JP4226104B2 - 樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムやスチールを素材とした金属缶・容器は、その形状からスリーピース缶とツーピース缶とに大別される。スリーピース缶は、地蓋、缶胴、天蓋からなるためスリーピース缶と呼ばれている。一方ツーピース缶は、地蓋と缶胴とが一体となったもので、それに天蓋とからなるためツーピース缶、または、缶胴部に接合部がないことからシームレス缶とも呼ばれている。
【０００３】
金属缶の場合、缶内面には耐食性を確保するため塗装が施されて使用されているが、近年、樹脂フィルムを積層したラミネート缶が開発され、市場に出回っている。ラミネート缶は、金属素材に樹脂フィルムを積層させたものから、缶体成形加工を行うものが主であり、特にツーピース缶を得るには高度な成形加工技術を必要とする。かかる意味においても、ツーピースのラミネート缶に関わる技術は、例えば特開平７−２２４１号公報、特開平７−１９５６１９号公報、特開平８−２４４７５０号公報等、数多く提案され、開示されている。
【０００４】
ラミネート缶のメリットは、消費者側から見た場合、適用する有機樹脂フィルムにもよるが、耐内容物性、特に内容物の味、風味といったフレーバー性に優れている点が第一に挙げられている。一方、デメリットとしては、今度はメーカー側からであるが、前述したようにツーピース缶の場合、有機樹脂フィルム被覆金属板の加工度合（又は、変形度合）が大きいので成形時に内面樹脂フィルムに傷が入ったりして、缶内面の品質確保ができなくなるため、缶体の品質検査を厳重に行う必要があることと、製品歩留りが現行の塗装缶に比し劣るといった点が挙げられる。
【０００５】
特に、スチール素材を用いたツーピースラミネート缶の場合、前記の傾向が大きいが、アルミニウム素材のラミネート缶でも同様なことが起こる。こうしたラミネート缶の内面樹脂フィルムの皮膜欠陥は、前述したように缶成形加工時に入るものであり、この欠陥を最小限に押さえることは、品質、製品歩留まりの点から重要な技術課題であることは言うまでもない。
しかし、しごき加工を伴うツーピース缶成形の場合、特にその高加工率の場合、適切な方法がないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、皮膜欠陥のない高品質なシームレス缶を歩留まりよく提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アルミニウム板の両面にポリエステル樹脂フィルムを被覆してなるラミネートアルミニウム板を、カップへの絞り加工（第１工程）、カップの再絞り加工（第２工程）、更にしごき加工（第３工程）を行ってシームレス缶を得るポリエステル樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法において、前記アルミニウム板の両面に被覆したポリエステル樹脂フィルムが、（１）ポリエチレンテレフタレート、（２）ポリブチレンテレフタレート、（３）ポリエチレンイソフタレート、（４）ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンイソフタレートとの共重合樹脂、および（５）これらのブレンド樹脂、よりなる群から選ばれたものであり、このフィルムを厚み１０〜５０μｍ、密度１．３６ｇ／ｃｍ３未満の非晶質状態となるようにした後、第１工程のカップへの絞り加工を被覆樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）から樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲で、ストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した絞り加工を行い、次いで、第２工程のカップの再絞り加工を被覆樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）から樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲でストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した再絞り加工を行い、次にカップの缶体温度を３０〜５０℃にした後、第３工程のしごき加工を、加工金型の温度を５０〜１２０℃に保持して加工し、得られた缶体を加熱、冷却して再度樹脂フィルムの密度を１．３６ｇ／ｃｍ３未満の非晶質状態にした後、ネック加工およびフランジ加工することを特徴とする樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法の実施形態について詳細に説明する。
まず、本発明の方法における缶体の成形加工について述べる。
本発明の方法では、缶体の成形加工は、樹脂被覆ラミネートアルミニウム板を、絞り加工にてカップ状に成形する第１工程と、ついで第１工程で得たカップを更に再絞り加工し、第１工程で得たカップより缶径が小さく缶高さの高いカップを成形する第２工程と、このカップの缶壁部をパンチとしごきダイスの間に通し、缶壁を薄く伸ばすしごき加工を行う第３工程と、第３工程で得た缶体を適当な缶高さに切断するトリミングを行った後、缶開口部を縮径にするネック加工と天蓋を巻き締めるのに必要なフランジ加工を同一加工機で行う第４工程から基本的には成っている。
【０００９】
本発明の方法では、前記の第１工程であるカップの絞り加工、第２工程であるカップの再絞り加工、更には第３工程であるしごき加工で、それぞれアルミニウム板の板厚減少を伴った加工を行うが、第４工程であるネック加工およびフランジ加工ではアルミニウム板の板厚減少はない加工となっている。
したがって、缶壁部の板厚減少を伴う加工としては、第３工程を経た缶体が最終缶体となる。
【００１０】
本発明の方法における加工度とは、缶壁部の最も薄い部位のアルミニウム板厚（Ｗｔ）が、缶底部のアルミニウム板厚（Ｂｔ）との関係において、式（１）で求められる値を示す。
【数２】
加工度＝〔（Ｂｔ−Ｗｔ）／Ｂｔ〕×１００ ・・・（１）
【００１１】
本発明の方法では、第１工程の絞り加工はラミネート板の温度を被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲にして行うが、この絞り加工の際ストレッチ加工および／またはしごき加工を付加し、合わせて、第１工程後の加工度は式（１）で求められる値として１０％以内で行うことが好ましい。
【００１２】
第２工程の再絞り加工もラミネート板の温度を被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲において行うが、この再絞り加工の際もストレッチ加工および／またはしごき加工を付加し、第２工程の加工度は式（１）で求められる値として第１工程の加工度と合わせて２５％以内で行うことが好ましい。
【００１３】
第３工程のしごき加工後の、最終缶体の加工度は５０〜７０％の範囲で成形加工を行うことが好ましい。
【００１４】
式（１）から求められる値として、第１工程の絞り加工後の加工度を１０％以内で、第２工程の再絞り加工後の加工度を第１工程の加工度と合わせて２５％以内で行うことが好ましい理由は、一度に高加工を行うと、加工時の熱と伸ばし加工により、樹脂フィルムが配向結晶化し、成形に耐えられずフィルムに亀裂が発生する場合が有るのからであり、それを避けるためには、前記のように順次加工を行い、最終のしごき加工の加工度はなるべく低く抑える方が良い。このようにすれば、フィルムに亀裂が発生することなく缶内面の樹脂フィルムが健全な状態を維持している成形が可能となる。
【００１５】
なお本発明の方法では、前記の第１工程および第２工程で行う、ストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した絞り加工および再絞り加工は、ストレッチ加工のみを付加した方法でも、しごき加工を付加した方法でも、ストレッチ加工としごき加工を付加した方法でも、いずれの方法でも良く、適宜適用される。
【００１６】
