KR20230044498A

KR20230044498A - 용기의 제조 방법 및 용기의 제조 장치

Info

Publication number: KR20230044498A
Application number: KR1020237007188A
Authority: KR
Inventors: 타케시 무라세; 쇼우타 타나카; 노부히로 사사지마; 에리카 사토
Original assignee: 토요 세이칸 가부시키가이샤
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2023-04-04
Also published as: EP4219038A1; US20230226586A1; CA3191741A1; CN116157216A; JP2022052374A; WO2022064837A1; TW202214494A; TWI786776B

Abstract

본 발명은, 상면 측을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 형상의 몸체부를 갖는 용기를 용이하게 제조할 수 있는 용기의 제조 방법 및 용기의 제조 장치의 제공을 과제로 한다. 본 발명의 용기(100)의 제조 방법은, 바닥부(120)와 몸체부 (110)를 갖고, 상면 측이 개방되는 동시에 상기 몸체부가 상면 측을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 형상의 금속제의 용기를 제조하는 방법으로서, 맨 아래쪽 원통 형상의 금속제의 컵체(200)를, 상기 컵체의 외경보다도 소직경인 구멍부(340)를 갖는 축경 다이(300)를 바닥 측으로부터 원통축 방향을 따라 작용시켜서 축경하는 바닥 드로우 성형 공정을 포함하며, 상기 바닥 드로우 성형 공정을 복수회 반복하는 것을 특징으로 한다.

Description

용기의 제조 방법 및 용기의 제조 장치

본 발명은 바닥부와 몸체부(胴部)를 갖고, 상면 측이 개방된 금속제의 용기의 제조 방법 및 용기의 제조 장치에 관한 것이다.

최근, 자원의 절약, 폐기물의 삭감 등을 위해, 종이, 플라스틱 등의 용기를 대체 가능하고, 경량, 저렴하고 또한 재활용이 용이한 용기가 요구되고 있다.

식기로서, 또는 음료·식품 등을 충전하는 용기로서 사용하는, 상면 측이 개방된 금속제의 용기는 알려져 있으며(특허문헌 1 등 참조), 이를 응용하는 것이 고려되고 있다.

공지의 상면 측이 개방된 용기로서, 식기에 사용되는 것과 같은, 세정하여 몇 번이나 이용하는 금속제의 용기는 알려져 있지만, 장기간의 이용을 고려하여 내구성을 높일 필요가 있기 때문에, 강도를 높이기 위해 어느 정도의 판 두께가 필요하여, 재료 비용, 성형 비용이 커지고, 중량도 무거워지기 때문에, 종이, 플라스틱 등의 용기의 대체로 하기에는 문제가 많았다.

최근, 금속 캔 용기의 재활용 환경도 갖추어져 있기 때문에, 특허문헌 1과 같은 얇은 재료의 금속 용기를 사용함으로써, 재료 비용, 성형 비용을 저감하고, 중량도 가볍게 하면서, 식기로서 한 번만 이용해도 자원의 절약, 폐기물의 삭감을 실시할 수 있을 가능성은 있다.

그러나 상면 측이 개방된 금속제의 용기 그대로를 빈 상태로 보관, 수송하고, 사용자가 개방된 상태로 사용을 행하기에는, 형상, 구조가 적절하지 않다는 문제가 있었다.

또한, 플라스틱에 의한 해양 오염이 진행되고 있는 등의 환경오염을 방지하는 세계적인 의식의 고조에 따라, 재활용을 향해 회수되기 쉬운 재료로 만들어진 용기가 요구되고 있다.

한편, 상면 측이 개방된 금속제의 용기의 제조에는, 특허문헌 2 등에 개시되어 있는 바와 같이 몸체부를 테이퍼 형상으로 성형하는 기술이 필요하게 되지만, 종래의 음료 캔의 제조 방법은 넥부(neck portion)나 차임부(chime portion) 등 몸체부의 높이 방향의 일부 범위만을 테이퍼 형상으로 성형하는 것이며, 용기의 몸체부의 약 7∼9 퍼센트의 넓은 높이 범위를 매끄러운 테이퍼 형상으로 성형하는 방법은 확립되어 있지 않았다.

