JP2019131265A - Bottle can and method of producing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャップが密封される開口端部にカール部を有するボトル缶及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a bottle can having a curled portion at an open end where a cap is sealed and a method for manufacturing the same.
飲料等の内容物が充填される容器として、ボトル形状の缶(ボトル缶)の開口端部に形成したカール部に、金属製キャップ(キャップ)のライナを圧接し、カール部の下方に形成したねじ部にキャップを螺合した容器が知られている。この種のボトル缶は、キャップとの良好な密封性を確保するために、その口部に形成されるねじ部及びカール部の形状が重要である。 As a container filled with contents such as beverages, a metal cap (cap) liner was pressed against the curled portion formed at the open end of a bottle-shaped can (bottle can), and formed below the curled portion. A container in which a cap is screwed onto a threaded portion is known. In this type of bottle can, in order to ensure good sealing performance with the cap, the shape of the screw part and the curl part formed at the mouth part is important.
例えば、特許文献1に開示のねじ付金属缶は、キャップを螺合したとき、キャップ天面のパッキン(ライナ)に食い込んで密閉できるように、口部の上端に形成されたカール部の外周面に、平面部を形成するための潰し加工を施している。この潰し加工により、カール部の頂部は、上方に向けて若干の凸状となる円弧面に形成される。このねじ付金属缶は、パッキンとカール部との密着性を堅固とすることにより、密封性の向上を図っている。 For example, the threaded metal can disclosed in Patent Document 1 has an outer peripheral surface of a curl portion formed at the upper end of the mouth so that when the cap is screwed, the cap can be sealed by biting into a packing (liner) on the top surface of the cap. The crushing process for forming a plane part is given. By this crushing process, the top portion of the curled portion is formed into an arc surface that is slightly convex upward. This threaded metal can improves the sealing performance by solidifying the adhesion between the packing and the curled portion.
一方、特許文献2では、開口部の切断端部から所定の長さの部分を外側に一部分ずつ順次に二重以上に折り畳み加工するようにして切断端部を巻き込んだ外巻きのカール部を成形している。この折り畳み加工により、金属板が幅方向で三重に重なった状態でカール部の全体が幅方向で押し潰された状態に成形されている。 On the other hand, in Patent Document 2, a curled portion of an outer winding in which a cut end portion is wound is formed by folding a portion of a predetermined length from the cut end portion of the opening portion one by one to the outside in order. doing. By this folding process, the entire curl portion is formed in a state of being crushed in the width direction in a state where the metal plates are overlapped in the width direction.
これらの技術に対して、特許文献3は、カール潰し加工を施すことなく、カール部の幅がカール部の高さよりも小さくなるように、縦断面で縦長の長円形に形成することにより、開栓性を悪化させることなく、密封性を向上させている。この特許文献3のカール部では、カール部内側面の上部からカール部の頂部に至る部分での曲率半径R1は約0.9mm、カール部の頂部の部分での曲率半径R2は約0.5mm、カール部の頂部から下方外方にカールしてカール部の最大外径部に至る部分での曲率半径R3は約0.9mm、カール部の最大外径部の部分での曲率半径R4は約0.5mm、カール部の最大外径部から下方内方にカールしてカール部の先端に至る部分での 曲率半径R5は約0.9mmとなっている。 In contrast to these technologies, Patent Document 3 discloses that the curled portion is formed into a vertically long oval shape in a longitudinal section so that the width of the curled portion is smaller than the height of the curled portion without performing curl crushing. The sealing performance is improved without deteriorating the plug performance. In the curled part of Patent Document 3, the radius of curvature R1 in the part from the upper part of the inner side surface of the curled part to the top of the curled part is about 0.9 mm, the radius of curvature R2 in the top part of the curled part is about 0.5 mm, The radius of curvature R3 in the portion that curls downward from the top of the curled portion to the maximum outer diameter portion of the curled portion is about 0.9 mm, and the radius of curvature R4 in the portion of the maximum outer diameter portion of the curled portion is about 0. The radius of curvature R5 at the portion that curls inward and downward from the maximum outer diameter portion of the curled portion to the tip of the curled portion is about 0.9 mm.
また、特許文献4には、上端開口縁に沿ってリング状に形成される外巻きのカール部について、その外径を2.5mmにすることが記載されている。 Patent Document 4 describes that the outer diameter of an outer curl portion formed in a ring shape along the upper opening edge is 2.5 mm.
しかしながら、特許文献1のボトル缶は、高い密封性を有するが、カール部を潰し加工によって激しく潰すので、塗料のダメージが大きい。このため、ボトル缶の内面塗装に用いられる塗料の選択肢が限られる。塗料の選択によっては、塗料ダメージによる歩留まりの低下がありえる。 However, although the bottle can of patent document 1 has high sealing performance, since a curl part is crushed hard by crushing processing, the damage of a coating material is large. For this reason, the choice of the coating material used for the inner surface coating of a bottle can is limited. Depending on the choice of paint, the yield may be reduced due to paint damage.
また、特許文献2の折り畳み成形では、加工が厳しくカール部に割れが生じやすい。また、天頂部が尖った形状となるので、密封性にも問題がある。さらに、三重に折り畳むので、多くの材料を使用することになり、ボトル缶の軽量化にも不向きである。 Further, in the folding molding of Patent Document 2, processing is severe and cracks are likely to occur in the curled portion. In addition, since the zenith portion has a sharp shape, there is a problem in sealing performance. Furthermore, since it folds in triple, many materials are used, and it is unsuitable for the weight reduction of a bottle can.
