JP7027229B2 - キャップ付きボトル型缶およびその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属を素材としてボトル型に成形した缶であって、口首部に形成されたネジ部にキャップを嵌め込んだリシール可能なボトル型缶およびそのボトル型缶を製造する装置に関するものである。

この種のボトル型缶およびキャップは、樹脂被覆アルミニウム合金などの金属薄板を素材としている。注ぎ口もしくは飲み口であるボトル型缶の口首部をキャップで密封する場合、それぞれの素材である金属同士が接触したのでは、両者の間に隙間が生じてしまい、確実に密封することができない。そのため、従来一般には、キャップの内面にシール材として合成樹脂製のライナーを取り付け、キャップを口首部に被せた場合に、口首部の先端部に形成されているカール部の頂部を、ライナーを弾性変形させてカール部に食い込ませ、こうすることによりライナーとカール部の頂部全体とを密着させて、ボトル型缶を密封している。なお、カール部は、ボトル型缶の素材である金属板の切断エッヂを外部に露出させないために、およびライナーによる密封を確実にするために形成されている部分であるように、口首部の先端部を外側に巻き返して、断面が中空形状のリング部とした部分、あるいは二層もしくは三層にハゼ折りした部分である。

特許文献１には、カール部を特殊形状とした口部の構造が開示されている。特許文献１に記載されている構造では、キャップがボトル型缶の内圧によって変形しても密封性を確保することを目的とした構造であって、カール部の外周面のうち最大外径部から下側の部分を、下側ほど外径が小さくなるテーパー面としている。すなわち、特許文献１に記載されたカール部の形状は、中心軸線を通る平面で切断した場合の形状として、カール部の外面側輪郭部にライナーと密接する直線部を有する形状である。したがって、特許文献１に記載された構造では、ライナーのうちカール部の最大外径部よりも下側でカール部の外周面に密着する部分は、カール部を外周側から抱き込むように、口首部の中心側に入り込んでいる。

特開２００３－２５２３２１号公報

特許文献１に記載された構造では、カール部における最大外径部より下側の部分の外径が下側に向けて次第に小さくなっているから、断面形状で見た場合、カール部はライナーに対して断面形状で矢尻のような形状で嵌まり込んだ状態になっている。そのため、キャップを回して開栓する場合に必要となるトルクが大きくなってしまう。すなわち、ライナーをカール部から抜くためには、ライナーのうちカール部の最大外径部より下側に密着している部分をカール部の最大外径部にまで広げる必要がある。したがって、開栓のために必要なトルクは、ライナーを中心軸線方向に引き抜くために要するトルクだけでなく、ライナーを上記のように押し広げるためのトルクとなるから、開栓トルクが大きくなってボトル型缶の商品性が損なわれる虞がある。なお、最大外径部より下側の部分の長さを短くして、ライナーが口首部の半径方向で内側に入り込む長さを短くすれば、開栓トルクを小さくすることが可能である。しかしながら、このような構成では、ライナーが密着する面積が小さくなるので、密封性が損なわれる可能性がある。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、密封性と開栓性とを共に向上させることのできるキャップ付きボトル型缶およびその製造装置を提供することを目的とするものである。

本発明のキャップ付きボトル型缶は、上記の目的を達成するために、キャップが被せられるネジ付きの口首部を有し、前記口首部の上端部に、前記キャップの内面に設けられたシール材を密着させて前記口首部を密閉するカール部が形成され、前記カール部は、前記口首部を構成している金属板の端部が前記口首部の半径方向で外側に曲げ返された滑らかな頂部を有する、キャップ付きボトル型缶において、前記頂部は、前記口首部の上端である頂端と、前記頂端よりも下側で外径が極大となる外径極大部と、前記外径極大部から下側に続いており外径が次第に小さくなる巻き込み部と、前記巻き込み部の下側に繋がっている外周壁部とを有し、前記頂端および前記外径極大部ならびに前記巻き込み部が滑らかな曲面をなし、前記口首部の中心軸線を含む平面で切断した前記外周壁部の断面での曲率が、前記巻き込み部の曲率を「正」とした場合に「０」もしくは「負」となっていて、前記巻き込み部と前記外周壁部との間に変曲部が形成され、前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部は、前記変曲部の外径以上の外径になっており、前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部は、下側の外径が次第に大きくなるテーパー状または末広がり湾曲状に形成されていて、前記テーパー状または前記末広がり湾曲状の前記外周壁部のうち、前記シール材が密着する最も下側のシール下端点の外径が、前記外径極大部の外径以上であることを特徴としている。

また、本発明のキャップ付きボトル型缶は、キャップが被せられるネジ付きの口首部を有し、前記口首部の上端部に、前記キャップの内面に設けられたシール材を密着させて前記口首部を密閉するカール部が形成され、前記カール部は、前記口首部を構成している金属板の端部が前記口首部の半径方向で外側に曲げ返された滑らかな頂部を有する、キャップ付きボトル型缶において、前記頂部は、前記口首部の上端である頂端と、前記頂端よりも下側で外径が極大となる外径極大部と、前記外径極大部から下側に続いており外径が次第に小さくなる巻き込み部と、前記巻き込み部の下側に繋がっている外周壁部とを有し、前記頂端および前記外径極大部ならびに前記巻き込み部が滑らかな曲面をなし、前記口首部の中心軸線を含む平面で切断した前記外周壁部の断面での曲率が、前記巻き込み部の曲率を「正」とした場合に「０」もしくは「負」となっていて、前記巻き込み部と前記外周壁部との間に変曲部が形成され、前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部は、前記変曲部の外径以上の外径になっており、前記口首部の中心軸線を含む平面で切断した場合の断面が前記口首部の外周側に凸となる「正」の曲率をもった下端円弧部が、前記外周壁部の下側に続けて設けられていて、前記下端円弧部の表面の所定箇所に、前記シール材が密着する最も下側のシール下端点が設定され、前記シール下端点の外径が、前記外径極大部の外径以上であることを特徴としている。

