(57)【要約】  低展性金属伸長ボトル（１００）及びその生産方法が、高速での金属ボトルの生産に関連する不良品発生率を削減するために説明されている。伸長ボトル（１００）は、金属薄板形成胴体を含んでいる。金属薄板（１０１）は、金属薄板の降伏応力に対応する降伏状態と金属薄板（１０１）の極限引張応力に対応する極限引張状態との間で低い展性を有する。胴体は、円形外周部（１１７）を有する凹状底部分（１１５）を更に含む。円筒部分（１１０）は、底部分の円形外周部（１１７）から延在し、及び均一直径を有する。ネック部分（１０５）は、円筒部分（１１０）から延在し、及び先細輪郭（１０７）を有する。ネック部分（１０５）は、ネック部分（１０５）の外面上に曝露されるねじ山を含むねじ山部分（１２０）又は王冠を圧着するための領域を含んでもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸長ボトルであって、
金属薄板から形成される胴体を備え、前記金属薄板は、前記金属薄板の降伏応力に対応する降伏状態と前記金属薄板の極限引張応力に対応する極限引張状態との間で低い展性を有し、前記胴体は、
円形外周部を有する凹状底部分と、
前記底部分の前記円形外周部から延在する円筒部分であって、均一直径を有する円筒部分と、
前記円筒部分の前記均一直径から縮小される変化する直径を有するネック部分であって、前記変化する直径は先細輪郭を形成する、ネック部分と、
開口部と
を更に備える、伸長ボトル。
【請求項２】
前記金属薄板の前記降伏応力と前記極限引張応力との間の演算差は、約２１ＭＰａ又は３．０５ｋｓｉ〜約２３．１ＭＰａ又は３．３５ｋｓｉである、請求項１に記載の伸長ボトル。
【請求項３】
前記金属薄板の前記降伏応力と前記極限引張応力との間の演算差は、約２１．４ＭＰａ又は３．１ｋｓｉ〜約２２．７５ＭＰａ又は３．３ｋｓｉである、請求項１に記載の伸長ボトル。
【請求項４】
前記金属薄板の前記降伏応力と前記極限引張応力との間の演算差は、約２２ＭＰａ又は３．２ｋｓｉである、請求項１に記載の伸長ボトル。
【請求項５】
前記金属薄板の前記降伏応力は、約１９６．５ＭＰａ又は２８．５ｋｓｉ〜約２１７．２ＭＰａ又は３１．５ｋｓｉである、請求項１に記載の伸長ボトル。
【請求項６】
前記金属薄板の前記降伏応力は、約２１３．７ＭＰａ又は３１ｋｓｉ〜約２６８．９ＭＰａ又は３９ｋｓｉである、請求項１に記載の伸長ボトル。
【請求項７】
前記金属薄板の前記降伏応力は、約２０５．５ＭＰａ又は２９．８ｋｓｉである、請求項３に記載の伸長ボトル。
【請求項８】
前記円筒部分は、約１１４ｍｍ又は４．４９０”〜約１６２ｍｍ又は６．３８１”の長さを有する、請求項１に記載の伸長ボトル。
【請求項９】
前記円筒部分は、約１６２ｍｍの長さを有する、請求項８に記載の伸長ボトル。
【請求項１０】
約１９０ｍｍ〜約２３８ｍｍの全長を有する、請求項１に記載の伸長ボトル。
【請求項１１】
約２３８ｍｍの全長を有する、請求項１に記載の伸長ボトル。
【請求項１２】
前記ネック部分は、ねじ山部分を備える、請求項１に記載の伸長ボトル。
【請求項１３】
前記ねじ山部分は、折返しフランジを更に備える、請求項１２に記載の伸長ボトル。
【請求項１４】
前記ねじ山部分と結合可能なねじ付キャップを更に備える、請求項１２に記載の伸長ボトル。
【請求項１５】
伸長ボトルを製造するための方法であって、
金属薄板を提供することであって、前記金属薄板は、前記金属薄板の降伏応力に対応する降伏状態と前記金属薄板の極限引張応力に対応する極限引張状態との間で低い展性を有する、提供することと、
前記金属薄板を円形カップに形成することと、
前記円形カップを、開口端及び閉端を有する円筒形容器に絞り加工及びしごき加工することと、
前記円筒形容器の前記閉端を凹状底部分に形成することと、
前記円筒形容器の前記開口端を切断することと、
前記円筒形容器の前記開口端をネック部分に形成することと
を含む、方法。
【請求項１６】
前記ボトルは、約１９０ｍｍ〜約２３８ｍｍの全長を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ボトルは、約２３８ｍｍの全長を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属薄板の前記降伏応力と前記極限引張応力との間の演算差は、約３．２ｋｓｉである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
飲料ボトルを製造するための方法であって、