特許文献3のボトル缶は、カール部の頂部から下方外方にカールしてカール部の最大外径部に至る部分(外側連結湾曲部)の曲率半径R3が0.9mmと大きいので、サイドシール性が悪く密封性に難がある。カール部の最大外径部の部分での曲率半径R4が小さいが、クサビ効果を得るためには、最大外径部が天面から離れすぎるため、キャップの絞り量が大きくなり、ボトル缶の軽量化に不向きである。 The bottle can of Patent Document 3 has a large radius of curvature R3 of 0.9 mm from the top (curved portion) of the curled portion that curls outwardly from the top of the curled portion to the maximum outer diameter portion. Poor and difficult to seal. The radius of curvature R4 at the curled portion at the maximum outer diameter is small, but in order to obtain a wedge effect, the maximum outer diameter is too far from the top surface, so the cap squeezing amount becomes large and the bottle can lighter Unsuitable for conversion.
特許文献4に記載のカール部は、直径2.5mmであり、曲率半径が1.25mmと大きいので、密封性に難がある。また、カール部が変形しやすい。
このため、密封性が高く、缶内面塗料の損傷が少なく、軽量化可能なカール形状が必要とされている。
The curled portion described in Patent Document 4 has a diameter of 2.5 mm and a radius of curvature as large as 1.25 mm, and thus has a difficulty in sealing performance. Further, the curled portion is easily deformed.
Therefore, there is a need for a curl shape that has high sealing performance, little damage to the inner paint of the can, and can be reduced in weight.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、密封性が高いだけでなく、缶内面塗料の損傷が少なく、成形時にカール部に割れが発生することも少なく、またカール部が変形しにくく、かつ軽量化可能なカール部を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. Not only is the sealing performance high, but the paint on the inner surface of the can is less damaged, the curl is less likely to crack during molding, and the curl is deformed. It is an object of the present invention to provide a curled portion that is difficult to reduce and can be reduced in weight.
本発明のボトル缶は、開口端部が外側に折り返されて形成されたカール部を有するボトル缶であって、缶軸を通る缶軸方向に沿う縦断面において、前記カール部が、内側連結湾曲部と上端湾曲部と外側連結湾曲部と外側湾曲部とがこの順に内側から外側に向かって配置され、前記カール部の缶軸方向に沿う高さをTmm、半径方向に沿う幅をWmmとすると、その比W/Tが0.8以上1.0以下であり、前記外側連結湾曲部の曲率半径が0.5mm以上0.8mm以下である。 The bottle can of the present invention is a bottle can having a curled portion formed by folding the opening end portion outward, and the curled portion has an inner connecting curve in a longitudinal section along the can axis direction passing through the can axis. Part, upper end curved part, outer connecting curved part, and outer curved part are arranged from the inside toward the outside in this order, and the height along the can axis direction of the curl part is Tmm, and the width along the radial direction is Wmm. The ratio W / T is 0.8 or more and 1.0 or less, and the radius of curvature of the outer connecting curved portion is 0.5 mm or more and 0.8 mm or less.
カール部の幅と高さの比W/Tが0.8以上1.0以下で円形に近いカール部となる。また、外側連結湾曲部の曲率半径を0.5mm以上0.8mm以下として、カール部を小さく形成できるようにしたので、強い潰し加工をしなくても、ライナへの食い込みがよく、かつカール部の下端部付近まで密接できて、ライナとの密接範囲が大きく、密封性のよいボトル缶を得ることができる。また、強い潰し加工をしなくてもよいので、カール部の成形時の内面塗料の損傷を防止でき、缶内面塗料の選択が広くなり、様々な内容物への対応が可能となる。 The curled portion has a width / height ratio W / T of 0.8 or more and 1.0 or less, resulting in a curled portion that is nearly circular. In addition, since the radius of curvature of the outer connecting curved portion is 0.5 mm or more and 0.8 mm or less so that the curled portion can be formed small, the curling portion can be easily bitten without the need for strong crushing. It is possible to obtain a bottle can that can be in close contact with the vicinity of the lower end portion thereof, has a large intimate range with the liner, and has good sealing performance. Further, since it is not necessary to perform a strong crushing process, damage to the inner surface paint during molding of the curled portion can be prevented, the selection of the can inner surface paint becomes wide, and it becomes possible to deal with various contents.
この場合、W/Tが0.8未満では、カール部の缶軸方向に沿う縦断面が縦長で半径方向に押しつぶされたような形状になるため、上端湾曲部の加工が厳しくなって割れ等が生じるおそれがある。W/Tが1.0を超えると、カール部の縦断面が逆に横長形状となって上端湾曲部及び外側連結湾曲部の曲率半径が大きくなるため、キャップのライナへの食い込みが弱くなり、密封性を損なうおそれがある。外側連結湾曲部の曲率半径は、0.5mm未満では割れが生じるおそれがあり、0.8mmを超えると、密封性が劣る。 In this case, if W / T is less than 0.8, the longitudinal cross section along the can axis direction of the curled portion becomes a shape that is vertically long and crushed in the radial direction. May occur. When W / T exceeds 1.0, the longitudinal cross section of the curled portion is conversely elongated and the curvature radius of the upper end curved portion and the outer connecting curved portion is increased, so that the cap bites into the liner becomes weaker, There is a risk of impairing the sealing performance. If the radius of curvature of the outer connecting curved portion is less than 0.5 mm, cracks may occur, and if it exceeds 0.8 mm, the sealing performance is poor.
