JP4325818B2 - ネジ付き缶 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネジキャップを冠着させるための口頸部を備えたネジ付き缶に関し、特に、合成樹脂被膜で被覆されたアルミニウム合金板や表面処理鋼板等の金属薄板により一体成形され、且つ、上端開口部に沿って外巻きのカール部が形成されている缶の口頸部について、キャップが冠着された口頸部の密封性を向上させるようにしたネジ付き缶の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲料缶詰の缶容器をリシール可能なものとするために、缶にネジ付きの口頸部を設け、該口頸部にネジキャップを着脱可能に冠着させることで、口頸部の上端開口部をネジキャップにより密閉するようにした、所謂ネジ付き缶というものが従来から提案されており、そのようなネジ付き缶において、アルミニウム合金板や表面処理鋼板等の金属薄板により一体成形される口頸部として、キャップのネジ部と螺合するネジ部が周面に形成された口頸部の上端に、開口縁に沿って内巻き又は外巻きのカール部を形成したような構造が従来から公知となっている。
【０００３】
すなわち、例えば、特表平１０−５０９０９５号公報中には、絞り・しごき加工により缶底と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴上端開口部に巻き締め固定される缶蓋の部分に口頸部を形成したタイプや、絞り・しごき加工により缶底と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴上部を絞って口頸部を形成したタイプや、絞り・しごき加工により口頸部と肩部と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴下端開口部に底蓋を巻き締め固定したタイプ等の様々なタイプのボトル形状の缶について、また、特開平１−２１０１３６号公報中には、ネックイン加工したＤＩ缶の缶胴上端部を口頸部とした広口タイプの缶について、何れも、口頸部の上端開口縁に沿って内巻き又は外巻きのカール部を形成した構造がそれぞれ開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように口頸部の上端にカール部を設けたネジ付き缶については、カール部が内巻きであると、消費者が缶を開けて中身の飲料を飲用するときに、カール部により飲料の流れが阻害されてスムーズに注出し難くなり、また、中身を飲み残してキャップで再密閉するときに、カール部に飲料が付着したまま残って不衛生な状態となり、更には、カール部の端面（金属板の切断端面）が缶の内部に位置することで、カール部の端面に対しても特に塗膜処理を施さないと、缶内に充填された飲料によりカール部の端面に腐食の起きるような虞れもあることから、口頸部の上端に形成されるカール部は外巻きとしておくことが望ましい。
【０００５】
一方、ネジキャップを容器本体の口頸部に冠着することで該口頸部の上端開口部を密閉するようなネジ付き容器について、ガラス瓶や樹脂製ボトルでは、通常、容器本体の口頸部の上端を常に一定な高さの平坦面とすることで、キャップと口頸部上端とによる密封性を確実なものとしているのに対して、口頸部の上端がカール部に形成されているネジ付き缶では、口頸部の上端がカール加工により曲面に形成されていることで、ガラス瓶や樹脂製ボトルの場合と比べて、キャップと口頸部上端とによる密封性が不確実なものとなる虞がある。
【０００６】
そこで、そのようなネジ付き缶について、口頸部の上端開口縁に沿ってリング状に形成されるカール部を外巻きのものにすると共に、カール加工によりカール幅の縦断面が略円形となるように形成された外巻きのカール部に対して、更に、カール部の上方から平坦面による垂直荷重を加えることで、カール加工により曲面に形成されているカール部の頂部を変形させて平坦面に形成することにより、キャップと口頸部上端とによる密封性を確実なものにするということが考えられる。
【０００７】
しかしながら、カール部を内巻きに形成した場合には、カール部からネジ形成部分に続く部分を略垂直壁とすることで、垂直荷重を上方から加えてカール部の頂部を平坦面とするときに、カール部から下方に続く壁部を変形させることなくカール部だけを変形させ易いのに対して、カール部を外巻きに形成した場合には、キャップを着脱自在に螺着するために、カール部外径がネジ形成部分よりも半径方向外方に突出しないように、カール部からネジ形成部分に続く部分を該カール部から下方且つ外方に延びる傾斜壁とする必要があることから、カール部の上方から垂直荷重を加えたときに、カール部の下方の傾斜壁の部分が座屈を起こしてカール部が陥没してしまうことがあり、カール部だけを変形させてその頂部を平坦面に形成するということが難くなる。
【０００８】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、合成樹脂被膜で被覆された金属薄板により口頸部が一体成形されるネジ付き缶について、上端開口縁に沿ってリング状に形成された外巻きのカール部に対し、カール部の下方の傾斜壁を座屈させてカール部を陥没させるようなことなく、カール部の頂部を平坦面として形成することで、キャップと口頸部上端とによる密封性を確実なものとすることを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、合成樹脂被膜で被覆された厚さが０．１〜０．４ｍｍの金属薄板からの成形によって、少なくとも、上端開口縁に沿ってリング状に形成される外巻きのカール部と、該カール部から下方且つ外方に延びる傾斜壁と、該傾斜壁から下方に延びるネジ形成部分とを備えた口頸部が一体成形されているネジ付き缶において、カール部の頂部を平坦面に形成すると共に、合成樹脂被膜が被覆された金属薄板の成形前の厚さをｔとし、頂部が平坦面に形成された後のカール部のカール幅の外径をｄとし、ネジ形成部分のネジ谷部の外径をＤ1 とし、カール部のリングの内径をＤ2 とし、口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度をθとしたときに、それらが下記の各式
９．５ｔ≧ｄ≧５ｔ
１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９
６５°≧θ≧２５°
を満足するように構成することを特徴とするものである。
【００１０】
上記のような構成のネジ付き缶によれば、口頸部の上端開口縁に沿ってリング状に形成される外巻きのカール部に対して、上方から垂直荷重を加えることでカール部の頂部を変形させて平坦面を形成する際に、カール部とネジ形成部分との間の傾斜壁を座屈させてカール部を陥没させるようなことなく、カール部だけを変形させてその頂部を平坦面に形成することができ、そのようにカール部を陥没させることなくカール部の頂部が平坦面に形成されていることで、キャップと口頸部上端とによる密封性が確実なものとなる。
【００１１】
また、予め合成樹脂被膜で被覆された金属薄板から製缶するので、後塗装し難い構造の小径でネジ付きの口頸部でも充分な耐食性を有するようにすることができる。なお、金属薄板が製缶用のアルミニウム合金板や表面処理鋼板であると、絞り及び再絞り加工，縮径加工，カール成形加工等の加工がやり易く、また、金属薄板の金属面を被覆している合成樹脂被膜が熱可塑性樹脂フィルム層を有するものであると、金属薄板の絞り加工，ストレッチ加工，しごき加工，ビード加工及びネジ部形成加工等の加工時に熱可塑性樹脂フィルム層が潤滑剤の役目をすることと、金属薄板の伸び及び曲げ加工時に熱可塑性樹脂フィルム層が追従して伸びたり曲がったりできることによって、被膜の被覆状態を良好に維持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、ネジ付き缶の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明のネジ付き缶の一実施形態に係るボトルタイプのネジ付き缶の全体を示すもので、本実施形態のネジ付き缶１は、大径の缶胴２から上方に、縦断面形状が円弧状のなで肩の肩部３を介して、小径の口頸部４が一体的に成形され、缶胴２の下端開口部が底蓋５の巻き締め固着により閉鎖されているボトルタイプの缶体である。
【００１４】
