WO2018159278A1 - ボトル型缶 - Google Patents

Abstract

座屈強度を損なうことなく薄肉化やそれに伴う軽量化を図ることのできるボトル型缶を提供する。　カブラ部１１と肩部８との間に、カブラ部１１側から順にＳ字ビード部１２と外径が一定のストレート部１３とが形成され、Ｓ字ビード部１２は、凹部１１ｂに連続して形成されかつ凹部１１ｂより外径が大きい凸ビード部１２ａと、凸ビード部１２ａの下側に連続して口首部６の内側に窪むように形成されかつ断面形状が凸ビード部１２ａの断面形状と対称形状となる凹ビード部１２ｂとを有し、ストレート部１３は、凹ビード部１２ｂの下側に連続して凹ビード部１２ｂと肩部８との間に６口首部の中心軸線方向での長さが１ｍｍ以上かつ７ｍｍ以下の長さで形成されている。

Description

ボトル型缶

　本発明は、金属板を素材としてボトル型に成形された缶に関し、特に円筒状の口首部にキャップをネジ嵌合させることにより再封止の可能なボトル型缶に関するものである。

　従来、アルミニウム合金などの金属板に絞り・しごき加工を施して、底部の付いたカップ状もしくは円筒状の中間体を成形し、その中間体の開口端部を徐々に縮径加工して円筒状の口首部としたボトル型缶が知られている。その口首部の先端部を外側に巻いてカール部を形成するとともに、口首部にネジ成形などを施して雄ネジ部およびカブラ部が形成されている。この種のボトル型缶にキャップを取り付けて密閉する方法としてロールオンキャッピングが知られている。ロールオンキャッピングでは、前記カール部を閉じる天板部を有する円筒状のキャップ粗形材を口首部に被せ、そのキャップ粗形材を押圧パッドによってカール部に押し付けるとともにコーナ部をプレッシャーブロックで絞り込んでその内面のライナーをカール部に密着させる。その状態でキャップ粗形材の円筒部分（スカート部）をネジ成形用ロールにより口首部の雄ネジ部に沿って絞り込んで雌ネジ部を形成し、さらに円筒部分の下端部に設けられているピルファープルーフバンドを裾締め用ロールによってカブラ部の下側に巻き込ませている。

　このように、ボトル型缶の口首部には、キャッピングの際の軸線方向の押し下げ力（軸方向荷重もしくは打栓力）や各ロールによる横方向の力（横荷重）もしくは圧縮力、さらには各ロールが形成を行いつつ相対的に旋回することによる捩り荷重が複合して作用する。そのため、口首部の付け根部（肩部との境界部分）に大きい応力が作用し、この部分が変形しやすい。特に肩部がドーム状もしくは凸曲面状に湾曲もしくは膨らんでいる形状であれば、口首部が繋がっている肩部上部における接線（凸曲面の母線についての接線）の角度（当該接線の缶中心軸線に対する角度）が大きくなる。そのため上述した打栓力によって肩部上部に変形が生じ易く、あるいは口首部から肩部に到る部分が座屈し易くなる。このような変形（以下、単に座屈と記すことがある）は、打栓力だけでなく、口首部と肩部とを繋いでいる部分の変形が要因となって生じる場合がある。すなわち、ネジ成形用ロールや裾締め用ロールはキャップのスカート部および口首部の外周部の一部を半径方向での外側から中心部に向けて押圧する。そのため、これらの荷重は口首部を押しつぶす方向の荷重となり、その荷重に対して口首部の剛性が低い場合には、口首部が楕円形断面に変形する。このような変形が口首部から肩部上部に及ぶと、中心軸線を中心とした円周方向での曲率が小さくなった部分における打栓力に対する剛性が低くなり、その部分で座屈し易くなる。

　上述したような座屈に対する剛性を高くするには、口首部や肩部の壁厚を厚くすればよいが、低コスト化や軽量化の要請により、壁厚を厚くすることは困難であり、昨今では、むしろ剛性を損なうことなく壁厚を薄くすることが望まれているのが実情である。特にＤＩ缶と同様の工程で製造されるボトル型缶では、底の付いた円筒状の中間体における開口端側を徐々に縮径加工して肩部や口首部を形成するので、肩部の壁厚が口首部より薄く、その剛性を確保することが難しい。

