JP6748406B2 - キャッピング方法 - Google Patents

Description

ねじ山が形成された口金部を有するボトル缶に金属製キャップをキャッピングするためのキャッピング方法に関する。

リシール可能な金属製キャップを備えたボトル缶が広く使われるようになっている。このボトル缶の口金部には雄ねじ部が形成されており、その口金部にキャップ材を被せた状態で、キャッピング装置（キャッパ）によりキャッピング加工を施すことにより、すなわち、キャップ材の外周面に雄ねじ部のねじ山に沿ったねじ山を成形することにより、ボトル缶の口金部にキャップが被着され、キャッピングされる。

キャップが被着されるボトル缶は、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、アルミニウム合金板を絞り加工及びしごき加工（ＤＩ成形）により底板部と円筒状側面部とが一体となった筒体に成形し、その開口部を縮径して肩部を形成するとともに、この肩部の上端に形成される小径の首部よりも上方部分に、ねじ成形のための拡径した筒状部を形成した後、この筒状部にねじ成形加工を施し、開口端部にカール部形成加工を施す等により製造される。

ところで、上記のようにして製造されるボトル缶は、その製缶時や口金部にキャップを巻締める際に、缶軸方向に荷重がかけられ、ボトル缶に加えられる缶軸方向の荷重が過大であると、ボトル缶の口金部が楕円に変形し、さらには首部や肩部に座屈が生じることが問題となっていた。
この点、特許文献１には、肩部上端に凹部を設けることによってボトル缶の半径方向及び軸方向の強度向上を図る技術が開示されている。また、特許文献２には、ボトル缶を部分的に薄肉化することで、変形、座屈が生じない強度を維持する技術が開示されている。

特開２００１‐２１３４１６号公報 特開２０１２‐１９２９８４号公報

ところが、ボトル缶のさらなる薄肉化が進められており、キャッピング時に加えられる荷重により、ボトル缶の口金部及びキャップに生じる変形が顕著なものになってきている。このように口金部及びキャップに変形が生じた場合、キャップ開閉時の抵抗（トルク）が大きくなる。そして、一度開栓されたキャップを閉栓するリシールの際に、その大きくなった抵抗によって使用者が閉栓されたものと勘違いし、途中で閉栓動作を止めてしまうことで、内容物の漏れが発生することが問題となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、薄肉化されたボトル缶へのキャップのキャッピング時に生じる口金部の変形を抑制できるキャッピング方法を提供することを目的とする。

本発明のキャッピング方法は、有底筒状の胴部と、該胴部の上端から縮径されて形成される肩部と、この肩部の上端に形成される小径の首部と、該首部よりも上方部分に形成される口金部とを有するとともに、該口金部に雄ねじ部と該雄ねじ部の下方に膨出する顎部とが形成されたボトル缶の該口金部に、天面部と筒部とを有する有底筒状のキャップ材を被せて、前記キャップ材の外周面を前記口金部に押し付けることにより、前記雄ねじ部に対応する雌ねじ部と前記顎部に圧着されるフレアーとを成形して、該口金部にキャップを被着するキャッピング工程を有し、前記キャッピング工程において、リング状の拘束具を前記口金部側から装着することにより、前記胴部のストレート部のうちの少なくとも前記肩部の縮径開始部を含む帯状の範囲をその全周又は部分的な隙間をあけて拘束した状態を維持するとともに、前記肩部上端の半径方向内側に向かって屈曲する肩押さえ部を周方向に沿って拘束した状態に維持することを特徴とする。

キャッピング工程において、上述したように、キャップの巻締め位置である口金部から離れた位置にある胴部のストレート部のうちの少なくとも肩部の縮径開始部を含む帯状の範囲を拘束した状態を維持することで、缶軸方向に大きな荷重が作用した際のボトル缶の変形を抑制することができる。この場合、上記範囲内においてボトル缶の全周を拘束することが最も望ましい形態ではあるが、全周ではなく部分的な隙間を有する場合であっても、キャッピング時に生じるボトル缶の変形を十分に抑制することができる。したがって、本発明における胴部のストレート部のうちの少なくとも肩部の縮径開始部を含む帯状の範囲を拘束した状態を維持することとは、キャッピング時に生じるボトル缶の変形を回避できる程度の範囲において、胴部のストレート部の帯状の範囲を拘束することで足りる。
このように、キャッピング工程において、胴部のストレート部のうちの少なくとも肩部の縮径開始部を含む帯状の範囲を拘束した状態に維持することにより、ボトル缶の変形を抑制できることから、本発明のキャッピング方法により薄肉化されたボトル缶にキャッピングを行う際にも、ボトル缶の口金部及びキャップに生じる変形を抑制することができる。
また、キャッピング工程において、胴部のストレート部のうちの少なくとも肩部の縮径開始部を含む帯状の範囲を拘束した状態に維持することに加えて、肩押さえ部を周方向に沿って拘束した状態を維持することで、缶軸方向に大きな荷重が作用した際の変形抑制効果をさらに高めることができる。

