JP4919344B2 - 金属キャップと合成樹脂製中栓とからなる密封機構及び合成樹脂製中栓付き金属キャップ - Google Patents

Description

本発明はリシール機能を有するボトル缶用の金属キャップと合成樹脂製中栓とからなる密封機構及び合成樹脂製中栓付き金属キャップに関する。

現在流通しているボトル缶の封止形態は、図５Ａに示される様に、上端にカール部、該カール部より下方に雄ネジが形成されている金属缶の口部に、天面壁と該天面壁の周縁から垂下するスカート壁を有し、該天面壁の裏面に合成樹脂製ライナーが設けられたキャップが被せられ、上方から押圧されて金属キャップの天面周縁部は金属缶の口部端部に形成されたカール部をライナーの周縁部を介して挟持するように折り曲げられ、缶の密封を行う。続いて、金属キャップの天面壁の周縁から垂下するスカート壁が金属缶雄ネジに向けて絞られ、螺合部が形成され、図５Ｂに示される形態となってシーリングが終了する。このようなボトル缶は主として飲料用として使用され、缶の口部に消費者が直接口を着けて飲むという形態が一般的である。このボトル缶口部の閉蓋形態は、アルミ材の内側に着けられた合成樹脂のライナーとボトル缶の口部端面とが圧接してシール機能を果たすように作られているだけで、キャップが外された状態では缶の口部が単純な開口となっているため、内容液をコップ等に注ぐような使い方をしようとすると、適量注出が難しかったり、注ぎ性が悪かったりしていた。一般のびん容器では液体が収容されたびんから内容液を注ぐ際に、適量注出や良好な液切れがなされるようにするため、びんの口部に中栓を配置することが行われている。しかし、ボトル缶には口部に中栓を設けたものはこれまで余り無かった。

特許文献１には製造コストの増大を抑えつつ、ボトル缶の内部に充填されたＣＯ_２含有飲料を他の容器に注ぐとき等に、この飲料を確実に泡立たせることを目的とした「ボトル缶用泡立て部材およびボトル缶」が開示され、中栓に相当するものが着けられている。この発明は図６に示されるように複数の貫通孔が形成された中栓に相当する底部と、底部の外周縁から立上がる筒部とが備えられるとともに、複数の貫通孔は、第１孔と該第１孔より小さい開口面積とされた第２孔とを備え、第１孔は少なくとも底部の外周縁部に形成され、第２孔は少なくとも底部の外周縁部よりも径方向内方位置に形成され、内部にＣＯ_２含有飲料が充填されるボトル缶の口金部の内側に、筒部の外周面が嵌合される構成が採用されている。中栓に相当するこの底部は内容液の充填密封の際、キャップのシーリングに先立ちボトル缶の口金部に嵌合しておく必要があり、キャップのシール工程の前に中栓の打栓工程が必要とされる。また、図６から分かるようにその密封構造はボトル缶のカール部に底部(中栓)が被さった形態で装着され、その上から金属キャップを打栓する工程が続くこととなる。そのため、図５に示したような従来のボトル缶のシーリングライン、特に打栓機をそのまま使用することができず、新たなラインを構築しなければならない。

従来のびんとプラスチックキャップにおいては、例えば特許文献２の「びんの組蓋」のように中栓をキャップに仮保持させ、一体的にシーリングする技術が開示されている。この発明は、従来は開封後に嵌合する付属部品としてびんとは別に取り扱われていたものを、閉蓋以前に内蓋本体を外蓋本体に予め組み込んでそのままの状態で装着しうる構成として提示したものである。すなわち図７に示されるように、びんに被冠する外蓋本体は、硬質合成樹脂等で一体成形してなるもので、その天井部下面にその周縁に沿って形成した所要幅の表面と、同じく天井部下面中心部に垂設した突出部とを有する。この突出部には、下端開口部をその開口方向に徐々に拡開させた嵌合孔を形成している。またびんに嵌合する内蓋本体は、やや柔軟な合成樹脂等で一体成形してなるもので、円筒部、漏斗状部、停止部、底部および嵌合突部を備えている。上記円筒部は、びんにぴったりと嵌合する外径を有し、かつその外周には突条を形成している。この突条は、内蓋が外蓋と共に一旦びんに装着された後は円筒部がびんから簡単に抜出したりすることのないようにし、外蓋が開けられても内蓋はびんの口部に嵌合された状態のまま保たれる。しかし、この手法では密封性を確保することが難しい。
特開２００６−１６８８２２号公報 「ボトル缶用泡立て部材およびボトル缶」 平成１８年６月２９日公開 実開昭５１−７５７５９号公報 「びんの組蓋」 昭和５１年６月１５日公開