　そこで、例えば特許文献１に記載されたボトル型缶では、肩部の上部（口首部側の部分）に、缶の中心軸線を中心とした環状の凹部および凸部を形成することにより、肩部上部の剛性を向上させている。また、特許文献２には、スカート谷部の下側に繋がっている膨出部に口部の内側に突出したビード部を形成することにより横強度を向上させた構成が記載されている。なお、特許文献２には、そのビード部の下側に直線部を設けた例も示されている。しかしながら、特許文献２にはその直線部の具体的な形状や寸法、ならびに直線部を設けることによる作用・効果については何ら記載されていない。

特許第３５６１７９６号公報 特開２０１６－１９６３３２号公報

　特許文献１に記載された構成によれば、肩部上部の剛性を向上させることができる。しかしながら、ロールオンキャッピングではネジ成形用ロールや裾締め用ロールによって口首部が楕円形に変形させられ、これが座屈を惹起する要因になることがあるのに対して、特許文献１に記載された構成では、口首部のいわゆる楕円変形に対する剛性を向上させることは困難であり、結局、肩部上部の座屈強度を高めることができるとしても、未だ不十分であって改善の余地があった。また、特許文献１に記載されている構成は、肩部上部に環状の凸部および凹部を形成する構成であるから、需用者の目に入りやすい肩部上部の形状が、従来の滑らかな形状とは異なったものとならざるを得ず、ボトル型缶のデザインの変更を余儀なくされたり、あるいはデザインの自由度が制約されるなどの不都合がある。

　他方、特許文献２の記載によれば、ロールによる横荷重に対する強度を向上させて局部変形を防止できる、とされている。しかしながら、ビード部は膨出部の一部を内側に帯状に窪ませた部分であり、その幅（口部の中心軸線方向の寸法）は膨出部の幅に比較して小さく、しかも高さも低いから、ロールによるいわゆる楕円変形に対する剛性が必ずしも十分に高くなく、横荷重に対する剛性が向上するとしても、座屈強度を向上させる点では未だ改善の余地がある。

　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り、座屈強度を向上させることができ、したがって薄肉化あるいは軽量化の可能なボトル型缶を提供することを目的とするものである。

　本発明は、上記の目的を達成するために、胴部と底部とが一体に形成されるとともに、前記胴部の上部に上側ほど外径が小さくなる肩部が連続して形成され、さらに前記肩部の上部に円筒状の口首部が連続して形成されており、前記口首部には、雄ネジ部と、前記雄ネジ部の下側に連続して形成された膨出部および前記膨出部より外径が小さい凹部からなるカブラ部とが形成されているボトル型缶において、前記カブラ部と前記肩部との間に、前記カブラ部側から順に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、前記Ｓ字ビード部は、前記凹部に連続して形成されかつ前記凹部より外径が大きい凸ビード部と、前記凸ビード部の下側に連続して前記口首部の内側に窪むように形成されかつ断面形状が前記凸ビード部の断面形状と対称形状となる凹ビード部とを有し、前記ストレート部は、前記凹ビード部の下側に連続して前記凹ビード部と前記肩部との間に前記口首部の中心軸線方向での長さが１ｍｍ以上かつ７ｍｍ以下の長さで形成されていることを特徴とするボトル型缶である。

　本発明においては、前記ストレート部は、外径が２６ｍｍ以上かつ４０ｍｍ以下であり、厚さが０．２８ｍｍ以上かつ０．３４ｍｍ以下とすることができる。

　また、本発明では、前記凸ビード部の外径は、前記ストレート部の外径以下でかつ前記カブラ部における前記凹部の外径より大きく、前記凹ビード部の外径は、前記カブラ部における前記凹部の外径以上でかつ前記凸ビード部の外径および前記ストレート部の外径より小さくてよい。

　さらに、本発明では、前記凸ビード部の外径と前記凹ビード部の外径との差の半分である前記Ｓ字ビード部の高さは、０．７ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下とすることができる。

