JP6012804B1

JP6012804B1 - 缶体

Info

Publication number: JP6012804B1
Application number: JP2015073707A
Authority: JP
Inventors: 隼人福本; 政臣田村; 富男宇津野; 成之松信
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd; Nippon National Seikan Co Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd; Nippon National Seikan Co Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: US20180029741A1; WO2016158038A1; EP3279100A1; JP2016193734A; US10583952B2; EP3279100A4; CN107428430A

Abstract

【課題】耐内圧強度を高めた缶体において、積み重ねた際の下段の缶体の不意の開口を抑止できる缶体を提供する。【解決手段】Ｅ＜Ｚの条件で下記式、Ｌ＝Ｄ・cos（θ１−θ２），Ａ＝Ｘ・（Ｌ＋Ｙ１−Ｙ２）／Ｙ１，Ｂ＝Ｌ＋Ｙ２−Ｙ１を定義し、０＜Ｌ＜Ｙ２の場合に、（Ａ＋Ｂ）・Ｅ／Ｚ＜１．８８を満たすことを特徴とする缶体。式中、Ｄ：タブの先端から缶蓋の表面までの距離、Ｅ：タブの先端より下ろした垂線と缶蓋の表面との交差部ｅから缶蓋のシーミングパネル頂部ｇまでの距離、θ１：交差部ｅとシーミングパネル頂部ｇとを結ぶ直線と垂線との角度、Ｚ：脚部３１の接地部ａと脚部の外側に連接する缶胴の下端ｂまでの距離、θ２：接地部ａと缶胴の下端とを結ぶ直線と垂線との角度、Ｙ１：凹部３２の底部ｄと凹部の下端ｃまでの距離、Ｙ２：底部ｄと接地部ａまでの距離、Ｘ：凹部の下端ｃを通る垂線と底部ｄとの距離、をそれぞれ示す。【選択図】図３

Description

本発明は、缶体に関するものである。

省資源・低コスト化などの観点から、缶の薄肉化が図られており、それに伴う缶強度の低下を補うために、様々な缶形状が提案されている。特に、缶底の形状は、耐内圧強度を高めるために、中央を内側ドーム状に凹ませるドーム部を設けると共に、ドーム部の周囲に缶軸下方側に環状に突出する脚部を設ける形状を有したものが一般に知られている。

また、炭酸飲料などの内圧が大きくなる内容物を充填する缶体では、更に耐内圧強度を高めるために、脚部とドーム部との内側連接部分を脚部の外側に向けて凹ませるボトムリフォームと呼ばれる成形が一般になされている（例えば、下記特許文献１，２参照）。

実開平０１−１３０９１６号公報特開２０１４−５４９９９号公報実公昭６１−２９６２５号公報

炭酸飲料などを内容物とする缶体は、内容物を充填し缶蓋を巻き締めた後、缶体内部の内圧が高まって缶蓋が上方に湾曲することがあり、このような湾曲が生じると、缶蓋が備える開口用タブの先端が、湾曲した缶蓋の表面（シェル表面）から浮き上がった状態になる。これに対して、内容物が充填された缶体が積み重ねられた状態で、上段に積まれた缶体がバランスを崩すと、上段の缶体における缶底の脚部が、その下段の缶体におけるタブ先端と缶蓋表面との隙間に入り込み、てこの作用でタブを持ち上げて不意の開口が発生してしまう問題がある。前述したボトムリフォームがなされている缶底を有する缶体においては、ボトムリフォームによる凹みによってタブ先端と缶蓋表面との隙間に脚部が入り込み易くなるので、前述した不意の開口が発生し易くなる。

