JP4575678B2 - 容器蓋 - Google Patents

Description

本発明は、上端にはカールが形成され外周面には雄螺条が形成されている口頸部を有する金属薄板製容器のための、金属薄板製シェルと合成樹脂製ライナーとから構成された容器蓋に関する。

周知の如く、飲料用容器として、一般にリシール罐と称されている金属薄板製容器が提案され、実用に供されている。かかる金属薄板製容器は略円筒形状の口頸部を有し、口頸部の上端にはカールが形成され、口頸部の外周面には雄螺条が形成されている。そして、かかる金属薄板製容器の口頸部を密封するための容器蓋としては、下記特許文献１及び２に開示されている如く、金属薄板製シェルと合成樹脂製ライナーとから構成された容器蓋が提案されている。金属薄板製シェルは円形天面壁とこの天面壁の周縁から垂下する円筒形スカート壁とを有する。合成樹脂製ライナーはシェルの天面壁の内面に配設されている。
特開２００１−１３９０５３号公報 特開２００３−１７５９６２号公報

而して、上記容器蓋は、（１）充分な密封特性を有し、例えば金属薄板製シェルの天面壁とスカート壁との境界領域に衝撃が加えられてもかかる衝撃が過大なものでない限り密封を維持することができる、（２）容器の口頸部から容器蓋を除去して口頸部を開封する際に容器蓋に加えなければならない必要トルクが充分に小さく、女性乃至子供でも充分容易に開封を遂行することができる、という要件を充足することが重要であるが、かかる要件を充足する点において従来の容器蓋は未だ充分に満足し得るものではない。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、充分な密封特性を有し、例えば金属薄板製シェルの天面壁とスカート壁との境界領域に衝撃が加えられてもかかる衝撃が過大なものでない限り密封を維持することができると共に、容器の口頸部から容器蓋を除去して口頸部を開封する際に容器蓋に加えなければならない必要トルクが充分に小さい、上述した形態の容器蓋を提供することである。

本発明者等は、鋭意検討及び実験の結果、金属薄板製シェルの天面壁の内面に配設される合成樹脂製ライナーを独特な形状及び寸法にせしめることによって上記主たる技術的課題を達成することを見出した。

即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成することができる容器蓋として、
上端にはカールが形成され外周面には雄螺条が形成されている口頸部を有する金属薄板製容器のための容器蓋にして、
円形天面壁と該円形天面壁の周縁から垂下する円筒形スカート壁とを有する金属薄板製シェルと、該シェルの該天面壁の内面に配設された合成樹脂製ライナーとから構成され、
該ライナーは下方に突出する外側環状突出部と該外側環状突出部の直内側に位置する薄肉介在部と該介在部の直内側に位置する内側環状突出部とを有し、該外側環状突出部の内周面は鉛直に延び、該外側環状突出部の下面は該内周面の下端から半径方向外方に向かって下方に傾斜して延びる傾斜下面とを有し、
該容器の該カールの内径をＤ１とし外径をＤ２とし、該ライナーの該外側環状突出部の内径をＤ３とし外径をＤ４とすると、Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２＜Ｄ４であり、該傾斜下面は水平に対して５度≦α≦４５度である傾斜角度αをなして傾斜しており、
該内側環状突出部の外周面は鉛直に下方に延びる円筒形状部を有し、該円筒形状部の外径をＤ５とすると、Ｄ１≦Ｄ５≦Ｄ１＋１．０ｍｍである、
ことを特徴とする容器蓋が提供される。

好ましくは、０．８×０．５×（Ｄ１＋Ｄ２）≦Ｄ３≦１．２×０．５×（Ｄ１＋Ｄ２）であり、該外側環状突出部の該内周面は下方に、該シェルの該天面壁の内面からの長さが０．６ｍｍ≦Ｌ１≦１．５ｍｍであるＬ１まで延びる。該ライナーの該介在部の少なくとも半径方向外側部と該外側環状突出部とは該シェルの該天面壁の内面に対して非接着乃至弱接着状態であるのが好適である。該介在部は０．４ｍｍ≦Ｔ≦０．８ｍｍである厚さＴを有するのが好ましい。

