JP7484148B2 - ボトル缶及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、開口部に金属製キャップが装着され、飲料等の内容物が充填されるボトル缶及びその製造方法に関する。

飲料等の内容物が充填される容器として、ボトル形状の缶（ボトル缶）の開口部に、金属製キャップを装着して密封する容器が知られている。このボトル缶は、一般に、底部を有する円筒状胴部の開口部側に、上方へ向かうに従い漸次縮径する肩部が設けられ、肩部の上に首部を介して口部が設けられた構成とされている。このようなボトル缶は、金属板材（アルミニウム合金材料の板材）にカッピング工程（絞り工程）及びＤＩ工程（絞りしごき工程、Ｄｒａｗｉｎｇ ＆ Ｉｒｏｎｉｎｇ）を施すことにより、有底円筒状の筒体に形成され、その有底円筒状の筒体の胴部の開口部側に縮径加工を施すことにより肩部が形成され、その後、膨出部、ねじ部、カール部等を有する口部が形成される。

このボトル缶の口部には金属製キャップが装着される。このキャップは、ボトル缶に装着される前は、円盤状の天板部とその外周縁から垂直に延びるスカート部とを有しており、ボトル缶の口部に被せられた後、ボトル缶のねじ部に沿ってスカート部が加工され、スカート部の下端部が膨出部に係止される。開封する際は、キャップを回転すると、スカート部に形成されているブリッジ部が切断されることにより、スカート部が上下に分離され、口部から取り外すことができる。

このようなボトル缶において、金属板材の異方性等により、肩部の縮径加工時に首部が楕円に変形する場合がある。また、キャッピング時においても、ボトル缶の口部に被せたキャップのスカート部の外周面をロールで半径方向内方に押圧しながら、ロールをボトル缶のねじ部に沿って旋回させ、また、膨出部の下端においてもスカート部の下端部を係止するためロールが半径方向内方に押圧するので、口部が楕円に変形し易い。この変形が生じると、キャッピング時にブリッジ部が破断してしまう問題が生じる。

そこで、特許文献１では、口部下端から肩部の上端周囲に、半径方向内側に湾曲する凹部又は半径方向外側に湾曲する凸部を形成することにより、キャッピング時の荷重による変形が生じないようにしている。
特許文献２では、膨出部（カブラ部）と肩部との間に、膨出部側から順にＳ字ビード部と外径が一定のストレート部とが形成されていることにより、変形強度が高められている。
特許文献３では、ボトル缶に肩部及び口部を形成するネッキング工程時に、肩部と口部との繋ぎのＲ部の曲率半径を小さくするリフォーム加工を施すことにより、変形強度を高めている。

特開２００１－２１３４１６号公報 特開２０１８－１４０８２７号公報 特開２０１８－１７７２５０号公報

しかしながら、ボトル缶のコスト低減の要求により薄肉化が求められており、これら特
許文献記載の技術では不十分で、さらなる対策が望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、口部の変形抵抗を高めて、キャッピング時の楕円変形を確実に防止することを目的とする。

本発明のボトル缶は、円筒状胴部と、該円筒状胴部の上端から缶軸方向上側に向かうに従って漸次縮径する肩部と、該肩部より上方に形成された首部と、該首部の上に形成され、首部より大径の膨出部、該膨出部の上に形成されたねじ部及び開口部を形成するカール部を有する口部とを備え、
前記首部と前記肩部との間に前記首部より大径の筒部が形成され、該筒部の上端部に、前記首部の下端に接続され外方に向けて凹となる凹状湾曲部と、該凹状湾曲部の下端に接続され外方に向けて凸となる凸状湾曲部とが形成され、これら凹状湾曲部及び凸状湾曲部により、前記首部から缶軸方向下方に向かうにしたがって漸次拡径する段部が形成され、
前記凹状湾曲部の外面の曲率半径が２．５ｍｍ以下である。

キャッピング時の楕円変形を防止するためには、特に膨出部に変形が生じないようにすることが有効である。このために膨出部の下に外径の小さい首部が設けられるが、本発明ではさらに、首部と肩部との間に凹状湾曲部と凸状湾曲部とが連続して漸次拡径する段部が形成されていることにより、首部から肩部に直接繋がる形態よりも、首部から肩部にかけて外径が階段状に変化して、首部の下方位置が強化され、しかも、その段部の凹状湾曲部の曲率半径が２．５ｍｍ以下と小さいために、段部の変形抵抗が高く、もって膨出部の変形を有効に防止することができる。この凹状湾曲部の曲率半径は１．０ｍｍ以下がより好ましい。

