JP6576047B2 - 缶蓋 - Google Patents

Description

本発明は、内部に飲料等の内容物が充填される金属製の缶胴に巻締められる缶蓋に関する。

飲料等の容器として使用される缶として、有底筒状をなす缶胴の開口部に缶蓋が二重巻締めされた２ピース缶が多く用いられている。この缶蓋の耐圧強度を高めるために、カウンターシンク部の幅を小さくしたり、その内側の中央パネル部の直径を小さくしたり、巻締めのための工具であるチャック部材が嵌まり込む周壁部（チャック壁部）の形状を工夫したりするなど、種々の提案がなされている。

特許文献１には、中央パネル部、カウンターシンク部（皿溝ビード）、傾斜したチャック壁部、および巻締め部を有し、カウンターシンク部又はチャック壁部の一部の円弧に沿って、ひずみの集中を抑えるかまたは防止することを目的として制御構造が設けられた缶蓋が開示されている。その制御構造として、
Ａ．カウンターシンク部の外壁の半径方向の位置を大きくする。
Ｂ．缶胴に巻締められたときの巻締め部の根元に位置するように、チャック壁部のほぼ真ん中のところ、またはそれより上のところに窪みを配する。
Ｃ．カウンターシンク部内側のショルダー部または外側のショルダー部をプレス加工する。
Ｄ．カウンターシンク部の外壁に棚を設ける。
ことが記載されている。

このような缶が輸送中等にカートンケースに収容された状態で落下した場合、カートンケース内で缶の高さ方向が水平方向となって落下する場合があるが、そのような場合に、缶が径方向に押し潰されるように楕円形に変形する。特許文献１では、そのときの内部圧力によってパネル部が外側に押されて「突出」破損し、力が一点に集中して、「くちばし」の先端のところにピンホールが生じるおそれがあると記載されている。この「くちばし」は角出しと呼ばれているが、特許文献１記載の缶蓋では、上記のような制御構造を設けることにより、力が一点に集中することがなくなり、緩やかな角出しを形成することによりピンホールや破断を伴わない角出しとなると記載されている。つまり、缶が意図しない落下や高耐圧にさらされ、仮に角出しした場合であっても、ピンホールや破断による内容物の漏れを防止することができるので、価値は低下するものの商品として成り立つという趣旨と想定される。

特表２００６−５１４５９５号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では角出しの発生自体を防止することはできず、流通段階で、カートンケースに詰めた状態で落下した場合に、缶が楕円形に変形して缶蓋に角出しが生じ、商品価値の低下を招く。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、角出しを確実に防止できる缶蓋を提供することを目的とする。

本発明の缶蓋は、中央パネル部の外周縁に、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部が連続して形成されるとともに、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径する中央周壁部が形成され、該中央周壁部から半径方向外方に広がるショルダー部を介して外周縁部を下方かつ半径方向内方に向けて折り返してなるカール部が連続形成された缶蓋において、前記ショルダー部は上方及び半径方向内方に向けて凸となる円弧状に湾曲形成されるとともに、前記中央周壁部は、半径方向内方に向けて凸となる第１湾曲部と、半径方向外方に向けて凸となる第２湾曲部とが前記カウンターシンク部の外周縁から前記ショルダー部の内周縁にかけて順に形成され、前記第２湾曲部の湾曲方向の一部に、その周方向の全周にわたって楕円変形防止機構が形成されており、前記楕円変形防止機構は、前記第２湾曲部の一部を板厚方向に圧縮してなる薄肉強化部である。

流通段階でカートンケースごと落下した際に、その衝撃で缶胴が楕円状に変形し、それに追従して缶蓋も楕円状に変形しようとするが、楕円変形防止機構が全周にわたって形成されているので、缶蓋の楕円変形が防止され、角出しの発生を防止することができる。この場合、缶蓋はショルダー部からカール部にかけて缶胴に巻締められており、このショルダー部から連続する第２湾曲部に楕円変形防止機構が形成され、巻締め部に近い位置であるので、巻締め部を拘束して、缶蓋及び巻締め部付近の変形を確実に防止することができる。