本発明のキャップ付きボトル型缶においては、前記カール部のうち、少なくとも、前記頂端から前記外周壁部のうち前記変曲部より下側の部分までの表面に、前記シール材が密着していてよい。

本発明のキャップ付きボトル型缶においては、前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部は、下側の外径が次第に大きくなるテーパー状または末広がり湾曲状に形成されていてよい。

本発明のキャップ付きボトル型缶においては、前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部のテーパー角または前記末広がり湾曲状の部分の湾曲開始点における接線の前記口首部の中心軸線に対する湾曲開始点角度は、１度以上かつ１５度以下であってよい。

本発明のキャップ付きボトル型缶においては、前記口首部の中心軸線を含む平面で切断した場合の断面が前記口首部の外周側に凸となる「正」の曲率をもった下端円弧部が、前記外周壁部の下側に続けて設けられていてよい。

一方、本発明のキャップ付きボトル型缶の製造装置は、キャップが被せられるネジ付きの口首部を有し、前記口首部の上端部に、前記キャップの内面に設けられたシール材を密着させて前記口首部を密閉するカール部が形成され、前記口首部の上端である頂端と、前記頂端よりも下側で外径が極大となる外径極大部と、前記外径極大部から下側に続いており外径が次第に小さくなる巻き込み部と、前記巻き込み部の下側に繋がっている外周壁部とを有する頂部が前記カール部に設けられた、キャップ付きボトル型缶の製造装置において、前記口首部の外周側に曲げられた円筒状の巻き返し部を前記口首部の外周面に向けて押圧して前記カール部に成形する成形型を有し、前記成形型は、前記口首部の内部に挿入されて前記口首部の内部の形状を規定するインナーツールと、前記巻き返し部を前記口首部の半径方向で外側から前記口首部の半径方向に向けて押圧するアウターツールとを有し、前記インナーツールは、前記口首部の内部に挿入させられる軸部と、前記巻き返し部が形成されている前記口首部の先端部を突き当てる環状フラット部とを有し、前記アウターツールは、前記口首部の中心軸線方向において前記頂端から前記外径極大部までの寸法以上に前記環状フラット部から離隔し、かつ前記巻き返し部に対して前記口首部の半径方向で外側から接近して前記巻き返し部を前記口首部に向けて押圧する凸部を有し、前記インナーツールを嵌合させた前記口首部を前記アウターツールに沿って転動させることにより前記カール部を成形するように構成されていることを特徴としている。

本発明のボトル型缶では、カール部の上端側の部分である頂部が、頂端と、その頂端より下側の外径極大部と、その下側に続く巻き込み部とを有し、これら頂端から外径極大部を経てその下側の巻き込み部に到る部分が滑らかに繋がっており、キャップに設けられているシール材がこれらの部分に即して弾性変形して密着する。そのため、シール材の一部が外径極大部の下側に入り込んでこれらの部分を包み込んだ状態になる。その結果、例えばボトル型缶の内圧によってキャップが押し上げられるように変形してもシール材のカール部に対する密着状態が維持され、密封性が良好になる。また、巻き込み部の下側に変曲部を介して繋がっている外周壁部は、口首部の内周側に入り込まずに、筒状または外側に反り返った形状になっている。そのため、シール材はその外周壁部に接触することにより、上記の変曲部以上には口首部の半径方向で内側に入り込まない。言い換えれば、シール材がカール部を包み込む量（口首部の半径方向での寸法）が外径極大部から変曲部までの量（寸法）を超えない。したがって、キャップを口首部から取り外す開栓時にシール材を半径方向で外側に押し広げる量（寸法）が小さくてよく、その結果、開栓トルクが過大になることを防止もしくは抑制できる。そして、シール材はこの外周壁部にも密着しているので、シール材のカール部に対する密着面積が小さくなることがなく、密封性が良好になる。このように本発明によれば、密封性と開栓性とが共に優れたキャップ付きボトル型缶を提供することができる。

