エアゾール用絞り加工缶の製造方法およびエアゾール用絞り加工缶
【課題】座屈や割れが生じることなく加工可能なエアゾール用絞り加工缶の製造方法および缶体強度が十分でかつ耐食性に優れたエアゾール用絞り加工缶を提供する。
【解決手段】素材とするラミネート鋼板は、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSが800Mpa以下であり、かつ、引張破断後の破断部端面での板厚ｔbと引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏを満足する。そして、成型するにあたっては、下記式を満たすように、加工成形される。
1.5≦ｈ/（R−ｒ）、2.8≦R/ｒ1、かつ、1.1≦ｒ2/ｒ1
ただし、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径、ｒ１：開口先端部の外半径、ｒ2：ビード部の外半径
【解決手段】素材とするラミネート鋼板は、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSが800Mpa以下であり、かつ、引張破断後の破断部端面での板厚ｔbと引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏを満足する。そして、成型するにあたっては、下記式を満たすように、加工成形される。
1.5≦ｈ/（R−ｒ）、2.8≦R/ｒ1、かつ、1.1≦ｒ2/ｒ1
ただし、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径、ｒ１：開口先端部の外半径、ｒ2：ビード部の外半径
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種スプレーなどの容器として用いられているエアゾール用絞り加工缶の製造方法およびエアゾール用絞り加工缶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアゾール用金属容器の分野には、大別して溶接缶と絞り加工缶とがある。溶接缶は、長方形平板を円筒形状に溶接により接合した缶胴に、缶底および缶蓋（ドームトップ）が取り付けられたものである。スプレー用途に用いる際には、ドームトップにさらに噴射用バルブを備えたマウンティングキャップが取り付けられる。
絞り加工缶は、インパクト加工や絞り-再絞り加工、絞り-再絞り加工-しごき加工などの加工方法を用い有底円筒に加工された缶胴の開口端側を、缶胴の直径より小さい径に縮径し、マウンティングキャップが取り付けられたものである。このような絞り加工缶は、１ピース缶、モノブロック缶と呼ばれる場合がある。
このように、絞り加工缶は、継ぎ目のない缶胴であること、缶胴からマウンティングキャップに向かって流麗な連続的な形状で縮径加工されていることなどから、溶接缶と比較して外観の美麗性に優れる。そのため、商品の性格上パッケージの外観が重視される用途、例えば、芳香剤、制汗剤、整髪料などの用途には、絞り加工缶が広く用いられている。
【０００３】
これらの缶に用いられる素材としては、現在は、溶接缶には鋼板、絞り加工缶にはアルミが用いられるのが一般的である。
絞り加工缶の素材として鋼板が用いられてこなかった理由としては、大きく分けて以下の点が挙げられる。
まず、第一の理由として、アルミは鋼板のような赤錆が発生しない点である。エアゾール缶が湿潤環境におかれた場合、鋼板を用いた場合には赤錆の発生が懸念され、万が一赤錆が発生した際には、エアゾール缶の外観を著しく損ね、商品価値が低下するとの危惧があると考えられる。
第二の理由としては、アルミは鋼板よりも軟質なため、インパクト加工や絞り-再絞り加工、絞り-再絞り加工-しごき加工などの方法を用い有底円筒の缶胴を成形し、開口端部を縮径し、さらに開口端部にマウンティングキャップを取り付けるためのビード部を成形することが比較的容易であることである。
【０００４】
ここで、平板を素材として、絞り加工缶からなるエアゾール缶を作製する工程を図1および以下に示す。
１）平板状の素材から円形ブランクを作製する工程、
２）複数回の絞り加工（しごき加工を併用してもよい）により、該円形ブランクを有底円筒状に成形して缶胴を成形する工程、
３）該缶胴の缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程、
４）該缶胴の開口端部側をトリム加工する工程、
５）該缶胴の開口端部側を該缶胴の外直径以下の径に縮径加工（複数回の加工でもよい）する工程、
６）該開口端先端部にカール加工（複数回の加工でもよい）によるビード部を形成する工程。
エアゾール缶には多種多様なサイズのものが市場に流通しており、上記の方法で多種多様なサイズに合致した缶を得る加工を行う場合、非常に高い加工度を必要とし、従来、鋼板を用いて容易に成形できるものではなかった。
このような理由から、エアゾール用絞り加工缶には現状ではアルミが用いられている。
【０００５】
しかし、アルミは強度が低いため、内圧の高まるエアゾール缶では板厚を厚くする必要がある。そのため、近年のアルミ地金の高騰もあいまって、アルミを用いるエアゾール缶は素材コストが高くなるという欠点がある。一方、鋼板は強度が高く、安価であることから、エアゾール缶に用いた場合は、十分な缶体強度を備えつつ缶体板厚を薄くすることができ、素材費を低減できる可能性がある。
このような現状を受けて、エアゾール用絞り加工缶を鋼板を用いて製造する技術が望まれていた。
【０００６】
上述したように、絞り加工缶の素材として鋼板は用いられてこなかった第一の理由は、鋼板の耐食性がアルミ対して劣る点である。これに対しては、劣る耐食性を解消する技術として、鋼板自体の耐食性を高める方法が特許文献１に開示されている。特許文献１では、鋼板自体を耐食性の高いステンレスとする技術が開示されている。しかし、ステンレスは耐食性に優れるものの高価であるため、この方法では缶コストの上昇をまねくことになる。
【０００７】
特許文献２には、鋼板表面を耐食性の高い金属で被覆する技術が開示されている。すなわち、アルミニウム被覆鋼板を用いることで、絞りしごき加工したエアゾール缶の缶底部の錆を回避する技術である。この方法によれば、加工度の低い缶底部については錆を回避できる可能性があるが、絞りしごき加工した缶胴部はアルミニウム被覆が損傷を受けるため、錆の発生が懸念される。
【０００８】
特許文献３には、鋼板表面を塗膜で被覆することで耐食性を高める方法として、硬化されたポリアミドイミド系塗膜を備えた内面塗装金属容器に関する技術が開示されている。この技術はエアゾール缶に用いた際の素材として鋼板を用いることが可能であるとされているものの、鋼板に関する実施例は溶接缶に関するもののみで、絞り缶の耐食性については十分な記載がなく、効果は不明である。また、明細書中には、この技術は成形された缶胴に施しても、成形前の金属板に施して後に加工してもよいとの記載があるが、実施例では、缶胴を成形した後に塗膜を形成させたアルミを用いた缶が記載される程度で、成形前の金属板に塗膜を形成させ、それを加工した実施例は具体的には示されていない。本発明者らが検討した結果、熱硬化した塗膜で被覆した鋼板を絞り加工すると、加工によっては塗膜に損傷が生じ、十分な耐食性を得ることができなかった。
【０００９】
上記塗膜の欠点を補う技術として、鋼板表面をフィルムで被覆する方法がある。特許文献４には、ポリエチレンテレフタレートの二軸延伸フィルムをラミネートした鋼板を用いて絞り缶によるエアゾール缶を得る技術が開示されている。この技術によれば、絞り加工後の缶胴が損傷のないラミネートフィルムで被覆されているため、耐食性に優れる。しかし、この技術で得られる缶胴で耐食性が保たれるのは、実施例に示されるように缶胴の開口端が縮径されていないものであり、平板の素材からエアゾール缶を得るために必要な縮径加工およびカール加工が行われておらず、形状の美麗性に欠けるものとなり、現行のエアゾール缶を代替するものとはならない。
【００１０】
一方、絞り加工缶の素材として鋼板は用いられてこなかった第二の理由は、市場に流通する多種多様なサイズのエアゾール缶に適用するためには加工度が非常に高くしなければならず、鋼板での形成は容易ではなかったことである。
【００１１】
加工度の比較的高い薄肉化深絞りしごき缶に適用するフィルムラミネート鋼板に関して、特許文献５、特許文献６には、相当歪みεeqが１となる加工による引張り強度上昇量を一定以上に高くすることにより、加工性を高める技術が開示されている。この技術は前記のエアゾール缶で必要な加工度と比較して低い加工度を想定している。さらに、本発明者らが検討した結果、これらの鋼板を絞り缶によるラミネート鋼板に適用した場合、加工において不具合が生じ、特に、縮径加工で開口端部が周方向に圧縮される際に座屈が生じ、また、カール加工によるビード部の形成の際には加工によって缶胴の開口端部が割れる現象が多発した。
【特許文献１】特表2003-500306号公報
【特許文献２】特開昭63-168238号公報
【特許文献３】特開平9-39975号公報
【特許文献４】特開平1-228567号公報
【特許文献５】特開2002-317247号公報
【特許文献６】特開2002-317248号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、座屈や割れが生じることなく加工可能なエアゾール用絞り加工缶の製造方法および缶体強度が十分でかつ耐食性に優れたエアゾール用絞り加工缶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らが検討した結果、鋼板を素材としてエアゾール用絞り加工缶を製造するには、単に従来技術の絞り加工用途のラミネート鋼板を用いるのみでは十分ではなく、耐食性の優れたラミネート鋼板を用いるとともに、ラミネート鋼板に高い加工性を具備する必要があることが判明した。
【００１４】
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［１］有機樹脂フィルムを被覆したラミネート鋼板を素材とし、下記式を満たしてなるエアゾール用絞り加工缶の製造方法であって、前記ラミネート鋼板は、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSが800Mpa以下であり、かつ、引張破断後の破断部端面での板厚ｔbと引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏを満足することを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
1.5≦ｈ/（R−ｒ）、2.8≦R/ｒ1、かつ、1.1≦ｒ2/ｒ1
ただし、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径、ｒ１：開口先端部の外半径、ｒ2：ビード部の外半径
［２］前記［１］において、前記ラミネート鋼板は、質量％で、Ｃ:0.0005〜0.09％、Si：0.1％以下、Mn：1.0％以下、P：0.02％以下、S：0.02％以下、Al：0.01〜0.1％、Ｎ:0.0060％以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物であることを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
［３］前記［２］において、前記ラミネート鋼板は、さらに、質量％で、Ｂ:0.0001%〜0.003%を含有することを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
［４］前記［２］または［３］において、前記ラミネート鋼板は、さらに、質量％で、Ti:0.001%〜0.05%、Nb:0.001%〜0.05%の1種以上を含有することを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
［５］前記［１］〜［４］のいずれかに記載の製造方法により製造されたエアゾール用絞り加工缶。
