JP2016513588A - 絞りしごき加工したエアロゾル缶 - Google Patents

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Abstract

絞りしごき加工した缶本体が、比較的大型の立ち上がりリングと、傾斜した外壁とを有する比較的厚みの大きな基部とを含み、エアロゾルと共に使用する缶本体の圧力定格を高める。鋼製のエアロゾル端部とアルミニウム製の缶本体との組み合わせが、先行技術の破壊問題を解決又は改善するシーム部を含む。【選択図】図1

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、2013年3月14日に出願された米国特許出願第61/781,367号の優先権を主張するものであり、この特許出願の開示は、その全体が記載されているかのように引用により本明細書に組み入れられる。
本発明は包装に関し、具体的には、金属製のエアロゾル容器及びそのための方法に関する。
米国のエアロゾル容器は、運輸省によって3つの内圧定格に評価される。140psiまでは、未定格容器として評価される。160psiまでは、カテゴリー2P容器として評価される。180psiまでは、カテゴリー2Q容器として評価される。DOT評価は、ゆがみ性能に関連する。破裂要件は、上記の圧力定格の1.5倍である。
一般向けの従来のエアロゾル缶には、スリーピース缶と呼ばれるものがあり、その部品は、(i)平板を圧延し、縦シーム部を溶接することによって形成された缶「本体」、(ii)シーム部によって本体に取り付けられた「底部」、及び(iii)本体の頂部に継ぎ合わされた「端部」である。端部はドーム形である。エアロゾル端部の底部には、缶本体に継ぎ合わせるためのフランジが形成される。エアロゾル端部の頂部には、バルブを収容するためのカールが形成される。先行技術のエアロゾル缶は、鋼製本体上の鋼端部、アルミニウム製本体上のアルミニウム端部、及び鋼製本体上のアルミニウム端部を含む。
別の従来のエアロゾル缶は、Exal社から市販されているもののように、衝撃押し出しと呼ばれる工程で形成された一体的な底部及び本体を含むことができる。衝撃押し出し法では、アルミニウムのスラグを缶本体の形状に打ち固める。衝撃押し出しでは、比較的厚い基部が形成される。成形缶も市販されている。
「コイル原料からアルミニウム容器を生産する方法(Method Of Producing Aluminum Container From Coil Feedstock)」という名称の米国特許第7,140,223号には、最初にコイルから切断したブランクをカップの形に絞り加工した後に側壁の高さを増加させて側壁の厚みを減少させるようにしごき加工する絞りしごき加工によって形成されたアルミニウム製のエアロゾル容器が開示されている。
エアロゾル缶の定格は、通常は85psi又は90psiである飲料缶の内圧よりもかなり高い内圧になっている。ほとんどの飲料缶は、アルミニウム(又は鋼)板から開始する絞りしごき加工で形成される。第1段階で平らなブランクをカップの形に絞り加工した後、第2段階で側壁をしごき加工する。最新の飲料缶は、基部の厚みが約0.0105インチである。
従来の12オンスの絞りしごき加工された飲料は、大量生産されている。アルミニウムボトルの中にも、図6に示すAlumitek(商標)ボトルのように絞りしごき加工から形成されたものがある。Alumitek(商標)ボトルは、従来の211本体(すなわち、公称直径が2+11/16インチ)、傾斜したヒール、本体直径の約75%である立ち上がりリング、及び立ち上がりリングの内側のドーム(図6には図示せず)を有する。Alumitek(商標)ボトルの頂部は、ねじ式開口部の方にテーパ付けされたネックと、ロールオン式の開栓防止キャップとを有する。
米国特許第7,140,223号明細書
絞りしごき加工した缶本体が、エアロゾル端部に継ぎ合わせるためのネックを有する。本発明は、エアロゾル容器の高圧定格に適する、アルミニウム製の絞り加工した基部を有する。また、二重シーム部の(内側シーム部高さのパーセンテージとして定められる)最小カバーフック寸法が、アルミニウム本体と鋼製端部に特有のシーム部破壊問題を解決又は改善する。
この点に関し、ドーム型のエアロゾル端部に継ぎ合わせるのに適した、一体構成の絞りしごき加工したエアロゾル缶本体が、最上端にフランジを有するネックと、ネックから下向きに延びる円筒状の側壁と、基部とを含む。基部は一体であり、ドームと、ドームの外側に位置する円形の立ち上がりリングと、立ち上がりリングと側壁の底部との間に位置する外壁とを有する。立ち上がりリングは、側壁の外径の少なくとも78パーセントの直径を有する。
