JPS60134841A - 金属製薄肉ｄｉ缶 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属製の薄肉Ｄｉ缶に係り、特に缶底部の耐
圧強度に１北れたｆＪＴ底形底形間するものごある。

ＤＩ缶は、Ｄｒａｗｎ　＆　Ｉｒｏｎｅ＋ｊＣａｎの略
称で、（Ｊｊホゾ−の製造工程よりきた名称であるが、
別名ツ−ピース化（胴と底が一体となった部分と蓋の三
部分に分かれる）とも呼ばれ、ビール缶や清涼飲料ｆｉ
、或いは清酒缶などに用いられて急速に普及してきた。

このＤＩ缶は、素材としてアルミニウノ、又は鉄等の金
Ｂ製薄板素材を用い、それを深絞り加工（Ｄｒａｗｉｎ
ｇ　）としごき加工（Ｉｒｏｎｉｎｇ　）とによって、
円筒状の側壁部とその側壁部と一体の缶底部とを有する
有底円筒形状に成形するのが普通であり、このようなり
１缶の内部にヒール等を充填した後、その開口部に蓋部
材をかしめ゛つＬＪて密閉した容器とされるわけである
。

このよ・うなり１缶の缶底部には、充分な耐圧強度、す
なわち内部に充填される内容物の圧力に耐え得る強度が
要求される。例えば、レギュラーサイスのヒール１ｈで
は、少なくとも７　ｋｇ　／　ｃＩｄの耐圧強度がめら
れ、そのため一般には、安全性を考處して８〜９　ｋｇ
　／　ｃａ程度の耐圧強度が１１１底部に（＝Ｊりされ
ることが多い。そして、その缶底部の耐圧強度を高める
ためには、（１７内部に向かって凹んだ形状とすること
がａ効である。已い換えれば、ｆｌ内部に向か゛っ°ζ
膨出した形態で形成されたドーム状部と、そのト′−ム
状邪の周縁部と前記円筒状側壁部（胴）の端部とを接続
するとともに、外側（＋’−−ム状部とは反対側）に向
かって突き出されて当該１）１缶を支持する円環状のボ
トム部とを備えた缶底形状てあり、今日、そのような形
、状が主流となっている。

ところで、そのようなり−ｒｚにおいて、缶底部を含め
て、薄肉化の要請には強いものがある。例えは、国産の
ヒール化を例にとれば、現状のとごろ、約０．４０　ｍ
ｍ程度のものが多いが、その肉１ｙをもっと薄く出来れ
ば、材料コストを低下させ肖ることはもらろん、より軽
く出来るために、輸送を始めとする取扱−ヒ、非富に有
利となり、たとえ１ｇに、′＆ｉだない軽量化であって
も、何万本、何十万本となれば、その重量の差は決して
小さいものではない。

しかしながら、缶底部を薄肉化すれば、直ちにｊａｉｌ
川強度用低下につながるのが普通であり、薄肉化したい
のはやまやまであるが、実際上、それる：１困ｆｌであ
るのが現状である。すなわち、缶底部を薄肉化すれば、
その内部に凹まったドーム状部が内部圧力によって外側
に押し出される座屈現象を生じ易くなるのである。

その上・うな事情のもとに、本発明打らば、如１ｉ１工
にしたら、缶底部の耐圧強度を充分保ちつつ、その薄肉
化を達成できるかを、種々の面から検問を加えた。＋１
しこ、缶底部の耐圧強度と缶底形状との間に（２，！と
のような相関関係があるのか、ま人二；１１底形状の各
因子は銅１に強度にどのよ・うな影響をりえるかを１す
？明Ｊる丸めに、缶底形状の異なる多数の供試ｆｂに対
してｌｊ底１４（ｌの画工強度試験（市内部に浦ＪＦを
加え、缶底部が座屈する瞬間の油圧を測定）全行ない、
そのに１１８里を１７．７析した。缶底形状をｆノ、【
定する因子には、前記ドーム状部の曲率もあればその１
−１１高さもあり、また１１；１記ポ１ノ、部のホ１ム
高さやボｌｉ−径、さらにボトム部の周壁が内側に（頃
斜１する角度もあろう。