ボトル缶の一つの実施態様では、前記凸状湾曲部の外面の曲率半径は６．５ｍｍ以下である。
首部から肩部に筒部を介して接続されるので、首部の下方がさらに強化され、しかも、筒部の上端の凸状湾曲部の曲率半径が６．５ｍｍ以下と小さいため、段部の変形抵抗が高められ、膨出部の変形をより有効に防止することができる。

本発明のボトル缶の製造方法は、円筒状胴部と、該円筒状胴部の上端から缶軸方向上側に向かうに従って漸次縮径する肩部と、該肩部より上方に形成された首部と、該首部の上に形成され、首部より大径の膨出部、該膨出部の上に形成されたねじ部及び開口部を形成するカール部を有する口部とを備え、前記首部と前記肩部との間に前記首部より大径の筒部が形成され、該筒部の上端部に、前記首部の下端に接続され外方に向けて凹となる凹状湾曲部と、該凹状湾曲部の下端に接続され外方に向けて凸となる凸状湾曲部とが形成され、これら凹状湾曲部及び凸状湾曲部により、前記首部から缶軸方向下方に向かうにしたがって漸次拡径する段部が形成されてなるボトル缶の製造方法であって、
筒体の上部を縮径することにより、前記円筒状胴部の上に形成された前記肩部、この肩部の上に形成された前記筒部、及び該筒部の上に形成された開口筒部を有する中間成形体を形成する中間成形体形成工程と、前記開口筒部に前記段部における前記凹状湾曲部の上端から前記首部を介して前記膨出部、前記ねじ部及び前記カール部を形成する口部形成工程とを有しており、
前記中間成形体形成工程は、前記凹状湾曲部より曲率半径が大きい凹型湾曲部を前記開口筒部に接続状態に形成しておき、該凹型湾曲部を再成形することにより、その曲率半径を小さくして前記凹状湾曲部を形成する。

中間成形体形成工程において、曲率半径の大きい凹型湾曲部をまず形成して、これをリフォームして曲率半径を小さくしているので、凹状湾曲部を確実に所望の曲率半径に形成
することができる。この再成形の工程を経ずに凹状湾曲部を形成する場合は、スプリングバックにより所望の曲率半径に形成することが難しいが、一旦凹型湾曲部を形成してからリフォームすることにより、加工硬化した後の凹型湾曲部を再成形することから、スプリングバック量を小さくして、所望の形状に確実に形成することができる。

ボトル缶の製造方法の一つの実施態様として、前記凹型湾曲部の下端に繋がり、前記凸状湾曲部より曲率半径が大きい凸型湾曲部を形成しておき、前記凸型湾曲部を再成形することにより、その曲率半径を小さくして前記凸状湾曲部を形成しつつ、前記凹型湾曲部を再成形して前記凹状湾曲部を形成する。

凸型湾曲部を再成形することにより、その曲率半径を小さくして凸状湾曲部を形成するとともに、この凸状湾曲部の再成形とほぼ同時に凹型湾曲部の曲率半径を小さくして凹状湾曲部に形成する。凸型湾曲部を再成形することにより、二つの連続する湾曲部の曲率半径をほぼ同時に小さく形成することができる。

本発明によれば、膨出部の下方位置が首部及び段部により強化され、かつ段部もその凹状湾曲部の曲率半径が小さく形成されていることから、変形抵抗が高められ、もって膨出部の変形を有効に防止し、キャッピング時の楕円変形を防止することができる。したがって、真円度が向上し、キャッピング時のブリッジ切れの発生を防止できるとともに、ボトル缶の薄肉化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係るボトル缶の半分を断面にした正面図であり、キャップ材とともに示している。 図１のボトル缶の要部の部分拡大図である。 図１のボトル缶の製造工程を筒状部形成工程まで順に示す模式図である。 筒状部形成工程後の中間成形体の要部を示す部分拡大図である。 筒部形成工程を順に示す要部の部分拡大図である。 口部形成工程前の中間成形体の模式図である。 本発明の第２実施形態に係るボトル缶の要部の部分拡大図である。 第２実施形態において筒状部形成工程後の中間成形体の要部を示す部分拡大図である。 第２実施形態において筒部形成工程を順に示す要部の部分拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るボトル缶の正面図である。このボトル缶１０は、開口端部１０ａにキャップ２０が装着されることにより、飲料等を収容する容器として用いられる。
ボトル缶１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の薄板金属からなり、図１に示すように、底部１１を有する円筒状胴部１２に、円筒状胴部１２の上端から缶軸Ｃ方向上側に向かうに従って漸次縮径する肩部１３と、肩部１３の上に筒部１４を介して形成された首部１５と、首部１５の上端に接続状態に形成された例えば口径３８ｍｍの口部１６とを備えている。
図１に示すように、円筒状胴部１２、肩部１３、筒部１４、首部１５、及び口部１６は互いに同軸に配置されており、本実施形態において、これらの共通軸を缶軸Ｃと称して説明を行う。

