TW202330954A - 飲料食品用罐蓋 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種包含罐端與用於將形成於該罐端之刻線開封之拉環的飲料食品用罐蓋,可提供一種罐蓋,其具備罐端及/或拉環,藉由使前述罐端及/或拉環由含有Mn:0.5至1.4質量%、Mg:2.0至4.5質量%、Si:0.6質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下之鋁合金構成,即便於含有將鋁UBC作為原料之再生鋁合金時,亦具備罐蓋所要求之耐壓強度等性能。
Description
本發明係關於一種包含罐端與用於將形成於該罐端之刻線撕裂開封之拉環的鋁合金製罐蓋,更詳細而言係關於一種使用將內容物消耗後之鋁罐作為原料之再生材料,且具備罐端及拉環所要求之性能的飲料食品用罐蓋。
作為用於填充啤酒、清涼飲料等飲料或食品之罐,廣泛使用有於由鋁、鋼等金屬構成之罐體安裝鋁製罐蓋而成之飲料食品罐。該鋁製罐蓋通常包含罐端與用於將形成於罐端之刻線撕裂而形成由刻線所劃分之開口的拉環。
罐蓋所使用之材料要求強度、成形性及耐腐蝕性等。即,對於罐端,要求於將碳酸飲料等作為內容物之正壓罐時或因內容物之高溫填充所引起之溫度下降而成為減壓之負壓罐時,罐蓋均不會變形之優異耐壓強度以及刻線不會在計劃外斷裂之韌性。另一方面,拉環要求於形成開口時不會折斷或破裂等之斷裂強度及韌性。
作為罐蓋所使用之鋁合金,例如下述專利文獻1中提出有如下熔融氧化抑制鋁-鎂合金,其特徵在於,其係不含鈹之鋁-鎂合金,含有0.8至15質量%之Mg、0.2至0.6質量%之Fe,Al與Mg之含量合計為90質量%以上,且作為雜質之P之含量為0.001質量%以下。
另外,下述專利文獻2中提出有如下負壓罐蓋用鋁合金板,其特徵在於,其係由板厚:0.22至0.25 mm之冷軋板材構成,該冷軋板材由以質量基準計含有Mg:0.80至1.50%、Mn:0.80至1.20%、Fe:0.40至0.60%、Si:0.20至0.40%及Cu:0.15至0.25%,且滿足Mn/Fe=1.5至2.5及Mg/Mn≥1.0之含量關係式,剩餘部分為鋁與不可避免之雜質的鋁合金構成,該冷軋板材之單面或兩面由有機樹脂皮膜覆蓋,且塗裝燒附後之45°凸耳率為1.5至3.0%,0至180°凸耳率為1.0至2.5%,滿足式:-0.6%≤(45°凸耳率)-(0至180°凸耳率)≤1.5%,進而相對於輥軋方向為0°之方向上之抗拉強度為270至300 MPa及耐受力為240至270 MPa。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利第5920705號公報
專利文獻2:日本專利第5898426號公報
發明欲解決之問題
另外,消耗完內容物之飲料罐(Used Beverage Cans,以下有時稱為「UBC」)以大致接近100%之比率回收,鋁製飲料罐係再生成鋁錠循環使用。罐體(罐身)通常使用Mn含量多之3000系鋁合金,罐蓋(罐端及拉環)就強度、成形性及耐腐蝕性等觀點而言,使用強度較3000系鋁合金更優異之Mg含量多之5000系鋁合金。
因此,由UBC構成之再生鋁合金成為接近佔據鋁製飲料罐整體重量之比率大之3000系鋁合金的組成,與5000系鋁合金相比Mn含量多,Mg含量少,因此難以用於罐蓋,罐蓋不得不使用新鋁錠。然而,新鋁錠之製造需要大量電力,隨之二氧化碳排放量亦大,就環境負荷之觀點而言,期望罐蓋亦可利用再生材料。
另外,可知使用由UBC構成之再生鋁合金之Mn量多之鋁合金因Al-Fe-Mn-Si系結晶物增加,形成於罐端之刻線之強度會下降,因此擔心於受到跌落衝擊等時,刻線發生計劃外斷裂,致內容物洩漏。而且,擔心於刻線加工部之內面側(罐端之內面側)、用於安裝拉環之鉚釘成形部,有機覆膜產生微裂縫,因金屬露出及經時保管而於罐端發生腐蝕。此外,Al-Fe-Mn-Si系結晶物增加之鋁合金之韌性下降,因此易產生龜裂,於使刻線斷裂來形成開口時,亦有自刻線脫軌而斷裂之擔憂。
另外,安裝於罐端之拉環自開口形成容易度及拉環強度之觀點出發,通常使用薄板,將其端部藉由彎曲加工成形鉤掛手指之握持部分,藉由捲曲加工成形其以外之部分。此時,使用Al-Fe-Mn-Si系結晶物增加之鋁合金時,擔心拉環折斷、加工部之金屬表面產生裂痕。
因此,本發明之目的在於提供一種罐蓋,其具備罐端及/或拉環,即便於含有將鋁UBC作為原料之再生鋁合金時,亦具備罐蓋所要求之耐壓強度等性能。
本發明之其他目的在於提供一種罐蓋,其具備罐端及/或拉環,即便於由含有將Mn含量多,Al-Fe-Mn-Si系結晶物多之鋁UBC作為原料之再生鋁合金的材料進行成形時,刻線強度亦高,有效防止刻線計劃外之斷裂所致之內容物洩漏、刻線加工所引起之有機覆膜之微裂縫產生,且有效防止於刻線以外之部位斷裂。
解決問題之技術手段
根據本發明,提供一種飲料食品用罐蓋,其特徵在於,其係包含罐端與用於將形成於該罐端之刻線開封之拉環的飲料食品用罐蓋,前述罐端及/或拉環由含有Mn:0.5至1.4質量%、Mg:2.0至4.5質量%、Si:0.6質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下的鋁合金構成。
本發明之飲料食品用罐蓋較佳為:
(1)
前述鋁合金含有Mn:0.5至1.0質量%、Mg:3.0至4.5質量%、Si:0.60質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下;
(2)
前述鋁合金含有Mn:0.5至1.0質量%、Mg:3.0至4.5質量%、Si:0.35質量%以下、Fe:0.6質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下;
(3)
前述鋁合金含有Mn:0.5至1.0質量%、Mg:2.0至3.0質量%、Si:0.60質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下;
(4)
前述鋁合金含有Mn:0.5至1.0質量%、Mg:2.0至3.0質量%、Si:0.35質量%以下、Fe:0.6質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下;
(5)
前述鋁合金中之Mg含量為2.0至3.0質量%,前述刻線之初始開封部分之刻線殘厚為原本板厚之71%以下;
(6)
前述鋁合金板之塗裝燒附後狀態下之輥軋0°方向之抗拉強度為350至410 MPa;
(7)
前述罐端之非加工部之厚度為0.19至0.30 mm,前述拉環之非加工部之厚度為0.24至0.35 mm;
(8)
前述罐端與前述拉環由相同鋁合金構成;
(9)
前述鋁合金含有使用完之鋁製飲料罐之再生材料;
(10)
前述鋁合金之Mn含量為0.8至1.4質量%;
(11)
前述可斷裂之刻線具有於刻線之寬度方向之垂直剖面中,刻線寬度隨著朝向下方而減小之相向的傾斜面及底面,且至少局部具有前述底面寬度為由前述傾斜面之假想延長線與經過前述底面中心之假想延長線規定的假想底面之寬度之65%以下的部分;
