JPS604057B2 - 内圧容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内圧容器に関し、さらに詳しくは従来のものよ
り薄肉でも耐内圧性に優れた底部構造を有する内圧容器
に関する。

従来の炭酸飲料缶やビール缶等の内圧容器（本明細書に
おいては、内容品を充填、密封した状態で容器内部の圧
力が大気圧より高い容器を内圧客器とよぶ）は、絞り−
しごき缶等の２ピース缶を除き、第１図ａに示されるよ
うに金属製の胴部１の開放端部と金属製の底部２を２重
巻縦して、２重巻締部３を形成して両者の気密接合が行
なわれている。

そして図示されないが、２重巻締部３にはシーリングコ
ンパウンドが介挿されて気密性が確保されるのであるが
、シーリングコンパウンドとしてはゴム性物質が用いら
れ、接着性は皆無に近い。また底部２は通常、耐内圧性
を高めるために、図示のように、内側に凹んだドーム状
のパネル部２ａ（例えば球面の一部に相当する形状の）
を有するものが採用される場合が多い。その場合底部２
の膨出を防止するため、底部２の材料は比較的厚い材料
、例えば保証内圧が７ｋ９／めで、内径５２．５肋の缶
の場合、抗張力が６３ｋｇ／柵のぶりきで０．１６肋、
抗張力が３０ｋｇ／柵のぶりきで０．２４肋のものを使
用する必要があった。本発明者等は底部２の内圧による
膨出（バックリングを含む）現象を解析した所、第１図
ｂ，ｃｏの経過をたどることを見出した。

すなわち従来考えられていたように、２重巻縦部３は変
形することなく、中央のドーム状のパネル部２ａのみが
矢印方向に作用する内圧によってバックリングするので
なく、第１図ｂに示されるように、先づ胴部夕 １の開
□端部ｌａの内面ｌａ′と、それに接していた底部２の
立上り部２ｂ（所謂チャックウオール）が離隔して、２
重巻締部３が緩み、第１図ｃに示すように、底部２の２
重巻締部を構成していた周辺部２ｃ（立上り部２ｂを含
む）がほぼ伸び切った状態で、パネル部２ａのバックリ
ングが始まるという現象を見出した。すなわち上記の比
較的厚い底部２の肉薄は、耐バックリング性よりも、む
しろ上記周辺部２ｃの変形防止のために必要とされてい
たことを見出した。本発明は上記知見にもとづいてなさ
れたものであって、本発明の目的は、従来よりも薄肉の
底部材料を使用して、しかも底部の内圧による膨出の起
り難い内圧容器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は内側に凹んだドーム
状のパネル部と、該パネル部の周縁部から垂下する短円
筒状の端縁部を有するスチールよりなる底部と、円筒状
の胴部を備えた内圧容器であって、該胴部の関口端部の
内面と、少なくとも該パネル部の該周縁部に倭近した該
端綾部の部分の外面が気密接合されて接合部を形成して
おり「該接合部の灘断強度Ｔ（ｋ９／抑）が次の‘１｝
式を満足し、Ｔ＞毒害 ‐‐‐‐‐‐【１） ここにＤ＝月同部の内径（側） Ｐ＝談内圧容器の保証内圧（ｋ９／地） 底部の厚さｔ（肌）が次の■式 ｔ＝（Ｑ。

。。３５Ｘｐ＋。

〇。・７）蔓〜（〇‐〇。

〇４９ＸＰ＋。‐〇。２４）暑……【２）を満足するこ
とを特徴とする内圧容器を提供するものである。

以下実施例を示す図面を参照しながら、本発明について
説明する。

第２図の９は本発明の内圧容器の１例を示したものであ
って、内圧容器９は、円筒状の耳同部１１を有する本体
１０とスチールよりなる底部１２を備えている。

本体１０は絞り加工、あるいは絞り−しごき加工等によ
り一体成形により形成された胴部１１、肩部１３および
細□の口部１４を備えており、口部１４のカール部１４
ａにガスケット１５を有するキャップ１６がクリンチに
より密封されている。底部１２は内側に凹んだドーム状
のパネル部Ｉ２ａと、パネル部１２ａの廉縁部１２をか
ら垂下する短円筒状の端縁部１２ｂ、および幅が胴部１
１の肉厚にほぼ等しいフランジ部１２ｃを備えている。

