JPH0444945A

JPH0444945A - Ｄｉ負圧缶体

Info

Publication number: JPH0444945A
Application number: JP2150534A
Authority: JP
Inventors: Takashi Inaba; 隆稲葉; Hisashi Takeuchi; 竹内　久司; Hideyoshi Usui; 碓井　栄喜
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1992-02-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は果汁、コーヒー等の非炭酸飲料物用のＤＩ缶体
に関し、更に詳しくは、熱間充填後に室温まで冷却され
、缶内圧が負圧（１ｋｇ　／　ｃｍ”未満）となる非炭
酸用負圧缶体に関するものである。

（従来の技術）缶に充填する飲料物には、ビール及びコーラ等の炭酸飲
料と、果汁、コーヒー等の非炭酸飲料がある。

前者は、炭酸ガスを含有するため、缶側壁の凹みが生ぜ
ず、軽量臼を特長とする缶側壁の薄いＤＩ缶（アルミ又
はスチールｍｌ）が容器として用いられている。

一方、後者は、炭酸ガスを含有せず、かつ熱間充填（約
９０℃）されるため、室温状態では負圧（例、０．４ｋ
ｇ／ｃｍ＋”）となる。このため、容器としては缶側壁
の剛性が高い３ピースのスチール缶が用いられている。

容器としては上記の２種類（２ピースのＤＩ缶と３ピー
スのスチール缶）があるが、ＤＩ缶は板から絞り・しご
き（ＤＩ）加工により製造される。

また、３ピ一ス缶は板を溶接或いは接着して製造される
。これらはその加工方法等の相違から缶側壁厚が異なり
、ＤＩ缶法では０．１１〜Ｏ，１３ｍｍ、３ピ一ス缶法
ではＱ、２ｒｓｒｍ前後であり１缶重量に大きな差が生
しるが、コストの面から、ＤＩ加工法が有利である。

（発明が解決しようとする課題）ところで、近年、窒素封入技術の進展により、非炭酸飲
料物においても、容器としてＤＩ缶が用いられ始めてい
る。この技術は、窒素封入により缶内を陽圧（１ｋｇ　
／　ｃ＋＋＋２以上）とするものであり、缶側壁の凹み
を防止することができる。この方法は主としてスポーツ
飲料用の缶に用いられているが、最近では他の内容物（
例、ウーロン茶）においても実用化が進められている。

しかしながら、この窒素封入技術を採用するには設備面
及び技術面において困難な面があり、窒素封入のないＤ
Ｉ缶が採用されることが望まれている。

このような事情から、窒素封入技術以外の開発も進めら
れてきた。例えば、缶側壁にビードを付与し、側壁の剛
性を上げる方法がある（特公昭５４−１４５５２号、同
５４−１４５５３号、特開昭６３−１２５１４９など）
。

以上のとおり、非炭酸飲料物用へのＤＩ缶採用には、上
記２種類の方法、すなわち、窒素封入法、側壁ビード加
工法がある。しかし、窒素封入技術を採用するには現状
では困難であり、また側壁ビード加工法では缶側壁面の
塗膜欠陥が発生するという問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、窒素封入法
や側壁ビード加工法のみによらずに、非炭酸飲料物用と
して使用できるＤＩ負圧缶体を提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段）前記課題を解決するため、本発明者は、種々の基礎的研
究を実施した。その結果、以下の知見を得た。

（１）ＤＩ缶に内容物を熱間充填し室温まで冷却すると
、缶側壁に優先的に凹みが生じる。しかし、缶側壁を厚
くすると缶底部が内側に変形を生してくる。但し、この
場合には、かなり缶側壁を厚くする必要があり、アルミ
缶の場合は側壁厚が０．２５ｍｌ１１以上となる。

（２）缶底の形状を変形し易くすると、熱間充填後の室
温冷却において缶底が優先的に変形し、側壁に凹みが生
じない。しかし、側壁を手で触ると内容物の移動に応じ
て缶が変形する。

（３）缶底の変形量（内容物の変化）を永久変形とさせ
、一定の範囲で制御すると、側壁を手で触れても、缶側
壁には剛性があるので、通常のＤＩ缶（炭酸飲料用）と
差がなくなる。

