JP5111807B2 - Ｄｉ缶の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内容物が密封される缶体に用いられるＤＩ缶の製造方法に関するものである。

この種の缶体は、その開口端部に缶蓋が巻締められる缶や、開口端部にキャップが螺着されるボトル缶に用いられ、飲料等の内容物が充填、密封され、市場において流通している。このような缶体に用いられるＤＩ缶は、従来、ＪＩＳ３００４（ＡＡ３００４）またはＪＩＳ３１０４（ＡＡ３１０４）などのＡｌ合金からなる板材にしごき率６３．７％で絞りしごき加工（Ｄｒａｗｉｎｇ ＆ Ｉｒｏｎｉｎｇ）を施すことにより、胴部の最薄部における肉厚が０．１０６ｍｍとされて形成される。

従来から、缶体の流通過程において、その胴部に、例えば先鋭体が接触又は衝突することにより発生する微細な孔、又は缶と缶の間に異物が挟まった状態で擦れることにより生じる微細な孔や破断等のいわゆる流通ピンホール（以下、ピンホールという。）が発生し、その内容物が漏洩する等の問題があった。このような問題を解決するための手段として、例えば下記特許文献１に示されるような、胴部に樹脂フィルムを配設した構成が知られている。
特開平０８−３２５５１４号公報

しかしながら、前記従来の缶体は、樹脂フィルムを板材にラミネートする装置や、この樹脂フィルムが配設された板材に絞りしごき加工を施すための専用の装置が必要になり、缶体の製造コストの増大を回避することができないという問題があった。

このような問題を解決するための手段として、胴部の肉厚を大きくすることでピンホールを発生しにくくしてピンホール特性（この明細書において、ピンホール特性とは、ピンホールの発生しにくさを意味する）を向上させることが考えられるが、この場合、各種製造装置について部品の交換や再調整等が必要になることがあり、また、缶重量も増大するのでやはり製造コストが増大することを回避できない。

上記のように、缶体重量の増加を抑制しつつ缶体の耐圧強度を確保し、さらに、缶体の製造を容易に安定して行うことを課題とし、この課題を解決するために、本発明の発明者らが鋭意研究した結果、以下のような知見を得た。
ＤＩ缶を製造する場合の材料及び製造方法に関して、ＤＩ缶には、例えば、引張強度等の耐圧強度に係る材料強度とピンホール特性が製品特性として要求され、缶体胴部のしごき易さを表す特性（以下、ＤＩ成形性という。）とＤＩ缶のネック部の成形し易さを表す特性（以下、ネック成形性という。）がＤＩ缶を容易に製造するための特性として要求され、これらの特性が相互に密接に関連して他の特性の阻害要因となっていることを突き止めた。

すなわち、ＤＩ缶に要求される特性である耐圧強度を増加させるためには、ＤＩ缶を構成する壁部の材料強度が高いことに加えて、充分に加工硬化していることが好ましく、これは薄肉化の実現に重要である。しかし、成分を調整して材料強度自体を高くした場合、ＤＩ成形性やネック成形性は低下する傾向にあり、また、加工硬化を進行させることにより耐圧強度を確保させようとすると、缶体が変形したときに塑性変形が進行しやすく、外力が加わり変形が始まってから破断に至るまでに許容される変形（歪）の余裕が小さくなるためにピンホール特性が低下する結果となる。
このように、加工硬化に関して、耐圧強度とピンホール特性とは相反する特性であるといえ、材料強度自体が増加することは、ＤＩ加工性、ネック加工性といった成形性を低下させることになる。

一方、製造工程においてしごき率を小さくしてＤＩ成形性を向上させる場合、胴部の最終的な肉厚が一定の場合には、材料の厚さを薄くしてしごき率を低くすることが有効であるが、材料の厚さを薄くすることはＤＩ缶の底部などの耐圧強度の低下を招く。
また、耐圧強度を向上させるために材料強度を高くさせ、又は加工硬化を進行させることは、ネック成形性を低下させる結果となる。