　本発明では、前記肩部は、上側に盛り上がった凸曲面形状に形成してもよい。

　本発明では、前記ストレート部と前記肩部とを繋いでいる境界部分は、断面形状が前記口首部もしくは前記肩部の内側に向けて窪んだ円弧状をなすように形成されていてよい。

　そして、本発明では、前記境界部分における前記円弧状の半径は、２ｍｍ以上かつ４ｍｍ以下であってよい。

　本発明に係るボトル型缶はカブラ部と肩部との間にＳ字ビード部を有しており、しかもそのＳ字ビード部は、断面形状が対称形状となっておりかつ互いに連続している凸ビード部と凹ビード部とによって形成されているので、キャッピングの際に横荷重を受けても楕円形状への変形が生じにくく、また凹ビード部を形成することにより、キャッピングの際の軸線方向荷重を斜め上向きに受ける部分が生じるので、キャッピングの際の軸線方向荷重に対する強度すなわち座屈強度を向上させることができる。また、Ｓ字ビード部と肩部との間に、１ｍｍないし７ｍｍの長さ（軸線方向での寸法）の円筒状のストレート部を有しているので、前記のＳ字ビード部もしくは凹ビード部を形成することによる歪みや応力が肩部の上部に影響することが回避もしくは抑制されて、座屈強度の低下を回避し、あるいは座屈強度を向上させることができる。このような形状もしくは構造によって座屈強度を向上させることができることにより、ボトル型缶の全体としての肉厚を薄くして低コスト化や軽量化を図ることができる。

絞り・しごき成形によりボトル型缶を製造する過程を説明するための模式図である。 本発明に係るボトル型缶の正面図である。 口首部にロールオンキャッピングによってキャップを取り付けている状態を模式的に示す図である。 Ｓ字ビード部およびストレート部の一例を示す部分的な拡大断面図である。 図４の一部を更に拡大した断面図である。 裾締め用ロールなどのロールによる横荷重が口首部に作用した場合の応力（反力）の生じ方を説明する図であり、（ａ）はＳ字ビード部を備えている例を示し、（ｂ）はＳ字ビード部を備えていない例を示している。 実施例として使用したボトル型缶を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はカブラ部から肩部に到る部分の断面図である。 比較例１のボトル型缶を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はカブラ部から肩部に到る部分の断面図である。 比較例２のボトル型缶を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はカブラ部から肩部に到る部分の断面図である。 実施例および各比較例のボトル型缶についてのデータおよび座屈強度をまとめて示す図表である。

　本発明に係るボトル型缶は、アルミニウム板や樹脂被覆アルミニウム板などの金属板を素材とした金属缶であって、絞り成形やしごき成形などの成形加工を経て底板と胴部とが一体となった中間体を形成し、その開口端側にネッキング加工およびねじ・カール加工を施して製造される。本発明の実施形態で使用できる金属板は、熱可塑性樹脂からなる保護被覆層を形成した被覆金属薄板であってもよい。その例を挙げると、アルミニウム板やアルミニウム合金板、あるいは、ニッケルメッキ鋼板、錫メッキ鋼板、電解クロム酸処理鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の表面処理鋼板などの製缶用の金属薄板の両面に予め熱可塑性樹脂の保護被膜層をラミネートした厚さが０．１～０．４ｍｍの被覆金属薄板である。ラミネートされる熱可塑性樹脂は、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、エチレンテレフタレート－イソフタレート共重合体、エチレンテレフタレート－アジペート共重合体、ブチレンテレフタレート－イソフタレート共重合体などのポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－ポリプロピレン共重合体、エチレン－酢酸共重合体、アイオノマー等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系樹脂などであってよい。

　図１には、その製造過程を模式的に示してあり、素材である金属板１に絞り成形、再絞り成形、ならびに再々絞り成形を施して底部２と胴部３とが一体の円筒体４を形成し、さらにしごき成形を施して円筒体４の深さを深くする。その際に底部２にドーミング加工を施す。その円筒体４の開口端部側（上端部側）をトリミング加工によって切除する。ついで、塗装工程を経て中間体５とする。その中間体５の開口端側をネッキング加工によって徐々に縮径して口首部６を成形し、その口首部６にねじ・カール加工を施してボトル型缶７とする。