このような不意の開口に対する回避策として、缶蓋の形態のみに着目して、シェルに、タブの先端付近に突出する突起を設け、缶底の脚部がタブの下に入り込むのを防ぐことが提案されているが（特許文献３参照）、これによると、缶蓋の加工にコストが掛かるだけでなく、タブの操作性が悪くなる問題が生じる。また、缶底の形態のみに着目すると、前述した不意の開口を避けるためにはボトムリフォームによる凹みを浅くせざるを得ず、炭酸飲料などを内容物とする場合に要求される高い耐内圧強度が得られなくなる。このような事情から、缶蓋の形態と缶底の形態を総合的に勘案して、高い耐内圧強度を確保しながら、不意の開口を抑止できる缶体の形態が求められている。

本発明は、このような問題に対処することを課題とするものである。すなわち、炭酸飲料などの内容物を収める缶体において、耐内圧強度を高めながら、不意の開口が発生するのを抑止できる缶体を提供すること、が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明による缶体は、以下の構成を具備するものである。

開口用のタブを備える缶蓋と、中央を内側に凹ませるドーム部と該ドーム部の周囲にて下側に向けて環状に突出する脚部とを備える缶底を具備し、前記ドーム部と前記脚部の連接部分に当該脚部の外側に向いた凹部を設けた缶体であって、Ｅ＜Ｚの条件で下記式、
Ｌ＝Ｄ・cos（θ１−θ２），Ａ＝Ｘ・（Ｌ＋Ｙ１−Ｙ２）／Ｙ１，
Ｂ＝Ｌ＋Ｙ２−Ｙ１を定義し、０＜Ｌ＜Ｙ２の場合に、
（Ａ＋Ｂ）・Ｅ／Ｚ＜１．８８を満たす缶体とする。
式中、Ｄ：前記タブの先端から前記缶蓋の表面までの距離、
Ｅ：前記タブの先端より下ろした垂線と前記缶蓋の表面との交差部から前記缶蓋のシーミングパネル頂部までの距離、
θ１：前記交差部と前記シーミングパネル頂部とを結ぶ直線と垂線との角度、
Ｚ：前記脚部の接地部と当該脚部の外側に連接する缶胴の下端までの距離、
θ２：前記接地部と前記缶胴の下端とを結ぶ直線と垂線との角度、
Ｙ１：前記凹部の底部と該凹部の下端までの距離、
Ｙ２：前記底部と前記接地部までの距離、
Ｘ：前記凹部の下端を通る垂線と前記底部との距離
をそれぞれ示す。

開口用のタブを備える缶蓋と、中央を内側に凹ませるドーム部と該ドーム部の周囲にて下側に向けて環状に突出する脚部とを備える缶底を具備し、前記ドーム部と前記脚部の連接部分に当該脚部の外側に向いた凹部を設けた缶体であって、
Ｅ＜Ｚの条件で下記式、
Ｌ＝Ｄ・cos（θ１−θ２），Ａ＝Ｘ・（Ｙ１＋Ｙ２−Ｌ）／Ｙ１，
Ｂ＝Ｌ＋Ｙ１−Ｙ２を定義し、Ｌ≧Ｙ２の場合に、
（Ａ＋Ｂ）・Ｅ／Ｚ＜１．８５を満たす缶体とする。
式中、Ｄ：前記タブの先端から前記缶蓋の表面までの距離、
Ｅ：前記タブの先端より下ろした垂線と前記缶蓋の表面との交差部から前記缶蓋のシーミングパネル頂部までの距離、
θ１：前記交差部と前記シーミングパネル頂部とを結ぶ直線と垂線との角度、
Ｚ：前記脚部の接地部と当該脚部の外側に連接する缶胴の下端までの距離、
θ２：前記接地部と前記缶胴の下端とを結ぶ直線と垂線との角度、
Ｙ１：前記凹部の底部と該凹部の下端までの距離、
Ｙ２：前記底部と前記接地部までの距離、
Ｘ：前記凹部の下端を通る垂線と前記底部との距離、
をそれぞれ示す。

このような特徴を有する本発明の缶体は、前述した缶蓋と缶底の寸法に関する条件を満たすことで、耐内圧強度が高められたボトムリフォーム缶であっても、積み重ねた缶体の下段に生じる不意の開口を効果的に抑止することができる。