本発明のキャッピング方法の前記キャッピング工程において、前記リング状の拘束具は、ポリエチレンテレフタレート樹脂又はダイス鋼からなるとよい。

本発明のキャッピング方法において、缶軸方向の圧縮に対する座屈強度が１４００Ｎ以上１８００Ｎ未満とされるボトル缶の口金部にキャップを被着する際には、前記キャッピング工程において、前記キャップ材を前記口金部に押し付ける缶軸方向の荷重を７００Ｎ以上９００Ｎ以下とし、前記雌ねじ部を成形する半径方向の押圧荷重を１０４．１Ｎ以上１１７．３Ｎ以下とし、前記フレアーを成形する半径方向の押圧荷重を７７．８Ｎ以上９０．９Ｎ以下とするとよい。

缶軸方向の圧縮に対する座屈強度であるコラム強度が１４００Ｎ以上１８００Ｎ未満とされる薄肉化されたボトル缶についても、キャッピング工程において、胴部のストレート部のうちの少なくとも肩部の縮径開始部を含む帯状の範囲を拘束した状態を維持することで、缶軸方向に大きな荷重が作用した際の変形を抑制することができる。また、この際、キャップ材を口金部に押し付ける缶軸方向の荷重を７００Ｎ以上９００Ｎ以下とし、雌ねじ部を成形する半径方向の押圧荷重を１０４．１Ｎ以上１１７．３Ｎ以下とし、フレアーを成形する半径方向の押圧荷重を７７．８Ｎ以上９０．９Ｎ以下とすることで、キャッピング時に生じるボトル缶の変形を確実に抑制することができる。

本発明によれば、キャップの巻締め位置である口金部から離れた位置にあるボトル缶のストレート部のうちの少なくとも肩部の縮径開始部を含む帯状の範囲を拘束した状態を維持することで、薄肉化されたボトル缶であっても、キャッピング時に生じる口金部及びキャップの変形を抑制できる。

キャッピング装置を用いた本発明の第１実施形態のキャッピング方法を説明する要部断面図である。 図１に示すキャッピング装置のキャッピングヘッド部分の底面図である。 図２に示すキャッピング装置のキャッピングヘッド部分の断面図である。 拘束リング部材の装着を説明する半断面図である。 拘束リング部材を装着したボトル缶の口金部の半断面図であり、拘束リング部材をボトル缶の肩押さえ部の下部に嵌合させた状態を示す。 ボトル缶の肩部の要部断面図であり、縮径開始部を説明する図である。 ボトル缶及びキャップ付ボトル缶の搬送経路を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態のキャッピング方法を説明する図であり、拘束リング部材をボトル缶の肩部の縮径開始部を含むストレート部のみに嵌合させた状態を示すボトル缶の半断面図である。 本発明の第３実施形態のキャッピング方法を説明する図であり、拘束リング部材をボトル缶のストレート部と肩部とに嵌合させた状態を示す口金部の半断面図である。 本発明の第４実施形態のキャッピング方法を説明する図であり、拘束リング部材をボトル缶のストレート部と肩押さえ部とに嵌合させた状態を示す口金部の半断面図である。 拘束リング部材をボトル缶の肩部のみに嵌合させた状態を示す口金部の半断面図である。 拘束リング部材をボトル缶のストレート部と肩部とに嵌合させた状態を示す口金部の半断面図であり、肩部による嵌合範囲を狭く設定した場合を示す。 拘束リング部材をボトル缶のストレート部のみに嵌合させた状態を示すボトル缶の半断面図であり、肩部の縮径開始部を除いた範囲で拘束リング部材をストレート部に嵌合させた状態である。

以下、本発明に係るキャッピング方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、ボトル缶２内に内容物を充填した後に、口金部２１にキャップ３（キャップ材３０）を被着することによりキャップ付ボトル缶１が製造される。

ボトル缶２は、アルミニウム又はアルミニウム合金製とされ、絞り・しごき加工により形成されるものである。そして、ボトル缶２は、図４に示すように、有底筒状の胴部２２と、胴部２２の上端から上方に向けて漸次縮径するテーパ状の肩部２３と、この肩部２３の上端から上方に延びる筒状小径の首部２４と、この首部２４よりも上方部分に形成される口金部２１とを有するボトル状に形成されている。また、胴部２２は、ボトル缶２の底部２０ｂと、この底部２０ｂの周縁部から上方に延びる円筒状のストレート部２９とから形成されている。そして、口金部２１は、その開口部２０ａ先端に形成されたカール部２５と、そのカール部２５の下方に形成された雄ねじ部２６と、雄ねじ部２６の下方に膨出して形成された顎部２７とが形成されている。

