预成型罐及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种预成型罐及其制造方法。

背景技术

作为能够盛装饮料及食品等内容物的罐体，已知有两片罐及瓶形罐等。这种罐体为了减少其原材料的用量，罐体被做得越来越薄以减轻容器重量。并且，为了使这种罐体即使是在被进行了薄壁化的情况下还能具有充分的抗压强度，会对其底部形状实施各种改进。

通常，为了提高抗压强度而形成的罐体底部形状已知的有，具有向罐体内侧凹陷的拱底部分、及环绕着拱底部分而设的环形底脚部分的形状。

针对这种罐体，为了进一步提高其抗压强度，会对其拱底部分及环形底脚部分的形状相应地进行设计。例如专利文献1中公开了如下一种罐体：其在环形凸起部分(底脚部分)与拱底部分相连的内周壁(内侧周边)上形成有第1凹曲面部分，其中该第1凹曲面部分呈曲线形，其在沿罐轴方向的纵剖剖视线下，在与罐轴正交的径向上向外侧凹陷；在拱底部分形成有位于罐轴上的拱底顶部、及连接于拱底顶部径向外侧的第2凹曲面部分，其中该第2凹曲面部分呈凹曲线形，其曲率半径小于拱底顶部的曲率半径；拱底部分的外周边缘处形成有锥形部分，其中该锥形部分呈直线形，其连接着第1凹曲面部分与第2凹曲面部分且与第1曲面部分及第2曲面部分相接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016-43991号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在该专利文献1中所描述的技术中，是通过在环形凸起部分(底脚部分)的内周壁(内侧周边)处实施底部再成型加工，来形成第1凹曲面部分及锥形部分的，其中第1凹曲面部分是通过滚筒成型而成型出其曲面的。在这种利用滚筒进行的底部再成型加工中，由于第1凹曲面部分上的曲面具有供进行滚筒加工时所需的较大的曲率半径，因此如果要进一步加深底脚部分的内周面在与罐轴正交的径向上向外侧凹陷的凹陷量，在一定程度上是受限的。

如上所述，对于这种利用滚筒来实施底部再成型加工的传统技术来讲，其存在着因难以将底部形状改良为所想要的形状，结果导致无法充分提高罐体抗压强度的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，上述问题即为要解决的问题之一。即，本发明要解决的问题之一在于如何进一步提高罐体的抗压强度。

解决技术问题的技术方案

本发明中的预成型罐是通过在有底圆柱体的底部成型出向着所述有底圆柱体的内侧凹陷的拱底部分、及向着所述拱底部分凹陷方向的相反方向突出的环形底脚部分而成的，通过对所述拱底部分的内表面施压，即可将预成型罐成型为成型罐。本发明中的预成型罐的特征在于：从所述预成型罐的触地面到所述拱底部分的最大高度要高于从成型后的所述成型罐的触地面到所述拱底部分的最大高度，且在沿罐轴方向纵剖的剖视线下，所述预成型罐中用于连接所述底脚部分上的触地点与所述拱底部分的所述底脚部分的内侧周边的长度要长于成型后的所述成型罐中成型在环绕着所述拱底部分的部位的弯曲的边缘部的长度。

优选地，在沿所述罐轴方向纵剖的剖视线下，所述底脚部分的内侧周边是以所述底脚部分的触地点为基点向着所述罐轴所在的方向倾斜的；在沿所述罐轴方向纵剖的剖视线下，在所述成型罐中用于连接所述弯曲的边缘部上的触地点与所述拱底部分的所述弯曲的边缘部的内侧周边，是以所述弯曲的边缘部上的触地点为基点向着所述罐轴所在的方向的相反方向倾斜的。

优选地，在沿所述罐轴方向纵剖的剖视线下，如果将构成所述底脚部分的下端部的曲率半径为R1的大致圆弧的长度设为M

优选地，在沿所述罐轴方向纵剖的剖视线下，如果将所述预成型罐的触地面与所述底脚部分内侧周边上的所述缩径部分之间所呈的朝向所述罐轴所在方向的倾斜角度设为θ，则R1为0.8mm～2.2mm，L为4.0mm～7.0mm，θ为70°～85°。

