WO2022064837A1 - 容器の製造方法および容器の製造装置 - Google Patents

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cup body
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健 村瀬
章太 田中
信宏 篠島
江利華 佐藤
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東洋製罐株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a metal container having a bottom and a body and an opening on the upper surface side, and a container manufacturing apparatus.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and provides a container manufacturing method and a container manufacturing apparatus capable of easily manufacturing a container having a body having a shape that expands outward toward the upper surface side.
  • the purpose is to provide.
  • the method for manufacturing a container according to the present invention is a method for manufacturing a metal container having a bottom portion and a body portion and having a shape in which the upper surface side is opened and the body portion expands outward as the body portion is directed toward the upper surface side.
  • the container manufacturing apparatus is an apparatus for manufacturing a metal container having a bottom portion and a body portion and having a shape in which the upper surface side is opened and the body portion expands outward as the body portion is directed toward the upper surface side.
  • a bottom drawing provided with a reduced die having a hole having a diameter smaller than the outer diameter of the cup body for allowing a bottomed cylindrical metal cup body to act from the bottom side along the cylindrical axial direction to reduce the diameter. It is characterized by having a plurality of molding dies.
  • the bottom drawing step of reducing the diameter of a bottomed cylindrical metal cup body is repeated a plurality of times. Since the diameter of the cup body can be reduced without causing damage such as wrinkles and breakage, even when the wide height range of the body of the container is tapered, it moves outward toward the upper surface side. It is possible to easily manufacture a container made of metal and easy to recycle, which has a desired smooth tapered body that spreads. In addition, since the long stroke of the reduced diameter die is not required, it is possible to make the manufacturing equipment compact and speed up.
  • the diameter of the hole of the reduced diameter die used in the preceding bottom drawing forming step is the subsequent bottom drawing forming step.
  • the present claim 15 and the present claim 16 the inside of the cup body.
  • a wide height range of the body of the container can be surely obtained. It can be molded into a tapered shape.
  • the outer peripheral surface having a height of 10% and the outer peripheral surface having a height of 90% are connected to each other.
  • the outward spread angle (body taper angle) of the line to 2 ° to 15 °, preferably 3 ° to 10 °, it has high strength and when a beverage or the like is stored and the center of gravity is raised. It is possible to manufacture a container having a shape that is easy to stack and easy for the user to hold while suppressing the tipping over.
  • Containers molded with a body taper angle of more than 15 ° are molded with a body taper angle smaller than 2 ° due to poor storage efficiency due to the large distance from the adjacent container when lined up in an upright position.
  • the difficulty of separation of the stacked containers increases due to the occurrence of fitting and the like.
  • the protrusion protruding from the lower container of the upper container is set to a height of 20 mm or less from the upper end of the lower container. The height when a plurality of containers are stacked can be reduced.
  • the thickness of the bottom plate is 0.20 mm or more, it is possible to manufacture a container in which the position of the center of gravity is lowered and the self-supporting stability is good.
  • the thickness of the bottom is 0.35 mm or less, and the thickness of the body is 0.10 to 0.22 mm within the range of 50 ⁇ 10% when the total height of the container is 100%.
  • the outer peripheral surface and 90% height from the bottom when the total height of the container is 100% which is a more suitable shape while reducing the material cost and molding cost and making it lightweight. It is possible to obtain a container in which the line connecting the outer peripheral surfaces of the container is formed in a shape that extends outward at an angle of 3 ° to 10 ° upward.
  • the body portion shall have a contact portion that prevents the body portion from coming into close contact with the other container by reducing the contact points with each other when the body portion is overlapped with the other container.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a container according to an embodiment of FIG. 2A.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a container according to an embodiment of FIG. 2A.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a container according to another embodiment of FIG. 5A.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a container according to another embodiment of FIG. 5A.
  • the container manufactured by the method for manufacturing a container of the present invention is a well-known paper cup having a bottom portion 120 and a body portion 110, made of metal, and having an upper opening 101 having an opening on the upper surface side.
  • the body portion 110 of the container 100 has an inverted truncated cone-shaped (tapered shape) tapered portion 111 that expands outward toward the upper side (upper opening 101 side), and an upper side portion 113 that is continuous from the tapered portion 111 to the upper opening 101.
  • a lower side portion 114 connected from the tapered portion 111 to the bottom portion 120.
  • the tapered portion 111 of the body portion 110 has, for example, a linear and uniform tapered shape in a cross-sectional view, and its angle ⁇ is 5 °. Further, the upper side portion 113 and the lower side portion 114 do not extend outward and have a substantially cylindrical shape.
  • the tapered portion 111 of the container 100 is 10% to 90% above the horizontal plane when the container 100 is placed on the horizontal plane with the bottom 120 facing down when the total height of the container is 100%. Since it is formed with a uniform outward spread angle, the line connecting the outer peripheral surface with a height of 10% and the outer peripheral surface with a height of 90% from the bottom when the total height of the container is 100%.
  • the outward spread angle (body taper angle) is about 5 °, which is almost the same as ⁇ .
  • the bottom 120 is formed in the same shape as a well-known two-piece beverage can. Further, the peripheral edge portion of the upper opening 101, that is, the upper end portion of the body portion 110 is formed into a shape in which a sharp end face does not directly touch the mouth for use as a cup, for example, a curl shape.
  • the container 100 has a cup body forming step of forming a metal plate (blank) into a bottomed cylindrical shape having cylindrical portions having substantially the same diameter to obtain a cup body 200, and the obtained cup body 200 further on the bottom 220 side.
  • a curling forming step is performed in which the upper end portion of the body portion 110 is curled and rolled.
  • the curl forming step may be performed before the bottom drawing step or during a plurality of bottom drawing steps.
  • the bottom drawing forming step is performed a plurality of times.
  • the number of repetitions of the bottom drawing step varies depending on the size of the desired container 100, the taper angle of the body and the thickness of the plate material forming the cup body 200, but is preferably 2 to 50 times, more preferably 5 to 40 times. It is more preferably 10 to 30 times, and particularly preferably 20 times. If the number of repetitions of the bottom drawing molding process is excessive, the manufacturing load and manufacturing cost will increase due to the increase in the number of steps, and the influence of molding heat will be large, causing non-negligible variations in the finished dimensions, and the yield will be low. Productivity may be low.