また、本発明のキャップ付きボトル型缶では、上記の外周壁部をテーパー状または末広がり湾曲状とすることにより、シール材がカール部もしくは口首部に密着する半径方向での荷重を、外径極大部とテーパー状または末広がり湾曲状の外周壁部のうちシール材が接触する下端部分または外周壁部の下側に続けて設けられている下端円弧部とで受けることになる。そのため、シール材のうち、これらの間の部分で変曲部に向けて入り込んでいる部分は、シール材の弾性力で膨らんでいる部分となり、巻き込み部や変曲部ならびに外周壁部に密着しているものの、カール部あるいは口首部に対しては特には大きな締め付け力を作用させていない。したがって、キャップを取り外して開栓する場合、シール材のうち変曲部に向けて半径方向で内側に膨らんでいる部分を外径極大部の径まで押し広げることになるとしても、部分的な弾性変形を生じさせるだけであるから、開栓に必要とするトルクが特に大きくなることはない。特に、キャップと口首部との間の摩擦が摩擦力の大きい静摩擦となる開栓開始時では、シール材による締め付け力を外径極大部とテーパー状または末広がり湾曲状の外周壁部または前記下端円弧部とで支えているので、その時点ではシール材を半径方向で外側に押し広げる作用は特には生じず、開栓に必要なトルクが大きくなることはない。キャップが開栓方向に回り始めた後は、キャップと口首部との間の摩擦は動摩擦となるので、上述した変曲部に向けて膨らんでいる部分を押し広げる作用が生じるとしても、開栓に要するトルクは、開栓開始時のトルク以上になることはなく、本発明のボトル型缶はこの点においても開栓トルクが過大になることを防止もしくは抑制することができる。

本発明の製造装置によれば、口首部の先端部に形成してある巻き返し部を半径方向での外側から口首部に向けて押圧し、カール部に成形する場合、口首部はその内部に挿入されたインナーツールと共にアウターツールに沿って転動させられ、アウターツールに設けられている凸部が巻き返し部を押圧する。その場合、口首部の先端部は、インナーツールに形成されている環状フラット部に突き当てられ、その状態でインナーツールと口首部とが一体となって転動する。したがって、口首部とインナーツールとの間には相対的に摺動する部分が存在せず、特に口首部の先端部がツールに擦れることがないので、カール部の傷つきを未然に回避もしくは抑制することができる。また、アウターツールの凸部は、巻き返し部を半径方向に押して成形するだけであるから、両者の間に擦れが生じることはなく、この点でもカール部の傷つきを回避もしくは抑制することができる。さらに、インナーツールの環状フラット部とアウターツールの凸部とは、口首部の中心軸線方向に離隔しており、その離隔している寸法は、前記頂端から前記外径極大部までの寸法以上である。したがって、アウターツールの凸部は、巻き返し部のうちその先端側（下端側）を押圧するので、環状フラット部と凸部との間に凸部によって押圧されない部分が生じ、当該部分が口首部の半径方向で外側に膨らんだ部分として残る。すなわち、外径極大部のあるカール部を成形することができる。この外径極大部を有するカール部は、上述したように密封性および開栓性を向上させるように機能するから、本発明の製造装置によれば、密封性および開栓性に優れたキャップ付きボトル型缶を製造することができる。

本発明の実施形態で対象とするボトル型缶の一例を示す正面図である。 ボトル型缶の製造工程のうち缶胴を成形する過程を示す模式図である。 ボトル型缶の製造工程のうち肩部や小径円筒部を成形する過程を示す模式図である。 トリミングからカーリングならびにビード成形の過程を説明するための模式図である。 （ａ）は本発明に係るボトル型缶におけるカール部の一例を示す部分断面図、（ｂ）はその一部を拡大した説明図である。 カール部の下端近くまでライナーが密着している例を示す部分的な模式図である。 カール部の他の形状を示す部分的な模式図である。 本発明に係る製造装置におけるインナーツールとアウターツールとの一例を示す断面図である。

本発明に係るボトル型缶は、金属製であり、その素材としての金属板には、アルミニウム板、アルミニウム合金板、ティンフリースチールなどの表面処理鋼板、ブリキ、クロムメッキ鋼板、アルミメッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板、その他の各種合金メッキ鋼板を用いることができる。また、金属板の少なくとも缶内面側となるべき面を熱可塑性樹脂または塗料などを被覆した素材である金属製の缶である。その一例を図１に示してある。ここに示すボトル型缶１は、内径の大きいいわゆる本体部分に相当する円筒状の胴部２と、その胴部２の上端側に連続して形成されている肩部３と、肩部３の先端中央部に連続して形成されている内径の小さい円筒状の口首部４とを有している。底部は、底蓋５を巻き締めることにより閉じられている。また、口首部４の先端部が、いわゆる飲み口あるいは抽出口となるように開口しており、その開口部６は、口首部４にキャップ７を取り付けることにより密封される。開口部６の端部は、鋭利なエッヂが露出しないように外側に曲げ返したカール部８となっている。なお、カール部８は、断面が円形もしくは楕円形となる中空状に形成されていてもよく、あるいは二層もしくは三層になるようにハゼ折りして形成された部分であってもよい。キャップ７は前記開口部６を再封止できるようにするためにネジによって口首部４に取り付けられる。そのため、口首部４には雄ネジであるネジ部９が設けられる。

キャップ７は、天板部７ａと円筒状のスカート部７ｂとを有する粗形材を口首部４に被せ、その状態でコーナー部（天板部７ａの周辺部分）をカシメるとともに、スカート部７ｂに図示しないネジ成形ロールを押し当てて、ネジ部９に沿った凹溝加工を行って雌ネジ部を形成し、その雌ネジ部によって口首部４にネジ止めされる。また、キャップ７の内面（天板部７ａの内面）にはシール材であるライナー７ｃが設けられている。ライナー７ｃは、弾性のある合成樹脂から成り、天板部７ａの内面（特にその周辺部分）に塗り付けて天板部７ａに取り付けられている。したがって、粗形材のコーナー部をカシメることにより、ライナー７ｃがカール部８に押し付けられて密着し、開口部６を密封する。また、キャップ７は、そのスカート部７ｂの下端部にピルファープルーフバンド７ｄを有しており、スカート部７ｂにその円周方向に間欠的に形成したスリットおよびスリット同士の間のブリッジ部からなる易破断部７ｅでキャップ７から切り離されるようになっている。

