JP2018131261A - ボトル缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】省資源化や省エネルギー化、缶本体のコスト削減を促す。【解決手段】元板厚０．３４５ｍｍ〜０．３９０ｍｍの金属板から成形されたカップ状素材にＤＩプレス工程において再絞りおよびしごき加工を施して、底部２と円筒部１２とを有し、円筒部１２の薄肉部であるウォール部１３の厚さが０．１１５ｍｍ〜０．１３５ｍｍ、厚肉部であるフランジ部１４の厚さが０．２１５ｍｍ〜０．２２５ｍｍ、フランジ部１４とウォール部１３との段差が０．１１０ｍｍ以下の有底円筒体１１を成形し、この有底円筒体１１のフランジ部１４にボトルネック成形工程において肩部と首部およびキャップ取付部とを成形することにより、缶高さが１６０．０ｍｍ〜１６６．５ｍｍであって、円筒部１２により形成される胴部の外径が６４．２４ｍｍ〜６８．２４ｍｍの缶本体を有するボトル缶を製造する。【選択図】図２

Description

本発明は、ＤＩプレス工程において成形された底部と円筒部とを有する有底円筒体の円筒部の底部とは反対側部分に、ボトルネック成形工程において肩部とキャップ取付部とが成形された缶本体を有するボトル缶の製造方法に関するものである。

このようなボトル缶の製造方法として、例えば特許文献１には、金属（アルミニウム合金）製の缶本体を形成する段階であって、缶本体は底部を有し、底部は側壁の下部に続いており、側壁は絞り且つ壁しごき加工されて、壁部に続いており、壁部は開口した上端に続いており、缶本体の壁部は側壁の下部より厚さが厚く形成されている缶本体を形成する段階と、壁部に複数回のネッキング加工を施して切頭円錐形部を形成する段階であって、切頭円錐形部は、缶本体の壁部よりも厚さが大きく、上部に缶本体の直径よりも小さい直径の首部を有し、首部が、上端開口近傍の円筒部に続いている、切頭円錐形部を形成する段階と、金属缶の頂部にビードを形成する段階と、クロージャをねじに固定するために、ビードの下方にて円筒部上にねじを形成する段階と、ねじの下方に環状ビードを形成する段階とを含む製造方法が記載されている。

ここで、この特許文献１には、その発明に使用する、典型的な絞り且つしごき加工した上記缶本体（ＤＩ缶）は、金属の厚さが底部断面で約０．３４ｍｍ、薄肉部で約０．１４ｍｍ、および厚肉部で約０．１９ｍｍであってもよいと記載されており、そのような缶本体は、直径が約７６．２ｍｍで、高さが５９１ｍｌ入れるために約１８７ｍｍ、または８８７ｍｌ入れるために約２１６ｍｍであってもよいとも記載されている。

また、特許文献１には、その発明に使用するための他の上記缶本体（ＤＩ缶）は、金属の厚さが底部断面で約０．２５ないし０．３８ｍｍ、薄肉部で約０．１１ないし０．１７ｍｍ、および厚肉部で約０．１７ないし０．２２ｍｍであってもよいと記載されており、そのような缶は、直径が約６３．５ないし８８．９ｍｍ、高さが約１２７ないし２５４ｍｍであってもよいとも記載されている。

特開２００６−０６２７５５号公報

ここで、この特許文献１に記載された製造方法によって製造されるボトル缶は、上述のように比較的容量の大きいものであるが、日本国内で一般的に流通している４１０ｍｌ用のアルミニウム合金製ボトル缶は、その缶本体の胴部の直径が約６６ｍｍ、缶高さが約１６４ｍｍであって、このようなボトル缶製造用に使用される底部と円筒部を有する有底円筒体（ＤＩ缶）は、元板厚および底部の厚さが約０．４００ｍｍ、円筒部のうち底部側の薄肉部であるウォール部の厚さが約０．１３０ｍｍ、円筒部の底部とは反対側の厚肉部であるフランジ部の厚さが約０．２２５ｍｍ、質量は約２１．０ｇである。

ところで、近年このようなボトル缶では、その缶本体を形成する金属材料の省資源化や材料製造の際の省エネルギー化のために缶本体の軽量化が求められており、例えば１缶当たり１ｇ軽量化できただけでも、膨大な数が市場に流通するボトル缶では大幅な省資源化や省エネルギー化、炭酸ガスの削減、あるいは缶本体のコスト削減を図ることができる。ここで、このような缶本体の軽量化を図るには、缶本体に成形される金属板の元板厚を薄くして底部やウォール部、フランジ部を薄肉化することが考えられる。

