JP5398547B2 - 合成樹脂製キャップ - Google Patents

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Description

この発明は、例えば、飲料水、アルコール等の内容物を収容する容器の口部に対して螺着により着脱自在に取り付けられるワンピース構造の合成樹脂製キャップに関し、特に、未開封(開栓が一度もされていないこと)を証明する機能を有するピルファープルーフキャップに関する。
従来のワンピース構造の合成樹脂製キャップとして、略円形状の頂板及び頂板の周縁から垂下するスカートをプラスチックで一体に形成して成り、該スカートの内周面に容器へのネジ等の締結用係合部を設けたプラスチックキャップにおいて、該頂板とスカートの内側コーナー部に、容器口の上縁から外周縁にわたる部分とぴったり係合すべき非変形性の環状の受座と、この受座に環状の溝を介して位置し且つ該受座の面を通る容器口の面よりも微小間隔だけ突出するように少なくとも1個のシール用突起部とを設け、該キャップが容器口に締結されるとき容器口と受座とが係合する位置を限定としてシール用突起部が圧縮変形され、シール用突起部のこの圧縮変形に伴う圧力で密封が行われることを特徴とするものがある(特許文献1参照)。
特公平6−33098号公報
しかし、前記キャップでは、前記スカートの下部に破断可能なブリッジを介してタンパーエビデンスバンドを連結し、ピルファープルーフキャップとして用いた場合、僅かな角度の開栓操作によりブリッジの切断に先立って密封解除が行われてしまい、タンパーエビデンス性の点(若しくは未開封証明機能の点)で不十分となるおそれがある。
また、上記キャップに限らず、従来のワンピース構造のキャップでは一般的に、密封性と開栓性能(開け易さ)の両立は困難であり、開栓に伴って密封部分も回動するので、ブリッジが切断されるまでに内容物がリークし易く、リークしないように密封部分の嵌合を強めると開けにくくなって非実用的となるという問題があった。
さらに、従来のワンピース構造のキャップでは、ブリッジの一部のみが切断された状態になるとリークし易くなる。すなわち、開栓操作に伴って、ブリッジが全て切断された状態となる前に、一部のブリッジのみが切断され、若しくは伸びるとともに、他部のブリッジは元のままである状態を経るのであり、この状態のキャップは斜めになり易く、キャップが斜めになるとリークし易いという問題がある。
本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、優れたタンパーエビデンス性能が得られるとともに、密封性と開栓性能の両立と、ブリッジ切断前における容器内容物のリーク防止の確実化とを図ることができる合成樹脂製キャップを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る合成樹脂製キャップは、天壁と、この天壁の外周部から垂下し容器口部の雄ねじに螺合する雌ねじを有するスカート壁と、このスカート壁の下部に破断可能なブリッジを介して連結されたタンパーエビデンスバンドとを備え、前記天壁の内面には、前記容器口部の内周面に密着する環状の中足と、前記容器口部の先端面に密着する環状突起と、前記容器口部の外周面に密着する環状の外足とを一体的に形成してあり、前記中足は、基端から中間部に向かって横断面の厚みが減少し、中間部の横断面の厚みは上下にわたって一定であり、中間部から先端に向かって横断面の厚みが減少するとともに、前記中間部の内周面と外周面は、縦断面が同じ曲率で径内方向に凸の円弧状である曲面としてあり、また、前記中足の先端部の外周面には容器口部をガイドするガイド面を設けてあり、このガイド面の上端が、中足を容器口部に挿入すると径内方向に0.1〜0.6mm移動するように前記中間部を径外方向に傾斜させて設けるとともに、
前記外足の先端部の内周面に前記容器口部をガイドするガイド面を設けてあり、このガイド面の上端が、外足内に容器口部を挿入すると径外方向に移動するように外足を構成してあり、さらに、
前記天壁内面において、前記外足に対してその外周側に連なる部分が内周側に連なる部分よりも下方に位置していることを特徴としている(請求項1)。
また、上記合成樹脂製キャップにおいて、前記外足のガイド面の上端が、外足内に容器口部を挿入すると径外方向に0.05〜0.5mm移動するように外足を構成してあってもよい(請求項2)。