本発明の課題は、中栓付きキャップであるにもかかわらず、密封に信頼性の高い密封機構を提供すること、更には従来のボトル缶のシーリングラインをそのまま用いて生産することができる密封機構及び合成樹脂製中栓付き金属キャップを提供することにある。

本発明のボトル缶用密封機構は、上端にカール部、該カール部より下方に雄ネジが形成されている口部を有する金属缶に装着される金属キャップと合成樹脂製中栓とからなる密封機構であって、前記キャップは天面壁と該天面壁の周縁から垂下するスカート壁を有し、該天面壁の裏面に合成樹脂製ライナーが設けられており、前記中栓は、前記口部の内周面に係止する側壁部を備えており、前記金属缶に前記キャップ及び前記中栓が装着された状態において、前記カール部の頂部外周面と外側面に前記キャップのライナーが密着する密封部が形成され、該密封部より内方に前記中栓の側壁部の上部外周端が位置していると共に、前記金属缶の口部内周面には内側に突出する係合突部が形成され、前記中栓の側壁部外周面には該係合突部と係合する被係合部が形成されているものとした。
本発明のボトル缶用密封機構は、前記密封部より内方に前記中栓の側壁部の上部外周端が位置する１形態として、前記中栓の側壁部は円筒部と該円筒部の上端から外方に延びるフランジ部からなり、前記フランジ部は金属缶のカール部の頂部に載置可能に形成されているものとした。

本発明の合成樹脂製中栓付き金属キャップは、上端にカール部、該カール部より下方に雄ネジが形成されている口部を有する金属缶に装着される合成樹脂製中栓付き金属キャップであって、前記キャップは天面壁と該天面壁の周縁から垂下するスカート壁を有し、該天面壁の裏面に合成樹脂製ライナーが設けられており、該ライナーの外周側内面から下方に延びる中栓保持リングが形成され、前記中栓は、前記口部の内周面と係止する側壁部を備えており、該側壁部の上部内周面には前記中栓保持リングの外周面に形成された係止突条と係合する被係止部が形成されると共に、該側壁部の外周面には前記金属缶の口部内周面に設けられた内側に突出する係合突部と係合する被係合部が形成され、前記金属缶にキャップが装着された状態において、前記金属缶のカール部の頂部外周面と外側面に前記キャップのライナーが密着する密封部が形成され、該密封部より内方に前記中栓の側壁部の上部外周端が位置しているものとした。

本発明のボトル缶用密封機構は、金属缶に装着される金属キャップと合成樹脂製中栓とからなる密封機構であって、前記中栓は、前記口部の内周面に係止する側壁部を備えており、天面壁と該天面壁の周縁から垂下するスカート壁を有し、該天面壁の裏面に合成樹脂製ライナーが設けられた前記キャップシーリングは、金属缶のカール部の頂部外周面と外側面に前記キャップのライナーが密着する密封部が形成され、該密封部より内方に前記中栓の側壁部の上部外周端が位置する構成を採用したことにより、ライナーが直接金属缶を密封することができるため密封の信頼性の高い密封機構を提供することができる。
また、本発明のボトル缶用密封機構は、前記密封部より内方に前記中栓の側壁部の上部外周端が位置する１形態として、前記中栓の側壁部は円筒部と該円筒部の上端から外方に延びるフランジ部からなり、前記フランジ部は金属缶のカール部の頂部に載置可能に形成されているものとしたことにより、中栓の存在が金属缶のシーリングに何らの障害とならないだけでなく、前記フランジ部の構成により、金属缶のカール部の頂部で止められ、たとえ外力を受けるようなことがあっても中栓がボトル缶の中に落下するようなことがない。
本発明のボトル缶用密封機構は、前記金属缶の口部内周面には内側に突出する係合突部が形成され、前記中栓の側壁部外周面には該係合突部と係合する被係合部が形成されるようにしたので、装着された位置より下に入り込む虞はなく、フランジ部を設けなくても外力を受けて中栓がボトル缶の中に落下するようなことがない。