　図２に示す本発明に係るボトル型缶７は一例として上述した工程を経て製造される。したがって、胴部３は絞り・しごき成形を受けているのに対して、口首部６や胴部３と口首部６との間の肩部８は、上側に盛り上がった凸曲面形状となるように縮径されており、したがって胴部３に対して肩部８や口首部６の肉厚が相対的に厚くなっている。このボトル型缶７の一例は、胴部３の外径が５３ｍｍ（呼称：２０２径）あるいは６６ｍｍ（呼称：２１１径）で、口首部６の外径が２８ｍｍ～３８ｍｍのボトル型缶である。

　ボトル型缶７は口首部６にキャップ（図示せず）を取り付けることにより再封止（リシール）できるように構成されている。すなわち、口首部６の開口端には外側に巻いたカール部９が形成されており、そのカール部９の下側に雄ネジ部１０が形成されている。その雄ネジ部１０の下側には、カブラ部１１が形成されている。カブラ部１１は、キャップを構成しているスカート部（円筒状の部分）の下端部に設けられているピルファープルーフバンド（図示せず）を係合させ、キャップを外す際にそのピルファープルーフバンドをキャップから破断させて口首部６に残置させるための部分であり、雄ネジ部１０におけるネジ山の外径程度の膨出部１１ａと、その下側に口首部６の全周に亘って形成された凹部１１ｂとを備えている。なお、凹部１１ｂは、キャップから分離されて口首部６に残置されたピルファープルーフバンドが緩く嵌合することによりキャップから離脱していることが需用者に判るようにし、また後述するように裾締めのためのツールが入り込めるようにするために設けられている。

　上記の凹部１１ｂの下側に続けてＳ字ビード部１２が形成されている。さらに、Ｓ字ビード部１２と肩部８との間にストレート部１３が形成されている。これらＳ字ビード部１２およびストレート部１３の詳細な構成については後述する。

　図３は上述したボトル型缶７の口首部６にロールオンキャッピングによってキャップ１４を取り付けている状態を模式的に示している。口首部６を上側にして正立させたボトル型缶７の口首部６にキャップ１４を被せ、プレッシャーヘッド１５によってキャップ１４を押圧する。プレッシャーヘッド１５には、中心部分の押圧パッドと外周側のプレッシャーブロックとが一体に形成されている。プレッシャーブロックによってキャップ１４のコーナ部をカール部９に向けて押圧して変形させ、キャップ１４の内面に設けられているライナー１６をカール部９との間に挟み込むようにカール部９に密着させるとともに、押圧パッドがキャップ天面に接触することによってキャップ１３をボトル型缶７の中心軸線方向に押圧し、打栓圧を与えている。

　また、キャップ１４のスカート部（円筒状の部分）をネジ成形用ロール１７によってその外側から押圧し、その状態で口首部６とネジ成形用ロール１７とを相対的に回転させることにより、スカート部を口首部６に形成されている雄ネジ部１０に押し付けて、雄ネジ部１０のネジ溝に沿って変形させることにより雌ネジ部を形成する。さらに、キャップ１４におけるスカート部の下端部（すなわちピルファープルーフバンドに相当する部分）は、口首部６の外周側を相対的に旋回する裾締め用ロール１８によって前述したカブラ部１１に密着するように絞り、前述した膨出部１１ａの下側に係合させる。したがってロールオンキャッピングの際には、図３に太い矢印で示すように、中心軸線に沿う方向の荷重（打栓力）Ａと、ボトル型缶７が相対的に回転することによる捩り力Ｂと、各ロール１７，１８による水平方向の横力Ｃとが複合して作用する。このような複合した荷重による座屈変形を防止もしくは抑制するために、口首部６には前述したＳ字ビード部１２およびストレート部１３が成形されている。