金属薄板を円形カップに形成することであって、前記金属薄板は、前記金属薄板の降伏応力と前記金属薄板の極限引張応力との間で低い展性を有し、前記金属薄板の前記降伏応力と前記極限引張応力との間の演算差は約２２．４ＭＰａであり、前記降伏応力は約２００ＭＰａである、形成することと、
前記円形カップを、開口端及び閉端を有する円筒形容器に絞り加工及びしごき加工することと、
前記円筒形容器の前記閉端を凹状底部分に形成することと、
前記円筒形容器の前記開口端を切断することと、
前記円筒形容器の前記開口端をネック部分へと細くすることと、
前記開口端の縁端を外側に折り返してフランジを形成することと
を含み、前記ボトルは、約２３８ｍｍの全長を有する、方法。
【請求項２０】
前記容器の胴体部分に対して約４５度の角度で肩部分を形成することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属伸長ボトル及びその生産方法に関し、特に、伸長された低展性アルミニウムボトル及びその生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料容器は、多くの場合、金属板材料の頑強な構造、軽量、及び良好な熱伝導率のために、金属板から作られる。例えば、アルミニウム缶は、飲料品業界において普及しており、円筒形容器を形成するように切断され、絞り加工され、成形され、トリミングされ、コーティングされるアルミニウム板コイルから作られる。円筒形容器は、次いで、飲料を充填され、使い捨ての蓋で密封される。
【０００３】
近年、金属板材料も、細いネックと、キャップを受けるようねじ山が付けられているか、波形の王冠を含むかのいずれかである開口端とを有するアルミニウムのボトル型容器を作成するために用いられている。アルミニウムボトルの細いネック及び細長い形状は、ボトルを保持する飲む人に対してより多くの快適性を提供し、訴求力のある外観を提供する。しかし、アルミニウムボトルの細長い形状の胴体及び細いネックは、ボトルが形成される場合、元のアルミニウム板材料の増大した塑性変形を必要とする。アルミニウム板の増大した変形は、アルミニウム缶製造と比較した場合、結果として、増大する製造欠陥及び高い不良品発生率をもたらしている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、低展性金属伸長ボトル及びその生産方法を呈示する。以下でより詳細に説明するように、低展性金属ボトル及び生産方法は、結果として、アルミニウムボトルがこれまでのアルミニウム缶材料及び製造方法を用いて作成される場合の不良品発生率と比較して、削減された不良品発生率をもたらす。低展性金属伸長ボトルは、低展性金属から形成され、細長い胴体形状及び細いネックを含んでいる。低展性金属は、金属薄板の降伏応力に対応する降伏状態と金属薄板の極限引張応力に対応する極限引張状態との間で低い展性を有する。
【０００５】
特定の態様において、金属薄板の低い展性は、降伏応力と極限引張応力との間の演算差に等しい。例えば、いくつかの実施形態において、低展性金属薄板の降伏応力と極限引張応力との間の演算差は、約２２．４ＭＰａ又は３．２５ｋｓｉである。いくつかの実施形態において、低展性金属薄板の降伏応力は、約２００ＭＰａ又は２９ｋｓｉである。
【０００６】
別の態様において、降伏状態と極限引張状態との間で低い展性を有する金属薄板片を提供することを含む、伸長ボトルを製造するための方法が説明される。降伏状態は、金属薄板の降伏応力に対応し、極限引張状態は、金属薄板の極限引張応力に対応する。金属薄板片は、円形カップに形成される。円形カップは、開口端及び閉端を有する円筒形容器に絞り加工及びしごき加工される。円筒形容器の閉端は、凹状底部分に形成される。円筒形容器の開口端は、ネック部分へと細くされる。
【０００７】
１つの特定の態様において、方法は、開口端をネック部分へと細くする前に、直線縁端のために開口端をトリミングすることを更に含む。
【０００８】
別の特定の態様において、円筒形容器の開口端をネック部分へと細くすることは、開口及びに隣接する中心容器の円筒形軸と垂直に圧力を印加することを更に含む。
【０００９】
更に別の特定の態様において、方法は、塗料の層を伸長ボトルの外面上に塗布することを更に含む。透明シールの層が更に塗料の層上に塗布される。
【００１０】
別の特定の態様において、方法は、シールのフィルムを伸長ボトルの内面上に塗布することを更に含む。
【００１１】
