JP5290632B2 - 金属缶 - Google Patents

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Description

本発明は、飲料用等に用いられる金属製の缶に関する。
飲料用缶としてアルミニウムやスチールの金属缶が用いられている。かかる金属缶では、円筒形で胴部の直径が高さ方向で一定なストレート缶が一般的であったが、近年、胴部に凹凸模様を形成したり、高さ方向の一部を縮径して凹み部を形成することによって意匠性を高めた金属缶が提案されている(特許文献1〜5参照)。
特許文献1には、缶の内外面から金型で押圧成形を施す、所謂エンボス成形を施した金属缶が記載されている。特許文献2には、胴部を内外面から金型で挟んだ後、弾性を有する内側金型を膨らませる、所謂バルジ成形を施した金属缶が記載されている。特許文献3には、胴部を内外面から金型で挟んだ後、電磁力によって内側金型を膨らませる、または外側金型を凹ませる、所謂電磁成形を施す金属缶が記載されている。特許文献4および特許文献5には、既存のネック加工設備を利用して、胴部に縮径(絞り成形)および拡径を施すことで断面コの字形の凹み部を設ける方法が記載されている。
特開平5−16935号公報 特開平10−94848号公報 特開平9−29370号公報 特開2000−15371号公報 特開2003−305523号公報
金属缶、特に飲料用金属缶には、開栓時の持ちやすさ、飲用時の持ちやすさ、冷却効率といった機能が要求される。しかしながら、上述した加工を施した金属缶はいずれも意匠性を高めることを目的としたものであって、凹み部による機能向上が考慮されていない。
特許文献1のエンボス成形による金属缶は、凹み部の深さが浅いために意匠性が乏しい上に、持ちやすさの点では現行のストレート缶と大差がない。特許文献2および特許文献3に記載されているバルジ成形や電磁成形で形成した凹み部も浅く、缶壁に水滴が付着している場合は却って滑りやすいという欠点がある。特許文献4および特許文献5に記載されている金属缶の凹み部は比較的深いので指を掛けることはできるが、断面コの字形の凹み部の底部が缶軸と平行であるため、凹み部に指を掛けても凹み部内で滑りやすいものあった。
また、いずれの金属缶についても冷却効率という観点から凹み部の形状を設計したものではない。
本発明は、上述した技術背景に鑑み、缶胴の側壁に機能性に富んだ凹み部を有する金属缶の提供を目的とする。
即ち、本発明の金属缶は、下記[1]〜[10]に記載の各構成を有する。
[1]筒状の缶胴の側壁に、底部が断面円弧状に形成された溝状の凹み部が周方向に設けられていることを特徴とする金属缶。
[2]前記凹み部の底部の曲率半径(R)が5〜30mmである前項1に記載の金属缶。
[3]前記凹み部の上部壁と缶軸とのなす角度(θ1)が25〜45°である前項1または2に記載の金属缶。
[4]前記凹み部の缶軸方向における長さ(L1)が15mm以上である前項1〜3に記載の金属缶。
[5]前記凹み部は缶胴の高さ(L2)の中央または中央よりも高い位置に設けられている前項1〜4に記載の金属缶。
[6]前記凹み部が、缶胴の上端よりも30mm以上低い位置に設けられている前項1〜5のいずれかに記載の金属缶。
[7]前記凹み部の最深部における直径(D2)が缶胴の直径(D1)の75〜90%である前項1〜6のいずれかに記載の金属缶。
[8]前記凹み部の缶軸方向における長さ(L1)が缶胴の高さ(L2)の20〜80%であり、該凹み部が缶胴の上端から缶胴の高さ(L2)の10〜40%下がった位置に設けられている前項1〜7のいずれかに記載の金属缶
[9]前記凹み部の厚みは、側壁の他の部分よりも厚く形成されている前項1〜8のいずれかに記載の金属缶。
[10]前記缶胴の直径(D1)が60〜70mmであり、缶胴の高さ(L2)が120〜170mmである前項1〜9のいずれかに記載の金属缶。
上記[1]に記載の発明にかかる金属缶は、側壁に設けられた凹み部の底部が断面円弧状に形成されているので、この凹み部に指を掛けると自ずと最深部に指がはまり込んで上部壁が指止めとなる。このため、この凹み部を指掛かりとして利用することで缶が持ちやすくなり、開栓時のプルタブの引き起こしや飲み口用切込線の破断を容易を行うことができる。また、缶を持ちやすいので、注ぎやすく、また直接飲む場合にも飲み易い。さらに、前記凹み部に空気が流通するので冷却効率が向上する。
