(57)【要約】【課題】本発明は、巻き締め不良の防止効果と耐圧試験時の環状溝部等の亀裂発生の防止効果があり、同時に耐圧強度にも優れる缶エンドおよびこれを用いた缶を提供することを目的とする。【解決手段】缶エンド１は、縦断面において缶本体１の径方向外方から径方向内方に向かって順に、円形カール部２と、第１の湾曲部３と、第２の湾曲部４と、第３の湾曲部５と、第４の湾曲部６と、第５の湾曲部７と、環状溝部８およびセンターパネル部１４と、を備えた構成である。【選択図】図１
2016084144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶本体の側壁に連結される前の缶エンドであって、前記缶エンドは縦断面において前記缶本体の径方向外方から径方向内方に向かって順に、
前記側壁に連結するための円形カール部と、
前記円形カール部に連結されて前記円形カール部から下方且つ径方向内方に延びる第１の湾曲部と、
前記第１の湾曲部の下端に位置して径方向外方に凸の第２の湾曲部と、
前記第２の湾曲部の下端に位置して径方向内方に凸の第３の湾曲部と、
前記第３の湾曲部の下端に位置して径方向外方に凸の第４の湾曲部と、
前記第４の湾曲部から下方且つ径方向内方に延びる第５の湾曲部と、
前記第５の湾曲部の下端に連結され且つ下方に凸の環状溝部と、
前記環状溝部の径方向内方縁に連結され円板状に形成されるセンターパネル部と、
を備えることを特徴とする缶エンド。
【請求項２】
請求項１に記載の缶エンドの円形カール部と缶本体の側壁とが巻き締められたことにより、前記円形カール部が折り曲げられ前記缶本体の側壁と圧着されるとともに、前記缶エンドの第１の湾曲部の少なくとも一部は前記缶本体の側壁と圧着され、前記缶本体の側壁と圧着された前記第１の湾曲部の少なくとも一部が縦断面平坦状をなすことを特徴とする缶。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶エンドおよびこれを用いた缶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来使われてきた代表的な缶エンドの形状に、フルフォームエンド（ＦＵＬＬＦＯＲＭＥｎｄ）と呼ばれるものがある。この缶エンドは、巻き締め性が非常に優れる利点があり、広く使われてきたが、その反面、耐圧強度が低い欠点があり、所定の耐圧強度を確保するために、比較的厚肉のエンド材が使われていたため、経済的にはやや不利であった。
【０００３】
その一方、高耐圧が得やすく、素材のゲージダウンを可能にする缶エンド形状として、クラウン社が提唱したスーパーエンド（ＳｕｐｅｒＥｎｄ；登録商標）と呼ばれるものも広く使われている(例えば、特許文献１参照)。この方法は、缶エンド周辺の環状溝部の位置を従来のフルフォームエンドよりも半径方向内側に寄せると共に、環状溝部から、カール部先端を結ぶ区間を直線的に結ぶことを特徴とした缶エンド形状である。この方法は、同じ板厚の素材を用いても、高い耐圧強度が得られるため、従来のフルフォームエンドに比べて、ゲージダウンができる利点がある。ただしその一方で、１）缶エンドのカール部と缶本体の側壁との巻き締め部の漏れなどの不具合（「巻き締め不良」と称す）が起こりやすい、２）耐圧試験で缶エンドが反転座屈した際に、缶エンドの環状溝部に亀裂が発生しやすいという欠点があった。
【０００４】
上記１）の欠点は、環状溝部とカール部を結ぶ区間が直線的であるため、材料の線長が短くて、たるみが小さく、巻き締め時のロール位置のわずかな違いから、巻き締め加工の形状が影響を受けることによる。また、上記２）の欠点は、同じく環状溝部とカール部を結ぶ区間が直線的であるため、材料の線長が短くて、たるみが小さく、耐圧試験での反転座屈時に、材料に過大な張力が作用してしまう事による。
【０００５】
