JP5706068B2 - 缶のための缶端およびそのような缶 - Google Patents

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Description

この発明は開けやすい缶などの缶のための缶端、および少なくとも1つのそのような缶端が設けられるそのような缶に関する。
そのような缶は、飲料用缶および食品用缶として使用するためのものである。
一般的に、飲料用缶は薄壁である(0.04〜0.15mm)。そのような飲料用缶は、内部で増強された圧力によって(充填および密封後に)強度を得る。その程度まで、缶にはガス発生材料が充填され与えられる。密封後、ガスが形成されて内部で圧力が増強される。
一般的に、食品用缶には、低温殺菌または消毒工程にかける必要があり得る食品が入れられる。したがって、そのような工程の間は圧力増強は一時的なものであり得る。しかし、望ましくない状況により、細菌が成長して、食品用缶が充填および密封された後に内部で圧力が増強され得る。
食品用缶および飲料用缶の両方に関して、そのような缶を不適切に処理し、充填し、取扱うと、一時的または連続的に圧力が増強され得、特に上端および/または底端における缶密閉部が変形し得る。したがって、缶を中身材料で充填しすぎること、高すぎる処理温度、不十分な冷却作業、不十分な缶内の真空引き、中身の処理前の腐敗、缶金属と中身との間の望ましくない反応によるガス形成による水素ガスなどのガス形成、および誤った取扱いによる缶に対する衝撃は、連続的または一時的な圧力増強をもたらし得る。これらの圧力増強により、圧力増強に依存した程度にまで缶端が変形し得る。
缶端の局所的な歪みの1つの形態は座屈またはひだとりであり、これにより、さら穴および合せ目領域内へ延在し得る局所的な歪みがもたらされる。膨出部分はさらに、缶の外周を越えて局所的に延在し得る。より高い圧力増強により、膨らんだり、いわゆるスプリンガー(迫元)が形成されさえし得る。そのような膨らみは、通常の缶端位置に押し戻され得る。大きな打撃を加えると、缶の一端または両端が重度におよび恒久的に膨らみすぎてしまう。
この点に関して、缶端は、圧力増強によって凹状の缶端が凸状形態にひっくり返るように設計され得る(たとえばEP 0 906 222を参照)。
この発明の目的は、体積膨張を管理しつつ従来の缶端より高い内圧を支える、開けやすい缶などの缶のための缶端を提供することである。本発明の缶端は、圧力増強による歪みに対する缶の耐性が改良されているような形態を有する。たとえば、直径が45〜260mmにわたる本発明に係る缶端が設けられる缶は、2バールより上、好ましくは3〜4バールより上または5バールより上までも増強された圧力に耐え得る。しかし、予め設計された圧力増強を超えた場合は、缶端は歪むことになり、しかし、その形態が凹状形態から凸状形態に変わるようにではなく、その形態に不規則な歪みが設けられるように歪むことになる。したがって、消費者は不規則に座屈されたまたはひだとりされた缶端から、中身が駄目になっている可能性があり口にすべきではないことを認識し得る。
本発明に係る缶端の形態および形状は、好ましくは缶の密閉部および/または本体の最小の厚みで高い耐圧性および/または膨張が得られるように設計された形態および形状を有する。耐圧性は、缶端および/または缶が、圧力増強による一時的な変形を受け得るようなものである。そのような変形によって、缶の内部体積を一時的に増加させることができ、実際の圧力を最小限に抑えることができる。またそのような変形によって、充填、密封、処理および貯蔵中の異なる段階において、外形性質を監視する従来の検出器システムを用いて本発明に係る缶を検査することができる。したがって、缶の内圧が低すぎるか高すぎるかを検査する機会が与えられる。これにより、加圧プロセスにおける缶の密封に関する関連情報が与えられることになり、腐敗による漏れまたは圧力上昇による望ましくない圧力損失を検出することができる。