円筒状胴部１２は、外径が公称２１１径（６４．２４ｍｍ以上６８．２４ｍｍ以下）であり、例えば６６．２ｍｍの外径に形成される。円筒状胴部１２の下端部には、ドーム状をなす底部１１が形成されており、底部１１は、缶軸Ｃ上に位置するとともに、上方（円筒状胴部１１の内部）に向けて膨出するように形成されたドーム部１１１と、ドーム部１１１の外周縁部と円筒状胴部１２の下端部とを接続するヒール部１１２とを備えている。また、ドーム部１１１とヒール部１１２との接続部分は、缶軸Ｃ方向の下方に向けて凸となるように屈曲形成されており、ボトル缶１０が正立姿勢（図１に示される、口部１６が上方を向く姿勢）となるように載置面上に載置されたときに、載置面に接する接地部１１３となっている。接地部１１３は、底部１１において最も下方に向けて突出しているとともに、周方向に沿って延びる環状をなしている。

肩部１３は、円筒状胴部１２の上端から半径方向内方に屈曲する屈曲部１３１と、屈曲部１３１の上端から円錐台面状に縮径して形成された縮径部１３２とを有している。
屈曲部１３１は半径方向外方に向けて凸となるように所定の曲率半径で屈曲しており、縮径部１３２は、缶軸Ｃに対する傾斜角θ１が１０°以上４１°以下に形成される。

筒部１４は、図２に示すように、縮径部１３２の上端に形成された下側凹状湾曲部１４１、下側凹状湾曲部１４１の上端から缶軸Ｃ方向に延びる円筒部１４２、円筒部１４２の上端に形成された凸状湾曲部１４５、凸状湾曲部１４５の上端から首部１５に繋がる上側凹状湾曲部１４６により構成されている。筒部１４の円筒部１４２が首部１５より大径に形成されていることから、凸状湾曲部１４５及び上側凹状湾曲部１４６により段部３０が形成されており、この段部３０は、首部１５の下端から筒部１４の上端まで缶軸方向下方に向かうにしたがって漸次外径が大きくなるように形成される。

缶軸Ｃを含む縦断面において、下側凹状湾曲部１４１は外面の曲率半径Ｒ１が２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下（例えば６．０ｍｍ）、円筒部１４２の外径Ｄ１は３３．０ｍｍ以上４３．７ｍｍ以下（例えば３７．８ｍｍ）、凸状湾曲部１４５の外面の曲率半径Ｒ３は２．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下（例えば６．０ｍｍ）、上側凹状湾曲部１４６の外面の曲率半径Ｒ４は０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下（例えば１．０ｍｍ）に形成される。
なお、凸状湾曲部１４５の外面の曲率半径Ｒ３が２．０ｍｍ未満であると、成形が困難となる。また、曲率半径Ｒ４が０．５ｍｍ未満であると、ボトル缶１０の外面に形成される塗膜にダメージを与える可能性がある。

筒部１４における段部３０の下方の缶軸Ｃ方向に沿う高さＨ１、具体的には、缶軸Ｃを通る縦断面において、肩部１３の縮径部１３２と円筒部１４２との延長線上の交点から、凸状湾曲部１４５の上側凹状湾曲部１４６との接続点における接線と円筒部１４２との延長線上の交点までの高さＨ１は４．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下（例えば６．１５８ｍｍ）である。
なお、凸状湾曲部１４５と上側凹状湾曲部１４６とは、隣接している場合もあるが、その間にわずかな長さでストレートの傾斜面、あるいはなだらかな円弧面からなる傾斜部が形成されていてもよい。その場合、凸状湾曲部１４５の上側凹状湾曲部１４６との接続点における接線は、凸状湾曲部１４５と傾斜部（ストレートの傾斜面あるいはなだらかな円弧面）との接続点における接線となる。この接線と缶軸Ｃとのなす角度θ２は３０°以上５０°以下（例えば４０°）である。
首部１５は上側凹状湾曲部１４６の上端に接続されており、その外径Ｄ３は３２．０ｍｍ以上４１．０ｍｍ以下（例えば３５．４ｍｍ）であり、缶軸Ｃ方向に沿う高さ（長さ）Ｈ２は１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下（例えば２．５３１ｍｍ）である。また、首部１５の上端から段部３０の下端までの缶軸Ｃ方向の距離Ｈ３は１．５ｍｍ以上７．５ｍｍ以下（例えば４．８４ｍｍ）である。