また、ＤＩ成形性、ネック成形性を向上させるために材料強度自体を低下させると、耐圧強度や、ピンホール特性を低下し、耐圧強度や、ピンホール特性を向上させると、ＤＩ成形性、ネック成形性が低下するという互いに相反する関係にある。
以上、得られた知見から、引張強度等の材料強度や材料の加工硬化に基づく耐圧強度とピンホール特性、ＤＩ成形性とネック成形性といった、材料特性と成形方法に関してＤＩ缶に要求される特性を、従来の製造技術にとらわれることなく抜本的に見直すことにより画期的な改善を行うこととした。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、製造コストを増大させることなくピンホールの発生を防ぐことができるＤＩ缶の製造方法を提供することを目的とする。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明のＤＩ缶の製造方法は、質量％が Ｓｉ：０．１〜０．５％，Ｆｅ：０．３〜０．７％，Ｃｕ：０．０５〜０．５％，Ｍｎ：０．５〜１．５％，Ｍｇ：０．４〜２．０％，Ｃｒ：０〜０．１％，Ｚｎ：０〜０．５％，Ｔｉ：０〜０．１５％を含有し残部が不可避的不純物を含むアルミニウムからなるアルミニウム合金の板材に、絞り加工及びしごき加工を施し、有底筒状のＤＩ缶を形成するＤＩ缶の製造方法であって、前記板材は、鋳塊に熱間圧延、冷間圧延および焼鈍を施して所定板厚の中間板材が形成された後に、該中間板材に最終圧下率４５％〜８０％の冷間仕上げ圧延を施すことにより最終板厚に形成されており、しごき率５１．４％以上５９．４％以下で前記アルミニウム合金の板材に絞り加工及びしごき加工を施し、胴部の最薄部における肉厚が０．１０５ｍｍ以上０.１１０ｍｍ以下とされていることを特徴とする。
また、前記アルミニウム合金は、質量％が、Ｍｇ：０．４〜１．５％，Ｃｒ：０．００１〜０．１０％，Ｚｎ：０．０５〜０．３０％，Ｔｉ：０．０５〜０．１０％とされていることがより好ましい。

この発明によれば、しごき率を従来より小さくしているので、胴部の肉厚を現行同等に維持した状態で、この胴部の破断ひずみおよび破断強度を向上させることが可能になり、この胴部を塑性変形させてから破断させるまでに要する応力値を高めることが可能になり、その結果、塑性変形下でのひずみ量（残存変形量）を増大させることができる。つまり胴部に、破断しないで塑性変形して加工硬化し得る変形量を残しておくことが可能になり、例えば前記先鋭体が胴部に衝突した場合においても、この部分を破断させないで胴部の内側に向けて凹ませながら加工硬化させることができる。
以上より、現行の製造設備をそのまま用いることが可能になるとともに、缶重量を現行同等に維持することが可能になり、製造コストを増大させることなくピンホールの発生を防ぐことができる。
ここで、最終圧下率とは、図３のフロー図に示したように、中間板材（焼鈍を挟むことなく最後に施される冷間圧延の前における板材）の厚さｔ１と、最終板材（前述の冷間圧延の後における板材）の厚さ（最終板厚）ｔｆとにより、
最終圧下率＝（（ｔ１−ｔｆ）／ｔ１）×１００（％）
で算出され、
例えば、図３（Ａ）のように熱間圧延（Ｈ）後に、中間焼鈍（ＩＡ）と最終の冷間圧延（ＣＦ）を施す場合には、熱間圧延（Ｈ）が施された段階、すなわち冷間圧延（Ｃ１）前の板の厚さがｔ１とされ、最終の冷間圧延（ＣＦ）が終了した段階の板の厚さがｔｆとされる。この場合、熱間圧延（Ｈ）の終了直後の温度が充分高く、中間焼鈍を行わなくとも自然に再結晶が生じる場合には、中間焼鈍を省略する場合もある。また、例えば、図３（Ｂ）のように熱間圧延（Ｈ）後に、冷間圧延（Ｃ１）と焼鈍が施される場合には、最終的に中間焼鈍（ＩＡ）が行なわれた段階の板の厚みをｔ１とし、最終の冷間圧延（ＣＦ）が終了した段階の板の厚さｔｆとされる。この場合、図３（Ｂ）において２点鎖線で示したフローが、複数回、例えば、４〜５回行なわれる場合もあるが、その回数には依存しない。
この場合、ＤＩ缶にピンホールが発生することを確実に防ぐことができる。すなわち、最終圧下率８０％以下の冷間仕上げ圧延による加工は、加工限度よりも低い加工度合いとされ、このように形成された板材にＤＩ加工（Ｄｒａｗｉｎｇ ＆ Ｉｒｏｎｉｎｇ）を施しても加工限度を越えることがない。
また、最終圧下率４５％以上の冷間仕上圧延による加工によって形成された板材にＤＩ加工を施すことで、ＤＩ加工における加工硬化によって十分な強度とすることができる。
以上より、破断ひずみおよび破断強度の双方が向上されたＤＩ缶を形成することが可能になり、得られたＤＩ缶にピンホールが発生することを防ぐことができる。

なお、一般に厚さの薄い板材を絞りしごき加工する場合、しごき率が小さいとＤＩ缶の高さ、すなわち缶軸方向における大きさが不足するおそれがあるが、円板状とされた前記板材の外径を従来よりも大きくすることでＤＩ缶の高さを現行同等に維持できる。例えば、胴部の外径が６５ｍｍ以上６７ｍｍ以下とされ、高さが約１２３．５ｍｍとされ、胴部の最薄部における肉厚が０．１０５ｍｍ以上０．１２５ｍｍ以下とされた内容量が３５０ｍｌ用の缶を形成するためのＤＩ缶を形成する場合、円板状とされた前記板材の外径を１４５ｍｍ以上１５５ｍｍ以下、厚さを０．２４ｍｍ以上０．２８ｍｍ以下、しごき率を５１．４％以上６０．４％以下とするとＤＩ缶の高さが不足することはない。

