JP2021059343A - 口栓、およびそれを使用した包装容器 - Google Patents

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祐輔 仲野
Yusuke Nakano
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Abstract

【課題】脆弱部で囲まれた閉鎖板を有する口栓を、容器本体の開口部に挿入し、口栓の外側に広がるフランジで超音波溶着した場合であっても、脆弱部が破断したりしない包装容器とする。【解決手段】容器本体に溶着する口栓本体(2)とキャップ(3)とからなり、口栓本体は、注出筒(21)と、注出筒下端周縁から外側へ水平に広がるフランジ(22)と、注出筒内側に脆弱部(231)を介して接続した閉鎖板(23)と、閉鎖板を破断して口栓本体から分離させるプルリングと支柱とからなり、キャップは天板と側壁とからなり、注出筒外面の口栓嵌合部とキャップ内面のキャップ嵌合部とが互いに嵌合して開閉可能とすると共に、口栓本体にキャップを嵌合して閉じた状態で、プルリングより内側に、キャップの天板から垂下して閉鎖板に当接する吸振リブ(33)を有することを特徴とする口栓。【選択図】図1

Description

本発明は、酒、醤油、ソース、ドレッシングなどの液体もしくは粘体を内容物として収納する包装容器において、容器本体に溶着して用いられる口栓本体とキャップとからなる口栓に関する。
マヨネーズ、ケチャップ、シャンプー、リンスなどの高粘度の液体、もしくは焼き肉のたれ、ソース、ドレッシングなどの中粘度の液体、日本酒、ワイン、ウイスキー、焼酎、醤油、清涼飲料、コーヒー、ミネラルウオーターなどの低粘度の液体を内容物として収納する包装容器において、注出口に接続した閉鎖板によって完全に閉鎖することで、容器内部の密封性を担保し、安心して飲食可能とした包装容器が広まっている。
このような閉鎖板を有する口栓本体は、内面にポリエチレン樹脂層を持つ紙容器や、内面側にシーラント層を有する包装袋に、口栓を挿入し、そのフランジで溶着した状態にして使用される。
このような包装容器は、紙容器や包装袋に口栓本体を挿入し、そのフランジで溶着する時に、超音波振動を利用して溶着する方法が、生産性も高く、高速で確実に溶着できるなど、便利で、多くの容器に使用されている。
特に、内面にシーラント層を設けた紙を用いて成形した紙容器は、熱伝導性が低く、紙を通した溶着は不可能であり、表側から溶着する場合には、超音波溶着の方法を採らざるを得ない。
ところで、密封を確実にする為に、周囲に脆弱部を介して設けられる閉鎖板を口栓に設けた包装容器が、安全性の観点からも、採用される例が多い。
しかしながら、口栓を超音波溶着する時、キャップをセットした状態で口栓に超音波振動を与えると、薄肉になった場所に振動エネルギーが集中する。
この為、閉鎖板周囲の脆弱部部分にエネルギーが集中し、口栓を取り付ける溶着時に、閉鎖板周縁にピンホールが生じてしまったり、破断してしまったりする問題が生じていた。脆弱部部分にピンホールが生じると、口栓本体とキャップとの間に内容物が漏れ、キャップを開けると、いきなり内容物が出てしまうなど安全面や衛生面の問題、さらには品質が低下してしまうなどの問題が発生していた。
例えば、特許文献1では、
液体用紙容器の頂部に注出口栓装着孔を設け、かつ、該注出口栓装着孔に、注出口栓を、そのフランジ部を介して超音波溶着により装着した注出口栓付き容器であり、更に、上記の注出口栓が、その外周縁部に液体用紙容器の頂部の注出口栓装着孔に超音波溶着により装着されるフランジ部を延設する台座からなり、更に、該台座は、その内周上部に立設する注出筒部を有し、かつ、該台座の内周横方向に環状のスコア部を引き裂いて開口する把手付き密閉板部を有し、更にまた、少なくとも、上記の注出口栓を構成するフランジ部の内容物と接する側の内面壁部に、ナイロンMXD6樹脂を含むバリア性フィルムからなるバリア性素材がインサ−ト成形され、固着されていることを特徴とする注出口栓付き液体用紙容器を提案している。