しかしながら、いたずらに金属板の元板厚を薄くしてウォール部やフランジ部を薄肉化しただけでは、金属板からカッピングプレス工程において絞り加工により成形されたカップ状素材にＤＩプレス工程において再絞りおよびしごき加工を施して有底円筒体を成形する際や、あるいはこうして成形された有底円筒体のフランジ部にボトルネック成形工程において肩部（上記切頭円錐形部）や首部、キャップ取付部（上記ビード、ねじ、環状ビード）を成形する際に、薄肉となったウォール部に座屈や変形を生じるおそれがある。

また、上述のようにＤＩプレス工程において有底円筒体の円筒部のうち底部側に薄肉部であるウォール部を成形するとともに、底部とは反対側には厚肉部であるフランジ部を成形するには、ＤＩプレス機において複数のしごきダイスとの間で上記しごき加工を行うパンチの外表面に、有底円筒体のフランジ部と対応する位置に凹部を形成することによってフランジ部をウォール部よりも厚肉としている。

ところが、薄肉化によってこれらフランジ部とウォール部との段差が大きくなると、有底円筒体からのパンチの抜け性が損なわれて抜け不良を生じ、ＤＩプレス機を停止して抜け損ねた有底円筒体をパンチから取り外さなければならなくなり、ボトル缶の製造効率や歩留まりが著しく低下するおそれがある。また、この段差が大きいと、ＤＩプレス工程やボトルネック成形工程において成形荷重による缶軸方向の応力が段差部分に集中して、やはり座屈や変形を生じるおそれがある。

さらに、ＤＩプレス工程により成形された有底円筒体の上端部や、この有底円筒体にボトルネック成形工程において肩部および首部が成形された缶本体の上端部には、有底円筒体の高さや缶本体の缶高さを揃えるために、これらの上端部を底部から一定の高さとなるように所定のトリム代で切断するトリミングが施される。

しかしながら、元板厚を薄くした金属板において、フランジ部の厚さやウォール部の厚さのバランスをとらずにＤＩプレス工程において有底円筒体を成形しようとすると必要な高さの有底円筒体を成形することができなくなったり、たとえ成形できても、この有底円筒体からボトルネック成形工程において成形された缶本体において、その上端部に必要なトリム代を確保することができなくなり、トリム代不足によって缶本体を一定の高さとできずに不良品として処理せざるを得なくなったりする。また、このようなトリム代不足を解消するために、例えばＤＩプレス工程によって有底円筒体に成形される上記金属板の面積を大きくするにも限度がある。

さらにまた、フランジ部の厚さが薄くなりすぎると、缶本体に飲料等を充填後にキャップを取り付けるキャッピング工程において、現行の元板厚０．４００ｍｍでのキャッピング条件のもとでキャッピングした場合、キャップ取付部に変形や座屈を生じて、一旦取り外したキャップを再びキャップ取付部にねじ込んでリシールする際のリシールトルクが増大するおそれがあることが分かった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、缶本体の軽量化を図るために金属板の元板厚を薄くしても、ＤＩプレス工程やボトルネック成形工程、キャッピング工程における座屈やパンチの抜け不良、有底円筒体の高さ不足や缶本体のトリム代不足、キャップ取付部の変形や座屈等を招くことなく有底円筒体や缶本体の成形が可能で、省資源化や省エネルギー化、炭酸ガスの削減、缶本体の軽量化を促すことができるボトル缶の製造方法を提供することを目的としている。

ここで、本発明の発明者は、上記４１０ｍｌ用のボトル缶について鋭意研究を重ねた結果、上述のように缶本体の軽量化を図るために金属板の元板厚を０．３４５ｍｍ〜０．３９０ｍｍ程度にまで薄くした場合に、この金属板からカッピングプレス工程において絞り加工により成形したカップ状素材にＤＩプレス工程において再絞りおよびしごき加工を施す際、上記円筒部の底部側の薄肉部であるウォール部の厚さが０．１１５ｍｍ〜０．１３５ｍｍ、上記円筒部の底部とは反対側の厚肉部であるフランジ部の厚さが０．２１５ｍｍ〜０．２２５ｍｍ、上記フランジ部とウォール部との段差が０．１１０ｍｍ以下の有底円筒体を成形することにより、ＤＩプレス工程やボトルネック成形工程、キャッピング工程における座屈やパンチの抜け不良、高さ不足やトリム代不足、キャップ取付部の変形等を生じることなく、所定の缶高さのボトル缶の缶本体を効率的に成形することができるとの知見を得るに至った。