  • the predetermined height range of the body portion 110 cannot be formed into a desired tapered shape, and a smooth tapered shape can be obtained for the tapered portion 111. There is no risk.
  • a reduced diameter die 300 having a hole portion 340 having a hole diameter smaller than the outer diameter of the cylindrical portion of the cup body 200 and an air mechanism for inflowing gas into the cup body 200 to apply pressure are provided.
  • a manufacturing apparatus equipped with a bottom drawing die having a bottom drawing die is used.
  • the inner peripheral surface of the hole 340 includes a tapered surface 341 extending at the same taper angle over the entire circumference, which is the working surface of the reduced diameter, and a flank surface 342 extending diagonally upward and outward on the small diameter side of the tapered surface 341. I have.
  • the taper angle of the tapered surface 341 is an angle suitable for the body taper angle of the tapered portion 111 of the desired container 100, and is 5 ° in this embodiment.
  • the reduced diameter die 300 can be reciprocated with a predetermined stroke length by a drive mechanism (not shown).
  • the container manufacturing apparatus has a plurality of bottom drawing dies with reduced diameter dies 300 having holes 340 having different inner diameters. Then, in each bottom drawing step, a reduced diameter die 300 having holes 340 having different inner diameters is used. If the minimum inner diameter of the hole 340 of the reduced diameter die 300 used in the first, second, ..., Nth bottom drawing step is d1, d2, ..., Dn, respectively, then d1>d2> ... ...> dn. Further, the taper angle of the tapered surface 341 of the hole 340 of the reduced diameter die 300 used in each bottom drawing step is substantially the same.
  • the maximum inner diameter is substantially the same, or the minimum inner diameter of the hole 340 of the reduced diameter die 300 used in the (n-1) th bottom drawing step is the reduced diameter die 300 used in the nth bottom drawing step.
  • the diameter is smaller than the maximum inner diameter of the hole 340.
  • the length of the tapered surface 341 of the hole 340 of the reduced diameter die 300 used in each bottom drawing step (the axial length of the hole 340) is substantially the same, and a specific length is desired.
  • each diameter reduction die 300 the taper angle and the axial length of the tapered surface 341 of the hole 340 are not limited to the same, and are appropriately matched to the specific cup shape of the desired container 100. It suffices if it is set to a size that becomes the shape of.
  • the tapered surface 341 may have a curved surface.
  • the minimum inner diameter and the maximum inner diameter of the hole 340 of each reduced diameter die 300 may be set to appropriate sizes according to the specific cup shape of the desired container 100.
  • the cup body 200 is arranged between the pedestal 370 and the support 380 with the opening end portion 201 side facing the pedestal 370 side, and the cup body 200 is placed.
  • a reduced-diameter die 300 is placed coaxially on the bottom 220 side in a posture in which the tapered surface 341 has a wide hem (a truncated cone shape that spreads downward in FIG. 2A).
  • the reduced diameter die 300 is cupped in a state where gas is flowed into the inside of the cup body 200 from a pressurized air source (not shown) through an air introduction path 310 to apply pressure. It is relatively moved (moved downward in FIG.
  • the tapered surface 341 of the hole portion 340 comes into contact with the outer peripheral surface of the peripheral side wall 210 of the cup body 200, and the peripheral side wall 210 of the cup body 200 is narrowed down by the hole portion 340 of the reduced diameter die 300.
  • the diameter is reduced to a cylindrical reduced diameter cylindrical portion 250 having an outer diameter according to the minimum inner diameter of the hole portion 340 of the reduced diameter die 300, and the tapered surface 341 of the reduced diameter die 300.
  • a tapered cylinder portion 251 having a corresponding tapered shape is formed.
  • the portion where the reduced-diameter die 300 stops moving to reduce the diameter and does not abut is the upper side portion 113 of the container 100.
  • the same thing is done using a reduced die with a smaller diameter hole, and the most open end 201 of the reduced diameter cylindrical portion 250 formed in the preceding bottom drawing step.
  • the new tapered cylinder portion is formed so as to be smoothly connected to the side, that is, the bottom portion 220 side of the tapered cylinder portion 251 formed in the preceding bottom drawing forming step.
  • the cylindrical reduced-diameter cylindrical portion that remains without being formed into a tapered shape in the final bottom drawing forming step becomes the lower side portion 114 of the container 100.
  • the plurality of tapered cylinder portions 251 are smoothly continuous to form the tapered portion 111, whereby the tapered portion 111 having a tapered shape formed at a uniform outward spreading angle is formed.
  • a container 100 having a body portion 110 is obtained.
  • the pressure applied by the air mechanism may be such that the peripheral side wall 210 and the bottom 220 of the cup body 200 are not unintentionally distorted by the pressing force of the reduced diameter die 300, specifically 0.05 to 0. It is .40 MPa, preferably 0.1 to 0.3 MPa. If the pressure applied by the air mechanism is too small, the cup body 200 may buckle during bottom drawing molding due to the pressing force of the reduced diameter die 300. On the other hand, if the pressure applied by the air mechanism is excessive, the bottom 220 of the cup body 200 may be deformed such as inverted, or the manufacturing cost may increase due to an unnecessary increase in the amount of air used. There is.
  • the drawing ratio by the bottom drawing step varies depending on the body taper angle of the tapered portion 111 of the container 100 to be manufactured, but is preferably 5 to 35%, more preferably 10 to 30%, in this embodiment. Is 20%.
  • the drawing ratio is the total drawing ratio in all the bottom drawing forming processes repeated a plurality of times, and the diameter of the cup body 200 (bare can) before the first bottom drawing forming process is L, and the last (nth).
  • drawing ratio (LA) / L ⁇ 100 (%).
