JP4762616B2

JP4762616B2 - 密封方法

Info

Publication number: JP4762616B2
Application number: JP2005183722A
Authority: JP
Inventors: 新治大岡; 寿中嶋
Original assignee: Nippon Closures Co Ltd
Current assignee: Nippon Closures Co Ltd
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: JP2007001618A

Description

本発明は、金属薄板製シェルと合成樹脂製パッキンとから構成された容器蓋を容器の口頸部に装着して容器の口頸部を密封する密封方法に関する。

周知の如く、近時においては、コーヒ等の飲料のための容器として、上端にはカールが形成され外周面には雄螺条と係止あご部とが形成されている口頸部を備えた、金属薄板製容器が広く実用に供されている。そして、かような金属薄板製容器に特に適した容器蓋として、例えば下記特許文献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パッキンとから構成された容器蓋が使用されている。シェルは円形天面壁とこの天面壁の周縁から垂下するスカート壁を有する。スカート壁には周方向に延在する周方向破断ラインが形成されており、スカート壁は周方向破断ラインよりも上方の主部と周方向破断ラインよりも下方のタンパーエビデント裾部とに区画されている。パッキンは全体として円板形状である。

容器の口頸部に容器蓋を装着して口頸部を密封する際には、口頸部に容器蓋を被嵌して下方に押圧し、そしてまたシェルの天面壁における、口頸部の上端外周面よりも半径方向外側に位置する外側領域を下方に変形せしめてパッキンを口頸部に密接せしめる。かかる状態を維持しながら、シェルのスカート壁の主部に口頸部の雄螺条に対応して雌螺条を形成し、そしてまたタンパーエビデント裾部の下部を半径方向内方に変形せしめて口頸部の係止あご部に係止する。口頸部を開封する際には容器を開方向に回転せしめる。かくすると、シェルの雌螺条が口頸部の雄螺条に沿って移動せしめられる故に、容器蓋は回転と共に上昇せしめられる。しかしながら、タンパーエビデント裾部はその下部が口頸部の係止あご部に係止されている故に上昇が阻止され、従って周方向破断ラインに相当な応力が生成され、周方向破断ラインが破断されてタンパーエビデント裾部がスカート壁の主部から切り離される。しかる後においては、タンパーエビデント裾部を口頸部に残留せしめて容器蓋は回転と共に上昇せしめられ口頸部から離脱され、口頸部が開封される。タンパーエビデント裾部に軸線方向破断ラインが形成されている場合には、周方向破断ラインの一部は破断されることなく維持され、軸線方向破断ラインが破断されて、タンパーエビデント裾部が無端環状形状から有端帯形状に展開され、タンパーエビデント裾部を含む容器蓋の全体が口頸部から離脱される。
特開２００１−１３９０５３号公報特開２００３−１７５９６２号公報

而して、本発明者等の経験によれば、上述した形態の容器蓋に限られることなく、金属薄板製シェルと合成樹脂製パッキンとから構成された容器蓋を容器の口頸部に装着して容器の口頸部を密封した場合、例えば口頸部に容器蓋が装着された容器が略倒立状態で床面に落下され容器蓋のシェルにおける肩領域、即ち天面壁とスカート壁と境界領域、に相当な衝撃が加えられた場合、密封の毀損が微細ではあるが徐々に進行し、例えば数週間経過後には口頸部の密封が毀損されていることが明確になる傾向があることが判明している。かように衝撃が加えられてから比較的長時間を経過した後に密封が毀損されたことが明確になる現象は、一般に、「スローリーク」或いは「マイクロリーク」と称されている。

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、金属薄板製シェルと合成樹脂製パッキンとから構成された容器蓋を使用して容器の口頸部を密封する密封方法を改良して耐衝撃性を向上せしめ、シェルの肩領域に相当な衝撃が加えられても密封が毀損されることがないようにせしめることである。