更に、第１工程の絞り加工および第２工程の再絞り加工を被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に限定した理由は、絞り加工による缶底部コーナーの被膜健全性を確保するためである。絞り加工および再絞り加工による缶底部コーナーの被膜は、パンチが最初に当たる個所であり、高い衝撃が掛かる。従って、この部位の樹脂フィルムにマイクロクラックが生じた場合、その後のしごき加工で、激しい被膜欠陥となってしまう危険性が大きく、絞り加工による缶底部コーナーの被膜健全性確保は、缶体の内面品質からは重要な要素となる。かかる意味において、樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）以下での加工は、缶底部コーナーの樹脂フィルムにマイクロクラックが生じ易く、好ましくない。
【００１７】
また、冷結晶化温度（Ｔｃ）以上で絞り加工を行った場合は、樹脂の熱結晶化が起こり易くなり、樹脂フィルムの衝撃強度が低下し、缶底部コーナーの樹脂フィルムにマイクロクラックが生じやすく、好ましくない。特に、第１工程の絞り加工における缶底コーナー部は、第２工程の再絞り加工および第３工程のしごき加工では、缶壁部となるため、第１工程の絞り加工における缶底コーナー部の樹脂フィルムにマイクロクラックが発生した状態では、その後の再絞り加工およびしごき加工で、重大な欠陥と成ってしまう危険性が大きく、好ましくない。
【００１８】
第１工程の絞り加工および第２工程の再絞り加工を、被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に限定したのは、上記の理由からで、好ましくはガラス転移温度（Ｔｇ）＋５℃から冷結晶化温度（Ｔｃ）−１０℃の範囲が良い。
絞り加工および再絞り加工に供するラミネート板やカップの温度とは、接触式温度計等で測定される表面温度を指し、ラミネート板やカップの温度を、被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に制御する手段としては、ラミネート板やカップを電気炉中で加熱する方法や熱風で加熱する方法等、常用の手段が適用される。
また、絞り加工や再絞り加工を行う金型の表面温度を、ガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に加熱して成形加工する加温加工方法も、ラミネート板やカップを加熱した場合と同様な効果が得られるが、この場合は、絞り加工や再絞り加工を行う前のラミネート板やカップの表面温度により、加工金型の設定温度を決める必要があるが、ラミネート板やカップの表面温度が、例えば常温の場合は、設定温度はガラス転移温度（Ｔｇ）より１０〜１５℃高めに設定すると良い。
また、上記の常用の手段でラミネート板やカップの加熱を、ガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲にして成形加工する方法と、加工を行う金型の表面温度を、ガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に加熱して成形加工する加温加工方法の併用も可能であり、設備にあった手段が採用できる。
次に、しごき加工について述べる。
本発明の方法では、しごき加工は、絞り加工で得たカップの缶体温度を５０℃以下にした後、加工金型の温度を１２０℃以下で行う。
前述した缶体内面の皮膜欠陥は、しごき加工で最も起こり易い。
その理由は、成形加工の際に金属の加工熱が発生し、樹脂フィルムの特性を大きく変化させるためである。
熱による樹脂フィルムの特性変化は、（１）樹脂フィルムの軟化、（２）樹脂フィルムの結晶化等があるが、いずれの特性変化も成形加工による皮膜欠陥の発生原因となる。
【００１９】
即ち、（１）樹脂フィルムが軟化した場合は、樹脂フィルムと成形加工金型との離型性が悪くなり、その結果離型時に樹脂フィルムに傷を付け易くなる。また、（２）樹脂フィルムが結晶化した場合は、アルミニウム板の成形加工形状に樹脂フィルムが追随し難くなり、その結果樹脂フィルムに欠陥が発生し易くなる。
【００２０】
従って、このしごき加工の温度制御は樹脂フィルムの欠陥発生防止の点から重要な要素で、本発明の方法では第２工程の再絞り加工で得たカップの缶体温度を５０℃以下とする。
カップの缶体温度が５０℃を超えると、樹脂フィルムと成形加工金型との離型性が悪く、樹脂フィルムが傷つき易く、缶体の内面側は耐食性確保が難しい。
また、外面側は「カジリ」といった、缶高さ方向への傷が入り易くなり、その後行われる印刷での外観性が劣り、好ましくない。
【００２１】
また、加工金型の温度は、５０〜１２０℃として再絞り加工およびしごき加工を行うが、１２０℃を超える温度では、樹脂フィルムと成形加工金型との離型性が悪く、樹脂フィルムの傷つきが激しくなって、缶内面側は耐食性確保が難しいと共に、場合によっては樹脂フィルムと成形加工金型との離型の際に缶胴部が座屈し、正常な缶体が得られないといった事態が発生することがある。
また、外面側は、前述した「カジリ」が激しく入り、その後行われる印刷での外観性が劣るだけでなく、場合によっては「カジリ」部を起点とする缶胴破断が起こり、好ましくない。
再絞り加工およびしごき加工の際、加工金型全体の温度を１２０℃以下で行うのが好ましいが、特に加工度が低い場合は、加工パンチの温度を１２０℃以下にするだけでも、樹脂フィルムの欠陥防止効果は得られる。
しごき加工の際の加工金型全体の温度、または加工パンチの温度は、基本的には低い方が良く、好適な温度としては１００℃以下にするのが好ましい。
なお、しごき加工はしごきダイスを１枚で行う１段しごき加工や、２枚ないしは３枚で行う多段しごき加工などが適用できる。
【００２２】
再絞り加工で得たカップの缶体温度を５０℃以下にする手段としては、絞り加工で得たカップが５０℃を超えている場合は冷風を当てる等の手法が採用でき、また、加工金型の温度を１２０℃以下にする手段としては、金型に冷却水を通す方法、水、又は潤滑成分を水に溶解または分散させたものを吹きかけて冷却する方法、更にはこれらの併用といった方法が採用できる。
どの手法を採用するかは、設備との関係で適宜選択することが好ましい。
【００２３】
次に、アルミニウム板について説明する。
本発明の方法に適用されるアルミニウム板は、通常缶容器に用いられる３００４系アルミニウム合金や５０５２系アルミニウム合金、５０８１系アルミニウム合金等種々のアルミニウム合金が適用される。
アルミニウム合金の板厚としては、０．２０ｍｍ〜０．３２ｍｍのものが適用される。
板厚が０．２０ｍｍ以下では、炭酸飲料やビール等を充填・密封する内圧缶の場合、耐圧強度が十分でなく缶底部が張り出した状態になる場合があり、好ましくない。
一方、０．３２ｍｍを超えた場合、缶の耐圧強度は十分に確保されるが、実質的には品質過剰であり、経済的でない。
【００２４】
板厚の限定理由は、上述のように缶の耐圧強度から限定したものである。
従って適用するアルミニウム合金板の機械的特性、特に耐力強度と関わりがある。即ち、耐力強度が高い場合は板厚の薄手化が可能となるが、実際に本発明を実施する際は、板厚は缶全体の強度バランスを考慮し、適宜選択することが望ましい。
【００２５】
次に、本発明の方法に適用される樹脂フィルムについて説明する。
本発明方法での樹脂フィルムは、ポリエステル樹脂フィルムが適用される。
ポリエステル樹脂は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）のようなホモポリマーや、例えばポリエチレンテレフタレートとポリエチレンイソフタレートとの共重合樹脂であるコーポリマーや、またこうしたホモポリマーのブレンド樹脂等が適用される。
【００２６】
樹脂フィルムの厚みとしては、１０〜５０μｍである。
缶の内面に当たる面に積層されるフィルム厚みは、缶内面の耐食性の点から限定されるものであり、１０μｍ未満では缶の成形加工後に充填する内容物にもよるが、十分な耐食性を確保するのは難しい場合がある。
一方、５０μｍを超えると、内容物に対し耐食性は十分確保されるが、実質的に過剰品質となり、経済的でない。
フィルム厚みとしては、１２〜４０μｍが品質および経済性からは好ましい範囲である。
【００２７】
また、本発明の方法を実施する際フィルム厚の選定は、後述する缶壁部の薄肉化の加工度との関係があることも選定の際の重要な要素である。
