JP4627147B2 - 樹脂被覆金属シームレス缶の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂被覆金属板から、有底円筒状のカップ体（以下、単にカップともいう）を成形し、該カップを、絞りしごき成形またはしごき成形により、ドライ状態でしごき成形することにより樹脂被覆金属シームレス缶を製造する方法および装置に関する。

種々の飲料や食品用の容器として、種々のシームレス缶が用いられている。シームレス缶とは、側面に継目がない缶胴と、該缶胴に継目なしに一体に形成された底部とから成る金属缶である。中でもアルミニウム板、ブリキ板或いはティン・フリー・スチール板等の金属素材を、絞りダイスとパンチとの間で少なくとも１回の絞り加工を施してカップを形成し、次いで前記カップの胴部に、パンチとダイスとの間で絞りしごき加工またはしごき加工を加えて、容器胴部を薄肉化したものが、製造コストが低く、高速での生産が可能なため、経済性に優れた容器として多く用いられている。

このような絞りしごき加工またはしごき加工により製造されるシームレス缶は、一般的に下記のような工程によって製造される。まず、金属板を所定形状（通常は円形）に打ち抜き、次いで、これを絞り成形によって有底円筒状のカップに成形し、さらに、再絞り成形によって、より小径のカップにしてから、しごき成形によって所定の厚さおよび外形寸法とした後、トリミング成形によって高さを所定の寸法に整える。このように成形された缶は、洗浄・乾燥の後、内外面塗装、外面印刷・焼き付けが施されるとともに、ネック部およびフランジ部が形成され、飲料メーカーなどの需要者へ送り出される。しごき成形時には、冷却剤を兼ねた潤滑液（クーラント）を大量に使用する必要があり、そのため、成形した缶を洗浄する工程では、脱脂・洗浄・化成処理するための装置並びにその排水処理設備を備えている。

これに対し、表面を熱可塑性樹脂で被覆した金属板の表面に予め潤滑剤を塗布しておくことにより、ドライ状態でしごき成形し、その後、加熱して潤滑剤を揮発させて除去する製缶方法が行われている。この方法で製造されたシームレス缶は、従来のシームレス缶の製造における脱脂・洗浄・化成処理工程およびその排水処理設備を省略することが可能であり、これらの設備費用や、燃料、電気、水等の副資材にかかるコストが大幅に節約できる。また、環境に与える負荷も少なく、環境問題が大きな社会的問題となっている現代においては、望ましい製缶方法といえる。

このようなドライ状態で行なわれるシームレス缶の製造方法は、比較的低速における製缶においては実用的に成功しているが、従来のクーラントを使ったシームレス缶の製造方法のような高速での生産には、適用が困難であった。特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用したシームレス缶では、高速での製缶時に、絞りしごき成形またはしごき成形の際に生ずる缶とダイスとの摩擦熱や、缶が変形を受けることにより発生する加工熱などの成形熱によって缶の温度が上昇し、外面側では樹脂層が軟化して削られ、表面に筋状の傷が生じる通称ビルドアップと呼ばれる不良が発生し、内面側では樹脂層が軟化することによる缶のパンチヘの溶着や缶内面の樹脂層とパンチとの間の摩擦力が大きくなる等の原因により缶からパンチが抜き取れない、いわゆるストリップ不良が多発する問題があった。これらの問題を防止するため、種々の製缶方法が提案されている。

特許文献１には、熱可塑性樹脂を被覆した樹脂被覆シームレス缶を高速で製缶する方法が開示されており、潤滑剤の性能を維持してパンチとしごき加工中およびしごき加工後のシームレス缶との動摩擦力を可及的に小さくするため、パンチ表面温度を３５℃〜１００℃に保ち、しごき加工中の破胴や、しごき加工後、シームレス缶からパンチを抜き出す時に生じるストリップ不良を防止するシームレス缶の製造方法が記載されている。

特許文献２には、ダイス、ポンチおよび皺押さえ具の表面温度を有機被膜のガラス転移温度Ｔｇ＋５０℃以下で、１０℃以上の温度範囲内の適宜温度になるように保つことで、各成形工具と有機被膜との間の動摩擦係数を低減させ、摩擦抵抗が大きいことに起因する破胴を防ぎ、有機被膜が成形の際に軟化して、しごき加工の際に、外面有機被膜が削り取られたり、あるいはポンチをシームレス缶から抜出す際に、内面有機被膜がポンチに密着して成形後のポンチのシームレス缶からの抜けが悪くなるストリップ不良を防ぐシームレス缶の製造方法が記載されている。

特許文献３には、ＰＥＴ樹脂層を鋼板の一方の面にラミネートした複合鋼板を、内面が前記ＰＥＴ樹脂層となる限界絞り比以下のカップに塑性加工する初期絞り工程と、前記カップを深さが直径よりも深い深底容器に絞り加工する深絞り加工工程とからなり、前記各工程をポンチとダイスとを用いた絞り加工とし、前記各絞り加工工程では、ポンチを、被加工素材のＰＥＴ樹脂層の加工性が改善される５０℃〜８０℃の温度に維持するようにし、過熱による深絞り加工時のＰＥＴ樹脂層の損傷を防止する深絞り容器の製造方法が開示されている。
特開２００２−１７８０４９号公報 特開平７−２７５９６１号公報 特開平１−２７８９２１号公報

しかし、特許文献１記載の方法においては、表面に塗布した潤滑剤の性質として、温度が低いほど動摩擦係数が大きくなる性質があり、成形に適した成形中の缶温度が３５℃〜１００℃の範囲に限られているため、成形前にはパンチを加温しておく必要がある。

そして、成形開始後にはしごき成形により成形熱が発生するため、パンチを冷却する必要があるが、一旦加温してからパンチを冷却すること、また、冷却液を一定温度以上にしておくことから、発熱量の大きい高速での製缶に適用する場合には、パンチ温度を３５℃〜１００℃に保つことが困難となる。１００℃を越える温度で成形すると熱可塑性樹脂の性質が劣化し、しごき加工中の破胴や、外面有機被膜が削り取られ筋状の傷が発生したり、しごき加工後、シームレス缶からパンチを抜き出す時に生じるいわゆるストリップ不良の問題を生じる。そのため、成形速度を高速化するには不利となり、製造コストの観点から経済性に劣るものとなっていた。

特許文献２記載の方法においても、有機被膜のガラス転移温度Ｔｇ＋５０℃以下で、１０℃以上の温度範囲にダイス、ポンチおよび皺押さえ具の表面温度を維持する必要があり、成形開始前には加温を行い、成形開始後に冷却を開始して、成形に好適な温度範囲を維持する必要があり、冷却用の液体を一定温度以下に設定することができず、高速での製缶時には、有機被膜のガラス転移温度Ｔｇ＋５０℃以下の表面温度を維持できなくなる問題があった。