本発明の別の態様によれば、エアロゾル缶アセンブリが、バルブアセンブリを受け入れるための開口部を有する鋼端部と、基部、側壁及びネックを含む、一体構成の絞りしごき加工したアルミニウム缶本体と、鋼端部とアルミニウム本体との間に形成された二重シーム部とを含む。シーム部は、シーミングパネル、端部フック及び本体フックを含む。シーム部は、端部フックの内面とシーミングパネルの内面との間に定められた内側シーム部高さを定める。本体フックの長さは、内側シーム部高さの少なくとも83パーセントである。
アルミニウム製のエアロゾル缶本体に鋼製のエアロゾル端部を継ぎ合わせる方法は、基部、側壁及びネックを含む、一体構成の絞りしごき加工したアルミニウム缶本体に対して鋼端部を配置するステップと、鋼端部とアルミニウム缶本体との間に、シーミングパネル、端部フック及び本体フックを含むように二重シーム部を形成するステップとを含み、シーム部は、端部フックの内面とシーミングパネルの内面との間に定められた内側シーム部高さを定め、本体フックの長さは、内側シーム部高さの少なくとも83パーセントである。
上述した本発明の缶本体、缶本体と端部の組み合わせ、並びに缶本体と端部の形成方法の定義は、各々が好ましい構造的特質を有する。この点に関し、立ち上がりリングの直径は、側壁の外径の少なくとも78パーセントであり、好ましくは側壁の外径の少なくとも80パーセントであり、より好ましくは少なくとも82パーセントである。側壁の外径に対する立ち上がりリングの直径の比率の上限は、基部の外壁強度、用途に応じた特定の厚み、内圧及び同様のパラメータに関連する実際の上限である。
基部の厚みは、立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.018インチであり、好ましくは少なくとも0.020インチであり、さらに好ましくは少なくとも0.023インチである。
カバーフックは、内側シーム部高さの少なくとも83パーセントであり、好ましくは85パーセントであり、より好ましくは88パーセントである。本体フックは、内側シーム部高さの98%以下である。シーム部は、シーム部を横切る金属部品の厚みに0.006インチを加えた合計よりも少なくとも1パーセント大きな幅寸法を有する。また、シーム部の金属部品の厚みの合計は、端部フランジ厚の3倍に本体フランジ厚の2倍を加えたものである。
下壁部の少なくとも一部の断面は直線を定めることが好ましく、基部の外壁は、約40度〜60度の角度で、好ましくは約45度〜55度の角度で傾斜する。
缶本体はアルミニウムで形成され、いくつかの実施形態では、最大140psiのDOT評価に、さらには最大180psiのDOT評価に適する。
本発明の態様を示すエアロゾル缶アセンブリの斜視図である。 図1に示す缶アセンブリの立面図である。 図1に示す缶アセンブリの上面図である。 図2Bの線C−Cに沿って切り取った図1の缶アセンブリの断面図である。 図1に示す缶アセンブリを形成するために使用する缶本体の立面図である。 図3Aに示す缶本体の上面図である。 図2Bの線C−Cに沿って切り取った缶本体の断面図である。 図3Aに示す缶本体の基部の断面の拡大図である。 二重シーム部の寸法を示す拡大概略図である。 二重シーム部の拡大概略図である。 (先行技術)先行技術の飲料缶の立面図である。
図1に示すエアロゾル缶アセンブリ10を用いて本発明の態様を説明する。缶アセンブリ10は、缶本体12と、エアロゾル式の端部14と、これらの本体及び端部の一部から形成されるシーム部とを含む。端部14は、従来の鋼材で形成された従来のドーム型エアロゾル端部であることが好ましい。端部14は、その下端部、外端部が缶本体12に継ぎ合わされ、その上端部、内端部にバルブを収容するためのカールを有する。
図3A〜図3Cには、本体12’として特定する、継ぎ合わせていない状態の本体12を示す。本体12’は、基部20、側壁22、ネック24及びフランジ26を含む。フランジ26は、二重シーム部を形成するのに適した外向きに延びるカールである。フランジ26は、テーパ付けされた円錐台形状のネック24に滑らかに融合する。ネック24は、基部20に融合する本体の円筒側壁22に推移する。
