JP7262344B2

JP7262344B2 - ボトル缶

Info

Publication number: JP7262344B2
Application number: JP2019155932A
Authority: JP
Inventors: 英泰武藤; 元彦鎌田
Original assignee: アルテミラ製缶株式会社
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: JP2019199307A

Description

本発明は、缶軸を中心とする有底筒状の缶本体の上端部に、雄ネジ部と膨出部とを備えてキャップが取り付けられる円筒状のキャップ取付部が形成された金属製のボトル缶に関するものである。

このようなボトル缶として、例えば特許文献１には、筒状の胴部と、該胴部の上部に、缶軸に対して傾斜しかつ上方に向かって縮径した肩部と、該肩部の上部に、上方に向かって延びる筒状の口部（キャップ取付部）とからなり、該口部は、肩部の上端に接続する基部と、該基部に接続するスカート谷部と、該スカート谷部に接続するスカート部（膨出部）と、該スカート部に接続するネジ部（雄ネジ部）とを有するアルミニウム等の金属製のものが記載されている。ここで、この特許文献１の図１では、雄ネジ部の終端（下端）は缶軸方向において膨出部の中にまで到達している。

こうしたボトル缶は、内部に飲料等が充填された後、キャップ取付部に同じくアルミニウム等の金属製のキャップが被せられ、ブロックにより缶軸方向に荷重がかけられることによってキャップが絞り加工されるとともに、スレッドローラーによって缶軸に垂直な方向に向けて内周側にキャップに荷重がかけられることにより上記雄ネジ部に倣うように雌ネジ部が成形され、さらにスカートローラーによってキャップ下端の開放端部が内周側に押圧されることにより膨出部下側の縮径部に巻き締められて封止される。

特開２０１６－１９６３３２号公報

ところで、近年このようなボトル缶では、その缶本体を形成する金属材料の省資源化や材料製造の際の省エネルギー化のために缶本体の軽量化が求められており、例えば１缶当たり１ｇ軽量化できただけでも、膨大な数が市場に流通するボトル缶では大幅な省資源化や省エネルギー化、あるいは缶本体のコスト削減を図ることができる。ここで、このような缶本体の軽量化を図るには、缶本体に成形される金属板の元板厚を薄くすることによって胴部や肩部、キャップ取付部を薄肉化することが考えられる。

しかしながら、そのような薄肉化したボトル缶において、特許文献１に記載されているように雄ネジ部の終端が膨出部に到達していると、膨出部が下方に向かって膨らむ拡径部の缶軸方向の長さが周方向に不均一となり、この雄ネジ部の終端近傍では拡径部が短くなって、拡径部の缶軸に沿った断面が該缶軸に対してなす傾斜角度が大きくなるため、缶軸方向の座屈強度を確保することができなくなって、キャッピングの際にキャップを絞り加工したときにキャップ取付部に局所的な座屈を生じるおそれがある。

このような局所的な座屈が生じると、この座屈が生じた部分が起点となってスカートローラーによってキャップの開放端部を膨出部の縮径部に巻き締めする際の押圧力に抗しきれずに、雄ネジ部に変形を生じてしまう。そして、このように雄ネジ部が変形すると、一旦キャップをキャップ取付部から取り外した後に再び雄ネジ部にねじ込んで取り付ける際の回転トルク（リシールトルク）が増大したり、場合によってはキャップを取り付けることができなくなってリシールできなくなったりすることがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、薄肉化したボトル缶であっても、キャップ取付部の缶軸方向の座屈強度を確保することができて、リシールトルクが増大したり、リシールできなくなったりするのを防ぐことが可能なボトル缶を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、缶軸を中心とする有底筒状の缶本体の上端部に、キャップが取り付けられる円筒状のキャップ取付部が形成された金属製のボトル缶であって、上記キャップ取付部は、上端側に雄ネジ部を備えるとともに、下端側には下方に向かうに従い外周側に膨らんだ後に縮径して上記キャップの下端の開放端部が巻き締められる膨出部を備え、上記膨出部は、上記缶軸に沿った断面が該缶軸回りの全周に亙って同一で、上記雄ネジ部と上記缶軸方向に分けられており、上記膨出部は、上記缶軸に沿った断面において直線状に下方に向かうに従い外周側に膨らむ拡径部を上端側に備えるとともに、下端側には上記缶軸に沿った断面において直線状に下方に向かうに従い縮径する縮径部を備え、上記拡径部の上記缶軸に対する傾斜角は３°～３０°とされ、上記縮径部の上記缶軸に対する傾斜角が４０°～５０°とされ、上記雄ネジ部の下端は、上記膨出部に達することはなく、上記拡径部の上記缶軸方向の長さが上記缶軸回りの全周に亙って均一であるとともに、この拡径部が上記缶軸に沿った断面で上記缶軸に対してなす上記傾斜角も上記缶軸回りの全周に亙って一定であることを特徴とする。

