JP2023023473A - 缶胴及び缶胴の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】缶においては、缶蓋の周囲を巻締める際に密封性を確保することが重要である。そして、特に密封性に大きく影響するのが、缶胴のフランジ領域の端部領域が折り曲げられたボディーフックの軸線方向長さ、いわゆるボディーフック量ＢＨである。従来は、缶におけるボディーフック量ＢＨのバラツキが大きいという問題があった。【解決手段】開口端から順次、フランジ領域、屈曲領域、首領域を有した缶胴において、缶軸を含む平面による縦断面における内側の線である缶胴内側線は、屈曲領域において、フランジ領域と首領域よりも曲率半径が小さく、首領域において、首領域は、缶軸からの距離が最も小さい下端よりも開口端の側が広くなるテーパー状であることにより、缶蓋を取り付けた際の、ボディーフック量ＢＨのバラツキを抑える。【選択図】 図９

Description

本発明は、清涼飲料等が充填される缶における缶胴の開口部形状及び缶胴の製造方法に関するものである。

一般に、例えば清涼飲料等の容器に用いられる缶は、図１に示すように、有底筒状をなす缶胴７の開口部に概略板状をなす缶蓋２を載せた後、周囲を巻締めて装着することによって成形される。図１は缶胴７の上に缶蓋２を載置し、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。缶胴７の開口部に設けたフランジ領域７１に、缶蓋２の外周端に成形されるとともに径方向外側に下方へ向けて巻き返されたカール領域２１が載置されている。

ここで、缶蓋２の装着は、いわゆる二重巻締めによって行われる。二重巻締めでは、図１に示すように、缶蓋２のカール領域２１を、缶胴７のフランジ領域７１に密着させる。そして、これらカール領域２１とフランジ領域７１とを一緒に巻き込むように絞って加工する、（特許文献１参照）。図２に、缶胴７に缶蓋２を装着した缶における二重巻締部近傍の拡大図を示す。図２に示すように、カール領域２１とフランジ領域７１から形成された二重巻締部Ｗにおいて、缶胴７と缶蓋２との間にコンパウンド（図示せず）があることにより、缶の密封性が保たれる。

二重巻締めを行うための巻締め装置は、図３、４に示すように、缶蓋２に当接されるチャック部４と、缶胴７を保持して軸線を中心に回転させるとともに前記軸線方向に上下動するリフター部３を備えている。そして、さらに、カール領域２１に当接して巻締めるために、図５に示す第１巻締ロール５と、第２巻締ロール６を備える。図５において、第１巻締ロール５と、第２巻締ロール６は縦断面の一部を記載している。

缶胴７に缶蓋２を装着する際には、図３に示すように、リフター部３のベースプレート３１に缶胴７を載せ、缶胴７に缶蓋２を載せ、チャック部４が当接する。そして、図４に示すように、リフターカム３６によってフォロワ３５を押し上げ、リフター筒３２を押し上げる。リフター筒３２の中には、スプリング３３と調節ネジ３４が設けられている。そして、図３の状態からリフターカム３６によりフォロワ３５を押し上げてリフター筒３２を押し上げると、スプリング３３が縮んで、図４の状態となる。図４の状態では、スプリング３３により所定の力で缶胴７が缶蓋２に押し付けられている。

図５（ａ）は、第１巻締めを示す縦断面図であり、図４の左上部分を拡大したものである。チャック部４は記載を省略している。第１巻締めの際には、図４に示したベースプレート３１とチャック部４によって挟持された缶胴７及び缶蓋２を、缶軸Ａを中心に回転させる。そして、図５（ａ）に示すように、缶胴７及び缶蓋２は第１巻締ロール５により径方向外方から押圧される。これにより、フランジ領域７１はカール領域２１に巻き込まれて変形する。そして、第２巻締めとして、図５（ｂ）に示す第２巻締ロール６によって、カール領域２１が径方向外方から押圧されて、図２に示した二重巻締部Ｗが形成される。