　図４および図５はＳ字ビード部１２およびストレート部１３の一例を示す部分的な拡大断面図であり、Ｓ字ビード部１２はカブラ部１１における凹部１１ｂの下側に連続し、かつ口首部６の半径方向で外側に突出した凸ビード部１２ａと、その凸ビード部１２ａの下側に連続し、かつ口首部６の内側に窪んだ凹ビード部１２ｂとによって形成されている。これらのビード部１２ａ，１２ｂは、口首部６の全周に亘って形成された環状凹溝に相当する形状の部分であり、凸ビード部１２ａはその断面形状が図５に拡大して示すように、所定の半径Ｒａ（一例として、１ｍｍ～２ｍｍ）の円弧状を成すように形成され、口首部６の外部から見てビードとなっている。また、凹ビード部１２ｂは、その断面形状が図５に拡大して示すように、所定半径Ｒａの円弧状を成すように形成され、口首部６の外部から見ると凹溝状をなし、口首部６の内部に向けてはビードとなっている。すなわち、凸ビード部１２ａは口首部６の外側から見て口首部６の内側に曲率中心が存在する断面円弧状の凸ビードとなっており、これに対して凹ビード部１２ｂは口首部６の外側から見て口首部６の外側に曲率中心が存在する断面円弧状の凹溝となっていて、互いに対称形状になっている。これらの凸ビード部１２ａと凹ビード部１２ｂとは、接線がほぼ４５°～３０°（ボトル型缶７の中心軸線に対する角度）になる箇所で繋がっている。これは、キャッピング時に作用する上下方向の打栓力に対する強度を高くするためである。したがってこれらの部分の断面形状が「Ｓ」字形になっている。言い換えれば、凸ビード部１２ａと凹ビード部１２ｂとの幅および深さが互いに等しく、それぞれの断面形状は互いに対称になっている。

　さらに、Ｓ字ビード部１２は、口首部６の直径方向で、前記凹部１１ｂの外側でかつストレート部１３の内側、すなわちこれら凹部１１ｂとストレート部１３との間に形成されている。図４および図５に示すように、凹部１１ｂの外径（凹部１１ｂの底の部分の外径）をＤ１、ストレート部１３の外径をＤ４とすると、Ｓ字ビード部１２の最大外径（凸ビード部１２ａの頂部の外径）Ｄ２は、ストレート部１３の外径Ｄ４とほぼ等しく、Ｓ字ビード部１２の最小外径（凹ビード部１２ｂの底の部分の外径）Ｄ３は凹部１１ｂの外径Ｄ１とほぼ等しくなっている。したがってＳ字ビード部１２を設けるとしてもＳ字ビード部１２がストレート部１３やカブラ部１１より外周側に突き出ることがないので、ボトル型缶７の取り扱いあるいはキャッピング作業などに支障が生じることを回避できる。そして、Ｓ字ビード部１２の高さＨは、凸ビード部１２ａの外径Ｄ２と凹ビード部１２ｂの外径Ｄ３との差の半分であり、本発明では、その高さＨは、０．７ｍｍ～１．５ｍｍとされている。なお、Ｓ字ビード部１２から前記凹部１１ｂに遷移する部分およびＳ字ビード部１２からストレート部１３に遷移する部分は、断面形状が円弧状となるように形成されて応力集中が生じないようになっている。また、ストレート部１３と肩部８とを繋いでいる部分（境界部分）１９は、曲率中心が口首部６の外側にある凹形状になっており、その断面の凹円弧の曲率半径は、２ｍｍ以上かつ４ｍｍ以下となっている。

　ストレート部１３は、Ｓ字ビード部１２を形成することあるいはＳ字ビード部１２が楕円変形することに伴う変形や応力などの影響が肩部８に及ぶことを回避もしくは抑制するために形成された円筒状の部分である。したがってストレート部１３の軸線方向での長さＬが長ければ、Ｓ字ビード部１２から肩部８に対する影響を回避できるが、ボトル型缶７の高さが、充填設備や搬送用カートンケースあるいは自動販売機でのガイドの寸法などによって制限されていることにより、ストレート部１３を長くすると胴部３の長さが短くなって内容量が少なくなってしまい、また反対にストレート部１３の長さＬが短ければ、Ｓ字ビード部１２から肩部８に対する影響を回避もしくは抑制できずに座屈強度の向上効果を得られなくなる。したがって本発明では、ストレート部１３の長さＬは１ｍｍ～７ｍｍとしてある。また、ストレート部１３の外径は、前述したカブラ部１１の外径（膨出部１１ａの外径）とほぼ等しくなっている。言い換えれば、肩部８の上部にストレート部１３の外径となる円筒状の部分を口首部６として形成し、その円筒状の口首部６の根元の部分（肩部８側の部分）に１ｍｍ～７ｍｍのストレート部１３を残してその上側の部分に上述したＳ字ビード部１２やカブラ部１１ならびに雄ネジ部１０などが形成されている。そして、本発明ではストレート部１３の肉厚（壁厚）ｔは０．２８ｍｍ～０．３４ｍｍとしてある。前述したようにストレート部１３は肩部８を次第に縮径することにより形成されるから、その肉厚は肩部８（特に胴部３側の部分）の肉厚より厚くなる。言い換えれば、ストレート部１３を上述した肉厚にすることにより、座屈強度の確保が可能になるとともに、肩部８や胴部３をこれより薄肉にして軽量化や低コスト化を図ることができる。