  • the smaller the drawing ratio the easier the flow of the metal material can be obtained, and the tapered portion 111 having a desired tapered shape can be obtained without damage. If the drawing ratio is excessive, the tapered portion 111 of the container 100 may be broken.
  • an aluminum alloy plate material having a plate thickness of 0.20 mm to 0.35 mm, in which PET films of about 0.01 mm are laminated on both sides, is used as in the case of a well-known aluminum alloy two-piece beverage can.
  • the plate material when molded into a container, the bottom where the plate thickness of the material is almost maintained is 0.20 mm to 0.35 mm, and 50 ⁇ 10% when the total height of the container is 100%.
  • the body portion 110 in the height range of is 0.10 to 0.22 mm in thickness.
  • FIGS. 3 and 4 When the containers 100 according to the present invention are stacked, as shown in FIGS. 3 and 4, as shown in FIGS. (1)
  • the upper end of the outer surface of the tapered portion 111 of the upper container 100 and the vicinity of the upper end of the inner surface of the upper side portion 113 of the lower container 100u (2)
  • At least one of the tapered portions 111 near the lower end of the inner surface is in contact with each other and overlaps with each other, and the outer surface of the tapered portion 111 of the upper container 100 and the inner surface of the tapered portion 111 of the lower container 100u do not come into close contact with each other.
  • the protrusion 112 protrudes from the upper end side of the lower container 100u, and the protrusion height T of the protrusion 112 is the height of the upper side 113, the height of the lower side 114, and the bottom 120. Determined by shape, etc.
  • the protrusion height T is 8.0 mm
  • the ratio of the height T of the protrusion to the height H of the container 100 is 7.1%.
  • the upper side portion 113 and the lower side portion 114 may be formed so as to spread outward at an angle different from that of the tapered portion 111, and only one of them may be provided or both may not be provided. Further, the upper side portion 113 and the lower side portion 114 may be formed so as to be narrowed inward with a taper opposite to that of the tapered portion 111.
  • the outer surface of the bottom portion 120 of the upper container 100 and the inner surface of the bottom portion 120 of the lower container 100u can be in close contact with each other when stacked.
  • the outer surface of the body portion 110 of the upper container 100 and the body portion of the lower container 100u are provided. It may be prevented that the inner surface of the 110 is in close contact with the surface.
  • the shape, direction, number, and location of the bead may be any, and the bead may be projected toward the inner surface side, projected toward the outer surface side, or a mixture of inner and outer surfaces. Further, as long as it functions as a contact portion, it may be a protruding portion protruding from the tapered portion 111 at a point or surface instead of a bead shape.
  • the lid member may be any metal stain tab lid, a sheet made of a laminated body, a screw lid, or the like.
  • the lid member When the lid member is wound around the upper end of the body as a stayion tab lid, the upper end of the body of the container may be in a state where the surface is formed after trimming for winding. ..
  • the lid member When the lid member is bonded to the upper end of the body portion by heat or the like as a sheet made of a laminated body, the upper end of the body portion of the container may have a shape having a planar portion in order to secure an adhesive area.
  • the sheet made of the laminated body examples include aluminum foil, paper, a resin film, and a laminated material in which two or more kinds of these are laminated, and a heat adhesive layer (heat seal layer) may be further laminated.
  • a heat adhesive layer a layer made of a known sealant film, a lacquer type adhesive, an easy peel adhesive, a hot melt adhesive, or the like can be adopted.
  • the lid member When the lid member is screwed to the upper end of the body as a screw lid, it may have a thread on the protruding portion 112 such as the upper side 113 of the upper end of the body of the container, and the screw lid is screwed and fixed.
  • a lid member with a spout having a separate thread may be wound around the upper end of the body of the container.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the gist of the present invention described in the claims. It is possible to make various changes within the scope of.
  • the method for manufacturing a container of the present invention is not limited to a container in which the tapered portion of the body portion is formed in a shape in which the tapered portion of the body portion expands outward at an angle of 2 ° to 15 ° at any position.
  • containers in which a part outside the range of 2 ° to 15 ° is present, and the outward spread of the body portion is angled in a cross-sectional view. It is also possible to manufacture containers with a body that is a combination of linear spreads, curved spreads, steps, etc., such as curved containers that gradually change in shape and containers with multiple steps formed on the body. Is.
  • a core tool is arranged inside the cup body to support the inner peripheral surface of the peripheral side wall 210 of the cup body 200 instead of the air mechanism.
  • the one provided with 320 may be used.
  • the cup body 200 is placed with the pedestal 370 and the support 380 in a posture in which the opening end 201 side faces the pedestal 370 side.
  • the core tool 320 is placed inside the cup body 200, and the reduced diameter die 300 is placed on the bottom 220 side of the cup body 200 so that the tapered surface 341 has a wide hem (a truncated cone shape that spreads downward in FIG. 5A).
  • the reduced diameter die 300 is relatively moved from the bottom 220 side of the cup body 200 along the direction of the cylindrical axis X as in FIG. 2B, and the peripheral side wall 210 of the cup body 200 is moved.
  • the diameter is reduced to a cylindrical reduced diameter cylindrical portion 250 having an outer diameter according to the minimum inner diameter of the hole portion 340 of the reduced diameter die 300.
  • a tapered cylinder portion 251 having a tapered shape corresponding to the tapered surface 341 of the die 300 is formed.
  • the portion where the reduced-diameter die 300 stops moving to reduce the diameter and does not abut is the upper side portion 113 of the container 100.
  • the same thing is done using a reduced die with a smaller diameter hole and a smaller diameter core tool, and the reduced diameter cylindrical portion formed in the preceding bottom drawing step.
  • the new tapered cylinder portion is formed so as to be smoothly connected to the most open end portion 201 side of the 250, that is, the bottom portion 220 side of the tapered cylinder portion 251 formed in the preceding bottom drawing forming step.
  • the cylindrical reduced-diameter cylindrical portion that remains without being formed into a tapered shape in the final bottom drawing forming step becomes the lower side portion 114 of the container 100.
  • the plurality of tapered cylinder portions 251 are smoothly continuous to form the tapered portion 111, whereby the tapered portion 111 having a tapered shape formed at a uniform outward spreading angle is formed.
