JP6496868B1 - ボトル缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内圧が作用する場合でも優れた密封性を維持できるボトル缶、キャップ付きボトル缶及びボトル缶の製造方法を提供する。
【解決手段】ボトル缶は、口部の外周部に、開口先端を径方向外方に折り返した状態に形成されたカール部を有し、カール部の外周面は、缶軸方向に沿う縦断面において、カール部の上端の天頂部から連続して径方向外方に向けて凸となる天頂折返部と、天頂折返部の下端に連続して径方向内方に向けて凸となる下端屈曲部と、を有し、天頂部から下端屈曲部の上端までの缶軸方向の高さが、カール部の高さの７／１０以上９／１０以下の範囲に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、開口部にキャップが装着されて内部が密封されるボトル缶の製造方法に関する。

飲料等の内容物が充填される容器として、スチールやアルミニウム合金等からなるボトル形状の缶（ボトル缶）の開口部に金属製キャップ（キャップ）を装着し、キャップ内面のライナーによって内部を密封する構造のものが知られている。
例えば、特許文献１に開示のボトル缶（ボトル型缶）では、開口部の切断端部を外側に二重以上に折り畳みながら巻き込むようにして外巻きのカール部が形成されており、そのカール部にキャップが装着されている。この場合、カール部の頂部がライナー（シール材）に食い込むように密接している。

特許文献２に開示のボトル缶（缶本体）では、開口部の切断端部を上端で折り返してなるカール状部分の外周面に、半径方向外方から潰し加工が施されて缶軸方向に沿う円筒面状の平面部を有するカール部が形成されている。また、この特許文献２には、キャップ装着時に、キャップ上端の側面部をカシメて、キャップ天面部の外周部から側面部にかけて段部を形成することにより、ライナー（パッキン）をカール部の天頂部から平面部にかけて密接させることが開示されている。
また、特許文献３に開示のボトル缶でも、カール部は、外周面に缶軸方向に沿う円筒面状の平面部が形成されており、ライナーの密封層がカール部の天頂部から平面部にかけて圧接されている。また、この特許文献３では、キャップのライナーが摺動層と密封層との二層構造とされており、ボトル缶のカール部にキャップが装着されると、ライナーの密封層がカール部に圧接されるようになっている。
このように、特許文献２及び特許文献３では、ライナーがカール部の天頂部から外周面の平面部にかけた広い範囲で密接するとともに、カール部の天頂部と外周面の平面部との間の屈曲部がライナーに食い込むため、高い密封性を確保できる。

一方、特許文献４に開示のボトル缶では、カール部の外周面に、キャップのライナー（シール材）に係合する係合部としての凸部又は凹部が形成されている。また、特許文献４には、ボトル缶の口部にキャップが装着されたときに、カール部の係合部をライナーに食い込ませて係合させることにより、ライナーとカール部との間の接触面積を増大させ、ライナーとカール部との間の密封性を良好に保つことが開示されている。

特開２００４‐１５４８６２号公報 特開２００１‐２１３４１７号公報 特開２００８‐２１３０３９号公報 特開２００４‐１７５３８６号公報

しかし、内容物が炭酸飲料の場合には、密封後に内部が陽圧となるため、キャップの天板部が内圧によって缶軸方向に持ち上がるように膨出する。この場合、ライナーへの食い込みが弱くなり、密封性が低下する懸念があるため、さらなる改善が望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内圧が作用する場合でも優れた密封性を維持できるボトル缶の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のボトル缶の製造方法は、口部の外周部に、開口先端を径方向外方に折り返した状態に形成されたカール部を有し、前記カール部の外周面は、缶軸方向に沿う縦断面において、前記カール部の上端の天頂部から連続して径方向外方に向けて凸となる天頂折返部と、前記天頂折返部の下端に連続して径方向内方に向けて凸となる下端屈曲部と、前記下端屈曲部の下端で屈曲して缶軸方向に沿って延びる外側直立部とを有するボトル缶の製造方法であって、
前記ボトル缶となる中間成形体の開口端部に形成された開口筒部の先端を径方向外方に折り返して折返部を形成する第１工程の後、前記折返部の前記缶軸方向の上側部分を残し、前記缶軸方向の下側部分の少なくとも一部を径方向外方から押圧することにより、前記天頂折返部と、前記下端屈曲部と、前記天頂折返部の最大外径とほぼ同じ最大外径を有する前記外側直立部とを形成する第２工程を有する。

この製造方法によれば、開口筒部の端部を折り返して折返部を形成した後に、折返部の缶軸方向の上側部分を残して下側部分の少なくとも一部を押圧するという簡単な工程により、カール部の外周面に天頂折返部と上端屈曲部とを有するボトル缶を製造できる。
このボトル缶の口部にキャップを装着すると、カール部の上端の天頂部にキャップのライナーが缶軸方向に押圧接触される。また、キャップの口部へのキャッピング時には、プレッシャーブロックによりキャップの天板部周縁が絞り加工されるため、キャップの天板部周縁には缶軸方向下方及び径方向内方に向けた荷重が作用する。これにより、カール部の天頂部からカール部の外周面の広い範囲にライナーを密接させることができ、ライナーと口部との密封性を高めることができる。

本発明によれば、径方向外方に向けて凸となる天頂折返部をライナーに食い込ませてキャップを装着でき、下端屈曲部にかかる位置までライナーを密接させることができるので、キャップの天板部が内圧で持ち上がるように膨出する場合でも、下端屈曲部の上側部分にライナーが強く密接して優れた密封性を維持できる。