そのピルファープルーフバンド７ｄを引っ掛けておくために環状の凸条部（もしくは凸ビード部）１０がネジ部９より下側に設けられている。なお、凸ビード部１０とその下側の凹溝１１とを併せてカブラ部１２と称することがある。

上記のボトル型缶１の胴部２や口首部４などの製造工程を説明すると、図２は中間品である缶胴２０を成形する工程を示しており、薄い金属板であるブランク２１を用意し、そのブランク２１を絞り加工によって浅いカップ状の他の中間品２２に成形する。ついで、当該他の中間品２２に更に絞り加工やしごき加工を施して、前記胴部２に相当する径の缶胴２０を成形する。この段階の缶胴２０は、缶底２３を有しており、図３に示すように、その缶底２３の中央部を絞り加工あるいはしごき加工によって引き延ばしつつコーナー部を次第に絞って肩部２４を成形し、併せて小径円筒部２５を成形する。

小径円筒部２５はボトル型缶１の口首部４となる部分であって、キャッピングやタンパーエビデンスなどの各種の機能を持たせるための加工が施される。図４はその加工工程を模式的に示しており、小径円筒部２５を飲み口もしくは注ぎ口として開口させるために、先ず、小径円筒部２５の先端部２５ａを切除（トリミング）して開口させる。切断して生じた鋭利なエッヂを外部に露出させないようにカーリングを行う。カーリングは、切断端を外側に巻き返して断面が円形をなすカーリング部を形成し、あるいは例えば三層にハゼ折りする加工であり、複数の工程で行われる。図４に示す例では、四工程でカーリングを行うようになっており、第１工程（１ｓｔカーリング）では、切断端の先端部２５ｂを外側にフランジ状に湾曲させ、第２工程（２ｎｄカーリング）では、そのフランジ状に湾曲させた先端部２５ｂを更に外側に湾曲させて二つ折りした状態に成形する。第３工程（３ｒｄカーリング）では、その二つ折りした部分２５ｃがフランジとなるように湾曲させ、第４工程（４ｔｈカーリング）では、第３工程で成形したフランジ状の部分２５ｃの先端が小径円筒部２５の半径方向で外側から内側に巻き込むように（いわゆるカールするように）成形する。

これら複数の工程で行われるカーリングの過程でネジ成形が行われる。また、そのネジ成形の後（例えばカーリングの最終工程の後）にタンパーエビデンス機能のためのビード成形が行われる。言い換えれば、ネジ成形の後に、カーリング工程を終了させ、また凸ビード成形を行う。

上述した四工程を経て成形される本発明に係るカール部８について更に説明する。図５は本発明に係るカール部８の一例を示しており、（ａ）は口首部４をキャップ７で封止している状態を示し、（ｂ）はそのカール部８の一部を拡大して示している。カール部８は、前述したように、小径円筒部２５の切断端側の部分を外側に曲げ返して形成されるから、カール部８の頂部８ａは所定の曲率で湾曲していて、所定の幅（厚さ）を有し、その表面は滑らかな曲面になっている。その滑らかな表面の最も先端側の部分が頂端８ｂである。頂部８ａの表面は頂端８ｂから半径方向で外側ならびに下側に膨らんでいる。すなわち、頂部８ａは、口首部４の中心軸線Ｌｃを含む平面で切断した場合の断面形状が円弧状を成す形状であり、その表面の円弧は、頂部８ａでの外径が最大となる箇所（本発明の外径極大部）８ｃよりも下側に延びており、したがって頂部８ａの外表面は、外径極大部８ｃより下側で、外径極大部８ｃより半径方向で内側に入り込んでいる。このように外径極大部８ｃより半径方向で内側に入り込んでいる部分が巻き込み部８ｄである。

頂部８ａの外表面のうち上記の外径極大部８ｃより所定寸法、下がった箇所から下側の部分が外周壁部８ｅであって、外周壁部８ｅは巻き込み部８ｄに下側に続けて設けられている。この外周壁部８ｅは、外径極大部８ｃの付近での曲率とは異なる曲率の部分であり、外径極大部８ｃの付近での曲率（前記中心軸線Ｌｃを含む平面で切断した場合の断面での曲率。以下、同じ）を「正」とした場合に、外周壁部８ｅの曲率は「０」もしくは「負」の曲率となっている。そして、このように曲率が変化する箇所が変曲部８ｆである。なお、カール部８の板厚を０．３ｍｍ程度とした場合、前記頂端８ｂから外径極大部８ｃおよび巻き込み部８ｄを経て変曲部８ｆに到る箇所の曲率半径Ｒ０は、一例として０．２ｍｍ～１ｍｍ程度であり、頂端８ｂから変曲部８ｆまでの前記中心軸線Ｌｃに沿う方向での寸法ｌは、一例として、０．１ｍｍ～１．５ｍｍである。また、変曲部８ｆは、頂部８ａの外側に曲率中心を持った単一の円弧状もしくは曲率の異なる円弧を連続させた複合円弧状に形成されていてもよく、その曲率半径は、一例として、０．５ｍｍ～５ｍｍ程度である。

