JPH04344841A - 非炭酸飲料用ｄｉ缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に果汁、コーヒー等
の非炭酸飲料物用のＤＩ缶体に関し、更に詳しくは、Ｄ
Ｉ缶体に非炭酸飲料を熱間充填し密封後に室温まで冷却
する非炭酸飲料用ＤＩ缶の製造方法に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】缶に充填する飲料物には、ビール及びコ
ーラ等の炭酸飲料と、果汁、コーヒー等の非炭酸飲料が
ある。前者は、炭酸ガスを含有するため、缶内部の陽圧
により缶側壁に凹みが生ぜず、軽量缶を特長とする缶側
壁の薄いＤＩ缶（アルミ又はスチール製）が容器として
用いられている。一方、後者は、炭酸ガスを含有せず、
かつ熱間充填（約９０℃）されるため、室温状態では缶
内部は缶外部より圧力が低く、つまり負圧となる。この
ため、容器としては缶側壁の剛性が高い３ピースのスチ
ール缶が用いられている。

【０００３】容器としては上記の２種類（２ピースのＤ
Ｉ缶と３ピースのスチール缶）があるが、ＤＩ缶は板か
ら絞り・しごき（ＤＩ）加工により製造される。また、
３ピース缶は板を溶接或いは接着して製造される。これ
らはその加工方法等の相違から缶側壁厚が異なり、ＤＩ
缶では０．１１〜０．１３ｍｍ、３ピース缶では０．２
ｍｍ前後であり、缶重量に大きな差が生じるが、コスト
の面から、ＤＩ加工法が有利である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、窒素
封入技術の進展により、非炭酸飲料物においても、容器
としてＤＩ缶が用いられ始めている。この技術は、窒素
封入により常に缶内圧が大気圧以上の圧力に保持されて
おり、缶側壁の凹みを防止することができる。この方法
は主としてスポーツ飲料用の缶に用いられているが、最
近では他の内容物（例、ウーロン茶）においても実用化
が進められている。しかしながら、この窒素封入技術を
採用するには設備面及び技術面において困難な面があり
、窒素封入のないＤＩ缶が採用されることが望まれてい
る。

【０００５】このような事情から、窒素封入技術以外の
技術の開発も進められてきた。例えば、缶側壁にビード
を付与し、側壁の剛性を上げる方法がある（特公昭５４
−１４５５２号、同５４−１４５５３号、特開昭６３−
１２５１４９など）。

【０００６】以上のとおり、非炭酸飲料物用へのＤＩ缶
の採用には、上記２種類の方法、すなわち、窒素封入法
、側壁ビード加工法がある。しかし、窒素封入法を採用
するには現状では困難であり、また側壁ビード加工法で
はビード加工時に缶側壁面の塗膜欠陥が発生するという
問題がある。

【０００７】そこで、本発明者らは、殺菌のため非炭酸
飲料において行われるレトルト処理中での缶内の陽圧（
約３×１０−１ＭＰａ）に耐え、かつ缶内圧が大気圧（
約９．８×１０−２ＭＰａ）未満となった時点で、缶底
部が缶内側に変形して缶内圧が大気圧以上となる缶底形
状を有するＤＩ缶を発明し、特願平２−１５０５３４号
にて提案した。

【０００８】しかし、このＤＩ缶は、室温での缶内外部
の圧力差を利用し、自発的な缶底の変形を生じさせるも
のであるが、以下の問題が生じている。 （１）素材の板厚のばらつき、強度のばらつきにより、
同一経過時間で同一変形が生じないため、品質管理が難
しい。 （２）缶底変形後の形状は缶体の中心軸に対して軸対称
とならない場合があり、美観を損ねる。 （３）缶内外の圧力差だけを利用するには、内容積で最
大１５ｃｍ３程度しか減少しなく、缶内部は室温で約１
５×１０−２ＭＰａ程度の陽圧にしかならない。この缶
を室温以下に冷却した場合、温度変化に伴い、更に缶内
部の圧力低下が生じ、缶側壁に凹みが生じ易くなる。 （４）缶側壁を０．１５ｍｍ以下にした場合、内容積の
減少量を大きくする、つまりドーム部の変形が大きいと
缶側壁の凹みが缶底変形より先行して発生する。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、非炭酸飲料を熱間充填した缶内部が確実に十分な陽
圧となる非炭酸飲料用ＤＩ缶を可能にする方法を提供す
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために新たな方策について鋭意研究を重ねた
結果、缶底形状を特定の形状とし、缶内部が負圧となる
前に強制的に缶底ドームを変形させることにより、缶内
部が陽圧となり、その後、如何なる環境下でも凹みが生
じない十分な陽圧を保つことを知見し、ここに本発明を
完成したものである。