上記[2]〜[7]に記載の各発明にかかる金属缶は、特に持ちやすさが優れている。
上記[8]に記載の発明にかかる金属缶は、特に冷却効率が優れている
上記[9]に記載の発明にかかる金属缶は、特に強度が優れている。
上記[10]に記載の発明にかかる金属缶の缶胴は、上述した寸法の凹み部を上述した位置に形成した時に特に高い効果が得られる寸法である。
図1に、本発明にかかる金属缶における缶胴の一実施形態を示す。この缶胴(1)は、有底略円筒形に形成された飲料用の2ピースアルミニウム缶の缶胴であり、上端開口側に延設されたフランジ(15)に缶蓋を取り付ける前の状態を示している。
前記缶胴(1)の側壁(10)において、缶軸(P)方向の中間部に溝状の凹み部(11)が全周にわたって形成されている。この凹み部(11)は、側壁(10)に続く上部壁(12)および下部壁(13)が缶軸(P)に対して傾斜し、底部(14)が曲率半径(R)の断面円弧状に形成されている。
前記凹み部(11)は缶を持つ際に指掛かりとして利用される部分であり、底部(14)が断面円弧状に形成されているために自ずと指が凹み部(11)の最深部にはまり込み、上部壁(12)が指止めとなる。このため、側壁(10)に水滴が付着していても缶を掴み損なうことなく、しっかりと持つことができる。特に、開栓時には缶胴(1)をしっかりと保持することで、プルタブの引き起こしや飲み口用切込線の破断を容易を行うことができる。また、缶を持ちやすいので、注ぎやすく、また直接飲む場合にも飲み易い。
また、販売時に多数の缶が隙間無く陳列されていても、凹み部(11)に指を挿入できるので缶を取り出し易い。さらに、冷蔵庫または温蔵庫内に多数の缶を並べて冷却または暖める際に、冷気または暖気が凹み部(11)を流通するので効率良く冷却または暖めることができる。
また、凹み部(11)で缶を保持して吊す、といった陳列方法も可能である。さらに、凹み部(11)は缶内では凸部となっているので注がれる液体の流れを乱す効果があり、ビール用缶として用いた場合に泡立ち性を高める効果がある。
本発明において、缶胴(1)の直径(D2)や高さ(L2)、凹み部(11)の寸法および位置は限定されないが、上記効果をより良く得るために、以下の寸法および位置が好ましい。なお、フランジ(15)は缶蓋を取り付ける際に巻締められて低くなる部分であるから、図1では、缶胴(1)の高さ(L2)としてフランジ(15)を除く部分の高さを示している。なお、フランジ(15)下に縮径のネッキング加工を施す場合は、そのネッキング部(図示省略)およびフランジを除く部分の高さを缶胴の高さ(L2)とする。
凹み部(11)の底部(14)の曲率半径(R)は5〜30mmが好ましい。曲率半径(R)が5mm未満では指が入り難い。一方、曲率半径(R)が大きくなるほど直線に近くなり、指止め効果が少なくなるので、30mm以下が好ましい。特に好ましい底部(14)の曲率半径(R)は10〜20mmである。
なお、凹み部(11)は、上部壁(12)、底部(14)、下部壁(13)が連続した一つの円弧で形成されても良いし、底部(14)のみが断面円弧状で上部壁(12)および下部壁(14)が平坦であっても良い。また、上部壁(12)および下部壁(14)が底部(14)とは異なる曲率半径の円弧状や段付状であっても良い。
凹み部(11)の上部壁(12)と缶軸(P)とのなす角度(θ1)、即ち上部壁(12)の傾斜角度(θ1)は25〜45°の範囲に設定するが好ましい。25°未満では円弧状の底部(14)内に指が保持されずに缶が滑り落ち易くなり、45°を超えると後述する縮径加工と拡径加工による凹み部(11)の成形に手間がかかって缶胴の量産性が低下する。上部壁(12)の傾斜角度(θ1)の特に好ましい範囲は、35〜45°である。
また、下部壁(13)と缶軸(P)とのなす角度(θ2)、即ち下部壁(13)の傾斜角度(θ2)は上部壁(12)の傾斜角度(θ1)と同一角度にする必要はなく、指止めに影響しないので25°未満であっても良い。図1の缶胴(1)は上部壁(12)および下部壁(13)とを同一角度(θ1=θ2)で傾斜させたものであるのに対し、図2の缶胴(2)は、下部壁(23)の傾斜角度(θ2)を上部壁(22)の傾斜角度(θ1)よりも小さくしたものである。なお、下部壁(23)と傾斜角度(θ2)の上限値は、上部壁(12)(22)と同じく、成形上の理由により45°以下が好ましい。
