JPS6159898B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属薄板たる罐胴成形用の素材の両
側端縁を熱可塑性有機重合体で接着し罐胴たらし
める罐胴成形方法に関するものであり、内部歪
や、罐胴成形用の素材の端縁を被覆した熱可塑性
有機重合体よりなるフイルム状接着剤で形成され
た皮膜のピンホール等のほとんど存在しない確実
な接着部を形成でき、また格別の調整を要するこ
となく高い加工精度を維持でき、正しい罐胴の成
形を保証しうる成形方法を提供することを目的と
している。

最近炭酸入り飲料や果汁飲料用罐としてテイ
ン・フリー・スチールを用い、胴部側面継目を熱
可塑性有機重合体よりなる接着剤により重合接着
した所謂ラツプシーム罐が用いられるようになつ
た。

接着剤を用いたラツプシーム罐は、従来から用
いられている半田罐に較べ、罐内に半田の細粒が
付着することがなく、また罐体の内側となる端縁
を熱可塑性有機重合体よりなるフイルム状接着剤
で被覆すれば、端縁の腐蝕や金属の溶出を防止で
き衛生的である上、金属素材としてテイン・フリ
ー・スチールを使用しうるので、コストダウンが
可能な他、半田罐のようにニスよけ部を設ける必
要がなく、ほぼ全面印刷が可能であるなど多くの
利点を有する反面、接着剤の加熱と冷却との条
件、圧着条件等の設定については半田罐に較べて
より厳密に決定することが要求されている。

すなわち、熱可塑性有機重合体接着剤として
は、主としてポリアミド系接着剤フイルムが使用
されるが、このような接着剤フイルムは、適当な
接着条件を選ぶことにより強固な接着が得られる
反面、接着剤フイルムの表面に微細な水滴が付着
しているとすると、接着剤の溶融、加熱、圧着の
過程で接着剤部分や接着剤層に水滴の蒸発に起因
して気泡を生ずる恐れがある。

気泡内在というような接着剤層の欠陥部が、仮
に罐胴の上下端部に存在していると、罐胴のフラ
ンジ加工とそれに続く巻締加工によつて接着剤層
が破壊されるため、罐の内外にわたる微細な導通
孔が生じ、細菌による内部汚染や、内容物が外部
に浸み出す所謂マイクロリークが生ずる。また罐
胴中間部に存在していると、炭酸入り飲料を充填
して罐内圧が高くなつた場合に、胴部の側部継目
が剥離して内容物が漏洩する場合がある。

上述のラツプシーム罐の製造方法として従来か
ら提案されているものは、罐胴成形用のシリンダ
ーをほぼ全長にわたり強制液冷して、両側端縁部
にナイロン系熱可塑性有機重合体からなる接着剤
を接着した罐胴成形用の素材を該シリンダーに接
触させ、内側から冷却した状態で両側端縁部を高
周波加熱で加熱して重ね合わせ、強制液冷ハンマ
ーで打圧して接着剤を急冷固化する方法である。
この方法は、素材の両側端縁部の接着剤を加熱溶
融する以前に、素材を冷却しておき、圧着後の冷
却効率を高め、高速製罐を行うことを目的とする
ものである。しかし従来から提案されている上記
方法では、罐胴成形用のシリンダーがほぼ全長に
わたつて強制液冷されているため、シリンダーに
密着して移送される罐胴成形用の素材は常に冷却
された状態にあり、その両側端縁のナイロン系の
接着剤を溶融させるのに必要な230℃以上の高温
にするためには、常温の素材の加熱に較べ、加熱
時間を長くする必要があるし、加熱時間を短縮す
るために高周波加熱時の電圧を上げれば急速に加
熱することはできるが、この場合、後述のよう
に、素材の端縁部と中央部との間の急激な温度差
のために、素材端縁部に大きな波状の歪が発生
し、均一な圧着が不可能となるため、いずれにせ
よ高速製罐という所期の目的を達成することが困
難となるばかりか、次に述べるような欠点をも有
している。