また、上記合成樹脂製キャップにおいて、前記タンパーエビデンスバンドの下部から内向き上方に向かって延びる係止片をタンパーエビデンスバンドに連設してあるとともに、前記容器口部における前記雄ねじの下側に、容器口部に対する装着時に前記係止片が弾性変形して乗り越え装着後は弾性復帰した係止片が係止するストッパを設けてあり、前記装着後未開封状態において、前記係止片の上端からその直上に位置するストッパの下面部分までの鉛直方向の距離が0.05〜0.4mmとなるように構成してあってもよい(請求項3)。
また、上記合成樹脂製キャップにおいて、前記容器口部の雄ねじに前記スカート壁の雌ねじが螺着した状態において、前記雄ねじの外周面から前記スカート壁の内周面までの距離が0.01〜0.1mmとなるように構成してあってもよい(請求項4)。
請求項1〜4に係る発明では、優れたタンパーエビデンス性能が得られるとともに、密封性と開栓性能の両立と、ブリッジ切断前における容器内容物のリーク防止の確実化とを図ることができる合成樹脂製キャップが得られる。
すなわち、従来のキャップでは、キャップの開栓時には天壁やスカート壁のみでなく、中足における容器口部に接触する部分(密封部)も同様に回転し、その開栓操作が完了するまでの間に容器口部が円形状から楕円形状等の歪な形状に弾性変形することがある。そして、このような変形が生じると、中足と容器口部との間に隙間が形成され、これがリークの原因となる。しかし、請求項1に係る発明のキャップでは、構造的に撓み易い中足が容器口部の変形に追従し易くなっているので、中足と容器口部との間に隙間が形成され難く、よって、中足が容器口部から完全に抜けきるまでリークが生じ難い。
また、従来のキャップでは、キャップの最初の開栓時に、ブリッジの一部のみが切断ないし伸長した状態となったときに、元のまま残ったブリッジがスカート壁をバンドにつなぎ止める働きをする結果、キャップが傾斜し易くなる不安定な状態になる。しかし、請求項1に係る発明のキャップでは、中足を上記のように湾曲させたことにより、中足が容器口部内面の全周にわたって略一定の力で当接するので、キャップは傾斜し難く、略水平な状態(天壁とバンドとが略平行な状態)を保ったまま螺脱される。
その上、請求項1に係る発明では、中足を上記のような形状に湾曲させて構造的に撓み易くしたことにより、容器口部に対するキャップの螺着時に、中足はガイド面により容器口部をガイドしつつ容器口部を回避するように確実に変形するので、その閉栓性能が良好に発揮され、また、中足の中間部を径外方向に大きく傾斜させて中足の密封部の容器口部に対する嵌合を強める(中足と外足とによる容器口部の頬張り力を大とする)ことができるので、これにより十分な密封性も得られる。
請求項1または2に係る発明では、容器口部に対する外足の嵌合を一層強める(中足と外足とによる容器口部の頬張り力をより大とする)ことができるので、密封性の向上を図ることができる。
さらに、請求項1に係る発明では、天壁内面に上述のような高低差を設けて外足が径外方向に変形し難くしてあるので、これによって密封性の向上を図ることができる。
請求項3に係る発明では、ストッパから係止片までの距離を小さくする(0.05〜0.4mmとする)ので、開封(最初の開栓)のために行われる容器口部からのキャップの螺脱作業を開始してから間もなく、ストッパに対して係止片が当接することになる。したがって、タンパーエビデンスバンドが早く切れ、ブリッジが切断されてからリークが発生するまでのキャップの回転量を増やすことができるため、タンパーエビデンス性能を向上させることができる。
請求項4に係る発明では、容器口部の雄ねじとスカート壁の雌ねじの遊びを小さくする(0.01〜0.1mmとする)ことにより、キャップが傾斜してしまう可能性が極めて低くなり、キャップが傾斜したとしてもその傾斜角度が大きくなることもないので、キャップの開封時においてタンパーエビデンスバンドが切断されるまでの間におけるキャップの振れ(特に水平方向の振れ)や傾斜をしっかりと抑えることができる。
(A)及び(B)は本発明の一実施の形態に係るキャップ及びこれを装着する容器の要部の構成を概略的に示す斜視図である。 前記キャップの構成を概略的に示す部分透視側面図である。 前記容器に装着した状態の前記キャップの左半分の構成を概略的に示す縦断面図である。 前記キャップの要部の構成を概略的に示す部分拡大縦断面図である。
1 キャップ
2 容器口部
3 天壁
4 スカート壁
6 雌ねじ
7 雄ねじ
9 ブリッジ
10 タンパーエビデンスバンド
11 係止片
14 中足
15 環状突起
16 外足
17 基端部
18 中間部
19 先端部
20 内周面
21 外周面
22 ガイド面
