JP4427290B2 - ボタン機能付き金属キャップ - Google Patents

Description

本発明は、ボタン機能付き金属製キャップに関するものであり、より詳細には、内容物が減圧状態に保持される容器に適用され、内容物が密封されて保持されている場合には、キャップ天板が凹んだ状態に保持され、キャップを開栓してシール破壊を生じさせたときには、キャップ天板がボタン状に外方に膨らむボタン機能を有する金属製キャップに関する。

容器内に内容物が熱間充填されたり、或いはレトルト殺菌等の加熱殺菌が行われる場合には、容器内容物は、室温への温度低下によって容器内に減圧状態に保持される。ボタン機能付き金属キャップは、このような容器に適用されるものであり、キャップ天板には、容器内が減圧となったときに容器側に凹み且つ容器内が常圧に復帰したときに外方に突出するように、予め、複数本の屈曲ラインが同心円状に形成されている。即ち、側断面でみると、無負荷状態において、キャップ天板は、この屈曲ライン部分が変曲点となるように屈曲した形状を有している（特許文献１参照）。
特公平６−５５６２２号公報

即ち、上記のボタン機能付き金属製キャップでは、シール破壊が生じると、凹んでいる天板がパチッと音をたててボタン状に外方に突出する。従って、一般の需要者は、キャップを開栓したときに、このようなキャップ天板の変形が生じることにより或いは変形により音が生じることにより、内容物が密封状態に保持されていたことを認識し、このような変形が生じなかったときには、シール破壊が生じていたことを認識することができるのである。

ところで、特にアルミのように軟質の材料でキャップが形成され、該キャップがレトルト殺菌等の過酷な処理に付される場合などでは、強度等の点からキャップがある程度の厚みを有していることが必要である。しかしながら、キャップ天板の肉厚が厚くなると、上記のような変形を生じにくくなるという問題がある。

従って、本発明の目的は、天板の厚み増大やライナー材成形などによってもボタン機能が有効に保持されるボタン機能付き金属製キャップを提供することにある。

本発明によれば、天板と天板周縁から降下している筒状側壁とを備えた金属製キャップシェルと、該キャップシェルの天板の内面に設けられた密封用ライナーとからなり、
前記天板は、その外周縁部分に形成されたリング状のフラットな面と、該フラットな面から内方に向かって下方に降下した傾斜面を有しており、該天板には、容器内圧力変化による天板の変形を促進させるための円形状薄肉ラインが同心円状に複数本形成されていると共に、
前記円形状薄肉ラインは、前記傾斜面の内方側の端部に位置する変形起点ラインと、最も内側に形成されている最内周ラインと、変形起点ラインと最内周ラインとの間に形成されている少なくとも１本の変形促進ラインとを含み、
無負荷状態でみて、前記天板の側断面は、前記最内周ラインで囲まれる領域が、前記変形起点ラインよりも高い位置に位置し、前記変形起点ラインから前記最内周ラインまでの領域が、前記変形起点ラインと前記最内周ラインとを結ぶ直線に対して、変形促進ラインが該直線よりも上側に位置するような凸の面となっていることを特徴とするボタン機能付き金属製キャップが提供される。

本発明においては、
１．前記円形状薄肉ラインは、前記フラットな面と前記傾斜面との境界部分に形成された最外周ラインをさらに含んでいること、
２．前記密封用ライナーは、周縁の厚肉部と中央の薄肉部とからなり、前記天板の厚みが０．２０乃至０．３０ｍｍの範囲にあること、
が好ましい。

概説すると、本発明においては、容器内圧力変化による天板の変形を促進させるために天板に同心円状に形成される複数本の屈曲ラインが、薄肉ラインによって形成されていることが顕著な特徴である。即ち、このような薄肉ラインにより屈曲ラインを形成することにより、天板の厚みが増大したときにも容器内外圧差により天板が該ラインに沿って容易に屈曲変形するため、該キャップのボタン機能が有効に保持される。特にアルミのような軟質材料でキャップが形成され、レトルト殺菌等の過酷な処理に付される場合に、本発明のキャップは有効である。