底部１２の端綾部１２ｂの外面１２ｂ′と胸部１１の開
口端部１１ａの内面１１ａ′は気密接合されて接合部１
７を形成している（第３図、第４図参照）。第３図は接
合部１７が溶接によって形成された場合を示し、第４図
は接合部１７が接着剤層１８（例えばポリアミド樹脂よ
りなる）を介挿することによって形成された場合を示す
。底部１２はスチールよりなるが、本明細書においては
スチールとは低炭素鋼板およびその表面処理鋼板、例え
ばぶりさ（錫めつき鋼板）、ティンフリースチール（電
解クロム酸処理鋼板）、燐酸塩処理鋼板、ニッケルメッ
キ鋼板等（表面に有機塗膜を形成されたものを含む）を
よぶ。胴部１１の材料としては、スチールやアルミニウ
ム（合金）板等の金属板、耐クリープ性およびヤング率
が比較的大きいプラスチックス、例えば延伸又は無延伸
の線状ポリエステル樹脂）ノ・ィニトリル樹脂（ニトリ
ル含有量６０モル％以上）、硬質塩化ピニル樹脂、無延
伸のポリアミド樹脂（例えばナイロン６、ナイロン６６
）、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、およ
びこれらのプラスチックスとガスバリャー性樹脂（例え
ばエチレンービニルァルコール共重合体、ポリァミド樹
脂、塩化ビニリデン）又は金属箔との積層体、ならびに
少なくとも容器内面となるべき面がプラスチックフィル
ム又は金属箔でラミネートされた紙材等が夫々使途に応
じて採用される。ただし第２図に例示される本体１川ま
金属板より形成されたものである。さらに第３図のよう
に溶接により接合部１７が形成される場合は、本体１０
もスチールにより形成される。底部１２の材料をスチー
ルに限定するのは、スチールは抗張力が通常３０〜６５
ｋｇノ協の範囲内にあって変形抵抗が、他の有力な競合
材料であるアルミニウム（合金）板に対して遥かに大き
いこと、および比較的廉価で商業的に入手し易いことに
よる。底部１２が内圧により本体１０からずり外れない
ためには、胴部１１の内径をＤ（肌）、内圧容器９の保
証内圧をＰ（ｋ９／仇）としたとき、接合部１７の鱗断
強度Ｔ（ｋ９／肌）が、次の‘１ー式を満足することが
必要である。

Ｔ＞号言 ‐‐…‐‘・） さらにパネル部１２ａがバックリングを起さないのに、
端縁部１２ｂが関口端部１１ａの内面１１ａ′から離れ
て変形するという現象を防止するために、接合部１７は
パネル部１２ａの周綾部１２ａ′に接近して形成される
ことが望ましい。

さらに接合部１７は、内圧により閉口端部１１ａと端縁
部１２ｂが剥離しないよう、十分な大きさの剥離強度を
有するように形成される。接合部１７が溶接により形成
されるときは上記条件は容易に満されるが、第４図のよ
うに接着剤層１８を介して形成される場合は適切な接着
剤を使用することが必要である。

このような接着剤としては、酸又は酸無水物変性ポリオ
レフィン、酸化ポリエチレン、共重合線状ポリエステル
樹脂、アィオノマー、ポリアミド樹脂（この樹脂の場合
は金属面にェポキシ系又はポリエステル系塗膜が形成さ
れていることが必要である）等の熱可塑性樹脂、および
ィソシアネート系接着剤、ウレタン系接着剤、ェポキシ
系接着剤、フェノール系接着剤、ポリエステル系接着剤
のような熱硬化型接着剤等が挙げられる。以上の条件が
満足されるときは、第５図に示されるように、底部１２
の変形強度を上回る過大な内圧Ｐ′が加わったとき、底
部１２は先づ第５図ｂに示すように接合部１７が剥離す
る前に、パネル部１２ａの周縁部１２ａ′内側に、外方
に凸のりング状の変形部１９を生じ、次に第５図ｃに示
されるようにバックリングを起す。

本発明者等の解析によれば、底部が同一素材で形成され
ている場合、第１図ｂに示されるような立上り部２ｂの
離隔を生ぜしめる内圧よりも、遥かに高い内圧で上記変
形部１９は発生することが判明した。換言すれば２重巻
締部３の代りに接合部１７によって接合することにより
、保証内圧が同一の場合、底部材料としてより変形抵抗
の小さい材料、すなわち抗張力が同一の場合は、従来用
いられていなかったようなより薄い材料を使用しうろこ
とが知見された。従って本発明の底部１２は、厚さｔ（
肋）が次の■式を満足するものが用いられる。