別の特定の態様において、金属薄板の展性は、金属薄板の降伏応力と極限引張応力との間の演算差である。いくつかの実施形態において、展性は、約２２．４ＭＰａ又は３．２５ｋｓｉ以内である。
【００１２】
別の態様において、金属薄板形成胴体を含む伸長ボトルが説明され、金属薄板形成胴体の金属薄板は、金属薄板の降伏応力に対応する降伏状態と金属薄板の極限引張応力に対応する極限引張状態との間で低い展性を有する。胴体は、また、円形外周部を有する凹状底部分と、底部分の円形外周部から延在する円筒部分とを含む。いくつかの実施形態において、円筒部分は、均一直径を有する。ボトルは、先細輪郭を形成するように、円筒部分の均一直径から縮小される変化する直径を有するネック部分も含む。ボトル開口部も含む。
【００１３】
いくつかの実施形態において、金属薄板の降伏応力と極限引張応力との間の演算差は、約２１ＭＰａ又は３．０５ｋｓｉ〜約２３．１ＭＰａ又は３．３５ｋｓｉである。
【００１４】
他の実施形態において、金属薄板の降伏応力と極限引張応力との間の演算差は、約２１．４ＭＰａ又は３．１ｋｓｉ〜約２２．８ＭＰａ又は３．３ｋｓｉである。
【００１５】
更に他の実施形態において、金属薄板の降伏応力と極限引張応力との間の演算差は、約２２．１ＭＰａ又は３．２ｋｓｉである。
【００１６】
更に他の実施形態において、金属薄板の降伏応力は、約１９６．５ＭＰａ又は２８．５ｋｓｉ〜約２１７．２ＭＰａ又は３１．５ｋｓｉである。
【００１７】
別の実施形態において、金属薄板の降伏応力は、約２９ｋｓｉ〜約３１ｋｓｉである。
【００１８】
更に別の実施形態において、降伏応力は、約２９．８ｋｓｉである。
【００１９】
いくつかの実施形態において、ボトルの円筒部分は、約１１４ｍｍ又は４．４９０”〜約１６２ｍｍ又は６．３８１”の高さを有する。
【００２０】
他の実施形態において、円筒部分は、約１６２ｍｍの高さを有する。
【００２１】
更に他の実施形態において、ボトルは、約１９０ｍｍ〜約２３８ｍｍの全長を有する。
【００２２】
別の実施形態において、ボトルは、約２３８ｍｍの全長を有する。
【００２３】
ある特定の実施形態において、ボトルのネック部分は、ねじ山部分を含む。
【００２４】
他の実施形態において、ネック部分のねじ山部分は、折返しフランジを含む。
【００２５】
いくつかの実施形態において、ボトルは、ねじ山部分と結合可能なねじ付キャップを含む。
【００２６】
別の態様において、金属薄板の降伏応力に対応する降伏状態と金属薄板の極限引張応力に対応する極限引張状態との間で低い展性を有する金属薄板を提供することを含む、伸長ボトルを製造するための方法が説明される。方法は、金属薄板を円形カップに形成することと、円形カップを、開口端及び閉端を有する円筒形容器に絞り加工及びしごき加工することとを含む。方法は、また、円筒形容器の閉端を凹状底部分に形成することと、円筒形容器の開口端を切断することとを含む。方法は、円筒形容器の開口端をネック部分に形成することも含む。
【００２７】
いくつかの実施形態において、方法は、約１２７ｍｍ又は５”〜約２５４ｍｍ又は１０”の全長を有するように容器を形成することを含む。
【００２８】
他の実施形態において、方法は、約２３８ｍｍの全長を有するように容器を形成することを含む。
【００２９】
いくつかの他の実施形態において、降伏応力と極限引張応力との間の演算差は、約２２．４ＭＰａ又は３．２ｋｓｉである。
【００３０】
別の態様において、金属薄板を円形カップに形成することを含む飲料ボトルを製造するための方法が提供され、金属薄板は、金属薄板の降伏応力に対応する降伏状態と金属薄板の極限引張応力に対応する極限引張状態との間で低い展性を有する。金属薄板の降伏応力と極限引張応力との間の演算差は約２２ＭＰａ又は３．２ｋｓｉであり、降伏応力は約２０５．５ＭＰａ又は２９．８ｋｓｉである。方法は、円形カップを、開口端及び閉端を有する円筒形容器に絞り加工及びしごき加工することも含む。方法は、また、円筒形容器の閉端を凹状底部分に形成することと、円筒形容器の開口端を切断することとを含む。方法は、また、円筒形容器の開口端をネック部分へと細くすることと、開口端の縁端を外側に折り返してフランジを形成することとを含む。いくつかの実施形態において、ボトルは、約２３８ｍｍの全長を有する。
【００３１】
他の実施形態において、方法は、容器の胴体部分に対して約４５度の角度で肩部分を形成することを含む。
【００３２】
他の態様、特徴、及び利点が、本開示の一部であり、本開示の原理を例として図示する添付図面と共に理解される場合に、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本開示による低展性金属から作られる伸長ボトルの実施形態の概略図である。