缶体における缶蓋の要部を示した縦断面輪郭図である。缶体における缶底の要部を示した縦断面輪郭図である。缶体における缶底のボトムリフォーム部（脚部周辺）を示した縦断面輪郭図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１〜図３は、本発明の実施形態に係る缶体の要部を示している。缶体１は、缶蓋２、缶底３、缶胴４を備えている。一例として、缶体１は、アルミ又はスチール材の２ピース缶であり、一体の缶底３と缶胴４を備え、缶胴４のフランジ部に対して、アルミ材のステイオンタブ方式の缶蓋２が２重巻き締めされている。缶体１は、内容物が充填されており、所定の内圧を有するものを対象としている。

缶蓋２は、周知の構造であり、中央のシェル２０に開口用のタブ２１が装着されており、シェル２０の周囲には缶胴４のフランジ部に２重巻き締めされることでシーミングパネル２２が形成されている。缶底３は、中央を内側に凹ませるドーム部３０とドーム部３０の周囲で下側に向けて環状に突出する脚部３１を備えている。缶底３におけるドーム部３０と脚部３１の連接部分には、脚部３１の外側に向いた凹部３２が成形されたボトムリフォーム部が形成されている。また、図２に示す例では、脚部３１の外側部分と胴部４とは、曲率半径Ｒの湾曲部３１Ｒで連接されている。

この缶体１の形状は、以下の部位を特定することができるものであれば、輪郭の曲線形状や直線形状はどのようなものであってもよい。特定されるべき部位は、図１〜図３に示すように、脚部３１の接地部ａ（図２参照）、脚部３１の外側に連接する缶胴４の下端ｂ（図２参照）、凹部３２の下端ｃ（図３参照）、凹部３２の底部ｄ（図３参照）、タブの先端ｆ（図１参照）、その先端ｆから下ろした垂線と缶蓋２の表面（シェル２０の表面）との交差部ｅ（図１参照）、シーミングパネル２２の頂部ｇ（図１参照）である。

そして、前述した各部ａ〜ｇを適宜選択することによって特定される寸法を以下のように定める。

Ｄ：タブ２１の先端ｆから缶蓋２の表面（交差部ｅ）までの距離（Ｄ＝Ｄ１＋（１／２）Ｔ、Ｄ１はタブ２１と缶蓋２の表面との隙間であり、Ｔはタブ厚さ）。
Ｅ：タブ２１の先端ｆより下ろした垂線と缶蓋２の表面との交差部ｅから缶蓋２のシーミングパネル２２の頂部ｇまでの距離。
θ１：交差部ｅとシーミングパネル２２の頂部ｇとを結ぶ直線と垂線との角度。
Ｚ：脚部３１の接地部ａと脚部３１の外側に連接する缶胴４の下端ｂまでの距離。
θ２：接地部ａと缶胴４の下端ｂとを結ぶ直線と垂線との角度。
Ｙ１；凹部３２の底部ｄと凹部３２の下端ｃまでの距離。
Ｙ２：底部ｄと接地部ａまでの距離。
Ｘ：凹部３２の下端ｃを通る垂線と底部ｄとの距離。

ここで、本発明の実施形態は、タブ２１の先端ｆより下ろした垂線と缶蓋２の表面との交差部ｅから缶蓋２のシーミングパネル２２の頂部ｇまでの距離Ｅと脚部３１の接地部ａと脚部３１の外側に連接する缶胴４の下端ｂまでの距離Ｚとの関係が、Ｅ＜Ｚの関係にあることを前提条件とする。ここで特定するＥ＜Ｚの関係は、缶体１を上段・下段に積み重ねて、上段の缶体１がバランスを崩した場合に、缶体１の胴部４がシーミングパネル２２の頂部ｇに当接した状態で、脚部３１の接地部ａがタブ２１と缶蓋２の表面との間の隙間Ｄ１に入り込むような状態にはならないことを示している。Ｅ≧Ｚの寸法関係になると、上段の缶体１がバランスを崩した場合に、缶体１の胴部４がシーミングパネル２２の頂部ｇに当接した状態で、脚部３１の接地部ａがタブ２１と缶蓋２の表面との間の隙間Ｄ１に入り込むような状態になる場合があるが、このような寸法関係になるものは、本発明の実施形態から除いている。

