JP6147845B2 - 端パネル、および二重の継ぎ合わせによってこのような端パネルが設けられる容器本体または容器 - Google Patents

Description

本発明は、端パネルと、二重の継ぎ合わせによってこのような端パネルが設けられる容器本体または容器とに関する。

本発明に従ったタイプの容器は、二重の継ぎ合わせを介して容器本体に接続される端パネルを含む。二重の継ぎ合わせは、本体の縁部に対してパネル縁部をまず配置することにより形成される。第１の動作では、パネル縁部は、本体縁部の上において半径方向外方に湾曲され、次いで、湾曲部と二重の継ぎ合わせの遷移壁とを上方向に形成する。その後、パネル縁部は、容器本体の近くまでまたは容器本体まで半径方向内方に動くように促され、これにより端フックを形成する。これにより、本体縁部は、端パネルのパネル縁部、湾曲部およびその隣接した部分によって形成されるパネルループへと閉じ込められるまたは閉じられる。第２の動作では、パネルループは容器本体に対して押され、これによりパネル縁部は本体縁部と容器本体との間に閉じ込められる。形成された二重の継ぎ合わせにおいて、パネル縁部は端フックを形成し、本体縁部は二重の継ぎ合わせの本体フックを形成する。

パネル縁部およびある程度までの本体縁部が半径方向内方へ動いている間に、その湾曲セクションにおける直径は減少することになる。この直径の減少によって、縁部の金属材料において、接線方向、すなわち、パネル縁部および本体縁部の周囲に沿った方向に圧縮応力が作り出される。圧縮応力は、金属において局所的に欠陥を作り出し、最終的にひだまたはしわができてしまう。

この現象は、より薄い金属端パネルおよび容器本体を使用する場合に、より顕著になる。しわ現象に対する可能なソリューションは、二重の継ぎ合わせの形成であり得、端フック、そして場合によってはさらに本体フックは低減された長さを有し、したがって二重の継ぎ合わせへの距離がより小さい範囲を有する。より短い端フックと場合によってはより短い本体フックとを有するこのような二重の継ぎ合わせでは特に、閉じられた容器の内容が（一時的に）加圧される場合に、漏出の危険性がより高くなる。この内圧によって、容器本体および端パネルに対して内部分割力が生成され、結果として、二重の継ぎ合わせが展開され得る。

パネル縁部は、本体縁部の上に存在するパネルループを形成するために半径方向内方に必ず動かなければならないので、しわは二重の継ぎ合わせに関する本質的な問題である。しわの問題は、端パネルおよび容器本体が薄いほど顕著になるので、二重の継ぎ合わせの圧縮もしくは締付またはシーリングコンパウンドの使用といったコストが増加する追加的措置が取られなければ、薄い端パネルおよび容器本体を用いて信頼性のある二重の継ぎ合わせを作製することはほとんど不可能に思われる。

ＵＳ２，４５５，７３７は、長方形の閉鎖部が設けられる長方形の容器を開示している。この閉鎖部は、パネル縁部を介して容器本体に二重に継ぎ合わせられる。パネル縁部には、パネル縁部の湾曲セクションにおいて、尖ったＶ字形の刻み目が設けられる。これらの刻み目は、非常に深いので、パネル壁の湾曲部と端フックとの間の遷移壁にも存在する。これらの尖ったＶ字形の刻み目は、形成された二重の継ぎ合わせにおいて刻み目の縁部が密着し、刻み目が閉じられて連続的な壁が形成されるように寸法決めされる。この構造は、漏出を回避するように意図される。

しかしながら、この閉じることは、刻み目が完全には閉じられないように制御され得ないので、漏出の危険が残る。さらに、刻み目が過剰に閉じられると、縁部はもはや当接せず重なり合い、周方向の応力につながるとともに、二重の継ぎ合わせの形成およびきつさに干渉する不規則な「ひだになる」変形につながる。これは、刻み目が非円形の端パネルに形成される場合に、より当てはまる。なぜならば、半径が異なり、および／または縁部が真っ直ぐであれば、圧縮応力および／または引張応力は周囲に亘って実質的に一定ではないからである。

