JP4799076B2 - 内圧開放特性を有する金属製容器蓋 - Google Patents

Description

本発明は、内圧開放特性、即ち容器内圧が過剰に上昇すると容器内圧を自動的に開放する特性、を有する金属製容器蓋に関する。

下記特許文献１には内圧開放特性を有する金属製の容器蓋が開示されている。かかる容器蓋は、円形天面壁及びこの天面壁の周縁から垂下する円筒形スカート壁を有する金属薄板製シェルとこのシェル内に配設された合成樹脂製ライナーとを具備している。シェルのスカート壁の上端部には周方向に延在する内圧開放ラインが配設されている。この内圧開放ラインは高々１０度の角度範囲に渡って延在する高強度領域と残余の角度範囲に渡って延在する低強度領域とから構成されている。高強度領域にはスリットが存在せず、高強度領域は連続して延在する高強度橋絡部によって規定されている。低強度領域は周方向に所定間隔をおいて配設された多数の低強度橋絡部とかかる低強度橋絡部間に存在する多数のスリットとから構成されている。低強度橋絡部の周方向幅は高強度橋絡部の周方向幅に比べて相当小さく設定されている。

容器の口頸部に容器蓋を装着して口頸部を密封した状態で容器の内容物が過剰に加熱された場合、或いは口頸部から一旦容器蓋を離脱せしめた後に再び口頸部に容器蓋を装着して口頸部を密封した後に内容物が腐敗して発酵した場合には、容器の内圧が過剰に上昇する虞がある。また、内容物の発酵が生じていない場合においても、容器蓋を容器の口頸部に装着するときに、容器内空間の圧縮により容器内圧が上昇することもある。

然るに、上記のとおりの容器蓋においては、容器の内圧が過剰に上昇した場合には、容器蓋に作用する過大な圧力によって内圧開放ラインにおける低強度橋絡部が破断され、高強度領域に存在する高強度橋絡部を旋回中心部としてシェルの天面壁が上方に旋回され、そしてまたこれに付随してライナーも上方に旋回され、これによって容器内の過剰に上昇した内圧が開放される。かくして、容器が破裂し或いは容器蓋の全体が容器の口頸部から離脱して飛翔せしめられるといった危険の発生が回避される。
実公平７−２５３１８号公報

ところで、上述した従来の内圧開放型の容器蓋においては、金属薄板製シェルには、スカート壁の上方部分に周方向を指向するスリットが設けられており、このスリットにより内圧開放ラインが形成されているため、容器蓋を巻き締めて容器口頸部に装着する際に、内圧開放ラインを形成するスリットの部分から変形を生じてしまうという問題があった。即ち、容器口頸部への容器蓋の巻き締めは、金属薄板製シェルを容器口頸部に被せ、この状態で、適当な治具を用いて該シェルのスカート壁を容器口頸部に押し付け、これにより容器口頸部の外面形状（例えば螺子形状）をスカート壁に転写することにより行われる。このような治具の押し付け時に、上記スリットの下側部分のスカート壁の変形を生じ易いのである。

従って本発明の目的は、内圧開放ラインを形成するスリットがスカート壁の上方部分に形成されている金属製容器蓋において、容器口頸部への巻き締め時に該スリットにより低強度となっている部分でのスカート壁の変形が有効に防止された金属製容器を提供することにある。

本発明によれば、円形天面壁及び該天面壁の周縁から垂下する円筒形スカート壁を有する金属薄板製シェルと、該シェル内に配設された合成樹脂製ライナーとを具備し、該シェルの該スカート壁には、上端部分に環状溝が形成されている螺子形成領域、該環状溝の上方に位置し且つ周方向に凹部と凸部とが交互に存在する凹凸形状部、該凹凸形状部の上端縁に沿って周方向に延在する内圧開放ラインが配設されている容器蓋において、
該スカート壁には、更に、該環状溝と該凹凸形状部との間を周方向に延在する環状ビードが配設されている、ことを特徴とする容着蓋が提供される。