【００１５】
なお、本明細書において、鋼の成分を示す%は、すべて質量％である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、素材として、特定の特性を具備し、耐食性に優れたラミネート鋼板を用いることにより、従来問題であったネック部での座屈、カール部の割れを回避してエアゾール用絞り加工缶を製造することができる。これにより、耐食性に優れ、かつ、市場に流通する従来のエアゾール缶と同等なサイズ、形状の缶を、鋼板を素材として得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の対象とする絞り加工によるエアゾール缶は、図1および以下に示す工程により加工成形される。
（１）平板状の素材から円形ブランクを作製する工程、
（２）複数回の絞り加工（しごき加工を併用してもよい）により、円形ブランクを有底円筒状に成形して缶胴を成形する工程、
（３）缶胴の缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程、
（４）缶胴の開口端部側をトリム加工する工程、
（５）缶胴の開口端部側を該缶胴の外直径以下の径に縮径加工（複数回の加工でもよい）する工程、
（６）開口端先端部にカール加工（複数回の加工でもよい）によるビード部を形成する工程。
エアゾール缶には多種多様なサイズのものが市場に流通しており、上記の方法で多種多様なサイズに合致した缶を得るための加工を行う場合、図１において、（５）、（６）の段階で、図２、図３に示したサイズを用いて以下のように規定される加工度の加工を行う必要がある。
ａ）1.5≦ｈ/（R−ｒ）
ここで、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径である。ｈ/（R−ｒ）は、缶胴の高さ方向への伸び変形に関する加工度の指標である。
ｂ）2.8≦R/ｒ1
ここで、ｒ1：開口先端部の外半径である。ｒ1/Rは缶胴の周方向への圧縮変形に関する加工度の指標である。
ｃ）1.1≦ｒ2/ｒ1
ここで、ｒ2：ビード部の外半径である。ｒ2/ｒ1は、開口端先端部をカール加工する際の拡張変形に関する加工度の指標である。
なお、上記の加工度の条件は、次のように決定される。
まず、作製しようとするエアゾール缶の形状、サイズを、市販のエアゾール缶と同等という条件で決める。市販のエアゾール缶の形状、サイズは各種規格、例えば「Federation of European Aerosol Association Standard No.215,No.219, No.220」に記載されている。これにより、図２のサイズパラメータｒ、ｈ、ｒ1を決めることができる。次に、缶に求められる強度、重量、素材費の点から、缶に用いるラミネート鋼板の板厚を決める。さらに、図１に示したような加工工程を決め、（５）の段階での板厚分布を決める。これにより、最終加工缶体の重量が求められる。これを用いて、加工前の円形ブランクにおける半径Ｒが求められる。ついで、ビード部の形状を決定することで、図３のサイズパラメータｒ2を決めることができる。尚、円形ブランクの半径Ｒ0は、図１における（４）でのトリム加工でのトリム代を適宜設定することで決めることができる。
これらの操作を、多種多様な市販のエアゾール缶の形状、サイズに関して行うことで、上記加工度の条件が求められる。上記、ａ）、ｂ）、ｃ）はこのようにして求めたものである。
【００１８】
次に、本発明において、素材として用いる鋼板について説明する。
従来問題であったネック部での座屈、カール部の割れを回避してエアゾール用絞り加工缶を製造するために、本発明者らは、素材として用いるラミネート鋼板に着目し、ラミネート鋼板に特定の特性を具備することで、前記課題を解決することを考えた。
そこで、まず、化学成分、熱間圧延条件、冷間圧延条件、焼鈍条件、調質圧延条件などを変化させた鋼板を試作し、絞り加工によるエアゾール缶を製造する際の課題であった縮径加工の際の座屈、ビード部を形成するためのカール加工での割れに関し加工実験を行った。加工条件は後述の実施例と同様である。
供試材によっては、縮径加工において座屈が発生したり、また、カール加工において割れが発生するものが認められた。そこで、縮径加工性を支配する素材の特性について検討したが、加工前の原板を評価する通常の引張り試験で得られる機械特性値、つまり降伏強度、降伏点伸び、引張強度、全伸び、均一伸び、局部伸びなどや、あるいはランクフォード値（ｒ値）、加工硬化指数（ｎ値）、硬さ試験などでは、それらの特性単独あるいはそれらを組み合わせた指標を用いても、縮径加工の際の座屈、ビード部を形成するためのカール加工での割れとの間に明確な相関関係を見出すことはできなかった。
この理由としては、通常の引張り試験で評価する加工度は相当歪みで概ね0.3〜0.4程度であるのに対し、絞り加工によるエアゾール缶は高い加工度を必要とする。そのため、通常の引張り試験などで得られる機械特性では、縮径加工、カール加工を行う際の高い加工性を十分に反映した指標を得ることができないと考えられる。
そこで、本発明者らは、実際の加工実験により得られた缶体を詳細に調査することで、高い加工度で加工された缶体における縮径加工時の座屈およびカール加工での割れに影響を及ぼす因子を検討した。
まず、本発明者らが市販されている多種多様なエアゾール缶のサイズ、形状に関して試算した結果、縮径加工を行う前、つまり図１の（４）の段階での開口端部の加工度は、相当歪みεeqで表すと１.6程度となることがわかった。ここで、相当歪みεeqは、加工後の缶体の側壁部の板厚方向歪みεt、周方向歪みεθ、缶高さ方向歪みεφから、次のように求められる値である。
【００１９】
【数１】
【００２０】
縮径加工の際の座屈は、開口端部が縮径される際、周方向への圧縮応力が作用し、それにより開口端部が座屈する現象である。加工での座屈の発生は、開口端部が高い加工度で加工され、その部分の材質が加工よる硬化で非常に硬くなり、加工性が損なわれたために発生したと考えられる。よって、この座屈の発生を抑制するためには、開口端部での材質を適切に規定する必要があると考えられる。そして、開口端部の加工度は相当歪みでεeq＝１.6程度であるから、その部分の材質はこうした加工度を与えた後に評価する必要があると考える。そこで、相当歪みεeq＝１.6となる加工を行った後の鋼板の機械特性と縮径加工時の座屈との関係を調査した。その結果、相当歪みεeq＝１.6となる加工を行った後の引張強度TSが800MPa以下である場合に座屈が生じないことが判明した。
これは、以下のように考えられる。つまり、縮径加工での座屈は圧縮変形で周方向に変形しやすい方が発生し難く、そのため、強度が臨界の値、ここでは800MPa以下で座屈の発生が抑制されたものと考えられる。尚、相当歪εeq＝１.6の加工度を与える加工方法は、実際の絞り加工で行うことが最良であるが、相当歪みが同等になるように別の加工方法で加工しても同様に評価することができる。本発明者等は実際の製缶加工に加え、圧延加工で加工を行ったが、圧延加工の際の相当歪みは前述の式に対して周方向歪みを板巾方向歪みで置き換えることで同様に求めることができる。
【００２１】
しかしながら、前記条件を満たし縮径加工を行うことができても、更に行うカール加工の際に割れが発生する場合があった。この現象を解明するため、カール加工時の開口端先端部の状態を詳細に観察した。その結果、カール割れはカール加工での拡張に伴って発生する開口端先端部のくびれが大きい場合に発生することがわかった。つまり、このくびれが割れの起点となり、これを小さくすることで割れが回避できるという知見を得た。また、このくびれの程度は、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張り破断後の破断部端面での板厚と、引張試験前の鋼板の元の板厚との関係で整理できることがわかった。具体的には、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張破断後の破断部端面での板厚ｔb、引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏとなる条件でくびれが小さくなり、カール割れの発生を回避できることが判明した。ｔｂ/ｔｏは鋼板の破断に伴うくびれを示す指標であり、この値を一定値以下とすることにより、カール加工時の張力の作用に対して、部分的なくびれが生じにくいことが割れの回避に繋がる。つまり、くびれが、カール部で、ある部分に集中的に発生すると、カール割れの起点をつくることにつながる。そのため、このようなくびれをある部分に発生させずに、カール部の全体にわたって張力を分散して担うことのできる素材がカール部の割れに対して有利であることが考えられる。
【００２２】
以上の検討結果を図４に示す。図４において、○は縮径加工、カール加工に問題がなかったもの、□は縮径加工で座屈が発生したもの、△はカール加工で割れが発生したものである。図4より、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSがＴＳ≦800MPa、かつ、引張り破断後の破断部端面での板厚ｔb、引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏとすることにより、縮径加工の際には座屈が生じず、カール加工で割れが発生しないことがわかる。よって、本発明では、鋼板に具備する特性として、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSがＴＳ≦800MPa、かつ、引張り破断後の破断部端面での板厚ｔb、引張破断前の板厚ｔoは0.25≦ｔｂ/ｔｏとする。
【００２３】
更に、前記特性を具備した鋼板において、その成分を規定することで、エアゾール用絞り加工缶を製造する際に、加工上の不具合がさらに低減され、有利なことを見出した。以下、好適成分範囲について述べる。なお、％は全て質量％である。
【００２４】
Ｃ:0.0005〜0.09％、
Ｃが0.0005％より少ない場合、および0.09％より多い場合、鋼板に欠陥が混入（スケール混入、介在物混入など）する確率が増し、加工上の不具合を誘発することがある。Ｃが少ない場合は、結果的に溶鋼の脱炭処理時間が長いことになり、その間に介在物などが混入する頻度が増すためと考えられる。一方、Ｃが多い場合は、溶製した鋼が凝固する際に亜包晶割れと言われる割れが発生するためと考えられる。よって、Ｃの範囲は0.0005％以上0.09％以下が好ましい。
【００２５】
Ｓｉ：0.1％以下
Siは鋼板の表面性状を劣化させる元素であり、含有量が多いと、表面処理鋼板として望ましくないだけでなく、鋼を硬化させるために熱間圧延を困難にし、しかも最終製品としての鋼板を硬化させることがある。この観点からは、Siは 0.1％以下が好ましい。なお、特に表面性状の要求が厳格な用途では 0.050％以下がさらに好ましい。
【００２６】
Ｍｎ:1.0％以下
Ｍｎは鋼を硬化させる元素であり、含有量が多いと加工性に悪影響を及ぼす上、焼鈍において表層に濃化して表面性状を劣化させることがある。この観点からＭｎは1.0％以下が好ましい。なお、含有量が、0.05％に満たないと、Ｓ含有量を低下させた場合でも、いわゆる熱間脆性を回避することが難しく、表面割れなどの問題が生じ、一方 0.6％を超えると、変態点が低下し過ぎて、好ましい熱延板を得ることが難しくなる場合がある。よってさらに好ましくは0.05％以上0.6％以下である。
【００２７】
Ｐ：0.02％以下
Ｐ含有量の低減により、耐食性の改善効果を狙えるが、過度の低減は、製造コストの増加
につながるので、これらの兼ね合からＰは0.02％以下で含有させるのが好ましい。なお、加工性を重視する際には、0.01％以下とするのがさらに好ましい。
【００２８】
Ｓ：0.05％以下
Ｓ含有量が多くなると、ＭｎＳ等の介在物が増加し、局部延性を低下させてカール割れを誘発する原因となる。そこで、Ｓ含有量は0.05％以下に制限した。なお、加工性を顕著に改善するためには、0.010％以下にすることが好ましい。
