JP2018135153A - ボトル缶、キャップ付きボトル缶 - Google Patents

Abstract

【課題】口金部に加工応力が加わっても膨出部が座屈するのを防止する。
【解決手段】口金部１２にキャップが螺着されるボトル缶であって、口金部１２は、雄ネジ部９と、雄ネジ部９の缶軸方向下端に連設されるとともに、下方に向かうに従い漸次拡径された第１周壁部８ａ、および第１周壁部８ａの下端に径方向外方へ凸とされた凸曲面部８ｂを介して連設されるとともに、下方に向かうに従い漸次縮径された第２周壁部８ｃを有する膨出部８とを備え、第１周壁部８ａは、第１周壁部８ａの缶軸方向上側に隣接する雄ネジ部９のネジ谷９ｅと凸曲面部８ｂとの間に、缶軸に沿った口金部１２の断面において直線状に延びる第１直線部８ｄを膨出部８の全周に亙って有し、この第１直線部８ｄが缶軸に沿った断面において缶軸に平行な直線Ｌ１に対してなす傾斜角度θが、膨出部８の全周に亙って１３．９°以下である。
【選択図】図４

Description

本発明は、上端部の外周に雄ネジ部が形成されたネジ付きのボトル缶、およびこのボトル缶にキャップが取り付けられたキャップ付きボトル缶に関するものである。

有底円筒状のボトル缶体の開口部を縮径して形成されたボトル缶の口金部には、この口金部を閉塞するキャップに形成された雌ネジ部に螺合する雄ネジ部が形成されている。また、こうした雄ネジ部の下側（ボトル缶体の底部側）には、雄ネジ部の形成されていない拡径部分を残した膨出部が形成されている（例えば、特許文献１を参照）。

こうした口金部における雄ネジ部の下側に形成されている膨出部は、雄ネジ部から缶軸方向の下方に向かうに従い漸次拡径された第１周壁部と、この第１周壁部の下端に連なり、径方向外方へ凸とされた凸曲面部と、この凸曲面部の下端に連なり、缶軸方向の下方に向かうに従い漸次縮径された第２周壁部とから構成されている。

近年、ボトル缶の軽量化のために、缶本体の薄肉化を検討している。

特許第４５７０８３８号公報

しかしながら、ボトル缶が従来よりも薄肉化されると、口金部の成形時に加わる応力によって膨出部が座屈して口金部が缶軸方向から見て楕円形に変形してしまい、例えばキャップを取り付けた後に一旦取り外したキャップを再び雄ネジ部にねじ込んで口金部にリシールする際のリシールトルクが増大するおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、口金部に加工応力が加わっても、口金部を構成する膨出部が座屈することを防止できるボトル缶、およびキャップ付きボトル缶を提供することを目的としている。

前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の発明者等が鋭意研究した結果、特に口金部において雄ネジ部の下端は膨出部に入り込む形となっているので、口金部の成形時に缶軸方向に作用する応力により、特にボトル缶を薄肉化した場合には雄ネジ部の最下部を起点として膨出部が座屈して口金部が楕円形に変形し易くなるとの知見を得るに至った。

そこで、このような知見に基づき、本発明のボトル缶は、口金部にキャップが螺着される構成とされたボトル缶であって、前記口金部は、缶軸方向上側の始端および缶軸方向下側の終端の間で螺設された雄ネジ部と、この雄ネジ部の缶軸方向下端に連設されるとともに、下方に向かうに従い漸次拡径された第１周壁部、および該第１周壁部の下端に径方向外方へ凸とされた凸曲面部を介して連設されるとともに、下方に向かうに従い漸次縮径された第２周壁部を有する膨出部とを備え、前記第１周壁部は、この第１周壁部の缶軸方向上側に隣接する前記雄ネジ部のネジ谷と前記凸曲面部との間に、前記缶軸に沿った前記口金部の断面において直線状に延びる第１直線部を前記膨出部の全周に亙って有し、この第１直線部が前記断面において前記缶軸に平行な直線に対してなす傾斜角度が、前記膨出部の全周に亙って１３．９°以下であることを特徴とする。