本発明の容器蓋においては、
（１）前記内圧開放ラインは、周方向に間隔をおいて周方向に延びる複数のスリットと、該スリット間に存在し且つ周方向幅が比較的小さい低強度橋絡部とからなる低強度領域を含むこと、
（２）前記内圧開放ラインは、前記低強度領域と、該低強度領域の周方向延長線上に位置する高強度領域とを含み、該高強度領域は、複数のスリットと、該スリット間に位置し且つ前記低強度橋絡部よりも周方向幅の大きい高強度橋絡部とから構成されていること、
（３）前記内圧開放ラインは弧状に形成され、前記内圧開放ラインの周方向両端部間の領域は、前記高強度橋絡部よりもさらに周方向幅の大きな超高強度橋絡部となっていること、
（４）前記超高強度橋絡部は、前記内圧開放ラインの低強度領域の直径方向反対側に位置していること、
（５）前記内圧開放ラインには、前記低強度領域と前記高強度領域との間の境界部が、前記高強度橋絡部よりもさらに周方向幅が長く且つ前記超高強度橋絡部よりも周方向幅の短い補強橋絡部となっていること、
（６）前記複数のスリットは、全て、実質上同一の周方向幅を有していること、
が好ましい。

また、本発明においては、前記内圧開放ラインを、
（７）前記スカート壁の周長の５乃至３５％の長さを有する長いスリットから構成すること、
も可能であり、この場合において、
（８）前記内圧開放ラインには、前記長いスリットに加えて、周長の短いスリットが配設されていること、
が好適である。

本発明の容器蓋においては、スリットによる内圧開放ラインがスカート壁に形成されているため、容器の内圧が過剰に上昇した場合には充分確実に内圧を開放することができるとともに、容器口頸部への巻き締め時での低強度領域でのスカート壁の変形を有効に防止することができる。

以下、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、添付図面を参照して更に詳述する。
図１は、本発明の容器蓋の好適例の半断面側面図であり、
図２は、図１の容器蓋を容器口頸部に被せた状態を示す半断面側面図であり、
図３は、図２の状態の容器蓋において、その要部を容器口頸部と共に拡大して示す断面図であり、
図４は、図１の容器蓋を容器口頸部に巻き締める工程を説明するための図であり、
図５は、図４の要部拡大図であり、
図６は、図１の容器蓋を容器口頸部に巻き締めた状態を示す半断面側面図であり、
図７は、図６の状態での容器蓋の要部を拡大して示す断面図であり、
図８は、図１の容器蓋のスカート壁に形成されている内圧開放ラインのパターンを示すスカート壁の展開図であり、
図９は、本発明における内圧開放ラインの他のパターンを示すスカート壁の展開図である。

図１を参照して、全体として１で示す本発明の容器蓋は、金属薄板製シェル３と合成樹脂製ライナー５とから構成されている。

金属薄板製シェル３は、例えば厚さが０．２２乃至０．２６ｍｍ程度のアルミニウム系合金製であり、円形天面壁７とこの天面壁７の周縁から垂下する略円筒形状のスカート壁９とを有する。

図１から明らかなように、スカート壁９の下端は、半径方向外方に膨出せしめられており、膨出しているこの下端部には、破断可能な複数のブリッジ１１を介してタンパーエビデント（ＴＥ）裾部１３が連なっている。

上記のスカート壁９の略中央部は、後述する巻き締めによって螺子が形成される螺子形成領域１５となっており、この螺子形成領域１５の上端には環状溝１７が形成されている。この環状溝１７は、巻き締めのための治具を導入するためのものである。

環状溝１７の上方には周方向に凹部１９ａと凸部１９ｂとが交互に存在する凹凸形状部（ナール）１９が形成されており、凹部１９ａの上端（即ち、円形天面壁７に連なるコーナー部近傍）には、周方向に間隔をおいて周方向に延びるスリット２０が多数形成されている。かかるスリット２０により、内圧開放ラインＡが形成される。通常、多数のスリット２０の間の部分に凹凸形状部１９の凸部１９ｂが位置するようになっている。このような多数のスリット２０は、一般に、全て、実質上同一の長さを有しており、２乃至５ｍｍ程度の周方向長さを有している。

概説すると、このような容器蓋１は、図２及び図３に示されているように、容器口頸部７０に被せられ、図４、５に示す巻き締め工程によって容器口頸部７０に巻き締められ、これにより、図６及び図７に示されているように容器口頸部７０に固定され、容器口頸部７０が密封される。