このボトル缶２の口金部２１に巻締められてキャップ３となるキャップ材３０は、ボトル缶２と同様に、アルミニウム又はアルミニウム合金製とされる。また、キャップ材３０は、図４に示すように、円形の天面部３１と円筒状の筒部３２とを有する有底筒状とされ、筒部３２には、ナール３３、グルーブ３４、ビード３５、及びフレアー３６とが形成されている。また、天面部３１の内側には、シール材であるライナー４が設けられている。そして、キャップ材３０は、ボトル缶２内に内容物を充填した後に口金部２１に被せられ、巻締められることにより被着される。具体的には、キャップ材３０の筒部３２を口金部２１の雄ねじ部２６及び顎部２７に倣うように成形することにより、筒部３２に雌ねじ部３７が形成されるとともに、筒部３２の下端部のフレアー３６を顎部２７に巻き込まれ、キャップ３と口金部２１とが螺着状態に固定される。
以下、ボトル缶２に装着前のものをキャップ材３０と呼び、装着後の雌ねじ部３７が形成されたものをキャップ３と呼ぶ。

上記のように、ボトル缶２の口金部２１にキャップ材３０を被着してキャッピング加工を施すためには、例えば、図１に示すようなキャッピングヘッド１０１を複数備えるキャッピング装置が用いられる。そして、これら複数のキャッピングヘッド１０１のうちいずれかによって、個々のボトル缶２に対するキャップ材３０の被着が行われる。各キャッピングヘッド１０１は、プレッシャーブロック６０とキャッピングロール７０とを備える。また、キャッピングロール７０は、ＲＯロール（ロールオンロール）としての第１ロール７１と、ＰＰロール（ピルファープルーフロール）としての第２ロール７２とから構成され、第１ロール７１はロール支持機構８１を介して支持ブロック１２に回転自在に取り付けられ、第２ロール７２はロール支持機構８２を介して支持ブロック１２に回転自在に取り付けられている。

プレッシャーブロック６０は、図３に示すように、ボトル缶２の口金部２１にキャップ材３０を被せた状態でそのキャップ材３０の天面部３１を押さえて、天面部３１の外周部に段差部３１ａを形成する。また、キャッピングロール７０は、第１ロール７１によりキャップ材３０に雌ねじ部３７を成形するとともに、第２ロール７２により筒部３２のフレアー３６を顎部２７に巻き込むことにより巻締める構成とされる。
キャッピングロール７０は、第１ロール７１と第２ロール７２とを、それぞれ少なくとも１個備える構成とされる。なお、本実施形態のキャッピング装置１００のキャッピングヘッド１０１においては、図２に示すように、第１ロール７１と第２ロール７２とが２個ずつ設けられる。

また、キャッピング装置１００には、図１に示すように、拘束リング部材５Ａが設けられている。拘束リング部材５Ａは、図５及び図６に示すように、胴部２２のストレート部２９のうちの少なくとも肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈと嵌合する外径拘束部５１ａが設けられている。また、拘束リング部材５Ａには、ボトル缶２の肩部２３上端の半径方向内側に向かって屈曲する肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内で、少なくともボトル缶２の周方向に線状に嵌合する嵌合孔部５２ａが設けられている。なお、肩部２３の縮径開始部Ｐは、図６に示すように、胴部２２のストレート部２９の上端と肩部２３の下端との接続部のことであって、ストレート部２９と肩部２３との間の変曲点のことを示す。このように、ボトル缶２の肩部２３は、図６に示すように、円弧部２３ｓとテーパ部２３ｔとを含んだ形状とされる。

また、図５に示す本実施形態の拘束リング部材５Ａには、嵌合孔部５２ａに連続して挿通孔部５３ａが設けられており、挿通孔部５３ａの内径Ｄａが、キャップ部材３０の筒部３２の外径よりも大きく形成されている。このため、ボトル缶２の口金部２１にキャップ部材３０を被せた後、ボトル缶２の開口部２０ａ側から拘束リング部材５Ａを被せてボトル缶２の肩部２３上に載置することにより、外径拘束部５１ａを胴部２２のストレート部２９の上部に嵌合させた状態とするとともに、嵌合孔部５２ａを肩部２３の一部に嵌合させた状態にして容易に装着することができる。このように拘束リング部材５Ａの外径拘束部５１ａをストレート部２９の上部に嵌合させた状態とするとともに、嵌合孔部５２ａをボトル缶２の肩部２３に嵌合させた状態とすることにより、これらの嵌合部分においてボトル缶２を拘束した状態が維持される。また、拘束リング部材５Ａは、外径拘束部５１ａと嵌合孔部５２ａとによって、拘束リング部材５Ａとボトル缶２との位置合わせ（センタリング）が容易に行えるようになっている。