また、本発明のキャップ付きボトル缶は、このようなボトル缶と、前記雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が形成された有底筒状のキャップとを備えたことを特徴とする。

本発明のボトル缶およびキャップ付きボトル缶によれば、膨出部の第１周壁部が、この第１周壁部の缶軸方向上側に隣接する雄ネジ部のネジ谷と前記凸曲面部との間に、缶軸に沿った前記口金部の断面において直線状に延びる第１直線部を前記膨出部の全周に亙って有しており、この第１直線部が前記断面において前記缶軸に平行な直線に対してなす傾斜角度が前記膨出部の全周に亙って１３．９°以下であって、缶軸と平行に近い角度とされている。このため、口金部を含むボトル缶が薄肉化されても、口金部の成形時に缶軸方向に作用する応力に対する強度を膨出部の全周に亙って向上させることができ、雄ネジ部の最下部を起点として膨出部が座屈するのを防止することができる。

ここで、このような膨出部の缶軸方向に作用する応力に対する強度を一層確実に向上させるには、前記傾斜角度は、前記膨出部の全周に亙って１０°以下であって、第１直線部の傾斜角度がより缶軸と平行に近い角度とされることが望ましい。

また、前記第２周壁部が、前記缶軸に沿った前記口金部の断面において直線状に延びる第２直線部を前記膨出部の全周に亙って有している場合に、前記断面において、前記凸曲面部に外接する缶軸を中心とした円筒面がなす直線と前記第２直線部との交点と、前記第１周壁部の缶軸方向上側に隣接する前記雄ネジ部のネジ谷の谷底との間の缶軸方向の距離は、前記膨出部の全周に亙って３．９ｍｍ以上であることが望ましい。これにより、膨出部の前記第１直線部の缶軸方向の長さを確保して、缶軸方向に作用する応力に対する強度をさらに一層確実に向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、缶本体を薄肉化した場合でも、口金部に作用する缶軸方向の応力によって口金部を構成する膨出部が座屈するのを防止することができるボトル缶、キャップ付きボトル缶を提供することができる。

本発明のボトル缶の一実施形態を示す一部破断側面図である。 図１に示す実施形態の口金部周辺を示す拡大側面図である。 図１に示す実施形態にキャップを取り付けた本発明のキャップ付きボトル缶の一実施形態の口金部周辺を示す一部破断側面図である。 図２のＺＺ断面（缶軸に沿った断面）を示す拡大断面図である。 図１ないし図４に示す実施形態の変形例を示す、図２のＺＺ断面に相当する拡大断面図である。 本発明の実施例に対する比較例における図２のＺＺ断面に相当する拡大断面図である。

図１ないし図３は、本発明のボトル缶の一実施形態を示すものであり、図４は、本発明のキャップ付きボトル缶の一実施形態を示すものである。本実施形態のボトル缶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成す缶本体１１を有する。

底部２には、缶軸Ｃ方向の内側（缶本体１１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１１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。

また、外周部３には底部２から缶本体１１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、首部７の上端から外周側に張り出す膨出部８と、雄ネジ部９と、カール部１０とが形成され、首部７よりも上側のこれら膨出部８、雄ネジ部９、カール部１０を含む部分が口金部１２を構成している。

図２は、この口金部１２の周辺を示す拡大側面図である。雄ネジ部９は、カール部１０側から缶軸Ｃ方向から見た平面視において時計回り方向に向かうに従い下端側に向かって螺旋状に螺設されており、ネジ山９ａが缶軸Ｃ方向上側の始端から不完全ネジ部９ｂにおいて徐々に外周側に突出し、ネジ始まり部９ｃにおいてネジ山９ａの左右が略対称なネジとして有効に機能する完全ネジ部９ｄとなる。さらに、雄ネジ部９は、この完全ネジ部９ｄにおいてネジ山９ａが１巻以上（例えば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９ｂとなり、缶軸Ｃ方向下側の終端において膨出部８の上端部に没する。