図１に戻って、ライナー５は、軟質ポリエチレンの如き適宜の合成樹脂から形成されるものであり、天面壁７の内面に合成樹脂溶融物を供給し、この溶融物を所要形状に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５は、比較的肉薄の円形中央部５ａと比較的肉厚の環状周縁部５ｂとから構成されている。図１から理解されるように、環状周縁部５ｂの中央部分は若干凹んだ凹部となっている。

図２を参照して、容器口頸部７０は、金属、ガラス、硬質樹脂等からなるものであり、図２等では金属製のものが例示されている。この容器口頸部７０の上端にはカール部７１が形成され、側面には、螺子７３が形成され、螺子７３の下方には顎部７５が形成されている。

図２及び図３に示されているように、容器蓋１を容器口頸部７０に巻き締めるために、容器口頸部７０に被せた状態では、容器口頸部７０の上端（カール部７１）に前述したライナー５の環状周縁部５ｂの凹部が対面し、また、容器蓋１のＴＥ裾部１３の下端が容器口頸部７０の顎部７５の下側に位置する。

上記の状態で、図４及び図５に示すようにして巻き締めが行われる。即ち、容器口頸部７０に被せられた容器蓋１を、外側押圧具７７で容器口頸部７０の上端に押さえ付けて、その肩部を変形させながら、螺子形成用ローラ７９を、容器蓋１の環状溝１７に導入し、次いで容器蓋１のスカート壁９を押し付けながら容器口頸部７０の螺子７３に沿ってローラ７９を回転させていくことにより、スカート壁９の螺子形成領域１５に、容器口頸部７０の螺子７３と螺子係合する螺子２３を形成する。一方、容器蓋１のＴＥ裾部１３の下端は、裾部巻き締めローラ８１によって容器口頸部７０の顎部７５の下側に押し付けられ、顎部７５の下側に沿って変形する。

上記の巻き締め工程により、図６及び図７に示すように、容器蓋１は、容器口頸部７０に巻き締め固定され、容器口頸部７０（カール部７１）の上端及び外周部に前述したライナー５の環状周縁部５ｂが密着することにより、容器口頸部７０が密封されることとなる。この状態において、容器蓋１のスカート壁９は容器口頸部７０の外面に螺子係合しており、且つ容器蓋１のＴＥ裾部１３の下端は、容器口頸部７０の顎部７５の下側に固定されている。

図６及び図７に示されているように、容器口頸部７０に巻き締め固定されている容器蓋１は、これを開栓方向に回転させていくことにより、スカート壁９が上昇して容器口頸部７０から取り除かれるが、この際、ＴＥ裾部１３は、その下端が容器口頸部７０の顎部７５の下側に係合するために、その上昇が制限され、この結果、ブリッジ１１が破断し、ＴＥ裾部１３がスカート壁９から切り離される。従って、容器口頸部７０から除去された容器蓋１ではＴＥ裾部１３が切り離されており、これにより、開封の事実を認識することができる。尚、凹凸形状部（ナール）１９は、容器蓋１を回転させる際の滑り止めとして機能する。

ところで、上記のような構造の容器蓋１では、スリット２０とその間の橋絡部とにより内圧開放ラインＡが形成されている。即ち、容器内圧が何らかの理由により上昇した場合（例えば容器内容物の発酵等）、容器蓋１の天面壁７が膨らんだ状態に変形すると、直ちにスリット２０間の橋絡部が破断してガス抜きが行われ、例えば容器蓋１（天面壁７）の過度の変形や容器口頸部７０からのキャップ飛びなどの不都合が有効に防止されるようになっている。

しかるに、上記のようなスリット２０が形成されていると、図４に示す巻き締め工程時にスリット２０の下側の部分（凹凸形成部１９の凹部１９ａ）が引っ張られ、スリット２０間の橋絡部が破断し、シール不良を生じてしまう。即ち、巻き締め工程では、螺子形成用ローラ７９によりスカート壁９の螺子形成領域１５を容器口頸部７０の螺子７５に沿って変形させるため、該ローラ７９が導入される環状溝１７に近接しているスリット２０の下側の部分（凹部１９ａ）が大きく変形してしまうのである。