第１には罐胴成形用のシリンダーの強制液冷に
よりシリンダーの表面に霜が生じることである。

霜が罐胴成形用のシリンダーの表面に付着する
と、該シリンダーの直径の精度を保持できないた
め、このシリンダーに巻きついた状態で移送され
る罐胴成形用の素材の直径も不安定となり、罐胴
成形後のフランジ加工や巻締加工で無理な力がか
かり、重合接着部の破壊や巻締部に空隙を生じて
漏洩するなどの事故を起こす欠点を伴なう。

同時に、シリンダー表面に霜が付着している場
合、罐胴成形用の素材と罐胴成形用のシリンダー
との間の摩擦係数が下るため、送給爪による当送
給抵抗、送給量等が一定とならず所定位置に停止
させることが不可能となつたり、斜めに送られた
りするため、加熱、圧着、冷却の条件を素材に対
して一定に維持することが困難となる他、罐胴成
形用の素材の２枚送りや、喰い違い罐発生の原因
となる。

罐胴成形用の素材の滑りやすくなるために生じ
る素材の投げ出し現象による停止位置の不安定を
防ぐため、素材を罐胴成形用のシリンダーに押付
ける機能を有するフリクシヨンブロツクや、ホー
ンサポートの押圧力を強めると、素材の移送中に
内面塗膜に傷がつき、腐蝕されたり、鉄溶出の原
因となる。このような諸欠点は霜がシリンダー面
に付着している始動時において特に問題となる。
更に前記摩擦係数の変動にしたがつてその都度上
記フリクシヨンブロツクやホーンサポートの押圧
力を調整しなければならないという機械操作上の
煩雑さも派生してくる。

第２にはシリンダーに霜が付着した場合、シリ
ンダーに沿つて摺動移送される罐胴成形用の素材
の両側端縁部に霜の細片が付着するのみでなく、
移送途時、素材が雰囲気温度より低くなり、両側
端縁部の接着剤表面を含む素材表面に結露するた
め、接着剤が加熱溶融される際に結露した水分に
より発泡し、接着剤層間に気泡が生じ接着強度を
著しく低下させる欠点を生ずる。接着強度が低い
と加工時に剥離しやすく、前述のようにマイクロ
リークの主原因となる。また気泡が存在すると冷
却効率が低下し高速製罐に支障をきたす。また調
整や整備等のため機械を停止させた場合には霜の
付着が増すのを防ぐため、冷却を止めなければな
らないが、この場合シリンダー全長にわたつて付
着していた霜が溶けて素材を濡らし、また機械部
品に錆を生じ機械の耐久性を著しく低下させるな
どの問題がある。錆による機械の損耗は高速製罐
機において特に顕著となる。

第３には罐胴成形用の素材を冷却しつつしかも
両端縁を高周波加熱により局部的に230℃以上の
高温に加熱するため、前述のように急激な温度差
を生じ素材が極度に歪曲し、このように歪曲した
素材はフリクシヨンブロツクやホーンサポートを
調整し強い押圧力を加えて規正しながら圧着して
も歪を除くことが不可能で、均一な圧着が得られ
ず、したがつて均一な冷却も得られないので、接
着強度を低下させたり接着ムラを生じさせたりす
るのみでなく、圧着固化した接着部に大きな内部
歪を残留させることになる。更にはなはだしい場
合には、罐胴両端の口径が異なる喇叭状の罐胴を
生ずることもある。

このような罐胴は罐胴成形に続くフランジ成形
加工、それに続く巻締加工工程で罐胴両端が必要
以上の加工を受けることになり、接着剤層が剥離
したり、下地塗料やクロム等の金属表面層の破壊
までひきおこし、マイクロリークや金属の腐蝕や
鉄溶出の直接的原因となる。

第４には霜が付着すると機械の摺動部例えばシ
リンダー終端部の成形圧着部のサイドブロツク等
のスライド部分が滑らかに作動せず、一定の圧着
条件を保つことが困難となる。

第５には罐胴シリンダーを全長にわたつて冷却
した場合、素材の温度も低くなつているので接着
剤を溶融させるのに必要な230℃以上の温度にす
るためには常温の素材に較べ高周波の出力を10％
程度増さなければならないが、この場合素材が冷
却されているため前述のように大きな歪を発生さ
せる他、付随的には加熱エネルギーの損失をもま
ねくという欠点がある。