このボトルタイプのネジ付き缶１は、アルミニウム合金板の両面に予めポリエステル樹脂，ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂フィルムをラミネートした厚さが０．１〜０．４ｍｍの金属薄板（例えば、厚さが０．３１５ｍｍの３００４Ｈ１９１アルミニウム合金板に対して、ポリブチレンテレフタレートフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムを、内面側で２０μｍの厚さ、外面側で２０μｍの厚さとなるようにラミネートした金属薄板等）を原材料として、以下のように製造されるものである。
【００１５】
なお、金属薄板における熱可塑性樹脂フィルムのラミネートの仕方としては、熱可塑性樹脂フィルムを金属薄板の金属面に直接熱接着させる場合の他に、接着性プライマー層又は硬化型の接着剤層若しくは熱接着性の良好な熱可塑性樹脂層を介して熱可塑性樹脂フィルムを金属薄板の金属面に熱接着する場合がある。
【００１６】
そのような金属薄板からネジ付き缶１の製造するには、先ず、熱可塑性樹脂フィルムを両面に貼着したアルミニウム合金板を、円板状に打ち抜いて、この金属薄板の円板をカップ状に絞ってから、このカップ状部材の側壁に絞り・しごき加工を施し、その後、開口端側を所定の長さにトリミングすることで、一端側が開放された有底円筒状の缶状部材とした後、この缶状部材の底板側をトップドームとして絞り加工することで、下端が開放された円筒状の缶胴から上方に肩部と口頸部（上端部が閉鎖された状態）を一体的に成形する。
【００１７】
次いで、絞り加工で肩部と口頸部を一体成形した缶状部材について、口頸部の上端面を切り取って開口させてから、この口頸部の開口端部を外巻きにして環状のカール部に形成すると共に、外巻きのカール部から下方に続く口頸部の円筒状周壁に対して、キャップのネジ部と螺合するためのネジ部を有するネジ形成部分やネジ形成部分の下方に位置するビード部等をそれぞれ形成する。
【００１８】
そして、口頸部にカール部やネジ形成部分やビード部等を形成した缶状部材について、口頸部とは反対側の缶胴の下端開口縁部にネックイン加工を施してから、両面に熱可塑性樹脂フィルムを貼着した金属薄板材からなる別部材の底蓋を、ネックイン加工された缶胴の下端開口縁部に二重巻き締め法で一体的に固着することにより、内部に液体の充填が可能なボトルタイプのネジ付き缶とする。
【００１９】
さらに、そのように形成されたネジ付き缶について、缶内に内容液を充填した後で口頸部にキャップを装着させる際に、口頸部にキャップを装着させるための装置（キャッパー）により、カール幅の縦断面が略円形となるようにカール加工されたカール部に対して、同一平面の平坦面（キャップ内面の平坦面）による押圧力を上方から加えることで、カール加工により曲面に形成されたカール部の頂部を変形させて、該頂部を平坦面に形成する。
【００２０】
なお、ネジ付き缶の口頸部にキャップを装着するためには、通常、キャップを口頸部に被せて上から押さえ付けながらキャップの側壁を口頸部のネジ部にロールで半径方向に押し付けて変形させることでキャップにネジ部を成形しながら装着させる方式や、ネジ付きキャップとネジ付き缶を相対的に回転させて装着する方式や、ネジ付きキャップをネジ付き缶の口頸部に被せて上から強制的に押し込む打栓方式等が採用されている。
【００２１】
そのような各方式によりキャップを装着する際に、缶の口頸部に上方から最大で１３０〜１４０ｋｇｆ程度の垂直荷重を加えることにより、カール幅の縦断面が略円形となるようにカール加工されたカール部について、カール部の板厚とカール幅の大きさの関係が適切な場合には、キャップ装着時の垂直荷重によって曲面に形成されたカール部の頂部を平坦面に変形させることができる。なお、カール部の外径は、頂部を平坦面に変形させる前後で殆ど変化しない。
【００２２】
その際に、カール部のカール幅が大き過ぎると、装着したキャップを口頸部から取り外す時に、カール部の外端がキャップのネジ山に引っ掛かって、キャップを取り外すことができなくなる一方、カール部のカール幅が小さ過ぎると、板厚に対するカール幅の割合が小さくなることでカール部が補強されることから、キャップ装着時の垂直荷重により、外巻きのカール部は変形せず、その下方の傾斜壁の部分が座屈を起こしてカール部が陥没してしまう。
【００２３】
この点については、後で述べるように、厚さが所定範囲の金属薄板から形成される口頸部において、口頸部の径とカール部のカール幅を適当な範囲に設定し、且つ、カール部の下方に続く傾斜壁の角度を適当な範囲に設定することで、カール部に対して上方から垂直荷重を加えたときに、カール部下方の傾斜壁を座屈させてカール部を陥没させるようなことがなく、カール部だけを変形させてその頂部を平坦面に形成することが可能となり、しかも、カール部を変形させた後の口頸部に対してキャップを着脱自在とすることができる。
【００２４】
カール部の頂部を平坦面に形成するための方法については、上記のようなキャップ装着時における垂直荷重を利用するような方法に限らず、口頸部にキャップを装着する前に、予め別途の適当な装置を用いて、カール部に上方から同一平面を有する押圧工具により垂直荷重を加えることで、カール部の頂部を平坦面として形成することも可能である。
【００２５】
図２は、上記のように製造されるカール部の頂部を平坦面に形成したネジ付き缶の口頸部の構造を部分的に拡大した縦断面図であり、肩部３から上方に立ち上がった口頸部４の上端には、外巻きのカール部１１が、全体の形状が上端開口縁に沿ったリング状となるように形成されていて、この外巻きのカール部１１は、予めカール幅の縦断面が略円形となるようにカール加工されたカール部に対して、更に、上方から平坦面を有する押圧工具等により垂直荷重を加えて、曲面に形成されたカール部の頂部を変形させることで、その頂部が平坦面１１ａとなるように形成されている。
【００２６】
この外巻きのカール部１１から下方に延びる口頸部の周壁は、外方に向かって円弧形状に僅かに膨出しながら下方且つ外方に延びる傾斜壁１２となっており、カール部１１の下方に略円錐面（僅かに外方に膨出した円錐面）で環状に形成された傾斜壁１２の下端は、キャップのネジ部と螺合するためのネジを有するネジ形成部分１３に続いている。
【００２７】
ネジ形成部分１３に形成されているネジは、ネジ山部１３ａの頂部とネジ谷部１３ｂの底部がそれぞれ所定の幅を有するように形成されており、ネジ谷部１３ｂの底部の幅がネジ山部１３ａの頂部の幅よりも大きくなるように、ネジの山部１３ａと谷部１３ｂは滑らかに続いていて、そのようにネジが形成されたネジ形成部分１３の下方にはビード部１４が滑らかに続いている。
【００２８】
外方に膨出する環状のビード部１４は、その外周頂面１４ａが上方に向かって僅かに窄むように傾斜しており、この外周頂面１４ａの下側に続くビード部の下側壁１４ｂは、下方且つ内方に傾斜して、その下方の小径筒部１５に滑らかに続いている。また、小径筒部１５は、下方かつ外方に向かう傾斜壁１６を介して、肩部３から上方に延びる大径筒部１７の上端に滑らかに続いている。
【００２９】
なお、ビード部の下側壁１４ｂとそれに続く小径筒部１５については、キャッパーにより金属製のキャップを口頸部に装着する場合、小径筒部１５にキャッパーのローラーが入り込み、キャップの下端壁を変形させて、キャップの下端壁をビード部の下側壁１４ｂに押し付けることで、口頸部にキャップをピルファープルーフの状態で係止するように働くものである。
【００３０】
ところで、上記のような形状の口頸部を備えた本実施形態のネジ付き缶１は、金属薄板の成形前の厚さをｔとし、頂部を平坦面１１ａに形成した後で計測したカール部１１のカール幅の外径をｄとし、ネジ形成部分１３のネジ谷部１３ｂの外径をＤ1 とし、カール部１１のリングの内径をＤ2 とし、口頸部４の軸線に対する傾斜壁１２の角度をθとしたときに、それらが下記の各式（１）〜（３）を何れも満足するように構成されている。
【００３１】
（１） ９．５ｔ≧ｄ≧５ｔ
（２） １≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９
（３） ６５°≧θ≧２５°
【００３２】
すなわち、式（１）については、カール部のカール幅の外径ｄが、金属薄板の成形前の厚さｔの９．５倍を越えるような場合には、厚さｔに対するカール幅の外径ｄの割合が大きくなり過ぎて、カール部の成形時に、カール部の先端で波打ちや割れが発生してしまう。
【００３３】
一方、カール部のカール幅の外径ｄが、金属薄板の成形前の厚さｔの５倍よりも小さい場合には、厚さｔに対するカール幅の外径ｄが小さいことでカール部自体の強度が大きくなり過ぎて、キャップ装着時に、口頸部の上方から垂直荷重を加えたときに、カール部だけを変形させることができず、その垂直荷重がカール部を介してその下の傾斜壁にかかることで、傾斜壁が座屈してカール部が陥没してしまう。