本体12’は、金属板ブランクを絞り加工し、側壁をしごき加工して形成された連続的な一体部品構造である。壁部をしごき加工した後は、従来のネック形成法によってネック24を形成し、その後に従来のフランジ加工ステーションによってフランジ26を形成することができる。本体12は、図示の実施形態では211サイズなどの従来のサイズで形成された外径D2を有することが好ましい。
基部20は、中央ドーム30、内壁32、立ち上がりリング34及び外壁36を含む。ドーム30は、ドーム中心の上面から立ち上がりリングの上面までを測定した高さD3を有する。立ち上がりリングの厚みは、ドームの厚みと同じ又はほぼ同じであると予想されるので、寸法D3は、立ち上がりリングの平面からドーム30の中心の下面までとして測定することもできる。寸法D3は、約0.38〜約0.48インチであることが好ましく、約0.43インチであることが好ましい。ドーム30は、好ましい実施形態では約0.11インチの半径を有する移行部31において内壁32に移行する。
図4で最もよく分かるように、内壁32の断面は、約11度〜約13度の、図示の実施形態では約9度の角度A1を成す直線状であることが好ましい。本発明は、改善された内壁(図示せず)を含む。内壁32は、上向きに開く湾曲した立ち上がりリング34に滑らかに融合する。
立ち上がりリング34は、缶10が直立している時に平面に接触してその上に載る連続的な円形リングを定める。立ち上がりリング34の最下部のビード状部分は、0.11インチ〜0.17インチの、図示の実施形態では0.14インチの半径を有することができる。立ち上がりリング34は、その下面の対向する最下部(すなわち、平面と接触する部分)間に定められる寸法D1を定め、この寸法D1は、側壁直径D2の少なくとも78パーセントであることが好ましく、側壁直径D2の80パーセントよりも大きいことがより好ましく、約82パーセントであることがさらに好ましい。立ち上がりリング34は、移行部35において外壁36に滑らかに融合する。
外壁36は、垂直線から測定した40度〜60度の、好ましくは45度〜55度の、図示の実施形態では約50度の角度A2で傾斜する直線部分又は傾斜部を含む。外壁36は、約0.13〜0.23インチの、好ましくは約0.18インチの高さD4の移行部37において側壁22に融合する。
基部20を形成するための好ましい方法は絞り加工によるものであるため、基部20のアルミニウムの材料厚はほぼ均一である。基部20の材料の厚みは、少なくとも0.018インチであることが好ましく、少なくとも0.020インチであることがより好ましく、少なくとも0.022インチであることがさらに好ましく、図示の実施形態では約0.023インチある。基部の厚みは、最大0.025インチ又はそれ以上とすることができる。これらの基部の厚みの値は、立ち上がりリング34の最下点において測定することができ、或いはドーム、立ち上がりリング及び外壁の代表的厚みを平均することもできる。また、これらの値は、基部20のあらゆる箇所の最小値とすることもできる。
本体直径D3、角度A2及び外壁36の長さに対する立ち上がりリングの直径D1の値又は大きさは、強度の高いドームを形成することと、側壁の外部を高い圧力で支持することの間のトレードオフを示す。缶アセンブリ10は、絞りしごき加工された飲料缶に代表される基部厚よりも大きな基部厚20を有し、この厚みは、本明細書で説明する構成の特徴の一部又は全部と併せて、缶アセンブリ10が未定格、2P又は2Q圧力定格を達成できるようにする。
図5A及び図5Bに示すように、シーム部16は、二重シーム部に形成されたフランジ26及び端部14の一部を含む。鋼端部は、シーミングパネル半径42を介して又は定めてシーム部16の最上部においてシーミングパネル44に移行するチャック壁40と呼ばれるシーム部16の部分を有する。シーミングパネル44は、その外側がシーム部の壁部半径46に移行する。シーム部の壁部半径46から、シーム部16の最下点を定める端部フック半径50の端部フックまでは、外壁48が下向きに延びる。端部フック50からは、シーム部16内部のカバーフック52が上向きに延びる。
アルミニウム缶本体は、湾曲した本体フック半径62までシーム部16の内部に上向きに延びる本体壁を含むシーム部16の部分を含む。本体フック62からは、外壁48に接触して端部フック50の方に延びるように、本体フック64が下向き延びる。
