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JP2005511418A - ねじ付きネック部を有するアルミニウム容器 - Google Patents

ねじ付きネック部を有するアルミニウム容器 Download PDF

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JP2005511418A JP2003549193A JP2003549193A JP2005511418A JP 2005511418 A JP2005511418 A JP 2005511418A JP 2003549193 A JP2003549193 A JP 2003549193A JP 2003549193 A JP2003549193 A JP 2003549193A JP 2005511418 A JP2005511418 A JP 2005511418A
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Abstract

アルミニウム容器(10)は、ベース部(12)と、ベース部(12)から上方に延びる略垂直な壁部(14)と、壁部(14)から延びる縮径部(16)と、縮径部(16)から延びるネック部(18)とから成る。ネック部(18)は、テーパ状であり、その上端部は、壁部の厚さが、望ましくは、ネック部の他の部分の壁部の厚さより小さい。ネック部(18)の上端部は面取りされている。アルミニウム容器(10)は、ねじスリーブ(22)と組み合わせることにより、スリーブ付き容器が形成され、その内面は、ネック部(18)と摩擦嵌合するように、ネック部(18)のテーパと同様なテーパを有している。スリーブ(22)はまた、その上部表面の周囲にノッチ(32)が形成されている。面取りされたネック部(18)の上端部(20)をカールするとき、ネック部(18)は、スリーブ(22)の上端部を越えて延び、スリーブのノッチ(32)で終端する。このような容器を製造する方法についても開示する。

Description

本発明はアルミニウム製容器に関し、より具体的には、キャップを受けるためのねじ付きネック部を有するアルミニウム製容器に関する。
ビール、清涼飲料、オイルその他の液体を収容するために、アルミニウムやスチールを素材として作られた缶、例えば、打抜缶(drawn cans)や、絞りとしごき工程で作られたＤＩ缶(drawn and ironed cans)などが知られている。ビールや飲料用金属缶の多くは、ダブルシーム(double seaming)又は同様なプロセスにより、比較的平らな蓋又は端部で閉じるように作られている。蓋は、その内部に開封帯(tear strips)が形成されており、該開封帯を開封し易くするために、開封帯にはプルタブが取り付けられ、プルタブによって蓋を開くことができる。
全てのアルミニウム容器がフラットトップを有するとは限らない。一連のネック成形用ダイをアルミニウム容器に用いて、容器の一端にネック部を形成することは、従来より知られている。次に、容器のネック部にねじ部が形成されるが、これは、ネック部の内面に隣接して第１ねじ転造具、外面に隣接して第２ねじ転造具を配置し、これら転造具を表面に対して回転移動させることによって行われる。ねじ付きアルミニウム容器は、一般的には、例えば厚さ約０.０２０インチ以上の比較的厚肉の金属から作られる。この材料は、一般的には、純アルミニウム(９９.５〜９９.８％アルミニウム)であり、これは、比較的柔らかく、ネック部にねじを設けることが可能である。
アルミニウム容器の内部には、アルミニウム材と容器の内容物との相互作用を防止するコーティングが施されていることが多い。容器のネック部にねじを設ける工程では、コーティングの一部にクラックの発生及び／又は脱落が起こり、容器の内容物がアルミニウム材に接触することがある。また、コーティングにクラックや損傷があると、容器が満たされた後にゆるむことがあり、容器の内容物が汚染する虞れがある。