上述したスーパーエンドの課題を解決するものとして、コンテイナー・デベロップメンツ(ＣＤＬ)社により開発された軽量イージーオープン・エンド、その後さらに改良され、ボール社が提唱したＣＤＬ方式の容器端部栓（缶エンドともいう）形状の設計が知られている(特許文献２参照)。特許文献２の図４に示す容器端部栓（缶エンド）では、皿穴１２（環状溝部ともいう）の上端に連結された下側チャック壁１０（湾曲部ともいう）と円形端部壁４（円形カール部ともいう）から下方且つ径方向内方に延びる上側チャック壁８（湾曲部ともいう）とを結ぶ区間に、径方向外方に凸の外方突出アーチ３０（湾曲部ともいう）を持たせた点が、スーパーエンドと異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２８０６４５号公報
【特許文献２】特許第４３８８８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したＣＤＬ方式の缶エンド形状は、上記１）、２）に述べた不具合に対し、改善効果を有する。しかしながら、径方向外方に凸の外方突出アーチ３０（湾曲部）を１つ設けることでは、巻き締め不良の防止効果や耐圧試験時の亀裂発生の防止効果は十分でなく、加えて、耐圧強度においても、ＣＤＬ方式はスーパーエンドよりも低くなってしまうという問題があった。
【０００８】
発明の目的は、巻き締め不良の防止効果と耐圧試験時の環状溝部等の亀裂発生の防止効果があり、同時に耐圧強度にも優れる缶エンドおよびこれを用いた缶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、第１発明に係る缶エンドは、
缶本体の側壁に連結される前の缶エンドであって、前記缶エンドは縦断面において前記缶本体の径方向外方から径方向内方に向かって順に、
前記側壁に連結するための円形カール部と、
前記円形カール部に連結されて前記円形カール部から下方且つ径方向内方に延びる第１の湾曲部と、
前記第１の湾曲部の下端に位置して径方向外方に凸の第２の湾曲部と、
前記第２の湾曲部の下端に位置して径方向内方に凸の第３の湾曲部と、
前記第３の湾曲部の下端に位置して径方向外方に凸の第４の湾曲部と、
前記第４の湾曲部から下方且つ径方向内方に延びる第５の湾曲部と、
前記第５の湾曲部の下端に連結され且つ下方に凸の環状溝部と、
前記環状溝部の径方向内方縁に連結され円板状に形成されるセンターパネル部と、
を備えることを特徴とする缶エンドである。
【００１０】
また、第２発明に係る缶は、
第１発明に係る缶エンドの円形カール部と缶本体の側壁とが巻き締められたことにより、前記円形カール部が折り曲げられ前記缶本体の側壁と圧着されるとともに、前記缶エンドの第１の湾曲部の少なくとも一部は前記缶本体の側壁と圧着され、前記缶本体の側壁と圧着された前記第１の湾曲部の少なくとも一部が縦断面平坦状をなすことを特徴とする缶である。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係る缶エンドは、
缶本体の側壁に連結される前の缶エンドであって、前記缶エンドは縦断面において前記缶本体の径方向外方から径方向内方に向かって順に、
前記側壁に連結するための円形カール部と、
前記円形カール部に連結されて前記円形カール部から下方且つ径方向内方に延びる第１の湾曲部と、
前記第１の湾曲部の下端に位置して径方向外方に凸の第２の湾曲部と、
前記第２の湾曲部の下端に位置して径方向内方に凸の第３の湾曲部と、
前記第３の湾曲部の下端に位置して径方向外方に凸の第４の湾曲部と、
前記第４の湾曲部から下方且つ径方向内方に延びる第５の湾曲部と、
前記第５の湾曲部の下端に連結され且つ下方に凸の環状溝部と、
前記環状溝部の径方向内方縁に連結され円板状に形成されるセンターパネル部と、を備えているため、
巻き締め不良の防止効果と耐圧試験時の環状溝部等の亀裂発生の防止効果があり、同時に耐圧強度にも優れる缶エンドを提供することができる。
