JP2005153949A - ベント機能を有するプラスチックキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】 内圧が過剰に上昇したときにキャップを開封しなくても自動的に容器外へ内圧を開放することが可能なベント機能を有するプラスチックキャップを提供することである。
【解決手段】 頂板部と、頂板部周縁から垂下したスカート状側壁とから成り、該頂板部内面には、容器口頸部の内面に密着してシールを形成するインナーリングと、容器口頸部の外面に密着するアウターリングとが形成されているプラスチックキャップにおいて、
前記アウターリングの一部には切欠きが設けられていると共に、アウターリングとインナーリングによって区画される頂板部の環状部分に環状薄肉部が形成されていることを特徴とするプラスチックキャップ。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ベント機能を有するプラスチックキャップに関し、より詳細には、キャップにより密封された容器内の内圧が過剰に上昇した場合に自動的に内圧を開放し得るプラスチックキャップに関する。

螺子キャップ等のように容器口部との係合部を有するキャップは、開封後再度キャップすることができるリシール機能を有しており、一旦開封した後リシールすれば持ち運んでも内容物がこぼれることがないため、特に飲料用の瓶、ＰＥＴボトル、或いはリシール缶等の容器口部から直接内容物を飲むことができる口径の小さい小型のボトル等に広く使用されている。
しかしながら、容器口部に直接口を付けて内容物を飲んだ場合、容器内の飲み残しには雑菌等が侵入しているおそれがあり、この飲み残しをリシールして保存した場合に、冷蔵庫等で短期間保存される場合には何等問題が生じないとしても、高温下で長期間保存された場合には、内容物の腐敗、発酵等が生じ、この内容物の発酵等に伴う炭酸ガス等の発生により容器内の圧力が異常に上昇することがある。

このように容器内の圧力が過剰に上昇している場合に、内圧の過剰上昇を知らずにキャップを開けようとすると、開栓途中でキャップが飛んでしまうおそれがある。或いは内圧の過剰な上昇により容器口部とキャップの係合が外れ、保管中にキャップが飛ぶおそれや、或いは容器の破裂が生じるおそれがある。

このような問題を解決するために、容器内の内圧を解放するタイプのキャップも知られている。例えば、キャップシェルに密封手段が配設されている容器蓋において、かかる密封手段に半径方向に延びる少なくとも１個の切欠きが形成され、容器の内圧が過剰に上昇すると、該密封手段が少なくとも部分的に変形して該切欠きを通る内圧開放路が形成されて内圧が開放される容器蓋が提案されている(特許文献１)。

特公平４−４０２６８号公報

上記特許文献１に記載された容器蓋は、内圧が過剰に上昇した場合に頂板部がドーム状に変形することにより密封部に形成された切欠き部分が内圧開放路を形成して、内圧を有効に開放し得るものである。
しかしながら上記特許文献１に記載された容器蓋においては、所定の内圧で頂板部がドーム状に変形するためには、密封部を形成する材料や密封部の肉厚等の選定が重要であり、密封性をも満足するように好適な選定をすることは必ずしも容易でない。また、上記特許文献１に記載された容器蓋は、密封部をキャップシェルとは別にキャップシェル内に別途形成するものであり、樹脂の一体成形によるキャップにおいても過剰な内圧を自動的に開放し得るベント機能を有するキャップが望まれている。

従って本発明の目的は、内圧が過剰に上昇したときにキャップを開封しなくても自動的に容器外へ内圧を開放することが可能なベント機能を有するプラスチックキャップを提供することである。
本発明の他の目的は、樹脂の一体成形により形成され、ベント機能を有すると共にリシール性及び密封性に優れたプラスチックキャップを提供することである。

本発明によれば、頂板部と、頂板部周縁から垂下したスカート状側壁とから成り、該頂板部内面には、容器口頸部の内面に密着してシールを形成するインナーリングと、容器口頸部の外面に密着するアウターリングとが形成されているプラスチックキャップにおいて、前記アウターリングの一部には切欠きが設けられていると共に、アウターリングとインナーリングによって区画される頂板部の環状部分に環状薄肉部が形成されていることを特徴とするプラスチックキャップが提供される。