本発明においては、上記のような不都合を防止するために、図１乃至図７（特に図５等の拡大図参照）に示されているように、環状溝１７の上部に隣接して環状ビード３０が配設されている。即ち、このような環状ビード３０が形成されているため、図４及び図５に示されるように、環状溝１７に螺子形成用ローラ１９を導入して巻き締めを行っていくと、該ローラ１９の押圧による変形の上方への伝達が環状ビード３０によって遮断され、スリット２０の下側の部分（凹部１９ａ）の変形を有効に防止することができ、例えば巻き締め時のこのような変形に起因するスリット２０間の橋絡部の破断を有効に抑制することができるのである。

上述した本発明において、スリット２０による内圧開放ラインＡは、種々のパターンとすることができ。

例えば、図１に示す例では、内圧開放ラインＡが弧状に形成されており、この内圧開放ラインＡは、図８に示されているように、低強度領域Ａ１と高強度領域Ａ２とを含んでおり、低強度領域Ａ１と高強度領域Ａ２との間には、５５で示す補強橋絡部が形成され、さらに弧状の内圧開放ラインＡの間には、超高強度橋絡部Ｂが形成されている。

低強度領域Ａ１は、複数のスリット２０の間が、周方向幅が比較的小さい低強度橋絡部５０となっており、容器の内圧上昇により破断し易い領域であり、容器内圧上昇による天面壁７の変形により直ちに低強度橋絡部５０が破断し、ガス抜きが最も容易に行われるようになっている。この橋絡部５０の周方向長さは、０．５乃至０．９ｍｍ程度である。

また、高強度領域Ａ２は、複数のスリット２０間が、上記の橋絡部５０の周方向幅よりも長い高強度橋絡部５３となっている。この高強度領域Ａ２は、容器内圧が上昇してもスカート壁９と容器口頸部７０とが螺子係合しているときには、キャップ飛びが起こらないような状態を維持しているが、開栓操作の初期段階では容易にガス抜きが行われるようにするために設けられた領域である。かかる高強度領域Ａ２における高強度橋絡部５３の周方向幅は、１．０乃至２．５ｍｍ程度である。

さらに低強度領域Ａ１の両端部（領域Ａ１とＡ２との間）に設けられている補強橋絡部５５は、低強度領域Ａ１（橋絡部５０）の破断が高強度橋絡部Ａ２（高強度橋絡部５３）に一気に進行してしまうために設けられている。この補強橋絡部５５の周方向長さは、高強度橋絡部５３よりも長く、容器蓋１の径（天面壁７の径）によっても異なるが、通常、５乃至２５ｍｍ程度である。

また、内圧開放ラインＡの間に位置している超高強度領域Ｂは、高強度橋絡部５５よりも周方向長さの長い橋絡部から形成されており、このような超高強度領域Ｂを適宜形成することにより、強度を調整することができ、例えば容器内圧が一気に上昇したときにも容器蓋１が容器口頸部７０から飛び出してしまうという不都合（キャップ飛び）を確実に防止することもできる。このような超高強度領域Ｂは、容器内圧が上昇したときの内圧開放ラインＡでのガス抜き性が損なわれない程度の長さに設定すればよく、例えばその周方向幅は、５乃至２５ｍｍ程度の範囲で、前記補強橋絡部５５よりも長く設定することができる。また、この超高強度領域Ｂは、低強度領域Ａ１に対して、天面壁７の直径方向反対側に位置していることが、ガス抜き性と強度とのバランスの観点から好適である。

本発明において、上記のような内圧開放ラインＡにおいては、特に低強度領域Ａ１は、天面壁７の中心を基準として、４０乃至９５度の弧状に形成されていることが好ましく、このような大きさの弧状の低強度領域Ａ１が形成されることを条件として、内圧開放ラインＡは種々のパターンで形成することができる。
例えば、図１の容器蓋に採用されている図８のパターンでは、内圧開放ラインＡの間の超高強度領域Ｂを含め、以下のようになっている。
５５−Ａ１−５５−Ａ２−Ｂ−Ａ２

勿論、上記のパターンは代表例であり、例えば、図９に示されているように、補強橋絡部部５５を形成せず、
Ａ１−Ａ２−Ｂ−Ａ２
のようなパターンで内圧開放ラインＡを形成することもできる。

