中断している空運転の間に、前記パンチないし前記ダイス内に２０℃〜８０℃の一定温度の恒温水を循環させて内部から加熱もしくは保温するとともに、前記パンチを外面側から加熱することにより、パンチ表面温度を加工前のカップ状中間材の温度よりも高く、かつ連続製造時のパンチ到達温度近傍に昇温させておき、製造開始直前あるいは製造再開直前にパンチの前記外面側からの加熱は止めて、蓄熱状態にあるパンチを用いて鍔付きシームレス缶胴を成形し、前記パンチを下死点まで下降し、前記パンチに嵌合された状態にある鍔付きシームレス缶胴の外面側から冷却し、その缶胴を介して前記パンチを冷却し、前記パンチの上昇行程において、前記缶胴の外面樹脂フィルムの表面温度を樹脂のガラス転移点以下にすると共に、前記缶胴と前記ダイスとの係合状態を緩和させて前記缶胴を前記ダイス内から上方に引き抜くことを特徴とする樹脂被覆金属製シームレス缶胴の製造方法。
【請求項２】
加工前のカップ状中間材の少なくとも胴壁を２０℃〜８０℃に事前加熱することを特徴とする請求項１に記載の樹脂被覆金属製シームレス缶胴の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両面を熱可塑性樹脂で被覆された金属板に絞り加工を施して得られたカップ状の中間材を、パンチとダイスとにより再絞り加工または再絞りしごき加工あるいはしごき加工して鍔付きシームレス缶胴を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にアルミニウムやスチールを素材とした金属缶（容器）は、その形状からスリーピース缶とツーピース缶あるいはボトル型缶とに大別される。スリーピース缶は、底蓋と、溶接や接着により継ぎ合わせた缶胴と、天蓋との三者からなるためスリーピース缶と呼ばれている。また、ツーピース缶は、缶底が一体化された缶胴に天蓋を取り付けた構造であって、缶胴と天蓋との二つを構成部材とすることからツーピース缶と称され、また缶胴に継ぎ目がないことからシームレス缶とも呼ばれている。さらに、ボトル型缶は、缶胴の一方の開口端部にネジ部が形成された側面シームレス缶胴と、そのネジ部に螺合されるキャップと底蓋とからなり、全体としての形状がガラス製のボトルに近似していることによりボトル型缶と呼ばれている。
【０００３】
これらいずれの金属缶であっても、缶内面には耐食性を確保するために、合成樹脂からなる保護層が形成されている。近年、その保護層として熱可塑性樹脂からなる被膜を形成したラミネート缶が開発され、実用に供されている。この種のラミネート缶は、金属素材に樹脂フィルムを積層させた樹脂フィルム被覆金属板を素材とし、これに深絞り成形や絞りしごき成形を施す缶体成形を行うものが多いが、特にツーピース缶やツーピース缶胴を得るには、素材の変形量あるいは加工度合いが大きいので、高度の成形技術を必要とする。
【０００４】
すなわち、ラミネート缶のメリットは、適用する有機樹脂フィルムにもよるが、耐内容物性、特に、内容物の味、風味といったフレーバー性に優れる点が挙げられる。一方、デメリットとしては、製缶上の問題であるが、熱可塑性樹脂フィルム金属板の加工度合い（又は、成形度合）が大きいので成形時に内面樹脂フィルムに傷が入ったりして、缶内面の品質が確保できなくなるため、缶体の品質検査を厳重に行う必要があり、製品歩留まりが、一般的な塗装缶に比べて劣る点にある。
【０００５】
特に、スチール素材を用いたツーピースタイプのラミネート缶の場合、その傾向が顕著であるが、アルミニウム素材のラミネート缶でも同様なことが起こる。こうしたラミネート缶内面の樹脂フィルムの欠陥は、前述したように缶成形加工時に入るものであり、この欠陥を最小に抑えることは、品質、製品歩留まりの点から重要な課題である。
【０００６】
より具体的に説明すると、両面を熱可塑性樹脂で被覆された金属板より絞り加工してなるカップ状中間材をパンチとダイスとにより再絞り加工または再絞りしごき加工あるいはしごき加工して有底シームレス缶胴を製造する場合、樹脂被覆のない素材を使用した従来のシームレス缶の製造方法とは異なり、後工程に洗浄工程がないため、加工成形中の缶胴側壁外面に冷却剤（クーラント）を使用できない。このため、製造開始直後から製缶数の増加に伴いパンチとダイスとの温度が上昇するが、ダイスに比べてパンチの温度が急激に上昇して、パンチの膨張によりパンチとダイスとのクリアランスが小さくなり、製造開始直後からの缶胴の壁厚を薄くさせたり、あるいは缶胴の周方向にわたる壁厚や鍔幅にバラツキを生じさせたりしてしまうことがある。このため、パンチの温度上昇が安定するまでの間に製造された缶胴は不良缶として系外へ排出する必要があり、また、破胴により製造効率を低下させることもあり、製造コストがかかる要因となっていた。
【０００７】