以上の知見に基づき、更に詳細に実験研究を重ねて１缶
底を内側に変形させるＤＩ負圧缶体を開発し、本発明（
本発明１）をなしたものである。このＤＩ負圧缶体は、
従来のＤＩ缶採用のための２種類の方法に比べて、窒素
封入を不要とする観点で理想的である。

しかしながら、缶側壁厚が厚く、缶のコストの面で不利
であることから、更に缶側壁の薄肉化を可能にするべく
鋭意研究を重ねた。その結果、以下の知見を得ることが
できた。

（４）缶側壁を薄肉化した場合、熱間充填し室温まで冷
却すると１缶側壁が優先的に凹みを生じる。しかし、缶
側壁に適正な凹凸を付与すると、缶側壁の薄肉化におい
ても凹みが生じ難く、缶底部が内側に変形を生じてくる
。

（５）更に本発明１の如く缶底の形状を変形し易くする
と、熱間充填後の室温冷却において缶底が優先的に変形
し易くなり、側壁の凹みを生じない。したがって、缶側
壁の薄肉化が可能となる。

（６）缶底の変形量（内容積の変化）を永久変形とさせ
、一定の範囲で制御すると、側壁を手で触れても、缶側
壁には剛性があるので、通常のＤＩ缶（炭酸飲料用）と
差がなくなる。

以上の新たな知見に基づき、缶側壁を薄肉化できる本発
明（本発明２）をなしたものである。

すなわち２本発明１に係るＤＩ負圧缶体は、缶底部の形
状として、缶内圧３　ｋｇ　／　ｃｒｎ”に耐え、かつ
缶内圧が１ｋｇ／ｃｍ”未満となった時点で缶底部が缶
内側に変形して、缶内圧が陽圧（１ｋｇ　／　ｃｎ＋２
以上）となる形状にしたことを特徴とし、また、缶底部
の形状として、缶内圧３　ｋ　／　ｃｍ２に耐え、かっ
缶内圧が１ｋｇ／ｃｍ２未満となった時点で缶底部が缶
内側に変形して、缶の内容積が８〜１５ｍ１２減少する
ことにより、缶内圧が陽圧（１ｋｇ　／　ｃｍ”以上）
となる形状にしたことを特徴とするものである。

また、本発明２に係るＤＩ負圧缶体は、０．１２〜０．
１６＋１１１１厚の缶壁にサインカーブでピッチ２〜５
ｍｍ、深さ０．２０〜０．７０ｍｍの凹凸が形成されて
いると共に、缶底部の形状として、缶内圧３　ｋｇ　／
　ｃｍ”に耐え、かつ缶内圧が１　ｋｇ　／　ｃ＋＊”
未満となった時点で缶底部が缶内側に変形して１缶内圧
が陽圧（１ｋｇ　／　ｃｍ２以上）となる形状にしたこ
とを特徴とし、また、０．１２〜０．１６ｍｍ厚の缶壁
にサインカーブでピッチ２〜５＋ａｍ、深さ０．２０〜
０．７０＋＋＋ｍの凹凸が缶高さの１／２以上にわたっ
て形成されていると共に１缶底部の形状とし゛Ｃ１缶内
圧３　ｋｇ　／　ｃ＋＊”に耐え、かつ缶内圧が１ｋｇ
／ｃｍ未満となった時点で缶底部が缶内側に変形して、
缶の内容積が８〜１５ＩＩＱ減少することにより、缶内
圧が陽圧（１ｋｇ　／　ｃｍ２以上）となる形状にした
ことを特徴とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用）果汁、コーヒー等の非炭酸飲料は、熱間充填（９０℃）
後、殺菌処理としてレトルト処理（１２０℃）が施され
る場合がある。この場合、缶内圧は液体の増加と温度の
上昇により、約３ｋｇ／ｃｍ”となる。したがって、こ
の内圧に耐えられる缶体であることが必要である。