本发明中的预成型罐的制造方法的特征在于：其包括：有底圆柱体准备工序，用于准备有底圆柱体；及成型工序，用于通过在有底圆柱体的底部成型出向着所述有底圆柱体的内侧凹陷的拱底部分、及向着所述拱底部分凹陷方向的相反方向突出的环形底脚部分，来成型出所述预成型罐；通过对所述拱底部分的内表面施压，来将所述预成型罐成型为成型罐，其中，在通过所述成型工序成型所述预成型罐时则需使得从所述预成型罐的触地面到所述拱底部分的最大高度高于从成型后的所述成型罐的触地面到所述拱底部分的最大高度，且在沿罐轴方向纵剖的剖视线下，所述预成型罐中用于连接所述底脚部分上的触地点与所述拱底部分的所述底脚部分的内侧周边的长度要长于成型后的所述成型罐中成型在环绕着所述拱底部分的部位的弯曲的边缘部的长度。

发明的效果

根据本发明，可进一步提高罐体的抗压强度。

附图说明

图1是本实施方式中的预成型罐的纵剖视图。

图2是由预成型罐成型出的罐体的纵剖视图。

图3是图1的A1区域的放大图。

图4是图2的A2区域的放大图。

图5是用于说明罐体的制造处理过程的流程图。

图6是用于对预成型罐进行成型处理的成型装置的局部剖视图。

图7是用于对预成型罐进行成型处理的成型装置的局部剖视图。

图8是用于对预成型罐进行成型处理的成型装置的局部剖视图。

图9是用于对预成型罐进行成型处理的成型装置的局部剖视图。

图10是用于对预成型罐进行成型处理的成型装置的局部剖视图。

图11是示出了成型出弯曲的边缘部之前和之后的底脚部分及拱底部分的一部分的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式(本实施方式)进行说明。图1是本实施方式中的预成型罐的纵剖视图。图2是由预成型罐成型出的罐体的纵剖视图。图3是图1中的A1区域的放大图。图4是图2中的A2区域的放大图。图5是用于说明罐体的制造处理过程的流程图。图6～图10是用于对预成型罐进行成型处理的成型装置的局部剖视图。图11是示出了成型出弯曲的边缘部之前和之后的底脚部分及拱底部分的一部分的局部剖视图。

图1示出了在本实施方式中的预成型罐1上，沿其罐轴O切过的纵剖视图。预成型罐1是通过对有底圆柱体进行成型而得到的，其具有罐口11、罐身12、及底部13。罐身12及底部13以罐轴O为中心，绕其在整周上具有同一形状。该罐轴O相对于预成型罐1的触地面G1是垂直延伸的。底部13处具有向着预成型罐1的内侧凹陷的拱底部分131、及向着该拱底部分131凹陷方向的相反方向突出的环形底脚部分132。预成型罐1中的底部13的底脚部分132具有与罐身12连接的外侧罐壁132-1、与触地面G1接触的触地点132-2、及与拱底部分131连接的内侧周边132-3。

图2示出了在通过对预成型罐1进行成型而得到的罐体1a上，沿其罐轴O切过的纵剖视图。该罐体1a的罐轴O也是相对于触地面G2垂直延伸的。罐体1a是通过沿着罐轴O对预成型罐1上的拱底部分131的内表面131a与外侧罐壁132-1以相反方向施压而成型出的成型罐。通过对拱底部分131的内表面131a进行施压，预成型罐1的底脚部分132上的一部分会发生变形而被成型为弯曲的边缘部133。即，在图2所示的罐体1a中，在对其拱底部分131进行施压后，在环绕着其拱底部分的部位形成了由底脚部分132成型而来的弯曲的边缘部133。

此外，如图2所示，罐体1a具有与罐身12的外径相比有着更小直径的罐颈14、及在罐颈14处的罐口11这一侧的边缘(口边的部分)处成型出的凸缘15。该凸缘15形成为朝着罐体1a的外侧卷曲的形状，以便之后能对罐盖(未图示)进行卷封。

图3放大显示了图1所示的预成型罐1中包括了罐身12、拱底部分131、及底脚部分132的A1区域。此外，图4放大显示了图2所示的罐体1a中包括了罐身12、拱底部分131、及底脚部分132的A2区域，其中底脚部分132具有弯曲的边缘部133。