【図２Ａ−２Ｂ】図１に示す伸長ボトルを作るために用いられる低展性金属の応力−ひずみ関係を示すグラフである。
【図３】図１の伸長ボトルを封止するためのキャップの概略図である。
【図４】図１の伸長ボトルを生産するための方法の実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
金属伸長ボトルは、（背景技術において簡単に検討したような）これまでの缶形状容器を上回る多くの利点を有している。しかし、製造中、伸長ボトルに対する不良品発生率は、ボトルのより複雑な寸法形状、並びにボトルの細長い形状及びより細いネックのために必要な塑性変形により、これまでの缶の不良品発生率よりも高い恐れがある。例えば、金属製ボトルの生産における不良品発生率は、過度の金属膨張及び縁部圧延分割等の不具合により約５％〜約９５％の範囲に及ぶ恐れがある。
【００３５】
以前は、アルミニウム容器を形成するために用いられるアルミニウム薄板の降伏応力と極限引張応力との間の広い展性が、金属成形特性に対する増加した操作自由度を可能にすることによって、低い不良品発生率を提供すると考えられていた。しかし、３１０４シリーズのアルミニウム等のアルミニウム薄板の低い展性、すなわち、降伏応力と極限引張応力との間の低い差が、高速生産においてより低い不良品発生率を提供することがわかった。加えて、低展性金属と共に、金属の特殊二次成形熱処理も、製造欠陥を低減することを支援することがわかった。例えば、いくつかの実施形態において、低展性金属から形成されるカップは、装飾用印刷コートがカップに塗布されて、装飾用印刷を乾燥させた後、熱処理される。カップは、次いで、ネックを作成され、ねじ山を付けられ、縁部圧延がボトル開口部に適用される。いくつかの実施形態において、低展性金属と共に、金属の熱処理は、低欠陥率を有する高速生産におけるネック作成、ねじ山作成、及び縁部圧延を可能にするように十分な量の加工硬化を除去する。
【００３６】
本開示は、アルミニウムボトルの生産に関連する不良品発生率を削減するための低展性金属伸長ボトル及び生産方法を呈示する。いくつかの実施形態において、本明細書中で説明する生産方法は、以前に利用可能なアルミニウムボトルよりも背の高い伸長ボトルの生産も可能にする。いくつかの実施形態において、本明細書中で説明する生産方法は、以前に利用可能であったものよりも薄い側壁厚さ、及び従って低いアルミニウム材料消費量も可能にする。更に、開示するプロセス及び装置は、非低展性金属では実現可能性が低い複雑なボトル形状を形成するために用いられてもよい。
【００３７】
図１は、低展性金属薄板１０１から作られる伸長ボトル１００の概略図である。伸長ボトル１００は、「ドロー及びアイアニング」製造法を用いて低展性金属薄板１０１のコイルから大量生産することができる。いくつかの実施形態において、より厚い壁厚に対して、衝撃押出し法も同様の物理的特性のスラグと共に用いられ得る。低展性金属薄板１０１は、金属薄板１０１の降伏応力に対応する降伏状態と金属薄板１０１の極限引張応力に対応する極限引張状態との間で低い展性（すなわち、演算差）を有する、熱処理及び化学処理されたアルミニウム合金である。
【００３８】
図１に示す伸長ボトル１００は、低展性金属を用いて作られたボトル１００の一例であり、他の寸法形状、設計、及び変形形態が可能である。伸長ボトル１００は、凹状底部分１１５、円筒部分１１０、及びねじ山部分１２０を含むネック部分１０５を含んでいる。底部分１１５は、円形外周部１１７を含んでいる。底部分１１５の凹形状は、内部に含まれる加圧された飲料流体に対する構造支持を提供する。底部分１１５は、金属薄板１０１の中央部分から作成され、閉端を形成する。円筒部分１１０は、円形外周部１１７から延在し、均一直径１１２を有している。生産中、円筒部分１１０は、ボトル１００の高さをわずかに超える長さに絞り加工及びしごき加工される。いくつかの実施形態において、円筒部分１１０は、約０．２１３ｍｍ又は０．００８４”〜約０．２３９ｍｍ又は０．００９４”の壁厚を有する。他の実施形態において、円筒部分１１０は、約０．１６５ｍｍ又は０．００６５”の壁厚を有する。
【００３９】
