JP2014111463A

JP2014111463A - 缶体

Info

Publication number: JP2014111463A
Application number: JP2012266141A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ueno; 博上野; Rio Miyashita; 理央宮下; Kazuyuki Mochizuki; 一之望月
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-19

Abstract

【課題】缶体の強度を向上可能であって、且つ、外面の損傷を防止可能な缶体を提供すること。
【解決手段】缶体１は、円筒状に形成された胴部１１と、胴部１１の外周面に形成され、その最大外径が胴部１１の最大外径よりも小さく形成された凹凸部２３と、胴部１１の端部に設けられた蓋部１２と、を備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、外周面に凹凸を有する缶体に関する。

液状の飲料等を収容する、平板状の金属材料で形成され、胴部と上蓋と底蓋とを有する、所謂３ピースタイプの缶体が知られている。近年、材料コストの低減、及び、重量の低減のため、缶体に用いる金属材料の板厚を薄くすることが求められている。そこで、薄肉の缶体であっても、十分にパネリング強度を確保可能とするために、胴部に補強用の凹凸であるビードが形成された缶体が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−７２１４３号公報

上述した缶体では、以下の問題があった。即ち、ビードを形成した缶体においては、胴部の外周面よりもビードが突出する等により、胴部の外径に対してビードが形成されたビード部の最大外径が同一又はそれよりも大きくなる場合があった。この場合、缶体は、その搬送時等にビード部が他の缶体や物体に接触し、その外面、特にビード部が損傷する虞があった。

そこで、本発明は、缶体の強度を向上可能であって、且つ、外面の損傷を防止可能な缶体を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の缶体は、次のように構成されている。

本発明の一態様として、円筒状に形成された胴部と、前記胴部の外周面に形成され、その最大外径が前記胴部の最大外径よりも小さく形成された凹凸部と、前記胴部の端部に設けられた蓋部と、を備える。

本発明によれば、缶体の強度を向上可能であって、且つ、外面の損傷を防止可能な缶体を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る缶体の構成を示す側面図。同缶体の要部構成を拡大して示す側面図。同缶体の要部構成を示す断面図。同缶体を用いた強度の一例を示す説明図。

以下、本発明の一実施の形態に係る缶体１の構成を、図１乃至図４を用いて説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る缶体１の構成を示す側面図、図２は缶体１の要部構成、具体的には、胴部１１に設けられるビード部２３の構成を拡大して示す側面図、図３は缶体１の胴部１１の構成を、図１中ＩＩＩ−ＩＩＩ断面で示す断面図、図４は缶体１の強度とビード部２３の関係を一例で示す説明図である。

図１に示すように、缶体１は、胴部１１と、蓋部１２と、底部１３と、を備えている。缶体１は、円筒状の胴部１１に、蓋部１２及び底部１３が巻締めにより固定されることで形成される。缶体１は、所謂３ピース溶接缶体と呼ばれ、飲料等の液体を収納して保持する包装容器である。尚、缶体1は、飲料等が充填されて密封された後に、容器内圧が陰圧となる陰圧缶用の缶体として使用されるものであるが、特にこれに限定されるものではない。

胴部１１は、矩形平板状のブランクと呼ばれる鋼板を円筒状に成形して、当接する両端部を溶接することで形成される。具体的には、胴部１１は、板厚が０．１０ｍｍ〜０．１５ｍｍに形成され、且つ、その両面に樹脂被膜が形成された表面処理鋼板等の金属板を曲げ加工により円筒状に丸め、その両端部を重ね合わせて溶接することで形成される、溶接缶胴である。胴部１１は、その外周面の一部に、胴部１１の軸心方向に延設された溶接部２０を備えている。また、胴部１１は、溶接部２０の金属面が、樹脂被膜によって被覆されている。

円筒状に形成された胴部１１は、その開口する両端部に、それぞれ蓋部１２及び底部１３が固定される。胴部１１は、その一方の端部、さらに言えば胴部１１の蓋部１２が固定される端部に設けられた第１ネック部２１と、その他方の端部、さらに言えば底部１３が固定される端部に設けられた第２ネック部２２と、を備えている。また、胴部１１は、その中央側に、ビード部２３を備えている。

