JPH0741673B2 - 合成樹脂製缶素材とその成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱可塑性合成樹脂製の缶胴端に金属製蓋板を
巻き締め固定する容器における缶素材とその成形方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

容器の形態として、一般にツーピース容器、或いはスリ
ーピース容器と称されるものがある。ツーピース容器は
有底筒形状の本体の開口端に蓋板を組み付ける構成であ
り、スリーピース容器は筒形状の本体の両開口端に蓋板
および底体を組み付ける構成である。

これらの容器の代表的なものは、従来は金属製の本体と
蓋板とから成形されており、内容物を収納した状態で蓋
板を本体の端部に巻き締め固定するものであり、本体と
蓋板とが共に金属製である場合には、本体の強度が充分
であるので、蓋板の巻き締め固定も円滑に行われる。

しかしながら、製作コストの点よりすると金属は高価で
あり、特に本体は、合成樹脂で成形するのが大量生産の
点で望ましい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本体を合成樹脂で成形すると共に、蓋板を金属で
成形することとした場合、蓋板の巻き締め固定に新たな
問題が生じた。

すなわち、蓋板を巻き締め固定するには、本体の開口端
に外鍔を設けると共に、蓋板を本体端部内に嵌入する有
端板短円筒体の開口端にフランジを周設した構成とし、
外鍔とフランジとの間に所定のシール材を塗布しておい
て、前記短円筒体を本体に嵌め込んだ状態で重なつた外
鍔とフランジとを同時に巻き締めて組み付けることにな
るのであるが、この成形操作に際して、強力な締付力を
必要とし、従つて本体の開口端に対向する蓋板のフラン
ジ基端部分を位置ずれしないように、所定の圧力で押圧
しなければならない。

所謂トツププレツシヤーをかけるのであるが、この圧力
が強過ぎると本体に座屈変形が生じ、その結果確実な密
封性に欠けることになり、また弱過ぎると上記位置ずれ
が生じて、正確な巻き締めが行われなくなると共に、前
記シール材による密接着がなく、周方向に沿つた全域で
の均一なシールが達成されなくなる。

すなわち、通常の全金属製缶容器に近い耐内圧強度を発
揮できる合成樹脂製の缶容器を成形するには、本体と蓋
体との組付き強度が充分に強力でなければならず、これ
がため本体の外鍔と蓋体のフランジとの相互位置関係お
よび相互姿勢を、正確に対向位置すると共にシール材を
介して相互に平行に対向させる必要があるが、このよう
な外鍔とフランジとの相互姿勢を得るために大きなトツ
ププレツシヤーを作用させる必要があつたのである。

しかしながら、合成樹脂製の本体は、金属製の筒体に比
べて、はるかに座屈強度が低いものであるために、全金
属製缶体の成形と同様な強大なトツププレツシヤーを作
用させることは全く不可能であり、これがため全金属製
缶容器に近い耐内圧性を有する合成樹脂製の缶容器を得
ることが不可能とされていたのである。

また、合成樹脂製の筒体の開口端部に、この筒体の開口
端部を押し拡げて外鍔に成形することは、合成樹脂材料
の延び変形の限界とか速度等の関係から極めて困難であ
り、通常の加熱変形を利用した成形手段では、亀裂や不
正な歪み変形が生じることになつていた。

本発明は、上記した従来の欠点，不都合を解消し、要求
に応えるべく開発された缶容器成形用の熱可塑性合成樹
脂製缶素材とその成形方法であつて、蓋板の巻き締め固
定時に缶素材に座屈等の変形が生じることがないように
し、しかもそのような缶素材を正確かつ簡単に成形でき
るようにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

以下、本発明を、本発明の一実施例を示す図面を参照し
ながら説明する。

本発明による合成樹脂製缶素材１は、円筒形状の缶胴２
開口端に外鍔３をほぼ直角に湾曲成形した構成で（第１
図a,第２図参照）、この缶胴２開口端部内に金属製蓋板
５が装着される。