上記のラミネート缶も前述したように熱可塑性樹脂フィルムで被覆された被覆金属板からなるカップ状の中間材を、再絞り加工又は再絞りしごき加工あるいはしごき加工して製造しており、その製造過程における破胴や被覆樹脂の亀裂等を防止できる装置として、成形工具の温度を制御するように構成した装置が知られている。この種の装置が、例えば、特開平１−２７８９２１号公報（特公平７−５７３８８号公報）、特開平６−２１０３８１号公報、特開平７−２７５９６１号公報等に記載されている。
【０００８】
これらの公報に記載された発明を簡単に説明すると、特開平１−２７８９２１号公報に記載の方法は、工程中のパンチの温度を５０℃〜８０℃の温度に維持する容器の製造方法である。また特開平６−２１０３８１号公報記載の方法は、両面にポリエステルフィルムを積層したラミネート金属板に再絞り加工を施して、シームレス缶を製造する際に、ダイス内（あるいはダイス内とシワ押え具内）に温水を貫流し、加工開始直前にその温水を冷水に切り替えて、加工中、シワ押えに対向するダイス（あるいはダイスに対向するシワ押え）の表面温度を４０〜１００℃に維持するようにした方法である。さらに、特開平７−２７５９６１号公報に記載の発明は、成形作業前にダイス、シワ押え具およびパンチ内を加温し、成形開始直前に加温を冷却に切り替え、成形中冷却し続け、成形中のダイス、シワ押え具およびパンチの表面温度、および抜き出し直後のパンチ表面温度を所定の温度範囲内に保つようにしたシームレス缶の製造方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の発明はいずれも、成形工具内に貫流する水の温度を制御したり、貫流する流体を切替えたりすることにより、シームレス缶を製造する装置の温度を調節する方法であり、次のような問題がある。
【００１０】
先ず、特開平１−２７８９２１号公報（特公平７−５７３８８号公報）に記載されている発明は、ポンチ内に液体回路をつくり、その液体回路内に冷却液を通して、ポンチ内部側から熱交換してポンチ温度を所定温度に維持するように構成されているため、ポンチ表面の急激な温度変化に対して、冷却液による温度制御の反応が鈍く、感度の良い温度制御が難しいという問題がある。また、冷却液を通水させてパンチの発熱による昇温を抑えるには、液体による熱交換効率を良くし、また通水回路にできるだけ多量の冷却液を流せるようにすることが必要であるが、通水回路は、構造上、中空になって強度の低下要因となるので、パンチの強度を考慮すると、通水回路の長さや流路断面積などにスペース上の制約を受け、冷却性能が必ずしも充分なものとならずに、ポンチの温度分布が均等にならないなどの問題がある。
【００１１】
他方、特開平６−２１０３８１号公報（特許２５５０８４５号公報）や特開平７−２７５９６１号公報（特許第２７９００７２号公報）に記載された発明では、加工開始直前に、ダイス内に貫流している温水を冷水に切り替えることにより、ダイスのシワ押え具に対向する上側表面温度を適宜温度（４０〜１００℃）に保って、再絞り加工を行う。そのため、上記の特開平１−２７８９２１号公報（特公平７−５７３８８号公報）の発明と同様に、熱交換に時間がかかり、ポンチ表面の急激な温度変化に対する冷却反応が鈍く、感度の良い温度制御が難しいという問題がある。また、ダイス内に貫流している温水を冷水に切り替える際に、温度調節用の水を金型の外部からダイスホルダー内を通して各成形工具に供給循環させるため、例えば、複数丁取りのために、共通するダイスホルダーに複数の成形工具を取り付けられる金型構造の場合には、その製造開始直前まで温水が貫流されて加温状態にあるダイスホルダー自体が、温水から冷水への切り替えにより、その温度変化で歪み易く、それに伴い、上型に取り付けられているパンチと下型に取り付けられているダイスとに芯ずれが起こり、これが原因となって缶胴の壁厚にバラツキが生じたり、破胴し易いという問題がある。
【００１２】
またダイスにおいても同様に、温水から冷水への切り替えを行う際、全周に亘り均一な冷却が行われにくくダイスにも歪みが起こり、その結果、ダイスの真円度が損なわれやすくなり、それによって缶胴の壁厚にバラツキが出たり、破胴し易いという問題がある。
【００１３】
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、樹脂被覆金属製の鍔付きシームレス缶を、カップ状の中間材に絞り加工や再絞りしごき加工などを施して製造する際に、その製造開始時、もしくは中断した後の再開時当初の缶壁の均一性を向上させるとともに、鍔切れなどの欠陥を防止することのできる方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、金属板の両面に熱可塑性樹脂で被覆された樹脂被覆金属板を絞り加工してなるカップ状の中間材を、パンチとダイスとにより再絞り加工または再絞りしごき加工あるいはしごき加工して鍔付き有底状のシームレス缶胴を得る樹脂被覆金属製シームレス缶胴の製造方法において、前記シームレス缶胴の製造開始前または連続製造が中断している空運転の間に、前記パンチないし前記ダイス内に２０℃〜８０℃の一定温度の恒温水を循環させて内部から加熱もしくは保温するとともに、前記パンチを外面側から加熱することにより、パンチ表面温度を加工前のカップ状中間材の温度よりも高く、かつ連続製造時のパンチ到達温度近傍に昇温させておき、製造開始直前あるいは製造再開直前にパンチの前記外面側からの加熱は止めて、蓄熱状態にあるパンチを用いて鍔付きシームレス缶胴を成形し、前記パンチを下死点まで下降し、前記パンチに嵌合された状態にある鍔付きシームレス缶胴の外面側から冷却し、その缶胴を介して前記パンチを冷却し、前記パンチの上昇行程において、前記缶胴の外面樹脂フィルムの表面温度を樹脂のガラス転移点以下にすると共に、前記缶胴と前記ダイスとの係合状態を緩和させて前記缶胴を前記ダイス内から上方に引き抜くことを特徴とする方法である。
【００１５】
すなわち請求項１の発明は、製造開始に伴うパンチの立ち上がり時の温度変化を見込んで、連続製造開始前に、予めパンチ表面温度を外面側から加熱して上昇させておき、製造開始とほぼ同時に、そのパンチの外面側からの加熱を止めることにより、製造開始直後の不良缶の発生を抑制しようとするものである。したがって、請求項１にかかる発明によれば、鍔付きシームレス缶胴の連続製造開始前または製造中断中の空運転の間、空運転中のパンチを外面側から加熱し、パンチ表面温度を加工前のカップ状中間材の温度よりも高く、かつ連続製造時のパンチ到達温度近傍に昇温させおき、製造開始直前あるいは製造再開直前にパンチの外面側からの加熱を止めて、蓄熱状態にあるパンチを用いて製造開始あるいは製造再開することにより、製造開始あるいは製造再開直後から、パンチの温度上昇カーブの変化を少なくすることが可能となる。即ち、パンチからカップ状中間材に熱が奪われる一方、缶体の成形加工に伴って生じる熱が補われるため、パンチの空運転の状態から連続製造が開始される立ち上がりの間、つまり製造開始前後においてパンチの温度変化は少なく、連続製造時のパンチの到達温度にほぼ近い温度を維持することができるので、パンチ直径の変化を少なくすることができ、製造開始（あるいは再開）から立ち上がりのときの不良缶を少なくできると共に、シームレス缶胴の鍔長さにおける全周に亘る変化を少なくし、加工中の鍔切れの発生を防ぐことが可能となる。
【００１６】
しかも、空運転中にダイスから後退したパンチの全周面に対してほぼ均一に熱を加えて加熱される。このため、製造開始直後の金属缶体の缶胴の周方向における壁厚のバラツキが少なくなり、熱可塑性樹脂被膜のかじりや破胴を防ぐことができる。
【００１７】
また、連続製造の中断が短時間の場合や、その中断が断片的に起こるような場合でも、パンチの外周面を迅速にかつ直接、外面側から加熱し、熱供給することができるため、温度変化に対する応答性が良くなる。
【００１９】
さらに、請求項１の発明では、２０℃〜８０℃の一定温度の恒温水をパンチとダイスとの内部に循環させて流すことにより、これらを加熱・保温し、その状態で、さらにパンチを外部から加熱するので、金属缶体成形装置が置かれている環境温度が、夏場と冬場とで異なる場合でも、その温度環境に左右されず、製造開始（再開）時の温度と連続製造時におけるパンチ到達温度の温度差をほぼ一定にすることができ、空運転時のパンチの加熱温度を制御し易くなる。
【００２１】
そして、請求項１の発明では、パンチが下降して缶体に再絞り加工もしくは再絞りしごき加工あるいはしごき加工を施した状態で、その缶体の外側からパンチを冷却する。そのため、連続製造中、パンチの前進工程の最終段階、つまりパンチストロークの下死点近傍において、パンチに嵌合された状態にある缶胴を外面側から冷却することにより、成形加工されパンチに嵌合中の缶胴を冷却し、またその缶胴を介してパンチも冷却し、パンチの戻り（上昇）工程において、ダイスの係合状態を緩和させて鍔付きシームレス缶胴をダイス内から引き抜き易くすると共に、外面樹脂フィルムの表面温度を樹脂のガラス転移点（Ｔg ）以下にするので、加工熱により樹脂フィルムが軟化し、樹脂がパンチの表面に粘着することが抑制でき、鍔付きシームレス缶胴をパンチからストリップし易くするとともに、外面樹脂フィルムのかじりを防ぐことが可能となる。
【００２２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、加工前のカップ状中間材の少なくとも胴壁を２０℃〜８０℃に事前加熱することを特徴とする方法である。
【００２３】