　本発明に係るボトル型缶７は、口首部６における肩部８側の部分に上記のＳ字ビード部１２およびストレート部１３を備えていることにより座屈強度が高くなっている。そのため、肩部８の座屈強度を向上させるべくテーパー状に形成する必要性が低いので、肩部８は図４に示すように断面形状が所定の半径Ｒの凸円弧状となるドーム形状に形成されている。すなわち、本発明においては、肩部８の形状の制約が少なく、形状の多様化が図られている。

　本発明に係る上記のボトル型缶７では、Ｓ字ビード部１２およびストレート部１３を設けたことにより、ロールオンキャッピングの際の打栓力（軸線方向での押し下げ力）に対する座屈強度が従来になく向上しており、その作用は以下のように説明することができる。図６は、裾締め用ロール１８などのロールによる横荷重Ｆが口首部６に作用した場合の応力（反力）Ｆｒの生じ方を説明する図であり、（ａ）はＳ字ビード部１２を備えている例、（ｂ）はＳ字ビード部１２を備えていない例を示している。Ｓ字ビード部１２を備えている場合には、凸ビード部１２ａの上側と下側とが斜め上向きの傾斜面および斜め下向きの傾斜面となるので、これらの傾斜面に沿った向きの反力Ｆｒが生じ、口首部６の半径方向への変形が生じ難くなる。すなわち、口首部６の楕円変形が生じ難い。また、各傾斜面では軸線方向（上下方向）の分力としての反力も生じさせることができ、打栓力に対する抵抗力が生じる。このように楕円変形による応力や歪みの発生が回避もしくは抑制されるので、打栓力が作用した場合の応力集中を緩和して座屈が生じ難くなる。また、Ｓ字ビード部１２を形成することにより、その加工時の変形や残留応力などの影響がＳ字ビード部１２の近傍に及ぶことがあるとしても、ストレート部１３を設けていることによりそのような影響が肩部８の上部に及ぶことが回避もしくは抑制されている。そのため、肩部８の上部で局部的な応力集中が生じることがなく、この点においても座屈し難く、打栓力に対する座屈強度が向上している。

　これに対して（ｂ）に示すＳ字ビード部１２を備えていない例では、肩部８側で生じる反力Ｆｒが口首部６の半径方向を向いた力となり、口首部６に対して単純な曲げ応力もしくは圧縮応力となる。そのため、口首部６の楕円変形が生じやすく、また軸線方向の打栓力に対する抗力が生じ難い。そのため、（ａ）を参照して説明したような座屈強度の向上作用が生じない。