【００３４】
また、式（２）については、カール部のリングの内径（口頸部の上端開口部の内径）Ｄ2 の値と、ネジ形成部分のネジ谷部の外径Ｄ1 からカール幅の外径ｄの２倍を差し引いた値との比が１を越えるような場合には、カール部の外端がネジ形成部分のネジ谷部より外方に位置することとなり、キャップのネジ山がカール部に引っ掛かることで口頸部に対してキャップを着脱することができないものとなる。なお、ネジ部が形成されていない金属製のキャップを缶の口頸部に冠着してからキャップのネジ部を成形するような場合には、キャップの装着はできるが、装着されたキャップを外すことができないこととなる。
【００３５】
一方、カール部のリングの内径（口頸部の上端開口部の内径）Ｄ2 の値と、ネジ形成部分のネジ谷部の外径Ｄ1 からカール幅の外径ｄの２倍を差し引いた値との比が０．９よりも小さくなると、カール部の下方に続く傾斜壁の長さが長くなってしまうことで、キャップの装着時に傾斜壁が座屈してカール部が陥没し易くなってしまう。
【００３６】
さらに、式（３）については、口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度θが６５°を越えると、傾斜壁が水平な状態に近づいてしまうことで、キャップ装着時に傾斜壁が座屈してカール部が陥没し易くなってしまい、一方、傾斜壁の角度θが２５°よりも小さくなると、傾斜壁が立ち上がった形状になることで、傾斜壁の上下方向の長さが長くなり、円筒部の長いキャップが必要になって、キャップの材料が多く必要となることでコストアップを招くこととなる。
【００３７】
上記のような各式（１）〜（３）を満足するように口頸部が構成されている本実施形態のネジ付き缶１によれば、厚さが０．１〜０．４ｍｍ程度の金属薄板から成形される口頸部４について、成形時にカール部での割れ等を起こすようなことなく、上端開口部に形成される外巻きのカール部１１を口触りの良い形状にすることができ、また、口頸部４にキャップを装着させる際に、口頸部４に上方からかなり大きな垂直荷重が加えられても、カール部下方の傾斜壁１２が座屈を起こしてカール部１１が陥没してしまうようなこともない。
【００３８】
上記のような本実施形態のネジ付き缶についての具体的な実施例の一つとして以下に述べるようなネジ付き缶を製造した。
【００３９】
厚さ０．３１５ｍｍのアルミニウム合金板（３００４Ｈ１９１）の両面に厚さ０．０２ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを熱融着させた（このポリエチレンテレフタレートフィルムは融着時に溶融させた後に急冷することにより非晶質化させてある）厚さ０．３５５ｍｍの金属薄板を、先ず、直径１７０ｍｍの円板に打ち抜いて、この円板を高さ４８．３ｍｍ，外径１００ｍｍのカップに絞った。
【００４０】
そして、このカップの側壁に絞り・しごき加工を施し、開口端側の端部をトリミングすることで、高さ１７１．５ｍｍ，外径６５．９ｍｍの缶状部材とした後、この缶状部材の底板側をトップドームとして絞り加工することで、下端が開口された円筒状の缶胴から上方に肩部と口頸部（上端部が閉鎖された状態）を一体的に成形した。なお、開口端側の端部をトリミングした後の缶状部材を、被覆してあるポリエチレンテレフタレート樹脂の融点以上に加熱した後、急冷してポリエチレンテレフタレートフィルムを非晶質化して、このフィルムとアルミニウム合金板製缶状部材との密着力を向上させてから底板側を絞り加工した。
【００４１】
次いで、そのように肩部と口頸部を一体成形した缶状部材について、口頸部の上端面を切り取って開口させてから、この口頸部の開口端部を外巻きにして環状のカール部に形成すると共に、外巻きのカール部から下方に続く口頸部の円筒状周壁に対して、キャップのネジ部と螺合するためのネジを有するネジ形成部分や、ネジ形成部分の下方に位置するビード部等をそれぞれ形成した。これらの成形加工を施した後の肩部及び口頸部を詳細に調べたが、フィルムが剥離したり浮き上がったりしている箇所は全く無かった。
【００４２】
そして、そのように口頸部にカール部やネジ形成部分やビード部等を形成した缶状部材について、口頸部とは反対側の缶胴の下端開口縁部にネックイン加工を施してから、両面に０．０２ｍｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルムを熱融着させたアルミニウム合金（５１８２−Ｈ３９）製で板厚０．２８５ｍｍ，直径６２．６ｍｍの底蓋を、ネックイン加工された缶胴の下端開口縁部に二重巻き締めにより一体的に固着することで、内部に液体の充填が可能な状態のボトルタイプのネジ付き缶とした。
【００４３】
さらに、そのように製造されたネジ付き缶について、缶内に内容液を充填した後で口頸部にキャップを装着させる際に、口頸部にキャップを装着させるための装置（キャッパー）により、当初はカール幅の縦断面が略円形に形成されているカール部に対して、その上方から１３０〜１４０ｋｇｆ程度の垂直荷重を加えることにより、曲面となっているカール部の頂部を変形させて、該カール部の頂部を同じ高さの平坦面となるように形成した。
【００４４】
上記のように製造されたネジ付き缶は、全体の高さが１９４．５ｍｍであり、円筒状缶胴の外径が６５．９ｍｍであり、底蓋から肩部の付け根までの円筒状缶胴の高さが１２３．６ｍｍであって、肩部は、その高さが４０．９ｍｍであり、肩部の曲面形状は、縦断面で見て半径が５０ｍｍの外側に膨出する円弧形状となっている。
【００４５】
缶の口頸部は、カール部と傾斜壁とネジ形成部分とビード部と小径筒部と傾斜部と大径筒部とからなり、全体の高さが３０ｍｍであって、大径筒部は、外径が２７．９７ｍｍ，高さが１１．１ｍｍであり、小径筒部は、外径が２４．９３ｍｍ，高さが３．４ｍｍであり、大径筒部と小径筒部との間の傾斜部は、高さが１．６ｍｍであり、ビード部の頂部の外径は２７．９７ｍｍである。
【００４６】
ネジ形成部分に形成されるネジは、ネジ谷部の外径（ネジ谷部における口頸部の外径）Ｄ1 が２５．１ｍｍであり、ネジ山部の外径（ネジの山部における口頸部の外径）が２７．５６ｍｍであって、ネジ形成部分には２ピッチのネジが形成されている。
【００４７】
外巻きのカール部は、カール幅の外径ｄが２．４ｍｍであり、カール部の頂部は幅が略０．７ｍｍ程度のリング状の平坦面に形成されていて、上方から見て全体がリング状となっているカール部のリングの直径は、その外径が２４．８ｍｍ、その内径（口頸部の上端開口部の内径）Ｄ2 が２０ｍｍであって、カール部から小径筒部までの高さは１４．１ｍｍである。
【００４８】
上記のような構造を備えた実施例のネジ付き缶については、カール部のカール幅の外径ｄが２．４ｍｍであり、金属薄板の厚さｔが０．３５５ｍｍであって、ｄ≒６．７６ｔであることから、９．５ｔ≧ｄ≧５ｔの式を満足している。
【００４９】
また、ネジ形成部分のネジ谷部の外径Ｄ1 が２５．１ｍｍであり、カール部のリングの内径（口頸部の上端開口部の内径）Ｄ2 が２０ｍｍであり、カール部のカール幅の外径ｄが２．４ｍｍであって、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．９８５であることから、１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９の式を満足している。
【００５０】
さらに、外巻きに形成されたカール部に続く傾斜壁については、カール部から斜め下方に延びる部分で、口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度θが４５°となっており、６５°≧θ≧２５°の式を満足している。
【００５１】
上記のように各式を満足している実施例のネジ付き缶は、カール部を成形するときのカール成形荷重が１２９ｋｇｆであり、カール部に続く傾斜壁の座屈強度が１８０ｋｇｆであって、そのような実施例のネジ付き缶では、キャップの装着時に、キャッパーにより１３０〜１４０ｋｇｆの垂直荷重を上方からカール部に加えても、カール部下方の傾斜壁が座屈を起こしてカール部を陥没させるようなこともなく、キャップを装着することができた。
【００５２】