金属製蓋板５は、前記缶胴２開口端部内に嵌入する短円
筒体６の一端に底板７を連設すると共に、他端開口端外
周縁にフランジ８を周設した構成であり、短円筒体６を
缶胴２端部内に嵌入してフランジ８を外鍔３に重ねた状
態で一体的に巻き締め固定するものである（第１図c,第
３図参照）。

そして、前記缶胴２内面から外鍔３面にかけての曲率半
径値は、金属製蓋板５の短円筒体６の外周面からフラン
ジ８面にかけてその曲率半径値の50％〜100％の範囲内
に設定される（第１図ａ参照）。

次いで、本発明の合成樹脂製缶素材１の成形方法は、第
４図に示す過程である。

すなわち、熱可塑性合成樹脂製の円筒形状の一次素材９
（第４図ａ）にあつて、その開口端部を、樹脂軟化点よ
りも10〜20℃高めの温度に加熱した状態でラツパ状に押
し広げて加工部４に成形し、この加工部４以外の一次素
材９の残部を缶胴２とする（第４図ｃ）。

一次素材９の開口端部を、樹脂軟化点より10〜20℃高め
の温度に加熱するのは、樹脂軟化点より10℃以上加熱し
ないと、開口端部の軟化程度が充分に得られず、成形さ
れた加工部４に比較的大きな内部応力が残留し、ラッパ
状に広がった加工部４の形状を維持し難いと共に、成形
に時間がかかるためであり、また樹脂軟化点より20℃以
上に加熱すると、開口端部が軟化し過ぎる状態となり、
加工部４を一定した形状で押し広げ成形するのが難しく
なるからである。

しかる後、この加工部４の外周面を樹脂軟化点よりも10
〜20℃低め、および加工部４の内周面を樹脂軟化点より
も20℃程高めに加熱し、かつ加工部４基端に連続する缶
胴２の開口周縁部分を冷却した状態で前記加工部４を加
圧して、前記缶胴２にほぼ直角に湾曲する外鍔３に成形
するのである。

加工部４の外周面を樹脂軟化点より10〜20℃低めに加熱
するのは、加工部４から外鍔３への変形時に、この加工
部４の外周面側が、湾曲変形はするものの、収縮変形は
しないようにするためで、加工部４の外周面側に収縮変
形を発生させないことにより、加工部４から外鍔３への
成形が、比較的高い寸法精度で達成できる。また、加工
部４の内周面を樹脂軟化点より20℃程高めに加熱するの
は、加工部４を外鍔３に成形させる際に、加工部４の外
周面側に収縮変形を発生させることなく、加工部４の内
周面側が確実に延び変形して外鍔３に成形されるように
するためである。さらに、加工部４基端に連続する缶胴
２の開口周縁部分を冷却するのは、加工部４を外鍔３に
成形するための加圧力により、加工部４付近の缶胴２部
分に不正な圧縮変形が生じないようにするためである。

この際に、前記缶胴２内面から外鍔３面にかけての曲率
半径値を、前記したように金属製蓋板５の短円筒体６の
外周面からフランジ８面にかけての曲率半径値の50％〜
100％の範囲内とする。

このようにして成形された前記外鍔３を、樹脂が自然冷
却により固化する前に直ちに強制冷却固化して（第４図
ｅ）、所望の外鍔３を缶胴２と一体に成形することにな
る（第４図ｆ）。

〔作用〕

上記した構成にあつて、缶胴２内面から外鍔３面にかけ
ての曲率半径値が、金属製蓋板５の短円筒体６の外周面
からフランジ８面にかけての曲率半径値の50％〜100％
の範囲内に設定されているので、外鍔３上面のほぼ全域
がフランジ８下面のほぼ全域に対して概略平行に対向す
ることになる。

従つて、缶胴２開口端部内に金属製蓋板５を装着して比
較的弱いトツププレツシヤーをかけただけで、外鍔３と
フランジ８とが重なつてシール材を介して密着し、フラ
ンジ８下面に予め塗布されたシール材が両者になじみ、
かつ缶胴２に対する金属製蓋板５の所定の組付き姿勢位
置関係を保持して、円滑なかつ正確な巻き締め操作を達
成することができる。