また、歪が大きいと両側端縁も変形し、罐体の
内側となる一端縁が熱可塑性有機重合体よりなる
フイルム状接着剤で被覆されている場合に、罐胴
成形用の素材の両端縁を重ね合わせる工程におい
て、端縁同士が接触し合い、フイルム状接着剤の
被覆に擦傷に基づくピンホールを生ずることが多
く、素材の歪が大きければ大きいほど、ピンホー
ルも生じやすいと云う欠点もある。

本発明は上述のごとき欠点を解消し、接着部の
剥離やマイクロリークのない品質の一定した罐胴
の成形方法を提供するものである。

以下図示例について本発明の構成を説明する。

図面は、本発明の実施に使用される装置の１例
を示しており、罐胴成形用のシリンダー１は、第
１図において右端から左端まで一連のものである
が、同図においては各工程別の加工状態を明示す
るため省略して鎖線を以つて示してある。

本発明方法は、シリンダー１の始端たる成形部
における成形工程と、シリンダー１を囲む曲げ
加工部における曲げ加工工程と、同じくシリン
ダー１を囲む加熱加工部における高周波誘導加
熱工程と、シリンダー１の終端たる罐胴の形成加
工部における成形、接着工程よりなるものであ
る。

上記各工程よりなる本発明方法において、その
主たる特徴は、シリンダー１が形成加工部にお
ける下側部分を除く全部分において、何ら格別の
保温あるいは冷却等の手段を施されることなく、
大気中に曝露されて自然に放冷され、大気温とさ
れている点と、曲げ加工部における曲げ加工工
程と、最終の形成加工部における成形接着工程
とを備える点に存するが、その他の特徴について
は、以下工程別にその具体的構成を説明する過程
で明らかにする。

成形部における成形工程においては、図示を
省略した熱可塑性有機重合体よりなるフイルム状
接着剤貼着装置により、罐体の内側となるテイ
ン・フリー・スチールの細長薄板の一端縁をフイ
ルム状接着剤２により被覆され、また罐体の外側
となる他の一端縁の内側にのみフイルム状接着剤
３を貼付された罐胴成形用の素材４が、第２図に
示されるごとく送り込み機構５により、送りロー
ル対６、偏倚ガイド７、フリクシヨンウイング
８，９によりシリンダー１を案内として略円筒状
体１０に成形される。成形完了の時点でフイルム
状接着剤２，３の貼付されている素材４の両側端
縁部１１，１２は、シリンダー１の下側に位置す
るよう各部材の運動を規正する。

成形部において成形された略円筒状体１０
は、シリンダー１の周面に沿つて摺動する送り爪
１３により、次位の曲げ加工部へ移送される。

曲げ加工部においては、第３図に示されるよ
うにシリンダー１側の固定金型１４とその直下で
上下動する可動金型１５との協働により略円筒状
体１０の両側端縁１１，１２の重合幅部分のみ
が、その基部における円筒体の接線に対し角度θ
だけ内側へ、平坦縁となるようへ字状に曲げ加工
される。

第３図より明らかな如く、端縁１１の曲げ角度
に比し、端縁１２の曲げ角度の方がやゝ大きくと
られているが、これは、後工程における端縁１
１，１２同士の接触による擦傷の発生を防止し、
かつ、罐胴の成形加工部におけるハンマーによ
る打圧までの間、両側端縁１１，１２間にほゞ平
行な僅かな間隙を形成する上で有効である。

第３図中符号１６は、前述の略円筒状体１０の
移送、曲げ加工時に該体１０をシリンダー１の外
周面に押えつけているフリクシヨンブロツクであ
る。

両側端縁１１，１２の曲げ加工による平坦縁化
は、爾後の工程において両側端縁１１，１２部分
に発生しがちな変歪を防止して、両側端縁のフイ
ルム状接着剤が、摺動移動時と重ね合わせ運動時
とに擦傷等の損傷を受けないようにすると共に、
最終工程での接着時におけるスプリングバツクの
発生量を小としうるものである。