このように、超音波ホーンを溶着部に押し当てて溶着する方法は、高速で、紙など断熱性の高い積層シートであっても、溶着可能であることから、多用されていた。
しかしながら、超音波溶着する時、キャップをセットした状態で口栓に超音波振動を与えると、超音波を受けたフランジ部分から、より薄肉になった場所に振動エネルギーが伝わ
って集中してしまう。
この為、閉鎖板周囲の脆弱部部分にエネルギーが集中し、開孔してしまったり、破断してしまったりする問題が生じていた。
図2は、従来の口栓本体2にキャップ3を嵌合した状態で、容器本体1に超音波溶着している状態を示す断面図と、閉鎖板周縁の脆弱部が破断した状態を示す部分拡大図である。
超音波ホーン4を、受け冶具5で支えた口栓本体2のフランジ22と接する容器本体1の開口部11外側(外周)に当て、超音波を発振すると、その超音波振動が、容器本体1の超音波ホーン4が当たったシーラント層部分が高熱を発し、フランジと溶着する。
この時、超音波振動は容器本体1の超音波ホーンが当接している面を大きく振動させ、その振動エネルギーで発熱し、シーラント層が溶融して、フランジ22と溶着する。
この時、拡大図にあるように、超音波振動は、フランジ22から注出筒21や脆弱部231の方まで振動させる。しかし、閉鎖板23は、薄肉の脆弱部231でしか支えられていないので、振動は伝わらない。
この為、超音波振動は、閉鎖板23と注出筒21との間で強く振動する。特に、脆弱部231の外側と内側は大きな傾斜が形成されて肉厚が大きく変化されており、ここに振動エネルギーが増幅するので、拡大図に示すように破断しやすい。脆弱部231が破断したり、開孔したりしてしまうと、閉鎖板周縁で、内容物が液漏れしたり、外部の空気などが入り込んで、内容物が酸化劣化するなどの問題が発生していた。
特開2002−19816号公報
脆弱部で囲まれた閉鎖板を有する口栓を、容器本体の開口部に挿入し、口栓の外側に広がるフランジで超音波溶着した場合であっても、脆弱部が破断したりしない包装容器とすることが本発明の課題である。
本発明の口栓は、
容器本体に溶着して用いられる口栓本体と、該口栓本体を覆うキャップと、からなる口栓において、
口栓本体は、円筒状に形成された注出筒と、注出筒下端の周縁から外側へ水平に広がるフランジと、注出筒内側に脆弱部を介して接続した閉鎖板と、閉鎖板端部近傍に閉鎖板を破断して口栓本体から分離させるためのプルリングと支柱と、からなり、
キャップは、注出筒を覆う天板と、天板周縁から垂下する側壁と、からなり、
注出筒外面の口栓嵌合部と、キャップ内面のキャップ嵌合部とが、互いに嵌合して開閉可能とすると共に、
口栓本体にキャップを嵌合して閉じた状態で、プルリングより内側に、キャップの天板から垂下して、閉鎖板に当接する吸振リブを有することを特徴とする口栓である。
本発明の口栓は、キャップを嵌合した状態で包装袋等の容器本体に、超音波溶着しても、超音波振動により閉鎖板周縁の脆弱部を破断したりすることなく、効率良く口栓を取り付けることができる。
本発明の口栓本体とキャップと、それらを嵌合して容器本体に溶着した状態の縦断面図である。 従来の口栓本体にキャップを嵌合した状態で、容器本体に超音波溶着している状態を示す断面図と、閉鎖板周縁の脆弱部が破断した状態を示す部分拡大図である。 本発明のキャップとヒンジを介して一体になった口栓の一例を示す縦断面図である。
以下、本発明の口栓の実施形態例について、図を用いて詳細に説明する。
図1−1は本発明のキャップ3で、図1−2に口栓本体2、図1−3にそれらを嵌合して容器本体1に溶着した状態の縦断面図を示した。
図1に示したキャップ3は、一般的な螺合キャップで、注出筒を覆う天板31と、天板31周縁から垂下する側壁32と、から構成され、天板31から垂下する吸振リブ33を有している。
側壁32内側には螺合する為の内ネジ321を有し、外側に回動操作を容易にする為のローレット322を有している。
さらに、側壁32より内側にインナーリング34、インナーリング34と側壁32との間にコンタクトリング35が設けられているが、必ずしも両方備えていなくてもかまわない。
吸振リブ33の天板31と接続する部分には、できるだけ大きなR(曲面)で繋がっていることが好ましい。