つまり、外鍔３とフランジ８とが概略平行に対向してい
るので、蓋板５の巻き込み締め付け固定時に両者の巻き
付き形態が良好となり、両者の結合が強固であり、さら
に締め付け時に不正な変形を生じさせることがない。

第１図にあつて、ａは設置状態、ｂは第一段階の巻き締
め状態、ｃは第二段階の巻き締め状態を示している。

これに対して第５図ａに示す如く、缶胴２内面から外鍔
３面にかけての曲率半径値が、金属製蓋板５の短円筒体
６の外周面からフランジ８面にかけての曲率半径値の10
0％を越える場合、第５図ｂの如くトツププレツシヤー
をかけた際に外鍔３を無理に変形させて前記の如く平行
にして、外鍔３とフランジ８とを重ねなければならない
ことになるので、強いトツププレツシヤーを必要とし、
それゆえに缶胴２が座屈変形し、或いは外鍔３に亀裂等
の損傷が生じることになる。

また、第６図ａに示す如く、缶胴２内面から外鍔３面に
かけての曲率半径値が、金属製蓋板５の短円筒体６の外
周面からフランジ８面にかけての曲率半径値よりも極端
に小さく、缶胴２開口端から外鍔３が鋭角に反転屈曲し
ているような場合、第６図ｂの如くトツププレツシヤー
をかけた際に、やはり缶胴２が座屈変形してしまう。こ
れは外鍔３とフランジ８とを概略平行に対向させなけれ
ばならないので、前記鋭角になつた曲率部分の曲り具合
いを、より大きな曲率半径に修正しようとするために、
新たな湾曲変形が生じるため、この新たな湾曲変形を達
成するための強力なトツププレツシヤーが必要となつて
しまうからである。

従つて、缶胴２開口端部内に金属製蓋板５を装着してト
ツププレツシヤーをかけた場合に、シール材が外鍔３と
フランジ８とになじみ、かつ缶胴２に対する金属製蓋板
５の所定位置を保持して、軸方向への押圧力が殆ど作用
しない第１図のような状態、すなわち本発明のように、
缶胴２内面から外鍔３面にかけての曲率半径値を、前記
の如く所定の値に設定するのが最も望ましいのである。

また、本発明の成形方法では、先ずテーパー状の加熱治
具10により一次素材９開口端部を徐々にラツパ状に押し
広げることにより加工部４を成形するので、無理がかか
らず、一次素材９を損傷することはなく、また加工部４
は所定の加圧を受けて、外鍔３を缶胴２にほぼ直角に湾
曲して成形することができる。

この場合、加工部４基端に連続する缶胴２の開口周縁部
分を冷却しているので、この操作時に缶胴２が不正に変
形したり径が変化したりすることはない。

そして、このようにして成形された外鍔３は、直ちに冷
却固定されるので、鍔としての形状が確立するのであ
る。

〔実施例〕

前述したように、缶胴２内面から外鍔３面にかけての曲
率半径値は、金属製蓋板５の短円筒体６の外周面からフ
ランジ８面にかけての曲率半径値の、50％〜100％の範
囲内に設定され、最も望ましくは100％であるが、外鍔
３の成形誤差を考慮して、70％〜80％程度が生産効率、
機能において共に良好である。

また、外鍔３外周端は、缶胴２が座屈しないように缶胴
２の軸方向に対してほぼ垂直かやや上方に拡がつたラツ
パ状とするのが良い。

次いで成形方法にあつて、熱可塑性合成樹脂製の円筒形
状の一次素材９は、成形に先立つてホルダー、マンドレ
ル等により固定され、軸方向に位置ずれが生じないよう
に、寸法、材質、構造が設定される。

また、一次素材９（第４図ａ）にあつて、その開口端部
をラツパ状に押し広げることにより加工部４を成形する
予備加熱成形工程において、図示実施例では前記一次素
材９の内径よりも大きく先端の直径を小さくしたテーパ
ー状の加熱治具10を用いている。

この加熱治具10を、樹脂軟化点よりも10〜20℃高めの加
熱温度で一次素材９開口端部に嵌入して加圧して（第４
図ｂ）、開口端部をラツパ状に押し広げることにより加
工部４を成形するのである（第４図ｃ）。