口部１６は、前述した首部１５の上端に接続状態に膨出部１７が形成され、膨出部１７の上にねじ部１８が形成され、ねじ部１８の上方の開口端部１０ａにカール部１９が形成されている。
膨出部１７は、首部１５との接続位置が半径方向内方に向けて凹となる凹湾曲部１７１に形成され、この凹湾曲部７１の上端から半径方向外方に向けて凸となる凸湾曲部１７２が連続して形成されており、その凸湾曲部１７２の最外周位置が、膨出部１７の最大外径を形成している。その最大外径Ｄ４は３３．０ｍｍ以上４２．０ｍｍ以下（例えば３６．７５１ｍｍ）に形成される。

この膨出部１７を構成する凹湾曲部１７１の外面の曲率半径Ｒ５は１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下（例えば１．２ｍｍ）である。凸湾曲部１７２は、実施形態では曲率半径の異なる二つの湾曲部からなり、下側部分の外面の曲率半径Ｒ６は１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下（例えば１．６５ｍｍ）、上側部分の外面の曲率半径Ｒ７は２．５ｍｍ以上４．５ｍｍ以下（例えば３．５ｍｍ）である。下側部分の曲率半径Ｒ６が上側部分の曲率半径Ｒ７より小さい。また、膨出部１７の凸湾曲部１７２の上端にはねじ部１８が接続されるが、このねじ部１８はリード角を有しているので、ねじ部１８に接する膨出部１７の凸湾曲部１７２の曲率半径Ｒ７は周方向位置によって変化している。
なお、この凸湾曲部１７２は、必ずしもねじ部１８の下端まで連続している必要はなく、ねじ部１８の下端にストレートあるいは凹湾曲状の筒状部分を介して接続されていてもよい。その場合、膨出部１７の凸湾曲部１７２の曲率半径Ｒ７を周方向に一定とすることが可能である。

ねじ部１８は、ねじ山部１８１とねじ谷部１８２とを有し、膨出部１７がねじ部１８に接する場合は、ねじ谷部１８２の終端（下端）が膨出部１７の上端に接続され、ねじ山部１８１の終端と膨出部１７の上端とはほぼ一体化した状態である。この場合、ねじ谷部１８２よりも下方部分が膨出部１７とされる。ねじ部１８の下端に前述したストレートあるいは凹湾曲状の筒状部分が介在する場合は、この筒状部分よりも下方部分が膨出部１７となる。
カール部１９は、開口端部１０ａを半径方向外方に折り返してなるものであり、ねじ部１８の外径よりも小さい外径に形成される。

このボトル缶１０を製造するには、まず、アルミニウム合金等の薄板金属の板材を打ち抜いて絞り加工することにより、図３（ａ）に示す比較的大径で浅いカップ３１を成形した後、このカップ３１に再度の絞り加工及びしごき加工（ＤＩ加工）を加えて、図３（ｂ）に示すように所定高さの有底円筒状の筒体３２を成形し、その上端をトリミングにより切り揃える。このＤＩ加工により、筒体３２の底部は最終のボトル缶１０としての底部１１の形状に成形される。このときの板厚は、プレス成形前の元板厚が０．３７０ｍｍ以上０．５５０ｍｍ以下であり、図３（ｂ）に示す筒体３２（ＤＩ缶）において、筒体３２の底部１１側の板厚（ウォール厚）ｔ１が０．１１０ｍｍ以上０．１５０ｍｍ以下に形成され、開口端部側の板厚（フランジ厚）ｔ２が０．２００ｍｍ以上０．２４０ｍｍ以下に形成される。この場合、ウォール厚ｔ１の部分は、円筒状胴部１２の底部１１１よりも若干缶軸方向上方位置から、後の工程で縮径部１３の屈曲部１３１となる部分よりも若干缶軸方向下方位置までであり、フランジ厚ｔ２の部分は、後の工程で縮径部１３の屈曲部１３１となる部分よりも缶軸方向上方部分である。なお、底部１１のドーム部１１１の板厚がほぼ元板厚、あるいは元板厚より若干薄くなる。
次いで、筒体３２の開口端部側を縮径加工して、中間成形体３４を形成する中間成形体形成工程、その中間成形体３４の開口端部を成形して口部を形成する口部形成工程を経て、ボトル缶が製造される。以下、これら工程を詳述する。

（中間成形体形成工程）
筒体３２の開口端部側を縮径加工することにより、図３（ｃ）に示すように円筒状胴部１２に連続する肩部１３を形成するとともに、肩部１３の上方で缶軸Ｃ方向に延びる小径の開口筒部３３１を有する初期の中間成形体（これを第１中間成形体と称す）３３を形成する。
この縮径加工は、加工径の異なる環状の成形部を有する複数の縮径用金型を用い、加工径が大きい順で、筒体３２の開口端から缶軸Ｃ方向に縮径用金型を押し込んで、縮径用金型の内周の成形部によって筒体３２を縮径して、肩部１３を形成するダイネック加工である。図３（ｂ）に特定の縮径用金型４０を鎖線で模式的に示しており、環状に形成され、その内周部の成形部４１の径が異なる複数個の縮径用金型４０を用いて、筒体３２を成形する。
この縮径加工で形成される肩部１３は最終ボトル缶１０の肩部１３と同じ傾斜角θ１に
形成される。