図1−2は本発明の口栓本体2で、円筒状に形成された注出筒21と、注出筒21下端の周縁から外側へ水平に広がるフランジ22と、注出筒21内側に脆弱部231を介して接続した閉鎖板23と、閉鎖板23端部近傍に閉鎖板23を破断して口栓本体から分離させるためのプルリング233と支柱232と、から構成されている。
注出筒21外面にはキャップ3の内ネジ321と螺合する外ネジ211を有し、回動によって開閉可能としている。注出筒21とキャップ側壁32との嵌合は、螺合であってもよいが、打栓方式の嵌合であってもかまわない。
図1−3は口栓本体2とキャップ3とを嵌合して容器本体1に溶着した状態の縦断面図である。
口栓本体2とキャップ3とを嵌合(螺合)して、吸振リブ33先端が閉鎖板23上面に当接するようにする。
図1−3の吸振リブ33のリブ先端331から、リブ先端311の当接位置における閉鎖板23の当接座面234までの当接高さhが、0〜0.8mmの高さになるよう設定する。
その際、脆弱部231の上端から当接座面234の当接高さhも同様になる。
吸振リブ33は、閉鎖板23に当接することによって、フランジ22が振動した振動を、キャップに伝わった同じ振動によって振動させ、脆弱部231の内外で、相対的に振動のない状態を作り出すことによって、破断を阻止している。
図3は、本発明のキャップ3と口栓本体2とが、ヒンジ6を介して一体になった口栓の一例を示す縦断面図である。
キャップ3と口栓本体2とは、ヒンジ6を介して接続し、注出筒21外面の口栓嵌合部24と、キャップ3内面のキャップ嵌合部36とが、係止によって嵌合している。
このような嵌合であっても、吸振リブ33によって閉鎖板23周縁の脆弱部231の破断を阻止することができる。
本発明の口栓本体に使用される樹脂は、容器本体の内面に溶着可能な、熱可塑性樹脂とすることが必要である。
このような、溶着可能な熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、環状ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン・メチルアクリレート共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、などが使用できる。
樹脂は閉鎖板にゲートを落とし、脆弱部を通して成形するので、MIFの大きな流動性の高い成形材料が好ましい。
本発明のキャップに使用される樹脂は、ヒンジキャップの場合は同じ材質になるが、別体で成形する場合には、口栓本体と摺動性の高い樹脂が好ましい。
その為、口栓本体と異なる樹脂で、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、環状ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、6−ナイロン、6,6−ナイロン、11−ナイロン、12−ナイロン、6−6,6−ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリオキシメチレン、ポリカーボネートなどが使用できる。
本発明の容器本体は、主として、液体用紙容器で、それに使用するブランクの積層シートの構成は、最外面と最内面に熱可塑性樹脂であるシーラントを用い、基材として紙を使用した容器本体である。
基材は紙単体でもかまわないが、内容物の保存性能を高めるように、層構成中にバリア層を加え、ポリエチレンテレフタレート層、または、酸化珪素やアルミニウムなどの蒸着層を持つポリエチレンテレフタレートフィルムを含有する層を有する構成や、そのポリエチレンテレフタレート層の内側にシーラント層を設けている構成であってもよい。
また、成形加工で破断しないよう、ポリアミド樹脂層などを層間に加える構成であっても良い。
例えば、積層シートの構成例として、表側からインキ層/表シーラント層/紙基材層/サンドポリオレフィン系樹脂層/バリア層/接着剤層/裏シーラント層などが考えられる。もちろん、基材に紙を使用しない通常の容器本体形状の容器本体であっても、肉厚のプラスチックシートを使用した容器本体であっても、本発明の口栓は使用できる。