具体的には、胴部１１は、その両端に第１ネック部２１及び第２ネック部２２が、その中央側にビード部２３が形成されるとともに、第１ネック部２１及びビード部２３、並びに、第２ネック部２２及びビード部２３の間に、非成形部２４が配置される。なお、非成形部２４とは、円筒状に胴部１１が形成されたあと、胴部１１の追成形を行わない部位である。胴部１１は、その外径、即ち、非成形部２４の外径が、第１ネック部２１、第２ネック部２２及びビード部２３の外径よりも大径に形成される。

第１ネック部２１は、胴部１１の端部を縮径することで形成される。第１ネック部２１は、例えば、複数の異なる外径に形成される。第２ネック部２２は、胴部１１の端部を縮径することで形成される。

ビード部２３は、胴部１１の外周面に形成された凹凸部である。ビード部２３は、胴部１１（非成形部２４）の最大外径よりも縮径して形成されるとともに、複数のビード２５を備えている。ビード部２３は、その外径Ｄが、第１ネック部２１及び第２ネック部２２の外径よりも大径に形成される。また、ビード部２３は、図２に示すように、その外径Ｄが、胴部１１の最大外径ＤＭよりも小径に形成される。

例えば、ビード部２３の外径を非成形部２４の最大外径よりも小さくしすぎると、座屈強度が低下する虞があるため、ビード部２３の外径は、非成形部２４の最大外径よりも、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲で小さいことが好ましい。また、ビード部２３は、胴部１１の軸心方向長さにおいて、ビード部２３と非成形部２４とを合わせた長さに対して、５０％以上９０％以下の長さの領域に形成されていることが好ましい。

ビード部２３は、その両端側の外径Ｄが、その中央側の外径Ｄよりも大径に形成されている。換言すると、ビード部２３は、その端部側から中央側に向かって、その外径が漸次小さく形成される。

ビード２５は、胴部１１の外面から胴部１１の軸心側に窪むことで形成された凹部である。具体的には、ビード２５は、胴部１１の軸心方向に対して傾斜して胴部１１の外面に延設された窪みであって、複数が平行に配置される。ビード２５は、缶体１のパネリング強度及び座屈強度を向上可能な幅、深さ及び本数が、胴部１１に形成される。

例えば、ビード２５は、胴部１１の外径が４５ｍｍ以上５５ｍｍ以下の場合にあっては、幅が３ｍｍ以上５ｍｍ以下、深さが０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下、及び、１５本以上２５本以下であることが好ましい。

ビード２５は、胴部１１の軸心方向に対して、４５°以上であって、且つ、７５°以下の角度で傾斜して形成される。より好ましくは、ビード２５は、その傾斜角度が、胴部１１の軸心方向に対して５０°以上６５°以下に形成される。ビード２５は、胴部１１の周方向における長さが、ビード部２３又は非成形部２４の周長の１／２以上の長さに形成されている。換言すると、胴部１１の周方向におけるビード２５の両端間の距離が、ビード部２３又は非成形部２４の周長の１／２以上の長さに形成されている。

蓋部１２は、胴部１１の一端部に巻締めにより固着される。蓋部１２は、飲み口となる開口部を開口可能に形成されるとともに、当該開口操作を行うタブを備えている。蓋部１２は、所謂ステイオンタブ式の缶蓋である。底部１３は、胴部１１の一端部に巻締めにより固着される。

次に、このように構成された缶体１の胴部１１のビード部２３の製造方法について説明する。
先ず、平板状の鋼板を一端部（前端部）から他端部（後端部）に向って漸次丸める曲げ加工を行う。次に、前端部及び後端部を溶接することで、溶接部２０を有する円筒状の胴部１１を成形する。次に、エンボス成型によって胴部１１にビード部２３を成型する。例えば、この成型として、先ず、胴部１１の内部に、表面に凹部が形成されたインナーツールを挿入する。次に、インナーツールの凹部に対応する凸部が形成されたアウターツールを胴部の外面に当接させる。次に、インナーツール及びアウターツールにより、所定の押圧力で胴部１１を挟み込み、インナーツール又はアウターツールを移動させる。これらの工程により、胴部１１にビード部２３を成形する。

なお、インナーツール及びアウターツールを用いて胴部１１にビード部２３を形成する場合において、胴部１１は、少なくとも一周以上回転するようにビード部２３を成形する。

次に、胴部１１に蓋部１２を巻き締めにより固定する。次に、胴部１１及び蓋部１２内に飲料等の液体を充填し、胴部１１に底部１３を巻き締めにより固定する。このようにして、缶体１が製造される。なお、必要に応じて、液体を充填した缶体１にレトルト処理を行っても良い。