シーム部16の寸法は、皿穴深さCSKと、チャック壁40の外面と外壁48の間で測定したシーム部厚STと、端部フック50の最下点とシーミングパネル44の最上点との間で測定したシーム部高さSHと、端部フック50の内面及びシーミングパネル44の内面から測定した内側シーム部高さSHI(内側シーム部高さSHIは、シーム部高さSHから材料厚の2倍を減算したものに近似する)と、本体フック64の最下端と本体フック半径62の最上点との間で測定した本体フック高さBHと、端部フック50の最下点とカバーフック52の最上点との間で測定したカバーフック高さCHと、本体フック64の最下点とカバーフック52の最上点との間で測定した重複高さOLとを含む。
背景技術の節で述べたように、先行技術は、鋼製本体上の鋼端部、アルミニウム本体上のアルミニウム端部、及び鋼製本体上のアルミニウム端部で形成したエアロゾル缶を含むが、これらの発明者らは、アルミニウム製エアロゾル缶本体上の鋼製エアロゾル端部に気付いていない。本発明の(とりわけ)1つの態様は、アルミニウム本体と鋼端部の二重シーム部に見られる難解な破損問題に対処する。本発明者らは、絞りしごき加工した缶本体に一般的な、缶本体12の鋼とアルミニウム(3000系合金、特に3104合金などであるが、6000系合金などのその他のアルミニウム合金も想定される)の弾性係数の差異に起因して、一般的なエアロゾル圧力が、本体フック64の頂部の本体フック半径62又はその付近におけるシーム部のアルミニウム部分の破損を引き起こすと推量する。鋼製の本体フック及び本体フック半径は、加圧時及び継ぎ合わせ中に鋼部分40と48の間、及び部分42と46の間に生じる力に耐えることができるので、この現象は、鋼製本体を鋼端部と共に使用する際にはほとんど発生しない。
この破損問題に対する本発明者らの洞察に照らして破損問題に対処するために、シーム部16に特定の寸法及びパラメータを採用する。この場合、内側シーム部高さSHIに対する本体フック高さBHの比率が、シーム部破壊に対する耐性を改善する。本体フック高さBHは、内側シーム部高さSHIの少なくとも83%の、好ましくは少なくとも85%の寸法を有する。本明細書で説明したタイプの先行技術の飲料缶用二重シーム部は、一般に内側シーム部高さSHIに対する本体高さBHの比率が約80パーセント〜約85パーセントであり、さらには70パーセント〜90パーセントも許容される。本発明者らは、理論的には最大99パーセントのBH/SHI比も可能であるが、実用上の理由(例えば、缶本体に対する端部の同心性の欠如及び製造公差)により、本体フック64の端部と端部フック50の重要点との間には間隙が存在すべきであると推量する。
さらに、本発明者らは、シーム部の緊張を緩めれば、シーム部の性能を維持しながら破壊問題が軽減されると判断した。この点に関し、一般に、飲料缶のシーム部厚STは、0.006インチに缶端部のフランジ厚の3倍及び本体のフランジ厚の2倍を加えたもの(すなわち、0.006インチにシーム部を横切って水平方向に加算した金属の総寸法を加えたもの)以下であり、本明細書ではこの寸法を「従来のシーム部厚上限」と呼ぶ。本発明者らは、従来のシーム部寸法の1パーセント〜15パーセント、より好ましくは3パーセント〜12パーセントだけシーム部を緩めれば性能が改善されると推量する。
好ましい実施形態を示すことによって本発明の態様を説明した。本発明は、特許請求の範囲に記載しない限り、好ましい実施形態の寸法又は構成にも、或いは概要に列挙したような一群の特徴にも限定されるものではない。

Claims (45)

  1. ドーム型のエアロゾル端部に継ぎ合わせるのに適した、一体構成の絞りしごき加工されたエアロゾル缶本体であって、
    最上端にフランジを有するネックと、
    前記ネックから下向きに延びる円筒状の側壁と、
    基部と、
    を備え、前記基部は、
    ドームと、
    前記ドームの外側に位置する円形の立ち上がりリングと、
    前記立ち上がりリングと前記側壁の底部との間に位置する外壁と、
    を有し、前記立ち上がりリングは、前記側壁の前記外径の少なくとも78パーセントの直径を有する、
    ことを特徴とする缶本体。
  2. 前記立ち上がりリングの直径は、前記缶本体の外径の少なくとも80パーセントである、
    請求項1に記載の缶本体。
  3. 前記立ち上がりリングの直径は、前記缶本体の外径の少なくとも82パーセントである、
    請求項1に記載の缶本体。
  4. 前記基部の厚みは、前記立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.018インチである、