凹み部(11)の缶軸(P)方向における長さ(L1)は、指を入れ易い長さとして15mm以上であることが好ましく、特に20mm以上が好ましい。凹み部(11)の機能に基づく上限値に規定はなく、缶の意匠性や装飾性の観点から任意に設定すれば良い。
凹み部(11)は、缶の持ちやすさという観点で、缶胴(1)の高さ(L2)の中央または中央よりも上方の高い位置に設けられていることが好ましい。本発明における凹み部(11)の位置は底部(14)の最深部の位置とし、最深部が中央または中央よりも高い位置になるように凹み部(11)の位置を設定する。また、凹み部(11)が上端に近すぎても持ちやすさが損なわれるので、上端から30mm以上低い位置に形成されていることが好ましい。図1および図2において、凹み部(11)(21)の缶胴の上端からの距離は(L3)で示されている。また、冷蔵庫内で冷気は下に溜まるので、中央よりも上方に凹み部(11)を設けて冷気を流通させることで冷却効率を高めることができる。
さらに、冷却効率の向上という観点からは、凹み部(11)の缶軸方向における長さ(L1)を缶胴(1)の高さ(L2)の20〜80%の範囲とし、凹み部(11)の位置(L3)を、上端から缶胴(1)の高さ(L2)の10〜40%下がった位置に設定することが好ましい。特に好ましい凹み部(11)の長さ(L1)は缶胴(1)の高さ(L2)の25〜75%であり、特に好ましい上端からの距離(L3)は缶胴(1)の高さ(L2)の20〜30%である。
凹み部(11)の最深部、すなわち円弧状底部(14)における直径(D2)は缶胴(1)の側壁(10)における直径(D1)の75〜90%が好ましい。凹み部(11)の直径(D2)を75%に縮径すれば十分に指止め部としての機能が得られるので、それ以上の縮径は缶胴の生産効率低下の一因となる。また、前記凹み部(11)の直径(D2)が小さくなるほど缶内で大きい凸部となるので、凸部が大きくなりすぎると液残りが生じるおそれがある。一方直径(D2)が90%を超えると凹み部(11)が浅くなって指が止まりにくくなる。特に好ましい凹み部(11)の最深部の好ましい直径(D2)は缶胴(1)の直径(D1)の80〜85%である。
缶胴(1)の直径(D1)は60〜70mm、缶胴(1)の高さ(L2)は120〜170mmが好ましい。これらの缶胴寸法は、上述した寸法の凹み部を上述した位置に形成した時に特に高い効果が得られる寸法であり、かつ容量約350ml〜500mlの飲料用缶として汎用されている金属缶に対応する寸法である。
上述した凹み部(11)を有する缶胴(1)は、例えば、凹み部の無いストレート缶を製作する工程に凹み部(11)を成形する工程を追加することにより製作することができる。
ストレート缶は、以下の工程で製作される。
カッピングプレスにおいて、円形の板状ブランク材を打ち抜き、さらに絞り加工により浅いカップ状素材を成形する。次いで、ボディメーカーにおいて、前記カップ状素材に対して絞り加工およびしごき加工を施して、側壁を所定厚さに成形する。さらに缶体の底部をドーム状に成形する。次いで、トリマーにおいて、側壁上部の耳部を切り揃える。これにより、有底円筒状の素材が成形される。この缶胴に対して、その後、洗浄、印刷、焼付け、内面塗装、焼付け、ネッキング加工、フランジ成形等が行われる。
本発明の金属缶における凹み部(11)は、上述したフランジ成形等の前に工程を追加して成形する。即ち、図3の左図は、絞り加工およびしごき加工を施して所定厚さのストレートな側壁(10)を成形した有底筒状の素材(30)であり、ストレート缶と共通素材である。この素材(30)を成形する。即ち、図3の中央図に示すように、前記素材(30)の内外に金型(31)(32)を配置して絞り加工により縮径し、さらに図3の右図に示すように、素材(30)の内外に金型(34)(35)を配置し、縮径部分(33)を残して拡径加工することにより凹み部(11)が形成される。あるいはさらに、この凹み部(11)の成形に続いて、ネッキング加工、フランジ成形等を行う。
