JP4462391B2 - プラスチックキャップ及びそれを使用した高温充填ボトル詰の密封部殺菌方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックキャップ、特に高温充填用プラスチックボトルに用いられる耐熱用のプラスチックキャップ、及び該耐熱用のプラスチックキャップを用いた高温充填ボトル詰の密封部殺菌方法、並びに密封性を高めたプラスチックキャップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高温充填ラインは、図４に示すような（ア）〜（ク）の工程からなり、フィラーで耐熱ポリエステルボトル５０に内容液を高温充填後、キャッパーでプラスチックキャップ５１を装着し、その後ボトルを転倒等させて、ヘッドスペースに面しているボトル口内側面及びキャップ内面に熱い内容液を接触させることによってキャップ内面及びボトル口部内面の殺菌（以下、転倒殺菌という）を行っている。その後、パストライザーの中を通過する間に温水シャワー、次いで冷却水シャワーにより常温近くまで冷却している。このような高温充填ラインにおいて、耐熱ポリエステルボトルは、高温充填〜パストライザ工程を経ることによって、ボトル口先端部が熱影響により、内径方向に変形して、ボトル口先端部が縮径する。
【０００３】
一方、このようなボトルに使用される耐熱用プラスチックキャップは、一般に図５に示すようなものが使用されている。該キャップ５２は、天壁内面にボトル口の外周面及び頂面に接触するライナー５３が形成された２ピース構造となっており、インナーリングは有していない。従って、このキャップは、ボトル口外周面と頂面との２か所でのシール構造となっている。しかしながら、このキャップは転倒殺菌効果は得られるものの、上記のようにボトル口５４が熱履歴により内径方向に変形（内倒れ）すると、図５（ｂ）に示すように、ボトル口外周面との接触が弱くなり、密封性の低下を招く欠点がある。
【０００４】
また、図６に示すようにインナーリング５６を有する１ピース構造のキャップ５５も使用されている。この場合は、ボトル口５４の内側面、頂面、外周面での３か所でのシール構造となっており、上記３個所で密封性を保持している。このキャップは、熱履歴でボトル口が内径方向に変形すると、インナーリング５６がボトル口の内側面と部分的に接触状態を保っており、転倒殺菌において、インナーリング内側面からボトル口頂面接触部に到る部分に加熱された内容液が侵入できず、該部の殺菌ができず、転倒殺菌効果が得られないという欠点がある。特に、インナーリング５６の先端部が接触した部分的な接触状態の場合は空隙部５７が形成されるため、インナーリング５６及び空隙部５７を介してボトル口５４の内側面を殺菌しなければならず、殺菌温度に達するまで昇温させるのに時間がかかり、あるいは殺菌不足となる。さらに、インナーリングを有するプラスチックキャップは、前記のように３か所でのシール構造となっているため、シール性の高いキャップとして常温充填用にも広く使用されているが、該キャップの場合は、シール部が全てキャップシェルと同一材料で構成されているため、個々のシール部の密封性はライナーで構成されているシール部よりも劣り、特に高密封性が要求される場合は未だ満足するものではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、過酷な熱処理過程中の密封性の低下を招く恐れがなく、且つ高い転倒殺菌効果が得られる耐熱用プラスチックキャップ及びそれを使用した高温ボトル詰の密封部殺菌方法、並びに密封性をより向上させたプラスチックキャップを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決する本発明の耐熱用のプラスチックキャップは、プラスチックボトルのボトル口先端部の外側面、天面及び内側面をそれぞれシールする外側面シール部、天面シール部及び内側面シール部を有する耐熱用のプラスチックキャップであって、前記内側面シール部は少なくとも殺菌前は前記ボトル口先端部の内側面とクリアランスを形成し、その後熱影響による前記ボトル口先端部の縮径によって、少なくとも前記内側面シール部でボトル口先端部の内側面シールが可能であるように形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
前記外側面シール部、天面シール部、及び内側面シール部の少なくとも一つ以上のシール部がライナーによって構成することが望ましい。例えば、前記外側面シール部、天面シール部、及び内側面シール部と全てのシール部をライナーで構成することは、密封性の向上の点でより望ましいが、外側面シール部、天面シール部をライナーで構成し、内側面シール部をキャップシェルと同一材料で形成しても良い。また、他の形態として、ライナーを有さないで、全てのシール部ともキャップシェルと同一材料で構成することも可能である。