本発明の容器蓋によれば、後述する実験例からも理解されるとおり、充分な密封特性が達成され、例えば金属薄板製シェルの天面壁とスカート壁との境界領域に衝撃が加えられてもかかる衝撃が過大なものでない限り密封を維持することができ、そしてまた、容器の口頸部から容器蓋を除去して口頸部を開封する際に容器蓋に加えなければならない必要トルクを充分に小さくすることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成された容器蓋の好適実施形態について更に詳述する。

図１には、本発明に従って構成された容器蓋の好適実施形態と共に、かかる容器蓋が適用される容器の口頸部の典型例が図示されている。クロム酸処理鋼薄板、アルミニウム基合金薄板或いはブリキ薄板の如き適宜の金属薄板から形成することができる容器の口頸部２は全体として略円筒形状であり、その軸線方向中央部には雄螺条４が形成され、かかる雄螺条４の下方には環状膨出形状である係止あご部６が形成されている。口頸部２の上部は上方に向かって直径が漸次減少する円錐台形状にせしめられており、口頸部２の上端には外巻カール８が形成されている。カール８は、断面図において、上方に延び、上方及び半径方向外方に向かって円弧状に延び、下方及び半径方向外方に向かって円弧状に延び、下方に延び、下方及び半径方向内方に向かって円弧状に延び、そして更に上方及び半径方向内方に向かって円弧状に延びている。かような口頸部２を備えた金属製容器自体は周知であるので、金属製容器自体についての詳細な説明は本明細書においては省略する。

図１を参照して説明を続けると、全体を番号１０で示す容器蓋は、金属薄板製シェル１２と合成樹脂製ライナー１４とから構成されている。金属薄板製シェル１２は、適宜の金属薄板から形成することができるが、厚さＴが０．１５乃至０．３０ ｍｍであるアルミニウム基合金薄板から形成されているのが好都合である。本明細書で使用する語句「アルミニウム基合金」はアルミニウムを主成分とする合金のみならず実質上純粋なアルミニウムも含む。シェル１２は円形天面壁１６とこの天面壁１６の周縁から垂下する略円筒形スカート壁１８とを有する。

図示の実施形態においては、シェル１２の天面壁１６はその全体が実質上水平に延在せしめられている。シェル１２のスカート壁１８の下部には周方向弱化ライン２０が形成されており、スカート壁１８は周方向弱化ライン２０よりも上方の主部２２と周方向弱化ライン２０よりも下方のタンパーエビデント裾部２４とに区画されている。図示の実施形態においては、スカート壁１８の下部には環状膨出部２６が形成されており、上記周方向弱化ライン２０は環状膨出部２６に配設されており、周方向に間隔をおいて周方向に延びる複数個のスリット２８とこれらのスリット２８間に存在する橋絡部３０とから構成されている。スカート壁１８の上部には環状溝部３２が形成されている。スカート壁１８の、上記環状溝部３２よりも上方の領域には、周方向に凹凸が交互に存在する所謂ナール３４が形成されている。ナール３４における凹部の上端縁は切断されて半径方向内側に変位せしめられており、これによってスカート壁１８の上端部には周方向に間隔をおいて複数個の比較的小さい開口３６が形成されている。

図１と共に図２を参照して説明を続けると、合成樹脂製ライナー１４は全体として円板形状であり、シェル１２の天面壁１６の内面に配設されている。かかるライナー１４は、ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン）ブロック共重合体を含有するスチレン系エラストマでよい軟化乃至溶融状態の合成樹脂素材をシェル１２の天面壁１６の内面に供給し、かかる合成樹脂素材に成形型を押圧せしめて所謂型押成形することによって好都合に形成することができる。図示の実施形態におけるライナー１４は円形薄肉中央部３８と環状周縁シール部４０とを有する。