일본 공개특허공보 2003-128060호 일본 공개특허공보 2006-224113호

본 발명은 전술한 바와 같은 과제를 해결하는 것이며, 상면 측을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 형상의 몸체부를 갖는 용기를 용이하게 제조할 수 있는 용기의 제조 방법 및 용기의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 용기의 제조 방법은, 바닥부와 몸체부를 갖고, 상면 측이 개방되는 동시에 상기 몸체부가 상면 측을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 형상의 금속제의 용기를 제조하는 방법으로서,

맨 아래쪽 원통 형상의 금속제의 컵체(cup body)를, 상기 컵체의 외경보다도 소직경인 구멍부를 갖는 축경 다이를 바닥 측으로부터 원통축 방향을 따라 작용시켜서 축경하는 바닥 드로우 성형 (bottom draw forming)공정을 포함하고,

상기 바닥 드로우 성형 공정을, 복수회 반복함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 발명에 관한 용기의 제조 장치는, 바닥부와 몸체부를 갖고, 상면 측이 개방되는 동시에 상기 몸체부가 상면 측을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 형상의 금속제의 용기를 제조하는 장치에 있어서,

맨 아래쪽 원통 형상의 금속제의 컵체를 바닥 측으로부터 원통축 방향을 따라 작용시켜서 축경하기 위한, 상기 컵체의 외경보다도 소직경인 구멍부를 갖는 축경 다이를 구비하는 바닥 드로우 성형 금형을 복수개 갖는 것을 특징으로 한다.

본 청구항 1에 관한 용기의 제조 방법 및 본 청구항 12에 관한 용기의 제조 장치에 의하면, 맨 아래쪽 원통 형상의 금속제의 컵체를 축경하는 바닥 드로우 성형 공정을 복수회 반복함으로써, 주름이나 몸통 파괴 등의 손상을 발생시키는 경우 없이 컵체를 축경할 수 있기 때문에, 용기의 몸체부의 넓은 높이 범위를 테이퍼 형상으로 하는 경우라도, 상면 측을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 소망하는 매끄러운 테이퍼 형상의 몸체부를 갖고, 금속제로 재활용이 용이한 용기를 간단히 제조할 수 있다. 또한, 축경 다이의 롱 스트로크(long stroke)가 불필요해지기 때문에, 제조 설비의 컴팩트화나 고속화를 도모하는 것이 가능해진다.

본 청구항 2에 관한 용기의 제조 방법 및 본 청구항 13에 관한 용기의 제조 장치에 의하면, 선행하는 바닥 드로우 성형 공정에 사용하는 축경 다이의 구멍부의 직경이, 후속하는 바닥 드로우 성형 공정에 사용하는 축경 다이의 구멍부의 직경보다도 크기 때문에, 확실하게 용기의 몸체부의 넓은 높이 범위를 테이퍼 형상으로 성형할 수 있다.

본 청구항 3, 본 청구항 4 및 본 청구항 5에 관한 용기의 제조 방법 및 본 청구항 14, 본 청구항 15 및 본 청구항 16에 관한 용기의 제조 장치에 의하면, 컵체의 내부에 코어 툴(core tool)을 배치함으로써, 또는 컵체의 내부에 기체 유입에 의해 압력을 부여함으로써, 상기의 소기의 매끄러운 테이퍼 형상의 몸체부를 갖는 용기를 확실하게 제조할 수 있다.

본 청구항 6에 관한 용기의 제조 방법 및 본 청구항 17에 관한 용기의 제조 장치에 의하면, 바닥 드로우 성형 공정을 5~40회 반복함으로써, 확실하게 용기의 몸체부의 넓은 높이 범위를 테이퍼 형상으로 성형할 수 있다.

본 청구항 7에 관한 용기의 제조 방법에 의하면, 몸체부를 용기의 전체 높이를 100%로 한 경우의, 최하부로부터 10%의 높이의 외주면과 90%의 높이의 외주면을 잇는 선의 외방으로의 넓힘 각도(몸체부 테이퍼각)를 2°~15°, 바람직하게는 3°~10°로 형성함으로써, 높은 강도를 갖고, 음료 등을 수용하여 중심이 올라갔을 때의 굴러 넘어짐이 억제되면서, 포개짐이 쉽고 사용자가 휴대하기 쉬운 형상의 용기를 제조할 수 있다. 몸체부 테이퍼각이 15°를 넘어 성형된 용기는, 정립 상태에서 나란히 했을 때에 옆의 용기와의 거리가 커지기 때문에 보관 효율이 나빠지며, 몸체부 테이퍼각이 2°보다 작게 성형된 용기는, 포갠 용기를 분리할 때, 꽉 끼임 등의 발생 때문에 분리의 곤란성이 높아진다.

또한, 이와 같이 제조된 용기에 의하면, 용기를 2개 포갰을 때, 상방의 용기의 하방의 용기로부터 돌출하는 돌출부를, 하방의 용기의 상단으로부터 20 mm 이하의 높이로 함으로써, 복수의 용기를 포갰을 때의 높이를 작게 할 수 있다.