この発明は実験結果に基づいた先見性の結果であるため、缶端を特定的に成形し、寸法決めすることにより、上記の目的が果たされ、上述の欠点が実質的に克服される。
したがって、本発明は、開けやすい缶などの缶のための缶端であって、中央パネルと、缶の本体と接続するための缶端半径と、移行壁を介して缶端半径に接続され、パネル壁を介してパネルに接続されるさら穴とを備え、パネル壁角度(A2、P2)は2°〜45°であり、パネル半径(R4)は0.5mmより大きく、パネル深さ(H2)は1mm〜7mmであり、さら穴半径(R3)は5mmより小さい、缶端を提供する。
パネル壁角度A2、P2は2°〜45°の範囲内で選択される。より低い角度で接続すると、缶端を本体上に継ぎ合せることが困難であるか、または問題となり得る。45°を超える角度では、圧力性能に悪影響が及ぶことになる。
パネル半径R4は0.5mmより大きい。0.5mmより小さいと、金属上に塗布されるラッカーが金属形成中に損傷する可能性がある一方で、パネルに向かう隣接領域における小さなひだに対する耐性が不十分である。パネル半径R4は好ましくは1.0〜1.5mmの範囲内で選択される。2mmより大きいパネル半径R4では強度が低下し得、これにより、さら穴に向かう領域内にひだとりおよび座屈が発生し得る。
パネル深さH2は1mm〜7mmの範囲内にある。パネル深さH2が1mmより小さいと、パネル壁角度A2、P2が大きくなりすぎてしまう。これは耐圧性に悪影響を及ぼすことになる。パネル深さH2が7mmを超えると、パネル壁角度P2が小さくなりすぎてしまい、耐圧性がもはや影響を受けなくなる。
缶底部用の缶端については、最適なパネル深さH2は2〜5mmの間であり、上側密閉部については最適なH2は2.0〜2.5mmである。
さら穴半径R3は5mmより小さいべきである。そうでなければ、強度が不十分となってしまう。0.5mmより小さいさら穴半径R3では、金属形成中にラッカーに亀裂が入り得る。
缶底部については、さら穴半径R3は好ましくは0.5〜1.5mmの範囲内にある。缶蓋については、最適なさら穴半径R3は0.5〜0.7mmである。
上述の寸法および構造を有する本発明に係る缶端は、(一時的な)弾性変形と合わさったより高い内圧を支えるように改良されることになる。ひだおよび座屈は、より高い内圧で、かつ局所的な予め定められた場所に現れることになる。さらに、開けやすい端の場合の早い段階での座屈または破裂が回避され、かつ(高い内圧により)破壊前に最大30cm3の全缶体積膨張(缶直径73mmで)が許容される。一般的に、耐内圧性は少なくと
も2バール以上、頻繁に3〜4バール以上、および5バール以上にさえ及ぶ。これは、実際の直径が73mm、83mmおよび/または99mmなどの、一般的に直径45〜260mmであり、好ましくは52〜153mmの範囲内にある缶に当てはまる。
最適な圧力性能のために、パネル壁角度A2、P2は5°〜35°であることが好ましい。
パネル半径R4を1.0〜1.5mmの、またはさらに1.25〜1.5mmの好ましい範囲内で選択すると、形成されるひだは小さくなり、座屈も小さくなる。
最適に、パネル深さH2は2.0〜2.5mmの間で選択される。
1つの一般的な実施例によると、本発明に係る缶端は、缶のための缶底部である。そのような缶底部においては、缶端半径は缶の本体に接続され、最終的な缶の足を形成する。本発明に係る缶底部の実施例によると、足の端足半径R2は5mmより小さく、好ましくは0.5〜1.5mmである。端足半径R2の上限は、軸荷重が輪郭の折り返しを発生しないようなものである。したがって、この缶底部により、軸荷重に対する変形可能性が低くなる。さらに、この缶端が、充填缶の熱処理にかけられる缶に用いられる場合、好ましくはその本体壁に転がりビードが設けられる缶であれば、本発明に係る密閉部によって連続調理器具での使用が可能となる。これらの適用例および取扱い条件のために、端足半径R2は0.5〜1.5mmの範囲内にあることが好ましい。