この膨出部８は、図３に拡大して示すように、缶本体１１の下方に向かうに従い漸次拡径された第１周壁部８ａと、この第１周壁部８ａの下端に繋がり、径方向外方へ凸とされた凸曲面部８ｂと、この凸曲面部８ｂの下端に繋がり、缶本体１１の下方に向かうに従い漸次縮径された第２周壁部８ｃとを備えている。

そして、第１周壁部８ａは、この第１周壁部８ａの缶軸Ｃ方向上側に隣接する雄ネジ部９のネジ谷９ｅと凸曲面部８ｂとの間に、図３に示すように缶軸Ｃに沿った口金部１２の断面において直線状に延びる第１直線部８ｄを膨出部８の全周に亙って有しており、この第１直線部８ｄが前記断面において缶軸Ｃに平行な直線Ｌ１に対してなす傾斜角度θは、雄ネジ部９の最下部を含めて膨出部８の全周に亙って１３．９°以下とされている。ここで、図３は、雄ネジ部９の最下部付近において傾斜角度θが１３．８７３°の場合を示している。

このような傾斜角度θは、膨出部８の凸曲面部８ｂと、第１周壁部８ａの缶軸Ｃ方向上側に隣接する雄ネジ部９のネジ谷９ｅとの間の間隔により周方向に向けて変化してゆき、この間隔が最も小さくなる雄ネジ部９の最下部周辺において最大となる。そして、この最大となる傾斜角度θが、本実施形態では１３．９°以下の１３．８７３°とされている。

また、本実施形態では、前記第２周壁部８ｃも、缶軸Ｃに沿った口金部１２の断面において直線状に延びる第２直線部８ｅを膨出部８の全周に亙って有している。そして、前記断面において、凸曲面部８ｂに外接する缶軸Ｃを中心とした円筒面がなす直線Ｌ２と第２直線部８ｅの延長線Ｌ３との交点Ｐと、第１周壁部８ａの缶軸Ｃ方向上側に隣接する雄ネジ部９のネジ谷９ｅの谷底との間の缶軸Ｃ方向の距離Ｄは、本実施形態では膨出部８の全周に亙って３．９ｍｍ以上とされている。

このようなボトル缶１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アルミニウムまたはアルミニウム合金等の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。次いで、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、底部２に前記ドーム部２ａと環状凸部２ｂが形成された有底円筒体（ＤＩ缶）を成形する。

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、本実施形態では元板厚が０．２８５ｍｍ〜０．３００ｍｍのＪＩＳ Ｈ ４０００におけるＡ３００４または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の範囲のものが用いられる。

また、このカップ状素材から成形される有底円筒体には、外周部に前記缶軸Ｃを中心とした円筒部が形成され、この円筒部の外径は缶本体１１の胴部５の外径と略等しい一定外径である。ただし、この円筒部は、その上端側部分の厚さが０．２２０ｍｍ〜０．２２５ｍｍの範囲である一方で、下端側部分の厚さは０．１１０ｍｍ〜０．１３５ｍｍの範囲であって、上端側部分よりも薄い。

このように成形された有底円筒体は、第１の洗浄工程において洗浄、乾燥され、次いで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。そして、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、円筒部の前記上端側部分の下端側が金型によって縮径されて前記肩部６と首部７が成形される。

次いで、首部７の上端側が拡径工具によって拡径されて前記膨出部８が形成されるとともに、この膨出部８よりもさらに上端側にねじ切り加工が施されて前記雄ネジ部９が形成される。さらに、雄ネジ部９よりも上端側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カール部１０が形成され、図１に示したようなボトル缶１の缶本体１１に成形される。