【００２９】
Ａｌ：0.01〜0.1％、
Ａｌが0.01％より少ない場合、および0.1％より多い場合、鋼板に欠陥が混入（スケール混入、介在物混入など）する確率が増し、加工上の不具合を誘発することがある。Ａｌは溶鋼中の酸素をアルミナとして固定し除去することを目的に添加され、アルミナ自体も浮上してスラグに吸収され溶鋼から除去される。しかし、Ａｌが少ない場合は酸素の除去が十分に行われず、鋼中に酸化物が増加し、これが介在物となって鋼板に混入する頻度が増すことが考えられる。一方、Ａｌが多い場合は、生成したアルミナが十分に除去されず、これ自体が介在物となることが考えられる。よって、Ａｌの範囲は0.01％以上0.1％以下が好ましい。
【００３０】
Ｎ:0.0060％以下、
Nが0.0060%より多い場合、鋼板に欠陥が混入（スケール混入、介在物混入など）する確率が増し、加工上の不具合を誘発することがある。これは、Ｎが多い場合、溶鋼が凝固した後の熱間延性が低下し、スラブが割れやすくなるためと考えられる。よって、Ｎの範囲は0.0060％以下が好ましい。
【００３１】
また、更に以下の元素を含有することで、エアゾール缶に用いる絞り加工缶を製造する際に、より一層有利な状況が得られることを見出した。
【００３２】
Ｂ:0.0001%〜0.003%
Ｂを含有することにより、高速の加工速度においてカール加工での割れの発生頻度が低下する傾向が認められる。絞り缶の加工速度は通常プレス機のストローク速度で表現される。缶の高さにもよるが、通常は毎分数十から百数十ストロークの加工速度であり、平均的には毎分100ストローク程度である。Ｂを含有しない場合、平均的な速度で操業上十分に安定して加工が可能であり、より高速でも加工は可能であるが、場合によりカール加工での割れが散発する例が認められた。一方、Ｂを含有すると毎分120ストローク以上の加工速度でも加工での割れが発生し難く、安定的な操業が可能となった。この理由は明確ではないが、Ｂが結晶粒界に偏析することが関係しているものと考えられる。この効果は含有量が0.0001％より少ない場合は効果が顕著ではなく、一方で0.003％以上添加しても効果が飽和する上、多量の添加は鋼板製造の上で熱間での脆性を劣化させ、またコストの上昇を招く。よって、Ｂの範囲は0.0001％以上0.003％以下が好ましい。
【００３３】
Ｔｉ：0.001%〜0.05%、Ｎｂ：0.001%〜0.05%の一種以上
Ｔｉ、Ｎｂを含有することにより、鋼板を有底円筒の缶胴に加工する際の絞り割れ等の加工上の不具合が低減される。これは、これらの元素の添加により、鋼板のｒ値が向上して絞り加工性が向上した結果と考えられる。また、これらの元素は必須ではないが、これらの元素を含有することで、本発明の製造方法に用いる鋼に必要な相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSがＴＳ≦800MPaなる条件を達成することが容易になる。これは、これらの元素を含有することで、鋼中のＣが炭化物として固定され、固溶Ｃが低減することで鋼板が比較的軟質な状態となり、もともと軟質であるため加工後も比較的強度が低いものが得られるためであると考えられる。この効果はそれぞれの含有量がTi、Nb共に、0.001％より少ない場合は効果が顕著ではなく、一方で0.05％以上添加しても効果が飽和する上、強度の過度の上昇、再結晶温度の上昇を招き、また多量の添加はコストの上昇を招く。よって、Ｔｉ、Ｎｂの範囲は0.001％以上0.05％以下が好ましい。尚、これらは１種でも上記の効果を発現させるが、２種を用いてもよい。
【００３４】
また、上記以外に以下の元素を含有することもできる。
【００３５】
Ｎｉ：0.5％以下、Ｃｒ：0.5％以下、Ｃｕ：0.5％以下
Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕはいずれも、変態点を低下させるの元素であり、熱延鋼板の組織を微細化するため、過剰に添加すると熱延板の硬質化による冷間圧延の負荷の増大を伴う点で製造が困難になる上、鋼のコストアツプをもたらす場合がある。そのため、いずれも上限は 0.5％が好ましい。
なお、上記以外の残部はFeおよび不可避不純物である。
以上のように、本発明のエアゾール用絞り加工缶を製造するに際し、素材として用いるラミネート鋼板は、上述の特性を具備することとし、好ましくは上述の組成からなるものとする。これらは本発明において、最も重要な要件であり、このように素材そのものに、耐食性と十分な加工性を備えることで非常に高い加工度でもエアゾール用絞り加工缶が製造できる。
具体的には、本発明では、鋼板の特性として、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSがＴＳ≦800Mpa、かつ、引張破断後の破断部端面での板厚ｔb、引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏであることを条件とする。このような特性を備える限り、本発明に用いるラミネート鋼板の原板には如何なるものを用いてもよい。だたし、前記の成分を含有するものが加工上優位であることは先に述べた通りである。
【００３６】
これらの特性を具備した鋼板の製造方法としては特に限定しないが、代表的なものを以下に述べる。
【００３７】
鋼の成分の一例としては、以下に示すとおりである。
Mass％で、Ｃ:0.0005〜0.09％、Ａｌ：0.01〜0.1％、Ｎ:0.0060％以下を含有し、または、更にTi:0.001%〜0.05%、Nb:0.001%〜0.05%のうち１種以上、または、更にＢ:0.0001%〜0.003%を含有し、その他、Ｓｉ：0.1％以下、Ｍｎ:1.0％以下、Ｓ：0.02％以下、Ｐ：0.02％以下、Ｎｉ：0.5％以下、Ｃｒ：0.5％以下、Ｃｕ：0.5％以下を含有してよい。
上記成分を含有する鋼を溶製後、連続鋳造法によりスラブとする。スラブを冷却後、1100℃〜1300℃に加熱したのち、Aｒ３変態点以上の仕上げ温度で熱間圧延し、540℃〜720℃の巻き取り温度で巻き取る。次いで、この熱間圧延コイルを冷却後、酸洗し、80％〜94％の圧延率で圧延する。この際、絞り加工時の耳発生を抑制するために圧延率は85％〜92％であることが好ましい。次いで、この冷間圧延コイルを冷間圧延で用いた潤滑剤を除去するため脱脂した後、箱焼鈍法または連続焼鈍法によって焼鈍する。焼鈍方法は生産性および材質の均一性により優れた連続焼鈍法で行うことが望ましい。連続焼鈍法においては、鋼板を再結晶温度以上に加熱したのち、均熱して再結晶を完了させ、次いで冷却する。冷却にあたり、均熱温度から20℃/s以上程度の冷却速度で400℃程度まで冷却し、この温度で一定時間保定する過時効処理を行うことが好ましい。
【００３８】
本発明で用いるフィルムラミネート鋼板を構成するフィルムとしては、特に限定しないが、加工時のおけるフィルム損傷の可能性を極力排除する目的から、以下のものであることが好ましい。
ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、ジカルボン酸成分はテレフタル酸、またはテレフタル酸及びイソフタル酸からなり、ジオール成分はエチレングリコール及び／またはブチレングリコールからなり、かつ、エチレンテレフタレートまたはブチレンテレフタレートからなる繰り返し単位がモル％比率で８４％以上である下記（１）〜（５）のうちから選ばれるいずれかの樹脂である。
（１）ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレンイソフタレート共重合体
（２）ポリエチレンテレフタレート
（３）ポリブチレンテレフタレート−ポリエチレンテレフタレート共重合体
（４）ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレンイソフタレート−ポリブチレンテレフタレート共重合体
（５）ポリブチレンテレフタレート
また、ラミネート樹脂層は、少なくとも最表層が、主相が前記（１）から（５）の樹脂を基本骨格とする熱可塑性ポリエステルを主成分とする樹脂であり、副相がポリオレフィンからなる混合樹脂からなるものが好ましい。ここで、前記ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマーのうちの１種以上からなるものであることが好ましい。さらに、ラミネート樹脂層の表面樹脂層の面配向係数が０．０４以下であることで、フィルム損傷の可能性が低減する。
【００３９】
さらに、本発明で用いるラミネート鋼板は鋼板を基板とする。鋼板には表面に各種表面処理を施した表面処理鋼板を用いることが好ましい。特に下層が金属クロム、上層がクロム水酸化物からなる二層皮膜を形成させた表面処理鋼板（いわゆるＴＦＳ）等が最適である。ＴＦＳの金属クロム層、クロム水酸化物層の付着量については、特に限定されないが、何れもＣｒ換算で、金属クロム層は７０〜２００ｍｇ／ｍ２、クロム水酸化物層は１０〜３０ｍｇ／ｃｍ２の範囲とすることが好ましい。
【００４０】
次に、本発明のエアゾール用絞り加工缶の製造方法について説明する。
本発明のエアゾール用絞り加工缶は、上述した特性を具備し、有機樹脂フィルムを被覆したラミネート鋼板を素材とし、下記式を満たすように成形加工する。各工程の詳細は以下の通りである。
1.5≦ｈ/（R−ｒ）、2.8≦R/ｒ1、かつ、1.1≦ｒ2/ｒ1
ただし、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径、ｒ１：開口先端部の外半径、Ｒ1開口先端部に相当する絞り加工前の円形ブランク位置半径、ｒ2：ビード部の外半径
平板状の素材から円形ブランクを作製する工程
円形ブランクを作成するにあたっては、円形のカッターとダイを用いる方法が好ましい。また、円形ブランクを作製した後に行われるの複数回の絞り加工の第１回目の加工と同時に、円形ブランクを作成することもできる。尚、絞り加工の際の耳発生を抑制するために真円とわずかに異なる非円形ブランクを用いる場合があるが、本発明でもこの方法を採用することは問題なく、円形ブランクの外周形状は必ずしも真円でなくともよい。
【００４１】
複数回の絞り加工により、前記円形ブランクを有底円筒状に成形して缶胴を成形する工程
ラミネート鋼板を、絞り加工缶の缶胴を構成する有底円筒に成形するためには、円形ブランクに複数回の絞り加工を行い所定の高さを得る方法を用いる。複数回の絞り加工における絞り回数、絞り率は適宜選定することができる。成形工程の簡素化のためは少ない絞りの回数で行うこと望ましいが、一方でそのためには低い絞り率、つまり厳しい加工が必要になる。成形工程の簡素化のためには、10回以下の絞り回数が望ましい。絞り率は、円形ブランクから１回目の絞りを行う際には0.4以上、以降の絞り（再絞り）加工では0.5以上であることが望ましい。
また、本発明における絞り加工では、複数回の絞り加工を基本とするが、しごき加工を加えた絞り-しごき加工を行う方法も採用することができる。また、複数回の絞り加工において、しわ押え力により後方張力を付与した状態で絞りダイ肩部での曲げ・曲げ戻し変形を利用して板厚の減少を図る薄肉化絞り加工、および、これにしごき加工を併用する薄肉化絞り-しごき加工などの方法を採用することもできる。
絞り加工には潤滑条件が影響を及ぼす。ラミネート鋼板は被覆されたフィルムが柔軟でかつ表面が平滑であるためそれ自体が潤滑性を高める機能を有するため、絞り加工にあたって特に潤滑剤を使用する必要はないが、絞り率を低くする場合などには潤滑剤を使用することが望ましい。潤滑剤の種類は上記目的を達成する限り適宜選定できる。
絞り加工に伴い、缶胴の側壁部の板厚は元板厚に対して変化する。板厚変化を缶高さ全体にわたる平均板厚ｔと元板厚ｔ0を用いて平均板厚変化率ｔ/ｔ0を用いてあらわした場合、絞り-再絞り加工ではｔ/ｔ0＞１となる傾向にあり、絞り-しごき加工、薄肉化絞り加工、薄肉化絞り-しごき加工などではｔ/ｔ0＜１となる。加工に伴うラミネート鋼板の損傷を考慮すると、平均板厚変化率は0.5＜ｔ/ｔ0＜1.5の範囲とすることが望ましい。
【００４２】
