JP4003435B2

JP4003435B2 - 缶蓋

Info

Publication number: JP4003435B2
Application number: JP2001334547A
Authority: JP
Inventors: 英樹西本; 泰博豊福; 進一金田
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003136168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶蓋、特に缶蓋材料の節約を図った缶蓋に関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料コスト低減の見地から、蓋材の使用材料を最大限に低減させることが製罐メーカーにとって重要な技術的課題となっており、以前から種々の方法が提案されている。蓋材の低減を図るには、蓋の構成からみれば、蓋材の薄肉化、及び蓋材表面積の縮小化が考えられるが、これらの方策は当然缶内の陽圧又は負圧に対する耐圧性（耐変形性）及び容器の密封性が確保でき、しかも巻締作業性や使用勝手性が良い等の条件を満たさなければならない。
【０００３】
従来、耐圧性を向上させて蓋材の薄肉化を図る手段として、チャックウォールとパネル面との間に強化環状溝を形成することが提案されている（例えば、特開平３−２７５４４３号公報、実用新案登録第２５４４２号公報等）。さらに、耐圧性を維持しつつ蓋材の表面積を小さくして蓋材の節約を図る手段として、チャックウォールを中央パネルとの間で２０°〜７０°の角度で傾斜させたもの（実開昭５７−１１７３２３号公報）、又は３０°〜６０°の角度で傾斜させ、強化環状溝の直径を小さくするようにしたものが提案されている（特表平１１−５０５７９１号公報）。図６は３０°〜６０°の角度で傾斜させた従来例の缶蓋の要部断面を示し、図７は該缶蓋を缶胴に二重巻締する際の１次巻終了後の巻締状態を示す要部断面図であり、図８は巻締完了後の巻締部断面を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示す缶蓋４０のようにチャックウォール４１の傾斜角を大きくして強化環状溝４２の直径を小さくすることは、中央パネル面の面積を小さくさせることができ、蓋材節約に有効であるが、缶胴との巻締性、密封性の点で次のような問題点がある。
▲１▼蓋のチャックウォール４１とシーミングチャック４５との係合は、図７に示すように、チャックウォール４１と略同傾斜角度に形成された傾斜面４６と軸方向にほぼ垂直な略垂直面４７とで行われるが、巻締時の缶蓋の回転を防止するのは傾斜面４６の接触抵抗であるので、十分な接触抵抗が得られず、スリップして巻締不良を起こし易く、且つチャックウォール面を傷つけたりする恐れがある。▲２▼図７に示すように、巻締時のシーミングチャックとシーミングロールとの隙間角θが従来の缶蓋の場合と比べて大きいので、巻締時のバックアップが十分でなく、特に図７に示すように１次巻締終了まではシーミングチャックによるバックアップがないので、緊密な巻締ができず、巻締終了後シーミングロールとシーミングチャック係合が解かれると、巻締部がスプリングバックにより緩み、図８に５０、５１で示すように、巻締部に隙間ができ易い。そのため、この隙間が内容液の漏洩経路となり漏れが生じたり、また缶胴のフランジ端縁の金属露出部に内容液が接触し、そこから腐食が生じるなどの恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明は、チャックウォールの傾斜角を大きくして、強化環状溝の直径を小さくしてセンターパネル面を小さくした缶蓋において、巻締時に缶蓋とチャックウォールとのスリップが生じないでシーミングウォールに損傷を与えることがなく、且つシーミングロールに対する十分なバックアップができて巻締終了後の巻締部のスプリングバックが少なく、強固に巻締することができる缶蓋を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために種々研究した結果、耐圧性を増すためにシーミングチャックを緩傾斜した缶蓋において、シーミングチャックと缶蓋の滑りが生じやすい原因は、シーミングチャックウォールを緩傾斜した缶蓋用のシーミングチャックが、シーミングウォールが急傾斜である通常の缶蓋を巻締するものと形状が相違していることによる缶蓋との接触抵抗の低下にあり、また巻締が緩くなる原因は、１次巻締完了時までシーミングチャックによるバックアップがないために、十分な１次巻締が得られにくく、２次巻締でシーミングチャックのバックアップで所定形状の巻締が得られても、１次巻締が十分でないため、２次巻締ロールが離れると巻締部がスプリングバックして緩くなることにあることが判明した。そして、さらに研究した結果、これらの問題点は缶蓋のシーミングチャックウォールの形状を工夫することによって、解消することができることを知見し、本発明に到達したものである。