外周壁部８ｅは、曲率が「０」もしくは「０」に近い部分、すなわち前記中心軸線Ｌｃに沿う方向ではストレートに近い部分である。そして、外周壁部８ｅの上端部すなわち変曲部８ｆの直下の部分における母線（中心軸線Ｌｃを含む平面で切断した場合の断面では上下方向の接線）と中心軸線Ｌｃとの間の角度θが０度から１５度となっている。すなわち、外周壁部８ｅは、円筒状もしくは下側で外径が増大するテーパー状に形成されている。好ましくは、テーパー角が１度から３０度のテーパー状に形成されている。好ましくは１度から１５度である。３０度を上限としたのは、それ以上に大きい角度では、上記の巻き込み部８ｄに対するライナー７ｃの密着性が損なわれる虞があるからである。

なお、外周壁部８ｅは正確なテーパー状である必要はなく、本発明においては外周壁部８ｅはテーパー形状に類似した湾曲状（すなわち末広がり湾曲状）であってもよい。その場合、上記のテーパー角に相当する角度は、外周壁部８ｅが末広がりになり始める箇所すなわち本発明における湾曲開始点における接線の前記中心軸線Ｌｃに対する湾曲開始点角度である。本発明においては、その湾曲開始点角度も上記のテーパー角度と同様に、１度から３０度、好ましくは１度から１５度ある。

キャップ７のコーナー部は、口首部４におけるカール部８の上下方向での中間部程度の深さまでカシメられており、したがってライナー７ｃは外周壁部８ｅのうち前記変曲部８ｆから大きく下がった箇所まで覆って密着している。外周壁部８ｅのうちライナー７ｃが密着している箇所の最下端がシール下端点８ｇである。外周壁部８ｅが円筒状に形成されている場合には、そのシール下端点８ｇの外径は、変曲部８ｆの外径と同じになるが、外周壁部８ｅがテーパー状または末広がり湾曲状に形成されている場合には、シール下端点８ｇの外径は、テーパー角または前記湾曲開始点角度に応じて変曲部８ｆの外径より大きくなり、また外径極大部８ｃの外径と同等か、それ以上になっている。

上述した形状のカール部８を備えているボトル型缶１では、キャップ７の内面に設けられているライナー７ｃが、図５の（ａ）に示すように、カール部８の外表面のうち前述した頂端８ｂを含むその内外の両側の部分および頂端８ｂからシール下端点８ｇまでの箇所に密着する。その場合、変曲部８ｆが外径極大部８ｃよりも半径方向で内側に後退しているので、ライナー７ｃは外径極大部８ｃから巻き込み部８ｄに到る部分を抱き込む（巻き込む）ように弾性変形してこれらの部分の表面に密着する。これらの部分（特に巻き込み部８ｄ）では、ボトル型缶１の内圧が高いことによりキャップ７が変形した場合、ライナー７ｃがより強く密着する。したがってカール部８を上述した形状とすることによりボトル型缶１の密封性が良好になる。

また、ライナー７ｃはキャップ７のコーナー部がカシメられることによりカール部８を締め付けることになる。その締め付け荷重は、主として外径極大部８ｃで受けることになる。また外周壁部８ｅがテーパー状または前記末広がり湾曲状であれば、シール下端点８ｇにおいても受けることになる。すなわち、ライナー７ｃのうち変曲部８ｆに向けて膨らんでいる部分による締め付け力は、外径極大部８ｃにおける締め付け力ほどには大きくない。したがって、開栓するべくキャップ７を口首部４から取り外す方向に回転させた場合に、ライナー７ｃのうち変曲部８ｆに向けて膨らんでいる部分を外径極大部８ｃの外径程度に押し広げるのに要する力（トルク）が特に大きくなることはない。

特に、本発明の実施形態では、キャップ７がボトル型缶１の内圧で変形した場合に前記巻き込み部８ｄにライナー７ｃがより積極的に密着すればよいので、変曲部８ｆの半径方向での内側に入り込む量（寸法）は小さくてよい。そうすることにより、開栓当初の静摩擦が生じる時点での前記巻き込み部８ｄに対するライナー７ｃのいわゆる引っかかり量が少なくなることと相まって、開栓トルクが過大になることを防止もしくは抑制することができる。また、上述した構成のカール部８では、変曲部８ｆの下側に続く外周壁部８ｅにもライナー７ｃが密着するので、ライナー７ｃのカール部８に対する密着面積が広くなり、密封性が良好になる。さらに、その外周壁部８ｅは円筒状もしくは下側で外径が大きくなるテーパー状または前記末広がり湾曲状であるから、ライナー７ｃの一部が半径方向に内側に入り込むことを回避し、したがって開栓トルクが大きくなる要因にはならない。

なお、図５に示す例は、ハゼ折りしたカール部８の例であり、前述した二つ折りした部分２５ｃの先端が、カール部８からネジ部９に繋がるテーパー部（縮径部）１３に突き当てられている。したがって、カール部８を成形した場合、その二つ折りした部分２５ｃだけでなく、カール部８の内周側の円筒部分やテーパー部１３のスプリングバックによって外周壁部８ｅが外側に拡がる。そのため、図５に示す形状に成形すれば、上述した変曲部８ｆの外径以上の外径の外周壁部８ｅを容易に成形することができる。また、キャップ７を口首部４に取り付けるいわゆるロールオンキャッピングの際の上下方向の荷重をテーパー部１３によって受けることができる。そのため、カール部８あるいは口首部４の座屈強度を高くすることができる。