(12)
前述傾斜面與底面經由曲面而連續;
(13)
於前述底面中央形成有平坦部,該平坦部寬度為前述假想底面寬度之65%以下;
(14)
由前述傾斜面之假想延長線與經過前述底面中心之假想延長線規定之寬度為15至40 µm;
(15)
由前述傾斜面形成之刻線角度為40至60度;
(16)
前述可斷裂之刻線為主刻線,且具備與該主刻線鄰接且位於較主刻線更靠內側之輔助刻線,於刻線之寬度方向垂直剖面中,輔助刻線加工之金屬去除量S0為主刻線加工之金屬去除量S1之25%以上;
(17)
前述主刻線具有相對於在刻線加工部未形成刻線時之假想厚度之刻線殘厚大於主刻線殘厚率且為85%以下之高刻線殘厚部分;
(18)
前述可斷裂之刻線為主刻線,且具備與該主刻線鄰接且位於較主刻線更靠內側之輔助刻線,於前述主刻線之初始開封部分附近形成有與主刻線接近之噴出防止用刻線,該噴出防止用刻線之刻線殘厚為原本板厚之70至90%;
(19)
於前述罐端形成有用於安裝拉環之鉚釘成形部,於該鉚釘成形部,中心部相對於原本板厚之加工率為原本板厚之70%以下;
(20)
相對於前述罐端之鉚釘成形部之側壁部之內徑,前述鉚釘成形部之頂面之壓印加工區域直徑之比率為40至95%;
(21)
前述拉環於掛指部,掛指部厚度相對於原本板厚之比(掛指部厚度/原本板厚)為2以上且為拉環之捲曲部厚度相對於原本板厚之比(捲曲部厚度/原本板厚)之值以下。
另外,根據本發明,提供一種罐端之製造方法,其特徵在於,其係上述飲料食品用罐蓋之製造方法,用於形成前述可斷裂之刻線之刻線形成刀包含於刻線形成刀之寬度方向之垂直剖面中,刃寬隨著朝向前端而減小之相向的傾斜側面以及位於該傾斜側面之下端之前端部,且至少局部具有前述前端部之寬度為由前述傾斜側面之假想延長線與經過前述前端部中心之假想延長線規定的假想前端面之寬度之65%以下的部分。
本發明之罐端之製造方法較佳為:
(1)
前述前端部之兩側與前述傾斜側面以曲面連續;
(2)
於前述前端部之中央形成有平坦部,該平坦部寬度為前述假想前端面寬度之65%以下。
進而,根據本發明,提供一種飲料食品填充罐,其特徵在於,將上述飲料食品用罐蓋應用於填充有飲料食品之罐而成。
發明效果
根據本發明之飲料食品用罐蓋,即便於使用鋁UBC之再循環材料時,藉由使合金元素之各主成分處於上述範圍內,亦可獲得具有優異耐壓強度之罐端、具有優異耐折斷性之拉環。藉此,可減少二氧化碳排放量多之新鋁之使用量。
另外,本發明之飲料食品用罐蓋中,即便鋁UBC之再循環材料中之Mg量在與5000系鋁合金不同之範圍內,亦可利用該再循環材料所含之Mn獲得強度,且藉由規定罐端之原本板厚(非加工部)與刻線加工部之初始開封部分之殘厚,可提供無損耐壓強度、開口性等罐蓋所要求之性能的罐蓋。
本發明中,藉由改良形成於罐端之可斷裂之刻線(主刻線)之形態(形狀、尺寸等),即便是由將Al-Fe-Mn-Si系結晶物增加之鋁UBC作為原料之再生鋁合金構成的罐端,亦具有高刻線強度,於受到跌落衝擊等時亦有效防止刻線發生計劃外斷裂。另外,有效防止刻線加工部之背面(罐端內面側)、鉚釘頂面之有機覆膜產生微裂縫,可提供耐腐蝕性優異之罐端。此外,於刻線斷裂時亦不會產生刻線以外之部位之斷裂(脫軌)、初始開封時之所謂爆裂彈出現象,開口性亦優異。
另外,安裝於刻線之拉環亦藉由以上述方式改良捲曲部及利用彎曲加工所形成之掛指部厚度,可在維持優異開口性之同時,有效防止拉環之金屬表面產生裂痕、拉環對罐端安裝時對鉚釘造成損傷。
此外,根據本發明之罐端之製造方法,即便於使用Mn之含量多,Al-Fe-Mn-Si系結晶物易增加之鋁UBC時,亦可形成如上所述之刻線強度高之刻線。
(鋁合金)
本發明之飲料食品用罐蓋之重要特徵在於,構成罐蓋之罐端及/或拉環之鋁合金含有Mn:0.5至1.4質量%、Mg:2.0至4.5質量%、Si:0.6質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下、Cu:0.25質量%以下。
如上所述,由鋁UBC構成之再生材料中,由Mg量少且Mn量多之3000系鋁合金構成之罐體佔大部分,因此具有與3000系鋁合金近似之合金組成,但本發明之罐蓋之罐端及拉環於使用此種再生材料時,藉由調整過Mg量之上述合金組成之鋁合金,即便是含有由3000系主體之UBC構成之再生材料之情況,亦可提供耐壓強度不會下降,無蓋變形之罐端以及有效防止開口時拉環折斷等之罐蓋。
構成罐端及/或拉環之上述鋁合金中,Mn量較佳為0.5至1.4質量%,尤佳為0.5至1.0質量%之範圍內。
即,Mn係用於提高鋁合金之強度所必需之元素,若Mn量變多,則會因Al-Fe-Mn-Si系結晶物增加導致韌性下降,因此擔心罐端之刻線強度下降,刻線發生計劃外斷裂,擔心拉環於開口形成時發生拉環折斷或破裂,且擔心反復彎曲性下降。
另外,Mg係用於獲得抗拉強度、耐受力、伸長度等罐蓋所要求之強度所必需之元素,若Mg量變少,則擔心罐端於正壓罐及實施殺菌處理等時發生變形,擔心拉環之拉環折斷強度下降。而且,Mg量多於上述範圍時,擔心鑄錠開裂以及於熱軋時及罐蓋成形時開裂。因此,即便於Mn及Mg之含量在上述範圍內時,亦當Mn量多而Al-Fe-Mn-Si系結晶物易變多時,可藉由將Mg量設為2.0至3.0質量%來適當補充鋁合金之抗拉強度等,從而抑制成形時之開裂且具有優異耐壓強度。另一方面,Mn量相對較少之鋁合金藉由使Mg量為3.0至4.5質量%,亦可同樣具有優異耐壓強度。
Si及Fe係形成上述Al-Fe-Mn-Si系結晶物,成為熱軋時之再結晶核,形成各種方位之晶粒,於熱軋結束之時間點抑制向Cube方位之集中。就此種觀點而言,Si較佳為0.6質量%以下,尤佳為0.35質量%以下,Fe較佳為0.8質量%以下,尤佳為0.6質量%以下。
另外,Cu及Cr係為了增大鋁合金之強度而含有,於Cu多於上述範圍時,擔心熱軋時開裂,而於Cr多於上述範圍時,擔心產生粗大金屬間化合物。
此外,Zn、Ti係鋁合金不可避免含有之雜質,若為上述值以下,則對本發明之罐蓋無影響。
另外,本發明之罐蓋藉由如上所述根據Mn量適當調整Mg量,可利用該再循環材料所含之Mn確保強度,藉由如後所述調整形成於罐端之刻線加工部之初始開封部分之刻線殘厚等,可不產生計劃外之刻線斷裂或拉環折斷等地進行使用。
構成罐端及/或拉環之上述鋁合金藉由對由鋁UBC構成之再生材料添加Mg,且視需要含有新鋁,而調整成上述合金組成。另外,由上述鋁UBC構成之再生材料如上所述,構成罐體之3000系鋁合金為主體,因此以0.5至1.4質量%之量含有Mn。另外,作為鋁之再生材料,亦可與鋁UBC之再生材料一併使用鋁合金板製造製程及鋁製罐之製造製程中排出之廢料。
本發明之罐蓋之罐端及/或拉環之成形所使用之鋁合金板係如上所述將鋁之再生材料、視需要之新鋁溶解,且調整Mg等合金成分量後,實施熱軋及冷軋而製造。較佳為於冷軋中途進行中間退火。
對上述鋁合金板,可藉由以往周知之方法視需要實施各種表面處理後,藉由以往周知之方法形成熱塑性樹脂覆膜或塗膜等有機覆膜。