【０００７】
即ち、上記課題を解決する本発明の缶蓋は、センターパネル、強化環状溝、シーミングチャックウォール、及びカール部を有する缶蓋において、前記シーミングチャックウォールは、前記カール部から続く急傾斜部、前記強化環状溝の外周壁に続く緩傾斜部、及び前記急傾斜部と前記緩傾斜部との間に設けられた略水平部が連接してなり、前記急傾斜部が垂直軸線に対して５°〜１５°外側に急傾斜し、前記緩傾斜部が垂直軸線に対して３０゜〜６０゜外側に緩傾斜し、且つ前記略水平部の環状水平幅が０．５〜０．７５ｍｍであることを特徴とするものである。前記急傾斜部の垂直軸線に対する傾斜角が５°よりも小さいとシーミングチャックの嵌合が困難であり、１５°よりも大きいと二重巻締時の巻締ロールに対するバックアップ効果が得られず巻締がルーズになる。また、緩傾斜部の傾斜角度は、３０°未満及び６０°以上であると耐圧向上効果が少なくなり、望ましくは４０〜５０°である。また、シーミングチャックウォールの中間部に略水平部を設けることにより、巻締中のスリップ防止効果が高まり、より緊密な二重巻締が得られる。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の缶蓋は、前記缶蓋において、前記略水平部の位置は、前記カール部頂面から２．５〜３．５ｍｍの深さ位置にあることが望ましい。
【０００９】
また、前記缶蓋において、前記カール部頂面から前記強化環状溝下面までの高さが、５．５〜７．５ｍｍであることが望ましい。さらに、前記強化環状溝の内面半径が０．３５〜１．０ｍｍ、望ましくは０．４８〜０．５５ｍｍの範囲が望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。まず本発明の実施形態を説明する前に、本発明の缶蓋の基本前提となるシーミングチャックウォールの形状で水平部を設けてない場合を参考例として詳細に説明する。
図１は本発明の参考例に係る缶蓋の要部断面を拡大して示している。本参考例の缶蓋１は、センターパネル２、強化環状溝３、シーミングチャックウォール４、カール部５からなっている。前記シーミングチャックウォール４は、全体としては緩傾斜状であるが、中窪み状にアール屈曲部６でアール屈曲しており、カール部５から続く部分が垂直軸線に対して本実施形態では傾斜角α＝１５°外側に急傾斜した急傾斜部４ａと、垂直軸線に対して傾斜角β＝４５゜外側に緩傾斜した緩傾斜部４ｂとからなり、緩傾斜部の下端が強化環状溝３の外周壁３ａにアール屈曲部７を介して続いている。前記強化環状溝３の底部とカール部５の底面との距離、即ち缶蓋の高さｈ₁は６．８５ｍｍであり、アール屈曲部６は、カール部頂点からの垂直距離ｈ₂は３．０ｍｍの位置にある。そして、強化環状溝３は、断面係数を大きくして機械的強度を高めるため、垂直で細くて深い溝であることが望ましい。そのため、その深さｈ₃は２．３ｍｍであり、底部の曲率半径は０．５１ｍｍであり、その外側側壁３ａ及び内側側壁３ｂは互いに軸線に対して平行（即ち、垂直壁）であることが望ましいが、側壁３ａは軸線に対して外側に０°〜２°、側壁３ｂは軸線に対して内側に０°〜２°傾斜しても良い。
【００１１】
上記各寸法は、代表的な一例であり、傾斜角αは５°〜１５°、傾斜角βは３０゜〜６０゜、缶蓋の高さｈ₁は５．５〜７．５ｍｍ、そして強化環状溝３の深さｈ₃は２〜３ｍｍの範囲をそれぞれが満たせば、前記課題を解決することができる。そして、アール屈曲部６は、カール部頂点からの垂直距離ｈ₂は２．５〜３ｍｍの範囲、缶蓋の高さｈ₁に対してはその上部から約３５〜５５％、望ましくは４０〜５０％の範囲内の位置にあればよい。
【００１２】
上記缶蓋１を巻締するシーマーのシーミングチャック１０は、図２に示すように、缶蓋１のシーミングチャックウォールの急傾斜部４ａに係合する略垂直な急傾斜部作用面１１と、実質的にチャックウォールの緩傾斜部４ｂと略同じ角度傾斜し、該緩傾斜部４ｂと係合する緩傾斜部作用面１２を有し、両作用面の接合部１３は半径ｒ＝０．５〜１．０ｍｍのアールとなっている。