次に、このように構成された缶体１の、パネリング強度及び座屈強度と、ビード部２３の関係の一例について、図４を用いて説明する。

図４に示される缶体１のパネリング強度及び座屈強度は、胴部１１に用いた材料及び形状から、ＣＡＥ（Computer Aided engineering）によって応力解析を行うことで導出した結果である。図４において、縦軸に、パネリング強度、及び、座屈強度を、横軸に、ビード２５の胴部１１の軸心に直交する方向に対する傾斜角度をそれぞれ示す。

なお、パネリング強度とは、缶体１が径方向に印加される外力に対する強度、より具体的には、胴部１１の外力による内側への変形に対する強度である。例えば、パネリング強度は、レトルト処理を行うチャンバー内に配置された缶体１が、チャンバー内の加圧により発生する圧力に耐えられる圧縮応力である。パネリング強度は、ＳＩ単位「ＭＰａ」を用いて説明する。

座屈強度とは、缶体１の軸心方向の外力に対する強度である。座屈強度は、ＳＩ単位「Ｎ」を用いて以下説明する。

また、当該応力解析に用いた缶体１の条件は以下の通りである。

胴部１１は、板厚０．１２ｍｍの鋼板により形成され、その高さは、１０７．５ｍｍとした。第１ネック部２１は、単数の外径のみを有する構成とし、その外径を５０ｍｍとした。第２ネック部２２は、その外径を５０ｍｍとした。非成形部２４の外径を５２．７ｍｍとした。

ビード部２３は、ビード２５の本数を２３本用いる構成とした。ビード部２３の胴部１１の軸心方向長さを５０ｍｍとした。ビード２５は、幅を４ｍｍ、深さを０．６ｍｍとした。ビード部２３の外径は５２．１ｍｍとした。

本実施の形態においては、このような缶体１に求められる座屈強度は、上記缶体１の条件で蓋部１２や底部１３の巻き締め時の軸心方向に加えられる荷重に耐えられるような強度に基づき下限の座屈強度（閾値）を１４７０Ｎとする。パネリング強度は、レトルト処理時のチャンバー内での圧力に耐えられるような強度に基づき下限のパネリング強度（閾値）を空缶状態で０．１６ＭＰａとする。

ビード２５の傾斜角度は、胴部１１の軸心に直交する方向に対して１５°乃至６０°の範囲で、それぞれ座屈強度及びパネリング強度を導出した。換言すると、ビード２５の傾斜角度は、胴部１１の軸心に対して３０°乃至７５°の範囲である。図４においては、ビード２５の傾斜角度は、胴部１１の軸心に直交する方向に対しての傾斜角度でそれぞれ示す。

また、座屈強度は、胴部１１のみの座屈強度である。また、パネリング強度は、内容物を有さない、所謂空缶状態でのパネリング強度である。

これら条件により解析を行ったところ、図４に示すように、胴部１１の座屈強度は、傾斜角度が胴部１１の軸心に直交する方向に対して１５°で低く、傾斜角度が増加するに従って漸次増加する結果が導出された。

また、図４に示すように、胴部１１の空缶パネリング強度は、傾斜角度が胴部１１の軸心に直交する方向に対して１５°で高く、傾斜角度が増加するに従って漸次減少する結果が導出された。

缶体１の座屈強度の閾値を満たすビード２５の傾斜角度は、胴部１１の軸心に直交する方向に対して２５°であり、２５°未満では、座屈強度が不足する虞があった。

缶体１のパネリング強度の閾値を満たすビード２５の傾斜角度は、胴部１１の軸心に直交する方向に対して４０°であり、４０°超過では、空缶状態でのパネリング強度が不足する虞があった。

このように、図４に示す応力解析の結果から、上述した缶体１の条件においては、ビード２５の傾斜角度は、胴部１１の軸心に直交する方向に対して２５°以上４０°以下、換言すると胴部１１の軸心に対して５０°以上６５°以下が好ましい。