【０００８】
また、上記耐熱用のプラスチックキャップを使用した本発明の高温充填ボトルの密封部殺菌方法は、プラスチックボトルのボトル口先端部の外側面と接触する外側面シール部、頂面と接触する天面シール部及び内側面に接触する内側面シール部を有する耐熱用のプラスチックキャップを用いて、該キャップを内側面シール部をプラスチックボトルのボトル口先端部の内面とクリアランスを形成するようにキャッピングし、殺菌時に前記クリアランスに内容物を供給して少なくともクリアランス部内の表面を殺菌すると共に、ボトル口先端部を縮径させて、前記内側面シール部によってボトル口先端部の内面をシールすることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明のプラスチックキャップは、ボトル口先端部の外側面に対面するアウターリングとボトル口先端部内側面に対面するインナーリング及び天壁内面とで、ボトル口先端部が嵌合する環状シール溝を形成し、該環状シール溝にライナーが形成された構成を採用することによって、密封性を高めることができた。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の耐熱用プラスチックキャップの一実施形態を示している。この耐熱用プラスチックキャップ１は、スカート壁２と天壁３とからなるキャップシェルと一体に、インナーリング４及び該インナーリングと対向してボトル頂部が嵌合する環状シール溝６を形成するアウターリング５がポリプロピレン等の耐熱性樹脂で成形されている。前記環状シール溝６がプラスチックボトル口先端部に嵌合することによって、プラスチックボトルのボトル口先端部１６の外側面をシールする外側面シール部１１、頂面と接触する天面シール部１２及び内側面に接触する内側面シール部１３を構成する。本実施形態は、外側面シール部、天面シール部及び内側面シール部が共にキャップシェルと同一材料で構成されている１ピース型である。
【００１１】
前記環状シール溝６は、外側面シール部１１及び天面シール部１２が、ボトルに嵌合した状態でボトル口先端の外周面及び天面に密着するように形成されているが、内側面シール部１３はボトル口先端の内側面と接触してなく、所定幅のクリアランス１５を有するように形成されている。該クリアランス１５の幅は、転倒殺菌時に内容液がボトル口部先端まで達することができ、且つ熱変形でボトル口が縮径した際、ボトル口先端内側面が前記内側面シール部と密着してシールができるような寸法関係で形成されている。また、クリアランス１５は、ボトル口先端内面角部に対向する部分まで延び、ボトル口先端内面角部まで確実に殺菌できるようになっている。なお、図において、１７は該耐熱プラスチックキャップをボトル口先端部にキャッピングしたときの嵌合代となる部分を表している。
【００１２】
本実施形態の耐熱用プラスチックキャップは、以上のように構成され、ボトルへの高温充填後のキャッピング工程を経て、図４に示すように、転倒殺菌工程で転倒させることによって、熱い内容液がヘッドスペース部に達し、ボトル口内面及びキャップ内面に接触して該部を熱殺菌する。その際、ボトル口先端内面と環状シール溝６の内側面シール部１３との間には、上記のようにクリアランス１５が存在するので、熱い内容液はボトル口先端内面角部まで達し、従来インナーリングを有するキャップでは殺菌が不可能であったボトル口先端内面角部及び内側面シール部が良好に殺菌できる。なお、外側面シール部は図１（ａ）に示すように嵌合代１７をもってきつく嵌合され、天面シール部と共に十分な密封性が確保されているので、転倒殺菌開始時に内側面シール部にクリアランスがあっても外部に液漏れが生じることはない。
【００１３】
そして、転倒殺菌工程、パストライザ工程を経て、ボトル口先端が縮径することによって、前記クリアランス１５が消えてボトル口内面と内側面シール部１３が密着し、内側面シールが達成される。以上のように、本実施形態のキャップによれば、ボトル口先端内面角部及び内側面シール部の高い転倒殺菌効果が得られ、且つ密封性は少なくともキャップ内側面シール部でボトル口先端部の内側面シールが可能で、従来のインナーリングを有する１ピース型のキャップと同等の密封性が得られる。
【００１４】
図２は、本発明の耐熱用プラスチックキャップの他の実施形態を示している。前記実施形態と共通する部分は、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
この実施形態における耐熱用プラスチックキャップ２０の環状シール溝６には、プラスチックボトルのボトル口先端部１６の外側面をシールする外側面シール部１１、頂面と接触する天面シール部１２及び内側面に接触する内側面シール部１３の３面シール部を構成する断面略コ字状のライナー２１が形成され、２ピース構造となっている。