とごろが、本発明五らが解析した結果では、缶底ｙｎ＋
の耐圧強度と強い相関関係を有するのは、それら缶底形
状の各因子の・うら限られた因子のみであり、その他の
因子は殆ど相関関係を有しないことが明らかとなった。

ずなわち、１１；１記ボトム部の下端周縁の直径および
そのボトム部と前記トート状部とが接続する部分の直径
と、缶底部の耐圧強度との間には、極めて強い相関関係
があり、またホト１１部の前記円筒状側壁部から内側に
入り込む顛斜角度も成る程度の相関関係をイｊすること
が判明し）このである。

本発明は、そのようなＩＱＷ析結果をさらに発展さ−ｄ
ることにより完成したもの一ζあり、その目的は、前述
のよ・うに缶底口１ζが１ニ一ム状部とボ１、ム部を備
えた形状を右するＩ）　１缶において、缶底部の耐圧強
１すを低「さ−１ろごとなく、そこσ丹■肉化を達成す
ることにある。

そしＣ１かかる目的を達成“Ｊろために、本発明にあっ
ては、前記ボトム部を次のテーパ状周壁部と立上り周壁
部、ずなわら（ａ）テーパ状周壁部−−−１ｉｉｊ記円
筒仄１ＩＩｌＩ壁部の”ｉＪ部から前記１−１１状部が
膨出した側とは反対側に向かって当該缶中心線るこ漸次
近づくように伸斜して延び、その中心線に直角な平面に
対する角度：θが４０度以上１９０度未満の範囲内に選
ばれるとともに、その内側周縁部が前記円筒状側壁８１
；の外径：Ｄｌより小さい直径■〕２とされるー−−と
、（ｂ）立上り周壁部−一そのテーパ状周壁部の内側周
縁部に連続し一ζ、前記１−ム状部が膨出した側にｒＬ
ら上がりつ一つ前記中心線の側に漸次近づくように延び
、その内側周縁部におい”ζ前記ドーム状部の周縁部に
つながるとともに、その内側周縁部の直径；１〕３が前
記テーパ状周壁部の内側周縁部の直径＝１〕２より小さ
くされる一−一とから構成するとともに、前記直径りよ
とＤ２．Ｄ３とが、次式； ％式％ を満足するようにしたのである。

その結果、缶底部の肉ｊ７を従来と同様にしたものでは
、その缶底部におりるｌ１ｉｊ圧強度を、従来のＤｌ缶
に比べて有効に高めることが可能となり、例えば４０％
を超えるほどの強度アンプが報告されている。このこと
は取りも直さず、従来に比べて缶底部の肉厚をかなり薄
くしても、そごに要求される耐圧強度を満足しｉＪする
ごとを、α味し、現在および将来に向けて更に普及する
であろうＤｌ缶の軽量化を達成する上で、非常に有意義
であると誹えるのである。

ところで、本発明は、例えば第１図に示されるようなり
１缶１０に好適に通用される。このＤＩ缶１０は、一般
には一フルミニウＪ１、或はアルミニウム合金製の薄板
素材から、深絞り加工、さらにはしごき加工を主体とし
て有底円筒形状に成形されたものであり、円筒状の側壁
部（胴部）１２と、その側壁部１２と一体の缶底部１４
とからなり、開Ｌ１部からビール等の内容物が充填され
た後、蓋ａ１（材１６がかしめｆすげられるごとによっ
て密閉した容器とされるものである。