さらに、Ｖ字形の刻み目は尖った底端を有する。パネル壁と二重の継ぎ合わせの遷移壁との間の湾曲部の形成の間に縁部が半径方向外方および上方に湾曲されると、このような鋭いＶ形状は応力によってクラック発生の傾向がある。

本発明の目的は、上記の問題へのソリューションを提供することであり、特に非円形の容器本体および容器の端パネルにより薄い材料を使用しつつ信頼性のある二重の継ぎ合わせを作製することを実現可能にすることである。これは、本発明によって、すなわち本発明に従った端パネルによって達成され、当該端パネルは、二重の継ぎ合わせによって容器本体に継ぎ合わせられる端パネルであって、二重の継ぎ合わせは、容器本体と本体フックとによって閉じ込められた端フックを含んでおり、端パネルのパネル縁部が端フックを形成し、端パネルのパネル縁部には少なくとも１つの刻み目が設けられており、パネル縁部は、少なくとも２つの隣接した縁部分を含んでおり、隣接した縁部分の第１の縁部分は第１の半径を有し、隣接した縁部分の第２の縁部分は第２の半径を有するかまたは直線縁部であり、刻み目は、幅対深さの比が約１０〜１５０であり、両方の隣接した縁部分に形成される。

本発明は、端フックを形成することになるパネル縁部の部分にのみ刻み目が設けられる場合に、金属パネル縁部が内方向へ動く間に生成される圧縮応力があまりないまたは実質的になければ、しわが回避され得るという洞察に基づく。したがって、刻み目は、パネル縁部の外側部分に設けられてもよいが、局所化要求を満たすために特定の幅対深さの比を有するべきであり、二重の継ぎ合わせの間に刻み目を完全に閉じる必要はなく、および／または刻み目はパネル縁部の幅の部分に亘って延在するが、それでも漏出およびしわは回避される。この刻み目は、サイズを低減するギャップを形成し、横方向に圧縮され、これにより生成された圧縮応力を十分な程度まで中和する。当該刻み目は効果的に、半径方向内方へ動く間に形成された際に不要となった材料の余りのためのスペースを提供する。圧縮応力の低減によって、しわの発生がより少なくなるかまたは生じない。したがって、本発明は、二重の継ぎ合わせの形状および高さを変更せずに、より寸法の小さい材料を使用して、すなわち、より薄い材料を使用して、二重の継ぎ合わせの作製を可能にする。刻み目のサイズおよび数は、圧縮応力の発生が特定の容器について実質的に回避されるように選択されることは明らかである。

本発明は、圧縮される刻み目を含む二重に継ぎ合わせた容器にのみ組み入れられるのではなく、二重の継ぎ合わせ動作中に圧縮されることになる少なくとも１つの刻み目が縁部に設けられるパネル端および容器本体にも組み入れられる。したがって、本発明の両方の局面を以下に記載し、本発明の容器の好ましい実施の形態をまず記載する。

二重の継ぎ合わせの作製時には、二重の継ぎ合わせにおいて本体フックを形成する本体縁部に、圧縮応力および／またはクラックを形成する引張応力も生じ得る。したがって、本発明に従った好ましい容器は、本体フックには少なくとも１つの周方向の刻み目が設けられることを特徴とする。

圧縮応力は実質的に、二重の継ぎ合わせのあるセクションにおいてのみ生成され、内方向の動きによって直径が低減され、したがって材料の余剰につながる場合には、このようなセクションは湾曲したセクションである。したがって、刻み目は、２つの異なる半径同士の間または半径と直線との間の遷移部に存在する。１つ以上の刻み目が、第１の刻み目の近傍（たとえば１〜５ｍｍ以内）に存在してもよいということは明らかである。

直径の低減による圧縮応力の中和と、余剰の材料の発生とが、異なる半径を有する隣接した縁部分同士の間の遷移部または湾曲縁部分と直線縁部分との間の遷移部にて補償されるということは有益である。二重の継ぎ合わせによって、形成された付加的な材料の範囲に差がある場合に、刻み目が遷移部に存在すると、十分な補償が可能であるということが研究によって示されている。

