JP2004035036A

JP2004035036A - 金属製ボトル缶

Info

Publication number: JP2004035036A
Application number: JP2002193465A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Hanabusa; 花房　達也; Ryuichi Ito; 伊藤　隆一; Masahiro Hosoi; 細井　正宏
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP4074143B2

Abstract

【課題】キャップによって金属製ボトル缶の口金部を確実に密封することができ、座屈強度の高い金属製ボトル缶を提供すること。
【解決手段】口金部４にねじ部５とねじ部５の上端に連なる傾斜部２１とが形成された金属製ボトル缶であって、ねじ部５のねじ始点Ｗ１から口金部４の上端面２０までの高さｈが、３．２４ｍｍ≦ｈ≦５．６ｍｍの範囲に設定され、傾斜部２１の傾斜角θが、３３°≦θ≦５５°の範囲に設定されていることを特徴とする。また、ねじ部５の有効ねじ巻数が２．０から２．５巻に設定されていることを特徴とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、口金部にねじ部が形成された金属製ボトル缶に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、飲料用の缶として広く使われているボトル缶は、アルミニウムやアルミニウム合金製の金属板を絞り加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）と、次いで行われるしごき加工（Ｉｒｏｎｉｎｇ）とによって形成される、一般にＤＩ缶と呼ばれている缶の上部に、口金部が形成されて製造されている。このボトル缶に内容物を充填した後、ボトル缶の口金部にキャップが被着されて、キャップ付ボトル缶とされる。
【０００３】
従来、図３に示すようなキャップ付ボトル缶１は、ボトル缶２にキャップ３が被着されて密閉されている。ボトル缶２に設けられた口金部４には、雄ねじ部５と膨出部６とカール部７とが形成されている。キャップ３には、天面部８と雌ねじ部９とピルファープルーフ部１０とブリッジ部１１とが形成されており、天面部８の内面にはシール部材であるライナー１２が貼着されている。ボトル缶２の雄ねじ部５とキャップ３の雌ねじ部９とが嵌合し、膨出部６の下方にピルファープルーフ部１０の下端部が巻き込む状態で、キャップ３はボトル缶２に被着しており、カール部７とライナー１２とが密着することで密封されている。また、キャップ付ボトル缶１は、たとえば内容物が炭酸飲料の場合など、規定の内圧に耐えられる構造とされている。
【０００４】
キャップ付ボトル缶１を開封する時は、ボトル缶２に対しキャップ３を回転させると、雌ねじ部９が雄ねじ部５に案内されてキャップ３を上方に移動させると共に、膨出部６とピルファープルーフ部１０との係合によりブリッジ部１１が切断され、カール部７とライナー１２とが離間される。さらにキャップ３を回転させることで、ボトル缶２からキャップ３が外される。このような開栓時においてキャップ３を回転させる時に、キャップ３の滑りを防止し保持性を良くするために、キャップ３にナール部１３が形成されている。ナール部１３は雌ねじ部９の上方に形成されており、円周方向に設けられた断面円弧状の突出部に、周期的に凹部が設けられて形成されている。
【０００５】
また、ボトル缶２にキャップ３を被着する巻き締め工程において、雌ねじ部９およびピルファープルーフ部１０が形成されていないキャップ材をボトル缶２に被せ、キャップ材をボトル缶２に押し付ける方向に荷重を加えながら、ボトル缶２の雄ねじ部５および膨出部６の形状に沿って雌ねじ部９およびピルファープルーフ部１０が形成される。このように荷重を加えながらキャップ３が巻き締められることで、カール部７とライナー１２との密着性が向上し、良好に密封される。このとき、雄ねじ部５および雌ねじ部９の有効ねじ巻数は１．５から１．７巻程度に形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようなキャップ３が被着されたボトル缶２において、規定の内圧以下の圧力がキャップ３の天面部８に加えられた場合であっても、キャップ３の雌ねじ部９と天面部８との間が長いと、この間が伸長してしまい、カール部７とライナー１２との密着性が低下するという問題があった。また、キャップ３の雌ねじ部９と天面部８との間にはナール部１３が形成されているので、さらに伸長されやすいという問題があった。
【０００７】
また、このような問題を解決するために、キャップ３の雌ねじ部９と天面部８との間隔を狭くする、つまりボトル缶２の雄ねじ部５からカール部７の上端面までの間の高さを低くすることが考えられるが、この場合キャップ３の被着工程においてキャップ３を押し付ける荷重に耐えられず、座屈してしまうという問題があった。