作為表面處理,可舉例磷酸鉻酸鹽處理、鋯及/或鈦之氧化物作為主成分之化學處理等以往周知之表面處理,但並不限定於此。
作為熱塑性樹脂覆膜,可舉例:聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、離子聚合物等烯烴系樹脂膜;聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯膜;尼龍6、尼龍6,6、尼龍11、尼龍12等聚醯胺膜;聚氯乙烯膜、聚偏二氯乙烯膜等。該熱塑性樹脂膜可為未延伸或雙軸延伸者。
另外,作為可形成塗膜之塗料,可舉例:苯酚-環氧基、胺基-環氧基等改質環氧塗料;氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化物、氯乙烯-乙酸乙烯酯-順丁烯二酸酐共聚物、環氧基改質-、環氧胺基改質-、環氧苯酚改質-乙烯基塗料或改質乙烯基塗料;丙烯酸塗料;苯乙烯-丁二烯系共聚物等合成橡膠系塗料等。
本發明之罐蓋之罐端及/或拉環之成形所使用之鋁合金板於塗裝燒附有環氧系塗料、聚酯系塗料等之塗裝鋁合金板之狀態下,輥軋0°方向上之板之抗拉強度較佳為350至410 MPa,尤佳為370至400 MPa之範圍內。藉由使抗拉強度在上述範圍內,亦可用作正壓罐用罐蓋。
關於鋁合金板之厚度,作為罐端材之板厚較佳為0.19至0.30 mm之範圍內,作為拉環材之板厚較佳為0.24至0.35 mm之範圍內,但並不限定於此。
本發明中,罐端及拉環最佳為均由具有上述組成之鋁合金構成,較佳為至少罐端由具有上述組成之鋁合金構成。另外,罐端及拉環並非必須為同一組成,但就生產性、經濟性之觀點而言,較佳為同一組成之鋁合金。
(罐端及拉環)
本發明之罐蓋只要具有罐端與用於將形成於罐端之刻線斷裂而形成開口之拉環,則其形態並無限定,可採用各種形態。
圖1係表示本發明之罐蓋之一例之圖,(A)為俯視圖,(B)為剖視圖。
整體以1表示之罐蓋係包含罐端2及利用鉚釘3固定於該罐端2之拉環4之留置式拉環的罐蓋。
罐端2具有圓形之中心面板21、自中心面板21之周緣向下方突出之夾頭壁圓弧(chuck wall radius)22、自夾頭壁圓弧22之外側壁立起之夾頭壁23、及與夾頭壁23連續地形成之捲封面板24。
於中心面板21形成有刻線25,該刻線25包含主刻線25a與設於主刻線25a之內側之輔助刻線25b。輔助刻線25b用於防止主刻線於加工時開裂,較主刻線25a更淺且不會斷裂。
另一方面,拉環4具備拉環本體41、形成於成為內容物注出方向側之位置之圓弧狀拉環最前部42、形成於拉環最前部42之相反側之掛指部(握持部)43、及利用鉚釘3固定拉環本體41之固定部44。而且,拉環本體41係於握持部43之外周緣45實施有彎曲加工,於握持部43以外之外周緣跨及全周形成有向下方折返之捲曲部46。
如上所述,本發明之罐蓋為了實現罐端及拉環所要求之耐壓強度等,有效的是構成罐端及拉環之鋁合金根據Mn量來調整Mg量,進而藉由調整形成於罐端之刻線加工部之初始開封部分之刻線殘厚,可抑制計劃外之刻線斷裂,且使開口性提高,有效防止拉環破裂等發生。
即,刻線加工部之開口初始部由於位於拉環正下方,因此有附著水滴之情況等,以往罐蓋所使用之5000系鋁合金由於Mg含量多,因此對於水分之敏感性高,若減薄刻線殘厚,則擔心應力腐蝕開裂,而Mg量在上述範圍內之鋁合金無應力腐蝕開裂之擔憂,因此可減薄開口初始部之刻線殘厚,以較少力氣便可形成開口。另一方面,Mn量多且Al-Fe-Mn-Si系結晶物多之鋁合金有韌性差之傾向,因此有拉環之開口時易發生拉環破裂之傾向,由於如上所述以較少力氣便可形成開口,因此Mg量少之鋁合金亦可有效防止拉環破裂之發生。
圖2係示意性表示罐端之刻線形成部分之局部剖視圖,具體而言,如圖2所示,理想的是以形成有刻線25之刻線加工部之初始開封部分之刻線殘厚(刻線加工部之厚度)t
1相對於罐端2之中心面板21之非加工部(原本板厚)t
0之比率{(t
1/t
0)×100 (%)}成為71%之方式形成刻線。
刻線殘厚相對於罐端原本板厚t
0之比率根據原本板厚之不同而不同,隨著原本板厚變厚,該比率變小,具體而言,較佳為於罐端之原本板厚為0.19 mm至0.30 mm之範圍內,在原本板厚大於0.190 mm且為0.200 mm以下時為71%以下,在原本板厚大於0.200 mm且為0.210 mm以下時為68%以下,在原本板厚大於0.210 mm且為0.220 mm以下時為64%以下,在原本板厚大於0.220 mm且為0.230 mm以下時為61%以下,在原本板厚大於0.230 mm且為0.240 mm以下時為59%以下,在原本板厚大於0.240 mm且為0.250 mm以下時為56%以下,在原本板厚大於0.250 mm且為0.260 mm以下時為54%以下,在原本板厚大於0.260 mm且為0.270 mm以下時為52%以下,在原本板厚大於0.270 mm且為0.280 mm以下時為50%以下,在原本板厚大於0.280 mm且為0.290 mm以下時為48%以下,在原本板厚大於0.290 mm且為0.300 mm以下時為47%以下。
此外,與可斷裂之主刻線一併形成之與主刻線鄰接且位於較主刻線更靠內側之輔助刻線較佳為相對於原本板厚為主刻線之殘厚率以上且90%以下之範圍內,且其寬度亦較佳為50至110 µm之範圍內。
另外,刻線殘厚、刻線寬度不一定必須自刻線之起始端至終端均相同,亦可根據初始開封部、刻線之位置而適當變更。
本發明之飲料食品用罐蓋所使用之罐端如上所述,藉由改良形成於罐端之可斷裂之刻線(主刻線)之刻線殘厚、刻線形狀等,即便是由將Al-Fe-Mn-Si系結晶物增加之鋁UBC作為原料之再生鋁合金構成的罐端,亦可提高刻線強度,如後所述可有效防止刻線加工部之背面(罐端內面側)之有機覆膜產生微裂縫、刻線斷裂時脫軌、或初始開封時之所謂爆裂彈出現象等。
[刻線形狀]
本發明之罐端中,根據表示刻線之寬度方向上之軸向剖面之圖3可知,較佳為主刻線25a之至少局部具有刻線寬度隨著朝向下方而減小之相向的傾斜面26a、26b與中央具有平坦面27a之底面27,傾斜面26a、26b與底面27經由曲面R連續,且至少局部具有底面之平坦面27a之寬度W1為由傾斜面26a、26b之假想延長線La、Lb與經過底面27之中心之假想延長線Lc規定的假想底面27之寬度W0之65%以下的部分。
如上所述,可斷裂之主刻線形成為傾斜面與底面經由曲面連續,底面寬度(圖2所示之具體例中為平坦部27a之寬度)成為假想底面之65%以下,藉此可提高刻線強度,即便於填充有內容物之狀態下受到跌落衝擊或運輸時之振動等時亦可有效防止刻線斷裂。
即,根據後述實施例之結果可知,若平坦面之寬度W1大於上述範圍,則有內容物自刻線產生洩漏之擔憂。
另外,上述底面寬度為除將傾斜面與底面連結之曲面以外之底面中央之距離,如圖2所示,中央具有平坦面時為平坦面之寬度,該寬度包含儘可能接近零之情況,此時,底面成為與上述曲面連續之大致弧狀。