また、例えば、胴部の外径が６５ｍｍ以上６７ｍｍ以下とされ、高さが約１６８ｍｍとされ、胴部の最薄部における肉厚が０．１０５ｍｍ以上０．１２５ｍｍ以下とされた内容量が５００ｍｌ用の缶体を形成するためのＤＩ缶を形成する場合には、円板状とされた前記板材の外径を１６０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下、厚さを０．２４ｍｍ以上０．２８ｍｍ以下とすることで、しごき率を５１．４％以上６０．４％以下とすることができる。

また、前記ＤＩ缶のネック部及びフランジ部をスピンフローネッキング加工により形成してもよい。
ＤＩ缶のネック部及びフランジ部をスピンフローネッキング加工により形成させる場合、ＤＩ缶の開口端部近傍の側壁を外側と内側から挟み込んで成形させるので、ネッキングに際しての加工硬化が発生し難く、また、材料の成形性が低い場合であっても、成形部分にしわ等が発生するのを抑制しつつ容易にネッキング加工を行なうことができる。
その結果、耐圧強度やピンホール特性を向上させるためにＤＩ成形性とネック成形性が低下した材料に対して、より安定したネッキング加工を施すことができる。

本発明に係るＤＩ缶の製造方法によれば、製造コストを増大させることなくピンホールの発生を防ぐことができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１および図２は、この発明の一実施形態として示したＤＩ缶およびＤＩ缶の製造方法を示すものである。図２については、ネック部及びフランジ部までを成形したＤＩ缶を示している。

まず、板材の製造方法について説明する。
この板材Ｗは、ＪＩＳ３００４（ＡＡ３００４）またはＪＩＳ３１０４（ＡＡ３１０４）などのＡｌ合金の鋳塊に熱間圧延、冷間圧延および焼鈍を施して所定板厚の中間板材が形成された後に、該中間板材に最終圧下率４５％〜８０％の冷間仕上げ圧延を施すことにより最終板厚（０．２４ｍｍ以上０．２８ｍｍ以下）に形成されている。
まず、板材Ｗを打ち抜いて円板状の板材（ブランク）Ｗを成形する。
次に、この板材Ｗをカッピングプレスによって絞り加工することによりカップ状体Ｗ１に成形する。

次いで、ＤＩ加工装置によって、カップ状体Ｗ１に再絞り加工及びしごき加工を施して有底筒状体Ｗ２を形成する。
再絞り加工及びしごき加工に用いるＤＩ加工装置は、再絞り加工するための円形の貫通孔を有する一枚の再絞りダイと、この再絞りダイと同軸に配列される円形の貫通孔を有する複数枚（例えば、３枚）のアイアニング・ダイ（しごきダイ）と、アイアニング・ダイと同軸とされ、上記それぞれのアイアニング・ダイの各貫通孔の内部に嵌合可能とされ、軸方向に移動自在とされる円筒状のパンチスリーブと、このパンチスリーブの外側に嵌合された円筒状のカップホルダースリーブとを備えている。

ＤＩ加工装置による再絞り加工は、カップＷ１をパンチスリーブと再絞りダイとの間に配置して、カップホルダースリーブ及びパンチスリーブを前進させてカップホルダースリーブが、再絞りダイの端面にカップＷ１の底面を押し付けてカップ押し付け動作を行ないながら、パンチスリーブがカップＷ１を再絞りダイの貫通孔内に押し込むことにより行われる。その結果、所定の内径を有する再絞り加工されたカップが成形される。引き続き、再絞り加工されたカップを複数のアイアニング・ダイを順次通過させて徐々にしごき加工をして、カップ状体の側壁をしごいて側壁を延伸させて側壁高さを高くするとともに壁厚を薄くして有底筒状体Ｗ２を形成する。

しごき加工が終了した有底筒状体Ｗ２は、パンチスリーブがさらに前方に押し出して底部をボトム成形金型に押圧することにより、底部が、例えばドーム形状に形成される。
この有底筒状体Ｗ２は、側壁がしごかれることで冷間加工硬化されて強度が高くなる。

次に、有底筒状体Ｗ２の開口端部Ｗ２ａをトリミングする。
ＤＩ加工装置によって形成された有底筒状体Ｗ２の開口端部Ｗ２ａは、その缶軸方向に波打つような凹凸形状とされ不均一であるため、有底筒状体Ｗ２の開口端部Ｗ２ａを切断してトリミングすることにより缶軸方向における側壁の高さを全周に亙って均一にする。このようにして、胴部１１と底部１２とを有する横断面円形のＤＩ缶１０を形成される。