또한, 음료·식료 등의 충전 설비, 뚜껑의 취부 설비 등의 용기의 수송, 이송 시에, 용기를 적층시킨 상태로 수송, 이송을 행하는 것이 가능해지고, 음료·식료 등을 충전해 봉함하여 캔을 제조하는 경우 등의 효율을 향상시킬 수 있다.

본 청구항 8에 기재된 구성에 의하면, 바닥부의 판 두께를 0.20 mm 이상으로 함으로써, 중심 위치가 낮아지고, 자립 안정성이 양호해지는 용기를 제조할 수 있다.

또한, 바닥부의 판 두께가 0.35 mm 이하로 되고, 용기의 전체 높이를 100%로 한 경우의 50±10%의 높이의 범위에서 몸체부가 판 두께 0.10~0.22 mm로 함으로써, 재료 비용, 성형 비용을 저감하고, 경량으로 되는 동시에, 더욱 바람직한 형상인, 용기의 전체 높이를 100%로 한 경우의, 최하부로부터 10%의 높이의 외주면과 90%의 높이의 외주면을 잇는 선이 상방을 향해 3°~10°의 각도로 외방으로 넓어지는 형상으로 형성된 용기를 얻을 수 있다.

본 청구항 9에 기재된 구성에 의하면, 돌출부의 용기의 높이에 대한 비율을 4%~15%로 함으로써, 복수의 용기를 포갰을 때에 꽉 끼임을 막는 등의 분리의 용이성을 확보하면서 체적을 작게 할 수 있고, 빈 상태로 보관, 수송할 때의 효율이 향상된 용기를 제조할 수 있다. 상기의 돌출부의 용기의 높이에 대한 비율을 5%~9%로 함으로써, 더욱 적합하게 된다.

본 청구항 11에 기재된 구성에 의하면, 몸체부를, 다른 용기와 포갰을 때에 서로의 접촉 개소를 적게 함으로써 다른 용기와 밀착하는 것을 막는 접촉부를 갖는 것으로 함으로써, 복수의 용기를 포갰을 때에 몸체부끼리가 면으로 밀착하는 것이 확실하게 방지되어, 복수개 포개진 용기를 각각 분리할 때, 접촉부 이외는 비접촉으로 되어 용기 간의 공기의 유통을 양호하게 할 수 있어 분리의 용이성이 더욱 향상된 용기를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 용기의 제조 방법에 의해 제조되는 용기의 측면도.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 관한 용기의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 2b는 도 2a의 일 실시형태에 관한 용기의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 2c는 도 2a의 일 실시형태에 관한 용기의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 3은 도 1의 용기를 포갠 측면도.
도 4는 도 3의 포갠 용기의 일부 확대 단면도.
도 5a는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 용기의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 5b는 도 5a의 다른 실시형태에 관한 용기의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 5c는 도 5a의 다른 실시형태에 관한 용기의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.

본 발명의 용기의 제조 방법에 의해 제조되는 용기에 대해 이하에 설명한다.

본 발명의 용기의 제조 방법에 의해 제조되는 용기는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 바닥부(120)와 몸체부(110)를 갖고, 금속제로, 상면 측이 개방된 상부 개구(101)를 갖는, 주지의 종이컵, 플라스틱 컵으로 대체 가능한 형상을 갖는 용기(100)이다.

용기(100)의 몸체부(110)는 상방(상부 개구(101) 측)을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 역원뿔대 형상(테이퍼 형상)의 테이퍼부(111)와, 테이퍼부(111)로부터 상부 개구(101)까지 연속하는 상방 측부(113)와, 테이퍼부(111)로부터 바닥부(120)에 이어지는 하방 측부(114)를 갖고 있다. 몸체부(110)의 테이퍼부(111)는, 예를 들어 단면시에서 직선 형상의 일정한 테이퍼 형상이며, 그 각도(θ)는 5°이다.

또한, 상방 측부(113) 및 하방 측부(114)는 외방으로 넓어지지 않고, 대략 원통 형상을 갖는다.

용기(100)의 테이퍼부(111)는, 용기의 전체 높이를 100%로 했을 때의, 용기(100)를 바닥부(120)가 하방으로 되는 자세로 수평면에 재치한 경우의 수평면으로부터 10%의 높이로부터 90%의 높이까지, 균일한 외방으로의 넓힘 각도로 형성되어 있기 때문에, 용기의 전체 높이를 100%로 한 경우의 최하부로부터 10%의 높이의 외주면과 90%의 높이의 외주면을 잇는 선의 외방으로의 넓힘 각도(몸체부 테이퍼각)는 θ와 거의 동일한 약 5°이다.