特開２０１５－１２９０２５号公報

図２に示すように、缶は、缶胴７と缶蓋２は端部のフランジ領域７１とカール領域２１が巻締められて封止されている。フランジ領域７１は折り曲げられてボディーフック７１１を形成する。ボディーフック７１１の周囲には、コンパウンドが設けられている。このようにして成形される缶においては、缶蓋２の周囲を巻締める際に密封性を確保することが重要である。そして、特に密封性に大きく影響するのが、図２に縦断面で示す、缶胴１のフランジ領域７１の端部領域が折り曲げられたボディーフック７１１の長さ、いわゆるボディーフック量ＢＨである。

従来は、巻締め装置のリフター部３とチャック部４によって挟持した際の軸線方向荷重を調節することで、必要なボディーフック量ＢＨを確保している。図３，４に示す巻締め装置では、調節ネジ３４を回してスプリング３３のたわみ量を調節することで缶軸Ａ方向の荷重値（ＢＰＦ：Base Plate Force）を調整する。そして、従来は、ＢＰＦを調整することにより、フランジ領域７１が径方向外方に向けて延びる変形量を調節し、巻き込み加工される部分の軸線方向の長さを調整していた。ところが、複数の缶を同じＢＰＦで巻き込み加工しても、缶におけるボディーフック量ＢＨに大きなバラツキが生じるという問題があった。バラツキによりボディーフック量ＢＨが小さくなった缶では密封性が低下する可能性がある。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであって、二重巻締めにおけるボディーフック量ＢＨのバラツキを少なくし、安定的に巻締め可能なフランジ形状を有する缶及びその製造方法を提供することを課題とする。

発明者は、鋭意研究した結果、ボディーフック量ＢＨのバラツキが大きいのは、第１巻締ロール５での加工完了後に、ボディーフックとなる部分の径方向外方に曲げられる起点の位置がばらつくことが原因であると特定した。さらに、缶胴の首領域を開口に向かって拡がるように傾斜することで、この起点の位置のバラツキを小さくでき、結果的にボディーフック量ＢＨのバラツキを抑えることができるという知見を得た。

本発明は、缶胴を、開口端から順次、フランジ領域、屈曲領域、首領域を有し、缶軸を含む平面による縦断面における内側の線である缶胴内側線は、屈曲領域において、フランジ領域と首領域よりも曲率半径が小さく、首領域において、開口端の側の缶軸Ａからの距離が底部の側の缶軸Ａからの距離より大きくなるように傾斜していることにより、缶蓋を取り付けた際の、ボディーフック量ＢＨのバラツキを抑えるものである。

缶胴と缶蓋の間の二重巻締めにおけるボディーフック量ＢＨのバラツキを少なくし、安定的に巻締め可能なフランジ形状を有する缶胴及び缶胴の製造方法を提供することができる。

缶胴に缶蓋を被せた状態の縦断面図。 缶胴に缶蓋を取り付けた缶における、二重巻締部近傍を拡大した縦断面図。 リフター部に缶胴を載せ、さらに缶蓋を載せ、チャック部を当接させた状態を示す縦断面図。 リフター部により缶胴を缶蓋に押し付けた状態を示す縦断面図。 巻締ロールによる巻締めを示す縦断面図。 比較例における缶胴のフランジ領域近傍を示す縦断面図。 フランジ領域近傍を第１巻締めした缶胴と缶蓋の接合部を示す縦断面図。 比較例の複数の缶胴において、フランジ領域近傍を第１巻締めした実験結果を示す図。 本発明の一実施形態における缶胴のフランジ領域近傍を示す縦断面図。 本発明の一実施形態における複数の缶胴において、フランジ領域近傍を第１巻締めした実験結果を示す図。

＜比較例＞
図６は、比較例の缶胴７における、缶軸Ａを含む平面による縦断面を示す。図６は、フランジ領域７１近傍の縦断面図を拡大したものである。缶胴７は、開口端から順にフランジ領域７１、屈曲領域７２、首領域７３、首下領域７４と続く。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こととなる。缶胴の内面は、アルミ合金の表面に塗装が施されている。塗装はアルミ合金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。

缶胴内側線Ｓは、屈曲領域７２では、曲率半径ＢＲが１．４ｍｍであり、フランジ領域７１や首領域７３より曲率半径が小さい。図６において、缶胴内側線Ｓは、首領域７３では缶軸Ａと平行であり、首領域７３の缶胴内側は円筒形となっている。この円筒形の内径ＡＲ（缶軸Ａからの距離）は、２６．２０ｍｍである。一方、首領域７３の内側から缶胴７の先端までの、半径方向の張出量Ｐは、２．１０ｍｍである。

