JPH01299718A - ラミネート鋼板によるｄｉ缶の成形加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビール・炭酸飲料等の飲料缶あるいはへアー
クリーム・制汗剤等のエアーゾール缶として利用されて
いるＤＩ缶の成形方法に関するものである。ここでいう
ＤＩ缶とは、絞りとしごき加工の組み合わせにより、缶
の側壁の板厚をしごき加工により缶底より薄く成形する
事を特徴とする。

〔従来の技術〕

従来これらの用途には、錫めっき鋼板であるふりさある
いはアルミニウム板が使用されている。

これらの素材は、無塗装状態にて潤滑油を塗布後、第１
段階のカップ成形に供され、その後、第２段目の絞り成
形および引き続いてのしごき成形に使用される。しごき
成形は、最終製品の形態により、２段あるいは３段の成
形工程が多用されている。

その際、第２段目の絞り成形としごき成形は、１台のプ
レス成形機中にて連続した加工（１ストローク成形）と
して瞬時に行なわれる。

又、第１段階のカップ成形の終了後、第２段目の絞り成
形としごき成形に至るまでの時間は、はとんどの場合カ
ップの搬送時間程度のものであり、長くても数分から３
０分程度である。

成形後の缶体は、酸性あるいはアルカリクリーナーにて
、成形時の潤滑材を除去し、更に良好な塗装下地を得る
ための化成処理が施された後、乾燥後エポキシ樹脂、ビ
ニル樹脂等を代表とする熱硬化性樹脂を５〜２０μｍ程
度の厚さで１回ないしは２回の塗装が施される。

内面塗装後の缶体は、ネックドイン加工またはカーリン
グ加工等により、缶蓋の巻き締めが可能な形態に上端部
の加工が行なわれ、缶体としての加工は終了する。

また、缶用材料として鋼板を基材としてその片面に金属
皮膜を、他の片面に有機樹脂皮膜を被覆した複合鋼板が
特開昭５８−３９４４７号公報に示されている。さらに
本発明者等はラミネート鋼板として特願昭６０−１６８
６４３号に記載した様な鋼板の片面に錫めっき、もう片
方の面にクロム酸処理を施した下地の上に飽和ポリエス
テル系樹脂を積層したもの、あるいは特願昭６３−００
７４６１号に記載した鋼板の片面に樹脂を含有するＺｎ
めっき、もう片方の面にクロム酸処理を施した下地の上
に飽和ポリエステル系樹脂を積層したものを提案した。

〔発明が解決しようとする課題〕

この様な加工法で行なわれているＤＩ缶の用途へ飽和ポ
リエステル系樹脂をその皮膜構成として有するラミネー
ト鋼板の適用を考える場合、解決すべき問題が発生する
。

従来の製造工程にてこの様なラミネート鋼板を成形する
場合、ポリエステル系樹脂皮膜に何らの損傷も与えず成
形を行なうことが重要である。

片面に金属めっき、片面にポリエステル系樹脂皮膜を有
する鋼板の場合、ポリエステル系樹脂皮膜面を缶内面と
する成形を行なうことになるが、成形条件が適切でない
場合、ポリエステル系樹脂皮膜に微小な割れ等が発生す
る場合がある。微小な割れは、その後の２回目絞りある
いはしごき加工時に拡大され致命的な皮膜欠陥となるた
め、絶対に避けねばならない。

適切で゛ない成形条件とは、金型表面の仕上げ不良、異
物の噛み込み、加工応力が局部的に集中する場合等を示
しており、さらには樹脂の特性上、第１段階のカップ成
形はうまく行ったとしてもそれ以陣の成形加工時に皮膜
欠陥が生じるようでは問題である。

従来の成形方法では、例えばラミネート作業後長期に室
温にて保管された材料を、室温にて絞り加工を行なった
場合、樹脂の成形性不足のため５％以上の伸び特性が必
要とされる部分には微細な割れが多数発生する傾向にあ
った。これを回避するために、例えば特開昭６０−１７
０５３２号公報に見られる如く、当該樹脂の適正延伸温
度にまで加温して加工する方法が提案されている。

この加温加工においても非常に大きな問題が存在する。

即ち、ポリエステル系樹脂フィルムの場合、そのガラス
転移温度は約７０℃であるため、加工温度もその温度に
出来るだけ近づけるか、それ以上の温度に設定する必要
がある。その際、樹脂フィルム面側の成形は比較的順調
に行なわれるが、缶外面に相当する金属めっき面側にお
ける潤滑に少なからぬ問題が発生する。その理由は必ず
しも明白ではないが、４０℃以上、特に５０℃以上での
成形を行なおうとすると缶外面での潤滑条件が劣化し、
長期の連続成形が不能となる問題が発生する。高温での
成形は、成形時に発生する熱が有効に除去されにくいた
め、錫あるいは亜鉛等のめっき金属の局部的溶融による
潤滑不良をもたらすものと考えられる。