本発明の第１実施形態のボトル缶とキャップとのキャッピング前の状態を示し、缶軸を通る中心から右半分を断面にした正面図である。 （ａ）がキャッピング前の状態、（ｂ）がキャッピング後の状態についてのボトル缶の口部付近とキャップとの関係を示し、缶軸を通る中心から右半分を示した要部断面図である。 図２（ａ）に示されるボトル缶のカール部付近の拡大断面図である。 図２（ｂ）に示されるキャップ装着後のカール部付近の拡大断面図である。 ボトル缶の製造工程の前半部分を（ａ）〜（ｃ）の順に示す工程図である。 ボトル缶の製造工程の後半部分を（ａ）〜（ｃ）の順に示す工程図である。 折返部を形成する第１工程を（ａ）〜（ｄ）の順に示す工程図である。 下端屈曲部及び天頂折返部を形成する第２工程を示す工程図である。 キャッピング装置の要部を示す模式図である。 本発明の第２実施形態を示すボトル缶の口部付近とキャップとの関係を示す図２（ａ）同様の缶軸を通る中心から右半分を示した要部断面図であり、キャッピング前の状態を示す。 キャップ装着後のカール部付近を示す図４同様の断面図である。 本発明の第３実施形態を示すボトル缶の口部付近とキャップとの関係を示し、缶軸を通る中心から右半分を示した要部断面図であり、キャッピング前の状態を示す。 第３実施形態のキャップ付きボトル缶のカール部付近を示す図４及び図１１同様の断面図である。 下端屈曲部及び天頂折返部を形成する第２工程を示す図８同様の工程図である。 本発明の第４実施形態のキャップ付きボトル缶の口部付近を示す図１３同様の断面図である。 本発明の他の実施形態のキャップ付きボトル缶の口部付近を示す図１３同様の断面図である。

以下、本発明に係るボトル缶、キャップ付きボトル缶及びボトル缶の製造方法の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のボトル缶１０１と、このボトル缶１０１に装着されるキャップ２０１とのキャッピング前の状態を示しており、ボトル缶１０１の缶軸Ｏを通る中心から右半分を断面にした正面図である。また、図２は、図１に示したボトル缶１０１とキャップ２０１とを缶軸Ｏを通る中心から右半分を断面にして示し、ボトル缶１０１の口部１３付近を拡大したものである。このうち図２（ａ）がボトル缶１０１の口部１３にキャップ２０１を巻き締める前のキャッピング前の状態である。また、図２（ｂ）がボトル缶１０１の口部１３にキャップ２０１を巻き締めたキャッピング後の状態であり、キャップ付きボトル缶３０１の要部断面図を示している。また、図３が図２（ａ）に示されるボトル缶１０１のカール部２４付近の拡大断面図を示しており、図４が図２（ｂ）に示されるキャップ付きボトル缶３０１のカール部２４付近の拡大断面図を示している。

図５〜図８は、本発明の実施形態のボトル缶の製造方法の各工程を模式的に示す説明図である。このうち、図７及び図８は、ボトル缶１０１の製造方法の各工程のうち、口部１３にカール部２４を形成する各工程を説明する説明図であり、ボトル缶１０１となる中間成形体５３の開口端部付近を、缶軸Ｏを通る位置で断面にした要部断面図を示している。また、図９は、ボトル缶１０１の口部１３にキャップ２０１を装着するキャッピング装置の一部を構成するキャッピングヘッド７０を示す模式図である。

本実施形態のボトル缶１０１は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の薄板金属からなり、図１に示すように、円筒状をなす胴部１０と円板状をなす底部２０とを備える有底円筒状に形成されている。

図１に示すように、胴部１０及び底部２０は互いに同軸に配置されており、本実施形態において、これらの共通軸を缶軸Ｏと称して説明を行う。また、缶軸Ｏに沿う方向（缶軸Ｏ方向）のうち、胴部１０の開口端部１０ａから底部（缶底）２０側へ向かう方向を下方（下側）、底部２０から開口端部１０ａ側へ向かう方向を上方（上側）とし、以下の説明においては、図１〜図９に示す向きと同様に上下方向を定めるものとする。また、缶軸Ｏに直交する方向を径方向といい、径方向のうち、缶軸Ｏに接近する向きを径方向の内方（内側）、缶軸Ｏから離間する向きを径方向の外側（外方）とする。また、缶軸Ｏ回りに周回する方向を周方向とする。

ボトル缶１０１の胴部１０は、図１に示されるように、底部２０側においてストレートの円筒状に形成された円筒部１１と、円筒部１１の上端で缶軸Ｏ方向の上方（開口端部１０ａ側）に向けて漸次縮径するテーパ状の縮径部１２と、縮径部１２の上端に形成された口部１３と、を備える。これらの円筒部１１、縮径部１２、口部１３は、互いに滑らかに連なって形成されており、互いの間に段差を形成することなく滑らかに接続されている。なお、円筒部１１、縮径部１２、口部１３は、それぞれ胴部１０の周方向全周にわたって延びる環状をなしている。

図１に示すように、口部１３は開口端部１０ａにより外部に開口しており、飲料等の内容物は口部１３を通じてボトル缶１０１の内部に充填される。また、図２（ｂ）及び図４に示すように、口部１３にキャップ２０１を装着することにより、ボトル缶１０１の内部に充填された内容物が密封されるようになっている。

胴部１０の上部に配置された口部１３は、図１に示すように、縮径部１２の上端で一旦拡径された膨出部２１と、膨出部２１の上端に連続するボトル側ねじ部２２と、ボトル側ねじ部２２の上端から上方に向かうにしたがって漸次縮径された小径部２３と、小径部２３の上端の開口端部１０ａに形成されたカール部２４と、を有している。

カール部２４は、小径部２３に連続して形成されており、図２（ａ）及び図３に示すように、ボトル缶１０１の切断端部である開口先端３８を径方向外方に折り返した状態に形成されている。カール部２４の外表面のうち、カール部２４の上端の天頂部３１よりも径方向内方に配置される内周面は、図３に示すように、缶軸Ｏ方向に沿う縦断面において、小径部２３の内周面の上端で屈曲して缶軸Ｏ方向に沿って延びる内側直立部３２と、内側直立部３２の上端で径方向外方に向けて凸となり、上端の天頂部３１に連続する天頂屈曲部３３と、を有している。また、カール部２４の天頂部３１よりも径方向外方に配置される外周面は、図３に示すように、缶軸Ｏ方向に沿う縦断面において、上端の天頂部３１から連続して径方向外方に向けて凸となる天頂折返部３４と、この天頂折返部３４の下端に連続して径方向内方に向けて凸となる下端屈曲部３５と、下端屈曲部３５の下端で屈曲して缶軸Ｏ方向に沿って延びる外側直立部３６と、を有している。また、カール部２４は、外側直立部３６の下端に連続して径方向内側に折り畳まれた折畳部３７を有しており、カール端部（開口先端）３８が、カール部２４の内側に形成された空間部４０内に折り込まれて配置されている。このため、折畳部３７は、図３に示すように、内側直立部３２と外側直立部３６との間に配置されている。