缶胴の缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程
本発明の目的とするエアゾール缶は、噴射剤を充填するため15kgf/cm2以上の耐圧強度が必要である。そのため、缶内部の圧力上昇に対しては特に缶底部に留意する必要がある。有底円筒の缶胴内部の圧力は、缶胴部側壁に対しては缶胴を周方向に拡張する方向への応力を作用させる。しかし、缶胴部材は絞り加工によって十分に加工硬化しており、内圧による作用で変形することはない。しかし、缶底部は外縁部が缶胴によって拘束された状態で内圧が作用するため、内圧が高い場合は缶外部側に向かって変形する。そのため、缶底部は、内圧の影響を考慮する必要がある。内圧による缶底の変形を抑制するためには、缶底部の板厚を厚く、部材の強度を高める方法が有効であることに加え、形状を缶体内部側に凸となる形状のドーム状の形状とすることが適している。ドーム加工の方法は、ドーム状の外形状をもつ金型に缶底を押圧する方法が適している。
【００４３】
缶胴の開口端部側をトリム加工する工程
トリム加工の方法としては、特に限定しない。例えば、円形孔を備えた外刃と円筒状の内刃によりトリムするプレス方式、またはピンチ方式、あるいは相互に回転する中実円筒状の内刃（缶胴内部に挿入）、縁部が鋭利な円盤状の外刃によりトリムするスピン方式などが挙げられる。
【００４４】
缶胴の開口端部側を缶胴の外直径以下の径に縮径加工する工程
エアゾール缶では缶胴の開口部にマウンティングキャップを取り付けるため、開口端を円筒の直径以下に縮径する必要がある。縮径加工の方法としては、内面テーパー形状のダイに開口端部を押し当てて縮径を行うダイネック方式、回転工具を缶胴開口端部に缶胴半径方向内側に向けて押し付けて縮径を行うスピンネック方式などの方法が採用できる。フィルムの損傷を極力排除する観点からは、ダイネック方式が適している。ダイネック方式では、缶胴の半径ｒから最終的な縮径後の半径ｒ1に至る間を複数回の段階に分けて加工を行う方法が望ましい。この際、１回あたりの加工度が大きいと縮径加工でしわを発生する危険性が高まるため、縮径率（縮径加工後の半径／縮径加工前の半径）は0.7以上とすることが望ましい。ラミネート鋼板は被覆されたフィルムが柔軟でかつ表面が平滑であるためそれ自体が潤滑性を高める機能を有するため、縮径加工にあたって特に潤滑剤を使用する必要はないが、工具との摺動によるフィルムの損傷を極力排除する観点からは潤滑剤を使用することが望ましい。潤滑剤の種類は上記目的を達成する限り適宜選定できる。
【００４５】
開口端先端部にカール加工によるビード部を形成する工程
エアゾール缶では、マウンティングキャップ（内容物を適量噴射させるための噴射用バルブを備える）を開口端部に取り付けるため、開口端部にマウンティングキャップを取り付けるための構造であるビード部を形成させる。ビード部の加工はカール成形によって行われる。カール加工の方法は、円筒インサートの基底部に円弧状の曲面部を有するカールダイに缶胴開口端部を押圧するダイカール方式、あるいは、円弧状の曲面部を有するロールに缶胴開口端部を押圧するスピニング方式などを採用することができる。
【００４６】
熱処理
本発明においては、一連の加工工程の途中で熱処理を施すことが有効である。加工工程においてラミネート鋼板のフィルムに加えられた歪に伴なう応力を熱処理により緩和することで、その後の加工でのフィルム損傷が低減される。熱処理の条件としては、フィルムのガラス転移点以上、フィルムの融点＋30℃以下の熱処理であることが適している。さらに、熱処理の直後30秒以内に、フィルムのガラス転移点を下回る温度にまで急冷することが望ましい。
【実施例１】
【００４７】
以下、実施例について説明する。
以下に示す加工工程により絞り加工缶を製造した。
平板状の素材から円形ブランクを作製する工程
表1に示す成分からなる鋼を、表2に示す製造条件により製造し、板厚0.21ｍｍの鋼板を得た。次いでこの得られた鋼板を原板とするTFSの両面に、厚さ25μｍのマイクロポリエチレンテレフタレートフィルムを熱融着法でラミネートしたラミネート鋼板を得、このラミネート鋼板を素材として、円形ブランクを作製した。ブランク径は86ｍｍとした。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
複数回の絞り加工により、円形ブランクを有底円筒状に成形して缶胴を成形する工程
上記により得られた円形ブランクに対して、絞り加工を5回行い絞り缶の成形を行った。各絞り率を表３に示す。また、5回目の絞り工程において板厚減少率20％（フィルムを含まない鋼板元板厚に対する絞り後の缶胴の缶高さ方向での平均板厚の減少の割合）のしごき加工を併用した。
【００５１】
【表３】
【００５２】
缶胴の缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程
缶底部に、深さ6ｍｍの半球状の張出し加工を行った。
【００５３】
缶胴の開口端部側をトリム加工する工程
トリムの加工は円形孔を備えた外刃と円筒状の内刃によるプレス方式でトリムする方法を用い、缶上端部を約2ｍｍトリムした。
【００５４】
缶胴の開口端部側を缶胴の外直径以下の径に縮径加工する工程
缶胴の開口端上部に内面テーパー形状のダイを押し当てて縮径を行うダイネック方式にて、缶胴の直径から最終的な直径への加工に対して表４に示す縮径率で、８段階の縮径加工を行った。これにより、h/（Ｒ-ｒ）＝1.9、R/ｒ1＝3.8の絞り缶を得た。
【００５５】
【表４】
【００５６】
開口端先端部にカール加工によるビード部を形成する工程
縮径加工後の開口端上部に内面円弧状のダイを押し当ててカール加工を行うダイカール方式を用いて、図３に示す寸法に対する拡張率でｒ2/ｒ1＝1.3となるカール加工を行った。
【００５７】
なお、本発明において加工上の問題には直接関係はないが、ラミネート鋼板のフィルム損傷を回避する意味で、缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程とトリム加工する工程との間で、缶体を220℃に炉内温度を設定した熱風加熱炉を用いて5分間の加熱を行い、その後直ちに室温の水槽内に入れて冷却する熱処理を行った。
【００５８】
また、一連の絞り加工、ドーム加工、トリム加工、縮径加工、カール加工は、プレス機のストローク速度が毎分80〜160ストロークとなる条件で行った。
【００５９】
以上により得られた絞り加工缶に対して、以下の試験を行い、性能を評価した。
【００６０】
引張り強度TSおよびｔｂ/to
供試材（素材として用いた前述のラミネート鋼板）に対して圧延を行い、相当歪εeq＝１.6の加工度を与えた。これをJIS13号B試験片に加工した後、圧延方向を引張方向とする引張試験を行い、引張り強度TSを測定した。ここで、引張速度は10mm/minとした。尚、供試材はラミネート鋼板であるため、鋼板表面にラミネートフィルムが被覆されているが、引張試験を行う際にはフィルムをあらかじめ除去して行った。また、引張試験後、引張試験前（引張破断前）の元板厚とto、引張破断後の破断部端面での板厚ｔbとを測定し、ｔｂ/toを算出した。
【００６１】
縮径加工性
縮径加工の際、縮径加工の段数によらず、座屈の発生頻度が100ppm以下のものを○、100ppmを超えるものを×とした。
【００６２】
カール加工性
カール加工の際、割れの発生頻度が100ppm以下のものを○、100ppmを超えるものを×とした。
尚、カール加工は上記の縮径加工に引続いて行われるため、縮径加工が不合格となるものでは評価を行わなかった。また、縮径加工性、カール加工性が劣るものは操業的に製品として成立しないため、以下の評価は実施しなかった。
【００６３】
加工欠陥
完成した絞り缶について、表面を観察することで側壁部のピンホール、鋼板の圧延方向に沿った疵状の欠陥等、鋼板に起因すると考えられる加工欠陥を調査した。このような欠陥の発生は非常に稀で、発生頻度は50ppm以下ある。連続的な加工において10〜50ppmの発生頻度で加工欠陥が発生したものを○、10ppm未満のものを◎とした。
【００６４】
高速加工性
絞り缶の加工速度は通常プレス機のストローク速度で表現される。ストローク速度：毎分80〜120ストロークの加工速度でのカール加工で割れの発生頻度が、通常の操業において問題とならない50ｐｐｍ以下であるものを○とした。さらに、ストローク速度：毎分120ストローク以上の加工速度でのカール加工で割れの発生頻度が50ｐｐｍ以下であるものを◎とした。
【００６５】
絞り加工性
連続的な絞り加工においては、鋼板の介在物などによらずとも、場合により絞り加工において割れが発生する場合がある。その多くは缶胴の低部付近において発生するものであった。このような加工での不具合は非常にまれであり、絞り加工でのしわ押え力、潤滑条件など適切に設定することで回避でき、このような操作で50ｐｐｍ以下の発生頻度で連続的に加工できるものを○とした。さらに、発生頻度が10ppm以下であるものを◎とした。
【００６６】
以上により得られた結果を表５に示す。
【００６７】
【表５】
【００６８】
表５より、TS、tb/toが本発明の範囲内である本発明例は、いずれも性能も良好である。さらに加えて、Ｃ、Ａｌ、Ｎが本発明の範囲であるものは、加工欠陥の発生頻度がより低い。また、Bを含むものは高速加工性に優れ、またＴｉ、Ｎｂを含むものは絞り加工性に優れる。
【００６９】
本発明例ｒ、ｓ、ｔ、ｕは、性能に特に問題は無いが、成分の一部が好適範囲を外れるため、成分が好適範囲の本発明と比較すると、絞り缶の側壁にピンホールが生じるなどの若干加工欠陥が発生した。ただし、その発生頻度は50ppm以下であり、連続的な加工においても問題はない範囲である。
一方、比較例ｃ、ｄ、ｋは、TSが本発明範囲外で高く、縮径加工性に劣っている。また、比較例ｆ、ｈは、tb/toが本発明範囲外で小さくカール加工性に劣っている。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明はエアゾール用絞り加工缶として最適である。そして、エアゾール缶以外にも、本発明で想定されているような高い加工度で、缶体強度、耐食性、外観性等が要求される用途にも好適に使用され、一般の２ピース缶への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】エアゾール用視絞り加工缶の製造工程を示す図である。
【図２】本発明の缶体サイズの関係を示す図である。
【図３】本発明の缶体サイズの関係を示す図である。
【図４】引張強度TSと引張破断後の破断部端面での板厚ｔbと鋼板の元の板厚ｔoの比ｔｂ/ｔｏとの関係を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種スプレーなどの容器として用いられているエアゾール用絞り加工缶の製造方法およびエアゾール用絞り加工缶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアゾール用金属容器の分野には、大別して溶接缶と絞り加工缶とがある。溶接缶は、長方形平板を円筒形状に溶接により接合した缶胴に、缶底および缶蓋（ドームトップ）が取り付けられたものである。スプレー用途に用いる際には、ドームトップにさらに噴射用バルブを備えたマウンティングキャップが取り付けられる。
絞り加工缶は、インパクト加工や絞り-再絞り加工、絞り-再絞り加工-しごき加工などの加工方法を用い有底円筒に加工された缶胴の開口端側を、缶胴の直径より小さい径に縮径し、マウンティングキャップが取り付けられたものである。このような絞り加工缶は、１ピース缶、モノブロック缶と呼ばれる場合がある。
このように、絞り加工缶は、継ぎ目のない缶胴であること、缶胴からマウンティングキャップに向かって流麗な連続的な形状で縮径加工されていることなどから、溶接缶と比較して外観の美麗性に優れる。そのため、商品の性格上パッケージの外観が重視される用途、例えば、芳香剤、制汗剤、整髪料などの用途には、絞り加工缶が広く用いられている。
【０００３】
