WO2019087523A1

WO2019087523A1 - 缶容器

Info

Publication number: WO2019087523A1
Application number: PCT/JP2018/030377
Authority: WO
Inventors: 中村　友彦; 竜大郎藤岡; 政臣田村; 健村瀬; 長谷川　俊幸; 章太田中; 信宏篠島
Original assignee: 東洋製罐株式会社
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2019-05-09
Also published as: TW201917067A; JP7238254B2; JP2019081566A

Abstract

缶内圧の異常な上昇時に缶内圧を開放する亀裂容易部を適正に機能させる。圧延方向が特定されている板材から円筒状の缶胴とそれに連なる缶底が一体に成形された缶容器であって、缶底には、内方に凸状の環状ビードが缶軸周りに設けられ、圧延方向に対して方向付けられる異常な缶内圧上昇時の缶底変形モードに沿って、缶底変形モードによって亀裂が生じる亀裂容易部が設けられている。

Description

缶容器

　本発明は、缶胴と缶底とが一体成形された缶容器に関するものである。

　ボトル缶や他の形態の缶容器は、缶内圧が異常に上昇した場合に、安全な状態で缶底などに亀裂や破断を生じさせて缶内圧を外に逃がす亀裂容易部或いは破断容易部を備えたものが知られている。

　下記特許文献１に記載の従来技術は、キャップを被着することで再栓することが可能なボトル缶において、缶底部に亀裂容易部を形成することで、異常な缶内圧でキャップがねじ山を乗り越えて口金部から外れてしまう問題に対処している。

　また、下記特許文献２に記載された従来技術は、缶容器の下端に形成された環状接地部と、外周縁部がその環状接地部に接続されるとともに環状接地部の内周面から缶容器の内方に縦断面が円弧状となるように凹んでいるドーム部とが形成されている缶容器において、缶容器の内圧が異常に上昇してドーム部が缶容器の外方に突出するように変形したときに破断される破断容易部を設けている。

特開２００４－１１５０９６号公報特開２００６－５１９６４号公報

　前述した従来技術は、いずれも、缶容器内の圧力が異常に上昇した場合に、亀裂容易部或いは破断容易部で内圧開放を図ることにより、缶容器自体の破裂やキャップの吹き飛びなどを回避している。

　キャップの被着で再栓することが可能なボトル缶などは、一度開栓した後に缶容器内に雑菌等が入り込んだ状態で再栓され、そのまま長期間保存される場合があり、内容物の腐敗などによって缶内圧が異常に上昇する場合がある。また、ボトル缶以外の２ピース缶であっても、保存管理状態が悪い場合などには、内容物の腐敗等により缶内圧が異常に上昇する場合がある。

　前述した従来技術のように亀裂容易部や破断容易部が設けられた缶容器は、内容物の漏洩を避けるために、通常の保存管理で起こりうる缶内圧の上昇や輸送時の落下・転倒などの衝撃では、亀裂容易部や破断容易部が開放しないことが求められる。しかしながら、亀裂容易部や破断容易部の耐圧条件や耐衝撃条件を高めに設定すると、前述したような異常な缶内圧の上昇時にも亀裂容易部や破断容易部が開放しない場合があり、危険な缶容器の破裂やキャップの吹き飛び事故が回避できなくなる問題が生じる。

　本発明は、このような事情に対処するものであり、缶内圧の異常な上昇時に缶内圧を開放する亀裂容易部を適正に機能させることを課題としている。

　このような課題を解決するために、本発明の缶容器は、以下の構成を具備するものである。
　圧延方向が特定されている板材から円筒状の缶胴とそれに連なる缶底が一体に成形された缶容器であって、前記缶底には、内方に凸状の環状ビードが缶軸周りに設けられ、前記圧延方向に対して方向付けられる異常な缶内圧上昇時の缶底変形モードに沿って、当該缶底変形モードによって亀裂が生じる亀裂容易部が設けられていることを特徴とする缶容器。

　このような特徴を有する本発明の缶容器は、圧延方向に対して方向付けられる異常な缶内圧上昇時の缶底変形モードに沿って、缶底変形モードによってのみ亀裂が生じる亀裂容易部を設けることで、異常な缶内圧力の上昇時に効果的に亀裂容易部を亀裂させて缶内圧力を外に逃がすことができる。