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。ここで、図1(A)及び(B)は本発明の一実施の形態に係る合成樹脂製キャップ(以下、単に「キャップ」という)1及びこれを装着する容器の要部の構成を概略的に示す斜視図、図2は前記キャップ1の構成を概略的に示す部分透視側面図、図3は前記容器に装着した状態の前記キャップ1の左半分の構成を概略的に示す縦断面図、図4は前記キャップ1の要部の構成を概略的に示す部分拡大縦断面図である。
この実施の形態に係るキャップ1は、これとは別個に製造される容器(例えばペットボトル)の口部2(図1(B)参照)に装着されるもので、インジェクション成形またはコンプレッション成形により成形してある。
また、キャップ1の素材は、柔軟性に優れるとともに摩擦抵抗が小さい合成樹脂として例えば高密度ポリエチレン(HDPE)若しくはポリプロピレン(PP)からなるベース樹脂を採用している。
そして、キャップ1は、図1(A)及び図2に示すように、平面視において円形状の天壁3と、この天壁3の外周部から垂下するスカート壁4とを備えている。ここで、スカート壁4の外周面にはローレット溝5を、内周面には雌ねじ6(図2参照)を設けてあり、この雌ねじ6は前記容器口部2の雄ねじ7に螺合する。尚、雌ねじ6、雄ねじ7のそれぞれ適宜の位置(両者6,7の螺着、螺脱操作に支障を来すことのない位置)には縦断溝8を設けてある。
ここで、本実施形態では、図3に示すように、前記容器口部2の雄ねじ7に前記スカート壁4の雌ねじ6が螺着した状態において、前記雄ねじ7の外周面7aから前記スカート壁4の内周面4aまでの距離(遊び)d1が小さくなるように構成してある。なお、上記距離d1は、0.01〜0.1mmが好ましく、0.03〜0.07mmが特に好ましい。
また、スカート壁4の下部には、図1(A)及び図2に示すように、周方向に所定間隔をおいて設けた破断可能な複数のブリッジ9(図2参照)を介してタンパーエビデンスバンド(以下、単に「バンド」という)10を連設してあり、このバンド10の内側には、図2に示すように、バンド10の下部から内向き上方に向かって延びる複数の係止片11を設けてある。
これに対して、容器口部2には、図1(B)に示すように、容器口部2に対するキャップ1の装着時に前記バンド10が乗り越え、かつその後はバンド10の係止片11が係止してバンド10の抜けを防止するストッパ12と、このストッパ12の下方に位置し、ストッパ12を乗り越えたバンド10をストッパ12とで保持するフランジ13とを設けてある。
一方、前記天壁3の内面(下面)には、図2及び図4に示すように、前記容器口部2の内周面2a(図1(B)参照)に密着可能な環状の中足14と、容器口部2の先端面2b(図1(B)参照)に密着可能な環状突起15と、容器口部2の外周面2c(図1(B)参照)に密着可能な環状の外足16とを一体的に形成してある。
そして、本実施形態では、前記容器口部2に対してキャップ1を装着するために、キャップ1の雌ねじ6(図2参照)を容器口部2の雄ねじ7(図1(B)参照)に螺合させた上で、キャップ1に図1(A)の矢印T方向の回転力を加える。この際、キャップ1は図1(A)において下向きに螺進し、やがてバンド10の各係止片11(図2参照)は、容器口部2の雄ねじ7の下方のストッパ12(図1(B)参照)に当接し、ストッパ12により拡径方向に弾性変形するようにガイドされることによりストッパ12を乗り越え、その後、係止片11は初期の状態に弾性復帰する。以上により、キャップ1の装着は完了する。
この装着状態においては、図3に示すように、キャップ1の中足14は容器口部2の内周面2aに密着し、キャップ1の環状突起15は容器口部2の先端面2bに密着し、キャップ1の外足16は容器口部2の外周面2cに密着する。尚、図3では、容器口部2に未装着時のキャップ1における中足14を二点鎖線で示すとともに外足16を破線で示し、容器口部2に装着した状態のキャップ1における中足14及び外足16をそれぞれ実線で示してある。
また、この装着(未開封)状態では、図3に示すように、各係止片11の上端11aからその直上に位置するストッパ12の下面部分12aまでの鉛直方向d2の距離が小さくなるように構成してある。尚、この構成は、例えば容器口部2の先端面2bに当接するキャップ1の環状突起15の鉛直方向の長さを調整することにより容易に得られる。ここで、上記距離d2は、0.05〜0.4mmが好ましく、0.1〜0.3mmが特に好ましい。
そして、容器口部2に装着したキャップ1に対して図1(A)の矢印L方向の回転力を加えることにより開栓することができ、このとき、容器口部2のストッパ12に係止する係止片11を有するバンド10は容器口部2に残留し、キャップ1においてバンド10を除く部位のみが前記矢印L方向の回転力により容器口部2から螺脱する。したがって、最初の開栓時に前記バンド10とスカート壁4をつなぐブリッジ9が全て破断することになる。
