(57)【要約】【課題】３ピース缶を効率よく、かつ低コストで製造する缶胴製造方法を提供する。【解決手段】管状の金属素材を薄肉化処理し、次いで、所定の長さに切断して缶胴を得る。管状の金属材料の板厚は２〜５ｍｍ、内径は４０〜９５ｍｍであることが好ましい。そして、薄肉化処理後の缶胴の厚さは０．０７５〜０．２７５ｍｍであることが好ましい。例えば、薄肉化処理方法としては、スピニング加工が挙げられる。また、薄肉化処理後は、切断加工機で、一缶分の長さに切断し缶胴を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３ピース缶の缶胴を製造するに際し、管状の金属素材を薄肉化処理し、次いで、該薄肉化処理後の管状の金属素材を所定の長さに切断することを特徴とする缶胴製造方法。
【請求項２】
前記金属素材の板厚が２〜５ｍｍ、内径が４０〜９５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の缶胴製造方法。
【請求項３】
薄肉化処理後の缶胴の厚さが０．０７５〜０．２７５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の缶胴製造方法。
【請求項４】
前記金属素材は、めっきを施した素材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の缶胴製造方法。
【請求項５】
前記金属素材は、鋼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缶胴製造方法。
【請求項６】
前記薄肉化処理をスピニング加工で行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の缶胴製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品缶詰、飲料缶詰などに用いられる缶体の製缶方法に関するものであり、特に素材として管状の金属素材を用いた３ピース缶の缶胴製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
食缶、飲料缶などに用いる金属缶の缶胴は、円形ブランクを深絞り加工を主体とする加工方法、あるいは長方形ブランクをロールフォームした後に端部を接合する方法で製造されている。
前者は有底円筒となり、これに蓋を取り付けて２つの部材からなる缶体となるため、２ピース缶と呼ばれる。後者は缶胴に蓋および底を取り付けて３つの部材からなる缶体となるため、３ピース缶と呼ばれる。
後者の方法では、0.15〜0.3ｍｍ程度の薄い金属板が素材として用いられている。そして、この素材は以下の方法により製造されている。
例えば、まず、板厚2〜3ｍｍ程度の熱延鋼帯を製造し、これを酸洗後に冷間圧延することで板厚をほぼ缶に用いる板厚まで薄くした後、箱焼鈍あるいは連続焼鈍により焼なまし、調質圧延を行って製品板厚の冷延鋼帯を得て、次いで、鍍金、ラミネートなどの表面処理を施し、必要に応じて印刷、塗装を行う。次いで、得られた鋼帯を所定のサイズに切断して長方形ブランクとする。さらに、この後、上記の方法により円筒状の缶胴を得る。
ここで、上記の製造方法を顧みると、板厚が厚い熱延鋼板から、板厚の薄い冷延鋼板を得た後、これを缶体に加工する方法が取られている。鋼板の製造において板厚を薄くする工程は非常に労力を要し、また薄い板厚では単位重量あたりの鋼帯長および表面積が増すため、単位重量を処理するため効率が落ちる。そのため、薄い金属素材ほどコストが高く、ひいてはそれを用いる缶のコストも高くなる。
上記事情を考慮すると、缶胴を製造する際の金属素材の厚さを厚くすることで、金属素材のコストを低減する方法が考えられ、２ピース缶ではこうした方法が取られる例がある。例えば、特許文献１ではDI缶が、特許文献２では薄肉化深絞り缶が、有底円筒缶胴の缶胴部を薄く加工することによって、比較的厚い金属素材から薄い缶胴部を得る技術が開示されている。特許文献１、２では、缶胴部を薄く加工する際には、加工はしごき加工や薄肉化深絞り加工が用いられており、基本的に絞り加工と同時に行われる加工である。
上記以外の缶胴部を薄く加工する方法として、特許文献３には、食缶、飲料缶用途ではないが、スピニング加工することによって缶胴部を薄くする技術が開示されている。
【特許文献１】特開2007-61905公報
【特許文献２】特開平05-139436号公報
【特許文献３】特開平08-174114号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１〜３の方法は、比較的厚い金属素材の缶胴部を薄くする技術を開示している。しかしながら、金属素材の厚さは0.3ｍｍ以下程度と、熱延鋼板が2〜3ｍｍ程度であることに比較するとまだ非常に薄い金属素材を用いていることになる。また、これらの方法は缶体を１缶毎に処理する必要があり、効率的ではない。
特に、特許文献３では有底円筒を製造する工程と缶胴をスピニング加工で薄くする工程とが個別の加工装置で行われるため、製造設備的にも非効率である。