二重巻締めでは、第１巻締め工程と第２巻締め工程の２段階で巻締める。比較例の缶胴７に缶蓋２を被せて第１巻締めを行うと、フランジ領域７１近傍の縦断面は、おおよそ図７のようになる。図７は、フランジ領域７１近傍の縦断面図を図６よりもさらに拡大したものである。缶蓋２のカール領域２１は、第１巻締めにより先端が上方を向くと共に、フランジ領域７１を図７の右方向へ押し、缶胴７の屈曲領域７２のあたりを変形させている。屈曲領域７２は首領域７３に繋がっている。缶軸を含む平面による縦断面における内側の線である缶胴内側線Ｓを太線で示す。図７では、コンパウンドの記載は省略している。

＜比較例の実験＞
比較例の缶胴７に缶蓋２を被せて、図３～５に示した巻締め装置で第１巻締めを行う実験を、複数の缶胴７について行った。図８に、複数の缶胴７で第１巻締めしたときの、缶胴内側線Ｓを示す。図８は、図７の缶胴内側線Ｓを複数の缶胴７についてまとめて記載したものである。複数の曲線は、複数の缶胴７における缶胴内側線Ｓである。缶胴７は屈曲点ＢＰでおおよそ屈曲し、（７１１）の領域がボディーフック７１１となる。図８からみて、比較例の缶胴７では、屈曲点ＢＰよりも缶胴７の缶軸Ａ側に位置する屈曲前領域Ｄにおける缶胴内側線Ｓの長さのバラツキが大きいことが分かる。そして、屈曲点前領域Ｄにおける缶胴内側線Ｓの長さの大きなバラツキの結果、領域（７１１）の長さのバラツキが大きくなり、ボディーフック量ＢＨのバラツキが大きくなるものと考えられる。

＜実施形態＞
図９は、本発明の一実施形態である缶胴１における、缶軸Ａを含む平面による縦断面を示す。缶胴１の材質等は比較例の缶胴７と同じである。図９は、フランジ領域１１近傍の縦断面図を拡大したものである。缶胴１は、開口端から順にフランジ領域１１、屈曲領域１２、首領域１３、首下領域１４と続く。首領域１３と首下領域１４は、缶胴１の内側で缶軸Ａからの距離が最も小さい位置で接続している。缶軸を含む平面による縦断面における内側の線である缶胴内側線Ｓは、屈曲領域１２では、曲率半径ＢＲが１．４ｍｍであり、フランジ領域１１や首領域１３よりも曲率半径が小さい。首領域１３から下方に繋がる首下領域１４は、下方に向かうほど外側へ拡がっている。首領域１３の内側における缶軸Ａからの距離が最も小さい位置である首下端１３Ｂから、缶胴１の先端であるフランジ先端１１２までの、半径方向の張出量Ｐは、２．１０ｍｍである。これらの数値は、比較例の缶胴７と同じである。

一方、缶胴内側線Ｓは、首領域１３において曲率半径ＮＲは５．０ｍｍである。首領域１３は、屈曲領域１２の曲率半径ＢＲよりも曲率半径が大きい又は直線状である。そして、缶胴内側線Ｓは、首領域１３で屈曲領域１２側が上ほど外側へ拡がるように傾斜している。そして、缶軸Ａを含む平面による縦断面において、首領域１３の中心の接線が缶軸Ａと平行な直線Ｖとなす角度θは１３°である。首領域１３では、缶胴内側線Ｓは開口端の側の缶軸Ａからの距離が底部の側の缶軸Ａからの距離より大きくなるように傾斜しており、上側が外側へ拡がる略円錐台面となっている。この略円錐台面の最も小さい内径ＡＲは、比較例と同じ２６．２０ｍｍである。したがって、缶胴１は、缶胴７の円筒状の首領域７３を屈曲領域７２側で外側へ拡げた形状である。