ライナー１４の周縁シール部４０は、下方に突出する外側環状突出部４２とこの外側環状突出部４２の直内側に位置する薄肉介在部４４とこの介在部４４の直内側に位置する内側環状突出部４６とを有する。シェル１２の天面壁１６の内面における、図１に符号４８で示す接着領域には、型押成形されるライナー１４に対して良好な接着特性を有するコーティングが施されており、従ってライナー１４の薄肉中央部３８と共に周縁シール部４０における内側環状突出部４６と介在部４４の半径方向内側半部は天面壁１６の内面に接着されているが、図１に符号５０で示す領域においては上記コーティングが施されておらず、ライナー１４の周縁シール部４０における介在部４４の半径方向外側半部と外側環状突出部４２は天面壁１６の内面に対して非接着乃至弱接着状態にせしめられている。所望ならば、周縁シール部４０における介在部４４の全体を、そして更に内側環状突出部４６をも天面壁１６の内面に対して非接着乃至弱接着状態にせしめることができる。

ライナー１４の周縁シール部４０における外側環状突出部４２は、実質上鉛直に延びる内周面４２ａを有し、そしてまた内周面の下端から半径方向外方に向かって下方に傾斜して延びる傾斜下面４２ｂを有することが重要である。図示の実施形態においては、外側環状突出部４２の外周面も実質上鉛直に延びている。そして、外側環状突出部４２の下面は内周面の下端から延びる上記傾斜下面４２ｂとこの傾斜下面４２ｂに続いて半径方向外方に実質上水平に延びる水平下面を含んでいる。容器の口頸部２のカール８の内径をＤ１、外径をＤ２とし、ライナー１４の外側環状突出部４２の内径をＤ３、外径をＤ４とすると、Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２＜Ｄ４であることが重要である。そして、特に、０．８×０．５×（Ｄ１＋Ｄ２）≦Ｄ３≦１．２×０．５（Ｄ１＋Ｄ２）であるのが好適である。外側環状突出部４２の内周面は、シェル１２の天面壁１６の内面からの長さＬ１が０．６乃至１．５ｍｍ（０．６ｍｍ≦Ｌ１≦１．５ｍｍ）程度まで下方に延びているのが好ましい。外側環状突出部４２の外周面の垂下長さＬ２は０．７乃至２．０ｍｍ程度でよい。傾斜下面４２ｂは水平に対して５乃至４５度の傾斜角度αを有する（５度≦α≦４５度）であることが重要である。外側環状突出部４２の半径方向幅Ｗ１は１．５乃至２．３ｍｍ程度でよい。

ライナー１４の周縁部４０における介在部４４の下面は実質上水平に延在せしめられている。かかる介在部４４は０．４乃至０．８ｍｍ程度でよい半径方向幅Ｗ２と０．３乃至１．５ｍｍ程度でよい厚さＴを有している。

ライナー１４の周縁シール部４０における内側環状突出部４６は比較的長く下方に垂下せしめられており、その内周面は実質上鉛直に延び、その外周面も下端部を除いて実質上鉛直に延び、その下面は外側端部を除いて実質上水平に延び、外周面下端部と下面外側端部とは断面において弧状である接続部を介して接続されている。内側環状突出部４６の垂下長さＬ３は２．６乃至５．０ｍｍ程度であり、内側環状突出部４６の外径Ｄ５は、容器の口頸部２におけるカール８の内径をＤ１とすると、Ｄ１≦Ｄ２≦Ｄ１＋１．０ｍｍ程度であり、内側環状突出部４２の半径方向厚さＷ３は０．５乃至２．０ｍｍ程度であるのが好都合である。

