CN101678917A - 耐压强度优异的饮料罐用盖 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供一种仅单纯地减小厚度便能够满足规定的耐压强度的、耐压强度优异的饮料罐用盖。将罐盖的环状槽部(10)的截面形状形成为：盖板壁部(3)以在第2切点(e2)处的切线与中央盖板部(1)的轴向垂直的方式与卡壁圆弧部(4)连接，相对的卡壁部(5)以在第1切点(e1)处的切线向半径方向内侧倾斜(顺时针方向倾斜θ1)的方式与卡壁圆弧部(4)连接，并且，在距离卡壁圆弧部(4)的最低点h1之处形成半径为R1的弯曲部分(以下称为“最初圆弧部5a”)并向半径方向外侧弯曲。

Description

耐压强度优异的饮料罐用盖
技术领域
本发明涉及耐压强度优异的饮料罐用盖，尤其是涉及仅单纯地使板厚变薄便能够满足规定的耐压强度的、耐压强度优异的饮料罐用盖。
背景技术
饮料罐用盖，通过被称作“封罐机”的卷边装置将填充了内容物的罐体的凸缘部分与自身的卷曲部嵌合并压接接合。对于这样制造成的饮料罐，要求具有规定的耐压强度。通过增大罐盖和罐体的板厚能够满足规定的耐压强度，但是从降低成本和环保观点出发，需要一种维持规定的耐压强度而使板厚变薄的技术。因此，提出了即使降低板厚也还满足规定耐压强度的各种罐盖。尤其是提出了各种通过对中央盖板部外侧的形状进行研究来提高耐压强度的完整成型盖(full-form end)。
作为其中之一，已知有下述罐盖，即具有多个环状槽而不是单一的环状槽，并且其环状槽具有向半径方向内侧倾斜的强化环状槽部(例如参见专利文献1的图4)。
此外，已知通过将中央盖板部外侧向半径方向内侧折叠而省略了环状槽的罐盖(例如参见专利文献2)。
如此，由于中央盖板部外侧的截面形状对罐的耐压强度有很大的影响，因此此外也提出了许多该截面形状具有特征的罐盖。
专利文献1：日本专利特开2005-119747号公报
专利文献2：日本专利特开平7-76344号公报
上述以往的罐盖，相对于现行罐盖仅有一点点耐压强度余量度，因此，单纯将板厚变薄(gauging down)不能满足规定的耐压强度。
发明内容
因此，本发明鉴于上述事实而做出，目的在于提供一种单纯将板厚变薄便能够满足规定耐压强度的、耐压强度优异的饮料罐用盖。
为了达到上述目的，技术方案1所述的饮料罐用盖包括：从中央盖板部向半径方向外侧连续的盖板圆弧部、盖板壁部、卡壁圆弧部、卡壁部、以及卷曲部，其中，使上述卡壁部与上述卡壁圆弧部的切点为第1切点、使上述盖板壁部与上述卡壁圆弧部的切点为第2切点时，上述卡壁部以在上述第1切点处的切线相对于上述中央盖板的轴向向上述半径方向内侧倾斜的方式与上述卡壁圆弧部连接，并且，沿着上述第1切点处的切线延伸，并按照相对于上述中央盖板的轴向以规定弯曲半径向上述半径方向外侧弯曲的方式与上述卷曲部连接。
本申请发明者针对提高饮料罐用盖耐压强度的罐盖的截面形状、尤其是环状槽部的截面形状进行锐意研究时发现，在卡壁部的一部分形成比卡壁圆弧部向中央盖板部的半径方向内侧压入的形状、即所谓的内伸出形状(inner overhang shape)时，饮料罐用盖的耐压强度相对于以往的饮料罐用盖显著提高。
因此，上述饮料罐用盖中，通过形成内伸出形状，即：环状槽部的卡壁部在卡壁圆弧部，相对于中央盖板的轴向向同半径方向内侧倾斜并与卡壁圆弧部连接，并且，在卡壁圆弧部与卷曲部之间，以规定的弯曲半径相对于中央盖板的轴向向同半径方向外侧弯曲，从而，饮料罐用盖的耐压强度显著提高。其结果，上述饮料罐用盖相对于以往的饮料罐用盖能够充分确保耐压强度余量，仅单纯减小厚度便能满足规定的耐压性能。
