東洋鋼鈑 V0137

18L缶胴溶接部テープ補正装置の開発
古高武士、,宅勝也",中村琢司,Development of weld area correcting machine in 18‑1iter canrakeshiFURurAKA、καtsu),a MIYAKE, rakuji NAKAMURi、

SynoDsis : Recently, a global envlronmentalissue Ⅱke the depleuon of ozone 】ayer due to carbon dloxide (CO/has been re工抑rted and worked out countermeasures aⅡ Over the world.
As a materialinnovation for solving the issue, Toyo Kohan has develoDed polyester nlm laminatedSteel sheets、 SO・ca11ed "Hi pef'. This is tyDica11y used for beverage cans which are produced by themelhoclthat coating and cleaning processes are omitted. As a result, this has contributed to reducing
Co emission and other Drotecuon of lhe environment. Except for use with the beverage cans. theHi・pet is also expected for use with 18 Ⅱter cans.

In order to make a main body of the 18・1iter can. electric・、veld is done at the joint part. SO
the 、vekled part is designed as an area 、vhich is not 丘lm laminated because of keeping electric
Conductivlty.

Although that area is sealed uD by solvent sDray・painting or by fine Darticle aDplying after
Welding. those treatmenls are not suilable enough lo give such characteristic as heat resislence,
barrier DroDerty and formability.
InSιead of those 即SI・ιreatments that Dut high stress on environmenl,1herefore, we have devel
Oped a seaⅡng techniQue by polyester fⅡm taDe and the correcting machine. conseQuen11y. highQualily 181iter cans could be produced because the inner surface of the can was able to be a11
Covered with the l)olyester film by the correcting machine.1n this paper, we introduce the sealin宮
technklue and lhe correcung machine.
Key、vords : weld area ; 181iter can ; Hi pet : correcling machine

被覆後処理(以下「胴溶接部の補正)方法として,般一言

1.緒

的には溶剤などの環境負荷の大きいスプレー塗料や粉体

近年,自然環境破壊による地球環境への不安が高まっによる胴溶接部の補正が行われており. rHi‑peU をている.弊社では製缶業・食品加工業において環境問題用いたとしても,内容物が接する缶内面側すべてを環境を解決し,コストを低減するという理想的な新素材とし適性に優れるポリエステルフィルムにすることができなて,めき鋼板に耐熱性,バリアー性,加工性,衛生性かった.に優れ六ボリエステルフィルムを被覆したラミネート鋼板「Hi peU を開発した".

れまでのスプレー塗料や粉体による補正ではなく,ラミ

この Hi‑peU を,胴部の接合に溶接を必要とするネート材と同じ材質のボリエステルフィルムで補正する

そこで,内面フィルムラミネート缶の胴溶接部を,こ技術について検討した.

18L溶接缶に適用する場合,溶接接合部周辺は通電のた本報では.ポリエステルフィルムによる胴溶接部の補め,金属が鴛出している必要がある.この金属露出部の設備開発部グループリーダー
設備開発部主亊*3 化成品亊業部長**221

束洋鋼鈑 V01.37

正を行うために開発した

18L缶胴溶接部テープ補正装

着性を確保するため.曲面である缶胴溶接部周辺を,最羅」について紹介する.

適な温度範囲に加熱しなければならない②内面被覆性
加熱された缶胴の内面フィルムを剛性のある補正テー

2.装置開発の経緯

プで傷つけることなく,金属露出部を被覆しなければな

既存の胴溶接部の補正方法は.塗膜技術面及び作らない.

業環境面でいくつかの課題があた.まず,塗料補正で③余剰テープの処置

は,塗膜の厚膜化(30μm程度まで)及び厚みの管理が缶胴の端面に対し,補正テープがはみ出たり,欠如し困難であり.また.周囲への飛散もあるため,作業環境たりすることなく,余剰テープを除去しなければならながよくなかった.次に,粉体補正は,厚膜化(120μmい程度)は可能であるが,塗料補正と同様に厚みの管理がテープの除去不良が発生すると,缶蓋・底を取り付け困難であり,作業環境がよくなかった.これらの方法にる際の巻き締め加工不良により,内容物が漏洩する可能