したがって請求項２の発明では、再絞り加工もしくは再絞りしごき加工あるいはしごき加工が施されるカップ状中間材の胴壁が事前に２０℃〜８０℃に加熱されるので、樹脂被覆のガラス転移点温度付近で成形することができ、缶胴をパンチからストリップし易くするとともに、成形性を向上させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す具体例に基づいて詳細に説明する。先ず、本発明で対象とするシームレス缶胴の一例は、口頸部にキャップを冠着したボルト型缶の缶胴であり、これは、例えば図１に示す工程を経て製造される。
【００２５】
このシームレス缶胴の素材として、熱可塑性樹脂が両面にラミネートされた樹脂被覆金属板が使用され、これをカップ成形工程において円板状に打ち抜いてブランクとし、そのブランクに絞り加工を施してカップ状の中間材を成形する。次の缶胴成形工程では、このカップ状中間材に対して少なくとも一回以上の再絞り加工、再絞りしごき加工あるいはしごき加工を行って胴部が小径で薄肉化された有底円筒状の缶胴に成形する。なお、その場合、同時に曲げ伸ばし加工を行っても良い。
【００２６】
次いで、トップドーム成形工程において、有底円筒状の缶胴の缶底側を口頸部と肩部とに成形するために、先ず、その第１工程で、上記の缶胴における缶底コーナー部（底部及び底部近傍の円筒部分）を、縦断面が円弧状の肩部下部の曲面に成形するとともに、小径の有底円筒部を絞り成形し、第２〜３工程で、その缶底側に対して絞り加工を複数回行うことにより有底円筒部の径を口頸部の径とほぼ同じになるまで縮径する。さらに、第４工程で、そのような絞り加工の繰り返しにより当初の肩部下部曲面に続いて形成された肩部の部分を、連続した滑らかな曲面に再成形（リフォーム）する。そして、第５工程と第６工程とで、口頸部とほぼ同じ径に成形された有底円筒部に２回の口絞り成形を施す。
【００２７】
上記のトップドーム成形工程で缶底側を未開口の口頸部と肩部とに成形した缶胴に付着している潤滑剤を、次の潤滑剤除去工程で除去する。これに続くトリミング工程では、口頸部とは反対側の胴部の開口端側をトリミングして缶を所定の長さにする。さらに、印刷・塗装工程では、口頸部とは反対側の端部が開放された円筒状の胴部の外面に、所望のデザイン（文字や装飾模様等）を印刷し、その印刷が施された缶外面を保護するための透明な硬化型塗料（クリアー塗料）をトップコートとして胴部の外面に塗布する。この印刷および塗装工程は、通常のツーピース缶の円筒状の胴部に対する印刷・塗装と同様の工程である。
【００２８】
印刷および塗装の完了した缶胴は、次の乾燥工程に送り、印刷インキ層やトップコート層を充分に乾燥させる。この乾燥工程においては、ラミネートされている熱可塑性樹脂層を、その結晶融解温度以上に加熱溶融させてから、８秒以内に１６０℃まで冷却することにより非晶質化させる。その後、ネジ・カール成形工程において、先ず、未開口の口頸部の先端閉鎖部をトリミングして口頸部を開口させ、またその開口端部を外巻き（又は内巻き）で環状のカール部に成形し、さらにその円筒状周壁にキャップ螺合用のネジを成形し、ついでネジ形成部分の下方にビード部を形成する。
【００２９】
そして、ネック・フランジ成形工程で、口頸部とは反対側の胴部下端開口端部に対してネックイン加工とフランジ加工を順次施す。こうして得られたボトル型の缶胴を、図示していない底蓋巻締工程に送り、シーマー（缶蓋巻締機）により、金属板材からなる別部材の底蓋を、胴部の下端開口部に形成されたフランジ部に二重巻き締め法により一体的に固着し、ボトル型缶が完成する。
【００３０】
ここで、本発明で使用できる樹脂被覆金属板について説明すると、樹脂被覆される金属板としては、特に制限するものではなく、アルミニウム合金板や、各種の金属メッキや化成処理等の表面処理を施した極薄錫メッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板、電解クロム酸処理鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の表面処理鋼板を用いることができる。その表面処理としては、熱可塑性ポリエステル樹脂フィルムとの密着性を確保する目的で、金属板に表面処理を施したものを使用することが望ましい。
【００３１】
例えば、通常の絞りしごき缶の成形加工後の表面処理として使用されている、リン酸クロム酸処理や、リン酸ジルコニウム処理が適用されるが、特に、缶壁部の板厚減少度が大きい高加工度の場合は、リン酸またはリン酸ジルコニウムと有機樹脂との有機無機複合型化成処理が有効である。具体的には、例えば、厚みが０．２４mmから０．３８mmのアルミニウム合金板であって、日本工業規格（ＪＩＳ）に規定する３００４系、３１０４系アルミ合金に、クロムを１〜４０mg／m２ 、付着させたリン酸クロメート処理、もしくはジルコニウムを４〜１７mg／m２ 、付着させたリン酸ジルコニウム処理等の化成処理を施したものが使用される。
【００３２】