在图3所示的沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，对于预成型罐1的底部13中的底脚部分132，其与罐身12连接的外侧罐壁132-1和与拱底部分131连接的内侧周边132-3是在与触地面G1接触的触地点132-2处相连的。底脚部分132的下端部132-4由外侧罐壁132-1的一部分和内侧周边132-3的一部分构成，其包括着触地点132-2，其为曲率半径为R1的大致圆弧形的部分。此外，交界部位132-6由内侧周边132-3的一部分和拱底部分131的一部分构成，其包括着内侧周边132-3与拱底部分131的交界点132-5，其为曲率半径为R2的大致圆弧形的部分。

此外，在图4所示的沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，在通过对预成型罐1进行成型而得到的罐体1a的底部13中的底脚部分132处，在与罐身12连接的外侧罐壁132-1和拱底部分131之间，成型有弯曲的边缘部133。对于该弯曲的边缘部133来讲，其与外侧罐壁132-1连接的外侧周边133-1和与拱底部分131连接的内侧周边133-3是在与触地面G2接触的触地点133-2处相连的。而内侧周边133-3与拱底部分131是在交界点133-4处相连的。此外，如图4所示，内侧周边133-3上具有在沿罐轴O方向纵剖的剖视线下呈大致直线形的锥形面133-31。

如图3所示，将从预成型罐1的触地面G1到拱底部分131的最大高度设为BS1，同时如图4所示，将从成型后的成型罐罐体1a的触地面G2到拱底部分131的最大高度设为BS2。这种情况下，可为BS2＜BS1…(1)。

此外，如图3所示，将预成型罐1上的2个触地点132-2间的切过罐轴O的直线距离即触地部分的直径设为

作为具体例，预成型罐1可以是BS1＝13.75mm、

此外，如图3所示，底脚部分132的内侧周边132-3在沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，相对于与罐轴O方向平行的方向，其是以底脚部分132的触地点132-2为基点向着罐轴O所在的方向倾斜的。同时，如图4所示，对于成型后的罐体1a中的弯曲的边缘部133来讲，其连接触地点133-2与拱底部分131的内侧周边133-3在沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，相对于与罐轴O方向平行的方向，其是向着与图3所示底脚部分132的内侧周边132-3朝罐轴O倾斜的方向相反方向(即，相对于与罐轴O方向平行的方向，以触地点133-2为基点向着罐身12所在的方向)倾斜的。

图3所示的预成型罐1的底脚部分132的内侧周边132-3在沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，具有长度为L的大致直线形的缩径部分132-31。图3中，当将预成型罐1的触地面G1(或者与触地面G平行的面G1a)与大致直线形的缩径部分132-31之间所呈的朝向罐轴O所在方向的倾斜角度设为θ时，优选为曲率半径R1＝0.8mm～2.2mm、长度L＝4.0mm～7.0mm、倾斜角度θ＝70°～85°…(3)，作为具体例，可为曲率半径R1＝1.7mm、长度L＝5.9mm、倾斜角度θ＝80°。

在图4所示的罐体1a(成型罐)中，在环绕着拱底部分131的部位成型出的弯曲的边缘部133至少是由图3所示的预成型罐1的底脚部分132的内侧周边132-3成型出的。

在图3所示的沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，将连接预成型罐1的底脚部分132上的触地点132-2与拱底部分131的内侧周边132-3的长度设为N，同时在图4所示的沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，将在罐体1a(成型罐)上环绕着拱底部分131的部位成型出的弯曲的边缘部133的长度设为X，则优选为X＜N…(4)，因为这样就能够在进行底部再成型加工时稳定地形成所想要的弯曲的边缘部133的形状。

下面，结合图5的流程图对罐体1a的制造处理过程进行说明。罐体1a是通过以下步骤S101～步骤S108的处理来制造的。

(步骤S101：冲杯工序)

在步骤S101的冲杯工序中，将诸如铝合金等金属板冲切成圆形，通过利用冲杯机对该圆形金属板进行拉深加工(冲杯加工)而成型出杯型件。

(步骤S102：预成型罐成型工序)