このように構成されるカール部２４において、天頂折返部３４の上面部分の曲率半径Ｒは、０．８ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、天頂折返部３４の上面部分の曲率半径Ｒは、単一の曲率半径でもよいし、異なる複数の曲率半径の円弧を連続させてもよい。図示例では、天頂折返部３４の下端側に若干のストレート状の筒状面部３９が形成されているが、天頂折返部３４は、筒状面部３９を有さず、前述した曲率半径Ｒの湾曲面で全体が形成される場合もある。本実施形態では、天頂折返部３４の最大外径がストレート状の筒状面部３９で規定されており、この筒状面部３９と外側直立部３６の最大外径とがほぼ同じ直径（外径Ｄ１）で形成されている。そして、下端屈曲部３５は、カール部２４の最大外径Ｄ１よりも小さい外径に形成された部分、すなわち、天頂折返部３４の最大外径及び外側直立部３６の最大外径よりも径方向内方に突出して設けられた部分で形成されている。

また、下端屈曲部３５の上端は、カール部２４の比較的上側の位置に設けられており、カール部２４の天頂部３１から下端屈曲部３５の上端までの缶軸Ｏ方向の高さ、すなわち天頂折返部３４の高さＨ１が、カール部２４の高さＨ０の７／１０以上９／１０以下の範囲に形成されている。カール部２４の高さＨ０は、カール部２４の外周面における、缶軸Ｏ方向の上端の天頂部３１から缶軸Ｏ方向の下端までの缶軸Ｏと平行な垂直距離とされる。また、同様に、天頂折返部３４の高さＨ１も缶軸Ｏと平行な垂直距離とされる。
なお、天頂折返部３４と接続される下端屈曲部３５の上端側は、天頂折返部３４の下端から缶軸Ｏ方向下方に向かうにしたがって漸次縮径され、径方向外方に向けて凸となる非常に小さな曲率半径の湾曲面で形成されている。

このような形状のボトル缶１０１において、その他の寸法については必ずしも限定されるものではない。なお、ボトル缶１０１の諸寸法について一例を挙げると、成形前の元板厚が０．２５０ｍｍ以上０．５００ｍｍ以下のアルミニウム合金板により、胴部１０の厚さ（ウォール厚）が０．１１０ｍｍ以上０．１２５ｍｍ以下、ボトル側ねじ部２２からカール部２４までの厚さが０．２１０ｍｍ以上０．２３０ｍｍ以下、カール部２４の外径（天頂折返部３４の最大外径）Ｄ１が３２．０ｍｍ以上３５．０ｍｍ以下、カール部２４の高さＨ０が１．６ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に形成される。

一方、このように構成されるボトル缶１０１に装着されるキャップ２０１は、カップ状に形成されたキャップ本体２１０と、そのキャップ本体２１０の内面に設けられたライナー２５０と、を有する。
キャップ本体２１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の薄板金属を成形してなり、ボトル缶１０１の口部１３に装着される前には、図１及び図２（ａ）に示すように、円板状の天板部２１１と、その天板部２１１の周縁から缶軸Ｏ方向に沿って略垂下する円筒状の円筒部２１２と、を有する。円筒部２１２には、図１に示すように、天板部２１１側の基端側から開口する先端側に向けて順に、ナール凹部２２１及びベントホール２２２、ねじ形成予定部２２３、スリット２２４及びブリッジ２２５、裾部２２６が形成されている。

このうち、円筒部２１２上側の天板部２１１に近い位置に形成されたナール凹部２２１は、開栓時に手に摩擦力を付与するものである。また、ベントホール２２２は、開栓時に内圧を開放するためのものであり、ナール凹部２２１とベントホール２２２とは、円筒部２１２の周方向に複数ずつ形成されている。また、ベントホール２２２の上側片２３１及び下側片２３２は、径方向内方に押し込まれた状態に形成されており、この上側片２３１と天板部２１１との間にライナー２５０が配置され、抜け止めされている。なお、下側片２３２の先端は、上側片２３１の先端よりもさらに径方向内方に押し込まれた位置に形成されている。これにより、後述するライナー２５０の摺動層２５１をキャップ本体２１０の内部に嵌め込む際に、摺動層２５１の周縁部（外周部）が上側片２３１に接触することがなく、摺動層２５１を下側片２３２の内面を滑らせて所定の位置に円滑に押し込むことができる。

また、円筒部２１２の下側には、周方向に断続的に複数のスリット２２４が形成されるとともに、隣り合うスリット２２４どうしの間にブリッジ２２５が形成されている。したがって、円筒部２１２は、スリット２２４を介して上部２２７と下部２２８とが分けられるとともに、スリット２２４の間に形成された複数のブリッジ２２５により、上部２２７と下部２２８とが連結した形状とされている。

キャップ本体２１０に挿入されるライナー２５０は、例えば、キャップ本体２１０の天板部２１１の内面側に配置されて天板部２１１の内面と接触する摺動層２５１と、この摺動層２５１に積層されてボトル缶１０１のカール部２４に接触する密封層２５２との二層構造とされる。摺動層２５１は、密封層２５２よりも高い硬度を有し、ポリプロピレン樹脂等によりほぼ均一厚さの円板状に形成されている。また、密封層２５２は、柔軟なエラストマー樹脂等で形成され、ボトル缶１０１の口部１３にキャップ２０１が装着されたときに、カール部２４に当接してボトル缶１０１の内部を密封するシール機能を有している。なお、摺動層２５１と密封層２５２との硬度比較は、例えばタイプＤデュロメータ硬さ（ＪＩＳ Ｋ ７２１７）により判断される。

また、本実施形態では、密封層２５２が摺動層２５１よりも外径がわずかに小さく形成されており、比較的薄肉の中央部２５３に対して、外周部分に厚肉のシール部２５４が周方向に沿う環状に形成されている。なお、各層の厚みは特に限定されるものではない。