本発明に係る缶底部の好ましい実施例によると、足の足半径R13は5mmより小さく、好ましくは0.5〜1.5mmである。好ましくは、1〜7mmの、好ましくは2〜5mmの範囲内の足高さH11との組合せて、この缶底部によって充填缶、特に開けやすい上側密閉部が設けられる缶の積み重ねが改良され、完璧にすらなる。特に、上の缶の荷重が、缶蓋を缶本体に接続している合せ目の頂部上にあり、缶蓋のタブに対する過度の摩耗を防止することによって、缶蓋の望ましくない開口を防止することができる。
なお、缶底部の足は、外側の足半径R14を有し得る。外側の足半径R14の寸法は、足半径R13と端足半径R2との間の距離に依存する。
また、性質および耐内圧性ならびに/またはさまざまな缶直径および壁厚みにおける膨張の許容値は、ユニット深さ(H1)が2〜10mmであり、好ましくは5〜7mmであるときにさらに改良され得る。
缶端にはパネル外側リングが設けられることが好ましい。そのようなパネル外側リングは、ひだ形成に対する敏感さを低減させることになる。
缶底部について、缶底部においてはパネル外側リング傾斜(A3)は0°〜35°であり、パネル外側リング幅(L1)は0〜15mmであることが好ましい。パネル外側リング傾斜A3は最大35°であり得る。最小のA3は約1°である。好ましくは、パネル外側リング傾斜A3は2°〜20°にわたる。パネル外側リング幅L1は最大15mmである。改良された性質のための最小のパネル外側リング幅は、約0.5mmまたは1mmから始まる。好ましくは、L1は1〜5mmの範囲内にある。
この発明に係る他の一般的な実施例によると、本発明に係る缶端は缶蓋である。これは、開けやすい缶蓋か、または缶を開けるための道具を必要とし得る他の種類の缶蓋であり得る。
最適な性質のために、本発明に係る缶蓋のユニット深さ(H1)は5〜7mmである。
缶蓋にパネル外側リングが設けられる場合、缶蓋においてパネル外側リング傾斜(P3)は0°〜35°であり、パネル外側リング幅(L1)は0〜15mmであり、好ましくは1〜3mmであり、より好ましくは1〜2mmであることが好ましい。缶蓋のためのパネル外側リング幅L1は15mmより小さく、最小幅は約0.5mmである。缶蓋のための外側リング幅L1についての好ましい範囲は1〜3mmであり、より好ましくは1〜2mmである。
本発明に係る缶蓋のパネル外側リング傾斜P3は、好ましくは最大35°である。最小傾斜P3は0.5°より、より好ましくは1°または2°より始まる。一般的な範囲はしたがって0.5°〜35°であり、好ましくは2°〜20°である。
缶蓋および缶底部の両方において、移行壁との角度があり得る。この足壁角度A1は0°〜45°、好ましくは2°〜35°にわたる。
リングが設けられる場合、パネル外側リングL1の幅は約0.1から0.2mmより大きい。リングが設けられる場合、パネル外側リングには切込線が設けられ得る。好ましくは、切込線はさら穴に近いよりもパネル中央に近くなるように位置しており、耐破裂性のために最適となっている。
好ましくは、パネルリングは、より高い内圧でも缶端の形態および構造があまり歪まないような傾斜A3、P3を有する。パネルリング傾斜A3、P3は最大35°であり得、これによりひだの形成が減少する。好ましくは、パネルリング傾斜A3、P3は2°〜20°の範囲内にあり、これによりパネルに、内圧増強による歪みが最も小さいよく丸まった形状が与えられる。
本発明に係る缶端は、開けやすい缶のための開けやすい缶端であり得る。したがって、缶端の切込線によって規定される予め形成された開口部を介して缶を開けるために、缶端には開口タブが設けられることが望ましい。
本発明の他の局面によると、本体および上述のような本発明に係る少なくとも1つの缶端を備える缶が提供される。本発明に係る缶の1つの実施例では、本体は両端において、本発明に係る缶端が設けられ得る。他の実施例では、缶蓋のみが本発明に係る缶端である。缶底部または缶蓋は缶の本体と一体化され得、DWI、DRDおよび(深)絞りなどのいずれかの従来のプロセスによって形成され得る。他の実施例では、缶に、本体および缶蓋および本発明に係る缶端である缶底部が設けられ得る。
