本发明涉及一种在金属制容器的口部具有螺纹部，并通过将带螺纹盖螺合于该螺纹部来对所述口部进行密封的类型的带螺纹金属容器，特别涉及一种改善由口部和肩部构成的颈部的强度，在向容器内填充内装物进行加盖时，防止颈部的变形的带螺纹金属容器。
背景技术
图9为表示作为现有的带螺纹金属容器的饮料罐等的口部附近的局部主视图，图10为表示加盖工序的局部剖视图。该带螺纹金属罐51有两片型和三片型，分别经由特定的制造工序(未图示)形成为瓶状。即，二片罐为，在将铝板形成为带底的筒状体后，对筒状体的上端开口部进行缩颈加工来进行缩径。通过该缩径，形成有相对于罐轴朝内倾斜的肩部53和从肩部53的上端53a到上方的部分形成筒状的口部54，并且在肩部53的下方形成有筒状的主体部52。并且，通过在口部54形成螺纹部55、裙部56以及与该裙部相比为小径的裙谷部56a，并在口部54的上端形成卷曲部57，从而制造而成带螺纹金属罐51。此外，三片罐(未图示)为，对所述筒状体的底部进行拉深加工来进行缩径。通过该缩径，在筒状体的底部侧形成有相对于罐轴朝内倾斜的肩部53和带底的口部54，在筒状体的开口部侧形成有主体部52。并且，将带底的口部54的上端切断而形成开口，并在口部54形成螺纹部55、裙部56以及与该裙部相比为小径的裙谷部56a，并且在口部54的上端形成卷曲部57。而且，通过将底盖(未图示)接合于主体部52的下端开口部，从而制造而成带螺纹金属罐51。另外，在这些二片罐以及三片罐的裙谷部56a的下方形成有与裙谷部56a相比为大径的基部58。从该基部58到上端的卷曲部57的区域形成口部54，基部58连接于肩部53的上端53a。
在向这样的带螺纹金属罐51内填充有内装物后，口部54通过图10所示的加盖工序来利用金属制的盖60进行密封。即，使筒状的盖60覆盖口部54，利用压下垫块61相对于罐51沿其轴向施加载荷。并且，在利用施加有该轴载荷的盖60密封内装物的状态下，从盖60的侧方沿着罐51的螺纹部55按压螺纹切削辊62，并且从罐51的裙部56沿着裙谷部56a的区域按压卷裙辊63。由此，在盖60的侧壁形成有内螺纹部60a，并且在该侧壁的下端形成有沿着裙部56与裙谷部56a之间的台阶56b弯折的铆接部60b。保持该内装物的密闭状态直至旋松盖60进行开盖为止的期间。如此，在带螺纹金属罐51的制造工序中，在盖60形成内螺纹部60a以及铆接部60b时，利用压下垫块61沿罐轴向对罐51施加载荷，利用螺纹切削辊62以及卷裙辊63沿与罐轴垂直的方向施加载荷。
近年来，为了降低罐的制造成本，强烈要求应降低材料的使用量并使罐的原材料的厚度薄壁化。不过，当将原材料变薄时，带螺纹金属罐整体的强度会下降。特别是，由于卷裙辊63直接按压于裙谷部56a，因此会因与该罐轴垂直的方向上施加的载荷，使由口部54以及肩部53构成的颈部产生局部变形。在口部的外径为30mm以上、特别是35mm以上的口部宽的罐且口部的外径与主体部的外径的比(口径/主体径)为0.5以上、特别是0.6以上的罐中易于产生该局部变形。因此，特别在口部宽的罐的情况下，需要防止加盖工序时的变形，因此对于使带螺纹金属罐的壁厚薄壁化存在有极限且无法降低材料的使用量。
专利文献1公开了一种以提高螺纹部下端和肩部上端的半径方向以及轴向的强度为目的且在从口部下端向半径方向放大的锥形的肩部上端周围形成有向一个内侧流畅地弯曲的凹部和/或向一个外侧流畅地弯曲的凸部的带螺纹金属罐。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3561796号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
然而，在该现有技术中，虽能达到其所要的目的，但并未考虑原材料的薄壁化。而且，在加盖工序中，通过使卷裙辊直接按压于罐的裙谷部来使颈部局部变形，关于这一点并未进行研究。即，存在有如下问题：在将由专利文献1的结构构成的带螺纹金属罐所使用的原材料变薄的情况下，在由口部以及肩部构成的颈部中，与罐轴垂直方向的强度(颈部横向刚度)不足，在加盖工序时，颈部会产生局部变形。