このように構成されたボトル缶においては、キャップ取付部の雄ネジ部が膨出部に到達することなく膨出部と缶軸方向に分けられており、膨出部は缶軸に沿った断面が缶軸回りの全周に亙って同一であって、膨出部の下方に向かって膨らむ拡径部の缶軸方向の長さは均一であり、缶軸に沿った断面で拡径部が缶軸に対してなす傾斜角度も一定である。このため、膨出部の缶軸方向の座屈強度も缶軸回りの全周に亙って均一とすることができて、キャッピングの際の絞り加工の荷重によってキャップ取付部に局所的な座屈が生じるのを防ぐことができる。

従って、スカートローラーによって押圧してキャップの開放端部を膨出部の縮径部に巻き締めする際に、このような局所的な座屈を起点として雄ネジ部に変形が生じるのも防ぐことができる。このため、このような雄ネジ部の変形によって一旦取り外したキャップをリシールできなくなるような事態が生じたりするのは勿論、リシールトルクが増大したりするのも防ぐことができ、リシール性を損なうことなく確実にボトル缶を薄肉化することが可能となる。

また、本発明では、上記膨出部は、上記缶軸に沿った断面において直線状に下方に向かうに従い外周側に膨らむ拡径部を上端側に備えている。このような角度範囲であれば、膨出部の座屈強度が一層向上する。なお、この拡径部の缶軸Ｃに対する傾斜角は５°～１５°であることがより好ましい。

さらに、本発明では、上記膨出部の下端側に、缶軸に沿った断面において直線状に下方に向かうに従い縮径する縮径部を備えており、この縮径部の缶軸に対する傾斜角は４０°～５０°とされている。このような角度範囲であれば、キャップの開放端部を裾巻きするのに適している。

以上説明したように、本発明によれば、ボトル缶の薄肉化を図っても、キャッピングの際にキャップ取付部に局所的な座屈が生じるのを防ぐことができ、キャップの開放端部の巻締めによって雄ネジ部が変形するのを防止して、キャップのリシールトルクが増大したり、キャップがリシール不能となったりするのを防ぐことができる。

本発明の実施形態を説明する上での第１の参考例を示す側面図である。図１に示す参考例のキャップ取付部の断面図である。本発明の第２の参考例のキャップ取付部を示す側面図である。図３に示す参考例のキャップ取付部の断面図である。本発明の第３の参考例を示す一部破断側面図である。本発明の第４の参考例のキャップ取付部を示す側面図である。

図１および図２は、本発明の一実施形態を説明する上での第１の参考例を示すものである。本参考例のボトル缶において、その缶本体１は、底部２と、この底部２と一体に形成されて底部２の外周縁から上端側（図１および図２において上側）に延びる外周部３とを備えた缶軸Ｃを中心とする概略多段の有底円筒状をなしている。底部２には、缶軸Ｃ方向の内側（缶本体１の上端側）に凹む断面略円弧状のドーム部２ａが中央に形成されるとともに、このドーム部２ａの外周には缶軸Ｃ方向の外側（缶本体１の下端側）に突出する環状凸部２ｂが缶軸Ｃ回りの周方向に連続して形成されている(図５参照。）。

また、外周部３には底部２から缶本体１の上端側の開口部４に向けて順に、缶軸Ｃを中心とした円筒状の胴部５と、上端側に向かうに従い一定の傾斜で漸次縮径する円錐台面状の肩部６と、この肩部６からさらに上端側に向かって延びる筒状の首部７と、キャップ取付部８とが形成されている。このキャップ取付部８は、缶本体１を封止するキャップの雌ネジ部にねじ込まれる雄ネジ部９を上端側に備えるとともに、この雄ネジ部９よりも下端側には下方に向かうに従い外周側に膨らんだ後に縮径して上記キャップの下端の開放端部が巻き締められる膨出部１０を備えている。なお、キャップ取付部８の最上端部はカール部８ａとされている。