【００１３】
以上のように形成された缶蓋をシーマーで巻締するには、缶蓋１のカール部５を缶胴１７のフランジ１８に載せて缶蓋を被せた状態の缶体をリフター（図示せず）に載置し、リフターが上昇することによって、その上部に位置するシーミングチャック１０とで缶体を所定のリフター圧で挟持し、缶体が自転及び公転して巻締を開始する。第１次巻締開始時には、図２に示すように、シーミングチャックの緩傾斜部作用面１２がチャックウォールの緩傾斜部４ｂと圧接係合すると共に、接合部１３が缶蓋のチャックウォールのアール屈曲部６と圧接係合し、それらの圧接抵抗が第１次巻締ロール２５による巻締加工抵抗に打ち勝つことにより、シーミングチャック１０と缶蓋１の滑りがなく、良好に巻締ができる。特に、本発明の缶蓋形状によれば、シーミングチャック１０が缶蓋１に嵌合した状態ではチャックウォールの急傾斜部４ａとシーミングチャックの急傾斜部作用面１１との屈曲部からの隙間傾斜角θが小さいので、屈曲部６とシーミングチャックの接合部１３とが、巻締開始時から広い接触面積で圧接することができ、その部分で従来のものと比べて強い接触抵抗が得られ、第１巻締ロールの接触開始時の強い抵抗に対しても缶蓋とシーミングチャックとのが滑りが生じることなく巻締することができる。
【００１４】
第１次巻締巻締ロール２５による第１次巻締が進行することにより、急傾斜部４ａが次第に軸心側に立ち上がるので、屈曲部での接触抵抗が楔効果により一層増大し、滑りが生じることなく、１次巻締が遂行する。そして、チャックウォールの急傾斜部４ａとシーミングチャックの急傾斜部作用面１１との隙間傾斜角が小さいので、１次巻締終了時には、図３に示すように、巻締部のチャックウォール４がシーミングチャックの急傾斜部作用面１１にバックアップされた状態になり、より完全に所定形状に１次巻締することができる。
【００１５】
そして、この状態から第２巻締ロールによる２次巻締が行われるので、２次巻締は巻締開始から巻締部がシーミングチャックにバックアップされた状態で行われる。その結果、より強い圧接力で巻締することができ、巻締部が強固に成形される。従って、巻締終了後のスプリングバック量が少なく、図４に示すように、巻締部が緩むことなく強固な巻締が達成できる。以上のように参考例によれば、巻締時のシーミングチャックとチャックウォールの滑りを確実に防止することができ、且つ十分に巻締部をバックアップした状態で巻締することができて強固な巻締部が得られるので、シーミングチャック部を緩傾斜させたこの種缶蓋の上記問題点を解消することができた。
【００１６】
以上のように形成された缶蓋の最終的巻締形態は、シーミングチャック全体を緩傾斜した場合と変わらないので、このように構成された缶蓋は、センターパネル２の面積が、チャックウォールの緩傾斜部の投影面積分だけ小さくなり、受圧面積の減少によって、そこに作用する軸方向荷重が小さくなり、所定の耐圧性を確保するに必要な肉厚を減少させることができる。しかも、チャックウォールが傾斜している結果、センターパネルに作用する軸方向荷重は、その全部がチャックウォールにたわみ変形の原因となる横荷重として機能するのでなく、一部分はチャックウォール（緩傾斜部）の軸荷重として分散されるので、チャックウォールの緩傾斜部の撓みも小さく、缶蓋全体としてバックリングに対して大きな機械的強度を持つことになり、缶蓋の薄肉化を図ることができる。しかも、センターパネルの面積も小さいから、その面からも蓋材の節約を図ることができる。また、本発明では、環状強化溝３を外側垂直壁、内側垂直壁で構成しその深さを深くし、底部の曲率半径を小さくしてあるので、この部分の機械的強度が向上するため、板厚をさらに薄くすることができる。
【００１７】
図５は、本発明の実施形態に係る缶蓋であり、前記参考例と同様な部分は同一引出符号を用いて説明を省き、相違している部分のみ説明する。本実施形態の缶蓋２０は、チャックウォールの形状を改善することによって前記実施形態のものよりもさらに確実にシーミングチャックとチャックウォールの滑りを防止することができるようにしたものである。本実施形態における缶蓋２０のシーミングチャックウォール２１は、カール部５から続く急傾斜部２１ａと前記強化環状溝の外周壁３ａに続く緩傾斜部２１ｃとの間に略水平部２１ｂを設けたことを特徴とするものである。前記急傾斜部が垂直軸線に対して前記実施形態同様に５°〜１５°外側に急傾斜し、前記緩傾斜部が垂直軸線に対して３０゜〜６０゜外側に緩傾斜している。そして、前記略水平部の環状水平幅ｓは０．５〜０．７５ｍｍの範囲が望ましく、本実施形態で０．５ｍｍにした。また、急傾斜部２１ａと略水平部２１ｂのアール屈曲部２２は半径ｒ＝０．５〜１．０ｍｍのアールとなっているのが望ましく、本実施形態ではｒ＝０．５ｍｍとした。