본 실시형태에서는, 바닥부(120)는 주지의 2부재 음료 캔과 마찬가지의 형상으로 형성되어 있다.

또한, 상부 개구(101)의 주연부, 즉 몸체부(110)의 상단부는, 컵으로서 사용하기 위해 날카로운 단면이 직접 입에 닫지 않는 형상, 예를 들어 컬(curl) 형상으로 성형되어 있다.

본 발명의 용기의 제조 방법의 일 실시형태에 대해 이하에 설명한다.

용기(100)는 금속제의 판재(블랭크)를 대략 동일 직경의 원통 부분을 갖는 맨 아래쪽 원통 형상으로 성형하여 컵체(200)를 얻는 컵체 성형 공정과, 얻어진 컵체(200)에 추가로 바닥부(220) 측을 향함에 따라 직경이 좁아지도록 바닥 드로잉을 실시함으로써 상부 개구(101) 측을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 테이퍼부(111)를 성형하는 바닥 드로우 성형 공정을 포함한다. 바닥 드로우 성형 공정 후, 몸체부(110)의 상단부에 컬 성형이 실시되어 둥글게 되는 컬 성형 공정이 행해진다. 또한, 컬 성형 공정은 바닥 드로우 성형 공정 전, 또는 복수회의 바닥 드로우 성형 공정의 도중에 행해져도 좋다.

본 발명에 있어서는, 바닥 드로우 성형 공정을 복수회 행한다.

바닥 드로우 성형 공정의 반복 회수는, 소망하는 용기(100)의 사이즈, 몸체부 테이퍼각이나 컵체(200)를 형성하는 판재의 두께에 의해서도 다르지만, 바람직하게는 2~50회, 보다 바람직하게는 5~40회, 더욱 바람직하게는 10~30회, 특히 바람직하게는 20회이다.

바닥 드로우 성형 공정의 반복 회수가 과다한 경우는, 공정수의 증가에 의해 제조상의 부하나 제조 비용이 증대하는 경우나, 성형 열의 영향이 크게 완성 치수에 무시할 수 없는 불균일성이 발생하고, 수율이 낮아서 생산성이 낮아질 우려가 있다. 한편, 바닥 드로우 성형 공정의 반복 회수가 과소한 경우는, 몸체부(110)의 소정의 높이 범위를 소망하는 테이퍼 형상으로 성형할 수 없을 우려나, 테이퍼부(111)에 매끄러운 테이퍼 형상이 얻어지지 않을 우려가 있다.

바닥 드로우 성형 공정에 있어서는, 컵체(200)의 원통 부분의 외경보다도 소직경인 구멍부(340)를 갖는 축경 다이(300)와, 컵체(200)의 내부에 기체를 유입시켜서 압력을 부여하는 에어 기구를 갖는 바닥 드로우 성형 금형을 구비하는 제조 장치가 이용된다.

구멍부(340)의 내주면은, 축경의 작용면으로 되는 전주에 걸쳐 동 테이퍼 각도로 연장되는 테이퍼면(341)과, 테이퍼면(341)의 소직경 측에 연속하여 경사 상외방으로 연장되는 측면(342)을 구비하고 있다. 테이퍼면(341)의 테이퍼 각도는 소망의 용기(100)의 테이퍼부(111)의 몸체부 테이퍼각에 적합한 각도로 되며, 이 실시형태에 있어서는 5°이다.

축경 다이(300)는 도시되지 않은 구동 기구에 의해, 소정의 스트로크 길이로 왕복동(往復動) 가능하게 되어 있다.

본 발명에 관한 용기의 제조 장치에 있어서는, 서로 다른 내경의 구멍부(340)를 갖는 축경 다이(300)에 의한 바닥 드로우 성형 금형을, 복수개 갖는다. 그리고 각 바닥 드로우 성형 공정에 있어서는, 서로 다른 내경의 구멍부(340)를 갖는 축경 다이(300)가 이용된다. 1회째, 2회째, …, n회째의 바닥 드로우 성형 공정에 이용되는 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 최소 내경을 각각 d1, d2, …, dn으로 하면, d1>d2>…>dn으로 된다.

또한, 각 바닥 드로우 성형 공정에 있어서 이용되는 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 테이퍼면(341)의 테이퍼 각도는 거의 동일하게 된다.

또한, (n-1)회째의 바닥 드로우 성형 공정에 이용되는 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 최소 내경과, 이에 계속되는 n회째의 바닥 드로우 성형 공정에 이용되는 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 최대 내경은, 거의 동일 또는 (n-1)회째의 바닥 드로우 성형 공정에 이용되는 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 최소 내경이 n회째의 바닥 드로우 성형 공정에 이용되는 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 최대 내경보다도 소직경으로 된다.