即ち、加工度が高い場合は、当然その加工度に応じフィルム厚みも薄くなるため、その結果として、缶内面の耐食性も低下する。従って予め厚手の樹脂フィルムを使用することが望ましいし、一方、加工度が低い場合はそれに応じて予め薄手のフィルムを適用することが可能となる。
【００２８】
本発明の方法に適用されるポリエステル樹脂フィルムの密度は１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満である。
密度は樹脂の結晶状態を示す指標となり、例えば、熱や延伸によって結晶化が進み、密度は大きくなる。密度が１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満であるということは、ポリエステル樹脂フィルムの結晶状態としては実質的に非晶質であることを示す。
従って、本発明の方法では、樹脂フィルムは、カップの絞り加工、カップの再絞り加工、更にしごき加工を行う直前のアルミニウム板に被覆された状態の樹脂フィルムと、ネック加工およびフランジ加工直前の缶体に被覆された状態の樹脂フィルムと、二度非晶質状態となる。
【００２９】
まず、樹脂被覆ラミネート材を非晶質にする理由は、その後行うカップの絞り加工、カップの再絞り加工、更にしごき加工において、樹脂フィルムの加工性を十分に確保することを目的にしたもので、密度が１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満では、成形加工にフィルムが耐えられずフィルム破断が起こる場合がある。特に、加工度が大きい時はこの傾向が顕著に現れ、缶体の耐食性が十分に確保できない。
【００３０】
また、ネック加工およびフランジ加工直前の缶体を加熱し、再度樹脂フィルムの状態を非晶質にする理由は、ネック加工及びフランジ加工に耐える加工性を有する樹脂フィルムにするためで、特に、ネック加工率の高いいわゆる高縮径缶体においては、樹脂フィルムの密度が１．３６ｇ／ｃｍ ３ を超えた場合はフィルム剥離が発生し易くなる。
従って、本発明の方法では、カップの絞り加工、カップの再絞り加工、更にしごき加工の缶成形加工を施した後、得られた缶体を加熱し再度樹脂フィルムの密度を１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満にした後、ネック加工およびフランジ加工を行う。
【００３１】
カップの絞り加工、カップの再絞り加工、更にしごき加工を経て得られる缶体は、この時の加工により、樹脂フィルムの密着性は著しく低下しており、この状態でネック加工およびフランジ加工を行うと、樹脂フィルムは剥離する。
そこで、本発明の方法では、缶体を加熱・冷却し再度樹脂フィルムの密度を１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満にした後、ネック加工およびフランジ加工に供するものである。
樹脂フィルムの密度を１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満にすることで、樹脂フィルムは剥離やクラックが発生することなくネック加工およびフランジ加工を行うことができる。
特に、ネック加工率が高い、高縮径化への対応については、樹脂フィルムの耐加工密着性が一層必要となり、この場合樹脂フィルムの密度は低い方が非晶質化度が高いため、良好となる。
樹脂フィルムの密度は、カップへの絞り加工やネック加工・フランジ加工前の状態として、好ましくは１．３５ｇ／ｃｍ ３ 未満が好適である。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例にて、本発明の方法の効果を具体的に説明するが、その前に本発明の方法で行った評価方法について述べる。
（１）樹脂フィルムの密度は、密度勾配管法により測定した。
（２）樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）および冷結晶化温度（Ｔｃ）の測定は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で、１０℃／分の昇温速度で測定し、ガラス転移温度は転移が始まる点をその温度とし、また冷結晶化温度はピークをその温度とした。
（３）カップの絞り加工後の缶底部コーナーのマイクロクラックについては、光学顕微鏡で観察しその程度を評価した。評価は次のように評価基準を設定定して行った。
〇：クラックなく良好 □：軽微なクラック発生
△：明確なクラック発生 ×：激しいクラック発生
（４）再絞り加工およびしごき加工時の樹脂フィルムと加工パンチの離型性は、成形缶上部に起こる缶体の座屈程度を観察し評価した。また、缶外面に発生するカジリ程度は、傷付き程度を肉眼観察や光学顕微鏡で観察し評価した。
▲１▼離型性の評価は、次のように評価基準を設定し行った。
〇：缶開口部の座屈なく良好 □：軽微な缶開口部の座屈あり
△：開口部円周の１／３程度座屈 ×：開口部円周の１／３以上座屈
▲２▼カジリ性の評価は、次のように評価基準を設定し行った。
〇：カジリなく良好 □：軽微なカジリが１〜３本発生
△：明確なカジリが１〜３本発生 ×：激しいカジリ発生
（５）ネック加工及びフランジ加工での樹脂フィルムの状態については、剥離状況やクラック発生状況を肉眼観察や光学顕微鏡で観察し評価した。
剥離状況やクラック発生状況の評価は、次のように評価基準を設定し行った。
〇：剥離やクラックなく良好 □：軽微なクラック発生
△：一部剥離やクラック発生 ×：剥離発生
（６）缶内面の樹脂フィルムの傷付き程度については、１．０ｗｔ％食塩水に
界面活性剤０．１ｗｔ％を添加した電解液で、缶体を陽極、陰極は銅線とし、印加電圧６Ｖで３秒後の電流値を測定し、樹脂フィルムの被膜の健全性の評価とした（以下、この評価法をＱＴＶ試験と称する）。
【００３３】
実験例１
板厚０．２６ｍｍのアルミニウム板の両面に、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６４℃、冷結晶化温度（Ｔｃ）が１１８℃の、厚み２０μｍのポリエステル樹脂フィルムを被覆したラミネートアルミニウム板に潤滑油を塗布した後加熱し、温度５０℃（テスト１）、７０℃（テスト２）、９０℃（テスト３）、１１０℃（テスト４）、１３０℃（テスト５）にて、加工度が７％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ絞り加工を行った。
この時得られたカップについて、缶底部コーナー樹脂フィルムのマイクロクラック発生状況について観察した。なお、カップ絞り加工する前のラミネート樹脂フィルムの密度は１．３４８ｇ／ｃｍ ３ である。
【００３４】
次いで、テスト２で得られたカップを温度７０℃にて加工度が２２％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ再絞り加工を行った後、缶体温度を３０℃（テスト６）、４０℃（テスト７）、５０℃（テスト８）、６０℃（テスト９）にした後、金型温度１００℃で加工率が６０％になるようにしごき加工を行った。
また、更に前記テスト５で得た再絞り加工後のカップについて、カップの缶体温度を４０℃（テスト１０）、６０℃（テスト１１）にした後、金型温度１００℃で最終加工度が６０％になるしごき加工を行った。
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのカジリ程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表１〜３に示した。
【００３５】
表１〜３から分かるように、本発明例は比較例と比較してカップの絞り加工で缶底部コーナーのフィルムに欠陥が入り難いことが分かる。また、その後の再絞り加工としごき加工においても、樹脂フィルムと金型パンチとの離型性やカジリ等も良好で、樹脂フィルムの欠陥も極微小でありＱＴＶ値は小さい。従って、樹脂フィルムの健全性が十分確保されていることが分かる。
【００３６】
実験例２
実験例１で用いたテスト２で得られた再絞り加工のカップを用いて、カップの缶体温度４０℃にした後、金型パンチ温度５０℃（テスト１２）、８０℃（テスト１３）、１００℃（テスト１４）、１２０℃（テスト１５）、１４０℃（テスト１６）にて、最終加工度が６０％になるようにしごき加工を行った。
