JP4986232B2 - 容器のシーリング方法 - Google Patents

Description

本発明は金属キャップを螺子部が形成された容器口部に被嵌した後、塑性変形により密封固定する容器のシーリング方法に関する。

従来、飲料ボトルなどの容器は、その容器口部との間にライナー材を挟み込んだキャップによって密封され、螺子部が形成された容器口部に対して、これに螺合する螺子付きキャップをねじ込むことにより容器を密封されていた。
近年、ガラス壜、樹脂製ボトルや金属製ボトルに対しては、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属キャップを、容器口部にあらかじめ形成された螺子部形状に沿って塑性変形させて容器口部に装着する金属キャップが多く用いられている。
このような金属キャップを用いたシーリング方法は、金属キャップに螺旋を形成するとともにキャップの下端部を容器口部の下端で被着する際に、金属製ボトルはその剛性が低いので、容器口部が変形し易いという問題があった。さらに、このような容器口部の変形を回避するために加工ローラによる荷重を小さくすると、螺子部の形成と金属キャップ下端部の裾巻きを確実に行うことができない。
他方、加工ローラの接触面積を減少させて接触面積当たりの圧力を増大させてその荷重を減少することも考えられるが、この場合には加工ローラの接触面積が小さいために、螺子部や裾巻の部分においてキャップに凹み傷や変形が発生して歩留りを低下させるという問題があった。

このような金属キャップを容器口部に装着する際の問題点を解決した技術として、例えば、以下のものが開示されている。
特許文献１（特公昭６１−４４７５６号公報）には、容器に被嵌したキャップを巻締装置のスレッドローラ及びスカ一卜ローラで圧接して螺子及び裾巻を形成した後、前記スレッドローラ及びスカートローラを一旦離反して再び圧接して螺子及び裾巻を形成し、容器口部に密着させるようにした容器の巻締め方法が記載されている。
また、特許文献２（特許第３７８０９３５号公報）には、キャップをボトルの口金部に被着される第１ローラと第２ローラとを備え、第１ローラの縦断面外周輪郭の曲率半径を前記第２ローラのそれより大きくして、２度に亘る螺旋形成を行うことでボトルの口金部にキャップの周面を密着させるようにしたキャッピング方法が記載されている。
このような従来のキャップ方法では、キャップの天面壁内面にライナー材が備えられており、キャップをライナー材ごと下方に押圧変形させるとともに、ライナー材を容器口部の螺子部外周に沿うように変形させ容器口部を密封している。
特公昭６１−４４７５６号公報 特許第３７８０９３５号公報

しかしながら、前記従来の容器のシーリング方法では、例えばアルミニウムボトルなどの容器（いわゆるボトル型缶）に適用した場合、以下に示すような問題があった。
特許文献１の巻締め方法では、スレッドローラを容器口部の螺子部から一旦離反させ再び前記螺子部を圧接する際に、これらのローラが初回圧接開始位置と同一位置に接触させた後、二回目の螺旋形成を開始するために、開始点の金属キャップの外観が盛り上がった状態の、いわゆる巻締め外観での「ネジボケ」状態のものが発生することがあり、見栄えが悪いだけでなくキャップのシーリング性に問題が残る場合もあった。

また、特許文献２に記載のキャッピング方法では、上記と同様の問題や第１ローラの縦断面外周輪郭の曲率半径を第２ローラのそれより大きくし、キャップのシーリングを２台の巻締機で２段階で行うようにしたので、コスト面での問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、金属キャップをロール加工により容器口部に巻き締めるに際して、いわゆる巻締め外観での「ネジボケ」状態を無くし、密封性に優れた容器のシーリング方法を提供することを目的とする。