  • a container 100 having a body portion 110 is obtained.

Abstract

本発明は、上面側に向かうに従って外方に広がる形状の胴部を有する容器を容易に製造することができる容器の製造方法および容器の製造装置の提供を課題とする。　本発明の容器（１００）の製造方法は、底部（１２０）と胴部（１１０）とを有し、上面側が開口するとともに前記胴部が上面側に向かうに従って外方に広がる形状の金属製の容器を製造する方法であって、有底円筒状の金属製のカップ体（２００）を、前記カップ体の外径よりも小径の孔部（３４０）を有する縮径ダイ（３００）を底側から円筒軸方向に沿って作用させて縮径する底絞り成形工程を含み、前記底絞り成形工程を、複数回繰り返すことを特徴とする。

Description

容器の製造方法および容器の製造装置
　本発明は、底部と胴部を有し、上面側が開口した金属製の容器の製造方法および容器の製造装置に関する。
　近年、資源の節約、廃棄物の削減等のため、紙、プラスチック等の容器に代替可能で、軽量、安価でかつリサイクルが容易な容器が求められている。
　食器として、あるいは、飲料・食品等を充填する容器として使用する、上面側が開口した金属製の容器は周知であり（特許文献１等参照。）、これを応用することが考えられる。
　公知の上面側が開口した容器として、食器に使用されるような、洗浄して何度も利用する金属製の容器は周知であるが、長期間の利用を考慮して耐久性を高める必要があることから、強度を高めるためにある程度の板厚が必要で、材料コスト、成形コストが大きくなり、重量も重くなることから、紙、プラスチック等の容器の代替とするには問題が多かった。
　近年、金属缶容器のリサイクル環境も整っていることから、特許文献１のような薄い材料の金属容器を用いることで、材料コスト、成形コストを低減し、重量も軽くしつつ、食器として１度のみの利用でも資源の節約、廃棄物の削減を行える可能性はある。
　しかしながら、上面側が開口した金属製の容器そのものを空のままで保管、輸送し、使用者が開口したままで使用を行うには、形状、構造が適していないという問題があった。
　また、プラスチックによる海洋汚染が進行している等の環境汚染を防止する世界的な意識の高まりから、リサイクルに向け回収され易い材料で作られた容器が求められている。
　一方、上面側が開口した金属製の容器の製造には、特許文献２等に開示されるように胴部をテーパ形状に成形する技術が必要とされるが、従来の飲料缶の製造方法はネック部やチャイム部など胴部の高さ方向の一部の範囲のみをテーパ形状に成形するものであって、容器の胴部の約７～９割の広い高さ範囲を滑らかなテーパ形状に成形する方法は確立されていなかった。
特開２００３－１２８０６０号公報 特開２００６－２２４１１３号公報
　本発明は、前述のような課題を解決するものであり、上面側に向かうに従って外方に広がる形状の胴部を有する容器を容易に製造することができる容器の製造方法および容器の製造装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る容器の製造方法は、底部と胴部とを有し、上面側が開口するとともに前記胴部が上面側に向かうに従って外方に広がる形状の金属製の容器を製造する方法であって、
　有底円筒状の金属製のカップ体を、前記カップ体の外径よりも小径の孔部を有する縮径ダイを底側から円筒軸方向に沿って作用させて縮径する底絞り成形工程を含み、
　前記底絞り成形工程を、複数回繰り返すことにより、前記課題を解決するものである。
　本発明に係る容器の製造装置は、底部と胴部とを有し、上面側が開口するとともに前記胴部が上面側に向かうに従って外方に広がる形状の金属製の容器を製造する装置であって、
　有底円筒状の金属製のカップ体を底側から円筒軸方向に沿って作用させて縮径するための、前記カップ体の外径よりも小径の孔部を有する縮径ダイを備える底絞り成形金型を、複数有することを特徴とする。
　本請求項１に係る容器の製造方法および本請求項１２に係る容器の製造装置によれば、有底円筒状の金属製のカップ体を縮径する底絞り成形工程を複数回繰り返すことによって、シワや破胴などの損傷を生じることなくカップ体を縮径することができるので、容器の胴部の広い高さ範囲をテーパ形状にする場合であっても、上面側に向かうに従って外方に広がる所望する滑らかなテーパ形状の胴部を有し、金属製でリサイクルが容易な容器を簡単に製造することができる。また、縮径ダイのロングストロークが不要となるために、製造設備のコンパクト化や高速化を図ることが可能となる。
　本請求項２に係る容器の製造方法および本請求項１３に係る容器の製造装置によれば、先行する底絞り成形工程に使用する縮径ダイの孔部の径が、後続する底絞り成形工程に使用する縮径ダイの孔部の径よりも大きいことによって、確実に容器の胴部の広い高さ範囲をテーパ形状に成形することができる。
　本請求項３、本請求項４および本請求項５に係る容器の製造方法並びに本請求項１４、本請求項１５および本請求項１６に係る容器の製造装置によれば、カップ体の内部に中子ツールを配置すること、または、カップ体の内部に気体流入によって圧力を付与することによって、上記の所期の滑らかなテーパ形状の胴部を有する容器を確実に製造することができる。
　本請求項６に係る容器の製造方法および本請求項１７に係る容器の製造装置によれば、底絞り成形工程を５～４０回繰り返すことによって、確実に容器の胴部の広い高さ範囲をテーパ形状に成形することができる。
　本請求項７に係る容器の製造方法によれば、胴部を容器の全高を１００％とした場合の、最下部から１０％の高さの外周面と９０％の高さの外周面を結ぶ線の外方への広がり角度（胴部テーパ角）を２°～１５°、好ましくは３°～１０°に形成することにより、高い強度を有し、飲料等を収容し重心が上がった際の転倒が抑制されつつ、重ね合わせやすく使用者が持ちやすい形状の容器を製造することができる。胴部テーパ角が１５°を超えて成形された容器は、正立状態で並べた際に隣の容器との距離が大きくなるため保管効率が悪くなり、胴部テーパ角が２°より小さく成形された容器は、重ねた容器を分離する際、嵌まり込み等の発生のため分離の困難性が高まる。