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのカジリ程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表４に示した。
【００３７】
表３〜４から分かるように、本発明例は比較例と比較して、再絞り加工としごき加工においても、樹脂フィルムと金型パンチとの離型性やカジリ等も良好で、樹脂フィルムの欠陥も極微小でありＱＴＶ値は小さい。従って、樹脂フィルムの健全性が十分確保されていることが分かる。
【００３８】
以下の表中、＊1〜＊5は下記の説明のとおり。
＊1 ネック／フランジ加工前のフィルム密度を指す。
＊2 カップ内面缶底のコーナークラック状況を表わす。
＊3 ＱＴＶ試験のデーターであり、単位はｍＡ／缶である。
＊4 缶外面のカジリ性を示す。
＊5 ネック・フランジ部の剥離、クラック状況を表わす。
【００３９】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【００４０】
次いで、温度７５℃にて加工度が１８％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ再絞り加工を行った後、カップの缶体温度を４５℃にした後、金型温度１００℃で加工度が６２％になるようにしごき加工を行った。
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのカジリ程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表５〜６に示した。
【００４１】
更に、前記テスト１９で得たしごき加工後の缶体を再度加熱と冷却を行い、樹脂フィルムの密度が１．３４６ｇ／ｃｍ ３ （テスト２３）、１．３５３ｇ／ｃｍ ３ （テスト２４）、１．３６９ｇ／ｃｍ ３ （テスト２５）の缶体を得た。次いでネック加工、フランジ加工を行い、樹脂フィルムの剥離とクラック発生状況について肉眼観察および光学顕微鏡で観察すると共にＱＴＶ試験でラミネート樹脂フィルムの健全性を調べた。
その結果を表６に示した。
【００４２】
【表５】
【表６】
【００４３】
表５〜６からわかるように、本発明例は比較例と比較して再絞り加工としごき加工においても、樹脂フィルムと金型パンチとの離型性やカジリ等も良好で、樹脂フィルムの欠陥も極微小でありＱＴＶ値は小さい。
また、ネック加工およびフランジ加工においても、樹脂フィルムの健全性が十分確保されていることが分かる。
【００４４】
実験例４
板厚０．２４ｍｍの加熱されたアルミニウム板の両面に、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５３℃、冷結晶化温度（Ｔｃ）が１１３℃の、厚み２０μｍのポリエステル樹脂フィルムをラミネートし、必要に応じ再加熱と急冷を行い、密度が１．３５７ｇ／ｃｍ ３ （テスト２６）、１．３５２ｇ／ｃｍ ３ （テスト２７）、１．３４７ｇ／ｃｍ ３ （テスト２８）、１．３６８ｇ／ｃｍ ３ （テスト２９）、１．３７５ｇ／ｃｍ ３ （テスト３０）のラミネートアルミニウム板を得た。
このラミネート材に潤滑油を塗布した後加熱し、温度６５℃にて加工度が７％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ絞り加工を行った。
この時得られたカップについて、缶底部コーナー樹脂フィルムのマイクロクラック発生状況について観察した。
【００４５】
次いで、６５℃にて加工度が２２％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ再絞り加工を行った後、缶体温度を４０℃にした後、金型温度８０℃で加工率５６％の再絞り加工およびしごき加工を行った。
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのカジリ程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表７に示した。
【００４６】
【表７】
【００４７】
表７からわかるように、本発明例は比較例と比較して、カップの絞り加工で缶底部コーナーのフィルムに欠陥が入り難いことが分かる。また、その後の再絞り加工としごき加工においても、樹脂フィルムと金型パンチとの離型性やかじり等も良好で、樹脂フィルムの欠陥も極微小でありＱＴＶ値は小さい。従って、樹脂フィルムの健全性が十分確保されていることが分かる。
【００４８】
実験例５
実験例１で用いたポリエステル樹脂フィルム被覆アルミニウム板に潤滑油を塗布した後加熱し、温度６５℃にて加工度が３％のストレッチ加工を付加したカップ絞り加工（テスト３１）、加工度が５％のしごき加工を付加したカップ絞り加工（テスト３２）を行った。
なお、比較のため温度６５℃にてストレツチ加工および／またはしごき加工を付加しないカップ絞り加工（テスト３３）も行った。
この時得られたカップについて、缶底部コーナー樹脂フィルムのマイクロクラック発生状況について観察した。
【００４９】
次いで、テスト３１および３２の絞り加工後のカップについては、温度６５℃にて加工度が２２％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ再絞り加工を行った後、缶体温度を４０℃にした後、金型温度１００℃で加工率６０％の再絞り加工およびしごき加工を行った。
【００５０】
また、テスト３３の絞り加工後のカップについては、温度６５℃にてストレッチ加工および／またはしごき加工を付加しないカップ再絞り加工を行った後、缶体温度を４０℃にした後、金型温度１００℃で加工率６０％の再絞り加工およびしごき加工を行った。
【００５１】
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのかじり程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表８に示した。
表８から、本発明例は、カップの絞り加工で缶底部コーナーのフィルムに欠陥、フィルムと金型パンチとの離型性やかじり等は比較例と差異はないが、本発明例の方が、樹脂フィルムの欠陥発生状況は比較例に比べ良好でＱＴＶ値は小さい。従って、樹脂フィルムの健全性が充分確保されていることが分かる。
【００５２】
【表８】
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の方法で得られる樹脂被覆アルミウムシームレス缶は、内面品質の良い、高耐食性を有する缶であり、ユーザーが安心して使用できるものである。
また、生産歩留まりも良いため、経済的にもメリットがあり、社会的ニーズに応えられる缶体であることから、その意義は大きいものである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムやスチールを素材とした金属缶・容器は、その形状からスリーピース缶とツーピース缶とに大別される。スリーピース缶は、地蓋、缶胴、天蓋からなるためスリーピース缶と呼ばれている。一方ツーピース缶は、地蓋と缶胴とが一体となったもので、それに天蓋とからなるためツーピース缶、または、缶胴部に接合部がないことからシームレス缶とも呼ばれている。
【０００３】
金属缶の場合、缶内面には耐食性を確保するため塗装が施されて使用されているが、近年、樹脂フィルムを積層したラミネート缶が開発され、市場に出回っている。ラミネート缶は、金属素材に樹脂フィルムを積層させたものから、缶体成形加工を行うものが主であり、特にツーピース缶を得るには高度な成形加工技術を必要とする。かかる意味においても、ツーピースのラミネート缶に関わる技術は、例えば特開平７−２２４１号公報、特開平７−１９５６１９号公報、特開平８−２４４７５０号公報等、数多く提案され、開示されている。
【０００４】
ラミネート缶のメリットは、消費者側から見た場合、適用する有機樹脂フィルムにもよるが、耐内容物性、特に内容物の味、風味といったフレーバー性に優れている点が第一に挙げられている。一方、デメリットとしては、今度はメーカー側からであるが、前述したようにツーピース缶の場合、有機樹脂フィルム被覆金属板の加工度合（又は、変形度合）が大きいので成形時に内面樹脂フィルムに傷が入ったりして、缶内面の品質確保ができなくなるため、缶体の品質検査を厳重に行う必要があることと、製品歩留りが現行の塗装缶に比し劣るといった点が挙げられる。