このように、絞り加工により側壁(10)を縮径すると側壁の厚みが増し、縮径部分(33)を残して拡径加工を行うと厚みの増した部分が凹み部(11)として拡径後も残ることになる。例えば、アルミニウム製の缶胴で厚みが160〜220μmの側壁であれば、凹み部の厚みは175〜240μmとなる。このため、凹み部(11)の厚みは側壁(10)の他の部分よりも厚くなって強度が増し、凹み部(11)を掴んでも凹みにくく、外力によるキズや凹みが付きにくく、突き刺し強度も高くなる。また、凹み部(11)で缶を保持して吊す陳列においても、凹み部(11)の強度が高いことで保持安定性が良い。
なお、凹み部の成形方法は上述した方法に限定されるものではなく、他の方法で製造した場合も本発明に該当する。
本発明の金属缶の材料は何ら限定されない。例えば、アルミニウム缶やスチール缶を例示できる。また、図示例の有底筒状の缶胴を用いた2ピース缶にも限定されず、無底筒状の缶胴を用いた3ピース缶であっても良い。また、金属缶の用途も限定されないが、持ちやすさや冷却効率が良好であることから、飲料用に適している。
〔缶胴の製作〕
缶胴材料としてAA3004を用い、図1および図2に参照される形状の複数種のアルミニウム製缶胴(1)(2)を製作した。
缶胴(1)(2)の直径(D1)は66mmとし、4段のネッキング加工を施し、高さ(L2)は102mm(表1)、143mm(表2)の2種類とした。なお、図1および図2はネッキング部の図示を省略している。また、凹み部(11)(21)の位置や形状は、後掲の表1および表2に示す組合せとした。図1の缶胴(1)は、凹み部(11)の上部壁(12)の傾斜角度(θ1)と下部壁(13)の傾斜角度(θ2)が等しく、図2の缶胴(2)は、凹み部(21)の下部壁(23)の傾斜角度(θ2)が上部壁(22)の傾斜角度(θ1)よりも小さく形成されている。
実施例1〜10、参考例11〜18、実施例19〜24、参考例25、実施例31〜40、参考例41〜48、実施例49〜54、実施例55の缶胴は以下の工程で製作した。まず、カッピングプレスにおいて、円形のブランク材を打ち抜き、さらに絞り加工により浅いカップ状素材を成形した。次いで、ボディメーカーにおいて、前記カップ状素材に対して絞り加工およびしごき加工を施して、側壁を所定厚さに成形し、さらに缶体の底部をドーム状に成形し、図3の左図に示す有底円筒状の素材(30)とした。次に、図3の中央図に示すように、前記素材(30)の内外に金型(31)(32)を配置して絞り加工により縮径し、さらに図3の右図に示すように、素材(30)の内外に金型(34)(35)を6段配置し、縮径部分(33)を残して拡径加工することにより、断面円弧状の凹み部(11)を形成した。凹み部(11)を形成した後、続いてフランジ成形を行い、図1および図2に示す形状の缶胴(1)(2)とした。
なお、図3は図1の缶胴(1)の製造工程を図示しているが、金型を変えれば図2の缶胴(2)も同様の工程で製作することができる。
上記工程において、凹み部(11)(21)を絞り加工により成形することにより、凹み部(11)(21)の厚みが側壁(10)の他の部分よりも厚くなる。本実施例においては、側壁(10)の厚みが190μmであるのに対し、凹み部(11)(21)の厚みは最も厚い部分で208μmである。
一方、比較例1、2は、缶胴に凹み部を成形することなく、高さ方向において直径が一定のストレート缶とした。即ち、図3の左図の素材(30)にフランジ成形したものが比較例1、2の缶胴である。
〔缶胴の評価〕
製作した缶胴(1)(2)について、持ちやすさ、注ぎやすさ、冷却効率の各項目について評価した。
〈持ちやすさおよび注ぎやすさ〉
製作した各缶胴(1)(2)にビールを充填し、別途製作したステイオンタブ付のアルミニウム合金製缶蓋(AA5182製)の周縁を缶胴のフランジ(15)に巻締めて取り付け、飲料入りアルミニウム缶とした。充填量は、缶胴高さ(L2)が102mmの缶は350ml、143mmの缶は500mlとした。
これらの飲料用アルミニウム缶に対し、10人のパネラーに缶の持ちやすさおよび注ぎやすさを評価させた。缶の持ち方、開け方、飲み方、注ぎ方は各パネラーが任意の方法で行うこととし、缶を持ちタブを起こして飲み口を開き、缶から直接飲む動作を行い、開缶時と飲用時の両方の持ちやすさについて評価した。また、注ぎやすさは、開いた缶を傾けて全量をグラスに注ぐ動作を行って評価した。それぞれの評価基準は以下のとおりである。
(持ちやすさの評価基準)
実施例および参考例が比較例よりも「持ちやすい」か「変わらないまたは持ちにくい」かのいずれかで回答させ、「持ちやすい」と回答したパネラーの数で評価した。