　また、このように製造された容器によれば、容器を２つ重ねた際、上方の容器の下方の容器から突出する突出部を、下方の容器の上端から２０ｍｍ以下の高さとすることにより、複数の容器を重ねた際の高さを小さくすることできる。
　さらに、飲料・食料等の充填設備、蓋の取り付け設備等の容器の輸送、移送の際に、容器を積み重ねた状態で輸送、移送を行うことが可能となり、飲料・食料等を充填し封緘して缶の製造する場合等の効率を向上することができる。
　本請求項８に記載の構成によれば、底部の板厚を０．２０ｍｍ以上とすることにより、重心位置が低くなり、自立安定性が良好となる容器を製造することができる。
　また、底部の板厚が０．３５ｍｍ以下とし、容器の全高を１００％とした場合の５０±１０％の高さの範囲で胴部が板厚０．１０～０．２２ｍｍとすることにより、材料コスト、成形コストを低減し、軽量とされるとともに、さらに好適な形状である、容器の全高を１００％とした場合の、最下部から１０％の高さの外周面と９０％の高さの外周面を結ぶ線が上方に向かって３°～１０°の角度で外方に広がる形状に形成された容器を得ることができる。
　本請求項９に記載の構成によれば、突出部の容器の高さに対する割合を４％～１５％とすることにより、複数の容器を重ねた際に嵌まり込みを防ぐ等の分離の容易性を担保しつつ体積を小さくすることができ、空のままで保管、輸送する際の効率が向上された容器を製造することができる。上記の突出部の容器の高さに対する割合を５％～９％とすることにより、さらに好適となる。
　本請求項１１に記載の構成によれば、胴部を、他の容器と重ねた際に互いの接触箇所を少なくすることで他の容器と密着することを防ぐ接触部を有するものとすることにより、複数の容器を重ねた際に胴部同士が面で密着することが確実に防止され、複数重ねた容器を個々に分離する際、接触部以外は非接触となり容器間の空気の流通を良好にでき分離の容易性がさらに向上された容器を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る容器の製造方法によって製造される容器の側面図。 本発明の一実施形態に係る容器の製造方法を説明するための模式図。 図２Ａの一実施形態に係る容器の製造方法を説明するための模式図。 図２Ａの一実施形態に係る容器の製造方法を説明するための模式図。 図１の容器を重ねた側面図。 図３の重ねた容器の一部拡大断面図。 本発明の別の実施形態に係る容器の製造方法を説明するための模式図。 図５Ａの別の実施形態に係る容器の製造方法を説明するための模式図。 図５Ａの別の実施形態に係る容器の製造方法を説明するための模式図。
　本発明の容器の製造方法によって製造される容器について以下に説明する。
　本発明の容器の製造方法によって製造される容器は、図１に示すように、底部１２０と胴部１１０を有し、金属製で、上面側が開口した上部開口１０１を有する、周知の紙コップ、プラスチックコップに代替可能な形状を有する容器１００である。
　容器１００の胴部１１０は、上方（上部開口１０１側）に向かうに従って外方に広がる逆円錐台形状（テーパ形状）のテーパ部１１１と、テーパ部１１１から上部開口１０１まで連続する上方側部１１３と、テーパ部１１１から底部１２０に繋がる下方側部１１４とを有している。胴部１１０のテーパ部１１１は、例えば、断面視で直線状の一様なテーパ形状であり、その角度θは５°である。
　また、上方側部１１３及び下方側部１１４は、外方に広がっておらず、略円筒状を有する。
　容器１００のテーパ部１１１は、容器の全高を１００％としたときの、容器１００を底部１２０が下方になる姿勢で水平面に載置した場合の水平面から１０％の高さから９０％の高さまで、均一の外方への広がり角度で形成されているので、容器の全高を１００％とした場合の最下部から１０％の高さの外周面と９０％の高さの外周面を結ぶ線の外方への広がり角度（胴部テーパ角）はθとほぼ同じ約５°である。
　本実施形態では、底部１２０は周知の２ピース飲料缶と同様の形状に形成されている。
　また、上部開口１０１の周縁部すなわち胴部１１０の上端部は、コップとして使用するために鋭い端面が直接口に当たらない形状、例えばカール形状に成形されている。
　本発明の容器の製造方法の一実施形態について以下に説明する。
　容器１００は、金属製の板材（ブランク）を略同一径の円筒部分を有する有底円筒状に成形してカップ体２００を得るカップ体成形工程と、得られたカップ体２００にさらに底部２２０側に向かうに従って径が狭まるように底絞りを施すことによって上部開口１０１側に向かうに従って外方に広がるテーパ部１１１を成形する底絞り成形工程とを含む。底絞り成形工程の後、胴部１１０の上端部にカール成形が施されて丸められるカール成形工程が行われる。なお、カール成形工程は、底絞り成形工程の前、あるいは複数回の底絞り成形工程の途中に行われてもよい。
　本発明においては、底絞り成形工程を複数回行う。
　底絞り成形工程の繰り返し回数は、所望する容器１００のサイズ、胴部テーパ角やカップ体２００を形成する板材の厚みによっても異なるが、好ましくは２～５０回、より好ましくは５～４０回、さらに好ましくは１０～３０回、特に好ましくは２０回である。
　底絞り成形工程の繰り返し回数が過多である場合は、工程数の増加により製造上の負荷や製造コストが増大することや、成形熱の影響が大きく出来上がり寸法に無視できないバラつき生じ、歩留まりが低くて生産性が低くなるおそれがある。一方、底絞り成形工程の繰り返し回数が過少である場合は、胴部１１０の所定の高さ範囲を所望するテーパ形状に成形することができないおそれや、テーパ部１１１に滑らかなテーパ形状が得られないおそれがある。
　底絞り成形工程においては、カップ体２００の円筒部分の外径よりも小径の孔部３４０を有する縮径ダイ３００と、カップ体２００の内部に気体を流入させて圧力を付与するエアー機構とを有する底絞り成形金型を備える製造装置が用いられる。