【０００５】
特に、スチール素材を用いたツーピースラミネート缶の場合、前記の傾向が大きいが、アルミニウム素材のラミネート缶でも同様なことが起こる。こうしたラミネート缶の内面樹脂フィルムの皮膜欠陥は、前述したように缶成形加工時に入るものであり、この欠陥を最小限に押さえることは、品質、製品歩留まりの点から重要な技術課題であることは言うまでもない。
しかし、しごき加工を伴うツーピース缶成形の場合、特にその高加工率の場合、適切な方法がないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、皮膜欠陥のない高品質なシームレス缶を歩留まりよく提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アルミニウム板の両面にポリエステル樹脂フィルムを被覆してなるラミネートアルミニウム板を、カップへの絞り加工（第１工程）、カップの再絞り加工（第２工程）、更にしごき加工（第３工程）を行ってシームレス缶を得るポリエステル樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法において、前記アルミニウム板の両面に被覆したポリエステル樹脂フィルムが、（１）ポリエチレンテレフタレート、（２）ポリブチレンテレフタレート、（３）ポリエチレンイソフタレート、（４）ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンイソフタレートとの共重合樹脂、および（５）これらのブレンド樹脂、よりなる群から選ばれたものであり、このフィルムを厚み１０〜５０μｍ、密度１．３６ｇ／ｃｍ３未満の非晶質状態となるようにした後、第１工程のカップへの絞り加工を被覆樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）から樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲で、ストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した絞り加工を行い、次いで、第２工程のカップの再絞り加工を被覆樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）から樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲でストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した再絞り加工を行い、次にカップの缶体温度を３０〜５０℃にした後、第３工程のしごき加工を、加工金型の温度を５０〜１２０℃に保持して加工し、得られた缶体を加熱、冷却して再度樹脂フィルムの密度を１．３６ｇ／ｃｍ３未満の非晶質状態にした後、ネック加工およびフランジ加工することを特徴とする樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法の実施形態について詳細に説明する。
まず、本発明の方法における缶体の成形加工について述べる。
本発明の方法では、缶体の成形加工は、樹脂被覆ラミネートアルミニウム板を、絞り加工にてカップ状に成形する第１工程と、ついで第１工程で得たカップを更に再絞り加工し、第１工程で得たカップより缶径が小さく缶高さの高いカップを成形する第２工程と、このカップの缶壁部をパンチとしごきダイスの間に通し、缶壁を薄く伸ばすしごき加工を行う第３工程と、第３工程で得た缶体を適当な缶高さに切断するトリミングを行った後、缶開口部を縮径にするネック加工と天蓋を巻き締めるのに必要なフランジ加工を同一加工機で行う第４工程から基本的には成っている。
【０００９】
本発明の方法では、前記の第１工程であるカップの絞り加工、第２工程であるカップの再絞り加工、更には第３工程であるしごき加工で、それぞれアルミニウム板の板厚減少を伴った加工を行うが、第４工程であるネック加工およびフランジ加工ではアルミニウム板の板厚減少はない加工となっている。
したがって、缶壁部の板厚減少を伴う加工としては、第３工程を経た缶体が最終缶体となる。
【００１０】
本発明の方法における加工度とは、缶壁部の最も薄い部位のアルミニウム板厚（Ｗｔ）が、缶底部のアルミニウム板厚（Ｂｔ）との関係において、式（１）で求められる値を示す。
【数２】
加工度＝〔（Ｂｔ−Ｗｔ）／Ｂｔ〕×１００ ・・・（１）
【００１１】
本発明の方法では、第１工程の絞り加工はラミネート板の温度を被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲にして行うが、この絞り加工の際ストレッチ加工および／またはしごき加工を付加し、合わせて、第１工程後の加工度は式（１）で求められる値として１０％以内で行うことが好ましい。
【００１２】
第２工程の再絞り加工もラミネート板の温度を被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲において行うが、この再絞り加工の際もストレッチ加工および／またはしごき加工を付加し、第２工程の加工度は式（１）で求められる値として第１工程の加工度と合わせて２５％以内で行うことが好ましい。
【００１３】
第３工程のしごき加工後の、最終缶体の加工度は５０〜７０％の範囲で成形加工を行うことが好ましい。
【００１４】
式（１）から求められる値として、第１工程の絞り加工後の加工度を１０％以内で、第２工程の再絞り加工後の加工度を第１工程の加工度と合わせて２５％以内で行うことが好ましい理由は、一度に高加工を行うと、加工時の熱と伸ばし加工により、樹脂フィルムが配向結晶化し、成形に耐えられずフィルムに亀裂が発生する場合が有るのからであり、それを避けるためには、前記のように順次加工を行い、最終のしごき加工の加工度はなるべく低く抑える方が良い。このようにすれば、フィルムに亀裂が発生することなく缶内面の樹脂フィルムが健全な状態を維持している成形が可能となる。
【００１５】
なお本発明の方法では、前記の第１工程および第２工程で行う、ストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した絞り加工および再絞り加工は、ストレッチ加工のみを付加した方法でも、しごき加工を付加した方法でも、ストレッチ加工としごき加工を付加した方法でも、いずれの方法でも良く、適宜適用される。
【００１６】
更に、第１工程の絞り加工および第２工程の再絞り加工を被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に限定した理由は、絞り加工による缶底部コーナーの被膜健全性を確保するためである。絞り加工および再絞り加工による缶底部コーナーの被膜は、パンチが最初に当たる個所であり、高い衝撃が掛かる。従って、この部位の樹脂フィルムにマイクロクラックが生じた場合、その後のしごき加工で、激しい被膜欠陥となってしまう危険性が大きく、絞り加工による缶底部コーナーの被膜健全性確保は、缶体の内面品質からは重要な要素となる。かかる意味において、樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）以下での加工は、缶底部コーナーの樹脂フィルムにマイクロクラックが生じ易く、好ましくない。
【００１７】
また、冷結晶化温度（Ｔｃ）以上で絞り加工を行った場合は、樹脂の熱結晶化が起こり易くなり、樹脂フィルムの衝撃強度が低下し、缶底部コーナーの樹脂フィルムにマイクロクラックが生じやすく、好ましくない。特に、第１工程の絞り加工における缶底コーナー部は、第２工程の再絞り加工および第３工程のしごき加工では、缶壁部となるため、第１工程の絞り加工における缶底コーナー部の樹脂フィルムにマイクロクラックが発生した状態では、その後の再絞り加工およびしごき加工で、重大な欠陥と成ってしまう危険性が大きく、好ましくない。
【００１８】