本発明の合成樹脂製中栓付き金属キャップは、金属缶に装着される合成樹脂製中栓付き金属キャップであって、前記キャップは天面壁と該天面壁の周縁から垂下するスカート壁を有し、該天面壁の裏面に合成樹脂製ライナーが設けられており、該ライナーの外周側内面から下方に延びる中栓保持リングが形成され、前記中栓は、前記口部の内周面と係止する側壁部を備えており、該側壁部の上部内周面には前記中栓保持リングの外周面に形成された係止突条と係合する被係止部が形成されているので、シーリング時までキャップ内に中栓を安定した状態で保持させることができ、係合突部と被係合部の係止により、シーリングがなされた後はキャップの着脱に影響されることなく、金属缶口部に装着保持させることができる。また、前記金属缶にキャップが装着された状態において、前記金属缶のカール部の頂部外周面と外側面に前記キャップのライナーが密着する密封部が形成され、該密封部より内方に前記中栓の側壁部の上部外周端が位置する構成を採用したことにより、ライナーを介した金属キャップと金属缶口端部との密封機能に中栓の存在が悪影響を及ぼすことがない。また、新たな設備を準備することなく、中栓を有していない従来のボトル缶製造ラインでシーリングを行うことができる。

本発明の合成樹脂製中栓付き金属キャップの１実施態様について、そのシーリングの前後の工程における形態を図１を参照しつつ説明する。図１Ａは本発明で使用する中栓の単体図で上段が部分断面側面図で下段が平面図である。図１Ｂはシーリング前の中栓を組み込んだ形態を、図１Ｃはシーリングされた形態を示している。対象となる金属缶３は図１Ｃに示されているように上端にカール部が形成されている口部３１、該カール部より下方に雄ネジ３２を有しており、ここに示す中栓２は、金属缶３の口部３１の内周面と係止する環状の側壁部２１と該側壁部２１の下端内周面から延び中心部で結合された複数のリブ２２とを備えており、該側壁部２１の上部には外周に延びるフランジ部２４が、内周面には金属キャップ１の天面壁裏面に着けられた合成樹脂製ライナー４に設けられた中栓保持リング４１の外周面に形成された係止突条４１ａ（図２の部分詳細図参照）と係合する被係止突条２１ａが形成され、中栓２の金属キャップ１への第１の係止機構を構成し、また中栓２のリブ中心部には嵌合穴２３を設けて、該嵌合穴２３が前記ライナー４の中央部内面から下方に延びる支柱４２の先端部を嵌合する形態となって第２の係止機構を構成するような形状となっている。このため、図１Ｂに示されるようにシーリング前の金属キャップ１には係止突条４１ａと被係止突条２１ａの係合と、支柱４２の先端部と嵌合穴２３の嵌合の２つの係止機構によって中栓２が一体的にキャップ内に安定して仮保持される。この実施形態では保持の安定性を重視し２つの係止機構を採用しているが、本発明においては第１の係止機構だけでも良い。