또한, 각 바닥 드로우 성형 공정에 있어서 이용되는 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 테이퍼면(341)의 길이(구멍부(340)의 축방향 길이)는 거의 동일하게 되고, 구체적인 길이는 소망하는 용기(100)의 몸체부(110)에 있어서의 테이퍼부(111)의 높이나, 바닥 드로우 성형 공정의 반복 회수에 의해 결정된다.

또한, 각 축경 다이(300)에 있어서, 구멍부(340)의 테이퍼면(341)의 테이퍼 각도나 축방향 길이는 동일하게 한정되는 것은 아니고, 소망의 용기(100)의 구체적인 컵 형상에 맞춰서 각각 적절한 형상으로 되는 크기로 설정되어 있으면 좋다. 예를 들어, 테이퍼면(341)은 곡면 형상으로 되어 있어도 좋다. 또한, 각 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 최소 내경이나 최대 내경도, 소망의 용기(100)의 구체적인 컵 형상에 맞춰서 각각 적절한 크기로 설정되어 있으면 좋다.

바닥 드로우 성형 공정은, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 먼저 컵체(200)를, 개구 단부(201) 측을 받침대(370) 측을 향한 자세로 받침대(370)와 지지 도구(380) 사이에 배치하고, 컵체(200)의 바닥부(220) 측에 축경 다이(300)를 테이퍼면(341)이 끝자락 넓힘상(도 2a에 있어서 하방으로 넓어지는 원뿔대 형상)으로 되는 자세로 같은 동축형으로 올려 놓는다. 다음에, 컵체(200)의 내부에 에어 기구에 의해 도시되지 않은 가압 에어원으로부터 에어 도입로(310)를 통해 기체를 유입시켜서 압력을 부여한 상태에서, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 축경 다이(300)를 컵체(200)의 바닥부(220) 측으로부터 원통축(X)의 방향을 따라 소기의 위치까지 상대적으로 이동(도 2b에 있어서 하방으로 이동)시킨다. 축경 다이(300)를 이동시키면, 구멍부(340)의 테이퍼면(341)이 컵체(200)의 주측벽(210)의 외주면에 당접하고, 컵체(200)의 주측벽(210)이 축경 다이(300)의 구멍부(340)에 의해 드로잉되어 축경되고, 도 2c에 나타내는 바와 같이, 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 최소 내경을 따른 외경을 갖는 원통 형상의 축경 원통부(250)와, 축경 다이(300)의 테이퍼면(341)에 대응하는 테이퍼 형상의 테이퍼 원통부(251)가 형성된다. 축경 다이(300)가 축경하기 위한 이동을 정지하여 당접하지 않았던 부분이 용기(100)의 상방 측부(113)로 된다.

후속하는 바닥 드로우 성형 공정에 있어서는, 보다 소직경의 구멍부를 갖는 축경 다이를 이용하여 같은 행위가 행해지고, 선행하는 바닥 드로우 성형 공정에 있어서 형성된 축경 원통부(250)의 가장 개구 단부(201) 측, 즉 선행하는 바닥 드로우 성형 공정에 있어서 형성된 테이퍼 통부(251)의 바닥부(220) 측에 새로운 테이퍼 통부가 매끄럽게 접속되도록 형성된다.

최후의 바닥 드로우 성형 공정에 있어서 테이퍼 형상으로 성형되지 않고 남았던 원통 형상의 축경 원통부가, 용기(100)의 하방 측부(114)로 된다.

상기의 바닥 드로우 성형 공정을 반복함으로써, 복수의 테이퍼 통부(251)가 매끄럽게 연속해서 테이퍼부(111)로 되고, 이에 의해 균일한 외방으로의 넓힘 각도로 형성된 테이퍼 형상의 테이퍼부(111)를 갖는 몸체부(110)의 용기(100)가 얻어진다.

에어 기구에 의해 부여되는 압력은, 축경 다이(300)에 의한 압압력에 의해 컵체(200)의 주측벽(210)이나 바닥부(220)가 의도하지 않은 왜곡이 없을 정도의 압력이라면 좋고, 구체적으로는 0.05~0.40 MPa면 되고, 바람직하게는 0.1~0.3 MPa이다.

에어 기구에 의해 부여되는 압력이 과소인 경우는, 축경 다이(300)에 의한 압압력에 의해 바닥 드로우 성형 시에 컵체(200)가 좌굴될 우려가 있다. 한편, 에어 기구에 의해 부여되는 압력이 과대한 경우는, 컵체(200)의 바닥부(220)가 반전하는 등의 변형이 발생할 우려나, 에어가 불필요한 사용량 증가에 따라 제조 비용이 증대할 우려가 있다.

