JP4388726B2

JP4388726B2 - 缶蓋

Info

Publication number: JP4388726B2
Application number: JP2002006445A
Authority: JP
Inventors: 俊郎鷲崎
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: JP2003205940A

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、一般に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行われているが、強化環状溝及びそれに連なるチャックウォールの形状が缶蓋の耐圧性に重要な影響を及ぼすため、より耐圧性を高めるために強化環状溝とチャックウォールの形状が近年種々提案されている。
例えば、強化環状溝の形態として、従来の強化環状溝はほぼＶ字状に広がっていたが、外側壁の開き角度を従来よりも小さくして垂直壁に近づくようにしたもの（例えば特開平８−１９２８４０号公報、特開２０００−１０９０６８号公報）、さらに内側壁及び外側壁ともほぼ垂直に構成したもの(例えば、実用新案登録第２５４４２号公報、特表平１１−５０５７９１号公報)、あるいは、内側壁を傾斜させ外側壁をほぼ垂直にしたもの(米国特許４,２１７,８４３号明細書、米国特許４,０９３,１０２号明細書)が提案されている。
【０００４】
一般に、環状強化溝の外側壁は垂直で且つ高い程、内圧に対する耐圧強度が向上すると言われているが、外側壁を垂直で且つ高くすると、蓋巻締時にシーミングチャックが入りづらくなリ、巻締不良を生じる不都合が生じる。それを回避するには、外側壁が垂直で高い程、それに応じてチャックウォールの開き角度を大きくしなければならないが、そうすると外側壁とチャックウォールの繋ぎ部が高い位置で屈曲角度が大きくなって、くびれが発生し易くなり、内圧増加に伴って飛び移り変形してバックリングを起し易くなるという問題が生じる。
そのため、上記従来技術では強化環状溝の外側の高さを、センターパネルよりも低くして屈曲位置を低くするか、あるいは外側壁をやや傾斜させてその分若干高くして、屈曲角度を小さくしており、強化環状溝の内側壁及び外側壁ともほぼ垂直にして、しかも外側壁を高くするという手段を採用することができない。
【０００５】
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）。
このように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、中央パネル面の面積を小さくさせると、耐圧強度が向上し、板厚減少、ブランク径の縮径が可能で、蓋材節約に有効であるが、現在の二重巻締装置による巻締では、チャックウォールとシーミングチャックとの十分な接触抵抗が得にくく、また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が大きいので、巻締時のバックアップが十分でなく、巻締部がスプリングバックにより緩み易く、巻締安定性、密封性の点で満足するものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の缶蓋の耐圧強度を高める手段として、強化環状溝を垂直にして高くすること、センターパネル径を小さくすることが有効な方策として提案されているが、一方においてこれらの方策は、前記のように巻締時のシーミングチャックとの係合性を悪くするという、一長一短があり、未だ前記両手段がもつ有利な機能を十分に活用した缶蓋は得られてない。
【０００７】