そして、本発明の実施形態に係る缶体１は、前述した寸法により下記式によって求められる値Ｌを定義している。

Ｌ＝Ｄ・cos（θ１−θ２）

この値Ｌは、積み重ねられた上段の缶体１がバランスを崩した場合に、下段の缶体１におけるタブ２１の先端ｆが上段の缶体１の脚部３１内側のどの辺りに接触するかを仮想的に評価するための値である。

この値Ｌを用い、０＜Ｌ＜Ｙ２の場合とＬ≧Ｙ２の場合で区分して、下記式にて、缶蓋２と缶底３との寸法関係によって不意の開口が発生し易いことを評価する評価指数αを定義する。

α＝（Ａ＋Ｂ）・Ｅ／Ｚ
但し、
０＜Ｌ＜Ｙ２の場合、
Ａ＝Ｘ・（Ｌ＋Ｙ１−Ｙ２）／Ｙ１，Ｂ＝Ｌ＋Ｙ２−Ｙ１
Ｌ≧Ｙ２の場合、
Ａ＝Ｘ・（Ｙ１＋Ｙ２−Ｌ）／Ｙ１，Ｂ＝Ｌ＋Ｙ１−Ｙ２

この評価指数αは、前述した缶蓋２の各部寸法（Ｅ，Ｄ，θ１）と前述した缶底３の各部寸法（Ｚ，θ２，Ｘ，Ｙ１，Ｙ２）のみによって一義的に決まる値であり、缶蓋２の形状と缶底３の形状との関係を総合的に評価して、不意開口の発生が起こり易いか否かを評価することができる指数である。基本的には、評価指数αの値は、タブ２１の先端ｆから缶蓋２の表面（交差部ｅ）までの距離Ｄに比例する値Ｌが大きい程、大きな値になるので、評価指数αの値が大きい程、不意開口の発生が起こり易いと言える。評価指数αの上限値を適正な値に特定することで、不意開口が起こり難い缶体１の寸法（缶蓋と缶底の寸法）を設計することができる。

以下に、缶蓋２の形状と缶底３の形状を様々に設定して内容物を充填した缶体１に対して、前述した寸法を実測して評価指数αを求め、不意開口が発生するか否かの試験結果を合わせて、評価指数αの適正な上限値を求める。

＜缶蓋形状＞
缶蓋２の形状としては、２つのサンプル（「サンプルＡ」と「サンプルＢ」）の寸法を実測した。各サンプルから実測された寸法Ｄ，Ｅ，θ１，Ｌは表１に示すとおりである。

＜缶底形状＞
缶底３の形状としては、脚部３１の外側形状の寸法Ｚ，θ２を表２に示すように一定とし、脚部３１の内側形状（ボトムリフォーム形状）については、成形高さが1.95，2.41，2.85，3.3ｍｍの異なる成形ロールの設定で、リフォーム径ｄ０が46.6，46.8，47.0，47.2，47.4，47.6ｍｍとなる成形を行って得られた缶体１に対して、凹部３２の寸法（Ｘ，Ｙ１，Ｙ２）を実測した。実測した結果を表３に示す。ここで、リフォーム径ｄ０は、凹部３２の底部ｄに対応する直径であり、成形高さは、凹部３２を成形する成形ロールの接触位置高さを示している。

＜評価指数αの算出＞
缶蓋２のサンプル毎（サンプルＡ，サンプルＢ）、成形高さとリフォーム径毎に、Ｌ≧Ｙ２となる場合と０＜Ｌ＜Ｙ２となる場合とを区分して、評価指数αを算出した。算出結果を表４（サンプルＡについての算出結果）及び表５（サンプルＢについての算出結果）に示す。