その缶底部Ｉ４を拡大した縦断面図が、第２し１に示さ
れている。この図から明らかなように、ｌｊ底部１４は
、缶内部に向かって円弧状に膨出した形態で形成された
１′−ム状部１８と、そのドーム状部１８の周縁部と上
記円筒状側壁部１２の端部とを接続するボ１ム部２０と
を備え、そのボ１．ム部２０が外（？ＩＩに向かって突
き出されて、円環・決のリブ形態を成し、当該Ｄｌ缶１
０を水平面に幻して垂直に支持するようになっている。

上記ボトム部２０は、円筒状側壁部１２側のテーパ状周
壁部２２とドーム状部１８例の立上り周壁部２４とから
なるものである。テーパ状周壁部２２は、円筒状側壁部
１２の端部からドーム状部１８が膨出した側とは反対側
（下側）に向がって、当該缶中心線二〇に漸次近づくよ
うにｆｆｉ　ｔ’ｌ　シて延び、その１頃斜の度合は、
缶中心線二〇に直角な平面；Ｓに対する角度：θが、４
０度以上９０度未満の範囲内に選ばれている。９０度を
紹えることはあり（ｑず、また４０度を下回るようなご
とになると、ボトム部２０のイｊ肋なリフ形態がｍ　ｅ
ｌｆたく、耐圧強度の低下を招くようになるからであり
、その角度：θとしては、特に５０度〜８０度であるこ
とが好ましい。そして、そのように延びるテーパ状周壁
部２２の内側周縁部２６の直径：Ｄ２は、上記円筒状側
壁部の外ｉ￥：Ｄ、より一定量小さくされている。

また、上記立」ニり周壁部２４は、このテーパ状周壁部
２２の内側周縁部２６から曲率゛１シ径の小さなＲ部を
介して連設され、且つ」−記ドーム状部１８が膨出した
側（上側）に立し上がりつつ、山中心線：０の側に漸次
近づくように延びている。そして、その内側周縁部２８
においてドーム状部の周縁部につながっていて、ぞＱ用
ノ旧明周縁部２８の直径：Ｉ）３は、テーパ状周壁部２
２の内側周縁部２Ｇの直径：　Ｄ　２より小さなものと
されている。

ここで重要なことは、円筒状１！ｌｉ　１ｉ、部１２の
外径：Ｄｌに幻するテーパ状周壁部２２の内周側の直径
＝Ｄ２並びに立上り周壁部２４の内周側の直径：　、１
．）　３のそれぞれの比である。ずなわら、本発明に係
るｌ）　Ｉ　（＋；　ｌ　［１においては、Ｉ）、６．
ＪｌずＺＪｌ、）　２および１）うのそれぞれの比が、 ０．６５≦Ｄ’２　／　Ｄ　ｓ≦０．８５（１，５５≦
Ｄ３／Ｄｔ≦０．７５ を満足するように選ばれているのである。

Ｌ’　２　／　Ｉ）　１が（１，８５より大きい場合に
は、缶底部１４の耐圧強度を有効に高めることがｙｌｔ
　Ｌ、　＜なり、一方、０．６５より小さくなると、当
該１〕ｌ；丘１０を代置したり、或いけ何段にも積め重
ねたりする時、安定性が悪くなる虞があり、従って上記
のような範囲内にＤ２　／Ｌ）１を定めることが重要で
あるが、特に０．６５〜０．７５の範囲内が好適である
。

まノこ、ｌ）３／ｌ）、の範囲についても、」二限おＪ
−び下限を限定する必要性は上記Ｄ　２　／　Ｄ　ｓの
場合と略同様であるが１、Ｄ３／Ｄ□の最も好適な範囲
とし２ては、０．６５＝０．７５（７）範囲がｌＩ）：
奨され？）ノ゛ζある。

とこイ）で、この３１、・）なｌ）　１缶１０？ｉ：成
形」−？１力法は、当業−７ｆにとっては周知のところ
であろうが、ツ［：に、その代表的な製造力性を節単に
説明する。