好ましくは、幅対深さの比は約２０〜１００であり、より好ましくは３０〜８０である。しかしながら、この比は、形成された二重の継ぎ合わせの高さ、したがって端フックの高さにも依存する。したがって、刻み目の高さは、制限され得、一般に約０．１〜０．８ｍｍ、より好ましくは、約０．１〜０．４ｍｍの間で変動する。幅は、一般に約２〜２０ｍｍ、実際に約５〜１５ｍｍといった、形成された付加的な材料に対する補償を可能にするように選択される。狭い刻み目と組み合わせて、相対的に深い刻み目（たとえば約０．３〜０．６ｍｍ）が存在する場合、上記の比は１０〜８０、たとえば３０〜８０であってもよい。

本発明は、第１の半径と第２の半径との比が約０．０５〜０．５の範囲であり、好ましくは約０．１〜０．５の範囲であり、より好ましくは０．１〜０．３の範囲である端パネルによって、最適な結果を提供する。したがって、相対的に異なって湾曲される端パネルおよび対応する容器本体が使用されてもよい。たとえば、端パネルは楕円形状を有する。楕円形状は、異なる半径を有する２つの形状間の遷移部がすべての角について同じである形状である。本発明に従った最適な結果について、刻み目は、第１の（またはより小さな）半径と第２の半径との間の遷移部の各々に形成される。

本発明は、梨形状を有する端パネルといった、あまり規則的でない形状を有するとともに直線形状を備えた少なくとも１つのセクションを有する容器および端パネルにも使用されてもよい。梨形状の容器および端パネルにおいては、半径を有する湾曲セクションと直線セクション（半径無限大）との間に少なくとも１つの遷移部が存在する。したがって、端パネルは、第１の半径と第２の半径との間の遷移部と、半径と直線との遷移部とを含み、刻み目が当該遷移部に形成されることが好ましい。

刻み目の形状は、生成された圧縮応力および歪みが刻み目の横方向の圧縮につながることにより圧縮された刻み目が形成されるような形状であるべきである。したがって、刻み目の形状は、刻み目が形成される縁部の厚さ、湾曲したセクションにおけるまたはそのセクションの近くの位置によって、変動し得る。そのような機能を可能にする如何なる形状も本発明の範囲内にあると考えられる。特定の状況の下では、さらなる特定の形状が好ましくあり得る。刻み目は、刻み目のギャップと縁部との間に尖ったまたは角度のある遷移部を有する、縁部付の刻み目であってもよい。刻み目は、滑らかで均一な二重の継ぎ合わせの形成のために一般に好ましい丸くされる刻み目であってもよい。圧縮応力が刻み目の両側にて生成される場合、対称的な刻み目を使用することが好ましい。他の状況の下では、刻み目は非対称であってもよい、すなわち、その側の両方に対して異なる形状を有してもよい。好ましくは、刻み目は湾曲形状を有する。

本発明の別の局面は、二重の継ぎ合わせを介して端パネルに接続された容器本体に関し、二重の継ぎ合わせは、容器本体と本体フックとによって閉じ込められた端フックを含んでおり、端パネルのパネル縁部が端フックを形成しており、端パネルは、本発明の端パネルである。容器本体は、断面が楕円形または梨形状であってもよい。

本発明の別の局面は、本発明に従った容器を作製する方法に関する。この方法は、容器本体と端パネルとを含む容器を製造し、端壁は、容器本体および本体フックによって閉じ込められる端フックを含む二重の継ぎ合わせを介して容器本体に継ぎ合わせられる。上記の方法は、
ｉ）容器本体を提供するステップと、
ｉｉ）本発明に従ったパネル端を提供するステップと、
ｉｉｉ）少なくともパネル縁部が半径方向内方へ動く間に圧縮応力により刻み目が周方向に圧縮されるように、パネル端を容器本体に二重に継ぎ合わせるステップとを含み、パネル縁部が容器本体上へと折り曲げられた後、端パネルのパネル縁部が端フックを形成し、端パネルのパネル縁部には少なくとも１つの刻み目が設けられ、パネル縁部は、少なくとも２つの隣接した縁部分を含んでおり、隣接した縁部分の第１の縁部分は第１の半径を有し、隣接した縁部分の第２の縁部分は第２の半径を有するかまたは直線縁部であり、刻み目は、幅対深さの比が約１０〜１５０であり、両方の隣接した縁部分に形成されることを特徴とする。