ここで、前記中足14は、図4に示すように、上から順に、基端部17と、中間部18と、先端部19とを備え、基端17aから中間部18に向かって横断面の厚みが減少し、中間部18の横断面の厚みは上下にわたって一定であり、中間部18から先端19aに向かって横断面の厚みが減少するように構成してある。
また、中間部18の内周面20と外周面21は、図4に示すように、キャップ1を容器口部2に装着していない状態で、縦断面が同じ曲率で径内方向(図4では右側)に凸の円弧状である曲面となるように構成してある。すなわち、図4に示すように、内周面20と外周面21の縦断面は、ある点P1,P2を中心とする径R1,R2が同一の円弧となり、点P1,P2はともにキャップ1のスカート壁4の側方(外方)に位置する。
さらに、中足14の先端部19の外周面には、図4に示すように、キャップ1を容器口部2に装着する際に容器口部2をガイドするガイド面22となるテーパ面を設けてあり、このガイド面22の上端(前記外周面21とガイド面22の境界)が、中足14を容器口部2に挿入すると径内方向に0.1〜0.6mm(より好ましくは0.2〜0.5mm)移動するように前記中間部18を径外方向(図4において左向き)に傾斜させて設けてある。
ここで、本実施形態では、自然状態(図4に示す状態)における中足14の外径は最大となる部位(前記ガイド面22の上端)で22mm以上であり、容器口部2の内周面の径(内径)は21.74mmである。
また、前記容器口部2が一般的なペットボトル口部形状をしている場合、シール長さは2.2〜2.8mm、中足の中間部18の径R1,R2は6〜15mm、容器との嵌合代は0.2〜0.8mmとすることが望ましい。
一方、前記外足16は、図4に示すように、上から順に、基端部23と、先端部24とを備え、先端部24の内周面に前記容器口部2をガイドするガイド面25を設けてあり、このガイド面25の上端が、外足16内に容器口部2を挿入すると径外方向に0.05〜0.5mm(より好ましくは0.1〜0.3mm)移動するように外足16を構成してある。尚、この構成は、例えば外足16の水平方向における肉厚を内周側に大きくすることにより容易に得られる。
また、図4に示すように、前記天壁3の内面(下面)において、前記外足16に対してその外周側に連なる部分26が内周側に連なる部分27よりも距離d3だけ下方に位置しており、距離d3は、例えば0.1〜1.0mm(より好ましくは0.1〜0.5mm)である。そして、この構成により、外足16が径外方向に弾性変形し難くなっている。
前記キャップ1はその水はけが良好であり、成形後のキャップ1を洗浄液によって殺菌洗浄し、無菌水によって洗い流した際に洗浄液等がキャップ1内に残留したままになることがないので、内容物がアセプティック充填される容器に用いて好適である。しかし、アセプティック充填されない容器に用いてもよいことは勿論である。
前述のように構成したキャップ1では、閉栓したときに容器口部2の内側に接触する中足14を上記のように湾曲させたことにより、中足14が構造的に撓み易くなっており、その結果、内容物のリーク防止性能が向上する。すなわち、従来のキャップでは、キャップ1の開栓時には天壁3やスカート壁4のみでなく、中足14における容器口部2に接触する部分(密封部)も同様に回転し、その開栓操作が完了するまでの間に容器口部2が円形状から楕円形状等の歪な形状に弾性変形することがある。そして、このような変形が生じると、中足と容器口部との間に隙間が形成され、これがリークの原因となる。しかし、本キャップ1では、構造的に撓み易い中足14が容器口部2の変形に追従し易くなっているので、中足14と容器口部2との間に隙間が形成され難く、よって、中足14が容器口部2から完全に抜けきるまでリークが生じ難い。
また、キャップ1の最初の開栓時にブリッジ9が全て切断されることは上述したとおりであり、その前にブリッジ9の一部のみが切断ないし伸長した状態となったときに、元のまま残ったブリッジ9がスカート壁4をバンド10につなぎ止める働きをする結果、キャップ1が傾斜し易くなる不安定な状態になる。しかし、本キャップ1では、中足14を上記のように湾曲させたことにより、中足14が容器口部2内面の全周にわたって略一定の力で当接するので、キャップ1は傾斜し難く、略水平な状態(天壁3とバンド10とが略平行な状態)を保ったまま螺脱される。