なお、キャップ本体２１０へのライナー２５０の取り付けは、別に作製したライナー２５０をキャップ本体２１０の開口端部からキャップ本体２１０の内部に挿入して行うこともできるが、キャップ本体２１０内でモールド成形することによりライナー２５０を形成することも可能である。キャップ本体２１０内でモールド成形する場合、摺動層２５１はシートから形成してキャップ本体２１０内に挿入しておき、その摺動層２５１の上に溶融状態の合成樹脂球を落として密封層２５２をモールド成形することも可能であるし、摺動層２５１もキャップ本体２１０内でモールド成形し、その摺動層２５１の上に重ねて密封層２５２をモールド成形することも可能であり、種々の方法を採用できる。

このうち、摺動層２５１をモールド成形によって形成する場合、ライナー付きキャップ２０１をボトル缶１０１に装着した後の開栓時に、摺動層２５１がキャップ本体２１０との間で摺動し得るように、キャップ本体２１０の内面塗料としては、摺動層２５１を構成するポリプロピレン樹脂等がモールド時に接着されないエポキシフェノール系樹脂を用いたものを用いることが好ましい。また、キャップ本体２１０の内面塗装には、エポキシフェノール系樹脂にオリーブ油等のグリセリン・脂肪酸エステルを含むものを用いることができる。なお、ポリオレフィン系樹脂を含む内面塗料の場合は、摺動層２５１が強固に接着しない程度に配合を調整するとよい。

このように構成されるキャップ２０１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ボトル缶１０１の口部１３に被せられ、キャップ本体２１０に設けられたライナー２５０を口部１３のカール部２４に圧接させた状態でキャッピング加工を施すことにより口部１３に装着され、キャップ付きボトル缶３０１とされる。具体的には、ボトル缶１０１の内部に内容物を充填後、口部１３に形成されたボトル側ねじ部２２に沿ってキャップ本体２１０の円筒部２１２のねじ形成予定部２２３をねじ加工してキャップ側ねじ部２２９（図９参照）を成形するとともに、円筒部２１２の裾部２２６を膨出部２１の下部に巻き込んで係止することにより、キャップ２０１を口部１３に装着する。これにより、ボトル缶１０１の口部１３をキャップ２０１により密閉したキャップ付きボトル缶３０１が製造される。

キャップ２０１の口部１３へのキャッピング時には、図４に示すように、キャップ２０１の天板部２１１周縁が絞り加工され、絞り部２４１が形成される。この際、天板部２１１周縁には缶軸Ｏ方向下方及び径方向内方に向けた荷重が作用する。このため、カール部２４の天頂部３１から外周面の広い範囲にライナー２５０（密封層２５２のシール部２５４）を密接させることができ、ライナー２５０と口部１３との密封性を高めることができる。また、本実施形態のボトル缶１０１においては、前述したように、カール部２４の外周面に、径方向外方に向けて凸となる天頂折返部３４と、この天頂折返部３４の下端に連続して径方向内方に向けて凸となる下端屈曲部３５と、が設けられており、この下端屈曲部３５の上端がカール部２４の比較的上側に配置されている。このため、キャッピング時に、ライナー２５０を下端屈曲部３５にかかる位置まで密接させることができる。したがって、キャップ２０１に内圧が作用する際にも、ライナー２５０が下端屈曲部３５の上側部分、すなわちカール部２４の最大外径Ｄ１よりも径方向内方に突出した面に、より強く密接することになり、高い密封性を維持できる。

なお、このように構成されるキャップ付きボトル缶３０１では、ボトル缶１０１に対しキャップ２０１のブリッジ２２５よりも上側の上部２２７が缶軸回りに回動されると、上部２２７がボトル側ねじ部２２に沿って周方向及び軸方向の上方に移動するが、ブリッジ２２５よりも下側の下部２２８は膨出部２１に係止されていることから、ブリッジ２２５が破断され、円筒部２１２の上部２２７と下部２２８とが切り離される。そして、キャップ２０１の上部（円筒部２１２の上部２２７）が口部１３から取り外され、キャップ２０１の下部（円筒部２１２の下部２２８）が口部１３に残されるようになっている。キャップ２０１の上部を口部１３から取り外すことにより、口部１３が開栓され、ボトル缶１０１内部の内容物を取り出ることができる。一方、取り外したキャップ２０１の上部を口部１３に再び取り付けることにより、ボトル缶１０１の口部１３を再閉栓することが可能である。

なお、本実施形態のキャップ付きボトル缶３０１は、キャップ２０１に摺動層２５１と密封層２５２とを有するライナー２５０が設けられ、キャップ本体２１０の天板部２１１に接する面が摺動層２５１により形成されている。このため、開栓時にキャップ本体２１０とライナー２５０の摺動層２５１とが摺動し、密封性が高いにもかかわらず容易に開栓できる。

次に、上記のように構成されたボトル缶１０１を製造する場合を例として、本発明のボトル缶の製造方法を説明する。
ボトル缶１０１を製造するには、まず、アルミニウム合金等の薄板金属の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を成形した後、このカップ５１に再度の絞り加工及びしごき加工（ＤＩ加工）を加えて、図５（ｂ）に示すように所定高さの有底円筒状の筒体５２を成形し、その上端をトリミングにより切り揃える。このＤＩ加工により、筒体５２の底部は最終のボトル缶１０１としての底部２０の形状に成形される。

次いで、筒体５２の開口端部側を縮径加工（ネックイン加工）することにより、図５（ｃ）に示すように底部２０側の円筒部１１に連続する縮径部１２を形成するとともに、縮径部１２の上方で缶軸Ｏ方向に延びる小径円筒部４１を形成する。また、小径円筒部４１を再度拡径及び縮径することにより、図６（ａ）に示すようにねじ加工する前の筒状部４２を形成する。そして、この筒状部４２にねじ加工を施して、図６（ｂ）に示すようにボトル側ねじ部２２が形成された中間成形体５３を形成する。この中間成形体５３のボトル側ねじ部２２の下方には膨出部２１が形成され、ボトル側ねじ部２２の上方には、小径部２３を介して円筒状の開口筒部２５ａが形成されており、この開口筒部２５ａを加工してカール部２４を形成する。