そして、拘束リング部材５Ａは、ボトル缶２に着脱可能に設けられ、キャッピング加工時においては図１に示すようにボトル缶２の肩部２３に装着された状態が維持され、キャッピング加工後にキャップ付ボトル缶１から取り外される。
具体的には、図７に示すように、ボトル缶２の搬送経路におけるボトル搬送路９１をボトル缶２を通過させる間に、ボトル缶２の口金部２１にキャップ材３０が被せられるとともに、拘束リング部材５Ａがボトル缶２に装着される。すなわち、キャッピングヘッド１０１が備えられるキャッピングステーション９２に移動するまでの間に拘束リング部材５Ａがボトル缶２に装着される。そして、キャッピングステーション９２において拘束リング５Ａが装着された状態で、キャップ材３０が口金部２１に被着される。その後、キャップ３が被着されたキャップ付ボトル缶１はボトル排出路９３へと移動し、ボトル排出路９３上を通過する間に、拘束リング部材５Ａがキャップ付ボトル缶１から取り外される。
なお、拘束リング部材５Ａは、例えば図１の二点鎖線で示すように、キャッピングヘッド１０１よりも半径方向外側で装置本体（図示略）により上下移動可能に支持する構成とすることも可能であるし、拘束リング部材５Ａのみを単体で着脱する構成とすることもできる。

次に、このように構成されるキャッピングヘッド１０１を備えるキャッピング装置１００を用いてキャッピングを行う本実施形態のキャッピング方法について説明する。
まず、ボトル缶２の口金部２１にキャップ材３０を被せるとともに、ボトル缶２の肩部２３に拘束リング部材５Ａを載置することで、拘束リング部材５Ａをボトル缶２に容易に装着することができる。これにより、拘束リング部材５Ａの外径拘束部５１ａがボトル缶２のストレート部２９の上部に嵌合して、拘束リング部材５Ａとボトル缶２とが位置合わせされるとともに、その外径拘束部５１ａとストレート部２９との嵌合部分において、ボトル缶２を拘束した状態が維持される。すなわち、外径拘束部５１ａにより、ストレート部２９のうちの肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈが拘束した状態に維持される。また、嵌合孔部５２ａがボトル缶２の肩部２３の一部に当接して、その拘束リング部材５Ａの嵌合孔部５２ａとボトル缶２の肩部２３との嵌合部分において、ボトル缶２を拘束した状態が維持される。すなわち、嵌合孔部５２ａにより、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内で、少なくともボトル缶２の周方向を線状に拘束した状態が維持される。

そして、このように拘束リング部材５Ａによりボトル缶２を拘束した状態で、図１に示すように、キャッピング工程を行う。
まず、プレッシャーブロック６０をキャップ材３０の上部に被せて、ヘッド全体にかけられる垂直荷重による圧縮ばね６２の付勢力によってキャップ材３０の天面部３１をボトル缶２の底部２０ｂ方向に押圧し、キャップ材３０の肩部に段差部３１ａを形成する。
次に、このキャップ材３０の天面部３１を押圧した状態を維持したまま、第１ロール７１及び第２ロール７２をキャップ材３０の筒部３２に押し付ける。そして、キャッピングヘッド１０１を回転させることにより、第１ロール７１を口金部２１の雄ねじ部２６に沿って回転させ、キャップ材３０の筒部３２に雄ねじ部２６に対応した雌ねじ部３７を形成するとともに、第２ロール７２を顎部２７に沿って転動させ、筒部３２のフレアー３６を顎部２７に巻締めて、口金部２１にリシール可能なキャップ３を被着する。

この際、キャッピングヘッド１０１に設けられた２個の第１ロール７１は、それぞれ筒部３２に押し付けられ、雄ねじ部２６のねじ谷に沿って口金部２１の開口部２０ａ側から顎部２７側にかけて移動する。また、２個の第１ロール７１が順次雄ねじ部２６のねじ谷に沿って回転移動することにより、雄ねじ部２６のねじ山に対して雌ねじ部３７のねじ谷が形成され、このねじ谷が形成されることで、その間に雄ねじ部２６のねじ谷の形状が転写されるように雌ねじ部３７のねじ山が形成される。このように、それぞれの第１ロール７１によってキャップ材３０の筒部３２を口金部２１の雄ねじ部２６のねじ谷に沿って押し付ける動作が二度繰り返され、これらの二度の動作によって、雌ねじ部３７が加工される。すなわち、第１ロール７１による一度目の成形において、キャップ材３０の筒部３２を口金部２１の雄ねじ部２６の形状に緩やかに沿わせる予備加工が行われ、二度目の成形において雌ねじ部３７が成形される。この結果、ボトル缶２の口金部２１にキャップ３が被着されたキャップ付ボトル缶１が製造される。

このように、キャッピング工程において、キャップ３の巻締め位置である口金部２１から離れた位置にあるストレート部２９のうちの少なくとも肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈを拘束した状態を維持するとともに、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内において、ボトル缶２の周方向を線状に拘束した状態を維持して、これらストレート部２９と肩部２３とにおける拘束部分の変形を防止することで、缶軸方向に大きな荷重が作用した際に生じるボトル缶２の他の部分の変形を抑制することができる。

なお、本実施形態では、拘束リング部材５Ａの外径拘束部５１ａをボトル缶２のストレート部２９に嵌合させることにより、肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈを拘束した状態に維持することとしており、このように、外径拘束部５１ａにより帯状の範囲Ｈを拘束した状態とは、拘束リング部材５Ａとボトル缶２とを容易に着脱可能な程度の嵌合関係で足りる。すなわち、外径拘束部５１ａとストレート部２９とは、拘束リング部材５Ａとボトル缶２とを容易に着脱可能な程度の隙間を有する場合であっても、キャッピング時に生じるボトル缶２の変形を抑制することができる。