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于，提供一种在由口部以及肩部构成的颈部中，能够提高与罐轴垂直方向的强度(颈部横向刚度)的带螺纹金属容器。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的带螺纹金属容器，其特征在于，包括：
筒状的主体部；
肩部，在该主体部的上部，相对于罐轴倾斜且朝向上方向进行缩径；以及
筒状的口部，在该肩部的上部朝向上方延伸，
该口部具有：基部，与肩部的上端流畅地连接；裙谷部，连接于该基部；裙部，连接于该裙谷部；以及螺纹部连接于该裙部，
所述基部具有从裙谷部朝向下方逐渐扩径且向半径方向外侧突出的鼓出部、和从该鼓出部朝向下方流畅地弯曲且向半径方向内侧突出的加强肋部，该加强肋部沿周向呈线状或点状地延伸，
所述鼓出部中的距罐轴最远的外表面与所述加强肋部中的距罐轴最近的外表面之间的与罐轴垂直的方向的距离(加强肋高度)为0.1～0.6mm。
在该带螺纹金属容器中，优选形成所述加强肋部的弯曲线的曲率半径为0.5～2.5mm。此外，在该带螺纹金属容器中，优选所述鼓出部以流畅地弯曲的方式与所述加强肋部连接，形成鼓出部的弯曲线的曲率半径为2.0～5.0mm。
而且，在该带螺纹金属容器中，在所述口部的外径与所述主体部的外径的比即(口径/主体径)比为0.5以上的情况下，是有效的。
发明效果
根据本发明，由于在肩部的上端的上方、即位于口部的下端的基部形成有加强肋高度为0.1～0.6mm的加强肋部，因此由口部以及肩部构成的颈部的横向刚度得以提高。因此，在加盖工序中，即使对金属容器的口部施加横向(与罐轴垂直的方向)的载荷，该颈部的横向刚度也较高，因此能够防止局部地变形。此外，消除了因将容器的原材料厚度变薄而产生的颈部的横向刚度不足的问题，因此能够将原材料的厚度(容器的壁厚)变薄而使容器轻量化。
在将形成加强肋部的弯曲线的曲率半径形成为0.5～2.5mm的情况下或将形成加强肋部的弯曲线的曲率半径形成为0.5～2.5mm且将形成鼓出部的弯曲线的曲率半径形成为2.0～5.0mm的情况下，不用变更整体高度等轴向上的容器的尺寸，而能够提高颈部的横向刚度。
在口部的外径与主体部的外径的比即(口径/主体径)比为0.5以上的情况下，能够有效地提高颈部的横向刚度。
附图说明
图1为表示本发明的实施方式所涉及的带螺纹金属罐的整体的主视图。
图2为将图1所示的金属罐的口部附近放大的纵剖视图。
图3为图2的局部放大图且表示加强肋高度的图。
图4为表示具有加强肋部的基部的变形例的图。
图5为表示用于评价金属罐的强度的试验方法的概要图，图5的(a)表示颈部强度评价试验，图5的(b)表示轴强度评价试验。
图6为将试验罐的加强肋部附近放大的图，实线部分表示本实施方式的罐，虚线部分表示现有的罐。
图7为表示轴强度以及颈部横向刚度与加强肋高度之间的实验结果以及分析结果的曲线图。
图8为表示加强肋部的变形例的图。
图9为表示现有的带螺纹金属罐的局部主视图。
图10为表示现有的加盖时的载荷负荷情况的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式具体地进行说明。图1为表示本发明的实施方式所涉及的带螺纹金属罐的整体的主视图，图2为表示其口部附近的图。如图1所示，在本实施方式的带螺纹金属罐1中，通过对铝板实施拉深加工、拉深展薄加工或对铝塞实施冲击加工等方法形成带底的筒状体，对筒状体的开口端侧的部分进行缩径加工，形成相对于罐轴朝内倾斜的肩部3，在从肩部3的上端3a到上方的部分形成筒状的口部4，并且在肩部3的下方形成筒状的主体部2。并且，在口部4形成螺纹部5、裙部6以及与裙部相比为小径的裙谷部6a，并且在口部4的上端形成卷曲部7，从而制造完成带螺纹金属罐。这样的罐被称作二片罐，但也可以是三片罐，三片罐(未图示)为，对所述筒状体的底部侧进行缩径而形成肩部3和带底的口部4，在筒状体的开口部侧形成筒状的主体部2。并且，将带底的口部4的上端切断而形成开口，在口部4形成螺纹部5、裙部6以及与裙部相比为小径的裙谷部6a，并且在口部4的上端形成卷曲部7。而且，通过将底盖(未图示)接合于主体部2的下端开口部从而制造而成带螺纹金属罐。另外，在这些二片罐以及三片罐的裙谷部6a的下方形成有与裙谷部6a相比为大径的基部8。从该基部8到上端的卷曲部7的区域形成口部4，基部8连接于肩部3的上端3a。