まず、金属性薄板累月、一般にはアルミニウム、或いは
アルミニウム合金なとの素板を、力・ツバ−と呼ばれる
プレス機によって打ら抜き、さらにイｊ底円筒形状に絞
り加工し、次いでそのようにしζ得られ六：有底円筒形
状のｕｉ素累月、第３図に示されるようなボディメーカ
ーと呼ばれるプレス機に送る。

このボディメーカーは、ラムフノシｊ、　３０によって
ガイ１されるラム３２を（Ｊｌｌｏｌえ、そのラム３２
の先端部にポンチ３４が取り付りられていて、ごのポン
チ３４の夕（側に缶素１Ａ３６を装着する。そして、ラ
ム３２をラムブツシュ３０から突出する方向に移動させ
ることにより、まず再絞りダイ３８としわ押えスリーブ
４０とによって再絞り加工を行い、そのｉ＆、しごきダ
イ４２と４４．４６とを通過させることにより三段階の
しごきを行った後、缶成形品（３６）の缶底部に１・−
ミングダイ４８を押し１１１”ζ−Ｃ、ポンチ３４との
間て缶底部の成形を行う。その後、ス１リッパ５０によ
って取り出されたｔｌｊ成形晶３６に対して、トリミン
グ（咋切り）、δし浄、塗装、さらにはオノクインおよ
びフラツシングなとの必要な漂作が施されて、第２図に
示されるような、目的とする缶底部１４を備えたＩ）　
１缶１０が得られるのである。

そして、この上）な缶底部１４は、前述したよ・）に１
）２／Ｉ）、が０１６５〜ｔｌ　８５の範囲に、また１
）　３　／　Ｄ、ｔか０．５５〜０．７５の範囲内にあ
り、しかもテーパ状周壁部２２の角度：θが４０度品上
９（）度未満であるように成形されたものであって、そ
のような三つの条件を全て満足することにより、缶底部
１４の耐圧強度を従来に比−こて大中に高くＪるごとか
出来るのである。

以下では、それがどの程度のものＣあるかを明らかにす
るために、具体的な実施例を説明する。

この実施例は、アルミニウムＮＬｌＩ缶であって、本４
質がΔＡ３００４．−１１１９　（、ＪＩＳ規格）−で
、且つ板厚ｔが０．４０　ｍｍと０．３５　ｍｍとの二
種類のものにつき、前記θを７０度とし゛乙１）　２　
／　Ｉ）　１Ａ；；よびｌ）　３　／　Ｉ）　、と缶底
部１４の耐圧強度：Ｐｅとの関係について検ｎ・ｊを行
ったものζあり、その結果を第１表に示す。なお、第１
表には、比較のために、従来のＤＩ缶についζも同様な
関係を表記した。また、第２表には、上述ノΔＡ３００
４ｎ　１９　＋Ａの機械的性質が示されている。

第　１　表 ＊　ｐ　ｅ　：耐圧強度（ｋｇ　ｆ　／　＋ｕｍ２）＊
＊ｔ：、１反１７：　（關） 第２表 上記第１表から明らかなように、本発明缶１Ｖｋ１１〜
６にあっては、従来と略同様の板厚０．４０　＋ｎ１１
のものについては勿論のこと、０．３５　ｍｍのものに
ついても高い耐圧強度Ｐｅが得られることがわかる。

これは、従来缶Ａ、Ｂと比較すれば歴然とした差として
理解されるが、特にＮα１およびＮｏ、　２、さらにＮ
ｏ、　４およびＮｏ５については、従来の平均的な耐圧
強度（約８．５ｋｇ　ｆ　／霧ＩＮ２程度）に比べて、
遥かに優れた耐圧強度Ｐｅが得られることを物語ってい
る。また、Ｄ２／Ｄ、ならびにＤ３／Ｄ工が何れも小さ
くなるほど耐圧強度Ｐ　ｅか大きくなることが理解され
、従ってそれらの各々の比を、積重ね安定性などを阻害
しない限りなるべく小さくすることが、耐圧性能の向上
のために有効であるという結論が導かれるのである。

