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1. WO2020158817 - BOUTEILLE CANETTE, PROCÉDÉ DE PRODUCTION DE BOUTEILLES CANETTES, ET PROCÉDÉ DE CONCEPTION POUR BOUTEILLES CANETTES

Document

明 細 書

発明の名称 ボトル缶、ボトル缶の製造方法及びボトル缶の設計方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008  

先行技術文献

特許文献

0009  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0010   0011   0012   0013  

課題を解決するための手段

0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030  

発明の効果

0031  

図面の簡単な説明

0032  

発明を実施するための形態

0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086  

実施例

0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100  

産業上の利用可能性

0101  

符号の説明

0102  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4   5  

明 細 書

発明の名称 : ボトル缶、ボトル缶の製造方法及びボトル缶の設計方法

技術分野

[0001]
 本発明は、飲料等の内容物が充填されるボトル缶、ボトル缶の製造方法及びボトル缶の設計方法に関する。本願は、2019年1月31日に出願された特願2019-016367号、および2019年12月19日に出願された特願2019-229557号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002]
 飲料等の内容物が充填される缶として、底部に接続される円筒状の筒胴部と、前記筒胴部の上端から缶軸方向上側に向かうに従って縮径する縮径部と、前記縮径部の缶軸方向上側に設けられる首部と、前記首部の缶軸方向上側に設けられ、径方向に膨出する膨出部を有する口部と、を備えたボトル形状の缶(ボトル缶)が知られている。
[0003]
 このようなボトル缶においては、金属板材(アルミニウム合金材料の板材)にカッピング工程(絞り工程)及びDI工程(絞りしごき工程、Drawing & Ironing)を施すことにより、有底円筒状の缶体に形成され、その有底円筒状の缶体の胴部に縮径加工を施すことにより縮径部が形成され、その後、ねじ部、カール部等を有する口部が形成される。
[0004]
 このようなボトル缶として、例えば、特許文献1に記載のボトル缶や特許文献2に記載のボトル缶が知られている。
[0005]
 特許文献1記載のボトル缶においては、絞り且つしごき加工された円筒状の側壁に、切頭円錐形部が続いている。切頭円錐形部は、上部に缶本体よりも直径の小さい首部を有している。首部は円筒部に続いており、円筒部にねじが形成されている。円筒部の上方にビードが形成され、ねじの下方に環状ビードが形成されている。
[0006]
 このボトル缶は、直径約76mm、高さ約180mmで約590ml入るように設計される。あるいは、直径が約51mmないし83mm、高さが約89mmないし254mmの範囲で、大体207mlから946ml以上入ってもよいとも記載されている。
[0007]
 また、切頭円錐形部は、真っ直ぐな切頭円錐首ではなく、複数の凹凸段またはリブがあるのが好ましいと記載されている。
[0008]
 特許文献2には、胴部の上に、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と、この肩部からさらに上端側に向かって延びる筒状の首部と、首部の上端から外周側に張り出す膨出部、ネジ部およびカール部を備えたキャップ取付部(口部)とが形成されており、胴部の外径(直径)が、64.24mm~68.24mmで、内容量が410ml用のボトル缶が記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0009]
特許文献1 : 特開2006-062755号公報
特許文献2 : 特開2018-131261号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0010]
 特許文献1記載のボトル缶では、円筒状の側壁と開口部を形成する小径の円筒部との間の切頭円錐形部(縮径部分)が階段状に形成されており、意匠性に劣る。
[0011]
 特許文献2記載のボトル缶は、肩部(縮径部分)が比較的滑らかに形成されているが、円錐台面状であるため、全体として角ばった印象を受ける。また、肩部の缶軸方向上側の端部と首部との接続部分が径方向内側に向けて凸となる形状(外面が凹状)であるため、当該部分におけるボトル缶の径方向の強度が低く、ボトル缶のコラム強度(缶軸方向の強度)も低くなる。
[0012]
 また、このような階段状や円錐台面状の縮径部分を有するボトル缶の場合、飲料を注ぎ出すときに脈動が生じるおそれがある。特に、内容量が多くなると、脈動の影響が大きくなるので、注ぎ性を改善する必要が生じる。
[0013]
 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ボトル缶の径方向の強度を向上でき、かつ筒胴部と口部との間の縮径部分を滑らかでかつ柔らかい印象の外観とし、大容量であっても良好な注ぎ性を有するボトル缶、ボトル缶の製造方法及びボトル缶の設計方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0014]
 本発明のボトル缶は、アルミニウム合金により形成され、底部と;前記底部の上端に接続される円筒状の筒胴部と;前記筒胴部の上端から上側に向かうに従って縮径する縮径部と;前記縮径部の上側に設けられる首部と;前記首部の上側に設けられ、径方向に膨出する膨出部及び雄ねじ部を有する口部と;を備え、前記縮径部は、前記筒胴部の上端に連続する凸状外面をなす凸湾曲部と;前記凸湾曲部の上端に連続する凹状外面をなす凹湾曲部と;前記凹湾曲部の上端に連続する凸状外面をなす下側凸部と;前記下側凸部の上端および前記首部の下端に連続する凹状外面をなす上側凹部と;を備える。