そのような実施例のネジ付き缶に対して、カール部のカール幅の外径ｄ、カール部のリングの内径Ｄ2 、口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度θの何れかを変えたネジ付き缶をそれぞれ比較例として製造し、それらの各比較例について、キャップの装着状態を検査した結果については以下の通りである。
【００５３】
なお、実施例及び各比較例のネジ付き缶のカール成形荷重は、圧縮試験機にカール用ダイを装着し、実際に開口部をカール成形して、その最大値を測定したものであり、また、傾斜壁の座屈強度は、カール成形後に、やはり圧縮試験機に缶を立てて装着し、垂直荷重を加えて、傾斜壁が座屈する最大荷重を測定したものである。但し、傾斜壁の座屈強度がカール成形荷重よりも小さい缶の場合には、傾斜壁にサポートを取り付けて座屈しないようにしてからカール成形を行い、そのときのカール成形荷重を測定した。
【００５４】
実施例の缶に対してカール部のカール幅の外径ｄが１．７ｍｍになるように成形した比較例１では、ｄ≒４．７９ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．９２２となり、カール成形荷重が２０７ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１８０ｋｇｆであって、このような９．５ｔ≧ｄ≧５ｔの式の下限を外れた比較例１のネジ付き缶では、カール部の成形中に傾斜壁が座屈して陥没してしまい、キャップ装着ができなかった。
【００５５】
実施例の缶に対してカール部のカール幅の外径ｄが３．４ｍｍになるように成形した比較例２では、ｄ≒９．５７ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒１．０９３となり、カール成形荷重が１１６ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１５０ｋｇｆであって、このような９．５ｔ≧ｄ≧５ｔの式の上限を超えたネジ付き缶では、カール部の成形時に、カール部の先端で波打ちや割れが発生してしまった。さらに、１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９の式の上限を越えていることで、キャップにネジ部を成形しながら装着させる方式でキャップを装着した後、キャップを外すときに、カール部にキャップのネジ部が引っかかってしまって、外すことができなかった。
【００５６】
実施例の缶に対してカール部のリングの内径Ｄ2 が１８ｍｍになるように成形した比較例３では、ｄ≒６．７６ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．８８７となり、カール成形荷重が１２９ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１２９ｋｇｆであって、このような１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９の式の下限を外れた比較例３のネジ付き缶では、キャップ装着時に傾斜壁が座屈してカール部が陥没した。
【００５７】
実施例の缶に対してカール部のリングの内径Ｄ2 が２１ｍｍになるように成形した比較例４では、ｄ≒６．７６ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒１．０３４となり、カール成形荷重が１２９ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１９４ｋｇｆであって、このような１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９の式の上限を越えた比較例４のネジ付き缶では、装着したキャップを口頸部から取り外せなくなった。
【００５８】
実施例の缶に対して口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度（カール部から斜め下方に延びる部分の角度）θが７０°になるように成形した比較例５では、ｄ≒６．７６ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．９８５となり、カール成形荷重が１２９ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１２９ｋｇｆであって、このような６５°≧θ≧２５°の式の上限を越えた比較例５のネジ付き缶では、キャップ装着時に傾斜壁が座屈してカール部が陥没した。
【００５９】
実施例の缶に対して口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度（カール部から斜め下方に延びる部分の角度）θが２０°になるように成形した比較例６では、ｄ≒６．７６ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．９８５となり、カール成形荷重が１２９ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が２１２ｋｇｆであって、このような６５°≧θ≧２５°の式の下限を外れた比較例６のネジ付き缶では、定寸のキャップの装着が不可能となり、キャップの円筒部の長さが足りなくなって、ビード部にキャップの円筒部を係止させることができなかった。
【００６０】
以上、本発明のネジ付き缶の一実施形態について説明したが、本発明は、上記のような実施形態に限られるものではなく、例えば、実施形態に示したような口頸部と肩部と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴下端開口部に底蓋を巻き締め固定したタイプのボトル形状の缶だけでなく、絞り・しごき加工により缶底と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴上端に巻き締め固定される缶蓋の部分に口頸部を形成したタイプや、絞り・しごき加工により缶底と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴上部を絞って口頸部を形成したタイプ等の異なるタイプのボトル形状の缶についても適用可能であり、更には、図３に示すような、ネックイン加工したＤＩ缶の缶胴上端部を口頸部とした広口タイプの缶に対しても適用可能である。
【００６１】
また、使用する金属薄板についても、アルミニウム合金板に限らず、製缶用に使用されている各種の金属メッキや化成処理等の表面処理を施した表面処理鋼板等の表面処理金属板も使用することができ、アルミニウム合金板を使用するか表面処理金属板を使用するかは、缶の内容物に対する金属薄板の耐食性を考慮して決めれば良い等、適宜設計変更可能なものであることは言うまでもない。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したような本発明のネジ付き缶によれば、缶の口頸部の上端開口部に外巻きのカール部を口触り良く形成することができ、しかも、カール部の下方の傾斜壁を座屈させてカール部を陥没させるようなことなく、カール部の頂部を平坦面として形成することができて、その結果、キャップと口頸部上端との密着面積の増加により密封性を確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のネジ付き缶の一実施形態に係るボトル形状のネジ付き缶を示す部分断面側面図。
【図２】図１に示したネジ付き缶の口頸部の構造を拡大して示す部分拡大断面図。
【図３】本発明のネジ付き缶の他の実施形態に係る広口タイプのネジ付き缶を示す側面図。
【符号の説明】
１ ネジ付き缶
４ 口頸部
１１ カール部
１１ａ （カール部の）平坦面
１２ 傾斜壁
１３ ネジ形成部分
１３ｂ ネジ谷部
ｄ カール部のカール幅の外径
Ｄ1 ネジ形成部分のネジ谷部の外径
Ｄ2 カール部のリングの内径
θ 口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネジキャップを冠着させるための口頸部を備えたネジ付き缶に関し、特に、合成樹脂被膜で被覆されたアルミニウム合金板や表面処理鋼板等の金属薄板により一体成形され、且つ、上端開口部に沿って外巻きのカール部が形成されている缶の口頸部について、キャップが冠着された口頸部の密封性を向上させるようにしたネジ付き缶の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲料缶詰の缶容器をリシール可能なものとするために、缶にネジ付きの口頸部を設け、該口頸部にネジキャップを着脱可能に冠着させることで、口頸部の上端開口部をネジキャップにより密閉するようにした、所謂ネジ付き缶というものが従来から提案されており、そのようなネジ付き缶において、アルミニウム合金板や表面処理鋼板等の金属薄板により一体成形される口頸部として、キャップのネジ部と螺合するネジ部が周面に形成された口頸部の上端に、開口縁に沿って内巻き又は外巻きのカール部を形成したような構造が従来から公知となっている。