そして、板厚が０．３５　ｍｍであっても、本発明缶Ｎ
ｏ、１．Ｎｏ、２のようにｌ　０　ｋｇ　ｆ　７ｍｍ２
を優に超える耐圧強度が得られることば、現状において
められる耐圧強度が７〜９　ｋｇ　ｆ　／　＋ｎ１１２
程度であることを考慮すると、０．３５　ｉｎｎよりさ
らに薄肉化しても要求される強度を充分に満足すること
を示唆しており、そのように缶底部の薄肉化を可能とす
ることにより、現状のＤＩ缶の軽量化を効果的に押し進
めることが出来、ひいては材料コスト、および輸送コス
トなどを低減する利益をもたらすのである。

以上、具体的な図面およびデータに基ついて説明したが
、本発明は、そのような具体的な例示のものに限定して
解釈されるべきものでは決してな（、例えば、第４図に
示されるようにドーム状ｇＨ１８の中央部に平坦な部分
を形成したり、あるいは第２図に示されるテーバ状周壁
部２２を、山中心線○に対して離れる方向あるいは接近
する方向にある程度湾曲させる形態などを始め、当業者
の知識に基づき、種々の変更、改良なとを施した態様で
本発明を実施し得ることは、改めて言うまでもないとこ
ろである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な］）１缶と蓋部材とを分解して示す分
解斜視図であり、第２図は本発明に係る１０１缶の具体
的な缶底形状を示す拡大断面図である。 第３図はそのような缶底形状を備えたＤＩ缶を成形する
のに好適なプレス機を簡略に示す１ｌｌｌｉ面図であり
、第４図は本発明の別の実施例を節１１Ｂに示Ｊ柵念図
である。 １０　：　Ｄ　１缶　１２：円筒状側壁部１４：缶底部
　１８　：　Ｉ’−ム状部２０：ボトム部　２２：テー
パ状周：１、（部２４：立」ニり周壁部 ２６：テーパ状周壁部の内側周縁部 ２８：立トり周壁部の内側周縁部 出願人　住友軽金属工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属製の薄肉素材から主として絞りとしごきによって成
   形され、円筒状の側壁部と該側壁部と一体の缶底部とを
   有する有底円筒形状のｖ　ｒ　ｊｒ３において、 前記缶底部が、缶内部に向かって膨出した形態で形成さ
   れたドーム状部と、該ドーム状部の周縁部と前記円筒状
   側壁部の端部とを接続するとともに、外側に向かって突
   き出されて当該Ｄｉ缶を支持する円環状のボトム部とを
   備え、かつ該ボトノ、部が、 （ａ）　前記円筒状側壁部の端部から、前記ドーム状部
   が膨出した側とは反対側に向かって当該ｆｌｉ中心線に
   ｉｌｉ次近づくように傾斜しＣ延び、該中心線に直角な
   平面に対する角度：θが４０度以−」ニ９０度未満の範
   囲内に選ばれるとともに、その内側周縁部が前記円筒状
   側壁部の外径：Ｄｉより小さい直径＝Ｄ２とされたテー
   パ状周壁部と、（ｂ）　該テーパ状周壁部の内側周端ｕ
   Ｂに連続しζ、前記ドーム状部が膨出した側に立ち上が
   りつつ前記中心線の側に漸次近づくように延び、その内
   側周縁部において前記（Ｓ−ム状部の周縁部につながる
   とともに、該内側周縁部の直ｉ￥：Ｄ３が前記テーパ状
   周壁部の内側周縁部の直径：Ｄ２より小さくされた立上
   り周壁部と を含むとともに、 前記直径Ｄ１とＤ２　＋　Ｄ３とが、次式；％式％ を満足するようにしたことを特徴とする金属製薄肉Ｄｉ
   缶。