こうして成形された缶本体１１は、第２の洗浄工程によって洗浄、乾燥された後に、検査工程においてピンホールの有無や外面の異物付着、傷、汚れ、印刷不良等が検査されて飲料工場等に搬送され、飲料等の内容物が充填された後に、図３に示すように開口部４を覆ってカール部１０から雄ネジ部９および膨出部８にかけてキャップ２０が取り付けられて封止され、本発明の一実施形態のキャップ付きボトル缶２１として出荷される。なお、缶本体１１の前記各工程の間や各工程中には、有底円筒体の上端縁を切断するトリミングや、必要に応じて底部の環状凸部２ｂの断面形状を再成形するボトムリフォームが行われる。

キャップ２０は、缶本体１１のカール部１０を覆う天板部２２と、雄ネジ部９を覆う周壁部２３とが一体に形成されてなる。周壁部２３には、雄ネジ部９に螺合する雌ネジ部２４が形成されて螺着されるとともに、この雌ネジ部２４よりも下側の周壁部２３の下端縁が膨出部８の第２周壁部８ｃに巻締められている。また、キャップ２０の天板部２２と口金部１２との間には、シール部材（シーリングライナー）２６が配されている。このように、缶本体１１に形成された雄ネジ部９と、キャップ２０に形成された雌ネジ部２４によって、キャップ２０の開栓後も、キャップ２０の再閉栓（リシール）が自在にされる。

このように構成されたボトル缶１およびキャップ付きボトル缶２１によれば、膨出部８の第１周壁部８ａが、この第１周壁部８ａの缶軸Ｃ方向上側に隣接する雄ネジ部９のネジ谷９ｅと凸曲面部８ｂとの間に、缶軸Ｃに沿った口金部１２の断面において直線状に延びる第１直線部８ｄを膨出部８の全周に亙って有しており、この第１直線部８ｄが断面において缶軸Ｃに平行な直線Ｌ１に対してなす傾斜角度θは、膨出部８の全周に亙って１３．９°以下であって、すなわち缶軸Ｃと平行に近い角度とされている。

このため、口金部１２の成形時に缶軸Ｃ方向に作用する応力に対する強度を膨出部８の全周に亙って向上させることができるので、口金部１２を含めてボトル缶１の缶本体１１が薄肉化しても、雄ネジ部９の最下部を起点として膨出部８が座屈するのを防止することができる。従って、このような膨出部８の座屈による口金部１２の変形によって雄ネジ部９とキャップ２０の雌ネジ部２４との摩擦抵抗が増大し、上述したキャップ２０のリシールの際に要するトルクが大きくなって再閉栓し難くなるのを防ぐことができる。

ここで、このような膨出部８の缶軸Ｃ方向に作用する応力に対する強度を一層確実に向上させるには、前記傾斜角度θは１０°以下であるのが望ましい。図５に示したのは、この傾斜角度θが７．８５°の場合であり、図４に示した１３．８７３°の場合よりも第１直線部８ｄが缶軸Ｃに平行に近く、口金部１２の成形時に缶軸Ｃ方向に作用する応力に対する強度を一層向上させて、膨出部８の座屈による口金部１２の変形をさらに確実に防止することができる。

これらの実施形態に対して、図６は、後述する本発明の実施例に対する比較例において傾斜角度θが２２．８６６°の場合であり、説明のために実施形態と相当する部分には同一の符号を配してあるが、第１直線部８ｄが缶軸Ｃに平行な直線Ｌ１に対して大きく傾斜しているので、缶軸Ｃ方向に作用する応力によって膨出部８に座屈が発生し易いことが分かる。なお、前記傾斜角度θの下限値は０°よりも大きければよいが、実際には７．１°程度までとされるのが望ましい。

さらに、本実施形態では、膨出部８の第２周壁部８ｃも、缶軸Ｃに沿った口金部１２の断面において直線状に延びる第２直線部８ｅを膨出部８の全周に亙って有しており、前記断面において、凸曲面部８ｂに外接する缶軸Ｃを中心とした円筒面がなす直線Ｌ２と第２直線部８ｅとの交点Ｐと、第１周壁部８ａの缶軸Ｃ方向上側に隣接する雄ネジ部９のネジ谷９ｅの谷底との間の缶軸Ｃ方向の距離Ｄが、やはり膨出部８の全周に亙って３．９ｍｍ以上とされている。