さらに、これらの方法はいずれも２ピース缶に対するもので、３ピース缶に対して適用した例はない。
以上のように、３ピース缶を効率よく、かつ低コストで製造する方法は従来の技術には見られない。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、３ピース缶を効率よく、かつ低コストで製造する缶胴製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った。その結果、以下の知見を得た。
板厚を薄くすることなしに厚いままの鋼板を素材として用いて缶胴部を製造するには限界がある。
そこで、検討した結果、管状の金属素材を用いることで、課題を解決できるのではと考えた。
管状の金属素材を用いることで、所定の薄さに処理してから加工するのではなく、厚いままの素材をまず加工してから所定の薄さに加工することが可能となる。
そして、このように、管状に加工した所定の厚みを有する金属素材に対して、所定の薄さに処理することで、工程を大幅に省略できることを見出した。
【０００６】
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［１］３ピース缶の缶胴を製造するに際し、管状の金属素材を薄肉化処理し、次いで、該薄肉化処理後の管状の金属素材を所定の長さに切断することを特徴とする缶胴製造方法。
［２］前記［１］において、前記金属素材の板厚が２〜５ｍｍ、内径が４０〜９５ｍｍであることを特徴とする缶胴製造方法。
［３］前記［１］または［２］において、薄肉化処理後の缶胴の厚さが０．０７５〜０．２７５ｍｍであることを特徴とする缶胴製造方法。
［４］前記［１］〜［３］のいずれかにおいて、前記金属素材は、めっきを施した素材であることを特徴とする缶胴製造方法。
［５］前記［１］〜［４］のいずれかにおいて、前記金属素材は、鋼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缶胴製造方法。
［６］前記［１］〜［５］のいずれかにおいて、前記薄肉化処理をスピニング加工で行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の缶胴製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱延鋼帯並の厚さを有する素材を用いることでコストダウンがはかれ、３ピース缶を効率よく安価に製造することができる。
さらに、本発明で製造された缶胴部は冷間加工された状態であるので非常に硬質であるため、従来以上に缶胴部を薄くしても缶体の強度を維持することが可能で、大幅なコストダウンが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
１）管状の金属素材を薄肉化処理し、所定の長さに切断して缶胴を得る
前記したように、従来では、３ピース缶は板厚2〜３ｍｍの熱延鋼帯をまず製造し、冷間圧延で薄くした鋼帯を素材とし、これをロールフォームで丸めた後に端部を溶接して製造されている。これに対して、本発明では、まず、熱延鋼帯並み厚さの素材を丸め、管状とした金属素材を用いる。そして、この管状の金属素材を薄肉化処理して缶胴として用いることを特徴とする。このように管状の金属素材を薄肉化することで、従来の冷間圧延で薄くした鋼帯を素材とし、これをロールフォームで丸めた後に端部を溶接して製造する方法に比べて、工程を大幅に省略することが可能となる。
さらに、管状の金属素材を薄肉化すると金属素材の全体の長さが長くなるため、これを一缶分の長さで切断することで缶胴が得られることになる。
図１に、本発明の缶胴製造方法の一実施形態を示す。図１において、ライン上には管状の金属材料を薄肉化するための薄肉化加工機１と一缶分の長さに金属材料を切断するための切断加工機２が設けられている。
図１によれば、管状の金属素材３は薄肉化加工機１を経て薄肉化され、次いで、切断加工機２を経て切断されて缶胴４が得られる。尚、薄肉化加工機１と切断加工機２は必ずしも連続して配置されている必要はない。例えば、管状の金属素材の全長を薄肉化加工機１で加工した後、薄肉化された管状の金属素材を別途切断加工機２で切断して缶胴を得ることもできる。
【０００９】
２）管状の金属素材の板厚：２〜５ｍｍ
管状の金属素材は板厚は２〜５ｍｍであることが望ましい。
薄すぎると管状の金属素材の製造が困難であり、２ｍｍ以上が必要である。一方、板厚が５ｍｍを超えると、後述する缶胴の厚さを得るための加工度が大きくなり加工負荷が増大する。
【００１０】
３）管状の金属素材の内径：４０〜９５ｍｍ
管状の金属素材の内径は４０〜９５ｍｍであることが望ましい。４０ｍｍより小さいと管状金属素材の真円度が劣化し、薄肉化処理を行った後の缶胴板厚に変動が生じやすい。一方、９５ｍｍよりも大きいと、薄肉化加工機の設備規模が過大になり、機械設計上好ましくない。
また、管状の金属素材の内径を４０〜９５ｍｍとすることで、現行の食品缶詰や飲料缶詰の缶胴内径に合致させることができる。
【００１１】
３）薄肉化処理後の缶胴の厚さ：０．０７５〜０．２７５ｍｍ