このように樹脂被覆鋼板を加熱しておいて加工する・方
法も片面に金属被覆を有する場合には十分とはいえなか
った。

本発明の目的はこのような従来の問題点を解決して、加
工性の良いＤＩ缶の成形加工法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨は以下のとおりである。

１、薄鋼板の片面に金属めっき、もう片方の面に飽和ポ
リエステル系樹脂をその皮膜構成として有するラミネー
ト鋼板を用い、絞りとしごき加工によるＤＩ缶を成形加
工するに際して、加工直前にラミネート鋼板を前記樹脂
のガラス転移点以上、示差走査熱量計測による冷結晶化
温度Ｔｃｏ　　（昇温速度５℃／分の条件で完全非結晶
状態より冷結晶化する温度）以下に加熱保持し、冷却後
に室温でＤＩ底成形行うことを特徴とするラミネートＭ
板によるＤＩ缶の成形加工方法。

２、薄鋼板の片面に金属めっき、もう片方の面に飽和ポ
リエステル系樹脂をその皮膜構成として有するラミネー
ト鋼板を用い、絞りとしごき加工によるＤＩ缶を成形加
工するに際して、加工直前にラミネート鋼板を前記樹脂
のガラス転移点以上、示差走査熱量計測による冷結晶化
温度Ｔｃｏ　　（昇温速度５℃／分の条件で完全非結晶
状態より冷結晶化する温度）以下に加熱保持し、冷却後
に室温でＤＩ缶底成形加工行い、且つ、第１段階のカッ
プ成形後の飽和ポリエステル系樹脂の結晶状態として示
差走査熱量計測による冷結晶化温度ＴＣＩ　　（昇温速
度５℃／分での測定）がＴｃ、≧（Ｔｃｏ　　１５）℃
に保持されるようにすることを特徴とするラミネート鋼
板によるＤＩ缶の成形加工方法。

前記の完全非結晶状態サンプルは、融点以上に加熱され
た樹脂を水中に急冷することにより得られ、その樹脂の
冷結晶化温度は示差走査熱量針にて測定することにより
確認することが出来る。

−ａに、樹脂の成形加工において、その樹脂の加工性を
最大に発揮させるために、ガラス転移点近傍あるいはそ
れ以上の温度にて成形加工を行なうことは周知の事実で
あるが、本発明の場合、鋼板の表裏に異種の皮膜を有す
るため従来のような方法を採用することは出来ない。即
ち、高温度域の成形は、金属めっき面の潤滑性を阻害し
、かじりの発生あるいは成形途中の破断等の成形不良に
つながるため採用出来ない。また、低温（室温）域での
成形では、樹脂の加工性が悪く、微小な割れの発生をも
たらし、成形缶の耐食性が劣化する。

本発明はこのようにそれぞれの片面で適正加工温度が異
る問題を同時に解決するためにＤＩＩ工直前にラミネー
ト鋼板を、ラミネート樹脂のガラス転移点以上、冷結晶
化温度以下の温度に加熱保持し、冷却後、室温にてＤＩ
缶成形を行なうことを特徴としているが、この意味は、
金属と高分子化合物の特性差をうまく応用するもので、
本発明の骨子をなすものである。

一度加熱された高分子は、すぐにはもとの状態に復帰せ
ず、しばらくは加熱状態での特性を保持しているが、金
属の場合、温度変化に応じ比較的短時間のうちにその特
性は変化する。従って、加工直前に加熱・冷却すること
により、常温において飽和ポリエステル樹脂の優れた成
形性と金属めっき皮膜の良好な潤滑性を同時にうろこと
が出来る。

次に、多段階に亘る加工を行なう場合、樹脂の結晶状態
は加工途中に変化するため、最終製品での優れた性能を
確保するためには、途中段階での結晶状態を艮（管理す
る必要がある。樹脂の結晶状態の判定法としては、顕微
鏡法、Ｘ線法、密度測定法等多くのものが知られている
が、本発明では、示差走査熱量計による冷結晶化温度を
測定する方法によった。非晶質化した飽和ポリエステル
樹脂を室温より徐りに加熱してゆくと、ある特定の温度
より樹脂の結晶化が起こり、それに伴って熱放出が起こ
る。その熱量を測定することにより、樹脂の結晶状態を
知ることが出来る。