　孔部３４０の内周面は、縮径の作用面となる全周にわたって同テーパ角度に延びるテーパ面３４１と、テーパ面３４１の小径側に連続して斜め上外方に延びる逃げ面３４２とを備えている。テーパ面３４１のテーパ角度は、所望の容器１００のテーパ部１１１の胴部テーパ角に適合する角度とされ、この実施形態においては５゜である。
　縮径ダイ３００は、図示されない駆動機構によって、所定のストローク長さで往復動可能とされている。
　本発明に係る容器の製造装置においては、互いに異なる内径の孔部３４０を有する縮径ダイ３００による底絞り成形金型を、複数有する。そして、各底絞り成形工程においては、互いに異なる内径の孔部３４０を有する縮径ダイ３００が用いられる。１回目、２回目、・・・、ｎ回目の底絞り成形工程に用いられる縮径ダイ３００の孔部３４０の最小内径をそれぞれｄ１、ｄ２、・・・、ｄｎとすると、ｄ１＞ｄ２＞・・・＞ｄｎとされる。
　また、各底絞り成形工程において用いられる縮径ダイ３００の孔部３４０のテーパ面３４１のテーパ角度は略同一とされる。
　また、（ｎ－１）回目の底絞り成形工程に用いられる縮径ダイ３００の孔部３４０の最小内径と、これに続くｎ回目の底絞り成形工程に用いられる縮径ダイ３００の孔部３４０の最大内径とは、略同一または（ｎ－１）回目の底絞り成形工程に用いられる縮径ダイ３００の孔部３４０の最小内径がｎ回目の底絞り成形工程に用いられる縮径ダイ３００の孔部３４０の最大内径よりも小径とされる。
　さらに、各底絞り成形工程において用いられる縮径ダイ３００の孔部３４０のテーパ面３４１の長さ（孔部３４０の軸方向長さ）は略同一とされ、具体的な長さは、所望する容器１００の胴部１１０におけるテーパ部１１１の高さや、底絞り成形工程の繰り返し回数によって決定される。
　なお、各縮径ダイ３００において、孔部３４０のテーパ面３４１のテーパ角度や軸方向長さは、同一に限定されるものでなく、所望の容器１００の具体的なカップ形状に合わせてそれぞれ適宜の形状となる大きさに設定されていればよい。例えばテーパ面３４１は曲面状とされていてもよい。また、各縮径ダイ３００の孔部３４０の最小内径や最大内径も、所望の容器１００の具体的なカップ形状に合わせてそれぞれ適宜の大きさに設定されていればよい。
　底絞り成形工程は、図２Ａに示すように、まず、カップ体２００を、開口端部２０１側を台座３７０側に向けた姿勢で台座３７０と支持具３８０との間に配置し、カップ体２００の底部２２０側に縮径ダイ３００をテーパ面３４１が裾広がり（図２Ａにおいて下方に広がる円錐台形状）となる姿勢で同軸状に載置する。次いで、カップ体２００の内部にエアー機構によって図示されない加圧エアー源からエアー導入路３１０を介して気体を流入させて圧力を付与した状態で、図２Ｂに示すように、縮径ダイ３００をカップ体２００の底部２２０側から円筒軸Ｘの方向に沿って所期の位置まで相対的に移動（図２Ｂにおいて下方に移動）させる。縮径ダイ３００を移動させると、孔部３４０のテーパ面３４１がカップ体２００の周側壁２１０の外周面に当接して、カップ体２００の周側壁２１０が縮径ダイ３００の孔部３４０によって絞られて縮径され、図２Ｃに示すように、縮径ダイ３００の孔部３４０の最小内径に従った外径を有する円筒状の縮径円筒部２５０と、縮径ダイ３００のテーパ面３４１に対応するテーパ形状のテーパ筒部２５１とが形成される。縮径ダイ３００が縮径するための移動を停止して当接しなかった部分が、容器１００の上方側部１１３となる。
　後続する底絞り成形工程においては、より小径の孔部を有する縮径ダイを用いて同様のことが行われ、先行する底絞り成形工程において形成された縮径円筒部２５０の最も開口端部２０１側、すなわち先行する底絞り成形工程において形成されたテーパ筒部２５１の底部２２０側に新たなテーパ筒部が滑らかに接続されるように形成される。
　最後の底絞り成形工程においてテーパ形状に成形されずに残った円筒状の縮径円筒部が、容器１００の下方側部１１４となる。
　上記の底絞り成形工程を繰り返すことにより、複数のテーパ筒部２５１が滑らかに連続されてテーパ部１１１となり、これにより、均一の外方への広がり角度で形成されたテーパ形状のテーパ部１１１を有する胴部１１０の容器１００が得られる。
　エアー機構によって付与される圧力は、縮径ダイ３００による押圧力によってカップ体２００の周側壁２１０や底部２２０が意図せず歪まない程度の圧力であればよく、具体的には０．０５～０．４０ＭＰａとされ、好ましくは０．１～０．３ＭＰａである。
　エアー機構によって付与される圧力が過小である場合は、縮径ダイ３００による押圧力によって底絞り成形時にカップ体２００が座屈してしまうおそれがある。一方、エアー機構によって付与される圧力が過大である場合は、カップ体２００の底部２２０が反転する等の変形が生じるおそれや、エアーの不必要な使用量増加に伴って製造コストが増大するおそれがある。
　底絞り成形工程による絞り率は、製造すべき容器１００のテーパ部１１１の胴部テーパ角度によっても異なるが、５～３５％であることが好ましく、より好ましくは１０～３０％、この実施形態においては２０％である。
　絞り率は、複数回繰り返された全ての底絞り成形工程での総絞り率であり、１回目の底絞り成形工程前のカップ体２００（素缶）の径をＬ、最後（ｎ回目）の底絞り成形工程後の容器１００のテーパ部１１１の最小径をＡとしたとき、式（１）：絞り率＝（Ｌ－Ａ）／Ｌ×１００（％）で表される。
　絞り率が小さいほど金属材料の流れやすさが得られて損傷なく所望するテーパ形状のテーパ部１１１を得ることができる。絞り率が過大である場合は、容器１００のテーパ部１１１に破断が生じるおそれがある。
　板材としては、周知のアルミニウム合金製の２ピース飲料缶と同様に、両側に約０．０１ｍｍのＰＥＴフィルムをラミネートした板厚０．２０ｍｍ～０．３５ｍｍのアルミニウム合金の板材が用いられる。