[0015]
 本発明では、凹湾曲部の上端(縮径部の上端)と首部の下端とを接続する下側凸部および上側凹部が設けられているので、凹湾曲部と首部とをスムースに連結でき、ボトル缶の意匠性を向上できるとともに、首部近傍におけるボトル缶の径方向の強度を高めることができる。また、ボトル缶の首部近傍における径方向の強度を高めることで、ボトル缶のコラム強度も高めることができる。
[0016]
 また、筒胴部と口部との間に、曲率半径の大きい凸湾曲部と凹湾曲部とを連結した縮径部を形成したので、滑らかでかつ柔らかい印象の外観を呈し、意匠性に優れている。さらに、縮径部が滑らかに形成されるので、飲料を口部から注ぎ出す際に、縮径部の内周面を飲料が滑らかに流れ、脈動が生じにくい。特に、筒胴部が長く、高さの大きい大容量のボトル缶において、良好な注ぎ性を有する。
[0017]
 さらに、ボトル缶の製造工程においては、倒立姿勢で搬送しながら内部を洗浄する工程があるが、その際の洗浄液の流出性も良好であり、内部に洗浄液が残りにくい。
[0018]
 加えて、径の大きい筒胴部と小径の口部との間で、曲率半径の大きい凸湾曲部と凹湾曲部とが連続するので、口部の下端部を親指と人差し指とで握るように持つと、手の平の窪みに凹湾曲部から凸湾曲部の外面が倣うように接触し、グリップ感にも優れている。このため、特に内容量の大きい大型缶に適用した場合に、持ったときの安定感に優れる。
[0019]
 本発明のボトル缶の好ましい態様としては、前記下側凸部の外面の曲率半径は、2mm以上6mm未満であるとよい。
[0020]
 本発明のボトル缶の好ましい態様としては、前記凸湾曲部の外面の曲率半径が45mm以上80mm以下であり、前記凹湾曲部の外面の曲率半径が85mm以上115mm以下であるとよい。
[0021]
 本発明のボトル缶の好ましい態様としては、前記底部の下面から前記口部の上面までの缶高さが194mm以上230mm以下、前記底部の前記下面から前記筒胴部の上端までの筒胴部高さが110mm以上150mm以下、前記縮径部の下端から前記口部の前記上面までの上部高さが60mm以上100mm以下、前記筒胴部の外径が64mm以上68mm以下、前記首部の下端から前記口部の前記上面までの首部上高さが18mm以上24mm以下、前記口部の下端から前記口部の前記上面までの口部高さが15mm以上20mm以下、前記膨出部の外径が35mm以上40mm以下であるとよい。
[0022]
 上記態様では、首部高さを3mm以上5mm以下と小さくするとともに、筒胴部高さを大きく、かつ、上部高さを小さくしたことから、缶高さを194mm以上230mm以下と小さくでき、缶の搬送時における安定性を向上できる。筒胴部の外径を64mm以上68mm以下とし、縮径部を凸湾曲部及び凹湾曲部により構成したことから、ボトル缶の内容量を拡大できる。
[0023]
 本発明のボトル缶の製造方法は、上記ボトル缶を製造する方法であって、アルミニウム合金板を打ち抜いてカップを形成するカップ成形工程と;前記カップに対して絞り加工及びしごき加工を施すことにより、円筒状の筒体を形成する筒体成形工程と;前記筒体を前記缶軸方向上側に向かうに従って縮径させることにより、前記凸湾曲部及び前記凹湾曲部を有する縮径筒部と、前記縮径筒部の上端に連続して上方に直線状に延びる小円筒部と、を形成する縮径筒部成形工程と;前記小円筒部の上端部に前記小円筒部の径よりも小さい径の金型を押し付けて前記缶軸方向に相対移動させることにより、前記凹湾曲部の上端に連続する前記下側凸部及び前記上側凹部を形成して前記縮径部を形成するとともに、前記上側凹部の上端に連続し、前記小円筒部より小径の第2小円筒部を形成する縮径部成形工程と;前記第2小円筒部の上端部に前記膨出部及び前記膨出部の前記缶軸方向上側に前記雄ねじ部を形成する口部成形工程と;を備える。
[0024]
 ボトル缶の材料となるアルミニウム合金板が圧延材である場合、圧延方向とその交差方向とで加工時の伸び易さが異なるため、製造時あるいはキャッピング時の外力で横断面視において楕円形状となる傾向がある。
[0025]
 これに対し、本発明では、小円筒部の上端部に小円筒部の径よりも小さい径の金型を押し付けて相対移動させることにより、下側凸部及び上側凹部を形成することで、口部の膨出部の下側及び首部の剛性を高めることができる。これにより、キャッピング時における外力によりボトル缶が変形することを抑制するとともに、製造過程における横断面視楕円状のボトル缶を矯正して、横断面視真円状にできる。
[0026]
 本発明のボトル缶の製造方法の好ましい態様としては、前記下側凸部の上部にリフォーム用金型を押し付けて前記缶軸方向に相対移動させることにより、前記下側凸部の曲率半径を小さくするリフォーム工程をさらに備えるとよい。
[0027]
 上記態様では、リフォーム工程により下側凸部を再度加工するので、キャップの密閉性に影響するボトル缶の形状を確実に矯正できる。
[0028]
 本発明のボトル缶の設計方法は、アルミニウム合金により形成され、底部と;前記底部の上端に接続される円筒状の筒胴部と;前記筒胴部の上端から上側に向かうに従って縮径する縮径部と;前記縮径部の上側に設けられる首部と;前記首部の上側に設けられ、径方向に膨出する膨出部および雄ねじ部を有する口部と;を備えるボトル缶の設計方法である。
[0029]
 この設計方法は、缶高さ、前記底部の缶軸方向下側の面から前記筒胴部の缶軸方向上側端までの筒胴部高さ、前記縮径部の缶軸方向下側端から前記口部の缶軸方向上側の面までの上部高さ、前記筒胴部の外径、前記首部の下端から前記口部の缶上面までの首部上高さ、前記口部の下端から前記口部の上面までの口部高さ、及び前記膨出部の外径のそれぞれを設定する寸法設定ステップと、前記縮径部において前記筒胴部の前記上端に連続して凸状外面を形成する凸湾曲部の曲率半径と;前記凸湾曲部の前記上端から前記口部の前記下端にかけて凹状外面を形成する凹湾曲部の曲率半径と;を設定するとともに、前記凹湾曲部の上端の位置を決定する縮径部形状設定ステップと、前記凹湾曲部の前記上端と前記首部の下端との間を連結する、前記凹湾曲部に連続する凸状外面をなす下側凸部と、前記下側凸部の上側および前記首部に連続する凹状外面をなす上側凹部と、の形状を設定する連結形状設定ステップと、を備える。
[0030]
 本発明では、ボトル缶の缶高さ等の各種寸法を設定した後、縮径部の形状を設定し、凹湾曲部の上端と首部の下端との間をスムースに連結する下側凸部および上側凹部の形状を設定するので、意匠性が高く、かつ、径方向の強度の高い安定したボトル缶を確実に設計できる。