本発明者等は鋭意検討の結果、パッキンとして周縁部の内側部から下方に延出せしめられている内側シールリングが配設されている形態のパッキンを使用し、口頸部に容器蓋を被嵌した後に、シェルの天面壁における、口頸部のカールの外周面よりも半径方向外側に位置する外側領域をＸ１ｍｍ下方に変形せしめることに加えて、シェルの天面壁における、口頸部のカールの内周面よりも半径方向内側に位置する内側領域もＸ１ｍｍよりも小さいＸ２ｍｍ下方に変形せしめて内側シールリングをカールの内周面に密接せしめることによって、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密封方法として、上端にはカールが形成されている口頸部を有する金属薄板製容器の口頸部に容器蓋を装着して該口頸部を密封する密封方法であって、該容器蓋は金属薄板製シェルと合成樹脂製パッキンとから構成されており、該シェルは円形天面壁と該天面壁の周縁から垂下するスカート壁とを有し、該パッキンは全体として円板形状であり該シェルに対して非接着であると共に周縁部の内側部から下方に延出せしめられている内側シールリングを有し、該口頸部に該容器蓋を被嵌した後に、該シェルの該天面壁における、該口頸部の該カールの外周面よりも半径方向外側に位置する外側領域をＸ１ｍｍ下方に変形せしめる密封方法において、
該口頸部に該容器蓋を被嵌した後に、該シェルの該天面壁における、該口頸部の該カールの内周面よりも半径方向内側に位置する内側領域も該Ｘ１ｍｍよりも小さいＸ２ｍｍ下方に変形せしめて該内側シールリングを該口頸部の該カール内周面に密接せしめる、ことを特徴とする密封方法が提供される。

好ましくは、該外側領域の内側縁は該口頸部の該カールの外周面よりも半径方向外方に０．５乃至１．０ｍｍ離隔せしめられ、該内側領域の外側縁は該口頸部の該カールの内周面よりも半径方向内方に０．５乃至１．０ｍｍ離隔せしめられている。

本発明の密封方法によれば、後述する実施例及び比較例から明確に理解されるとおり、耐衝撃性が向上せしめられ、シェルの肩領域に相当な衝撃が加えられても密封が毀損されることが充分に抑制乃至回避される。

以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成された密封方法の好適実施形態について、更に詳述する。

図１には、本発明の密封方法の好適実施形態に使用される容器蓋の典型例が図示されている。全体を番号２で示す図示の容器蓋は、アルミニウム基合金薄板の如き適宜の金属薄板から形成されているシェル４と、かかるシェル４とは別個に適宜の合成樹脂、例えばスチレン系エラストマとポリプロピレンとのブレンド樹脂、から形成されているパッキン６とから構成されている。

シェル４は円形天面壁８とこの天面壁８の周縁から垂下する全体として円筒形であるスカート壁１０とを有する。天面壁８の周縁部は断面図において円弧形状である境界部を介してスカート壁１０の上端部に接続されている。天面壁８は実質上水平に延在する円形中央没入部１２、逆円錐台形状の中間部１４及び実質上水平に延在する外側環状部１６を有する。シェル４のスカート壁１０の下部には周方向破断ライン１８が形成されており、スカート壁１０は周方向破断ライン１８よりも上方の主部２０と周方向破断ライン１８よりも下方のタンパーエビデント裾部２２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１０の下部に環状膨出部２４が形成されており、かかる環状膨出部２４に、周方向に間隔をおいて周方向に延びるスリット２６とかかるスリット２６間に存在する橋絡部２８とから構成されている周方向破断ライン１８が配設されている。スカート壁１０の主部２０には環状溝部３０が形成されている。また、環状溝部３０よりも上方には、周方向に間隔をおいて複数個の通気孔３２が配設されている。通気孔３２の各々は、周方向に間隔をおいて実質上水平に延びる横スリット３４を形成すると共に、かかる横スリット３４の下方部を半径方向内方に強制して内方変位部３６を生成することによって形成されている。

図１を参照して説明を続けると、パッキン６は全体として円板形状であり、実質上水平に延在する中央没入部３８、逆円錐台形状の中間部４０及び周縁部４２を有する。周縁部４２の上面は半径方向外方に向かって実質上水平に延び、次いで半径方向外方及び下方に向かって断面図において円弧状に延びている。パッキン６の周縁部４２の外側部は肉厚が増大せしめられており、かかる肉厚増大部には下方に延出するリング４４が付設されている。リング４４の半径方向外側には実質上水平に延在する環状受面４８が規定されている。パッキン６の周縁部４２の内側部には下方に延出せしめられている内側シールリング４６が形成されている。かようなパッキン６はシェル４内に挿入され、パッキン６の外周縁部が弾性的に変形せしめられることによって環状受面４８はシェル４における内方変位部３６を通過してその上方に位置せしめられる。

図２には上述した容器蓋２と共にこの容器蓋２が適用される容器の口頸部５０も図示されている。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から形成することができる容器の口頸部５０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５２が形成され、かかる雄螺条５２の下方には環状膨出形状である係止あご部５４が形成されている。口頸部５０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５０の上端には外巻カール５６が形成されている。カール５６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５０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。