また、薄肉強化部は、板厚方向に圧縮されて高い強度を有し、楕円変形防止機能が高いので、確実に変形を防止することができる。
前記薄肉強化部の厚さは、該薄肉強化部以外の部分の板厚の９５％〜９９％であり、幅は開口端で０．５ｍｍ〜５．０ｍｍであるとよい。

本発明の缶蓋において、前記楕円変形防止機構は、前記第２湾曲部の湾曲方向の中間位置に配置されているとよい。
缶蓋を缶胴に巻締める際には、缶蓋内に巻締めのための工具（チャック部材）が嵌まり込むが、第２湾曲部の湾曲方向の中央部付近はチャック部材に接触することが少なく、この部分に楕円変形防止機構を形成することにより、チャック部材との干渉を防止して、良好な巻締め状態を得ることができる。

本発明の缶蓋において、前記楕円変形防止機構は、外面に向けて凹溝状に形成されているとよい。楕円変形防止機構が外面に向けて凹溝状であれば、チャック部材に接触したとしても巻締め作業を阻害することはない。

本発明の缶蓋において、前記楕円変形防止機構は、内面に向けて凹溝状に形成されていてもよい。
この場合、外面を変形させずに他の部分と面一に形成すれば、外観上は楕円変形防止機構が形成されていることがわからず、意匠性を損なわない。また、チャック部材に楕円変形防止機構が干渉することも少ない。

本発明によれば、第２湾曲部に楕円変形防止機構が周方向に沿って形成されているので、カートンケースごと落下した際にも変形が防止され、漏れや角出しの発生を確実に防止することができる。

本発明に係る缶蓋の一実施形態を示す縦断面図であり、缶胴のフランジ部に重ねた状態を示す。 図１の缶蓋の要部の拡大図である。 図１に示す状態から巻締め途中の状態を示す縦断面図である。 図３に示す状態から巻締めの最終段階を示す縦断面図である。 図１の缶蓋を缶胴に巻締めた後の状態を示す縦断面図である。 巻締め装置の例を示す正面図である。 本発明の他の実施形態を示す図２同様の要部の拡大図である。 本発明のさらに他の実施形態を示す図２同様の要部の拡大図である。 落下試験方法を示す模式図である。

以下、本発明に係る缶蓋の実施形態を図面を参照しながら説明する。
この缶蓋１は、図１及び図２に示すように、その中央部分に円板状に配置され、開口のためのタブ（図示略）が設けられる中央パネル部２と、中央パネル部２の外周縁から連続し、上方に向けた環状凹部３を形成するカウンターシンク部４と、カウンターシンク部４の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径しながら連続する中央周壁部５と、中央周壁部５から半径方向外方に広がるように連続するショルダー部６を介して外周縁部を下方かつ半径方向内方に向けて折り返してなるカール部７とから構成される。

カウンターシンク部４は、中央パネル部に連なる内側壁部１１と、この内側壁部１１の下縁に連続する折り返し部１２と、この折り返し部１２の外周縁に連続する外側壁部１３とにより形成される。折り返し部１２は、その縦断面において、複数の円弧により形成してもよいし、単一の円弧によって形成してもよい。

中央周壁部５は、カウンターシンク部４の外側壁部１３の上端縁に連続し半径方向内方に向けて凸となるように湾曲した第１湾曲部１５と、第１湾曲部１５の上端縁に連続し半径方向外方に向けて凸となるように湾曲した第２湾曲部１６とからなる形状とされており、これら第１湾曲部１５及び第２湾曲部１６の連続形状により、全体としては上方に向けて拡径する形状とされている。これら第１湾曲部１５及び第２湾曲部１６の曲率半径は、缶蓋１の公称径が２０４で、缶蓋１への成形前の元板厚が０．２０５ｍｍ〜０．２２５ｍｍのアルミニウム合金板を用いた場合、缶蓋１としての外面での半径として、第１湾曲部１５が１．２ｍｍ〜４．０ｍｍ、第２湾曲部１６が０．６ｍｍ〜３．０ｍｍとされる。そして、この第２湾曲部１６に、楕円変形防止機構として、その板厚の一部を圧縮して薄肉にしてなる薄肉強化部２１が周方向に沿って形成されている。この薄肉強化部２１の詳細は後述する。