【００１５】
ライナー２１は、例えばポリエチレン系、エチレン−酢酸重合体等の樹脂に、密封性、開栓性向上のために滑剤等をブレンドした材料が用いられ、環状シール溝にライナー材料を供給して型成形することによって形成する。前記ライナー２１において、外側面シール部１１及び天面シール部１２は、ボトルに嵌合した状態でボトル口先端の外周面及び天面に密着するように形成されているが、内側面シール部１３はボトル口先端の内側面と接触してなく、前記実施例と同様な寸法関係で所定幅のクリアランス１５を有するように形成されている。
【００１６】
本実施形態の耐熱用プラスチックキャップは、以上のように構成され、ボトル口先端内面とライナー２１の内側面シール部との間には、上記のようにクリアランス１５が存在するので、熱い内容液はボトル口先端内面角部まで達し、ボトル口先端内面角部及び内側面シール部も良好に殺菌できる。そして、転倒殺菌工程、パストライザ工程を経て、ボトル口先端が縮径することによって、同図（ｂ）に示すように、前記クリアランス１５が消えてボトル口内面と内側面シール部が密着し、内側面シールが達成される。本実施形態では、特にコ字型のライナーによって、外側面シール部、天面シール部、及び内側面シール部が構成されているので、通常のシェルキャップと同一材料によるインナーリングを有する１ピースの３面シール構造よりも高い密封性が得られる。
【００１７】
図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明の耐熱用プラスチックキャップのさらに他の実施形態をそれぞれ示している。前記実施形態と共通する部分は、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。（ａ）に示す耐熱用プラスチックキャップ２３は、外側面シール部と天面シール部がライナー２４で構成され、内側面シール面はキャップシェルと同一材料であるインナーリング４で構成されている。（ｂ）に示す耐熱用プラスチックキャップ２６は、外側面シール部と天面シール部がキャップシェルと同一材料で構成され、内側面シールがリング状のライナー２７で構成されている。（ａ）、（ｂ）の実施形態に示すように、必ずしも３か所のシール部全てをライナーで構成しなくても、キャップシェルと同一材料で構成するよりは、密封性の向上が図られる。なお、図示されていないが、シール部を部分的にライナーで構成する他の実施形態として、外側面シール部のみ、天面シール部のみ、天面シール部と内側面シール部、内側面シール部と外側面シール部を、それぞれライナーで構成することもできる。
【００１８】
（ｃ）に示す耐熱用プラスチックキャップ３０は、外側面シール部、天面シール部及び内側面シール部が共にライナー３１で構成されているが、該ライナー３１は、インナーリング３２の下端を越えてキャップ天壁内面全体を被っている。従って、この実施形態は、シール部より内側のキャップ内面全体がライナー３１で構成されているので成形し易い構造となっている。（ｄ）に示す耐熱用プラスチックキャップ３５は、キャップシェル天壁３６を下方に凹ませた天壁３７を形成することで内側面シール壁３８を構成している。そして、環状シール溝６からキャップ天壁内面には、外側面シール部、天面シール部及び内側面シール部が共にライナー３９で構成されている。（ｅ）に示す耐熱用プラスチックキャップ４０は、インナーリング４の周方向に数個所、環状シール溝と天壁内面とを繋ぐ穴が形成され、該穴を通して環状シール溝にライナー材料を供給してライナー４１を一体成形したものである。従って、（ｃ）〜（ｅ）の実施形態によれば、ライナーがキャップ内面から環状シール溝まで繋がっているで、ライナーの成形がより容易である。
【００１９】
以上、本発明の耐熱用プラスチックキャップの種々の実施形態を示したが、本発明は上記実施形態に限らず、３面シール部を有する点、少なくとも転倒殺菌時までは内側面シール部とボトル口先端内側面との間にクリアランスがある点の条件を満たす範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記実施形態では、アウターリングをスカート壁と別に構成しているが、スカート壁がアウターリングを兼ねるように構成しても良い。
【００２０】