ここで、缶本体１の底部２の下端縁（環状凸部２ｂの下端縁）から外周部３の上端（カール部８ａの上端縁）までの缶高さは、内容物の容量が３１０ｍｌ用のボトル缶の缶本体１では１３１．６ｍｍ～１３３．６ｍｍ、内容物の容量が４１０ｍｌ用のボトル缶の缶本体１では１６３．０ｍｍ～１６５．０ｍｍとされる。また、缶本体１の外周部３における胴部５の直径は、ともに６４．２４ｍｍ～６８．２４ｍｍとされる。

このようなボトル缶を製造するには、まずカッピングプレス機によるカッピングプレス工程において、金属板を円板状に打ち抜いて絞り加工を施すことにより深さの浅いカップ状素材を製造する。このカッピングプレス工程においてカップ状素材に成形される金属板は、３１０ｍｌ用のボトル缶の缶本体１では元板厚が０．２６０ｍｍ～０．３１０ｍｍ、４１０ｍｌ用のボトル缶の缶本体１では元板厚が０．３１０ｍｍ～０．３６５ｍｍのアルミニウム板またはＪＩＳＨ４０００におけるＡ３００４あるいはＡ３１０４のアルミニウム合金板であって、２０５℃×２０分ベーキング後の０．２％耐力が２３５Ｎ／ｍｍ^２～２６５Ｎ／ｍｍ^２の範囲のものが例えば用いられる。

次に、このカップ状素材にＤＩプレス機によるＤＩプレス工程において再絞りおよびしごき加工を施して缶軸Ｃ方向に延伸することにより、外周部に上記缶軸Ｃを中心とした円筒部が形成されるとともに、底部には缶本体１と同様のドーム部２ａと環状凸部２ｂが形成された有底円筒体を成形する。この有底円筒体および缶本体１の底部２の厚さは、カッピングプレス工程においてカップ状素材に成形される金属板の元板厚と略等しい。

また、この有底円筒体の上記円筒部は、その外径（直径）が缶本体１の胴部５の外径と略等しい一定外径とされる。さらに、この円筒部の底部側の部分は厚さ（肉厚）が薄くされた薄肉部であるウォール部とされるとともに、底部とは反対の上端側の部分は、ウォール部よりも厚さが厚くされた厚肉部であるフランジ部とされている。ここで、このような厚さの異なるウォール部とフランジ部とを円筒部に形成するには、上述のようにＤＩプレス機において複数のしごきダイスとの間でしごき加工を行うパンチの外表面のフランジ部と対応する位置に、肉厚の差を考慮した深さの凹部を形成しておけばよい。

また、このような有底円筒体においては、円筒部のウォール部のうち最薄部の厚さが０．１００ｍｍ～０．１３０ｍｍの範囲とされるとともに、円筒部のうち最も厚肉となるフランジ部の厚さが０．１６０ｍｍ～０．２１０ｍｍとされる。さらに、このフランジ部とウォール部のうち最薄部との間の段差は０．０９０ｍｍ以下となるようにされ、０．０７０ｍｍ以下とされるのが望ましく、ただし０．０４５ｍｍ以上であることが望ましい。

このように成形された有底円筒体は、トリマーによるトリミング工程において円筒部の上端縁が所定のトリム代で切断されて高さが揃えられてから、第１の洗浄工程において洗浄、乾燥され、次に塗装工程において内外面に塗装が施されて焼き付けられる。さらに、塗装が施された有底円筒体は、ボトルネッカーによるボトルネック成形工程において、円筒部のうちフランジ部の範囲が縮径されて上記肩部６と首部７が成形される。

次いで、首部７の上端側が拡径されて上記膨出部１０が形成されるとともに、この膨出部１０よりも上端側にはスレッディング加工によって上記雄ネジ部９が形成され、雄ネジ部９よりも上端側部分が外周側に折り返されてカールされてからスロットル加工によって潰されて上記カール部８ａとされることにより、キャップ取付部８が成形される。

ここで、雄ネジ部９は、カール部８ａ側から平面視に時計回り方向に向かうに従い下端側に向かって捩れつつネジ山が不完全ネジ部において徐々に外周側に突出し、ネジ始まり部においてネジ山の左右の斜面が対称なネジとして有効に機能する完全ネジ部となる。さらに、雄ネジ部９は、この完全ネジ部においてネジ山が有効ネジ巻き数１巻以上（本実施形態では２．２巻）周回したところで内周側に徐々に後退して再び不完全ネジ部となる。このような雄ネジ部９の完全ネジ部におけるネジ谷の底からネジ山の頂点までのネジ高さは、例えば雄ネジ部９において最も外径の大きなネジ山のネジ谷部からネジ高さの５０％以上とされる。