本発明のプラスチックキャップにおいては、
１．環状薄肉部がインナーリング外側の付け根部分に形成されていること、
２．インナーリングよりも内側の頂板部内面には、頂板部中央に形成される中央薄肉部及び該中央薄肉部から放射状に延びる放射状薄肉部が形成されていること、
３．前記頂板部の肉厚が非対称的に形成されていること、特に、インナーリングの内側の付け根部分に少なくとも１個の補強用リブが非対称的に形成されていること、又は環状薄肉部に少なくとも１個の補強用リブが非対称的に形成されていること、
４．環状薄肉部の厚みが、インナーリングよりも内側の頂板部の最大厚肉部の３５乃至８０％の厚みであること、
５．中央薄肉部及び放射状薄肉部の厚みが、インナーリングよりも内側の頂板部の最大厚肉部の３５乃至８０％の厚みであること、
が好適である。

本発明のプラスチックキャップにおいては、リシール後の雑菌の混入等による内容物の腐敗等によりガスが発生し、容器内の圧力が過剰に上昇した場合に、キャップの頂板部が容器外方に凸のドーム状に変形し、この頂板部のドーム状変形に伴ってインナーリングが容器内方に傾斜するように容易に変形するため、キャップと容器口頸部の係合を解除しなくても、効率的にキャップのシールを解除することが可能となり、アウターリングに形成された切欠きを通して内圧を容器外に有効に開放することが可能となるのである。
すなわち、本発明のプラスチックキャップにおいては、インナーリングとアウターリングで区画される環状薄肉部の存在により、内圧が過剰に上昇すると、かかる環状薄肉部を基点として頂板部が容易にドーム状に変形可能になると共に、頂板部がドーム状に変形されるに伴ってインナーリングが容易に容器内方に傾斜するためインナーリングによるシールが解除され、アウターリングに設けられた切欠きを通しての内圧の確実な開放が可能となるのである。

またインナーリングよりも内側の頂板部内面に、中央薄肉部及び中央薄肉部から放射状に延びる放射状薄肉部が形成されていることにより、比較的小さい内圧上昇でも効率的に頂板部をドーム状に変形することを可能にする一方、隣り合う放射状薄肉部によって区画される厚肉部の存在により、インナーリングを頂板部のドーム状変形に追従させて容器内方へ変形させることがより容易になるのである。
更に頂板部の肉厚を非対照的に形成することにより、内圧の過剰上昇による頂板部のドーム状変形のバランスを崩して、部分的に内圧が強く作用する部分を形成してかかる部分に対応するインナーリングによるシールを弱め、当該部分からいち早く内圧を開放することを可能にしているため、内圧上昇の初期の段階で内圧を開放することが可能になり、容器の破裂などを有効に防止することが可能となるのである。
また本発明のキャップでは、勿論通常の状態ではシール部が弱められることがなく、キャップと容器口部の間に優れた密封性を有している。

本発明のプラスチックキャップによれば、内圧が過剰に上昇した場合に、キャップが開封されなくても効率的にキャップのシールを解除して内圧を開放する自動ベント機能が発現され、内圧の過剰な上昇により容器口部とキャップの係合が外れ保管中にキャップが飛んでしまうことや、或いは容器の破裂を有効に防止することが可能となる。
また本発明のプラスチックキャップでは、比較的小さい内圧上昇で感度よくベント機能が発現され、例えば口径２８ｍｍのキャップでは内圧が上昇すると効率的に頂板部がドーム状に変形し、内圧を０．７ＭＰａ程度に抑制することができ、過剰な内圧の上昇によるキャップの飛び或いは容器の破裂を確実に予防できる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のプラスチックキャップの一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。
図２は、図１に示すプラスチックキャップの側断面図（Ａ）、及び（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図（Ｂ）を示す図である。
図３は、本発明のプラスチックキャップの一例が容器口部に適用された状態を示す側面図(左半部は側断面図)であり、（Ａ）は内圧が上昇する前の状態を示すものであり、（Ｂ）は内圧が過剰に上昇し、ベント機能が発現される直前の状態を示す図である。
図４は本発明のプラスチックキャップの他の一例を示す図であり、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。