ねじを直接設けるアルミニウム容器の改良として、アルミニウム容器のネック部の周りにプラスチック又は他の材料のスリーブを取り付けることが行われている。そのようなスリーブの使用例として、発明の名称が「金属容器のネック部をダイ成形する方法及び装置(Method and Apparatus for Die Necking a Metal Container)」である米国特許第５７１３２３５号、発明の名称が「アルミニウム缶及びねじ付きスリーブの組立体(Assembly of Aluminum Can and Threaded Sleeve)」である米国特許第６０１００２６号、発明の名称が「ねじ付きアルミニウム缶及びその製造方法(Threaded Aluminum Cans and Methods of Manufacture)」である米国特許第５７１８３５２号、発明の名称が「金属容器にネック部を形成する方法及び装置並びに得られた容器(Method and Apparatus for Necking a Metal Container and Resultant Container)」である米国特許第５７７８７２３号、発明の名称が「ねじ式注ぎ口が取り付けられた再密封可能な軽量缶及びその製造方法(Lightweight Reclosable Can with Attached Threaded Pour Spout and Methods of Manufacture)」である米国特許第６０１００２８号、及び、発明の名称が「ボトル型金属缶の作製方法(Method of Making Bottle-Shaped Metal Cans)」である米国特許第５８２２８４３号に記載されている。
容器及び／又はスリーブには、容器のスリーブの回転を防止するために、小さな凹み、リブ、スロット等を設けられることが多い。スリーブは、相対回転を防止するために、容器に接合されることもある。しかしながら、凹み、リブ、スロットなどを容器に設けると、容器の内側の保護コーティングを損傷する虞れがある。それ故、アルミニウム容器のネック部にねじスリーブを取り付ける方法及びそれによってもたらされる容器の改良が要請されている。
＜発明の要旨＞
本発明は、ベース部と、ベース部から上方に延びる略垂直な壁部と、壁部から延びる縮径部(transition portion)と、縮径部から延びるネック部を具えている。ネック部は、テーパ状であり、その上端部の壁部の厚さは、ネック部の他の部分の壁部の厚さより薄くすることが望ましい。ネック部の上端部は面取りされている。
本発明のアルミニウム製の容器(container)は、ねじスリーブと組み合わせることにより、スリーブ付き容器(receptacle)が形成される。スリーブは、外面と内面を有している。外面はねじが形成され、内面は、ネック部と摩擦嵌合するように、ネック部のテーパに対応するテーパを有している。スリーブはまた、その上部表面の周囲にノッチが形成されている。面取りされたネック部の上端部をカールするとき、ネック部は、スリーブの上端部を越えて延び、スリーブのノッチで終端する。
本発明はまた、テーパ状ネック部を有するアルミニウム容器のネック部に、スリーブを取り付ける方法に関するものであり、スリーブはネック部と摩擦嵌合するように、ネック部と同様のテーパを有している。この方法は、ネック部の一部がスリーブを越えて延びるように、スリーブをネック部に配置する工程、前記ネック部の一部を、スリーブの上端部の少なくとも一部が覆われるようにカールする工程を含んでいる。カール工程において、スリーブがネック部と摩擦嵌合するように、スリーブをネック部に固定する。
容器のネック部をテーパ状に形成し、ねじスリーブにもネック部と同様なテーパを形成することにより、ネック部又はねじスリーブのどちらにも、窪み、凹み等の構造を設けることなく、摩擦嵌合させることができる。また、テーパ状であるので、ねじスリーブを容器のネック部へ容易に挿入することができる。その後、カール工程で、スリーブを越えて延びるネック部をカールすることにより、ねじスリーブは、容器のネック部のさらに下に押し込まれるので、非常に密着した摩擦嵌合が達成される。スリーブを越えるネック部の長さ、即ち、カールされる材料の量を調整することにより、ねじスリーブを、容器のネック部に正確に配置することができる。さらに、ねじスリーブの上部外周面にノッチを設けることにより、ネック部のカールされた縁部はノッチで終端し、ねじスリーブの上端面(top edge)全体が覆われるので、出来上がった容器の輪郭は滑らかなものとなる。アルミニウムは露出しないので、容器の内部の保護コーティングが損傷する虞れは無い。それら及びその他の利点及び利益については、以下の望ましい実施例の詳細な説明から明かとなるであろう。
＜望ましい実施例の詳細な説明＞
本発明の理解及び実施を容易にするために、図面を参照して説明するが、図面は単なる例示であって、限定するものでないことは理解されるべきである。
図１は、本発明に基づいて構成された容器(container)(10)を示している。図１に示される寸法は、単なる例示であって、限定するものではない。寸法の単位は全てミリメートルである。