另外,圖示之本發明之較佳實施方式中,刻線之傾斜面與底面經由曲面連續,但即便是傾斜面與底面之間不介隔曲面時,亦有時根據刻線殘厚較厚之情況、或由傾斜面及底面形成之角度,而獲得與介隔曲面時同樣之效果。
本發明之罐端中,就提高刻線強度之觀點而言,主刻線之底面之平坦面在上述數值範圍內之部分較佳為跨及主刻線之整個區域而形成,但亦可例如局部形成於開口後半部分等刻線殘厚較少之薄壁部分等。
另外,刻線底面之假想底面寬度W0較佳為15至40 µm之範圍內。藉此,於刻線部內面側(罐端之背面側)之有機覆膜(熱塑性樹脂覆膜或塗膜)不會產生微裂縫,有效防止罐端內面之金屬露出,可提供耐腐蝕性優異之罐端。
於假想底面寬度W0小於上述範圍時,雖亦取決於所使用之材料,但有產生應力腐蝕開裂之擔憂,另一方面,於大於上述範圍時,與在上述範圍內時相比有於刻線部內面側產生微裂縫之擔憂。
此外,由刻線之傾斜面26a、26b形成之刻線角度θ較佳為40至60度之範圍內。藉由刻線角度θ在上述範圍內,刻線部內面側(罐端之背面側)之有機覆膜不會產生微裂縫,有效防止罐端內面之金屬露出,可提供耐腐蝕性優異之罐端。
若刻線角度大於上述範圍,則有刻線部內面側(罐端之背面側)之有機覆膜產生微裂縫之擔憂,若刻線角度小於上述範圍,則擔心刻線形成刀因長期使用而產生刀尖缺失、從根部產生缺損或龜裂等損傷。
[刻線之金屬去除量]
關於本發明所使用之罐端,亦如圖1所示,本發明之罐端較佳為與前述可斷裂之主刻線一併具備與主刻線鄰接且位於較主刻線更靠內側之輔助刻線。該輔助刻線係為了防止主刻線於加工時開裂而設置,其本身不會斷裂,因此刻線殘厚率較主刻線更高,本發明中尤其就防止主刻線內面側(罐端之內面側)之有機覆膜產生微裂縫之觀點而言,理想的是以於刻線之寬度方向垂直剖面中,輔助刻線藉由刻線加工之金屬去除量S0為主刻線藉由刻線加工之金屬去除量S1之25%以上的方式形成輔助刻線。
即,如圖4所示,將主刻線25a及輔助刻線25b之寬度方向垂直剖面中各刻線之截面積S0及S1定義為金屬去除量,較佳為以輔助刻線25b之金屬去除量S1相對於主刻線25a之金屬去除量S0之比率[(S1/S0)×100]為25%以上,尤其是25至200%之範圍內的方式形成主刻線及輔助刻線。於輔助刻線之金屬去除量小於上述範圍時,擔心主刻線內面側(罐端內面側)之有機覆膜產生微裂縫。另外,雖即便多於上述範圍,罐端亦不會產生缺陷,但成形負荷大,擔心刻線形成工具有破損風險。
另外,主刻線及輔助刻線之去除量不需要自刻線之起始端至終端為固定,亦可根據部位而有所不同。
此外,只要去除量之比率在上述範圍內即可,刻線之剖面形狀可為任意。
[高刻線殘厚部分]
另外,如上所述內容物為啤酒或碳酸飲料等般罐內成為正壓時,於刻線之初始開封時,在內壓釋放之同時因該氣壓而將開口預定部急遽地向上方推,導致刻線斷裂,有可能順勢產生該開口預定部自面板部分離並被吹飛之所謂爆裂彈出現象。藉由在主刻線之局部設置高刻線殘厚部分,可防止此種爆裂彈出現象。
本發明中,如表示主刻線25a之刻線長度方向之軸向剖面之圖5所示,主刻線25a中局部形成有刻線殘厚較主刻線大之高刻線殘厚部分26,該高刻線殘厚部分26之刻線殘厚率較佳為高於主刻線之刻線殘厚率且為85%以下。
即,如圖5所示,主刻線25a之刻線殘厚率R1為主刻線殘厚(t1:刻線加工部之厚度)相對於未形成刻線25a時之假想厚度(t0)之比率[(t1/t0)×100 (%)],另一方面,高刻線殘厚部分26之刻線殘厚率R2以高刻線殘厚部分之殘厚(t2)相對於未形成刻線25a時之假想厚度(t0)之比率[(t2/t0)×100 (%)]表示,本發明中,以R1<R2≤85%之方式形成有高刻線殘厚部分。
另外,高殘厚刻線部分只要高於主刻線之刻線殘厚率且為85%以下,則與主刻線殘厚之關係性可為任意,但若距主刻線之階差量(圖2中之殘厚差(t2-t1))過大,則開口動作不順滑,開口所需之力變大,因此與主刻線之殘厚差較佳為50 µm以下。
根據後述實施例之結果亦可知,藉由使刻線殘厚率在上述範圍內,刻線不會脫軌而可順利地斷裂。即,於形成有刻線殘厚率為85%以下之高刻線殘厚部分時,即便是由含有Mn之含量多,Al-Fe-Mn-Si系結晶物易增加之鋁UBC之鋁合金構成的罐端亦會進行順利之刻線斷裂而刻線以外之部分不會斷裂。
另一方面,高刻線殘厚部分之刻線殘厚率大於上述範圍時,擔心刻線之斷裂於高刻線殘厚部分26停止,反而自該部分脫出導致罐端之斷裂。
另外,高刻線殘厚部分之刻線長度方向之長度(圖5中以L表示)可根據高刻線殘厚部分之殘厚率、形成位置、要求之耐爆裂彈出效果等而適當變更,較佳為3至10 µm之範圍內。
圖6係用於説明形成於圖1之利用鉚釘3安裝拉環之部分附近之刻線的局部放大俯視圖。圖6中,以虛線表示外緣之區域A係伴隨鉚釘成形之壓印加工區域,該區域內之板厚藉由壓印加工較其他部位板厚減小。根據圖6可知,壓印加工區域A內形成有主刻線25a及輔助刻線25b,於壓印加工區域A內之主刻線25a形成有高刻線殘厚部分,圖6中28a至28b形成有高刻線殘厚部分。至位於較壓印加工區域A更靠外側之28b之位置形成有高刻線殘厚部分,28b係維持構成罐端之鋁合金板之原本板厚的部分。
另外,本發明中,高刻線殘厚部分之殘厚率以形成高刻線殘厚部分之部位之未形成刻線時之假想厚度為基準,因此於如圖6般成為基準之假想厚度(t0)不同之部位分別形成高刻線殘厚部分時,均可對於主刻線形成有效之高刻線殘厚部分。即,高刻線殘厚刻線之開始點28a可在區域A內亦可在外。設置該高殘厚刻線之部位、個數可為任意,但較佳為設於開口初始部或壓印區域部周邊。
[噴出防止用刻線]
另外,如上所述內容物為啤酒或碳酸飲料等般罐內成為正壓時,於刻線之初始開封時,在內壓釋放之同時因該氣壓而將開口預定部急遽地向上方推,導致刻線斷裂,有可能順勢產生該開口預定部自面板部分離並被吹飛之所謂爆裂彈出現象。
本發明所使用之罐端中,藉由在刻線之初始開封部分附近部分形成橫跨輔助刻線且與主刻線接近之刻線殘厚率為原本板厚之70至90%的刻線(噴出防止用刻線),可防止此種爆裂彈出現象。即,輔助刻線係為了防止主刻線於加工時開裂而設置,其本身不會斷裂,且橫跨該輔助刻線之方向之刻線於阻止內壓釋放所引起之主刻線斷裂之進行及開口預定部之上升的方向上延伸,因此可有效防止爆裂彈出現象。該噴出防止用刻線之刻線殘厚小於上述範圍時,擔心噴出防止用刻線內面側(罐端之內面)之有機覆膜產生微裂縫,另一方面,若噴出防止用刻線之殘厚率大於上述範圍,則無法充分獲得耐爆裂彈出效果。另外,噴出防止用刻線係接近主刻線而設置,亦可設於不橫跨輔助刻線之位置,即主刻線之外側,該部位並無限定,但較佳為形成於刻線初始開封部分附近部分。
[鉚釘]
本發明所使用之罐端如後所述,於將鋁合金板加壓成形而成之外殼藉由鉚釘成形加工,成形鉚釘成形部,然後將拉環嵌合於鉚釘成形部後,一邊按壓鉚釘成形部之頂面一邊緊固鉚釘成形部,藉此利用鉚釘進行拉環安裝,本發明之罐端中,如圖7所示,較佳為鉚釘成形部30之中心厚度(即,緊固鉚釘成形部後之鉚釘成形部之中心厚度t3)為原本板厚t0之30%以上。藉此,有效防止鉚釘頂面中心部之有機覆膜產生微裂縫。