本発明の言及された特徴および他の特徴は、本発明のいくつかの実施形態の以下の記載において、これらの実施形態に本発明を限定する意図なく、さらに記載、議論、および例示される。この点で、添付の図面に対して参照がなされる。

異なって湾曲したセクション同士の間または湾曲セクションと直線セクションとの間の遷移部に刻み目を有する、本発明に従った非円形の端パネルの図である。 異なって湾曲したセクション同士の間または湾曲セクションと直線セクションとの間の遷移部に刻み目を有する、本発明に従った非円形の端パネルの図である。 異なって湾曲したセクション同士の間または湾曲セクションと直線セクションとの間の遷移部に刻み目を有する、本発明に従った非円形の端パネルの図である。 本発明の端パネルが設けられることになる長方形の容器本体の斜視図である。 図４Ａからの部分拡大図である。 二重の継ぎ合わせ方法の図４Ｂにおける線ＶＡ−ＶＡに亘る断面図である。 二重の継ぎ合わせ方法の図４Ｂにおける線ＶＡ−ＶＡに亘る断面図である。 二重の継ぎ合わせ方法の図４Ｂにおける線ＶＡ−ＶＡに亘る断面図である。 本発明に従った刻み目のさまざまな実施形態を示す図である。 本発明に従った刻み目のさまざまな実施形態を示す図である。 本発明に従った刻み目のさまざまな実施形態を示す図である。 本発明に従った刻み目のさまざまな実施形態を示す図である。 本発明に従った刻み目のさまざまな実施形態を示す図である。 本発明に従った刻み目のさまざまな実施形態を示す図である。 本発明の梨形状の容器本体についての斜視図である。 本発明の梨形状の容器本体についての部分拡大図である。 本発明の楕円形状の容器本体についての斜視図である。 本発明の楕円形状の容器本体についての部分拡大図である。

図１は、本発明の楕円形の端パネル１を示す。端パネル１には、隣接した湾曲縁部分３および４に刻み目２が設けられる。湾曲部分３の半径Ｒ１（４５ｍｍ）は、湾曲部分４の半径Ｒ２（２０ｍｍ）と異なり、湾曲部分４の半径Ｒ２（２０ｍｍ）より大きい。刻み目は、半径Ｒ１およびＲ２の間の遷移部５と重なる。

図２は、本発明の長方形の端パネル６を示す。長方形の端パネル６には、隣接した湾曲縁部分７および直線縁部分８に、刻み目２が設けられる。湾曲部分７の半径Ｒ３は、たとえば２０ｍｍである。刻み目２は、湾曲縁部分７と直線縁部分８との間の遷移部９と重なる。

図３は、本発明の梨形状の端パネル１０を示す。梨形状の端パネル１０には、隣接した湾曲部分１１および１２において、湾曲部分１１と直線縁部分１４との間に、刻み目２が設けられる。湾曲部分１１の半径Ｒ４（１５０ｍｍから１９０ｍｍまでの範囲）は、湾曲部分１２の半径Ｒ５（３０ｍｍから５０ｍｍまでの範囲）と異なり、湾曲部分１２の半径Ｒ５（３０ｍｍから５０ｍｍまでの範囲）より大きい。これらの刻み目は、半径Ｒ４およびＲ５の間の遷移部１５と重なる。さらに、刻み目２は、隣接した湾曲縁部分１１および直線縁部分１４に存在する。湾曲部分１１の半径Ｒ４は、たとえば（１７０ｍｍ）である。刻み目２は、湾曲縁部分１３と直線縁部分１４との間の遷移部１７ならびに湾曲セクション１１および１３の間の遷移部１６と重なる。湾曲部分１１の半径Ｒ４（１７０ｍｍ）は、湾曲部分１３の半径Ｒ６（３０ｍｍ）と異なり、湾曲部分１３の半径Ｒ６（３０ｍｍ）より大きい。