略円筒状体１０は、次いで加熱加工部へ送ら
れ、静止している間に、第４図、第５図に示され
る高周波誘導加熱用のコイル１７，１８により、
両側端縁１１，１２に貼着されているフイルム状
接着剤２，３のみを溶融される。

このコイル１７，１８は、両側端縁１１，１２
の隅角部１１′，１２′がエツジ効果によつて過熱
されることがないよう、第５図に明示されるごと
く隅角部１１′，１２′に対応する部分のコイル間
隙が、中央部分のコイル間隙より大とされ、隅角
部１１′，１２′に対応する部分の本来の発熱量
と、エツジ効果による発熱量との和が、中央部分
における発熱量と等しくなるように設定されてい
る。第５図では、コイル１８の図示は省略されて
いる。

フイルム状接着剤２，３が溶融された略円筒状
体１０は、次いでシリンダー１の終端部の罐胴の
形成加工部に移送され、罐胴に成形される。

罐胴の形成加工部は、第１図および第６図に
示されるごとき構造であつて、シリンダー１は、
下側に、製造される罐胴の長さに相応する長さの
スプライン１９が削設され、このスプライン１９
内に断熱材２０が介して冷却兼受圧部２１が内装
されている。この冷却兼受圧部２１は下端面２２
が露出されており、導孔２３内を流通する冷媒に
より、常時５℃〜10℃の範囲内に冷却され、その
冷却効果が半径方向外方へのみ作用するよう構成
されている。冷却兼受圧部２１の下端面２２に対
向して、ハンマー２４が確動カム装置２５により
上下動しうるよう配置されている。

ハンマー２４は、上端の凹所２６内に断熱材２
７を介して打圧部２８を有し、その上端面２９
が、冷却兼受圧部２１の下端面２２と協働して略
円筒状体１０の両側端縁１１，１２を打圧し、冷
却して接着させるものである。打圧部２８内には
導孔３０によつて冷媒が流通され、常時所定温度
に打圧部２８を冷却している。

罐胴の成形加工部におけるシリンダー１は、
またその両側部が半月形部片３１，３２に分割さ
れ、罐胴成形時に、エキスパンダーピン３３のス
ライド運動とスプリング３４およびブロツク３
５′を介して外拡運動を行なうように構成されて
いる。エキスパンダーピン３３とスプリング３４
とは、それぞれ左右一対設けられているが、第６
図では断面位置を変えることにより各１個づつ示
してある。

また該部のシリンダー１の両側には、圧接部
材たるクロージングモールド３６，３６が、また
シリンダー１の上部にはホーンサポート３７が配
設されており、上述のハンマー２４、クロージン
グモールド３６，３６、ホーンサポート３７とシ
リンダー１の終端部との間隙３８，３９部分が略
円筒状体１０たる素材４の罐胴圧着部とされてい
る。

前述のように、フイルム状接着剤２，３が溶融
された略円筒状体１０は罐胴の形成加工部の罐
胴圧着部たる間隙３８，３９内に送り爪１３で送
り込まれて定置され、次いでホーンサポート３７
の降下、押圧、半月形部片３１，３２の拡開運動
ならびにこれ等の運動に連動するクロージングモ
ールド３６，３６の閉運動により、シリンダー１
の終端部の外周を案内として、第６図に示される
如く、罐体の全長に亘り、両側端縁が僅かな間隙
を置いて略平行する所定の円筒に形成され、静止
させられると同時にフイルム状接着剤２，３が貼
着され、かつ平坦縁をなして内側へ曲げられてい
る両側端縁１１，１２が重ね合わされる。この重
ね合わせの完了と同時にハンマー２４が上動し、
シリンダー１の冷却兼受圧部２１との間で重ね合
わされている両側端縁１１，１２を打圧し、溶融
されている接着剤同士を接着、一体化させると共
に、冷却、固化させ、罐胴の製作を完了するもの
である。