なお、筒体５２の開口筒部２５ａを加工してカール部２４を有する最終形状のボトル缶１０１を製造する過程で、加工の進捗に応じて中間成形体５３の形状が変化していくが、以下では、ボトル缶１０１に至るまでの間で中間成形体５３の形状を特に限定せずに、同一の符号５３を用いて説明する。

カール部２４は、図７（ｂ）に示すように開口筒部２５ａの先端に折畳部３７を形成する前工程と、図７（ｄ）に示すように折畳部３７が形成された開口筒部２５ｂの先端を径方向外方に折り返した折返部２８を形成する第１工程と、図８に示すように折返部２８の外周面に天頂折返部３４及び下端屈曲部３５を形成する第２工程と、を経て形成される。

（前工程）
前工程では、図７（ｂ）に示すように、開口筒部２５ａの開口先端（切断端部）３８を径方向外側に折り畳んで、先端に折畳部３７を有する開口筒部２５ｂを形成する。この前工程では、初めに図７（ａ）に示すように開口筒部２５ａの開口先端３８を径方向外方に向けてフランジ加工して第１フランジ部２６を形成した後、第１フランジ部２６の先端側に缶軸Ｏ方向の上方から押圧力を加えて缶底方向に向けて押し下げることにより、図７（ｂ）に示すように折畳部３７を形成する。

（第１工程）
次に、第１工程では、図７（ｄ）に示すように、折畳部３７が形成された開口筒部２５ｂの先端５５をＵターンさせるように径方向外方に折り返して、その先端５５を缶底方向に向けた折返部２８を形成する。この第１工程では、図７（ｃ）に示すように開口筒部２５ｂの先端を径方向外側に向けてフランジ加工して折返部２８の外周部２８ｏとなる第２フランジ部２７を形成した後、図７（ｄ）に示すように第２フランジ部２７の先端側に缶軸Ｏ方向の上方から押圧力を加えて缶底方向に向けて押し下げることにより、先端の折畳部３７を内側に巻き込むようにして折り返す。これにより、開口筒部２５ｂの先端に形成された折畳部３７が折返部２８の内側に折り込まれ、折返部２８の外周部２８ｏと内周部２８ｉとの間に配置される。

図７（ｄ）及び図８は、このようにして成形された折返部２８を示しており、中間成形体５３の開口端部の先端（缶軸Ｏ方向の先端）５６が上方に凸となる円弧面に形成され、その下方に折返部２８の基端側の内周部２８ｉと先端側の外周部２８ｏとがほぼ平行に配置される。そして、折畳部３７よりも缶軸Ｏ方向の上側部分に折返部２８で囲まれた空間部４０が形成される。このように、折返部２８の外周部２８ｏと内周部２８ｉとの間に折畳部３７を配置しているので、空間部４０は、少なくとも折畳部３７の板厚分の幅をもって形成される。

（第２工程）
第２工程では、図８に示すように、折返部２８の缶軸Ｏ方向の上側部分を残して下側部分の少なくとも一部を挟持するように径方向外方から折返部２８の外周部２８ｏを押圧することにより、その挟持部分に下端屈曲部３５を形成し、その挟持部分よりも缶軸Ｏ方向上側に天頂折返部３４を形成する。また、第２工程では、折返部２８の外周部２８ｏに下端屈曲部３５及び天頂折返部３４を形成する際に、折返部２８の内周部２８ｉ及び外周部２８ｏの形状を整えることにより、内側直立部３２、天頂屈曲部３３、天頂部３１、外側直立部３６等の形状も最終形状に整えられる。

具体的には、第２工程は、例えば、図８に二点鎖線で示すように、折返部２８の径方向内方に挿入される内側ロール６１と、折返部２８の径方向外方に配置される外側ロール６２と、を用いて実施される。外側ロール６２の成形面には、径方向内方に突出する成形凸部６２１が設けられており、この成形凸部６２１で折返部２８の外周部２８ｏ（外周面）を押圧することにより、図３に示すようにカール部２４の最大外径Ｄ１よりも径方向内方に凸となる下端屈曲部３５を形成する。なお、外側ロール６２の成形凸部６２１の上下の成形面は、図８に示すようにストレート状に形成されており、下端屈曲部３５の成形時に、天頂折返部３４や外側直立部３６が径方向外方に向けて突出することがないように、カール部２４の最大外径Ｄ１を規定する。また、内側ロール６１の成形面も、図８の断面に示すようにストレート形状に形成されており、下端屈曲部３５の成形時に、径方向内方から折返部２８の内周部２８ｉを押圧することにより、内側直立部３２や天頂屈曲部３３が径方向内方に向けて突出することがないように、カール部２４の内周面を支持する。

そして、第２工程では、図８の白抜き矢印で示すように、内側ロール６１と外側ロール６２とを相互に接近させることにより、折返部２８の内周部２８ｉ（内側直立部３２）に内側ロール６１を当接させ、折返部２８の外周部２８ｏに外側ロール６２を当接させて、折返部２８を径方向に押しつぶすようにして挟持し、外側ロール６２の成形凸部６２１により径方向外方から折返部２８の外周面を押圧する。この際、外側ロール６２は、空間部４０の径方向外方から外周部２８ｏの外周面に当てられるようになっている。このように、折返部２８の内側には空間部４０が設けられているので、その空間部４０の径方向外方から外側ロール６２で押圧することにより、確実に折返部２８の外周部２８ｏの一部を径方向内方に突出するようにして折り曲げることができる。したがって、内側ロール６１と外側ロール６２との挟持部分に下端屈曲部３５を形成でき、その挟持部分よりも缶軸Ｏ方向上側に天頂折返部３４を形成できる。これにより、カール部２４の成形が完了し、図３に示すように、カール部２４を有するボトル缶１０１が製造される。