上述したとおりの口頸部２を備えた容器とかかる容器の口頸部２に適用される容器蓋１０とは、ミルク含有コーヒーの如き飲料に好都合に適用される。図１及び図２と共に図３を参照して説明を続けると、コーヒーの如き飲料は例えば６０℃程度の温度に加熱されて容器内に充填される。次いで、容器の上部残留空間内に存在する空気がそれ自体は周知の置換様式によって窒素ガス及び水蒸気によって置換され、しかる後に口頸部２に容器蓋１０を被嵌する。かくすると、図１及び図２を参照することによって理解される如く、ライナー１４の周縁シール部４０における内側環状突出部４６が口頸部２のカール８の内側上部に接触せしめられ、これによって口頸部２が仮密封され容器内に空気が進入することが防止される。次いで、図３に図示する如く、平坦な下面を有する押圧工具５２を天面壁１６に押圧せしめると共に、下方を向いた肩部５６を有する押圧工具５４を天面壁１６とスカート壁１８との境界領域に作用せしめて、かかる境界領域を下方及び半径方向内方に没入せしめる。かくすると、図１及び図２と図３とを比較参照することによって明確に理解される如く、ライナー１４の周縁シール部４０における介在部４４が半径方向に延伸され、外側環状突出部４２の内側傾斜下面４２ｂが口頸部２のカール８の外周面上半部に押圧せしめられ、かくして口頸部２が密封される。更に、スカート壁１８に螺条形成工具５８を作用せしめてスカート壁１８に形成されている環状溝部３２から下方に向けて口頸部２の雄螺条４に沿ってスカート壁１８に雌螺条６０を形成し、そしてまたスカート壁１８のタンパーエビデント裾部２４に係止工具６２を作用せしめてタンパーエビデント裾部２４を半径方向内側に強制して口頸部２の係止あご部６に係止せしめる。押圧工具５２及び５４、螺条形成工具５８並びに係止工具６２の構成並びにこれらによる蓋締加工は当業者には周知の形態でよく、従ってこれらについての詳細な説明は本明細書においては省略する。

口頸部２に容器蓋１０を装着して口頸部２を密封した後に、必要に応じて容器蓋１０に洗浄水を噴射すると、洗浄水が容器蓋１０のシェル１２に形成されている開口３６を通して口頸部２の外周面に流入し、充填の際に口頸部２の外周面に付着し得る飲料が洗い流される。しかる後に、容器内に充填されている飲料が１００℃以上、例えば１２５℃程度に加熱されて殺菌される。容器内に充填された飲料が１００℃以上に加熱されると、容器内は加圧状態になり、容器蓋１０のシェル１２における天面壁１６の中央部は幾分凸状に変形される。かくすると、ライナー１４の周縁シール部４０における内側環状突出部４６の外周面は容器の口頸部２におけるカール８の内周面から離隔し或いは密接ではなくて単に軽く接触する状態になり、口頸部２の密封は実質上ライナー１４の周縁部４０における外側環状突出部４２がカール８の外周面に密接することのみに依存することになる。容器内に充填されている飲料が常温に冷却されると、容器内は減圧状態になり、容器蓋１０の天面壁１６の中央部は幾分凹状に変形される。

容器の口頸部２を開封して内容物を消費する際には、容器蓋１０を開方向即ち図３において上方から見て反時計方向に回転せしめる。かくすると、口頸部２の雄螺条４と容器蓋１０の雌螺条６０との協働によって容器蓋１０は回転と共に上昇せしめられる。しかしながら、容器蓋１０のシェル１２におけるタンパーエビデント裾部２４は口頸部２の係止あご部６に係止されている故に上昇が阻止され、これによってシェル１４の周方向弱化ライン２０の橋絡部３０に相当な応力が生成され、周方向破断ライン２０が破断されてタンパーエビデント裾部２４がスカート壁１８の主部２２から分離される。かような開封操作の初期段階において、本発明に従って構成された容器蓋１０によれば、後述する実験例からも理解されるとおり、過剰なトルクを必要とすることなく所要とおりの操作を遂行することができる。周方向破断ライン２０が破断されてタンパーエビデント裾部２４がスカート壁１８の主部２２から分離された後においては、タンパーエビデント裾部２４を口頸部２に残留せしめて容器蓋１０が口頸部２から離脱され、口頸部２が開封される。口頸部２の開封操作段階において、シェル１２に形成されている開口３６が所謂通気孔として機能する。