바닥 드로우 성형 공정에 의한 드로잉율(drawing rate)은, 제조해야 할 용기(100)의 테이퍼부(111)의 몸체부 테이퍼 각도에 의해서도 다르지만, 5~35%인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 10~30%, 이 실시형태에 있어서는 20%이다.

드로잉율은, 복수회 반복된 모든 바닥 드로우 성형 공정에서의 총 드로잉율이며, 1회째의 바닥 드로우 성형 공정 전의 컵체(200)(소캔(can stock))의 직경을 L, 최후(n회째)의 바닥 드로우 성형 공정 후의 용기(100)의 테이퍼부(111)의 최소 직경을 A로 했을 때, 식(1)드로잉율=(L-A)/L×100 (%)로 나타낸다.

드로잉율이 작을수록 금속 재료의 쉬운 흐름이 얻어져 손상 없이 소망하는 테이퍼 형상의 테이퍼부(111)를 얻을 수 있다. 드로잉율이 과대한 경우는, 용기(100)의 테이퍼부(111)에 파탄이 발생할 우려가 있다.

판재로서는, 주지의 알루미늄 합금제의 2부재 음료 캔과 마찬가지로, 양측에 약 0.01 mm의 PET필름을 라미네이트한 판 두께 0.20 mm~0.35 mm의 알루미늄 합금의 판재가 이용된다.

이와 같은 판재를 이용함으로써, 용기에 성형했을 때, 재료의 판 두께가 거의 유지되는 바닥부가 판 두께 0.20 mm~0.35 mm, 용기의 전체 높이를 100%로 한 경우의 50±10%의 높이의 범위의 몸체부(110)가 판 두께 0.10~0.22 mm으로 된다.

본 발명에 관한 용기(100)를 포갰을 때는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이,

(1) 상방의 용기(100)의 테이퍼부(111)의 외면 상단과, 하방의 용기(100u)의 상방 측부(113)의 내면 상단 부근

(2) 상방의 용기(100)의 하방 측부(114)의 외면 하단과, 하방의 용기(100u)의 테이퍼부(111)의 내면 하단 부근

의 적어도 하나가 접촉해서 포개지고, 상방의 용기(100)의 테이퍼부(111)의 외면과 하방의 용기(100u)의 테이퍼부(111)의 내면이 밀착하는 경우는 없다.

상방의 용기(100)의 상단 측은 하방의 용기(100u)의 상단으로부터 돌출부(112)가 돌출하고, 돌출부(112)의 돌출 높이(T)는 상방 측부(113)의 높이, 하방 측부(114)의 높이, 바닥부(120)의 형상 등으로 결정된다.

도 3의 예에 있어서는, 돌출 높이(T)는 8.0 mm이며, 용기(100)의 높이(H)에 대한 돌출부의 높이(T)의 비율은 7.1%이다.

또한, 상방 측부(113) 및 하방 측부(114)를 테이퍼부(111)와는 다른 각도로 외방으로 넓어지도록 형성해도 좋고, 어느 한쪽만을 설치하거나, 또는 양쪽 모두 설치하지 않도록 해도 좋다.

또한, 상방 측부(113) 및 하방 측부(114)를 테이퍼부(111)와는 역테이퍼로 내방으로 좁아지도록 형성해도 좋다.

상방 측부(113) 및 하방 측부(114)가 존재하지 않는, 또는 극히 작고, 포갰을 때에 상방의 용기(100)의 바닥부(120)의 외면과 하방의 용기(100u)의 바닥부(120)의 내면이 밀접하게 접촉할 수 있는 형상인 경우, 몸체부(110)의 내면 측에 돌출하여 상방에 포개진 용기의 외면과 접촉하는 독립한 접촉부인 비드를 설치함으로써, 상방의 용기(100)의 몸체부(110)의 외면과 하방의 용기(100u)의 몸체부(110)의 내면이 면으로 밀착하는 것을 방지해도 좋다.

비드의 형상, 방향, 개수, 장소는 어떠한 것이라도 좋고, 내면 측에 돌출해도 외면 측에 돌출해도 내외면이 혼재해도 좋다.

또한, 접촉부로서 기능하는 것이라면, 비드 형상이 아니라, 점이나 면에서 테이퍼부(111)로부터 돌출하는 돌출부라도 좋다.

또한, 용기(100)에 음료 등을 충전한 후, 뚜껑 부재를 취부한 캔으로서 사용해도 좋다.