ネック部分１０５は、ボトル１００の開口端１９１に隣接して形成される。ネック部分１０５は、円筒部分１１０の均一直径１１２から減少する変化する直径を有する。変化する直径は、開口部１２３に向かって次第にネック部分１０５を狭める先細輪郭１０７を形成する。いくつかの実施形態において、ネック部分１０５の肩部分１１１は、円筒部分１１０から約４５度の角度で延在する。いくつかの実施形態において、ネック部分１０５の上部ネック部分１１３は、ボトル１００の中心線１０３から約６度の角度で延在する。いくつかの実施形態において、ネック部分１０５の上部ネック部分１１３は、ボトル１００の中心線１０３から約５．７５度の角度で延在する。
【００４０】
ネック部分１０５は、ねじ山部分１２０の外面上に曝露される１つ以上のねじ山１２２を有するねじ山部分１２０を含んでいる。ねじ山１２２は、ねじ付キャップ３００（図３）が開口部１２３を閉じ、封止することを可能にする。いくつかの実施形態において、ねじ山部分１２０は、飲料がボトル１００から消費される場合、安全な接触のために開口部１２３から外側に折り返される折返しフランジ１２５を更に含む。
【００４１】
いくつかの実施形態において、印刷表示１１８が、ボトル１００の外面に施される。印刷表示１１８は、更に、ボトル１００の外面に塗布されるクリアな、すなわち透明なコートで封止されてもよい。内側コーティング１３０が、飲料を金属薄板１０１から隔てるために伸長ボトル１００の内面に塗布されてもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態において、ボトル１００の円筒部分１１０は、約１１４ｍｍ又は４．４９０”〜約１６２ｍｍ又は６．３８１”の高さを有する。いくつかの実施形態において、円筒部分１１０は、約１２０ｍｍ又は４．７２４４”〜約１５５ｍｍ又は６．１０２４”の高さを有する。他の実施形態において、円筒部分１１０は、約１６２ｍｍ又は６．３７７９”の高さを有する。いくつかの実施形態において、ボトル１００は、約１９０ｍｍ又は７．４８”〜約２３８ｍｍ又は９．３７”の全高を有する。他の実施形態において、ボトル１００は、約２００ｍｍ又は７．８７４”〜約２２０ｍｍ又は８．６６１”の全高を有する。他の実施形態において、ボトル１００は、約７６２ｍｍ又は３０”までの全高を有する。以下でより詳細に説明するように、この高さのボトルは、以前には、高い欠陥率のために高い生産率で一貫して形成することが難しかった。例えば、より背の高い容器を形成することに関連する金属の冷間加工の増加により、金属がより脆化し、製造欠陥の増加した割合を招く原因となった。熱処理と共に低展性金属の使用により、高速で低欠陥率のボトル形状容器の生成を可能にすることが見出された。本開示は、高速生産で約２３８ｍｍ（９．３７”）以上の全高を有するボトル１００の一貫した低欠陥率生産を可能にする。
【００４３】
図２Ａ及び２Ｂは、低展性金属薄板２１０及び非低展性金属薄板２２０の応力−ひずみ関係例の実施形態を示している。図２Ａ及び２Ｂは、例示する目的のためのものであり、他の応力−ひずみ関係を有する他の材料は、本開示の適用範囲内にある。ここで特に図２Ａを参照すると、低展性金属薄板の応力−ひずみ曲線が２１０で示されており、非低展性金属薄板の応力−ひずみ曲線が２２０で示されている。図２Ａの横軸はひずみ変数（ε）を示し、縦軸は応力変数（σ）を示している。曲線２１０及び２２０で表される２つの異なる金属は、数字２１５で示される同一の弾性率（Ｅ）及び数字２０２で示される同一の降伏応力（σｙ）を有している。曲線２１０及び２２０によって示されるように、降伏応力２０２はひずみ２２２に対応し、（降伏応力，ひずみ）、すなわち（σｙ，ε１）は、応力−ひずみ関係と、（ε０．２，０）から弾性率（Ｅ）２１５の傾きで延在する直線との間の交点において定義され、ここで、ε０．２＝０．００２である。低展性金属２１０の極限引張応力は、数字２０４で示されるσｕＬで表され、非低展性金属２２０の極限引張応力は、数字２０６で示されるσｕＮで表される。この実施例において、σｕＬ及びσｕＮは、両方とも数字２２４で示される同じ極限引張ひずみεＴに対応する。図２Ａに示す実施例において、比較を容易にするために、σｙＬ＝σｙＮ＝σｙである。σｙＬ及びσｙＮの実際の値は、異なっていてもよい。同様に、極限引張ひずみεＴも、低展性金属２１０及び非低展性金属２２０に対する各値を有していてもよい。同一の合金に対して、σｕＬ及びσｕＮは、熱処理、合金要素の相違、化学処理、又は金属結晶構造に対する他の交替によって変更してもよい。
【００４４】