【００１８】
以上のように形成された缶蓋の巻締に使用するシーマのシーミングチャック３０は、図５に示す形状をし、缶蓋のシーミングチャックウォール２１の急傾斜部２１ａに係合する略垂直な急傾斜部作用面３１、略水平部２１ｂと同じく略水平面となっている略水平部作用面３２、及び実質的にチャックウォールの緩傾斜部２１ｃと略同じ角度傾斜し、該緩傾斜部２１ｃと係合する緩傾斜部作用面３３を有し、急傾斜部作用面３１と略水平部作用面３２の接合部３４は半径０．５〜１．０ｍｍのアールとなっている。
【００１９】
以上のように形成された缶蓋を上記シーミングチャックを有するシーマーで巻締すると、第１次巻締開始時には、シーミングチャック３０の緩傾斜部作用面３３がチャックウォールの緩傾斜部２１ｃと圧接係合すると共に、略水平部作用面３２が略水平部２１ｂと圧接接合し、さらに接合アール部３４がチャックウォールの接合アール部に圧接係合するので、強い接触抵抗を得ることができ、缶蓋の滑りを確実に防止することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、チャックウォールの傾斜角を大きくして、強化環状溝の直径を小さくしてセンターパネル面を小さくして耐圧性を大きくして薄肉化を図った缶蓋において、巻締時の缶蓋とチャックウォールとのスリップが生じることを確実に防止することができ、缶蓋にシーミングウォールに損傷を与えることがなく良好に巻締ることができ、且つ巻締加工中缶蓋のチャックウォールを巻締ロールに対して十分にバックアップができて巻締終了後の巻締部のスプリングバックが少なく、強固に巻締することを可能にし、従来密封性の点で実用化が困難であったチャックウォールの傾斜角を大きくして耐圧性の向上をめざした缶蓋の実用化を図ることができる。そして、本発明では、シーミングチャックの急傾斜部と緩傾斜部の間に略水平部を設けてあるので、緩傾斜部作用面がチャックウォールの緩傾斜部と圧接係合すると共に、略水平部作用面が略水平部と圧接接合し、さらに接合アール部がチャックウォールの接合アール部に圧接係合するので、強い接触抵抗を得ることができ、缶蓋の滑りを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る缶蓋の要部断面図である。
【図２】缶胴への第１次巻締前の状態を示す要部断面図ある。
【図３】その第１次巻締終了時の状態を示す要部断面図である。
【図４】その巻締完了後の缶の巻締部の密封状態を示す要部断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る缶蓋の要部断面図である。
【図６】従来の缶蓋の要部断面図である。
【図７】従来の缶蓋の第１次巻締終了時の状態を示す要部断面図である。
【図８】前記従来の缶蓋の巻締完了後の缶の巻締部の密封状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１、２０缶蓋２センターパネル
４、２１チャックウォール４ａ、２１ａ急傾斜部
４ｂ、２１ｃ緩傾斜部２１ｂ略水平部
６、２２アール屈曲部１０シーミングチャック
１１、３１急傾斜部作用面１２、３３緩傾斜部作用面
１３接合部１７缶胴
２５第１次巻締ロール３２略水平部作用面

Claims

センターパネル、強化環状溝、シーミングチャックウォール、及びカール部を有する缶蓋において、前記シーミングチャックウォールは、前記カール部から続く急傾斜部、前記強化環状溝の外周壁に続く緩傾斜部、及び前記急傾斜部と前記緩傾斜部との間に設けられた略水平部が連接してなり、前記急傾斜部が垂直軸線に対して５°〜１５°外側に急傾斜し、前記緩傾斜部が垂直軸線に対して３０゜〜６０゜外側に緩傾斜し、且つ前記略水平部の環状水平幅が０．５〜０．７５ｍｍであることを特徴とする缶蓋。
前記略水平部の位置は、前記カール部頂面から２．５〜３．５ｍｍの深さ位置にある請求項１に記載の缶蓋。
前記カール部頂面から前記強化環状溝下面までの高さが、５．５〜７．５ｍｍである請求項１又は２に記載の缶蓋。
前記強化環状溝の内面半径が０．３５〜１．０ｍｍである請求項１〜３何れかに記載の缶蓋。