図４Ａおよび図４Ｂは、長方形の容器本体１８への長方形パネル６の二重の継ぎ合わせを示す。容器本体１８は、パネル６内に配置され、パネル６の湾曲パネル縁部１９は、容器本体縁部２０から外方向に延在する（図５Ａ参照）。パネル縁部１９は、さらに内方向に湾曲および折り曲げられ、これにより湾曲縁部分７および直線縁部分８（図示せず）ならびにさらに刻み目２（図５Ｂ参照）を含む。その結果、パネル縁部１９は上方向に湾曲し、これにより二重の継ぎ合わせ２１が形成される。図５Ｄは、二重の継ぎ合わせ２１を示しており、当該二重の継ぎ合わせ２１において、当初のパネル縁部７が容器本体縁部１９の上に存在し、容器本体縁部１９がパネル縁部７、湾曲部および遷移壁２２によって形成されるループによって閉じ込められるまたは閉じられる。二重の継ぎ合わせは、刻み目２を含む元々のパネル縁部７によって形成される、いわゆる端フックを含む。端フックは、容器本体１８と、元々の容器縁部２０によって形成される本体フック１０とによって閉じ込められるまたは閉じられる。二重の継ぎ合わせ９の外側には、湾曲部２３を介して端フック７を端パネル６のパネル壁２４に接続する遷移壁２２が存在する。

図６Ａ〜図６Ｅは、本発明に従った刻み目２のさまざまな実施形態を示す。これらの刻み目はすべて、幅Ｗ対深さＤの比が約１０〜１５０の範囲である（図６Ｆ参照）。

図６Ａは、パネル縁部２６に形成された刻み目２５を示しており、刻み目２５は、パネル縁部５の外周部１７に向かうフックまたは角度のある遷移部２７を有する。刻み目２５のＷ：Ｄの比は約３０である。

図６Ｂは、外周部３０に向かって丸くされる遷移部２９を有する刻み目２８を示す。Ｗ：Ｄの比は約４０である。

図６Ｃは、丸くされたまたは湾曲された遷移部３１を有するが非対称の形を有する刻み目３０を示す。このような非対称の形は、矢印３８によって図６Ｃに示されるように、ローラ工具を使用する二重継ぎ合わせ動作が右から外周部３０に沿って行われる場合に有益であり得る。しかしながら、逆方向（図６Ｃにおいて左）から継ぎ合わせることも可能である。

図６Ｄは、一方の側に丸くされた遷移部３４と、左側にフック状の遷移部３５とを有する刻み目３３を示しており、さらに刻み目３３は非対称である。Ｗ：Ｄの比は約５０である。

図６Ｅは、対称的な刻み目３６を示しており、刻み目３６は、丸くされた遷移部３７を有するが図７Ｂの刻み目２８よりも急勾配ではなく、または図７Ｂの刻み目２８より低い深さを有する。Ｗ：Ｄの比は約７０である。

図７Ａおよび図７Ｂは、断面が梨形状である容器本体３８が配置される梨形状の端パネル１０を示す。直線のパネル縁部１４ならびに湾曲縁部１３および１１は、遷移部４０に設けられる。パネル縁部は本体縁部３９を越えて延在する。図５Ａ〜図５Ｃによって示される実施形態に関して論じられたように、二重の継ぎ合わせが形成される。

同様に、図８Ａおよび図８Ｂは、楕円形の端パネル１上に配置される楕円形の容器本体４１を示す。遷移部４０には、刻み目２が設けられる湾曲縁部３および４が存在する。

詳細にかつ実施形態の形で記載しないが、湾曲縁部および直線縁部が、刻み目２の直接的な近傍に、たとえばそこから数ミリメートルに、付加的な刻み目を含んでもよいということは当業者にとって明らかであろう。