又、本発明における鋼板は、例えば、厚みが０．１５mmから０．２５mmの表面処理鋼板であって、鋼板の両面に、片面の付着量として２０〜２０００mg／m２ のニッケルメッキ層、その上層に片面付着Ｃ量として１mg／m２ から１００mg／m２ の有機樹脂を主体とする化成処理皮膜層を有するものが使用される。なおニッケルメッキおよび化成処理前の鋼板は特に限定されるものではなく、製缶用鋼板として通常、使用されているものが適用される。
【００３３】
上記の金属板に被覆される樹脂フィルムとしては、耐熱性が良く、缶の用途に適した特性を有する熱可塑性ポリエステル樹脂フィルムを用いるが、ポリエステル樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）のようなホモポリマーや、例えばポリエチレンテレフタレートとポリエチレンイソフタレートとの共重合樹脂であるコーポリマーや、こうしたホモポリマー同士のブレンド、ホモポリマーやコーポリマーなどのブレンド、コーポリマー同士のブレンド樹脂等が挙げられる。
【００３４】
さらに、本発明で使用する熱可塑性ポリエステル樹脂の融点は、コーポリマーの程度、ブレンドする樹脂の選定とそのブレンド比となどで適宜に選定できるが、例えば、融点（Ｔm ）が２００℃〜２６０℃の樹脂フィルムが適用される。また、本発明の樹脂被覆金属板は、ラミネート後、熱接着した熱可塑性樹脂フィルムの融点以上に加熱溶融させた後、ガラス転移点以下に急冷して非晶質化されるようにしているが、熱可塑性樹脂被膜層の上層側に二軸配向結晶が残っている樹脂被覆金属板を使用しても良い。
【００３５】
本発明の方法は、上述したカップ成形工程からネック・フランジ成形工程に到る工程のうち缶胴成形工程で実施することができる。図２および図３は、その缶胴成形工程における再絞り加工、再絞りしごき加工あるいはしごき加工で本発明の方法を実施するために使用される装置の一例を模式的に示しており、ダブルアクションプレス用の金型として構成されている。すなわちインナースライド１とアウタースライド２とが上下可能に配置されており、そのアウタースライド２の下側でかつアウタースライド２のストローク範囲より更に下側に中間プレート３が固定して配置されている。その中間プレート３の下方に、ダイスホルダー４が固定されており、このダイスホルダー４はその下側に配置されているダイスベース５に保持されている。
【００３６】
インナースライド１の下面には、ノーズホルダー６が固定されており、パンチ駆動軸７がこのノーズホルダー６に垂下して取り付けられている。そのパンチ駆動軸７の下端部に、樹脂被覆金属板からなるカップ状中間材８の胴壁を薄肉化する加工を施すパンチ９が取り付けられている。
【００３７】
このパンチ９は、心材９ａとその外周に密着嵌合させたスリーブ９ｂとからなり、少なくともそのスリーブ９ｂが超硬合金によって形成されている。これら心材９ａとスリーブ９ｂとの境界部分に、螺旋状の流路１０が形成されており、この流路１０には、前記ノーズホルダー６およびパンチ駆動軸７を貫通して形成された給排水路１１が連通されている。そして、この給排水路１１は、例えば２０〜５０℃の恒温水を循環させて供給する熱源部（図示せず）に接続されている。
【００３８】
前記アウタースライド２には、パンチ駆動軸７およびパンチ９が貫通する開口部が形成されており、その開口部の内周近傍に上下方向に動作するピストン１２が設けられ、そのピストン１２と一体的に動くプッシャーピン１３が下方に延びるとともにその先端部（下端部）にシワ押え１４が取り付けられている。このシワ押え１４は、前記パンチ９より大径の開口部を有する中空円筒状の部材であって、その先端部（下端部）によって、前記カップ状中間材８のフランジ（鍔部）を押さえ付けるように構成されている。
【００３９】
さらに、中間プレート３には、シワ押え１４より大径の貫通孔が形成され、この貫通孔に円筒状をなすシワ押えガイド１５が取り付けられている。前記プッシャーピン１３はこのシワ押えガイド１５を貫通しており、またパンチ駆動軸７は、シワ押えガイド１５の中心部に形成された開口部を貫通している。
【００４０】
このシワ押さえガイド１５に形成されている開口部に、熱源スリーブ１６が取り付けられている。この熱源スリーブ１６は、パンチ９を外面側から加熱するためのものであって、電熱線を内蔵した円筒体、電磁誘導コイルを内蔵した円筒体、熱風もしくは温風を内面から吹き出すように構成された円筒体などの構成を備えている。また、この熱源スリーブ１６は、上死点に位置するパンチ９を加熱する長さに設定されている。
【００４１】