本発明のボトル缶の好ましい実施態様として、前記カール部は、前記高さTが、1.2mm以上1.7mm以下、前記幅Wが1.2mm以上1.6mm以下、前記内側連結湾曲部の曲率半径が0.4mm以上0.7mm以下、前記上端湾曲部の曲率半径が0.7mm以上1.2mm以下であるとよい。 As a preferred embodiment of the bottle can of the present invention, the curled portion has a height T of 1.2 mm to 1.7 mm, a width W of 1.2 mm to 1.6 mm, and the inner connecting curved portion. The curvature radius may be 0.4 mm or more and 0.7 mm or less, and the curvature radius of the upper-end curved portion may be 0.7 mm or more and 1.2 mm or less.
カール部が小さく、上端湾曲部の曲率半径も小さいので、キャップのライナへの食い込みがさらによくなり、密封性が高い。また、小さいカール部により変形強度も大きく、安定した密封性を維持することができる。さらに、ボトル缶の軽量化も図ることができる。 Since the curled portion is small and the radius of curvature of the upper end curved portion is also small, the cap bites more into the liner and the sealing performance is high. In addition, the small curled portion has a large deformation strength, and a stable sealing performance can be maintained. Further, the weight of the bottle can can be reduced.
本発明のボトル缶の好ましい実施態様として、前記カール部の最大外径となる位置に、前記外側連結湾曲部と前記外側湾曲部との接続部により半径方向外方に凸となる外側突出部が形成されているとよい。 As a preferred embodiment of the bottle can of the present invention, an outer protrusion that protrudes radially outward by a connecting portion between the outer connecting curved portion and the outer curved portion is provided at a position where the curled portion has the maximum outer diameter. It is good to be formed.
小さいカール部と相俟って、最大外径部が天面から比較的近い位置に配置されるので、くさび効果も有効に発揮させることができる。
この場合、本発明のボトル缶の好ましい実施態様としては、前記外側突出部の曲率半径は0.2mm以上0.5mm以下であるとよい。
Combined with the small curled portion, the maximum outer diameter portion is disposed at a position relatively close to the top surface, so that the wedge effect can be effectively exhibited.
In this case, as a preferred embodiment of the bottle can of the present invention, the radius of curvature of the outer protrusion is preferably 0.2 mm or more and 0.5 mm or less.
本発明のボトル缶の好ましい実施態様として、前記外側湾曲部は、前記外側突出部から缶軸方向の下方に向かうにしたがって漸次缶軸に接近する方向に傾斜しており、その缶軸に対する傾斜角度は10°以上30°以下であり、且つ前記カール部の天面から前記外側突出部の最大外径位置までの高さは、前記カール部の高さTに対して、0.30以上0.45以下の比率であるとよい。 As a preferred embodiment of the bottle can of the present invention, the outer curved portion is inclined in a direction gradually approaching the can axis as it goes downward in the can axis direction from the outer protrusion, and an inclination angle with respect to the can axis Is 10 ° or more and 30 ° or less, and the height from the top surface of the curled portion to the maximum outer diameter position of the outer protruding portion is 0.30 or more and 0.00 with respect to the height T of the curled portion. The ratio is preferably 45 or less.
キャップのライナは、内側連結湾曲部から上端湾曲部及び外側連結湾曲部までの広い範囲で密接し、また、内圧上昇によるライナの持ち上がりが規制され、カール部へのライナの密着状態が維持される。このため、密封性を良好に維持することができる。
この場合、本発明のボトル缶の好ましい実施態様としては、前記外側湾曲部の曲率半径は1.5mm以上2.0mm以下であるとよい。
The liner of the cap is in close contact with a wide range from the inner connecting curved portion to the upper end curved portion and the outer connecting curved portion, and the lifting of the liner due to an increase in internal pressure is restricted, and the liner is kept in close contact with the curled portion. . For this reason, the sealing performance can be maintained satisfactorily.
In this case, as a preferred embodiment of the bottle can of the present invention, the radius of curvature of the outer curved portion may be 1.5 mm or more and 2.0 mm or less.
本発明のボトル缶の好ましい実施態様として、前記外側湾曲部の厚みが0.320mm以上0.355mm以下であるとよい。
カール部の厚みを小さくすることができるので、カール部を成形する前の缶体の肉厚を薄くすることができ、軽量化を図ることができる。
As a preferred embodiment of the bottle can of the present invention, the outer curved portion may have a thickness of 0.320 mm or more and 0.355 mm or less.
Since the thickness of the curled portion can be reduced, the thickness of the can body before the curled portion is formed can be reduced, and the weight can be reduced.
本発明のボトル缶の製造方法は、板厚が0.300mm以上0.385mm以下のアルミニウム合金板から絞りしごき加工により有底円筒状のDI缶を成形するDI工程と、該DI工程の後に前記DI缶の開口部を縮径するボトルネッキング工程と、該ボトルネッキング工程により縮径された小径部にねじ部及びカール部を形成する口部成形工程とを備え、前記DI工程では、前記DI缶の胴体における開口部側の厚肉部の厚みを0.180mm以上0.230mm以下とするとともに、前記胴体における底部側の薄肉部の厚みを0.115mm以上0.130mm以下とするとよい。 The bottle can manufacturing method of the present invention includes a DI step of forming a bottomed cylindrical DI can from an aluminum alloy plate having a plate thickness of 0.300 mm to 0.385 mm by squeezing and ironing, and the DI step after the DI step. A bottle necking step for reducing the diameter of the opening of the DI can, and a mouth forming step for forming a screw portion and a curl portion in the small diameter portion reduced in diameter by the bottle necking step. In the DI step, the DI can The thickness of the thick part on the opening side of the body of the body is 0.180 mm or more and 0.230 mm or less, and the thickness of the thin part on the bottom side of the body is 0.115 mm or more and 0.130 mm or less.