これに伴い、上述のように缶軸Ｃに平行に近い傾斜角度θの膨出部８における第１直線部８ｄの缶軸Ｃ方向の長さも長く確保することができるので、缶軸Ｃ方向に作用する応力に対する強度をさらに一層確実に向上させることができる。ただし、この距離Ｄが長くなりすぎると、下端縁が膨出部８の第２周壁部８ｃに巻締められるキャップ２０の周壁部２３の缶軸Ｃ方向の長さも長くなり、キャップ付きボトル缶２１としての軽量化を損ねることになるので、距離Ｄは７．０ｍｍ程度までとされるのが望ましい。

以下、本発明の実施例を挙げて、本発明の効果について実証する。本実施例では、前記の実施形態に基づき、膨出部８の第１直線部８ｄが缶軸Ｃに沿った断面において缶軸Ｃに平行な直線Ｌ１に対してなす傾斜角度θが膨出部８の全周に亙って１３．９°以下のボトル缶１を５種、それぞれ１０缶ずつ成形し、キャップ２０をキャッピングしてキャップ付きボトル缶２１を製造した。

また、この実施例に対する比較例として、最大の傾斜角度が１３．９°よりも大きなボトル缶を５種、それぞれ１０缶ずつ成形し、同じくキャップ２０をキャッピングしてキャップ付きボトル缶を製造した。これらを、傾斜角度が大きいものからそれぞれ実施例１〜５、比較例１〜５として、最大の傾斜角度の大きいものから順に、最大の傾斜角度および最短の前記距離Ｄとともに表１に示す。そして、これら実施例１〜５と比較例１〜５のキャップ付きボトル缶について、キャップを一旦開栓してから再び口金部１２にねじ込んでリシールする際のリシールトルクを測定し、リシール性を確認して評価した。

なお、これら実施例１〜５と比較例１〜５のボトル缶は、充填される飲料等の内容量が３１０ｍｌ用のものであって、底部２から開口部４までの缶軸Ｃ方向の缶高さが１３２．６ｍｍ、胴部５の直径が約６６ｍｍ、雄ネジ部９の外径が３７ｍｍ、雄ネジ部９のネジ山９ａの高さが０．７２ｍｍ、膨出部８の外径は３７．８ｍｍであった。

また、キャッピングの際には、口金部１２に天板部と周壁部を有する有底筒状のキャップ成形体を被せて、９００Ｎ〜１０００Ｎの缶軸Ｃ方向の垂直荷重（トッププレッシャー）を加えることにより天板部外周を絞り加工して段部を成形するとともに、缶軸Ｃに対する径方向内周側に１２０Ｎ〜１４０Ｎのスレッドローラー先端荷重で周壁部にスレッドローラーにより雄ネジ部９に倣うように雌ネジ部２４を成形し、さらに同じく缶軸Ｃに対する径方向内周側に９０Ｎ〜１１０Ｎのスカートローラー先端荷重で周壁部の下端縁をスカートローラーによって膨出部８の第２周壁部８ｃに巻き締め（裾締め）した。

そして、リシール性については、こうしてキャッピングされて口金部１２に取り付けられたキャップを一旦開栓してから再び口金部１２にねじ込んで、元の位置よりも手前に３０°まで戻してリシールしたときに要した最大リシールトルクを測定し、この最大リシールトルクが１０缶中で１０Ｎ・ｃｍ以上となった缶数を表１に記載するとともに、評価としては１０缶中で最大リシールトルクが１０Ｎ・ｃｍ以上となった缶数が０缶であった場合を丸印、１缶だけであった場合を三角印、２缶以上であった場合をバツ印とした。