    請求項1に記載の缶本体。
  5. 前記基部の厚みは、前記立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.020インチである、
    請求項1に記載の缶本体。
  6. 前記基部の厚みは、前記立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.023インチである、
    請求項1に記載の缶本体。
  7. 下壁部の少なくとも一部の断面が直線を定める、
    請求項1に記載の缶本体。
  8. 前記基部の前記外壁は、約40度〜約60度の角度で傾斜している、
    請求項1に記載の缶本体。
  9. 前記基部の外壁は、約45度〜約55度の角度で傾斜している、
    請求項1に記載の缶本体。
  10. 前記缶本体は、アルミニウムで形成され、最大180psiのDOT評価に適する、
    請求項1に記載の缶本体。
  11. 前記缶本体は、アルミニウムで形成され、最大140psiのDOT評価に適する、
    請求項1に記載の缶本体。
  12. エアロゾル缶アセンブリであって、
    バルブアセンブリを受け入れるための開口部を有する鋼端部と、
    基部、側壁及びネックを含む、一体構成の絞りしごき加工されたアルミニウム缶本体と、
    前記鋼端部と前記アルミニウム本体との間に形成され、シーミングパネル、端部フック及び本体フックを含む二重シーム部と、
    を備え、前記シーム部は、前記端部フックの内面と前記シーミングパネルの内面との間に定められた内側シーム部高さを定め、前記本体フックの長さは、前記内側シーム部高さの少なくとも83パーセントである、
    ことを特徴とする缶アセンブリ。
  13. 前記本体フックの長さは、前記内側シーム部高さの少なくとも85パーセントである、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  14. 前記本体フックの長さは、前記内側シーム部高さの少なくとも88パーセントである、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  15. 前記カバーフックは、前記内側シーム部高さの98%以下である、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  16. 前記シーム部は、該シーム部を横切る金属部品の厚みに0.006インチを加えた合計よりも少なくとも1パーセント大きな幅寸法を有する、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  17. 前記シーム部を横切る金属部品の厚みの合計は、前記端部のフランジ厚の3倍に前記本体のフランジ厚の2倍を加えたものである、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  18. 立ち上がりリングの直径が、前記缶本体の外径の少なくとも78パーセントである、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  19. 立ち上がりリングの直径が、前記缶本体外径の少なくとも80パーセントである、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  20. 立ち上がりリングの直径が、前記缶本体外径の少なくとも82パーセントである、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  21. 前記基部の厚みは、立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.018インチである、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  22. 前記基部の厚みは、立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.020インチである、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  23. 前記基部の厚みは、立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.023インチである、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  24. 下壁部の少なくとも一部の断面が直線を定める、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  25. 前記基部は、立ち上がりリングと前記側壁との間に基部の外壁を含み、該基部の外壁は、約40度〜60度の角度で傾斜している、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  26. 前記基部の外壁は、約45度〜55度の角度で傾斜している、