このとき、肩部１３の上端部に、ほぼ缶軸Ｃ方向に沿う筒状部５１を形成する（筒状部形成工程）。この筒状部５１は、図２に示す最終形状の筒部１４に形成されるものとほぼ同じ形状の下側凹状湾曲部１４１、円筒部１４２及び凸状湾曲部１４５を有し、図４に示すように、凸状湾曲部１４５の上端が凹型湾曲部５１１を介して開口筒部３３１に繋がる形状である。この時点の筒状部５１の円筒部１４２は最終のボトル缶１０における円筒部１４２の外径Ｄ１とほぼ同じ外径であり、開口筒部３３１は最終のボトル缶１０における首部１５の外径Ｄ３とほぼ同じ外径である。また、凸状湾曲部１４５は最終のボトル缶１０における凸状湾曲部１４５とほぼ同じ曲率半径Ｒ３に形成される。

凹型湾曲部５１１は最終形状では上側凹状湾曲部１４６に形成されるものであり、上側凹状湾曲部１４６の曲率半径Ｒ４より大きい曲率半径に形成される。この凹型湾曲部５１１の外面の曲率半径Ｒ８は３．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下（例えば３．５ｍｍ）が好ましい。これら凹型湾曲部５１１と凸状湾曲部１４５とは直接接続されていてもよいし、その間に若干の長さのストレートの傾斜面あるいはなだらかな円弧面からなる傾斜部が形成されていてもよい。この第１中間成形体３３における凸状湾曲部１４５と傾斜部（ストレートの傾斜面あるいはなだらかな円弧面）との接続点における接線と、缶軸Ｃとのなす角度θ３は２０°以上３５°以下（例えば２７．３°）であり、図２に示す最終の角度θ２より小さい。
なお、この筒状部５１において、最終形状の筒部１４とほぼ同じ形状に形成される部分には、筒部１４のものと同一符号を付している。ここで「ほぼ同じ」というのは、後述のリフォーム工程、口部形成工程を経ることにより、意図的に成形されることはないものの、他の部分の成形によりわずかに変形が生じる場合があるためである。

次に、以上のようにして筒状部５１が形成された第１中間成形体３３に対して、筒状部の上端部の凹型湾曲部を押圧して、その曲率半径を小さくする（リフォーム工程）。これにより、肩部１３の上の筒部１４の上端の段部３０に、曲率半径の小さい凹状湾曲部１４６が形成される。
この筒部１４の凹状湾曲部を形成するための湾曲部形成用金型４５は、図５に示すように、前述の肩部１３を形成する縮径用金型４０と同様、環状に形成され、その内周部に成形部４６が形成されている。この成形部４６は第１中間成形体３３の開口筒部３３１の外径とほぼ同じ内径に形成されている。また、成形部４６は、その先端に向かうにしたがって漸次内径が大きくなるテーパ面４６ａと、内周面とテーパ面４６ａとの間で軸方向に沿う縦断面において凹型湾曲部５１１より曲率半径の小さい凸湾曲面４６ｂとにより形成されている。また、テーパ面４６ａの軸に対する傾斜角度θ４は、第１中間成形体３３の凸状湾曲部１４５と傾斜部との接続点における接線と、缶軸Ｃとのなす角度θ３より大きく形成される。

そして、この湾曲部形成用金型４５の先端を開口筒部３３１と対向するように第１中間成形体３３と同軸上に配置し、湾曲部形成用金型４５を開口筒部３３１側から缶軸Ｃ方向に移動させて、既に形成されている筒状部５１の上端の凹型湾曲部５１１を成形部４６の凸湾曲面４６ｂによって缶軸Ｃ方向に押圧しつつ、その曲率半径を小さくする。これにより、曲率半径の小さい凹状湾曲部１４６が形成される。
なお、このリフォーム工程においては、円筒部１４２及び凸状湾曲部１４５はほとんど加工されず、ほぼ第１中間成形体３３の状態のままである。

（口部形成工程）
次いで、この段部３０を有する筒部１４を形成した第２中間成形体３４において、筒部１４の上に首部１５とする部分を残して、開口筒部３３１を拡径するとともに、その拡径
した部分の上部を再度縮径することにより、図６に示すように半径方向外方に突出するビード状部分３３２を形成する。
このビード状部分３３２を形成した中間成形体３４に対して、そのビード状部分３３２より上方位置にねじ部１８を形成し、開口端部にカール部１９を形成する。また、ねじ部１８を形成する際に、ビード状部分３３２を再成形して膨出部１７及びその下の首部１５の上部を最終形状に形成する。
これにより、ボトル缶１０が形成される。