容器内の内容物の一部のみを消費した場合には、口頸部２から離脱せしめた容器蓋１０を再び口頸部２に被嵌して閉方向即ち図３において上方から見て時計方向に回転せしめて口頸部２の雄螺条４に容器蓋１０の雌螺条６０を再び螺合せしめ、かくして口頸部２に再び容器蓋１０を装着して口頸部２を一時的に密封することができる。図示の実施形態においては、口頸部２から容器蓋１０を離脱せしめて口頸部２を開封する際には周方向破断ライン２０が周方向全体に渡って破断されタンパーエビデント裾部２４がスカート壁１８の主部２２から完全に分離されるが、所望ならばタンパーエビデント裾部２４に１個乃至複数個の軸線方向破断ラインを配設し、口頸部２から容器蓋１０を離脱して口頸部２を開封する際には、周方向破断ライン２０は完全に破断されることなく一部が残留せしめられ、軸線方向破断ラインが破断されることによってタンパーエビデント裾部２４が無端環状から有端帯状に展開され、タンパーエビデント裾部２４を含む容器蓋１０の全体が口頸部２から離脱されるようになすこともできる。

実験例１
図１及び図２に図示するとおりの形態の容器蓋を製作した。製作した容器蓋は口頸部の呼び径が３８ｍｍである容器のための容器蓋であり、シェルは厚さＴが０．２５ｍｍのアルミニウム薄板から形成し、ライナーはスチレン系エラストマから形成した。各部の寸法は次のとおりであった。
シェル外径：３８．４ｍｍ
カール内径Ｄ１：２９．９ｍｍ
カール外径Ｄ２：３４．０ｍｍ
外側環状突条部の内径Ｄ３：３１．７ｍｍ
外側環状突出部の外径Ｄ４：３５．９ｍｍ
外側環状突出部内周面垂下長さＬ１：１．１ｍｍ
外側環状突出部外周面垂下長さＬ２：１．５ｍｍ
外側環状突出部全幅Ｗ１：２．１ｍｍ
外側環状突出部の傾斜下面の傾斜角度α：１５度
介在部の半径方向幅Ｗ２：０．７ｍｍ
介在部の厚さＴ：０．６ｍｍ
内側環状突出部の垂下長さＬ３：３．７ｍｍ
内側環状突出部の半径方向厚さＷ３：１．１５ｍｍ
接着領域の直径：３１．０ｍｍ

図１及び図３に図示するとおりの口頸部を有し、口頸部の呼び径が３８ｍｍで呼び容積が２００ｍｌである、両面に熱可塑性樹脂を被覆したクロム酸処理鋼薄板製容器（東洋製罐株式会社製）に９０℃のお湯１９０ｃｃを充填し、ヘッドスペースに向けて窒素ガス及び水蒸気を吹き付け、次いで口頸部に容器蓋を被嵌して図３に図示するとおりの様式で口頸部装着して口頸部を密封した。そして、容器を１２５℃で３０分間レトルト加熱処理した後、５℃で２４時間保管して実験サンプルを作成した。実験サンプル１０個について、容器の口頸部を開封する際の開封トルク、即ち容器蓋の回動を開始するために必要な初期開封トルク（１ｓｔトルク）及び周方向弱化ラインにおける橋絡部を破断するために必要な最大トルク（２ｎｄトルク）を測定した。その結果は下記表１に示すとおりであった。