以上は、耐熱用プラスチックキャップの実施形態であるが、図１に示す実施形態のキャップを除き他の実施形態のものは、外側面シール部、天面シール部、内側面シール部の３面シール部を有するキャップにおいて、該３面シール部のうち少なくとも１か所のシール部はライナーで構成されている。ライナーは一般にキャップの材質に比べ、剛性が小さく、復元性の大きい材質が用いられるので、上記のように構成することによって、従来の３面シール部を有するプラスチックキャップと比較して、密封性が向上するキャップが得られる。従って、高温充填用に使用されないキャップの場合は、上記実施形態で示す内側面シール部とボトル先端部内側面との間のクリアランスを無くし、逆に嵌合代部を形成することによって、常温充填用に供される高密封性のプラスチックキャップを得ることができる。このようなキャップは、無菌充填用ボトルのキャップとして、製造コストを低減させるのには好適である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の耐熱用プラスチックキャップ及びそれを使用した高温充填ボトル詰の密封部殺菌方法によれば、過酷な熱処理過程中の密封性の低下を招く恐れがなく、高い密封性が確保でき、且つ従来の３面シール部構造では不足であった、ボトル口部先端までのシール部が殺菌ができ、高い転倒殺菌効果が得られる。
より詳述すれば、本発明のキャップにおける内側面シール部は殺菌前は前記ボトル口先端部の内側面とクリアランスを形成しているので、従来のインナーリング付き１ピースキャップより高い転倒殺菌効果が得られ、図５に示す従来の２ピースキャップと同等の転倒殺菌効果が得られる。また、熱殺菌中の密封性については、従来の２ピースキャップではボトル先端部の熱変形により密封性が低下するのに対し、本発明ではボトル先端部の熱変形で内側面シール部による高い密封性が得られる。さらに、従来のインナーリング付き１ピースキャップでは、嵌合代＋ボトル口部の縮径の影響でボトル口部の内面接触部に変形が起こるが、本発明ではクリアランスがあることから、ボトル口部の変形が抑えられ、開栓時への密封保持低下の影響がでない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る耐熱用プラスチックキャップを、ボトルに装着した状態での要部断面図であり、（ａ）は転倒殺菌前の状態、（ｂ）は転倒殺菌後の状態を示す。
【図２】本発明の他の実施形態に係る耐熱用プラスチックキャップを、ボトルに装着した状態での要部断面図であり、（ａ）は転倒殺菌前の状態、（ｂ）は転倒殺菌後の状態を示す。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ本発明の他の実施形態に係る耐熱用プラスチックキャップのボトルに装着した転倒殺菌前の状態の要部断面図である。
【図４】高温充填ラインの工程を示す模式図である。
【図５】従来の耐熱用プラスチックキャップを、ボトルに装着した状態での要部断面図であり、（ａ）は転倒殺菌前の状態、（ｂ）は転倒殺菌後の状態を示す。
【図６】従来の耐熱用プラスチックキャップを、ボトルに装着した状態での要部断面図であり、（ａ）は転倒殺菌前の状態、（ｂ）は転倒殺菌後の状態を示す。
【符号の説明】
１，２０，２３，２６，３０，３５，４０ 耐熱用プラスチックキャップ
２ スカート壁 ３ 天壁
４ インナーリング ５ アウターリング
６ 環状シール溝
１０，２４，２７，３１，３９，４１ ライナー
１２ 外側面シール部 １２ 天面シール部
１３ 内側面シール部 １５ クリアランス
１６ ボトル口先端部 １７ 嵌合代

Claims (5)

1. プラスチックボトルのボトル口先端部の外側面、天面及び内側面をそれぞれシールする外側面シール部、天面シール部及び内側面シール部を有する耐熱用のプラスチックキャップであって、前記内側面シール部は少なくとも殺菌前は前記ボトル口先端部の内側面とクリアランスを形成し、その後熱影響による前記ボトル口先端部の縮径によって、少なくとも前記内側面シール部でボトル口先端部の内側面シールが可能であるように形成されていることを特徴とする耐熱用のプラスチックキャップ。
2. 前記外側面シール部、天面シール部、及び内側面シール部の少なくとも一つのシール部がライナーによって構成され、他のシール部がキャップシェルと同一材料で構成されていることを特徴とする請求項１のプラスチックキャップ。
3. 前記外側面シール部、天面シール部、及び内側面シール部がライナーで構成されていることを特徴とする請求項２のプラスチックキャップ。
4. 前記外側面シール部、天面シール部及び内側面シール部が共にキャップシェルと同一材料で構成されている請求項１のプラスチックキャップ。
5. プラスチックボトルのボトル口先端部の外側面と接触する外側面シール部、頂面と接触する天面シール部及び内側面に接触する内側面シール部を有する耐熱用のプラスチックキャップを用いて、該キャップを内側面シール部をプラスチックボトルのボトル口先端部の内面とクリアランスを形成するようにキャッピングし、殺菌時に前記クリアランスに内容物を供給して少なくともクリアランス部内の表面を殺菌すると共に、ボトル口先端部を収縮させて、前記内側面シール部によってボトル口先端部の内面をシールすることを特徴とする高温充填ボトル詰の密封部殺菌方法。

Images