【００１２】
また、本発明に係る缶は、
本発明に係る缶エンドの円形カール部と缶本体の側壁とが巻き締められたことにより、前記円形カール部が折り曲げられ前記缶本体の側壁と圧着されるとともに、前記缶エンドの第１の湾曲部の少なくとも一部は前記缶本体の側壁と圧着され、前記缶本体の側壁と圧着された前記第１の湾曲部の少なくとも一部が縦断面平坦状をなすため、
巻き締め不良の防止効果と耐圧試験時の缶エンドの環状溝部等の亀裂発生の防止効果があり、同時に耐圧強度にも優れる缶を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の缶エンドの縦断面の部分模式拡大図である。
【図２】図１に示す湾曲部を詳細に説明する説明図である。
【図３】缶エンドと缶本体の側壁とが巻き締められた構造の縦断面の部分模式拡大図である。
【図４】本発明の缶エンドと比較例（ＣＤＬ方式）の缶エンドの変位量Ｓ−作用内圧Ｐ曲線の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、如何にすれば、巻き締め不良の防止効果と耐圧試験時の環状溝部等の亀裂発生の防止効果があり、同時に耐圧強度にも優れる缶エンドおよびこれを用いた缶を提供することができるのか鋭意検討した。
【００１５】
その結果、同一の板厚かつ同一の直径の缶エンドにおいて、従来例（ＣＤＬ方式）の缶エンドのように、円形カール部と環状溝部の間に３つの湾曲部を設けた構造と比較して、本発明の缶エンドのように、円形カール部と環状溝部の間に５つの湾曲部を設けた構造（詳細は、後記図１を参照）とすることで、すべての効果を併せ持つ缶エンドおよび缶が得られることに思い至った。
【００１６】
なお、この見出された結果は、炭酸飲料やビール等の発泡性飲料を内容物とする飲料缶や、内容物の充填時に液体窒素を滴下した飲料缶など内圧の高い缶の缶エンドに広く適用可能である。
【００１７】
（実施形態）
図１は本発明の実施形態の缶エンドの縦断面の部分模式拡大図、図２は図１に示す湾曲部を詳細に説明する説明図、図３は缶エンドと缶本体の側壁とが巻き締められた構造の縦断面の部分模式拡大図である。なお、本実施形態において、「径方向外方」とは、缶本体（図示せず）の外縁、後記円形カール部または後記シーミング壁部を指す方向を言い、「径方向内方」とは、後記缶エンドの内部、すなわち後記センターパネル部の最中央部を指す方向を言う。また、本発明に係る缶エンドは、例えば、有底形状の缶本体の側壁の開口端に巻き締め固着され、内容物を注出可能な開口部を有するものであり、厚さ０．２３ｍｍのアルミニウム合金板などからプレス成形されたステイオンタブ式の缶エンドである。以下、図面を参照しながら、詳細な説明をする。
【００１８】
図１は、缶本体の側壁３０（図３参照）に連結される（例えば、巻き締め固着される）前の缶エンド１の縦断面の部分模式拡大図であり、以下のように構成されている。
【００１９】
図１において、缶エンド１は縦断面において缶本体の径方向外方から径方向内方に向かって順に、
側壁３０に連結するための円形カール部２と、
円形カール部２に連結されて円形カール部２から下方且つ径方向内方に延びる第１の湾曲部３と、
第１の湾曲部３の下端に位置して径方向外方に凸の第２の湾曲部４と、
第２の湾曲部４の下端に位置して径方向内方に凸の第３の湾曲部５と、
第３の湾曲部５の下端に位置して径方向外方に凸の第４の湾曲部６と、
第４の湾曲部６から下方且つ径方向内方に延びる第５の湾曲部７と、
第５の湾曲部７の下端に連結され且つ下方に凸の環状溝部８と、
環状溝部８の径方向内方縁１７に連結され円板状に形成されるセンターパネル部１４と、を備えるように構成されている。この缶エンド１の縦断面の軸方向の最上端が上端部分１５、最下端が下端部分１６である。
【００２０】
