JP2005225535A - 金属薄板製容器のための容器蓋 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属薄板製容器の口頸部を容器蓋で仮密封でき、口頸部に容器蓋を所要とおり充分確実に密封でき、容易に開封できる、金属薄板製シェルと合成樹脂製ライナーとから成る容器蓋を提供する。
【解決手段】金属製シェル12の天面壁16の内面に配設したライナー14は内側環状突出部42と外側環状突出部44とを連結する介在部46を含み、ライナーの介在部の半径方向外側部と外側環状突出部はシェルの天面壁内面に対して非接着乃至弱接着状態とする。容器の口頸部に容器蓋を被嵌すると、ライナーの内側環状突出部の外周面がカールの内周面に接触して口頸部を仮密封する。シェルの天面壁を下方に押圧すると共にシュルの天面壁とスカート壁との境界領域を下方及び半径方向内側に没入せしめると、ライナーの介在部が半径方向に延伸され外側環状突出部がカールの外周面に密接して口頸部を密封する。
【選択図】図1

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、金属薄板製容器に充填される飲料がミルク含有コーヒーの如き液体である場合には、次のとおりの要望が充足されることが重要である。第一に、容器に充填される飲料がコーヒーである場合、当業者には周知の如く、コーヒーを65℃程度に加熱して容器内に充填する。次いで、酸素によってコーヒーが劣化されるのを防止するために、容器の上部残留空間(所謂ヘッドスペース)に存在する空気を窒素によって置換し、そして更に窒素の一部を水蒸気によって置換し、そして口頸部に容器蓋を被嵌する。口頸部に容器蓋を被嵌した状態において、容器内に空気が再進入するのを防止するために口頸部が仮密封されることが必要である。第二に、容器の口頸部に容器蓋を被嵌した後に、シェルの天面壁を下方に押圧すると共に、シェルの天面壁とスカート壁との境界領域を下方及び半径方向内側に没入せしめ、これによってライナーをカールに密接せしめて口頸部を密封し、そしてまたスカート壁に口頸部の雄螺条に対応した雌螺条を形成して容器蓋を口頸部に装着する。次いで、容器内のコーヒーを100℃以上、例えば120℃程度に加熱して殺菌する。しかる後にコーヒーは常温に冷却され、そのまま或いは65℃程度に加熱した後に或いは5℃程度に冷却して販売される。消費者がコーヒーを飲むためには、容器蓋を口頸部から離脱せしめて口頸部を開封することが必要であるが、この際には容器蓋に過大なトルクを加える必要なくして女性或いは子供でも充分容易に開封操作を遂行することができることが必要である。然るに、本発明者等の経験によれば、上述した従来の容器蓋は上記2つの要望を共に満足することができない。
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、上述した形態の容器蓋を改良して、容器の口頸部に容器蓋を被嵌すると口頸部を仮密封することができ、そしてまた口頸部に容器蓋を所要とおりに装着すると口頸部を充分確実に密封することができるが過剰なトルクを必要とすることなく充分容易に開封することができるようにせしめることである。
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ライナーを、下方に突出する内側環状突出部、下方に突出する外側環状突出部、及び内側環状突出部と外側環状突出部との間を延在する介在部を含み、ライナーの介在部の少なくとも半径方向外側部と外側環状突出部とはシェルの天面壁の内面に対して非接着乃至弱接着状態である形態にせしめると共に、容器の口頸部に容器蓋を被嵌すると、ライナーの内側環状突出部の外周面がカールの内周面に接触して口頸部を仮密封し、次いでシェルの天面壁を下方に押圧すると共にシュルの天面壁とスカート壁との境界領域を下方及び半径方向内側に没入せしめると、ライナーの介在部が半径方向に延伸され外側環状突出部がカールの外周面に密接して口頸部を密封するように構成する、ことによって上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
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内側環状突出部、下方に突出する外側環状突出部、及び該内側環状突出部と該外側環状突出部との間を延在する介在部を含み、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り、
該容器の該口頸部に容器蓋を被嵌すると、該ライナーの該内側環状突出部の外周面が該カールの内周面に接触して該口頸部を仮密封し、次いで該シェルの該天面壁を下方に押圧すると共に該シュルの該天面壁と該スカート壁との境界領域を下方及び半径方向内側に没入せしめると、該ライナーの該介在部が半径方向に延伸され該外側環状突出部が該カールの外周面に密接して該口頸部を密封する、
ことを特徴とする容器蓋が提供される。
該介在部は、半径方向に延伸される前の状態において、0.40乃至0.80mmの厚さを有するのが好適である。好適実施形態においては、該容器には加熱された飲料が充填され、次いで該容器の上部残留空間に存在する空気が窒素ガス及び水蒸気によって置換され、しかる後に容器蓋が該口頸部に被嵌され、次いで該水蒸気が液化することによって該容器内に減圧状態が生成され、次いで該シェルの該天面壁を下方に押圧すると共に該シェルの該天面壁と該スカート壁との該境界領域を下方及び半径方向内側に没入せしめ且つ該シュルの該スカート壁に該容器の該口頸部の該雄螺条に対応した雌螺条を形成し、しかる後に該容器内に充填されている飲料が100℃以上に加熱されて殺菌され、かくした後においては該口頸部の密封は実質上該外側環状突出部が該カールの外周面に密接することのみに依存している。
本発明の容器蓋によれば、容器の口頸部に容器蓋を被嵌すると、ライナーの内側環状突出部の外周面が口頸部のカールの内周面に接触せしめられて口頸部が仮密封され、そして口頸部に容器蓋を所要とおりに装着すると、後述する実験例の記載から理解されるとおり、口頸部は充分確実に密封されるが、過剰なトルクを必要とすることなく充分容易に口頸部を開封することができる。
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は下方に突出する内側環状突出部42、下方に突出する外側環状突出部44、及び内側環状突出部42と外側環状突出部44との間を延在する介在部46を有する。本発明においては、ライナー14における介在部46の少なくとも半径方向外側部と外側環状突出部44とはシェル12の天面壁16の内面に対して非接着乃至弱接着(即ち容易に剥離する状態)であることが重要である。図示の実施形態においては、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42と介在部46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46の半径方向外側半部と外側環状突出部44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46の全体を、そして更に内側環状突出部42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における内側環状突出部42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42の垂下長さL1は2.6乃至5.0mm程度であり、内側環状突出部42の外径D2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W1は0.3乃至1.5mm程度であるのが好都合である。ライナー14の周縁シール部40における介在部46の下面は実質上水平に延在し、0.3乃至1.5mm程度でよい半径方向幅W2と0.40乃至0.80mmであるのが好適である厚さTを有する。ライナー14の周縁シール部40における外側環状突出部44は実質上鉛直に延びる内周面と実質上鉛直に延びる外周面とを有する。外側環状突出部44の下面は半径方向外方に向かって下方に傾斜して延びる内側傾斜下面とこの内側傾斜下面に続いて実質上水平に延びる外側水平面とを有する。外側環状突出部44の内周面の垂下長さL2は0.6乃至1.5mm程度で、外周面の垂下長さL3は0.7乃至2.0mm程度で、全幅W3は1.5乃至2.3mm程度でよい。また、上記内側傾斜下面の水平に対する傾斜角度αは5乃至45度程度でよい。
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条42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46が半径方向に延伸され、外側環状突出部44の内側傾斜下面が口頸部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42の外周面は容器の口頸部2におえるカール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44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。
シェル外径:38.4mm
カール内径D1:29.9mm
内側環状突出部外径D2:30.3mm
内側環状突出部垂下長さL1:3.7mm
内側環状突出部半径方向厚さW1:1.15mm
介在部半径方向幅W2:0.7mm
外側環状突出部内周面垂下長さL2:1.1mm
外側環状突出部外周面垂下長さL3:1.5mm
外側環状突出部全幅W3:2.1mm
に設定し、介在部の厚さTが夫々0.35mm(実施例1)、0.5mm(実施例2)、0.6mm(実施例3)、0.8mm(実施例4)及び0.9mm(実施例5)の5種類の容器蓋を製作した。接着領域の直径は31.0mm(従って介在領域の半径方向中央)であった。
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。実施例1乃至5の夫々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。
Figure 2005225535
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施例1乃至5の夫々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上昇された内圧値は密封が毀損されたことを意味する。
Figure 2005225535
上記実験例1及び2から、介在部の厚さが0.35mm以下の場合には、開封性に関しては問題が無いが、落下衝撃に関しては密封が破壊される可能性が生じ、一方介在部の厚さが0.9mm以上の場合には、落下衝撃に関しては問題が無いが、開封性に関して必要トルクが高くなる傾向があ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:内側環状突出部
44:外側環状突出部
46:介在部