（１）前記課題を解決するためになされた本発明の容器のシーリング方法は、シール材が内側に配設された天面壁の周縁から垂下するスカート壁の上部に設けられた螺旋形成導入溝の下方が螺旋形成領域となる金属キャップを、その外周に螺子部が形成されている容器口部に巻締める容器のシーリング方法であって、前記容器口部に被嵌した前記金属キャップの螺旋形成導入溝から巻締装置の螺旋形成ローラを導入し、前記容器口部の螺子部に沿って圧接して前記螺旋形成領域に螺旋を形成した後、前記螺旋形成ローラを離反させる第１巻締工程と、前記第１巻締工程における前記螺旋形成ローラの螺旋形成導入溝への導入開始位置から角度αずらした位置の前記螺旋形成導入溝から前記螺旋形成ローラを導入し、前記容器口部の螺子部に沿って圧接して前記螺旋形成領域に螺旋を形成する第２巻締工程と、を有する。

（２）本発明の容器のシーリング方法は前記（１）において、前記角度αが９０±１０度であることを特徴とする。

（３）本発明の容器のシーリング方法は前記（１）又は（２）において、前記容器口部には前記螺子部より下方に環状係止突起が設けられており、前記金属キャップのスカート壁下部に形成された周方向破断ラインより下方がタンパーエビデントバンドとなっており、前記巻締装置は２個の前記螺旋形成ローラと、前記タンパーエビデントバンドをその下方内側に押し込んで前記環状係止突起に係止させる２個のスカートローラとを有し、該螺旋形成ローラと該スカートローラとが周方向に交互に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、螺旋形成ローラを容器口部の螺子部に沿って金属キャップの上から圧接して螺旋を形成して螺旋形成ローラを離反させた後、前記螺旋形成ローラの螺旋形成導入溝への導入開始位置から角度αずらして前記螺旋形成ローラの螺旋形成導入溝への導入開始位置を設定して螺旋形成ローラを前記容器口部の螺子部に沿って圧接して螺旋を形成するので、いわゆる巻締め外観での「ネジボケ」状態が無く、しかも優れた密封性を有する容器のシーリング方法を提供することができる。

本実施形態の容器のシーリング方法は、シール材が内側に配設された天面壁の周縁から垂下するスカート壁の上部に設けられた螺旋形成導入溝の下方が螺旋形成領域となる金属キャップを、その外周に螺子部が形成されている容器口部に巻締め、容器口部に被嵌した金属キャップの螺旋形成導入溝から巻締装置の螺旋形成ローラを導入し、容器口部の螺子部に沿って圧接して螺旋形成領域に螺旋を形成した後、螺旋形成ローラを一旦離反させる第１巻締工程と、第１巻締工程における螺旋形成ローラの螺旋形成導入溝への導入開始位置から角度αずらた位置の螺旋形成導入溝から螺旋形成ローラを導入し、容器口部の螺子部に沿って圧接して螺旋形成領域に螺旋を形成する第２巻締工程と、を備える。
これによって、螺旋形成ローラ及びスカートローラを容器の螺子部から一旦離反させ再び前記螺子部を圧接する際に、螺旋形成ローラを初回導入開始位置と角度αずらして金属キャップに接触させた後、二回目の螺旋形成を開始するため、開始点の金属キャップの外観が盛り上がった状態を解消でき、いわゆる巻締め外観での「ネジボケ」状態のものの発生を防止でき、見栄えやキャップのシーリング性を向上させることができる。

容器口部に被嵌される金属キャップとしては、例えばアルミニウムやアルミ合金などの金属板を打ち抜き加工、プレス加工して形成され、天面壁内側にライナー材が配置されたものが適用される。
螺旋形成導入溝は、金属キャップのスカート壁上方に周方向内側に凹ませて水平状態に形成された溝であり、容器口部に被嵌された金属キャップに螺旋を形成させるための巻締装置の螺旋形成ローラを容器口部に形成された螺子部の螺子溝に導入するための溝である。そして、その螺旋形成導入溝の下方が螺旋の形成される螺旋形成領域となっている。

巻締装置は、例えば、ボトル型缶などの容器の下部を把持して回転テーブル上を回転搬送する搬送部と、搬送される容器の上部に金属キャップを被嵌するキャップ供給部（フィラー）と、被嵌された金属キャップを容器口部に密封するためのシーリングヘッドと、を備える。このシーリングヘッドは、その上部が搬送部のレール状のカムフォロワにガイドされて上下及び周回移動するとともにその垂直軸芯を中心に回転駆動する回転支持部と、回転支持部の下方に配置され金属キャップの頂部を押圧するプレッシャーブロックと、その下方両サイドに配置されカムローラを介して圧接して金属キャップに螺旋を形成する螺旋形成ローラと、その下方両サイドに配置され金属キャップのタンパーエビデントバンドの下方を内側に押し込んで巻締めを行うためのスカートローラとを備えている。