另外,如上所述,藉由對鉚釘成形部進行緊固而安裝有拉環之罐端如作為拉環安裝部分之放大剖面照片之圖8所示,罐端1之鉚釘成形部30之頂面31之實施有壓印加工的中心區域(圖8中,以直徑D1所示之區域)較其周圍更薄壁化。本發明中,該中心區域之直徑D1相對於鉚釘成形部30之側壁部32之內徑D2的比率[(D2/D1)×100]較佳為40至95%。藉此,有效防止鉚釘成形部之有機覆膜產生微裂縫。
中心區域D1之比率少於上述範圍時,擔心中心區域之有機覆膜產生微裂縫,另一方面,中心區域之比率多於上述範圍時,擔心中心區域D1之外緣部之有機覆膜產生微裂縫。
[拉環]
本發明之罐蓋中,拉環如上所述可由以往用作拉環之5000系鋁合金或前述鋁合金成形。
本發明之罐蓋之掛指部中,掛指部厚度相對於原本板厚之比(掛指部厚度/原本板厚)較佳為2以上且為拉環之捲曲部厚度相對於原本板厚之比(捲曲部厚度/原本板厚)之值以下。
即,圖9係表示本發明之罐蓋所使用之拉環之一例的圖,(A)為俯視圖,(B)為剖視圖,如圖9(B)所示,藉由彎曲加工而成之掛指部(握持部)43之厚度t4、拉環最前部42之捲曲部46之厚度t5相對於用於形成拉環之拉環材之厚度即原本板厚t0而言,(掛指部厚度t4/原本板厚t0)為2以上且為拉環之捲曲部厚度相對於原本板厚之比(捲曲部厚度t5/原本板厚t0)之值以下。t4/t0之值小於2時,擔心彎曲加工時金屬表面產生裂痕,另一方面,大於t5/t0時,擔心於拉環安裝時對鉚釘成形部進行緊固時拉環之位置偏移,無法將拉環自鉚釘之根部插入,產生鉚釘損傷等成形不良。
(罐端之製造方法)
本發明之罐端之製造方法中,除了使用後述特定刻線形成刀以外,與以往周知之罐端之製造方法相同。即,將鋁合金板等金屬板利用加壓成形製程衝壓成圓形,且成形為具有前述捲封面板部、夾頭壁圓弧部等之外殼之形狀,利用襯裡製程對捲封面板部之溝槽使用混合物。然後,成形圓柱狀之鉚釘用突出部,利用刻線形成製程自罐端之外面側進行刻線之刻設。最後,將拉環嵌合於鉚釘用突出部後,緊固該鉚釘用突出部之頭部而安裝拉環,藉此製造成可安裝於罐體之罐端,但並不限定於此。
本發明中,上述製造方法中之刻線形成製程所使用之刻線形成刀之重要特徵如圖10所示,包含於刻線形成刀50之寬度方向之垂直剖面中,刃寬隨著朝向前端而減小之相向的傾斜側面51a、51b及位於傾斜側面51a、51b之下端之前端部52,且至少局部具有前端部52之寬度w1為由傾斜側面51a、51b之假想延長線La、Lb與經過前端部52之中心之假想延長線Lc規定的假想前端面之寬度W0之65%以下的部分。
另外,上述前端部之寬度係除將傾斜側面與前端部連結之曲面以外之前端部中央的距離,如圖10所示,中央具有平坦面52a時為平坦面之寬度,該寬度包含儘可能接近於零之情況,此時,前端面成為與上述曲面連續之大致弧狀。
另外,圖10所示之較佳實施方式中,前端部52之兩側與傾斜側面51a、51b經由曲面R連續,但即便於前端部之兩側與傾斜側面之間不介隔曲面時,亦有時根據使刻線殘厚變厚之情況、或由傾斜側面及前端部形成之角度,而獲得與介隔曲面時同樣之效果。
於對罐端進行刻線加工時,藉由使用具有上述特徵之刻線形成刀,而形成反映出如上所述之刻線形成刀之特徵的刻線。藉此,可形成如上所述之刻線強度提高之刻線,且可防止刻線加工部之內面側產生微裂縫。
另外,由圖10所示之刻線形成刀之傾斜側面51a、51b之假想延長線La、Lb與經過刻線形成刀之前端部52之中心之假想延長線Lc規定的假想前端之寬度W0較佳為15至40 µm之範圍內。藉此,刻線部內面側(罐端之背面側)之有機覆膜(熱塑性樹脂覆膜或塗膜)不會產生微裂縫,有效防止罐端內面之金屬露出,可成形耐腐蝕性優異之罐端。
假想前端之寬度W0小於上述範圍時,雖亦取決於所使用之材料,但擔心罐端產生應力腐蝕開裂,另一方面,大於上述範圍時,與在上述範圍內時相比擔心刻線部內面側產生微裂縫。
此外,由圖10所示之刻線形成刀之傾斜側面51a、51b形成之刻線形成刀之角度θ較佳為40至60度。藉由使刻線形成刀之角度θ在上述範圍內,刻線部內面側(罐端之背面側)之有機覆膜不會產生微裂縫,有效防止罐端內面之金屬露出,可成形耐腐蝕性優異之罐端。
若刻線形成刀之角度大於上述範圍,則擔心刻線部內面側(罐端之背面側)之有機覆膜產生微裂縫,若刻線角度小於上述範圍,則擔心刻線形成刀因長期使用而產生刀尖缺失、從根部產生缺損或龜裂等損傷。
另外,鉚釘成形加工中,如圖7所示,使拉環4嵌合於成形有鉚釘成形部30之外殼2後,藉由一邊自上方按壓鉚釘成形部30之頂面一邊緊固鉚釘成形部之鉚釘成形加工,而利用鉚釘將拉環安裝於外殼,此時,本發明中,較佳為以鉚釘中心部相對於原本板厚之加工率成為70%以下之方式、尤其是40至70%之範圍內之方式進行加工。另外,如圖8所示,鉚釘頂面部之壓印加工中,較佳為以鉚釘成形部30之頂面31之中心區域之直徑D1相對於鉚釘成形部30之側壁部32之內徑D2的比率[(D2/D1)×100]成為40至95%的方式進行壓印。藉此,可有效防止鉚釘成形部之有機覆膜產生微裂縫。
實施例
(實驗例1)
使用表1所示之組成之鋁合金板No.1至7及作為罐端・拉環用通用材之5182材(均為於冷軋中途進行過中間退火之鋁合金板板厚0.235 mm)以及作為罐身用通用材之3104材(板厚0.235 mm),製作204直徑外殼,使用具有刻線形成刀(刃寬35 µm,傾斜面角度50度)之刻線加工工具形成刻線,而製成罐端。
另外,同樣使用表1所示之組成之鋁合金板No.1至7、5182材及3104材(板厚分別為0.235 mm),製作圖9所示之形狀之拉環,安裝於上述罐端,而製成罐蓋。
將所獲得之罐蓋安裝於無縫罐之開口,填充350 ml冷卻至5℃之啤酒。
[罐端及拉環之成形評價]
對於以上述方式獲得之各罐端,將罐端之夾頭壁圓弧部表面於顯微鏡觀察中可見裂痕者評價為「×」,無裂痕者評價為「〇」,從而評價罐端成形不良。將結果示於表1。
對以上述方式獲得之各拉環之掛指部表面進行顯微鏡觀察,將可見裂痕者評價為「×」,將無裂痕者評價為「〇」,從而評價拉環成形不良。將結果示於表1。
[耐壓強度測定]
對以上述方式獲得之啤酒填充罐之罐主體開孔,連接管道,利用空氣以升壓速度為每秒約0.33 kgf/cm
2進行加壓,確認蓋翻轉時之峰值。將超過5.5 kgf/cm
2之情況表示為「〇」,將低於5.5 kgf/cm
2之情況表示為「×」,從而評價耐壓強度。將結果示於表1。
[表1]
(實驗例2)
合金種類 | 化學成分值(質量%) | 罐端成形不良 | 耐壓強度≧5.5 kgf/cm 2 | 拉環成形不良 | ||||
Si | Fe | Cu | Mn | Mg | ||||
No.1 | 0.3 | 0.5 | 0.2 | 0.9 | 3.0 | 〇 | 〇 | 〇 |
No.2 | 0.3 | 0.5 | 0.2 | 0.9 | 2.3 | 〇 | 〇 | 〇 |
No.3 | 0.3 | 0.5 | 0.2 | 0.9 | 2.0 | 〇 | 〇 | 〇 |