    請求項23に記載の缶アセンブリ。
  27. 前記缶本体は、アルミニウムで形成され、最大180psiのDOT評価に適する、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  28. 前記缶本体は、アルミニウムで形成され、最大140psiのDOT評価に適する、
    請求項12に記載の缶アセンブリ。
  29. アルミニウム製のエアロゾル缶本体に鋼製のエアロゾル端部を継ぎ合わせる方法であって、
    基部、側壁及びネックを含む、一体構成の絞りしごき加工されたアルミニウム缶本体に対して鋼端部を配置するステップと、
    前記鋼端部と前記アルミニウム缶本体との間に、シーミングパネル、端部フック及び本体フックを含むように二重シーム部を形成するステップと、
    を含み、前記シーム部は、前記端部フックの内面と前記シーミングパネルの内面との間に定められた内側シーム部高さを定め、前記本体フックの長さは、前記内側シーム部高さの少なくとも83パーセントである、
    ことを特徴とする方法。
  30. 前記シーム部は、該シーム部を横切る金属部品の厚みに0.006インチを加えた合計よりも少なくとも1パーセント大きな幅寸法を有する、
    請求項29に記載の方法。
  31. 前記シーム部を横切る金属部品の厚みの合計は、前記端部のフランジ厚の3倍に前記本体のフランジ厚の2倍を加えたものである、
    請求項30に記載の方法。
  32. 前記本体フックの長さは、前記内側シーム部高さの少なくとも85パーセントである、
    請求項29に記載の方法。
  33. 前記本体フックの長さは、前記内側シーム部高さの少なくとも88パーセントである、
    請求項29に記載の方法。
  34. 前記本体フックは、前記内側シーム部高さの98%以下である、
    請求項29に記載の方法。
  35. 前記基部は、ドームと、該ドームの外側に位置する円形の立ち上がりリングと、該立ち上がりリングと前記側壁の底部との間に位置する外壁とを含み、前記立ち上がりリングは、前記側壁の前記外径の少なくとも78パーセントの直径を有する、
    請求項29に記載の方法。
  36. 前記立ち上がりリングの直径は、前記缶本体の外径の少なくとも80%パーセントである、
    請求項35に記載の方法。
  37. 前記立ち上がりリングの直径は、前記缶本体の外径の少なくとも82パーセントである、
    請求項35に記載の方法。
  38. 前記基部の厚みは、前記立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.018インチである、
    請求項35に記載の方法。
  39. 前記基部の厚みは、前記立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.020インチである、
    請求項35に記載の方法。
  40. 前記基部の厚みは、前記立ち上がりリング内のあらゆる箇所において少なくとも0.023インチである、
    請求項35に記載の方法。
  41. 前記外壁の少なくとも一部の断面は直線を定める、
    請求項35に記載の方法。
  42. 前記基部の前記外壁は、約40度〜約60度の角度で傾斜している、
    請求項35に記載の方法。
  43. 前記基部の外壁は、約45度〜約55度の角度で傾斜している、
    請求項35に記載の方法。
  44. 前記缶本体は、アルミニウムで形成され、最大180psiのDOT評価に適する、
    請求項29に記載の方法。
  45. 前記缶本体は、アルミニウムで形成され、最大140psiのDOT評価に適する、
    請求項29に記載の方法。
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