＜不意開口発生を確認する試験＞
上下２段に評価対象の缶体１を積み重ね、上段の缶体１がバランスを崩した状態（上段の缶体１における脚部３１が下段の缶体１におけるタブ２１の下に掛かった状態）を実現し、下段の缶体１を徐々に傾斜させて、上段の缶体１が落下した時の下段の缶体１の傾斜角度を計測する。ここで、計測される下段の缶体１の傾斜角度が大きいということは、タブ２１下の隙間に脚部３１が深く掛かった状態にあることを意味するので、不意開口発生の可能性が高い状態であると言える。具体的には、下段の缶体１の傾斜角度が３０°以上傾斜しても上段の缶体が落下しない場合を不意開口発生の虞有り（不良）と評価し、表中において下線にて示した。

＜評価指数αの算出値と試験結果の関係＞
表４に示す評価指数αの値で、成形高さが1.95ｍｍの場合には、リフォーム径ｄ０＝46.6ｍｍ〜47.6ｍｍの範囲で全てＬ≧Ｙ２となり、評価指数αは1.53〜1.88となるが、不意開口発生の虞有りと評価された値は、1.88のみであった。

表４に示す評価指数αの値で、成形高さが2.41ｍｍの場合には、リフォーム径ｄ０＝46.6ｍｍ〜47.6ｍｍの範囲で全てＬ≧Ｙ２となり、評価指数αは1.64〜2.01となるが、不意開口発生の虞有りと評価された値は、1.86〜2.01であった。

表４に示す評価指数αの値で、成形高さが2.85ｍｍの場合には、リフォーム径ｄ０＝46.6ｍｍ〜47.6ｍｍの範囲で全て０＜Ｌ＜Ｙ２となり、評価指数αは1.66〜2.23となるが、不意開口発生の虞有りと評価された値は、1.89〜2.23であった。

表４に示す評価指数αの値で、成形高さが3.3ｍｍの場合には、リフォーム径ｄ０＝46.6ｍｍ〜47.6ｍｍの範囲で全て０＜Ｌ＜Ｙ２となり、評価指数αは1.59〜2.14となるが、不意開口発生の虞有りと評価された値は、1.95〜2.14であった。

表５に示す評価指数αの値で、成形高さが1.95ｍｍの場合には、リフォーム径ｄ０＝46.6ｍｍ〜47.6ｍｍの範囲で全てＬ≧Ｙ２となり、評価指数αは1.34〜1.73となるが、不意開口発生の虞有りと評価された値は無かった。

表５に示す評価指数αの値で、成形高さが2.41ｍｍの場合には、リフォーム径ｄ０＝46.6ｍｍ〜47.6ｍｍの範囲で全てＬ≧Ｙ２となり、評価指数αは1.45〜1.87となるが、不意開口発生の虞有りと評価された値は、1.87のみであった。

表５に示す評価指数αの値で、成形高さが2.85ｍｍの場合には、リフォーム径ｄ０＝46.6ｍｍ〜47.6ｍｍの範囲で全て０＜Ｌ＜Ｙ２となり、評価指数αは1.41〜1.93となるが、不意開口発生の虞有りと評価された値は、1.93のみであった。

表５に示す評価指数αの値で、成形高さが3.3ｍｍの場合には、リフォーム径ｄ０＝46.6ｍｍ〜47.6ｍｍの範囲で全て０＜Ｌ＜Ｙ２となり、評価指数αは1.34〜1.84となるが、不意開口発生の虞有りと評価された値は無かった。

以上示した評価指数αと試験結果との関係からすると、評価指数αの上限値を設定することで、不意開口発生を回避しうる缶蓋寸法と缶底寸法を総合的に設定可能なことが示されている。また、この試験結果から、Ｌ≧Ｙ２の場合には、α＜１．８５（或いはα＜１．８６）で不意開口発生を回避しうることが判り、Ｌ＞Ｙ２の場合には、α＜１．８８（α＜１．８９）で不意開口発生を回避しうることが判る。