図１乃至図３に示すように本発明のキャップ１は、頂板部２、頂板部２の周縁から垂下するスカート状側壁３、スカート状側壁３の下端４から弱化部５，５を介して一体的に成形されたタンパーエビデントバンド６から成っている。
また頂板部内面には、インナーリング７及びアウターリング８が形成されており、インナーリング７とアウターリング８で区画される頂板部の環状部分には、小突条９が形成されている。インナーリング７は容器口頸部２０の内側２１、小突条９は容器口頸部先端２２と密接して容器の密封性が確保されている。アウターリング８は容器口頸部２０の外側２３と密接して外側から容器口部をタガ締めして密封性を確保する。
スカート状側壁の内面には、容器口頸部２０に形成された螺子部２４と螺合する螺子部１０が形成されており、キャップにリシール性が確保されている。またタンパーエビデントバンド６の内面側には、容器口部に形成された係合用あご部２５と係合するフラップ片１１，１１が形成されている。

図１乃至図３に示す本発明のキャップ１においては、インナーリング７とアウターリング８で区画される環状部分のインナーリング７の付け根部分に環状薄肉部１２が形成されていると共に、アウターリング８には部分的に切欠き１３，１３が形成されている。またアウターリング８の外側には、アウターリングを補強するためのリブ１４，１４が複数形成されている。
またインナーリング７よりも内側の頂板部内面の中央部には中央薄肉部１５が形成され、中央薄肉部１５から放射状に延びる放射状薄肉部１６，１６が形成されている。
本発明においては、上記環状薄肉部１２、及び中央薄肉部１５及び放射状薄肉部１６，１６の存在により、内圧の過剰上昇によって頂板部がドーム状に変形するために十分な可撓性が付与されていると共に、インナーリング７は環状薄肉部１２を基点として、隣り合う放射状薄肉部１６，１６の間に形成される厚肉部１７，１７の存在により頂板部のドーム状変形に容易に追従して容器内方に傾斜するため、インナーリング７の外面と容器口頚部２０の内側２１との間の微小な間隙３０が形成されシールが解除される（図３（Ｂ）参照）。この際、頂板部２及びインナーリング７の変形に追従して、小突条１０と容器口頚部２０の先端２２との間にも微小な間隙３１が形成されシールも解除されるため、容器内の圧力はアウターリング８に形成された切欠き１４を通して容器外へ開放される。

また図１乃至図３に示すキャップ１においては、インナーリング７の内側の付け根で厚肉部１７のうちの一つとの連結部分に補強用リブ１８が形成されていることから、頂板部の肉厚が非対称的になり、内圧が過剰上昇した場合に頂板部を変形させる応力のバランスが崩されている。このため、内圧が過剰に上昇した場合に、頂板部を変形させる応力が部分的に大きくなり、かかる部分に対応するインナーリング７が他の部分に先立って、頂板部のドーム状変形に追従してインナーリング７によるシール部の解除が行われるため、この部分から内圧の開放をいち早く行うことが可能となる。

また図４に示すキャップにおいては、キャップ頂板部の肉厚を非対称にするために図１乃至図３に示す補強用リブ１８に代えて、環状薄肉部１２に１個の補強用リブ１９が形成されている。このため、上述したインナーリング内側付け根に形成された補強用リブ１８と同様に、この補強用リブ１９によってもインナーリングのシールを部分的に弱めることが可能となり、内圧の過剰な上昇に対応することが可能となるのである。またこの補強用リブ１９を環状薄肉部１２に設けることにより環状薄肉部を補強することができるので、後述する環状薄肉部１２の肉厚をより薄くすることが可能となって、頂板部のドーム状変形をより容易にすることができるという利点もある。