容器(10)はベース部(12)を含んでおり、該ベース部から壁部(14)が略垂直に延びている。縮径部(16)は前記壁部(14)から延び、ネック部(18)は縮径部(16)から延びている。容器(10)は、広く知られた衝撃押出プロセス(impact extrusion process)によって作ることができる。衝撃押出プロセスでは、実質的に純アルミニウム(純度が約９９.５〜９９.８％のアルミニウムを意味する)の材料は、衝撃で押し出しされ、所望の直径と、所定高さの壁部を有する容器が作られる。衝撃押出プロセスの後、壁部(16)は、１又は２以上のダイを使用して引き延ばされる。その後、容器は、トリミングによって不均一な縁部が取り除かれる。
トリミング後、容器の内側には、ラッカーの保護コーティングが施される。コーティングはオーブンの中で加熱されると、硬化する。その後、容器(10)の外側に図形を付すこともできる。
例えばエアゾール容器の製造に使用される代表的な衝撃押出プロセスの場合、既知のプロセスに基づいて一連のネック成形ダイを用いてネック部(18)を形成した後、修正が行われる。ネック部(18)が形成された後、最終のネック成形用ダイにより、ネック部(18)に僅かなテーパが形成される。ネック成形用ダイ(21)の一例を、図３に示している。図３のネック成形用ダイ(21)を参照すると、容器(10)を挿入すると、ネック部(18)は、その上部で約２６.６ミリメートル、その底部で約２５.２ミリメートルとなるように、テーパが形成されている。望ましい実施例のテーパ度は約１°であるが、異なるテーパ度にすることもできる。図３に示される寸法は、単なる例示にすぎない。
ネック部(18)にテーパが付けられた後、図２に示されるように、ネック部(18)の上端部(20)の肉厚が、ネック部(18)の残りの部分の肉厚よりも小さくなるように、上端部(20)の材料の一部を取り除く。図２に示す実施例では、ネック部(18)の上端部(20)の４ミリメートルの部分について、０.２０ｍｍを取り除く。また、ネック部(18)の上端部は４５°の面取りが施されている。図２に示される構造は、図４〜図７に示されるねじスリーブ(22)と本発明のネック部(18)とが摩擦嵌合するのには必要でないが、ネック部の材料を取り除いて、端面の面取りをすることは、後述の如く利点がある。
次に図４〜図７を参照すると、ねじスリーブ(22)が示されている。図４に示されるように、ねじスリーブ(22)は、ねじ(26)が形成された外面(24)と、内面(28)を有している。内面(28)には、容器(10)のネック部(18)と同様な(complementary)テーパが設けられる。図６に最も良く示されるように、ねじスリーブ(22)の上端部(29)にあるノッチ(30)は、ねじスリーブ(22)の製造工程で作られたものである。図７に示した寸法は、単なる例示であって、限定のためでないことは理解されるべきである。ねじスリーブ(22)は、プラスチック製が望ましいが、アルミニウムその他の金属のような他の材料で作ることもできる。
図５、図６及び図７に示されるように、スリーブ(22)の上部外側面(24)の周囲及び上端部(29)には、ノッチ(32)が設けられている。ノッチ(32)の目的については、後で説明する。
次に図８を参照すると、図１に示した容器(10)のネック部(18)に、図４に示したねじスリーブ(22)が配備された容器が示されている。ネック部(18)の上端部(20)の約２〜３ミリメートルは、ねじスリーブ(22)から突出している。スリーブ(22)のネック部(18)で最終的な台部となる部分は、ネック部(18)の上端部(20)が、ねじスリーブ(22)から突出する高さによって制御される。これについては後で説明する。
図８に示された容器は、複数のカーリング用ダイ(34)に入れられる。前記ダイの１つを図９に示す。図示はしないが、複数のカーリング用ダイ(34)が、中心マンドリル(centering mandrill)の周りに配置される。ネック部(18)の上端部(20)は、中心マンドリルを用いて、複数のカーリング用ダイ(34)の中に案内される。ねじスリーブ(22)から突出したネック部(18)の上端部(20)の材料は、カーリング用ダイ(34)によって、図１０、図１１及び図１２に示されるようにカールされる。図９に示される寸法は、単なる例示であって、本発明を限定するものではない。
次に図１０、図１１及び図１２を参照すると、図１０は出来上がったスリーブ付き容器(receptacle)(36)を示している。図示の如く、出来上がった容器(36)は、容器(10)と、該容器に締結されたねじスリーブ(22)を具えている。本発明における締結機構は、主として、摩擦嵌合の手段によるものである。