このように構成されるボトル缶１０１の口部１３にキャップ２０１を装着する場合、例えば、図９に示すようなキャッピングヘッド７０を複数備えるキャッピング装置が用いられる。
この場合、キャッピングヘッド７０は、キャップ押さえ７３１を備えたプレッシャーブロック７３と、ねじ部成形ロールとしての第１ロール７１と、ピルファープルーフロールとしての第２ロール７２とを備えている。プレッシャーブロック７３は下端部が筒状に形成されており、その内側に配置されるキャップ押さ７３１との間で缶軸Ｏ方向に相対移動可能であり、キャップ押さえ７３１との間にばね７３２が設けられている。また、第１ロール７１及び第２ロール７２はプレッシャーブロック７３の周囲を旋回可能かつ缶軸Ｏ方向に移動可能に支持されている。

まず、図２（ａ）に示すように、ボトル缶１０１の口部１３にキャップ２０１を被せた状態で、図４及び図９に示すように、キャップ押さえ７３１によりキャップ２０１の天板部２１１を押さえ、その状態でプレッシャーブロック７３により天板部２１１の周縁の外周部を絞り成形する。このようにキャップ装着時にプレッシャーブロック７３でキャップ２０１が絞り加工されることにより、キャップ２０１の天板部２１１の外周部から円筒部２１２の上端部にかけた部分が縮径され、その部分のキャップ２０１の外面に絞り部２４１が環状に形成される。そして、絞り部２４１に缶軸Ｏ方向下方及び径方向内方に向けた荷重が作用することで、図４に示すように、キャップ２０１の内側においては、ライナー２５０の密封層２５２におけるシール部２５４が、カール部２４の天頂部３１に向かって缶軸Ｏ方向下方に押し付けられるとともに、カール部２４の天頂部３１よりも径方向外側に突出したシール部２５４の外周部分が、カール部２４の外周面の広い範囲に押し付けられる。

具体的には、天頂部３１から下端屈曲部３５の一部にかかる位置までの外周面に沿って、ライナー２５０が折り曲げられた状態で径方向内方に向けて押し付けられる。これにより、シール部２５４は、カール部２４の天頂部３１から下端屈曲部３５の上側部分にかけて密接する。また、図４に示すように、ライナー２５０は、カール部２４の天頂折返部３４とキャップ本体２１０との間で最も圧縮させられ、その厚みが小さくなる。

このプレッシャーブロック７３による絞り加工が施された後、第１ロール７１によりキャップ本体２１０の上部にボトル側ねじ部２２に沿ってキャップ側ねじ部２２９を成形するとともに、第２ロール７２によりキャップ本体２１０の下部を膨出部２１に巻き込んで固定する。これにより、ライナー２５０の密封層２５２がカール部２４に圧接し、キャップ２０１が口部１３に装着され、ボトル缶１０１を密封状態としてキャップ付きボトル缶３０１となる。

このようにして密封されたキャップ付きボトル缶３０１においては、上述したように、ボトル缶１０１にキャップ２０１が装着されたときに、ライナー２５０が少なくともカール部２４の天頂部３１から下端屈曲部３５の上側までの範囲に密接することになる。このように、広い範囲でライナー２５０とカール部２４とが密接するので、密封性を高めることができる。

このキャップ付きボトル缶３０１は、炭酸飲料や窒素ガス封入飲料等の陽圧状態の内容物を充填する陽圧缶として用いる場合に特に好適である。すなわち、陽圧缶においてボトル缶１０１に作用する内圧は、キャップ２０１の天板部２１１に対しては缶軸Ｏ方向の上方に持ち上げるように作用し、それに伴い、シール部２５４の内周部分においてはカール部２４の天頂部３１への押圧力が小さくなる方向に作用するが、シール部２５４の天頂部３１よりも外周部分においては、最も圧縮されている付近を中心とするモーメントにより、逆に下端屈曲部３５への押圧力を大きくする方向に作用する。このため、カール部２４の外周面の天頂折返部３４から下端屈曲部３５の上側部分にかけた範囲においてライナー２５０のシール部２５４が圧接し、ライナー２５０の持ち上がりを規制できる。したがって、カール部２４とライナー２５０との密接状態を維持でき、キャップ付きボトル缶３０１の高い密封性を維持できる。

また、炭酸飲料の場合、コーヒー飲料等のようにレトルト殺菌される内容物の場合と異なり、充填後の熱処理は一般に低い温度でなされる。なお、レトルト殺菌の場合は１００℃を超える温度で熱処理されることにより、密封層２５２が軟化し、カール部２４が密封層２５２（シール部２５４）に大きく食い込んで密接するため、優れた密封性を発揮することができる。これに対して、炭酸飲料の場合は、熱処理温度が低いため、カール部２４への食い込みはレトルト殺菌したものに比べて少なくなる。そこで、この実施形態では、カール部２４に密接する範囲に下端屈曲部３５を設けて、この下端屈曲部３５にシール部２４を強く圧接させることにより、密封性を高めている。

一方、このように密封性が高い場合、開栓のための開栓トルクが高くなり、キャップ２０１が開けづらくなるおそれがあるが、本実施形態のキャップ２０１は、キャップ本体２１０にライナー２５０の摺動層２５１が接しているので、開栓時にキャップ本体２１０と摺動層２５１とが摺動することにより、開栓トルクの増大を抑制することができる。

（第２実施形態）
以上のように構成されるボトル缶は、前述したほぼシート状のライナー２５０を備えるキャップ２０１の他にも、図１０及び図１１に示すように成形されたライナー２６０を備えるキャップ２０２にも適用することができる。以下の第２実施形態の説明及び図１０及び図１１では、前述の第１実施形態と共通する部分について同一符号を用いて説明を簡略化する。

図１０は、ボトル缶１０１の口部１３にキャップ２０２を巻き締める前のキャッピング前の状態を示す要部断面図である。また、図１１は、ボトル缶１０１の口部１３にキャップ２０２を巻き締めたキャッピング後の状態であり、キャップ付きボトル缶３０２の要部断面図を示している。
第２実施形態では、ライナー２６０は、密封層２６１の外周部に形成された環状のシール部２６２が、同心円の二重の環状に形成された内側凸条部８１及び外側凸条部８２と、これら内側凸条部８１と外側凸条部８２との間に形成された凹溝部８３と、を有する。この場合、内側凸条部８１と外側凸条部８２の缶軸Ｏ方向の高さＨ３，Ｈ４を天頂折返部３４の高さＨ１より大きく設定しておく。また、凹溝部８３の径方向の開口幅Ｗ３をカール部２４の径方向の幅Ｗ０と同じか、それよりも小さく設定しておく。