そこで、本発明は、前記両手段がもつ有利な機能を十分に活かして、蓋の形状効果による耐圧性を向上させることができ、蓋のバックリング時の飛び移り変形も少なく、且つ従来の巻締装置でも巻締安定性、密封性を確保でき、缶蓋ブランクの縮径、板厚減少に伴うゲージダウンが可能な缶蓋を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、チャックウォール、及びカール部を有する缶蓋において、前記強化環状溝が下端円弧部から垂直或いはほぼ垂直に立ち上る外側壁を有し、且つ前記チャックウォールが、前記外側壁の上端に接続する曲率半径Ｒ_１の内側に凸の湾曲部と曲率半径Ｒ_２の外側に凸の湾曲部から成る第１チャックウォール部、及び前記曲率半径Ｒ_２の外側に凸の湾曲部と急傾斜部から成る第２チャックウォール部から成ることを特徴とするものである。
このように、前記強化環状溝の外側壁を、下端円弧部から垂直或いはほぼ垂直に立ち上るような構成とすることにより耐圧性が向上し、また、前記強化環状溝の外側壁の上部端と前記カール部を繋ぐ前記チャックウォールを２以上の曲線の組み合わせを含む構成とすることによって、前記した垂直に立ち上がる外側壁を設けても、特に高く設けても、前記チャックウォールの曲率半径Ｒ_２の外側に凸の湾曲部でのくびれの発生を効果的に防止できる。
さらに、前記チャックウォールは、カール部と繋がる側が急傾斜部となるように構成して前記カール部と繋がるようにすることによって、巻締時のチャックウォールとの係合性が向上し、巻締安定性、密封性に優れた缶蓋が得られる。
【０００９】
前記外側壁の高さｈ_２はセンターパネル内面高さｈ_１より高く、ｈ_２＞ｈ_１の関係を満たすことが望ましく、特に、ｈ_１＋ｔ≦ｈ_２≦３．２５ｍｍ（但し、ｔはセンターパネルの板厚）の関係を満たしていることが望ましい。外側壁の高さｈ_２がｈ_１＋ｔよりも小さいと強化環状溝による耐圧性が十分に向上せず、また３．２５ｍｍ以上であると、チャックウォールが十分に確保できないので、上記範囲が望ましい。
また、前記強化環状溝の下端円弧部は、曲率半径ｒ_２が、０．６５ｍｍ≦ｒ_２≦２．００ｍｍの円弧部となっているのが望ましい。耐圧性向上には曲率半径は小さい方が有利であるが、小さ過ぎると成形加工が困難となるので、上記範囲が望ましい。
【００１０】
また、前記チャックウォールの曲率半径Ｒ_１はＲ_１≧１．８５ｍｍ、曲率半径Ｒ_２はＲ_２≧０．６５ｍｍの円弧部となっているのが望ましく、このような構成にすることによって、より一層効果的に、前記チャックウォールの曲率半径Ｒ_２の外側に凸の湾曲部でのくびれの発生を防止できる。
その場合、前記チャックウォールの曲率半径Ｒ_１の内側に凸の湾曲部と、曲率半径Ｒ_２の外側に凸の湾曲部分の間に、３０°〜６０°傾斜している緩傾斜部を設けることが、前記曲率半径Ｒ_１とＲ_２から成る湾曲部を滑らかに接続する点で望ましい。
その場合、チャックウォールの急傾斜部の高さｈ_３は、前記カール部頂面から２．５〜３．５ｍｍであるのが望ましい。
さらに、センターパネル径と缶蓋外径との比ｋを０．７５＜ｋ≦０．８５の範囲にすると、センターパネル縮径による耐圧性向上を維持しながら、チャックウォールとの係合性を高めることができて望ましい。
【００１１】
【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。
図１は本発明の実施形態に係る缶蓋の要部断面を拡大して示している。
本実施形態の缶蓋１は、センターパネル２、強化環状溝３、チャックウォール４、カール部５からなっている。強化環状溝３は、センターパネル２の周縁部に曲率半径ｒ_１の湾曲部１０を介して接続する垂直或いはほぼ垂直な内側壁１１、半径ｒ_２の下端円弧部１２及び垂直或いはほぼ垂直な外側壁１３からなり、該外側壁１３の上端がチャックウォール４に接続している。強化環状溝の外側壁１３及び内側壁１１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、外側壁１３は軸線に対して外側に０°〜２°、内側壁１１は軸線に対して内側に０°〜２°傾斜しても良い。外側壁１３の高さｈ_２はセンターパネル内面高さｈ_１よりも高く、ｈ_２＞ｈ_１の関係を満たしていなければならず、より望ましくはｈ_１＋ｔ≦ｈ_２≦３．２５ｍｍ（但し、ｔはセンターパネルの板厚）の条件を満たすようにする。具体的には、ｈ_２はセンターパネル内面高さｈ_１よりも０．２３〜１．００ｍｍ高くなるように形成する。