　これによって、通常の保存管理で起こりうる缶内圧の上昇や輸送時の落下・転倒などの衝撃では亀裂が生じない亀裂容易部とすることができ、通常時の内容物の漏洩を抑止することができると共に、異常な缶内圧力の上昇時に確実に亀裂容易部を開放させることで、危険な缶容器の破裂やキャップの吹き飛び事故を回避することができる。

本発明の実施形態に係る缶容器の一例であるキャップ付きのボトル缶を示した説明図である。本発明の実施形態に係る缶容器の缶底を示した説明図（断面図）である。缶底に設ける亀裂容易部の形成例（圧延方向に対して９０°或いは２７０°の方向に沿って亀裂容易部を設けた例）を示した説明図である。缶底に設ける亀裂容易部の形成例（圧延方向に対して０°或いは１８０°の方向に沿って亀裂容易部を設けた例）を示した説明図である。缶底に設ける亀裂容易部の形成例（圧延方向に対して４５°或いは２２５°の方向に沿って亀裂容易部を設けた例）を示した説明図である。缶底に設ける亀裂容易部の形成例（圧延方向に対して１３５°或いは３１５°の方向に沿って亀裂容易部を設けた例）を示した説明図である。亀裂容易部の断面形状の例（（ａ）がＶ溝状の例、（ｂ）がＵ溝又は矩形溝状の例）を示した説明図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

　図１は、本発明の実施形態に係る缶容器の一例であるキャップ付きボトル缶を示している。この缶容器（キャップ付きボトル缶）１は、ボトル缶２の口金部２０にキャップ３が螺着されて内容物が密封されている。

　ボトル缶２は、缶軸Ｏに対して軸対称な容器であり、円筒状の缶胴２Ａとそれに連なる缶底２Ｂが一体に成形されており、缶胴２Ａの上方には、上方に向かうに従って漸次縮径される肩部２Ｃが設けられ、肩部２Ｃの上方には前述した口金部２０が設けられている。

　このようなボトル缶２は、特定の方向に圧延された板材から一体成形されるものであり、アルミボトル缶の場合には、円形に打ち抜かれた板材に浅い絞り加工を加えて土台となるカップを成形し、カップに絞りとしごき加工を施して、円筒状の胴部を成形し、上部のトリミングや複数のネッキング加工によって、肩部２Ｃと口金部２０を成形している。

　口金部２０は、キャップ３が螺着されるネジ部（雄ネジ）２１と、ネジ部２１の下方に形成されるカブラ部２２と、口金部２０の上端部に形成されるカール部２３とを備えている。

　キャップ３は、天面部３０と、天面部３０の外周縁から下方に連設される周壁部３１とを備えており、周壁部３１には、口金部２０のネジ部（雄ネジ）２１に螺合するネジ部（雌ネジ）３２と、ネジ部３２の下方に形成される破断容易部３３が設けられている。破断容易部３３は、周壁部３１の厚さ方向に貫通するスコア３３ａが周方向に所定の間隔を空けて複数形成されており、隣接するスコア３３ａの間にブリッジ３３ｂが形成されている。

　キャップ３の天面部３０の内面には、合成樹脂により形成されたライナー材３４が配設されている。キャップ３で口金部２０を封止するには、ライナー材３４が口金部２０のカール部２３に密接した状態で、周壁部３１の下端部がカブラ部２２に巻締められ、口金部２０のネジ部２１にキャップ３のネジ部３２が螺着される。

　ボトル缶２の缶底２Ｂには、図２に示すように、内方に凸状の環状ビード１０が缶軸Ｏ周りに設けられている。図示の缶底２Ｂは、環状ビード１０の外側には、下方に向かって凸状になっている環状の接地部１１が形成されており、環状ビード１０の内側には、缶軸Ｏに垂直な平板部１２が設けられている。

　このような缶容器（キャップ付きボトル缶）１は、口金部２０のネジ部２１にキャップ３のネジ部３２が螺着した状態で得られるキャップ保持力を超える程の異常な缶内圧の上昇が発生した場合、缶底２Ｂに設けられた環状ビード１０及びその周辺が部分的に外方に突出する、いわゆる角出し変形と呼ばれる特殊な変形態様が発生することが確認されており、この特殊な変形態様（以下、缶底変形モードという）は、ボトル缶２が成形される板材の圧延方向に対して一定の方向性を有することが確認されている。

　前述の缶底変形モードは、缶底面積や環状ビードの形態（深さや直径など）、或いは板材の材質等によって、異なる態様を示すことはあるが、同一の設計条件で成形されたボトル缶２においては、ほぼ同様の変形態様になる。