本実施形態の容器のシーリング方法は、前記角度αが９０±１０度であることを特徴とする。これによって、第１巻締工程と第２巻締工程とにおける金属キャップの螺旋形成導入溝への螺旋形成ローラの導入開始位置のずれる範囲を設定することができ、巻締め外観での「ネジボケ」状態のものの発生をさらに防止でき、見栄えやキャップのシーリング性をさらに向上させることができる。
ここで、第１巻締工程と第２巻締工程とにおける、それぞれの螺旋形成ローラの導入開始位置（角度）の差（角度α）をこの角度範囲（８０〜１００度）に設けることにより、二回目の螺旋形成ローラによるキャップ螺旋の補正を広範囲に行うことができ、金属キャップの螺旋が部分的に潰れたり、螺旋形成に欠陥が生じることを確実に防止することができ好ましい。

本実施形態の容器のシーリング方法は、容器口部には螺子部より下方に環状係止突起が設けられており、金属キャップのスカート壁下部に形成された周方向破断ラインより下方がタンパーエビデントバンドとなっており、巻締装置は２個の螺旋形成ローラと、タンパーエビデントバンドをその下方内側に押し込んで環状係止突起に係止させる２個のスカートローラとを有し、螺旋形成ローラとスカートローラとを周方向に交互に配置することが好ましい。
これによって、タンパーエビデント性を有した容器を確実かつ安価にシーリングすることができる。環状係止突起は容器口部の螺子部よりも下方外側に環状に形成されており、この環状係止突起に金属キャップのタンパーエビデントバンド下方がスカートローラにより押し込まれて圧接されることで、金属キャップが容器口部にタンパーエビデント性を有して係止される。また、巻締装置における２個の螺旋形成ローラ及び２個のスカートローラは、容器を把持するその回転軸芯に対してそれぞれ対称となる周方向位置に対となるように配置されている。

（実施例）
図１は本実施例における容器のシーリング方法の概略説明図であり、図２は容器のシーリング方法の拡大説明図であり、図３は回転テーブル上で実施される巻締め工程を展開した概略説明図である。
本実施例のシーリング方法は、巻締装置によって、シール材がその天面壁内側に配設された金属キャップを容器口部にロールオン成形によって装着する方法であり、図１に示すように、巻締装置１０は、容器２０を搬送するための回転テーブルなどの容器搬送手段１２と、図示しないキャップ供給部（フィラー）から供給される金属キャップ３０を容器口部へシーリングを行うためのシーリングヘッド１３とを備える。

シーリングヘッド１３は、図２及び図３に示すように、その上部が容器搬送手段１２上に円周状に配置されたレール状のカムフォロワ１４にガイドされて上下動及び周回移動するとともに、垂直に設けられた回転軸１３ｉを中心に回転駆動する回転支持部１３ａと、回転支持部１３ａの直下に配置され金属キャップ３０の頂部（天面壁）を押圧するためのプレッシャーブロック１３ｂと、シーリングヘッド１３の下方両サイドに配置されカムローラ１３ｃ及びローラ支持軸１３ｄを介して金属キャップ３０の側面部を圧接するように設けられ、金属キャップ３０の螺旋形成導入溝３３に圧接される螺旋形成ローラ１３ｅと、シーリングヘッド１３の下方両サイドにカムローラ１３ｆ及びローラ支持軸１３ｇを介して配置され金属キヤツプ３０のタンパーエビデントバンド下方を内側に押し込んで巻締めを行うためのスカートローラ１３ｈを備えている。