また、上記実施形態では、図５に示すように、拘束リング部材５Ａを用いることにより、キャッピング工程において、ボトル缶２のストレート部２９のうちの少なくとも肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈと、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内とを拘束した状態を維持することとしたが、これに限定されるものではない。また、ストレート部２９のうちの少なくとも肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈと、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内との双方を拘束した状態とする必要はなく、帯状の範囲Ｈのみを拘束した状態とすることで、キャッピング時に生じるボトル缶２の変形を十分に抑制することができる。

例えば、図８に示す第２実施形態のように、全体が円筒状に形成された拘束リング部材５Ｂを用いることにより、ストレート部２９のみを拘束することができる。この拘束リング部材５Ｂは、肩部２３の縮径開始部Ｐを含む胴部２２のストレート部２９全体と嵌合する外径拘束部５１ｂが設けられており、肩部２３と嵌合する嵌合孔部は設けられていない。このため、ボトル缶２の口金部２１の上方から拘束リング部材５Ｂを被せる、又は、拘束リング部材５Ｂの外径拘束部５１ｂの内部に、ボトル缶２を底部２０ｂから挿入することにより、拘束リング部材５Ｂをボトル缶２に容易に装着することができる。

なお、図５に示す第１実施形態の拘束リング部材５Ａのように、帯状の範囲Ｈに加えて、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内を拘束した状態とすることで、帯状の範囲Ｈのみを拘束した状態と比べて、キャッピング時に生じるボトル缶２の変形抑制効果をさらに高めることができる。
この場合において、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内については、範囲の全域を拘束する必要はなく、第１実施形態の拘束リング部材５Ａのように、少なくとも缶軸方向の一部の領域において、ボトル缶２の周方向を線状に拘束することで足りる。また、上記の肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内における線状の拘束においても、ボトル缶２の全周を拘束することが最も望ましい形態ではあるが、全周ではなく部分的な隙間を有する場合であっても、キャッピング時に生じるボトル缶２の変形を十分に抑制することができる。
このように、キャッピング工程において、キャップ３の巻締め位置である口金部２１から離れた位置のストレート部２９や肩部２３を拘束した状態に維持することにより、ボトル缶２の変形を抑制することができることから、本発明のキャッピング方法により、薄肉化されたボトル缶２にキャッピングを行う際にも、ボトル缶２の口金部２１及びキャップ３に生じる変形を抑制することができる。

なお、上記第１実施形態の拘束リング部材５Ａにおいては、嵌合孔部５２ａをボトル缶２の肩押さえ部２８の下部で嵌合させることとしていたが、例えば図９に示す拘束リング部材５Ｃや図１０に示す拘束リング部材５Ｄのように、肩押さえ部２８の下部以外の箇所を拘束することとしてもよい。
図９に示す拘束リング部材５Ｃは、嵌合孔部５２ｃが肩部２３のテーパ形状に沿って形成されており、その嵌合孔部５２ｃのテーパ面が肩部２３のテーパ面に嵌合して、肩部２３と幅をもって嵌合する。また、嵌合孔部５２ｃに連続して挿通孔部５３ｃが設けられており、その挿通孔部５３ｃの内径Ｄｃは、キャップ部材３０の筒部３２の外径よりも大きく形成されている。このため、ボトル缶２の口金部２１の上方から肩部２３上に拘束リング部材５Ｃを載置することで、拘束リング部材５Ｂをボトル缶２に容易に装着することができる。なお、図９に示す符号５１ｃは、、帯状の範囲Ｈと嵌合する外径拘束部を示す。

一方、図１０に示す拘束リング部材５Ｄは、嵌合孔部５２ｄが肩押さえ部２８と嵌合する構成とされ、その嵌合孔部５２ｄの内径Ｄｄは、キャップ部材３０の筒部３２の外径よりも小さく形成される。この場合は、拘束リング部材５Ｄを、周方向に複数分割された円弧状部材を組み合わせることで構成でき、各円弧状部材を半径方向に進退移動させることで、ボトル缶２への着脱を行うことができる。なお、図１０に示す符号５１ｄは、帯状の範囲Ｈと嵌合する外径拘束部を示す。
そして、これら図９及び図１０に示す場合においても、拘束リング５Ｃ，５Ｄにより、ストレート部２９の帯状の範囲Ｈに加えて、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内を拘束した状態を維持することができるので、拘束リング部材５Ａを用いた場合と同様の効果を得ることができる。