本発明に係る他の好ましい缶は、上述のような缶蓋(好ましくは開口タブおよび協働する切込線を有する)、および上述のような他の缶蓋(開口手段は設けられていないが缶底部として機能する)からなる。したがって、その設計のため缶底部として機能する缶蓋のほうが半径が大きく、したがって耐内圧性および弾性範囲内のさらなる膨張の許容がより良好であるという利点が得られる。他の実施例によると、缶には、本発明に関して上で説明したような缶蓋および缶底部が設けられる。缶端のいずれかは缶の本体と一体化され得る。他方の缶端は、継ぎ合せなどの従来の技術によって缶の本体に接続される。
この発明に係る缶端および缶の上述および他の特徴および特性が、例示のために与えられ、かつこの発明を如何なる程度にも限定することを意図しないいくつかの実施例によってさらに例示される。特に、缶は開けやすい端を有して例示されるが、もちろんそのような缶は、1つ以上の衛生的な端またはより一般的に開けにくい端を用いても実現され得る。これらの実施例は添付の図面を参照して説明される。
図1は本発明に係る缶蓋または缶底部1を示す。缶端は、中央パネル2と、たとえば継ぎ合せによって缶の本体と取付けるための缶端半径またはカール部3とを有する。缶端1はさらに、移行壁5を介してカール部3の合せ目パネル6に接続されるさら穴4を備える。さら穴4は、パネル壁7を介してパネル2にも接続される。
パネル壁角度P2は、垂直線9に対するパネル壁7の傾斜8によって決定される。パネル半径R4は、パネル壁7とパネル2との間の接続曲率を決定する。さら穴半径R3は、パネル壁7とチャック壁5との間の区分の内部曲率を決定する。最後に、パネル深さH2はさら穴の下側とパネル2との間の距離であり、ユニット深さH1は合せ目パネル6とさら穴の下側との間の距離である。
缶端1において、パネル壁角度P2は15°であり、パネル半径R4は1.30mmであり、パネル深さH2は2.3mmであり、さら穴半径R3は0.6mmである。
図2は本発明に係る他の缶端10を示す。
図1の缶端1と比較して、パネル壁角度P2が増大している。パネル半径R4およびさら穴半径R3も増大している。パネル深さも減少している。
図2に示されるように、缶端10にはさらに、パネル2の周縁にあり、かつパネル壁7を介してさら穴4に接続されるパネル外側リング11が設けられる。外側リング11は1mmの幅L1を有し、切込線12が設けられる。パネル外側リング11は、水平線に対する傾斜を有する。このパネル外側リング傾斜P3は20°である。
缶端10の寸法は、パネル壁角度P2=30°、パネル半径R4=0.8mm、パネル深さH2=1.2mm、さら穴半径R3が0.9mm、およびパネル外側リング幅L1が1.5mmである。
図3は本発明に係る缶端14を示す。図2に図示される缶端10と比較して、パネル壁角度P2は10°であり、パネル半径R4は1.8mmであり、パネル深さH2は2.4mmであり、さら穴半径R3は0.6mmである。さらに、外側リング幅L1は1.5mmであり、外側リングパネル傾斜P3は10°である。
以下の表は、金属範囲および金属テンパーに依存した、(鋼鉄製の)缶端1、10および14の耐座屈性を示す。
Figure 0005706068
図4は本発明に係る缶を示す。缶15には、本体16と、より大きな壁の厚みを有する一体化された凹状の缶底部16と、図1に係る継ぎ合された缶端18(それぞれ図2および図3の缶端10または14を適用してもよい)とが設けられる。缶端18のパネル19には、リベット21を介してパネル19に接続される開口タブ20が設けられる。パネル19にはさらに、円形の切込線22が設けられる。したがって、缶15は飲料用および/または食品用中身のための開けやすい缶である。
図5は図4の缶をより大きい尺度で示す。密封容器15内の望ましくない圧力発達により、さら穴とパネルとの間の領域内に座屈部23が局所的に(周縁の一部の上に)形成される。図示されるように、缶端18の他の領域は歪んでいない。