【００１２】
前記チャックウォール４は、前記強化環状溝３の外側壁１３とカール部５間に位置し、第１チャックウォール部１５と第２チャックウォール部１６から成り、前記第１チャックウォール部１５は、外側壁１３の上端に接続する曲率半径Ｒ_１の内側に凸の湾曲部１７と、曲率半径Ｒ_２の外側に凸の湾曲部１８及び両湾曲部を繋ぐ繋ぎ部１９から構成されている。
繋ぎ部１９は、より望ましくは、内側に凸の湾曲部１７と外側に凸の湾曲部１８が直接繋がって形成されるか、或いは内側に凸の湾曲部１７と外側に凸の湾曲部１８とを次第に曲率半径を変化させた１または複数の曲線で繋いで、連続的に内側凸から外側凸に滑らかに変化する曲線で形成するのが望ましい。
尚、前記繋ぎ部１９は、垂直面に対して傾斜した傾斜部としても良く、傾斜部の傾斜角度θ_１は３０°〜６０°、望ましくは４０〜５０°である。３０°以下であるとセンターパネルの縮径効果が得られず、６０°以上である巻締が困難となると共に、耐圧性向上にも不利となる。
【００１３】
また、前記第２チャックウォール部１６は、外側に凸の湾曲部１８と急傾斜部２０から構成され、前記湾曲部１８から滑らかに急傾斜部２０に変化させて形成するのが望ましく、前記急傾斜部２０の傾斜角度θ_２は、３°〜１５°外側に傾斜させるのが望ましく、３゜以下であるとシーミングチャックの嵌合が困難となり、一方、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、巻締がルーズとなる。
そして、前記した第１チャックウォール部１５及び第２チャックウォール部１６により、くびれの原因となる屈曲をなくして曲率変化部の応力集中を緩和し座屈強度を向上させることができる。
【００１４】
第１チャックウォール部１５の湾曲部１７の曲率半径Ｒ_１は、０．６５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲が望ましく、０．６５ｍｍ以下では繋ぎ部が尖がり状となり、応力が集中し易くなり望ましくない。また、曲率半径Ｒ_１の上限は、前記外側壁１３の上端の位置から制限を受け、大きすぎると垂直、或いはほぼ垂直に立ち上がる前記外側壁１３の長さが短くなると共に、曲率半径Ｒ_２の湾曲部１８の形成が困難になるため、２．０ｍｍ以下が望ましい。
また、湾曲部１８の曲率半径Ｒ_２は、第２チャックウォール部１６の急傾斜部２０の傾斜角度と湾曲部１７の曲率半径Ｒ_１から決定される。前記急傾斜部２０の高さｈ_３は、カール部頂面からの垂直距離で２．５〜３．５ｍｍの範囲、缶蓋の高さＨ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く、これにより二次巻締時におけるシーミングチャックの垂直部でのバックアップ性が向上する。
【００１５】
本発明のセンターパネル径Ｄ_１は、缶蓋外径（カール部外径）Ｄ_２との比ｋ（＝Ｄ_１／Ｄ_２）が０．７５＜ｋ≦０．８５の範囲となるように選択する。センターパネル径と缶蓋外径との比ｋが０．７５よりも小さいと、センターパネル外径が缶蓋外径に対して小さくなりすぎ、外側壁１３を強化環状溝３の下端円弧部１０からほぼ垂直に、或いは垂直に立ち上がるように設けることができない。また、チャックウォールの傾斜角も上記限度を超えて大きくしなければならないか、或いは缶蓋高さを高くしなければならない不都合が生じる。一方、ｋが０．８５よりも大きいとセンターパネルの縮径効果が得られない。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係る缶蓋の巻き締め時及び内圧負荷時の要部断面を示し、鎖線の状態が巻き締め時の形状を示し、実践が内圧負荷時（０．７ＭＰａ）の形状を示している。