そこで、本発明は、このような知見に基づき、上記課題を解決して上述した目的を達成するために、４１０ｍｌ用のボトル缶を製造するボトル缶の製造方法として、元板厚０．３４５ｍｍ〜０．３９０ｍｍの金属板からカッピングプレス工程において絞り加工によりカップ状素材を成形し、このカップ状素材にＤＩプレス工程において再絞りおよびしごき加工を施して、底部と円筒部とを有し、上記円筒部の底部側の薄肉部であるウォール部の厚さが０．１１５ｍｍ〜０．１３５ｍｍ、上記円筒部の底部とは反対側の厚肉部であるフランジ部の厚さが０．２１５ｍｍ〜０．２２５ｍｍ、上記フランジ部とウォール部との段差が０．１１０ｍｍ以下の有底円筒体を成形し、この有底円筒体の上記フランジ部にボトルネック成形工程において、上記底部とは反対側に向かうに従い縮径する肩部と、首部およびキャップ取付部とを成形することにより、上記底部から上記キャップ取付部の上端までの缶高さが１６０．０ｍｍ〜１６６．５ｍｍであって、上記円筒部により形成される胴部の外径が６４．２４ｍｍ〜６８．２４ｍｍの缶本体を有するボトル缶を製造することを特徴とする。なお、缶高さは１６２．０ｍｍ〜１６６．５ｍｍの範囲とされるのが好ましい。

このような構成のボトル缶の製造方法においては、元板厚が０．３４５ｍｍ〜０．３９０ｍｍと薄肉化された金属板に対して、上記知見に基づく範囲の厚さが円筒部のウォール部およびフランジ部に与えられた有底円筒体をＤＩプレス工程において成形することにより、このＤＩプレス工程やその後のボトルネック成形工程、あるいはキャッピング工程において座屈や変形、パンチの抜け不良、高さ不足やトリム代不足などを生じることなく、４１０ｍｌ用のボトル缶で缶高さが１６０．０ｍｍ〜１６６．５ｍｍであって、上記円筒部により形成される胴部の外径が６４．２４ｍｍ〜６８．２４ｍｍの缶本体を有するボトル缶を製造することが可能となる。

すなわち、ウォール部の厚さが０．１１５ｍｍを下回ると、ボトルネック成形工程において缶本体に座屈が生じるおそれがある。また、フランジ部の厚さが０．２１５ｍｍを下回ると、飲料等の充填後にキャッピング工程においてキャップを取り付ける際に缶本体のキャップ取付部に座屈や変形を生じるおそれがあり、リシールトルクが増大するおそれがある。さらに、ウォール部の厚さが０．１３５ｍｍを上回ったり、フランジ部の厚さが０．２２５ｍｍを上回ったりすると、上述のような薄い元板厚の金属板から成形される有底円筒体や缶本体においては、必要な高さを得ることができなくなったり、トリム代不足を招いたりするおそれがある。

さらに、フランジ部とウォール部との段差が０．１１０ｍｍを上回ると、ＤＩプレス工程においてパンチの抜け不良が発生してしまったり、胴切れや座屈等が発生したりするおそれがある。また、ボトルネック成形工程において段差の部分に成形荷重による応力が集中して、やはり座屈や変形を生じてしまうおそれもある。なお、金属板の元板厚は０．３７０ｍｍ〜０．３８５ｍｍの範囲であるのが望ましく、ウォール部の厚さは０．１１５ｍｍ〜０．１３０ｍｍの範囲であるのが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、ボトル缶の軽量化のために、その缶本体に成形される金属板の薄肉化を図っても、ＤＩプレス工程やボトルネック成形工程、キャッピング工程における有底円筒体や缶本体の座屈や変形、高さ不足やトリム代不足、パンチの抜け不良を生じることなく所定の缶高さの缶本体を成形することができ、大幅な省資源化および省エネルギー化や炭酸ガスの削減、ボトル缶の軽量化を促すことが可能となる。

本発明の一実施形態において製造されるボトル缶の缶本体の一部破断側面図である。 図１に示す缶本体に成形される有底円筒体の概略を示す部分断面図である。

図１は、本発明の一実施形態において製造される容量が４１０ｍｌ用のボトル缶の缶本体１の一部破断側面図を示すものであり、図２は、この一実施形態におけるボトルネック成形工程において上記缶本体１に成形される有底円筒体１１の概略を示す部分断面図である。

図１に示すように、本実施形態により製造されるボトル缶の缶本体１は、底部２と、この底部２と一体に形成されて底部２の外周縁から上端側（図１において上側）に延びる外周部３とを備えた缶軸Ｃを中心とする概略多段の有底円筒状をなしている。底部２には、缶軸Ｃ方向の内側（缶本体１の上端側）に凹む断面略円弧状のドーム部２ａが中央に形成されるとともに、このドーム部２ａの外周には缶軸Ｃ方向の外側（缶本体１の下端側）に突出する環状凸部２ｂが缶軸Ｃ回りの周方向に連続して形成されている。