これらの缶に用いられる素材としては、現在は、溶接缶には鋼板、絞り加工缶にはアルミが用いられるのが一般的である。
絞り加工缶の素材として鋼板が用いられてこなかった理由としては、大きく分けて以下の点が挙げられる。
まず、第一の理由として、アルミは鋼板のような赤錆が発生しない点である。エアゾール缶が湿潤環境におかれた場合、鋼板を用いた場合には赤錆の発生が懸念され、万が一赤錆が発生した際には、エアゾール缶の外観を著しく損ね、商品価値が低下するとの危惧があると考えられる。
第二の理由としては、アルミは鋼板よりも軟質なため、インパクト加工や絞り-再絞り加工、絞り-再絞り加工-しごき加工などの方法を用い有底円筒の缶胴を成形し、開口端部を縮径し、さらに開口端部にマウンティングキャップを取り付けるためのビード部を成形することが比較的容易であることである。
【０００４】
ここで、平板を素材として、絞り加工缶からなるエアゾール缶を作製する工程を図1および以下に示す。
１）平板状の素材から円形ブランクを作製する工程、
２）複数回の絞り加工（しごき加工を併用してもよい）により、該円形ブランクを有底円筒状に成形して缶胴を成形する工程、
３）該缶胴の缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程、
４）該缶胴の開口端部側をトリム加工する工程、
５）該缶胴の開口端部側を該缶胴の外直径以下の径に縮径加工（複数回の加工でもよい）する工程、
６）該開口端先端部にカール加工（複数回の加工でもよい）によるビード部を形成する工程。
エアゾール缶には多種多様なサイズのものが市場に流通しており、上記の方法で多種多様なサイズに合致した缶を得る加工を行う場合、非常に高い加工度を必要とし、従来、鋼板を用いて容易に成形できるものではなかった。
このような理由から、エアゾール用絞り加工缶には現状ではアルミが用いられている。
【０００５】
しかし、アルミは強度が低いため、内圧の高まるエアゾール缶では板厚を厚くする必要がある。そのため、近年のアルミ地金の高騰もあいまって、アルミを用いるエアゾール缶は素材コストが高くなるという欠点がある。一方、鋼板は強度が高く、安価であることから、エアゾール缶に用いた場合は、十分な缶体強度を備えつつ缶体板厚を薄くすることができ、素材費を低減できる可能性がある。
このような現状を受けて、エアゾール用絞り加工缶を鋼板を用いて製造する技術が望まれていた。
【０００６】
上述したように、絞り加工缶の素材として鋼板は用いられてこなかった第一の理由は、鋼板の耐食性がアルミ対して劣る点である。これに対しては、劣る耐食性を解消する技術として、鋼板自体の耐食性を高める方法が特許文献１に開示されている。特許文献１では、鋼板自体を耐食性の高いステンレスとする技術が開示されている。しかし、ステンレスは耐食性に優れるものの高価であるため、この方法では缶コストの上昇をまねくことになる。
【０００７】
特許文献２には、鋼板表面を耐食性の高い金属で被覆する技術が開示されている。すなわち、アルミニウム被覆鋼板を用いることで、絞りしごき加工したエアゾール缶の缶底部の錆を回避する技術である。この方法によれば、加工度の低い缶底部については錆を回避できる可能性があるが、絞りしごき加工した缶胴部はアルミニウム被覆が損傷を受けるため、錆の発生が懸念される。
【０００８】
特許文献３には、鋼板表面を塗膜で被覆することで耐食性を高める方法として、硬化されたポリアミドイミド系塗膜を備えた内面塗装金属容器に関する技術が開示されている。この技術はエアゾール缶に用いた際の素材として鋼板を用いることが可能であるとされているものの、鋼板に関する実施例は溶接缶に関するもののみで、絞り缶の耐食性については十分な記載がなく、効果は不明である。また、明細書中には、この技術は成形された缶胴に施しても、成形前の金属板に施して後に加工してもよいとの記載があるが、実施例では、缶胴を成形した後に塗膜を形成させたアルミを用いた缶が記載される程度で、成形前の金属板に塗膜を形成させ、それを加工した実施例は具体的には示されていない。本発明者らが検討した結果、熱硬化した塗膜で被覆した鋼板を絞り加工すると、加工によっては塗膜に損傷が生じ、十分な耐食性を得ることができなかった。
【０００９】
上記塗膜の欠点を補う技術として、鋼板表面をフィルムで被覆する方法がある。特許文献４には、ポリエチレンテレフタレートの二軸延伸フィルムをラミネートした鋼板を用いて絞り缶によるエアゾール缶を得る技術が開示されている。この技術によれば、絞り加工後の缶胴が損傷のないラミネートフィルムで被覆されているため、耐食性に優れる。しかし、この技術で得られる缶胴で耐食性が保たれるのは、実施例に示されるように缶胴の開口端が縮径されていないものであり、平板の素材からエアゾール缶を得るために必要な縮径加工およびカール加工が行われておらず、形状の美麗性に欠けるものとなり、現行のエアゾール缶を代替するものとはならない。
【００１０】
一方、絞り加工缶の素材として鋼板は用いられてこなかった第二の理由は、市場に流通する多種多様なサイズのエアゾール缶に適用するためには加工度が非常に高くしなければならず、鋼板での形成は容易ではなかったことである。
【００１１】
加工度の比較的高い薄肉化深絞りしごき缶に適用するフィルムラミネート鋼板に関して、特許文献５、特許文献６には、相当歪みεeqが１となる加工による引張り強度上昇量を一定以上に高くすることにより、加工性を高める技術が開示されている。この技術は前記のエアゾール缶で必要な加工度と比較して低い加工度を想定している。さらに、本発明者らが検討した結果、これらの鋼板を絞り缶によるラミネート鋼板に適用した場合、加工において不具合が生じ、特に、縮径加工で開口端部が周方向に圧縮される際に座屈が生じ、また、カール加工によるビード部の形成の際には加工によって缶胴の開口端部が割れる現象が多発した。
【特許文献１】特表2003-500306号公報
【特許文献２】特開昭63-168238号公報
【特許文献３】特開平9-39975号公報
【特許文献４】特開平1-228567号公報
【特許文献５】特開2002-317247号公報
【特許文献６】特開2002-317248号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、座屈や割れが生じることなく加工可能なエアゾール用絞り加工缶の製造方法および缶体強度が十分でかつ耐食性に優れたエアゾール用絞り加工缶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らが検討した結果、鋼板を素材としてエアゾール用絞り加工缶を製造するには、単に従来技術の絞り加工用途のラミネート鋼板を用いるのみでは十分ではなく、耐食性の優れたラミネート鋼板を用いるとともに、ラミネート鋼板に高い加工性を具備する必要があることが判明した。
【００１４】
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［１］有機樹脂フィルムを被覆したラミネート鋼板を素材とし、下記式を満たしてなるエアゾール用絞り加工缶の製造方法であって、前記ラミネート鋼板は、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSが800Mpa以下であり、かつ、引張破断後の破断部端面での板厚ｔbと引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏを満足することを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
1.5≦ｈ/（R−ｒ）、2.8≦R/ｒ1、かつ、1.1≦ｒ2/ｒ1
ただし、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径、ｒ１：開口先端部の外半径、ｒ2：ビード部の外半径
［２］前記［１］において、前記ラミネート鋼板は、質量％で、Ｃ:0.0005〜0.09％、Si：0.1％以下、Mn：1.0％以下、P：0.02％以下、S：0.02％以下、Al：0.01〜0.1％、Ｎ:0.0060％以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物であることを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
［３］前記［２］において、前記ラミネート鋼板は、さらに、質量％で、Ｂ:0.0001%〜0.003%を含有することを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
［４］前記［２］または［３］において、前記ラミネート鋼板は、さらに、質量％で、Ti:0.001%〜0.05%、Nb:0.001%〜0.05%の1種以上を含有することを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
［５］前記［１］〜［４］のいずれかに記載の製造方法により製造されたエアゾール用絞り加工缶。
【００１５】
なお、本明細書において、鋼の成分を示す%は、すべて質量％である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、素材として、特定の特性を具備し、耐食性に優れたラミネート鋼板を用いることにより、従来問題であったネック部での座屈、カール部の割れを回避してエアゾール用絞り加工缶を製造することができる。これにより、耐食性に優れ、かつ、市場に流通する従来のエアゾール缶と同等なサイズ、形状の缶を、鋼板を素材として得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の対象とする絞り加工によるエアゾール缶は、図1および以下に示す工程により加工成形される。
（１）平板状の素材から円形ブランクを作製する工程、
（２）複数回の絞り加工（しごき加工を併用してもよい）により、円形ブランクを有底円筒状に成形して缶胴を成形する工程、
（３）缶胴の缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程、
（４）缶胴の開口端部側をトリム加工する工程、
（５）缶胴の開口端部側を該缶胴の外直径以下の径に縮径加工（複数回の加工でもよい）する工程、
（６）開口端先端部にカール加工（複数回の加工でもよい）によるビード部を形成する工程。
エアゾール缶には多種多様なサイズのものが市場に流通しており、上記の方法で多種多様なサイズに合致した缶を得るための加工を行う場合、図１において、（５）、（６）の段階で、図２、図３に示したサイズを用いて以下のように規定される加工度の加工を行う必要がある。
ａ）1.5≦ｈ/（R−ｒ）
ここで、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径である。ｈ/（R−ｒ）は、缶胴の高さ方向への伸び変形に関する加工度の指標である。
ｂ）2.8≦R/ｒ1
ここで、ｒ1：開口先端部の外半径である。ｒ1/Rは缶胴の周方向への圧縮変形に関する加工度の指標である。
ｃ）1.1≦ｒ2/ｒ1
ここで、ｒ2：ビード部の外半径である。ｒ2/ｒ1は、開口端先端部をカール加工する際の拡張変形に関する加工度の指標である。
なお、上記の加工度の条件は、次のように決定される。
まず、作製しようとするエアゾール缶の形状、サイズを、市販のエアゾール缶と同等という条件で決める。市販のエアゾール缶の形状、サイズは各種規格、例えば「Federation of European Aerosol Association Standard No.215,No.219, No.220」に記載されている。これにより、図２のサイズパラメータｒ、ｈ、ｒ1を決めることができる。次に、缶に求められる強度、重量、素材費の点から、缶に用いるラミネート鋼板の板厚を決める。さらに、図１に示したような加工工程を決め、（５）の段階での板厚分布を決める。これにより、最終加工缶体の重量が求められる。これを用いて、加工前の円形ブランクにおける半径Ｒが求められる。ついで、ビード部の形状を決定することで、図３のサイズパラメータｒ2を決めることができる。尚、円形ブランクの半径Ｒ0は、図１における（４）でのトリム加工でのトリム代を適宜設定することで決めることができる。