在技术方案2所述的饮料罐用盖中，使上述卡壁圆弧部的外周半径为R、使与该卡壁圆弧部连接的上述卡壁部中最初圆弧部的内周半径为R1、使上述第1切点与该最初圆弧部之间的笔直部(straight lineportion)与上述中央盖板的轴向所成的角为θ1、使上述最初圆弧部中心距离上述卡壁圆弧部的最低点的高度为h1、使该卡壁圆弧部的最远点与上述最初圆弧部的最近点在上述中央盖板半径方向的差(内伸出量)为Δ1时，该Δ1表示为：
Δ1＝[(h1-R)sinθ1-(R+R1)(1-cosθ1)]/cosθ1＞0。
在上述饮料罐用盖中，通过成为上述构成，卡壁部的内伸出量Δ1可以由形状参数(h1，R，R1，θ1)来表征。因此，容易使卡壁部形成内伸出形状，即：在期望的h1处比卡壁圆弧部仅向中央盖板的半径方向内侧压入期望的Δ1。
在技术方案3所述的饮料罐用盖中，上述盖板壁部以在上述第2切点处的切线与上述中央盖板部的半径方向垂直的方式与上述卡壁圆弧部连接。
本申请发明者针对提高饮料罐用盖耐压强度的截面形状进行锐意研究时发现，尤其是在卡壁部的一部分形成内伸出形状的情况下，当盖板壁部以与中央盖板部的半径方向垂直的方式与卡壁圆弧部连接时，饮料罐用盖的耐压强度显著提高。
因此，在上述饮料罐用盖中，通过使卡壁部的一部分为上述内伸出形状并使卡壁部为垂直壁，饮料罐用盖的耐压强度显著提高。
技术方案4所述的饮料罐用盖中，上述盖板壁部以在上述第2切点处的切线相对于上述中央盖板的轴向向同半径方向外侧倾斜的方式与上述卡壁圆弧部连接。
本申请发明者在提高饮料罐用盖耐压强度的截面形状、尤其是卡壁部的一部分形成内伸出形状的情况下，在使盖板壁部构成为形成比卡壁圆弧部向中央盖板部的半径方向外侧压入的、即所谓的外伸出形状的情况下，饮料罐用盖的耐压强度相对于以往的饮料罐用盖显著提高。
因此，在上述饮料罐用盖中，通过使卡壁部的一部分为上述内伸出形状并使盖板壁部的一部分为上述外伸出形状，饮料罐用盖的耐压强度显著提高。
在技术方案5所述的饮料罐用盖中，使上述卡壁圆弧部的外周半径为R、使上述盖板圆弧部的内周半径为R2、使上述第2切点与上述卡壁圆弧部之间的笔直部与上述中央盖板的轴向所成的角为θ2、使上述盖板圆弧部中心距离上述卡壁圆弧部的最低点的高度为h2、使上述盖板圆弧部的最近点与该卡壁圆弧部的最远点在上述中央盖板半径方向的差(外伸出量)为Δ2时，该Δ2表示为：
Δ2＝[(h2-R)sinθ2-(R+R2)(1-cosθ2)]/cosθ2＞0。
在上述饮料罐用盖中，通过成为上述构成，盖板臂部的外伸出量Δ2可以由形状参数(h2，R，R2，θ2)来表征。因此，容易使盖板壁部形成外伸出形状，即：在期望的h2处比卡壁圆弧部仅向中央盖板的半径方向外侧压入期望的Δ2。
根据本发明的饮料罐用盖，与以往的饮料罐用盖相比，耐压强度显著提高，可以减小与耐压强度余量相当的厚度。
附图说明
图1是表示本发明饮料罐用盖的要部剖视说明图。
图2是本发明饮料罐用盖的环状槽部的放大图。
图3是表示将本发明应用于现行206直径完整成型时的、形状参数(h1，Δ1)与饮料罐用盖的耐压强度的关系的说明图。
图4是表示本发明涉及的饮料罐用盖的有效高度的说明图。
图5是表示本发明涉及的饮料罐用盖的有效内伸出量的说明图。
图6是表示将本发明应用于现行206直径完整成型时的、厚度减小效果的说明图。
图7是表示实施例1涉及的饮料罐用盖的环状槽部的要部剖视说明图。
图8是表示将本发明应用于现行204直径完整成型时的、厚度减小效果(耐压强度、轻量化)的说明图。
符号说明如下：
1...中央盖板部；2...盖板圆弧部；3...盖板壁部；4...卡壁圆弧部；5...卡壁部；5a...最初卡壁部；6...卷曲部；100...饮料罐用盖。
具体实施方式
下面，根据图中所示的实施方式进一步详细地说明本发明。另外，本发明不受这些实施方式限定。
图1是表示本发明的饮料罐用盖100的要部剖视说明图。另外，括弧内尺寸值为将以往的饮料罐用盖当作206直径完整成型时的参考尺寸值。