本発明においては、ライナー７ｃはカール部８に対して、より深く被せて密着させることとしてもよい。その例を図６に示してある。図６に示す例では、カール部８がハゼ折りして形成されており、それに伴って前記外周壁部８ｅの下側に下端円弧部８ｈが形成されている。この下端円弧部８ｈは、カーリングの最終工程でカール部８の上下方向での中間部分を半径方向で外側から押圧することにより生じる部分であって、外周壁部８ｅよりも半径方向で外側に幾分膨らんでおり、前述した中心軸線Ｌｃを含む平面で口首部４を切断（縦断）した場合の断面形状が口首部４の外側に膨らんだ形状になる部分である。すなわち、下端円弧部８ｈの外表面の曲率中心は口首部４の内側にあり、曲率はいわゆる「正」になっている。

ライナー７ｃはこの下端円弧部８ｈにまで及んでいてその外周面の少なくとも一部に密着している。したがって、図６に示す例では、シール下端点８ｇは下端円弧部８ｈの表面上に設定されている。そのシールか端点８ｇは、下端円弧部８ｈの最大外径部もしくはその近傍であってよく、またその最大外径部の外径Ｄ8hは前述した外径極大部８ｃの外径Ｄ8c以上であってよい。

図６に示す形状であれば、ライナー７ｃがカール部８に密着する面積が広くなるので、口首部４を確実に封止することができ、また巻き込み部８ｄおよび変曲部８ｆを備えているので、ボトル型缶１の内圧が高い場合であっても確実に気密状態を維持することができる。さらに、外径極大部８ｃや下端円弧部８ｈが巻き込み部８ｄより半径方向で外側に突出していて、ライナー７ｃによる締め付け力を受け持つから、開栓時にライナー７ｃを波形方向で外側に広げるために要する荷重が小さくてよく、その結果、密封性と併せて開栓性が良好になる。

本発明に係るカール部８の他の形状の例を図７に示してある。図７の（ａ）に示す例は、上述した二つ折りした部分２５ｃの先端部をテーパー部１３およびカール部８の内周側の円筒部分から僅かに離隔させた例である。このような構成であれば、二つ折りした部分２５ｃが弾性力によって、変曲部８ｆ付近を中心として半径方向で外側に拡がろうとするので、上述した変曲部８ｆの外径以上の外径の外周壁部８ｅを容易に成形することができる。

図７の（ｂ）に示す例は、カール部８を中空のリング状に形成した例であり、切断によって生じた先端部２５ｂがテーパー部１３に突き当てられている。先端部２５ｂを外側に曲げ返すことにより頂部８ａに外径極大部８ｃが生じており、その外径極大部８ｃより下側の部分には、半径方向での外側から成形荷重を掛けて押し潰した円筒状、テーパー状または末広がり湾曲状の外周壁部８ｅが形成されている。そして、外径極大部８ｃから下側に続く部分が巻き込み部８ｄとなっており、その巻き込み部８ｄと外周壁部８ｅとの境界部分が変曲部８ｆとなっている。外周壁部８ｅは、その上下方向での中間部がシール下端点８ｇとなる寸法に形成されている。したがって、図７の（ｂ）に示す形状であっても、上述した図５や図７（ａ）に示す形状のカール部８と同様に、密封性および開栓性が良好なボトル型缶１とすることができる。

図７の（ｃ）に示す例は、中空形状を更に円に近い形状とした例である。したがって、外側に巻き返した部分の先端部は、口首部４の半径方向で内側に入り込んでいるが、その部分より上側の部分が半径方向での外側から成形荷重を受けて円筒状、テーパー状または末広がり湾曲状になっており、この部分が外周壁部８ｅとなっている。それに伴って、外径極大部８ｃと外周壁部８ｅとの間に、上側から順に、巻き込み部８ｄおよび変曲部８ｆが形成されている。したがって、図７の（ｃ）に示す形状であっても、上述した図５や図７（ａ）（ｂ）に示す形状のカール部８と同様に、密封性および開栓性が良好なボトル型缶１とすることができる。

つぎに上記のカール部８を有するボトル型缶１を製造する装置について説明する。本発明に係るボトル型缶１のカール部８は、小径円筒部２５の切断した先端部２５ｂをハゼ折りし、あるいは円筒状に巻き返して形成される。その成形加工の最終工程では、フランジ状の外周側に広げた部分の中心軸線Ｌｃの方向での先端部の位置を規制し、かつ外側に拡がっている部分を半径方向で外側から内側に向けて押し曲げる。本発明に係る製造装置は、その最終工程を行うための成形型としてインナーツール３０とアウターツール３１とを有している。図８にその一例としてハゼ折りしたカール部８の最終工程を行う装置の例を示してある。