DI缶における胴体の開口部側の厚肉部(いわゆるフランジ部)の厚み及び底部側の薄肉部(いわゆるウォール部)の厚みをそれぞれ小さくし、元板厚の小さいアルミニウム合金板を用いているので、ボトル缶を軽量化することができる。そして、その板厚が小さいので、小さいカール部を割れ等を生じることなく、良好に成形することができる。 Because the thickness of the thick part (so-called flange part) on the opening side of the body and the thickness of the thin part (so-called wall part) on the bottom side of the DI can are reduced, and an aluminum alloy plate with a small original plate thickness is used. The bottle can can be reduced in weight. And since the plate | board thickness is small, a small curl part can be shape | molded favorably, without producing a crack etc.
本発明に係るボトル缶によれば、密封性が高く、缶内面塗料の損傷が少なく、成形時にカール部に割れが発生することが少なく、カール部が変形しにくく、かつ軽量化可能なカール部を得ることができる。 According to the bottle can according to the present invention, the curl portion having high sealing performance, little damage to the paint on the inner surface of the can, less occurrence of cracks in the curl portion during molding, the curl portion is hardly deformed, and can be reduced in weight. Can be obtained.
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
ボトル缶10は、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、有底円筒状の胴部11と、胴部11の上端で半径方向内方に屈曲するように縮径された肩部12と、肩部12から缶軸方向の上方に向けて漸次縮径するテーパ筒部13と、テーパ筒部13の上端に連続する口部14とにより形成されている。また、口部14は、テーパ筒部13の上端に首部15aを介して形成された膨出部15と、膨出部15の上端に連続するねじ部16と、ねじ部16の上端から上方に向かうにしたがって漸次縮径する縮径部17と、縮径部17の上端で開口端部を半径方向外側に折り返した状態に形成したカール部18とを有している。そして、この口部14に、キャップ材3が被せられ、キャップ材3の天板部31内面のライナ40がカール部18に圧接され、ねじ部16に沿ってキャップ材3の円筒状のスカート部33がねじ加工され、そのスカート部33の下端部が膨出部15に係止されることにより、キャップ30が成形され、口部14が密封される。以下の説明においては、図1に示す向きで上下方向を定めるものとする。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The bottle can 10 is made of a thin metal plate of an aluminum alloy, and as shown in FIG. 1, a bottomed
ボトル缶10のカール部18は、その缶軸方向下方位置でねじ部16の上方に形成されている縮径部17に連続して形成されており、図2に示すように、缶軸Cを通り缶軸方向に沿う縦断面において、縮径部17の上端に連続し、缶軸方向の斜め下方から半径方向内方に向けて屈曲し半径方向内方に凸となるように湾曲する内側湾曲部21と、内側湾曲部21の上端に連続し、半径方向内方から缶軸方向の斜め上方に向けて凸となるように湾曲した内側連結湾曲部22と、内側連結湾曲部22の上端に連続し、半径方向内方から半径方向外方に向けて折り返されるように、缶軸方向の上方に向けて凸となる上端湾曲部23と、上端湾曲部23の外周端に連続し、半径方向外方で缶軸方向の斜め上方に向けて凸となるように湾曲した外側連結湾曲部24と、外側連結湾曲部24の下端に連続し、半径方向外方で缶軸方向の斜め下方に向けて凸となる外側湾曲部25とが、この順に内側から外側に向けて形成されている。上端湾曲部23は、カール部18の天面を構成しており、缶軸方向と直交する方向(半径方向)の幅(図2にXで示す範囲)が周方向に一定に形成され、その幅方向のほぼ中央位置がカール部18の最上端に配置される。
The curled
この場合、各接続部、つまり、縮径部17の上端と内側湾曲部21の下端との接続部、内側湾曲部21の上端と内側連結湾曲部22の下端との接続部、内側連結湾曲部22の上端と上端湾曲部23の内周端との接続部、上端湾曲部23の外周端と外側連結湾曲部24の上端との接続部、外側連結湾曲部24の下端と外側湾曲部25の上端との接続部は、いずれも滑らかな曲面で連続している。
また、外側連結湾曲部24の下端と外側湾曲部25の上端との間の接続部は、半径方向外方に凸となるように突出しており、外側突出部26を構成している。この外側突出部26は、外側連結湾曲部24の下端と外側湾曲部25の上端との間を滑らかに接続する部分であるため、わずかな範囲で湾曲しており、缶軸方向に沿う幅が一定に形成され、缶軸方向のほぼ中央位置が半径方向外方に最も突出している。その半径方向外方に最も突出している突出端(外周端)の位置が、カール部18の最外径となる位置である。
In this case, each connecting portion, that is, a connecting portion between the upper end of the reduced
Further, the connecting portion between the lower end of the outer connecting