このようにして形成されたＤＩ缶１０は、洗浄して潤滑油等を除去した後に表面処理を施して乾燥し、次いで外面印刷、外面塗装を施し、その後内面塗装を施す。
外面塗装は、例えば、ポリエステル系塗料を使用して、ＤＩ缶の胴部の外面に印刷、塗装をし、この外面印刷及び外面塗装がされたＤＩ缶を１８０℃×３０秒間以上加熱して行ない、内面塗装は、外面に塗装が施されたＤＩ缶の内面に、例えば、エポキシ系塗料を使用して内面塗装し、２００℃×６０秒間以上加熱することにより行なう。

次いで、ＤＩ缶１０にネッキング加工及びフランジング加工を施して、ＤＩ缶１０の胴部１１が開口端に向かって縮径されたネック部１３と、ネック部１３の開口端に接続されるフランジ部１４を形成させる。
ネッキング加工をする場合、例えば、開口端部の外側に同心に配置された円環状のネッキングダイに対して、開口端部側をＤＩ缶１０の軸線方向に複数回にわたって押し当てることにより、ＤＩ缶１０の開口端部を順次縮径して、ネック部１３を形成する。

この実施の形態において、板材（ブランク）Ｗは、直径１４５ｍｍ以上１５５ｍｍ以下、厚さが０．２４ｍｍ以上０．２８ｍｍ以下の円板形状とされ、カップ状体Ｗ１は、軸線方向における大きさが４２ｍｍ、外径が約９０ｍｍとされている。
また、カップ状体Ｗ１に施される再絞りしごき加工は、有底筒状体Ｗ２に形成されたときのしごき率が５１．４％以上６０．４％以下となるように設定されている。

また、ＤＩ缶１０は、缶軸方向の大きさ、すなわち高さが約１２３．５ｍｍ、外径が６５ｍｍ以上６７ｍｍ以下とされる。
また、底部１２は、図２に示すように、胴部１１の缶軸方向における内側に向けて凹むドーム部１２ａを備えるとともに、このドーム部１２ａの外周縁部が胴部１１の缶軸方向における外側に向けて突出する環状凸部１２ｃとされている。この環状凸部１２ｃの缶軸方向における頂部が、ＤＩ缶１０が正立姿勢となるように、このＤＩ缶１０を接地面Ｌ上に配置したときに接地面Ｌに接する接地部１２ｂとされる。

ここで、しごき率とは、
しごき率＝（板材Ｗの厚さ−胴部１１の厚さ）／板材Ｗの厚さ×１００（％）
で算出される。
胴部１１の厚さとは、胴部１１の最薄部、例えば接地部１２ｂから缶軸方向上方に６０ｍｍ離れた部分における胴部１１の肉厚とされる。そして、この胴部１１の厚さは０．１０５ｍｍ以上０．１２５ｍｍ以下とされる。

板材Ｗには、質量％（以下、同じ）でＳｉ：０．１〜０．５％、Ｆｅ：０．３〜０．７％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．４〜１．５％、Ｃｒ：０．００１〜０．１０％、Ｚｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．１０％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成のものを用いた。以下にその理由について説明する。

シリコン（Ｓｉ）は同時に含有されるＭｇとともに化合物を形成し、固溶硬化、析出硬化、分散硬化作用を及ぼすほか、Ａｌ、Ｍｎ、Ｆｅなどとも金属間化合物を形成して、しごき成形時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。Ｓｉ含有量が０．１％未満では、所望の潤滑性能を発揮できず、ダイスへの焼き付きを防止するのに不十分である。一方、Ｓｉ含有量が０．５％を越えると脆くなり加工性が劣化する。従ってＳｉの適正含有量は、０．１〜０．５％と設定する。

鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）は結晶の微細化と、しごき成形加工時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。
Ｆｅは、含有量が０．３％未満では所望の効果が得られず、一方、Ｆｅ含有量が０．７％を越えると脆くなり加工性が劣化する。従ってＦｅの適正含有量は、０．３〜０．７％と設定する。
また、Ｃｒを添加する場合には、所望の効果を得るためには、Ｃｒ含有量を０．００１％以上とし、脆くなり加工性が劣化するのを抑制するためにＣｒ含有量を０．１０％以下とすることが好ましい。従って、Ｃｒを添加する場合には、Ｃｒの含有量を０．００１〜０．１０％とする。

銅（Ｃｕ）はＭｇと金属間化合物を形成し、固溶硬化、析出硬化、分散硬化作用を及ぼす。Ｃｕ含有量が０．０５％未満ではこれらの効果が乏しく、またＣｕ含有量が０．５％を越えると加工性が劣化する。従って、Ｃｕの適正な含有量は０．０５〜０．５％に設定する。