すなわち、本発明では、シリンダー１は、成形
部から終端部の成形加工部に至るまでの間、
終端部の下側を除き、強制冷却されることがな
く、自然放冷のもとで大気温度に曝されており、
このシリンダー１を案内として、成形、曲げ加
工、加熱、罐胴としての形成、接着が行なわれる
ものであるから、罐胴成形用の素材４の各種加工
工程中において、シリンダー１の表面への着霜、
結露あるいは素材４の両側端縁１１，１２のフイ
ルム状接着剤２，３面への霜片、露滴等の付着を
全く生ずることがなく、したがつて、各工程にお
ける加工条件については、水分の存在を考慮する
ことなく、諸条件を設定し加工しうるものであ
る。

また、素材４を略円筒状体に成形した後、両側
端縁１１，１２を、それぞれ罐胴内側へ向け平坦
縁をなすようへ字状に曲げ加工し、屈曲縁部分で
補強効果を生じさせてあるので、素材全体が略円
筒状体に成形されている補強効果と相俟つて、該
端縁部分のみを加熱しても素材端縁部の歪がほと
んど生ぜず、歪が素材中央部分に波及することも
少なく、接着のための押圧時にも無理な力で変歪
を押して矯正する必要もないし、両側端縁１１，
１２は第３図に示されるように、端縁１２の曲げ
角度の方が、端縁１１の曲げ角度より大きくして
あるので、両側端縁部が重ね合わされる際に接触
して相互に傷つけることもなく、従つて、両側端
縁１１，１２における接着されるフイルム状接着
剤層に擦傷等を生じさせることもなく、更にはス
プリングバツク等の現象、あるいは内部歪の発生
等を伴なうこともなく、完全に接着させうる。

本発明は、以上説明したごとき構成、作用のも
のであつて、シリンダー終端部下側の冷却兼受圧
部においてのみ半径方向外方へ冷却効果を及ぼさ
せるのみであり、該部以外のシリンダーは、大気
に放冷されたまゝの温度に維持するので、シリン
ダー表面に着霜、結露することがなく、罐胴成形
用の素材の移送の間に、霜が該素材のフイルム状
接着剤表面に削り取られて付着したり、あるいは
該接着剤表面に結露することがなく、接着層中に
気泡を内在させ、接着強度を低下させる欠点を防
止でき、従つて巻締加工による接着部分の剥離と
か、マイクロリークの原因たる巻締部の微細な導
通孔の発生あるいは胴部の側部継目の内圧による
剥離、内容物の漏洩等を防止しうる効果を奏す
る。

また素材の両側端縁の加熱時に、該素材中央部
は強制冷却されておらず、両側端縁と中央部との
温度差が従来方法におけるように急激ではないの
で、温度差に基づく端縁の波状の歪の発生もな
く、前述のように素材を略円筒状体に成形するこ
とと、両側端縁を曲げ加工すこととによる歪の発
生防止とあいまち、フイルム状接着剤の傷つきも
ない、均一な接着を保証しうる効果を有するもの
である。

またシリンダー表面に着霜、結露を生じない状
態で素材の成形、移送が行なわれるので、該シリ
ンダーを案内として成形される罐胴の直径を高精
度に維持できるし、素材とシリンダー間の摩擦も
所定値となり、素材移送時の送給抵抗、送給量等
も所定の一定値に維持でき、従つて各工程におけ
る諸条件を常に一定に維持できるし、素材の２枚
送りあるいは喰い違い罐の発生等も良好に防止し
うる。

またフリクシヨンブロツクやホーンサポート等
の押圧力も所定値の摩擦抵抗の存在により、素材
内膜面を損傷させない程度の数値としうるし、操
業中の押圧力の調整も不要としうるものである。

前述のようにシリンダーを強制冷却させる必要
がなく、着霜、結露を生じないので、装置の摺動
部等の作動不良、あるいは装置停止時の発錆等も
防止しうるものである。

そして、形成される罐胴の寸法精度を高くで
き、接着剤面に水分を存在させることがなく、両
側端縁の曲げ加工と、素材隅角部を過熱させず、
中央部との温度差を少なくして加熱すること等が
相乗して、両側端縁を歪のない正常な状態で接着
させることができ、両端の口径の異なる罐胴の発
生も良好に防止できる。