実験例２
実験例１と同様にして実験用サンプルを作成した。そして、内径が容器の胴径と略同一である円筒形のアクリル樹脂製筒の中を通して高さ５０ｃｍから倒立落下させ、水平に対して１０度の角度で傾斜する傾斜上面を有する鉄製ブロックに衝突させた。かような落下試験を実験サンプル１０個について遂行した。そして、容器底壁に測定針を刺して容器内圧を測定した。その結果は下記表２のとおりであった。落下による衝撃及び内容物によるウォータハンマにより、容器の密封が毀損されると、減圧状態である容器内に外気が吸い込まれるため、落下させていないサンプルの内圧値に対して内圧値が大幅に上昇すると密封が毀損されたことになるが、実験例２においては内圧の上昇はあっても僅かであって測定誤差の範囲であり、内圧の上昇は実質上皆無であった。

上記実験例１及び２から、本発明に従って構成された容器蓋によれば、充分な密封特性を有し、例えば金属薄板製シェルの天面壁とスカート壁との境界領域に衝撃が加えられてもかかる衝撃が過大なものでない限り密封を維持することができると共に、容器の口頸部から容器蓋を除去して口頸部を開封する際に容器蓋に加えなければならない必要トルクを充分に小ささくすることができることが理解される。

本発明に従って構成された容器蓋の好適実施形態を、これが適用される容器の口頸部と共に、一部を断面で示す正面図。 図１の一部を拡大して示す拡大断面図。 図１の容器蓋を図１の容器の口頸部に装着した状態を、一部を断面で示す正面図。

符号の説明

２：容器の口頸部
４：雄螺条
８：カール
１０：容器蓋
１２：シェル
１４：ライナー
１６：シェルの天面壁
１８：シェルのスカート壁
４０：ライナーの周縁シール部
４２：外側環状突出部
４２ａ：外側環状突出部の内周面
４２ｂ：外側環状突出部の傾斜下面
４４：介在部
４６：内側環状突出部

Claims (5)

1. 上端にはカールが形成され外周面には雄螺条が形成されている口頸部を有する金属薄板製容器のための容器蓋にして、
   円形天面壁と該円形天面壁の周縁から垂下する円筒形スカート壁とを有する金属薄板製シェルと、該シェルの該天面壁の内面に配設された合成樹脂製ライナーとから構成され、
   該ライナーは下方に突出する外側環状突出部と該外側環状突出部の直内側に位置する薄肉介在部と該介在部の直内側に位置する内側環状突出部とを有し、該外側環状突出部の内周面は鉛直に延び、該外側環状突出部の下面は該内周面の下端から半径方向外方に向かって下方に傾斜して延びる傾斜下面とを有し、
   該容器の該カールの内径をＤ１とし外径をＤ２とし、該ライナーの該外側環状突出部の内径をＤ３とし外径をＤ４とすると、Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２＜Ｄ４であり、該傾斜下面は水平に対して５度≦α≦４５度である傾斜角度αをなして傾斜しており、
   該内側環状突出部の外周面は鉛直に下方に延びる円筒形状部を有し、該円筒形状部の外径をＤ５とすると、Ｄ１≦Ｄ５≦Ｄ１＋１．０ｍｍである、
   ことを特徴とする容器蓋。
2. ０．８×０．５×（Ｄ１＋Ｄ２）≦Ｄ３≦１．２×０．５×（Ｄ１＋Ｄ２）である、請求項１記載の容器蓋。
3. 該外側環状突出部の該内周面は下方に、該シェルの該天面壁の内面からの長さが０．６ｍｍ≦Ｌ１≦１．５ｍｍであるＬ１まで延びる請求項１又は２記載の容器蓋。
4. 該ライナーの該介在部の少なくとも半径方向外側部と該外側環状突出部とは該シェルの該天面壁の内面に対して非接着乃至弱接着状態である、請求項１から３までのいずれかに記載の容器蓋。
5. 該介在部は０．４ｍｍ≦Ｔ≦０．８ｍｍである厚さＴを有する、請求項１から４までのいずれかに記載の容器蓋。

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