マンガン（Ｍｎ）はＦｅ、Ｓｉ、Ａｌとともに金属間化合物を形成し、晶出相及び分散相となって分散硬化作用を発揮するとともに、しごき成形加工時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。Ｍｎ含有量が０．５％未満では、所望の硬化特性が得られず、一方、Ｍｎ含有量が１．５％を越えると脆くなり加工性が劣化する。従ってＭｎの適正含有量は、０．５〜１．５％と設定する。

マグネシウム（Ｍｇ）は固溶体強化作用を有し、圧延加工時に加工硬化性を高めるとともに、前記ＳｉやＣｕと共存することで分散硬化と析出硬化作用を発揮する。Ｍｇ含有量が０．４％未満ではこれらの作用効果が十分発揮されず、またＭｇ含有量が１．５％を越えると加工性が劣化し、特にカール加工性が低下する。従って、Ｍｇの適正含有量は０．４〜１．５％、好ましくは０．４〜０．８％に設定する。

亜鉛（Ｚｎ）は析出するＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕの金属間化合物を微細化する作用を有する。 Ｚｎを添加する場合には、所望の効果を得るためには、含有量を０．０５％以上とし、加工性と耐食性の劣化を抑制するためには、Ｚｎ含有量が０．３０％以下であることが好ましい。従ってＺｎの適正な含有量は０．０５〜０．３０％とする。
チタン（Ｔｉ）は結晶粒を微細化し、加工性を改善する効果を発揮する。
Ｔｉを添加する場合には、所望の効果を得るためには、含有量を０．０５％以上とし、粗大な化合物が形成されることにより加工性が劣化するのを抑制するためには、含有量が０．１０％以下であることが好ましい。従って、Ｔｉの適正な含有量は０．０５〜０．１０％とする。

また、ＤＩ缶１０の胴部１１が開口端に向かって縮径されたネック部１３とネック部１３の開口端から接続されるフランジ部１４については、スピンフローネッキング加工により形成することも可能であり、ネック部１３とフランジ部１４をスピンフローネッキング加工により形成する場合について説明する。

スピンフローネッキング加工に用いるスピンフローネッキング装置は、図４および図５に示すように、予めダイネッキングにより開口端部１１ａ周辺にプレネックが施されたＤＩ缶１０の底部１２を吸着支持したベースパッド２２と、該ベースパッド２２によりＤＩ缶１０をその軸線回りに回転させながらＤＩ缶１０の開口端部１１ａ周辺に嵌入されるスライドロール２３と、該スライドロール２３より小径でＤＩ缶１０の内部に挿入される内部ロール２４と、缶の外部に配置されＤＩ缶１０の略半径方向に往復移動可能に設けられる成形ロール（外部ロール）２５とによって概略構成され、内部ロール２４と成形ロール２５との間にＤＩ缶１０を挟んで開口端部１１ａに向けて縮径し、ＤＩ缶１０に胴部１１から縮径されたネック部１３を成形するものである。

すなわち、ＤＩ缶１０内に挿入された内部ロール２４は、ＤＩ缶１０の軸線に対して偏心させられてＤＩ缶１０内面に接触させられ、ＤＩ缶１０外面に接触させられる成形ロール２５との間に缶を挟みながら縮径する。ここで、スライドロール２３および成形ロール２５は、その軸線方向に移動可能に配されているとともに、スプリング２６、２７によって内部ロール２４の方向（前進方向）に向けて常に付勢されている。

また、これら内部ロール２４および成形ロール２５は、通常、各ＤＩ缶１０が高速で搬送される間に実施されるものであるため、カム（図示略）によってその動作を一律に規定されていて、それぞれの外周面を規則的にＤＩ缶１０の内外面に接離させられるようになっている。

前記スライドロール２３には、その半径方向外側近傍に配され成形ロール２５の外周面に先端部２８ａを当接させるカムリング２８が固定され、図４に示すように、該カムリング２８により縮径時におけるスライドロール２３と成形ロール２５との間隔ｔが規定されている。

一方、前記成形ロール２５の外周面は、軸方向中央近傍の湾曲面２５ａと、内部ロール２４側の内部ロール側成形面２５ｂと、スライドロール２３側のスライド側成形面２５ｃとから構成されている。

該段差面２５ｅは、ネッキング加工の終了時点で、カムリング２８の先端部２８ａと対向する部分に配され、主成形面２５ｄに対して所定の段差分Ｄをもって形成されている。また、前記カムリング２８の先端部２８ａの位置は、主成形面２５ｄに当接している状態で、間隔ｔがＤＩ缶１０の厚さより所定量大きくなるように設定されている。