　このような板材を用いることによって、容器に成形した時、材料の板厚がほぼ維持される底部が板厚０．２０ｍｍ～０．３５ｍｍ、容器の全高を１００％とした場合の５０±１０％の高さの範囲の胴部１１０が板厚０．１０～０．２２ｍｍとなる。
　本発明に係る容器１００を重ねた際には、図３および図４に示すように、
（１）上方の容器１００のテーパ部１１１の外面上端と、下方の容器１００ｕの上方側部１１３の内面上端付近
（２）上方の容器１００の下方側部１１４の外面下端と、下方の容器１００ｕのテーパ部１１１の内面下端付近
の少なくとも１つが接触して重なり、上方の容器１００のテーパ部１１１の外面と下方の容器１００ｕのテーパ部１１１の内面とが密着することはない。
　上方の容器１００の上端側は下方の容器１００ｕの上端から突出部１１２が突出し、突出部１１２の突出高さＴは、上方側部１１３の高さ、下方側部１１４の高さ、底部１２０の形状等で決まる。
　図３の例においては、突出高さＴは８．０ｍｍであり、容器１００の高さＨに対する突出部の高さＴの割合は７．１％である。
　なお、上方側部１１３及び下方側部１１４をテーパ部１１１とは異なる角度で外方に広がるように形成してもよく、いずれか一方のみを設ける、あるいは、両方設けないようにしてもよい。
　さらに、上方側部１１３及び下方側部１１４をテーパ部１１１とは逆のテーパで内方に狭まるように形成してもよい。
　上方側部１１３及び下方側部１１４が存在しない、あるいは、極めて小さく、重ねた時に上方の容器１００の底部１２０の外面と下方の容器１００ｕの底部１２０の内面とが密に接触できる形状の場合、胴部１１０の内面側に突出して上方に重ねられた容器の外面と接触する独立した接触部であるビードを設けることで、上方の容器１００の胴部１１０の外面と下方の容器１００ｕの胴部１１０の内面とが面で密着することを防止してもよい。
　ビードの形状、方向、本数、場所はいかなるものでもよく、内面側に突出しても外面側に突出しても内外面が混在してもよい。
　また、接触部として機能するのであれば、ビード形状ではなく、点や面でテーパ部１１１から突出する突出部であってもよい。
　また、容器１００に飲料等を充填した後、蓋部材を取り付けた缶として使用してもよい。
　蓋部材としては、金属製のステイオンタブ蓋、積層体からなるシート、ネジ蓋等、いかなるものであってもよい。
　蓋部材をステイオンタブ蓋として胴部の上端に巻締める場合は、容器の胴部の上端は巻締のためのトリミング加工後に面状部を形成するフランジング加工を行った状態であればよい。
　蓋部材を積層体からなるシートとして胴部の上端に熱等で接着する場合は、容器の胴部の上端は接着面積を確保するために面状部を有する形状としてもよい。積層体からなるシートとしては、例えば、アルミニウム箔、紙、樹脂フィルムやこれらを２種以上積層したラミネート材が挙げられ、更に熱接着層（ヒートシール層）が積層されていてもよい。熱接着層としては、公知のシーラントフィルムを始め、ラッカータイプ接着剤、イージーピール接着剤、ホットメルト接着剤等の接着剤からなる層が採用できる。
　蓋部材をネジ蓋として胴部の上端にネジ固定する場合は、容器の胴部の上端の上方側部１１３等の突出部１１２にネジ条を有するものとしてもよく、ネジ蓋をネジ固定するために別途ネジ条を有する注出口付き蓋部材を容器の胴部の上端に巻締めてもよい。
　突出部１１２を蓋部材の取り付け形態に合わせることで、蓋部材をどのようなものとしても、容器部分を保管、輸送する際の効率を向上することができる。
　以上、本発明の実施形態に係る容器の製造方法および容器の製造装置について詳述したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、本発明の容器の製造方法では、胴部のテーパ部がいずれの箇所においても胴部テーパ角が２°～１５°の角度で外方に広がる形状に形成された容器に限定されず、局所的には本実施形態の上方側部や下方側部と同様に、２°～１５°の範囲外の部分が一部存在する容器や、胴部の外方への広がりが断面視で角度が徐々に変化する曲線状の容器や、胴部に複数の段部が形成された容器など、直線状の広がり、曲線状の広がり、段部等が組み合わされた胴部を有する容器も製造可能である。
　また例えば、底絞り成形金型としては、図５Ａに示されるように、エアー機構の代わりに、カップ体の内部に配置されてカップ体２００の周側壁２１０の内周面を支持する中子ツール３２０が備えられたものを用いてもよい。
　中子ツール３２０を用いた底絞り成形工程においては、図５Ａに示すように、まず、カップ体２００を、開口端部２０１側を台座３７０側に向けた姿勢で、台座３７０と支持具３８０との間において中子ツール３２０がカップ体２００の内部に配置され、カップ体２００の底部２２０側に縮径ダイ３００をテーパ面３４１が裾広がり（図５Ａにおいて下方に広がる円錐台形状）となる姿勢で同軸状に載置する。この状態で、図５Ｂに示すように、図２Ｂと同様に縮径ダイ３００をカップ体２００の底部２２０側から円筒軸Ｘの方向に沿って相対的に移動させてカップ体２００の周側壁２１０を絞って縮径し、図５Ｃに示すように、図２Ｃと同様に、縮径ダイ３００の孔部３４０の最小内径に従った外径を有する円筒状の縮径円筒部２５０と、縮径ダイ３００のテーパ面３４１に対応するテーパ形状のテーパ筒部２５１とが形成される。縮径ダイ３００が縮径するための移動を停止して当接しなかった部分が、容器１００の上方側部１１３となる。
　後続する底絞り成形工程においては、より小径の孔部を有する縮径ダイおよびより小径の中子ツールを用いて同様のことが行われ、先行する底絞り成形工程において形成された縮径円筒部２５０の最も開口端部２０１側、すなわち先行する底絞り成形工程において形成されたテーパ筒部２５１の底部２２０側に新たなテーパ筒部が滑らかに接続されるように形成される。
　最後の底絞り成形工程においてテーパ形状に成形されずに残った円筒状の縮径円筒部が、容器１００の下方側部１１４となる。
　上記の底絞り成形工程を繰り返すことにより、複数のテーパ筒部２５１が滑らかに連続されてテーパ部１１１となり、これにより、均一の外方への広がり角度で形成されたテーパ形状のテーパ部１１１を有する胴部１１０の容器１００が得られる。