前記ダイスホルダー４には、パンチ９と共に缶胴成形を行うダイス１７が遊挿された状態で押え板により取り付けられ、進入してくるパンチ９に沿って自動調芯できるように保持されている。ダイス１７は、成形加工のための開口部を中心部に形成された環状をなす板状の部材であって、その開口部の内径は前記パンチ９の外周面との間に所定のクリアランスが生じる寸法になっている。より詳細に説明すると、図４に示すように、ダイス１７における開口部は、上側から順に、上側に広がったテーパー状の導入部１７ａと、中心軸線と平行でかつ所定の軸長を持つ加工部１７ｂと、その加工部１７ｂの下側に繋がる下側に広がったテーパー状の逃げ部１７ｃとから構成されている。したがって被加工材である前記カップ状中間材８に接触する部位は、加工部１７ｂおよびその近傍に限られ、そのため、成形加工に伴い発熱する箇所および熱を受ける箇所がダイス１７の全体に対して狭い範囲に限られている。
【００４２】
さらに、ダイス１７の内部には、その加工部１７ｂと実質同心円状に温度調整用の流体を流す流路１８が形成されており、ダイス１７を取り付けてあるダイスホルダー４に形成されている給排水路１９に、ダイス１７の下面で連通している。この流路１８は、上記のパンチ９における給排水路１１と同様に、例えば２０〜８０℃の恒温水を循環させて供給するように熱源部（図示せず）に接続されている。
【００４３】
上記のダイス１７の下側には、下死点まで下降したパンチ９をこれに嵌合している成形体（中間製品としての缶胴）と共に外面側から冷却する冷却用スリーブ２０が配置されている。この冷却用スリーブ２０は、再絞り加工、再絞りしごき加工もしくはしごき加工によって発生した熱を奪って缶胴およびパンチ９を冷却するためのものであって、一例として冷却用スリーブ２０の内周側に向けて冷風を吹き出すように構成されている。そして、この冷却用スリーブ２０は、下死点のパンチ９に嵌合している缶胴の外径より僅か大きい内径を有し、かつ缶胴のうち、少なくともダイス１７から下方に延びた部分の全体を包囲する長さに設定されている。
【００４４】
なお、図２および図３において符号２１はノックアウトを示し、前記パンチ９と同一軸線上でパンチ９の下方に上下動自在に配置されている。
【００４５】
つぎに上記のように構成された装置を使用した本発明の方法について説明する。成形加工の開始前、あるいはカップ状中間材８の供給が止まっている加工中断時（所謂空運転時）においても、パンチ９の流路１０およびダイス１７の流路１８に、２０℃〜８０℃の一定温度の恒温水が連続して供給され、それぞれの内部から加熱もしくは保温されている。これと併せて、パンチ９の上死点側に設けてある熱源スリーブ１６によってパンチ９の表面（外周面）が加熱保温されている。その温度は、前工程から送られてくる加工前のカップ状中間材８の温度より高く、かつ多数のカップ状中間材８を連続的に成形加工した場合に到達するパンチ表面温度近傍の温度である。一例として、５０℃〜１２０℃である。
【００４６】
ここで、加工前のカップ状中間材８の温度は、一般には、前述した装置が設置されている工場内の雰囲気温度であり、あるいは前工程での余熱により雰囲気温度より幾分高い温度であって、事前に測定して求めることができる。また、連続加工時（連続的な製造時）にパンチ９が到達する表面温度は、その加工速度、素材の種類、加工量、パンチ９やダイス１７などのツールの材質などによって変化するが、これらの加工条件を定めて事前に測定して求めておくことができる。
【００４７】
なお、パンチ９は上記のように恒温水によって保温されているので、その温度は季節による変化が殆どなく、したがって熱源スリーブ１６によるパンチ９の温度制御は、その前提とする温度がほぼ一定していることにより、容易かつ正確におなうことができる。言い換えれば、季節や雰囲気温度に起因するパンチ９の表面温度のバラツキが少なくなる。
【００４８】
このようにしてパンチ９をその外面側から加熱・保温し、かつダイス１７を恒温水で保温している状態で、パンチ９およびシワ押え１４が上死点に引き上げられ、その状態で、前工程で成形されたカップ状中間材８が、ダイス１７にセットされる。このカップ状中間材８に対してパンチ９およびシワ押え１４を下降させて再絞り加工もしくは再絞りしごき加工あるいはしごき加工が施されるが、パンチ９の下降に先立って、前記熱源スリーブ１６の動作が止められて、パンチ９の加熱・保温が停止される。
【００４９】
ついで、プレス機のクラッチ（それぞれ図示せず）がオンとなってインナースライド１およびアウタースライド２が下降する。その結果、先ず、シワ押え１４がカップ状中間材８におけるフランジをダイス１７の上面との間に挟み込んでカップ状中間材８をセットする。その状態でアウタースライド２の下降が停止するが、インナースライド１が更に下降するので、これに取り付けられたパンチ９が、ダイス１７に固定されているカップ状中間材８の内部に進入して、ダイス１７と共にカップ状中間材８に対して缶胴成形が施される。
【００５０】
その場合、ダイス１７に対しては、前述した恒温水が供給されていて所定の温度に維持されている。したがって成形加工の開始時あるいは再開時におけるパンチ９とダイス１７との間のクリアランスが所期の寸法に維持される。また、カップ状中間材８の内外両面に形成されている樹脂被覆は、パンチ９およびダイス１７に接触して、滑りおよび延びの許容温度の範囲内に適宜保持された状態で成形される。したがって、胴壁の厚さのバラツキや破胴、鍔の破断、樹脂被覆の亀裂などの不良が防止もしくは抑制される。