No.4 | 0.3 | 0.5 | 0.2 | 0.9 | 1.7 | 〇 | × | 〇 |
No.5 | 0.2 | 0.4 | 0.1 | 0.5 | 3.3 | 〇 | 〇 | 〇 |
No.6 | 0.2 | 0.4 | 0.1 | 0.5 | 4.5 | 〇 | 〇 | 〇 |
No.7 | 0.2 | 0.4 | 0.1 | 0.5 | 4.7 | × | 〇 | × |
5182材(罐端・拉環通用材) | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.3 | 4.5 | 〇 | 〇 | 〇 |
3104材(罐身通用材) | 0.3 | 0.5 | 0.2 | 1.0 | 1.2 | 〇 | × | 〇 |
使用板厚為0.235 mm之鋁合金板S(Mn:0.9質量%,Mg:2.3質量%,Si:0.3質量%,Fe:0.5質量%,Cu:0.2質量%,Cr:0.01質量%,Zn:0.14質量%,Ti:0.01質量%),製作204直徑外殼。依照常規方法於所獲得之外殼形成刻線,安裝拉環而製成罐蓋。
將上述中獲得之罐蓋安裝於無縫罐之開口,填充350 ml冷卻至5℃之啤酒。
[振動試驗]
對於具有表2所示之開口初始部之刻線殘存率的啤酒填充罐,使用振動試驗機(振研股份有限公司製電動型振動試驗機)於下述條件下實施。
振動方向:罐軸方向,振動頻率:10 Hz,振動時間:60分鐘,振幅:5 mm,堆疊數:24罐為3c/s,罐溫:30℃,內壓:約300 kPa
將自刻線部未產生洩漏者評價為「〇」,將產生洩漏者評價為「×」。
[倒立跌落試驗]
對於具有表3所示之最薄壁部之刻線殘存率的啤酒填充罐,於罐溫30℃,內壓約300 kPa條件下自150 cm之高度以罐端側朝下面使其跌落,確認自刻線部之啤酒洩漏。將未產生洩漏者評價為「〇」,將產生洩漏者評價為「×」。
[開口試驗]
對於表2及表3所示之啤酒填充罐,進行開口形成,將正常開口之情況評價為「〇」,將未正常開口(無法初始開口,脫軌,或僅開口至中途等)之情況評價為「×」。
[表2]
相對於刀尖底面(刃寬)之平坦部之比率[%] | 開口初始部之刻線殘存率[%] | 振動試驗中自刻線之洩漏 | 開口不良 |
95 | 43 | × | 〇 |
47 | × | 〇 | |
51 | × | 〇 | |
55 | 〇 | 〇 | |
90 | 43 | × | 〇 |
47 | × | 〇 | |
51 | × | 〇 | |
55 | 〇 | 〇 | |
80 | 43 | × | 〇 |
47 | × | 〇 | |
51 | 〇 | 〇 | |
65 | 43 | 〇 | 〇 |
47 | 〇 | 〇 | |
51 | 〇 | 〇 | |
45 | 43 | 〇 | 〇 |
47 | 〇 | 〇 | |
51 | 〇 | 〇 | |
25 | 43 | 〇 | 〇 |
47 | 〇 | 〇 | |
51 | 〇 | 〇 | |
10 | 43 | 〇 | 〇 |
47 | 〇 | 〇 | |
51 | 〇 | 〇 | |
0 | 43 | 〇 | 〇 |
47 | 〇 | 〇 | |
51 | 〇 | 〇 |
[表3]
(實驗例3)
相對於刀尖底面(刃寬)之平坦部之比率[%] | 最薄部之刻線殘存率[%] | 倒立跌落時自刻線之洩漏 | 開口不良 |
95 | 34 | × | 〇 |
37 | × | 〇 | |
39 | × | 〇 | |
41 | 〇 | 〇 | |
90 | 34 | × | 〇 |
37 | × | 〇 | |
39 | × | 〇 | |
41 | 〇 | 〇 | |
80 | 34 | × | 〇 |
37 | × | 〇 | |
39 | 〇 | 〇 | |
65 | 34 | 〇 | 〇 |
37 | 〇 | 〇 | |
39 | 〇 | 〇 | |
45 | 34 | 〇 | 〇 |
37 | 〇 | 〇 | |
39 | 〇 | 〇 | |
25 | 34 | 〇 | 〇 |
37 | 〇 | 〇 | |
39 | 〇 | 〇 | |
10 | 34 | 〇 | 〇 |
37 | 〇 | 〇 | |
39 | 〇 | 〇 | |
0 | 34 | 〇 | 〇 |
37 | 〇 | 〇 | |
39 | 〇 | 〇 |
於實驗例2中獲得之204直徑外殼(鋁合金板S)與由板厚為0.235 mm之5182材構成之204直徑外殼,使用圖3所示之W0之值為表4所示之值之刻線加工工具形成主刻線。相對於刀尖底面(刃寬)之平坦部之比率為65%。
對罐端之主刻線部背面之表面進行確認,利用顯微鏡觀察確認有機覆膜之微裂縫之有無。表4中將無微裂縫者表示為「〇」,將產生微裂縫者表示為「×」。
另外,將刻線形成後之罐端安裝有拉環之罐蓋安裝於無縫罐之開口,填充350 ml冷卻至5℃之啤酒。然後,於37℃ 80% RH之環境中保管2週。表4中將未產生洩漏者作為有應力腐蝕開裂耐性以「〇」表示,將產生洩漏者作為無應力腐蝕耐性以「×」表示。
[表4]
(實驗例4)
材料 | 交點A-A'之寬度µm | 刻線部內面側之有機覆膜之微裂縫 | 因應力腐蝕開裂所致之洩漏 |
鋁合金板S | 50 | × | 〇 |
45 | × | 〇 | |
40 | 〇 | 〇 | |
35 | 〇 | 〇 | |
30 | 〇 | 〇 | |
25 | 〇 | 〇 | |
20 | 〇 | 〇 | |
15 | 〇 | 〇 | |
5182材 | 45 | 〇 | 〇 |
40 | 〇 | 〇 | |
20 | 〇 | × |
於實驗例2中獲得之204直徑外殼,使用圖3所示之刻線角度θ之值為表5所示之值之刻線加工工具形成主刻線。相對於刀尖底面(刃寬)之平坦部之比率為65%。
對罐端之主刻線部背面之表面進行確認,利用顯微鏡觀察確認有機覆膜之微裂縫之有無。表5中將無微裂縫者表示為「〇」,將產生微裂縫者表示為「×」。
[表5]
(實驗例5)
刻線刀錐形部之角度(θ)° | 刻線部內面側之塗膜之微裂縫 |
40 | 〇 |
45 | 〇 |
50 | 〇 |
55 | 〇 |
60 | 〇 |
65 | × |
於實驗例2中獲得之204直徑外殼(鋁合金板S),使用刻線加工工具形成分別具有表6所示之去除量之主刻線及輔助刻線。而且,安裝由5000系鋁合金板(5182材)構成之拉環,製成罐蓋。
對罐端之主刻線部背面之表面進行確認,利用顯微鏡觀察確認有機覆膜之微裂縫之有無。表6中將無微裂縫者表示為「〇」,將產生微裂縫者表示為「×」。
[表6]
(實驗例6)
主刻線之金屬去除量[mm 2] | 0.0135 | 0.0135 | 0.0135 | 0.0135 | 0.0135 | 0.0143 | 0.015 | 0.0166 | 0.0166 |
輔助刻線之金屬去除量[mm 2] | 0.0273 | 0.026 | 0.0247 | 0.0234 | 0.0221 | 0.0221 | 0.0221 | 0.0221 | 0.0208 |