１００、１００ｕ　・・・　容器
１０１　　　　　　・・・　上部開口
１１０　　　　　　・・・　胴部
１１１　　　　　　・・・　テーパ部
１１２　　　　　　・・・　突出部
１１３　　　　　　・・・　上方側部
１１４　　　　　　・・・　下方側部
１２０　　　　　　・・・　底部
２００　　　　　　・・・　カップ体
２０１　　　　　　・・・　開口端部
２１０　　　　　　・・・　周側壁
２２０　　　　　　・・・　底部
２５０　　　　　　・・・　縮径円筒部
２５１　　　　　　・・・　テーパ筒部
３００　　　　　　・・・　縮径ダイ
３１０　　　　　　・・・　エアー導入路
３２０　　　　　　・・・　中子ツール
３４０　　　　　　・・・　孔部
３４１　　　　　　・・・　テーパ面
３４２　　　　　　・・・　逃げ面
３７０　　　　　　・・・　台座
３８０　　　　　　・・・　支持具
　θ　　　　　　　・・・　テーパ部の角度
　Ｈ　　　　　　　・・・　容器の高さ
　Ｔ　　　　　　　・・・　突出部高さ
　Ｘ　　　　　　　・・・　円筒軸
 
 

Claims (17)

  1. 　底部と胴部とを有し、上面側が開口するとともに前記胴部が上面側に向かうに従って外方に広がる形状の金属製の容器を製造する方法であって、
    　有底円筒状の金属製のカップ体を、前記カップ体の外径よりも小径の孔部を有する縮径ダイを底側から円筒軸方向に沿って作用させて縮径する底絞り成形工程を含み、
    　前記底絞り成形工程を、複数回繰り返すことを特徴とする容器の製造方法。
  2. 　先行する底絞り成形工程に使用する縮径ダイの孔部の径が、後続する底絞り成形工程に使用する縮径ダイの孔部の径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の容器の製造方法。
  3. 　前記底絞り成形工程において、前記カップ体の周側壁の内周面を支持する中子ツールを前記カップ体の内部に配置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の容器の製造方法。
  4. 　前記底絞り成形工程において、前記カップ体の内部に気体流入によって圧力を付与することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の容器の製造方法。
  5. 　前記カップ体の内部に付与される圧力が、０．０５～０．４０ＭＰａであることを特徴とする請求項４に記載の容器の製造方法。
  6. 　前記底絞り成形工程を、５～４０回繰り返すことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の容器の製造方法。
  7. 　前記容器の胴部を、容器の全高を１００％とした場合の、最下部から１０％の高さの外周面と９０％の高さの外周面を結ぶ線が２°～１５°の角度で外方に広がる形状に形成し、
    　前記容器を２つ重ねた際、上方の容器の突出する突出部を、下方の容器の上端から２０ｍｍ以下の高さとすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の容器の製造方法。
  8. 　前記底部を板厚０．２０ｍｍ～０．３５ｍｍとし、
    　容器の全高を１００％とした場合の、５０±１０％の高さの範囲で前記胴部を板厚０．１０～０．２２ｍｍとし、
    　前記胴部を、容器の全高を１００％とした場合の、最下部から１０％の高さの外周面と９０％の高さの外周面を結ぶ線が３°～１０°の角度で外方に広がる形状に形成することを特徴とする請求項７に記載の容器の製造方法。
  9. 　前記突出部の前記容器の高さに対する割合を、４％～１５％とすることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の容器の製造方法。
  10. 　前記突出部の前記容器の高さに対する割合を、５％～９％とすることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の容器の製造方法。
  11. 　前記胴部を、他の容器と重ねた際に互いの接触箇所を少なくすることで他の容器と密着することを防ぐ接触部を有するものとすることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の容器の製造方法。
  12. 　底部と胴部とを有し、上面側が開口するとともに前記胴部が上面側に向かうに従って外方に広がる形状の金属製の容器を製造する装置であって、
    　有底円筒状の金属製のカップ体を底側から円筒軸方向に沿って作用させて縮径するための、前記カップ体の外径よりも小径の孔部を有する縮径ダイを備える底絞り成形金型を、複数有することを特徴とする容器の製造装置。
  13. 　前記底絞り成形金型の各々は、縮径ダイの孔部の径が互いに異なるものであることを特徴とする請求項１２に記載の容器の製造装置。
  14. 　前記底絞り成形金型が、前記カップ体の内部に配置される、前記カップ体の周側壁の内周面を支持する中子ツールを有することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の容器の製造装置。
  15. 　前記底絞り成形金型が、前記カップ体の内部に気体流入によって圧力を付与するエアー機構を有することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の容器の製造装置。
  16. 　前記エアー機構が、前記カップ体の内部に０．０５～０．４０ＭＰａの圧力を付与するものであることを特徴とする請求項１５に記載の容器の製造装置。
  17. 　前記底絞り成形金型を、５～４０個備えることを特徴とする請求項１２乃至請求項１６のいずれかに記載の容器の製造装置。
     
     
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