本発明の密封方法の好適実施形態、即ち容器の口頸部５０に容器蓋２を装着して口頸部５０を密封する密封方法の好適実施形態について説明すると、次のとおりである。容器内に充填する内容物がコーヒである場合には、通常、容器内にコーヒを充填した後に、窒素ガスを容器内に導入して容器の上端部に存在する空間の空気を容器内から排除すると共に水蒸気を容器内に導入し、しかる後に口頸部５０に容器蓋２を被嵌する。温度低下によって水蒸気が液化されると、容器蓋２が被嵌された容器内が減圧状態になり、かかる減圧によって容器蓋２、特にそのパッキン６が吸引され、図２に図示する如く、パッキン６の内側シールリング４６が口頸部５０内に進入せしめられ、かくして口頸部５０が仮密封される。かかる状態においては、パッキン６がシェル４に対して相対的に上昇せしめられ、パッキン６の周縁部４２の上面がシェル２の天面壁８における外側環状部１６の内面に当接せしめられる。

次いで、図３に図示する如く、押圧工具５８を容器蓋２に作用せしめて容器蓋２を下方に押圧し、パッキン６を口頸部５０に密接せしめる。本発明の密封方法においては、容器蓋２に押圧工具５８を作用せしめる際に、シェル４の天面壁８における、口頸部５０の上端外周面よりも外側領域６０を下方に変位せしめると共に、シェル４の天面壁８における、口頸部５０の上端内周面よりも内側に位置する内側領域６２を下方に変位せしめることが重要である。

図３と共に図４を参照して説明を続けると、図示の押圧工具５８は、半径方向外方に向かって順次に、実質上水平に延在する環状内側押圧面６４、半径方向外方に向かって上方に傾斜する内側傾斜面６６、実質上水平に延びる環状中間押圧面６８、実質上鉛直に延びる円筒状内側垂下面７０、実質上水平に延在する環状外側押圧面７２、実質上鉛直に延びる円筒状外側垂下面７４、及び半径方向外方に向かって下方に傾斜して延びる外側傾斜面７６を有する。中間押圧面６８はシェル４の天面壁８の上面に押し付けられて、パッキン６を口頸部５０の上端に密接せしめる。外側押圧面７２はシェル４の天面壁８における上記外側領域６０を下方に変位せしめる。内側押圧面６４はシェル４の天面壁８における上記内側領域６２を下方に変位せしめる。また、外側垂下面７４と外側傾斜面７６との境界領域はシェル４の天面壁８とスカート壁１０との境界領域を下方に変位せしめる。下方に変位せしめられる外側領域６０の内側縁と口頸部５０の上端外周面との半径方向間隔Ｄ１（即ち内側垂下面７０と口頸部５０の上端外周面との半径方向間隔Ｄ１）は０．５乃至１．０ｍｍ程度であるのが好ましく、下方に変位せしめられる内側領域６２の外側縁と口頸部５０の上端内周面との半径方向間隔Ｄ２（即ち内側押圧面６４と内側傾斜面６６との境界と口頸部５０の上端内周面との半径方向間隔Ｄ２）は０．５乃至１．０ｍｍ程度であるのが好ましい。また、外側領域６０の下方への変位量Ｘ１（即ち中間押圧面６８と外側押圧面７２との鉛直方向間隔Ｘ１）は０．５乃至１．５ｍｍ程度であるのが好都合であり、内側領域６２の下方への変位量Ｘ２（即ち中間押圧面６８と内側押圧面６４との鉛直方向間隔Ｘ２）は０．３乃至１．０ｍｍであるのが好都合である。

容器の口頸部５０に容器蓋２を装着する際には、更に、図３に図示する如く、シェル４のスカート壁１０に螺条形成工具７８を作用せしめて、環状溝部３０(図１）から下方に向けて口頸部５０の雄螺条５２に沿って雌螺条８０を形成する。また、スカート壁１０のタンパーエビデント裾部２２の下部に係止工具８２を作用せしめて、タンパーエビデント裾部２２の下部を半径方向内方に強制して口頸部５０の係止あご部５４に係止せしめる。螺条形成工具７８及び係止工具８２の構成、そしてまた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。上述したとおりにして容器の口頸部５０に容器蓋２を装着した状態において、シェル４のスカート壁１０に形成されている内方変位部３６の上端縁とパッキン６の環状受面４８との間には０．３乃至３．５ｍｍ程度であるのが好適である間隔Ｙ（図４）が存在し、パッキン６の環状受面４８の外周縁はシェル４の内方変位部３６の上端縁の最小内周縁よりも０．１乃至１．０ｍｍ程度でよい距離Ｚ（図４）だけ半径方向外方に位置せしめられている。