図９に示す実施形態の缶胴１において、首領域１３は、缶胴内側線Ｓにおける首下端１３Ｂから首高さＮＨ高い位置を首上端１３Ｔとしている。首高さＮＨは、１．９ｍｍである。また、首下端１３Ｂからフランジ先端１１２の缶胴内側線Ｓ側までの高さの差である端高さＥＨは、３．０ｍｍである。首下端１３Ｂから首上端１３Ｔまでの、缶胴１半径方向の拡がりである首拡大幅ＮＥは、０．２０ｍｍである。

缶胴内側線Ｓにおいて、フランジ領域１１は、フランジ先端１１２からの缶胴内側線Ｓの長さが１．６ｍｍであり、屈曲領域１２は、缶胴内側線Ｓの長さが１．０ｍｍである。また、首領域１３は、缶胴内側線Ｓの長さが２．０ｍｍである。

実施形態の缶胴１を複数用いて二重巻締めを行ったところ、比較例よりもボディーフック量ＢＨのバラツキは小さくなった。これは、以下に示すように、首領域１３の傾斜形状によって第１巻込みの際の屈曲点ＢＰの位置が安定したことによるものと考えられる。

缶胴１を第１巻締めすると、フランジ領域１１近傍の縦断面は、比較例の缶胴７と同様におおよそ図７のようになる。缶蓋２のカール領域２１は、第１巻締めにより先端が上方を向くと共に、フランジ領域１１を図７の右方向へ押し、缶胴１の屈曲領域１２の近傍を変形させている。屈曲領域１２は首領域１３に繋がっている。缶胴１についても、太線で内側である缶胴内側線Ｓを示す。図７では、コンパウンドの記載は省略している。

＜実施形態の実験＞
比較例と同様に、本発明の一実施形態である図９に示す缶胴１に缶蓋２を被せて、図３～５に示した巻締め装置で第１巻締めを行う実験を複数の缶胴１について行った。図１０に複数の缶胴１で第１巻締めしたときの、缶胴内側線Ｓを示す。図１０は、図９の缶胴内側線Ｓを複数の缶胴１についてまとめて記載したものである。複数の曲線は、複数の缶胴１における缶胴内側線Ｓである。缶胴１は屈曲点ＢＰでおおよそ屈曲し、（１１１）の領域がボディーフック１１１となる。図１０からみて、実施形態の缶胴１では、屈曲点ＢＰよりも缶胴１の内側に位置する屈曲前領域Ｄでのバラツキが比較例の図８におけるバラツキより小さいことが分かる。このことから、第１巻込みの際の屈曲点ＢＰの位置が安定したことにより、領域（１１１）の長さのバラツキが小さくなり、ボディーフック量ＢＨのバラツキが小さくなったものと考えられる。

上記の実施形態では、缶胴内側線Ｓにおける屈曲領域１２の曲率半径ＢＲは１．４ｍｍ、首領域１３において曲率半径ＮＲは５．０ｍｍである。ＢＲとＮＲはこれらの値に限らないが、ＮＲの方が大きい。
屈曲領域１２と首領域１３の各々の領域内において、曲率半径は一定でなくてもよく、屈曲領域１２の曲率半径の最小値ＢＲと、首領域１３の曲率半径の最小値ＮＲは、以下の関係を満たしていることが好ましい。
ＮＲ≧２．０×ＢＲ

また、ＢＲは、
１．０ｍｍ≦ＢＲ≦２．０ｍｍ
ＮＲは、
３．０ｍｍ≦ＮＲ≦１０．０ｍｍ
の範囲であることが好ましい。

首高さＮＨは、
１．０ｍｍ≦ＮＨ≦３．０ｍｍ
の範囲であることが好ましく、
端部高さＥＨは、
２．０ｍｍ≦ＥＨ≦４．０ｍｍ
の範囲であることが好ましい。

実施形態では缶胴内側線Ｓにおいて、首領域の中心の接線が前記缶軸と交差する角度θは、１０°であるが、角度θは０°よりも大きければ、０°の場合より屈曲前領域Ｄでのバラツキが小さくなる。
しかしながら、角度θは、
５°≦θ≦３０°
の範囲であることが好ましく、
８°≦θ≦１５°
であることがさらに好ましい。

首下端１３Ｂから首上端１３Ｔまでの、缶胴１半径方向の拡がりである首拡大幅ＮＥは、０．２０ｍｍであるが、
０．０５ｍｍ≦ＥＨ≦０．５０ｍｍ
の範囲であることが好ましい。