そして、カール部18の缶軸方向に沿う高さ(上端湾曲部23の天面から外側湾曲部25の下端までの高さ)をTmm、カール部18の半径方向に沿う幅(内側連結湾曲部22の内周端から外側突出部26の外周端までの半径方向の距離)をWmmとすると、高さTが、1.2mm以上1.7mm以下、幅Wが1.2mm以上1.6mm以下であり、その比W/Tが0.8以上1.0以下に形成されている。したがって、全体として円形に近い縦断面形状をしている。
The height along the can axis direction of the curled portion 18 (the height from the top surface of the upper end curved
各部の曲率半径は、カール部18の外面の曲率半径で、内側から順に、内側湾曲部21の曲率半径r0が1.2mm以上2.3mm以下、内側連結湾曲部22の曲率半径r1が0.4mm以上0.7mm以下、上端湾曲部23の曲率半径r2が0.7mm以上1.2mm以下、外側連結湾曲部24の曲率半径r3が0.5mm以上0.8mm以下、外側湾曲部25の曲率半径r4は1.5mm以上2.0mm以下である。また、外側突出部26の曲率半径r5は0.2mm以上0.5mm以下である。
また、外側湾曲部25は、全体としては外側突出部26から缶軸方向の下方に向かうにしたがって漸次缶軸Cに接近する方向(半径方向内方)に向けて傾斜しており、その缶軸Cに対する傾斜角度θは10°以上30°以下に設定される。この外側湾曲部25の傾斜角度θは、外側湾曲部25の長さが短いので、その長さ方向の中間位置における接線と缶軸Cとのなす角度として設定すればよい。
The radius of curvature of each portion is the radius of curvature of the outer surface of the curled
Further, as a whole, the outer
また、外側突出部26の曲率半径r5は0.2mm以上0.5mm以下であり、カール部18の天面から外側突出部26の最外径位置までの高さYは、カール部18の高さTに対して、0.30以上0.45以下の比率となるように設定される。
また、外側湾曲部25の厚みtcは0.320mm以上0.355mm以下である。なお、外側湾曲部25以外のカール部18を構成している内側湾曲部21、内側連結湾曲部22、上端湾曲部23、外側連結湾曲部24も、その厚みは0.320mm以上0.355m以下の範囲内である。
Further, the radius of curvature r5 of the outer protruding
Further, the thickness tc of the outer
このボトル缶10のカール部18以外の部分の寸法についても記載しておくと、成形前の元板厚t0が0.300mm以上0.380mm以下のアルミニウム合金板により、胴部11の底部20側の薄肉部11a(後述するDI缶の薄肉部53aであり、いわゆるウォール部)の厚みt1が0.115mm以上0.130mm以下とされ、胴部11の外径が64.24mm以上68.24mm以下である。また、ねじ部16の外径は30.4mm以上34.3mm以下である。
If the dimensions of the bottle can 10 other than the curled
一方、キャップ30は、アルミニウム又はアルミニウム合金の薄板金属からなり、ボトル缶10の口部14に装着される前の形状のキャップ材3では、円板状の天板部31と、天板部31の外周縁から垂直下方に延びるスカート部33と、天板部31の内面に設けられたライナ40とを有している。また、スカート部33には、その上部の天板部31に近い位置に、開栓時に手に摩擦力を付与するナール凹部34と、開封時に内圧を開放するためのベントホール35とが周方向に複数ずつ形成され、ベントホール35の上側片が半径方向内方に押し込まれた状態に形成されることで、この上側片と天板部31との間にライナ40が配置され、抜け止めされる。
スカート部33の下端部には、周方向に断続的にスリット36が形成されており、このスリット36を介してスカート部33が筒上部33aと筒下部33bとに分けられるとともに、スリット36の間に形成される複数のブリッジ37によって、筒上部33aと筒下部33bとが連結した形状とされる。
On the other hand, the
A
ライナ40は、全体が合成樹脂で円盤状に形成され、キャップ材3に対して回転自由に設置される。具体的には、ライナ40は、エラストマー樹脂等で形成されてシール機能を有する密封層41と、その密封層41よりも高い硬度を有し、ポリプロピレン等で形成されてキャップ材3の天板部31と摺動可能な摺動層42との積層構造とされる。密封層41は、摺動層42よりも外径が小さく、外周部には厚肉のシール部43が環状に形成される。シール部43はボトル缶10のカール部18に密着する部分である。
The
次に、ボトル缶10の製造方法について説明する。このボトル缶10は、板厚t0が0.300mm以上0.285mm以下のアルミニウム合金板から絞りしごき加工により有底円筒状のDI缶を成形するDI工程と、該DI工程の後にDI缶の開口部を縮径するボトルネッキング工程と、該ボトルネッキング工程により縮径された小径部にねじ部及びカール部を形成する口部成形工程とを備えている。
これら工程を順に説明する。
Next, the manufacturing method of the bottle can 10 is demonstrated. The bottle can 10 includes a DI process for forming a bottomed cylindrical DI can by drawing and ironing from an aluminum alloy plate having a thickness t0 of 0.300 mm to 0.285 mm, and an opening of the DI can after the DI process. A bottle necking step for reducing the diameter of the portion, and a mouth forming step for forming a screw portion and a curl portion in the small diameter portion reduced in diameter by the bottle necking step.
These steps will be described in order.