【０００３】
すなわち、例えば、特表平１０−５０９０９５号公報中には、絞り・しごき加工により缶底と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴上端開口部に巻き締め固定される缶蓋の部分に口頸部を形成したタイプや、絞り・しごき加工により缶底と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴上部を絞って口頸部を形成したタイプや、絞り・しごき加工により口頸部と肩部と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴下端開口部に底蓋を巻き締め固定したタイプ等の様々なタイプのボトル形状の缶について、また、特開平１−２１０１３６号公報中には、ネックイン加工したＤＩ缶の缶胴上端部を口頸部とした広口タイプの缶について、何れも、口頸部の上端開口縁に沿って内巻き又は外巻きのカール部を形成した構造がそれぞれ開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように口頸部の上端にカール部を設けたネジ付き缶については、カール部が内巻きであると、消費者が缶を開けて中身の飲料を飲用するときに、カール部により飲料の流れが阻害されてスムーズに注出し難くなり、また、中身を飲み残してキャップで再密閉するときに、カール部に飲料が付着したまま残って不衛生な状態となり、更には、カール部の端面（金属板の切断端面）が缶の内部に位置することで、カール部の端面に対しても特に塗膜処理を施さないと、缶内に充填された飲料によりカール部の端面に腐食の起きるような虞れもあることから、口頸部の上端に形成されるカール部は外巻きとしておくことが望ましい。
【０００５】
一方、ネジキャップを容器本体の口頸部に冠着することで該口頸部の上端開口部を密閉するようなネジ付き容器について、ガラス瓶や樹脂製ボトルでは、通常、容器本体の口頸部の上端を常に一定な高さの平坦面とすることで、キャップと口頸部上端とによる密封性を確実なものとしているのに対して、口頸部の上端がカール部に形成されているネジ付き缶では、口頸部の上端がカール加工により曲面に形成されていることで、ガラス瓶や樹脂製ボトルの場合と比べて、キャップと口頸部上端とによる密封性が不確実なものとなる虞がある。
【０００６】
そこで、そのようなネジ付き缶について、口頸部の上端開口縁に沿ってリング状に形成されるカール部を外巻きのものにすると共に、カール加工によりカール幅の縦断面が略円形となるように形成された外巻きのカール部に対して、更に、カール部の上方から平坦面による垂直荷重を加えることで、カール加工により曲面に形成されているカール部の頂部を変形させて平坦面に形成することにより、キャップと口頸部上端とによる密封性を確実なものにするということが考えられる。
【０００７】
しかしながら、カール部を内巻きに形成した場合には、カール部からネジ形成部分に続く部分を略垂直壁とすることで、垂直荷重を上方から加えてカール部の頂部を平坦面とするときに、カール部から下方に続く壁部を変形させることなくカール部だけを変形させ易いのに対して、カール部を外巻きに形成した場合には、キャップを着脱自在に螺着するために、カール部外径がネジ形成部分よりも半径方向外方に突出しないように、カール部からネジ形成部分に続く部分を該カール部から下方且つ外方に延びる傾斜壁とする必要があることから、カール部の上方から垂直荷重を加えたときに、カール部の下方の傾斜壁の部分が座屈を起こしてカール部が陥没してしまうことがあり、カール部だけを変形させてその頂部を平坦面に形成するということが難くなる。
【０００８】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、合成樹脂被膜で被覆された金属薄板により口頸部が一体成形されるネジ付き缶について、上端開口縁に沿ってリング状に形成された外巻きのカール部に対し、カール部の下方の傾斜壁を座屈させてカール部を陥没させるようなことなく、カール部の頂部を平坦面として形成することで、キャップと口頸部上端とによる密封性を確実なものとすることを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、合成樹脂被膜で被覆された厚さが０．１〜０．４ｍｍの金属薄板からの成形によって、少なくとも、上端開口縁に沿ってリング状に形成される外巻きのカール部と、該カール部から下方且つ外方に延びる傾斜壁と、該傾斜壁から下方に延びるネジ形成部分とを備えた口頸部が一体成形されているネジ付き缶において、カール部の頂部を平坦面に形成すると共に、合成樹脂被膜が被覆された金属薄板の成形前の厚さをｔとし、頂部が平坦面に形成された後のカール部のカール幅の外径をｄとし、ネジ形成部分のネジ谷部の外径をＤ1 とし、カール部のリングの内径をＤ2 とし、口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度をθとしたときに、それらが下記の各式
９．５ｔ≧ｄ≧５ｔ
１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９
６５°≧θ≧２５°
を満足するように構成することを特徴とするものである。
【００１０】
上記のような構成のネジ付き缶によれば、口頸部の上端開口縁に沿ってリング状に形成される外巻きのカール部に対して、上方から垂直荷重を加えることでカール部の頂部を変形させて平坦面を形成する際に、カール部とネジ形成部分との間の傾斜壁を座屈させてカール部を陥没させるようなことなく、カール部だけを変形させてその頂部を平坦面に形成することができ、そのようにカール部を陥没させることなくカール部の頂部が平坦面に形成されていることで、キャップと口頸部上端とによる密封性が確実なものとなる。
【００１１】
また、予め合成樹脂被膜で被覆された金属薄板から製缶するので、後塗装し難い構造の小径でネジ付きの口頸部でも充分な耐食性を有するようにすることができる。なお、金属薄板が製缶用のアルミニウム合金板や表面処理鋼板であると、絞り及び再絞り加工，縮径加工，カール成形加工等の加工がやり易く、また、金属薄板の金属面を被覆している合成樹脂被膜が熱可塑性樹脂フィルム層を有するものであると、金属薄板の絞り加工，ストレッチ加工，しごき加工，ビード加工及びネジ部形成加工等の加工時に熱可塑性樹脂フィルム層が潤滑剤の役目をすることと、金属薄板の伸び及び曲げ加工時に熱可塑性樹脂フィルム層が追従して伸びたり曲がったりできることによって、被膜の被覆状態を良好に維持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、ネジ付き缶の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明のネジ付き缶の一実施形態に係るボトルタイプのネジ付き缶の全体を示すもので、本実施形態のネジ付き缶１は、大径の缶胴２から上方に、縦断面形状が円弧状のなで肩の肩部３を介して、小径の口頸部４が一体的に成形され、缶胴２の下端開口部が底蓋５の巻き締め固着により閉鎖されているボトルタイプの缶体である。
【００１４】
このボトルタイプのネジ付き缶１は、アルミニウム合金板の両面に予めポリエステル樹脂，ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂フィルムをラミネートした厚さが０．１〜０．４ｍｍの金属薄板（例えば、厚さが０．３１５ｍｍの３００４Ｈ１９１アルミニウム合金板に対して、ポリブチレンテレフタレートフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムを、内面側で２０μｍの厚さ、外面側で２０μｍの厚さとなるようにラミネートした金属薄板等）を原材料として、以下のように製造されるものである。
【００１５】
なお、金属薄板における熱可塑性樹脂フィルムのラミネートの仕方としては、熱可塑性樹脂フィルムを金属薄板の金属面に直接熱接着させる場合の他に、接着性プライマー層又は硬化型の接着剤層若しくは熱接着性の良好な熱可塑性樹脂層を介して熱可塑性樹脂フィルムを金属薄板の金属面に熱接着する場合がある。