また上述した例では、低強度領域Ａ１を複数の短いスリット２０と破断可能な橋絡部５０とで形成しているが、周長の長いスリットのみで低強度領域Ａ１を形成することもできる。即ち、このような周長の長いスリットによる低強度領域Ａ２では、スリット間の橋絡部の破断を生じさせることなく、内圧上昇時のガス抜きを生じさせることができ、このような長いスリットの周長は、スカート壁の周長の５乃至３５％の長さとするのがよい。また、このような周長の長いスリットと、上述した短い多数のスリット２０とを併用して内圧開放ラインＡを形成することもできる。但し、このような周長の長いスリットを用いた場合には、落下衝撃などに対する強度が低くなるという欠点がある。

上述した本発明においては、環状ビード３０の形成により、巻き締め時におけるスリット２０の下側の部分の変形が有効に防止されるため、特に低強度領域Ａ１の低強度橋絡部５０の巻き締め時の破断を有効に防止でき、従って、低強度領域Ａ１によるガス抜き性を有効に活用することができる。即ち、環状ビード３０が形成されていない従来の容器蓋では、スリット間の周方向幅が短い橋絡部を形成すると、巻き締め時にこの部分での破断が生じ易くなってしまうため、この橋絡部の周方向幅を長くして強度を高めておく必要があり、内圧上昇時のガス抜き性が制限されてしまうが、本発明では、このような制限がない。

本発明の優れた効果を、次の実験例により説明する。

（実施例１）
厚さ０．２５ｍｍのアルミニウム系合金薄板から、図１に示す形態を有し、呼び径３８ｍｍのシェルを形成し、次いで、かかるシェルの天面壁に軟化溶融状態の軟質ポリエチレンを供給し、図１に図示するとおりの形態のライナーを型押成形し、かくして図１示すとおりの環状ビードを有する形態の容器蓋を形成した。かかる容器蓋の仕様は以下の通りである。

ライナー外径：３６．３ｍｍ
スリット２０の周長：３ｍｍ
スリット２０の個数：２１個
内圧開放ラインＡと超高強度領域Ｂのパターン：
５５−Ａ１−５５−Ａ２−Ｂ−Ａ２（図８のパターン）
低強度領域Ａ１の全周長：６５度
低強度橋絡部５０：
周方向幅：０．７０ｍｍ（引っ張り強度６０Ｎ）
数：２個
高強度橋絡部５３：
周方向幅：１．４ｍｍ
補強橋絡部５５：
周方向幅：５ｍｍ
数：２個
超高強度橋絡部５５の周方向幅：２０ｍｍ

三菱マテリアル株式会社から販売されている、内容積３１０ｍｌで呼び径３８ｍｍの口頸部（外巻カールの外径は３３．５ｍｍであった）を有するアルミニウム薄板製容器を用意し、この容器の口頸部に、上記の容器蓋を図４に示すように巻き締めた。５０個の容器蓋について、全く同様にしてそれぞれ巻き締めを行ったところ、スリット間の橋絡部の破断は全く認められなかった。

（実施例２）
容器蓋の内圧開放ラインＡの使用を以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして容器蓋を作製し、且つ同様にして巻き締め試験を行った。
低強度橋絡部５０：
周方向幅：０．７３ｍｍ（引っ張り強度６５Ｎ）
数：２個

巻き締め試験の結果、５０個の容器蓋の何れについてもスリット間の橋絡部の破断は認められなかった。

（比較例１）
環状ビードを形成しない以外は、実施例１と同様にして容器蓋を作製し、且つ同様にして巻き締め試験を行った。
尚、この例における内圧開放ラインＡのパターンは、実施例１と全く同様であり、例えば、低強度橋絡部５０は、以下のようになっている。
低強度橋絡部５０：
周方向幅：０．７ｍｍ（引っ張り強度６０Ｎ）
数：２個

巻き締め試験の結果、５０個の容器蓋の内、４個についてスリット間の低強度橋絡部５０の破断が認められた。

（比較例２）
環状ビードを形成せず、且つ容器蓋の内圧開放ラインＡの使用を以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして容器蓋を作製し、且つ同様にして巻き締め試験を行った。
低強度橋絡部５０：
周方向幅：０．７５ｍｍ（引っ張り強度７０Ｎ）
数：２個