<DI工程>
まず、アルミニウム板材を打ち抜いて絞り加工することにより、図5(a)に示すように比較的大径で浅いカップ51を成形する(カップ成形工程)。次いで、このカップ51に外径の小さい金型を用いてDIプレス機で再度の絞り加工及びしごき加工(DI加工)を加えて、所定高さの有底円筒体を成形し、その上端をトリミングにより切り揃えることにより、図5(b)に示すDI缶52が作製される。
<DI process>
First, the aluminum plate material is punched and drawn to form a
このDI工程により得られるDI缶52は、その底部20は最終のボトル缶10としての底部20の形状に成形され、胴体53は円筒状に形成される。このDI缶52の胴体53は、その開口端部から所定高さまでの部分は厚肉に形成され、それより下方の底部20付近は薄肉に形成される。開口端部付近の厚肉部53bをフランジ部と称し、底部20側の薄肉部53aをウォール部と称している。
The DI can 52 obtained by this DI process has its bottom 20 shaped into the shape of the bottom 20 as the final bottle can 10, and the
このDI工程では、胴体53の厚肉部53bの厚みt2を0.180mm以上0.230mm以下とするとともに、底部側(底部19から開口部に向けて所定高さまで)の薄肉部53aの厚みt1を0.115mm以上0.130mm以下とするとよい。また、これら厚肉部53bと薄肉部53aとの厚み方向の段差(厚みt1と厚みt2との差(t1−t2))が0.100mm以下であるとよい。
薄肉部53aの厚みt1が0.115mmを下回ると、後述のボトルネッキング工程において缶本体に座屈が生じるおそれがある。また、厚肉部53bの厚みt2が0.180mmを下回ると、飲料等の充填後のキャッピング工程においてキャップを取り付ける際にボトル缶10の口部14に座屈や変形を生じるおそれがあり、開栓後のリシール時のトルクが増大するおそれがある。さらに、薄肉部53aの厚みt1が0.130mmを上回ったり、厚肉部53bの厚みt2が0.230mmを上回ったりすると、上述のような薄い元板厚t0の金属板から成形される有底円筒体において必要な高さを得ることができなくなったり、トリム代不足を招いたりするおそれがある。
さらに、厚肉部53bと薄肉部53aとの段差が0.100mmを上回ると、DI工程においてパンチの抜け不良が発生したり、胴切れや座屈等が発生したりするおそれがある。また、ボトルネッキング工程において段差の部分に成形荷重による応力が集中して、やはり座屈や変形を生じるおそれもある。
In this DI process, the thickness t2 of the
If the thickness t1 of the
Furthermore, if the step between the
<ボトルネッキング工程>
次いで、ボトルネッキング工程により、DI缶52の上端部を縮径して、図5(c)に示すように、円筒状の胴部11の上に肩部12、テーパ筒部13、小径部54を形成する。このボトルネッキング工程では、成形部の直径の異なる複数のネッキング型(図示略)を径の大きい順に用いながら、そのネッキング型によりDI缶52の上端部を缶軸方向に押圧しながら縮径する、いわゆるダイネッキング加工である。このボトルネッキング工程によって得られた缶をボトルネッキング缶55とする。
<Bottle necking process>
Next, the upper end portion of the DI can 52 is reduced in diameter by a bottle necking process, and as shown in FIG. 5C, the
<口部成形工程>
口部成形工程は、ねじ部成形工程とカール部成形工程とに分けられる。
(ねじ部成形工程)
ねじ部成形工程は、ボトルネッキング工程で上端部に形成されたボトルネッキング缶55の小径部54を加工して首部15a、膨出部15及びねじ部16を形成する。この場合、小径部54の上端部を残してねじ部16を形成する部分を拡径した筒状部を形成し、その筒状部に内駒を挿入するとともに、筒状部の外側に外駒(いずれも図示略)を押し当て、これら内駒と外駒との間に筒状部の周方向の一箇所を挟み込み、その状態で筒状部の周囲に内駒と外駒とを転動させることにより、ねじ部16を形成する。
このねじ部16を成形すると、ねじ部16の上方に、縮径部17を介して小径の筒部56が形成される(図6参照)。
<Mouth molding process>
The mouth portion forming step is divided into a screw portion forming step and a curl portion forming step.
(Thread part forming process)
In the thread portion forming step, the
When this threaded
(カール部成形工程)
ねじ部16の上方部分にカール部成形工程を施して、カール部18を成形する。
このカール部成形工程をさらに詳細に説明すると、このカール部18の成形には、折り返し用金型と整形用金型とを有する成形ツールが用いられる。これら折り返し用金型と整形用金型とは、それぞれロール状に形成され、回転体に回転自在に支持されている。図6には成形ツール60として折り返し用金型と整形用金型とを区別することなく模式化して示したが、実際には、折り返し用金型と成形用金型とが複数個ずつ交互に周方向に相互間隔をおいて配置される。
そして、折り返し用金型と整形用金型の双方が筒部56に沿って旋回しながら、折り返し用金型によって筒部56の上端から缶軸方向下方に押すことにより筒部56を半径方向外方に押し開くようにして折り返し、折り返した部分をさらに整形用金型によって押すことにより、ほぼ円形のカール形状に整えるように成形する。これにより、縮径部17の上端から連続するカール部18が形成される。
なお、カール部18の外周部を半径方向内方にわずかに押圧して、若干の潰し加工を施してもよい。
(Curl part molding process)
The curled portion forming step is performed on the upper portion of the
The curl portion forming step will be described in more detail. For forming the
Then, while both the folding mold and the shaping mold are swung along the
It should be noted that the outer peripheral portion of the curled
このようにして製造されたボトル缶10の口部14にキャップ材3を被せてキャッピング加工を施して、キャップ材3を装着する。
この場合、図4に鎖線で示したように、キャップ材3の天板部31をキャップ押さえ61で缶軸方向に押さえ、天板部31の周縁部をプレッシャーブロック62によって絞り成形することにより、段部31aを形成し、その状態でスレッドローラー及びスカートローラー(ともに図示略)によって半径方向外方から内方に向けて押圧しながら、スレッドローラーによってスカート部33にキャップねじ部38を成形するとともに、スカートローラーによって筒下部33bを膨出部15に巻き込んで固定する(図3参照)。
このようにキャッピングされることで、キャップ30内のライナ40の密封層41のシール部43が、ボトル缶10のカール部18に押し付けられ、内部を密封する。
The cap material 3 is put on the
In this case, as shown by a chain line in FIG. 4, the
By capping in this way, the