これらの操作を、多種多様な市販のエアゾール缶の形状、サイズに関して行うことで、上記加工度の条件が求められる。上記、ａ）、ｂ）、ｃ）はこのようにして求めたものである。
【００１８】
次に、本発明において、素材として用いる鋼板について説明する。
従来問題であったネック部での座屈、カール部の割れを回避してエアゾール用絞り加工缶を製造するために、本発明者らは、素材として用いるラミネート鋼板に着目し、ラミネート鋼板に特定の特性を具備することで、前記課題を解決することを考えた。
そこで、まず、化学成分、熱間圧延条件、冷間圧延条件、焼鈍条件、調質圧延条件などを変化させた鋼板を試作し、絞り加工によるエアゾール缶を製造する際の課題であった縮径加工の際の座屈、ビード部を形成するためのカール加工での割れに関し加工実験を行った。加工条件は後述の実施例と同様である。
供試材によっては、縮径加工において座屈が発生したり、また、カール加工において割れが発生するものが認められた。そこで、縮径加工性を支配する素材の特性について検討したが、加工前の原板を評価する通常の引張り試験で得られる機械特性値、つまり降伏強度、降伏点伸び、引張強度、全伸び、均一伸び、局部伸びなどや、あるいはランクフォード値（ｒ値）、加工硬化指数（ｎ値）、硬さ試験などでは、それらの特性単独あるいはそれらを組み合わせた指標を用いても、縮径加工の際の座屈、ビード部を形成するためのカール加工での割れとの間に明確な相関関係を見出すことはできなかった。
この理由としては、通常の引張り試験で評価する加工度は相当歪みで概ね0.3〜0.4程度であるのに対し、絞り加工によるエアゾール缶は高い加工度を必要とする。そのため、通常の引張り試験などで得られる機械特性では、縮径加工、カール加工を行う際の高い加工性を十分に反映した指標を得ることができないと考えられる。
そこで、本発明者らは、実際の加工実験により得られた缶体を詳細に調査することで、高い加工度で加工された缶体における縮径加工時の座屈およびカール加工での割れに影響を及ぼす因子を検討した。
まず、本発明者らが市販されている多種多様なエアゾール缶のサイズ、形状に関して試算した結果、縮径加工を行う前、つまり図１の（４）の段階での開口端部の加工度は、相当歪みεeqで表すと１.6程度となることがわかった。ここで、相当歪みεeqは、加工後の缶体の側壁部の板厚方向歪みεt、周方向歪みεθ、缶高さ方向歪みεφから、次のように求められる値である。
【００１９】
【数１】
【００２０】
縮径加工の際の座屈は、開口端部が縮径される際、周方向への圧縮応力が作用し、それにより開口端部が座屈する現象である。加工での座屈の発生は、開口端部が高い加工度で加工され、その部分の材質が加工よる硬化で非常に硬くなり、加工性が損なわれたために発生したと考えられる。よって、この座屈の発生を抑制するためには、開口端部での材質を適切に規定する必要があると考えられる。そして、開口端部の加工度は相当歪みでεeq＝１.6程度であるから、その部分の材質はこうした加工度を与えた後に評価する必要があると考える。そこで、相当歪みεeq＝１.6となる加工を行った後の鋼板の機械特性と縮径加工時の座屈との関係を調査した。その結果、相当歪みεeq＝１.6となる加工を行った後の引張強度TSが800MPa以下である場合に座屈が生じないことが判明した。
これは、以下のように考えられる。つまり、縮径加工での座屈は圧縮変形で周方向に変形しやすい方が発生し難く、そのため、強度が臨界の値、ここでは800MPa以下で座屈の発生が抑制されたものと考えられる。尚、相当歪εeq＝１.6の加工度を与える加工方法は、実際の絞り加工で行うことが最良であるが、相当歪みが同等になるように別の加工方法で加工しても同様に評価することができる。本発明者等は実際の製缶加工に加え、圧延加工で加工を行ったが、圧延加工の際の相当歪みは前述の式に対して周方向歪みを板巾方向歪みで置き換えることで同様に求めることができる。
【００２１】
しかしながら、前記条件を満たし縮径加工を行うことができても、更に行うカール加工の際に割れが発生する場合があった。この現象を解明するため、カール加工時の開口端先端部の状態を詳細に観察した。その結果、カール割れはカール加工での拡張に伴って発生する開口端先端部のくびれが大きい場合に発生することがわかった。つまり、このくびれが割れの起点となり、これを小さくすることで割れが回避できるという知見を得た。また、このくびれの程度は、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張り破断後の破断部端面での板厚と、引張試験前の鋼板の元の板厚との関係で整理できることがわかった。具体的には、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張破断後の破断部端面での板厚ｔb、引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏとなる条件でくびれが小さくなり、カール割れの発生を回避できることが判明した。ｔｂ/ｔｏは鋼板の破断に伴うくびれを示す指標であり、この値を一定値以下とすることにより、カール加工時の張力の作用に対して、部分的なくびれが生じにくいことが割れの回避に繋がる。つまり、くびれが、カール部で、ある部分に集中的に発生すると、カール割れの起点をつくることにつながる。そのため、このようなくびれをある部分に発生させずに、カール部の全体にわたって張力を分散して担うことのできる素材がカール部の割れに対して有利であることが考えられる。
【００２２】
以上の検討結果を図４に示す。図４において、○は縮径加工、カール加工に問題がなかったもの、□は縮径加工で座屈が発生したもの、△はカール加工で割れが発生したものである。図4より、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSがＴＳ≦800MPa、かつ、引張り破断後の破断部端面での板厚ｔb、引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏとすることにより、縮径加工の際には座屈が生じず、カール加工で割れが発生しないことがわかる。よって、本発明では、鋼板に具備する特性として、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSがＴＳ≦800MPa、かつ、引張り破断後の破断部端面での板厚ｔb、引張破断前の板厚ｔoは0.25≦ｔｂ/ｔｏとする。
【００２３】
更に、前記特性を具備した鋼板において、その成分を規定することで、エアゾール用絞り加工缶を製造する際に、加工上の不具合がさらに低減され、有利なことを見出した。以下、好適成分範囲について述べる。なお、％は全て質量％である。
【００２４】
Ｃ:0.0005〜0.09％、
Ｃが0.0005％より少ない場合、および0.09％より多い場合、鋼板に欠陥が混入（スケール混入、介在物混入など）する確率が増し、加工上の不具合を誘発することがある。Ｃが少ない場合は、結果的に溶鋼の脱炭処理時間が長いことになり、その間に介在物などが混入する頻度が増すためと考えられる。一方、Ｃが多い場合は、溶製した鋼が凝固する際に亜包晶割れと言われる割れが発生するためと考えられる。よって、Ｃの範囲は0.0005％以上0.09％以下が好ましい。
【００２５】
Ｓｉ：0.1％以下
Siは鋼板の表面性状を劣化させる元素であり、含有量が多いと、表面処理鋼板として望ましくないだけでなく、鋼を硬化させるために熱間圧延を困難にし、しかも最終製品としての鋼板を硬化させることがある。この観点からは、Siは 0.1％以下が好ましい。なお、特に表面性状の要求が厳格な用途では 0.050％以下がさらに好ましい。
【００２６】
Ｍｎ:1.0％以下
Ｍｎは鋼を硬化させる元素であり、含有量が多いと加工性に悪影響を及ぼす上、焼鈍において表層に濃化して表面性状を劣化させることがある。この観点からＭｎは1.0％以下が好ましい。なお、含有量が、0.05％に満たないと、Ｓ含有量を低下させた場合でも、いわゆる熱間脆性を回避することが難しく、表面割れなどの問題が生じ、一方 0.6％を超えると、変態点が低下し過ぎて、好ましい熱延板を得ることが難しくなる場合がある。よってさらに好ましくは0.05％以上0.6％以下である。
【００２７】
Ｐ：0.02％以下
Ｐ含有量の低減により、耐食性の改善効果を狙えるが、過度の低減は、製造コストの増加
につながるので、これらの兼ね合からＰは0.02％以下で含有させるのが好ましい。なお、加工性を重視する際には、0.01％以下とするのがさらに好ましい。
【００２８】
Ｓ：0.05％以下
Ｓ含有量が多くなると、ＭｎＳ等の介在物が増加し、局部延性を低下させてカール割れを誘発する原因となる。そこで、Ｓ含有量は0.05％以下に制限した。なお、加工性を顕著に改善するためには、0.010％以下にすることが好ましい。
【００２９】
Ａｌ：0.01〜0.1％、
Ａｌが0.01％より少ない場合、および0.1％より多い場合、鋼板に欠陥が混入（スケール混入、介在物混入など）する確率が増し、加工上の不具合を誘発することがある。Ａｌは溶鋼中の酸素をアルミナとして固定し除去することを目的に添加され、アルミナ自体も浮上してスラグに吸収され溶鋼から除去される。しかし、Ａｌが少ない場合は酸素の除去が十分に行われず、鋼中に酸化物が増加し、これが介在物となって鋼板に混入する頻度が増すことが考えられる。一方、Ａｌが多い場合は、生成したアルミナが十分に除去されず、これ自体が介在物となることが考えられる。よって、Ａｌの範囲は0.01％以上0.1％以下が好ましい。
【００３０】
Ｎ:0.0060％以下、
Nが0.0060%より多い場合、鋼板に欠陥が混入（スケール混入、介在物混入など）する確率が増し、加工上の不具合を誘発することがある。これは、Ｎが多い場合、溶鋼が凝固した後の熱間延性が低下し、スラブが割れやすくなるためと考えられる。よって、Ｎの範囲は0.0060％以下が好ましい。
【００３１】
また、更に以下の元素を含有することで、エアゾール缶に用いる絞り加工缶を製造する際に、より一層有利な状況が得られることを見出した。
【００３２】
Ｂ:0.0001%〜0.003%
Ｂを含有することにより、高速の加工速度においてカール加工での割れの発生頻度が低下する傾向が認められる。絞り缶の加工速度は通常プレス機のストローク速度で表現される。缶の高さにもよるが、通常は毎分数十から百数十ストロークの加工速度であり、平均的には毎分100ストローク程度である。Ｂを含有しない場合、平均的な速度で操業上十分に安定して加工が可能であり、より高速でも加工は可能であるが、場合によりカール加工での割れが散発する例が認められた。一方、Ｂを含有すると毎分120ストローク以上の加工速度でも加工での割れが発生し難く、安定的な操業が可能となった。この理由は明確ではないが、Ｂが結晶粒界に偏析することが関係しているものと考えられる。この効果は含有量が0.0001％より少ない場合は効果が顕著ではなく、一方で0.003％以上添加しても効果が飽和する上、多量の添加は鋼板製造の上で熱間での脆性を劣化させ、またコストの上昇を招く。よって、Ｂの範囲は0.0001％以上0.003％以下が好ましい。
【００３３】
Ｔｉ：0.001%〜0.05%、Ｎｂ：0.001%〜0.05%の一種以上
Ｔｉ、Ｎｂを含有することにより、鋼板を有底円筒の缶胴に加工する際の絞り割れ等の加工上の不具合が低減される。これは、これらの元素の添加により、鋼板のｒ値が向上して絞り加工性が向上した結果と考えられる。また、これらの元素は必須ではないが、これらの元素を含有することで、本発明の製造方法に用いる鋼に必要な相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSがＴＳ≦800MPaなる条件を達成することが容易になる。これは、これらの元素を含有することで、鋼中のＣが炭化物として固定され、固溶Ｃが低減することで鋼板が比較的軟質な状態となり、もともと軟質であるため加工後も比較的強度が低いものが得られるためであると考えられる。この効果はそれぞれの含有量がTi、Nb共に、0.001％より少ない場合は効果が顕著ではなく、一方で0.05％以上添加しても効果が飽和する上、強度の過度の上昇、再結晶温度の上昇を招き、また多量の添加はコストの上昇を招く。よって、Ｔｉ、Ｎｂの範囲は0.001％以上0.05％以下が好ましい。尚、これらは１種でも上記の効果を発現させるが、２種を用いてもよい。
