TW202216543A - 罐蓋、罐頭及罐蓋之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明的課題為藉由對板厚進行嚴格的研究，在滿足將板厚進一步變薄之要求的同時，又提高耐壓強度。本發明的罐蓋係具有中心板部、板壁部、卡緊壁徑向部、卡緊壁部及捲曲部之罐蓋，其中，當將前述中心板部的板厚設為t1、將前述板壁部下端的板厚設為t2時，t2＞t1。

Description

罐蓋、罐頭及罐蓋之製造方法

本發明係有關一種罐蓋及其製造方法者。

填充飲料等之金屬罐為兩片罐時，藉由在有底筒狀的罐身的開口端捲封罐蓋來將內容物進行密封。這種罐蓋通常採用帶有留置式拉環型開口用拉環者。該罐蓋在罐身內填充內容物之後，在罐身的開口端被捲封，因此通常與罐身分開並以層疊（堆疊）狀態供給到內容物的填充處。

罐蓋具有安裝開口用拉環之中心板部，在其周圍側具有插入捲封機的內側工具（捲封軋頭）的外緣突起之環狀溝槽部。又，罐蓋在環狀溝槽部的外周具有在罐身的開口端捲封之捲曲部（例如，參閱下述專利文獻1）。

而且，作為這種罐蓋的結構，作為環狀溝槽部的溝槽內壁部而成形有板壁部，在從溝槽內壁部至環狀溝槽部的溝槽外壁部之部分成形有卡緊壁徑向部，在從溝槽外壁部至捲曲部之部分成形有卡緊壁部。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2019-112143號公報 [專利文獻2]日本特開平3-275443號公報

[發明所欲解決之問題]

為了材料資源的節約和輕量化，要求盡可能將板厚變薄，但是若將板厚變薄，則罐內壓力上升時的強度（耐壓強度）會出現問題。

關於罐蓋，若罐內壓力上升，則會產生向上方上壓中心板部之力，因此當罐內壓力異常上升時，有時會出現因環狀溝槽部向上方反向突出而使環狀溝槽部及中心板部成為向上方突出成角狀之狀態之所謂屈曲。尤其，當內容物為碳酸飲料等時，若罐內溫度因周圍環境等而異常上升，則容易出現屈曲。

與此相對，關於用以提高耐壓強度的罐蓋的結構，如上述專利文獻1所示之以往技術那樣，研究出各種對策。然而，該對策如前述以往技術那樣只側重於，在卡緊壁部設置第1彎曲部及第2彎曲部，並規定第1彎曲部的曲率半徑與第2彎曲部的曲率半徑的關係之類之形狀設計，關於板厚未進行嚴格的研究。

本發明係為了應對這種問題而提出者，其課題為藉由對板厚進行嚴格的研究，獲得在滿足將板厚進一步變薄之要求的同時，耐壓強度又高的罐蓋。 [解決問題之技術手段]

為了解決這種課題，本發明之罐蓋係具備以下構成者。 一種罐蓋，其特徵為，具有中心板部、板壁部、卡緊壁徑向部、卡緊壁部及捲曲部，當將前述中心板部的板厚設為t1、將前述板壁部下端的板厚設為t2時，t2＞t1。 [發明效果]

具有這種特徵之罐蓋能夠得到在滿足將板厚進一步變薄之要求的同時，耐壓強度又高的罐蓋，從而能夠實現罐蓋的耐壓強度的提高。

以下，參閱圖式對本發明的實施形態進行說明。以下說明中，不同之圖中的相同符號表示相同功能的部位，並適當省略各圖中的重複說明。

如圖1所示，本發明的實施形態之罐蓋1具有中心板部1A、板壁部1B、卡緊壁徑向部1C、卡緊壁部1D及捲曲部1E。中心板部1A為罐蓋1的中央部分的略平坦狀的部分，當為留置式拉環型時，設置刻痕或開口用拉環。

在中心板部1A的外緣有彎曲部分r1，從該彎曲部分r1的端部以直線狀下降之部分成為板壁部1B。而且，在板壁部1B的下方成形之彎曲部分r2、亦即包括在中心板部1A的外周成形之環狀溝槽部Cs的底部之部分為卡緊壁徑向部1C。又，從卡緊壁徑向部1C的外側的上端向上方延伸之直線狀或一部分彎曲之部分、亦即從前述之環狀溝槽部Cs的外壁進一步至捲曲部1E的彎曲之前為止的部分成為卡緊壁部1D。

而且，本發明的實施形態之罐蓋1在將中心板部1A的板厚設為t1、將板壁部1B的下端的板厚設為t2時，成為t2＞t1。中心板部1A的板厚t1成為接近罐蓋1成形加工之前的被加工材的原板厚。