次に、本実施形態のキャッピング方法について、その効果を確認するために実験を行った。
（コラム強度の評価）
コラム強度は、ボトル缶の底部が荷重で変形しないように拘束した状態で、ボトルの口金部上端（開口部）に平板を当接させ、５（ｍｍ／ｍｉｎ）の速度で圧縮して、座屈が開始された時の荷重である。なお、コラム強度の測定は、島津製作所製の試験機（型番ＡＧ-５０ｋＮＧ）を用いて行った。
この試験において用いたボトル缶は、４１０ｍｌ入りのアルミニウム製とされ、通常（現行品）のボトル缶よりも薄肉化されたボトル缶である。この薄肉化されたボトル缶とは、缶軸方向の圧縮に対する座屈強度（コラム強度）が１４００Ｎ以上１８００Ｎ未満とされるボトル缶であり、薄肉化されたボトル缶に対し、通常のボトル缶は、コラム強度が１８００Ｎ以上１９００Ｎ以下とされるものである。

そして、このような薄肉化されたボトル缶について、図５，図８，図１１〜図１３に示す各種の拘束リング部材５Ａ，５Ｂ，５Ｅ〜５Ｇをボトル缶に装着した場合におけるコラム強度の測定を行った。
図５，図８，図１２，図１３に示す拘束リング部材５Ａ，５Ｂ，５Ｆ，５Ｇは、ボトル缶２のストレート部２９を拘束する外径拘束部（ぞれぞれ符号５１ａ，５１ｂ，５１ｆ，５１ｇで示す）を形成したものである。また、図５，図１１，図１２に示す拘束リング部材５Ａ，５Ｅ，５Ｆは、嵌合孔部（それぞれ符号５２ａ，５２ｅ，５２ｆで示す）を形成したものであり、これらの拘束リング部材５Ａ，５Ｅ，５Ｆのうち、拘束リング部材５Ａ，５Ｆは、外径拘束部（５１ａ，５１ｆ）と嵌合孔部（５２ａ，５２ｆ）との双方を有する形状とされるものである。一方、図１１に示す拘束リング部材５Ｅは、外径拘束部を形成せずに嵌合孔部５２ｅと挿通孔部５３ｅとを形成したものである。また、図１３に示す拘束リング部材５Ｇは、嵌合孔部を形成せずに外径拘束部５１ｇのみを形成したものである。

そして、これら外径拘束部を有する拘束リング部材５Ａ，５Ｂ，５Ｆ，５Ｇにおいて、外径拘束部の内径Ｄｏは、いずれも６６．２ｍｍに設定されるものである。また、図５に示す拘束リング部材５Ａは、挿通孔部５３ａの内径Ｄａが４０．５ｍｍに設定され、嵌合孔部５２ａがボトル缶２の肩押さえ部２８の下部で嵌合するものである。図１１に示す拘束リング部材５Ｅは、挿通孔部５３ｅの内径Ｄｅが４４．０ｍｍとされ、嵌合孔部５２ｅが肩部２３のテーパ形状に沿って形成されており、嵌合孔部５２ｅのテーパ面が肩部２３のテーパ面に嵌合し、幅をもって嵌合するものである。また、図１２に示す拘束リング部材５Ｆは、挿通孔部５３ｆの内径Ｄｆが５２．０ｍｍとされ、嵌合孔部５２ｆが肩部２３のテーパ形状に沿って形成されているが、嵌合孔部５２ｆのテーパ面が肩部２３のテーパ面に嵌合する範囲が狭く形成されている。そして、外径拘束部と嵌合孔部との双方を有する拘束リング部材５Ａ（図５），５Ｆ（図１１）は、外径拘束部とストレート部２９との嵌合範囲、すなわち肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈを１０ｍｍの幅に設定した。一方、図１３に示す拘束リング部材５Ｇは、肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈ（１０ｍｍ幅）を除いて、外径拘束部５１ｇとストレート部２９との嵌合範囲を設定した。また、各種の拘束リング部材５Ａ，５Ｂ，５Ｅ〜５Ｇは、表１に示すように、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）又はＳＫＤ（ダイス鋼）により形成した。

表１に、コラム強度測定の結果を示す。コラム強度の評価缶数は、それぞれ１０缶とし、１０缶のコラム強度のデータから、平均値、最大値及び最小値とともに、標準偏差を算出した。

表１の拘束リング部材５Ｂを用いた場合の結果からわかるように、ストレート部２９のうちの少なくとも肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈを拘束した状態を維持することで、拘束リング部材を用いない場合よりも、コラム強度を向上させることができる。一方、肩部２３の縮径開始部Ｐを含まない範囲でストレート部２９を拘束する拘束リング部材５Ｇを用いた場合においても、拘束リング部材を用いない場合よりも若干ではあるが、コラム強度を向上させることができた。
また、拘束リング部材５Ａ，５Ｆ，５Ｂの結果からわかるように、ストレート部２９の帯状の範囲Ｈに加えて、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内の一部を拘束して、少なくともボトル缶２の周方向を線状に拘束した状態を維持することで、さらにコラム強度を向上させることができた。