テーパー状の加熱治具10の加熱温度は、缶胴２の樹脂軟
化点よりも10〜20℃高めであるが、この温度は一次素材
９の材質、肉厚によつて多少の変動があり、加圧力は、
加熱しなくても缶胴２が座屈しない程度としたほうが良
い。

加工部４の成形は、一次素材９の端部を2mm程広げれば
良く、樹脂が軟化していくに従い、テーパー状の加熱治
具10を徐々に挿入すれば良い。

加熱治具10の加圧力が必要以上に大きかつたり加工部４
の挿入速度が速すぎたりすると、缶胴２の座屈、変形、
亀裂、径変化が生じてしまい、また加熱温度が高すぎる
と端面が熱によつて縮みあがつたり、波状の変形が生
じ、さらには材質によつては、樹脂特有の性能や機能、
色光沢等の外観を変えてしまうことになる。

なお、この予備加熱成形工程は、熱可塑性合成樹脂の材
質、肉厚によつては省略することも可能である。ただし
この場合には、後述する受け型11と加熱押し型12とによ
る加熱加圧挾持成形時に、加熱押し型12の押し速度を、
缶胴２が座屈しない程度に、より正確な制禦を必要とし
よう。

しかる後、この加工部４の基端の缶胴２外周面に面接配
置される樹脂軟化点よりも10〜20℃低めの受け型11と、
この受け型11に対向位置し、軟化点よりも20℃程高めと
した加熱押し型12とにより、前記加工部４を加圧挾持し
て（第４図ｄ）、前記缶胴２にほぼ直角に湾曲する外鍔
３を成形するのである。

この場合、加工部４を加圧挾持する加熱押し型12の押圧
面は、所定の形状となつている。

すなわち、このようにして外鍔３を成形した際に、缶胴
２内面から外鍔４面にかけての曲率半径値が所望値にな
るように加圧押し型12の押圧面を形成するものであつ
て、この所望値とは、前述したように金属製蓋板５の短
円筒体６の外周面からフランジ８面にかけての曲率半径
値の、50％〜100％の範囲内である。

また、前記受け型11と加熱押し型12とによる加圧挾持時
に、前記缶胴２内に嵌入する加熱押し型12の中央部分を
冷却嵌入部13として冷却しておいて、前記加工部４基端
の缶胴２周縁部分を冷却する。

加工部４を受け型11と加熱押し型12とによつて外鍔３に
成形する過程は、前述した温度制禦によつて行うが、加
圧力は、予備加熱成形工程における加熱治具10の加圧力
よりも２〜３倍高くすると良く、受け型11は成形される
外鍔３端面のうねり、まくれ、そり返りを防止する機能
を果す。

加熱押し型12における加工部４に直接接触する面、特に
所望の曲率半径値を得る成形型面部分は、バフ仕上げ等
の磨き加工を施す。

受け型11と加熱押し型12との間隔を、一次素材９の肉厚
より0.1mm程度大きくしてあり、樹脂の成形時の滑り易
さを助け、成形される外鍔３の外周端部がカールするの
を防止しており、加熱押し型12の外径は、樹脂の縮みを
考慮して成形する外鍔３の直径よりも0.2〜0.4mm程度大
きくしておく。

受け型11の温度制禦は、連続成形時に必要であるが、温
度が高過ぎると缶胴２の変形を招くことになる。

受け型11と加熱押し型12の熱源としては、ハンドヒータ
ー等が手軽で好ましいが、外鍔３成形面での全周にわた
る温度分布は、５℃以内にするべきで、これ以上となる
と外鍔３が大きく波打つてしまい、巻き締め時や完成品
が不良のものとなる。

また、成形時の温度制禦の変動も小さく押えるべきで、
同じく５℃以内とする。温度の変動が大きいと、完成品
における外鍔３が熱で縮んだものであつたり、不完全成
形でラツパ状のままであつたり等、寸法が不安定とな
る。外鍔３の成形の良否には、この温度管理が重要な要
素である。