对于这样的带螺纹金属罐1，在向罐内填充内装物后，通过与图9同样的加盖工序，利用金属制的盖60密封其口部4。即，使筒状的盖60覆盖口部4，利用压下垫块61，对罐1沿其轴向施加载荷。并且，在利用施加有该轴载荷的盖60密封内装物的状态下，从盖60的侧方沿着罐1的螺纹部5按压螺纹切削辊62，并且从罐1的裙部6沿着裙谷部6a的区域按压卷裙辊62。由此，在盖60的侧壁形成有内螺纹部60a，并且在其侧壁的下端形成沿着裙部6与裙谷部6a之间的台阶6b弯折的铆接部60b。保持该内装物的密封状态，直至旋松盖60进行开盖为止的期间。
在本实施方式中，如图2、图3所示，鼓出部8a与加强肋部8b以横跨整周的方式形成，在裙谷部6a与肩部3的上端3a之间、即口部4中的位于最下端的基部8形成有：从裙谷部6a朝向下方逐渐扩径且向半径方向外侧突出的鼓出部8a；以及从该鼓出部8a朝向下方流畅地弯曲且向半径方向内侧突出的加强肋部8b。本发明人发现，当将该加强肋部8b的加强肋高度h设置在0.1～0.6mm的范围内且优选为设置在0.2～0.4mm的范围内时，由口部4以及肩部3构成的颈部的横向刚度得以提高。在此，如图3所示，加强肋高度h是指由与穿过鼓出部8a中的距罐轴最远的外表面的罐轴平行的线la、和与穿过加强肋部8b中的距罐轴最近的外表面的罐轴平行的线lb形成的、与罐轴平行的两个线la、lb间的相对于罐轴垂直方向的距离，将该距离限定为加强肋高度h。换言之，当将鼓出部8a的最大外径设为da且将加强肋部8b的最小外径设为db时，加强肋高度h为h＝(da-db)/2。
如此，对于形成于口部4的基部8的加强肋部8b，也可以将穿过该加强肋部8a的底部(线lb)的弯曲线的曲率半径r1形成为0.5～2.5mm。此外，位于加强肋部8a的上方的鼓出部8a也可以与加强肋部9b相邻且流畅地弯曲。在该情况下，穿过鼓出部8a的顶部(线la)的弯曲线的曲率半径r2也可以形成为2.0～5.0mm。在加强肋部8b的弯曲线为所述范围的曲率半径r1的情况下、或加强肋部8b的弯曲线为所述范围的曲率半径r1且鼓出部8a的弯曲线为所述范围的曲率半径r2的情况下，能够在有限的高度范围内形成加强肋部8b和鼓出部8a。因此，不用变更罐轴向的罐的尺寸(整体高度、口部高度等)，而能够提高由口部4以及肩部3构成的颈部的横向刚度。
而且，在口部4的外径为30mm以上、特别是35mm以上且口部4的外径与主体部2的外径的比(口径/主体径)为0.5以上、特别是0.6以上的情况下，即在口部宽的罐的情况下，易于在由口部4以及肩部3构成的颈部产生局部变形。因此，本发明对这样的口部宽的罐是有效的。另外，在本发明中，口部4的外径是指螺纹部5的螺纹牙的外径。例如，在主体部2的外径为53mm且螺纹部5的螺纹牙外径即口部4的外径为37mm的情况下，(口径/主体径)比为0.70。此外，密封该口部的盖(图10的附图标记60)的外径为38mm。
返回图1～图3，基部8形成为，使鼓出部8a与加强肋部8b相邻且流畅地连接的形状，但也可以是图4所示的形状。即，如图4的(a)所示，鼓出部也可以是具有与罐轴平行的直线部8c的鼓出部8a’。此外，如图4的(b)所示，在加强肋部8b与肩部3的上端3a之间，也可以设置与罐轴平行的直线部8d，如图4的(c)所示，也可以设置鼓出部8a’以及直线部8d。
接着，对本实施方式的作用效果进行说明。在本实施方式中，形成于口部4的基部8的加强肋部8b的高度h为0.1～0.6mm，优选为0.2～0.4mm，将这样的加强肋部8b形成在位于肩部3的上端3a的口部4的基部8，因此在加盖工序中，即使承受与罐轴垂直方向的载荷，也能够防止在由口部4以及肩部3构成的颈部产生局部变形。
以下说明的是，对本发明的效果进行了确认的试验。
[试验1]
为了证实由加强肋部8b产生的罐的强度变化，使用图5所示的方法进行了试验。图5的(a)为表示颈部强度评价试验的概要图，利用圆形标记所示的压缩用夹具对口部4的裙谷部6a施加朝向罐的半径方向中心的载荷(图中箭头)，对由口部4以及肩部3构成的颈部的横向刚度(半径方向的刚度)进行测量。此外图5的(b)表示轴强度评价试验的概要图，利用长方形所示的压缩用夹具沿罐轴向(箭头方向)施加载荷，对轴强度进行测量。