ここで、表シーラント層は、低密度ポリエチレン、又は直鎖状低密度ポリエチレンで、紙基材層に対し、Tダイ押出し機の押出し加工により溶融樹脂を押し出しながら貼り合せる。
表シーラント層の表面をコロナ放電処理して、表側に印刷してインキ層を形成する。
紙基材層は、坪量200〜500g/m、密度0.6〜1.1g/cmの範囲の紙を使用する。
サンドポリオレフィン系樹脂層は、紙基材層とバリア層の間にTダイ押出し機の溶融樹脂を押し出しながら貼り合せる。
貼り合せるサンドポリオレフィン系樹脂は、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、(高圧法)低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・メタアクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、アイオノマーなどの樹脂が使用できる。厚みは10〜60μmとする。
紙基材やバリア層フィルムに、コロナ放電処理、オゾン処理、アンカーコートなどの前処理を行なって、接着強度を高めて貼り合せてもよい。
バリア層を積層する場合には、ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリアミドフィルムに酸化金属を5〜100nm蒸着したバリアフィルムが使用できる。酸化金属としては、酸化アルミニウム、酸化珪素などが使用でき、フィルムは6〜25μmのものが使用しやすい。
その他、上記フィルムに、アルミニウム蒸着したフィルムや、アルミニウム箔を貼り合せたフィルムであっても良い。アルミニウム箔の場合、5〜15μmのものが使用しやすい。
バリア層と裏シーラント層を接着する接着剤は、ドライラミネート用接着剤や、ノンソルベント系ラミネート用接着剤を0.5〜7.0g/mの塗工により、ドライラミネート機で貼り合せできる。接着剤の代わりに、上記サンドポリオレフィン系樹脂を使用し、Tダイ押出機で成膜しながら貼り合せてもかまわない。
裏シーラント層は、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、(高圧法)低密度ポリエチレン、が使用できる。成形はTダイ押出機や、インフレーション機を用い、押出し成形し、厚みは30〜100μmがよい。
以下に本発明の実施例について説明する。
<実施例1>
容器本体として、外側から、ポリエチレンフィルム18μm/接着剤/紙(380g/m)/ポリエチレン30μm/金属蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム12μm/ポリエチレンフィルム60μmの積層シートを使用し、一辺75mmの正方形の底面と、高さ240mmのゲーベルトップの紙容器のブランクを用意した。
口栓本体は、脆弱部部分の厚みが0.1mmで、閉鎖板上面から吸振リブ先端が当接する当接座面までの当接高さを0mmにした、図1に示す形状で、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を射出成形により作成した。
キャップは、図1に示す形状で、閉めた時に口栓本体の当接高さ0mmに合う吸振リブ高さとし、エチレン・プロピレン共重合体樹脂を射出成形により作成した。
ブランクの上斜面にφ26mmの孔を開け、上記キャップを締めた状態の口栓本体を挿入し、下冶具に口栓本体、前フィルムの順になるよう乗せ、上から図2のホーンを当てて、フランジと前フィルムの開口部周縁とを、超音波溶着した。
超音波溶着の条件は、超音波振動数30KHz、エネルギー130J、先端振幅45μm、シール圧力35Kg/cm、シール時間0.2sec、とした。
ブランクの側シール部をシールして角柱の筒状にした後、底部をシールし、同条件の製品を50個作成した。
<実施例2>
容器本体のブランクは実施例1と同じ積層シートを使用した。