【００５１】
一方、ダイス１７にセットしたカップ状中間材８の加工を開始することに伴って、前記冷却用スリーブ２０が動作させられ、したがって下死点まで下降したパンチ９がこれに嵌合している成形体（カップ状の中間材８）と共に、その外面側から冷却される。すなわち、パンチ９がカップ状中間材８に薄肉化成形を施すと、摩擦熱やカップ状中間材８の素材の延びなどに伴う加工熱が発生するが、その熱の少なくとも一部が冷却用スリーブ２０が動作することによって奪われる。その結果、カップ状中間材８およびパンチ９が相対的に冷却されて所定の温度範囲に維持され易くなる。
【００５２】
こうしてパンチ９が下死点まで下降すると、薄肉化成形が終了し、先ず、インナースライド１と共にパンチ９が上昇し、ついで、シワ押え１４が上昇し、そのシワ押え１４の上昇と共に、あるいはシワ押え１４の上昇に合わせてノックアウト２１が上昇して缶胴がダイス１７から上方に押し出される。その場合、パンチ９に嵌合している缶胴が、前記冷却用スリーブ２０によって冷却されているので、ダイス１７との嵌合が緩和され、その結果、成形された缶胴をダイス１７からノックアウトすること（離型性）が容易になる。また、缶胴に形成されている樹脂被膜の表面温度をその樹脂のガラス転移点（Ｔg ）以下にすることができるので、その樹脂が加工熱により軟化してパンチ９の表面に粘着するなどのことを抑制もしくは防止でき、そのために成型品である缶胴をパンチ９からストリップさせやすくなり、同時に樹脂被覆のかじりによる損傷を未然に防止することができる。
【００５３】
なお、こうして得られた成型品としての缶胴は、図示しない次のしごき工程に送られる。
【００５４】
なお、カップ状中間材８が短い時間間隔で送られてくるので、上記の胴壁の成形加工はカップ状中間材８の供給速度に合わせて繰り返し実行され、その加工継続中は、パンチ９には前記恒温水が供給されるのみであって、熱源スリーブ１６による加熱は行われない。その過程で、カップ状中間材８の供給が中断するなどのことによって胴壁の成形加工が中断した場合、パンチ９が単に上下動するのみの所謂空運転状態となったり、あるいはプレス機のクラッチがオフになってパンチ９が上死点に停止することがあるが、その場合には、適時タイマー後、熱源スリーブ１６によりパンチ９を加熱・保温して、次の成形加工の再開に備える。
【００５５】
したがって本発明に係る上記の方法では、パンチ９がカップ状中間材８の実質的な成形加工を開始する前に、そのパンチ９の温度を、カップ状中間材８の温度より高くかつ連続的な成形加工時の到達温度近傍の温度に設定しておくので、成形加工の開始時あるいは再開時におけるパンチ９とダイス１７との間のクリアランスが所期どおりの寸法になり、また相対的な芯ズレが回避されるので、胴壁厚さのバラツキや破胴あるいは鍔の破断もしくは亀裂などの成形不良が解消される。また、カップ状中間材８の表面に設けられている樹脂被覆の温度を加工に適した温度に設定できるので、その樹脂被覆の亀裂や破断などの欠陥の発生を防止することができる。すなわち、成形加工の開始時あるいは再開時における不良品発生率を低下させることができるので、材料歩留まりあるいは生産性を向上させることができる。
【００５６】
また、成形加工に伴って加工熱が発生するが、パンチ９が下死点まで下降した際に、冷却用スリーブ２０によってパンチ９がその外周に嵌合している缶胴と共に冷却され、加工熱の少なくとも一部が奪われる。そのため、成形加工を連続的に行っても、パンチ９の温度が異常に高くなることがなく、所定の温度に維持される。特に、パンチ９の温度制御を上記のように冷却用スリーブ２０や熱源スリーブ１６によって外表面側から全周均等に冷却もしくは加熱して実行するので、温度制御の応答性が良好で、温度のバラツキが少なくなる。
【００５７】
ここで本発明者等がおこなった実験の結果を示すと図５および図６のとおりである。なお、測定の対象とした成形加工は、熱可逆性ポリエステル樹脂フィルム被覆アルミニウム合金板（０．１２mm）から直径１７０mmのブランクを絞り加工して得た高さ４８mm、外径１００mmのカップ状中間材を、高さ１７１．５mm、外径６５．９mmの有底円筒状の缶胴に再絞りしごき成形する加工である。
【００５８】
図５は、１００ＳＰＭで成形開始後のパンチ温度の変化を測定した結果を示す図であり、実線が本発明例を示し、破線が前記熱源スリーブ１６による外面側からの加熱を行わない従来例を示している。この図５に示す測定結果から明らかなように、本発明による方法では、パンチ温度が成形開始当初から連続成形中の温度程度に維持される。そのため、ダイス１７との温度差やパンチ９の温度変化などの温度条件に起因する成形不良を抑制もしくは回避できる。
【００５９】