第１工程の絞り加工および第２工程の再絞り加工を、被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に限定したのは、上記の理由からで、好ましくはガラス転移温度（Ｔｇ）＋５℃から冷結晶化温度（Ｔｃ）−１０℃の範囲が良い。
絞り加工および再絞り加工に供するラミネート板やカップの温度とは、接触式温度計等で測定される表面温度を指し、ラミネート板やカップの温度を、被覆樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に制御する手段としては、ラミネート板やカップを電気炉中で加熱する方法や熱風で加熱する方法等、常用の手段が適用される。
また、絞り加工や再絞り加工を行う金型の表面温度を、ガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に加熱して成形加工する加温加工方法も、ラミネート板やカップを加熱した場合と同様な効果が得られるが、この場合は、絞り加工や再絞り加工を行う前のラミネート板やカップの表面温度により、加工金型の設定温度を決める必要があるが、ラミネート板やカップの表面温度が、例えば常温の場合は、設定温度はガラス転移温度（Ｔｇ）より１０〜１５℃高めに設定すると良い。
また、上記の常用の手段でラミネート板やカップの加熱を、ガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲にして成形加工する方法と、加工を行う金型の表面温度を、ガラス転移温度（Ｔｇ）から冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲に加熱して成形加工する加温加工方法の併用も可能であり、設備にあった手段が採用できる。
次に、しごき加工について述べる。
本発明の方法では、しごき加工は、絞り加工で得たカップの缶体温度を５０℃以下にした後、加工金型の温度を１２０℃以下で行う。
前述した缶体内面の皮膜欠陥は、しごき加工で最も起こり易い。
その理由は、成形加工の際に金属の加工熱が発生し、樹脂フィルムの特性を大きく変化させるためである。
熱による樹脂フィルムの特性変化は、（１）樹脂フィルムの軟化、（２）樹脂フィルムの結晶化等があるが、いずれの特性変化も成形加工による皮膜欠陥の発生原因となる。
【００１９】
即ち、（１）樹脂フィルムが軟化した場合は、樹脂フィルムと成形加工金型との離型性が悪くなり、その結果離型時に樹脂フィルムに傷を付け易くなる。また、（２）樹脂フィルムが結晶化した場合は、アルミニウム板の成形加工形状に樹脂フィルムが追随し難くなり、その結果樹脂フィルムに欠陥が発生し易くなる。
【００２０】
従って、このしごき加工の温度制御は樹脂フィルムの欠陥発生防止の点から重要な要素で、本発明の方法では第２工程の再絞り加工で得たカップの缶体温度を５０℃以下とする。
カップの缶体温度が５０℃を超えると、樹脂フィルムと成形加工金型との離型性が悪く、樹脂フィルムが傷つき易く、缶体の内面側は耐食性確保が難しい。
また、外面側は「カジリ」といった、缶高さ方向への傷が入り易くなり、その後行われる印刷での外観性が劣り、好ましくない。
【００２１】
また、加工金型の温度は、５０〜１２０℃として再絞り加工およびしごき加工を行うが、１２０℃を超える温度では、樹脂フィルムと成形加工金型との離型性が悪く、樹脂フィルムの傷つきが激しくなって、缶内面側は耐食性確保が難しいと共に、場合によっては樹脂フィルムと成形加工金型との離型の際に缶胴部が座屈し、正常な缶体が得られないといった事態が発生することがある。
また、外面側は、前述した「カジリ」が激しく入り、その後行われる印刷での外観性が劣るだけでなく、場合によっては「カジリ」部を起点とする缶胴破断が起こり、好ましくない。
再絞り加工およびしごき加工の際、加工金型全体の温度を１２０℃以下で行うのが好ましいが、特に加工度が低い場合は、加工パンチの温度を１２０℃以下にするだけでも、樹脂フィルムの欠陥防止効果は得られる。
しごき加工の際の加工金型全体の温度、または加工パンチの温度は、基本的には低い方が良く、好適な温度としては１００℃以下にするのが好ましい。
なお、しごき加工はしごきダイスを１枚で行う１段しごき加工や、２枚ないしは３枚で行う多段しごき加工などが適用できる。
【００２２】
再絞り加工で得たカップの缶体温度を５０℃以下にする手段としては、絞り加工で得たカップが５０℃を超えている場合は冷風を当てる等の手法が採用でき、また、加工金型の温度を１２０℃以下にする手段としては、金型に冷却水を通す方法、水、又は潤滑成分を水に溶解または分散させたものを吹きかけて冷却する方法、更にはこれらの併用といった方法が採用できる。
どの手法を採用するかは、設備との関係で適宜選択することが好ましい。
【００２３】
次に、アルミニウム板について説明する。
本発明の方法に適用されるアルミニウム板は、通常缶容器に用いられる３００４系アルミニウム合金や５０５２系アルミニウム合金、５０８１系アルミニウム合金等種々のアルミニウム合金が適用される。
アルミニウム合金の板厚としては、０．２０ｍｍ〜０．３２ｍｍのものが適用される。
板厚が０．２０ｍｍ以下では、炭酸飲料やビール等を充填・密封する内圧缶の場合、耐圧強度が十分でなく缶底部が張り出した状態になる場合があり、好ましくない。
一方、０．３２ｍｍを超えた場合、缶の耐圧強度は十分に確保されるが、実質的には品質過剰であり、経済的でない。
【００２４】
板厚の限定理由は、上述のように缶の耐圧強度から限定したものである。
従って適用するアルミニウム合金板の機械的特性、特に耐力強度と関わりがある。即ち、耐力強度が高い場合は板厚の薄手化が可能となるが、実際に本発明を実施する際は、板厚は缶全体の強度バランスを考慮し、適宜選択することが望ましい。
【００２５】
次に、本発明の方法に適用される樹脂フィルムについて説明する。
本発明方法での樹脂フィルムは、ポリエステル樹脂フィルムが適用される。
ポリエステル樹脂は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）のようなホモポリマーや、例えばポリエチレンテレフタレートとポリエチレンイソフタレートとの共重合樹脂であるコーポリマーや、またこうしたホモポリマーのブレンド樹脂等が適用される。
【００２６】
樹脂フィルムの厚みとしては、１０〜５０μｍである。
缶の内面に当たる面に積層されるフィルム厚みは、缶内面の耐食性の点から限定されるものであり、１０μｍ未満では缶の成形加工後に充填する内容物にもよるが、十分な耐食性を確保するのは難しい場合がある。
一方、５０μｍを超えると、内容物に対し耐食性は十分確保されるが、実質的に過剰品質となり、経済的でない。
フィルム厚みとしては、１２〜４０μｍが品質および経済性からは好ましい範囲である。
【００２７】
また、本発明の方法を実施する際フィルム厚の選定は、後述する缶壁部の薄肉化の加工度との関係があることも選定の際の重要な要素である。
即ち、加工度が高い場合は、当然その加工度に応じフィルム厚みも薄くなるため、その結果として、缶内面の耐食性も低下する。従って予め厚手の樹脂フィルムを使用することが望ましいし、一方、加工度が低い場合はそれに応じて予め薄手のフィルムを適用することが可能となる。
【００２８】
本発明の方法に適用されるポリエステル樹脂フィルムの密度は１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満である。
密度は樹脂の結晶状態を示す指標となり、例えば、熱や延伸によって結晶化が進み、密度は大きくなる。密度が１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満であるということは、ポリエステル樹脂フィルムの結晶状態としては実質的に非晶質であることを示す。
従って、本発明の方法では、樹脂フィルムは、カップの絞り加工、カップの再絞り加工、更にしごき加工を行う直前のアルミニウム板に被覆された状態の樹脂フィルムと、ネック加工およびフランジ加工直前の缶体に被覆された状態の樹脂フィルムと、二度非晶質状態となる。
【００２９】