特許文献３記載の方法は、絞り成形による容器の製造方法であり、本発明で対象とする、絞りしごき成形またはしごき成形によるシームレス缶とは異なり、成形の速度および加工中に発生する成形熱が小さいものを対象とするもので、本発明で対象とするシームレス缶には適用するには問題があった。また、ポンチの温度を５０℃〜８０℃の温度範囲に維持する必要があり、冷却用の液体を一定温度以下にすることができず、冷却の効果が低いため、発熱量の大きい高速での製缶時には適用が困難である。

本発明は、ドライ状態で絞りしごき成形またはしごき成形を行うことにより樹脂被覆金属シームレス缶を製造する方法において、缶外面に発生する筋状の傷（ビルドアップ）やストリップ不良等の不具合を生じることなく、高速での製缶（特に１５０缶／分以上での製缶）を可能とし、経済性に優れたシームレス缶の製造方法を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１の発明においては、少なくとも缶外面となる面に樹脂が被覆された樹脂被覆金属板の両面に潤滑剤を塗布し、該樹脂被覆金属板を円板状に切断し、絞り成形して有底円筒状のカップ体を形成し、該カップ体を、パンチ内およびダイス内に冷却液を貫流させ、ドライ状態でしごき成形または絞りしごき成形を行うことにより樹脂被覆金属シームレス缶を製造する樹脂被覆金属シームレス缶の製造方法において、下記式（１）により定義されるパンチ吸熱率Ｒp が５５％以上となるように、パンチ冷却液の流量Ｖpおよびダイス冷却液の流量Ｖdを、パンチ冷却液のパンチヘの流入時の液温Ｔp1およびダイス冷却液のダイスヘの流入時の液温Ｔd1とパンチ冷却液のパンチからの流出時の液温Ｔp2およびダイス冷却液のダイスからの流出時の液温Ｔd2とに基づいて制御することによりしごき成形時の缶胴側壁部温度Ｔc2を前記樹脂のガラス転移点である８０℃以下に保つことを特徴とする樹脂被覆金属シームレス缶の製造方法が提供される。
式（１） Ｒp＝Ｑp／ＱA×１００［％］
ただし、式（１）中、
ＱA は式（２）により定義されるシームレス缶の連続製造時における単位時間当たりに吸収される総熱量（以下、単に総吸熱量と記すことがある。）
Ｑp は式（３）により定義されるシームレス缶連続製造時におけるパンチ冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量（以下、単にパンチ吸熱量と記すことがある。）
式（２） ＱA＝Ｑp＋Ｑd＋Ｑc［Ｊ／分］
ただし、式（２）中、
Ｑp は式（３）により定義されるシームレス缶連続製造時におけるパンチ冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量
Ｑd は式（４）により定義されるシームレス缶連続製造時におけるダイス冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量（以下、単にダイス吸熱量と記すことがある。）
Ｑc は式（５）により定義されるシームレス缶連続製造時における缶体が単位時間当たりに受け取る熱量（以下、単に缶体吸熱量と記すことがある。）
式（３） Ｑp＝（Ｔp2−Ｔp1）×ｃp×ｓp×Ｖp［Ｊ／分］
ただし、式（３）中、
ｃp：パンチ冷却液の密度［ｇ／ｃｍ^３］、ｓp：パンチ冷却液の比熱［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
Ｔp1［℃］：パンチ冷却液のパンチヘの流入時の液温
Ｔp2［℃］：パンチ冷却液のパンチから流出時の液温
Ｖp：パンチ冷却液の流量［ｃｍ^３／分］
式（４） Ｑd＝（Ｔd2−Ｔd1）×ｃd×ｓd×Ｖd［Ｊ／分］
ただし、式（４）中、
ｃd：ダイス冷却液の密度［ｇ／ｃｍ^３］、ｓd：ダイス冷却液の比熱［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
Ｔd1［℃］：ダイスヘの流入時の液温
Ｔd2［℃］：ダイスから流出時の液温
Ｖd：ダイス冷却液の流量［ｃｍ^３／分］
式（５） Ｑc＝（Ｔc2−Ｔc1）×ｃc×ｓc×Ｎc［Ｊ／分］
ただし、式（５）中、
ｃc：缶胴側壁部の質量［ｇ］、ｓc：缶材料の比熱［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
Ｔc1［℃］：室温
Ｔc2［℃］：しごき成形時の缶胴側壁部温度
Ｎc：単位時間当たりの製缶数［缶／分］

また、本発明に係る製造装置は、請求項２に記載してあるように、少なくとも缶外面となる面に樹脂が被覆されかつ両面に潤滑剤が塗布されて絞り成形された樹脂被覆金属板からなるカップ体を、内部に冷却液が貫流しているパンチとダイスとによって、ドライ状態でしごき成形または絞りしごき成形することにより樹脂被覆金属シームレス缶を製造する樹脂被覆金属シームレス缶の製造装置において、連続製造時に前記パンチ内に貫流している冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量であるパンチ吸熱量と、連続製造時に前記ダイス内を貫流している冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量であるダイス吸熱量と、連続製造時に缶体が単位時間当たりに受け取る熱量とから算出される各熱量の総和に対する前記パンチ吸熱量の割合を算出するパンチ吸熱率算出手段を有し、前記パンチ吸熱率が５５％以上でしごき成形時の缶胴側壁部温度Ｔc2が前記樹脂のガラス転移点である８０℃以下となるように前記パンチの冷却液の流量および前記ダイスの冷却液の流量を制御する流量制御手段を備えていることを特徴としている。

本発明の方法および装置においては、絞りしごき成形またはしごき成形に用いるパンチおよびダイスが、内部を貫流している冷却液により冷却され、パンチ冷却液により吸収されるパンチ吸熱量Ｑp が、パンチ冷却液、ダイス冷却液およびシームレス缶による吸熱の全体の総吸熱量ＱAに対して、５５％以上となるように、パンチ冷却液の流量Ｖpおよびダイス冷却の流量Ｖp を、パンチ冷却液のパンチヘの流入時の液温Ｔp1およびダイス冷却液のダイスヘの流入時の液温Ｔd1とパンチ冷却液のパンチからの流出時の液温Ｔp2およびダイス冷却液のダイスからの流出時の液温Ｔd2とに基づいて制御して、しごき成形時の缶胴側壁部温度Ｔc2が、缶外面を被覆している樹脂のガラス転移点である８０℃以下となるように缶の冷却を行うため、高速での製缶においても缶外面に発生する筋状の傷（ビルドアップ）やストリップ不良等の不具合を防いで、高速での製缶を可能とし、経済性に優れたシームレス缶のしごき成形方法を提供することができる。特に、製缶数Ｎc が１５０［缶／分］以上の高速での製缶時や、しごき成形時の缶胴側壁部の温度がＴc2が４５℃以上になる場合には、パンチによる冷却を促進して、缶外面に発生する筋状の傷（ビルドアップ）やストリップ不良等の不具合を効果的に防止することができる。