また、外周部３には底部２から缶本体１の上端側の開口部４に向けて順に、缶軸Ｃを中心とした円筒状の胴部５と、上端側に向かうに従い一定の傾斜で漸次縮径する円錐台面状の肩部６と、この肩部６からさらに上端側に向かって延びる筒状の首部７と、本実施形態では首部７の上端から外周側に張り出す膨出部８ａ、ネジ部８ｂおよびカール部８ｃを備えたキャップ取付部８とが形成されている。

缶本体１の底部２の下端縁（環状凸部２ｂの下端縁）から外周部３の上端（カール部８ｃの上端縁）までの缶高さＨは、４１０ｍｌ用のボトル缶である本実施形態の缶本体１では１６０．０ｍｍ〜１６６．５ｍｍ、好ましくは１６２．０ｍｍ〜１６６．５ｍｍとされる。また、缶本体１の外周部３における胴部５の外径（直径）は、６４．２４ｍｍ〜６８．２４ｍｍとされる。

このようなボトル缶を製造するには、まずカッピングプレス機によるカッピングプレス工程において、金属板を円板状に打ち抜いて絞り加工を施すことにより深さの浅いカップ状素材を製造する。このカッピングプレス工程においてカップ状素材に成形される金属板は、本実施形態では元板厚が０．３４５ｍｍ〜０．３９０ｍｍ、好ましくは０．３７０ｍｍ〜０．３８５ｍｍのアルミニウム板またはＪＩＳ Ｈ ４０００におけるＡ３００４あるいはＡ３１０４のアルミニウム合金板であって、２０５℃×２０分ベーキング後の０．２％耐力が２３５Ｎ／ｍｍ^２〜２６５Ｎ／ｍｍ^２の範囲のものが用いられる。

次に、このカップ状素材にＤＩプレス機によるＤＩプレス工程において再絞りおよびしごき加工を施して缶軸Ｃ方向に延伸することにより、外周部に上記缶軸Ｃを中心とした円筒部１２が形成されるとともに、底部２には缶本体１と同様のドーム部２ａと環状凸部２ｂが形成された、図２に示すような有底円筒体１１を成形する。この有底円筒体１１および缶本体１の底部２の厚さは、カッピングプレス工程においてカップ状素材に成形される金属板の元板厚と略等しい。

また、この有底円筒体１１の上記円筒部１２は、その外径（直径）が缶本体１の胴部５の外径と略等しい一定外径とされる。さらに、この円筒部１２の底部２側の部分は厚さ（肉厚）が薄くされた薄肉部であるウォール部１３とされるとともに、底部２とは反対の上端側（図２において上側）の部分は、ウォール部１３よりも厚さが厚くされた厚肉部であるフランジ部１４とされている。ここで、このような厚さの異なるウォール部１３とフランジ部１４とを円筒部１２に形成するには、上述のようにＤＩプレス機において複数のしごきダイスとの間でしごき加工を行うパンチの外表面のフランジ部１４と対応する位置に、肉厚の差を考慮した深さの凹部を形成しておけばよい。

これらウォール部１３およびフランジ部１４においては、その厚さがそれぞれ略一定とされるとともに、ウォール部１３とフランジ部１４との間では有底円筒体１１の上端側に向かうに従い厚さが漸次厚くなるようにされている。ただし、図２では説明のため、これらの厚さは有底円筒体１１の高さや外径に対して比率が大きく描かれている。

そして、この図２に示す有底円筒体１１においては、円筒部１２の薄肉部であるウォール部１３の厚さｔ１が０．１１５ｍｍ〜０．１３５ｍｍの範囲とされるとともに、円筒部１２のうち厚肉部であるフランジ部１４の厚さｔ２が０．２１５ｍｍ〜０．２２５ｍｍの範囲とされている。さらに、このフランジ部１４とウォール部１３との間の段差ｔ２−ｔ１は０．１１０ｍｍ以下となるようにされている。なお、この段差ｔ２−ｔ１は０．０８ｍｍ以上であることが望ましい。