まず、樹脂被覆ラミネート材を非晶質にする理由は、その後行うカップの絞り加工、カップの再絞り加工、更にしごき加工において、樹脂フィルムの加工性を十分に確保することを目的にしたもので、密度が１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満では、成形加工にフィルムが耐えられずフィルム破断が起こる場合がある。特に、加工度が大きい時はこの傾向が顕著に現れ、缶体の耐食性が十分に確保できない。
【００３０】
また、ネック加工およびフランジ加工直前の缶体を加熱し、再度樹脂フィルムの状態を非晶質にする理由は、ネック加工及びフランジ加工に耐える加工性を有する樹脂フィルムにするためで、特に、ネック加工率の高いいわゆる高縮径缶体においては、樹脂フィルムの密度が１．３６ｇ／ｃｍ ３ を超えた場合はフィルム剥離が発生し易くなる。
従って、本発明の方法では、カップの絞り加工、カップの再絞り加工、更にしごき加工の缶成形加工を施した後、得られた缶体を加熱し再度樹脂フィルムの密度を１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満にした後、ネック加工およびフランジ加工を行う。
【００３１】
カップの絞り加工、カップの再絞り加工、更にしごき加工を経て得られる缶体は、この時の加工により、樹脂フィルムの密着性は著しく低下しており、この状態でネック加工およびフランジ加工を行うと、樹脂フィルムは剥離する。
そこで、本発明の方法では、缶体を加熱・冷却し再度樹脂フィルムの密度を１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満にした後、ネック加工およびフランジ加工に供するものである。
樹脂フィルムの密度を１．３６ｇ／ｃｍ ３ 未満にすることで、樹脂フィルムは剥離やクラックが発生することなくネック加工およびフランジ加工を行うことができる。
特に、ネック加工率が高い、高縮径化への対応については、樹脂フィルムの耐加工密着性が一層必要となり、この場合樹脂フィルムの密度は低い方が非晶質化度が高いため、良好となる。
樹脂フィルムの密度は、カップへの絞り加工やネック加工・フランジ加工前の状態として、好ましくは１．３５ｇ／ｃｍ ３ 未満が好適である。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例にて、本発明の方法の効果を具体的に説明するが、その前に本発明の方法で行った評価方法について述べる。
（１）樹脂フィルムの密度は、密度勾配管法により測定した。
（２）樹脂フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）および冷結晶化温度（Ｔｃ）の測定は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で、１０℃／分の昇温速度で測定し、ガラス転移温度は転移が始まる点をその温度とし、また冷結晶化温度はピークをその温度とした。
（３）カップの絞り加工後の缶底部コーナーのマイクロクラックについては、光学顕微鏡で観察しその程度を評価した。評価は次のように評価基準を設定定して行った。
〇：クラックなく良好 □：軽微なクラック発生
△：明確なクラック発生 ×：激しいクラック発生
（４）再絞り加工およびしごき加工時の樹脂フィルムと加工パンチの離型性は、成形缶上部に起こる缶体の座屈程度を観察し評価した。また、缶外面に発生するカジリ程度は、傷付き程度を肉眼観察や光学顕微鏡で観察し評価した。
▲１▼離型性の評価は、次のように評価基準を設定し行った。
〇：缶開口部の座屈なく良好 □：軽微な缶開口部の座屈あり
△：開口部円周の１／３程度座屈 ×：開口部円周の１／３以上座屈
▲２▼カジリ性の評価は、次のように評価基準を設定し行った。
〇：カジリなく良好 □：軽微なカジリが１〜３本発生
△：明確なカジリが１〜３本発生 ×：激しいカジリ発生
（５）ネック加工及びフランジ加工での樹脂フィルムの状態については、剥離状況やクラック発生状況を肉眼観察や光学顕微鏡で観察し評価した。
剥離状況やクラック発生状況の評価は、次のように評価基準を設定し行った。
〇：剥離やクラックなく良好 □：軽微なクラック発生
△：一部剥離やクラック発生 ×：剥離発生
（６）缶内面の樹脂フィルムの傷付き程度については、１．０ｗｔ％食塩水に
界面活性剤０．１ｗｔ％を添加した電解液で、缶体を陽極、陰極は銅線とし、印加電圧６Ｖで３秒後の電流値を測定し、樹脂フィルムの被膜の健全性の評価とした（以下、この評価法をＱＴＶ試験と称する）。
【００３３】
実験例１
板厚０．２６ｍｍのアルミニウム板の両面に、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６４℃、冷結晶化温度（Ｔｃ）が１１８℃の、厚み２０μｍのポリエステル樹脂フィルムを被覆したラミネートアルミニウム板に潤滑油を塗布した後加熱し、温度５０℃（テスト１）、７０℃（テスト２）、９０℃（テスト３）、１１０℃（テスト４）、１３０℃（テスト５）にて、加工度が７％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ絞り加工を行った。
この時得られたカップについて、缶底部コーナー樹脂フィルムのマイクロクラック発生状況について観察した。なお、カップ絞り加工する前のラミネート樹脂フィルムの密度は１．３４８ｇ／ｃｍ ３ である。
【００３４】
次いで、テスト２で得られたカップを温度７０℃にて加工度が２２％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ再絞り加工を行った後、缶体温度を３０℃（テスト６）、４０℃（テスト７）、５０℃（テスト８）、６０℃（テスト９）にした後、金型温度１００℃で加工率が６０％になるようにしごき加工を行った。
また、更に前記テスト５で得た再絞り加工後のカップについて、カップの缶体温度を４０℃（テスト１０）、６０℃（テスト１１）にした後、金型温度１００℃で最終加工度が６０％になるしごき加工を行った。
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのカジリ程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表１〜３に示した。
【００３５】
表１〜３から分かるように、本発明例は比較例と比較してカップの絞り加工で缶底部コーナーのフィルムに欠陥が入り難いことが分かる。また、その後の再絞り加工としごき加工においても、樹脂フィルムと金型パンチとの離型性やカジリ等も良好で、樹脂フィルムの欠陥も極微小でありＱＴＶ値は小さい。従って、樹脂フィルムの健全性が十分確保されていることが分かる。
【００３６】
実験例２
実験例１で用いたテスト２で得られた再絞り加工のカップを用いて、カップの缶体温度４０℃にした後、金型パンチ温度５０℃（テスト１２）、８０℃（テスト１３）、１００℃（テスト１４）、１２０℃（テスト１５）、１４０℃（テスト１６）にて、最終加工度が６０％になるようにしごき加工を行った。
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのカジリ程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表４に示した。
【００３７】
表３〜４から分かるように、本発明例は比較例と比較して、再絞り加工としごき加工においても、樹脂フィルムと金型パンチとの離型性やカジリ等も良好で、樹脂フィルムの欠陥も極微小でありＱＴＶ値は小さい。従って、樹脂フィルムの健全性が十分確保されていることが分かる。
【００３８】
以下の表中、＊1〜＊5は下記の説明のとおり。
＊1 ネック／フランジ加工前のフィルム密度を指す。
＊2 カップ内面缶底のコーナークラック状況を表わす。
＊3 ＱＴＶ試験のデーターであり、単位はｍＡ／缶である。
＊4 缶外面のカジリ性を示す。
＊5 ネック・フランジ部の剥離、クラック状況を表わす。
【００３９】
【表１】
次いで、温度７５℃にて加工度が１８％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ再絞り加工を行った後、カップの缶体温度を４５℃にした後、金型温度１００℃で加工度が６２％になるようにしごき加工を行った。