非晶質状態の樹脂を加工すると、条件によっては樹脂の
配向・結晶化が起こり、次段階の加工時に加工上の問題
を起こすことがある。これを避けるためには、加工途中
での樹脂の結晶状態を良く管理する必要がある。本発明
では、樹脂の結晶状態の管理法として、前述した示差走
査熱量計による冷結晶化温度を測定する方法を利用し、
成形途中段階での樹脂の冷結晶化温度ＴｃＩを（Ｔｃｏ
−１５）’Ｃ以上に保持することが重要であることを見
い出した。但し、Ｔｃｏは樹脂が昇温速度５℃／分の条
件で完全非結晶状態より冷結晶する温度を示す。

樹脂の冷結晶化温度Ｔｃ、を（Ｔｃｏ−１５）’Ｃ以上
に限定した理由は、これ未満の冷結晶化温度を有する樹
脂では、その後の加工工程において、微細な加工割れを
発生し、成形缶の耐食性が劣ったものとなるためである
。

本発明では、加工直前におけるラミネート鋼板の加熱・
冷却と加工途中工程における樹脂皮膜の冷結晶化温度を
（Ｔｃｏ−１５）”Ｃ以上に保持することの両条件が満
たされた時に最も好ましい結果を得ることが出来るもの
である。

樹脂皮膜の冷結晶化温度を（Ｔｃ、〜１５）’Ｃ以上に
保持する方法としては、１回当たりの絞り加工の比率を
なるべく小さく、望ましくは絞り比（ブランク径／カッ
プ径）１．５以下に設定する。製品設計上やむをえず大
きな絞り比を採用せざるをえず、加工工程中に冷結晶化
温度が（Ｔｃｏ−１５）’Ｃ未満になる恐れのある時に
は成形途中にてカップを樹脂の融点以上に加熱し急冷す
ることにより、樹脂皮膜の冷結晶化温度を（Ｔｃｏ−１
５）”Ｃ以上に保持することが必要である。

本発明における加工方法はＤＩ缶に限定されるものでは
なく、多段絞りにより成形される深絞り缶あるいは缶蓋
成形等の単純なプレス加工にも応用される。以下に本発
明の実施例を述べる。

〔実施例１〕 板厚０．２８　ｔｔｍＯ薄鋼板の片面に、粒径０．２ミ
クロンのフッソ樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）を
５ｖｏ１％含有する平均膜厚１．０ミクロンのＺｎめっ
きを電気めっき方法により施した。一方、もう片方の面
には、若干のアニオンを含有するクロム酸溶液中で陰極
電解処理を行ない、水和酸化物皮膜を形成させた後、膜
厚４０ミクロンのポリエチレンテレフタレートフィルム
を熱圧着方式にて樹脂が完全に非晶質状態になるような
条件にてラミネートした。

この表裏具なった皮膜を有するラミネート鋼板をＤＩ底
成形るに先立って、９０℃に３０分加熱後、再度室温に
まで冷却した。加熱後の鋼板板温が室温近傍に達してか
ら、すぐに、ブランク径１３９Ｍ、成形後のカップ径８
５ｍｍの絞り加工を行なった。

絞り加工後のカップは、即座に、第２段目の絞り加工お
よび３段におよぶアイアニング加工工程を含むＤＩ成形
機にかけられ、缶径６５胴、缶側壁の板厚として０．０
８５閣の市販ビール缶相当の缶にまで加工された。

これらの加工時の室温は２５℃であり、ＤＩ成形時の潤
滑剤（エマルジョンオイル）の温度は２０℃にコントロ
ールされていた。

製造直後（加工前）のラミネート皮膜（樹脂）の冷結晶
化温度Ｔｃｏは、昇温速度５℃／分において１５３℃で
あり、第１段の絞り加工後のカップ側壁の樹脂の冷結晶
化温度Ｔｃ、は、１４５℃であった。

脱脂後、缶外面を印刷し、缶蓋巻き締めのためのネック
ドイン・フランジ成形を行ない、その後缶内面のラミネ
ート皮膜の健全性を調査した。調査方法としては、１％
の食塩水を缶内に入れ、白金電極と缶の間に６ボルトの
電圧（缶を陽極として）をかけた場合に流れる電流値に
より、缶内面のラミネート皮膜の健全性を判定した。

前述の方法により成形されたＤＩ缶に流れた電流値は、
０．０１ｍＡと低く、缶内にビールを内容物として行な
った奥底試験（常温６ケ月）においても、優れたフレー
バーと低い鉄溶出値（０，２ｐｐｍ以下）であった。