発明の効果

[0031]
 本発明によれば、ボトル缶の径方向の強度を向上でき、かつ筒胴部と口部との間の縮径部を滑らかでかつ柔らかい印象の外観とし、大容量であっても注ぎ性を向上できる。

図面の簡単な説明

[0032]
[図1] 本発明の一実施形態に係るボトル缶の半分を断面にした正面図である。
[図2] 図1のボトル缶の要部の拡大図である。
[図3] ボトル缶の製造時の形状の変遷を順に示す図である。
[図4] ボトル缶の製造時のリフォーム工程を示す図である。
[図5] 本発明の比較例にかかるボトル缶の要部の拡大図である。

発明を実施するための形態

[0033]
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[0034]
 図1は、本発明の一実施形態に係るボトル缶1の正面図である。ボトル缶1は、開口端部1aにキャップ(図示省略)が装着されることにより、飲料等を収容する容器として用いられる。
[0035]
 ボトル缶1は、例えば、JIS3000、3004、3104等の3000系のアルミニウム合金の薄板金属からなり、図1に示すように、缶軸Sを軸とする回転体であり、底部11と、底部11の上端に接続される筒胴部12と、筒胴部12の上端から上側に向かうに従って縮径する縮径部13と、縮径部13の上側に設けられた首部15と、首部15の上端に連続する口径38mmの口部14とを備えている。
[0036]
 縮径部13は、筒胴部12の上端から凸状外面となる凸湾曲部131と、凸湾曲部131の上端から口部14の下端にかけて凹状外面となる凹湾曲部132とを有している。
[0037]
 図1に示すように、筒胴部12及び縮径部13、口部14は互いに同軸に配置されており、本実施形態において、これらの共通軸を缶軸Sと称して説明を行う。以下、図1における上方を缶軸Sに沿う上方、図1における下方を缶軸Sに沿う下方とする。
[0038]
 筒胴部12は、缶軸Sに沿う方向に直線状に延びる円筒状に形成され、その外径D1は、64mm以上68mm以下、例えば66.2mmに設定される。筒胴部12の下端部に接続して形成された底部11は、缶軸S上に位置するとともに上方(筒胴部11の内部)に向けて膨出するように形成されたドーム部111と、ドーム部111の外周縁部と筒胴部12の下端部とを接続するヒール部112とを備えている。
[0039]
 ドーム部111とヒール部112とを接続する接地部113は、下方に向けて凸となるように屈曲形成され、ボトル缶1が正立姿勢(図1に示される、口部14が上方を向く姿勢)となるように載置面上に載置されたときに、載置面に接する。接地部113は、底部11において最も下方に向けて突出しているとともに、周方向に沿って延びる環状をなしている。接地部113の直径D2は、例えば、56mmに設定されている。
[0040]
 縮径部13は、下側に凸状外面をなす曲面状の凸湾曲部131、上側に凹状対面をなす曲面状の凹湾曲部132を有し、これらが滑らかに接続されている。下側の凸湾曲部131の外面の曲率半径R1より、上側の凹湾曲部132の外面の曲率半径R2が大きい。具体的には、凸湾曲部131は曲率半径R1が45mm以上80mm以下、より好ましくは50mm以上70mm以下であり、凹湾曲部132は曲率半径R2が85mm以上115mm以下、より好ましくは90mm以上110mm以下である。
[0041]
 図2に示すように、縮径部13の上部において、凹湾曲部132の上端に接続され、缶軸Sを含む縦断面において径方向外側に向けて凸となる(凸状外面をなす)下側凸部133と、下側凸部133の上端に連続し、縦断面において径方向内側に向けて凹となる(凹状外面をなす)上側凹部134とが設けられている。
[0042]
 下側凸部133は凹湾曲部132の上端に接続されている。下側凸部133の上端に連続する上側凹部134は、口部14より小径円筒状の首部15の下端に接続されている。このため、縮径部13の上部は、首部15に連なるくびれた形状となる。すなわち、凹湾曲部132の上端と首部15の下端とは、下側凸部133及び上側凹部134により連結されている。
[0043]
 なお、これら下側凸部133、上側凹部134及び首部15は、滑らかに接続されている。
[0044]
 本実施形態において、筒胴部12の上端と縮径部13下端(凸湾曲部131の下端)との接続位置から、縮径部13の上端(上側凹部134の上端)と首部15の下端との接続位置までの缶軸S方向の高さすなわち縮径部13の高さH3は、40mm以上70mm以下に形成される。
[0045]
 縮径部13の下端から口部14の上面までの上部高さH2は、60mm以上100mm以下に形成される。底部11の下面から筒胴部12の上端までの筒胴部高さH1は、110mm以上150mm以下に形成される。
[0046]
 下側凸部133の外面の曲率半径R3は2mm以上6mm未満、より好ましくは4mm以上6mm未満に形成され、上側凹部134の外面の曲率半径R4は2mm以上25mm以下に形成される。縮径部13(凹湾曲部132)の上端と下側凸部133の下端との接続位置は、図2に示すように、下側凸部133の曲率半径R3の曲率中心Cよりも上方位置に配置されている。換言すると、下側凸部133は上方ほど小径となっており、鉛直な部分はない。
[0047]
 このため、缶軸Sを含む断面における凹湾曲部132の上端と下側凸部133の下端の共通接線Tは、上方に向かうにしたがって漸次缶軸Sに接近する方向に傾斜しており、缶軸Sに対する傾斜角度θは2°以上12°以下に形成されている。したがって、下側凸部133の高さが小さく形成され、その分、縮径部13の高さH3が大きく形成される。
[0048]
 下側凸部133の上端には、凹状外面をなす上側凹部134が接続されている。上側凹部134の上端は、下側凸部133において最も小径である部位(上端)よりも小径である。換言すると、上側凹部134は下側凸部133の最小径よりも小径である。これら下側凸部133及び上側凹部134は、缶軸Sを含む縦断面において、略S字状に形成されている。このような下側凸部133及び上側凹部134により、縮径部13の上部を急激にくびれさせることができ、下側凸部133及び上側凹部134の径方向の強度を高めている。
[0049]
 従来のボトル缶においては、前述した特許文献2記載のボトル缶のように、縮径部は缶軸を中心として直線を回転させて得られる円錐台面状に形成され、缶軸を通る縦断面ではストレートである。いわゆる「211径」の筒胴部(外径64.24~68.24mm)といわゆる「38mm口径」(膨出部の外径36.0~40.0mm)の口部を有するボトル缶において、縮径部の缶軸方向の高さは、例えば25mm程度に形成される。このため、筒胴部と縮径部との接続部は曲率半径が小さく、ボトル缶の直径が急激に変化したように角ばった印象を与え、縮径部においてはボトル缶の外径が直線的に小さくなり、縮径部の上端は小さい直径で口部に接続される。
[0050]