【０００８】
また、雄ねじ部５の有効ねじ巻数が１．５から１．７巻程度であるため、口金部４の基端部から先端部に向かってねじ山が１本の部分と２本ある部分とが生じ、口金部４の周方向に渡って雄ねじ部５と雌ねじ部９との嵌合力が一定でないという問題があった。これにより、キャップ３を被着したボトル缶２の内圧が規定内圧以下であっても、嵌合力の弱いねじ山が１本の部分において、キャップ３が上方にずれてしまい、カール部７とライナー１２との密着性が低下するという問題があった。また、嵌合力を高めるために有効ねじ巻数を増やして２．５巻以上とした場合、開封時のトルクが大きくなるという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、キャップによって金属製ボトル缶の口金部を確実に密封することができ、座屈強度の高い金属製ボトル缶を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、口金部にねじ部が形成された金属製ボトル缶であって、前記ねじ部のねじ始点から前記口金部の上端面までの高さｈが、３．２４ｍｍ≦ｈ≦５．６ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る金属製ボトル缶によれば、ねじ部のねじ始点から口金部の上端面までの高さｈが、３．２４ｍｍ≦ｈ≦５．６ｍｍの範囲になるように口金部が形成され、これに対応してキャップの雌ねじ部と天面部との間の長さが特定されるので、キャップの被着されたボトル缶の内圧によって、キャップの雌ねじ部と天面部との間が伸長し難くなる。これにより、金属製ボトル缶のカール部とキャップのライナーとの密着性を良好に維持することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、口金部にねじ部と該ねじ部の上端に連なる傾斜部とが形成された金属製ボトル缶であって、前記傾斜部の傾斜角θが、３３°≦θ≦５５°の範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る金属製ボトル缶によれば、ねじ部のねじ始点から口金部の上方に向かう傾斜部の傾斜角θが、３３°≦θ≦５５°の範囲になるように口金部が形成されているので、キャップの被着工程においてキャップの押し付け荷重に耐えられるように口金部が形成される。これにより、高い座屈強度を有した金属製ボトル缶を形成することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の金属製ボトル缶において、前記ねじ部の有効ねじ巻数が２．０から２．５巻に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る金属製ボトル缶によれば、ねじ部の有効ねじ巻数が２．０以上で形成され、口金部の基端部から先端部に向かってねじ山が２本以上形成されているので、雄ねじ部と雌ねじ部とが確実に嵌合される。そして、キャップの被着されたボトル缶の内圧によって、キャップがずれることなく、カール部とライナーとが良好に密着している。これにより、良好にキャップが被着される金属製ボトル缶を形成することができる。また、ねじ部の有効ねじ巻数が２．５巻以下で形成されているので、開栓トルクの上昇を抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１に金属製ボトル缶の口金部の部分断面図を示す。金属製ボトル缶（以下ボトル缶と称す）２の口金部は、先端が外側に折り曲げられてカール部７が設けられており、カール部７を構成する曲面で最上端となる面が上端面２０とされている。カール部７から下方に向かって拡径するような傾斜部２１が設けられ、傾斜部２１の下方にねじ山２２とねじ谷２３とを有する雄ねじ部５が設けられている。
【００１７】
また、雄ねじ部５の上端部において傾斜部２１の一部が周方向に向かって徐々に突出し、規定のねじ山２２の高さになるまで突出高さが高くなり、ねじ始端部が形成され、雄ねじ部５の下端部においてねじ谷２３の深さが周方向に向かって徐々に浅くなり、ねじ終端部が形成されている。
【００１８】
図１に示される断面図において、ねじ始点Ｗ１はねじ山２２の最外径となる点とされ、ねじ始点Ｗ１を通過する外径をねじ山外径Ｄ１とし、カール部７の最外部を通過する外径をカール部外径Ｄ２とする。また、ボトル缶２の上端面２０からねじ始点Ｗ１までの高さをねじ始点高さｈ、上端面２０からカール部７の外側の最下端点Ｔ１までの高さをカール部高さＴとする。
【００１９】
傾斜部２１の傾斜角θは、ねじ始点Ｗ１から口金部の上方に向かう傾斜と中心軸Ｏとが形成する角度で、カール部７の外側の最下端点Ｔ１からねじ始点Ｗ１までの傾斜部の平均角度が用いられる。
傾斜角θの測定は株式会社ミツトヨ製のコントレーサーＣＤＨ−４００を用いて行った。
また、上述した傾斜角θとねじ始点高さｈとの間には式１に示す関係がある。
【００２０】
【式１】