そして次の段階で、冷却した受け型14と冷却押し型15と
により、成形された前記外鍔３を、樹脂が自然に冷却硬
化する前に直ちに強制冷却硬化して（第４図ｅ）、所望
の外鍔３を缶胴２と一体に成形することになる（第４図
ｆ）。

この際の加圧力は上記成形時と同程度で良いが、この冷
却固定によつて外鍔３の形状が確立するので、受け型と
押し型とは共に前記加熱成形時とほぼ同一のものが必要
となり、また缶胴２の熱可塑性合成樹脂の材質、肉厚に
よつて変動があるが、加熱成形後１〜３秒以内には冷却
を開始すべきであり、それ以上放置すると、うねり、ま
くれ等の不良品が成形される原因となる。

その点で、本来ならば加熱成形時の受け型11と加熱押し
型12とをそのまま利用するのが便宜であるが、治具の加
熱冷却時間、エネルギー効率を考慮すると、別の治具と
して受け型14と冷却押し型15とを用意したほうが得策で
ある。

これ等の冷却治具内には、反復使用による温度上昇を防
止するため、内部に水を通す等して冷却する。

〔効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、密封
が可能な缶体を合成樹脂で成形できるので、廉価にして
大量の生産が可能であり、透明な缶体を得ることもで
き、蓋板を金属で成形するので強度の確保が達成でき、
また本発明の熱可塑性合成樹脂製缶素材によれば、蓋板
の巻き締め固定時に缶素材に座屈等の変形が生じること
はなく、従つて缶胴に対する蓋板の密封も確実であつて
外観体裁が損なわれることもなく、また本発明の成形方
法によれば、上述した缶素材を正確かつ簡単に成形でき
る等、多くの優れた作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により成形される缶素材と蓋板との巻き
締め固定過程を示す断面図である。 第２図は成形された缶素材の斜視図である。 第３図は蓋板を巻き締め固定した状態の斜視図である。 第４図は本発明の缶素材の成形過程を示す断面図であ
る。 第５図は好ましくない形状に成形された缶素材と蓋板と
の巻き締め固定過程を示す断面図である。 第６図は同じく他の好ましくない形状に成形された缶素
材と蓋板との巻き締め固定過程を示す断面図である。 符号の説明 1;缶素材、2;缶胴、3;外鍔、4;加工部、5;蓋板、6;短円
筒体、7;端板、8;フランジ、10;加熱治具、11;受け型、
12;加熱押し型、13;冷却嵌入部、14;冷却受け型、15;冷
却押し型。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒形状の缶胴開口端に外鍔をほぼ直角に
   湾曲成形し、前記缶胴内面から外鍔面にかけての曲率半
   径値を、前記缶胴開口端部内に嵌入する有底板短円筒体
   の開口端外周縁に周設されたフランジが前記外鍔に巻き
   締め固定される金属製蓋板の前記短円筒体の外周面から
   フランジ面にかけての曲率半径値の50％〜100％の範囲
   内に設定して成る合成樹脂製缶素材。
2. 【請求項２】熱可塑性合成樹脂製の円筒形状をした一次
   素材の開口端部を、樹脂軟化点よりも10〜20℃高めの温
   度に加熱した状態でラツパ状に押し広げて加工部を成形
   し、該加工部の外周面を樹脂軟化点よりも10〜20℃低
   め、加工部の内周面を樹脂軟化点よりも20℃程高めに加
   熱し、かつ加工部を成形した前記一次素材の残部である
   缶胴の開口部分を冷却した状態で前記加工部を加圧し
   て、前記缶胴にほぼ直角に湾曲する外鍔に成形する際
   に、前記缶胴内面から外鍔面にかけての曲率半径値を、
   前記缶胴端部内に嵌入する直底板短円筒体の開口端外周
   縁に周設されたフランジが前記外鍔に巻き締め固定され
   る金属製蓋板の前記短円筒体の外周面からフランジ面に
   かけての曲率半径値の50％〜100％の範囲内に設定し、
   次いで成形された前記外鍔を直ちに冷却固定する合成樹
   脂製缶素材の成形方法。