インナーツール３０は、口首部４に挿入される軸部３０ａを先端部に有しており、その軸部３０ａの根元の部分（基端部）に、半径方向で外側に延びている平坦な環状フラット部３０ｂが形成されている。この環状フラット部３０ｂは小径円筒部２５の先端部に半径方向で外側に広げ形成した例えば前記二つ折りした部分２５ｃ（本発明の実施形態における円筒状の巻き返し部に相当する）を突き当てる部分である。一方、アウターツール３１は、カール部８より大きい内径のリング状をなしており、軸受３２によって回転可能に保持されている。また、インナーツール３０とアウターツール３１とは、同一軸線上の位置と、互いに偏心した位置とに相対的に移動できるように構成されている。アウターツール３１は、上記の二つ折りした部分２５ｃを口首部４の外周面に向けて押し曲げるための成形型であり、中心軸線Ｌｃの方向における当該部分２５ｃの長さとほぼ同じ長さの凸部３１ａを先端内周部に有している。そして、この凸部３１ａとインナーツール３０における環状フラット部３０ｂとの間には、中心軸線Ｌｃの方向で所定寸法のクリアランスＣが設けられている。このクリアランスＣは、前述した頂端８ｂから外径極大部８ｃまでの前記中心軸線Ｌｃ方向での寸法より大きく設定されている。すなわち、ここに示す装置は、口首部４の先端部より前記クリアランスＣに相当する寸法だけ下側の部分（離れた部分）に半径方向での外側から成形荷重を掛けるように構成されている。

図８に示す装置では、インナーツール３０の軸部３０ａを小径円筒部２５にその先端側から嵌合させ、かつ二つ折りした部分２５ｃを環状フラット部３０ｂに突き当てる。その状態では、インナーツール３０とアウターツール３１とは同一の軸線上に配置されていて互いに離れている。ついで、インナーツール３０をこれに嵌合させた口首部４と共に回転させつつ、アウターツール３１に対して相対的に平行移動させる。その結果、アウターツール３１における凸部３１ａの一部とインナーツール３０の軸部３０ａとの間に二つ折りした部分２５ｃの一部が挟み込まれる。

アウターツール３１は軸受３２によって回転可能に支持され、かつインナーツール３０が回転していることにより、口首部４と共にアウターツール３１が回転する。すなわち、口首部４あるいは二つ折りした部分２５ｃが、アウターツール３１の凸部３１ａに沿って相対的に転動する。その場合、口首部４の先端部（カール部８の先端部）は、環状フラット部３０ｂに突き当てられて環状フラット部３０ｂと共に回転するので、両者の間に相対的な摺動は生じない。これに対して、例えば環状フラット部３０ｂに相当する部分をアウターツール３１に設けたとすれば、口首部４はアウターツール３１に対して相対的に転動するのであるから両者の間に摺動が生じ、口首部４あるいはカール部８の先端部が傷ついてしまう。本発明の装置によれば、そのような傷つきを防止もしくは抑制することができる。

こうして口首部４が１回転もしくはそれ以上に回転することにより二つ折りした部分２５ｃの全周が、半径方向で内側に曲げ成形され、ハゼ折りしたカール部８が形成される。その場合、インナーツール３０の環状フラット部３０ｂとアウターツール３１の凸部３１ａとの間には上述したクリアランスＣが設けられていることにより、カール部８の先端側の部分は完全には押し潰されずに外周側に膨らんだ部分が残る。すなわち、前述した外径極大部８ｃが形成される。またアウターツール３１の凸部３１ａによって押し潰される箇所には前述した外周壁部８ｅが形成され、それに伴って外径極大部８ｃと外周壁部８ｅとの間に巻き込み部８ｄや変曲部８ｆが形成される。

このように本発明の実施形態における装置によれば、頂端８ｂから外径極大部８ｃおよび巻き込み部８ｄを経て変曲部８ｆに到る、外周側に滑らかに凸なる部分とその変曲部８ｆから下側の円筒状、テーパー状または末広がり湾曲状の外周壁部８ｅとを有する特殊形状のカール部８を少ない工程で、また簡単な構成で成形することができる。

なお、図８に示す装置は、ハゼ折りしたカール部８を成形するように構成した例であるが、本発明はこれに限られないのであって、インナーツールおよびアウターツールの成形対象部に接触部分（成形面）の形状を適宜に構成することにより、もしくは、従来知られているロールによるカール成形におけるツールの成形対象部に接触部分（成形面）の形状を適宜に構成することにより、前述した図７に示す各種形状のカール部８を成形することができる。

１…ボトル型缶、 ２…胴部、 ３…肩部、 ４…口首部、 ７…キャップ、 ７ａ…天板部、 ７ｂ…スカート部、 ７ｃ…ライナー、 ８…カール部、 ８ａ…頂部、 ８ｂ…頂端、 ８ｃ…外径極大部、 ８ｄ…巻き込み部、 ８ｅ…外周壁部、 ８ｆ…変曲部、 ８ｇ…シール下端点、 ９…ネジ部、 １３…テーパー部、 ２５…小径円筒部、 ２５ａ…先端部、 ２５ｂ…先端部、 ２５ｃ…二つ折りした部分、 ３０…インナーツール、 ３０ａ…軸部、 ３０ｂ…環状フラット部、 ３１…アウターツール、 ３１ａ…凸部、 Ｃ…クリアランス、 Ｌｃ…中心軸線。

Claims (7)