以下、本実施形態のネッキング缶の製造装置２０を用いたスピンフローネッキング加工によるネッキング缶の製造方法を、〔ネック部縮径工程〕および〔開口端部成形工程〕に分け、図５を参照して説明する。

〔ネック部縮径工程〕スピンフローネッキング加工は、従来と同様に、まず、図５（ａ）のように、ＤＩ缶１０の開口端部１１ａ周辺側から近接させたスライドロール２３および内部ロール２４をＤＩ缶１０内に配し、ＤＩ缶１０外から成形ロール２５を近接させて、図５（ｂ）に示すようにＤＩ缶１０の壁面を半径方向に挟み、さらに、成形ロール２５をＤＩ缶１０の半径方向内方に向けて変位させる。

成形ロール２５がＤＩ缶１０に当接すると、成形ロール２５は内部ロール２４のテーパ面に沿って後退する方向の力を受け、スプリング２７の付勢力に抗して後退させられることにより成形ロール２５がＤＩ缶の径方向内方に移動しながら、開口端部１１ａ周辺を縮径していく。そして、縮径加工が進行すると、スライドロール２３も、図５（ｃ）に示すように、成形ロール２５に押圧されて後退する方向に変位させられる。

その結果、内部ロール２４とスライドロール２３との間隔が漸次広げられ、かつ、その間に、成形ロール２５が割り入るようにしてＤＩ缶１０の開口端部１１ａ周辺の縮径加工が実施されることになる。

このとき、スライドロール２３と成形ロール２５との間隔ｔは、カムリング２８の先端部２８ａが成形ロール２５の主成形面２５ｄに当接することにより、縮径されて厚みを増したネック部１３の肉厚に対して所定のクリアランスをもって空けられており、ネック部１３は、スライドロール２３と成形ロール２５との間をスムーズに滑りながら移動して縮径成形される。

その後、図５（ｄ）に示すように、内部ロール２４がＤＩ缶１０の軸心と同心となる位置まで戻され、成形ロール２５はＤＩ缶１０の外面から離間させられる。そして、図５（ｅ）のようにスライドロール２３と内部ロール２４とがＤＩ缶１０内から抜き出されスピンフローネッキング加工が終了する。

以上説明したように、本実施形態によるＤＩ缶１０の製造方法によれば、しごき率を従来より小さくしているので、胴部１１の肉厚を現行同等に維持した状態で、この胴部１１の破断ひずみおよび破断強度を向上させることが可能になり、胴部１１において破断せずに塑性変形可能な残存変形量を増大させることができる。つまり胴部１１に、破断しないで塑性変形して加工硬化し得る変形量を残しておくことが可能になり、例えば先鋭体が胴部１１に衝突した場合においても、この部分を破断させないで胴部１１の内側に向けて凹ませながら加工硬化させることができる。
以上より、現行の製造装置を部品の交換や再調整しないでそのまま用いることが可能になるとともに、缶重量を現行同等に維持することが可能になり、製造コストを増大させることなくピンホールの発生を防ぐことができる。

また、板材Ｗは、厚さが０．２４ｍｍ以上あるのでＤＩ缶１０の底部１２に十分なバックリング強度を具備させることが可能になり、また、厚さが０．２８ｍｍ以下であるので、しごき率を従来より小さくしても、胴部１１の肉厚が過度に大きくなることを防ぐことが可能になり、現行の製造装置を部品の交換や再調整しないでそのまま用いることにより、缶体の製造コストの増大を抑制することができるとともに、缶重量を現行同等に維持することができる。

ここで、０．２４ｍｍ以上０．２８ｍｍ以下と厚さの薄い板材Ｗを絞りしごき加工する場合、５１．４％以上６０．４％以下としごき率が小さいとＤＩ缶１０の高さ、すなわち缶軸方向における大きさが不足するおそれがあるが、本実施形態では板材Ｗの外径を１４５ｍｍ以上１５５ｍｍ以下として従来よりも大きくしているので、ＤＩ缶１０の高さを現行同等に維持できる。したがって、本実施形態のＤＩ缶の製造方法では、胴部の外径が６５ｍｍ以上６７ｍｍ以下とされ、高さが約１２３．５ｍｍとされ、胴部１１の最薄部における肉厚が０．１０５ｍｍ以上０．１２５ｍｍ以下とされた内容量が３５０ｍｌ用の缶を形成するためのＤＩ缶を、その高さ不足を生じさせずに形成することができる。

さらにまた、板材Ｗは、鋳塊に圧延および焼鈍を施して所定板厚の中間板材が形成された後に、該中間板材に最終圧下率４５％〜８０％の冷間仕上げ圧延を施すことにより最終板厚に形成されているので、ＤＩ缶１０にピンホールが発生することを確実に防ぐことができる。