このように製造されたボトル缶１０は、その口部にキャップ２０が装着される。
このキャップ２０は、アルミニウム又はアルミニウム合金の薄板金属からなり、ボトル缶１０の口部１６に装着される前の形状では、円板状の天板部２１と、天板部２１の外周縁から垂直下方に延びるスカート部２２と、天板部２１の内面に設けられた円盤状のライナ（図示略）とを有している。また、スカート部２２には、その上部の天板部２１に近い位置に、開栓時に手に摩擦力を付与するナール凹部２３と、開封時に内圧を開放するためのベントホール２４とが周方向に複数ずつ形成され、ベントホール２４の上側片が半径方向内方に押し込まれた状態に形成されることで、この上側片と天板部２１との間にライナが配置され、抜け止めされる。

スカート部２２の下端部には、周方向に断続的にスリット２５が形成されており、このスリット２５を介してスカート部２２が上部と下部とに分けられるとともに、スリット２５の間に形成される複数のブリッジ２６によって、上部と下部とが連結した形状とされる。
そして、ボトル缶１０の口部１６に、キャップ２０が被せられ、キャップ２０の天板部２１内面のライナがカール部１９に圧接され、ねじ部１８に沿ってキャップ２０の円筒状のスカート部２２がねじ加工され、そのスカート部２２の下端部が膨出部１７に係止されることにより、キャップ２０が成形され、口部１６が密封される。

このボトル缶１０は、膨出部１７の下方で首部１５から肩部１３にかけて段部３０により階段状に外径が変化していることにより、膨出部１７の下方位置が強化されており、かつ、首部１５に繋がる段部３０の凹状湾曲部１４６の曲率半径Ｒ４が小さく形成されていることから、首部１５から段部３０に至る部分の変形抵抗も高められている。しかも、この段部３０の凹状湾曲部１４６は、第１中間成形体３３において凹型湾曲部５１１を形成した後にリフォーム工程により再成形したものであるため、加工硬化により剛性が高く、またスプリングバック量も小さく、正確な寸法に仕上げられる。
これにより、キャッピング時の半径方向の押圧力に対して膨出部１７の変形を有効に防止することができる。したがって、ボトル缶１０の膨出部１７付近の真円度が向上し、キャップ２０のブリッジ切れ等を防止できるとともに、ボトル缶１０の薄肉化を図ることができる。凹状湾曲部１４６の曲率半径Ｒ４は０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下がより好ましい。

図７から図９は本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態において、第１実施形態と共通要素には同一符号を付し、また、寸法表示の記号も同一寸法である場合には同一の記号を付している。
この第２実施形態のボトル缶（全体形状は図示略）は、図７に示すように、肩部１３と首部１５との間の筒部４４の上端部に形成される段部５０の凸状湾曲部４４１が、第１実施形態の凸状湾曲部１４５よりも小さい曲率半径に形成されている。この凸状湾曲部４４１の外面の曲率半径Ｒ３１は２．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下である。凸状湾曲部４４１の外面の曲率半径Ｒ３１が２．０ｍｍ未満であると、成形が困難となる。首部１５との接続部分に形成される凹状湾曲部１４６は第１実施形態のものとほぼ同じ曲率半径Ｒ４である。
また、これら凸状湾曲部４４１と凹状湾曲部１４６とは隣接している場合もあるが、その間にわずかな長さのストレートの傾斜面、あるいはなだらかな円弧面からなる傾斜部が形成されていてもよい。その場合、凸状湾曲部４４１の上側凹状湾曲部１４６との接続点における接線は、凸状湾曲部４４１と傾斜部（ストレートの傾斜面あるいはなだらかな円弧面）との接続点における接線となる。この接線と缶軸Ｃとのなす角度θ５は第１実施形態の角度θ２よりわずかに小さく、２５°以上４５°以下（例えば３５°）である。

このボトル缶を製造する場合、第１実施形態の場合と同様、中間成形体工程において筒状部形成工程により第１中間成形体３３を形成する。この第１中間成形体３３は、第１実施形態における第１中間成形体３３とほぼ同じ形状であるが、後のリフォーム工程がなされるため、凹型湾曲部５１１に続く凸状部分を凸型湾曲部５１２とする。
そして、その筒状部５１にリフォーム工程を実施して凸型湾曲部５１２の曲率半径を小さくして凸状湾曲部４４１を形成しつつ凹型湾曲部５１１の曲率半径を小さくして凹状湾曲部１４６を形成し、最後に口部形成工程を経て製造される。リフォーム工程で用いられる湾曲部形成用金型４８は、図９に示すように、環状に形成され、その内周部に成形部４９が形成されている。この成形部４９の内径は第１中間成形体３３の開口筒部３３１の外径とほぼ同じに形成されている。また、成形部４９の先端側は先端に向かうにしたがって漸次内径が大きくなるテーパ面４９ａに形成されている。このテーパ面４９ａの軸に対する傾斜角度θ６は、筒状部５１の凸型湾曲部５１２と傾斜部（ストレートの傾斜面あるいはなだらかな円弧面）との接続点における接線と、缶軸Ｃとのなす角度θ３より若干大きいが、第１実施形態のθ４より小さく形成されている。成形部４９の内周面とテーパ面４９ａとの間は、軸方向に沿う縦断面において凹型湾曲部５１１より曲率半径の小さい凸湾曲面４９ｂに形成されている。

