JP2010215274A - 缶蓋 - Google Patents

Abstract

【課題】耐圧性を高めて、バルジ不良や輸送時の漏えいの発生を防止する。
【解決手段】タブが取り付けられるパネル部２の外周縁に、上方に向けた環状凹部４を形成するカウンターシンク部５が連続するとともに、カウンターシンク部５の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径するチャック壁部６が形成され、チャック壁部６から半径方向外方に広がるショルダー部７を介して外周縁部を下方かつ半径方向内方に向けて折り返してなるカール部８が連続形成された缶蓋において、カウンターシンク部５の内底面の曲率半径Ｒ１，Ｒ２が０．７５ｍｍ以下であり、かつ、ショルダー部７からカール部８にかけた部分の頂点からパネル部２表面までの鉛直方向寸法をパネル深さＰとしたときのパネル部２の外径Ｄ１に対するパネル深さＰの比率（Ｐ／Ｄ１）が１０．１７％以上でかつ缶蓋の全体高さが７．２ｍｍ以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、飲料用缶に用いられる缶蓋に係り、特に、内圧が作用する陽圧缶に用いられる缶蓋に関する。

内容物としてビールや炭酸飲料等の発泡性飲料を充填する場合、あるいは、お茶やコーヒー等の非発泡性飲料でも充填時に液体窒素が封入される場合など、密封した後に内圧が作用する、いわゆる陽圧缶では、その内圧に耐え得る強度を有することが要求される。例えば、缶蓋の耐圧強度を高めるために、カウンターシンク部の幅を小さくしたり、チャック壁部の形状を工夫したりするなど、種々の提案がなされている。
特許文献１記載の缶蓋は、鉛直方向に対するチャック壁部の傾斜角度を大きくして、カウンターシンク部の直径を小さくするとともに、そのカウンターシンク部の幅を狭くした形状とされている。
また、特許文献２記載の缶蓋は、チャック壁部を複数の湾曲部の連続形状とするとともに、カウンターシンク部の内側のパネル部との間のコーナー部を大きく傾斜させることにより、パネル部の直径を小さくした形状とされている。

特許第３８０９１９０号公報 特表２００７−５２６８５９号公報

ところで、内容物が充填された缶は、殺菌のため熱処理された後、複数本ずつカートンに詰められた状態で各地に輸送されるが、その熱処理時に内圧が高まることにより、缶蓋が膨出する現象が生じる。その膨出により、缶蓋のタブが缶の上端よりも突出する状態になると、タブを外力から保護できなくなるので、不良品（いわゆるバルジ不良）として処分される。また、そのようなバルジ不良が生じない場合でも、カートンに詰められて長距離輸送される際に、その振動によりタブがカートンに接触するなどの原因で漏れが生じるおそれがある。
また一方では、材料コストの低減のため、缶蓋の板厚を薄肉化することも求められており、このため、さらなる耐圧性の向上が求められている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、耐圧性を高めて、バルジ不良や輸送時の漏えいの発生を防止することができる缶蓋を提供することを目的とする。

本発明の缶蓋は、タブが取り付けられるパネル部の外周縁に、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部が連続して形成されるとともに、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径するチャック壁部が形成され、該チャック壁部から半径方向外方に広がるショルダー部を介して外周縁部を下方かつ半径方向内方に向けて折り返してなるカール部が連続形成された缶蓋において、前記カウンターシンク部の内底面の曲率半径が０．７５ｍｍ以下であり、かつ、前記ショルダー部からカール部にかけた部分の頂点からパネル部表面までの鉛直方向寸法をパネル深さとしたときの前記パネル部の外径に対する前記パネル深さの比率が１０．１７％以上でかつ缶蓋の全体高さが７．２ｍｍ以下であることを特徴とする。

つまり、タブが缶の上端より上方に突出するのは、パネル部が上方に持ち上がるように変位することによるものであり、したがって、このパネル部の変位を抑制することにより、バルジ不良や輸送時の漏れを防止することができる。このため、本発明の缶蓋では、カウンターシンク部の内底面の曲率半径を０．７５ｍｍ以下と小さくして、カウンターシンク部の変形強度を高めることにより、カウンターシンク部を起点とするパネル部の変位を抑制するとともに、パネル部の外径とパネル深さとの比率を１０．１７％とすることにより、パネル部の外径に対するパネル深さを比較的大きい設計として、パネル部が膨出してもタブが缶の上端から突出しにくくした。その効果を得るには１０．１７％以上必要であるが、缶蓋の全体高さが７．２ｍｍを超えると、充填時の缶蓋供給の際にトラブルが発生したり、充填速度の高速化を妨げるなどの不都合が生じる。