このように成形された有底円筒体１１は、トリマーによるトリミング工程において円筒部１２の上端縁が所定のトリム代で切断されて高さが揃えられてから、第１の洗浄工程において洗浄、乾燥され、次に塗装工程において内外面に塗装が施されて焼き付けられる。さらに、塗装が施された有底円筒体１１は、ボトルネッカーによるボトルネック成形工程において、円筒部１２のうちフランジ部１４の範囲が縮径されて上記肩部６と首部７が成形され、次いで首部７の上端側が拡径されて膨出部８ａが形成されるとともに、この膨出部８ａよりも上端側にネジ部８ｂが形成された後、ネジ部８ｂより上端側にカール部８ｃが形成されることにより上記キャップ取付部８が成形され、図１に示したようなボトル缶の缶本体１とされる。なお、このボトルネック成形工程においても、必要に応じてトリミングを行ってもよい。

こうして成形された缶本体１は、第２の洗浄工程によって洗浄、乾燥された後に、検査工程においてピンホールの有無や外面の異物付着、傷、汚れ、印刷不良等が検査されて飲料工場等に搬送され、飲料等の内容物が充填された後にキャッピング工程において図示されないキャップが取り付けられて封止され、出荷される。なお、缶本体１の上記各成形工程の間や成形工程中には、必要に応じて底部２の環状凸部２ｂの断面形状を再成形するボトムリフォームが行われてもよい。

このような構成のボトル缶の製造方法では、ボトルネック成形工程で缶本体１に成形される有底円筒体１１において、円筒部１２におけるウォール部１３の厚さｔ１が０．１１５ｍｍ〜０．１３５ｍｍとされるとともに、フランジ部１４の厚さｔ２が０．２１５ｍｍ〜０．２２５ｍｍとされ、さらにフランジ部１４とウォール部１３との段差ｔ２−ｔ１が０．１１０ｍｍ以下とされているので、上記知見に基づき、後述する実施例で実証されるように有底円筒体１１や缶本体１の座屈や変形、トリム代不足、パンチの抜け不良を生じることなく、４１０ｍｌ用のボトル缶において所定の缶高さＨの缶本体１を成形することができる。

従って、有底円筒体１１に成形される金属板の元板厚を上述のように薄くしてボトル缶の軽量化を図っても、歩留まりの低下を招くことなく確実かつ効率的なボトル缶の製造を行うことができる。このため、膨大な数のボトル缶が市場に流通している現状において、大幅な省資源化および省エネルギー化、炭酸ガスの削減を可能とすることができるとともに、ボトル缶のコスト削減を促すこともできる。

ここで、上記有底円筒体１１において、ウォール部１３の厚さｔ１が０．１１５ｍｍを下回ると、ボトルネック成形工程において、缶本体１に座屈を生じるおそれがある。また、有底円筒体１１のフランジ部１４の厚さｔ２が０．２１５ｍｍを下回ると、飲料等が充填された後にキャッピング工程においてキャップを取り付ける際に、缶本体１にやはり座屈や変形などを生じるおそれがあり、一旦取り外したキャップを再びキャップ取付部にねじ込んでリシールする際のリシールトルクが増大するおそれがある。

さらに、ウォール部１３の厚さｔ１が０．１３５ｍｍを上回ったり、フランジ部１４の厚さｔ２が０．２２５ｍｍを上回ったりすると、上述のような薄い元板厚の金属板から必要な高さの有底円筒体１１を成形できなくなったり、たとえ成形できたとしても、そのような有底円筒体１１では、ＤＩプレス工程において必要な高さを得ることができなくなってトリム代不足を生じ、ボトルネック成形工程に送っても所定の缶高さＨの缶本体１を成形することができなくなったりしてしまう。また、有底円筒体１１の高さ不足や缶本体１のトリム代不足を解消するために上記金属板を円板状に打ち抜く際の直径を大きくして面積を増やすことも考えられるが、限られた幅の金属板では生産性を考慮すると直径を大きくするにも限度があり、しかもそのような金属板から打ち抜いた円板から成形された有底円筒体１１においてウォール部１３の厚さｔ１が０．１３５ｍｍを上回ったり、フランジ部１４の厚さｔ２が０．２２５ｍｍを上回ったりした場合には、トリム代不足が生じなくても、缶本体１の十分な軽量化を図ることができなくなるおそれもある。

さらにまた、フランジ部１４とウォール部１３との段差ｔ２−ｔ１が０．１１０ｍｍを上回ると、ＤＩプレス工程においてパンチの抜け不良が発生してしまい、ＤＩプレス機を停止して抜け損ねた有底円筒体１１をパンチから取り外さなければならなくなってボトル缶の製造効率や歩留まりが低下してしまう。さらに、段差ｔ２−ｔ１が大きすぎると、ＤＩプレス工程やボトルネック成形工程において段差の部分に成形荷重による応力が集中して有底円筒体１１や缶本体１が座屈したり変形したりするおそれもある。