뚜껑 부재로서는, 금속제의 스테이 온 탭(stay-on tab) 뚜껑, 적층체로 이루어지는 시트, 나사 뚜껑 등, 어떠한 것이라도 좋다.

뚜껑 부재를 스테이 온 탭 뚜껑으로 하여 몸체부의 상단에 권체하는 경우는, 용기의 몸체부의 상단은 권체를 위한 트리밍 가공 후에 면상부를 형성하는 플랜징(flanging) 가공을 행한 상태라면 좋다.

뚜껑 부재를 적층체로 이루어지는 시트로 하여 몸체부의 상단에 열 등으로 접착하는 경우는, 용기의 몸체부의 상단은 접착 면적을 확보하기 위해 면상부를 갖는 형상으로 해도 좋다. 적층체로 이루어지는 시트로서는, 예를 들어 알루미늄박, 종이, 수지 필름이나 이들을 2종 이상 적층한 라미네이트 재료를 들 수 있고, 추가로 열접착층이 적층되어 있어도 좋다. 열접착층으로서는, 공지의 실랜트 필름을 시작으로, 래커 타입 접착제(lacquer type adhesive), 이지 필 접착제(easy peel adhesive), 핫멜트 접착제(hotmelt adhesive) 등의 접착제로 이루어지는 층을 채용할 수 있다.

뚜껑 부재를 나사 뚜껑으로 하여 몸체부의 상단에 나사 고정하는 경우는, 용기의 몸체부의 상단의 상방 측부(113) 등의 돌출부(112)에 나사산을 갖는 것으로 해도 좋고, 나사 뚜껑을 나사 고정하기 위해 별도 나사산을 갖는 주출구 부착 뚜껑 부재를 용기의 몸체부의 상단에 권체해도 좋다.

돌출부(112)를 뚜껑 부재의 취부 형태에 맞춤으로써, 뚜껑 부재를 어떤 것으로 해도, 용기 부분을 보관, 수송할 때의 효율을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 관한 용기의 제조 방법 및 용기의 제조 장치에 대해 상술했지만, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변경을 추가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 본 발명의 용기의 제조 방법에서는, 몸체부의 테이퍼부가 어느 개소에 있어서도 몸체부 테이퍼각이 2°~15°의 각도로 외방으로 넓어지는 형상으로 형성된 용기에 한정되지 않고, 국소적으로는 본 실시형태의 상방 측부나 하방 측부와 마찬가지로, 2°~15°의 범위 외의 부분이 일부 존재하는 용기나, 몸체부의 외방으로의 넓힘이 단면시에서 각도가 서서히 변화하는 곡선 형상의 용기나, 몸체부에 복수의 계단부가 형성된 용기 등, 직선 형상의 넓힘, 곡선 형상의 넓힘, 계단부 등이 조합된 몸체부를 갖는 용기도 제조 가능하다.

또한, 예를 들어 바닥 드로우 성형 금형으로서는, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 에어 기구 대신에, 컵체의 내부에 배치되어 컵체(200)의 주측벽(210)의 내주면을 지지하는 코어 툴(320)이 구비된 것을 이용해도 좋다.

코어 툴(320)을 이용한 바닥 드로우 성형 공정에 있어서는, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 먼저 컵체(200)를, 개구 단부(201) 측을 받침대(370) 측을 향한 자세로, 받침대(370)와 지지 도구(380) 사이에 있어서 코어 툴(320)이 컵체(200)의 내부에 배치되고, 컵체(200)의 바닥부(220) 측에 축경 다이(300)를 테이퍼면(341)이 끝자락 넓힘부(도 5a에 있어서 하방으로 넓어지는 원뿔대 형상)로 되는 자세로 동축 형상으로 재치한다. 이 상태에서, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 도 2b와 마찬가지로 축경 다이(300)를 컵체(200)의 바닥부(220) 측으로부터 원통축(X)의 방향을 따라 상대적으로 이동시켜서 컵체(200)의 주측벽(210)을 드로잉하여 축경하고, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 도 2c와 마찬가지로, 축경 다이(300)의 구멍부(340)의 최소 내경을 따른 외경을 갖는 원통 형상의 축경 원통부(250)와, 축경 다이(300)의 테이퍼면(341)에 대응하는 테이퍼 형상의 테이퍼 통부(251)가 형성된다. 축경 다이(300)가 축경하기 위한 이동을 정지하여 당접하지 않았던 부분이, 용기(100)의 상방 측부(113)로 된다.