本発明に係る方法に従った二重の継ぎ合わせのために使用される材料は、特に、鋼、被覆鋼、スズ板およびアルミニウム合金のような金属である。押出しまたはコラミネーション（co-lamination）によって製造されるラミネート鋼のような、金属およびプラスチックの複合材料も使用されてもよい。製造された容器の直径に依存して、とりわけ缶の直径(can diameter)と、継ぎ合わせ長さのようなパラメータによって特徴付けられる二重の継ぎ合わせのタイプとに依存して、当該鋼またはスズ板の厚さは、０．１４ｍｍから０．３２ｍｍの範囲であってもよく、好ましくは０．１６ｍｍから０．２２ｍｍの範囲内である。アルミニウム合金の場合には、とりわけ缶の直径(can diameter)および二重の継ぎ合わせのタイプと、継ぎ合わせ長さとに依存して、少なくともパネル縁部５のための金属の厚さは、０．１６ｍｍから０．３８ｍｍの範囲であってもよく、好ましくは０．１８ｍｍから０．２８ｍｍである。

刻み目のあるパネル縁部および場合によっては刻み目のある容器縁部を使用することにより、使用される金属の厚さの大きさは少なくとも１０％低減され得、付加的な継ぎ合わせる形状の修正があれば、３０％まで、好ましくは２０％まで低減され得るということが研究および実験によって示された。金属の厚さは容器の直径にも依存するであろうことは明らかである。

Claims (14)

1. 二重の継ぎ合わせによって容器本体に継ぎ合わせられる端パネルであって、前記二重の継ぎ合わせは、容器本体と本体フックとによって閉じ込められた端フックを含んでおり、前記端パネルのパネル縁部が前記端フックを形成し、前記端パネルのパネル縁部には少なくとも１つの刻み目が設けられており、前記パネル縁部は、少なくとも２つの隣接した縁部分を含んでおり、前記隣接した縁部分の第１の縁部分は第１の半径を有し、前記隣接した縁部分の第２の縁部分は第２の半径を有するかまたは直線縁部であり、前記刻み目は、幅対深さの比が約１０〜１５０であり、両方の隣接した縁部分に形成される、端パネル。
2. 前記幅対深さの比は約２０〜１００であり、もしくは約３０〜８０であり、または前記幅対深さの比は約１０〜８０であり、もしくは約３０〜８０である、請求項１に記載の端パネル。
3. 前記第１の半径および前記第２の半径の比は約０．０５〜０．５の範囲であり、もしくは約０．１〜０．５の範囲であり、もしくは０．１〜０．３の範囲である、請求項１または２に記載の端パネル。
4. 前記端パネルは楕円形状である、請求項１〜３に記載の端パネル。
5. 刻み目は、前記第１の半径と前記第２の半径との間の前記遷移部の各々に形成される、請求項４に記載の端パネル。
6. 前記端パネルは梨形状である、請求項１〜３に記載の端パネル。
7. 前記端パネルは、前記第１の半径と前記第２の半径との間の遷移部と、半径と直線との間の遷移部とを含み、前記遷移部に刻み目が形成される、請求項６に記載の端パネル。
8. 前記刻み目は湾曲形状を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の端パネル。
9. 二重の継ぎ合わせを介して端パネルに接続された容器本体であって、前記二重の継ぎ合わせは、前記容器本体と本体フックとによって閉じ込められた端フックを含んでおり、前記端パネルのパネル縁部が前記端フックを形成しており、前記端パネルは、請求項１〜８のいずれか１項に記載の端パネルである、容器本体。
10. 断面が楕円形状である、請求項９に記載の容器本体。
11. 断面が梨形状である、請求項９に記載の容器本体。
12. 請求項９〜１１に記載の容器本体が設けられる、容器。
13. 前記刻み目は、湾曲した底部を有する、請求項１に記載の端パネル。
14. 前記刻み目の全体は、前記容器本体と前記本体フックとによって閉じ込められる、請求項１に記載の端パネル。

Images