口頸部５０に容器蓋２を所要とおりに装着した状態を図示している図５を参照して説明を続けると、容器に充填された内容物がコーヒである場合、通常、上述したとおりにして口頸部５０に容器蓋２を装着した後に、容器を例えば０．１３ＭＰａの圧力下で１３０℃程度に加熱してレトルト殺菌し、しかる後に容器に上水でよい冷却水を噴射して冷却する。容器に噴射される冷却水はシェル４のスカート壁１０に形成されている通気孔３２を通してシェル4内に進入するが、パッキン６の周縁部４２の上面がシェル４の天面壁８における外側環状部１６の内面に密接せしめられている故に、シェル４の天面壁８の中央没入部１２とパッキン６の中央没入部３８との間にまで冷却水が進入することは確実に阻止される。

容器の口頸部５０を開封して内容物を消費する際には、容器蓋２のシェル４を開方向、即ち図５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５０の雄螺条５２とシェル４の雌螺条８０との協働によってシェル４は回転と共に上昇せしめられる。しかしながら、シェル４のタンパーエビデント裾部２２は口頸部５０の係止あご部５４に係止せしめられている故に上昇が阻止され、これによってシェル４のスカート壁１０に形成されている周方向破断ライン１８の橋絡部２８に相当な応力が生成され、周方向破断ライン１８が破断される。かような周方向破断ライン１８の破断の際には、口頸部５０に密接せしめられているパッキン６はシェル４とは別個に形成されている故に、口頸部５０に密接せしめられているパッキン６の回転を伴うことなくシェル４のみを回転せしめることができるので、過大なトルクを必要とすることなく充分容易に周方向破断ライン１２の破断を遂行することができる。

周方向破断ライン１８が破断された後においては、タンパーエビデンント裾部２２を残留せしめて、シェル４の天面壁８及びスカート壁１０の主部２０は回転と共に上昇せしめられる。シェル４の天面壁８及びスカート壁１０の主部２０が上記間隔Ｙに渡って上昇せしめられると、シェル４に生成されている内方変位部３６の上端縁がパッキン６の環状受面４８に当接せしめられる。しかる後においては、シェル４の天面壁８及びスカート壁１０の主部２０の上昇に付随してパッキン６も上昇せしめられ、従って口頸部５０からパッキン６が上方に離隔せしめられて口頸部５０の密封が解除され、更に口頸部５０からシェル４の天面壁８及びスカート壁１０の主部２０と共にパッキン６が離脱され、口頸部５０が開封される。口頸部５０からパッキン６が上方に離隔されて口頸部５０の密封が解除されるのは、シェル４における周方向破断ライン１８が破断されてシェル４の天面壁８及びスカート壁１０の主部２０が上記間隔Ｙに渡って上昇せしめられた後であり、周方向破断ライン１８の破断に先立って口頸部５０の密封が解除されることはない。

容器の内容物の一部のみを消費した場合には、口頸部５０から離脱せしめたシェル４の天面壁８及びスカート壁１０の主部２０と共にその内部に保持されているパッキン６を口頸部５０に被嵌し、シェル４の雌螺条８０を口頸部５０の雄螺条５２に再び螺合せしめ、かくして口頸部５０を仮密封することができる。

上述した実施形態においては、口頸部５０を開封する際にはシェル４のスカート壁１０に形成されている周方向破断ライン１８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２２がスカート壁１０の主部２０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２２に１個或いは２個以上の軸線方向破断ラインを配設し、口頸部５０を開封する際には、周方向破断ラインは完全に破断されることなくその一部は残留され、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を含むシェル４の全体が口頸部５０から離脱されるようにせしめることもできる。

次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。
実施例
図１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、シェルは厚さが０．２５ｍｍのアルミニウム薄板から形成し、パッキンはスチレン系エラストマとポリプロピレンとのブレンド樹脂から形成した。