以上のように構成したボトル缶10において、キャップ30のライナ40は、カール部18の上端湾曲部23から外側湾曲部25の上部にかけて密接する。この場合、カール部18は、幅Wと高さTの比W/Tが0.8以上1.0以下で円形に近く、小さい縦断面形状をしているので、ライナ40のシール部43が広い範囲で密接し、密封性に優れている。特に、カール部18の外側連結湾曲部24の曲率半径r3が0.5mm以上0.8mm以下と小さいので、ライナ40に外側連結湾曲部24が食い込んだ状態となり、高い密封性を確保することができる。このため、特許文献1に示されるような強い潰し加工としなくても、キャップ30のライナ40への食い込みがよく、密封性に優れるので、カール部18を成形する際に内面塗料の損傷を防止でき、各種の内面塗料を用いることができ、その選択の幅が広がるため、様々な内容物への対応が可能となる。
In the bottle can 10 configured as described above, the
カール部18のW/Tが0.8未満では、カール部18の缶軸方向に沿う縦断面が縦長で半径方向に押しつぶされたような形状になるため、上端湾曲部23の加工が厳しくなって割れ等が生じるおそれがある。W/Tが1.0を超えると、カール部18の縦断面が逆に横長形状となって上端湾曲部23及び外側連結湾曲部24の曲率半径r2、r3が大きくなるため、キャップ30のライナ40への食い込みが弱くなり、密封性を損なうおそれがある。
外側連結湾曲部24の曲率半径r3は、0.5mm未満では加工が厳しくなって割れが生じるおそれがあり、0.8mmを超えると、ライナ40への食い込みが浅くなって密封性が劣る。また、この外側連結湾曲部24に連続する小さい曲率半径r5の外側突出部26(最大外径部)が天面から比較的近い位置に配置されるので、ライナ40に対するくさび効果も有効に発揮させることができる。
さらに、このような小さいカール部18により変形強度も大きく、安定した密封性を維持することができる。また、ボトル缶10の軽量化も図ることができる。
When the W / T of the curled
If the radius of curvature r3 of the outer connecting
Furthermore, such a small curled
その他、本発明は前記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で種々の変更を加えることが可能である。
図4では、ライナ40のシール部43が上端湾曲部23から半径方向外側の部分に密接しているが、シール部43が半径方向内側で内側連結湾曲部22の上部まで圧接されるようにしてもよい。
In addition, the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and various modifications can be made in the detailed configuration without departing from the spirit of the present invention.
In FIG. 4, the
次に、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。金属板の元板厚t0、DI缶52の厚肉部53bの厚さt2、薄肉部53aの厚さt1および段差t2−t1を種々に変化させた有底円筒のDI缶52を1000個ずつ成形してDIプレス機による成形性(DI成形性)を確認した。このDI成形にはストレートパンチを使用した。成形したDI缶の寸法ばらつきは0.01mm以内であった。また、DI缶の質量を測定した。
このうち100個ずつのDI缶52をボトルネッキング工程においてボトルネッキング缶55に成形して、各部の寸法を測定するとともに、その際のネッキング成形性(BN成形性)を確認し、さらにキャッピング工程においてキャッピングした後に開栓してからキャップ3を再び口部にねじ込んでリシールする際のリシールトルクを測定することにより密封性を確認し、また、落下強度試験を行った。
なお、試料3は、縦断面がほぼ円形のカール部を成形し、試料1,2,4,5は、半径方向に若干の潰し加工を加えて変形させた。
これらの結果を表1に示す。
Next, examples of the present invention will be given to demonstrate the effects of the present invention. Thousands of bottomed
Of these, 100
Sample 3 was formed with a curl portion having a substantially circular longitudinal section, and Samples 1, 2, 4, and 5 were deformed by applying a slight crushing process in the radial direction.
These results are shown in Table 1.
ここで、DI成形性の評価は、成形しようとした1000個のDI缶のうちすべてが座屈や変形、胴切れ、パンチの抜け不良等を生じることなくDIプレス成形できていた場合を「〇」とし、1000個中1個までに座屈や変形、胴切れ等が生じてDIプレス機が1回停止した場合を「△」とし、DIプレス機が2回以上停止した場合を「×」とした。
DI缶の質量は任意の5缶の平均値である。
Here, the evaluation of the DI moldability is based on the case where all of the 1,000 DI cans to be molded could be DI press molded without causing buckling, deformation, torso cut, punch omission, etc. "If the DI press machine is stopped once due to buckling, deformation, torso cutting, etc., up to 1 out of 1000," △ "is indicated. If the DI press machine is stopped more than once," X "is indicated. It was.
The mass of the DI can is the average value of any 5 cans.
また、BN成形性の評価は、DI工程において所定の寸法通りに成形できたDI缶のうち100個に、ボトルネッキング工程及び口部成形工程において肩部、テーパ筒部、口部を成形し、これらを目視で観察して、すべてが座屈等を生じることなく所定の寸法通りに成形できた場合を「〇」とし、1個までに座屈等が生じていた場合を「△」、2個以上に座屈や変形等が生じていた場合を「×」とした。
なお、ボトル缶の各部の寸法は任意の10缶の平均値である。
In addition, the evaluation of the BN moldability is performed by molding the shoulder, the tapered cylindrical portion, and the mouth in the bottle necking step and the mouth forming step in 100 DI cans that can be formed according to the predetermined dimensions in the DI step. By visually observing these, “◯” indicates that all can be molded to the predetermined dimensions without causing buckling, etc., and “△” indicates that buckling or the like has occurred up to one piece. A case where buckling or deformation occurred in more than one piece was designated as “x”.
In addition, the dimension of each part of a bottle can is an average value of arbitrary 10 cans.