【００１６】
そのような金属薄板からネジ付き缶１の製造するには、先ず、熱可塑性樹脂フィルムを両面に貼着したアルミニウム合金板を、円板状に打ち抜いて、この金属薄板の円板をカップ状に絞ってから、このカップ状部材の側壁に絞り・しごき加工を施し、その後、開口端側を所定の長さにトリミングすることで、一端側が開放された有底円筒状の缶状部材とした後、この缶状部材の底板側をトップドームとして絞り加工することで、下端が開放された円筒状の缶胴から上方に肩部と口頸部（上端部が閉鎖された状態）を一体的に成形する。
【００１７】
次いで、絞り加工で肩部と口頸部を一体成形した缶状部材について、口頸部の上端面を切り取って開口させてから、この口頸部の開口端部を外巻きにして環状のカール部に形成すると共に、外巻きのカール部から下方に続く口頸部の円筒状周壁に対して、キャップのネジ部と螺合するためのネジ部を有するネジ形成部分やネジ形成部分の下方に位置するビード部等をそれぞれ形成する。
【００１８】
そして、口頸部にカール部やネジ形成部分やビード部等を形成した缶状部材について、口頸部とは反対側の缶胴の下端開口縁部にネックイン加工を施してから、両面に熱可塑性樹脂フィルムを貼着した金属薄板材からなる別部材の底蓋を、ネックイン加工された缶胴の下端開口縁部に二重巻き締め法で一体的に固着することにより、内部に液体の充填が可能なボトルタイプのネジ付き缶とする。
【００１９】
さらに、そのように形成されたネジ付き缶について、缶内に内容液を充填した後で口頸部にキャップを装着させる際に、口頸部にキャップを装着させるための装置（キャッパー）により、カール幅の縦断面が略円形となるようにカール加工されたカール部に対して、同一平面の平坦面（キャップ内面の平坦面）による押圧力を上方から加えることで、カール加工により曲面に形成されたカール部の頂部を変形させて、該頂部を平坦面に形成する。
【００２０】
なお、ネジ付き缶の口頸部にキャップを装着するためには、通常、キャップを口頸部に被せて上から押さえ付けながらキャップの側壁を口頸部のネジ部にロールで半径方向に押し付けて変形させることでキャップにネジ部を成形しながら装着させる方式や、ネジ付きキャップとネジ付き缶を相対的に回転させて装着する方式や、ネジ付きキャップをネジ付き缶の口頸部に被せて上から強制的に押し込む打栓方式等が採用されている。
【００２１】
そのような各方式によりキャップを装着する際に、缶の口頸部に上方から最大で１３０〜１４０ｋｇｆ程度の垂直荷重を加えることにより、カール幅の縦断面が略円形となるようにカール加工されたカール部について、カール部の板厚とカール幅の大きさの関係が適切な場合には、キャップ装着時の垂直荷重によって曲面に形成されたカール部の頂部を平坦面に変形させることができる。なお、カール部の外径は、頂部を平坦面に変形させる前後で殆ど変化しない。
【００２２】
その際に、カール部のカール幅が大き過ぎると、装着したキャップを口頸部から取り外す時に、カール部の外端がキャップのネジ山に引っ掛かって、キャップを取り外すことができなくなる一方、カール部のカール幅が小さ過ぎると、板厚に対するカール幅の割合が小さくなることでカール部が補強されることから、キャップ装着時の垂直荷重により、外巻きのカール部は変形せず、その下方の傾斜壁の部分が座屈を起こしてカール部が陥没してしまう。
【００２３】
この点については、後で述べるように、厚さが所定範囲の金属薄板から形成される口頸部において、口頸部の径とカール部のカール幅を適当な範囲に設定し、且つ、カール部の下方に続く傾斜壁の角度を適当な範囲に設定することで、カール部に対して上方から垂直荷重を加えたときに、カール部下方の傾斜壁を座屈させてカール部を陥没させるようなことがなく、カール部だけを変形させてその頂部を平坦面に形成することが可能となり、しかも、カール部を変形させた後の口頸部に対してキャップを着脱自在とすることができる。
【００２４】
カール部の頂部を平坦面に形成するための方法については、上記のようなキャップ装着時における垂直荷重を利用するような方法に限らず、口頸部にキャップを装着する前に、予め別途の適当な装置を用いて、カール部に上方から同一平面を有する押圧工具により垂直荷重を加えることで、カール部の頂部を平坦面として形成することも可能である。
【００２５】
図２は、上記のように製造されるカール部の頂部を平坦面に形成したネジ付き缶の口頸部の構造を部分的に拡大した縦断面図であり、肩部３から上方に立ち上がった口頸部４の上端には、外巻きのカール部１１が、全体の形状が上端開口縁に沿ったリング状となるように形成されていて、この外巻きのカール部１１は、予めカール幅の縦断面が略円形となるようにカール加工されたカール部に対して、更に、上方から平坦面を有する押圧工具等により垂直荷重を加えて、曲面に形成されたカール部の頂部を変形させることで、その頂部が平坦面１１ａとなるように形成されている。
【００２６】
この外巻きのカール部１１から下方に延びる口頸部の周壁は、外方に向かって円弧形状に僅かに膨出しながら下方且つ外方に延びる傾斜壁１２となっており、カール部１１の下方に略円錐面（僅かに外方に膨出した円錐面）で環状に形成された傾斜壁１２の下端は、キャップのネジ部と螺合するためのネジを有するネジ形成部分１３に続いている。
【００２７】
ネジ形成部分１３に形成されているネジは、ネジ山部１３ａの頂部とネジ谷部１３ｂの底部がそれぞれ所定の幅を有するように形成されており、ネジ谷部１３ｂの底部の幅がネジ山部１３ａの頂部の幅よりも大きくなるように、ネジの山部１３ａと谷部１３ｂは滑らかに続いていて、そのようにネジが形成されたネジ形成部分１３の下方にはビード部１４が滑らかに続いている。
【００２８】
外方に膨出する環状のビード部１４は、その外周頂面１４ａが上方に向かって僅かに窄むように傾斜しており、この外周頂面１４ａの下側に続くビード部の下側壁１４ｂは、下方且つ内方に傾斜して、その下方の小径筒部１５に滑らかに続いている。また、小径筒部１５は、下方かつ外方に向かう傾斜壁１６を介して、肩部３から上方に延びる大径筒部１７の上端に滑らかに続いている。
【００２９】
なお、ビード部の下側壁１４ｂとそれに続く小径筒部１５については、キャッパーにより金属製のキャップを口頸部に装着する場合、小径筒部１５にキャッパーのローラーが入り込み、キャップの下端壁を変形させて、キャップの下端壁をビード部の下側壁１４ｂに押し付けることで、口頸部にキャップをピルファープルーフの状態で係止するように働くものである。
【００３０】
ところで、上記のような形状の口頸部を備えた本実施形態のネジ付き缶１は、金属薄板の成形前の厚さをｔとし、頂部を平坦面１１ａに形成した後で計測したカール部１１のカール幅の外径をｄとし、ネジ形成部分１３のネジ谷部１３ｂの外径をＤ1 とし、カール部１１のリングの内径をＤ2 とし、口頸部４の軸線に対する傾斜壁１２の角度をθとしたときに、それらが下記の各式（１）〜（３）を何れも満足するように構成されている。
【００３１】
（１） ９．５ｔ≧ｄ≧５ｔ
（２） １≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９
（３） ６５°≧θ≧２５°
【００３２】
すなわち、式（１）については、カール部のカール幅の外径ｄが、金属薄板の成形前の厚さｔの９．５倍を越えるような場合には、厚さｔに対するカール幅の外径ｄの割合が大きくなり過ぎて、カール部の成形時に、カール部の先端で波打ちや割れが発生してしまう。
【００３３】
一方、カール部のカール幅の外径ｄが、金属薄板の成形前の厚さｔの５倍よりも小さい場合には、厚さｔに対するカール幅の外径ｄが小さいことでカール部自体の強度が大きくなり過ぎて、キャップ装着時に、口頸部の上方から垂直荷重を加えたときに、カール部だけを変形させることができず、その垂直荷重がカール部を介してその下の傾斜壁にかかることで、傾斜壁が座屈してカール部が陥没してしまう。
【００３４】
また、式（２）については、カール部のリングの内径（口頸部の上端開口部の内径）Ｄ2 の値と、ネジ形成部分のネジ谷部の外径Ｄ1 からカール幅の外径ｄの２倍を差し引いた値との比が１を越えるような場合には、カール部の外端がネジ形成部分のネジ谷部より外方に位置することとなり、キャップのネジ山がカール部に引っ掛かることで口頸部に対してキャップを着脱することができないものとなる。なお、ネジ部が形成されていない金属製のキャップを缶の口頸部に冠着してからキャップのネジ部を成形するような場合には、キャップの装着はできるが、装着されたキャップを外すことができないこととなる。