なお、本実施形態の有底円筒体１１においては、ウォール部１３の厚さｔ１が上述のように略一定とされているが、ウォール部１３のフランジ部１４側に厚さｔ１よりも厚く、フランジ部１４の厚さｔ２よりは薄い２段目のウォール部を形成するなどして、ウォール部１３を複数段に成形してもよい。このような場合のウォール部１３の厚さｔ１は、底部２側の最も薄肉となる最薄部の厚さとすればよい。

次に、本発明の実施例を挙げて、本発明の効果について実証する。本実施例では、まず図１および図２に示した実施形態に基づいて、金属板の元板厚、円筒部１２のフランジ部１４の厚さｔ２、ウォール部１３の厚さｔ１および段差ｔ２−ｔ１を種々に変化させた１９種類の有底円筒体１１をＤＩプレス工程において１０００個ずつ成形してＤＩプレス機による成形性（ＤＩ成形性）を確認するとともに、このうち１００個ずつの有底円筒体１１をボトルネック成形工程において缶本体１に成形して、その際のボトルネック成形性（ＢＮ成形性）を確認し、さらにこのうち１０個の缶についてキャッピング工程においてキャッピングした後に開栓してからキャップを再びキャップ取付部にねじ込んでリシールする際のリシールトルクを測定することによりキャッピング性を確認した。これらを実施例１〜１９として、成形された缶本体１の質量とともに表１に示す。

また、これら実施例１〜１９に対する比較例として、元板厚やフランジ部１４の厚さｔ２、ウォール部１３の厚さｔ１および段差ｔ２−ｔ１を種々に変化させた６種類の有底円筒体１１を同様にＤＩプレス工程において１０００個ずつ成形してＤＩ成形性を確認するとともに、これらの有底円筒体１１のうちＤＩプレス成形によって所定の高さの有底円筒体１１を成形可能であったもの１００個をボトルネック成形工程において缶本体１に成形して、その際のＢＮ成形性を確認し、さらにそのうち１０個をキャッピング工程においてキャッピングした後に開栓してからキャップを再びキャップ取付部にねじ込んでリシールする際のリシールトルクを測定することによりキャッピング性を確認した。これらを比較例１〜６として表２に、ＤＩプレス成形可能であったものについては成形された缶本体１の質量とともに示す。

なお、これら比較例１〜６のうち、比較例１〜５は、金属板の元板厚は上記実施形態の範囲内であるものの、比較例１は円筒部１２のフランジ部１４の厚さｔ２が実施形態の範囲を下回っているものである。また、比較例２はウォール部１３の厚さｔ１が実施形態の範囲を下回るとともに段差ｔ２−ｔ１は実施形態の範囲を上回っており、比較例３はフランジ部１４の厚さｔ２が実施形態の範囲を下回っている。さらに、比較例４、５は、ウォール部１３の厚さｔ１およびフランジ部１４の厚さｔ２がともに実施形態の範囲を上回っており、比較例６は元板厚が０．３４５ｍｍよりも薄い。なお、これら実施例１〜１９および比較例１〜６においてボトル缶に成形できたものの缶高さは上記実施形態の範囲内で平均１６４．０ｍｍ、胴部５の直径は同じく上記実施形態の範囲内で平均６６．２４ｍｍであった。

ここで、ＤＩ成形性の評価は、成形しようとした１０００個の有底円筒体１１のうちすべてが座屈や変形、胴切れ、パンチの抜け不良等を生じることなくＤＩプレス成形できていた場合を丸印とし、１０００個中１個までに座屈や変形、胴切れ等が生じてＤＩプレス機が１回停止した場合を三角印とし、ＤＩプレス機が２回以上停止した場合をバツ印とした。

また、ＢＮ成形性の評価は、ＤＩプレス工程において所定の寸法通りに成形できた有底円筒体１１のうち１００個に、ボトルネック成形工程において肩部６および首部７と、膨出部８ａ、ネジ部８ｂおよびカール部８ｃからなるキャップ取付部８を成形し、これらを目視で観察して、すべてが座屈等を生じることなく所定の寸法通りにボトルネック成形できた場合を丸印とし、１個までに座屈等が生じていた場合を三角印、２個以上に座屈や変形等が生じていた場合をバツ印とした。なお、ＤＩプレス工程においてトリム代不足が発生した場合は、その旨を評価に記載し、缶高さＨが足りなくなるためボトルネック成形は行わなかった。