図１乃至図４に示す具体例においては、環状薄肉部１２はインナーリング７の外側付け根部分に形成されていたが、これに限定されるものではなく、環状薄肉部はインナーリングとアウターリングで区画される頂板部の環状部分に形成されている限り、頂板部のドーム状変形の基点となってより少ない内圧の上昇に対応することが可能である。
環状薄肉部の厚みは、キャップを構成する素材や、キャップの口径或いは内容物の種類等により異なり、一概に規定できないが、ベント機能が要求される一般的なキャップにおいては、インナーリングよりも内側の頂板部の最も厚肉の部分の厚み、図１乃至図４に示す具体例においては、厚肉部１７の厚みの３５乃至８０％、特に４５乃至７０％程度の厚みであることが好ましい。上記範囲よりも肉厚が薄いと、キャップとして要求される機械的強度や密封性を損なうおそれがあり、一方上記範囲よりも肉厚が厚いとベント機能が感度良く発現されないおそれがある。

また図１乃至図４に示す具体例では、インナーリング７よりも内側の頂板部に形成される中央薄肉部１５及び放射状薄肉部１６，１６は、中心角が均等でその幅や溝の深さも変化のない対称形を形成しているが、勿論この例に限定されるものではなく、例えば上記補強用リブ１８及び１９に代えて、中央薄肉部の位置を頂板部中心から多少外れた位置に形成すること、放射状薄肉部の中心角度を不均一に形成すること、一部の放射状薄肉部の幅や深さを中心から外側に向かって広く或いは深くなるように変化させたり、或いは隣り合う放射状薄肉部で区画される一部の厚肉部の厚みを変化させる等種々の変更を行うことにより、頂板部の肉厚を非対称的に変化させることが可能となり、本発明のプラスチックキャップにおけるベント機能を感度よく発現させることが可能となる。

中央薄肉部及び放射状薄肉部の厚みも、上述した環状薄肉部の厚みと同様、キャップを構成する素材や、キャップの口径或いは内容物の種類等により異なり、一概に規定できないが、ベント機能が要求される一般的なキャップにおいては、インナーリングよりも内側の頂板部の最も厚肉の部分の厚み、図１乃至４に示す具体例においては、厚肉部１７の厚みの３５乃至８０％、特に４５乃至７０％程度の厚みであることが好ましい。上記範囲よりも肉厚が薄いと、キャップとして要求される機械的強度や密封性を損なうおそれがあり、一方上記範囲よりも肉厚が厚いとベント機能が感度良く発現されないおそれがある。

また図１乃至図３に示す具体例では、インナーリング７内側の付け根で厚肉部１７のうちの一つとの連結部分（厚肉部の円弧部分全体に対応した個所）に補強用リブ１８が形成されていたが、勿論これに限定されるものではなく、一つの厚肉部の連結部分の一部に或いは複数の厚肉部との連結部分に非対称的に形成されていてもよいし、或いは一つの厚肉部の連結部分に複数個の微小なリブが形成されていてもよく、種々の変更が可能である。

本発明においては、アウターリングに設ける切欠きは、図１乃至図４に示す具体例においては、図２及び図４から明らかなように３個が等角度でバランスよく配置されて設けられているが、勿論予め頂板部の肉厚変化等から最初にシールが解除される位置が推測される場合には、その部分に偏って設けることが好ましい。
アウターリングの切欠きは、アウターリングの付け根部分近傍から下端までを切り取って形成しているが、内圧開放ができる限りこの形状に限定されるものではなく、例えばアウターリングの内側のみを切り取ることにより切欠きを形成してもよい。

また図１乃至図４に示す具体例においては、インナーリング７とアウターリング８の間に小突条９が設けられて容器口頚部先端との間にシール部を形成しているが、インナーリングにより良好なシールが確保される限り、かかる小突条９を省略することも可能である。

上述した図１乃至４に示す本発明のキャップは螺子キャップであるが、本発明のキャップはリシール可能である限り、容器口頚部外面に設けられた係合用突起と係合固定する打栓タイプのキャップにも適用することも可能である。