そして、この湾曲部形成用金型４８の先端を開口筒部３３１と対向するように第１中間成形体３３と同軸上に配置し、湾曲部形成用金型４８を開口筒部３３１側から缶軸Ｃ方向に移動させると、筒状部５１の凹型湾曲部５１１を成形部４９の凸湾曲面４９ｂが押し込むとともに、成形部４９のテーパ面４９ａが凸型湾曲部５１２の上部に当接し、これを缶軸方向に押圧する。これにより、凸型湾曲部５１２がその曲率半径を小さくするように屈曲させられ、凸状湾曲部４４１が形成される。一方、この凸状湾曲部４４１の形成と同時に、凹型湾曲部５１１が成形部の凸湾曲面４９ｂに押されることにより、その曲率半径を小さくするように変形させられ、凹状湾曲部１４６が形成される。
以降、第１実施形態と同様、口部形成工程を経てボトル缶となる。

このボトル缶も、膨出部１７の下方で首部１５から肩部１３にかけて段部３０により階段状に外径が変化していることにより、膨出部１７の下方位置が強化されており、かつ、首部１５に繋がる凹状湾曲部１４６の曲率半径が小さく形成されるとともに、段部５０の凸状湾曲部４４１の曲率半径Ｒ３１も小さく形成されていることから、段部５０の変形抵抗が高められている。しかも、この段部５０は筒状部５１の上端部をリフォーム工程により再成形したものであるため、加工硬化により剛性が高く、またスプリングバック量も小さく、正確な寸法に仕上げられる。
これにより、キャッピング時の半径方向の押圧力に対して膨出部１７の変形を有効に防止することができる。したがって、ボトル缶の膨出部１７付近の真円度が向上し、キャップ２０のブリッジ切れ等を防止できるとともに、ボトル缶１０の薄肉化を図ることができる。

なお、本発明は上記各実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、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。例えば、ボトル缶として、予め有底円筒状の筒体３２を形成して、その開口端部を成形したが、筒体は底部を有していないものも含むものとし、肩部を成形した後に、筒体の胴部に、別に形成した底部を巻き締めるようにしてもよい。

プレス成形前の板厚が０．４６ｍｍのＪＩＳ３００４のアルミニウム材を用い、ウォール厚が０．１３０ｍｍ、フランジ厚が０．２２０ｍｍ、外径が６６．２４ｍｍの筒体（ＤＩ缶）を成形した後、筒体の開口端部側を縮径加工することにより、円筒状胴部に連続する肩部を形成するとともに、肩部の上方で缶軸方向に延びる小径の筒状部を有する中間成形体を成形した。
実施例１～３の試料では、この中間成形体に対して、筒状部の上端部の凹型湾曲部を押圧して、その曲率半径を小さくするリフォーム工程を施した後、口部を形成し、口部の膨出部外径が３８．０ｍｍのボトル缶を成形した。このとき、縮径部の上側凹状湾曲部の曲率半径Ｒ４と凸状湾曲部の曲率半径Ｒ３とを変えた複数のボトル缶（実施例１～３の試料）を成形し、コラム強度を測定した。
また、これら実施例１～３の試料の比較例として、上記中間成形体に対して、リフォーム工程を施すことなく、口部を形成し、口部の膨出部外径が３８．０ｍｍのボトル缶を成形し、コラム強度を測定した。

コラム強度は、ボトル缶の口金部上端（開口部）に平板を当接させ、島津製作所製の試験機（型番ＡＧ-５０ｋＮＧ）を用いて、５ｍｍ／ｍｉｎの速度で軸方向に圧縮して、座屈が開始された時の荷重を測定した。
その結果を表１に示す。