また、請求項２に記載の装置においては、缶体の大きさ、缶材料、環境温度、製缶速度などの製造条件に対応して、最適な状態でのシームレス缶の製造が可能となる。すなわち、種々の製造条件に対して必要とするパンチ吸熱率が設定され、設定されたパンチ吸熱率を上回るように冷却液の流量を制御することで、良好にシームレス缶の製造を行うことが可能になる。特に、発熱量の大きい高速での製缶の場合に効果的である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明において使用される樹脂被覆金属板の一例を示す断面図、図２は有底円筒状カップの断面図、図３は本発明の成形方法で成形されたシームレス缶の断面図である。

また、図４は本発明に係る製造装置の制御系統を含む全体的な構成を模式的に示す説明図、図５は本発明に使用するしごき成形用パンチの断面図である。

まず、図１に示す樹脂被覆金属板１に使用する金属としては、通常、製缶用に用いられるものであればよく、各種表面処理鋼板、アルミニウム合金板等が用いられる。例えば、表面処理鋼板としては、亜鉛メッキ、錫メッキ、ニッケルメッキ、電解クロム酸処理、クロム酸処理等の表面処理の一種または複数の処理を行ったものを用いることが可能であり、アルミニウム合金としては、ＪＩＳ３００４系アルミ合金等が好ましい。また、アルミニウム合金板の表面にも化成処理皮膜を設けることが好ましい。これは、成形を受けた場合にも、その上層に形成される樹脂層が剥離しないように、樹脂層と金属板表面との密着性を向上させるためである。この化成処理皮膜の種類としては、一般的なアルカリ−クロム酸塩系、クロム酸塩系、リン酸クロム塩系、リン酸亜鉛系、塗布型クロム酸塩系、リン酸ジルコニウム系、リン酸チタン、リン酸水溶性樹脂系などが適宜使用可能である。このうち、本発明における金属板に要求される諸特性、特に密着性や生産性を考慮すると、リン酸クロメート処理によるクロメート皮膜が好ましい。このクロメート皮膜は、公知の方法により施すことができるが、浸漬法或いはスプレー法により好適に被覆することが可能である。

化成処理皮膜として、クロメート皮膜を用いた場合、その金属板表面への塗布量は、乾燥重量で１０〜３０ｍｇ／ｍ^２塗布されていることが好ましい。塗布量がＣｒ量換算で１０ｍｇ／ｍ^２未満では、板表面のクロメート皮膜が不均一となり、熱硬化性樹脂層と金属板表面との密着性の向上効果が無くなる。一方、塗布量がＣｒ量換算で３０ｍｇ／ｍ^２を越えると、しごき成形時などに、クロメート皮膜に割れが入りやすくなり、密着性が悪化する。

次に、金属板１の少なくとも缶外面となる面に樹脂層を設ける。本発明において使用される樹脂としては、通常、缶容器の製造に用いられるものであれば特に限定されず、公知の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂が用いられる。

金属板１の両面に樹脂層を設けた場合には、絞りしごき成形またはしごき成形時に、金属板とパンチとが直接接触することがなく、パンチおよびダイスの寿命が長くなる。また、缶内面側にも樹脂層が形成されるため、後工程で施される内面塗料の塗布の工程で塗布量を減少させたり、内面塗料の塗布の工程自体をなくすことが可能となる。

金属板１に樹脂層を形成する樹脂として、熱可塑性樹脂を用いる場合には、特に耐熱性や耐内容物性の面から熱可塑性ポリエステル樹脂が好適に用いられる。

金属板に熱可塑性樹脂層を形成する方法としては、溶融した樹脂を金属板表面に押し出して樹脂層を形成する方法や、予め樹脂フィルムを形成し、そのフィルムを接着剤や熱融着により金属板に貼り付けて樹脂層を形成する方法などの公知の方法を適宜、用いることができる。

しごき加工性の面では、形成された樹脂層が非晶質であることが好ましい。この非晶質樹脂被覆金属薄板を得る方法としては、加熱された金属板の表面に予め形成した樹脂フィルムを供給しロール間で熱圧着し積層させた後、直ちに急冷して樹脂を非晶質化する方法や、溶融した樹脂を金属板表面に押し出して積層させ急冷する方法や、一度、結晶性の樹脂を積層した金属板を樹脂の融点以上に加熱し急冷する方法などが用いられる。また、予め公知の方法で作成した樹脂フィルムを接着剤により金属板に接着することも可能である。接着剤としては、ポリエステル系樹脂やエポキシ系樹脂等、適宜選定できる。

金属板１に樹脂層を形成する樹脂として、熱硬化性樹脂を用いる場合には、熱硬化性ポリエステル樹脂が好適に用いられる。熱硬化性ポリエステル樹脂としてはエポキシ変性、ウレタン変性などの変性ポリエステル樹脂も好適に使用できる。熱硬化性ポリエステル樹脂は、不飽和結合をもったポリエステル樹脂であり、少なくとも一部に不飽和酸を含む酸成分とアルコールを結合させて得られる。

熱硬化性樹脂に添加する硬化剤としては公知のものを用いることが可能であるが、加工性に優れていることから、アミノ樹脂またはメラミン樹脂を用いることが好ましい。また、特に、食品用の容器として使用する場合には、内面用としてフェノール樹脂を用いることが好ましい。フェノール樹脂を用いることにより、内容物へのホルマリンの溶出を防止することができるからである。

また、熱硬化性樹脂層には潤滑成分を熱硬化性樹脂に対して３質量％以下含有させることが好ましい。本発明においては、パンチ吸熱率Ｒp を５５％以上とすることにより、樹脂が軟化する温度以下での成形が可能になり、３質量％以下の潤滑成分でも高速でのシームレス缶の製造が良好に行なえる。より好ましい潤滑成分の含有量は熱硬化性樹脂に対して０．５質量％〜１．０質量％である。潤滑成分の含有量が３質量％を越えると、外面においては、印刷を施した際のインキの密着性が劣り、外面の印刷が剥がれるおそれがある。内面においては、成形後のシームレス缶に対し、容器内面を保護する内面塗料を熱硬化性樹脂層の上に塗布した場合に、塗料がはじかれて密着性が悪化し、内面品位が低下する不都合がある。また、熱硬化性樹脂に含有させる潤滑成分の融点は熱硬化性樹脂の焼き付け温度以下とすることが必要である。融点が焼き付け温度を越えると、熱硬化性樹脂の焼き付け工程において、潤滑成分が溶融せず、樹脂内に粒子状に残留し、外面において、印刷を施した際のインキの密着性が劣るために印刷が剥がれたり、表面に発生する筋状の傷（ビルドアップ）の原因となるからである。より好適には融点が８０℃以下の潤滑成分が用いられる。オレイン酸、リノール酸等の融点が０℃以下の植物油がより好ましい。融点が低い潤滑成分ほど、成形されたシームレス缶の外面に印刷を施した場合の印刷インキの密着性が良いため、印刷の剥がれが発生せず、また、成形されたシームレス缶の内面に、内面を保護する為の内面保護塗料を塗布する場合には、内面保護塗料の密着性が良く、内面品位が良好なシームレス缶が製造できる。