さらに、ボトルネック成形工程において座屈等を生じることなく成形された１０個の缶本体１に、キャッピング工程においてキャップ取付部８に天板部と周壁部を有する有底筒状のキャップ成形体を被せて、株式会社ＣＳＩジャパン製のキャッパーにより、１０００Ｎの缶軸Ｃ方向の垂直荷重（トッププレッシャー）を加えることによって天板部外周を絞り加工して段部を成形するとともに、ロールセット径４５．３ｍｍ、スレッドローラートルク３．８Ｎ・ｍでスレッドローラーにより周壁部の天板部側に缶軸Ｃに対する径方向内周側に荷重を与えてネジ部８ｂに倣うように雌ネジ部を成形し、さらに同じくロールセット径４５．３ｍｍ、スカートドローラートルク３．０Ｎ・ｍでスカートローラーにより周壁部の天板部とは反対側の裾部に缶軸Ｃに対する径方向内周側に荷重を与えて膨出部８ａの下端部に巻き締め（裾締め）した。

ここで、スレッドローラートルクおよびスカートローラートルクとは、それぞれスレッドローラーがキャップ成形体に雌ネジ部を成形する際に周壁部に与える荷重の大きさ、およびスカートローラーがキャップ成形体の裾部を膨出部８ａの下端部に巻き締める際に裾部に与える荷重の大きさの代用値であり、すなわち各ローラーを缶軸Ｃに対する径方向内周側に押し付けるための駆動アームのトルク値のことを示す。また、ロールセット径とは、これらのローラーが缶軸Ｃから最も離れた初期の設定位置にあるときの向かい合うローラーの径方向内周側の縁部同士の距離（缶軸Ｃを中心として対向するローラーの内周縁に内接する円の直径）であり、このロールセット径とスレッドローラートルクおよびスカートローラートルクから雌ネジ部成形時と裾巻き時の各ローラーの先端荷重を計算することができる。

そして、キャッピング性については、こうしてキャッピング工程においてキャップ成形体から成形されてキャップ取付部８に取り付けられたキャップを一旦開栓してから再びキャップ取付部８にねじ込んでリシールする際のリシールトルクを測定し、このリシールトルクが２０Ｎ・ｃｍ以上となるものが０缶であった場合を丸印、１缶であった場合を三角印、２缶以上であった場合をバツ印とした。キャッピング工程における成形荷重によってキャップ取付部８に座屈や変形が生じると、缶本体１のネジ部８ｂとキャップの雌ネジ部との摩擦抵抗が増大し、リシールトルクも増大することになる。

このうち、まず表２の比較例１〜６のうち比較例６では、元板厚が０．３４５ｍｍよりも薄かったためＤＩプレス工程において所定の高さの有底円筒体１１を１個も成形することができなかった。また、比較例４、５においても、元板厚は０．３４５ｍｍよりも厚かったが、ウォール部１３の厚さｔ１およびフランジ部１４の厚さｔ２がともに実施形態の範囲を上回っていたため、やはり所定の高さの有底円筒体１１を１個も成形することができなかった。このため、これら比較例４〜６についてはＤＩ成形性、ＢＮ成形性、キャッピング性の評価を行うことはできず、質量も測定しなかった。また、比較例６についてはウォール部１３の厚さｔ１およびフランジ部１４の厚さｔ２も測定できなかった。

また、表２の比較例１〜３では、キャッピング性までは評価できたものの、このうち比較例１、３では、元板厚が現行の０．４００ｍｍよりも薄く、フランジ部１４の厚さｔ２も実施形態の範囲より薄かったため、キャッピング工程においてキャップ取付部８に座屈や変形が生じ、キャッピング性が損なわれていた。また、比較例２では、ウォール部１３の厚さｔ１が実施形態の範囲よりも薄く、従って段差ｔ１−ｔ２も実施形態の範囲より大きいため、ＤＩプレス工程においてパンチの抜け不良が多発したり、段差部分への成形荷重による応力の集中によって座屈や変形が生じたりして、ＤＩ成形性やＢＮ成形性が損なわれる結果となった。

このような比較例１〜６に対して、実施例１〜１９では、ＤＩプレス工程においては実施例１１を除いて座屈や変形、パンチの抜け不良やトリム代不足を生じることなく、１０００個すべての有底円筒体１１を所定の寸法に成形することができた。また、実施例１１でもＤＩプレス機が停止したのは１回だけであり、所定の高さの有底円筒体１１が成形できなくなるようなことはなかった。これは、段差ｔ１−ｔ２が０．１１０ｍｍと実施形態の範囲のうちでも上限値であったので、パンチの抜け不良が発生したためである。

また、ＢＮ成形性についても、実施例１〜１９では、実施例１１を除いて座屈等を生じることなく１００個すべての有底円筒体１１をボトル缶の缶本体１に成形することが可能であった。なお、実施例１１において１個の缶本体１に座屈が認められたのは、やはり段差ｔ１−ｔ２が０．１１０ｍｍと実施形態の範囲のうちの上限値であり、段差部分に成形荷重による応力が集中したためである。