図３に示すように、シーリングヘッド１３がカムフォロワ１４に吊り下げられて周回移動することで、シーリングヘッド１３が上下動して容器２０の下部を把持する容器搬送手段１２との間隔が変化する。これに伴って、プレッシャーブロック１３ｂと容器搬送手段１２とにより、容器２０が金属キヤツプ３０上から押圧され、トッププレッシャースプリング１３ｊにより弾性的に挟持された回転支持部１３ａの上下間が伸縮する。こうして、カムローラ１３ｃ、１３ｆが回転支持部１３ａの上方に設けられたローラ用カム１３ｋに当接摺動し、ローラ支持軸１３ｄ、１３ｇを介して螺旋形成ローラ１３ｅ及びスカートローラ１３ｈが開閉作動され金属キャップ３０の螺旋形成領域に圧接又は離反されるようになる。
本実施例のシーリングヘッド１３は、金属キャップ３０の螺旋形成領域に螺旋を形成させるための２個の螺旋形成ローラ１３ｅと、金属キャップ３０のタンパーエビデントバンド下方を内側に押し込んで裾巻成形を行うための２個のスカートローラ１３ｈとを、その下方両サイドに交互に且つほぼ等間隔に備えている。シーリングヘッド１３が上下動すると、ローラ用カム１３ｋに当接摺動したカムローラ１３ｃ、１３ｆが半径方向に移動し、ローラ支持軸１３ｄ、１３ｇを介して螺旋形成ローラ１３ｅ及びスカートローラ１３ｈが開閉作動され、金属キャップ３０の螺旋形成領域を塑性変形させながら螺旋を形成させることができる。

回転支持部１３ａは、図示しない駆動ギアなどにより回転軸１３ｉを軸芯として回転する。この回転動作によって、金属キャップ３０の螺旋形成導入溝３３に圧接された螺旋形成ローラ１３ｅがその金属キャップ３０の螺旋形成領域を圧接しながら公転して、螺旋形成ローラ１３ｅによって容器口部の螺子部方向へ圧接して金属キャップ３０を塑性変形させることで、その螺旋形成領域に螺旋を形成する。

なお、螺旋形成ローラ１３ｅ及びスカートローラ１３ｈは説明の都合上、それぞれ片側１個にのみを図中に表示しているが、回転支持部１３ａの回転軸１３ｉに対向して配置される２つのローラ対により構成することで、両方向からの圧接力をバランスさせ巻締装置１０を安定に駆動させることができる。また、これら螺旋形成ローラ及びスカートローラの対を２組以上配置することで、多数のローラを介して圧接変形させる金属キャップへの圧接力を分散させて、このようなロール成形における金属キャップの螺旋形成時の歪みをさらに軽減させることも可能である。

図２に示すように、容器２０の容器口部には、螺旋形成ローラ１３ｅが金属キャップ３０の上から圧接されることによりその螺旋形成領域に螺旋が形成される螺子部２１が備えられ、その螺子部２１より下方に顎状に突出した環状係止突起２２が設けられている。なお、容器２０としては、例えば、両面にポリエステルフィルムを被覆させたアルミニウム合金板や鋼板等の金属板から成形したものなどを適用できる。

金属キャップ３０は、円盤状に形成された天面壁３１とその周縁から垂下するスカート壁３２からなり、スカート壁３２の上部に螺旋形成導入溝３３が設けられており、その下方が螺旋形成領域となっている。天面壁３１の内側にはオレフィン系ライナー材、ウレタン系ライナー材などからなるライナー材３４が設けられ、容器２０の容器口部との間の密封性が保持される。そして、金属キャップ３０のスカート壁３２下部には、破断可能な橋絡部と橋絡部間のスリットからなる周方向破断ライン（弱化部）３５が環状に形成され、この周方向破断ライン３５より下方にタンパーエビデントバンド３６が形成される。なお、金属キャップ３０の螺旋形成導入溝３３に圧接される螺旋形成ローラ１３ｅの導入開始位置は、例えば、シーリングヘッド１３の回転支持部１３ａを回転駆動させる駆動モータによって容器２０（又は金属キャップ３０）の中心軸を基準とする所定角度位置に適宜設定することができるようになっている。