ｔ＝（〇‐。

。〇３５ＸＰ十。‐〇。・７）蔓〜（〇‐〇。〇４９Ｘ
Ｐ＋Ｑ。。２４）芸……■厚さｔの下限値、すなわち（
０．０００３５×Ｐ＋。

‐ｏｏ・７）彰ま、、抗張力６＆９／桝のスチールの場
合に、バックリングを起さない厚さの下限値である。一
方厚さの上限値、すなわち（０．０００４９×Ｐ十Ｑ。
。２４）亨ま、抗張力３０ｋ９／柵のスチールの場合に
、バックリングを起さない厚さの下限値である。

実用されるスチールの抗張力の範囲は３０〜６５ｋ９′
協であるので、厚さｔが｛２｝式で満足される範囲にあ
る限りバックリングを防止することができる。そして上
記厚さは、保証内圧が７ｋ９／地（通常の炭酸飲料缶等
の保証内圧）の場合の線図である第６図から明らかのよ
うに、従来の２重巻縦接合底部に採用される厚さにくら
べて遥かに薄い。なお第６図において白丸、白３角、白
４角印は本発明の場合を示し、黒丸、黒３角、黒４角印
は従来の場合を示し、添数字は抗張力（ｋ９′柵）を示
す。本発明の底部は第７図、第８図に示される底部１２
′のように、パネル部１２′ａに半径方向に延びる複数
の凹条２０を設けることによって、さらに薄くすること
も可能である。

本発明の内圧容器はスチールよりなる少なくともパネル
部の周綾部に接近した端縁部の部分の外面が胴部の関口
端部の内面と所定値以上の接合強度を有して強固に接合
されているので、従来の２重巻緒法により接合された内
圧容器にくらべて、底部の肉厚が遥かに薄いにもかかわ
らず、底部が保証内圧において膨出等の変形を生ずるこ
とがなく、従って底部の材料コストの低減を実現するこ
とができるという効果を有する。

以下実施例について説明する。

実施例１および比較例 厚さ０．４肋のぶりきブランクの絞り−しごき成形、パ
ンチング、カーリング加工によって第２図に示す形状の
、胸部内蚤Ｄが５２．５肋と６５．３肋の２種類の容器
本体１０を製造した。

一方第１表に示す各種厚さ、および抗張力６０ｋ９′桝
のぶりさより、本発明の第２図に示す形状の底部１２（
端緑部１２ｂの高さ３肌）、および比較のため第１図に
示す形状の従来の２重巻綿用底部２をプレス成形法によ
り、作製した。底部１２の場合は、第３図に示すように
、電気抵抗シーム溶接法により、接合部１７（溶接部）
が、周緑部１２ａ′のほぼ下端からスタートして、その
鞠方向長さが２側になるように、本体１０の関口端部１
１ａに気密接合した。

底部２の場合は公知の２重巻締法により本体１０の開ロ
端部１１ａに気密援合した。溶接部（接合部１７に対応
する）の鱗断強度Ｔは、且同部内径Ｄが５２．５側およ
び６５．３肋の場合、何れも約１５０ｋ９′めであった
。

灘断強度は次のようにして測定した。

厚さ０．４側の胴材のぶりき、及び厚さ０．２５肋の底
材のぶりきを中５脚、長さ１仇吻の矩形に切りとった。

胴材ぶりき矩形板と底材ぶりき矩形板の、各短辺側の端
部を重ね合せて、前記容器８同部１０と底部１２の電気
抵抗シーム溶接と同一の条件＊で、接合部１７の長さが
ＩＱ帆となるように接合した。次にこの接合した試料を
、長さ方向に引張速度１０仇舷／ｍｉｎで引張り、接合
部（溶接部）が破断する力（Ｆ、ｋ９）を求めた。

聡断強度Ｔ（ｋｇ／肌）は次式より計算した。

Ｔ＝Ｆ・夕／ＳここにＳは接合部の面積（地）で、この
場合は０．５地、そは実施例の容器の接合部１７の軸方
向長さ（伽）で、この場合０．２弧である。

以上のようにして製造された容器の底部の膨出、つまり
バックリングの起る内圧（ｋ９／鮒）を測定した結果を
第１表に示す。

また上記測定内圧を保証内圧Ｐとして、｛１｝式および
【２）式より夫れ夫れ算出した器およびｔの個も第１表
‘こ示す。第１表言王（１） バックリングの起る内圧
（ゲージ圧）の測定は、容器の胴部をほぼ中央部より横
に切断し、スチールディスクにより切断閉口部をゴムバ
ッキングを用いて密閉し、スチールディスクの中央孔に
運通する導管を介して徐々に加圧水を容器内に圧送し、
バックリング時の導管に接続する水圧計の指示を観察す
ることによって行なつた。