なお、ビード２５の好ましい傾斜角度は、缶体１の各構成によって変化することから、上記傾斜角度には限定されない。

ただし、ビード２５の傾斜角度が胴部１１の軸心に対して４５度よりも小さくなると、胴部１１に占めるビード部２３の面積が狭くなり、パネリング強度が低下する虞がある。また、ビード２５の傾斜角度が胴部１１の軸心に対して７５°よりも大きくなると、胴部１１への縦荷重に対する座屈強度が弱くなる虞がある。このため、ビード２５の傾斜角度は、胴部１１の軸心に対して４５°以上７５°以下、換言すると、胴部１１の軸心に直交する方向に対して１５°以上４５°以下に設定される。

このように構成された缶体１によれば、胴部１１に、非成形部２４よりも小径であって、胴部１１の軸心に対して傾斜する複数のビード２５が形成されたビード部２３を設ける構成とすることで、缶体１の強度を向上することが可能となる。

ビード部２３は、その外径を非成形部２４よりも小径とすることで、ビード部２３の外面が、缶体１の搬送時等において、他の物品と接触することを防止可能となる。これにより、缶体１は、ビード部２３の外面が損傷することを防止可能となる。

ビード部２３は、その端部側から中央側に向かって、その外径が漸次小さくなるように形成されていることで、非成形部２４に対してビード部２３の外径が急激に小さくなることがないため、座屈強度の低下を防止しつつビード部２３を非成形部２４よりも十分に小径とすることが可能となる。

胴部１１は、ビード２５の傾斜角度を、胴部１１の軸心に対して４５°以上７５°以下とすることで、パネリング強度及び座屈強度の双方を得ることが可能となる。またビード２５は、胴部１１の周方向における長さを、胴部１１のビード部２３又は非成形部２４の周長の１／２以上とすることで、胴部１１の周囲に連続したビードを巻きつけるように形成することができるため、胴部１１の周囲を漏れなく補強可能となる。このため、ビード部２３により、缶体１は、外圧に対して十分な補強効果を得ることが可能となり、胴部１１の強度を向上することが可能となる。

上述したように、本発明の一実施の形態に係る缶体１によれば、胴部１１の軸心に対して傾斜するビード２５を複数有するとともに、その外径を胴部１１の外径よりも小径のビード部２３を設ける缶体１とすることで、そのパネリング強度及び座屈強度を向上可能であって、且つ、缶体１の外面、特にビード部２３の損傷を防止可能となる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。上述した例では、缶体１は、胴部１１に第１ネック部２１及び第２ネック部２２を有する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、缶体１は、第１ネック部２１及び第２ネック部２２を設けない構成であってもよく、また、第１ネック部２１は、単数の外径のみを有する構成、即ち、第２ネック部２２と同様の構成であってもよい。

また、缶体１は、例えば、蓋部１２及び胴部１１のみを有する構成であってもよい。即ち、缶体１が製造された際においては、内部に飲料を収容する前であり、缶体１の底部が開口する状態が実施される形態であってもよい。

さらに、ビード部２３の形状等に関しては、上述した例に限定されず、缶体１の各種条件、例えばビード２５の数及び形状並びに胴部１１の厚さ及び材質等に応じて適宜設定可能である。即ち、ビード部２３は、胴部１１の非成形部２４よりもその最大外径が小径に形成されるとともに、所定の座屈強度及びパネリング強度を確保可能であれば、その詳細な構成は適宜設定可能である。また、本発明の凹凸部についても、線状に延びるビードでなくてもよく、補強のための凹凸成形が施された凹凸部であればよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…缶体、１１…胴部、１２…蓋部、１３…底部、２０…溶接部、２１…第１ネック部、２２…第２ネック部、２３…ビード部（凹凸部）、２４…非成形部、２５…ビード。

Claims

円筒状に形成された胴部と、
前記胴部の外周面に形成され、その最大外径が前記胴部の最大外径よりも小さく形成された凹凸部と、
前記胴部の端部に設けられた蓋部と、
を備えることを特徴とする缶体。
前記凹凸部は、その端部側から中央側に向かって、その外径が漸次小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の缶体。
前記凹凸部は、前記胴部の軸心に対して傾斜して延設された複数のビードであることを特徴とする請求項２に記載の缶体。
前記ビードは、前記胴部の軸心に対して５０°以上６５°以下に傾斜して形成されることを特徴とする請求項３に記載の缶体。
前記ビードは、前記胴部の周方向における長さが、前記胴部の周長の１／２以上の長さであることを特徴とする請求項４に記載の缶体。