口栓本体は、脆弱部部分の厚みが0.1mmで、閉鎖板上面から吸振リブ先端が当接する当接座面までの当接高さを0.2mmにした、図1に示す形状で、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を射出成形により作成した。
キャップは、図1に示す形状で、閉めた時に口栓本体の当接高さ0.2mmに合う吸振リブ高さとし、エチレン・プロピレン共重合体樹脂を射出成形により作成した。
その後、実施例1と同じ条件で、フランジと前フィルムの開口部周縁とを超音波溶着した。
ブランクの側シール部をシールして角柱の筒状にした後、底部をシールし、同条件の製品を50個作成した。
<実施例3>
容器本体のブランクは実施例1と同じ積層シートを使用した。
口栓本体は、脆弱部部分の厚みが0.1mmで、閉鎖板上面から吸振リブ先端が当接する当接座面までの当接高さを0.4mmにした、図1に示す形状で、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を射出成形により作成した。
キャップは、図1に示す形状で、閉めた時に口栓本体の当接高さ0.4mmに合う吸振リブ高さとし、エチレン・プロピレン共重合体樹脂を射出成形により作成した。
その後、実施例1と同じ条件で、フランジと前フィルムの開口部周縁とを超音波溶着した。
ブランクの側シール部をシールして角柱の筒状にした後、底部をシールし、同条件の製品を50個作成した。
<実施例4>
容器本体のブランクは実施例1と同じ積層シートを使用した。
口栓本体は、脆弱部部分の厚みが0.1mmで、閉鎖板上面から吸振リブ先端が当接する当接座面までの当接高さを0.6mmにした、図1に示す形状で、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を射出成形により作成した。
キャップは、図1に示す形状で、閉めた時に口栓本体の当接高さ0.6mmに合う吸振リブ高さとし、エチレン・プロピレン共重合体樹脂を射出成形により作成した。
その後、実施例1と同じ条件で、フランジと前フィルムの開口部周縁とを超音波溶着した。
ブランクの側シール部をシールして角柱の筒状にした後、底部をシールし、同条件の製品を50個作成した。
<実施例5>
容器本体のブランクは実施例1と同じ積層シートを使用した。
口栓本体は、脆弱部部分の厚みが0.1mmで、閉鎖板上面から吸振リブ先端が当接する当接座面までの当接高さを0.8mmにした、図1に示す形状で、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を射出成形により作成した。
キャップは、図1に示す形状で、閉めた時に口栓本体の当接高さ0.8mmに合う吸振リブ高さとし、エチレン・プロピレン共重合体樹脂を射出成形により作成した。
その後、実施例1と同じ条件で、フランジと前フィルムの開口部周縁とを超音波溶着した。
ブランクの側シール部をシールして角柱の筒状にした後、底部をシールし、同条件の製品を50個作成した。
<比較例1>
容器本体のブランクは実施例1と同じ積層シートを使用した。
口栓本体は、脆弱部部分の厚みが0.1mmで、閉鎖板上面から吸振リブ先端が当接する当接座面までの当接高さを0.9mmにした、図1に示す形状で、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を射出成形により作成した。
キャップは、図1に示す形状で、閉めた時に口栓本体の当接高さ0.9mmに合う吸振リブ高さとし、エチレン・プロピレン共重合体樹脂を射出成形により作成した。
その後、実施例1と同じ条件で、フランジと前フィルムの開口部周縁とを超音波溶着した。
ブランクの側シール部をシールして角柱の筒状にした後、底部をシールし、同条件の製品を50個作成した。
<比較例2>
容器本体のブランクは実施例1と同じ積層シートを使用した。
口栓本体は、脆弱部部分の厚みが0.1mmで、図1に示す形状で、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を射出成形により作成した。
キャップは、吸振リブが無い図2に示す形状で、エチレン・プロピレン共重合体樹脂を射出成形により作成した。