Claims (3)

  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内側環状突出部、下方に突出する外側環状突出部、及び該内側環状突出部と該外側環状突出部との間を延在する介在部を含み、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り、
    該容器の該口頸部に容器蓋を被嵌すると、該ライナーの該内側環状突出部の外周面が該カールの内周面に接触して該口頸部を仮密封し、次いで該シェルの該天面壁を下方に押圧すると共に該シュルの該天面壁と該スカート壁との境界領域を下方及び半径方向内側に没入せしめると、該ライナーの該介在部が半径方向に延伸され該外側環状突出部が該カールの外周面に密接して該口頸部を密封する、
    ことを特徴とする容器蓋。
  2. 該介在部は、半径方向に延伸される前の状態において、0.40乃至0.80mmの厚さを有する、請求項1記載の容器蓋。
  3. 該容器には加熱された飲料が充填され、次いで該容器の上部残留空間に存在する空気が窒素ガス及び水蒸気によって置換され、しかる後に容器蓋が該口頸部に被嵌され、次いで該水蒸気が液化することによって該容器内に減圧状態が生成され、次いで該シェルの該天面壁を下方に押圧すると共に該シェルの該天面壁と該スカート壁との該境界領域を下方及び半径方向内側に没入せしめ且つ該シュルの該スカート壁に該容器の該口頸部の該雄螺条に対応した雌螺条を形成し、しかる後に該容器内に充填されている飲料が100℃以上に加熱されて殺菌され、かくした後においては該口頸部の密封は実質上該外側環状突出部が該カールの外周面に密接することのみに依存している、請求項1又は2記載の容器蓋。
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