また、拘束リング部材５Ａの結果からわかるように、拘束リング部材を形成する材料については、比較的剛性の低いＰＥＴで形成した場合であっても、剛性の高いＳＫＤで形成した場合であっても大きな差はなく、いずれの場合にもコラム強度の向上を図ることができた。
一方、外径拘束部を有さずに、嵌合孔部のみを設けた拘束リング部材５Ｅにおいては、コラム強度の向上を示す良好な結果を得ることはできなかった。特に、ＰＥＴで形成した拘束リング部材５Ｅにあっては、コラム強度の測定中に、肩部２３から拘束リング部材５Ｅが浮き上がり、嵌合孔部５２ｅによりボトル缶２を拘束した状態を維持することができなかった。以上の結果から、ストレート部２９のうち少なくとも肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈに加えて、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内を拘束した状態を維持することで、コラム強度をさらに向上可能であることを確認できた。

（キャッピングによる評価）
次に、ボトル缶にキャップをキャッピングしたキャップ付ボトル缶を作製し、各キャップ付ボトル缶について評価した。コラム強度の評価結果から、ストレート部２９のうちの少なくとも肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈに加えて、肩押さえ部２８から肩部２３の縮径開始部Ｐまでの範囲内の一部を拘束した状態とする構成が、ボトル缶２の変形を良好に抑制でき、コラム強度の向上に対する効果が高いことがわかった。そこで、図５又は図９に示す２種類の拘束リング部材５Ａ，５Ｃのいずれかを用いた場合と、拘束リング部材を用いずにキャッピングを行った場合とについて３種類の実験を行った。

なお、図５に示す拘束リング部材５Ａは、コラム強度の評価で用いたものと同じものであり、挿通孔部５３ａの内径Ｄａが４０．５ｍｍに設定され、嵌合孔部５２ａがボトル缶２の肩押さえ部２８の下部で嵌合するものである。また、図９に示す拘束リング部材５Ｃは、挿通孔部５３ｃの内径Ｄｃが４４．０ｍｍとされ、嵌合孔部５２ｃが肩部２３のテーパ形状に沿って形成されており、嵌合孔部５２ｃのテーパ面が肩部２３のテーパ面に嵌合し、幅をもって嵌合するものである。また、拘束リング部材５Ａの外径拘束部５１ａと、拘束リング部材５Ｃの外径拘束部５１ｃとは、いずれも内径Ｄｏが６６．２ｍｍに設定されるものであり、これら外径拘束部５１ａ，５１ｃとストレート部２９との嵌合範囲、すなわち肩部２３の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈを１０ｍｍの幅に設定した。
キャッピング試験には、コラム強度の評価で用いたボトル缶と同様の薄肉化されたボトル缶を用いた。

また、キャップ材には、板厚０．２２ｍｍのアルミニウム合金板を成形した公称キャップ外径３８ｍｍのピルファープルーフ用キャップ材を用いた。また、ライナーは、ＴＰＳ（スチレン系エラストマー）製の軟質層とＰＰ（ポリプロピレン）製の硬質層とからなる二層シートを用いた。
キャッピングに用いるプレッシャーブロックは、絞径を直径３５．８ｍｍ、絞り深さを１．８ｍｍに設定したものを使用した。また、トッププレッシャー（キャッピング時のボトル缶の缶軸方向の荷重）は、表２の「ＴＰ」に示す条件（７００〜１０００Ｎ）に設定してキャッピングを行った。また、第１ロールの押圧荷重（キャッピング時においてボトル缶に作用する半径方向の荷重）は、表２の「ＲＯ」に示す条件（１０４．１〜１１７．３Ｎ）に設定し、第２ロールの押圧荷重は、表２の「ＰＰ」に示す条件（７７．８〜９０．９Ｎ）に設定した。そして、各試料のキャッピングは、いずれも第１ロールによる二度加工により行った。

そして、ボトル缶にガス入りの水を３７５ｇ（５℃）充填してキャッピングを行い、各キャップ付ボトル缶の初期内圧が２０℃で１．０（ｋｇ／ｃｍ^２）相当となるように設定されたキャップ付ボトル缶を作製した。作製したキャップ付ボトル缶について、次の項目について評価した。

（ねじ部抵抗トルク評価）
評価缶数をそれぞれ５缶とした。キャップ付ボトル缶を一度開栓した後、元の位置よりも手前１８０°の位置まで戻して閉栓したときに要した最大トルクを測定し、その最大トルクをねじ部抵抗トルクとした。そして、ねじ部抵抗トルクが１０Ｎ・ｃｍ以上の缶が１缶でもある場合を否「×」とし、ねじ部抵抗トルクが５Ｎ・ｃｍ以上１０Ｎ・ｃｍ未満の缶が１缶でもある場合を可「△」とし、５缶すべてのねじ部抵抗トルクが５Ｎ・ｃｍ未満であって場合を良「○」とした。