続いて、上記説明した巻締装置１０に適用される本実施例の容器のシーリング方法について、巻締め工程におけるシーリングヘッドの動きとロール導入開始位置を示す図３及び図４をさらに追加参照しながら説明する。図４において、（ａ）はカムフォロワを示し、（ｂ）（ｃ）は、（ａ）の位置における２個の螺旋形成ローラの配置状態を示す平面図である。先ず、螺旋形成前の金属キャップ３０を被嵌した容器２０が巻締装置１０の容器搬送手段１２上に供給される（図１参照）。これに伴って、図３に示すように、その容器２０の上方からカムフォロワ１４により誘導されたシーリングヘッド１３が下降して、カムフォロワ１４のＰ１位置においてプレッシャーブロック１３ｂが金属キャップ３０の天面壁３１に当接して押圧される（プレッシャーブロックによるキャップ天面押さえ開始）。このとき、図４に示すように、２個の螺旋形成ローラ１３ｅは、それぞれ金属キャップ３０の螺旋形成導入溝３３の導入開始位置（図４の（ｂ））に位置付けられる。

次に、カムフォロワ１４のＰ２位置において、シーリングヘッド１３がカムフォロワ１４上をスライド移動してその最下段位置まで下降するとともに、回転支持部１３ａが回転駆動して、各螺旋形成ローラ１３ｅが金属キャップ３０の周囲を圧接しながら公転することによって一回目のキャップ巻き締めが開始され、Ｐ２〜Ｐ３の区間において金属キャップ３０の螺旋形成領域に容器２０の螺子部２１に対応した螺旋が略形成される。
なお、２個のスカートローラ１３ｈ（図３参照）は、上下方向においてその位置を変えずに、タンパーエビデントバンド３６をその下方内側に押し込んで環状係止突起２２に係止させる。

カムフォロワ１４のＰ３〜Ｐ４区間においては、シーリングヘッド１３がカムフォロワ１４に沿ってＰ２〜Ｐ３区間の高さよりも上となる高位置に上昇し、各螺旋形成ローラ１３ｅ及び各スカートローラ１３ｈが金属キャップ３０の周囲から離反させる（第１巻締工程）。

カムフォロワ１４のＰ４位置では、シーリングヘッド１３を再度押し下げて二回目巻き締め開始点となり、カムフォロワ１４にガイドされたシーリングヘッド１３が下降して容器２０の容器口部は螺旋形成ローラ１３ｅ、スカートローラ１３ｈにより圧接される。このとき、２個の螺旋形成ローラ１３ｅは、金属キャップ３０の螺旋形成導入溝３３の導入開始位置（圧接開始位置）（図４の（ｃ））に位置付けられて二回目の巻締め工程が開始される。図４に示すように、二回目の導入開始位置（圧接開始位置）（図４の（ｃ））は、一回目の導入開始位置（圧接開始位置）（図４の（ｂ））から、容器２０の中心軸回りに角度α（図４ではα＝９０度）ずらした位置に設定されている。すなわち、図４の（ｂ）の状態の２個の螺旋形成ローラ１３ｅを結ぶ直線と（ｃ）の状態の２個の螺旋形成ローラ１３ｅを結ぶ直線とが直交している。
このように、螺旋形成ローラ１３ｅを一回目とは異なる位置を導入開始位置として、容器口部の螺子部に沿って圧接することで、一回目の導入開始位置に生じたネジボケ部分を二回目の圧接によってなぞることによって、螺旋形状を美しく仕上げることができる。

次に、カムフォロワ１４のＰ４〜Ｐ５区間における二回目の圧接を行って巻き締めを終了させた後（（第２巻締工程）Ｐ５位置）、Ｐ６位置においてプレッシャーブロック１３ｂを金属キャップ３０の天面壁３１から離脱させ、金属キャップ３０を容器口部に装着する巻き締め工程を終了させる。また、この金属キャップ３０は、そのタンパーエビデントバンド３６下方をスカートローラ１３ｈにより内側に押し込んで容器口部の環状係止突起２２に係止させる。