この図２から明らかなように、本発明の缶蓋の内圧負荷時における形状は、センターパネル２が上方に膨張すると共に湾曲部１０の曲率半径ｒ_１が大となり、その結果、外側壁１３の上端に接続する曲率半径Ｒ_１の内側に凸の湾曲部１７を支点として、環状強化溝３が上方及び径方向内方に移動する。
【００１７】
この時、環状強化溝３を構成する内側壁１１、下端円弧部１２及び垂直或いはほぼ垂直に立ち上がる外側壁１３の内、前記内側壁１１及び下端円弧部１２は、その形状を保ちながら上方に移動する。
一方、外側壁１３は、垂直或いはほぼ垂直状態から急傾斜に変化するが、そのその状態が急傾斜であるため耐圧性が低下することはなく、特に外側壁１３の高さが高い程この傾向が現れる。
また、内側に凸の湾曲部１７が支点となるため、内圧負荷時外側に凸の湾曲部１８でのくびれの発生を効果的に防止できる。
さらに、前記チャックウォール４のカール部と繋がる側が急傾斜部２０であるため、同様に耐圧性が向上し、密封性に優れた缶蓋とすることができる。
【００１８】
以上のように形成された本実施形態の缶蓋は、図３に示すように、急傾斜部作用面２２と緩傾斜部作用面２３とを備えた従来のシーミングチャック２１を有する通常のシーマで巻締可能であり、シーミングチャック２１が缶蓋１に嵌合した状態でチャックウォール４の急傾斜部２０とシーミングチャックの急傾斜部作用面２２との隙間傾斜角αが小さいので、巻締開始時から湾曲部１８を中心としてシーミングチャックと広い接触面積で圧接し、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滑りが生じることなく巻締することができる。
そして、チャックウォール４の急傾斜部２０とシーミングチャックの急傾斜部作用面２２との隙間傾斜角が小さいので、１次巻締終了時には、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２２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。
【００１９】
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、巻締部が緩むことなく強固な巻締が達成できる。
【００２０】
【実施例】
次に実施例として、図１に示す形態の缶蓋、また比較例１として、特表平１１−５０５７９１号公報記載の缶蓋形状を実施例１とほぼ同様の缶蓋外径となるように変更した缶蓋、比較例２として従来の缶蓋を、それぞれ表１に示す各寸法とし、それらの内圧変化とセンターパネルの中央部分の変形量との関係を調べた。その結果を図４のグラフに示す。
尚、図４は実施例と比較例１、２との缶蓋形状の相違点が明確になるように重ねあわせて比較したものであり、実線が実施例１の缶蓋１、１点鎖線が比較例１の缶蓋３０、点線が比較例２の缶蓋３１を表している。
【００２１】
【表１】

【００２２】
前記実施例と比較例１、２の缶蓋における内圧上昇に対するセンターパネル中央部分の変形量は、図５に示すように、本実施例の方が明らかに小さくなっている。特に実施例と比較例２とは内圧が０．１ＭＰａから変形量に明らかな差があり、内圧が高くなるにつれてその差は次第に拡大している。例えば、比較例１が内圧０．３ＭＰａでは約０．３ｍｍ多く、０．５ＭＰａでは約０．５ｍｍに拡大している。また、比較例１と比較すると、内圧が０．３ＭＰａまではセンターパネルの変形量は殆ど同じであるが、内圧が０．４ＭＰａからは明らかに比較例２の方が変形量が多くなっている。