この形態でキャッピング工程に搬入され、内容液が充填された金属缶３の口部３１に被せられ、金属キャップ１はシーリングされる。シーリングされると、図１Ｃに示されるように金属キャップ１の天面周縁部は金属缶３の口部３１端部に形成されたカール部をライナー４の周縁部を介して挟持するように折り曲げられ、缶の密封を行うと共に、仮保持していた中栓２の環状の側壁部２１を金属缶３の口部３１の内周面に押し込む。押し込まれた中栓２の側壁部２１と金属缶口部３１の内周面とは係止状態となるが、その弾性係止力は前記２つの係合機構による仮保持力に勝る強さとなっている。続いて、金属キャップ１の天面壁の周縁から垂下するスカート壁１１が金属缶３の雄ネジ３１に向けて絞られ、螺合部１１ａが形成され、シーリング工程が終了する。図２にこの例の金属缶口部３１と金属キャップ１のシーリング前後の形態を要部拡大図に示す。Ｂ図がシーリング前、Ａ図がシーリングされた形態である。第１の係止機構であるライナー４に設けられた中栓保持リング４１の外周面に形成された係止突条４１ａと中栓側壁部２１の上部内周面に形成された被係止突条２１ａとが係合関係をとっている係止形態詳細に示されている。そして、一点鎖線の円内がシール領域であるが、金属キャップ１の天面周縁部は金属缶３の口部３１端部に形成されたカール部をライナー４の周縁部を介して挟持するように折り曲げられ、この部分で金属缶３のシールがなされる。中栓２のフランジ部２４はこの密封部より内方に位置するように構成されている。

使用に当たり、タンパーエビデント性を備えた金属キャップ１を回動して開栓すると、キャップ１の下部のミシン目が破れて、ミシン目より下の部分がはずれて開栓される。キャップ１はライナー４が着いただけで、中栓２は側壁部２１と金属缶口部３１の内周面との弾性係止の保持力が上記の２つの係止機構による仮保持力に勝るため、缶口部３１に装着されたまま残る。なお、内容液が炭酸飲料のような陽圧缶であるときはキャップにドーミング現象が生じ２つの係止機構の仮保持力は弱められる。中栓２が缶口部３１に装着された状態であるので、キャップ１が開けられた金属缶３から内容液を注ぐ場合、この中栓２の開口部から流出することとなる。この開口部の形状や開口面積は中栓２に期待される機能、すなわち、適量注出や良好な液切れ等がなされるように、所望に応じてを設計するものとする。この例では３本の単純な短冊形状リブとしているが、これに限定されるものではなく多数の小穴を配置した形態とすることもできる。リブ２２の構造としては中栓２の側壁部２１が受ける圧縮力に変形しないよう対抗できると共に、第２の係止機構を備えるときは中央部分に支柱４２の先端部と嵌合する嵌合穴２３が配置できる構造であればよい。

図３に上記の実施形態例を変形した実施例を示す。図１と同様Ａは本実施例における中栓の単体図で、上段が部分断面側面図で下段が平面図である。またＢは打栓前の形態を、Ｃは打栓後の形態を示したものである。この実施形態例は中栓側壁部２１の上部は外周に延びるフランジ部を備えておらず、金属缶の口部３１内周面の内側に突出する係合突部３１ａが形成され、この係合突部３１ａと係合する被係合凹部（被係合部）を中栓側壁部２１に設けた点と、側壁部２１の内周面から延び中心部で結合された複数のリブ２２の取付け位置を前記係合突部３１ａと係合する中栓側壁部２１の位置に変更した点で相違する。リブ２２をこの位置に配置した技術的な意義は、この部分において中栓２の係合突部３１ａとの係合力を向上させるためである。上記の実施形態例に比べリブ２２の位置が上に移るため、キャップ１の天面壁との距離は短くなり、支柱４２の長さもその分短くなるため、材料節約につながる。図４はこの実施形態例の要部拡大図で、Ｂ図がシーリング前、Ａ図がシーリングされた形態である。第１の係止機構であるライナー４に設けられた中栓保持リング４１の外周面に形成された係止突条４１ａと中栓側壁部２１の上部内周面に形成された被係止突条２１ａとが係合関係をとっている係止形態は先の例と同様である。そして、一点鎖線の円内がシール領域であるが、金属キャップ１の天面周縁部は金属缶３の口部３１端部に形成されたカール部をライナー４の周縁部を介して挟持するように折り曲げられ、この部分で金属缶３のシールがなされている点もほぼ同様である。ただ、中栓側壁部２１は円筒部から外周方向に延びるフランジ部はなく、円筒部だけとなっており、この形態で中栓２が密封部より内方に位置するように構成されている。