【００１１】すなわち、本発明は、板材から製造される
ＤＩ缶の缶体の中心軸を通る任意の断面形状において、
缶側壁より缶外側に凸状形状となった缶底脚部及びこれ
につながる缶内側に凸状形状となった缶底カウンター部
並びにこれにつながる缶外側に凸状形状となった缶底ド
ーム部がそれぞれ滑らかにつながる缶底形状を有するＤ
Ｉ缶に、非炭酸飲料を熱間充填し、更に蓋を取り付けて
密封した後、缶内部の圧力が缶外部の圧力以上に保持さ
れた状態で、缶外側に凸状形状となった缶底ドーム部を
、頭部が軸対称凸状曲面形状のポンチで缶外部から押し
込み、缶内側に凸状形状に変形させることを特徴とする
非炭酸飲料用ＤＩ缶の製造方法を要旨とするものである
。

【００１２】以下に本発明を更に詳細に説明する。

【作用】

【００１３】果汁、コーヒー等の非炭酸飲料は、熱間充
填（約９０℃）後、密封され殺菌処理としてレトルト処
理（約１２０℃）が施される場合がある。この場合、缶
内圧は液体の増加と温度の上昇により、約３×１０−１
ＭＰａとなる。したがって、この内圧に耐えられる缶体
であることが必要である。

【００１４】本発明において用いられるＤＩ缶体は、板
材から製造されるＤＩ缶の缶体の中心軸を通る任意の断
面形状において、缶側壁より缶外側に凸状形状となった
缶底脚部及びこれにつながる缶内側に凸状形状となった
缶底カウンター部並びにこれにつながる缶外側に凸状形
状となった缶底ドーム部がそれぞれ滑らかにつながる缶
底形状を有するＤＩ缶である。

【００１５】このＤＩ缶体は、図１に示す形状の缶底を
有しており、缶体に高い陽圧がかかると、缶底部では缶
底ドーム部を缶体中心軸方向に移動させる力が働き、こ
の力は缶底脚部に伝達される。この時、缶外側に凸状形
状となった缶底脚部で、ドームの膨出を防ぐことができ
る。この缶底脚部の形状は特に規定しないが、曲率半径
が小さい程、ドームの膨出が生じ難い。

【００１６】また、缶底ドームを缶外側に凸状形状とす
ることで、後述の缶底ドームが缶内側に凸状形状となっ
た場合に大きな容量変化を生じさせることができる。こ
の部分の形状も特に規定しないが、缶内部の必要陽圧に
より、曲率半径、深さを変更する。

【００１７】缶底脚部と缶底ドーム部間の缶内側に凸状
形状となる缶底カウンター部は、レトルト処理時に缶底
ドームにかかる圧力を缶底脚部に伝達する働きと、後述
の缶底ドーム変形後、缶内側に凸状となった缶底ドーム
形状と缶底脚部形状を滑らかにつなぐ働きがある。

【００１８】このような缶底形状を有するＤＩ缶体に非
炭酸飲料を熱間充填し、更に蓋を取り付けて密封した後
、又はその後の約１２０℃のレトルト処理後、缶を放置
しておくと、缶内の液体及び気体の温度が低下し、缶内
部の圧力が缶外部の圧力より低くなる。この時、缶側壁
が薄い場合（０．１５０ｍｍ以下）、缶側壁に凹みが生
じるか、又は缶側壁が十分に厚い場合は、缶底ドームの
反転が生じる。しかし、缶底ドームの反転については同
一経過時間での同一変形は生じ難く、変形も缶の中心軸
に対し軸対称となり難い。

【００１９】そこで、レトルト処理等を利用して缶内部
の温度を高め、レトルト処理後、缶内部の圧力を缶外部
の圧力以上に保持した状態で、缶底ドーム部に対し、図
２に示すように、先端が軸対称凸状曲面形状を有するポ
ンチを缶外部から押し込む。ポンチ先端の形状は特に規
定しないが、後述の成形後の缶のドーム効果を得るため
には、缶との接触部分は球状の一部となっているのが望
ましい。