また、この第１の参考例では、上記膨出部１０は、缶軸Ｃに沿った断面において凸曲線を描きつつ下方に向かうに従い外周側に膨らむ拡径部１０ａを上端側に備えるとともに、下端側にはこの拡径部１０ａの断面がなす凸曲線に滑らかに連なる断面凸曲線状をなして下方に向かうに従い縮径する縮径部１０ｂを備えている。縮径部１０ｂの断面がなす凸曲線は拡径部１０ａがなす凸曲線よりも曲率半径が小さく、この縮径部１０ｂに上記キャップの開放端部が巻き締められる。そして、このような第１の参考例に対して、本発明の一実施形態では、拡径部１０ａは、缶軸Ｃに沿った断面において直線状に下方に向かうに従い外周側に膨らんでおり、その缶軸Ｃに対する傾斜角は３°～３０°とされていて、５°～１５°がより好ましい。このような角度範囲であれば、膨出部１０の座屈強度が一層向上する。また、縮径部１０ｂも、缶軸Ｃに沿った断面において直線状に下方に向かうに従い縮径しており、その缶軸Ｃに対する傾斜角は４０°～５０°とされている。このような角度範囲であれば、キャップの開放端部を裾巻きするのに適している。なお、この膨出部１０における拡径部１０ａと縮径部１０ｂとの境界、すなわち膨出部１０の最大外径の位置における該膨出部１０の缶軸Ｃに対する径方向の厚さｔは、上述のような元板厚が薄肉化された金属板から成形されるボトル缶においては０．１６５ｍｍ～０．２２０ｍｍの範囲とされる。

そして、上記構成のボトル缶では、こうして成形された缶本体１の上記キャップ取付部８において、膨出部１０は、缶軸Ｃに沿った断面が缶軸Ｃ回りの全周に亙って同一で、雄ネジ部９と缶軸Ｃ方向に分けられている。すなわち、雄ネジ部９の終端（下端）は、膨出部１０に達することはなく、本実施形態では図１に示すように雄ネジ部９の上記終端におけるネジ山およびネジ谷と膨出部１０の拡径部１０ａとの間には缶軸Ｃ方向に間隔があけられている。

このように構成されたボトル缶においては、キャップ取付部８の雄ネジ部９が膨出部１０に達することなく膨出部１０と缶軸Ｃ方向に分けられており、膨出部１０は缶軸Ｃに沿った断面が缶軸Ｃ回りの全周に亙って同一であるので、膨出部１０の下方に向かって膨らむ拡径部１０ａの缶軸Ｃ方向の長さも全周に亙って均一であるとともに、この拡径部１０ａが缶軸Ｃに沿った断面で缶軸Ｃに対してなす傾斜角度も一定であり、従って膨出部１０の缶軸Ｃ方向の座屈強度も缶軸Ｃ回りの全周に亙って均一とすることができる。

このため、拡径部１０ａの長さや傾斜角度、座屈強度の不均一により、キャッピングの際の絞り加工の荷重によってキャップ取付部８に局所的な座屈が生じるのを防ぐことができ、スカートローラーによって押圧してキャップの開放端部を膨出部１０の縮径部１０ｂに巻き締めする際に、このような局所的な座屈を起点として雄ネジ部９に変形が生じるのを防ぐことができる。従って、上述のようにボトル缶の缶本体１を薄肉化しても、このような雄ネジ部９の変形によって一旦取り外したキャップをリシールできなくなるような事態が生じたり、リシールトルクが増大したりするのを防ぐことができ、確実にキャップをリシールすることが可能となる。

また、本実施形態では、上述のように雄ネジ部９の終端におけるネジ山およびネジ谷と膨出部１０の拡径部１０ａとの間に缶軸Ｃ方向に間隔があけられており、これにより一層確実に雄ネジ部９が膨出部１０に到達して食い込むのを防ぐことができる。ただし本発明の参考例では、このように雄ネジ部９が膨出部１０に食い込むことがなければ、雄ネジ部９の終端におけるネジ山およびネジ谷と膨出部１０の拡径部１０ａとは接していてもよい。