また、本発明の缶蓋において、前記パネル部から前記カウンターシンク部に至るコーナー部は、前記パネル部に隣接状態の内側屈曲部と、前記カウンターシンク部の内側壁部に隣接状態の外側屈曲部と、これら両屈曲部の間を連結する傾斜部とから構成されているとよい。
コーナー部に傾斜部を有する分、パネル部の外周縁がカウンターシンク部から離間させられる。したがって、カウンターシンク部及びその外側のチャック壁部の形状、寸法を変えることなく、パネル部の外径を小さくすることができ、パネル部の膨出をさらに抑制することができる。

本発明の缶蓋によれば、カウンターシンク部の曲率半径を小さくして、カウンターシンク部の変形強度を高めることにより、カウンターシンク部を起点とするパネル部の変位を抑制するとともに、パネル部の外径に対するパネル深さを比較的大きい設計としてタブが缶の上端から突出しにくくしており、耐圧性を高めて、バルジ不良や輸送時の漏えいの発生を防止することができる。

本発明の実施形態における缶蓋の要部の縦断面図である。 図１における缶蓋を缶体に巻き締めた状態を示す縦断面図である。 缶蓋の振動漏れ試験を実施する際のカートンの積載状態を示すモデル図である。

以下、本発明に係る缶蓋の実施形態を図面を参照しながら説明する。
この実施形態の缶蓋１は、図１及び図２に示すように、その中央部分に配置される円板状をなすパネル部２と、パネル部２の外周縁からコーナー部３を介して連続し下方に向けた環状凹部４を形成するカウンターシンク部５と、カウンターシンク部５の外周縁から上方に向けてほぼ拡径しながら延在するチャック壁部６と、チャック壁部６の外周縁から連なるショルダー部７と、ショルダー部７に連続するカール部８とから構成されている。

パネル部２は、全体としては円板状に形成され、その中心にタブが取り付けられるとともに、上面に、このタブを起こすことによって開口され飲み口となるスコア及びそのスコアの周辺を補強するビード、タブを起こす際の指掛け部を形成するための凹部等（いずれも図示略）が形成されていることにより、若干の凹凸が形成される。

パネル部２とカウンターシンク部５との間のコーナー部３は、パネル部２の外周縁に連なる上向き凸状の内側屈曲部１１と、カウンターシンク部５の内側壁部１２に連なる上向き凸状の外側屈曲部１３と、これら両屈曲部１１，１３の間を連結する傾斜部１４とが連続して形成された形状とされている。

カウンターシンク部５では、コーナー部３に連なる内側壁部１２が鉛直下方に向かうに従ってわずかに拡径するように延びており、その内側壁部１２の下縁から内側湾曲部１５及びその外側に外側湾曲部１６が連続している。これら湾曲部１５，１６は、カウンターシンク部５の底部を半分ずつ形成するように、内側湾曲部１５は、下方かつ半径内方に向けて凸となる形状とされ、外側湾曲部１６は、下方かつ半径外方に向けて凸となる形状とされている。そして、その外側湾曲部１６から上方に向けて若干拡径しながら外側壁部１７が延びており、これら内側壁部１２、内側湾曲部１５、外側湾曲部１６、外側壁部１７によってほぼＵ字状の断面のカウンターシンク部５が構成されている。
この場合、内側湾曲部１５及び外側湾曲部１６とも、その内周面の曲率半径Ｒ１，Ｒ２はほぼ同じ寸法に形成されている。また、内側壁部１２及び外側壁部１７が下方に向かうにしたがって徐々に接近するように傾斜していることにより、環状凹部４は、下方に向かうにしたがって徐々に幅が狭くなっている。

チャック壁部６は、カウンターシンク部５の外側壁部１７の上端縁に連続し内側に向けて凸となるように湾曲した第１湾曲部１８と、第１湾曲部１８の上端縁に連続し外側に向けて凸となるように湾曲した第２湾曲部１９とからなる形状とされており、これら第１湾曲部１８及び第２湾曲部１９の連続形状により、全体としては上方に向けて拡径する形状とされている。
ショルダー部７は、チャック壁部６の第２湾曲部１９の上端縁（外周縁）に連続し、上方に向けて凸となるように湾曲しながら拡径して半径外方に延びている。この場合、チャック壁部６の第２湾曲部１９は、その内面を斜め上方に向けた状態に湾曲していることから、全体としては下方から上方に向かうにしたがって漸次拡径する形状とされており、この第２湾曲部１９に連続するショルダー部７も下方から上方に向けて拡径している。
カール部８は、ショルダー部７の外周縁に連続して半径方向外方に延在し、その外周縁部を下方かつ半径方向内方に向けて折り返してなる形状とされている。

