JP4503308B2

JP4503308B2 - 金属薄板製容器のための容器蓋

Info

Publication number: JP4503308B2
Application number: JP2004037068A
Authority: JP
Inventors: 寿中島; 新治大岡; 誠司福士
Original assignee: Japan Crown Cork Co Ltd
Current assignee: Nippon Closures Co Ltd
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: JP2005225535A

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、そしてまたシュルのスカート壁に容器の口頸部の雄螺条に対応した雌螺条を形成すると、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されて口頸部が密封され、しかる後に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口頸部の密封は実質上外側環状突出部がカールの外周面に密接することのみに依存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、これによって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が下方に押圧されると共に該シェルの該天面壁と該スカート壁との境界領域が下方及び半径方向内側に没入せしめられ且つ該シェ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が形成され、これによって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されて該口頸部が密封され、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、
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。

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０．３０ｍｍ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。

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。

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

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、これによって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が下方に押圧されると共に該シェルの該天面壁と該スカート壁との境界領域が下方及び半径方向内側に没入せしめられ且つ該シェ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が形成され、これによって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されて該口頸部が密封され、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、
ことを特徴とする容器蓋。
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。