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのカジリ程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表５〜６に示した。
【００４１】
更に、前記テスト１９で得たしごき加工後の缶体を再度加熱と冷却を行い、樹脂フィルムの密度が１．３４６ｇ／ｃｍ ３ （テスト２３）、１．３５３ｇ／ｃｍ ３ （テスト２４）、１．３６９ｇ／ｃｍ ３ （テスト２５）の缶体を得た。次いでネック加工、フランジ加工を行い、樹脂フィルムの剥離とクラック発生状況について肉眼観察および光学顕微鏡で観察すると共にＱＴＶ試験でラミネート樹脂フィルムの健全性を調べた。
その結果を表６に示した。
【００４２】
【表５】
表５〜６からわかるように、本発明例は比較例と比較して再絞り加工としごき加工においても、樹脂フィルムと金型パンチとの離型性やカジリ等も良好で、樹脂フィルムの欠陥も極微小でありＱＴＶ値は小さい。
また、ネック加工およびフランジ加工においても、樹脂フィルムの健全性が十分確保されていることが分かる。
【００４４】
実験例４
板厚０．２４ｍｍの加熱されたアルミニウム板の両面に、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５３℃、冷結晶化温度（Ｔｃ）が１１３℃の、厚み２０μｍのポリエステル樹脂フィルムをラミネートし、必要に応じ再加熱と急冷を行い、密度が１．３５７ｇ／ｃｍ ３ （テスト２６）、１．３５２ｇ／ｃｍ ３ （テスト２７）、１．３４７ｇ／ｃｍ ３ （テスト２８）、１．３６８ｇ／ｃｍ ３ （テスト２９）、１．３７５ｇ／ｃｍ ３ （テスト３０）のラミネートアルミニウム板を得た。
このラミネート材に潤滑油を塗布した後加熱し、温度６５℃にて加工度が７％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ絞り加工を行った。
この時得られたカップについて、缶底部コーナー樹脂フィルムのマイクロクラック発生状況について観察した。
【００４５】
次いで、６５℃にて加工度が２２％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ再絞り加工を行った後、缶体温度を４０℃にした後、金型温度８０℃で加工率５６％の再絞り加工およびしごき加工を行った。
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのカジリ程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表７に示した。
【００４６】
【表７】
表７からわかるように、本発明例は比較例と比較して、カップの絞り加工で缶底部コーナーのフィルムに欠陥が入り難いことが分かる。また、その後の再絞り加工としごき加工においても、樹脂フィルムと金型パンチとの離型性やかじり等も良好で、樹脂フィルムの欠陥も極微小でありＱＴＶ値は小さい。従って、樹脂フィルムの健全性が十分確保されていることが分かる。
【００４８】
実験例５
実験例１で用いたポリエステル樹脂フィルム被覆アルミニウム板に潤滑油を塗布した後加熱し、温度６５℃にて加工度が３％のストレッチ加工を付加したカップ絞り加工（テスト３１）、加工度が５％のしごき加工を付加したカップ絞り加工（テスト３２）を行った。
なお、比較のため温度６５℃にてストレツチ加工および／またはしごき加工を付加しないカップ絞り加工（テスト３３）も行った。
この時得られたカップについて、缶底部コーナー樹脂フィルムのマイクロクラック発生状況について観察した。
【００４９】
次いで、テスト３１および３２の絞り加工後のカップについては、温度６５℃にて加工度が２２％のストレッチ加工およびしごき加工を付加したカップ再絞り加工を行った後、缶体温度を４０℃にした後、金型温度１００℃で加工率６０％の再絞り加工およびしごき加工を行った。
【００５０】
また、テスト３３の絞り加工後のカップについては、温度６５℃にてストレッチ加工および／またはしごき加工を付加しないカップ再絞り加工を行った後、缶体温度を４０℃にした後、金型温度１００℃で加工率６０％の再絞り加工およびしごき加工を行った。
【００５１】
こうして得られた缶体について、樹脂フィルムと金型との離型性、外面樹脂フィルムのかじり程度を観察すると共に、ＱＴＶ試験で缶内面樹脂フィルムの傷付き程度を測定した。
その結果を表８に示した。
表８から、本発明例は、カップの絞り加工で缶底部コーナーのフィルムに欠陥、フィルムと金型パンチとの離型性やかじり等は比較例と差異はないが、本発明例の方が、樹脂フィルムの欠陥発生状況は比較例に比べ良好でＱＴＶ値は小さい。従って、樹脂フィルムの健全性が充分確保されていることが分かる。
【００５２】
【表８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の方法で得られる樹脂被覆アルミウムシームレス缶は、内面品質の良い、高耐食性を有する缶であり、ユーザーが安心して使用できるものである。
また、生産歩留まりも良いため、経済的にもメリットがあり、社会的ニーズに応えられる缶体であることから、その意義は大きいものである。
Claims (2)
- アルミニウム板の両面にポリエステル樹脂フィルムを被覆してなるラミネートアルミニウム板を、カップへの絞り加工（第１工程）、カップの再絞り加工（第２工程）、更にしごき加工（第３工程）を行ってシームレス缶を得るポリエステル樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法において、前記アルミニウム板の両面に被覆したポリエステル樹脂フィルムが、（１）ポリエチレンテレフタレート、（２）ポリブチレンテレフタレート、（３）ポリエチレンイソフタレート、（４）ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンイソフタレートとの共重合樹脂、および（５）これらのブレンド樹脂、よりなる群から選ばれたものであり、このフィルムを厚み１０〜５０μｍ、密度１．３６ｇ／ｃｍ３未満の非晶質状態となるようにした後、第１工程のカップへの絞り加工を被覆樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）から樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲で、ストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した絞り加工を行い、次いで、第２工程のカップの再絞り加工を被覆樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）から樹脂の冷結晶化温度（Ｔｃ）の範囲でストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した再絞り加工を行い、次にカップの缶体温度を３０〜５０℃にした後、第３工程のしごき加工を、加工金型の温度を５０〜１２０℃に保持して加工し、得られた缶体を加熱、冷却して再度樹脂フィルムの密度を１．３６ｇ／ｃｍ３未満の非晶質状態にした後、ネック加工およびフランジ加工することを特徴とする樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法。
- 第１工程のストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した絞り加工を、缶壁部のアルミニウム板厚（Ｗｔ）と、缶底部のアルミニウム板厚（Ｂｔ）との関係において下記式（１）から求められる加工度の値が１０％以内の成形加工を行い、次いでストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した第２工程の再絞り加工を、第１工程のストレッチ加工および／またはしごき加工を付加した絞り加工の加工度と合わせて式（１）から求められる全体の加工度が２５％以内の成形加工を行い、次いで第３工程のしごき加工を、式（１）で与えられる加工度が５０〜７０％になるように成形加工を行う請求項１記載の樹脂被覆アルミニウムシームレス缶の製造方法。
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