上記第１の湾曲部３、第２の湾曲部４、第３の湾曲部５、第４の湾曲部６と第５の湾曲部７からチャック壁が構成される。このチャック壁は、缶エンド１の耐圧性能を向上させるために、缶の内圧が異常に上昇してバックリング（反転座屈）が発生し缶エンド１が缶の外方に変形する場合、その異常上昇した内圧により缶エンド１に作用する応力を吸収する。本発明では、このチャック壁に５つの湾曲部３、４、５、６、７が備えられているため、剛性がより向上した構成となる。
【００２１】
また、環状溝部８は缶エンド１における耐圧強度を補強するためのものであり、第５の湾曲部７の下端に連結された外側壁部９と、その外側壁部９よりも内周側に形成された内側壁部１０と、縦断面湾曲状に形成された外側湾曲部１１および内側湾曲部１２とを含む底部１３とを備えている。本発明では、チャック壁に５つの湾曲部３、４、５、６、７が備えられているため、環状溝部８を半径方向内側に寄せて位置させることができ、その結果、耐圧強度が大きく向上する。
【００２２】
図２において、図１に示す缶エンド１の各湾曲部の詳細な諸元の例を説明する。缶エンド１の板厚は０．２２ｍｍ、領域Ａに形成される第１の湾曲部３の曲率半径ｒ１は２．０ｍｍ、領域Ｂに形成される第２の湾曲部４の曲率半径ｒ２は１．２ｍｍ、領域Ｃに形成される第３の湾曲部５の曲率半径ｒ３は１．３ｍｍ、領域Ｄに形成される第４の湾曲部６の曲率半径ｒ４は１．２ｍｍ、領域Ｅに形成される第５の湾曲部７の曲率半径ｒ５は１．３ｍｍである。また、外側湾曲部１１および内側湾曲部１２の曲率半径ｒ６、ｒ７は、それぞれ０．４ｍｍである。
【００２３】
図３は、缶エンド１と缶本体の側壁３０とが巻き締められた構造の縦断面の部分模式拡大図であり、本図においては、図１に示す円形カール部２と缶本体の側壁３０とを二重巻き締めし、接合する際に図示しないローラにより圧着することにより、円形カール部２がシーミングパネル部４１を境にカバーフック部４３とシーミング壁部４２とに折り曲げられ缶本体の側壁３０のボディフック部３１と圧着されるとともに、缶エンド１の第１の湾曲部３の少なくとも一部は缶本体の側壁３０と圧着され、第１の湾曲部３の少なくとも一部が縦断面平坦状をなす平坦部５１が形成される。したがって、その平坦部５１は被圧着部分であり、上述した一連の湾曲部のうち一部に缶本体の側壁３０と密着する接触部分５２が形成される。このようにして密閉された缶が完成する。
【００２４】
図３に示すような、缶エンド１と缶本体の側壁３０とを巻き締め固着する場合において、環状溝部８の下端部分１６から缶エンド１の外周側へ向けて一連に設けられた上述の複数の湾曲部（第１の湾曲部３〜第５の湾曲部７）からなるチャック壁を有するため、材料の余剰な線長、すなわち、たるみが確保され、巻き締め不良を防止する効果が得られる。また、図３に示すように、缶エンド１と缶本体の側壁３０とが巻き締め固着された場合において、上記チャック壁が高い剛性を有するため、缶の内圧が異常に上昇してバックリング（反転座屈）が発生し缶エンド１が缶の外方に変形する場合にも、角出し変形と呼ばれる座屈部の変形が緩和され、ひずみ集中しにくくなり、加えて上記材料の余剰な線長、すなわち、たるみが確保されることで、素材に過大な張力が作用することも防止できることもあって、缶エンド１の環状溝部８等の亀裂発生の防止効果が得られる。
【００２５】
次に、板厚０．２１５ｍｍの５１８２合金アルミニウム板を用いて、比較例（ＣＤＬ相当の形状）の缶エンドと、本発明の缶エンドを成形する場合を想定し、それらの耐圧強度の解析を行った。解析には市販の有限要素解析ソフトを用いた弾塑性解析とし、軸対称要素を用いた。５１８２合金アルミニウム板は、耐力３４０ＭＰａ、引張強さ３６０ＭＰａの特性を持つものとした。缶エンドは、市販のビール缶と同等の、巻き締め後の外径が５７ｍｍになる寸法とした。缶エンドの周囲を固定した状態で、缶エンドの内面に圧力をかける境界条件にて、変形解析し、缶エンドの中央部の内圧と変位量の関係を求めた（図４参照）。