该饮料罐用盖100构成为，具有：中央盖板部1，其形成盖面积的大部分；盖板圆弧部2，其在中央盖板部1的外缘向下方形成弯曲部分；盖板壁部3，其形成从盖板圆弧部2开始连续到后述卡壁部的环状槽部内侧的侧壁；卡壁圆弧部4，其形成其谷部的弯曲部分；卡壁部5，其形成从卡壁圆弧部4开始连续到后述卷曲部的环状槽部外侧的侧壁；卷曲部6，其与罐体压接接合。
在该饮料罐用盖100中，盖板壁部3以在第2切点e2处的切线(相对于中央盖板部1的半径方向)垂直的方式与卡壁圆弧部4连接，相对的卡壁部5以在第1切点e1处的切线向半径方向内侧倾斜(相对于中央盖板部1的轴向倾斜θ1)的方式与卡壁圆弧部4连接，并且，在距离卡壁圆弧部4最低点h1之处，形成半径R1的弯曲部分(以下称为“最初圆弧部5a”)，(相对于中央盖板部1的轴向)向半径方向外侧弯曲。即，卡壁部5的截面形状形成了下述形状：最初圆弧部5a在距离卡壁圆弧部4的最低点高度h1之处，相对于中央盖板部1的半径方向，被从卡壁圆弧部4的最远点开始向内侧压入Δ1的形状(内伸出形状)。
详细内容将参照图3在后面进行描述，如此，使环状槽部10的卡壁部5具有内伸出形状，从而相对于以往的罐盖，饮料罐用盖的耐压强度将显著提高。并且，如后所述，内伸出形状由最初圆弧部5a的距离卡壁圆弧部4的最低点的高度h1(以下称为“高度h1”)、和从卡壁圆弧部4的最远点相对于中央盖板部1的半径方向内侧的压入量Δ1(以下称为“内伸出量Δ1”)来表征，由该内伸出形状所带来的罐盖耐压强度的增加，很大程度依存于上述形状参数(高度h1、内伸出量Δ1)。
图2是饮料罐用盖100的环状槽部10的放大图。
在此，R1为最初圆弧部5a的半径(内周)的大小，L1为卡壁圆弧部4与最初圆弧部5a之间的笔直部(切线)的长度，θ1为第1切点e1处的切线的倾斜度，R为卡壁圆弧部4的(外周)半径的大小，R2为盖板圆弧部2的(内周)半径的大小，L2为盖板圆弧部2与卡壁圆弧部4之间的笔直部(盖板壁部3)的长度，当将内伸出量Δ1定义为(最初圆弧部5a的最近点)-(卡壁圆弧部4的最远点)时，上述内伸出量Δ1可以求解为：
Δ1＝(R+R1)(1-cosθ1)+L1sinθ1···(1)。
另外，高度h1可以表示为：
h1＝(R+R1)sinθ1+R+L1cosθ1…(2)。
因此，根据计算式(2)对L1进行求解，将其代入计算式(1)并进行整理，则内伸出量Δ1可以表示为：
Δ1＝[(h1-R)sinθ1-(R+R1)(1-cosθ1)]/cosθ1···(3)。
由上述计算式(3)可知，通过给出形状参数(h1，R，R1，θ1)，内伸出量Δ1被唯一确定，如果进一步给出(h2，L2，R2)，则环状槽部10的截面形状也唯一确定。并且，根据上述计算式(3)，内伸出量Δ1中包括与(R，R1，θ1)相关的形状参数信息，因此，特别是可以用高度h1和内伸出量Δ1来表征环状槽部10的截面形状。同时，上述饮料罐用盖100的形状参数(h1，R，R1，θ1)为(h1，R，R1，θ1)＝(1.7mm，0.6mm，1.0mm，16°)。另外，角度δ表示卡壁部5相对于半径方向外侧弯曲的程度，此时δ＝28°。
图3是表示将本发明应用于现行206直径完整成型时的、形状参数(h1，Δ1)与饮料罐用盖的耐压强度的关系的说明图。
饮料罐用盖的耐压强度，如下所述，用双重卷边装置(封罐机)将本发明涉及的饮料罐用盖与空的罐体压接接合，向该罐体的底部刺入具有试验流体(在本实施例中使用了水)的喷出口和压力口的特殊的针，在向罐的内部加压输送水的同时，测量饮料罐用盖发生弯曲时水的压力，以该测量的压力为耐压强度。另外，板厚t为0.25mm。