【００３５】
一方、カール部のリングの内径（口頸部の上端開口部の内径）Ｄ2 の値と、ネジ形成部分のネジ谷部の外径Ｄ1 からカール幅の外径ｄの２倍を差し引いた値との比が０．９よりも小さくなると、カール部の下方に続く傾斜壁の長さが長くなってしまうことで、キャップの装着時に傾斜壁が座屈してカール部が陥没し易くなってしまう。
【００３６】
さらに、式（３）については、口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度θが６５°を越えると、傾斜壁が水平な状態に近づいてしまうことで、キャップ装着時に傾斜壁が座屈してカール部が陥没し易くなってしまい、一方、傾斜壁の角度θが２５°よりも小さくなると、傾斜壁が立ち上がった形状になることで、傾斜壁の上下方向の長さが長くなり、円筒部の長いキャップが必要になって、キャップの材料が多く必要となることでコストアップを招くこととなる。
【００３７】
上記のような各式（１）〜（３）を満足するように口頸部が構成されている本実施形態のネジ付き缶１によれば、厚さが０．１〜０．４ｍｍ程度の金属薄板から成形される口頸部４について、成形時にカール部での割れ等を起こすようなことなく、上端開口部に形成される外巻きのカール部１１を口触りの良い形状にすることができ、また、口頸部４にキャップを装着させる際に、口頸部４に上方からかなり大きな垂直荷重が加えられても、カール部下方の傾斜壁１２が座屈を起こしてカール部１１が陥没してしまうようなこともない。
【００３８】
上記のような本実施形態のネジ付き缶についての具体的な実施例の一つとして以下に述べるようなネジ付き缶を製造した。
【００３９】
厚さ０．３１５ｍｍのアルミニウム合金板（３００４Ｈ１９１）の両面に厚さ０．０２ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを熱融着させた（このポリエチレンテレフタレートフィルムは融着時に溶融させた後に急冷することにより非晶質化させてある）厚さ０．３５５ｍｍの金属薄板を、先ず、直径１７０ｍｍの円板に打ち抜いて、この円板を高さ４８．３ｍｍ，外径１００ｍｍのカップに絞った。
【００４０】
そして、このカップの側壁に絞り・しごき加工を施し、開口端側の端部をトリミングすることで、高さ１７１．５ｍｍ，外径６５．９ｍｍの缶状部材とした後、この缶状部材の底板側をトップドームとして絞り加工することで、下端が開口された円筒状の缶胴から上方に肩部と口頸部（上端部が閉鎖された状態）を一体的に成形した。なお、開口端側の端部をトリミングした後の缶状部材を、被覆してあるポリエチレンテレフタレート樹脂の融点以上に加熱した後、急冷してポリエチレンテレフタレートフィルムを非晶質化して、このフィルムとアルミニウム合金板製缶状部材との密着力を向上させてから底板側を絞り加工した。
【００４１】
次いで、そのように肩部と口頸部を一体成形した缶状部材について、口頸部の上端面を切り取って開口させてから、この口頸部の開口端部を外巻きにして環状のカール部に形成すると共に、外巻きのカール部から下方に続く口頸部の円筒状周壁に対して、キャップのネジ部と螺合するためのネジを有するネジ形成部分や、ネジ形成部分の下方に位置するビード部等をそれぞれ形成した。これらの成形加工を施した後の肩部及び口頸部を詳細に調べたが、フィルムが剥離したり浮き上がったりしている箇所は全く無かった。
【００４２】
そして、そのように口頸部にカール部やネジ形成部分やビード部等を形成した缶状部材について、口頸部とは反対側の缶胴の下端開口縁部にネックイン加工を施してから、両面に０．０２ｍｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルムを熱融着させたアルミニウム合金（５１８２−Ｈ３９）製で板厚０．２８５ｍｍ，直径６２．６ｍｍの底蓋を、ネックイン加工された缶胴の下端開口縁部に二重巻き締めにより一体的に固着することで、内部に液体の充填が可能な状態のボトルタイプのネジ付き缶とした。
【００４３】
さらに、そのように製造されたネジ付き缶について、缶内に内容液を充填した後で口頸部にキャップを装着させる際に、口頸部にキャップを装着させるための装置（キャッパー）により、当初はカール幅の縦断面が略円形に形成されているカール部に対して、その上方から１３０〜１４０ｋｇｆ程度の垂直荷重を加えることにより、曲面となっているカール部の頂部を変形させて、該カール部の頂部を同じ高さの平坦面となるように形成した。
【００４４】
上記のように製造されたネジ付き缶は、全体の高さが１９４．５ｍｍであり、円筒状缶胴の外径が６５．９ｍｍであり、底蓋から肩部の付け根までの円筒状缶胴の高さが１２３．６ｍｍであって、肩部は、その高さが４０．９ｍｍであり、肩部の曲面形状は、縦断面で見て半径が５０ｍｍの外側に膨出する円弧形状となっている。
【００４５】
缶の口頸部は、カール部と傾斜壁とネジ形成部分とビード部と小径筒部と傾斜部と大径筒部とからなり、全体の高さが３０ｍｍであって、大径筒部は、外径が２７．９７ｍｍ，高さが１１．１ｍｍであり、小径筒部は、外径が２４．９３ｍｍ，高さが３．４ｍｍであり、大径筒部と小径筒部との間の傾斜部は、高さが１．６ｍｍであり、ビード部の頂部の外径は２７．９７ｍｍである。
【００４６】
ネジ形成部分に形成されるネジは、ネジ谷部の外径（ネジ谷部における口頸部の外径）Ｄ1 が２５．１ｍｍであり、ネジ山部の外径（ネジの山部における口頸部の外径）が２７．５６ｍｍであって、ネジ形成部分には２ピッチのネジが形成されている。
【００４７】
外巻きのカール部は、カール幅の外径ｄが２．４ｍｍであり、カール部の頂部は幅が略０．７ｍｍ程度のリング状の平坦面に形成されていて、上方から見て全体がリング状となっているカール部のリングの直径は、その外径が２４．８ｍｍ、その内径（口頸部の上端開口部の内径）Ｄ2 が２０ｍｍであって、カール部から小径筒部までの高さは１４．１ｍｍである。
【００４８】
上記のような構造を備えた実施例のネジ付き缶については、カール部のカール幅の外径ｄが２．４ｍｍであり、金属薄板の厚さｔが０．３５５ｍｍであって、ｄ≒６．７６ｔであることから、９．５ｔ≧ｄ≧５ｔの式を満足している。
【００４９】
また、ネジ形成部分のネジ谷部の外径Ｄ1 が２５．１ｍｍであり、カール部のリングの内径（口頸部の上端開口部の内径）Ｄ2 が２０ｍｍであり、カール部のカール幅の外径ｄが２．４ｍｍであって、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．９８５であることから、１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９の式を満足している。
【００５０】
さらに、外巻きに形成されたカール部に続く傾斜壁については、カール部から斜め下方に延びる部分で、口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度θが４５°となっており、６５°≧θ≧２５°の式を満足している。
【００５１】
上記のように各式を満足している実施例のネジ付き缶は、カール部を成形するときのカール成形荷重が１２９ｋｇｆであり、カール部に続く傾斜壁の座屈強度が１８０ｋｇｆであって、そのような実施例のネジ付き缶では、キャップの装着時に、キャッパーにより１３０〜１４０ｋｇｆの垂直荷重を上方からカール部に加えても、カール部下方の傾斜壁が座屈を起こしてカール部を陥没させるようなこともなく、キャップを装着することができた。
【００５２】
そのような実施例のネジ付き缶に対して、カール部のカール幅の外径ｄ、カール部のリングの内径Ｄ2 、口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度θの何れかを変えたネジ付き缶をそれぞれ比較例として製造し、それらの各比較例について、キャップの装着状態を検査した結果については以下の通りである。
【００５３】
なお、実施例及び各比較例のネジ付き缶のカール成形荷重は、圧縮試験機にカール用ダイを装着し、実際に開口部をカール成形して、その最大値を測定したものであり、また、傾斜壁の座屈強度は、カール成形後に、やはり圧縮試験機に缶を立てて装着し、垂直荷重を加えて、傾斜壁が座屈する最大荷重を測定したものである。但し、傾斜壁の座屈強度がカール成形荷重よりも小さい缶の場合には、傾斜壁にサポートを取り付けて座屈しないようにしてからカール成形を行い、そのときのカール成形荷重を測定した。