【００２１】
式１より、ねじ山外径Ｄ１、カール部外径Ｄ２、およびカール部高さＴを固定した時、傾斜角θを決めるとねじ始点高さｈが決められ、傾斜角θを大きくするとねじ始点高さｈが小さくなるということがわかる。これより、傾斜角θの下限値がねじ始点高さｈの上限値となり、ねじ始点高さｈの下限値が傾斜角θの上限値となることが分かる。
【００２２】
また、図２に示した、雄ねじ部５を上面視した説明図を用いて、ねじ始端部Ｙ、ねじ終端部Ｚ、および有効ねじ巻部Ｘについて説明する。ねじ始端部Ｙおよびねじ終端部Ｚは、ねじ山２２の高さおよびねじ谷２３の深さが周方向に一定でなく、不完全なねじ部である。これに対して完全ねじ部Ｗは、規定のねじ高さおよびねじ深さで形成されている。ねじ始端部Ｙにおいて不完全なねじ山は、ねじ始端部Ｙの端点Ｙ１から徐々に高くなるように突出されて形成され、完全ねじ部Ｗのねじ始点Ｗ１でねじ山２２の規定の高さに形成される。また、ねじ終端部Ｚにおいて不完全なねじ谷は、完全ねじ部Ｗのねじ終点Ｗ２から徐々に深さが浅くなるように形成され、ねじ終端部Ｚの端点Ｚ２で深さがなくなり、平坦な面とされる。
【００２３】
有効ねじ部Ｘは、ねじ始端部Ｙの中間の有効ねじ始点Ｘ１から、完全ねじ部Ｗすべてを含み、ねじ終端部Ｚの中間の有効ねじ終点Ｘ２までのねじ部とされる。有効ねじ始点Ｘ１は、端点Ｙ１と中心点Ｃとねじ始点Ｗ１で作られるねじ始端部Ｙの狭角∠αの２等分線Ｌ１と、ねじ始端部Ｙとの交点とされる。また、有効ねじ終点Ｘ２は、ねじ終点Ｗ２と中心点Ｃと端点Ｚ２で作られるねじ終端部Ｚの狭角∠βの２等分線Ｌ２と、ねじ終端部Ｚとの交点とされる。
【００２４】
上述したようなボトル缶２およびキャップ３を用いて、耐荷重試験および漏れ試験を行った。実験は、ねじ山外径Ｄ１がφ３８，φ３３，φ２８の３通りのボトル缶２およびキャップ３において、傾斜角θおよびねじ始点高さｈを変えて行われた。実験には、０．２４〜０．４ｍｍの板厚で、雄ねじ部５に１インチ当り８山のねじを有効ねじ巻が数２．２巻で形成されたボトル缶２が用いられ、１８０〜２３０Ｎ／ｍｍ^２の引張強度を有するキャップ３が用いられた。
【００２５】
耐荷重試験はボトル缶２の軸方向に荷重を増加させていき、１６００Ｎ未満で座屈したボトル缶２を不合格（×）、１６００Ｎ以上で座屈したボトル缶２を合格（○）と評価した。漏れ試験は、常温状態において内圧が０．１ＭＰａで充填されたキャップ付ボトル缶１の重量を測定し、キャップ付ボトル缶１を３７℃の状態で１日経過させた後、常温状態で再度重量を測定して、その重量差が０．２ｍｇ以下のキャップ付ボトル缶１を合格（○）、重量差が０．２ｍｇ以上のキャップ付ボトル缶１を不合格（×）と評価した。実験結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１において、ねじ始点高さｈが短くなる、つまり傾斜角θが大きくなると座屈が生じ、また、ねじ始点高さｈが長くなる、つまり傾斜角θが小さくなると漏れが生じていることが分かる。これより、総合評価として座屈も漏れも生じないねじ始点高さｈおよび傾斜角θの範囲を○と評価し、それ以外を×と評価した。総合評価が○と評価される範囲は、ねじ山外径Ｄ１がφ３８のキャップ付ボトル缶１において、３．６ｍｍ≦ｈ≦５．６ｍｍ、３３．０°≦θ≦５５．０°、ねじ山外径Ｄ１がφ３３のキャップ付ボトル缶１において、３．２４ｍｍ≦ｈ≦４．７４ｍｍ、３２．５°≦θ≦５４．６°、ねじ山外径Ｄ１がφ２８のキャップ付ボトル缶１において、３．４ｍｍ≦ｈ≦５．１ｍｍ、３３．０°≦θ≦５５．０°である。