本発明を、以下、添付図面に示す具体例に基づいて説明する。
図１は、本発明のボタン機能付き金属製キャップを容器と共に示す半断面側面図であり、
図２は、図１のキャップの要部を拡大して示す部分側断面図であり、
図３は、本発明の金属製キャップの成形工程を示す図である。

図１及び図２を参照して、本発明の金属製キャップは、大まかに言って、金属製キャップシェル１と密封用ライナー２とからなっている。

金属製キャップシェル１は、天板５と天板５の周縁から降下した筒状側壁６とから構成されており、密封用ライナー２は、天板５の内面に設けられている。

キャップシェル１を構成する金属材料としては、キャップ形状に成形可能である限り、特に制限されるものではないが、一般に、アルミニウムに代表される軽金属板、未処理の鋼板（ブラックプレート）、各種表面処理鋼板、例えば錫メッキ鋼板（ブリキ）、亜鉛メッキ鋼板、アルミメッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板、クロムメッキ鋼板などのメッキ鋼板；電解クロム酸処理鋼板などの電解処理鋼板；リン酸及び／またはクロム酸処理鋼板などの化学処理鋼板等が使用され、特に加工性、軽量性、コストの点でアルミ板が好適に使用される。また、キャップシェル１の内面及び外面には、必要により、それ自体公知の各種有機塗膜が形成されていてよい。

また、密封用ライナー２の形成材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂など、従来からライナー材として使用されている公知の樹脂やエラストマーなどが使用される。

上記のキャップは、内容物が充填された容器５０の口部に装着されるものであり、良好なシール性を確保するために、ライナー材２の周縁部、即ち容器口部５０の上端とライナー材２とが接触する部分では、ライナー材２は、厚肉に形成されている。図１及び２では、この厚肉部を２ａで示した。

尚、容器５０は、特に制限されず、金属製容器、ガラス容器、樹脂容器の何れであってもよい。図１及び２では、容器５０として金属製容器を用いた例を示しており、その口部上端には、カール部５０ａが形成され、その下方には、螺条５０ｂが形成され、螺条５０ｂのさらに下方には、キャップ固定用の周状突起５０ｃが形成されている。

キャップシェル１の筒状側壁６には、その上部に把持部８が形成され（把持部８の外面には、滑り止め用のローレット８ａが形成されている）、把持部８と筒状側壁６の下端との間の領域に容器５０の螺条５０ｂと螺子係合する螺子部１０が形成されている。また、筒状側壁６の下側には、破断可能なブリッジ１１を介してバンド１３が接続されている。

即ち、容器口部５０に装着されたキャップは、把持部８を手で持ってキャップシェル１を開栓方向に旋回させることにより、容器口部５０から取り外されるが、この際、バンド１３は、周状突起５０ｃとの係合により、その上昇が制限される。この結果、ブリッジ１１が破断し、バンド１３が切り離された状態でキャップが容器口部５０から取り外される。従って、一般の需要者は、バンド１３が切り離されていることにより、キャップが開栓された事実を認識することができるのである。

本発明において、キャップシェル１の天板５には、円形状薄肉ライン２０が複数本形成されている。即ち、後述する図３（ａ）にも示されているように、この複数本の円形状薄肉ライン２０は、天板５の中心を中心として同心円状に形成されており、これにより、容器内外圧差による天板５の変形がスムーズに且つ確実に行われる。

特に図２を参照して、無負荷状態において、天板５の側断面は、円形状薄肉ライン２０で屈曲した形状を有しており、複数本の円形状薄肉ライン２０は、それぞれ変曲点となっている。即ち、これらのライン２０は、天板５の周縁部に最も近い位置に形成されている最外周ライン２０ａと、最外周ライン２０ａの内側に隣接する変形起点ライン２０ｂと、最も内側に形成されている最内周ライン２０ｃと、変形起点ライン２０ｂと最内周ライン２０ｃとの間に形成されている変形促進ライン２０ｄとからなっている。

最外周ライン２０ａは、それよりも外側部分の下側に容器５０の口部の上端が位置するように配置されており、最外周ライン２０ａよりも外側部分では、天板５は、実質上フラットな面となっている。