このライナー２６０を有するキャップ２０２をボトル缶１０１の口部１３に被せると、キャップ押え７３１によりキャップ本体２１０の天板部２１１が缶底方向に押圧されることで、シール部２６２の凹溝部８３にカール部２４が押し込まれ、凹溝部８３内にカール部２４が嵌合する。この嵌合の初期段階では、内側凸条部８１と外側凸条部８２との間隔が押し広げられるが、カール部２４の天頂部３１が凹溝部８３の底面まで達すると、両凸条部８１，８２の先端部がシール部２６２の弾性力により、相互に接近する方向に間隔が狭められる。また、プレッシャーブロック７３によりキャップ本体２１０の天板部２１１の外周側が缶底方向に押圧されながら絞り加工されると、図１１に示すように、天板部２１１の周縁の外周部に絞り部２４１が形成され、ライナー２５０の周縁部がカール部２４の外周面に押し付けられる。これにより、シール部２６２の外側凸条部８２がカール部２４の外周面の天頂折返部３４及び下端屈曲部３５の上側部分に押し付けられることで変形し、内側凸条部８１がカール部２４に引き寄せられ、カール部２４の内周面（主に天頂屈曲部３３）に密接する。

このように、ボトル缶１０１では、内側凸条部８１及び外側凸条部８２と凹溝部８３とを有するライナー２６０を備えたキャップ２０１を装着することにより、シール部２６２にカール部２４を広い範囲で密接させることができる。したがって、キャップ付きボトル缶３０２の密封性を一層高めることができる。

（第３実施形態）
第１実施形態及び第２実施形態では、カール部２４の外周面の下端部分に、天頂折返部３４の最大外径Ｄ１と同じ径で形成した外側直立部３６を形成し、下端屈曲部３５をこれら両側に配設される天頂折返部３４の最大外径及び外側直立部３６の最大外径よりも径方向の内側に凹ませた凹溝状に形成していたが、下端屈曲部の形状は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、図１２及び図１３に示す第３実施形態のように、カール部９４の外周面の外側直立部９６を下端屈曲部９５の最小外径と同じ径で形成することもできる。以下の第３実施形態の説明及び図１２及び図１３では、前述の第１実施形態及び第２実施形態と共通する部分について同一符号を用いて説明を簡略化する。

図１２は、ボトル缶１０２の口部１３にキャップ２０１を巻き締める前のキャッピング前の状態を示す要部断面図である。また、図１３は、ボトル缶１０２の口部１３にキャップ２０１を巻き締めたキャッピング後の状態であり、キャップ付きボトル缶３０３の要部断面図を示している。

第３実施形態のボトル缶１０２を製造する際には、第１実施形態と同様に、中間成形体５３の開口端部に折返部２８を形成する。折返部２８を形成する第１工程までの製造工程は、第１実施形態と同様であり、第３実施形態では説明を省略する。

（第２工程）
第２工程では、図１４に示すように、折返部２８の缶軸Ｏ方向の上側部分を残して下側部分の少なくとも一部を挟持するように径方向外方から折返部２８の外周部２８ｏを押圧することにより、その挟持部分に下端屈曲部９５を形成し、その挟持部分よりも缶軸Ｏ方向上側に天頂折返部３４を形成する。また、この第２工程では、折返部２８の外周部２８ｏに下端屈曲部３５及び天頂折返部３４を形成する際に、下端屈曲部９５の形成領域と併せてさらに下側の折返部２８の下側部分を押圧することにより、天頂折返部３４の最大外径よりも径方向内方位置にストレート状の外側直立部９６を形成する。さらに、第２工程では、折返部２８の内周部２８ｉ及び外周部２８ｏの形状を整えることにより、内側直立部３２、天頂屈曲部３３、天頂部３１等の形状も最終形状に整えられる。

具体的には、第３実施形態では、第２工程は、例えば、図１４に二点鎖線で示すように、折返部２８の径方向内方に挿入される内側ロール６１と、折返部２８の径方向外方に配置される外側ロール６３と、を用いて実施される。内側ロール６１の構成は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。一方、外側ロール６３の成形面には、径方向内方に突出する成形凸部６３１が設けられており、この成形凸部６３１で折返部２８の外周部２８ｏ（外周面）を押圧することにより、図１４に二点鎖線で示すようにカール部９４の最大外径Ｄ１よりも径方向内方に凸となる下端屈曲部９５を形成するとともに、下端屈曲部９５の最小外径位置に連続するストレート状の外側直立部９６を形成する。なお、図１４の断面に示すように、成形凸部６３１の上側部分が下端屈曲部９５の成形面とされ、缶軸Ｏ方向の下方に向かうにしたがって漸次縮径された成形面とされている。また、成形凸部６３１の下側部分が外側直立部９６の成形面とされており、図１４の断面に示すように、成形凸部６３１の最小外径位置において缶軸Ｏ方向に沿ったストレート状の成形面とされている。一方、外側ロール６３の成形凸部６３１の上側の成形面は、図１４に示すように成形凸部６３１の最大外径位置において缶軸Ｏ方向に沿ったストレート状に形成されており、下端屈曲部９５の成形時に、天頂折返部３４が径方向外方に向けて突出することがないように、カール部９４の最大外径Ｄ１を規定する。

そして、第２工程では、図１４の白抜き矢印で示すように、内側ロール６１と外側ロール６３とを相互に接近させることにより、折返部２８の内周部２８ｉ（内側直立部３２）に内側ロール６１を当接させ、折返部２８の外周部２８ｏに外側ロール６３を当接させて、折返部２８を径方向に押しつぶすようにして挟持し、外側ロール６３の成形凸部６３１により径方向外方から折返部２８の外周面を押圧する。この際、折返部２８の内側には空間部４０が設けられているので、その空間部４０の径方向外方から外側ロール６３で押圧することにより、折返部２８の外周部２８ｏの一部を径方向内方に突出するようにして折り曲げることができる。また、折返部２８の内周部２８ｉと外周部２８ｏとの間には予め折畳部３７が配置されているので、内側ロール６１と外側ロール６３により折返部２８の大部分を挟持した際に、内周部２８ｉと外周部２８ｏとの間に折畳部３７の板厚分のスペースが確実に確保され、カール部９４の上側部分の湾曲面（天頂屈曲部３３、天頂部３１、天頂折返部３４）の形状（曲率半径）を高精度に形成できる。これにより、カール部９４の成形が完了し、図１２に示すように、カール部９４を有するボトル缶１０２が製造される。