 これに対して、本実施形態のボトル缶1では、筒胴部12の上端に接続する縮径部13は、缶軸Sを中心として円弧を回転させて得られる滑らかな曲面(下側の凸湾曲部131および上側の凹湾曲部132)で形成されている。しかも、凸湾曲部131の曲率半径R1及び凹湾曲部132の曲率半径R2はともに従来のボトル缶における筒胴部と縮径部との接続部の曲率半径より相当に大きく、このため、筒胴部12から口部14までの間でボトル缶1の直径が滑らかに変化する。
[0051]
 また、筒胴部12の上端から首部15の下端まで、つまり縮径部13の高さH3が大きいので、曲率が急激に変化する部分がなく、曲率及び外径が缶軸S方向に全体に滑らかに変化している。
[0052]
 また、凹湾曲部132の上端と下側凸部133の下端との接続位置が、下側凸部133の曲率中心Cの位置よりも上方に配置され、凹湾曲部132と下側凸部133との接続部における共通接線Tが缶軸Sの上方に向かうにしたがって漸次缶軸Sに接近する方向に傾斜している。したがって、凹湾曲部132および下側凸部133の外面は、鉛直な部分がなく上方に向かって縮径する形状である。
[0053]
 口部14は、首部15の上端に連続する膨出部141と、膨出部141の上端に連続する雄ねじ部142と、雄ねじ部142の上部に形成されて開口端部1aをなすカール部143とを備える。キャップ(図示略)は、雄ねじ部142に螺合するとともに裾部を膨出部141に巻き込むように取り付けられ、キャップ内面のライナがカール部143に圧接して、ボトル缶1を密封する。
[0054]
 膨出部141は首部15よりも大径であり、その外径D3は35mm以上40mm以下に設定される。口部14の下端から上端までの口部高さH5は、15mm以上20mm以下に形成されている。
[0055]
[ボトル缶の製造方法]
 次に、ボトル缶1の製造方法について、図3及び4を用いて説明する。このボトル缶1の製造方法は、カップ成形工程、筒体成形工程、縮径筒部成形工程、縮径部成形工程、口部成形工程、及びリフォーム工程を備える。以下に、これら工程順に説明する。
[0056]
(カップ成形工程)
 まず、板厚0.480mm以上0.520mm以下のJIS3000系のアルミニウム合金の薄板金属の板材を打ち抜いて絞り加工することにより、図3(a)部に示す比較的大径で浅いカップ21を成形する。
[0057]
(筒体成形工程)
 その後、カップ21に再度の絞り加工及びしごき加工(DI加工)を加えて、上端部をトリミングにより切り揃えることにより、図3(b)部に示すように所定高さの有底円筒状の筒体22を成形する。このDI加工により、筒体22の底部は最終のボトル缶1の底部11の形状に成形される。
[0058]
(縮径筒部成形工程)
 次いで、筒体22の開口端部側を縮径加工(ネックイン加工)することにより、図3(c)部に示すように筒胴部12に連続する縮径筒部232と、縮径筒部232の上方に延びる小円筒部231とを形成して、第1中間成形体23を形成する。
[0059]
 この縮径加工(ネックイン加工)は、円筒状のネックイン金型を筒体22の開口端側から下方に押し込んで、ネックイン金型の内周成形部によって筒体22を縮径して凸湾曲部131および凹湾曲部132を形成し、縮径筒部232を形成する加工である。縮径筒部232の凸湾曲部131と凹湾曲部132は曲率半径および高さが大きく、傾斜が比較的緩やかであるため、筒体22に対する縮径加工が容易である。
[0060]
 従来のボトル缶の製造工程においては、ネックイン金型の内周成形部の径を漸次小さくしながら複数回の縮径加工が必要であり、その複数回の加工によって縮径部が階段状に形成されるおそれがある。これを避けるためには、一回の加工面積を小さくして、加工回数を多くする対策が必要である。
[0061]
 これに対して、本実施形態のボトル缶1の場合は、曲率半径の大きい比較的緩やかな傾斜を有する縮径筒部232を形成するので、ネックイン加工時の一回の加工面積を大きくすることができ、縮径筒部232を滑らかに形成することができる。
[0062]
(縮径部成形工程)
 縮径部成形工程では、小円筒部231の上部を小円筒部231の径よりも小さい径の金型(図示省略)を押し付けて缶軸S方向に相対移動させることにより、縮径筒部232の上端部を成形して、凸湾曲部131と凹湾曲部132の上端に連続する下側凸部133,上側凹部134を形成し、図3(d)部に示す第2中間成形体24を形成する。
[0063]
 この縮径部成形工程では、下側凸部133及び上側凹部134を形成するとともに、小円筒部231を縮径することにより小円筒部231より小径の第2小円筒部241を形成する。
[0064]
(口部成形工程)
 次いで、第2中間成形体24の第2小円筒部241を再度拡径及び縮径して、首部15を形成した後に口部14(膨出部141、雄ねじ部142およびカール部143)を形成することにより、図3(e)部に示すボトル缶1を形成する。
[0065]
 ボトル缶1の材料となるアルミニウム合金板(例えば、JIS3000系のアルミニウム合金板)は、圧延方向とその交差方向とで伸びが異なるため、製造時あるいはキャッピング時の外力で、横断面視において口部14が楕円形状に変形しやすい傾向がある。キャップは口部14に形成された膨出部141に巻き込まれて口部14に取り付けられるので、口部14が横断面視において楕円に変形していると密閉性を損なう原因となる。
[0066]
 膨出部141の上側は、雄ねじ部142が成形されていることにより剛性が比較的高い。一方、膨出部141の下側は、雄ねじ部142のような凹凸形状が成形されていないため、径方向の強度が低い。このため、ボトル缶1における膨出部141の下側(首部15や縮径部13の上部)は、横断面視において若干楕円形状に変形される場合がある。
[0067]
 そこで本実施形態のボトル缶1の場合は、図3(e)部に示す口部成形工程後のボトル缶1に対してさらにリフォーム工程を施すことにより、下側凸部133の曲率半径を小さくする。
[0068]
 下側凸部133の曲率半径を小さくすることにより、口部14の膨出部141の下側の部分の剛性を高めることができ、キャッピング時における外力によりボトル缶1が変形することを抑制するとともに、製造過程においてボトル缶1が横断面視楕円形状に変形しても、矯正して真円形状とできる。
[0069]
(リフォーム工程)
 具体的には、図2および4に示すように、ボトル缶1の縮径部13の上部(下側凸部133)に、リフォーム用金型50を押し付けて、ボトル缶1とリフォーム用金型50とを缶軸S方向に相対移動させる。これにより、図2の二点鎖線で示した形状の下側凸部133がリフォーム用金型50に押圧されて変形し、曲率半径のより小さい実線で示した形状となる。
[0070]
 リフォーム前の下側凸部133の曲率半径R3´は、6mm以上8mm以下であり、リフォーム後の下側凸部133の曲率半径R3は、2mm以上6mm未満、より好ましくは4mm以上6mm未満とされる。上側凹部134については、リフォーム工程において変形することがほとんどないので、リフォーム工程前の上側凹部134の曲率半径とリフォーム工程後の上側凹部134との曲率半径とは略同じである。これにより、横断面視真円形状のボトル缶1が形成される。
[0071]
