JP2023023472A - 缶胴及び缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近年では、省資源化の要請により缶蓋や缶胴の板厚の薄肉化が進められている。そして、薄い板厚が用いられることにより、缶胴に缶蓋を取り付ける際にフランジ先端が缶蓋のカール領域に食い込み孔があく、カットシームと称するトラブルが発生するおそれが大きくなっている。カットシームが生じると、形成された二重巻締部に充分な密封効果を得られない可能性がある。【解決手段】開口部にフランジ先端領域を設け、前記フランジ先端領域は、缶胴内側線が上側に凸の曲面となっていることを特徴とする缶胴を用いる。これにより、缶胴のフランジ先端領域に対する容易な加工によって、カットシームを予防することができる。【選択図】 図６

Description

本発明は、飲料や食品、その他の物が充填される缶における、缶胴のフランジ形状に関するものである。

従来、二重巻締めで缶を密封する際には、有底円筒状の缶胴に内容物を充填し、缶胴の開口部に缶蓋を載置して周辺部を二重巻締めする。二重巻締めされる缶胴のフランジ先端領域は、リング状であって、水平の平面に加工されている（特許文献１。）。二重巻締めにより缶を密封する際には、まず、図１に示すように缶胴７に缶蓋２を載せる。図１は、缶胴７に缶蓋２を被せた状態で、缶胴７の中心軸である缶軸Ａを含む平面による縦断面を示したものである。そして、カール領域２１にフランジ先端領域７１を巻込んで締め、缶胴７に缶蓋２を固定して缶を密封する。

この二重巻締めでは、第１巻締め工程と第２巻締め工程の２段階の工程により巻締める。第１巻締め工程では、缶胴７と缶蓋２を図１に示す缶軸Ａを中心にして回転させながら、図２に示すように、カール領域２１の外側から第１巻締ロール３を矢印の方向に押し付ける。図２は、図１の左上部におけるフランジ先端領域７１とカール領域２１の近傍を拡大した縦断面と、第１巻締ロール３の縦断面を示す。第１巻締ロール３は、周囲に凹部３１が形成されており、凹部３１の縦断面形状は曲線状である。缶胴７と缶蓋２を回転させながら、第１巻締ロール３を矢印の方向に押し付けることにより、第１巻締ロール３も回転し、カール領域２１とフランジ先端領域７１は外側から下方に向けて一体的にカールする。そして、外方から折り返されながら抱き合わせるようにしてカール領域２１がフランジ先端領域７１を巻込む。なお、第１巻締め工程の前に、カール領域２１のフランジ先端領域７１側にはコンパウンド（図示せず）を付着させている。

第１巻締め工程が終了すると、第２巻締め工程に移行する。第２巻締め工程では、缶胴７と缶蓋２を、缶軸Ａを中心に回転させ、第２巻締ロール４を押し付ける。第２巻締ロール４は回転しながら、巻込み部分をさらに半径方向外方から押しつぶす。そして、図３に示す押しつぶされた二重巻締部５１を形成し、密封が完了する。図３では、第２巻締めが終了した後に離間した第２巻締ロール４も記載している。第２巻締ロール４の凹部４１は、第１巻締ロール３の凹部３１と異なる形状を有する。密封が完了した二重巻締部５１では、フランジ先端領域７１は折り返って下方に向き、ボディーフック７２の一部を形成している。また、ボディーフック７２の内側ではカール領域２１の先端領域が上方を向いている。なお、図２と同様に、図３でもコンパウンドの記載を省略している。

特開２０１５－１２９０２５号公報

缶胴７に缶蓋２を取り付ける二重巻締めを行う際には、第１巻締め工程の段階で缶胴７におけるフランジ先端領域７１の先端であるフランジ先端７１１が、缶蓋２のカール領域２１の表面に接触して滑りながら、フランジ先端領域７１が変形していく。ところで、近年では、省資源化の要請により缶蓋２や缶胴７の板厚の薄肉化が進められている。そして、薄い板厚が用いられることにより、フランジ先端７１１が缶蓋２のカール領域２１に食い込み孔があく、カットシームと称するトラブルが発生するおそれが大きくなっている。カットシームが生じると、形成された二重巻締部５１に充分な密封効果を得られない可能性がある。