また、罐胴成形用の素材は略円筒状体に成形さ
れ、その上両側端縁部分は予め曲げ加工され、平
坦縁とされ、この平坦縁同士を接着させるもので
あるから、テイン・フリー・スチールのごとく硬
度の高い材料を用いても、素材の弾性が弱めら
れ、接着部分の浮きの発生が防止されるものであ
る。

以上のごとき諸効果を奏しうるため、本発明に
よれば、特開昭51−120885号公報に示されるイン
バーテツド型の罐胴成形方法と全く同様の効果
を、ロールフオーム型の罐胴成形方法によつても
達成することを可能とするのみでなく、端縁部分
のフイルム状接着剤を傷つけることが避けられ、
素材の強制冷却や、、接着剤面の水分の存在等が
ないので、過熱時の使用電力のロスも最小としう
るものである。

特に、罐胴成形用の素材の両側端縁部分の曲げ
加工に当り、罐体内側となる端縁の曲げ角度を、
罐体外側となる端縁の曲げ角度より大きくしてあ
るので、両側端縁が重ね合わされるとき、端縁同
士が互に接触してフイルム状接着剤の被覆を傷つ
ける恐れを皆無ならしめ、該被覆の擦傷に起因す
るピンホールの発生等を皆無ならしめうる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する装置の１例におい
て、シリンダー等一部の部材を省略して、各工程
の加工状態を表わした略示視面図、第２図は第１
図中−線断面図、第３図は第１図中−線
断面図、第４図は第１図中−線断面図、第５
図は高周波誘導加熱コイルと素材との構造関係を
示す略示視面図、第６図は第１図中−線断面
図である。 １……シリンダー、２，３……フイルム状接着
剤、４……罐胴成形用の素材、１０……略円筒状
体、１１，１２……両側端縁、１１′，１２′……
素材の隅角部、１７，１８……高周波誘導加熱コ
イル、１９……スプライン、２１……冷却兼受圧
部、２４……ハンマー、２８……打圧部、３６，
３６′……圧接部材たるクロージングモールド、
３８，３９……罐胴圧着部たる間隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 薄板の、罐体内側となる一端縁が熱可塑性有
   機重合体よりなるフイルム状接着剤により被覆さ
   れており、また罐体外側となる他の一端が内面に
   のみ同一のフイルム状接着剤が貼着されている罐
   胴成形用の素材を、大気温とされているシリンダ
   ーを案内として略円筒状に成形し、かつ前記両側
   端縁をやゝ内側へ平坦縁をなすようへ字状に曲
   げ、罐体内側となる端縁の曲げ角度を、罐体外側
   となる端縁の曲げ角度より大きく曲げ加工したの
   ち、前記シリンダーに沿わせて移送し、静置させ
   て素材隅角部を過熱させないよう高周波誘導加熱
   によつて前記両側端縁を加熱し、フイルム状接着
   剤を溶融させ、溶融している間に、この素材を、
   前記シリンダーの、両側部に外拡運動を行なう半
   月形部片を有する終端部に送り、該終端部と、そ
   の両側に向つて近接したり遠ざかつたりする開閉
   運動をなす圧接部材との間の罐胴圧着部に供給
   し、配置し、圧接部材の閉運動と半月形部片の外
   拡運動との協働により、前記罐胴成形用の素材の
   へ字状の曲げ加工により平坦とされた両側端縁が
   罐体の全長に亘り僅かな間隙をおいてほぼ平行す
   る如く、前記シリンダーの終端部外周を案内とし
   て円筒に成形し、静止させ、同時に平坦縁とされ
   ている両側端縁を重ね合わせると共に、シリンダ
   ー終端部下側のスプライン部分において、半径方
   向外方へのみ冷却効果を及ぼすよう付設されてい
   る冷却兼受圧部と打圧部のみが冷却されているハ
   ンマーとの間で重ね合わされた両側端縁を圧着、
   保持し、この時点から重ね合わせ部のみを冷却
   し、溶融していた接着剤の冷却、固化を開始さ
   せ、罐胴たらしめることを特徴とする罐胴成形方
   法。