 ここで、上述した縮径部13以外の部分も含めて諸寸法について説明しておくと、ボトル缶1の接地部113の底面からカール部143の上面までの缶高さH0は194mm以上230mm以下である。ボトル缶1は、内容量400ml以上600ml以下の飲料缶として利用することができる。
[0072]
 図3(b)部に示す筒体22において、下部(底部11側)の部分221の板厚(ウォール厚)t1が0.125mm以上0.150mm以下、上部(開口端部側)の部分222の板厚(フランジ厚t2)が0.210mm以上0.240mm以下である。この場合、ウォール厚t1の部分221は、底部11よりも若干上方位置から、後の工程で縮径部13の凸湾曲部131となる部分よりも若干下方位置までである。フランジ厚t2の部分222は、後の工程で縮径部13の凸湾曲部131となる部分よりも上方部分である。なお、底部11のドーム部111の板厚は、加工前の元板厚と同じ(板厚0.480mm以上0.520mm以下)、あるいは元板厚より若干薄くなる。
[0073]
 本実施形態のボトル缶1では、凹湾曲部132の上端に連続して下側凸部133および上側凹部134が設けられているので、凹湾曲部132から首部15をスムースに連結でき、ボトル缶1の意匠性を向上できるとともに、下側凸部133および上側凹部134におけるボトル缶1の径方向の強度を高めることができる。また、ボトル缶1の径方向の強度を高めることで、ボトル缶1のコラム強度(缶軸S方向の圧縮強度)も高めることができる。
[0074]
 また、ボトル缶1は、径の大きい筒胴部12と小径の口部14との間に、曲率半径の大きい凸湾曲部131と凹湾曲部132とが連続するので、筒胴部12と口部14との間が滑らかでかつ柔らかい印象の外観を呈し、意匠性に優れている。
[0075]
 また、縮径部13が滑らかに形成されるので、飲料を口部14から注ぎ出す際に、縮径部13の内周面を飲料が滑らかに流れる。このため、脈動が生じにくい。特に、筒胴部12が長く缶高さの大きい大容量のボトル缶において、良好な注ぎ性を有する。
[0076]
 また、ボトル缶1の製造工程においては、倒立姿勢(開口端部1aを下方に向けた姿勢)で搬送しながら内部を洗浄する工程があるが、その際の洗浄液の流出性も良好であり、内部に洗浄液が残りにくい。
[0077]
 さらに、小径の口部14の下部を親指と人差し指とで握るように持つと、手の平の窪みに凹湾曲部132から凸湾曲部131の外面が倣うように接触するので、グリップ感にも優れている。このため、特に内容量の大きい大型缶に適用した場合に、持ったときの安定感に優れる。
[0078]
 また、筒胴部12から凸湾曲部131及び凹湾曲部132にかけて、外径が急激に変化する部分がなく、緩やかに変化しているので、ボトル缶1の外面の印刷面も筒胴部12から縮径部13(凸湾曲部131及び凹湾曲部132)にかけて広い範囲で確保することができ、意匠性に優れたボトル缶1を提供することができる。
[0079]
 また、首部15の高さを3mm以上5mm以下と小さくするとともに、筒胴部高さH1を大きく、かつ、上部高さH2を小さくしたことから、缶高さH0を190mm以上230mm以下と小さくでき、ボトル缶1の搬送時における安定性を向上できる。また、筒胴部12の外径D1を64mm以上68mm以下とし、縮径部13を凸湾曲部131及び凹湾曲部132により構成したことから、ボトル缶1の内容量を拡大できる。
[0080]
 さらに、リフォーム工程により下側凸部133の曲率半径を小さくすることで、製造工程における横断面視楕円形状のボトル缶を確実に横断面視真円状に矯正できる。また、下側凸部133の曲率半径を4mm以上6mm未満と小さくすることで、下側凸部133及び上側凹部134により形成される縮径部13の段差を目立たなくすることができる。
[0081]
 上記実施形態に示したボトル缶1は、例えば、以下のようにして設計される。
[0082]
 まず、缶高さH0、底部11の下面から筒胴部12の上端までの筒胴部高さH1、縮径部13の下端から口部14の上面までの上部高さH2、筒胴部12の外径D1、首部15の下端から口部14の上面までの首部上高さH4、口部14の下端から口部14の上面までの口部高さH5、及び膨出部141の外径D3のそれぞれを設定する(寸法設定ステップ)。
[0083]
 次に、凸湾曲部131の曲率半径R1と、凹湾曲部132の曲率半径R2とを設定するとともに、凹湾曲部132の上端の位置を決定する(縮径部形状設定ステップ)。
[0084]
 最後に、凹湾曲部132の上端と首部15の下端との間を連結する、凹湾曲部312に連続する凸状外面をなす下側凸部133と、下側凸部133の上側および首部15に連続する凹状外面をなす上側凹部134との形状を設定する(連結形状設定ステップ)。
[0085]
 上述した設計方法によれば、ボトル缶1の缶高さ等の各種寸法を設定した後、縮径部13の形状を設定し、凹湾曲部132と首部15とをスムースに連結するように上側凹部134及び下側凸部133の形状を設定するので、意匠性が高く、かつ、径方向の強度の高い安定したボトル缶1を確実に設計できる。
[0086]
 なお、本発明は上記各実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、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。例えば、ボトル缶として、予め有底円筒状の筒体を形成して、その開口端部を成形したが、筒体は底部を有していないものも含むものとし、縮径部を成形した後に、筒体の胴部に、別に形成した底部を巻き締めるようにしてもよい。
実施例
[0087]
 次に、本発明の効果について実証する。プレス成形前の板厚が0.505mmのH16 3104 アフターベーク耐力215Mpa~235Mpaのアルミニウム合金材を用い、ウォール厚が0.135mm、フランジ厚が0.225mmのDI缶を成形した後、円筒状胴部の外径が66.24mm、口部の膨出部外径が38.0mm、全体高さが203mmのボトル缶を成形した。
[0088]
(実施例1)
 実施例1では、凸湾曲部の曲率半径を60mm、凹湾曲部の曲率半径を100mmとし、この凹湾曲部の上端部に曲率半径5mmの下側凸部と曲率半径4mmの上側凹部が形成されたボトル缶を成形した。
[0089]
(比較例1)
 一方、比較例1では、曲率半径R5が100mmの凹湾曲部132Aの上端が首部15Aに直接接続されている、つまり下側凸部および上側凹部が設けられていない、図5に示すボトル缶10Aを用いた。この首部15Aの下端部の形状が異なる以外、実施例1のボトル缶1及び比較例1のボトル缶10Aの形状は同一とした。
[0090]
 実施例1の試料は上記実施形態に示した方法で10缶製造し、比較例1の試料は縮径部成形工程及びリフォーム工程を実施しない方法で10缶製造した。
[0091]
 そして、実施例1及び比較例1の各試料のコラム強度を測定した。コラム強度は、ボトル缶の口部上面(開口端部)に平板を当接させ、島津製作所製の試験機(型番AG-50kNG)を用いて、5mm/minの速度で軸方向に圧縮して、座屈が開始した時の荷重を測定した。その結果を表1に示す。いずれも10缶の平均値を示している。
[0092]
[表1]