図４に、第１巻締め工程を縦断面図で示す。図４は、図１の左上部におけるフランジ先端領域７１とカール領域２１の近傍を拡大した縦断面である。図４でも、コンパウンドの記載を省略している。図４（ａ）は、巻締めを行う前の缶胴７に缶蓋２を被せた状態である。第１巻締め工程では、図４（ａ）の状態で缶胴７と缶蓋２が回転し、図２に矢印で示すように第１巻締ロール３がカール領域２１に押し付けられる。第１巻締ロール３が押しつけられてカール領域２１が変形すると、カール領域２１がフランジ先端領域７１を押して変形させ、図４（ｂ）のように巻締部５が変形する。さらに第１巻締ロール３が押し付けられると、図４（ｃ）のように巻締部５が変形する。

図４（ｂ）、（ｃ）の巻締部５では、フランジ先端領域７１の先端側の端部であるフランジ先端７１１が、カール領域２１に押し付けられている。その後、図３に示すように、第２巻締め工程で巻締部５が第２巻締ロール４により押しつぶされて二重巻締部５１となる。このように、フランジ先端領域７１を含む領域がボディーフック７２になる過程で、カール領域２１に押し付けられるフランジ先端７１１によりカール領域２１に穴があいて、図５に示すようなカットシーム６が生じるおそれがある。

従来の単純形状の巻締ロールを適用した場合、上記のようにフランジ先端領域７１とカール領域２１の複雑な動きに十分に対応することができず、カットシーム６が生ずる危険性があった。そこで、二重巻締めの成形工具を工夫して、カットシーム６を予防することも考えられるが、成形工具が複雑になるといった不都合が生じる。

本発明の一実施形態は、缶胴の開口部に設けたフランジ先端領域を、上側に凸の曲面とするものである。

本発明によれば、缶胴のフランジ先端領域に対する容易な加工によって、カットシームを予防することができる。

缶胴に缶蓋を被せた状態の縦断面図。 図１の左上部拡大図と第１巻締め工程に用いる第１巻締ロールの縦断面図。 第２巻締め工程後の缶上部の縦断面図。 従来の缶胴を用いた第１巻締め工程の推移を示す図。 カットシームが生じた缶上部の縦断面図。 本発明の一１形態における缶胴のフランジ先端領域近傍の縦断面図。 本発明の一実施形態の缶胴における第１巻締め工程の推移を示す図。

本発明では、図６に示すようなフランジ先端領域１１の形状により、カットシーム６を予防する。フランジ先端領域１１は、開口部にフランジ先端１１１を端部として設けられている。缶胴１は開口部の近傍において、フランジ先端１１１の側から順に、フランジ先端領域１１、屈曲領域１３、首領域１４と続いて形成される。フランジ先端１１１はフランジ先端領域１１の先端である。本願では、缶軸Ａを含む平面による缶胴の縦断面において、内側の線を、缶胴内側線Ｓとする。缶胴内側線Ｓは、缶胴の中部及び下部で内方となる内面の側の線であって、開口端で缶胴が折り返ると、缶胴内側線Ｓは缶胴の外側に位置する。缶胴の内面は、アルミニウム合金板の表面に塗装が施されている。塗装はアルミニウム合金板の厚さに比べて十分に薄い層であるが、缶胴内側線Ｓは塗装も含めた缶胴の内側の線である。缶胴１を水平面に接地した際に、缶胴内側線Ｓでフランジ先端領域１１と屈曲領域１３の境界が最高位置１５となっている。フランジ先端領域１１は、フランジ先端１１１から最高位置１５までの領域である。

図６に示す実施形態において、缶胴内側線Ｓは、フランジ先端領域１１では曲率半径ＦＲが２．２ｍｍの上側に凸の曲線である。フランジ先端領域１１の缶胴内側線Ｓは、全体にわたって上側に凸の曲線となっている。また、缶胴内側線Ｓは、屈曲領域１３では曲率半径ＢＲが１．４ｍｍ、首領域１４では曲率半径ＳＲが５．０ｍｍである。また、首領域１４において、缶軸Ａに垂直である缶胴１の横断面における内側の円の半径ＡＲは、２０２ｍｍである。