このボトル缶１０２にキャップ２０１を装着する際には、図１２に示すように、ボトル缶１０２の口部１３にキャップ２０１を被せた状態で、図１３に示すように、キャップ押え７３１によりキャップ２０１の天板部２１１を押さえ、プレッシャーブロック７３により天板部２１１の周縁の外周部を絞り成形する。この際、天板部２１１の外周部に絞り部２４１が形成され、キャップ２０１の内側に配設されたライナー２５０に缶軸Ｏ方向下方及び径方向内方に向けた荷重が作用することで、ライナー２５０の周縁部がカール部９４の外周面に押し付けられる。カール部９４の外周面には、径方向外方に向けて凸となる天頂折返部３４と、この天頂折返部３４の下端に連続して径方向内方に向けて凸となる下端屈曲部９５と、が設けられており、この下端屈曲部９５の上端がカール部９４の比較的上側に配置されている。このため、キャッピング時に、ライナー２５０を下端屈曲部９５にかかる位置まで密接させることができる。したがって、キャップ２０１に内圧が作用する際にも、ライナー２５０が下端屈曲部９５の上側部分に、より強く密接することになり、高い密封性を維持できる。

（第４実施形態）
以上のように構成されるボトル缶１０２は、前述したほぼシート状のライナー２５０を備えるキャップ２０１の他にも、図１０等に示す第２実施形態と同様に、ライナー２６０を備えるキャップ２０２にも適用することができる。ボトル缶１０２の構成及びキャップ２０２の構成は上記の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

図１５は、ボトル缶１０２の口部１３にキャップ２０２を巻き締めたキャップ付きボトル缶３０４の要部断面図を示している。この図１５に示すように、第４実施形態のキャップ付きボトル缶３０４においても、キャッピング時に天板部２１１の周縁の外周部に絞り部２４１が形成され、ライナー２６０の周縁部がカール部９４の外周面に押し付けられることにより、シール部２６２の外側凸条部８２が変形し、内側凸条部８１がカール部９４に引き寄せられ、カール部９４の内周面（主に天頂屈曲部３３）に密接するので、シール部２６２にカール部９４を広い範囲で密接させることができる。したがって、キャップ付きボトル缶３０４の密封性を一層高めることができる。

（他の実施形態）
なお、上述した第１〜第４実施形態のボトル缶１０１，１０２では、開口端部の切断端部（開口先端３８）をカール部２４，９４の内側に折り畳むようにして折畳部３７を形成していたが、図１６に示すボトル缶１０３のように、切断端部（開口先端３８）をカール部９８の内側に完全に折り畳むことなく、外周面にテーパ部９７を形成してもよい。
この場合も、カール部９８の外周面に下端屈曲部３５を形成したことにより、ライナー２５０を下端屈曲部３５の上側部分に密接させることができるので、キャップ付きボトル缶３０５の高い密封性を維持できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１０ 胴部
１０ａ 開口端部
１１ 円筒部
１２ 縮径部
１３ 口部
２０ 底部
２１ 膨出部
２２ ボトル側ねじ部
２３ 小径部
２４，９４，９８ カール部
２５ａ，２５ｂ 開口筒部
２６ 第１フランジ部
２７ 第２フランジ部
２８ 折返部
２８ｉ 内周部
２８ｏ 外周部
３１ 天頂部
３２ 内側直立部
３３ 天頂屈曲部
３４ 天頂折返部
３５，９５ 下端屈曲部
３６，９６ 外側直立部
３７ 折畳部
３８ 開口先端（切断端部）
３９ 筒状面部
４０ 空間部
４１ 小径円筒部
４２ 筒状部
５１ カップ
５２ 筒体
５３ 中間成形体
５５，５６ 開口端部の先端
６１ 内側ロール
６２，６３ 外側ロール
７０ キャッピングヘッド
７１ 第１ロール
７２ 第２ロール
７３ プレッシャーブロック
８１ 内側凸条部
８２ 外側凸条部
８３ 凹溝部
９７ テーパ部
１０１，１０２ ボトル缶
２０１，２０２ キャップ
２１０ キャップ本体
２１１ 天板部
２１２ 円筒部
２２１ ナール凹部
２２２ ベントホール
２２３ ねじ形成予定部
２２４ スリット
２２５ ブリッジ
２２６ 裾部
２２９ キャップ側ねじ部
２４１ 絞り部
２５０，２６０ ライナー
２５１ 摺動層
２５２，２６１ 密封層
２５４，２６２ シール部
３０１，３０２，３０３，３０４，３０５ キャップ付きボトル缶
６２１，６３１ 成形凸部

Claims (1)

1. 口部の外周部に、開口先端を径方向外方に折り返した状態に形成されたカール部を有し、前記カール部の外周面は、缶軸方向に沿う縦断面において、前記カール部の上端の天頂部から連続して径方向外方に向けて凸となる天頂折返部と、前記天頂折返部の下端に連続して径方向内方に向けて凸となる下端屈曲部と、前記下端屈曲部の下端で屈曲して缶軸方向に沿って延びる外側直立部とを有するボトル缶の製造方法であって、
   前記ボトル缶となる中間成形体の開口端部に形成された開口筒部の先端を径方向外方に折り返して折返部を形成する第１工程の後、前記折返部の前記缶軸方向の上側部分を残し、前記缶軸方向の下側部分の少なくとも一部を径方向外方から押圧することにより、前記天頂折返部と、前記下端屈曲部と、前記天頂折返部の最大外径とほぼ同じ最大外径を有する前記外側直立部とを形成する第２工程を有することを特徴とするボトル缶の製造方法。

Images