この表１の結果より、最大の傾斜角度が１３．９°よりも大きい比較例１〜５のキャップ付きボトル缶では、キャッピングの際の缶軸Ｃ方向の成形荷重によって膨出部に座屈が生じて口金部１２が変形し、缶本体の雄ネジ部とキャップの雌ネジ部との摩擦抵抗が増大することにより、１０Ｎ・ｃｍ以上のリシールトルクを要する缶が１０缶中で２缶以上となった。これに対して、実施例１〜５のキャップ付きボトル缶では、１０Ｎ・ｃｍ以上のリシールトルクを要する缶が１０缶中で２缶を越えることはなく、特に傾斜角度が１０°以下の実施例４、５と、実施例２では１０Ｎ・ｃｍ以上のリシールトルクを要する缶は無かった。

１ ボトル缶
２ 底部
３ 外周部
４ 開口部
５ 胴部
６ 肩部
７ 首部
８ 膨出部
８ａ 第１周壁部
８ｂ 凸曲面部
８ｃ 第２周壁部
８ｄ 第１直線部
８ｅ 第２直線部
９ 雄ネジ部
９ｅ 第１周壁部８ａの缶軸Ｃ方向上側に隣接する雄ネジ部９のネジ谷
１０ カール部
１１ 缶本体
１２ 口金部
２０ キャップ
２１ キャップ付きボトル缶
２４ 雌ネジ部
Ｃ 缶軸
Ｌ１ 缶軸Ｃに沿った断面における缶軸Ｃに平行な直線
Ｌ２ 缶軸Ｃに沿った断面において凸曲面部８ｂに外接する缶軸Ｃを中心とした円筒面がなす直線
Ｌ３ 缶軸Ｃに沿った断面における第２直線部８ｅの延長線
Ｐ 直線Ｌ２と延長線Ｌ３との交点
Ｄ 缶軸Ｃに沿った断面における交点Ｐと、第１周壁部８ａの缶軸Ｃ方向上側に隣接する雄ネジ部９のネジ谷９ｅの谷底との間の缶軸Ｃ方向の距離
θ 第１直線部８ｄが缶軸Ｃに沿った断面において直線Ｌ１に対してなす傾斜角度

Claims (4)

1. 口金部にキャップが螺着される構成とされたボトル缶であって、
   前記口金部は、缶軸方向上側の始端および缶軸方向下側の終端の間で螺設された雄ネジ部と、
   この雄ネジ部の缶軸方向下端に連設されるとともに、下方に向かうに従い漸次拡径された第１周壁部、および該第１周壁部の下端に径方向外方へ凸とされた凸曲面部を介して連設されるとともに、下方に向かうに従い漸次縮径された第２周壁部を有する膨出部とを備え、
   前記第１周壁部は、この第１周壁部の缶軸方向上側に隣接する前記雄ネジ部のネジ谷と前記凸曲面部との間に、前記缶軸に沿った前記口金部の断面において直線状に延びる第１直線部を前記膨出部の全周に亙って有し、
   この第１直線部が前記断面において前記缶軸に平行な直線に対してなす傾斜角度が、前記膨出部の全周に亙って１３．９°以下であることを特徴とするボトル缶。
2. 前記傾斜角度は、前記膨出部の全周に亙って１０°以下であることを特徴とする請求項１に記載のボトル缶。
3. 前記第２周壁部は、前記缶軸に沿った前記口金部の断面において直線状に延びる第２直線部を前記膨出部の全周に亙って有し、
   前記断面において、前記凸曲面部に外接する缶軸を中心とした円筒面がなす直線と前記第２直線部との交点と、前記第１周壁部の缶軸方向上側に隣接する前記雄ネジ部のネジ谷の谷底との間の缶軸方向の距離が、前記膨出部の全周に亙って３．９ｍｍ以上であ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。
4. 請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のボトル缶と、前記雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が形成された有底筒状のキャップとを備えたことを特徴とするキャップ付きボトル缶。

Images