樹脂層を薄く形成する場合には、熱硬化性樹脂を用いると、熱可塑性樹脂により樹脂層を形成した場合に比べて、金属板表面に形成される樹脂層の厚さを、より薄く形成することができるため有利である。樹脂層の厚さがより薄いものほど、使用する樹脂の量が少なく、樹脂を金属板に塗布する際の速度も高速化できるので経済的である。また、高速での製缶において、金属板表面に形成される樹脂層の厚さが薄い方が、ビルドアップが発生しにくいという効果がある。

熱可塑性樹脂を用いた場合、公知の方法では、１５０缶／分以上の高速製缶において、缶外面に発生する筋状の傷（ビルドアップ）を防止するのに有効な樹脂層の厚さである７μｍ以下の厚さにすることが難しい。すなわち、７μｍ以下の厚さの熱可塑性樹脂層とするためには、７μｍ以下の厚さの熱可塑性樹脂フィルムを金属板に貼り付けて樹脂層を形成する方法が好適に用いられるが、厚さが７μｍ以下と薄いので、貼着時に破断するのを防ぐため、貼着の速さを通常の場合よりも大幅に下げ、フィルムの張力も精密に制御しなければならない。しかし、熱硬化性樹脂を用いることにより樹脂層の厚さを７μｍ以下に薄くすることが容易になる。熱硬化性樹脂は、樹脂の粘度が比較的小さく、金属板表面に塗布して焼き付けることができるからである。本発明で熱硬化性樹脂を用いる場合の焼き付け前における粘度は１０秒〜５０秒、より好ましくは１０秒〜３０秒（いずれもフォードカップＮｏ．４／２５℃）が適当である。粘度が高い場合には、粘度を調整するために溶剤により希釈して塗布しても良いが、作業性やコスト、経済性等を考慮すると溶剤を用いず原液のまま塗布するのが好ましい。

この熱硬化性樹脂層は、内面側においては、樹脂層の厚さが１μｍ以上〜１１μｍ以下に形成されることが好ましい。熱硬化性樹脂層の厚さが１μｍ未満では、樹脂層が薄すぎて、しごき成形後に金属面が露出するおそれがあり、１１μｍより大きい場合には、樹脂層の形成に必要な樹脂の塗布量が多くなり、また、塗布の速度が遅くなるため、経済性に劣る。

また、外面側においては、樹脂層の厚さが１μｍ以上〜７μｍ以下に形成されることが好ましい。熱硬化性樹脂層の厚さが１μｍ未満では、内面側の場合と同様、表面の樹脂層が薄すぎて、しごき成形後に金属面が露出するおそれがあり、樹脂層の厚さが７μｍを越えると筋状の傷（ビルドアップ）が発生する問題がある。また、樹脂層の性能と経済性を考慮すると、より好適な膜厚は、内外面側とも１．５μｍ以上〜４μｍ以下である。

金属板１に熱硬化性樹脂を塗布するに当たっては、ロールコーターによる塗装など公知の方法により塗布することができる。該熱硬化性樹脂が塗布された金属板は、熱風乾燥、赤外線加熱、誘導加熱など、適宜公知の方法により焼き付け温度に加熱され、樹脂が金属板に焼き付けられて熱硬化性樹脂層が形成される。焼き付け温度は、板温として２６０℃以上、２７２℃以下が望ましい。２６０℃未満では、樹脂が十分に硬化せず、また、２７２℃を越える温度では、樹脂が過度に焼き付けられて、いわゆるオーバーベイクの状態になり、樹脂の性質が劣化するため、いずれの場合も缶の内外面に不良が発生する原因となる。焼き付け時間については、樹脂の組成や要求される樹脂層の性能等を考慮して適宜設定することが可能であるが、経済性を考慮すると短時間であることが好ましい。具体的には、１５秒から４０秒程度に設定される。

このようにして作成された樹脂被覆金属板１の両表面に、潤滑剤を塗布する。容器の内容物が食品・飲料である場合には、この潤滑剤は食品衛生上問題のない潤滑剤、例えばノルマルブチルステアレート、流動パラフィン、ペトロラタム、白色ワセリン等を用いることが好ましい。これらの潤滑剤の場合には、片面の塗油量として３０ｍｇ／ｍ^２以上〜１５０ｍｇ／ｍ^２以下の塗布量が実用上好ましい。３０ｍｇ／ｍ^２未満の塗布量では、塗布量が少な過ぎ、潤滑効果が小さく実用的でない。塗布量が１５０ｍｇ／ｍ^２より大きくなると、効果が飽和するため、経済的でない。塗布の方法としてはスプレーによる塗布、ロールやグラビアロールを使用した塗布など、適宜、公知の方法を用いることができる。塗布の作業性を考慮すると、常温で液体状の潤滑剤を用いることが好ましい。

潤滑剤が塗布された樹脂被覆金属板１を円板状に切断し、絞り成形により、図２に示すような有底円筒状のカップ４を成形する。必要な場合には、複数回の絞り成形を行うことにより、所定の形状のカップを成形する。

このように成形されたカップ４に対し、絞りしごき成形またはしごき成形を施して、図３に示すような樹脂被覆金属シームレス缶５を製造する。図４にしごき成形装置の要部を示す。しごき成形装置には、１枚または複数枚（図では第１から第３の３枚のダイス７ａ，７ｂ，７ｃ）のしごきダイス７が、しごき成形用パンチ６の中心軸と同一軸芯となるように配置されている。パンチ６は、ダイス７に挿通するように前進、後退自在に配置され、最も後退する上死点と、最も前進する下死点との間を移動して缶をしごき成形する。第３のダイス７ｃより下死点側には、しごき成形により成形されたシームレス缶からパンチを抜き取るストリッパー装置（図示せず）が配置され、パンチ６の下死点付近には、缶底部を成形する底部成形装置（図示せず）配置されている。

上死点付近で供給されパンチ６の先端を覆うように保持されたカップ４は、ダイス７を挿通させることにより、カップ側壁部をしごき成形して厚さを減少させ、所定の壁厚、形状のシームレス缶５にしごき成形される。