図１１により詳細に示されるように、ネック部(18)の上端部(20)は、スリーブ(22)の上端部(29)を完全に覆うようにカールされる。また、そのカールは、ねじスリーブ(22)に形成されたノッチ(32)で終端する。図１１に示されるように、上端部(20)は厚さを少なくし、面取りをしているので、カールは、容器(36)のトップ部が実質的に切れ目のない輪郭となるように、ノッチ(32)で終端する。さらに、カール部は、ラッカーで被覆されているから、アルミニウムの露出はない。カールは、上端部(29)を完全に覆うので、ねじスリーブ(22)の上端部(29)のノッチ(30)も覆うことになる。他の図の場合と同様、図１１に示される寸法は、単なる例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
図１２において、図示の容器(10)は、ねじスリーブを使用せずにカールされたものである。すなわち、図１２は、ネック部(18)の上端部(20)にカールが形成された他の実施例に関するものである。図１２に示された寸法は単なる例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の容器(container)、及び、該容器にスリーブが取り付けられた容器(receptacle)については、様々な形状及び大きさに作ることができる。容器は、直径が例えば３５ｍｍ〜６６ｍｍ、高さが例えば７０ｍｍ〜２６０ｍｍのものを例示することができる。図１に示される縮径部(16)は、テーパ状の肩部と称することもできる。他の種類の縮径部(16)として、図１３に示される円形の肩部、図１４に示される楕円形の肩部、図１５に示される人間工学に基づく形状の肩部(ergonomic shoulder)、及び図１６に示される平らな肩部を挙げることができる。
図１７は、本発明の容器(36)を密封するために使用されるキャップ(38)を示している。キャップ(38)は、アルミニウム製であることが望ましい。キャップ(38)の頂部は、ライナーとして作用し、シールを形成するため、ＰＶＣのような材料が用いられる。キャップ(38)は、スリーブ付き容器(36)のねじスリーブ(22)の上に配置される。その後で、例えば３５インチポンドの圧力を下向きに加えて、シールが形成される。下向きの圧力が加えられている間、ねじローラから、例えば３８インチポンドの側圧(side pressure)が作用し、キャップ(38)を変形させる。これにより、ねじスリーブ(22)のねじと相補的関係にあるねじが形成される。
キャップ(38)の底縁部(44)には、複数の破損可能部材(breakaway members)(46)により、タンパーシール(tamper seal)(42)が形成される。当該分野で知られているように、キャップ(38)はスリーブ付き容器(36)に取り付けられるので、タンパーシール(42)は内向きに屈曲する。タンパーシール(42)が内向きに屈曲すると、タンパーシールは、図１１で最も良く示されるように、ねじスリーブ(22)の底部突起(48)の下に押し込まれる。タンパーシール(42)がこのように配置されているので、キャップ(38)を取り外すと、複数の破損可能部材(46)がタンパーシール(42)から離脱する。これにより、キャップ(38)が取り外されても、容器のネック部にタンパーシール(42)が残される。キャップ(38)は、螺合すると、容器(36)の元の位置に戻され、容器は再び密封される。他の種類のキャップとタンパーシールを用いることもできる。例えば、ねじスリーブ(22)の底部に、タンパーシールに形成された歯に噛合するラチェット歯(図示せず)を設け、破損可能部材を通じてキャップに連繋させることもできる。キャップを時計方向に回転させるとキャップが着座し、一方、反時計方向に回転させると、タンパーシールが破損する。
本発明について、望ましい実施例を参照して説明したが、当該分野の専門家であれば、多くの変更及び変形を成し得ることは理解し得るであろう。そのような変更及び変形は、本発明の範囲内に含まれるものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ制限される。