さらには、キャッピング性についても、実施例３、９、１２、１６、１８、１９を除いて、リシールトルクが２０Ｎ・ｃｍ以上となる缶本体１は０缶であり、実施例３、９、１２、１６、１８、１９でも１缶だけであった。これら実施例３、９、１２、１６、１８、１９ではフランジ部１４の厚さｔ２が０．２１５ｍｍと実施形態の範囲の下限値であったため、フランジ部１４から成形されるキャップ取付部８にキャッピング工程おける成形荷重によって座屈や変形が生じたためである。

そして、４１０ｍｌ用のボトル缶である実施例１〜１９では、缶本体１の質量が従来の２１．０ｇに対して２０．１ｇ〜１８．２ｇと、いずれも約１ｇ、あるいはそれ以上の軽量化を可能とすることができた。これは、１つ１つのボトル缶では微々たるものであるが、膨大な数のボトル缶が市場に流通することを考慮すると、大幅な省資源化、省エネルギー化が図られることを意味する。なお、質量はボトルネック成形できた缶本体１の平均値である。

１ 缶本体
２ 底部
２ａ ドーム部
２ｂ 環状凸部
３ 外周部
４ 開口部
５ 胴部
６ 肩部
７ 首部
８ キャップ取付部
８ａ 膨出部
８ｂ ネジ部
８ｃ カール部
１１ 有底円筒体
１２ 円筒部
１３ ウォール部
１４ フランジ部
Ｃ 缶軸
Ｈ 缶高さ
ｔ１ ウォール部１３の厚さ
ｔ２ フランジ部１４の厚さ

また、表２の比較例１〜３では、キャッピング性までは評価できたものの、このうち比較例１、３では、元板厚が現行の０．４００ｍｍよりも薄く、フランジ部１４の厚さｔ２も実施形態の範囲より薄かったため、キャッピング工程においてキャップ取付部８に座屈や変形が生じ、キャッピング性が損なわれていた。また、比較例２では、ウォール部１３の厚さｔ１が実施形態の範囲よりも薄く、従って段差ｔ２−ｔ１も実施形態の範囲より大きいため、ＤＩプレス工程においてパンチの抜け不良が多発したり、段差部分への成形荷重による応力の集中によって座屈や変形が生じたりして、ＤＩ成形性やＢＮ成形性が損なわれる結果となった。

このような比較例１〜６に対して、実施例１〜１９では、ＤＩプレス工程においては実施例１１を除いて座屈や変形、パンチの抜け不良やトリム代不足を生じることなく、１０００個すべての有底円筒体１１を所定の寸法に成形することができた。また、実施例１１でもＤＩプレス機が停止したのは１回だけであり、所定の高さの有底円筒体１１が成形できなくなるようなことはなかった。これは、段差ｔ２−ｔ１が０．１１０ｍｍと実施形態の範囲のうちでも上限値であったので、パンチの抜け不良が発生したためである。

また、ＢＮ成形性についても、実施例１〜１９では、実施例１１を除いて座屈等を生じることなく１００個すべての有底円筒体１１をボトル缶の缶本体１に成形することが可能であった。なお、実施例１１において１個の缶本体１に座屈が認められたのは、やはり段差ｔ２−ｔ１が０．１１０ｍｍと実施形態の範囲のうちの上限値であり、段差部分に成形荷重による応力が集中したためである。

Claims (1)

1. 元板厚０．３４５ｍｍ〜０．３９０ｍｍの金属板からカッピングプレス工程において絞り加工によりカップ状素材を成形し、
   このカップ状素材にＤＩプレス工程において再絞りおよびしごき加工を施して、底部と円筒部とを有し、上記円筒部の底部側の薄肉部であるウォール部の厚さが０．１１５ｍｍ〜０．１３５ｍｍ、上記円筒部の底部とは反対側の厚肉部であるフランジ部の厚さが０．２１５ｍｍ〜０．２２５ｍｍ、上記フランジ部とウォール部との段差が０．１１０ｍｍ以下の有底円筒体を成形し、
   この有底円筒体の上記フランジ部にボトルネック成形工程において、上記底部とは反対側に向かうに従い縮径する肩部と、首部およびキャップ取付部とを成形することにより、上記底部から上記キャップ取付部の上端までの缶高さが１６０．０ｍｍ〜１６６．５ｍｍであって、上記円筒部により形成される胴部の外径が６４．２４ｍｍ〜６８．２４ｍｍの缶本体を有するボトル缶を製造することを特徴とするボトル缶の製造方法。

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