さらに、ボトルネッキング工程及び口部成形工程において座屈等を生じることなく成形された10個のボトル缶の口部に、キャッピング工程において天板部とスカート部を有する直径33mmのキャップ材を被せて、株式会社CSIジャパン製のキャッパーにより、1000Nの缶軸方向の垂直荷重(トッププレッシャー)を加えることによって天面外周を絞り加工して段部を成形するとともに、ロールセット径39.0mm、スレッドローラートルク3.8N・mでスレッドローラーによりスカート部の天面側に缶軸に対する径方向内周側に荷重を与えてねじ部に倣うようにキャップねじ部を成形し、さらに同じくロールセット径39.0mm、スカートローラートルク3.0N・mでスカートローラーによりスカート部の天面とは反対側の筒下部に缶軸に対する径方向内周側に荷重を与えて膨出部下端の首部に巻き締め(裾巻き)した。 Furthermore, a cap material having a diameter of 33 mm having a top plate portion and a skirt portion is put on the mouth portions of ten bottle cans formed without causing buckling or the like in the bottle necking step and the mouth portion forming step. , By applying a vertical load (top pressure) in the can axis direction of 1000N with a cap made by CSI Japan Co., Ltd., forming the stepped portion by drawing the outer periphery of the top surface, roll set diameter 39.0 mm, thread roller A cap screw portion is formed so as to follow the screw portion by applying a load to the top surface side of the skirt portion in the radial direction with respect to the can shaft by a thread roller with a torque of 3.8 N · m. 0mm, skirt roller torque 3.0N ・ m, and the skirt roller is opposite the top of the skirt. It was tightened around the neck of the bulging portion the lower end (skirt winding) by applying a load in the radial direction inner side with respect to the can axis in the cylindrical lower portion.
ここで、スレッドローラートルクおよびスカートローラートルクとは、それぞれスレッドローラーがキャップ材にキャップねじ部を成形する際にスカート部に与える荷重の大きさ、およびスカートローラーがキャップ材の裾巻き部を膨出部下端の首部に巻き締める際に裾巻き部に与える荷重の大きさの代用値であり、すなわち各ローラーを缶軸に対する径方向内周側に押し付けるための駆動アームのトルク値のことを示す。また、ロールセット径とは、これらのローラーが缶軸から最も離れた初期の設定位置にあるときの向かい合うローラーの径方向内周側の縁部同士の距離(缶軸を中心として対向するローラーの内周縁に内接する円の直径)であり、このロールセット径とスレッドローラートルクおよびスカートローラートルクからねじ部成形時と裾巻き時の各ローラーの先端荷重を計算することができる。 Here, the thread roller torque and the skirt roller torque are respectively the magnitude of the load applied to the skirt portion when the thread roller forms the cap screw portion on the cap material, and the skirt roller bulges the hem winding portion of the cap material. This is a substitute value of the magnitude of the load applied to the tail winding portion when tightening around the neck at the lower end of the portion, that is, the torque value of the drive arm for pressing each roller against the radially inner peripheral side with respect to the can shaft. In addition, the roll set diameter is the distance between the edges on the radially inner peripheral side of the facing rollers when these rollers are at the initial setting position farthest from the can axis (of the rollers facing each other around the can axis). From the roll set diameter, thread roller torque, and skirt roller torque, the tip load of each roller at the time of thread portion molding and tail winding can be calculated.
そして、密封性については、こうしてキャッピング工程においてキャップ材から成形されて口部に取り付けられたキャップを一旦開栓してから再び口部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、このリシールトルクが20N・cm以上となるものが0缶であった場合を「〇」、1缶であった場合を「△」、2缶以上であった場合を「×」とした。キャッピング工程における成形荷重によって口部に座屈や変形が生じると、缶本体のねじ部とキャップのキャップねじ部との摩擦抵抗が増大し、リシールトルクも増大することになる。 As for sealing performance, the reseal torque is measured when the cap formed from the cap material in the capping step and attached to the mouth is once opened and then re-sealed by screwing into the mouth again. The case where the value of 20 N · cm or more was 0 can, “◯”, the case of 1 can was “Δ”, and the case of 2 cans or more was “x”. If the mouth portion buckles or deforms due to the molding load in the capping step, the frictional resistance between the screw portion of the can body and the cap screw portion of the cap increases, and the reseal torque also increases.
落下強度試験は、水平面から10°傾けた鋼板の上に、各種の高さからキャップを下向きにしてボトル缶を10缶落下させ、漏れの有無を確認した。漏れの有無は、落下試験の前後の重量を測定し、その差が20mg以上となった場合を漏れ缶とし、漏れ缶が1缶でも発生したときの落下高さを測定した。 In the drop strength test, 10 cans were dropped from various heights on a steel plate tilted 10 ° from a horizontal plane with the caps facing downward, and the presence or absence of leakage was confirmed. The presence or absence of leakage was measured by measuring the weight before and after the drop test, and when the difference was 20 mg or more, the leakage can was measured, and the drop height when one leakage can occurred was measured.
これらの評価結果を表2に示す。 These evaluation results are shown in Table 2.
試料1〜5のボトル缶では、DI成形性、ネッキング成形性ともに良好で、密封性、落下強度にも優れていることがわかる。また、塗料の損傷も認められなかった。 It can be seen that the bottle cans of Samples 1 to 5 have good DI moldability and necking moldability, and are excellent in sealing performance and drop strength. Also, no paint damage was observed.
3 キャップ材
10 ボトル缶
11 胴部
12 肩部
13 テーパ筒部
14 口部
15 膨出部
15a 首部
16 ねじ部
17 縮径部
18 カール部
30 キャップ
21 内側湾曲部
22 内側連結湾曲部
23 上端湾曲部
24 外側連結湾曲部
25 外側湾曲部
26 外側突出部
31 天板部
31a 段部
33 スカート部
33a 筒上部
33b 筒下部
34 ナール凹部
35 ベントホール
36 スリット
37 ブリッジ
38 キャップねじ部
40 ライナ
41 密封層
42 摺動層
43 シール部
52 DI缶
53 胴体
53a 薄肉部
53b 厚肉部
55 ボトルネッキング缶
56 筒部
62 プレッシャーブロック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3
Claims (8)
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