対して、テープ補正は.最適な厚みや幅のテープを用い性がある.て補正するため,被膜緒度も保たれ,周囲への飛散も発すなわち,ラミネート対象の形状が平面ではなく,仙生しないため,作業環境もよいという特徴がある面であること,缶ごとにテープの"壮揣処埋を必要とする

このテープ補正技術は,ポリエチレンフィルムを用いことから.加熱温度・ラミネート方法・末端処理方法がたものでは,既に実用化がなされていたが.一方で,ポ重要な課題であるリエチレンではなく.ホリエステルフィルムの優れたバ

また,機器配羅では,0240mmの筒状空問に補正テー

リアー性,加上性を発揮てきるオールポリエステルラミ

プを圧打する機器を配般しなけれぱならないため.無駄

ネート18L溶接缶に対するお客様の二ーズが高まってきのないコンハクト設計が要求される.
さらに,安定したテープ補正には,缶搬送及び缶胴内た.

そこで,ラミネート鋼板の溶接部をラミネート材と同の口ール等の機器を保持する機拙も重要な設計要素と等のポリエステルフィルムで補正できる本装匙の開発をなっている.

開始した

4.課題とその対応手法
3.装置開発の課題

4.1 加熱特性

テープ補正工程はFig.1に木すように,溶接され筒状と缶胴を加熱する力式として.主なものは,ガス火炎等なった缶胴の溶接部周辺を加熱し.溶接部に補託テープの面火による方式,加熱炉による幅射・対流方式.誘導を熱圧竹するというもので.当礼のフィルムラミネート加熱方式がある.

技術を応用したものである.

本装買では,ポリエステルフィルムの変色や熱劣化をラミネート技術を本装耀に適用する 1二での課題は.次防止するため,短持問で加熱する必要があること,またの通りである加熱温度分布をある程度自山に調整できる必要があるこ

1 加熱特性とから,誘導加熱力式を採用した.

補正テプの被陵性及び補正テープと缶胴内面との密1剖、 can l^1νに二^缶胴の加熱温度分布において重要なことは,缶胴溶接

RO】1C『TnDO.

■早W＼ノTaDe、gⅡalde ーーーー→、、Conveyor〒〒ISI・C0Ⅱ 2nd・C0Ⅱ
Ereclric induclion he社Icr

Tι11)e・CⅡt[erR011er

Fia,1 Sche111a[ic diagram or correCⅡng machine for 18L can22

18L胴溶接部テープ補正装歳の開発部周囲の仙面を幅方恂で均に加熱することであるまルによるうず電流の集中で中央部に対し温度が高くなる.
Flg.4に各コイルの加熱韓囲のイメージを木すた.長手方向では,缶胴端部(先端及び尾す櫛は,余剰テープを過不足無く除去するために,缶中央部とは異なる温本装置では.コイル形状に加え,前段・後段加熱コイルの缶胴との距離調整,透磁率の高いフェライトコアの度範囲に加熱する必要がある

基礎実験を行った結果,缶胴の両端部は.余剰テープ長さ・配置を組み合わせることで, Fi宮.5に示した最適なを過不足なく除去できる230 260゜C,中央部は,缶胴加熱温度分布を得ることができた.
内面と補正テープの熱圧着強度及び溶接段差部に発生する気泡の混入防止の面から,215 240゜Cの温度絶囲が望ましいことがわかった.そこで,これらの必要な温度分布を得るために、加熱特性仂口熱する箇所)の異なる2パターンのコイルを連続に配癒したF地2は,前段の加熱コイル部を木し,磁東を缶胴溶接

Hca打ΠE erea of 2Πd c0Ⅱ

Hcaιiog area of lst coil

部に集中させることで.中央部を積極的に加熱するようF喰,4 1mage of healing area or lst and 2nd coilに栴成している.

F地3は,後段の加熱コイル部をポし,磁束を中央の溶275(230 260て)せによって,仙血である幅方向においても,均等な加熱

一........

250

つまり,加熱箇所の異なる前段及び後段コイルの組合(215 240て)(2 0 260て)昆.●●,......