表１により明らかなように、リフォーム工程が施されていない比較例の試料は、凹状湾曲部の曲率半径Ｒ４が４．０ｍｍと大きいので、コラム強度は１６５０Ｎであった。これに対し、上側凹状湾曲部の外面の曲率半径Ｒ４が２．５ｍｍ以下の実施例１～３の試料は、コラム強度が１７００Ｎ以上であった。特に、上側凹状湾曲部の外面の曲率半径Ｒ４が２．５ｍｍと小さく、凸状湾曲部の外面の曲率半径Ｒ３が６．５ｍｍの実施例２の試料では、コラム強度が１７５０Ｎと大きかった。
これらのことから、ボトル缶の製造時（中間成形体形成工程時）にリフォーム工程を施し、上側凹状湾曲部の外面の曲率半径Ｒ４を２．５ｍｍ以下にすることで、ボトル缶のコラム強度を向上できることがわかった。特に、曲率半径Ｒ４を２．５ｍｍ、曲率半径Ｒ３を６．５ｍｍにすることで、コラム強度を大きく向上できることがわかった。

１０ ボトル缶
１１ 底部
１２ 円筒状胴部
１３ 肩部
１４ 筒部
１５ 首部
１６ 口部
１７ 膨出部
１８ ねじ部
１９ カール部
２０ キャップ
２１ 天板部
２２ スカート部
２５ スリット
２６ ブリッジ
３０，５０ 段部
３２ 筒体
３３ 第１中間成形体
３４ 第２中間成形体（本発明の中間成形体に相当）
４４ 筒部
４５，４８ 湾曲部形成用金型
４６，４９ 成形部
４６ａ，４９ａ テーパ面
４６ｂ，４９ｂ 凸湾曲面
５１ 筒状部
１３２ 縮径部
１４１ 下側凹状湾曲部
１４５ 凸状湾曲部
１４６ 上側凹状湾曲部（本発明の凹状湾曲部に相当）
１７１ 凹湾曲部
１７２ 凸湾曲部
３３１ 開口筒部
５１１ 凹型湾曲部
５１２ 凸型湾曲部

Claims (4)

1. 円筒状胴部と、該円筒状胴部の上端から半径方向内方に屈曲する屈曲部及び該屈曲部から缶軸方向上側に向かうに従って漸次縮径する縮径部を有する肩部と、該肩部の上端に形成された下側凹状湾曲部と、該下側凹状湾曲部の上端から缶軸方向に延びる円筒部と、該円筒部の上端に形成され外方に向けて凸となる凸状湾曲部と、該凸状湾曲部の上端に繋がり外方に向けて凹となる上側凹状湾曲部と、該上側凹状湾曲部の上端に接続された首部と、該首部の上に形成され、前記首部より大径の膨出部、該膨出部の上に形成されたねじ部及び開口部を形成するカール部を有する口部とを備え、
   前記首部は、外径が一定に形成されており、該外径は３２．０ｍｍ以上４１．０ｍｍ以下であり、
   前記円筒部は前記首部より大径に形成され、前記円筒部の外径は３３．０ｍｍ以上４３．７ｍｍ以下であり、
   前記上側凹状湾曲部及び前記凸状湾曲部により、前記首部から缶軸方向下方に向かうにしたがって漸次拡径する段部が形成され、
   前記段部の下端から前記首部の上端までの缶軸方向の高さは１．５ｍｍ以上７．５ｍｍ以下であり、
   前記縮径部と前記円筒部との延長線上の交点から、前記凸状湾曲部の前記上側凹状湾曲部との接続点における接線と前記円筒部との延長線上の交点までの缶軸方向の高さは４．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であり、
   前記上側凹状湾曲部の外面の曲率半径が２．５ｍｍ以下であることを特徴とするボトル缶。
2. 前記凸状湾曲部の外面の曲率半径は６．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のボトル缶。
3. 請求項１又は２に記載のボトル缶の製造方法であって、
   筒体の上部を縮径することにより、前記円筒状胴部の上に形成された前記肩部、この肩部の上に形成されていて前記下側凹状湾曲部、前記円筒部及び前記凸状湾曲部を設けた筒状部、及び該筒状部の前記凸状湾曲部の上端に凹型湾曲部を介して繋がる開口筒部を有する中間成形体を形成する中間成形体形成工程と、前記開口筒部に前記段部における前記上側凹状湾曲部の上端から前記首部を介して前記膨出部、前記ねじ部及び前記カール部を形成する口部形成工程とを有しており、
   前記中間成形体形成工程は、前記上側凹状湾曲部より曲率半径が大きい前記凹型湾曲部を形成しておき、該凹型湾曲部を再成形することにより、その曲率半径を小さくして前記上側凹状湾曲部を形成することを特徴とするボトル缶の製造方法。
4. 前記凹型湾曲部の下端に繋がり、前記凸状湾曲部より曲率半径が大きい凸型湾曲部を形成しておき、前記凸型湾曲部を再成形することにより、その曲率半径を小さくして前記凸状湾曲部を形成しつつ、前記凹型湾曲部を再成形して前記上側凹状湾曲部を形成することを特徴とする請求項３記載のボトル缶の製造方法。

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