　つぎに、本発明の効果を確認するために行った実施例と比較例とを示す。

　図７に実施例として使用したボトル型缶を示してある。（ａ）は正面図、（ｂ）はカブラ部１１から肩部８に到る部分の断面図である。このボトル型缶についてのデータは、以下のとおりである。素材であるアルミニウム板の厚さ（元板厚）は、０．３５ｍｍ、胴部３の外径（缶外径）は６６ｍｍ、高さ（製品ハイト）は１３１ｍｍ、肩部８の位置（底部からの高さ）は７６ｍｍ、絞りしごき加工後（ＢＭ後）の厚壁（最も厚い部分）におけるメタル厚さは０．２２ｍｍ、ＢＭ後の薄壁（最も薄い部分）におけるメタル厚さは０．１４５ｍｍ、製品後の口首部６の厚さ（壁厚）は０．３２ｍｍ、カブラ部１１の外径（膨出部１１ａの外径）Ｄ４は３７．８ｍｍ、カブラ部１１の凹部１１ｂの外径Ｄ１は３５．４ｍｍ、口首部６の長さは２８ｍｍ、Ｓ字ビード部１２を構成している各ビード部１２ａ，１２ｂの曲率半径Ｒａは１．５ｍｍ、ストレート部１３の長さは１．５ｍｍ、内容量は２９０ｍｌ。このボトル型缶について座屈強度の解析を行った。その解析は、ボトル型缶に打栓力と、ネジ成形や裾締めのためのロールによる横荷重（一例として１１８Ｎ程度）と、キャッピングに伴う捩り力とを作用させ、明らかな座屈が生じた際の打栓力を求めることにより行った。座屈強度は１６２４．２Ｎ（ニュートン）であった。

比較例１

　比較例１のボトル型缶の正面図を図８の（ａ）に示し、そのカブラ部１１から肩部８に到る部分の断面図を図８の（ｂ）に示してある。この比較例１のボトル型缶にはＳ字ビード部１２を設けておらず、これに対してストレート部１３が長くなっている。具体的には、カブラ部１１と肩部８との間の部分がストレート部１３であり、その長さは６ｍｍである。比較例１のボトル型缶についての他のデータは、Ｓ字ビード部１２がないことを除いて、上述した実施例でのデータと同様である。この比較例１のボトル型缶について座屈強度の解析を行ったところ、座屈強度は１５３５．９Ｎ（ニュートン）であった。

比較例２

　比較例２のボトル型缶の正面図を図９の（ａ）に示し、そのカブラ部１１から肩部８に到る部分の断面図を図９の（ｂ）に示してある。この比較例２のボトル型缶にはＳ字ビード部１２を設けてあるものの、ストレート部１３を設けていない。具体的には、カブラ部１１と肩部８との間の部分がＳ字ビード部１２であり、その寸法および形状は上述した実施例のボトル型缶と同様である。比較例２のボトル型缶についての他のデータは、ストレート部１３がないことを除いて、上述した実施例でのデータと同様である。この比較例２のボトル型缶について座屈強度の解析を行ったところ、座屈強度は１５９７．３Ｎ（ニュートン）であった。

　上述した実施例および各比較例１，２の各ボトル型缶についてのデータおよび座屈強度を図１０に図表としてまとめて示してある。ボトル型缶の座屈は、肩部の上部、より具体的には口首部に繋がっている部分に生じ、その要因はロールオンキャッピングの際の前述した複合した荷重による応力集中と考えられる。比較例１のボトル型缶のように、ストレート部１３のみを形成した例では、Ｓ字ビード部１２を備えた比較例２や実施例のボトル型缶に比較して座屈強度が低い。これは、横荷重によって口首部６に楕円変形が生じて肩部の上部に局部的に集中する応力が大きくなり、また横荷重による曲げ応力が肩部の上部に集中したことが要因と考えられる。

　また、比較例２のボトル型缶では、比較例１のボトル型缶よりも座屈強度が向上したが、実施例のボトル型缶ほどの座屈強度を得ることができなかった。比較例２では、Ｓ字ビード部１２を設けてあるので、口首部６の楕円変形は抑制され、また横荷重による曲げ応力をＳ字ビード部１２の部分でも分担することになり、その結果、肩部８の上部における局部的な応力の集中が緩和され、その結果、座屈強度が比較例１のボトル型缶よりも向上したものと考えられる。しかしながら、実施例のボトル型缶と比較すると、座屈強度が低く、ボトル型缶の薄肉化や軽量化のためには改善の余地がある。