【００２６】
図４は、耐圧試験における作用内圧Ｐと缶エンドの中央部の上下方向の変位量Ｓの関係を示す。図４において、比較例の缶エンドに比べて、本発明の缶エンドの方が、同一の変位量Ｓに対して高い作用内圧Ｐ（すなわち、高い圧力）を示した。
【００２７】
（適用アルミ缶）
本発明は、飲料、食品用途に汎用される包装容器としての２ピースのオールアルミ缶として、底と側壁が一体構造の有底円筒状の胴部（缶胴、キャンボディともいう）に対して、この胴部の開口部に封止されて上面となる円板状の缶エンド（缶蓋、蓋部ともいう）に好適である。
【００２８】
この場合、前記胴部にはＡＡ乃至ＪＩＳ３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）のアルミニウム合金板が用いられるが、前記缶エンドにはＡＡ乃至ＪＩＳ５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）のアルミニウム合金板などが使い分けられて汎用される。
【００２９】
缶エンド用アルミニウム合金板に求められる重要な特性として、缶エンド（缶蓋）加工に耐える成形性と、飲料充填後の缶の内圧に耐える耐圧強度、装着したタブによって正常かつ簡単に缶エンド（缶蓋）が開けられるための開缶性などがあげられる。更に、缶の低コスト化や板厚を０.２ｍｍにまで薄肉化することが求められていることからすると、これら缶エンド（缶蓋）用としては、前記５０００系アルミニウム合金板が好ましい。
【００３０】
（アルミ缶エンドの作製方法）
素材としてのアルミニウム合金板（冷延板）から缶エンドを作製する公知の方法の一例を以下に説明する。
【００３１】
予め塗装した素材としてのアルミニウム合金板（プレコート板）を円板形状に打ち抜いた（ブランキング加工材）ブランク材を、プレス機で絞り加工し、前記図１、２に示すように、円形カール部２やチャック壁の加工を施した後、円形カール部２にシール用のコンパウンドを塗布して、軸対称形状のシェルを作る。さらにプレス機で、シェルの中央にタブを取り付けるための凸部を形成するリベット成形を行う。このリベット成形は、缶エンド１の中央部を張り出させるバブル成形工程と、このバブル成形によって得られた張出部（バブル）を１〜３工程で縮径しつつ急峻な突起とするボタン成形工程と、この突起（ボタン）にタブを組付けた後に前記突起を押し潰してタブをかしめるステイク工程とで構成される。
【００３２】
この後、断面がＶ字形の刃先をした金型を押し付けて飲み口部の溝を成形し、センターパネル部１４の剛性を高めるための凹凸や文字を成形し、別途タブ用のアルミニウム板を連続成形してタブの形状に加工し、シェルの中央に加工した凸部にタブをかしめて一体化する。そして、この缶エンド１に塗膜の焼付け（ベーキング）後に、別途ＤＩ成形され、開口部から内容物（飲料、食品）が充填されたアルミニウム合金製の胴部の開口部である側壁３０に巻き締めて、前記図３のように、接合封止される。
【符号の説明】
【００３３】
１  缶エンド
２  円形カール部
３  第１の湾曲部
４  第２の湾曲部
５  第３の湾曲部
６  第４の湾曲部
７  第５の湾曲部
８  環状溝部
９  外側壁部
１０  内側壁部
１１  外側湾曲部
１２  内側湾曲部
１３  底部
１４  センターパネル部
１５  上端部分
１６  下端部分
１７  環状溝部８の径方向内方縁
３０  缶本体の側壁
３１  ボディフック部
４１  シーミングパネル部
４２  シーミング壁部
４３  カバーフック部
５１  平坦部
５２  接触部分
【図１】
2016084144.tif 000003
【図２】
2016084144.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016084144.tif 000006