[0093]
 表1に示すように、実施例1のボトル缶は、コラム強度が1800Nと高かった。これにより、実施例1では径方向の強度が高い下側凸部及び上側凹部を備えることで、上記コラム強度が高まり、キャッピング時等における変形を抑制できることがわかる。
[0094]
 これに対して比較例1は、縮径部成形工程及びリフォーム工程を経ないで形成し、下側凸部及び上側凹部を有していないため、下側凸部及び上側凹部の径方向の強度を高めることができず、コラム強度が低かった。
[0095]
(実施例2)
 元板厚0.46mmのH16 3104 アフターベーク耐力215Mpa~235Mpaのアルミニウム合金材を用いて、ウォール厚0.130mm、フランジ厚0.220mmの有底筒体を成形した後、筒胴部の外径66.24mm、膨出部の外径38.0mmのボトル缶を成形した。筒胴部高さH1、縮径部の高さH3、凸湾曲部の曲率半径R1と凹湾曲部の曲率半径R2、下側凸部および上側凹部の有無の異なる複数のサンプルを作成し、成形性の評価およびコラム強度(Column Strength)の測定を行った。
[0096]
 コラム強度については、上述した実施例1および比較例1と同じ方法で測定した。
[0097]
 成形性については、缶の軸方向に延びる縦じわ(プリーツ)および縮径部に形成される輪状の成形痕(圧痕)の有無を目視により確認した。
[0098]
[表2]