以上の結果から本発明の缶蓋が内圧上昇に対するセンターパネルの変形量が少なく耐圧性に優れていることが分かる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、前記強化環状溝の外側壁を下端円弧部から垂直或いはほぼ垂直に立ち上るような構成とすること、及び前記強化環状溝の外側壁の上部端と前記カール部を繋ぐ前記チャックウォールを２以上の曲線と急傾斜部の組み合わせを含む構成とすることによって、両手段がもつ有利な機能を活かして、蓋の形状効果による耐圧性が向上させることができ、蓋のバックリング時の飛び移り変形も少なく、且つ従来の巻締装置でも巻締安定性、密封性を確保でき、缶蓋ブランクの縮径、板厚減少に伴うゲージダウンが可能な缶蓋を得ることができる。
特に前記環状強化溝の外側壁を垂直に、且つセンターパネルよりも高くする手段を用いることにより、顕著に耐圧性、巻安定性、密封性、ゲージダウン等を向上させることができる。
【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】本発明の実施形態に係る缶蓋の巻き締め時及び内圧負荷時の要部断面図である。
【図３】缶胴への第１次巻締前の状態を示す要部断面図である。
【図４】本発明の実施例の缶蓋と比較例１、２の缶蓋とを比較するために重ね合わせた要部断面図である。
【図５】実施例と比較例の缶蓋の内圧力とセンターパネル中央部の変形量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１缶蓋２センターパネル
３強化環状溝４チャックウォール
５カール部１０湾曲部
１１内側壁１２下端円弧部
１３外側壁１５第１チャックウォール部
１６第２チャックウォール部１７、１８湾曲部
１９繋ぎ部２０急傾斜部
２１シーミングチャック２２急傾斜部作用面
２３緩傾斜部作用面
ｈ_１センターパネル内面高さ
ｈ_２強化環状溝の外側壁高さ
θ_１繋ぎ部の傾斜角度
θ_２急傾斜部の傾斜角度
Ｒ_１湾曲部１７の曲率半径
Ｒ_２湾曲部１８の曲率半径
Ｄ_１センターパネル径
Ｄ_２缶蓋外径

Claims

センターパネル、強化環状溝、チャックウォール、及びカール部を有する缶蓋において、前記強化環状溝が下端円弧部から垂直或いはほぼ垂直に立ち上る外側壁を有し、
前記チャックウォールが、前記外側壁の上端に接続する曲率半径Ｒ_１の内側に凸の湾曲部と曲率半径Ｒ_２の外側に凸の湾曲部及び前記両湾曲部を繋ぐ３０゜〜６０゜傾斜した緩傾斜部から成る第１チャックウォール部、及び前記曲率半径Ｒ_２の外側に凸の湾曲部と急傾斜部から成る第２チャックウォール部から成り、
前記外側壁の高さｈ_２はセンターパネル内面高さｈ_１より高く、ｈ_２＞ｈ_１の関係を満たしており、
前記第２チャックウォールの前記急傾斜部は外側に３゜〜１５゜傾斜し、急傾斜部作用面と緩傾斜部作用面とを備えたシーミングチャックを有するシーマーによる１次巻締開始時における前記第２チャックウォールの前記急傾斜部と前記シーミングチャックの前記急傾斜部作用面との隙間傾斜角を小さくするようにしてなり、
且つセンターパネル径と缶蓋外径との比ｋが０．７５＜ｋ≦０．８５であることを特徴とする缶蓋。
前記外側壁の高さｈ_２とセンターパネル内面高さｈ_１は、ｈ_１＋ｔ≦ｈ_２≦３．２５ｍｍ（但し、ｔはセンターパネルの板厚）の関係を満たしている請求項１に記載の缶蓋。
前記強化環状溝の下端円弧部は曲率半径ｒ_２が、０．６５ｍｍ≦ｒ_２≦２．００ｍｍの円弧部となっている請求項１又は２に記載の缶蓋。
前記チャックウォールの曲率半径Ｒ_１がＲ_１≧１．８５ｍｍ、曲率半径Ｒ_２がＲ_２≧０．６５ｍｍの円弧部である請求項１〜３の何れかに記載の缶蓋。
前記チャックウォールの急傾斜部の高さｈ_３は、前記カール部頂面から２．５〜３．５ｍｍである請求項１〜４の何れかに記載の缶蓋。