また、図６は、缶胴壁厚の変化を測定した結果を示す図であり、前記熱源スリーブ１６として誘導加熱を行うスリーブを使用した例と、電熱線を内蔵したバンドヒータを使用した例と、熱源スリーブ１６による加熱を行わない従来例とについての測定結果を示している。この図６に示す測定結果から明らかなように、本発明による方法では、成形開始後の缶胴壁厚の変化が少なく、良好な再絞りしごき成形を行えることが認められた。
【００６０】
なお、上記の具体例では、パンチ９およびダイス１７を加熱、保温、冷却する例を示したが、本発明の方法では、成形対象物であるカップ状中間材８の温度制御を行ってもよい。例えば、カップ状中間材８の少なくとも胴壁の温度を、加工開始前に、２０℃〜８０℃に加熱・保温しておくことが好ましい。このようにすれば、その表面に形成されている樹脂被覆の潤滑性が良好になり、またその樹脂のガラス転移点温度付近での成形を行うことのなるので、成形性が良好になる。
【００６１】
また、上記の具体例では、再絞りしごき成形を行う例を説明したが、この発明は上記の具体例に限定されないのであり、再絞り加工、ストレッチ成形、しごき成形のいずれの加工にも適用することができる。また、バンドヒータ、誘導加熱コイルの熱源出力はパンチの材質、熱源スリーブとパンチとの間隔や長さにより適宜変更できるように制御することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、パンチの空運転の状態から連続製造が開始される立ち上がりの間、つまり製造開始前後においてパンチの温度変化が少なく、連続製造時のパンチの到達温度にほぼ近い温度を維持することができるので、パンチ外径の変化を少なくすることができ、製造開始（あるいは再開）から立ち上がりのときの不良缶を少なくできると共に、シームレス缶胴の鍔長さにおける全周に亘る変化を少なくし、加工中の鍔切れの発生を防ぐことが可能となる。しかも、空運転中にダイスから後退したパンチの全周面に対してほぼ均一に熱を加えて加熱するため、製造開始直後の金属缶体の缶胴の周方向における壁厚のバラツキが少なくなり、熱可塑性樹脂被膜のかじりや破胴を防ぐことができる。また、連続製造の中断が短時間の場合や、その中断が断片的に起こるような場合でも、パンチの外周面を迅速にかつ直接、外面側から加熱することができるため、温度変化に対する応答性を良くなる。
【００６３】
また、本発明によれば、パンチとダイスとを加熱・保温し、その状態で、さらにパンチを外面側から加熱するので、成形装置が置かれている環境温度が、夏場と冬場とで異なる場合でも、その温度環境に左右されず、製造開始（再開）時の温度と連続製造時におけるパンチ到達温度の温度差をほぼ一定にすることができ、空運転時のパンチの加熱温度を制御し易くなる。
【００６４】
さらに、本発明によれば、連続製造中、パンチの前進工程の最終段階、つまりパンチストロークの下死点近傍において、パンチに嵌合された状態にある缶胴を外面側から冷却することにより、成形加工されパンチに嵌合中の缶胴を冷却し、またその缶胴を介してパンチも冷却することが可能となり、パンチの戻り（上昇）工程において、ダイスの係合状態を緩和させて鍔付きシームレス缶胴をダイス内から引き抜き易くすると共に、外面樹脂フィルムの表面温度を樹脂のガラス転移点（Ｔg ）以下にすることができるので、加工熱により樹脂フィルムが軟化し、樹脂がパンチの表面に粘着することが抑制でき、鍔付きシームレス缶胴をパンチからストリップし易くするとともに、外面樹脂フィルムのかじりを防ぐことが可能となる。
【００６５】
そして、本発明によれば、絞り加工もしくは再絞りしごき加工あるいはしごき加工が施されるカップ状中間材の胴壁が事前に２０℃〜８０℃に加熱されるので、樹脂被覆のガラス転移点温度付近で成形することができ、成形性を向上させることができ、またカップ状中間材の温度を一定にしてその離型性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明で対象とするシームレス缶胴の成形過程の一例を模式的に示す工程図である。
【図２】  その缶胴成形工程で使用する装置の一例を模式的に示す断面斜視図である。
【図３】  図２に示す装置の模式的な断面側面図である。
【図４】  ダイスの成形部位を拡大して示す断面図である。
【図５】  パンチ温度の変化の測定結果を、本発明例と従来例とを比較して示す図である。
【図６】  缶胴壁厚の変化の測定結果を、本発明例と従来例とを比較して示す図である。
【符号の説明】
８…カップ状中間材、  ９…パンチ、  １０，１８…流路、  １６…熱源スリーブ、  １７…ダイス。
【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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