ショルダー部６は、中央周壁部５の第２湾曲部１６の上端縁（外周縁）に連続し、上方に向けて凸となるように湾曲しながら拡径して半径方向外方に延びている。この場合、中央周壁部５の第２湾曲部１６は、その内周面（缶蓋１としては外面）を斜め上方に向けた状態に湾曲していることから、全体としては下方から上方に向かうにしたがって漸次拡径する形状とされており、この第２湾曲部１６に連続するショルダー部６も下方から上方に向けて拡径している。
そして、カール部７は、ショルダー部６の外周縁に連続して半径方向外方に延在し、その外周縁部を下方かつ半径方向内方に向けて折り返してなる形状とされている。また、図示は省略するが、カール部７の内面にはコンパウンドが塗布されている。

前述した薄肉強化部（楕円変形防止機構）２１について詳述すると、この薄肉強化部２１は、缶蓋１の周方向の全周にわたって形成されており、缶蓋１の成形時に、例えば図２の二点鎖線で示す金型５１，５２を用いて、コイニング加工によって板厚の一部を押圧することにより、これを押し潰して凹溝２２が形成された残りの板厚の部分によって形成されてなるものである。図１及び図２に示す例では、第２湾曲部１６の湾曲方向の中間位置に、その外面側から押圧されることにより、外面側に凹溝２２が缶蓋１の全周にわたって形成されており、その反対面（缶蓋１の内面）は他の部分の表面と面一に形成されている。この場合、薄肉強化部２１の厚さｔは、薄肉強化部２１以外の部分の板厚（缶蓋の成形前の元板厚）が０．２０５ｍｍ〜０．２２５ｍｍであるのに対して、その板厚の９５％〜９９％であることが好ましく、幅Ｗは凹溝２２の開口端で０．５ｍｍ〜５．０ｍｍが好ましい。

一方、この缶蓋１が巻き締められる缶胴３１は、有底筒状の胴部３２から縮径したネック部３３の上端に、屈曲部３４を介して半径方向外向きのフランジ部３５が連続して形成された形状とされている。
そして、この缶胴３1に缶蓋１が被せられると、缶胴３１の屈曲部３４に缶蓋１のショルダー部６における内側の凹面が対向するように配置され、フランジ部３５の上面にショルダー部６からカール部７にかけた裏面が対向して配置される。

この缶胴３１に缶蓋１を巻き締める場合、図６に示すように、缶胴３１に被せた缶蓋１を上方から押さえながら缶蓋１の表面側にチャック部材４１が嵌まり込み、このチャック部材４１と缶胴３１の底を支持するリフター４２との間に挟持された状態で回転させられる缶胴３１及び缶蓋１に半径方向外方位置から二つの巻締めロール４３，４４が接近して巻締め部２５を形成するようになっている。図３が第１の巻締めロール４３により成形している状態であり、その成形後に図４に示すように第２の巻締めロール４４により成形され、巻締め部２５が形成される。その間、チャック部材４１は缶蓋１に嵌まり込んだままである。

このチャック部材４１は、巻き締め時に巻締めロール４３，４４から加えられる半径方向内方に向けた押圧力を缶蓋１のショルダー部６の内側で支持する台金部４５が半径方向外方に向けて形成され、その台金部４５から下方に、缶蓋１の中央周壁部５の内周面に対向する湾曲した湾曲テーパ状部４６が連続して延在し、その湾曲テーパ状部４６の下方に、カウンターシンク部４内に嵌合する環状突出部４７が形成されている。湾曲テーパ状部４６は、缶蓋１の第２湾曲部１６の内周面と対向する凸状湾曲面４８と、第１湾曲部１５の内周面と対向する凹状湾曲面４９とを連続させた形状とされ、これら凸状湾曲面４８及び凹状湾曲面４９の連続形状により、全体としては上方から下方に向けて漸次縮径する形状とされている。