すなわち、最終圧下率８０％以下の冷間仕上げ圧延による加工は、加工限度よりも低い加工度合いとされ、このように形成された板材にＤＩ加工を施しても加工限度を越えることがない。また、最終圧下率４５％以上の冷間仕上圧延による加工によって形成された板材にＤＩ加工を施すことで、ＤＩ加工における加工硬化によって十分な強度とすることができる。
以上より、破断ひずみおよび破断強度の双方が向上されたＤＩ缶を形成することが可能になり、得られたＤＩ缶にピンホールが発生することを防ぐことができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

ここで、以上説明した作用効果のうち、しごき率を前記範囲に設定したことにより、胴部１１の肉厚を現行同等に維持した状態で、缶重量を増大させることなくピンホールの発生を防ぐことができることについての２種類の検証試験を実施した。

この検証実験における突き刺し強度の測定には、ポリエステル系塗料を使用して、文字情報等の印刷部分も含め、ＤＩ缶の胴部の外面を印刷、塗装し、この外面印刷及び外面塗装がされたＤＩ缶を１８０℃×３０秒間加熱することにより５０ｍｇ／ｄｍ^２の塗膜を形成させた後に、ＤＩ缶の内面にエポキシ系塗料を使用して内面塗装し、２００℃×６０秒間加熱することにより４０ｍｇ／ｄｍ^２の塗膜を形成させた外面印刷、外面塗装及び内面塗装がされたＤＩ缶に、炭酸水を充填して缶蓋を巻き締めて、缶の内圧を、室温２０℃において０．２４５ＭＰａとしたＤＩ缶を用いた。
また、測定に際して、このＤＩ缶の胴部の缶軸方向に接地部から上方に６０ｍｍ離れた位置（缶軸方向に缶の略中央の位置）の外面に、曲率半径２．２５ｍｍの押圧子を胴部の径方向内方に向かって２５ｍｍ／ｍｉｎで移動させて、缶の胴部に穴があいたときの押圧力の大きさを測定し、それを突き刺し強度とした。

第１の検証試験の結果を図６に示す。
この結果から、しごき率５１．４％以上６０．４％以下で前記Ａｌ合金からなる板材に絞りしごき加工を施し、胴部１１の最薄部における肉厚が０．１０５ｍｍ以上０．１２５ｍｍ以下とされたＤＩ缶１０では、その重量を１１ｇ〜１２ｇ、バルジ強度を０．５ＭＰａ以上とそれぞれ現行同等に維持しつつ、突き刺し強度を１２４Ｎ以上と大きくすること、すなわちピンホールの発生を防ぐことが可能になることが確認された。

次に、前記中間板材に最終圧下率４５％〜８０％の冷間仕上げ圧延を施すことにより最終板厚の板材Ｗを形成したことによって、ＤＩ缶１０にピンホールの発生を確実に防止できることについての第２の検証試験を実施した。

実施例では、Ｓｉ：０．３０％、Ｆｅ：０．４３％、Ｃｕ：０．２７％、Ｍｎ：１．００％、Ｍｇ：１．２５％、Ｚｎ：０．１０％のＡｌ合金を使用した。この合金の溶湯を常法により脱ガス、介在物除去を行い、半連続鋳造により厚さ５５０ｍｍ、幅１．５ｍ、長さ４．５ｍのスラブに鋳造した。ついで、スラブに均熱化処理を施した後、厚さが６．５ｍｍになるまで熱間圧延を施し、その後、冷間圧延を施した。そして、加熱速度１００℃／秒、５３０〜５５０℃の温度範囲に２０秒間保持し、冷却速度１００℃／秒なる条件で焼鈍を行い、その後、８０％の最終圧下率で冷間仕上圧延加工を施し、最終板厚０．２７ｍｍとされた板材（製品コイル）を得た。なお、均質化処理はいずれも６００℃×６時間とした。

比較例では、Ｓｉ：０．２７％、Ｆｅ：０．４３％、Ｃｕ：０．２３％、Ｍｎ：１．０５％、Ｍｇ：１．００％、Ｚｎ：０．１９％のＡｌ合金を使用した。この合金の溶湯を常法により脱ガス、介在物除去を行い、半連続鋳造により厚さ５５０ｍｍ、幅１．５ｍ、長さ４．５ｍのスラブに鋳造した。ついで、スラブに均熱化処理を施した後、厚さが２５ｍｍになるまで熱間粗圧延を施し、その後、熱間仕上げ圧延を施して厚さを１．９７３ｍｍとした。そして、自己焼鈍させた後に、８５％の最終圧下率で冷間圧延を施して最終板厚を０．２９６ｍｍとし、さらに安定化焼鈍を行って比較例１の板材を得た。
また、熱間仕上げ圧延後の板の厚さを２．９６ｍｍ、最終圧下率を９０％とする他は全て比較例１の板材と同様にして、比較例２の板材を形成した。
また、比較例１の板材と同様に、熱間仕上げ圧延後の板の厚さを１．７３ｍｍ、最終圧下率を８５％として、比較例３の板材を形成した。