　缶底変形モードの方向性と板材の圧延方向との関係を例示すると、圧延方向に対して缶軸Ｏの周りに９０°及び２７０°の方向（圧延方向に直交する方向）を一つの缶底変形モードとし、圧延方向に対して缶軸Ｏの周りに０°及び１８０°の方向（圧延方向と同方向）を他の缶底変形モードとすることができる。このような缶底変形モードは、一方を１次缶底変形モードとし、他方を２次缶底変形モードとすることができる。

　１次缶底変形モードや２次缶底変形モードでは、異常な缶内圧の上昇が発生した場合に、缶底２Ｂに形成された環状ビード１０及びその周辺に、前述した方向に沿った線状の角出し変形が起きる。１次缶底変形モードと２次缶底変形モードで起きる角出し変形は、缶軸Ｏの両側での変形が同時に起きる場合もあれば、缶軸Ｏの両側での変形が異なるタイミングで起きる場合もある。

　また、１次缶底変形モードと２次缶底変形モードのタイミングは、缶内圧が上昇して１次缶底変形モードの変形が起きた後に、更に缶内圧の上昇が続くと２次缶底変形モードの変形が起きる。

　本発明の実施形態は、異常な缶内圧上昇時に起きる缶底変形モードに着目して、この缶底変形モードによって開放（亀裂発生）が促される亀裂容易部を設けることで、缶内圧の異常な上昇時に缶内圧を開放する亀裂容易部を適正に機能させている。一つのボトル缶２における缶底変形モードの方向性は、同じ設計条件で成形されたボトル缶に異常な缶内圧力上昇を付加することで、実験的に確認することができる。

　図３～図６は、缶底に設ける亀裂容易部の形成例を示している。図示の矢印Ｒが、ボトル缶２が成形される板材の圧延方向を示している。図３及び図４に示す例では、圧延方向（矢印Ｒ方向）に対して、１次缶底変形モードの方向性が、缶軸Ｏの周りに９０°及び２７０°の方向（図示矢印Ｓ１方向）であり、２次缶底変形モードの方向性が、缶軸Ｏの周りに０°及び１８０°（図示矢印Ｓ２方向）の場合である。

　図３に示す例では、圧延方向（矢印Ｒ方向）に対して、缶軸Ｏの周りに９０°及び２７０°（図示矢印Ｓ１方向）に沿って亀裂容易部４を設けている。亀裂容易部４は、スクラッチ加工、コイニング加工、エンボス加工、薄肉加工などで、線状に形成することができ、その断面形状は、缶底変形モードの発生で容易に亀裂が生じるものであれば、どのような形状であっても良い。断面形状の一例としては、図７（ａ）に示すようなＶ溝状であるか、或いは、図７（ｂ）に示すようなＵ溝又は矩形溝状にすることができる。この際、溝の形成は、缶の外面側と内面側のいずれであってもよく、また、その両方であってもよい。

　図示の例では、亀裂容易部４は、缶軸Ｏに対して対称に２つ設けているが、いずれか一つであってもよい。亀裂容易部４の形成位置は、図示の例では、環状ビード１０の最深部を横切るように形成している。環状ビード１０の最深部は、缶底変形モードで最も変形量が大きい部分になるので、これを横切るように亀裂容易部４を設けることで、缶底変形モードにおいて亀裂容易部４を確実に開放（破断）させることができる。この際の亀裂容易部４の長さは、環状ビード１０の最深部を横断していれば良く、その長さは特に問わないが、最深部の中心から内外１～３ｍｍ程度（全長２～６ｍｍ程度）に設定することが好ましい。

　また、図示の例では、亀裂容易部４は缶軸Ｏに対して放射状に形成されている。このように亀裂容易部４を放射状に形成すると、板材或いは板材に浅い絞り加工を加えて成形されたカップに対して、亀裂容易部４を形成した後にボトル缶２の絞りとしごきによる成形加工を行う場合に、成形時の歪みで亀裂容易部４が破損することを抑止することができる。亀裂容易部４は、ボトル缶２の成形加工のどの段階で形成しても良いが、成形加工前の板材の段階、或いはカップ成形と同時又はカップ成形後に亀裂容易部４を形成することで、板材の圧延方向に対する位置決めが容易になる。