【００３４】
また、上記以外に以下の元素を含有することもできる。
【００３５】
Ｎｉ：0.5％以下、Ｃｒ：0.5％以下、Ｃｕ：0.5％以下
Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕはいずれも、変態点を低下させるの元素であり、熱延鋼板の組織を微細化するため、過剰に添加すると熱延板の硬質化による冷間圧延の負荷の増大を伴う点で製造が困難になる上、鋼のコストアツプをもたらす場合がある。そのため、いずれも上限は 0.5％が好ましい。
なお、上記以外の残部はFeおよび不可避不純物である。
以上のように、本発明のエアゾール用絞り加工缶を製造するに際し、素材として用いるラミネート鋼板は、上述の特性を具備することとし、好ましくは上述の組成からなるものとする。これらは本発明において、最も重要な要件であり、このように素材そのものに、耐食性と十分な加工性を備えることで非常に高い加工度でもエアゾール用絞り加工缶が製造できる。
具体的には、本発明では、鋼板の特性として、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSがＴＳ≦800Mpa、かつ、引張破断後の破断部端面での板厚ｔb、引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏであることを条件とする。このような特性を備える限り、本発明に用いるラミネート鋼板の原板には如何なるものを用いてもよい。だたし、前記の成分を含有するものが加工上優位であることは先に述べた通りである。
【００３６】
これらの特性を具備した鋼板の製造方法としては特に限定しないが、代表的なものを以下に述べる。
【００３７】
鋼の成分の一例としては、以下に示すとおりである。
Mass％で、Ｃ:0.0005〜0.09％、Ａｌ：0.01〜0.1％、Ｎ:0.0060％以下を含有し、または、更にTi:0.001%〜0.05%、Nb:0.001%〜0.05%のうち１種以上、または、更にＢ:0.0001%〜0.003%を含有し、その他、Ｓｉ：0.1％以下、Ｍｎ:1.0％以下、Ｓ：0.02％以下、Ｐ：0.02％以下、Ｎｉ：0.5％以下、Ｃｒ：0.5％以下、Ｃｕ：0.5％以下を含有してよい。
上記成分を含有する鋼を溶製後、連続鋳造法によりスラブとする。スラブを冷却後、1100℃〜1300℃に加熱したのち、Aｒ３変態点以上の仕上げ温度で熱間圧延し、540℃〜720℃の巻き取り温度で巻き取る。次いで、この熱間圧延コイルを冷却後、酸洗し、80％〜94％の圧延率で圧延する。この際、絞り加工時の耳発生を抑制するために圧延率は85％〜92％であることが好ましい。次いで、この冷間圧延コイルを冷間圧延で用いた潤滑剤を除去するため脱脂した後、箱焼鈍法または連続焼鈍法によって焼鈍する。焼鈍方法は生産性および材質の均一性により優れた連続焼鈍法で行うことが望ましい。連続焼鈍法においては、鋼板を再結晶温度以上に加熱したのち、均熱して再結晶を完了させ、次いで冷却する。冷却にあたり、均熱温度から20℃/s以上程度の冷却速度で400℃程度まで冷却し、この温度で一定時間保定する過時効処理を行うことが好ましい。
【００３８】
本発明で用いるフィルムラミネート鋼板を構成するフィルムとしては、特に限定しないが、加工時のおけるフィルム損傷の可能性を極力排除する目的から、以下のものであることが好ましい。
ジカルボン酸成分とジオール成分の縮重合で得られ、ジカルボン酸成分はテレフタル酸、またはテレフタル酸及びイソフタル酸からなり、ジオール成分はエチレングリコール及び／またはブチレングリコールからなり、かつ、エチレンテレフタレートまたはブチレンテレフタレートからなる繰り返し単位がモル％比率で８４％以上である下記（１）〜（５）のうちから選ばれるいずれかの樹脂である。
（１）ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレンイソフタレート共重合体
（２）ポリエチレンテレフタレート
（３）ポリブチレンテレフタレート−ポリエチレンテレフタレート共重合体
（４）ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレンイソフタレート−ポリブチレンテレフタレート共重合体
（５）ポリブチレンテレフタレート
また、ラミネート樹脂層は、少なくとも最表層が、主相が前記（１）から（５）の樹脂を基本骨格とする熱可塑性ポリエステルを主成分とする樹脂であり、副相がポリオレフィンからなる混合樹脂からなるものが好ましい。ここで、前記ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマーのうちの１種以上からなるものであることが好ましい。さらに、ラミネート樹脂層の表面樹脂層の面配向係数が０．０４以下であることで、フィルム損傷の可能性が低減する。
【００３９】
さらに、本発明で用いるラミネート鋼板は鋼板を基板とする。鋼板には表面に各種表面処理を施した表面処理鋼板を用いることが好ましい。特に下層が金属クロム、上層がクロム水酸化物からなる二層皮膜を形成させた表面処理鋼板（いわゆるＴＦＳ）等が最適である。ＴＦＳの金属クロム層、クロム水酸化物層の付着量については、特に限定されないが、何れもＣｒ換算で、金属クロム層は７０〜２００ｍｇ／ｍ２、クロム水酸化物層は１０〜３０ｍｇ／ｃｍ２の範囲とすることが好ましい。
【００４０】
次に、本発明のエアゾール用絞り加工缶の製造方法について説明する。
本発明のエアゾール用絞り加工缶は、上述した特性を具備し、有機樹脂フィルムを被覆したラミネート鋼板を素材とし、下記式を満たすように成形加工する。各工程の詳細は以下の通りである。
1.5≦ｈ/（R−ｒ）、2.8≦R/ｒ1、かつ、1.1≦ｒ2/ｒ1
ただし、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径、ｒ１：開口先端部の外半径、Ｒ1開口先端部に相当する絞り加工前の円形ブランク位置半径、ｒ2：ビード部の外半径
平板状の素材から円形ブランクを作製する工程
円形ブランクを作成するにあたっては、円形のカッターとダイを用いる方法が好ましい。また、円形ブランクを作製した後に行われるの複数回の絞り加工の第１回目の加工と同時に、円形ブランクを作成することもできる。尚、絞り加工の際の耳発生を抑制するために真円とわずかに異なる非円形ブランクを用いる場合があるが、本発明でもこの方法を採用することは問題なく、円形ブランクの外周形状は必ずしも真円でなくともよい。
【００４１】
複数回の絞り加工により、前記円形ブランクを有底円筒状に成形して缶胴を成形する工程
ラミネート鋼板を、絞り加工缶の缶胴を構成する有底円筒に成形するためには、円形ブランクに複数回の絞り加工を行い所定の高さを得る方法を用いる。複数回の絞り加工における絞り回数、絞り率は適宜選定することができる。成形工程の簡素化のためは少ない絞りの回数で行うこと望ましいが、一方でそのためには低い絞り率、つまり厳しい加工が必要になる。成形工程の簡素化のためには、10回以下の絞り回数が望ましい。絞り率は、円形ブランクから１回目の絞りを行う際には0.4以上、以降の絞り（再絞り）加工では0.5以上であることが望ましい。
また、本発明における絞り加工では、複数回の絞り加工を基本とするが、しごき加工を加えた絞り-しごき加工を行う方法も採用することができる。また、複数回の絞り加工において、しわ押え力により後方張力を付与した状態で絞りダイ肩部での曲げ・曲げ戻し変形を利用して板厚の減少を図る薄肉化絞り加工、および、これにしごき加工を併用する薄肉化絞り-しごき加工などの方法を採用することもできる。
絞り加工には潤滑条件が影響を及ぼす。ラミネート鋼板は被覆されたフィルムが柔軟でかつ表面が平滑であるためそれ自体が潤滑性を高める機能を有するため、絞り加工にあたって特に潤滑剤を使用する必要はないが、絞り率を低くする場合などには潤滑剤を使用することが望ましい。潤滑剤の種類は上記目的を達成する限り適宜選定できる。
絞り加工に伴い、缶胴の側壁部の板厚は元板厚に対して変化する。板厚変化を缶高さ全体にわたる平均板厚ｔと元板厚ｔ0を用いて平均板厚変化率ｔ/ｔ0を用いてあらわした場合、絞り-再絞り加工ではｔ/ｔ0＞１となる傾向にあり、絞り-しごき加工、薄肉化絞り加工、薄肉化絞り-しごき加工などではｔ/ｔ0＜１となる。加工に伴うラミネート鋼板の損傷を考慮すると、平均板厚変化率は0.5＜ｔ/ｔ0＜1.5の範囲とすることが望ましい。
【００４２】
缶胴の缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程
本発明の目的とするエアゾール缶は、噴射剤を充填するため15kgf/cm2以上の耐圧強度が必要である。そのため、缶内部の圧力上昇に対しては特に缶底部に留意する必要がある。有底円筒の缶胴内部の圧力は、缶胴部側壁に対しては缶胴を周方向に拡張する方向への応力を作用させる。しかし、缶胴部材は絞り加工によって十分に加工硬化しており、内圧による作用で変形することはない。しかし、缶底部は外縁部が缶胴によって拘束された状態で内圧が作用するため、内圧が高い場合は缶外部側に向かって変形する。そのため、缶底部は、内圧の影響を考慮する必要がある。内圧による缶底の変形を抑制するためには、缶底部の板厚を厚く、部材の強度を高める方法が有効であることに加え、形状を缶体内部側に凸となる形状のドーム状の形状とすることが適している。ドーム加工の方法は、ドーム状の外形状をもつ金型に缶底を押圧する方法が適している。
【００４３】
缶胴の開口端部側をトリム加工する工程
トリム加工の方法としては、特に限定しない。例えば、円形孔を備えた外刃と円筒状の内刃によりトリムするプレス方式、またはピンチ方式、あるいは相互に回転する中実円筒状の内刃（缶胴内部に挿入）、縁部が鋭利な円盤状の外刃によりトリムするスピン方式などが挙げられる。
【００４４】
缶胴の開口端部側を缶胴の外直径以下の径に縮径加工する工程
エアゾール缶では缶胴の開口部にマウンティングキャップを取り付けるため、開口端を円筒の直径以下に縮径する必要がある。縮径加工の方法としては、内面テーパー形状のダイに開口端部を押し当てて縮径を行うダイネック方式、回転工具を缶胴開口端部に缶胴半径方向内側に向けて押し付けて縮径を行うスピンネック方式などの方法が採用できる。フィルムの損傷を極力排除する観点からは、ダイネック方式が適している。ダイネック方式では、缶胴の半径ｒから最終的な縮径後の半径ｒ1に至る間を複数回の段階に分けて加工を行う方法が望ましい。この際、１回あたりの加工度が大きいと縮径加工でしわを発生する危険性が高まるため、縮径率（縮径加工後の半径／縮径加工前の半径）は0.7以上とすることが望ましい。ラミネート鋼板は被覆されたフィルムが柔軟でかつ表面が平滑であるためそれ自体が潤滑性を高める機能を有するため、縮径加工にあたって特に潤滑剤を使用する必要はないが、工具との摺動によるフィルムの損傷を極力排除する観点からは潤滑剤を使用することが望ましい。潤滑剤の種類は上記目的を達成する限り適宜選定できる。
【００４５】
開口端先端部にカール加工によるビード部を形成する工程
エアゾール缶では、マウンティングキャップ（内容物を適量噴射させるための噴射用バルブを備える）を開口端部に取り付けるため、開口端部にマウンティングキャップを取り付けるための構造であるビード部を形成させる。ビード部の加工はカール成形によって行われる。カール加工の方法は、円筒インサートの基底部に円弧状の曲面部を有するカールダイに缶胴開口端部を押圧するダイカール方式、あるいは、円弧状の曲面部を有するロールに缶胴開口端部を押圧するスピニング方式などを採用することができる。
【００４６】
熱処理