【００２０】この場合、缶外側に凸状形状をなす缶底ド
ームは、ポンチの押し込みに伴い、次第に変形し、最終
的には、図３に示すように、缶内側に凸状形状となる。 缶内の温度の低下に伴う気体の圧力減少はあるが、この
缶底ドームの変形による缶の総容積の減少は大きく、缶
内部の圧力は陽圧となる。変形後の缶底カウンター部か
ら缶底ドーム部にわたる缶内側に凸状の形状は、ドーム
効果により、缶内部の圧力が変化しても缶底ドームの変
形は生じにくいものである。

【００２１】また、ポンチの押し込み力は、通常、未密
封の空缶の軸力による座屈強度（１．５〜２．０×１０
３Ｎ）を遥かに上まわるが、缶内部が密封されているた
め、缶胴が座屈することはない。

【００２２】次に本発明の実施例を示す。

【００２３】

【実施例】３００４合金の硬質板材（板厚０．３４ｍｍ
）にＤＩ加工を施し、６６ｍｍφ×７２ｍｍｈ（総容積
２３０ｃｍ３）の缶を製作した。側壁厚は０．１５ｍｍ
であり、缶底形状を図１に示す。ここで、脚部半径は１
．５ｍｍとし、ドーム半径は

【表１】 に示すように変更した。なお、缶底ドームの中央は脚部
と同一高さまで張り出している。

【００２４】この缶に９０℃の熱湯を２００ｇ入れ、巻
き締め後、９５℃の温度に保った状態で、ポンチ頭部が
曲率半径５０ｍｍ、ポンチ肩部が曲率半径１．５ｍｍで
、これらが滑らかにつながった軸対称凸状曲面形状で、
円筒部の半径が５０ｍｍのポンチを用い、缶外側から缶
底ドームを押し込んだ。変形後、缶の体積より総容積の
減少量と缶内部の圧力を測定した。その結果を表１に併
せて示す。また、比較例として、熱間充填後、ポンチに
よる変形を行わず、放置して自然冷却した場合の結果も
表１に併せて示す。

【００２５】表１より明らかなように、本発明例はいず
れも、缶内が陽圧となり、しかも缶側壁部に凹みがなく
、変形後の缶底形状が軸対称で美麗である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
特定の缶底形状を有するＤＩ缶に非炭酸飲料を熱間充填
後、缶底ドーム部に対し、頭部が軸対称凸状曲面形状の
ポンチを押し込むことで、従来と比べ、確実に缶内を陽
圧にし、しかも軸対称の変形を生じさせることが可能で
あり、非炭酸飲料用のＤＩ缶の実現が可能となる。

【００２７】また、本発明における非炭酸飲料用ＤＩ缶
体は、従来の３ピース缶を２ピース（ＤＩ）缶に代替で
きるものであり、これにより缶の軽量化を大幅に推進で
きると共に、アルミ缶であればリサイクルによる省資源
化にも効果がある。

【００２８】加えて、ＤＩ缶の側壁の薄肉化を図ること
もでき、缶コストの一層の低減が可能で、安価であると
共に、非炭酸飲料への適用が容易となり、アルミ缶であ
ればその特長（無臭、リサイクル性）を充分に活かすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における缶体の缶底部の形状を示す図で
ある。

【図２】本発明の製造法による缶底の変形を説明する図
で、缶底ドーム部をポンチで押し込み状態を示している
。

【図３】本発明の製造法による缶底の変形を説明する図
で、缶底ドーム部がポンチにより缶内側に押し込まれた
状態を示している。

【符号の説明】

１　　缶側壁部 ２　　缶底脚部 ３　　缶底カウンタ部 ４　　缶底ドーム部 ５　　ポンチ ５１　　ポンチ頭部 ５２　　ポンチ肩部 ５３　　ポンチ円筒部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　板材から製造されるＤＩ缶の缶体の中
   心軸を通る任意の断面形状において、缶側壁より缶外側
   に凸状形状となった缶底脚部及びこれにつながる缶内側
   に凸状形状となった缶底カウンター部並びにこれにつな
   がる缶外側に凸状形状となった缶底ドーム部がそれぞれ
   滑らかにつながる缶底形状を有するＤＩ缶に、非炭酸飲
   料を熱間充填し、更に蓋を取り付けて密封した後、缶内
   部の圧力が缶外部の圧力以上に保持された状態で、缶外
   側に凸状形状となった缶底ドーム部を、頭部が軸対称凸
   状曲面形状のポンチで缶外部から押し込み、缶内側に凸
   状形状に変形させることを特徴とする非炭酸飲料用ＤＩ
   缶の製造方法。