一方、この缶蓋１が巻き締められる缶体２１は、有底筒状の胴部（図示略）から縮径したネック部２２の上端に、屈曲部２３を介して外向きのフランジ部２４が連続して形成された形状とされている。
この缶体２1に缶蓋１が被せられると、缶体２１の屈曲部２３に缶蓋１のショルダー部７における外面側の凹面が対向するように配置され、フランジ部２４の上面にショルダー部７からカール部８にかけた裏面が対向して配置される。そして、その状態で、缶蓋１のカール部８を缶体２１のフランジ部２４と一体に巻き込みながら円周方向に沿って巻き締めると、カール部８の巻き込み部の中に折り返された状態のフランジ部２４が入り込んで缶蓋１と缶体２１とが相互に相手を挟み込んでなる二重巻き締め部２５が形成される。

このように構成される缶蓋１において、公称径が２０４（缶体２１に缶蓋１を巻き締めた後の巻き締め部２５の最外径Ｄ２が５６．５〜５６．７ｍｍ、巻き締め前の缶蓋１のカール部８の最外径が６２．０〜６２．４ｍｍ）の場合、パネル部２の外径Ｄ１は、４０．０〜４８．６９ｍｍとされ、パネル深さＰは、４．２５〜５．０５ｍｍとされる。パネル深さＰとは、缶蓋１を缶体２１に巻き締める前のショルダー部７からカール部８にかけた部分の頂点からパネル部２表面までの鉛直方向寸法をいう。また、カウンターシンク部５の内底面を形成している両湾曲部１５，１６の内面の曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、両方とも０．１５〜０．７５ｍｍとされる。その範囲であれば、両湾曲部１５，１６とも同じ曲率半径としてもよいし、異なる曲率半径としてもよい。

公称径が２０２（巻き締め部２５の最外径Ｄ２が５３．６〜５４．４ｍｍ、巻き締め前の缶蓋１のカール部８の最外径が５９．２〜５９．６ｍｍ）の場合は、パネル部２の外径Ｄ１は、３８．０〜４６．３６ｍｍとされ、パネル深さＰは、３．８〜４．７９ｍｍとされる。カウンターシンク部５の両湾曲部１５，１６の内面の曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、２０４の場合と同様、両方とも０．１５〜０．７５ｍｍとされる。
公称径が２０６（巻き締めた後の巻き締め部２５の最外径Ｄ２が５９．２〜５９．４ｍｍ、巻き締め前の缶蓋１のカール部８の最外径が６４．５〜６４．９ｍｍ）の場合は、パネル部２の外径Ｄ１は、４２．０〜４８．９ｍｍとされ、パネル深さＰは、４．３〜５．０５ｍｍとされる。カウンターシンク部５の両湾曲部１５，１６の内底面の曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、両方とも０．１５〜０．７５ｍｍとされる。

いずれの場合も、内圧によってパネル部２が図１の鎖線で示すようにわずかに膨出するが、その膨出変形によってタブが缶の上端面から突出しないようにするためには、パネル部２の外径Ｄ２に対するパネル深さＰの比率（Ｐ／Ｄ１）が重要な要因であり、これを１０．１７％以上とすることが好ましい。１０．１７％未満の場合は、内圧によってパネル部２が膨出したときに、タブの一部が缶の上端から突出し易く、一方、この比率（Ｐ／Ｄ１）が大きくなり過ぎることにより、缶蓋１の全体高さｈが７．２ｍｍを超えると、巻き締め機において缶体２１に缶蓋１を供給するときのパスラインを高さが大きくなった分、調整する必要があるとともに、供給時にジャム発生などの不都合が生じ易く、また、缶体２１の上方に送られた缶蓋１が缶体２１のフランジ部２４に載置されるまでのストロークも大きくなり、その分、高速充填を妨げるおそれがある。したがって、この缶蓋１の全体高さｈは７．２ｍｍ以内が好ましい。