図6は、缶の本体に一体接続される本発明の缶底部24を示す。缶底部24は中央パネル25を備え、これには外側パネルリング26が設けられ、これはパネル半径27を介してパネル壁28に接続され、これはさら穴半径29を介して移行壁30に接続される。移行壁30は、端/足半径31を介して本体壁32に接続される。缶底部24の詳細は図7および図8に示される。
外側半径R14の最小値は、足半径R13と端足半径R2との間の距離に依存する。
以下の表は、壁厚みが0.22mmで、ユニット深さH1およびパネル深さH2に依存する、図6〜図8の缶端24の耐座屈(耐圧)性を示す。
Figure 0005706068
Figure 0005706068
図9は本発明に係る代替的な缶底部33を示す。この缶底部33は、パネル半径35に直接接続されるパネル34を備える。したがって、このパネル34はパネルリングを備えていない。
図10は、本発明に係る缶底部36のさらに他の実施例を示す。この実施例では、缶端/足半径31は缶の本体壁32に直接接続される。したがって、この缶底部36は、足半径R13および外側足半径R14(図7を参照)を備えていない。
図11は、図8の缶底部24と比較した缶底部37の形態のさらに他の代替的な実施例を示しており、缶底部37は本体壁32内に、連続調理器具内での処理中に、缶底部37が設けられる密封缶を案内するための転がりビード38を備える。
図12は本発明の缶底部39の他の実施例を示す。この缶底部39は、本体壁32と、移行またはチャック壁30およびさら穴半径29を介してパネル壁28に接続される缶端/足半径31とを備える。パネル壁28は、パネル半径27を介して中央パネル40に接続される。図6の缶底部24と比較して、このパネルは、図4の缶15について図示されるような(本発明に係らない)一体缶底部17としての凸型形状を有する。
図13は、缶蓋43および一体缶底部44が設けられる本体壁42を備える缶41を示す。缶蓋43は、図3に示されるような缶蓋14である。缶蓋14は合せ目45によって本体壁42に接続される。缶蓋14には、パネル外側リング11に形成される切込線12によって規定される開口部を介して缶41を開けるための開口タブ46が設けられる。缶底部44は、缶蓋として図1に提示されるような缶端1であるが、本体壁42内に一体成形される。缶端1は、パネル壁7およびさら穴4および移行壁5を介して、本体壁42に一体接続されるカール部または缶端半径3に接続される、パネル2を備える。
図14は本発明に係る他の缶47を示す。これは、図4に示される缶15の代替肢である。この代替肢では、缶底部48は図6に示されるような缶底部24によって形成される。
図15は、図13の缶44の代替肢である、本発明に係る他の缶49を示す。この場合、缶底部50は、図12に図示されるような缶底部39の形状を有する。
最後に、図16は、缶蓋54および缶底部52が両方とも缶本体53に継ぎ合された、本発明に係る缶51を示す。
なお、さまざまな缶端構造を形成するためのさまざまなダイを用いて円板形金属部から絞り加工することにより、さまざまな缶蓋および缶底部が標準的な技術によって製造され得る。各缶端は、所望のとおり缶蓋および/または缶底部として用いられ得る。
用いられる金属は、アルミニウム、鋼、めっき鋼などのいずれかの好適な金属製であり得る。金属には、食品用および飲料品用缶に従来用いられているように、ラッカーまたはプラスチック層の形態のコーティングが与えられる。
本発明に係る缶蓋の部分断面図である。 本発明に係る缶蓋の部分断面図である。 本発明に係る缶蓋の部分断面図である。 本発明に係る缶蓋が設けられる缶をより小さな尺度で示す図である。 内圧増強による局所的なひだとりされたまたは座屈領域を有する缶の缶蓋をより大きな尺度で示す図である。 本発明に係る缶底部の断面図である。 図6のVIIおよびVIIIの詳細を示す図である。 図6のVIIおよびVIIIの詳細を示す図である。 図7の缶底部の代替的な実施例を示す図である。 図8の缶底部の代替的な実施例を示す図である。 図8の缶底部の代替的な実施例を示す図である。 図6の缶底部の代替的な実施例を示す図である。 図3の缶蓋および図1の缶底部としての缶蓋(缶本体に一体成形される)が設けられる、本発明に係る缶の断面図である。 缶底部として図6の缶底部を有する、図4の缶の代替肢としての本発明に係る缶を示す図である。 図3に係る缶蓋および図12に係る缶底部が設けられる本発明に係る缶を示す図である。 2つの缶端が缶本体に継ぎ合された本発明に係る缶を示す図である。