薄肉化処理後の缶胴の厚さは０．０７５〜０．２７５ｍｍであることが望ましい。０．０７５ｍｍ未満では缶胴の供えるべき強度が確保できない。一方、０．２７５ｍｍを超えると缶胴素材費が増大する。
【００１２】
４）管状の金属素材にはめっきを施すことが望ましい。めっきを施すことで管状の金属素材を薄肉化処理後において、耐食性を確保することがでる。金属は展延性を備えるため、薄肉化処理後でも缶胴の表面にめっきは残存し、めっきの効果は十分に得られることになる。鍍金を行う金属としては、加工性と耐食性を確保できれば特に規定しないが、中でも、Sn、Ni、Zn、Cr、Cu、Al、Feなど、またはそれらの合金を用いることが好ましい。尚、めっきを施さない管状の金属素材を用いる場合には、耐食性を確保する手段として、薄肉化した金属素材、あるいは切断後の缶胴に対してめっきを施すことも可能である。
【００１３】
５）管状の金属素材は鋼であることが望ましい。管状の金属素材として鋼を用いることで、鋼は硬質であるため薄肉化した後の缶胴が十分な強度を備えることができる。鋼の成分としては、特に限定しないが、例えば、重量％でC：０．００１〜０．２％、Si：０．０３％以下、Mn：０．０５〜１．０％、P：０．０３％以下、S：０．０３％以下、sol.Al：０.０１〜０.１％、N：０.０１％以下を含有する鋼を用いることができ、これを用いることで管状素材から缶胴を加工する際に割れなどが発生せずに目的の加工度を得ることができること、かつ、加工した後に十分な強度を備えた缶胴を得られることの理由から好ましい。
例えば、管状の金属素材として鋼を用いた例としては、継目無鋼管や溶接鋼管が挙げられる。このうち、溶接鋼管は長尺のものが得られるため特に望ましい。溶接鋼管としては、スパイラル鋼管、UOE鋼管、電縫鋼管が挙げられ、中でも電縫鋼管を用いることが望ましい。電縫鋼管を用いることで、電縫鋼管は鋼帯を連続的に管状に成形して管状体（オープンパイプ）とし、その相対する両端部部を高周波加熱または抵抗加熱によって加熱し、溶接することにより製管するものであるため、寸法精度が高く、他の製造方法に比較して高能率に製造することができる。そして、比較的安価である。電縫鋼管を用いる場合は酸洗したものを用いることが望ましい。
尚、管状の金属素材として鋼を用いた場合のその他の金属素材としてAlおよびその合金を用いることができる。
６）薄肉化処理方法としては、スピニング加工で行うことが望ましい。図２は本発明の缶胴製造方法のもう一つの実施形態を示す図であり、スピニング加工による管状の金属素材の薄肉化処理の概要を示す図である。スピニング加工は、管状の金属素材の内側の加工軸と外側の加工ロールによって管状の金属素材を挟圧しつつ、管状金属素材に対して加工ロールが相対的に移動することで薄肉化を行うものである。図２において、管状の金属材料３の内側には加工軸５が設けられており、また、外側には加工ロール６が設けられている。図２によれば、加工軸５と加工ロール６が管状の金属材料３を挟み込むように設けることで、管状の金属素材３を挟圧し薄肉化する。この際、加工ロールは複数設けることが望ましく、それぞれの加工ロールで段階的に薄肉化を行うことで加工負荷の低減を図ることができる。スピニング加工を行う際には加工時の過熱を防ぎ、また管状金属素材と加工ロール間の摩擦を低減する目的で、潤滑材を用いることができる。
尚、管状金属素材を薄肉化する加工方法としては、上記に限定されず、その他引き抜き加工なども用いることができる。
【実施例１】
【００１４】
内径５２ｍｍ、厚さ２．３ｍｍの酸洗電縫鋼管を、加工ロールを３本備えたスピニング加工機により板厚０．１４ｍｍの厚さまで薄肉化し、次いで、長さ１２５ｍｍに切断して缶胴とした。本方法では冷間加工により薄肉化が行われるため、素材が加工硬化した。
以上により得られた缶胴に対して、大気圧下で内容物充填せずに両端の開口部に蓋を巻き締めて閉塞し、加圧容器内に挿入した後、圧縮空気を加圧容器内に導入して缶胴に対して外圧を作用させ、圧壊に至る限界圧力である耐圧強度を測定した。その結果、本発明により得られた缶胴は、従来の方法で製造された厚さ０.１７８ｍｍの缶胴の缶体強度と同等であることがわかった。この結果、金属素材費が２０％削減された。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は比較的厚い管状金属素材から薄い缶胴を得るものであり、この方法により、安価に缶胴を製造することが出来る。その結果、３ピース缶を中心に、形状が缶胴に類似する構造物の製造方法として最適である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の缶胴製造方法の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の缶胴製造方法のもう一つの実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  薄肉化加工機
２  切断加工機
３  管状の金属素材
４  缶胴
５  加工軸
６  加工ロール
７  薄肉化された管状金属素材
【図１】
2009012042.tif 000003
【図２】
2009012042.tif 000004