本発明に基づいて構成された容器を示す図である。 容器のネック部の上端部の詳細を示す図である。 ネック成形用ダイの一例を示す図である。 ねじスリーブの斜視図である。 ねじスリーブの側面図である。 ねじスリーブの上面図である。 図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って破断したねじスリーブの断面図である。 図１に示す容器に、図４に示すスリーブを取り付けた構成を示す図である。 カーリング用ダイの一例を示す図である。 容器とスリーブから形成されたスリーブ付き容器を示す図である。 スリーブが取り付けられたネック部の詳細を示す図である。 ねじスリーブ無しの容器の端部がカールされた容器を示す図である。 容器及びスリーブ付き容器の縮径部の他の形状を示す図である。 容器及びスリーブ付き容器の縮径部の他の形状を示す図である。 容器及びスリーブ付き容器の縮径部の他の形状を示す図である。 容器及びスリーブ付き容器の縮径部の他の形状を示す図である。 キャップを示す図である。

Claims (21)

  1. アルミニウム製の容器であって、
    ベース部と、
    ベース部から上方に延びる略垂直な壁部と、
    壁部から延びる縮径部と、
    縮径部から延びて、壁部に対してテーパが形成されているネック部と、
    を具えている容器。
  2. ネック部のテーパは約１度である請求項１に記載の容器。
  3. 壁部の厚さは約０.７ｍｍである請求項１に記載の容器。
  4. ネック部は上端部を有しており、該上端部の壁部の厚さはネック部の他の部分の壁部の厚さより小さく、ネック部の上端部は面取りされている請求項１に記載の容器。
  5. 面取りは約４５度である請求項７に記載の容器。
  6. アルミニウム容器は純アルミニウムから形成される請求項１乃至請求項５の何れかに記載の容器。
  7. アルミニウム容器はアルミニウム合金から形成される請求項１乃至請求項５の何れかに記載の容器。
  8. 縮径部の形状は、テーパ形、楕円形、円形、平らな形及び人間工学に基づく形から成る群から選択される請求項１乃至請求項５の何れかに記載の容器。
  9. ベース部と、ベース部から上方に延びる略垂直な壁部と、壁部から延びる縮径部と、縮径部からテーパ状に延びるネック部とを具えるアルミニウム容器、及び
    ネック部に取り付けられ、ねじを有する外面と、ネック部に摩擦嵌合するようなテーパ状に形成された内面を有するスリーブ、を具えており、
    前記ネック部は、スリーブの少なくとも一部分を覆うカール縁部で終端するスリーブ付きアルミニウム容器。
  10. ネック部のテーパは約１度である請求項９に記載の容器。
  11. 壁部の厚さは約０.７ｍｍである請求項９に記載の容器。
  12. 容器は、高さ約７０〜２６０ｍｍ、直径約３５〜６６ｍｍである請求項９に記載の容器。
  13. スリーブは、その上部外面の周囲にノッチが形成されており、ネック部は、スリーブの上端部を超えて延びるカール縁で終端し、スリーブのノッチで終端する請求項９に記載の容器。
  14. アルミニウム容器は純アルミニウムから作られる請求項９乃至請求項１３の何れかに記載の容器。
  15. アルミニウム容器はアルミニウム合金から作られる請求項９乃至請求項１３の何れかに記載の容器。
  16. 縮径部の形状は、テーパ形、楕円形、円形、平坦な形及び人間工学に基づく形から成る群から選択される請求項９乃至請求項１３の何れかに記載の容器。
  17. スリーブのねじと螺合可能なねじを有するキャップをさらに含んでおり、該キャップの底部にはタンパーシールが配備され、該タンパーシールは、複数の破損可能部材によって、キャップに連繋されている請求項９乃至請求項１３の何れかに記載の容器。
  18. テーパ状ネック部を有するアルミニウム容器のネック部にスリーブを取り付ける方法であって、
    ネック部の一部がスリーブを越えて延びるように、スリーブをネック部に配置する工程、
    前記ネック部の一部を、スリーブの上端部の少なくとも一部が覆われるようにカールする工程、を含んでおり、カール工程において、スリーブがネック部と摩擦嵌合するように、スリーブをネック部に固定することを含んでいる方法。
  19. ネック部のうち、スリーブを越えて延びる部分の少なくとも一部の厚さを減じる工程をさらに含んでいる請求項１８に記載の方法。
  20. ネック部の上端部を面取りする工程をさらに含んでいる請求項１９に記載の方法。
  21. カール工程では、ネック部のうち、スリーブを越えて延びる部分をカールすることを含んでおり、カール部は、スリーブの上端面を覆い、スリーブのノッチで終端する請求項２０に記載の方法。
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