本图为将具有形状参数(h1，Δ1)所表征的环状槽部的形状的饮料罐用盖，按照高度h1从大到小而内伸出量Δ1从小到大的顺序排列为矩阵状的说明图。并且，在右端上部示出了不具有内伸出形状的以往的饮料罐用盖。由本图可知，在以往的饮料罐用盖中，耐压强度为600kPa，与此相对，对于卡壁部具有内伸出形状的饮料罐用盖而言，与以往的饮料罐用盖相比，耐压强度至少提高了41kPa。由此，通过使卡壁部具有内伸出形状，饮料罐用盖的耐压强度与以往的罐盖相比显著提高。并且，从本图可知，高度h1影响饮料罐用盖的耐压强度。例如，在第3列(h1＝1.7mm时)，如果增大内伸出量Δ1，则与此成正比，耐压强度增大，而在第2列(h1＝2.2mm时)，如果增大内伸出量Δ1，则与此成反比，耐压强度降低。因此，通过寻找高度h1与内伸出量Δ1的最佳组合(匹配)，可以预期进一步提高饮料罐用盖的耐压强度。
从而，根据图3可以想到确保大的高度h1时，饮料罐用盖的耐压强度将进一步增大。但是，在确保大的高度h1的情况下，如图4的(a)所示，饮料罐用盖100在与罐体嵌合并被上压头(seaming chuck)和托罐盘(lifter)(未图示)固定了的状态下，被卷边滚轮卷边时，上压头承接卷边滚轮的部分(基准部anvil portion)必然减小，可能会在卷边部产生接合不充分区域而导致密封性降低。另一方面，在确保小的高度h1的情况下，如图4的(b)所示，卡壁圆弧前端部的曲率半径变得非常小，可能会损坏内表面的涂层。因此，在本实施例的206直径完整成型的情况下，作为高度h1，考虑优选0.5＜h1＜4.5的范围内的值。
而且，关于卡壁部的内伸出量Δ1，如果确保为很大，如图5所示，上压头的前端部将不能与饮料罐用盖100的环状槽部嵌合，其结果，将不能进行基于封罐机的卷边。因此，如果为本实施例的206直径完整成型，作为内伸出量Δ1，考虑优选0＜Δ1＜1.4的范围内的值。
图6是表示将本发明应用于现行206直径完整成型时的、厚度减小效果的说明图。
本图示出了对本发明涉及的饮料罐用盖的、足以满足以往的饮料罐用盖(现行206直径完整成型)耐压强度要求的最小厚度进行调查的结果。
在环状槽部具有改进1所示形状的本发明涉及的饮料罐用盖的情况下，即便将板厚从0.25mm减小到了0.21mm，也会具有与以往的饮料罐用盖同等的耐压强度，基于该厚度减小的轻量化效果为0.51g。
另一方面，在埋头(countersink)部具有改进2所示形状的本发明涉及的饮料罐用盖的情况下，即便将板厚从0.25mm减小到了0.20mm，也具有与以往的饮料罐用盖同等的耐压强度，基于该厚度减小的轻量化效果为0.63g。
根据上述饮料罐用盖100，与现行206直径啤酒罐用完整成型盖为相同规格的铝板厚、切割边相比，耐压强度大幅上升(最大160kPa)，可以减小与该耐压强度余量相当的厚度。
实施例1
图7是表示实施例1涉及的饮料罐用盖的环状槽部20的要部剖视说明图。
在上述饮料罐用盖100的环状槽部10中，形成了以下形状，即卡壁部5的最初圆弧部5a，在高度h1处相对于半径方向从卡壁圆弧部4的最远点向内侧押入了Δ1；而该饮料罐用盖的环状槽部20，在此基础上同时形成了以下形状，即盖板圆弧部2在距离卡壁圆弧部4的最低点高度h2处，相对于半径方向从卡壁圆弧部4的最远点向外侧押入了Δ2(外伸出形状)。
关于该外伸出量Δ2，与内伸出量Δ1相同，通过在上述计算式(3)中以h1→h2，R1→R2，θ1→θ2的方式置换，便能够求解外伸出量Δ2：Δ2＝[(h2-R)sinθ2-(R+R2)(1-cosθ2)]/cosθ2。
因此，该饮料罐用盖的环状槽部20的截面形状也与环状槽部10的截面形状相同，可以由形状参数(h1，Δ1)和形状参数(h2，Δ2)来表征。
另外，上述方式中的卡壁圆弧部4的弯曲半径(曲率半径)及中心(曲率中心)在整周上均相同，但不局限于此，曲率中心、或者曲率半径和曲率中心双方在盖板壁部3侧与卡壁部5侧各自不同时，上述内容也同样适用。