次に、このように構成した缶蓋１について、そのパネル部２の外径Ｄ２、パネル深さＰ等の各部寸法を変えた種々のサンプルを作成し、振動漏れ試験、耐圧試験等を実施した。
使用した缶蓋及び缶体は、その公称径が２０４、２０２、２０６の三種類とした。缶蓋の板厚Ｔは、２０４の場合が０．２１５〜０．２３０ｍｍ、２０２の場合が０．２１５〜０．２３０ｍｍ、２０６の場合が０．２１５〜０．２５０ｍｍとした。カウンターシンク部５の内底面の曲率半径は、内側湾曲部も外側湾曲部も同じ曲率半径としたので、各表ではＲとして統一した。
表１は公称径２０４、表２が公称径２０２、表３が公称径２０６の場合をそれぞれ示している。

振動漏れ試験は、株式会社振研製の三方向同時振動試験装置を用い、図３に示すように、内容物を充填した缶３１を２４缶カートン３２に入れ、その上にダミー用の缶３３を入れたカートン３４を２ケース載せ、さらにその上に錘３５を載せた状態とする。これらカートン３２，３４は、２４個並べた缶を周回するように組み立てられており、その周回方向には一箇所にのみ折り込み部３２ａ，３４ａが形成される。そして、各カートン３２，３４の折り込み部３２ａ，３４ａを同じ方向に合わせた状態に配置する。錘３５は、５１ｋｇ、振動数は１０Ｈｚ、振幅は５ｍｍ、振動方向は上下方向のみとし、５分毎に漏れ発生を確認し、カートン３２内のいずれかの缶３１で漏れが生じた時間により評価した。３０分以上漏れが発生しなかったものを良品とする。図３の符号３６はカートン３２，３４の周囲に配置されるガイドである。

耐圧試験は、空の缶体に缶蓋を巻き締めた状態とし、缶体を中間部で切断した後、有限会社フローリスエンタープライズ製の耐圧試験装置を使用し、１００ｋＰａ／３０秒の昇圧速度で水圧をかけて、缶蓋の一部が部分的に突出する角出しと呼ばれるバックリング現象やスコア割れが生じたときの圧力を測定した。５７０ｋＰａまでバックリングやスコア割れが生じなかったものを良品とする。
総合判定は、これら振動漏れ試験及び耐圧試験で良品とされ、かつ、缶蓋の全体高さが７．２ｍｍ以内のものを○、これらのうちのいずれかの基準を満たさなかったものを×とした。

これらの結果から明らかなように、パネル部２の外径Ｄ１に対するパネル深さＰの比率（Ｐ／Ｄ１）が１０．１７％以上である缶蓋においては、振動漏れ試験でも３０分以上という基準を満たしており、また、耐圧試験においても良好な耐圧性を発揮し、さらに缶蓋の全体高さが７．２ｍｍ以下に抑えられていると、充填時のトラブル発生や充填速度低下を招くおそれはない。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
例えば、缶蓋のチャック壁部は、実施形態では二つの湾曲部の連続形状からなる構成としたが、一つの湾曲部や、ほぼストレート状のテーパ面等によって構成してもよい。また、パネル部とカウンターシンク部との間のコーナー部を二つの屈曲部の間に傾斜部を形成した形状としたが、パネル部とカウンターシンク部の内側壁部との間を一つの曲率半径の屈曲部で連続させた形状としてもよい。

１ 缶蓋
２ パネル部
３ コーナー部
４ 環状凹部
５ カウンターシンク部
６ チャック壁部
７ ショルダー部
８ カール部
１１ 内側屈曲部
１２ 内側壁部
１３ 外側屈曲部
１４ 傾斜部
１５ 内側湾曲部
１６ 外側湾曲部
１７ 外側壁部
１８ 第１湾曲部
１９ 第２湾曲部
２１ 缶体
２２ ネック部
２３ 屈曲部
２４ フランジ部

Claims (2)

1. タブが取り付けられるパネル部の外周縁に、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部が連続して形成されるとともに、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径するチャック壁部が形成され、該チャック壁部から半径方向外方に広がるショルダー部を介して外周縁部を下方かつ半径方向内方に向けて折り返してなるカール部が連続形成された缶蓋において、前記カウンターシンク部の内底面の曲率半径が０．７５ｍｍ以下であり、かつ、前記ショルダー部からカール部にかけた部分の頂点からパネル部表面までの鉛直方向寸法をパネル深さとしたときの前記パネル部の外径に対する前記パネル深さの比率が１０．１７％以上でかつ缶蓋の全体高さが７．２ｍｍ以下であることを特徴とする缶蓋。
2. 前記パネル部から前記カウンターシンク部に至るコーナー部は、前記パネル部に隣接状態の内側屈曲部と、前記カウンターシンク部の内側壁部に隣接状態の外側屈曲部と、これら両屈曲部の間を連結する傾斜部とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の缶蓋。
   

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