また、室温までの冷却においては１缶内圧は徐々に減少
し負圧（１ｋｇ　／　ｃＪ末？１ｌＩＩ）となる。この
時に重要となるのは、負圧に変化した時の缶底の変形で
ある。本発明では、負圧になった瞬間の缶底部の変化（
膨出→縮小）を利用し、缶底部を缶内側に反転させる缶
底部形状にしたものである。このような缶底部形状とす
ることにより、缶内の負圧を正圧に変換し、缶側壁の凹
みを防止することができる。このような缶底部形状とし
ては、例えば、第１図に例示するように、缶底中央から
両端に向かって連続して凹状に膨出し、缶底両端部近傍
にて脚状に突出する。いわゆるカルデラ状の形状が挙げ
られる。勿論１缶底部の缶内側への反転を可能にする形
状であれば、他の形状であっても本発明範囲に属するこ
とは云うまでもない。

更に、室温までの冷却では、缶内圧の減少が進み、１ｋ
ｇ／ｃｍ２付近から負圧になると、缶側壁を手で触れる
と凹みが生ずる。したがって、室温冷却後においても缶
内圧が一定の陽圧を保持することが重要である。本発明
では、缶底部の缶内への反転を内容量の減少量にて規制
することにより。

缶内圧を１　、５ｋｇ／ｃ＋＊”程度となるようにした
ものである。缶の内容減少量が８ｍ１２未満では缶内圧
を１．５ｋｇ／ｃｍ２に保持することができず、また、
１５ｒｍＱを超える場合には缶底部の缶内への反転に要
する負圧力が大きくなり、負圧となった時点での反転が
困難となる。

以上の要件は、缶側壁厚が比較的厚い場合で可能であり
、約０．１６ａ＋＋＊が下限である。それ以上に薄い側
壁の場合には、缶側壁が優先的に凹みを生じてしまい、
缶底部の変形が困難となる。

このような缶側壁厚の薄肉化の場合には、更に以下の条
件の凹凸を備えた側壁にすればよい。

すなわち、缶側壁圧は負圧強度、耐プント性及び座屈強
度に大きな影響を与える因子であり、缶側壁厚が０．１
２＋ｗｍ未満ではこれらの要求特性を満足せず、また０
、１６ｍｍを超える厚さでは要求特性を満足するが、缶
コストの競争力の点で問題である。したがって、缶側壁
厚は０．１２〜０．１６ｍｍとする。

凹凸の形状は特に負圧強度と座屈強度に影響し、スムー
ズでない場合には、その変曲点において缶のつぶれの起
点となる。このことから、缶側壁の凹凸はスムーズであ
ると共に、特にサインカーブであることが最も良い。

凹凸の深さ及びピッチは負圧強度、耐プント及び座屈強
度に影響し、先ず、深さについては、０゜２０ｍｍ未満
では負圧強度及び耐プント性が不充分であり、また０、
７０ｍｍを超える場合には座屈強度に問題がある。した
がって、深さについては０゜２０〜０．７０ｍｍの範囲
とする。次に、ピッチが２■未満では上記深さを得るこ
とができず、負圧強度を満足せず、また５　＋ｍｌＩｍ
を超える場合にはいずれの特性も不満足となる。したが
って、ピッチは２〜５ｍｎの範囲とする。

凹凸領域の缶高さに占める比率が１／２未満ではいずれ
の特性も満足せず、したがって、凹凸領域の缶高さに占
める比率は１／２以上であることが好ましい。

（実施例）次に本発明の実施例を示す。

失産盤上３００４合金硬質板材（０，３４ｍｍ）にＤＩ加工を施
し、６６ｍｍφＸ　７２ｍｍｂ　（２００ｃｃ）の缶を
製作した。壁厚は０．１６ｍ＋−であり１缶底形状は第
１図に示す形状である。この缶に９０℃のお湯を入れ、
巻き締め後、１２０℃の熱処理を施し、その直後から水
により冷却を行った。

その結果、冷却の途中段階にて缶底部の内側への変形が
生じた。これは、第１図かられかるように缶底形状が缶
内側への反転を容易にする形状になっているためである
。

去）０引艶実施例１の要領にて、缶底部の反転量を第１表の如く変
化できる缶を製作した。反転量は缶底部の形状を変えて
調整した。

その結果、第１表に示すように、缶の内容量が８〜１５
ｍＱの範囲内にある本発明例は、負圧となった時点での
反転が容易であり、室温冷却後においても缶側壁の凹み
が生じなかった。