なお、この例における中栓２の側壁部２１と金属缶口部３１の内周面との係止の形態は、缶口部３１に形成された環状の係合突部３１ａと中栓２の側壁部２１に形成された被係合凹部(被係合部)が嵌合するようにしてある。この係合突部３１ａの下面が被係合凹部の下面２１ｂと係止して、この部分の係止力が上記の２つの係止機構による仮保持力に勝るようになっている。また、外力を受けたりしてこの中栓２が金属缶内に落下することがないように、係合突部３１ａの上面と係止する被係合凹部の上面２１ｃが形成されている。他の構成は図１に示した実施形態と同様で相当部分は同じ符号を用いている。

本発明で用いられる素材としては金属キャップ１の素材にはアルミニウム、ライナー４の素材には低密度ポリエチレンやポリプロピレンが用いられ、中栓２の素材には低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンやＰＥＴなどの中から中栓に求められる機能に応じて選択される。

本発明の１実施形態を示す図である。 上記実施形態の要部詳細図である。 本発明の異なる実施形態を示す図である。 異なる実施形態の要部詳細図である。 従来の金属缶とキャップのシーリング形態を説明する図である。 ボトル缶用泡立て部材を備えた従来のボトル缶シーリング形態を説明する図である。 びんの口部に内蓋を装填する従来のシーリング形態を説明する図である。

符号の説明

１ 金属キャップ １１ キャップスカー壁
１１ａ 螺合部 ２ 中栓
２１ 側壁部 ２１ａ 被係止突条
２１ｂ,２１ｃ 被係合部 ２２ リブ
２３ 嵌合穴 ２４ フランジ部
３ 金属缶 ３１ 口部
３２ 雄ねじ ３１ａ 係合突部
４ ライナー ４１ 中栓保持リング
４１ａ 係止突条 ４２ 支柱

Claims (4)

1. 上端にカール部、該カール部より下方に雄ネジが形成されている口部を有する金属缶に装着される金属キャップと合成樹脂製中栓とからなる密封機構であって、
   前記キャップは天面壁と該天面壁の周縁から垂下するスカート壁を有し、該天面壁の裏面に合成樹脂製ライナーが設けられており、
   前記中栓は、前記口部の内周面に係止する側壁部を備えており、
   前記金属缶に前記キャップ及び前記中栓が装着された状態において、
   前記カール部の頂部外周面と外側面に前記キャップのライナーが密着する密封部が形成され、該密封部より内方に前記中栓の側壁部の上部外周端が位置していると共に、
   前記金属缶の口部内周面には内側に突出する係合突部が形成され、前記中栓の側壁部外周面には該係合突部と係合する被係合部が形成されていることを特徴とする密封機構。
2. 前記中栓の側壁部は円筒部と該円筒部の上端から外方に延びるフランジ部からなり、
   前記フランジ部は金属缶のカール部の頂部に載置可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密封機構。
3. 前記被係合部が前記中栓の側壁部外周面に形成された被係合凹部である請求項１または２に記載の密封機構。
4. 上端にカール部、該カール部より下方に雄ネジが形成されている口部を有する金属缶に装着される合成樹脂製中栓付き金属キャップであって、
   前記キャップは天面壁と該天面壁の周縁から垂下するスカート壁を有し、該天面壁の裏面に合成樹脂製ライナーが設けられており、該ライナーの外周側内面から下方に延びる中栓保持リングが形成され、
   前記中栓は、前記口部の内周面と係止する側壁部を備えており、該側壁部の上部内周面には前記中栓保持リングの外周面に形成された係止突条と係合する被係止部が形成されると共に、該側壁部の外周面には前記金属缶の口部内周面に設けられた内側に突出する係合突部と係合する被係合部が形成され、
   前記金属缶にキャップが装着された状態において、
   前記金属缶のカール部の頂部外周面と外側面に前記キャップのライナーが密着する密封部が形成され、該密封部より内方に前記中栓の側壁部の上部外周端が位置していることを特徴とする合成樹脂製中栓付き金属キャップ。

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