加熱するように構成している

4をて接部を除く周囲に集中させることで,鞁極的に周辺部を225

温度分布を得ることができるようにしている

200

354nlm (18L can l*1y lon宮{h)

.

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また,長手方向においては,缶端部は,後段加熱コイ

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CU.

Fi宮.5 Lon即ⅡKⅡnι11 Distribution of can temDerιlture.

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42 内面被覆性
内面の被覆性は,補正テープで熱圧着した箇所及びその周囲にヒンホールが発生していないか.また,補正テーbプを缶胴の内面に熱圧着する際に.その加熱によって,補正テープ及び缶胴内面にラミネートされているポリエステルフィルムが熱劣化しないかということで評価している補正テープ及び缶胴内血のポリエステルフィルムの熱P1ι151ic (hCを11Fcrl'i[e corcrcslS1ιlno

Fia.2 Cross‑sectめnal diegram of lslcoil

劣化については.缶に封入される内容物を用いた絲持耐
食性確認試験を行い, F滄,5に示した温皮鮑囲及び本装匙
での加熱時問では.耐食性は問題ないことを確認した.
しかしながら,補正テープを熱圧着する際に, F地.6に18Li11Cr can body示すように補正テープのエッジ部が,加熱によて軟化'1egncliC 6Cld

した缶胴内面のボリエステルフィルムの部を傷つけてしまうことによって,ピンホールは発生することが判明

しした

《"'

また, F地.5に示した温度範囲内では.程度差はあるが.
缶内面ポリエステルフィルムに,補正テープ庄"によるピンホールが常に発生する状況であった.
このピンホールの発生は,曲面の缶胴内血に対し.水Plas【ic (h a'rcsislano
Fcrrile corc

平に剛性のある補正テープを押さえつけることで,缶胴内血フィルムが傷つけられることに起因している

Fi8.3 Cros$‑seCⅡonal diagram of 2nd coil

その対策として.補正テーブを熱圧着する前に.コの東洋鋼鈑 V0137
TaDe
宮Ⅱidc

..

、、 軍

0
ET1ιrance

EX札

Fi宮.8 ADDearance of【ape gulde
Ed宮C orlape

すぎるため.補正テープに成形跡(筋状の跡)が残ったり,補正テープが部折れ込んだりする現象が発生した
F惇,6 Cro$S‑sec【ional diagram of】amil〕ated
Section (before imDrovemenD字型に成形し,補正テープのエッジ部を缶胴内面に平1丁

最終的には,コの字形状を発展させた形であるU字形状に圧着前の補正テープを矯正することで,コの字形状での不具合を解決した.に近い状態で,押し付けながら圧着する力法を検討した.
Fi茸.7は,コの字形状に補正テープを成形して,熱圧着43 余剰テープの処置
本装置では,缶胴と缶胴との問に発生する余剰な補正した場合のイメージを示している
Fig.8は,コの字形状に補正テープを成形するガイド部テープを.缶胴端1面より過不足無く除去することが必要である品である

このテープ成形法を用いることで.ピンホール発生の余剰テープの除去方法例としては,バキューム(エア不具合は改良できた,しかし,コの字形状では成形が強吸引)にて除厶する手法がある,しかし,本装朧で採用している無延伸のポリエステル製補止テープは,非常にP$s of r011Cr

Fil

脆いため,ハキューム方式では.缶胴端而部以外でも補0凹正テープが破断してしまい,安定した除去ができない.
そこで,このような脆い補正テープでも,安定した余剰テープ除去を行えるように,余剰テープを機械的に拘束し.張力を付与することで除去する機榊を検討した.
Flg9に木すように,開発した余剰テープ除去機榊は,缶胴間の余剰ナープ位匙にクランプ装羅を同胴させるクランク機楢(A)と,余剰テープをクランプしながら,缶胴端面より過不足無く除去する回転式のクランプ装置(B)で構成されてぃる.田0

他にも機械的な余剰テープ除去予法として,カッター装羅等で余剰テープの片端部を功り蹴し,回転しているロール間に挟み込み,引きちぎる方法等が考えられる.
しかし、テープ歩留りから考えると,缶胴と缶胴の距織を短くできるFi宮9に示す除去機構が最良の方法といえる
NO Dinhole

本装置においては,余剰テープ長さを装置構成が成り立つ最小の缶胴間隔である25mmまで縮めることに成功

Fig.7 Cross sectionaldiagram onaminawd
Seclion (a丘erimDrovemeno

した18L胴熔接部テープ補正裴置の朋発
Tablel comDarison of lsr and 2nd machine

18L can l^Iy/PrⅨIuclion caNC11y.三r

Yie】d of ι日1氾

■暑間1.、、、、

ProdⅡCtion cal)aci1ν
Nrone T0110rtaN

4、,.