在步骤S101之后的步骤S102即预成型罐成型工序中，在通过对在步骤S101中成型的杯型件实施拉深减薄加工，成型出具有罐身及底部的有底圆柱体之后，再通过对该有底圆柱体的底部进一步实施冲压加工等，来成型出向有底圆柱体的内侧凹陷的拱底部分、及向着拱底部分凹陷方向的相反方向突出的环形底脚部分，由此来成型出预成型罐1。另外，如果在步骤S101及S102中使用了润滑剂等，那么在步骤S102之后也可设一清洗工序，用以去除润滑剂等。

(步骤S103：修边工序)

在步骤S102中成型的预成型罐1的罐口边缘形成有高度不均匀的毛边。因此，在步骤S102之后的步骤S103即修边工序中，会采用修边装置进行修边加工来将预成型罐1的罐口边缘的毛边修剪掉(切掉)，以使预成型罐1整周的高度都是一致相同的。

(步骤S104：外表面涂覆印刷工序)

在步骤S103之后的步骤S104即外表面涂覆印刷工序中，会至少在预成型罐1的罐身12及底部13的外表面涂上用于外表面的涂料，在形成涂层后，在罐身12的外表面(外周面)上印刷所设计的图像等。此外，可以在所设计的图像等印刷层上形成清漆等外涂层，然后再利用烘箱等进行烘烤。由此，能够使预成型罐1的外表面耐磨损且较平滑。

(步骤S105：内表面涂覆工序)

在步骤S104之后的步骤S105即内表面涂覆工序中，会在预成型罐1的内表面涂上用于内表面的涂料。可通过诸如喷涂等方式来进行该内表面涂覆。

能够在这个工序中使用的用于内表面的涂料例如有，含有环氧丙烯酸酯共聚物及水性溶剂的涂料组合物等。如此对预成型罐1的内表面131a进行涂覆，能够防止内容物风味变差，并且能够防止金属被腐蚀。另外，在步骤S105即内表面涂覆工序之后可设一烘干工序，例如在190℃～210℃左右的高温下对预成型罐1进行烘干。

(步骤S106：底部再成型工序)

在步骤S105之后的步骤S106即底部再成型工序中，会对预成型罐1进行施压，其中会沿着罐轴O对在步骤S105中已完成涂覆的预成型罐1上的拱底部分131的内表面131a与外侧罐壁132-1以相反方向施压。通过上述施压而成型出在环绕着拱底部分131的部位形成有弯曲的边缘部133的罐体1a(成型罐)。

在该底部再成型工序中，会使用例如图6所示的成型装置2进行施压处理。成型装置2具有：施压件21，其被插入预成型罐1的内部并抵于拱底部分131的内表面上；及成型模具22，其用于利用施压件21进行施压来成型出弯曲的边缘部133。

首先，如图6所示，会将预成型罐1载置于成型装置2的成型模具22上，使预成型罐1的底脚部分132上的外侧罐壁132-1抵于成型装置2的成型模具22的抵接面221上。其次，同样如图6所示，使成型装置2的施压件21朝着拱底部分131的内表面131a(朝着沿罐轴O的箭头方向)移动。

然后，如图7所示，通过进一步使施压件21继续朝着沿罐轴O的箭头方向移动，以此来使施压件21的施压面211抵接到拱底部分131的内表面131a上并对其进行施压。通过这样施压，成型模具22的抵接面221就会向外侧罐壁132-1施压，如图7所示，预成型罐1的底脚部分132的下端部132-4会从成型模具22的抵接面221顺着弯曲成型面222逐渐变形。

之后，如图8所示，通过进一步使施压件21继续朝箭头方向对拱底部分131的内表面131a进行施压，而使成型模具22的抵接面221进一步对外侧罐壁132-1施加压力，由此将预成型罐1的底脚部分132上的一部分疏导至弯曲成型面222处而使其变形为与该弯曲成型面222吻合的形状。继而，如图9所示，成型出与弯曲成型面222的形状相应的弯曲的边缘部133。通过成型出这种弯曲的边缘部133来成型出罐体1a作为成型罐。接下来，如图10所示，使成型装置2的施压件21沿罐轴O的箭头方向朝着与施压方向相反的方向移动，以将其从拱底部分131的内表面131a上移开。然后，将罐体1a从成型装置2中取出。另外，也可以相反地将预成型罐1载置于成型装置2的施压件21上，通过移动成型装置2的成型模具22，将其从预成型罐1的底脚部分132的外侧罐壁132-1处移开，从而将罐体1a从成型装置2中取出。