また、環状突出部４７をカウンターシンク部４に嵌合させた状態においては、台金部４５から湾曲テーパ状部４６の凸状湾曲面４８及び凹状湾曲面４９までの外面は、図３及び図４に示すように缶蓋１の対応するショルダー部６、中央周壁部５の両湾曲部１６，１５の内面との間にわずかに隙間が形成される設計となっている。
なお、前述した薄肉強化部２１は、この実施形態では、缶蓋１の外面に凹溝２２が形成されるので、巻締め時にチャック部材４１が嵌合した際にも、このチャック部材４１に干渉することがなく、良好な巻締めを行わせることができる。

そして、図５に示すように缶蓋１を缶胴３１に巻締めた状態では、缶蓋１の中央周壁部５の第２湾曲部１６に周方向の全周にわたって薄肉強化部２１が形成されているので、流通段階でカートンケースごと落下した場合でも、変形が生じにくい。特に、巻締め部２５に近い第２湾曲部１６に薄肉強化部２１が形成されているので、缶蓋１及び巻締め部２５付近の変形を確実に防止することができる。前述の特許文献１記載の缶蓋では、缶が落下したときに力が一点に集中して、ピンホールが生じるおそれがある「くちばし」（鋭利な角出し）を抑制する効果があると記載されているものの、缶が楕円状に変形すること自体を制御することはできない。本実施形態の缶蓋１の場合は、缶蓋１及び巻締め部２５付近を薄肉強化部２１が拘束して、缶が楕円状に変形すること自体を防止することができ、角出しの発生を確実に防止することができる。

前述の実施形態では、楕円変形防止機構である薄肉強化部２１として、缶蓋１の外面側に凹溝２２が形成されるように成形したが、図７に示す缶蓋６１のように、缶蓋６１の内面側に凹溝６２が形成されるように成形して薄肉強化部（楕円変形防止機構）６３としてもよい。この場合も、薄肉強化部６３の板厚ｔは、薄肉強化部６２以外の部分の板厚（缶蓋６１の成形前の元板厚）の９５％〜９９％であることが好ましく、幅Ｗは凹溝６２の開口端で０．５ｍｍ〜５．０ｍｍが好ましい。
この薄肉強化部６３を缶蓋６１の内面側に凹溝６２が形成されるように成形する場合、缶蓋６１の外面側を他の部分と面一に成形しておけば、外観上は、薄肉強化部６３が形成されていることがわからないため、缶蓋６１としての意匠性を損なうことはない。

また、缶蓋の内面又は外面のいずれか一方に凹溝、他方に凸条が形成されるように薄肉強化部を成形してもよい。図８に示す缶蓋６５は、内面側に凹溝６６、外面側に凸条６７が形成されるように薄肉強化部（楕円変形防止機構）６８を設けた例である。この場合も、凹溝６６の底部を構成する板厚が、缶蓋の他の部分の板厚（缶蓋の成形前の元板厚）の９５％〜９９％であることが好ましく、幅は凹溝の開口端で０．５ｍｍ〜５．０ｍｍが好ましい。また、凸条の突出高さは、前述したように缶胴への巻締め時にチャック部材と缶蓋との間に生じる隙間の範囲内となるように設定される。

次に、本発明の効果を確認するために試験を行った。
元板厚が０．２１５ｍｍのアルミニウム合金板を用いて、外面側に凹溝が形成されるように薄肉強化部を形成した缶蓋（缶蓋Ａとする）、及び薄肉強化部を有しない缶蓋（缶蓋Ｂとする）をそれぞれ作製した。また、比較のため、元板厚が０．２３５ｍｍのアルミニウム合金板を用いて、薄肉強化部を有しない缶蓋（缶蓋Ｃとする）も作製した。これら缶蓋の全体的な形状は、薄肉強化部以外の全体形状は図１に示す通りとし、公称径２０４とした。