板壁部1B的下端為與卡緊壁徑向部1C的彎曲部分r2的邊界部分，在罐蓋1中，藉由在卡緊壁徑向部1C的成形加工中採用新方法，能夠得到將板壁部1B的下端的板厚t2設為比板厚t1厚，且在習知之形狀設計基礎上耐壓強度又高的罐蓋1。藉由將板厚t2設為比板厚t1的1.01倍更厚（t2＞1.01×t1），能夠得到耐壓強度更高的罐蓋1。

又，關於罐蓋1，當將卡緊壁徑向部1C的板厚設為t3時，藉由將板厚t3設為比板厚t1更厚，較佳為設為比板厚t1的1.01倍更厚（t3＞1.01×t1），能夠得到耐壓強度高的罐蓋1。

又，關於罐蓋1，當將卡緊壁部1D的中間部的板厚、亦即如圖1所示將罐蓋的實際高度分成兩部分之位置的板厚設為t4時，成為t1＞t4。依據此，藉由將耐壓強度的影響比較少的卡緊壁部1D的中間部變薄，在保持規定的耐壓強度的同時，又能夠實現罐蓋1的輕量化。

前述之罐蓋1藉由將作為在中心板部1A的外周成形之環狀溝槽部Cs之、板壁部1B、卡緊壁徑向部1C的板厚局部加厚，能夠使環狀溝槽部Cs和自此到捲曲部1E之部分的習知之形狀設計更合理的基礎上，又提高耐壓強度。

前述之罐蓋1能夠將作為在中心板部1A的外周成形之環狀溝槽部Cs之、板壁部1B、卡緊壁徑向部1C的板厚設為比被加工材的原板厚（中心板部1A的板厚t1）更厚，因此能夠將被加工材的原板厚盡可能變薄，從而能夠有效地實現材料資源的節約和輕量化。

以下，對罐蓋1之製造方法進行說明。罐蓋1的製造步驟如圖2所示具有坯料沖壓步驟S1、外周部拉深步驟S2、板部拉深步驟S3、板部下壓步驟S4。

在該等步驟中，藉由步驟S1至步驟S3，成形圖3（a）所示之成形體M1，在步驟S4中，進行對成形體M1下壓板部p（在中心板部1A加工之被加工部）之加工，成形圖3（b）、圖3（c）所示之成形體M2、M3，最終得到圖3（d）所示之罐蓋1。

對各步驟進行具體說明。在各步驟中，作為加工工具使用圖4～圖8所示之上工具U及下工具L。上工具U具備內側工具U1及外側工具U2，下工具L具備固定內側工具L1、可動內側工具L2、可動外側工具L3及固定外側工具L4。

坯料沖壓步驟S1中，如圖4（a）所示，被加工材M插入於上工具U與下工具L之間，如圖4（b）所示，藉由上工具U下降，基於外側工具U2的加工面a與固定外側工具L4的加工面b之沖壓，成形圓盤狀的成形體M01。

在外周部拉深步驟S2中，藉由上工具U進一步下降，如圖5（a）所示，利用外側工具U2的下表面c與可動外側工具L3的上表面d夾住成形體M02的外周部，對成形體M02的外周部進行基於可動內側工具L2的加工面e之拉深加工。藉由上工具U進一步下降，如圖5（b）所示，外側工具U2的下表面c下壓可動外側工具L3，藉此藉由外側工具U2的加工面f與可動內側工具L2的加工面g進行對成形體M03之拉深加工。

在板部拉深步驟S3中，如圖6（a）所示，上工具U進一步下降，外側工具U2的加工面h與可動內側工具L2的加工面e夾住成形體M04的外周部，成形體M04的板部p抵接於固定內側工具L1的上表面，因此進行板部p的拉深加工。又，在該狀態下，如圖6（b）所示，上工具U進一步下降，藉由一邊夾住成形體M05的外周部，一邊下壓可動內側工具L2，同時內側工具U1的下表面與固定內側工具L1的上表面夾住板部p，藉此進行板部p的拉深加工。

之後，在板部下壓步驟S4中，如圖7（a）所示，藉由在加工面e與加工面h夾住成形體M06的外周部之狀態下由可動內側工具L2上壓外側工具U2，如圖7（b）所示，成形體M06的板部p相對於外周部相對地被下壓，從而成形成形體M07。