◎:8人以上が「持ちやすい」と回答した
○:5〜7人が「持ちやすい」と回答した
△:3〜4人が「持ちやすい」と回答した
×:0〜2人が「持ちやすい」と回答した
(注ぎやすさの評価基準)
実施例および参考例が比較例よりも「注ぎやすい」か「変わらないまたは注ぎにくい」かのいずれかで回答させ、「注ぎやすい」と回答したパネラーの数で評価した。
◎:8人以上が「注ぎやすい」と回答した
○:5〜7人が「注ぎやすい」と回答した
△:3〜4人が「注ぎやすい」と回答した
×:0〜2人が「注ぎやすい」と回答した
〈冷却効率〉
各缶胴の冷却効率を以下の方法で試験した。
各例について、各々9個の缶胴を用い、缶内の液温測定には、超小型温度ロガー(米国 Mesa Laboratories Inc.社製、Micropack III)を用いた。9個のうちの1個の缶胴に22℃の水道水を、高さ(L2)が102mmの缶胴は300g、143mmの缶胴は450gを充填した。水道水を充填した缶胴内に、前記温度ロガーの棒状の先端部が径方向の中心となるように配置し、かつ缶下部(缶胴高さ(L2)の基準となる位置)から先端部までの距離が、缶胴高さ(L2)が102mmの缶胴は60mm、143mmの缶胴は80mmとなるように配置し、アルミニウム合金(AA5182)製の缶蓋を巻締めて密閉した。他の8個の缶胴には、温度ロガーを入れることなく、水道水のみを充填して、同じように缶蓋を巻締めて密閉した。
冷蔵庫の庫内温度を2℃に設定し、庫内に9個の缶を、温度ロガーを入れた缶を中心にして、隣接する缶が接触するように3個×3列に並べ、1時間後の温度変化を観察した。1時間後の比較例との温度差に基づいて3段階で評価した。
◎:比較例よりも2℃以上低かった
○:比較例よりも1℃以上2℃未満低かった
×:比較例よりも低いがその差は1℃未満であった
評価結果を表1および表2に示す。
Figure 0005290632
Figure 0005290632
表1および表2に記載したように、缶胴の側壁に底部が断面円弧状の凹み部を設けることにより、持ちやすさおよび注ぎやすさが改善され、かつ冷却効率も向上することを確認した。
本発明の金属缶は、缶胴の側壁に所定形状の凹み部を設けたことで、従来のストレート缶に比べて持ちやすさが改善された。このため、種々の飲料用缶として利用価値が高い。
本発明の金属缶の缶胴一実施形態を示す断面図である。 本発明の金属缶の缶胴の他の実施形態を示す断面図である。 缶胴の製造工程を示す断面図である
符号の説明
1,2…缶胴
10…側壁
11,21…凹み部
12,22…上部壁
13,23…下部壁
14,24…底部
R…底部の曲率半径
L1…凹み部の長さ
L2…缶胴の高さ
L3…缶胴の上端から凹み部までの距離
D1…缶胴の直径
D2…凹み部の直径
θ1…上部壁と缶軸とのなす角度(上部壁の傾斜角度)
θ2…下部壁と缶軸とのなす角度(下部壁の傾斜角度)

Claims (8)

  1. 筒状の缶胴の側壁に、底部が断面円弧状に形成された溝状の凹み部が周方向に設けられ
    前記缶胴の直径(D1)が60〜70mmであり、前記凹み部の缶軸方向における長さ(L1)が缶胴の高さ(L2)の20〜80%であり、該凹み部の底部の最深部が缶胴の上端から缶胴の高さ(L2)の10〜40%下がった位置に設けられていることを特徴とする金属缶。
  2. 前記凹み部の底部の曲率半径(R)が5〜30mmである請求項1に記載の金属缶。
  3. 前記凹み部の上部壁と缶軸とのなす角度(θ1)が25〜45°である請求項1または2に記載の金属缶。
  4. 前記凹み部の缶軸方向における長さ(L1)が15mm以上である請求項1〜3に記載の金属缶。
  5. 前記凹み部の底部の最深部が、缶胴の上端よりも30mm以上低い位置に設けられている請求項1〜のいずれかに記載の金属缶。
  6. 前記凹み部の最深部における直径(D2)が缶胴の直径(D1)の75〜90%である請求項1〜のいずれかに記載の金属缶。
  7. 前記凹み部の厚みは、側壁の他の部分よりも厚く形成されている請求項1〜のいずれかに記載の金属缶。
  8. 記缶胴の高さ(L2)が120〜170mmである請求項1〜のいずれかに記載の金属缶。
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