図２Ａに示すように、低展性金属２１０の降伏応力と極限引張応力との間の差は、σｕＬ−σｙＬ＜σｕＮ−σｙＮであるように、非低展性金属の降伏応力と極限引張応力との間の差よりも少ない。いくつかの実施形態において、低展性金属薄板２１０の極限引張応力σｕＬと降伏応力σｙＬとの間の差（すなわち、展性）は、非低展性金属薄板２２０の極限引張応力σｕＮと降伏応力σｙＮとの間の差よりも著しく小さい。いくつかの実施形態において、例えば、低展性金属薄板２１０は、約２２７．５３ＭＰａ又は３３ｋｓｉの極限引張応力と、約２０５．４６ＭＰａ又は２９．８ｋｓｉの降伏応力とを有し、代表的な非低展性金属薄板は、約２６８．９〜３１７．２ＭＰａ又は３９〜４６ｋｓｉの極限引張応力と、約２４１〜２８９．６ＭＰａ又は３５〜４２ｋｓｉの降伏応力とを有する。
【００４５】
いくつかの実施形態において、低展性アルミニウム板材料の極限引張応力は、約２１３．７ＭＰａ又は３１ｋｓｉ〜約２４１．３ＭＰａ又は３５ｋｓｉである。いくつかの実施形態において、アルミニウム板材料の極限引張応力は、約２２７．５ＭＰａ又は３３ｋｓｉである。いくつかの実施形態において、アルミニウム板材料の降伏応力は、約１９６．５ＭＰａ又は２８．５ｋｓｉ〜約２１７．２ＭＰａ又は３１．５ｋｓｉである。他の実施形態において、降伏応力は、約２０５．５ＭＰａ又は２９．８ｋｓｉである。約１９３ＭＰａ又は２８ｋｓｉ未満の降伏応力は、結果として、ボトル１００のゆがみ強度の損失を招く恐れがあることがわかった。いくつかの実施形態において、低展性金属の降伏応力と極限引張応力との間の演算差は、約２１ＭＰａ又は３．０５ｋｓｉ〜約２３．１ＭＰａ又は３．３５ｋｓｉである。他の実施形態において、低展性金属における降伏応力と極限引張応力との間の演算差は、約２１．４ＭＰａ又は３．１ｋｓｉ〜約２２．１ＭＰａ又は３．２ｋｓｉである。いくつかの実施形態において、低展性金属における降伏応力と極限引張応力との間の演算差は、約２２．４ＭＰａ又は３．２５ｋｓｉである。いくつかの実施形態において、例えば、低展性金属２１０は、降伏応力σｙ＝２００ＭＰａ（又は２９ｋｓｉ）及び引張応力σｕＬ＝２２２．４ＭＰａ（又は３２．２５ｋｓｉ）を有していてもよい。低い展性σｕＬ−σｙは、従って、約２２．４ＭＰａ（又は３．２５ｋｓｉ）内である。上で説明したように、降伏応力と極限引張応力との間の非低展性金属における差は、通常、約２５５．１ＭＰａ又は３７ｋｓｉである。
【００４６】
変形中、低展性金属薄板２１０の達成可能な最大塑性変形は、数字２３３で示されるεＬであり、ここで、εＴ−εＬは弾性ひずみである。同様に、非低展性金属薄板２２０の最大塑性変形は、数字２３１で示されるεＮであり、ここで、εＴ−εＮは弾性ひずみである。σｕＮがσｕＬよりも大きく、両金属２１０及び２２０が同じ弾性率Ｅ２１５を有するため、達成可能な塑性変形εＬ２３３は、εＮ２３１よりも大きい。従って、低展性金属２１０は、非低展性金属２２０よりも、高速金属ボトル生産中の大きい塑性変形に耐えられることがわかった。加えて、低展性金属におけるεＬ２３３とεＮ２３１との間の差は、ボトルの引裂及び不良を低減することによって、生産中の不良品発生率を削減することがわかった。いくつかの実施形態において、例えば、約３．２ｋｓｉの展性を有する低展性金属は、非低展性材料による約１０％〜約６０％の欠陥率と比較して、欠陥率約３％で、１分間に約１，２００本のボトルの割合でボトル１００を生産した。
【００４７】
以前は、缶及びボトルを形成するために用いられる金属板の降伏応力と極限引張応力との間の低い展性は、欠陥率を増大し、生産を減速させると考えられていた。特に、以前は、広い展性が、金属成形特性に対する増加した操作自由度を提供するために必要であると考えられていた。しかし、降伏応力と極限引張応力との間の低い展性を有する金属薄板を用いることが、高速で伸長アルミニウムボトルを形成することに良好に適していることがわかった。
【００４８】
図２Ｂは、低展性金属薄板２６０と非低展性金属薄板２７０とを比較する応力−ひずみ曲線の第２の実施例セットを示している。図２Ａと同様に、図２Ｂの横軸はひずみ変数（ε）を示し、縦軸は応力変数（σ）を示している。２つの異なる金属２６０及び２７０は、同一の弾性率Ｅ２１５及び同一の降伏応力σｙ２５２を有している。σｙ２５２はひずみε１２７２に対応し、ここで、（ε１，σｙ）は、応力−ひずみ関係と、（ε０．２，０）からＥ２６５の傾きで延在する直線との間の交点において定義され、ここで、ε０．２＝０．００２である。低展性金属２６０の極限引張応力はσｕＬ２５４であり、非低展性金属２７０の極限引張応力はσｕＮ２５６である。σｕＬ２５４は極限引張ひずみεｕＬ２７５に対応し、σｕＮ２５６はεｕＮ２８５に対応する。図２Ｂに示す実施例において、σｙＬ＝σｙＮ＝σｙであるが、上で説明したように、これらの値は変更してもよい。