次に、図３および図４は、本発明の実施形態に対する第２の参考例を示すものであり、図１および図２に示した第１の参考例と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。この第２の参考例においては、キャップ取付部８の雄ネジ部９と膨出部１０との間に、キャップ取付部８の内周側に凹む凹部１１が缶軸Ｃ回りの全周に亙って形成されていることを特徴とする。

本参考例における凹部１１は、缶軸Ｃ方向において雄ネジ部９の終端から僅かに下端側に間隔をあけた位置から缶軸Ｃに沿った断面において凹曲線を描きつつ内周側に凹み始め、最も凹んだ位置を経た後に外周側に切れ上がって膨出部１０の拡径部１０ａに交差している。この凹部１１が缶軸Ｃに沿った断面においてなす凹曲線の曲率半径は、本参考例では拡径部１０ａの断面がなす凸曲線の曲率半径よりも大きくされている。

このように構成された第２の参考例では、この凹部１１によって雄ネジ部９と膨出部１０とをさらに確実に缶軸Ｃ方向に分けることができ、雄ネジ部９が膨出部１０に到達して食い込むのを防ぐことができる。また、こうして内周側に凹む凹部１１が全周に亙って形成されることにより、キャップ取付部８の缶軸Ｃ方向への荷重に対する座屈強度を一層向上させることができる。

さらに、図５および図６は、それぞれ本発明の実施形態に対する第３、第４の参考例を示すものであって、図１から図４に示した第１、第２の参考例と共通する部分にはやはり同一の符号を配して説明を省略する。これら第３、第４の参考例においては、上記第１、第２の参考例における雄ネジ部９の有効ネジ巻き数が２．２巻きであったのに対し、雄ネジ部９の有効ネジ巻き数が１．０巻き～１．７巻きの範囲（例えば１．５巻き）とされていることを特徴とする。なお、図５に示す第３の参考例では凹部１１がなく、図６に示す第４の参考例では雄ネジ部９と膨出部１０との間に凹部１１が形成されている。

このような第３、第４の参考例では、有効ネジ巻き数が少ないので、雄ネジ部９の缶軸Ｃ方向の長さを短くすることができる。従って、キャップ取付部８や、このキャップ取付部８に取り付けられるキャップの缶軸Ｃ方向の長さも短くすることができるので、缶本体１の薄肉化と併せて、雄ネジ部９と膨出部１０とを缶軸Ｃ方向に分けても、確実にボトル缶やキャップ付きボトル缶の軽量化を促すことが可能となる。

１缶本体
２底部
３外周部
４開口部
５胴部
６肩部
７首部
８キャップ取付部
８ａカール部
９雄ネジ部
１０膨出部
１０ａ拡径部
１０ｂ縮径部
Ｃ缶軸

Claims

缶軸を中心とする有底筒状の缶本体の上端部に、キャップが取り付けられる円筒状のキャップ取付部が形成された金属製のボトル缶であって、
上記キャップ取付部は、上端側に雄ネジ部を備えるとともに、下端側には下方に向かうに従い外周側に膨らんだ後に縮径して上記キャップの下端の開放端部が巻き締められる膨出部を備え、
上記膨出部は、上記缶軸に沿った断面が該缶軸回りの全周に亙って同一で、上記雄ネジ部と上記缶軸方向に分けられており、
上記膨出部は、上記缶軸に沿った断面において直線状に下方に向かうに従い外周側に膨らむ拡径部を上端側に備えるとともに、下端側には上記缶軸に沿った断面において直線状に下方に向かうに従い縮径する縮径部を備え、
上記拡径部の上記缶軸に対する傾斜角は３°～３０°とされ、上記縮径部の上記缶軸に対する傾斜角が４０°～５０°とされ、
上記雄ネジ部の下端は、上記膨出部に達することはなく、
上記拡径部の上記缶軸方向の長さが上記缶軸回りの全周に亙って均一であるとともに、この拡径部が上記缶軸に沿った断面で上記缶軸に対してなす上記傾斜角も上記缶軸回りの全周に亙って一定であることを特徴とするボトル缶。
上記拡径部の上記缶軸に対する傾斜角が５°～１５°とされていることを特徴とする請求項１に記載のボトル缶。
上記膨出部における上記拡径部と上記縮径部との境界における該膨出部の上記缶軸に対する径方向の厚さが、０．１６５ｍｍ～０．２２０ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボトル缶。