相對於主刻線去除量之輔助刻線去除量比率 | 202% | 193% | 183% | 173% | 164% | 155% | 147% | 133% | 125% |
有機被膜之微裂縫有無 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
主刻線之金屬去除量[mm 2] | 0.0166 | 0.0166 | 0.0166 | 0.0166 | 0.0166 | 0.0166 | 0.0166 | 0.0166 | 0.0166 |
輔助刻線之金屬去除量[mm 2] | 0.0182 | 0.0135 | 0.0103 | 0.0089 | 0.0076 | 0.0063 | 0.0052 | 0.0041 | 0.0031 |
相對於主刻線去除量之輔助刻線去除量比率 | 110% | 81% | 62% | 54% | 46% | 38% | 31% | 25% | 19% |
有機被膜之微裂縫有無 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | × |
於實驗例2中獲得之204直徑外殼(鋁合金板S),形成具有表7所示之刻線殘存率之噴出防止用刻線、輔助刻線及主刻線(刻線殘存率50%)。而且,安裝由5000系鋁合金板(5182材)構成之拉環,製成罐蓋。
為了評價所獲得之罐蓋之爆裂彈出耐性,將罐蓋安裝於無縫罐,對罐主體開孔並連接管道,利用空氣以升壓速度為每秒約0.33 kgf/cm
2進行加壓,一邊確認壓力計之值一邊施加內壓至5.5 kgf/cm
2。於該狀態下進行開口,確認是否正常開口。將未產生爆裂彈出之情況表示為「〇」,將產生爆裂彈出之情況表示為「×」,將結果示於表7。
[表7]
(實驗例7)
噴出防止用刻線殘存率(%) | 噴出防止用刻線內面側之塗膜微裂縫產生之有無 | 耐爆裂彈出效果 |
65 | × | 〇 |
70 | 〇 | 〇 |
75 | 〇 | 〇 |
80 | 〇 | 〇 |
85 | 〇 | 〇 |
90 | 〇 | 〇 |
95 | 〇 | × |
於實驗例2中獲得之204直徑外殼(鋁合金板S),以鉚釘頂面之加工率成為表8所示之值之方式利用加壓成形機實施鉚釘成形。利用顯微鏡觀察確認鉚釘頂面中心部之有機覆膜之微裂縫產生之有無。表8中將無微裂縫者表示為「〇」,將產生微裂縫者表示為「×」。
[表8]
(實驗例8)
頂面中央部加工率% | 鉚釘頂面中心部之有機覆膜之微裂縫 |
40 | 〇 |
50 | 〇 |
60 | 〇 |
70 | 〇 |
80 | × |
於實驗例2中獲得之204直徑外殼(鋁合金板S),利用以圖8所示之D2/D1之值成為表9所示之比率之方式進行設計的工具成形蓋。利用顯微鏡觀察確認圖8中之D1區域中心部及D1區域外緣部之有機覆膜。表9中將無微裂縫者表示為「〇」,將產生微裂縫者表示為「×」。
[表9]
(實驗例9)
壓印部比率 | D1區域中心部之塗膜表面微裂縫 | D1區域外緣部之塗膜表面微裂縫 |
97% | × | 〇 |
95% | 〇 | 〇 |
90% | 〇 | 〇 |
80% | 〇 | 〇 |
70% | 〇 | 〇 |
60% | 〇 | 〇 |
50% | 〇 | 〇 |
40% | 〇 | 〇 |
35% | 〇 | × |
使用板厚為0.330 mm及0.279 mm之鋁合金板S,如表10及11所示般使拉環最前部之厚度固定,改變掛指部(握持部)之厚度而成形圖9所示之形狀之拉環。將該拉環安裝於實驗例1中獲得之204直徑外殼(鋁合金板S)而製成罐蓋。利用顯微鏡觀察確認拉環掛指部之有機覆膜之微裂縫有無。將無微裂縫者評價為「〇」,將產生微裂縫者評價為「×」並示於表10及11。
另外,確認有無鉚釘損傷,從而確認成形不良之有無。表10及11中將無成形不良者表示為「〇」,將有損傷等者表示為「×」。
[表10]
原本板厚 | 0.33 | 厚度 | 厚度比 | 裂痕 | 鉚釘成形時不良 |
捲曲部:46之厚度:t5 | 1.6 | 485% | - | - | |
握持部:43之厚度:t4 | 1.8 | 545% | 〇 | × | |
1.7 | 515% | 〇 | × | ||
1.6 | 485% | 〇 | 〇 | ||
1.5 | 455% | 〇 | 〇 | ||
1.2 | 364% | 〇 | 〇 | ||
1 | 303% | 〇 | 〇 | ||
0.8 | 242% | 〇 | 〇 | ||
0.75 | 227% | 〇 | 〇 | ||
0.66 | 200% | 〇 | 〇 | ||
0.6 | 182% | × | 〇 | ||
0.4 | 121% | × | 〇 |
[表11]
原本板厚 | 0.279 | 厚度 | 厚度比 | 裂痕 | 鉚釘成形時不良 |
捲曲部:46之厚度:t5 | 1.6 | 573% | - | - | |
握持部:43之厚度:t4 | 1.8 | 645% | 〇 | × | |
1.7 | 609% | 〇 | × | ||
1.6 | 573% | 〇 | 〇 | ||
1.5 | 538% | 〇 | 〇 | ||
1.2 | 430% | 〇 | 〇 | ||
1 | 358% | 〇 | 〇 | ||
0.8 | 287% | 〇 | 〇 | ||
0.7 | 251% | 〇 | 〇 | ||
0.6 | 215% | 〇 | 〇 | ||
0.5 | 179% | × | 〇 | ||
0.4 | 143% | × | 〇 |
接觸到本發明的人可藉由對以上揭示之內容適當選擇部分要素使用,而獲得與該選擇要素相應之優點,可藉由組合使用多種要素而獲得協同效益。
產業上之可利用性
本發明之罐蓋即便於使用鋁UBC之再循環材料時,由於調整了合金元素之量,因此可獲得具有優異耐壓強度之罐端、具有優異耐折斷性及耐破裂性之拉環,亦可用於正壓罐。另外,由於可獲得與使用新鋁時同樣之飲料食品用罐蓋,因此可較佳地用於要求減少二氧化碳排放量之用途。
另外,藉由改良形成於罐端之可斷裂之刻線(主刻線)之形態(形狀、尺寸等),即便是由將Al-Fe-Mn-Si系結晶物增加之鋁UBC作為原料之再生鋁合金構成之罐端亦具有高刻線強度,有效防止有機覆膜產生微裂縫,可提供耐腐蝕性等優異之罐端。
1:罐蓋
2:罐端
3:鉚釘
4:拉環
21:中心面板
22:夾頭壁圓弧
23:夾頭壁
24:捲封面板
25:刻線
26:刻線傾斜面
27:刻線底面
41:拉環本體
42:拉環最前部
43:握持部
44:固定部
46:捲曲部
[圖1]係表示本發明之罐蓋之一例之圖,(A)為俯視圖,(B)為剖視圖。
[圖2]係用於說明罐端之刻線加工部之局部放大剖視圖。
[圖3]係用於說明罐端之刻線加工部之圖,且係刻線之寬度方向上之軸向剖面之局部放大剖視圖。
[圖4]係用於說明主刻線及輔助刻線之金屬去除量之局部放大剖視圖。