【００４９】
上で説明したように、低展性金属薄板２６０は、非低展性金属薄板２７０よりも低い展性を有し、すなわち、換言すれば、σｕＬ−σｙＬ＜σｕＮ−σｙＮである。図２Ｂに示す実施例において、より低い極限引張強度σｕＬ２５４は、εｕＮ２８５よりも大きい極限引張ひずみεｕＬ２７５、すなわち、εｕＬ＞εｕＮに対応する。変形中、低展性金属薄板２６０の達成可能な最大塑性変形は、εＬ２７３であり、ここで、εｕＬ−εＬは弾性ひずみである。同様に、非低展性金属薄板２７０の最大塑性変形は、εＮ２８３であり、ここで、εｕＮ−εＮは弾性ひずみである。σｕＮがσｕＬよりも大きく、両金属２１０及び２２０が同じ弾性率Ｅ２１５を有するため、弾性変形部分（εｕＮ−εＮ）は、（εｕＬ−εＬ）よりも大きい。更に、εＬはεＮよりも大きい。従って、低展性金属２６０は、高い生産率で非低展性金属２７０よりもはるかに大きい塑性変形に耐えられることがわかった。また、εＬ２７３とεＮ２８３との間の差が、塑性変形に対してより高いひずみ値εＬを提供することによって、生産中の不良品発生率の削減を支援できることもわかった。予備成形容器が、製造欠陥なく、一貫して成形することができるため、広い展性は必要ないことがわかった。実際、広い展性は、ネック及びねじ山成形に関する製造欠陥率を増加させることがわかった。
【００５０】
図３は、図１の伸長ボトル１００を封止するためのキャップ３００の概略図である。キャップ３００は、ボトル１００の螺旋状ねじ山１２２に対応する螺旋状ねじ山３１０を含んでいる。螺旋状ねじ山３１０は、伸長ボトル１００を封止するようにねじ山部分１２０に係合することができる。いくつかの実装において、キャップ３００は、金属、プラスチック、又は他の適切な材料から作られてもよい。キャップ３００は、また、キャップ３００の底縁端にブレーカブルバンド等のキャップ３００が一度開けられたことを示す構成部品を含んでいてもよい。
【００５１】
図４は、図１の伸長ボトル１００を生産するための方法のフローチャート４００である。ステップ４０２において、低展性金属薄板が、伸長ボトル１００を作成するために提供される。低展性金属薄板は、金属薄板の降伏応力に対応する降伏状態と金属薄板の極限引張応力に対応する極限引張状態との間で低い展性を有する。いくつかの実施形態において、金属薄板の低い展性は、降伏応力と極限引張応力との間の演算差に等しい。例えば、いくつかの実施形態において、低展性金属の降伏応力と極限引張応力との間の演算差は、約２２．４ＭＰａ又は３．２５ｋｓｉである。
【００５２】
ステップ４０４において、金属薄板がカップ状に形成される。カップは、次いで、ステップ４０６において円筒形容器に絞り加工される。円筒形容器は、開口端及び閉端を有している。ステップ４０８において、凹状底部分が、円筒形容器の閉端に形成される。いくつかの実施形態において、開口端は、開口端をネック部分へと細くする前に、直線縁端のためにトリミングされる。ステップ４１０において、装飾用コーティング及びシーラーが、カップに塗布される。いくつかの実施形態において、塗料の層が、伸長ボトル１００の外面上に塗布され、透明シーラー１１９の層が更に塗料の層上に塗布されてもよい。シーラーのフィルム１３０が、飲み物を金属薄板から隔てるために伸長ボトル１００の内面上に塗布されてもよい。ステップ４１２において、円筒形容器は、前のステップで被った加工硬化の影響のいくつか又は全てを除去し、カップに塗布された装飾用コーティング又はシーラーを乾燥させるように熱処理されてもよい。ステップ４１１４において、ネック部分が、円筒形容器１００の開口部１２３に隣接して形成される。ネック部分１０５は、ネッキング操作において形成されてもよく、細くなる先細輪郭１０７を形成する変化する直径を有してもよい。
【００５３】
ステップ４１６において、ねじ山部分１２０は、１つ以上のねじ山１２２を形成するように、ネック部分１０５の一部を変形又はインデント加工することによって、ネック部分１０５上に形成される。ねじ山１２２は、伸長ボトル１００の外面上に曝露される。４１８において、開口部１２３の縁端におけるフランジ１２５が外側に折り返されて、丸形の縁を提供する。
【００５４】