[0099]
 表2に示すように、下側凸部および上側凹部を有し、曲率半径R1が45mm以上80mm以下かつ曲率半径R2が85mm以上115mm以下であるサンプル1~4では、コラム強度が十分高い1800Nであり、プリーツや成形痕が認められず成形性も良好であった。なお、サンプル1~4における下側凸部と凸湾曲部との共通接線Tの傾斜角度θは4~6°であった。
[0100]
 下側凸部および上側凹部がなく、曲率半径R1,R2がいずれも小さいサンプル5は、コラム強度が低く、プリーツが認められた。下側凸部および上側凹部がなく、曲率半径R2が大きいサンプル6は、成形痕が認められた。下側凸部および上側凹部がなく、曲率半径R2が小さいサンプル7は、コラム強度が低く、プリーツが認められた。

産業上の利用可能性

[0101]
 ボトル缶の径方向の強度を向上でき、かつ筒胴部と口部との間の縮径部分を滑らかでかつ柔らかい印象の外観とし、大容量であっても注ぎ性を向上できる。

符号の説明

[0102]
1 ボトル缶
11 底部
111 ドーム部
112 ヒール部
113 接地部
12 筒胴部
13 縮径部
131 凸湾曲部
132 凹湾曲部
133 下側凸部
134 上側凹部
14 口部
141 膨出部
142 雄ねじ部
143 カール部
15 首部
21 カップ
22 筒体
23 24 中間成形体
231 小円筒部
232 縮径筒部
241 第2小円筒部