之後，如圖8（a）所示，若進一步進行前述之板部p的相對性下壓，則在成形體M08的板部p與外周部之間的卡緊壁徑向部1C加工之被加工部被壓入於在固定內側工具U2與可動內側工具L2之間設置之溝槽部j中。藉此，成形板壁部1B和卡緊壁徑向部1C。進而，藉由板部p的相對性下壓，在被加工面e與加工面h夾住之外周部成形捲曲部1E。又，在被內側工具U1的下表面與固定內側工具L1的上表面夾住之板部p成形中心板部1A。之後，如圖8（b）所示，鬆開上工具U及下工具L，並取出罐蓋1的成形物。 之後，雖未圖示，但藉由公知的方法將罐蓋1的成形物的最外周部捲曲成適於捲封之形狀，並在其內表面部分塗佈密封劑，又依據用途對板部進行鉚接加工、刻痕加工、拉環的歛縫等步驟以完成罐蓋。

依前述之製造步驟，藉由下壓作為在中心板部1A加工之被加工部之板部p，在卡緊壁徑向部1C加工之被加工部被壓入於溝槽部j中，並成形板壁部1B和卡緊壁徑向部1C，因此加工工具的加工面不直接與板壁部1B和卡緊壁徑向部1C接觸便進行成形加工。又，藉由板部p的下壓，對在板壁部1B和卡緊壁徑向部1C加工之被加工部施加與板厚方向正交之方向的壓縮應力，因此出現如板厚上升的塑性變形。

又，作為加工工具，如圖9所示使用在固定內側工具L10設置有減薄加工用凸部k1之模具。而且，藉由在上工具U的外側工具U2的內側加工面k2與減薄加工用凸部k1之間將成形體減薄，能夠在前述之板部拉深步驟S3中，對卡緊壁部1D的中間部施加減薄加工。如此，若對卡緊壁部1D的一部分（尤其中央部）施加減薄加工，則能夠將卡緊壁部1D的一部分板厚變薄。藉此，在滿足材料資源的節約和輕量化的要求的同時，又能夠有效地提高罐蓋1的耐壓強度。 另外，前述之製造步驟係將從坯料的沖壓至罐蓋1的成形物為止在一個上下模具內以1次衝程進行之方法，但亦能夠獨立使用模具分複數個階段進行該等一系列的步驟。尤其，基於板部下壓步驟S4中的板部p的下壓之與板厚方向正交之方向的壓縮應力的作用在圖8（a）中所描繪之狀態、亦即被加工部被壓入於溝槽部j的底部中之狀態下成為最大，因此將下壓分為複數個階段，每次利用具備溝槽底部之模具進行板下壓，藉此能夠進行進一步擴大增加板厚之範圍之控制。

[實施例] 作為被加工材M，使用在板厚0.26mm的Al合金（A5182-H19）塗佈15mg/dm ²的外表面塗料及100mg/dm ²的內表面塗料之線圈塗覆材料，在前述之製造步驟中成形罐蓋1，並將測量各部的板厚之例子示於下述表1。另外，t5為板壁部1B的上端的板厚。在此，實施例1中固定內側工具L1的外徑φh=51.58，實施例2中為φh=52.18，實施例3中為φh=51.58mm，在卡緊壁部1D的中間部以約7%的減薄率實施減薄加工，除此之外以與實施例1相同的方式成形。

[表1]

板厚部位	t1	t2	t3	t4	t5	耐壓強度（MPa）
實施例1	0.260	0.290	0.271	0.275	0.280	0.752
實施例2	0.260	0.302	0.279	0.285	0.291	0.766
實施例3	0.260	0.307	0.282	0.256	0.301	0.777
比較例	0.260	0.242	-	0.258	0.240	0.691

如表1所示，實施例1中板厚t2比板厚t1的1.01倍更厚，實施例2中板厚t2及板厚t3比板厚t1的1.01倍更厚。又，實施例3中，藉由減薄加工將板厚t4變薄，從而能夠相應地填充在板壁部1B和卡緊壁徑向部1C加工之被加工部的金屬部分。其結果，藉由基於板部p的下壓之與板厚方向正交之方向的壓縮應力的作用，能夠進一步加厚板厚t2、t3。藉由這種板厚的調整，與藉由專利文獻2中以往方法進行之比較例相比，能夠提高耐壓強度。

如以上說明，本發明的實施形態之罐蓋1能夠得到在滿足將板厚進一步變薄之要求的同時，耐壓強度又高的罐蓋1，從而實現罐蓋1的耐壓強度的提高。該罐蓋1捲封於罐身之罐頭在確保高耐壓強度的同時，又能夠實現金屬罐的重量相對於內容物重量的輕量化。

以上，參閲圖式對本發明的實施形態進行了詳述，但具體構成並不限於該等實施形態，即使存在不脫離本發明的宗旨的範圍的設計變更等，亦包含於本發明中。又，上述各實施形態只要在其目的及構成等上無特別的矛盾或問題，則能夠沿用彼此的技術並進行組合。例如，專利文獻1中所示之如圖10那樣的剖面形狀的罐蓋1中，亦能夠組合本發明來進行。