试验罐使用罐1的整体高度为130mm，主体部2的外径为53mm，口部4的外径(螺纹部5的外径)为37mm，主体部2的壁厚为0.20mm，螺纹部5的壁厚为0.33mm的罐。图6为将试验罐的加强肋部附近放大的图，实线部分表示本实施方式的罐。另一方面，虚线部分表示现有的罐，从位于口部的下端的基部58到肩部3的上端53a的形状不同于本实施方式的罐。此外图6表示现有的罐的加强肋高度h为0mm且本实施方式的罐的加强肋高度h大于0mm的情况。将该现有的罐以及本实施方式的罐作为试验罐，利用图5的(a)、(b)所示的方法，对颈部横向刚度和轴强度进行了测量。其结果如图7所示。
在图7中，■以及◆表示将加强肋高度形成为0mm、0.2mm、0.3mm以及0.5mm的试验罐的测量结果，并且用■表示颈部横向刚度的测量结果，用◆表示轴强度的测量结果。此外，图7中的虚线表示在所述条件下，对轴强度以及颈部横向刚度进行了分析的结果。如该虚线所示，表现出随着加强肋高度增大，颈部横向刚度变高，而轴强度却变低的趋势。再者，为了确保加盖时的健全性，优选轴强度为1.6kn以上，颈部横向刚度为47n/mm以上。在图7中，在将加强肋高度设为0.6mm时，其轴强度下降至加盖条件下优选的接近1.6kn的数值。此外，在加强肋高度大于0.6mm的情况下，加强肋部的罐轴向的强度变低，加强肋部易于压曲。因此，优选加强肋高度处于0.1～0.6mm的范围。进一步优选将加强肋高度设为0.2～0.4mm的范围，在该范围内，不会使轴强度显著下降，而能够增大颈部横向刚度。
[试验2]
接着，进行了与原材料的薄壁化(罐的轻量化)相关的试验。其结果如表1所示。另外，表1中的no.3(参考罐)为使用了未薄壁化的原材料(厚度为0.435mm的铝合金板)的罐，将图6的虚线部所示的加强肋高度h设为0mm。针对相对于该no.3(参考罐)所使用的原材料薄壁化的原材料，准备在将加强肋高度设为0mm的罐时，轴强度为1.6kn程度的原材料(厚度为0.385mm的铝合金板)。使用该薄壁化的原材料，制作no.1(将加强肋高度设为0mm的现有的罐)和no.2(将加强肋高度设为0.2mm的本实施方式的罐)这两种罐。另外，这些no.1～3的罐为，将与罐1的整体高度、主体部2的外径以及螺纹部5的外径相关的基本设计设为与所述的试验1中使用的试验罐大致相同的尺寸，即将罐1的整体高度设为130mm，将主体部2的外径设为53mm，将口部4的外径(螺纹部5的外径)设为37mm。并且，针对主体部2的壁厚，将no.1以及no.2的罐设为0.17mm，将no.3的罐设为0.20mm，并且针对螺纹部5的壁厚，将no.1以及no.2的罐设为0.32mm，将no.3的罐设为0.35mm。
[表1]
如表1所示实际验证了：对于将加强肋高度设为0.2mm的本实施方式的罐(no.2)，维持与加强肋高度为0mm的现有的罐(no.1)相同程度的轴强度，并且颈部横向刚度大幅提高到优选的47n/mm以上。此外，本实施方式的罐(no.2)表现出针对罐重量实现了约12％的轻量化，并且获得了接近加盖条件中优选的轴强度(1.6kn以上)以及颈部横向刚度(47n/mm以上)的强度。即，在该试验中实际验证了加强肋部有助于原材料的薄壁化(罐的轻量化)。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，当然本发明并不限定于所述实施方式，可采用各种方式。例如，图1～图4所示的加强肋部9b可采用图8所示的各种形状。图8的(a)为多个线状的加强肋部21，此外图8的(b)为多个点状的加强肋部22。这些加强肋部21、22也可以沿周向隔开间隔并在口部4的基部9以等间隔设置。图8的(c)中，在罐轴向不同的高度位置形成了两个以上的加强肋部23以及鼓出部24。在任意情况下，均起到与图1～图4同样的效果。
附图标记说明
1、51：带螺纹金属罐
2、52：主体部
3、53：肩部
3a、53a：肩部上端
4、54：口部
5、55：螺纹部
6、56：裙部
6a、56a：裙谷部
6b、56b：台阶
7、57：卷曲部
8、58：基部
8a、8a’、24：鼓出部
8b、21、22、23：加强肋部
8c：直线部
60：盖
60a：内螺纹部
60b：铆接部
61：压下垫块
62：螺纹切削辊
63：卷裙辊。