1. キャップが被せられるネジ付きの口首部を有し、前記口首部の上端部に、前記キャップの内面に設けられたシール材を密着させて前記口首部を密閉するカール部が形成され、前記カール部は、前記口首部を構成している金属板の端部が前記口首部の半径方向で外側に曲げ返された滑らかな頂部を有する、キャップ付きボトル型缶において、
   前記頂部は、前記口首部の上端である頂端と、前記頂端よりも下側で外径が極大となる外径極大部と、前記外径極大部から下側に続いており外径が次第に小さくなる巻き込み部と、前記巻き込み部の下側に繋がっている外周壁部とを有し、
   前記頂端および前記外径極大部ならびに前記巻き込み部が滑らかな曲面をなし、
   前記口首部の中心軸線を含む平面で切断した前記外周壁部の断面での曲率が、前記巻き込み部の曲率を「正」とした場合に「０」もしくは「負」となっていて、
   前記巻き込み部と前記外周壁部との間に変曲部が形成され、
   前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部は、前記変曲部の外径以上の外径になっており、
   前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部は、下側の外径が次第に大きくなるテーパー状または末広がり湾曲状に形成され、
   前記テーパー状または前記末広がり湾曲状の前記外周壁部のうち、前記シール材が密着する最も下側のシール下端点の外径が、前記外径極大部の外径以上である
   ことを特徴とするキャップ付きボトル型缶。
   
2. キャップが被せられるネジ付きの口首部を有し、前記口首部の上端部に、前記キャップの内面に設けられたシール材を密着させて前記口首部を密閉するカール部が形成され、前記カール部は、前記口首部を構成している金属板の端部が前記口首部の半径方向で外側に曲げ返された滑らかな頂部を有する、キャップ付きボトル型缶において、
   前記頂部は、前記口首部の上端である頂端と、前記頂端よりも下側で外径が極大となる外径極大部と、前記外径極大部から下側に続いており外径が次第に小さくなる巻き込み部と、前記巻き込み部の下側に繋がっている外周壁部とを有し、
   前記頂端および前記外径極大部ならびに前記巻き込み部が滑らかな曲面をなし、
   前記口首部の中心軸線を含む平面で切断した前記外周壁部の断面での曲率が、前記巻き込み部の曲率を「正」とした場合に「０」もしくは「負」となっていて、
   前記巻き込み部と前記外周壁部との間に変曲部が形成され、
   前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部は、前記変曲部の外径以上の外径になっており、
   前記口首部の中心軸線を含む平面で切断した場合の断面が前記口首部の外周側に凸となる「正」の曲率をもった下端円弧部が、前記外周壁部の下側に続けて設けられていて、
   前記下端円弧部の表面の所定箇所に、前記シール材が密着する最も下側のシール下端点が設定され、
   前記シール下端点の外径が、前記外径極大部の外径以上である
   ことを特徴とするキャップ付きボトル型缶。
   
3. 請求項１または２に記載のキャップ付きボトル型缶において、
   前記カール部のうち、少なくとも、前記頂端から前記外周壁部のうち前記変曲部より下側の部分までの表面に、前記シール材が密着している
   ことを特徴とするキャップ付きボトル型缶。
   
4. 請求項２、または請求項２を引用する請求項３に記載のキャップ付きボトル型缶において、
   前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部は、下側の外径が次第に大きくなるテーパー状または末広がり湾曲状に形成されている
   ことを特徴とするキャップ付きボトル型缶。
   
5. 請求項１、３および４のいずれか一項に記載のキャップ付きボトル型缶において、
   前記曲率が「０」もしくは「負」となっている前記外周壁部のテーパー角または前記末広がり湾曲状の部分の湾曲開始点における接線の前記口首部の中心軸線に対する湾曲開始点角度は、１度以上かつ１５度以下である
   ことを特徴とするキャップ付きボトル型缶。
   
6. 請求項１、ならびに請求項１を引用する請求項３、および請求項５のいずれか一項に記載のキャップ付きボトル型缶において、
   前記口首部の中心軸線を含む平面で切断した場合の断面が前記口首部の外周側に凸となる「正」の曲率をもった下端円弧部が、前記外周壁部の下側に続けて設けられている
   ことを特徴とするキャップ付きボトル型缶。
   
7. キャップが被せられるネジ付きの口首部を有し、前記口首部の上端部に、前記キャップの内面に設けられたシール材を密着させて前記口首部を密閉するカール部が形成され、前記口首部の上端である頂端と、前記頂端よりも下側で外径が極大となる外径極大部と、前記外径極大部から下側に続いており外径が次第に小さくなる巻き込み部と、前記巻き込み部の下側に繋がっている外周壁部とを有する頂部が前記カール部に設けられた、キャップ付きボトル型缶の製造装置において、
   前記口首部の外周側に曲げられた円筒状の巻き返し部を前記口首部の外周面に向けて押圧して前記カール部に成形する成形型を有し、
   前記成形型は、前記口首部の内部に挿入されて前記口首部の内部の形状を規定するインナーツールと、前記巻き返し部を前記口首部の半径方向で外側から前記口首部の半径方向に向けて押圧するアウターツールとを有し、
   前記インナーツールは、前記口首部の内部に挿入させられる軸部と、前記巻き返し部が形成されている前記口首部の先端部を突き当てる環状フラット部とを有し、
   前記アウターツールは、前記口首部の中心軸線方向において前記頂端から前記外径極大部までの寸法以上に前記環状フラット部から離隔し、かつ前記巻き返し部に対して前記口首部の半径方向で外側から接近して前記巻き返し部を前記口首部に向けて押圧する凸部を有し、
   前記インナーツールを嵌合させた前記口首部を前記アウターツールに沿って転動させることにより前記カール部を成形するように構成されている
   ことを特徴とするキャップ付きボトル型缶の製造装置。

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