実施例 ２ フェノール／テトラクロロェタンの重量比が５０／５０
の混合溶媒を使用して３０００脚定された固有粘度が０
．１〆／夕のポリエチレンテレフタレートベレットをス
クリューィンラィン射出機を使用して、設定温度が２８
０乃至２９０ｏ０の条件下で予備成形品（プリフオーム
）を成形した。

次いで予備成形品を赤外線ヒーターで約１００℃に加熱
して二鞠延伸ブローを行い、満注内容積が５２４ｃｃ、
胴外径が６５．５肋のボトルを成形し、底部を第９図に
示す様に切り取った。第９図に示す形状の厚さ０．１５
肌、直径６５．２肋の底部１２（本実施例では内面にェ
ポキシ・フェノール系塗料を塗布した抗張力６０ｋ９／
磯のティンフリースチール製のものを使用）の内面外周
部に接着剤としてポリプチレンテレフタレートノィソフ
タレートを溶融塗布し、但ちにこの底部１２をボトル且
同部１１′の関口部内面にあてがい、接着剤層１８が室
温まで冷却されるまで、ボトル胴部１１′の下部外周を
押圧した。なお接合部１７（第４図）は、関口端部（第
４図の１１ａに対応）と端緑部（第４図の１かに対応）
間の対向部全長にわたるようにし、その藤方向長さは３
側であった。

この容器の接着による接合部の切断強度Ｔは、実施例１
と同様の方法により測定した結果１５．２ｋ９／抑であ
った。以上の様にして得られた本発明による、胴部１１
′がポリエチレンテレフタレート、底部１２がスチール
の第９図に示す容器９′を、水圧試験機にて内部から加
圧して容器の変形状態を観察した結果を第２表に示す。
なお上記容器の保証内圧Ｐを６．３ｋ９／地、内圧Ｄを
６５．３側として、‘１｝式および■式にもとづいて算
出したＤＰ′４０およびｔの値は夫れ夫れ、１０．３ｋ
９′地および０．１３〜０．１８肌であった。

第２表 註：失１００×（加圧後の胴径−加圧前の胴径）／加圧
前の胴径

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法で底部が接合された内圧容器の底部
が膨出すろ過程を説明するための縦断面図であって、第
１図ａは膨出前、第１図ｂは膨出途中、第１図ｃは膨出
終了後の状態を示す図面、第２図は本発明の内圧容器の
第１の実施例の縦断面図、第３図は接合部の１例を示す
ための要部拡大縦断面図、第４図は接合部の他の例を示
すための要部拡大縦断面図、第５図は本発明の内圧容器
の底部が膨出すろ過程を説明するための縦断面図であっ
て、第５図ａは膨出前、第６図ｂは膨出途中、第５図ｃ
は膨出終了後の状態を示す図面、第６図は保証内圧７ｋ
９／鮒の場合の耳同都内径と底部厚さの関係を示す線図
、第７図は本発明の内圧容器に用いられる底部の１例の
平面図、第８図は第７図のＶｉｉ←側線に沿う縦断面図
、第９図は本発明の内圧容器の第２の実施例の縦断面図
である。 ９，９′……内圧容器、１１，１１′・・・・・・耳同
部、１１ａ・・…，関口端部、１１ａ′…・・・内面、
１２，１２′・・・・・・底部「 １２ａ，１２′ａ…
・・・パネル部、１２ａ「・…・・周縁部、１２ｂ・・
…・端縁部、１２ｂ′・・・・・・外面、１７・・・・
・・接合部。 第ｌ図 第２図 第３図 第４図 第５図 第７図 第８図 第６図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内側に凹んだドーム状のパネル部と、該パネル部の
   周縁部から垂下する短円筒状の端縁部を有するスチール
   よりなる底部と、円筒状の胴部を備えた内圧容器であっ
   て、該胴部の開口端部の内面と、少なくとも該パネル部
   の該周縁部に接近した該端縁部の部分の外面が気密接合
   されて接合部を形成しており、該接合部の剪断強度Ｔ（
   ｋｇ／ｃｍ）が次の（１）式を満足し、Ｔ〉（ＤＰ）／
   （４０）……（１） ここにＤ＝胴部の内径（ｍｍ） Ｐ＝該内圧容器の保証内圧（ｋｇ／ｃｍ＾２）底部の厚
   さｔ（ｍｍ）が次の（２）式ｔ＝（０．０００３５×Ｐ
   ＋０．００１７）Ｄ／２〜（０．０００４９×Ｐ＋０．
   ００２４）Ｄ／２……（２）を満足することを特徴とす
   る内圧容器。