請求の範囲

[請求項1]
 ボトル缶であって、
 アルミニウム合金により形成され、
 底部と;前記底部の上端に接続される円筒状の筒胴部と;前記筒胴部の上端から上側に向かうに従って縮径する縮径部と;前記縮径部の上側に設けられる首部と;前記首部の上側に設けられ、径方向に膨出する膨出部及び雄ねじ部を有する口部と;備え、
 前記縮径部は、前記筒胴部の上端に連続する凸状外面をなす凸湾曲部と;前記凸湾曲部の上端に連続する凹状外面をなす凹湾曲部と;前記凹湾曲部の上端に連続する凸状外面をなす下側凸部と;前記下側凸部の上端および前記首部の下端に連続する凹状外面をなす上側凹部と;を備える
ことを特徴とするボトル缶。
[請求項2]
請求項1に記載のボトル缶であって、
前記下側凸部の外面の曲率半径は2mm以上6mm未満であるボトル缶。
[請求項3]
 請求項1または2のボトル缶であって、前記凸湾曲部の外面の曲率半径が45mm以上80mm以下であり、前記凹湾曲部の外面の曲率半径が85mm以上115mm以下であるボトル缶。
[請求項4]
 請求項1から請求項3のいずれかに記載のボトル缶であって、
 前記底部の下面から前記口部の上面までの缶高さが194mm以上230mm以下、
 前記底部の前記下面から前記筒胴部の上端までの筒胴部高さが110mm以上150mm以下、
 前記縮径部の下端から前記口部の前記上面までの上部高さが60mm以上100mm以下、
 前記筒胴部の外径が64mm以上68mm以下、
 前記首部の下端から前記口部の前記上面までの首部上高さが18mm以上24mm以下、
 前記口部の下端から前記口部の前記上面までの口部高さが15mm以上20mm以下、
 前記膨出部の外径が35mm以上40mm以下であることを特徴とするボトル缶。
[請求項5]
 請求項1から4のいずれかに記載のボトル缶を製造する方法であって、
 アルミニウム合金板を打ち抜いてカップを形成するカップ成形工程と;
 前記カップに対して絞り加工及びしごき加工を施すことにより、円筒状の筒体を形成する筒体成形工程と;
 前記筒体を前記缶軸方向上側に向かうに従って縮径させることにより、前記凸湾曲部及び前記凹湾曲部を有する縮径筒部と、前記縮径筒部の上端に連続して情報に直線状に延びる小円筒部と、を形成する縮径筒部成形工程と;
 前記小円筒部の上端部に前記小円筒部の径よりも小さい径の金型を押し付けて前記缶軸方向に相対移動させることにより、前記凹湾曲部の上端に連続する前記下側凸部及び前記上側凹部を形成して前記縮径部を形成するとともに、前記上側凹部の上端に連続し、前記小円筒部より小径の第2小円筒部を形成する縮径部成形工程と;
 前記第2小円筒部の上端部に前記膨出部及び前記膨出部の前記缶軸方向上側に前記雄ねじ部を形成する口部成形工程と;
を備えることを特徴とするボトル缶の製造方法。
[請求項6]
 請求項5に記載のボトル缶の製造方法であって、
前記下側凸部の上部にリフォーム用金型を押し付けて前記缶軸方向に相対移動させることにより、前記下側凸部の曲率半径を小さくするリフォーム工程をさらに備えることを特徴とするボトル缶の製造方法。
[請求項7]
 アルミニウム合金により形成され、底部と;前記底部の上端に接続される円筒状の筒胴部と;前記筒胴部の上端から上側に向かうに従って縮径する縮径部と;前記縮径部の上側に設けられる首部と;前記首部の上側に設けられ、径方向に膨出する膨出部および雄ねじ部を有する口部と;を備えるボトル缶の設計方法であって、
 前記底部の底面から前記口部の上面までの缶高さ;前記底部の下面から前記筒胴部の上端までの筒胴部高さ;前記縮径部の下端から前記口部の上面までの上部高さ;前記筒胴部の外径;前記首部の下端から前記口部の前記上面までの首部上高さ;前記口部の下端から前記口部の上面までの口部高さ;及び前記膨出部の外径;のそれぞれを設定する寸法設定ステップと、
 前記縮径部において前記筒胴部の前記上端に連続して凸状外面を形成する凸湾曲部の曲率半径と;前記凸湾曲部の前記上端から前記口部の前記下端にかけて凹状外面を形成する凹湾曲部の曲率半径と;を設定するとともに、前記凹湾曲部の上端の位置を決定する縮径部形状設定ステップと、
 前記凹湾曲部の前記上端と前記首部の下端との間を連結する、前記凹湾曲部に連続する凸状外面をなす下側凸部と、前記下側凸部の上側および前記首部に連続する凹状外面をなす上側凹部と、の形状を設定する連結形状設定ステップと、
を備えることを特徴とするボトル缶の設計方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]