　図４に示す例は、圧延方向（矢印Ｒ方向）に対して、缶軸Ｏの周りに０°或いは１８０°の方向（図示矢印Ｓ２方向）に沿って亀裂容易部４を設けている。この例では、亀裂容易部４を２次缶底変形モードに沿って設けることで、比較的缶内圧力が低い１次缶底変形モードでは内容物の漏洩を回避することができ、缶内圧が危険な圧力状態になる直前の２次缶底変形モードで、亀裂容易部４を開放させることができる。この例においても、図３に示した例と同様に、亀裂容易部４を缶軸Ｏに対して対称に２つ設けているが、いずれか一つであってもよい。

　図５及び図６に示す例は、圧延方向（矢印Ｒ方向）に対して、１次缶底変形モードの方向性が、缶軸Ｏの周りに４５°及び２２５°の方向（図示矢印Ｓ３方向）、２次缶底変形モードの方向性が、缶軸Ｏの周りに１３５°及び３１５°の方向（図示矢印Ｓ４方向）である場合である。図５に示す例では、１次缶底変形モードの方向（図示矢印Ｓ３方向）に沿って亀裂容易部４を設けている。また、図６に示す例は、２次缶底変形モードの方向（図示矢印Ｓ４方向）に沿って亀裂容易部４を設けている。このように、缶底変形モードの方向性が所定の方向であることが確認できた場合には、その方向に沿って、適宜亀裂容易部４を設けることができる。

　以上説明したように、本発明の実施形態に係る缶容器１は、圧延方向（図示矢印Ｒ）に対して方向付けられる異常な缶内圧上昇時の缶底変形モードに着目し、その缶底変形モードに沿って亀裂容易部４を設けているので、異常な缶内圧力の上昇時にのみ効果的に亀裂容易部４を破断させて缶内圧力を外に逃がすことができる。

　この際の亀裂容易部４の破断強度は、通常の保存管理で起こりうる程度の缶内圧の上昇や輸送時の落下・転倒などの衝撃では亀裂が生じないように設定することができ、これによって、通常時の内容物の漏洩を抑止することができる。そして、異常な缶内圧力の上昇時には、缶底変形モードを利用して、確実に亀裂容易部を開放させることができるので、危険な缶容器の破裂やキャップの吹き飛び事故を未然に回避することができる。

　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。特に、実施形態としてキャップ付きボトル缶を例にして説明したが、本発明の実施形態に係る缶容器はこれに限定されるものではなく、缶胴と缶底が一体成形されている２ピース缶などであっても、同様に亀裂容易部を設けることができる。

　また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。具体的には、図３～図６に示した矢印Ｓ１～Ｓ４の方向全てに沿って亀裂容易部４を設けることができ、また、矢印Ｓ１～Ｓ４の方向から任意に選択した方向に沿って、亀裂容易部４を少なくとも１箇所に設けることができる。

１：缶容器，
２：ボトル缶，２Ａ：缶胴，２Ｂ：缶底，２Ｃ：肩部，
２０：口金部，２１：ネジ部，２２：カブラ部，２３：カール部，
３：キャップ，３０：天面部，３１：周壁部，３２：ネジ部，
３３：破断容易部，３３ａ：スコア，３３ｂ：ブリッジ，
４：亀裂容易部，Ｏ：缶軸

Claims

　圧延方向が特定されている板材から円筒状の缶胴とそれに連なる缶底が一体に成形された缶容器であって、
　前記缶底には、内方に凸状の環状ビードが缶軸周りに設けられ、前記圧延方向に対して方向付けられる異常な缶内圧上昇時の缶底変形モードに沿って、当該缶底変形モードによって亀裂が生じる亀裂容易部が設けられていることを特徴とする缶容器。
　前記缶底変形モードは、缶内圧上昇によって起きる１次缶底変形モードとその後に起きる２次缶底変形モードがあり、
　前記亀裂容易部は、前記２次缶底変形モードに沿って設けられることを特徴とする請求項１記載の缶容器。
　前記亀裂容易部は、前記圧延方向に対して、缶軸周りに０°，９０°，１８０°，２７０°のいずれかに沿って、少なくとも１箇所に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の缶容器。
　前記亀裂容易部は、前記圧延方向に対して、缶軸周りに４５°，１３５°，２２５°，３１５°のいずれかに沿って、少なくとも１箇所に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の缶容器。
　前記亀裂容易部は、前記環状ビードの最深部を横断するように形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の缶容器。
　前記亀裂容易部は、缶軸に対して放射状に形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の缶容器。