후속하는 바닥 드로우 성형 공정에 있어서는, 보다 소직경의 구멍부를 갖는 축경 다이 및 보다 소직경의 코어 툴을 이용해서 같은 행위가 행해져, 선행하는 바닥 드로우 성형 공정에 있어서 형성된 축경 원통부(250)의 가장 개구 단부(201) 측, 즉 선행하는 바닥 드로우 성형 공정에 있어서 형성된 테이퍼 통부(251)의 바닥부(220) 측에 새로운 테이퍼 통부가 매끄럽게 접속되도록 형성된다.

100, 100u: 용기
101: 상부 개구
110: 몸체부
111: 테이퍼부
112: 돌출부
113: 상방 측부
114: 하방 측부
120: 바닥부
200: 컵체
201: 개구 단부
210: 주측벽
220: 바닥부
250: 축경 원통부
251: 테이퍼 통부
300: 축경 다이
310: 에어 도입로
320: 코어 툴
340: 구멍부
341: 테이퍼면
342: 측면
370: 받침대
380: 지지구
θ: 테이퍼부의 각도
H: 용기의 높이
T: 돌출부 높이
X: 원통축

Claims

바닥부와 몸체부를 갖고, 상면 측이 개방되는 동시에 상기 몸체부가 상면 측을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 형상의 금속제의 용기를 제조하는 방법으로서,
맨 아래쪽 원통 형상의 금속제의 컵체를, 상기 컵체의 외경보다도 소직경인 구멍부를 갖는 축경 다이를 바닥 측으로부터 원통축 방향을 따라 작용시켜서 축경하는 바닥 드로우 성형 공정을 포함하며,
상기 바닥 드로우 성형 공정을 복수회 반복하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
선행하는 바닥 드로우 성형 공정에 사용하는 축경 다이의 구멍부의 직경이, 후속하는 바닥 드로우 성형 공정에 사용하는 축경 다이의 구멍부의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 바닥 드로우 성형 공정에 있어서, 상기 컵체의 주측벽의 내주면을 지지하는 코어 툴을 상기 컵체의 내부에 배치하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 바닥 드로우 성형 공정에 있어서, 상기 컵체의 내부에 기체 유입에 의해 압력을 부여하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 컵체의 내부에 부여되는 압력이 0.05~0.40 MPa인 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바닥 드로우 성형 공정을 5~40회 반복하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용기의 몸체부를, 용기의 전체 높이를 100%로 한 경우의, 최하부로부터 10%의 높이의 외주면과 90%의 높이의 외주면을 잇는 선이 2°~15°의 각도로 외방으로 넓어지는 형상으로 형성하고,
상기 용기를 2개 포갰을 때, 상방의 용기의 돌출하는 돌출부를, 하방의 용기의 상단으로부터 20 mm 이하의 높이로 하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 바닥부를 판 두께 0.20 mm~0.35 mm로 하고,
용기의 전체 높이를 100%로 한 경우의, 50±10%의 높이의 범위에서 상기 몸체부를 판 두께 0.10~0.22 mm로 하고,
상기 몸체부를, 용기의 전체 높이를 100%로 한 경우의, 최하부로부터 10%의 높이의 외주면과 90%의 높이의 외주면을 잇는 선이 3°~10°의 각도로 외방으로 넓어지는 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 돌출부의 상기 용기의 높이에 대한 비율을, 4%~15%로 하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 돌출부의 상기 용기의 높이에 대한 비율을, 5%~9%로 하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몸체부를, 다른 용기와 포갰을 때에 서로의 접촉 개소를 적게 함으로써 다른 용기와 밀착하는 것을 막는 접촉부를 갖는 것으로 하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 방법.
바닥부와 몸체부를 갖고, 상면 측이 개방되는 동시에 상기 몸체부가 상면 측을 향함에 따라 외방으로 넓어지는 형상의 금속제의 용기를 제조하는 장치에 있어서,
맨 아래쪽 원통 형상의 금속제의 컵체를 바닥 측으로부터 원통축 방향을 따라 작용시켜서 축경하기 위한, 상기 컵체의 외경보다도 소직경인 구멍부를 갖는 축경 다이를 구비하는 바닥 드로우 성형 금형을, 복수개 갖는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 바닥 드로우 성형 금형의 각각은, 축경 다이의 구멍부의 직경이 서로 다른 것을 특징으로 하는 용기의 제조 장치.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 바닥 드로우 성형 금형이, 상기 컵체의 내부에 배치되는, 상기 컵체의 주측벽의 내주면을 지지하는 코어 툴을 갖는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 장치.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 바닥 드로우 성형 금형이, 상기 컵체의 내부에 기체 유입에 의해 압력을 부여하는 에어 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 에어 기구가, 상기 컵체의 내부에 0.05~0.40 MPa의 압력을 부여하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 장치.
제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바닥 드로우 성형 금형을 5~40개 구비하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조 장치.