寒胤檻互３００４合金硬質板材（Ｑ、３５ｍｍ）にＤＩ加工を施
し、６６ｍｍφＸ　７２＋ｎ＋ｈ　（２００ｃｃ）の缶
を製作した。側壁厚を変化させたもので、塗装印刷を想
定したベーキング（２００℃Ｘ２０ｍ１ｎ）を施した後
、ロール成形機により缶側壁に凹凸を形成した。缶底形
状を含め、第２図にその概略図を示す。

次いで、第２表に示す各種缶に９０℃のお湯を入れ、巻
き締め後、１２０℃の熱処理を施し、その直後から水に
より冷却を行った。

その結果、第２表に示すように５本発明例Ｎα１では缶
側壁が薄いにもかかわらず、缶底部の缶内側への反転が
容易であり、室温での凹みが生じなかった。

なお、Ｎα８の本発明例は、実施例１と同様の例であり
、缶重量アップによるコスト高が難点である。

【以下余白）（発明の効果）以上説明したように、本発明に係るＤＩ負圧缶体は、従
来の３ピ一ス缶を２ピース（ＤＩ）缶に代替できるもの
であり、これにより缶の軽量化を大幅に推進できると共
に、アルミ缶であればリサイクルによる省資源化にも効
果がある。

加えて、ＤＩ缶の側壁の薄肉化を図ることもでき５缶コ
ストの一層の低減が可能で、安価であると共に、非炭酸
飲料への適用が容易となり、アルミ缶であればその特長
（無臭、リサイクル性）を充分に活かすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１での缶底部の形状並びに反転状況を説
明する図、第２図は実施例３での缶形状を説明する図で、（ａ）は
缶全体の形状を示す断面図、（ｂ）は深さを説明する図
である。特許出願人　　株式会社神戸製鋼所代理人弁理士　中　　村　　　尚第図第２（Ｃ１）図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）板材から製造されるＤＩ缶において、缶底部の形
状として、缶内圧３ｋｇ／ｃｍ＾２に耐え、かつ缶内圧
が１ｋｇ／ｃｍ＾２未満となった時点で缶底部が缶内側
に変形して、缶内圧が陽圧（１ｋｇ／ｃｍ＾２以上）と
なる形状にしたことを特徴とするＤＩ負圧缶体。
（２）板材から製造されるＤＩ缶において、缶底部の形
状として、缶内圧３ｋｇ／ｃｍ＾２に耐え、かつ缶内圧
が１ｋｇ／ｃｍ＾２未満となった時点で缶底部が缶内側
に変形して、缶の内容積が８〜１５ｍｌ減少することに
より、缶内圧が陽圧（１ｋｇ／ｃｍ＾２以上）となる形
状にしたことを特徴とするＤＩ負圧缶体。
（３）板材から製造されるＤＩ缶において、０．１２〜
０．１６ｍｍ厚の缶壁にサインカーブでピッチ２〜５ｍ
ｍ、深さ０．２０〜０．７０ｍｍの凹凸が形成されてい
ると共に、缶底部の形状として、缶内圧３ｋｇ／ｃｍ＾
２に耐え、かつ缶内圧が１ｋｇ／ｃｍ＾２未満となった
時点で缶底部が缶内側に変形して、缶内圧が陽圧（１ｋ
ｇ／ｃｍ＾２以上）となる形状にしたことを特徴とする
ＤＩ負圧缶体。
（４）板材から製造されるＤＩ缶において、０．１２〜
０．１６ｍｍ厚の缶壁にサインカーブでピッチ２〜５ｍ
ｍ、深さ０．２０〜０．７０ｍｍの凹凸が缶高さの１／
２以上にわたって形成されていると共に、缶底部の形状
として、缶内圧３ｋｇ／ｃｍ＾２に耐え、かつ缶内圧が
１ｋｇ／ｃｍ＾２未満となつた時点で缶底部が缶内側に
変形して、缶の内容積が８〜１５ｍｌ減少することによ
り、缶内圧が陽圧（１ｋｇ／ｃｍ＾２以上）となる形状
にしたことを特徴とするＤＩ負圧缶体。