本発明のキャップは各種プラスチック、例えば低−、中−、又は高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、スチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂などを用いて、射出成形、圧縮成形等により一体成形することにより製造することができる。

本発明の効果を以下の実施例で説明する。尚、本発明は本実施例に限定されるものではない。
本発明のキャップにより密封された果汁飲料が充填されたペットボトル(容量５００ｍｌ)３０本のキャップを開封し、酵母１ｍｌを添加して、元の位置までキャップをリシールし、４０℃の温度で５日間保管した。
その結果、保管中にキャップが飛んだもの及び開栓時にキャップが飛んだものはなかった。
また、ボトルの底部がバックリングした６本のキャップについて、開栓時の内圧を評価した。結果を表１に示す。

次に経時に対するボトルの内圧変化を測定した。
圧力測定は、圧力センサーを装着した測定冶具に果汁飲料を入れ、本発明のキャップにより密封された果汁飲料が充填されたペットボトルの首部を切断して装着し、キャップを開封し、酵母１ｍｌを添加して、元の位置までキャップをリシールし、４０℃の温度で８日間（１９２時間）保管した。
その結果は、図５に示すようになり、内圧の上昇を０．７Ｍｐａ程度に抑制することができ、ベント機能が発現されていることが理解される。

本発明のプラスチックキャップの一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。 図１に示すプラスチックキャップの側断面図（Ａ）、及び（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図（Ｂ）を示す図である 本発明のプラスチックキャップの一例が容器口部に適用された状態を示す側面図(左半部は側断面図)であり、（Ａ）は内圧が上昇する前の状態を示すものであり、（Ｂ）は内圧が過剰に上昇し、ベント機能が発現される直前の状態を示す図である。 本発明のプラスチックキャップの他の一例を示す図であり、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。 経時に対するボトル内の内圧変化を示す図である。

符号の説明

１ キャップ、２ 頂板部、３ スカート部、５ 弱化部、
６ タンパーエビデントバンド、７ インナーリング、８ アウターリング、
９ 小突条、１０ 螺子部、１２ 環状薄肉部、１３ 切欠き、１５ 中央薄肉部、
１６ 放射状薄肉部、１７ 厚肉部、１８ 補強用リブ、１９ 補強用リブ、
２０ 容器口頸部、２１ 容器口頸部内側、２２容器口頸部先端、
２３ 容器口頸部外側

Claims (8)

1. 頂板部と、頂板部周縁から垂下したスカート状側壁とから成り、該頂板部内面には、容器口頸部の内面に密着してシールを形成するインナーリングと、容器口頸部の外面に密着するアウターリングとが形成されているプラスチックキャップにおいて、
   前記アウターリングの一部には切欠きが設けられていると共に、アウターリングとインナーリングによって区画される頂板部の環状部分に環状薄肉部が形成されていることを特徴とするプラスチックキャップ。
2. 前記環状薄肉部がインナーリング外側の付け根部分に形成されている請求項１記載のプラスチックキャップ。
3. 前記インナーリングよりも内側の頂板部内面には、頂板部中央に形成される中央薄肉部及び該中央薄肉部から放射状に延びる放射状薄肉部が形成されている請求項１又は２記載のプラスチックキャップ。
4. 前記頂板部の肉厚が非対称的に形成されている請求項１乃至３の何れかに記載のプラスチックキャップ。
5. 前記インナーリングの内側の付け根部分に少なくとも１個の補強用リブが非対称的に形成されている請求項４記載のプラスチックキャップ。
6. 前記環状薄肉部に少なくとも１個の補強用リブが非対称的に形成されている請求項４記載のプラスチックキャップ。
7. 前記環状薄肉部の厚みが、インナーリングよりも内側の頂板部の最大厚肉部の３５乃至８０％の厚みである請求項１乃至６の何れかに記載のプラスチックキャップ。
8. 前記中央薄肉部及び放射状薄肉部の厚みが、インナーリングよりも内側の頂板部の最大厚肉部の３５乃至８０％の厚みである請求項３乃至７の何れかに記載のプラスチックキャップ。

Images