实施例2
图8是表示将本发明应用于现行204直径完整成型时的、厚度减小效果(耐压强度、轻量化)的说明图。
在环状槽部形成为改进所示形状(Δ1＝0.2、h1＝1.6)的本发明涉及的饮料罐用盖的情况下，在板厚为与现行204直径完整成型相同的0.235mm时，耐压强度为691kPa，与现行204直径完整成型相比，具有70kPa的耐压强度余量。
并且，仅将本发明涉及的饮料罐用盖的板厚从0.235mm减小到0.220mm时的耐压强度(663kPa)，与现行204直径完整成型(t＝0.235mm)相比，具有42kPa的耐压强度余量。同时，与现行204直径完整成型(t＝0.235mm)相比，基于该厚度减小的轻量化效果为0.18g。
另外，关于将本发明应用于204直径完整成型时的高度h1，与上述206直径完整成型相同，如果确保大的高度h1，如图4的(a)所示，可能会在卷边部产生接合不充分区域而导致密封性降低。另一方面，在确保小的高度h1的情况下，如图4的(b)所示，卡壁圆弧前端部的曲率半径变得非常小，可能会损坏内表面的涂层。因此，作为将本发明应用于204直径完整成型时的高度h1，考虑优选0.5＜h1＜4.5的范围内的值。
并且，关于将本发明应用于204直径完整成型时的内伸出量Δ1，与上述206直径完整成型相同，如果确保为很大的内伸出量Δ1，如图5所示，上压头的前端部将不能与饮料罐用盖的环状槽部嵌合，其结果，基于封罐机的卷边将不能进行。因此，作为将本发明应用于204直径完整成型时的内伸出量Δ1，考虑优选0＜Δ1＜1.4的范围内的值。
本发明的饮料罐用盖能够应用于具有环状槽部的所有饮料罐用盖。

Claims (5)

1.一种饮料罐用盖，包括：从中央盖板部向半径方向外侧连续的盖板圆弧部、盖板壁部、卡壁圆弧部、卡壁部、以及卷曲部，其特征在于，
当使上述卡壁部与上述卡壁圆弧部的切点为第1切点，使上述盖板壁部与上述卡壁圆弧部的切点为第2切点时，上述卡壁部以在上述第1切点处的切线相对于上述中央盖板的轴向向上述半径方向内侧倾斜的方式与上述卡壁圆弧部连接，并且沿着上述第1切点处的切线延伸，并按照相对于上述中央盖板的轴向以规定弯曲半径向上述半径方向外侧弯曲的方式与上述卷曲部连接。
2.根据权利要求1所述的饮料罐用盖，其特征在于，当使上述卡壁圆弧部的外周半径为R，使与该卡壁圆弧部连接的上述卡壁部中的最初圆弧部的内周半径为R1，使上述第1切点与该最初圆弧部之间的笔直部与上述中央盖板的轴向所成的角为θ1，使上述最初圆弧部中心距离上述卡壁圆弧部的最低点的高度为h1，使该卡壁圆弧部的最远点与上述最初圆弧部的最近点在上述中央盖板半径方向的差(内伸出量)为Δ1时，该Δ1表示为：
Δ1＝[(h1-R)sinθ1-(R+R1)(1-cosθ1)]/cosθ1＞0
3.根据权利要求1或2所述的饮料罐用盖，其特征在于，上述盖板壁部以在上述第2切点处的切线与上述中央盖板部的半径方向垂直的方式与上述卡壁圆弧部连接。
4.根据权利要求1或2所述的饮料罐用盖，其特征在于，上述盖板壁部以在上述第2切点处的切线相对于上述中央盖板的轴向向上述半径方向外侧倾斜的方式与上述卡壁圆弧部连接。
5.根据权利要求4所述的饮料罐用盖，其特征在于，当使上述卡壁圆弧部的外周半径为R，使上述盖板圆弧部的内周半径为R2，使上述第2切点与上述卡壁圆弧部之间的笔直部与上述中央盖板的轴向所成的角为θ2，使上述盖板圆弧部中心距离上述卡壁圆弧部的最低点的高度为h2，使上述盖板圆弧部的最近点与该卡壁圆弧部的最远点在上述中央盖板半径方向的差(外伸出量)为Δ2时，该Δ2表示为：
Δ2＝[(h2-R)sinθ2-(R+R2)(1-cosθ2)]/cosθ2＞0
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