図５に、上記説明における螺旋形成ローラ１３ｅ、スカートローラ１３ｈ、それぞれ２個のローラの巻締め入口（導入開始位置）を模式的に示す。
図５に示すように、一回目の螺旋形成ローラの導入開始位置には二回目ではスカートローラが配置され、一回目のスカートローラの位置には二回目では螺旋形成ローラが導入開始位置として配置される。本実施例は、螺旋形成ローラ、スカートローラがそれぞれ各２個の場合であるので９０度ずれているが、螺旋形成ローラ、スカートローラがそれぞれ各３個の場合もあり、この場合でも一回目の螺旋形成ローラの位置と二回目の螺旋形成ローラの位置とを９０度ずらして配置する。なお、図５は模式的に描いた図面であるので二回目の各ローラの位置が容器口部から離れているが実際には容器口部と接する状態になる。

本発明は、螺子部が形成されているボトル型缶等の容器口部に、螺旋の形成されていない金属キャップを被嵌し、その周面に螺旋を成形して装着させる容器のシーリング方法に広く適用することができる。すなわち、本発明の容器のシーリング方法は、金属キャップに一旦螺旋を形成した螺旋形成ローラを金属キャップから離反させた後、螺旋形成ローラの螺旋形成導入溝への導入開始位置から角度αずらすようにして二回目の導入開始位置を設定する。また、本発明の容器のシーリング方法は、容器口部や金属キャップにかかる負荷を分散軽減して歪みや潰れなどの変形を生じさせることなく金属キャップの安定的なシーリングを実現して、その金属キャップにおけるネジボケの防止や見栄えのよい金属キャップを提供することができるようにしたものであり、産業上の利用可能性が極めて高い。

本実施例における容器のシーリング方法の概略説明図である。 本実施例における容器のシーリング方法の拡大説明図であ 本実施例における巻締め工程の概略説明図である。 巻締め工程におけるロール導入開始位置の説明図である。 螺旋形成ローラ及びスカートローラのローラの巻締め入口（導入開始位置）を模式的に示した説明図である。

符号の説明

１０ 巻締装置
１１ 容器把持部
１２ 容器搬送手段
１３ シーリングヘッド
１３ａ 回転支持部
１３ｂ プレッシャーブロック
１３ｃ カムローラ
１３ｄ ローラ支持軸
１３ｅ 螺旋形成ローラ
１３ｆ カムローラ
１３ｇ ローラ支持軸
１３ｈ スカートローラ
１３ｉ 回転軸
１３ｊ トッププレッシャースプリング
１３ｋ ローラ用カム
１４ カムフォロワ
２０ 容器
２１ 螺子部
２２ 環状係止突起
３０ 金属キャップ
３１ 天面壁
３２ スカート壁
３３ 螺旋形成導入溝
３４ ライナー材
３５ 周方向破断ライン
３６ タンパーエビデントバンド

Claims (3)

1. シール材が内側に配設された天面壁の周縁から垂下するスカート壁の上部に設けられた螺旋形成導入溝の下方が螺旋形成領域となる金属キャップを、その外周に螺子部が形成されている容器口部に巻締める容器のシーリング方法であって、
   前記容器口部に被嵌した前記金属キャップの螺旋形成導入溝から巻締装置の螺旋形成ローラを導入し、前記容器口部の螺子部に沿って圧接して前記螺旋形成領域に螺旋を形成した後、前記螺旋形成ローラを離反させる第１巻締工程と、
   前記第１巻締工程における前記螺旋形成ローラの螺旋形成導入溝への導入開始位置から角度αずらした位置の前記螺旋形成導入溝から前記螺旋形成ローラを導入し、前記容器口部の螺子部に沿って圧接して前記螺旋形成領域に螺旋を形成する第２巻締工程と、を有することを特徴とする容器のシーリング方法。
2. 前記角度αが９０±１０度であることを特徴とする請求項１に記載の容器のシーリング方法。
3. 前記容器口部には前記螺子部より下方に環状係止突起が設けられており、前記金属キャップのスカート壁下部に形成された周方向破断ラインより下方がタンパーエビデントバンドとなっており、前記巻締装置は２個の前記螺旋形成ローラと、前記タンパーエビデントバンドをその下方内側に押し込んで前記環状係止突起に係止させる２個のスカートローラとを有し、該螺旋形成ローラと該スカートローラとが周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の容器のシーリング方法。