本発明のシームレス缶の製造方法では、クーラント（冷却潤滑液）をしごき成形中に噴射することなくドライ状態でシームレス缶を製造する。そのため、缶表面温度を樹脂のガラス転移点＋３０℃以下、好ましくは、８０℃以下に保つように、パンチおよびダイスの内部を冷却液が貫流することによりこれらを冷却する方法が用いられる。一般に、樹脂被覆金属シームレス缶に用いられる樹脂は、ガラス転移点近傍の温度で軟化が始まり、温度が高くなる程、樹脂の軟化が進行する。ガラス転移点＋３０℃を越える温度になると製缶上、不具合を生じる程度まで軟化する。また、製缶速度が速くなる程、成形時に缶体が受ける負荷が大きくなり、樹脂被覆もより健全であることが求められ、より低い温度で製缶する必要が生じる。現在、シームレス缶用の材料として広く使用されている熱可塑性ポリエステルや熱硬化性ポリエステルのガラス転移点の温度範囲を考慮すると、高速での絞りしごき成形またはしごき成形時において、缶温度を８０℃以下に保つことが望ましい。本発明においては、高速での製缶においても缶温度を８０℃以下に保つことのできるシームレス缶の製造方法が提供される。以下に、本発明の冷却手段について説明する。

本発明で用いられるパンチを図５に示す。パンチ６は支持筒８とスリーブ９とにより構成され、支持筒８とスリーブ９との間には、冷却液が貫流するための流路１０が形成されている。冷却液供給装置１３ａから供給された冷却液は、支持筒８の根本側に形成された流入路１１から、支持筒８とスリーブ９との間に形成された螺旋状の流路１０に流入し、流路１０に沿って先端部に達した後、先端部から根本部に向かって形成された螺旋状流路１０’を通ってパンチ６の根本部に達し、パンチ６の支持筒８の根本側に形成された流出路１２を通ってパンチ６から流出する。すなわち、図５に示すように、パンチ６の支持筒８の表面には、スリーブ９に嵌め込まれた時に冷却液の流路１０，１０’となるよう、二重螺旋状の溝が形成されている。すなわち、パンチ６の根本側から先端へ向かう冷却液が流れる螺旋状流路１０と、先端から根本側へ向かって冷却液が流れる螺旋状流路１０’とが、二重の螺旋を形成している。このような螺旋状の流路１０，１０’を構成することにより、パンチ６が均一に冷却されるため、表面の温度にムラが生じることがなく、良好な成形が可能となる。特に、１５０缶／分を越える高速でのしごき成形においては、パンチ表面に温度のムラが生じることにより形成される高温部分において、低温部分よりも樹脂層が軟化する為、樹脂層表面の性質が不均一となり、樹脂層表面に作用する加工力に変動が生じて樹脂層が削られ筋状の傷（ビルドアップ）が発生し易くなることを防止できるため、効果的である。

流出した冷却液は、配管を通り再度、冷却液供給装置１３ａに戻され、液温を所定の温度に低下させられて、再びパンチヘと供給される循環経路が形成されている。冷却液供給装置１３ａから、パンチ６への供給経路の途中には、冷却液の流量を増加させる為、冷却液の圧力を上昇させる昇圧装置１４を配置している。また、必要に応じ、冷却液供給装置１３ａと異なる温度の冷却液を供給するための第２の冷却液供給装置１３ｂを設置することもできる。成形開始時にパンチ温度が予め設定した温度に対して低すぎる場合に、冷却液供給装置１３ａから供給される冷却液よりも高い温度の冷却液を第２の冷却液供給装置１３ｂから供給してパンチ６を所定の温度に保つことにより、成形開始時の不良缶の発生を制御することができる。その場合には、配管経路に切替装置１５を設置し、パンチ温度に基づき、温度の異なる冷却液の供給を切り替えられるように構成しておく。

次に、本発明のシームレス缶の製造方法において使用するダイスについて説明する。ダイス７の内部には冷却液が貫流するための流路１６が実質的に環状に形成され、冷却液供給装置１７から所定の温度で供給された冷却液は、ダイス７内への流入路を通じて流路１６を通りダイス７内を通過して、流出路からダイス７の外へ流出し、配管経路を通じて冷却液供給装置１７に戻されて所定の温度に調節され、再びダイス７に供給される循環経路が形成されている。ダイス７への供給経路の途中には、冷却液の流量の制御を行うため、流量制御弁１８を配置している。ダイス冷却液の温度は、樹脂被覆金属板表面に塗布される潤滑剤の融点よりも高い温度に設定されることが好ましい。ダイス冷却液の温度を融点以下とすると、シームレス缶の製造開始時において．ダイス７が潤滑剤の融点以下となり、固体化した潤滑剤がダイス７に堆積し、成形されたシームレス缶に付着したり、成形不良の原因となる場合があるからである。

次に、パンチ冷却液のパンチヘの流入時の液温Ｔp1およびダイス冷却液のダイスヘの流入時の液温Ｔd1とパンチ冷却液のパンチからの流出時の液温Ｔp2およびダイス冷却液のダイスからの流出時の液温Ｔd2とに基づきパンチ冷却液の流量Ｖp およびダイス冷却液の流量Ｖd を制御することについて説明する。しごき成形により発生した熱は、パンチ、ダイスおよび缶にそれぞれ吸収され、その温度を上昇させる。本発明では、成形時に発生した成形熱が缶に吸収されて缶温度が上昇しないよう、パンチ及びダイスの内部を冷却液が貫流して熱を吸収し、パンチ吸熱量Ｑp が、パンチ吸熱量Ｑp （パンチ冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量）とダイス吸熱量Ｑd （ダイス冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量）と缶体吸熱量Ｑc （缶体が単位時間当たりに受け取る熱量）との和である総吸熱量ＱA （連続製造時における単位時間当たりに吸収される熱量）に対して５５％以上となるように冷却することを主な特徴とする。

しごき成形中に発生する成形熱は、ダイスと缶の摩擦により発生する摩擦熱と缶がしごき成形による変形で発生する加工熱とにより主として発生するが、成形中のダイスと缶の接触面積は非常に小さく、従って、ダイスに伝わる熱量も小さい。これに対し、パンチは缶との接触面積が大きく、缶の温度上昇を抑える為には、パンチからの吸熱量を大きくすることが有効な手段である。本発明においては、全体の総吸熱量ＱA に対するパンチ吸熱量Ｑp の割合を５５％以上とすることにより、高速での製缶においても、缶表面の温度が８０℃を越えることなく良好な製缶が可能となる。クーラント（冷却潤滑液）をしごき成形中に噴射することなくシームレス缶を製造する場合、従来の冷却方法では、１５０缶／分を超える高速での製缶において、連続製缶中の缶表面の温度が８０℃を超えてしまうのに対して、本発明では、連続製缶中の缶表面の温度を８０℃以下に保つことができ、経済性および品質において良好なシームレス缶の製造が可能になる。