如上所述，在步骤S106的底部再成型工序中，通过对拱底部分131的内表面131a进行施压处理来成型出弯曲的边缘部133。通过这种处理可以使弯曲的边缘部133的内侧周边133-3相对于与罐轴O方向平行的方向，以触地点133-2为基点朝着罐身12所在方向倾斜，因此可以充分确保内侧周边133-3的长度。即，与传统的使用滚筒的底部再成型加工相比，可以使弯曲的边缘部133的内侧周边133-3向罐身12所在方向凹陷得更深，因此可使成型出的罐体1a的底部13具有足够高的抗压强度。

(步骤S107：缩颈工序)

在步骤S106之后的步骤S107即缩颈工序中，会利用型腔加工工具(缩颈成型模具)(未图示)对罐体1a的罐身12的罐口11这一侧的端部分段地实施型腔加工(缩颈加工)，以成型出罐颈14。

(步骤S108：翻边工序)

在步骤S107之后的步骤S108即翻边工序中，会利用滚筒(未图示)使罐口11的边缘(口边的部分)朝着罐体1a的外侧卷曲，以成型出凸缘15。该凸缘15的形状形成为便于之后对罐盖进行卷封的形状。

另外，在步骤S107的缩颈工序及步骤S108的翻边工序中实施的加工处理也可在步骤106的底部再成型工序之前实施。

通过上述步骤S101～步骤S108中的加工处理来制造出罐体1a即成型罐。在步骤S108之后，向罐体1a内装入其内容物饮料，然后进行将凸缘15与罐盖(未图示)卷封的这一工序的处理，以此来将装有饮料的罐容器制成饮料商品。

基于这种罐体1a的制造处理过程，在沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，对于在成型出弯曲的边缘部133之前的预成型罐1的底脚部分132的内表面，其整周上确保了外侧罐壁132-1及大致直线形的缩径部分132-31等倾斜面的长度。尤其，对于大致直线形的缩径部分132-31来讲，其例如相较于专利文献1中所述的现有技术中的罐的环形凸起部分(底脚部分)的内侧周壁的内表面，以触地点133-2为基点向罐体1a的罐口方向即向罐轴O所在方向倾斜得更多。因此，当利用喷涂等方式进行涂覆时，其与拱底部分131的内表面131a及外侧罐壁132-1的内表面一样，喷涂的涂料也会容易被喷到内侧周边132-3的内表面上。由此，可在对处于预成型罐1的底部13的底脚部分132的内表面进行涂覆时不产生涂料的浪费，并且还可以减少用于内表面的涂料所形成的涂层的厚度差异，使涂层厚度均匀。此外，在对预成型罐1的底脚部分132的外表面进行涂覆时，也可获得同样的效果。

基于该罐体1a的制造处理过程，由于在之后的底部再成型工序中，是通过上述对拱底部分131内表面131a进行施压来完成底部再成型加工的，所以即便是这种对内表面及外表面进行了涂覆的预成型罐1，也不会像使用滚筒来进行底部再成型加工的传统方法那样，因滚筒造成的摩擦等而受到影响。因此，基于该罐体1a的制造处理过程，不会出现因预先对预成型罐1的内表面及外表面进行了涂覆而导致形成于底脚部分的内表面及外表面的涂层容易产生剥落的问题。

此外，在预成型罐1的外表面，如果使用滚筒从底脚部分132的内侧周边132-3的外面进行传统的底部再成型加工，则其可能会因摩擦等而受到影响，导致氧化铝覆膜受损，进而使得在灌入了内容物之后进行加热杀菌时产生滚筒加工痕迹(黑变)。结果可能会影响成型出的罐体1a的外观。但如果是基于上述罐体1a的制造处理过程，则这种影响外观的问题也不会出现。