フランジ領域１１は、フランジ先端１１２からの缶胴内側線Ｓの長さＦＬが、
１．０ｍｍ≦ＦＬ≦３．０ｍｍ
の範囲であることが好ましい。

屈曲領域１２は、缶胴内側線Ｓの長さＢＬが、
０．５ｍｍ≦ＢＬ≦２．０ｍｍ
の範囲であることが好ましい。
また、首領域１３は、缶胴内側線Ｓの長さＮＬが、
１．０ｍｍ≦ＮＬ≦３．０ｍｍ
の範囲であることが好ましい。
なお、フランジ領域１１等の各領域における缶胴内側線Ｓの長さは、各領域の一端から他端までの道のりであり、缶胴内側線Ｓが曲線の場合は、一端から他端までの直線距離よりも長い。

本発明は、首領域において、缶軸Ａからの距離が最も小さい下端よりも開口端の側が広くなるテーパー状であることにより、缶蓋を取り付けた際の、ボディーフック量ＢＨのバラツキを抑えるものである。缶胴の首領域等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。

本発明の缶胴を形成する製造方法としては、回転運動する複数のロールを円筒缶の開口側に徐々に押圧するフランジング工程により、フランジ領域１１、屈曲領域１２、首領域１３、首下領域１４を形成する。この際に用いるロールの形状やロールの動きにより、本発明の首領域１３等の形状を形成することができる。ロールは、回転軸を缶軸Ａと交差する向きとする方が、首領域１３の形状を正確に形成することができ、好ましい。フランジング工程の前には、円筒缶の開口側を金型やスピンロールにより窄ませるネッキング工程を行うことが好ましい。

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 フランジ領域
１１１ ボディーフック
１１２ フランジ先端
１２ 屈曲領域
１３ 首領域
１３Ｂ 首下端
１３Ｔ 首上端
１４ 首下領域
２ 缶蓋
２１ カール領域
３ リフター部
３１ ベースプレート
３２ リフター筒
３３ スプリング
３４ 調節ネジ
３５ フォロワ
３６ リフターカム
４ チャック部
５ 第１巻締ロール
６ 第２巻締ロール
７ 缶胴
７１ フランジ領域
７１１ ボディーフック
７２ 屈曲領域
７３ 首領域
７４ 首下領域
Ａ 缶軸
ＢＨ ボディーフック量
ＢＰ 屈曲点
ＢＲ 屈曲領域の曲率半径
Ｄ 屈曲前領域
ＥＨ 端高さ
ＮＥ 首拡大幅
ＮＨ 首高さ
ＮＲ 首領域の曲率半径
Ｓ 缶胴内側線
Ｗ 二重巻締部

Claims (6)

1. 開口端から順に、フランジ領域、屈曲領域、首領域を有し、
   缶軸を含む平面による縦断面における内側の線である缶胴内側線は、
   前記屈曲領域において、前記フランジ領域と前記首領域よりも曲率半径が小さく、
   前記首領域は、缶軸からの距離が最も小さい下端よりも前記開口端の側が広くなるテーパー状であることを特徴とする缶胴。
2. 前記缶胴内側線において、前記屈曲領域の最小の曲率半径をＢＲとし、前記首領域の最小の曲率半径をＮＲとしたとき、ＢＲとＮＲは、
   ＮＲ≧２．０×ＢＲ
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の缶胴。
3. ＢＲは、
   １．０ｍｍ≦ＢＲ≦２．０ｍｍ
   であり、
   ＮＲは、
   ３．０ｍｍ≦ＮＲ≦１０．０ｍｍ
   であることを特徴とする請求項２記載の缶胴。
4. 前記缶胴内側線において、前記首領域の中心の接線が前記缶軸と交差する角度θは、
   ５°≦θ≦３０°
   であることを特徴とする請求項３記載の缶胴。
5. 前記角度θは、
   ８°≦θ≦１５°
   であることを特徴とする請求項４記載の缶胴。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載された缶胴の製造方法であって、複数のロールを円筒缶の開口側に徐々に押圧し、前記フランジ領域、前記屈曲領域及び前記首領域を形成することを特徴とする缶胴の製造方法。

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