図４に示すように、制御部Ｃは、ダイス、パンチヘ流入する際の冷却液の温度とダイス、パンチから流出する際の温度をそれぞれ測定し、その差に単位時間当たりの冷却液の流量と密度および比熱を乗じて、パンチ吸熱量Ｑp およびダイス吸熱量Ｑd を下記式（３）、（４）より求める演算手段（Ｓ１）と、しごき成形時の缶体の温度を測定して室温との差を求め、その差に、缶の質量、比熱、および単位時間当たりの製缶数を乗じることにより、缶体吸熱量Ｑc を下記式（５）より求める演算手段（Ｓ２）を備えている。演算手段（Ｓ１，Ｓ２）で算出された値に基づく信号は、後述するパンチ吸熱率Ｒp を算出する演算手段（Ｓ３）に送られる。ここで、吸熱量を求める場合の冷却液の比熱および密度は、用いる液体により定まる。本発明で使用する冷却液として、例えば、水を用いる場合、厳密には水温によって値は変わるが、その比熱として４．２［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］、密度として１［ｇ／ｃｍ^３］を用いて吸熱量を算出することができる。

Ｑp ＝（Ｔp2 −Ｔp1 ）×ｃp ×ｓp ×Ｖp ［Ｊ／分］…（３）
ただし、
ｃp ：パンチ冷却液の密度［ｇ／ｃｍ^３］、ｓp ：パンチ冷却液の比熱［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
Ｔp1 ［℃］：パンチヘの流入時の液温
Ｔp2 ［℃］：パンチから流出時の液温
Ｖp ：パンチ冷却液の流量［ｃｍ^３／分］

Ｑd ＝（Ｔｄ2 −Ｔｄ1 ）×ｃd ×ｓd ×Ｖd ［Ｊ／分］…（４）
ただし、
ｃd ：ダイス冷却液の密度［ｇ／ｃｍ^３］、ｓd ：ダイス冷却液の比熱［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
Ｔd1 ［℃］：ダイスヘの流入時の液温
Ｔd2 ［℃］：ダイスから流出時の液温
Ｖd ：ダイス冷却液の流量［ｃｍ^３／分］

Ｑc ＝（Ｔc2 −Ｔc1 ）×ｃc ×ｓc ×Ｎc ［Ｊ／分］…（５）
ただし、
ｃc ：缶胴側壁部の質量［ｇ］、ｓc ：缶材料の比熱［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
Ｔc1 ［℃］：室温
Ｔc2 ［℃］：しごき成形時の缶胴側壁部温度
Ｎc ：単位時間当たりの製缶数［缶／分］

ここで、缶の吸熱量Ｑc を求めるにあたり、缶胴側壁部の質量を用いており、缶底部の質量は除いている。これは、しごき成形時に温度が上昇するのは、しごき成形を受ける缶胴側壁部のみであり、缶底部分は、しごき成形を受けず、また、缶（缶胴部）がしごき成形を受ける時間がごく短時間であるため、缶胴からの熱伝導により缶底部の温度が上昇することは殆どないからである。また、缶材料の比熱は、厳密には、使用する材料により定まる値であるが、例えば、スチール系の材料を用いる場合、０．４６［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］、アルミニウム系の材料を用いる場合には、０．９［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］として吸熱量を算出することができる。

本発明では、制御部Ｃは、前記演算手段（Ｓ１，Ｓ２）から送られた信号に基づき、下記式（１）で表されるパンチ吸熱率Ｒp を算出する演算手段（Ｓ３）を備える。演算手段（Ｓ３）で算出された値に基づく信号は、後述する流量制御手段（Ｓ４，Ｓ５）に送られる。そして、下記式（２）により表される総吸熱量ＱA に対するパンチの吸熱量Ｑp の割合が５５％以上となるように、パンチおよびダイスの冷却液流量が制御される。

Ｒp＝Ｑp／ＱA×１００［％］ …（１）
ただし、式（１）中、
ＱAは式（２）により定義されるシームレス缶の連続製造時における単位時間当たりの総吸熱量
ＱA＝Ｑp＋Ｑd＋Ｑc …（２）

すなわち、上記の式（３）および式（４）に示すように、パンチ吸熱量Ｑp とダイス吸熱量Ｑd とのそれぞれは、流入側の温度Ｔp1，Ｔd1と流出側の温度Ｔp2，Ｔd2との差および流量Ｖp ，Ｖd に比例しているから、これらの温度Ｔp1，Ｔd1，Ｔp2，Ｔd2に基づいてそれぞれの流量Ｖp ，Ｖd が制御される。その場合、各冷却液の流入側の温度Ｔp1，Ｔd1が予め設定された既知の温度であれば、実質的には、流出側の温度Ｔp2，Ｔd2を検出し、その検出値に基づいて流量Ｖp ，Ｖd を制御することになる。

飲料缶として一般に用いられている直径が約６６ｍｍ程度の金属シームレス缶を１５０缶／分以上の高速で製造する場合、パンチ吸熱率Ｒp のより好ましい範囲は、６０％以上〜７５％以下である。６０％未満の場合、製造条件によっては、実用上問題のない水準ではあるものの、軽度の表面の荒れを生じる場合がある。また、７５％を越える場合、品質上の問題を生じることはないが、パンチの吸熱量を大きくする必要から、流量を増大させるなど、システムの稼働にコストがかかり、効果が飽和する為、好ましくない。

パンチおよびダイスの冷却液の温度は５℃以上３０℃以下とすることが好ましい。５℃未満では、冬季などに気温が低下した場合、配管中で冷却液が凍結するおそれがある。また、３０℃よりも高い温度では、パンチ表面またはダイス表面との温度差が小さくなり、吸熱量が小さくなるため、十分な吸熱効果が得られない。このように温度を管理している冷却液を使用する場合には、流出側の温度Ｔp2，Ｔd2を検出し、その検出値に基づいて、流量制御手段により、流量Ｖp ，Ｖd を制御する。

冷却液の流量制御手段（Ｓ４，Ｓ５）は、それぞれの冷却液が流通する流路の構造が決められたものである場合には、その圧力を調整することにより制御を実行する。例えば、前述した昇圧機１４による加圧力を変化させて流量を制御することができる。また、各冷却液の加圧源による加圧力が一定である場合には、減圧弁もしくは絞り弁の開度を変化させて流量を制御すればよい。さらに、その制御は、マイクロプロセッサーを主体とする電子制御装置およびその電子制御装置からの指令信号で動作する適宜のアクチュエータを使用して電気的に行うことができる。