また、最外周ライン２０ａと変形起点ライン２０ｂとの間の領域Ｘでは、天板５は、最外周ライン２０ａ側から内方に向かって下方に降下した傾斜面となっている。この変形起点ライン２０ｂは、内外圧差による天板５の変形（屈曲）の主たる起点となるものであり、前述した密封用ライナー２の厚肉部２ａの内周縁よりも若干内側となるように形成されているのがよい。

図２から明らかなように、変形起点ライン２０ｂで囲まれている部分は、全体として上方に突出してボタン形状の突起となっている。即ち、最内周ライン２０ｃで囲まれる領域Ｙは、変形起点ライン２０ｂよりも高い位置に位置しており、且つその面はフラットな面となっている。

また、変形促進ライン２０ｄは、上記の最内周ライン２０ｃとの協働作用により、内外圧差による変形を促進させるためのものであり、変形起点ライン２０ｂから最内周ライン２０ｃまでの領域Ｚは、変形起点ラインｂと最内周ライン２０ｃとを結ぶ直線に対して、変形促進ライン２０ｄが該直線よりも上側に位置するような凸の面となっている。換言すると、変形起点ライン２０ｂと変形促進ライン２０ｄとの間の面の傾斜角αは、変形促進ライン２０ｄと最内周ライン２０ｃの間の面の傾斜角βよりも大きくなっている。

このように、同心円状の各ライン２０が薄肉のラインで形成され、このラインで屈曲し易くなっているとともに、天板５の面が、各ライン２０を変曲点とした屈曲面となっているため、容器内外圧差による変形がスムーズに且つ確実に行われるようになっている。

例えば、容器５０内に内容物を熱間充填しキャップを装着した後に室温まで冷却すると、温度低下により、容器内は減圧状態となり、キャップの天板５には負圧が作用する。この結果、キャップの天板５は、図２の点線に示すように、変形起点ライン２０ｂを主たる起点として下方に凹んだ状態となる。このような状態で保持された後、キャップを開栓すると、シール破壊が生じ、容器５０内への外気の流入により、負圧が解除され、天板５は、再び無負荷状態のボタン形状に復帰することとなる。この形状復帰に際しては、通常、パチッという音を立て、一般需要者は、その変形を容易に認識することができる。従って、一般需要者は、このようなボタン形状への復帰変形の発生により、シール破壊が生じていないことを認識でき、このような復帰変形が既に生じてしまっている場合には、シール破壊が生じたことを認識できることとなる。

上記のようなキャップは、図３に示すプロセスにしたがって製造することができる。

先ず、図３（ａ）に示すように、打ち抜き加工によって得られた金属板に、スコア加工等により、前述した同心円状の薄肉ライン２０を形成する。この薄肉ライン２０は、既に述べたように、外側から順に、最外周ライン２０ａ、変形起点ライン２０ｂ、変形促進ライン２０ｄ、最内周ライン２０ｃとなっている。

この金属板２０の厚みは、その材質によっても異なるが、アルミ板を使用する場合には、所定の強度を確保するために、比較的厚いものが使用され、例えば０．２０乃至０．３０ｍｍ程度の厚みであることが好ましい。本発明では、アルミ板を用いたとき、このような比較的大きな厚みとした場合にも、前述した変形を確実に行うことが可能となり、これは、本発明の大きな利点である。

また、薄肉ライン２０での厚みｔやその線幅ｗは、上述した内外圧差による変形をスムーズに行い且つ一定の強度が保持されるように設定されるが、アルミ板を用いたときを例にとると、一般に、厚みｔが０．０５乃至０．２０ｍｍ、幅ｗが０．０５乃至１．００ｍｍの範囲にあるのがよい。

次いで、図３（ｂ）に示すように、上記のような薄肉ライン２０が形成された金属板を絞り成形し、天板５と筒状側壁６とからなる形状のキャップシェル１を作成し、次いで、所定の金型を用いてのプレス成形により、薄肉ライン２０に沿って屈曲し、天板５にボタン形状の突出部が形成された面を形成する。