このように本発明によると、不意の開口が発生する可能性があるか否かを、缶体１の缶蓋２の寸法と缶底３の寸法を総合的に勘案した評価指数αを用いることで、的確に評価することができる。これによって、評価指数αの適正範囲内で缶体１の形状や胴径（容量）などを自由に設計することができ、耐内部圧力が高く、不意の開口が発生しない缶体を様々な形状バリエーションで得ることが可能になる。

１：缶体，２：缶蓋，３：缶底，４：缶胴，
２０：シェル，２１：タブ，２２：シーミングパネル，
３０：ドーム部，３１：脚部，３１Ｒ：湾曲部，３２：凹部

Claims

開口用のタブを備える缶蓋と、中央を内側に凹ませるドーム部と該ドーム部の周囲にて下側に向けて環状に突出する脚部とを備える缶底を具備し、前記ドーム部と前記脚部の連接部分に当該脚部の外側に向いた凹部を設けた缶体であって、
Ｅ＜Ｚの条件で下記式、
Ｌ＝Ｄ・cos（θ１−θ２），
Ａ＝Ｘ・（Ｌ＋Ｙ１−Ｙ２）／Ｙ１，
Ｂ＝Ｌ＋Ｙ２−Ｙ１を定義し、
０＜Ｌ＜Ｙ２の場合に、
（Ａ＋Ｂ）・Ｅ／Ｚ＜１．８８を満たすことを特徴とする缶体。
式中、Ｄ：前記タブの先端から前記缶蓋の表面までの距離、
Ｅ：前記タブの先端より下ろした垂線と前記缶蓋の表面との交差部から前記缶蓋のシーミングパネル頂部までの距離、
θ１：前記交差部と前記シーミングパネル頂部とを結ぶ直線と垂線との角度、
Ｚ：前記脚部の接地部と当該脚部の外側に連接する缶胴の下端までの距離、
θ２：前記接地部と前記缶胴の下端とを結ぶ直線と垂線との角度、
Ｙ１：前記凹部の底部と該凹部の下端までの距離、
Ｙ２：前記底部と前記接地部までの距離、
Ｘ：前記凹部の下端を通る垂線と前記底部との距離、
をそれぞれ示す。
開口用のタブを備える缶蓋と、中央を内側に凹ませるドーム部と該ドーム部の周囲にて下側に向けて環状に突出する脚部とを備える缶底を具備し、前記ドーム部と前記脚部の連接部分に当該脚部の外側に向いた凹部を設けた缶体であって、
Ｅ＜Ｚの条件で下記式、
Ｌ＝Ｄ・cos（θ１−θ２），
Ａ＝Ｘ・（Ｙ１＋Ｙ２−Ｌ）／Ｙ１，
Ｂ＝Ｌ＋Ｙ１−Ｙ２を定義し、
Ｌ≧Ｙ２の場合に、
（Ａ＋Ｂ）・Ｅ／Ｚ＜１．８５を満たすことを特徴とする缶体。
式中、Ｄ：前記タブの先端から前記缶蓋の表面までの距離、
Ｅ：前記タブの先端より下ろした垂線と前記缶蓋の表面との交差部から前記缶蓋のシーミングパネル頂部までの距離、
θ１：前記交差部と前記シーミングパネル頂部とを結ぶ直線と垂線との角度、
Ｚ：前記脚部の接地部と当該脚部の外側に連接する缶胴の下端までの距離、
θ２：前記接地部と前記缶胴の下端とを結ぶ直線と垂線との角度、
Ｙ１：前記凹部の底部と該凹部の下端までの距離、
Ｙ２：前記底部と前記接地部までの距離、
Ｘ：前記凹部の下端を通る垂線と前記底部との距離、
をそれぞれ示す。