本発明は、１５０［缶／分］以上の高速製缶の際の冷却に好適であり、あるいはしごき成形時の缶胴側壁部の温度が４５℃以上になる製缶の際の冷却に好適である。缶胴側壁部の温度が４５℃以上になる場合の例としては、製缶速度が高速になる場合の他、しごき率が高い場合や、缶体の高さが高いシームレス缶を成形する場合すなわちしごき成形の際のパンチストロークが長い場合等、成形熱の発生が大きい場合が挙げられる。各冷却液の温度が上記のように５℃以上３０℃以下に設定されている場合、パンチ冷却液の流量および圧力についての好ましい範囲は、製缶の速度によっても異なるが、絞りしごき成形またはしごき成形においては、高速製缶上の観点から、冷却液の流量Ｖp が４×１０^３［ｃｍ^３／分］（４リットル／分）以上で、冷却液の圧力が４９０［ｋＰａ］（５ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上となる。流量および圧力がこれらの値よりも小さい場合には、高速での製缶時、特に１５０［缶／分］以上の高速製缶においては十分な吸熱量が得られない。より好ましい範囲は、流量Ｖp が１０×１０^３［ｃｍ^３／分］（１０リットル／分）以上で、冷却液の圧力が９８０［ｋＰａ］（１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上である。

ダイス冷却液の流量および圧力の好ましい範囲は、連続製缶中におけるダイスへの熱の伝導がパンチに比べて小さいことから、冷却液の流量Ｖd が２×１０^３［ｃｍ^３／分］（２リットル／分）以上〜８×１０^３［ｃｍ^３ ／分］（８リットル／分）以下で、冷却液の圧力が９８［ｋＰａ］（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上〜４９０［ｋＰａ］（５ｋｇｆ／ｃｍ^２）となる。ダイス冷却液の流量および圧力が、これら範囲の下限を下回る場合には、十分な吸熱量が得られない。また、ダイス冷却液の流量および圧力が、これら範囲の上限を上回る場合には、吸熱の効果が飽和するため、経済的でない。

しごき成形が施されたシームレス缶５は、パンチが引き戻される際に、ストリッパー装置によりパンチ６から外され、図３に示すようなシームレス缶５が成形される。しごき成形により成形されたシームレス缶５は、次工程へ搬送されて、適宜、内面塗装、外面印刷・塗装、ネック・フランジ成形等の加工が施され最終的な製品が作成される。

（実験例１）
リン酸クロメート処理したアルミニウム合金板（３００４合金 調質Ｈ１９ 板厚０．２６５ｍｍ）に対し、樹脂として熱硬化性ポリエステル樹脂を用い、該アルミニウム合金板の両面に樹脂層厚さが３μｍとなるよう、熱硬化性樹脂ポリエステル樹脂をロールコーターにより塗布し、焼き付け条件を、板温が２６０℃、焼き付け時間２０秒に設定して、サンプルを作成した。

使用した缶内面用熱硬化性樹脂は、ガラス転移点Ｔｇが８０℃、平均分子量２００００のポリエステル樹脂とガラス転移点Ｔｇが３０℃、平均分子量１５０００のポリエステル樹脂を１：１の割合で混合したものを基剤として使用し、硬化剤としてフェノール樹脂を基剤に対して４質量％添加し、該熱硬化性樹脂に混入する潤滑成分として、リノール酸（融点０℃以下）を該熱硬化性樹脂に対し１．５質量％混合した。

缶外面用熱硬化性樹脂としては、ガラス転移点Ｔｇが８０℃、平均分子量２００００のポリエステルを基剤として使用し、硬化剤としてアミノ樹脂を基剤に対して４質量％添加したものを使用した。さらに、熱硬化性樹脂に添加する潤滑成分としてリノール酸（融点０℃以下）を該熱硬化性樹脂に対し１．５質量％混合した。

この樹脂被覆アルミニウム板の両面に、潤滑剤として、ノルマルブチルステアレートをグラビア塗装により、両面に塗布量として１００ｍｇ／ｍ^２塗布した。

潤滑剤を塗布したアルミニウム合金板を直径１４６ｍｍの円板に切断し、１回目の絞り成形により直径９０ｍｍのカップを成形し、さらに２回目の絞り成形により直径６６．３ｍｍのカップを成形した。カップ成形の成形速度は１４０缶／分とした。

このカップにしごき成形を施す成形機には、パンチ及びダイスを冷却する冷却設備として、パンチおよびダイス内を冷却液が貫流する設備を配設した。冷却液として工業用水を使用し、冷却液は冷却機により冷却されて、パンチ冷却液の流入時の温度Ｔp1 が１０℃で供給されるよう制御した。パンチ冷却液の水圧および流量Ｖp の設定はそれぞれ表１に示す値となるよう制御した。また、ダイスには流量Ｖd が５×１０^３ｃｍ^３／分、水圧が９８ｋＰａ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）、水温が３０℃の冷却液が供給されるように制御した。

しごき成形機には、図４に示すように、３枚のしごきダイス７をしごき成形用パンチ６の中心軸と同一軸芯となるように配置した。

パンチ上死点付近でしごき成形機に供給されたカップ４は、パンチ先端部を覆うように保持された状態で、ダイス内に挿通されることにより、側壁部がしごき成形され外径６６ｍｍ、高さ１２７ｍｍで側壁部が約１０５μｍの厚さに加工されるように設定した。しごき成形の成形速度は３００缶／分とした。元板厚に対するしごき率は６０％であり、成形されたシームレス缶の側壁部の質量は平均９ｇであった。成形中の冷却液および缶温が定常状態になった時点で、パンチおよびダイスの冷却液の流入温度と流出温度を測定してその温度差を求め、しごき成形直後の缶温を測定し、缶（アルミニウム）の比熱を０．９Ｊ／（ｇ・Ｋ）［０．２ｃａｌ／（ｇ・Ｋ）］として、吸熱量を算出し、パンチ冷却液による吸熱率Ｒp を求めた。冷却液の水温については、流入、流出配管に熱電対を挿入しておき、成形中の水温を測定した。缶温については、ダイス７ｃを通過した直後の缶の表面温度を赤外線センサーにより測定した。製缶時の室温は２０℃であった。成形性を評価した結果を表１に示す。

パンチ吸熱率Ｒp が５５％以上となる実施例１〜５では缶内外面に剥離が発生しないか、または、軽い表面の荒れが僅かに発生するのみで、実用上問題のない製缶が可能である。これに対し、パンチ吸熱率Ｒp が５５％を下回る比較例１では、缶表面温度が８０℃を上回り、深い筋状剥離が発生した。

（実験例２）
パンチ冷却液の圧力を１９６０ｋＰａ（２０ｋｇｆ／ｃｍ^２）、流量Ｖp を１６×１０^３ｃｍ^３／分とし、室温１０℃の状態で、パンチ冷却液のパンチヘの流入時の液温Ｔp1 およびダイス冷却液のダイスへの流入時の液温Ｔd1をそれぞれ表２に示す温度に制御し、それ以外の条件は実験例１と同様としてシームレス缶を作成し成形性を評価した。その結果を表２に示す。

実施例６〜９においては、缶温度が８０℃以下に保たれ、パンチ吸熱率Ｒp も５５％以上となっており、いずれも成形性が良好であった。これに対し、比較例２では、缶温が８０℃を上回り、パンチ吸熱率Ｒp も５５％を下回っていて、缶内外面に筋状の剥離が発生した。