[圖5]係表示刻線之長度方向上之軸向剖面之局部放大剖視圖。
[圖6]係用於說明形成於利用鉚釘安裝拉環之部分附近之刻線之局部放大俯視圖。
[圖7]係表示鉚釘成形部之放大剖視圖之圖。
[圖8]係拉環安裝部之剖面照片。
[圖9]係表示本發明所使用之拉環之一例的圖,(A)為俯視圖,(B)為剖視圖。
[圖10]係用於說明本發明之罐端之製造方法所使用之刻線形成刀的圖,且係刻線形成刀之寬度方向剖面之放大剖視圖。
Claims (26)
- 一種飲料食品用罐蓋,其特徵在於,其係包含罐端與拉環,於前述罐端形成有劃分開口預定部之可斷裂之刻線,利用鉚釘安裝前述拉環而成之飲料食品用罐蓋, 前述罐端及/或拉環由含有Mn:0.5至1.4質量%、Mg:2.0至4.5質量%、Si:0.6質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下之鋁合金構成。
- 如請求項1之飲料食品用罐蓋,其中前述鋁合金含有Mn:0.5至1.0質量%、Mg:3.0至4.5質量%、Si:0.60質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下。
- 如請求項1之飲料食品用罐蓋,其中前述鋁合金含有Mn:0.5至1.0質量%、Mg:3.0至4.5質量%、Si:0.35質量%以下、Fe:0.6質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下。
- 如請求項1之飲料食品用罐蓋,其中前述鋁合金含有Mn:0.5至1.0質量%、Mg:2.0至3.0質量%、Si:0.60質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下。
- 如請求項1之飲料食品用罐蓋,其中前述鋁合金含有Mn:0.5至1.0質量%、Mg:2.0至3.0質量%、Si:0.35質量%以下、Fe:0.6質量%以下、Cu:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、Zn:0.25質量%以下、Ti:0.10質量%以下。
- 如請求項1、4、5中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述鋁合金中之Mg含量為2.0至3.0質量%,前述刻線之初始開封部分之刻線殘厚為原本板厚之71%以下。
- 如請求項1至6中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述鋁合金板之塗裝燒附後狀態下之輥軋0°方向之抗拉強度為350至410 MPa。
- 如請求項1至7中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述罐端之非加工部之厚度為0.19至0.30 mm,前述拉環之非加工部之厚度為0.24至0.35 mm。
- 如請求項1至8中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述罐端與前述拉環由相同鋁合金構成。
- 如請求項1至9中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述鋁合金含有使用完之鋁製飲料罐之再生材料。
- 如請求項10之飲料食品用罐蓋,其中前述鋁合金之Mn含量為0.8至1.4質量%。
- 如請求項1至11中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述可斷裂之刻線具有於刻線之寬度方向之垂直剖面中刻線寬度隨著朝向下方而減小之相向的傾斜面及底面,且至少局部具有前述底面寬度為由前述傾斜面之假想延長線與經過前述底面中心之假想延長線規定的假想底面之寬度之65%以下的部分。
- 如請求項12之飲料食品用罐蓋,其中前述傾斜面與底面經由曲面連續。
- 如請求項12或13之飲料食品用罐蓋,其中於前述底面中央形成有平坦部,該平坦部寬度為前述假想底面寬度之65%以下。
- 如請求項12至14中任一項之飲料食品用罐蓋,其中由前述傾斜面之假想延長線與經過前述底面中心之假想延長線規定之寬度為15至40 µm。
- 如請求項12至15中任一項之飲料食品用罐蓋,其中由前述傾斜面形成之刻線角度為40至60度。
- 如請求項1至16中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述可斷裂之刻線為主刻線,且具備與該主刻線鄰接且位於較主刻線更靠內側之輔助刻線,於刻線之寬度方向垂直剖面中,輔助刻線加工之金屬去除量S0為主刻線加工之金屬去除量S1之25%以上。
- 如請求項1至17中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述主刻線具有相對於在刻線加工部未形成刻線時之假想厚度之刻線殘厚大於主刻線殘厚率且為85%以下的高刻線殘厚部分。
- 如請求項1至18中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述可斷裂之刻線為主刻線,且具備與該主刻線鄰接且位於較主刻線更靠內側之輔助刻線,於前述主刻線之初始開封部分附近,形成有與主刻線接近之噴出防止用刻線,該噴出防止用刻線之刻線殘厚為原本板厚之70至90%。
- 如請求項1至19中任一項之飲料食品用罐蓋,其中於前述罐端形成有用於安裝拉環之鉚釘成形部,於該鉚釘成形部,中心部相對於原本板厚之加工率為原本板厚之70%以下。
- 如請求項1至20中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述鉚釘成形部之頂面之壓印加工區域直徑相對於前述罐端之鉚釘成形部之側壁部內徑的比率為40至95%。
- 如請求項1至21中任一項之飲料食品用罐蓋,其中前述拉環於掛指部,掛指部厚度相對於原本板厚之比(掛指部厚度/原本板厚)為2以上且為拉環之捲曲部厚度相對於原本板厚之比(捲曲部厚度/原本板厚)之值以下。
- 一種罐端之製造方法,其特徵在於,其係如請求項1至22中任一項之飲料食品用罐蓋之製造方法, 前述可斷裂之刻線之形成所使用之刻線形成刀包含於刻線形成刀之寬度方向之垂直剖面中,刃寬隨著朝向前端而減小之相向的傾斜側面及位於該傾斜側面之下端之前端部,且至少局部具有前述前端部之寬度為由前述傾斜側面之假想延長線與經過前述前端部中心之假想延長線規定的假想前端面之寬度之65%以下的部分。
- 如請求項23之罐端之製造方法,其中前述前端部之兩側與前述傾斜側面以曲面連續。
- 如請求項23或24之罐端之製造方法,其中於前述前端部之中央形成有平坦部,該平坦部寬度為前述假想前端面之寬度之65%以下。
- 一種飲料食品填充罐,其特徵在於,將如請求項1至22中任一項之飲料食品用罐蓋應用於填充有飲料食品之罐而成。
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