その後、実施例1と同じ条件で、フランジと前フィルムの開口部周縁とを超音波溶着した。
ブランクの側シール部をシールして角柱の筒状にした後、底部をシールし、同条件の製品を50個作成した。
<評価方法>
<超音波溶着における液漏れ確認試験>
内容物として染料を加えて着色したテレピン浸透液を20ml入れ、上面をシールして閉じ、口栓を取り付けた面を下側にして、テレピン浸透液が口栓内側に溜まった状態で、24時間20℃の部屋に放置し、キャップを開けて、注出口内部閉鎖板の外側脆弱部近傍からの漏れを確認する。
<評価結果>
口栓本体の注出筒内部閉鎖板の外側周縁に、染料で着色されたテレピン浸透液が染み出ているか、確認できなかった数と、確認した数を集計した。
実施例1〜5では、テレピン浸透液が染み出ていることは、50個すべての口栓で確認できなかった。
比較例1では、50個中2個で、テレピン浸透液が染み出ていた。
比較例2では、50個中4個で、テレピン浸透液が染み出ていた。
Figure 2021059343
以上の結果から、閉鎖板上面から吸振リブ先端が当接する当接座面までの当接高さを0〜0.8mmにすれば、脆弱部部分での破断が生じないと判断できる。
本発明の口栓は、以上のように、キャップを嵌合した状態で容器本体等に、周囲を脆弱部で囲まれた閉鎖板によって密閉している口栓を超音波溶着しても、超音波振動が閉鎖板周縁の脆弱部を破断したりしないで、安定して口栓を取り付けることができる。
この為、常温で、高速に、かつ、確実に閉鎖板で密閉する口栓を溶着することができるなど、本発明のメリットは大きい。
1・・・・・・・・容器本体
11・・・・・・・開口部
2・・・・・・・・口栓本体
21・・・・・・・注出筒
211・・・・・・外ネジ
22・・・・・・・フランジ
23・・・・・・・閉鎖板
231・・・・・・脆弱部
232・・・・・・支柱
233・・・・・・プルリング
234・・・・・・当接座面
24・・・・・・・口栓嵌合部
3・・・・・・・・キャップ
31・・・・・・・天板
32・・・・・・・側壁
321・・・・・・内ネジ
322・・・・・・ローレット
33・・・・・・・吸振リブ
331・・・・・・リブ先端
34・・・・・・・インナーリング
35・・・・・・・コンタクトリング
36・・・・・・・キャップ嵌合部
4・・・・・・・・(超音波)ホーン
5・・・・・・・・受け冶具
6・・・・・・・・ヒンジ
h・・・・・・・・当接高さ

Claims (5)

  1. 容器本体に溶着して用いられる口栓本体と、該口栓本体を覆うキャップと、からなる口栓において、
    口栓本体は、円筒状に形成された注出筒と、注出筒下端の周縁から外側へ水平に広がるフランジと、注出筒内側に脆弱部を介して接続した閉鎖板と、閉鎖板端部近傍に閉鎖板を破断して口栓本体から分離させるためのプルリングと支柱と、からなり、
    キャップは、注出筒を覆う天板と、天板周縁から垂下する側壁と、からなり、
    注出筒外面の口栓嵌合部と、キャップ内面のキャップ嵌合部とが、互いに嵌合して開閉可能とすると共に、
    口栓本体にキャップを嵌合して閉じた状態で、プルリングより内側に、キャップの天板から垂下して、閉鎖板に当接する吸振リブを有することを特徴とする口栓。
  2. 口栓本体にキャップを嵌合した状態で、吸振リブ先端の位置が、近接する閉鎖板上面の位置より0〜0.8mmの当接高さを有していることを特徴とする請求項1に記載の口栓。
  3. 注出筒外面の口栓嵌合部と、キャップ内面のキャップ嵌合部とが、螺合により嵌合するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の口栓。
  4. 口栓本体とキャップが、ヒンジを介して接続し、注出筒外面の口栓嵌合部と、キャップ内面のキャップ嵌合部とが、挿嵌、あるいは係止により嵌合するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の口栓。
  5. 請求項1〜5の口栓を開口部に融着したことを特徴とする包装容器。
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