Claims (19)

  1. 開けやすい缶などの缶のための金属製缶端であって、
    平坦状または凹状の中央パネル(2)と、
    缶の本体と接続するための、半径方向の缶端区域と、
    移行壁(5)を介して前記缶端区域に接続され、断面が直線状のパネル壁(7)を介して前記中央パネル(2)に接続される、ただ1つのさら穴(4)とを備え、
    前記パネル壁(7)の垂直線(9)となす角度(A2、P2)は2°〜45°であり、
    前記パネル壁(7)と前記中央パネル(2)との間は、1.0〜1.5mmの曲率半径(R4)を有する曲面区域のみで接続され、
    前記さら穴の頂部からの中央パネルの深さ(H2)は1mm〜7mmであり、
    前記さら穴の頂部の曲率半径(R3)は0.5mm以上であり、かつ5mmより小さく、前記さら穴の頂部の前記曲率半径(R3)は、前記パネル壁(7)と前記移行壁(5)との間の区分の内部曲率を決定し、
    前記中央パネル(2)は、前記曲面区域に隣接する外周にパネル外側リング(11,26)を含み、該パネル外側リング(11,26)が水平線に対して2°〜20°の単一の傾斜角度(A 3 ,P 3 )を有し、前記パネル外側リングの幅(L 1 )が0.5mm〜15mmである、缶端。
  2. 前記パネル壁(7)の垂直線(9)となす角度(A2、P2)は5°〜35°である、請求項1に記載の缶端。
  3. 前記缶端は缶底部であり、前記缶端半径は足を形成し、前記足は、5mmより小さいか、または0.5〜1.5mmである端足半径R2を有する、請求項1または2に記載の缶端。
  4. 前記さら穴の前記曲率半径(R3)は0.5〜1.5mmである、請求項3に記載の缶端。
  5. 前記中央パネルの深さ(H2)は2〜5mmである、請求項3または4に記載の缶端。
  6. 足半径(R13)は5mmより小さいか、または0.5〜1.5mmである請求項3〜5のいずれかに記載の缶端。
  7. 足高さ(H11)は1〜7mmであるか、または2〜5mmである、請求項3〜6のいずれかに記載の缶端。
  8. ユニット深さ(H1)は2〜10mmであるか、または5〜7mmである、請求項3〜7のいずれかに記載の缶端。
  9. 前記パネル外側リング幅(L1)は1〜5mmである、請求項1に記載の缶端。
  10. 前記缶端は缶蓋である、請求項1または2に記載の缶端。
  11. 前記中央パネルの深さ(H2)は2.0〜2.5mmである、請求項10に記載の缶端。
  12. 前記さら穴の頂部の曲率半径(R3)は0.5〜0.7mmである、請求項10または11に記載の缶端。
  13. ユニット深さ(H1)は5〜7mmである、請求項1012のいずれかに記載の缶端。
  14. ネル外側リング幅(L1)は1〜3mmであるか、または1〜2mmである、請求項1013のいずれかに記載の缶端。
  15. 本体と、
    請求項1〜14のいずれかに記載の少なくとも1つの缶端とを備える、缶。
  16. 請求項1014のいずれかに記載の缶端である缶蓋、または、請求項3〜のいずれかに記載の缶端である缶底部を備える、缶。
  17. 前記缶は、缶蓋と、缶底部としての他の缶蓋とを備える、請求項15または16に記載の缶。
  18. 前記缶は、缶蓋および缶底部を備える、請求項15または16に記載の缶。
  19. 前記缶蓋または缶底部は、前記缶の前記本体と一体化される、請求項1518のいずれかに記載の缶。
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