　実施例のボトル型缶では、座屈強度が比較例２以上に更に向上していた。肩部８の上側に繋がっている部分がストレート部１３であるにも拘わらず、座屈強度が比較例１より向上しており、またＳ字ビード部１２のみを設けた比較例２より座屈強度が向上していることから推察すると、Ｓ字ビード部１２とストレート部１３とが何らかの相乗的な作用を生じたものと考えられる。本発明者等の知見によれば、金属板に何らかの成形加工を行った場合、その加工箇所に隣接する部分に歪みや残留応力などの影響が出ることが通常であり、このことからすると、実施例のボトル型缶におけるストレート部１３が、Ｓ字ビード部１２を形成することによる肩部８に対する影響を遮断もしくは抑制しているものと考えられる。そのため、比較例２ではＳ字ビード部１２が口首部６の楕円変形を抑制しているものの、Ｓ字ビード部１２を成形加工した際の影響が肩部８の上部に及び、これが座屈強度を損なう要因になっているのに対して、本発明の実施例のボトル型缶では、そのような座屈強度を損なう影響をストレート部１３によって遮断もしくは抑制でき、その結果、座屈強度を更に向上させることができたものと考えられる。したがって、本発明によれば、口首部６の形状もしくは構造によって座屈強度を向上できるので、ボトル型缶の薄肉化や軽量化を図ることができる。また、肩部にビードなどの新たな加工部分を設ける必要がないので、デザインの自由度が阻害もしくは制約されることを回避できる。

　なお、本発明は上述した具体的な例に限定されないのであって、内容量は適宜に設定してよく、また肩部の傾斜角度、口首部の外径や長さなどは、本発明の範囲を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜に設定してよい。

　６…口首部、　７…ボトル型缶、　８…肩部、　１０…雄ネジ部、　１１…カブラ部、　１１ａ…膨出部、　１１ｂ…凹部、　１２…Ｓビード部、　１２ａ…凸ビード部、　１２ｂ…凹ビード部、　１３…ストレート部、　１７…ネジ成形用ロール、　１８…裾締め用ロール、　１９…境界部分。

Claims (7)

1. 　胴部と底部とが一体に形成されるとともに、前記胴部の上部に上側ほど外径が小さくなる肩部が連続して形成され、さらに前記肩部の上部に円筒状の口首部が連続して形成されており、前記口首部には、雄ネジ部と、前記雄ネジ部の下側に連続して形成された膨出部および前記膨出部より外径が小さい凹部からなるカブラ部とが形成されているボトル型缶において、
   　前記カブラ部と前記肩部との間に、前記カブラ部側から順に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、
   　前記Ｓ字ビード部は、前記凹部に連続して形成されかつ前記凹部より外径が大きい凸ビード部と、前記凸ビード部の下側に連続して前記口首部の内側に窪むように形成されかつ断面形状が前記凸ビード部の断面形状と対称形状となる凹ビード部とを有し、
   　前記ストレート部は、前記凹ビード部の下側に連続して前記凹ビード部と前記肩部との間に前記口首部の中心軸線方向での長さが１ｍｍ以上かつ７ｍｍ以下の長さで形成されている
   ことを特徴とするボトル型缶。
2. 　請求項１に記載のボトル型缶において、
   　前記ストレート部は、外径が２６ｍｍ以上かつ４０ｍｍ以下であり、厚さが０．２８ｍｍ以上かつ０．３４ｍｍ以下であることを特徴とするボトル型缶。
3. 　請求項１または２に記載のボトル型缶において、
   　前記凸ビード部の外径は、前記ストレート部の外径以下でかつ前記カブラ部における前記凹部の外径より大きく、
   　前記凹ビード部の外径は、前記カブラ部における前記凹部の外径以上でかつ前記凸ビード部の外径および前記ストレート部の外径より小さい
   ことを特徴とするボトル型缶。
4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載のボトル型缶において、
   　前記凸ビード部の外径と前記凹ビード部の外径との差の半分である前記Ｓ字ビード部の高さは、０．７ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下であることを特徴とするボトル型缶。
5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載のボトル型缶において、
   　前記肩部は、上側に盛り上がった凸曲面形状に形成されていることを特徴とするボトル型缶。
6. 　請求項１から５のいずれか一項に記載のボトル型缶において、
   　前記ストレート部と前記肩部とを繋いでいる境界部分は、断面形状が前記口首部もしくは前記肩部の内側に向けて窪んだ円弧状をなすように形成されていることを特徴とするボトル型缶。
7. 　請求項６に記載のボトル型缶において、
   　前記境界部分における前記円弧状の半径は、２ｍｍ以上かつ４ｍｍ以下であることを特徴とするボトル型缶。

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