図６に示す実施形態において、最高位置１５からフランジ先端１１１の上側であって缶胴内側線Ｓの側までの高さの差である先端倒れ量Ｄは、０．０７９ｍｍである。また、缶胴１を水平面に接地した際に、フランジ先端１１１の縦断面における上側の接線である先端接線Ｔは、水平面Ｈに対する角度θが１５．４°である。

本実施形態の缶胴１を用いた缶の製造方法においても、図２、３に示したように、缶蓋２の周囲におけるカール領域２１と、缶胴１のフランジ先端領域１１とを一緒に巻締めて、缶蓋２を缶胴１に装着する。図７に、図６のフランジ先端領域１１を有した缶胴１を用いた際の第１巻締め工程を、フランジ先端領域１１近傍の要部を拡大した縦断面図で示す。図７においても、図４と同様にコンパウンドの記載は省略している。図７（ａ）は、巻締めを行う前の缶胴１に缶蓋２を被せた状態である。図７（ａ）の状態で、第１巻締め工程においてカール領域２１が、図２に示すように第１巻締ロール３により押される。第１巻締ロール３により押されてカール領域２１が変形すると、カール領域２１がフランジ先端領域１１を押して変形させ、図７（ｂ）のように巻締部５が変形し、さらに図７（ｃ）のように巻締部５が変形する。

第１巻締め工程の図７（ｂ）、（ｃ）の巻締部５では、フランジ先端領域１１の先端であるフランジ先端１１１がカール領域２１から離れている。そして、第１巻締め工程の後、第２巻締め工程で巻締部５が第２巻締ロール４により押しつぶされて二重巻締部５１となり、ボディーフック１２が形成される。このように、第１巻締め工程の段階でフランジ先端１１１がカール領域２１から離れていることによって、フランジ先端１１１はカール領域２１に食い込むことがない。そして、図５に示したカットシーム６が生じることなく、図３の二重巻締部５１を形成することができる。

図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１巻込み工程では変形した巻締部５でフランジ先端１１１がカール領域２１から離れていることが好ましい。しかし、第１巻込み工程で変形する巻締部５において、フランジ先端１１１がカール領域２１から離れていなくても、缶胴１のフランジ先端領域１１を図６のような缶胴内面が上側に凸の曲面の形状とすることにより、フランジ先端１１１がカール領域２１に押し付けられる力は弱くなる。押し付け力が弱くなることによって、フランジ先端１１１はカール領域２１に食い込みにくくなり、図３の二重巻締部５１を形成した際にカットシームが生じにくくなる。

上記の実施形態では、缶軸Ａを含む平面による縦断面の缶胴内側線Ｓにおいて、フランジ先端領域１１の曲率半径ＦＲは２．２ｍｍである。しかし、フランジ先端領域１１において、曲率半径ＦＲは一定でなくてよく、曲率半径ＦＲは、
１．０ｍｍ≦ＦＲ≦１０．０ｍｍ
の範囲であればよい。

フランジ先端領域１１は、長さＦＬが
１．５ｍｍ≦ＦＬ≦３．５ｍｍ
であることが好ましい。

実施形態では、水平面に接地した際に、缶胴内側線Ｓにおけるフランジ先端１１１の上側の接線である先端接線の前記水平面に対する角度θの大きさは、１５．４°である。しかし、角度θの大きさは、
０°＜θ≦７０°
の範囲であればよい。このような角度とすることにより、フランジ先端領域１１を上に凸の曲面としたときに、カットシームを生じること無く巻締めを容易に行うことができる。角度θは、０°より大きければ、０°よりもフランジ先端１１１がカール領域２１に食い込みにくい。
角度θは、さらに、
１０°≦θ≦５０°
の範囲とすることが好ましい。

また、上記の実施形態では、缶軸Ａを含む平面による縦断面の缶胴内側線Ｓにおいて、屈曲領域１３の曲率半径ＢＲは１．４ｍｍである。しかし、屈曲領域１３において曲率半径ＢＲは一定でなくて良い。曲率半径ＢＲは、
０．５ｍｍ≦ＢＲ≦５．０ｍｍ
の範囲であることが好ましい。
ただし、屈曲領域１３におけるＢＲの最小値は、フランジ先端領域１１におけるＦＲの最小値よりも小さい。