さらに、図３（ｃ）に示すように、上記のキャップシェル１にローリング加工を行って、筒状側壁２に把持部８を形成し、続いて、ローレット加工により、把持部８に滑り止め用のローレット８ａを形成するとともに、カッティング加工により、ブリッジ１１を設けることにより、バンド１３を形成する。

続いて、図３（ｄ）に示すように、キャップシェル１を逆さまにし、その天板５を、その面形状に合致した型上に置き、天板５の内面に、溶融したライナー材３０を滴下する。

この状態で、図３（ｅ）に示すように、円筒状の中心パンチ３２とその外側にある環状パンチ３３とからモールドパンチを使用し、図１，２に示すような形状の密封用ライナー２を形成する。この場合、中心パンチ３２の底面形状は、キャップの天板５の面形状に対応した形状となっていることが好ましい。即ち、初めに中心パンチ３２を降下して、溶融したライナー材３０を押し広げ、次いで、環状パンチ３３を降下させることにより、目的とする形状の密封用ライナー２を成形することができ、このようなインナーモールドにより、図３（ｆ）に示すように、密封用ライナー２が金属製キャップシェル１の天板５の内面に形成された本発明のボタン機能付き金属製キャップを得ることができる。

この金属製キャップは、例えば、内容物が熱間充填された容器５０の口部に装着され、螺子加工によって筒状側壁２に螺子部１０を形成することにより、使用に供される。

上述した本発明の金属製キャップでは、容器内外圧差による天板５の変形性が損なわれない限り種々の設計変更が可能であり、例えば、キャップシェル１（天板５）の厚みによっては、複数本の薄肉ライン２０の内、最外周ライン２０ａを省略することもできる。また、変形起点ライン２０ｂと最内周ライン２０ｃの間に、変形促進ライン２０ｄを複数形成することも可能である。この場合、内側のラインにいくにしたがい、天板５の面の傾斜角が漸次減少していくようにすることが、変形性を高める上で好適である。

本発明のボタン機能付き金属製キャップを容器と共に示す半断面側面図である。 図１のキャップの要部を拡大して示す部分側断面図である。 本発明の金属製キャップの成形工程を示す図である。

符号の説明

１：キャップシェル
２：密封用ライナー
５：天板
２０：円形薄肉ライン
２０ａ：最外周ライン
２０ｂ：変形起点ライン
２０ｃ：最内周ライン
２０ｄ：変形促進ライン

Claims (3)

1. 天板と天板周縁から降下している筒状側壁とを備えた金属製キャップシェルと、該キャップシェルの天板の内面に設けられた密封用ライナーとからなり、
   前記天板は、その外周縁部分に形成されたリング状のフラットな面と、該フラットな面から内方に向かって下方に降下した傾斜面を有しており、該天板には、容器内圧力変化による天板の変形を促進させるための円形状薄肉ラインが同心円状に複数本形成されていると共に、
   前記円形状薄肉ラインは、前記傾斜面の内方側の端部に位置する変形起点周状ラインと、最も内側に形成されている最内周ラインと、変形起点ラインと最内周ラインとの間に形成されている少なくとも１本の変形促進ラインとを含み、
   無負荷状態でみて、前記天板の側断面は、前記最内周ラインで囲まれる領域が、前記変形起点ラインよりも高い位置に位置し、前記変形起点ラインから前記最内周ラインまでの領域が、前記変形起点ラインと前記最内周ラインとを結ぶ直線に対して、変形促進ラインが該直線よりも上側に位置するような凸の面となっていることを特徴とするボタン機能付き金属製キャップ。
2. 前記円形状薄肉ラインは、前記フラットな面と前記傾斜面との境界部分に形成された最外周ラインをさらに含んでいる請求項１に記載のボタン機能付き金属製キャップ。
3. 前記密封用ライナーは、周縁の厚肉部と中央の薄肉部とからなり、前記天板の厚みが０．２０乃至０．３０ｍｍの範囲にある請求項１または２に記載のボタン機能付き金属製キャップ。

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