圖11係表示卡緊壁部的中間部的板厚的測量位置之圖，圖11（a）係表示圖10的另一實施形態的測量位置之圖，而且，圖11（b）係表示實施形態的測量位置之圖。 在圖11（a）及圖11（b）的任一情況下，當將罐蓋1的卡緊壁部1D的中間部的板厚、亦即罐蓋的實際高度分成兩部分之位置的板厚設為t4時，均成為t1＞t4。在另一實施形態中，藉由將耐壓強度的影響比較少的卡緊壁部1D的中間部變薄，在保持規定的耐壓強度的同時，又能夠實現罐蓋1的輕量化。 另外，圖11（a）的另一實施形態及圖11（b）的實施形態分別表示圖10的罐蓋1的一部分及圖1的罐蓋1的一部分捲封於罐身之後的局部剖面。將捲封之前的圖10及圖1與捲封之後的圖11的各狀態進行比較，亦未發現捲封罐蓋1前後的實際高度的變化，因此圖11（a）的另一實施形態與圖11（b）的實施形態的板厚t4成為大致相同的位置。

1:罐蓋 1A:中心板部 1B:板壁部 1C:卡緊壁徑向部 1D:卡緊壁部 1E:捲曲部 Cs:環狀溝槽部 r1:彎曲部分 r2:彎曲部分 t1:中心板部的板厚 t2:板壁部的下端的板厚 t3:卡緊壁徑向部的板厚 t4:卡緊壁部的中間部的板厚 t5:板壁部的上端的板厚 U:上工具 L:下工具 p:板部

圖1係表示罐蓋的局部剖面之說明圖。 圖2係表示罐蓋的製造步驟之說明圖。 圖3係表示製造步驟中的成形體之說明圖（圖3（a）係藉由從步驟S1至步驟S3而成形之成形體，圖3（b）、圖3（c）係藉由步驟S4而成形之成形體，圖3（d）係最終得到之罐蓋）。 圖4係表示坯料沖壓步驟之說明圖（圖4（a）係沖壓之前，圖4（b）係沖壓之後）。 圖5係外周部拉深步驟的說明圖（圖5（a）係拉深中途，圖5（b）係拉深完成）。 圖6係板部拉深步驟的說明圖（圖6（a）係拉深開始時，圖6（b）係拉深完成時）。 圖7係板部下壓步驟的說明圖（圖7（a）係下壓開始時，圖7（b）係下壓中途）。 圖8係板部下壓步驟的說明圖（圖8（a）係下壓完成，圖8（b）係取出成形物）。 圖9係表示板部拉深步驟中施加減薄加工的例子之說明圖。 圖10係表示本發明的實施形態的另一形狀的例子之說明圖。 圖11係表示卡緊壁部的中間部的板厚的測量位置之圖（圖11（a）係表示圖10的另一實施形態的測量位置之圖，圖11（b）係表示實施形態的測量位置之圖）。

1:罐蓋

1A:中心板部

1B:板壁部

1C:卡緊壁徑向部

1D:卡緊壁部

1E:捲曲部

Cs:環狀溝槽部

r1:彎曲部分

r2:彎曲部分

t1:中心板部的板厚

t2:板壁部的下端的板厚

t3:卡緊壁徑向部的板厚

t4:卡緊壁部的中間部的板厚

t5:板壁部的上端的板厚

Claims (8)

1. 一種罐蓋，其特徵在於具有中心板部、板壁部、卡緊壁徑向部、卡緊壁部及捲曲部，且 當將前述中心板部的板厚設為t1、將前述板壁部下端的板厚設為t2時，t2＞t1。
2. 如請求項1之罐蓋，其中 當將前述中心板部的板厚設為t1、將前述板壁部下端的板厚設為t2時，t2＞1.01×t1。
3. 如請求項1或2之罐蓋，其中 當將前述卡緊壁徑向部的板厚設為t3時，t3＞1.01×t1。
4. 如請求項1或2之罐蓋，其中 當將前述卡緊壁部的中間部的板厚設為t4時，t1＞t4。
5. 如請求項3之罐蓋，其中 當將前述卡緊壁部的中間部的板厚設為t4時，t1＞t4。
6. 一種罐頭，其使用如請求項1至5中任一項之罐蓋。
7. 一種罐蓋之製造方法，其特徵在於，其係如請求項1至5中任一項之罐蓋之製造方法，且 藉由相對地下壓將被加工成前述中心板部之被加工部，而使前述卡緊壁徑向部成形。
8. 如請求項7之罐蓋之製造方法，其中 對前述卡緊壁部的一部分施加有減薄加工。

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