さらに、上記の実施形態では、缶軸Ａを含む平面による縦断面の缶胴内側線Ｓにおいて、首領域１４の曲率半径ＳＲは５．０ｍｍである。しかし、首領域１４において曲率半径ＳＲは一定でなくてよい。曲率半径ＳＲは、
２．０ｍｍ≦ＳＲ≦１０．０ｍｍ
の範囲であることが好ましい。
ただし、屈曲領域１３におけるＢＲの最小値は首領域１４におけるＳＲの最小値よりも小さい。

また、フランジ先端領域１１において、缶胴１を水平面に接地した際に、最高の高さである最高位置１５からフランジ先端１１１までの高さの差である先端倒れ量Ｄは、
０．０１ｍｍ≦Ｄ≦１．００ｍｍ
の範囲であることが好ましい。
フランジ先端領域１１をこのような形態とすることにより、フランジ先端領域１１を上に凸の曲面としたときに、巻締めを容易に行うことができる。また、先端倒れ量Ｄがあることにより、複数の缶胴１を集積させた際に、フランジ先端１１１が隣の缶胴１の外面に当たって傷を付ける可能性が小さくなる。
先端倒れ量Ｄは、さらに、
０．０５ｍｍ≦Ｄ≦０．５０ｍｍ
の範囲であることがより好ましい。

最高位置１５よりもフランジ先端１１１の側であるフランジ先端領域１１において、缶胴内面が上側に凸の曲面となっていれば、カットシームが生じにくくなる。これは、フランジ先端１１１近傍の変形が円滑に行われることによるものと推測される。

缶胴１のフランジ先端領域１１の形状を上記のように形成することによって、フランジャーも公知のフランジャーを用いることができる。材料も限定されず、缶胴芯材であるアルミニウム合金板の少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂が被着されたラミネート板を適用してもよい。缶胴芯材は他の材質でもよく、缶胴の内側は他の樹脂等の層としてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１ 缶胴
１１ フランジ先端領域
１１１ フランジ先端
１２ ボディーフック
１３ 屈曲領域
１４ 首領域
１５ 最高位置
２ 缶蓋
２１ カール領域
３ 第１巻締ロール
３１ 凹部
４ 第２巻締ロール
４１ 凹部
５ 巻締部
５１ 二重巻締部
６ カットシーム
７ 缶胴
７１ フランジ先端領域
７１１ フランジ先端
７２ ボディーフック
Ａ 缶軸
Ｓ 缶胴内側線

Claims (8)

1. 開口部にフランジ先端を端部とするフランジ先端領域を設け、
   前記フランジ先端領域は、缶胴内面が上側に凸の曲面となっていることを特徴とする缶胴。
2. 前記フランジ先端領域の前記曲面は、缶軸を含む平面による縦断面の缶胴内側線における曲率半径ＦＲの大きさが、
   １．０ｍｍ≦ＦＲ≦１０．０ｍｍ
   の範囲であることを特徴とする請求項１に記載された缶胴。
3. 前記フランジ先端領域は、前記フランジ先端から最高位置までの領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載された缶胴。
4. 前記フランジ先端領域の前記フランジ先端からの長さＦＬは、
   １．５ｍｍ≦ＦＬ≦３．５ｍｍ
   の範囲であることを特徴とする請求項３に記載された缶胴。
5. 水平面に接地した際に、前記フランジ先端の上側の接線である先端接線の前記水平面に対する角度θの大きさは、
   ０°＜θ≦７０°
   の範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載された缶胴。
6. 前記角度θの大きさは、
   １０°≦θ≦５０°
   の範囲であることを特徴とする請求項５に記載された缶胴。
7. 最高の高さである最高位置から前記フランジ先端までの高さの差である先端倒れ量Ｄは、
   ０．０１ｍｍ≦Ｄ≦１．００ｍｍ
   の範囲であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載された缶胴。
8. 前記請求項１乃至７のいずれか一項に記載された缶胴の前記開口部に缶蓋を被せ、
   前記缶蓋の周囲におけるカール領域と、前記フランジ先端領域とを一緒に巻締めて、前記缶蓋を前記缶胴に装着することを特徴とする缶の製造方法。

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