（実験例３）
本発明の実施例１０〜１３として製缶速度を１５０［缶／分］、２００［缶／分］、２５０［缶／分］、３００［缶／分］とし、またパンチ吸熱率Ｒp が５５％未満となる比較例３，４について製缶速度を１００［缶／分］、２００［缶／分］とし、製缶速度の影響を調べた。なお、他の条件は上記の実験例２と同様とした。評価の結果を表３に示す。

比較例３では、製缶速度が１００［缶／分］と遅いため、パンチ吸熱率Ｒp が５５％を下回っていても、缶温度がさほど上昇せず、成形性は良好であるが、同じ条件で製缶速度を２００［缶／分］とした比較例４では、パンチ吸熱率Ｒp が５５％を下回っていて、缶温が８０℃を越えており、良好な成形ができなかった。

以上、本発明について実施例を用いて説明したが、本発明は、これら実施例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲の記載を逸脱することなく、前記実施例に適宜の変更が加えられ得る。

本発明で用いる樹脂被覆金属板の断面を示す拡大図である。 樹脂被覆金属板から成形されたカップの断面を示す図である。 本発明のしごき成形方法により成形されたシームレス缶の断面を示す図である。 本発明に係る製造装置の制御系統を含む全体的な構成を模式的に示す説明図である。 本発明のしごき成形方法に用いられるしごき成形用パンチおよび冷却液の流れの方向を示す模式図である。

符号の説明

１…樹脂被覆金属板、 ２…金属板、 ３…樹脂層、 ４…カップ、 ５…シームレス缶、 ６…パンチ、 ７，７ａ，７ｂ，７ｃ…ダイス、 ８…支持筒、 ９…スリーブ、 １０…パンチ冷却液流路、 １１…流入路、 １２…流出路、 １３ａ…パンチ冷却液供給装置、 １３ｂ…第２のパンチ冷却液供給装置、 １４…パンチ冷却液昇圧装置、 １５…パンチ冷却液切替装置、 １７…ダイス冷却液供給装置、 Ｃ…制御部、 Ｓ１…（パンチおよびダイスの各冷却液の単位時間当たりに吸収する熱量の）演算手段、 Ｓ２…（缶体が単位時間当たりに受け取る熱量の）演算手段、 Ｓ３…（パンチ吸熱率を演算する）演算手段、 Ｓ４，Ｓ５…流量制御手段。

Claims (2)

1. 少なくとも缶外面となる面に樹脂が被覆された樹脂被覆金属板の両面に潤滑剤を塗布し、該樹脂被覆金属板を円板状に切断し、絞り成形して有底円筒状のカップ体を形成し、該カップ体を、パンチ内およびダイス内に冷却液を貫流させ、ドライ状態でしごき成形または絞りしごき成形を行うことにより樹脂被覆金属シームレス缶を製造する樹脂被覆金属シームレス缶の製造方法において、
   下記式（１）により定義されるパンチ吸熱率Ｒp が５５％以上となるように、パンチ冷却液の流量Ｖpおよびダイス冷却液の流量Ｖdを、パンチ冷却液のパンチヘの流入時の液温Ｔp1およびダイス冷却液のダイスヘの流入時の液温Ｔd1とパンチ冷却液のパンチからの流出時の液温Ｔp2およびダイス冷却液のダイスからの流出時の液温Ｔd2とに基づいて制御することによりしごき成形時の缶胴側壁部温度Ｔc2を前記樹脂のガラス転移点である８０℃以下に保つことを特徴とする樹脂被覆金属シームレス缶の製造方法。
   式（１） Ｒp＝Ｑp／ＱA×１００［％］
   ただし、式（１）中、
   ＱA は式（２）により定義されるシームレス缶の連続製造時における単位時間当たりに吸収される総熱量
   Ｑp は式（３）により定義されるシームレス缶連続製造時におけるパンチ冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量
   式（２） ＱA＝Ｑp＋Ｑd＋Ｑc［Ｊ／分］
   ただし、式（２）中、
   Ｑp は式（３）により定義されるシームレス缶連続製造時におけるパンチ冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量
   Ｑd は式（４）により定義されるシームレス缶連続製造時におけるダイス冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量
   Ｑc は式（５）により定義されるシームレス缶連続製造時における缶体が単位時間当たりに受け取る熱量
   式（３） Ｑp＝（Ｔp2−Ｔp1）×ｃp×ｓp×Ｖp［Ｊ／分］
   ただし、式（３）中、
   ｃp：パンチ冷却液の密度［ｇ／ｃｍ^３］、ｓp：パンチ冷却液の比熱［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
   Ｔp1［℃］：パンチ冷却液のパンチヘの流入時の液温
   Ｔp2［℃］：パンチ冷却液のパンチから流出時の液温
   Ｖp ：パンチ冷却液の流量［ｃｍ^３／分］
   式（４） Ｑd＝（Ｔd2−Ｔd1）×ｃd×ｓd×Ｖd［Ｊ／分］
   ただし、式（４）中、
   ｃd：ダイス冷却液の密度［ｇ／ｃｍ^３］、ｓd：ダイス冷却液の比熱［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
   Ｔd1［℃］：ダイスヘの流入時の液温
   Ｔd2［℃］：ダイスから流出時の液温
   Ｖd：ダイス冷却液の流量［ｃｍ^３／分］
   式（５） Ｑc＝（Ｔc2−Ｔc1）×ｃc×ｓc×Ｎc［Ｊ／分］
   ただし、式（５）中、
   ｃc：缶胴側壁部の質量［ｇ］、ｓc：缶材料の比熱［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］
   Ｔc1［℃］：室温
   Ｔc2［℃］：しごき成形時の缶胴側壁部温度
   Ｎc：単位時間当たりの製缶数［缶／分］
2. 少なくとも缶外面となる面に樹脂が被覆されかつ両面に潤滑剤が塗布されて絞り成形された樹脂被覆金属板からなるカップ体を、内部に冷却液が貫流しているパンチとダイスとによって、ドライ状態でしごき成形または絞りしごき成形することにより樹脂被覆金属シームレス缶を製造する樹脂被覆金属シームレス缶の製造装置において、
   連続製造時に前記パンチ内に貫流している冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量であるパンチ吸熱量と、連続製造時に前記ダイス内を貫流している冷却液により吸収される単位時間当たりの熱量であるダイス吸熱量と、連続製造時に缶体が単位時間当たりに受け取る熱量とから算出される各熱量の総和に対する前記パンチ吸熱量の割合を算出するパンチ吸熱率算出手段を有し、前記パンチ吸熱率が５５％以上でしごき成形時の缶胴側壁部温度Ｔc2が前記樹脂のガラス転移点である８０℃以下となるように前記パンチの冷却液の流量および前記ダイスの冷却液の流量を制御する流量制御手段を備えていることを特徴とする樹脂被覆金属シームレス缶の製造装置。

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