【００２８】
上述したように本実施の形態のキャップ付ボトル缶１は、ねじ始点高さｈが３．２４ｍｍ≦ｈ≦５．６ｍｍの範囲で形成されているので、規定の内圧以下においてカール部７とライナー１２との間で良好な密着性が得られる。つまり、内圧によってキャップ３の雌ねじ部４と天面部８との間が伸長するが、この伸長量はねじ始点高さｈによって決められ、ねじ始点高さｈを上記範囲にすることで漏れが発生することのない伸長量とすることができるのである。これにより、規定内圧において良好な密封性を有するボトル缶２を形成することができる。また、キャップ３の雌ねじ部９と天面部８との間にはナール部１３が形成されている場合においても、ねじ始点高さｈを上記範囲にすることで良好な密着性を得ることができる。
【００２９】
また、傾斜角θが３３°≦θ≦５５°の範囲で形成されているので、キャップ３の被着工程において、キャップ３を押し付ける荷重に耐えられる耐荷重性を得ることができる。また、有効ねじ巻数が２．０から２．５巻になるように口金部４が形成されているので、キャップ付ボトル缶１の内圧によってずれが生じることなく、キャップ３が確実に被着されるボトル缶２を形成することができると共に開栓トルクの上昇を抑えることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、ねじ山外径Ｄ１がφ３８，φ３３，φ２８の３通りのキャップ付ボトル缶１を用いて説明を行ったが、上記以外のねじ山外径Ｄ１のキャップ付ボトル缶１に本発明を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ねじ始点高さｈを３．２４ｍｍ≦ｈ≦５．６ｍｍの範囲とすることで、規定内圧において良好な密封性を有することができ、傾斜角θを３３°≦θ≦５５°の範囲とすることでキャップの被着工程において座屈することのない金属製ボトル缶を得ることができる。また、有効ねじ巻数を２．０から２．５巻とすることによっても良好な密封性を有する金属製ボトル缶を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における金属製ボトル缶の口金部の要部を示す断面図である。
【図２】雄ねじ部を上面視したねじ巻き部の説明図である。
【図３】キャップが被着された従来の金属製ボトル缶の部分断面図である。
【符号の説明】
１　キャップ付ボトル缶
２　ボトル缶
３　キャップ
４　口金部
５　雄ねじ部
７　カール部
９　雌ねじ部
２０　上端面
２１　傾斜部
Ｗ１　ねじ始点
ｈ　高さ（ねじ始点高さ）
θ　傾斜角

Claims

口金部にねじ部が形成された金属製ボトル缶であって、
前記ねじ部のねじ始点から前記口金部の上端面までの高さｈが、３．２４ｍｍ≦ｈ≦５．６ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする金属製ボトル缶。
口金部にねじ部と該ねじ部の上端に連なる傾斜部とが形成された金属製ボトル缶であって、
前記傾斜部の傾斜角θが、３３°≦θ≦５５°の範囲に設定されていることを特徴とする金属製ボトル缶。
請求項１または請求項２に記載の金属製ボトル缶において、前記ねじ部の有効ねじ巻数が２．０から２．５巻に設定されていることを特徴とする金属製ボトル缶。