次に、実施例の板材を打ち抜き、直径が約１５０ｍｍとされた円板の板材Ｗを得、この板材Ｗをしごき率５７．４％で胴部１１の最薄部における肉厚が０．１１５ｍｍになるまで絞りしごき加工を施して実施例のＤＩ缶を形成した。

そして、実施例のＤＩ缶の胴部における破断強度、および伸び率を測定した。結果、図７に示すように、破断強度が３２４ＭＰａ、伸び率が４．７％であった。また、突き刺し強度は１５２Ｎであった。

比較例１の板材を打ち抜いて円板の板材を得、この板材にしごき率６２．５％で絞りしごき加工を施して比較例１のＤＩ缶を形成した。
また、比較例２の板材を打ち抜いて円板の板材を得、この板材にしごき率６２．５％で絞りしごき加工を施して比較例２のＤＩ缶を形成した。
また、比較例３の板材を打ち抜いて円板の板材を得、この板材にしごき率５７．０％で絞りしごき加工を施して比較例３のＤＩ缶を形成した。

そして、これらのＤＩ缶の胴部における破断強度、および伸び率を測定した。結果、図７に示すように、比較例１では、破断強度が３１９ＭＰａ、伸び率が２．８％であり、比較例２では、破断強度が３１４ＭＰａ、伸び率が２．６％であり、比較例３では、破断強度が３２２ＭＰａ、伸び率が３．０％であった。また、比較例１の突き刺し強度は１２４Ｎであり、比較例２の突き刺し強度は１１９Ｎであり、比較例３の突き刺し強度は１２２Ｎであった。

以上より、実施例では、比較例１、２と比べて、破断強度および伸び率、さらには突き刺し強度が向上され、ピンホールの発生を効果的に防ぐことができることが確認された。
また、実施例と比較例３とを比較すると、実施例のしごき率が５７．４％、比較例３のしごき率が５７．０％とされて数値的に近い場合であっても、最終圧下率が８０％とされる実施例が、最終圧下率８５％の比較例３よりも突き刺し強度が高いことが確認された。

缶体にピンホールが発生することを防ぐことができるＤＩ缶を提供することができる。

本発明の一実施形態として示したＤＩ缶の製造方法を示す工程図である。 図１に示すＤＩ缶の一部拡大縦断面図である。 本発明の一実施形態における最終圧下率を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るスピンフローネッキング加工に用いるスピンフローネッキング装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスピンフローネッキング加工を示す図である。 本発明の一実施形態として示したＤＩ缶の製造方法により得られたＤＩ缶の第１の作用効果を検証した第１の検証試験の結果を示す図である。 本発明の一実施形態として示したＤＩ缶の製造方法により得られたＤＩ缶の作用効果を検証した第２の検証試験の結果を示す図である。

符号の説明

１０ ＤＩ缶
１１ 胴部
１２ 底部
１２ｂ 接地部
１３ ネック部
１４ フランジ部
Ｗ 板材

Claims (3)

1. 質量％が、Ｓｉ：０．１〜０．５％，Ｆｅ：０．３〜０．７％，Ｃｕ：０．０５〜０．５％，Ｍｎ：０．５〜１．５％，Ｍｇ：０．４〜２．０％，Ｃｒ：０〜０．１％，Ｚｎ：０〜０．５％，Ｔｉ：０〜０．１５％を含有し残部が不可避的不純物を含むアルミニウムからなるアルミニウム合金の板材に、絞り加工及びしごき加工を施し、有底筒状のＤＩ缶を形成するＤＩ缶の製造方法であって、
   前記板材は、鋳塊に熱間圧延、冷間圧延および焼鈍を施して所定板厚の中間板材が形成された後に、該中間板材に最終圧下率４５％〜８０％の冷間仕上げ圧延を施すことにより最終板厚に形成されており、
   しごき率５１．４％以上５９．４％以下で前記アルミニウム合金の板材に絞り加工及びしごき加工を施し、胴部の最薄部における肉厚が０．１０５ｍｍ以上０.１１０ｍｍ以下とされた前記ＤＩ缶を成形することを特徴とするＤＩ缶の製造方法。
2. 請求項１記載のＤＩ缶の製造方法において、
   前記アルミニウム合金は、質量％が、Ｍｇ：０．４〜１．５％，Ｃｒ：０．００１〜０．１０％，Ｚｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．１０％とされていることを特徴とするＤＩ缶の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＤＩ缶の製造方法において、
   前記ＤＩ缶のネック部及びフランジ部をスピンフローネッキング加工により形成することを特徴とするＤＩ缶の製造方法。

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