いくつかの実施形態において、ステップ４１２中の温度設定点及びサイクル期間は、ボトルに塗布されたいずれかの装飾用コーティングを硬化させ、金属を熱的に回復させるように構成される。例えば、コーティングされたボトル１００は、ウォッシャ乾燥オーブン、ピンオーブン、及び焼付けオーブンを通過してもよい。いくつかの実施形態において、コーティングされたボトル１００は、約５〜１７ｆｔ／分で、約２７５〜５００°Ｆのウォッシャ乾燥オーブンを通って移動してもよい。次いで、コーティングされたボトル１００は、約２００〜１５００缶／分の割合で、約３９０〜５００Ｆのピンオーブンを通って移動してもよい。また、最終的に、コーティングされたボトル１００は、約１２〜２２ｆｔ／分の最大速度で焼付けオーブンを通って移動してもよい。オーブン内部温度は、第１の区間で約２９０〜３４０°Ｆ、第２の区間で４１０〜５００°Ｆ、及び第３の区間で４００〜５００°Ｆであってもよい。
【００５５】
異なる実施形態において、コーティングされたボトル１００は、約６〜１４ｆｔ／分で、約２８０〜３５０°Ｆのウォッシャ乾燥オーブンを通って移動してもよい。次いで、コーティングされたボトル１００は、約４００〜１３００缶／分の割合で、約４２５〜４８５°Ｆのピンオーブンを通って移動してもよい。また、最終的に、コーティングされたボトル１００は、約１４〜２０ｆｔ／分の最大速度で焼付けオーブンを通って移動してもよい。オーブン内部温度は、第１の区間で約３００〜３３０°Ｆ、第２の区間で約４５０〜４９０°Ｆ、及び第３の区間で約４４０〜４９０°Ｆであってもよい。
【００５６】
いくつかの他の実施形態において、コーティングされたボトル１００は、約７〜１２ｆｔ／分で、約３００〜３２０°Ｆのウォッシャ乾燥オーブンを通って移動してもよい。次いで、コーティングされたボトル１００は、約６００〜１２００缶／分の割合で、約４６０〜４７０°Ｆのピンオーブンを通って移動してもよい。また、最終的に、コーティングされたボトル１００は、約１６〜１８ｆｔ／分の最大速度で焼付けオーブンを通って移動してもよい。オーブン内部温度は、第１の区間で約３１０〜３２０°Ｆ、第２の区間で約４６５〜４７５°Ｆ、及び第３の区間で約４６０〜４７０°Ｆであってもよい。いくつかの実施形態において、上記温度及び移動速度が、上で説明したように、低展性金属がネック状部分を有するボトルの形状に形成されることを可能にするように、材料の加工硬化の少なくともいくつかを回復させることがわかった。
【００５７】
ある特定の実施形態の上記の説明において、特定の用語が明確化のために選択されている。しかし、本開示は選択した特定の用語に限定される意図はなく、それぞれの特定の用語が、同様の技術的目的を達成するように同様の方法で動作する他の技術的な均等物を含むことが理解されよう。本明細書において、単語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、その「非限定的」意味、すなわち、「含む」の意味で理解されるべきであり、従ってその「限定的」意味、すなわち、「それらのみで構成される」の意味で限定されるべきではない。対応する意味は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含まれた（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」、及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」といったそれらが出現する場合の対応語句に帰属されるべきである。
【００５８】
加えて、上記は、本開示のいくつかの実施形態を説明しており、開示する実施形態の範囲及び趣旨から逸脱することなく、その変形形態、修正形態、追加形態、及び／又は変更形態がなされ得、実施形態は例示的なものであり、限定するものではない。
【００５９】
更に、本開示は、図示する実装形態に限定されるべきではなく、反対に、本開示の趣旨及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等な配置を包含することを意図している。また、上記で説明した様々な実施形態は、他の実施形態と共に実施されてもよく、例えば、一実施形態の態様は、更に他の実施形態を実現するために別の実施形態の態様と組み合わされてもよい。更に、いずれかの所定のアセンブリのそれぞれ独立した特徴又は構成部品が、追加の実施形態を構成してもよい。
【図１】
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【図２Ａ−２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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