缶胴に内容物として室温で２．０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力の炭酸水を５００ｍｌ充填して缶蓋を巻締め、図９に示すように、直方体状のカートンケース７１内に缶７２を４列×６缶の合計２４本収容し、鉄板７３の上にカートンケース７１の短辺側の側面を下にして落下させ（カートンケース７１内で缶７２の高さ方向を水平にして落下させ）、その落下高さＨと角出しの発生缶数との関係を調査した。
その結果を表１に示す。表１において、「良好」は、角出しが生じた缶がなかった場合であり、数字は角出しが生じた缶数を示している。試験は、落下高さを徐々に高くしていき、各缶蓋において角出しが１缶でも生じた場合に試験を終了した。

この表１の結果から明らかなように、薄肉強化部を形成した缶蓋Ａは、薄肉強化部を有しない缶蓋Ｂに比べて角出しが生じにくく、厚いアルミニウム合金板によって形成した缶蓋Ｃと同程度の耐圧強度を有している。したがって、この薄肉強化部を形成した缶蓋Ａにより、アルミニウム合金板の薄肉化が可能であり、コスト低減を図ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
楕円変形防止機構として、板厚方向に圧縮して薄肉強化部を形成した例を示したが、必ずしも板厚を他の部分に比べて薄くしたものに限らない。

１ 缶蓋
２ 中央パネル部
３ 環状凹部
４ カウンターシンク部
５ 中央周壁部
６ ショルダー部
７ カール部
１１ 内側壁部
１２ 折り返し部
１３ 外側壁部
１５ 第１湾曲部
１６ 第２湾曲部
２１ 薄肉強化部（楕円変形防止機構）
２２ 凹溝
２５ 巻締め部
３１ 缶胴
３２ 胴部
３３ ネック部
３４ 屈曲部
３５ フランジ部
４１ チャック部材
４２ リフター
４３，４４ 巻締めロール
４５ 台金部
４６ 湾曲テーパ状部
４７ 環状突出部
４８ 凸状湾曲部
４９ 凹状湾曲部
５１，５２ 金型
６１ 缶蓋
６２ 凹溝
６３ 薄肉強化部（楕円変形防止機構）
６５ 缶蓋
６６ 凹溝
６７ 凸条
６８ 薄肉強化部（楕円変形防止機構）

Claims (5)

1. 中央パネル部の外周縁に、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部が連続して形成されるとともに、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径する中央周壁部が形成され、該中央周壁部から半径方向外方に広がるショルダー部を介して外周縁部を下方かつ半径方向内方に向けて折り返してなるカール部が連続形成された缶蓋において、前記ショルダー部は上方及び半径方向内方に向けて凸となる円弧状に湾曲形成されるとともに、前記中央周壁部は、半径方向内方に向けて凸となる第１湾曲部と、半径方向外方に向けて凸となる第２湾曲部とが前記カウンターシンク部の外周縁から前記ショルダー部の内周縁にかけて順に形成され、前記第２湾曲部の湾曲方向の一部に、その周方向の全周にわたって楕円変形防止機構が形成されており、前記楕円変形防止機構は、前記第２湾曲部の一部を板厚方向に圧縮してなる薄肉強化部であることを特徴とする缶蓋。
2. 前記薄肉強化部の厚さは、該薄肉強化部以外の部分の板厚の９５％〜９９％であり、幅は開口端で０．５ｍｍ〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の缶蓋。
3. 前記楕円変形防止機構は、前記第２湾曲部の湾曲方向の中間位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の缶蓋。
4. 前記楕円変形防止機構は、外面に向けて凹溝状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の缶蓋。
5. 前記楕円変形防止機構は、内面に向けて凹溝状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の缶蓋。

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