并且，在这种罐体1a的制造处理过程中，采取了向拱底部分131的内表面施压的方式，使得预成型罐1上的拱底部分131的内表面131a与外侧罐壁132-1会沿着罐轴O在相反方上被施压，通过这种简单的处理过程，就能够在环绕着拱底部分131的部位成型出用以提高底部13的抗压强度的弯曲的边缘部133。相较于从底脚部分132的内侧周边132-3的外面使用滚筒实施底部再成型加工来成型出弯曲的边缘部133，这种处理过程要简单得多。此外，不同于利用滚筒进行底部再成型加工的现有技术，由于在这种处理过程中底脚部分132与成型模具22的摩擦较少，所以也不会有诸如涂料等积聚(堆积)在成型模具22上的情况。

下面，结合图11对在底脚部分132处成型出的弯曲的边缘部133的截面长度进行说明。在图11中沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，虚线E1表示成型出弯曲的边缘部133之前的预成型罐1的底脚部分132及拱底部分131的一部分，实线E2表示成型出弯曲的边缘部133之后的罐体1a的底脚部分132及拱底部分131的一部分。此外，在图11中，虚线G1表示预成型罐1上的触地点132-2所接触到的触地面，实线G2表示成型后的罐体1a上的触地点133-2所接触到的触地面。

在该图11所示的沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，预成型罐1的底脚部分132的内侧周边132-3如虚线E1所示，其相对于平行于与触地面G1正交的罐轴O方向的方向，是以底脚部分132的触地点132-2为基点向罐轴O所在的方向倾斜的。对这种预成型罐1的拱底部分131的内表面131a进行上述施压处理后，就可成型出实线E2所示的弯曲的边缘部133。对于成型出弯曲的边缘部133之后的罐体1a(成型罐)，在弯曲的边缘部133上，连接着触地点133-2与拱底部分131的内侧周边133-3相对于与罐轴O平行的方向是向着底脚部分132的内侧周边132-3朝罐轴O倾斜的方向的相反方向(即，相对于与罐轴O方向平行的方向，以触地点133-2为基点向罐身12所在方向)倾斜的。

在图11所示的沿罐轴O方向纵剖的剖视线下，如上述公式(4)所示，预成型罐1的底脚部分132上连接触地点132-2与拱底部分131的底脚部分132的内侧周边132-3的长度N要大于罐体1a(成型罐)上成型在环绕着拱底部分131的部位的弯曲的边缘部133的长度X。

并且，如果将构成虚线E1上底脚部分132的下端部132-4的曲率半径为R1的大致圆弧的长度设为M

在本实施方式中，优选为以满足上述公式(1)～(5)的数值来设计成型预成型罐1。通过对按上述设计成型出的预成型罐1的拱底部分131的内表面131a进行施压，就能成型出具有弯曲的边缘部133的罐体1a(成型罐)，且该弯曲的边缘部133的形状是与弯曲成型面222吻合的。

与传统的使用滚筒来实施底部再成型加工的罐体相比，该罐体1a的弯曲的边缘部133的内侧周边133-3向罐身12所在的方向凹陷得更深，因此可使罐体1a的底部13具有足够高的抗压强度。

另外，在上述实施方式中对预成型罐1的内表面及外表面进行了涂覆，但并不限于此，也可选择对预成型罐1的内表面及外表面中的至少一者进行涂覆。由于在这种情况下也是通过上述对拱底部分131内表面131a进行施压来完成底部再成型，因此同样不会出现上述涂层容易剥落的问题。

附图标记说明

1：预成型罐，11：罐口，12：罐身，13：底部，14：罐颈，15：凸缘，131：拱底部分，131a：内表面，132：底脚部分，132-1：外侧罐壁，132-2：触地点，132-3：内侧周边，132-31：缩径部分，132-4：下端部，132-5：交界点，132-6：交界部位，1a：罐体，133：弯曲的边缘部，133-1：外侧周边，133-2：触地点，133-3：内侧周边，133-31：锥形面，133-4：交界点，

2：成型装置，21：施压件，22：成型模具，211：施压面，221：抵接面，

222：弯曲成型面。