東洋製罐株式会社から商品名「ＴＥＣ２００」として販売されている容器（図２に図示するとおりの形態の口頸部を有し、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被覆を施したクロムサン処理鋼薄板製容器）に９０℃の水を１９０ｍｌ充填し、更に窒素と水蒸気とを容器の残留空間（所謂ヘッドスペース）に供給して空気と置換し、そして図３に図示するとおりの装着様式によって容器の口頸部に容器蓋を装着し、口頸部を密封した。この際には押圧工具に１４００Ｎの力を加えた。水蒸気の充填量は水蒸気が常温に冷却された際の容器内の理論減圧値は３５乃至４０ｋＰａにせしめるものである。押圧工具における外側垂下面と口頸部の上端外周面との半径方向間隔Ｄ１は０．９ｍｍで、押圧工具における内側押圧面と内側傾斜面との境界と口頸部の上端内周面との半径方向間隔Ｄ２は０．７ｍｍであった。また、押圧工具における中間押圧面と外側押圧面との鉛直方向間隔Ｘ１は１．０ｍｍで、中間押圧面と内側押圧面との鉛直方向間隔Ｘ２は０．５ｍｍであった。

次いで、次のとおりの耐落下衝撃試験（かかる耐落下衝撃試験は著しく過酷な試験である）を遂行した。容器蓋を装着して容器を倒立状態にせしめ、鉛直な落下径路を通して３０ｃｍ自由落下せしめて上面が傾斜角度１０度の傾斜面である鉄製円柱部材に衝突せしめた。そして、２−ブタキシーエタノール１０００ｍｌにメチルバイオレット１３．２ｇを混合した溶液に容器の口頸部を浸漬せしめて、０．１ＭＰａの外圧を３０分間作用せしめた。次いで、容器の口頸部を溶液から取り出して常温・常湿で２４時間（１日）乾燥した。しかる後に、口頸部から容器蓋を離脱せしめて口頸部を開封し、容器内の水を観察した。上記溶液は青紫色であり、容器内に上記溶液が若干でも吸引されると、容器内の水は青紫色を呈す。１０個の容器蓋について上記のとおりの耐落下衝撃試験を遂行した結果、１個の容器蓋について容器内の水が青紫であったが、９個の容器蓋に関しては容器内の水は無色であり、落下衝撃によって密封が毀損されなかったことが確認された。

比較例
容器の口頸部に容器蓋を装着する際に使用した押圧工具には内側押圧面が存在しない、従ってシェルの天面壁における内側領域は下方に変位されないことを除いて実施例と同様の耐落下試験を１０個の容器蓋について遂行したところ、１０個の容器蓋の全てにおいて容器内の水が青紫であり、落下衝撃によって密封が毀損されたことが確認された。

本発明の密封方法に使用される容器蓋の典型例を、一部を断面図で示す正面図。図1の容器蓋を容器の口頸部に被嵌した状態を、一部を断面図で示す正面図。本発明の密封方法の好適実施形態に従って、図１の容器蓋を容器の口頸部に装着して口頸部を密封する装着様式を、一部を断面図で示す正面図。図3に示す装着様式の一部を拡大して示す断面図。図１に示す容器蓋を容器の口頸部に装着して口頸部を密封した状態を、一部を断面図で示す正面図。

符号の説明

２：容器蓋
４：シェル
６：パッキン
８：シェルの天面壁
１０：シェルのスカート壁
５０：容器の口頸部
５８：押圧工具
６０：シェルの天面壁における外側領域
６２：シェルの天面壁における内側領域

Claims

上端にはカールが形成されている口頸部を有する金属薄板製容器の口頸部に容器蓋を装着して該口頸部を密封する密封方法であって、該容器蓋は金属薄板製シェルと合成樹脂製パッキンとから構成されており、該シェルは円形天面壁と該天面壁の周縁から垂下するスカート壁とを有し、該パッキンは全体として円板形状であり該シェルに対して非接着であると共に周縁部の内側部から下方に延出せしめられている内側シールリングを有し、該口頸部に該容器蓋を被嵌した後に、該シェルの該天面壁における、該口頸部の該カールの外周面よりも半径方向外側に位置する外側領域をＸ１ｍｍ下方に変形せしめる密封方法において、
該口頸部に該容器蓋を被嵌した後に、該シェルの該天面壁における、該口頸部の該カールの内周面よりも半径方向内側に位置する内側領域も該Ｘ１ｍｍよりも小さいＸ２ｍｍ下方に変形せしめて該内側シールリングを該口頸部の該カールの内周面に密接せしめる、ことを特徴とする密封方法。
該外側領域の内側縁は該口頸部の該カールの外周面よりも半径方向外方に０．５乃至１．０ｍｍ離隔せしめられ、該内側領域の外側縁は該カールの内周面よりも半径方向内方に０．５乃至１．０ｍｍ離隔せしめられている、請求項１記載の密封方法。