（変形評価）
評価缶数をそれぞれ５缶とした。開栓後のボトル缶を用いて、ボトル缶の口金部を触り、触感確認による評価を行った。１缶ごとに０〜５ポイントのポイント付けを行い、５缶の合計ポイントにより評価した。ポイント付けは、変形なしを「０」ポイント、変形の有無が判断できない場合を「１」ポイント、小程度の変形が認められる場合を「２」ポイント、中程度の変形が認められる場合を「３」ポイント、大程度の変形が認められる場合を「４」ポイントとした。そして、５缶の合計ポイントが５ポイント以上である場合及び２ポイント以上の缶が１缶でもある場合を否「×」とし、５缶の合計ポイントが１ポイント以上５ポイント未満の場合を可「△」とし、５缶の合計ポイントが０ポイントの場合、すなわち５缶すべてで変形が確認されなかった場合を良「○」とした。
結果を表２に示す。

表２の結果からわかるように、拘束リング部材５Ａ，５Ｃを用いてボトル缶のストレート部のうちの肩部の縮径開始部Ｐを含む帯状の範囲Ｈを拘束した状態とするとともに、肩押さえ部から肩部の縮径開始部までの範囲内を拘束した状態とすることで、何ら拘束することなくキャッピングを行う場合と比較して、ねじ部抵抗トルクを低減することができ、口金部の変形も抑制することができる。また、ボトル缶の拘束位置についても、ボトル缶の肩押さえ部の下部（拘束リング部材５Ａ）であっても、肩部（拘束リング部材５Ｃ）であっても同様に、ねじ部抵抗トルクの低減と口金部の変形の抑制を図ることができた。さらに、ボトル缶の拘束範囲においても、拘束リング部材５Ａのように全周がほぼ線接触で拘束する場合であっても、拘束リング部材５Ｃのようにボトル缶の全周が面接触で幅をもって面接触して拘束する場合であっても同様に、ねじ部抵抗トルクの低減と口金部の変形の抑制を図ることができた。

また、表２の結果からわかるように、本実施例において評価を行った缶軸方向の圧縮に対する座屈強度が１４００Ｎ以上１８００Ｎ未満とされる薄肉化されたボトル缶に対しては、トッププレッシャーを７００Ｎ以上９００Ｎ以下とし、雌ねじ部を成形する第１ロールの押圧荷重を１０４．１Ｎ以上１１７．３Ｎ以下とし、フレアーを成形する第２ロール押圧荷重を７７．８Ｎ以上９０．９Ｎ以下としてキャップを巻締めることで、キャッピング時に生じるボトル缶の変形を確実に抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

１ キャップ付ボトル缶
２ ボトル缶
３ キャップ
４ ライナ
５Ａ〜５Ｇ 拘束リング部材
１２ 支持ブロック
２１ 口金部
２２ 胴部
２３ 肩部
２４ 首部
２５ カール部
２６ 雄ねじ部
２７ 顎部
２８ 肩押さえ部
２９ ストレート部
３０ キャップ部材
３１ 天面部
３２ 筒部
３３ ナール
３４ グルーブ
３５ ビード
３６ フレアー
３７ 雌ねじ部
５１ａ〜５１ｄ，５１ｆ，５１ｆ 外径拘束部
５２ａ，５２ｃ〜５２ｆ 嵌合孔部
５３ａ，５３ｃ〜５３ｆ 挿通孔部
６０ プレッシャーブロック
７０ キャッピングロール
７１ 第１ロール
７２ 第２ロール
８１，８２ ロール支持機構
１００ キャッピング装置
１０１ キャッピングヘッド

Claims (3)

1. 有底筒状の胴部と、該胴部の上端から縮径されて形成される肩部と、この肩部の上端に形成される小径の首部と、該首部よりも上方部分に形成される口金部とを有するとともに、該口金部に雄ねじ部と該雄ねじ部の下方に膨出する顎部とが形成されたボトル缶の該口金部に、天面部と筒部とを有する有底筒状のキャップ材を被せて、前記キャップ材の外周面を前記口金部に押し付けることにより、前記雄ねじ部に対応する雌ねじ部と前記顎部に圧着されるフレアーとを成形して、該口金部にキャップを被着するキャッピング工程を有し、
   前記キャッピング工程において、リング状の拘束具を前記口金部側から装着することにより、前記胴部のストレート部のうちの少なくとも前記肩部の縮径開始部を含む帯状の範囲をその全周又は部分的な隙間をあけて拘束した状態を維持するとともに、前記肩部上端の半径方向内側に向かって屈曲する肩押さえ部を周方向に沿って拘束した状態を維持することを特徴とするキャッピング方法。
2. 前記リング状の拘束具は、ポリエチレンテレフタレート樹脂又はダイス鋼からなることを特徴とする請求項１に記載のキャッピング方法。
3. 缶軸方向の圧縮に対する座屈強度が１４００Ｎ以上１８００Ｎ未満とされるボトル缶の口金部にキャップを被着する際には、
   前記キャッピング工程において、
   前記キャップ材を前記口金部に押し付ける缶軸方向の荷重を７００Ｎ以上９００Ｎ以下とし、
   前記雌ねじ部を成形する半径方向の押圧荷重を１０４．１Ｎ以上１１７．３Ｎ以下とし、
   前記フレアーを成形する半径方向の押圧荷重を７７．８Ｎ以上９０．９Ｎ以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のキャッピング方法。

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