IH

四F

TODe倉Uaidc!sl machinc

Ⅱem.

^

2nd mechinc

Max.601/1ax.70

Cens/1TlinCans/】nh)

50%

90%

60o cans

4.ooo cans

Figslo,11に,1号機の装置の外観を木す,

F地S.12,13,14に,それぞれ2号機の本体装詔t,操Crank (A)Ta1祀 CUξler (B)作パネル.テープ供給装羅の外観を木す

18L ca11 tx)〔1y︑'閏一.

一◆ア/Talx)・CUⅡer(B)R0110f t社DCODcr丑10r Dancl

F喰.10 APDearance of lst machine (work skle)

A1附orpuon

Fi宮9 Schematic dia足ram offilm cutting machine

5.実機への展開
5.1 実用化

これまで述べた技術を用い.2機の缶胴溶接部テープ補正機を開発.実用化したTable11ーモな設備能力比較を記載しているが、 1'丹機実用化の際に改良が必要と判断した設備能力については.
2号機にて改良を行っている.

、ー、

F峰11 ADDearance of lsl machine (SUPDly unit ofι日De)

テープ歩留りは,4.3の余剰テープ除去方式に改良することで大幅に向上した
また,コイル状に巻いたテープを巻解きながら供給していく為、初期の巻径及び歩留まりによって連紕生産"1能数が決まってくる
1号機では,ライン内(缶胴通缶部)にテープコイルをオ/..一^.

き,また.歩留り改善分も含め,連絖生産可能数は約7倍に増加した

F峰12 ADpearance of 2nd nlachiney.L供給することで,テープコイル径を大きくすることがで二r設羅していた.2号機では.ライン外(缶胴溶接前)から

東洋鋼鈑V01.37

F喰.15 ADDearance

Of coaling

F喰,130De『ator Danel of 2n(1 machine

F喰.16 Cross‑seCⅡon of wek{ingarea

言

6.ゑ口
弊社の而・1熱性,バリアー性.加工性,衛生性に優れたポリエステルフィルムラミネート鋼板「H i ‑pe ιと.本装1詮を用いることで.内面オールポリエステルフィ
ルムという新しい18L缶を市場に供給することが可能となった.

また.ラミネート技術血では,今・までは平血に対する円g.14 Supplying machine of taDe (2ndmachine)

ものが上体であったが,本装織の開発で得られた仙1面や内筒而等にも適用できるラミネート技術は,今後,様々な用途への展開が期待されている,最後に缶胴溶接部テープ補正機の開発にあたり,ご恊52 テープ補正された溶接部の状態

F地S15.16に.水装羅で製作されたテープ補正部分の外観及び断面写真を示す.
F喰.15からわかるように,缶端部の余剰テープは過不足なく除去され,溶接部周囲も完全に被覆されている

力頂いた製缶各社及び関係各位に誌上を惜りて深く感剛の意を表する.
また.今後も材料面での技術提供だけでなく,弊社材料を使用頂いているお客様の設備技術面での交流も深めていきたいと考える

また. Fig.16から、補正テープと缶胴問に.気泡力"昆入することなく.溶接段差部を完全に被覆していることがわかる

本装置では,数千缶の連続試験を行い,硫実に溶接部が被覆できることを確認し,実用化に至った.

【引用文献】
D日本鉄鋼恊会編:わが国における缶用長而処理鋼版の技術史,日本鉄鋼協会, Q998).132
2)光岡洋庚.中西修,高橋悟,水谷渚:特許第2835704月3)岡橋良行.三宅勝也.古商武上.中村琢"'1,坂本宜棚:特許第4320376 舟