【００５４】
実施例の缶に対してカール部のカール幅の外径ｄが１．７ｍｍになるように成形した比較例１では、ｄ≒４．７９ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．９２２となり、カール成形荷重が２０７ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１８０ｋｇｆであって、このような９．５ｔ≧ｄ≧５ｔの式の下限を外れた比較例１のネジ付き缶では、カール部の成形中に傾斜壁が座屈して陥没してしまい、キャップ装着ができなかった。
【００５５】
実施例の缶に対してカール部のカール幅の外径ｄが３．４ｍｍになるように成形した比較例２では、ｄ≒９．５７ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒１．０９３となり、カール成形荷重が１１６ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１５０ｋｇｆであって、このような９．５ｔ≧ｄ≧５ｔの式の上限を超えたネジ付き缶では、カール部の成形時に、カール部の先端で波打ちや割れが発生してしまった。さらに、１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９の式の上限を越えていることで、キャップにネジ部を成形しながら装着させる方式でキャップを装着した後、キャップを外すときに、カール部にキャップのネジ部が引っかかってしまって、外すことができなかった。
【００５６】
実施例の缶に対してカール部のリングの内径Ｄ2 が１８ｍｍになるように成形した比較例３では、ｄ≒６．７６ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．８８７となり、カール成形荷重が１２９ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１２９ｋｇｆであって、このような１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９の式の下限を外れた比較例３のネジ付き缶では、キャップ装着時に傾斜壁が座屈してカール部が陥没した。
【００５７】
実施例の缶に対してカール部のリングの内径Ｄ2 が２１ｍｍになるように成形した比較例４では、ｄ≒６．７６ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒１．０３４となり、カール成形荷重が１２９ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１９４ｋｇｆであって、このような１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９の式の上限を越えた比較例４のネジ付き缶では、装着したキャップを口頸部から取り外せなくなった。
【００５８】
実施例の缶に対して口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度（カール部から斜め下方に延びる部分の角度）θが７０°になるように成形した比較例５では、ｄ≒６．７６ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．９８５となり、カール成形荷重が１２９ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が１２９ｋｇｆであって、このような６５°≧θ≧２５°の式の上限を越えた比較例５のネジ付き缶では、キャップ装着時に傾斜壁が座屈してカール部が陥没した。
【００５９】
実施例の缶に対して口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度（カール部から斜め下方に延びる部分の角度）θが２０°になるように成形した比較例６では、ｄ≒６．７６ｔ、Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≒０．９８５となり、カール成形荷重が１２９ｋｇｆ、傾斜壁の座屈強度が２１２ｋｇｆであって、このような６５°≧θ≧２５°の式の下限を外れた比較例６のネジ付き缶では、定寸のキャップの装着が不可能となり、キャップの円筒部の長さが足りなくなって、ビード部にキャップの円筒部を係止させることができなかった。
【００６０】
以上、本発明のネジ付き缶の一実施形態について説明したが、本発明は、上記のような実施形態に限られるものではなく、例えば、実施形態に示したような口頸部と肩部と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴下端開口部に底蓋を巻き締め固定したタイプのボトル形状の缶だけでなく、絞り・しごき加工により缶底と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴上端に巻き締め固定される缶蓋の部分に口頸部を形成したタイプや、絞り・しごき加工により缶底と缶胴を一体成形したＤＩ缶の缶胴上部を絞って口頸部を形成したタイプ等の異なるタイプのボトル形状の缶についても適用可能であり、更には、図３に示すような、ネックイン加工したＤＩ缶の缶胴上端部を口頸部とした広口タイプの缶に対しても適用可能である。
【００６１】
また、使用する金属薄板についても、アルミニウム合金板に限らず、製缶用に使用されている各種の金属メッキや化成処理等の表面処理を施した表面処理鋼板等の表面処理金属板も使用することができ、アルミニウム合金板を使用するか表面処理金属板を使用するかは、缶の内容物に対する金属薄板の耐食性を考慮して決めれば良い等、適宜設計変更可能なものであることは言うまでもない。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したような本発明のネジ付き缶によれば、缶の口頸部の上端開口部に外巻きのカール部を口触り良く形成することができ、しかも、カール部の下方の傾斜壁を座屈させてカール部を陥没させるようなことなく、カール部の頂部を平坦面として形成することができて、その結果、キャップと口頸部上端との密着面積の増加により密封性を確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のネジ付き缶の一実施形態に係るボトル形状のネジ付き缶を示す部分断面側面図。
【図２】図１に示したネジ付き缶の口頸部の構造を拡大して示す部分拡大断面図。
【図３】本発明のネジ付き缶の他の実施形態に係る広口タイプのネジ付き缶を示す側面図。
【符号の説明】
１ ネジ付き缶
４ 口頸部
１１ カール部
１１ａ （カール部の）平坦面
１２ 傾斜壁
１３ ネジ形成部分
１３ｂ ネジ谷部
ｄ カール部のカール幅の外径
Ｄ1 ネジ形成部分のネジ谷部の外径
Ｄ2 カール部のリングの内径
θ 口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度
Claims (4)
- 合成樹脂被膜で被覆された厚さが０．１〜０．４ｍｍの金属薄板からの成形によって、少なくとも、上端開口縁に沿ってリング状に形成される外巻きのカール部と、該カール部から下方且つ外方に延びる傾斜壁と、該傾斜壁から下方に延びるネジ形成部分とを備えた口頸部が一体成形されているネジ付き缶において、カール部の頂部が平坦面に形成されていると共に、合成樹脂被膜が被覆された金属薄板の成形前の厚さをｔとし、頂部が平坦面に形成された後のカール部のカール幅の外径をｄとし、ネジ形成部分のネジ谷部の外径をＤ1 とし、カール部のリングの内径をＤ2 とし、口頸部の軸線に対する傾斜壁の角度をθとしたときに、それらが下記の各式
９．５ｔ≧ｄ≧５ｔ
１≧Ｄ2 ／（Ｄ1 −２ｄ）≧０．９
６５°≧θ≧２５°
を満足するように構成されていることを特徴とするネジ付き缶。 - 上記の金属薄板が、アルミニウム合金板に合成樹脂被膜を被覆したものであることを特徴とする請求項１に記載のネジ付き缶。
- 上記の金属薄板が、表面処理鋼板に合成樹脂被膜を被覆したものであることを特徴とする請求項１に記載のネジ付き缶。
- 上記の合成樹脂被膜が、少なくとも１層の熱可塑性樹脂フィルム層を有するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のネジ付き缶。
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