巻き締め試験の結果、５０個の容器蓋の内、１個についてスリット間の低強度橋絡部５０の破断が認められた。

以上の結果から、環状ビードの形成により、スリット間の橋絡部の間隔が短い部分についても、巻き締め時の破断を有効に防止できることが判る。

即ち、本発明のように環状ビードを形成した場合には、スリット間の橋絡部の間隔が短い低強度橋絡部を形成することができるため、容器内圧の上昇が小さい場合にもガス抜きが有効に行われる。例えば、実施例２の容器蓋では、内圧が０．８６ＭＰａのときに低強度橋絡部５０が破断してガス抜きが行われた。

一方、環状ビードが形成されていない比較例２の容器蓋では、内圧が０．９７ＭＰａに上昇したときに初めて橋絡部の破断が生じ、ガス抜きが行われた。

本発明の容器蓋の好適例の半断面側面図。 図１の容器蓋を容器口頸部に被せた状態を示す半断面側面図。 図２の状態の容器蓋において、その要部を容器口頸部と共に拡大して示す断面図。 図１の容器蓋を容器口頸部に巻き締める工程を説明するための図。 図４の要部拡大図。 図１の容器蓋を容器口頸部に巻き締めた状態を示す半断面側面図。 図６の状態での容器蓋の要部を拡大して示す断面図。 図１の容器蓋のスカート壁に形成されている内圧開放ラインのパターンを示すスカート壁の展開図。 本発明における内圧開放ラインの他のパターンを示すスカート壁の展開図。

符号の説明

１：容器蓋
７：天面壁
９：スカート壁
１７：環状溝
２０：スリット
３０：環状ビード
５０：低強度橋絡部
５３：高強度橋絡部
５５：補強橋絡部
Ａ：内圧開放ライン
Ａ１：低強度領域
Ａ２：高強度領域
Ｂ：超高強度領域

Claims (9)

1. 円形天面壁及び該天面壁の周縁から垂下する円筒形スカート壁を有する金属薄板製シェルと、該シェル内に配設された合成樹脂製ライナーとを具備し、該シェルの該スカート壁には、上端部分に環状溝が形成されている螺子形成領域、該環状溝の上方に位置し且つ周方向に凹部と凸部とが交互に存在する凹凸形状部、該凹凸形状部の上端縁に沿って周方向に延在する内圧開放ラインが配設されている容器蓋において、
   該スカート壁には、更に、該環状溝と該凹凸形状部との間を周方向に延在する環状ビードが配設されている、ことを特徴とする容着蓋。
2. 前記内圧開放ラインは、周方向に間隔をおいて周方向に延びる複数のスリットと、該スリット間に存在し且つ周方向幅が比較的小さい低強度橋絡部とからなる低強度領域を含む請求項１に記載の容器蓋。
3. 前記内圧開放ラインは、前記低強度領域と、該低強度領域の周方向延長線上に位置する高強度領域とを含み、該高強度領域は、複数のスリットと、該スリット間に位置し且つ前記低強度橋絡部よりも周方向幅の大きい高強度橋絡部とから構成されている請求項２に記載の容器蓋。
4. 前記内圧開放ラインは弧状に形成され、前記内圧開放ラインの周方向両端部間の領域は、前記高強度橋絡部よりもさらに周方向幅の大きな超高強度橋絡部となっている請求項２または３に記載の容器蓋。
5. 前記超高強度橋絡部は、前記内圧開放ラインの低強度領域の直径方向反対側に位置している請求項４に記載の容器蓋。
6. 前記内圧開放ラインには、前記低強度領域と前記高強度領域との間の境界部が、前記高強度橋絡部よりもさらに周方向幅が長く且つ前記超高強度橋絡部よりも周方向幅の短い補強橋絡部となっている請求項４または５に記載の容器蓋。
7. 前記複数のスリットは、全て、実質上同一の周方向幅を有している請求項２乃至５の何れかに記載の容器蓋。
8. 前記内圧開放ラインは、前記スカート壁の周長の５乃至３５％の長さを有する長いスリットから構成されている請求項１に記載の容器蓋。
9. 前記内圧開放ラインは、前記長いスリットに加えて、周長の短いスリットが配設されている請求項８に記載の容器蓋。

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