〔実施例２〕 板厚０．２８ｍｍの薄鋼板の片面に、０．３ミクロンの
金属錫めっき、もう片方の面に、水和酸化クロム皮膜を
介して膜厚４０ミクロンのポリエチレンテレフタレート
／イソフタレート樹脂を積層した。

その際、積層した樹脂は完全に非晶質化させるため、そ
の樹脂の融点以上の温度にまで加熱され、溶融状態のま
ま水中に急冷された。

その後、このラミネート鋼板を８５℃に３０分間加熱後
、室温にまで冷却し、その後即座に絞り成形に供した。

製造直後（加工前）のラミネート皮膜（樹脂）の冷結晶
化温度Ｔｃｏは昇温速度５℃／分において１４５℃であ
り、第１段の絞り加工後のカップ側壁の樹脂の冷結晶化
温度Ｔｃ、は昇温温度５℃／分において１３８℃であっ
た。

絞り成形およびＤＩ成形条件は実施例１の条件と全く同
一の条件にて行ない、最終的な缶内面のラミネート皮膜
の健全性を調べた所、流れた電流値は０．０２ｍＡと低
く、缶内にビールを内容物として行なった奥伝試験（常
温６ケ月）においても、優れたフレーバーと低い鉄溶出
値（０，２ｐｐｍ以下）であった。

〔比較例１］ 実施例２にて使用されたラミネート鋼板と全く同一のも
のを用いて、絞り加工前の加熱処理を行なわずに成形を
行なった所、１段目の絞り加工時において、カップのコ
ーナー８部において樹脂に微細な割れが生じ、その後の
ＤＩ成形時にこの割れは拡大し、最終的な缶内面のラミ
ネート皮膜の健全性を調べた所、流れた電流値は１５ｍ
Ａと大きく、缶内にビールを内容物として行なった奥伝
試験（常温６ケ月）において、フレーバーが悪く実用性
に乏しいものであり、鉄溶出値も１．４　ｐｐｍと大き
な値であった。

〔比較例２〕 実施例２にて使用されたラミネート鋼板と全く同一のも
のを用いて、絞り成形時の板温を５５℃とした成形を行
なった。第１段目の絞り成形は順調に行き、引き続いて
のＤＩ成形時にカップ温度が５５℃となるように加温す
るとともに、ＤＩ成形時の潤滑剤も５５℃に保温したも
のを使用し、全ての加工を５５℃にて行なった。しかし
ながら、再絞り工程までは順調な成形が可能であったが
、アイアニング成形段階にて缶壁での板破断が多発し、
満足なりＩ成形が出来ない状態であった。

（発明の効果） 本発明によれば、飽和ポリエステル系樹脂を皮膜構成と
して有するラミネート鋼板を、微小な割れ等の皮膜欠陥
を生ずることなしに、加工性よくＤＩ成形加工すること
ができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄鋼板の片面に金属めっき、もう片方の面に飽和
   ポリエステル系樹脂をその皮膜構成として有するラミネ
   ート鋼板を用い、絞りとしごき加工によるＤＩ缶を成形
   加工するに際して、加工直前にラミネート鋼板を前記樹
   脂のガラス転移点以上、示差走査熱量計測による冷結晶
   化温度Ｔｃ＿０（昇温速度５℃／分の条件で完全非結晶
   状態より冷結晶化する温度）以下に加熱保持し、冷却後
   に室温でＤＩ成形を行うことを特徴とするラミネート鋼
   板によるＤＩ缶の成形加工方法。
2. （２）薄鋼板の片面に金属めっき、もう片方の面に飽和
   ポリエステル系樹脂をその皮膜構成として有するラミネ
   ート鋼板を用い、絞りとしごき加工によるＤＩ缶を成形
   加工するに際して、加工直前にラミネート鋼板を前記樹
   脂のガラス転移点以上、示差走査熱量計測による冷結晶
   化温度Ｔｃ＿０（昇温速度５℃／分の条件で完全非結晶
   状態より冷結晶化する温度）以下に加熱保持し、冷却後
   に室温でＤＩ缶成形加工を行い、且つ、第１段階のカッ
   プ成形後の飽和ポリエステル系樹脂の結晶状態として示
   差走査熱量計測による冷結晶化温度Ｔｃ＿１（昇温速度
   ５℃／分での測定）がＴｃ＿１≧（Ｔｃ＿０−１５）℃
   に保持されるようにすることを特徴とするラミネート鋼
   板によるＤＩ缶の成形加工方法。