本発明においては、一連の加工工程の途中で熱処理を施すことが有効である。加工工程においてラミネート鋼板のフィルムに加えられた歪に伴なう応力を熱処理により緩和することで、その後の加工でのフィルム損傷が低減される。熱処理の条件としては、フィルムのガラス転移点以上、フィルムの融点＋30℃以下の熱処理であることが適している。さらに、熱処理の直後30秒以内に、フィルムのガラス転移点を下回る温度にまで急冷することが望ましい。
【実施例１】
【００４７】
以下、実施例について説明する。
以下に示す加工工程により絞り加工缶を製造した。
平板状の素材から円形ブランクを作製する工程
表1に示す成分からなる鋼を、表2に示す製造条件により製造し、板厚0.21ｍｍの鋼板を得た。次いでこの得られた鋼板を原板とするTFSの両面に、厚さ25μｍのマイクロポリエチレンテレフタレートフィルムを熱融着法でラミネートしたラミネート鋼板を得、このラミネート鋼板を素材として、円形ブランクを作製した。ブランク径は86ｍｍとした。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
複数回の絞り加工により、円形ブランクを有底円筒状に成形して缶胴を成形する工程
上記により得られた円形ブランクに対して、絞り加工を5回行い絞り缶の成形を行った。各絞り率を表３に示す。また、5回目の絞り工程において板厚減少率20％（フィルムを含まない鋼板元板厚に対する絞り後の缶胴の缶高さ方向での平均板厚の減少の割合）のしごき加工を併用した。
【００５１】
【表３】
【００５２】
缶胴の缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程
缶底部に、深さ6ｍｍの半球状の張出し加工を行った。
【００５３】
缶胴の開口端部側をトリム加工する工程
トリムの加工は円形孔を備えた外刃と円筒状の内刃によるプレス方式でトリムする方法を用い、缶上端部を約2ｍｍトリムした。
【００５４】
缶胴の開口端部側を缶胴の外直径以下の径に縮径加工する工程
缶胴の開口端上部に内面テーパー形状のダイを押し当てて縮径を行うダイネック方式にて、缶胴の直径から最終的な直径への加工に対して表４に示す縮径率で、８段階の縮径加工を行った。これにより、h/（Ｒ-ｒ）＝1.9、R/ｒ1＝3.8の絞り缶を得た。
【００５５】
【表４】
【００５６】
開口端先端部にカール加工によるビード部を形成する工程
縮径加工後の開口端上部に内面円弧状のダイを押し当ててカール加工を行うダイカール方式を用いて、図３に示す寸法に対する拡張率でｒ2/ｒ1＝1.3となるカール加工を行った。
【００５７】
なお、本発明において加工上の問題には直接関係はないが、ラミネート鋼板のフィルム損傷を回避する意味で、缶底部を缶内面側に凸となる形状にドーム加工する工程とトリム加工する工程との間で、缶体を220℃に炉内温度を設定した熱風加熱炉を用いて5分間の加熱を行い、その後直ちに室温の水槽内に入れて冷却する熱処理を行った。
【００５８】
また、一連の絞り加工、ドーム加工、トリム加工、縮径加工、カール加工は、プレス機のストローク速度が毎分80〜160ストロークとなる条件で行った。
【００５９】
以上により得られた絞り加工缶に対して、以下の試験を行い、性能を評価した。
【００６０】
引張り強度TSおよびｔｂ/to
供試材（素材として用いた前述のラミネート鋼板）に対して圧延を行い、相当歪εeq＝１.6の加工度を与えた。これをJIS13号B試験片に加工した後、圧延方向を引張方向とする引張試験を行い、引張り強度TSを測定した。ここで、引張速度は10mm/minとした。尚、供試材はラミネート鋼板であるため、鋼板表面にラミネートフィルムが被覆されているが、引張試験を行う際にはフィルムをあらかじめ除去して行った。また、引張試験後、引張試験前（引張破断前）の元板厚とto、引張破断後の破断部端面での板厚ｔbとを測定し、ｔｂ/toを算出した。
【００６１】
縮径加工性
縮径加工の際、縮径加工の段数によらず、座屈の発生頻度が100ppm以下のものを○、100ppmを超えるものを×とした。
【００６２】
カール加工性
カール加工の際、割れの発生頻度が100ppm以下のものを○、100ppmを超えるものを×とした。
尚、カール加工は上記の縮径加工に引続いて行われるため、縮径加工が不合格となるものでは評価を行わなかった。また、縮径加工性、カール加工性が劣るものは操業的に製品として成立しないため、以下の評価は実施しなかった。
【００６３】
加工欠陥
完成した絞り缶について、表面を観察することで側壁部のピンホール、鋼板の圧延方向に沿った疵状の欠陥等、鋼板に起因すると考えられる加工欠陥を調査した。このような欠陥の発生は非常に稀で、発生頻度は50ppm以下ある。連続的な加工において10〜50ppmの発生頻度で加工欠陥が発生したものを○、10ppm未満のものを◎とした。
【００６４】
高速加工性
絞り缶の加工速度は通常プレス機のストローク速度で表現される。ストローク速度：毎分80〜120ストロークの加工速度でのカール加工で割れの発生頻度が、通常の操業において問題とならない50ｐｐｍ以下であるものを○とした。さらに、ストローク速度：毎分120ストローク以上の加工速度でのカール加工で割れの発生頻度が50ｐｐｍ以下であるものを◎とした。
【００６５】
絞り加工性
連続的な絞り加工においては、鋼板の介在物などによらずとも、場合により絞り加工において割れが発生する場合がある。その多くは缶胴の低部付近において発生するものであった。このような加工での不具合は非常にまれであり、絞り加工でのしわ押え力、潤滑条件など適切に設定することで回避でき、このような操作で50ｐｐｍ以下の発生頻度で連続的に加工できるものを○とした。さらに、発生頻度が10ppm以下であるものを◎とした。
【００６６】
以上により得られた結果を表５に示す。
【００６７】
【表５】
【００６８】
表５より、TS、tb/toが本発明の範囲内である本発明例は、いずれも性能も良好である。さらに加えて、Ｃ、Ａｌ、Ｎが本発明の範囲であるものは、加工欠陥の発生頻度がより低い。また、Bを含むものは高速加工性に優れ、またＴｉ、Ｎｂを含むものは絞り加工性に優れる。
【００６９】
本発明例ｒ、ｓ、ｔ、ｕは、性能に特に問題は無いが、成分の一部が好適範囲を外れるため、成分が好適範囲の本発明と比較すると、絞り缶の側壁にピンホールが生じるなどの若干加工欠陥が発生した。ただし、その発生頻度は50ppm以下であり、連続的な加工においても問題はない範囲である。
一方、比較例ｃ、ｄ、ｋは、TSが本発明範囲外で高く、縮径加工性に劣っている。また、比較例ｆ、ｈは、tb/toが本発明範囲外で小さくカール加工性に劣っている。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明はエアゾール用絞り加工缶として最適である。そして、エアゾール缶以外にも、本発明で想定されているような高い加工度で、缶体強度、耐食性、外観性等が要求される用途にも好適に使用され、一般の２ピース缶への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】エアゾール用視絞り加工缶の製造工程を示す図である。
【図２】本発明の缶体サイズの関係を示す図である。
【図３】本発明の缶体サイズの関係を示す図である。
【図４】引張強度TSと引張破断後の破断部端面での板厚ｔbと鋼板の元の板厚ｔoの比ｔｂ/ｔｏとの関係を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機樹脂フィルムを被覆したラミネート鋼板を素材とし、下記式を満たしてなるエアゾール用絞り加工缶の製造方法であって、
前記ラミネート鋼板は、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSが800Mpa以下であり、かつ、引張破断後の破断部端面での板厚ｔbと引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏを満足することを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
1.5≦ｈ/（R−ｒ）、2.8≦R/ｒ1、かつ、1.1≦ｒ2/ｒ1
ただし、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径、ｒ１：開口先端部の外半径、ｒ2：ビード部の外半径
【請求項２】
前記ラミネート鋼板は、質量％で、Ｃ:0.0005〜0.09％、Si：0.1％以下、Mn：1.0％以下、P：0.02％以下、S：0.02％以下、Al：0.01〜0.1％、Ｎ:0.0060％以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物であることを特徴とする請求項１に記載のエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
【請求項３】
前記ラミネート鋼板は、さらに、質量％で、Ｂ:0.0001%〜0.003%を含有することを特徴とする請求項２に記載のエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
【請求項４】
前記ラミネート鋼板は、さらに、質量％で、Ti:0.001%〜0.05%、Nb:0.001%〜0.05%の1種以上を含有することを特徴とする請求項２または３に記載のエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により製造されたエアゾール用絞り加工缶。
【請求項１】
有機樹脂フィルムを被覆したラミネート鋼板を素材とし、下記式を満たしてなるエアゾール用絞り加工缶の製造方法であって、
前記ラミネート鋼板は、相当歪みεeqが１.6となる加工後の引張強度TSが800Mpa以下であり、かつ、引張破断後の破断部端面での板厚ｔbと引張破断前の板厚ｔoが0.25≦ｔｂ/ｔｏを満足することを特徴とするエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
1.5≦ｈ/（R−ｒ）、2.8≦R/ｒ1、かつ、1.1≦ｒ2/ｒ1
ただし、ｈ：開口先端部までの缶底からの高さ、ｒ：缶胴の外半径、Ｒ：最終加工缶体と重量が等価となる加工前の円形ブランクにおける半径、ｒ１：開口先端部の外半径、ｒ2：ビード部の外半径
【請求項２】
前記ラミネート鋼板は、質量％で、Ｃ:0.0005〜0.09％、Si：0.1％以下、Mn：1.0％以下、P：0.02％以下、S：0.02％以下、Al：0.01〜0.1％、Ｎ:0.0060％以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物であることを特徴とする請求項１に記載のエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
【請求項３】
前記ラミネート鋼板は、さらに、質量％で、Ｂ:0.0001%〜0.003%を含有することを特徴とする請求項２に記載のエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
【請求項４】
前記ラミネート鋼板は、さらに、質量％で、Ti:0.001%〜0.05%、Nb:0.001%〜0.05%の1種以上を含有することを特徴とする請求項２または３に記載のエアゾール用絞り加工缶の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により製造されたエアゾール用絞り加工缶。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１３７７１９（Ｐ２００８−１３７７１９Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２８４５８（Ｐ２００６−３２８４５８）
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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