さらに、本キャップ1では、中足14を上記のような形状に湾曲させて構造的に撓み易くしたことにより、容器口部2に対するキャップ1の螺着時に、中足14はガイド面22により容器口部2をガイドしつつ容器口部2を回避するように確実に変形するので、その閉栓性能が良好に発揮され、また、中足14の中間部18を径外方向に大きく傾斜させて中足14の密封部の容器口部2に対する嵌合を強める(中足14と外足16とによる容器口部2の頬張り力を大とする)ことができるので、これにより十分な密封性も得られる。
加えて、本キャップ1では、外足16内に容器口部2を挿入すると外足16のガイド面25の上端が径外方向に移動し、その反作用として容器口部2に対して内周側に押す力が働くので、容器口部2に対する外足16の嵌合を一層強める(中足14と外足16とによる容器口部2の頬張り力をより大とする)ことができ、密封性の向上を図ることができる。
その上、本キャップ1では、天壁3内面に上述のような高低差を設けて外足16が径外方向に弾性変形し難くしてあるので、これによっても密封性が飛躍的に高まることになる。
また、本キャップ1では、ストッパ12から係止片11までの距離が小さいので、開封のための容器口部2からのキャップ1の螺脱作業を開始してから間もなく、ストッパ12に対して係止片11が当接することになる。したがって、バンド10が早く切れ、ブリッジ9が切断されてからリークが発生するまでのキャップ1の回転量を増やすことができるため、タンパーエビデンス性能を向上させることができる。
また、本キャップ1では、容器口部2の雄ねじ7とスカート壁4の雌ねじ6の遊びを小さくしてあることによっても、キャップ1が傾斜してしまう可能性が極めて低くなり、キャップ1が傾斜したとしてもその傾斜角度が大きくなることもないので、キャップ1の開封時においてバンド10が切断されるまでの間におけるキャップ1の振れ(特に水平方向の振れ)や傾斜をしっかりと抑えることができる。
そして、本キャップ1のタンパーエビデンス性能が優れていることは、下記(1)〜(4)の手順に従って行った試験により確認することができた。
(1)500ml用ペットボトル(以下、単に「ボトル」という)に水を常温充填し、このボトルにキャップを装着(キャッピング)してなるサンプルを用意する。(2)サンプルを20℃〜24℃下で24時間以上保存する(以下の工程でもサンプルを同じ温度下に置く)。(3)キャップを低速で回転させて開栓する。(4)開栓開始時からブリッジ切断時までのキャップの回転量(ブリッジ角度)と、開栓開始時からリーク時までのキャップの回転量(開栓角度)と、リーク時において切断されているブリッジの本数とを確認する。
上記試験において、タンパーエビデンス性能の良否は、上記手順(4)で確認する開栓角度、ブリッジの切断本数及びブリッジ角度を基準にして評価することができる。すなわち、原則として、タンパーエビデンス性能は、開栓の際のリークがブリッジの切断と同時かそれよりも後に生じることによって担保されるものであり、特に、リークの発生前に全ブリッジが切断されれば(上記手順(4)でリーク時において全ブリッジの切断が確認されれば)タンパーエビデンス性能が高いと評価することができる。
そして、現在市場に出回っている通常のキャップを備えたボトルについて上記試験を複数回行ったところ、リークの発生とブリッジ9の切断とがほぼ同時またはブリッジ9が全て切断される前にリークが発生することが多かった。しかし、本キャップ1を備えたボトルについて上記試験を複数回行ったところ、本キャップ1では毎回、ブリッジ9が全て切断された後にリークが発生したのであり、この結果から、本キャップ1が十分なタンパーエビデンス性能を有していることが明らかとなった。
本発明に係る合成樹脂製キャップは、構造的に撓み易い中足が容器口部の変形に追従し易くなっているので、中足と容器口部との間に隙間が形成され難く、よって中足が容器口部から完全に抜けきるまでリークが生じ難く、ピルファープルーフキャップに適用できる。

Claims (4)

  1. 天壁と、この天壁の外周部から垂下し容器口部の雄ねじに螺合する雌ねじを有するスカート壁と、このスカート壁の下部に破断可能なブリッジを介して連結されたタンパーエビデンスバンドとを備え、前記天壁の内面には、前記容器口部の内周面に密着する環状の中足と、前記容器口部の先端面に密着する環状突起と、前記容器口部の外周面に密着する環状の外足とを一体的に形成してあり、前記中足は、基端から中間部に向かって横断面の厚みが減少し、中間部の横断面の厚みは上下にわたって一定であり、中間部から先端に向かって横断面の厚みが減少するとともに、前記中間部の内周面と外周面は、縦断面が同じ曲率で径内方向に凸の円弧状である曲面としてあり、また、前記中足の先端部の外周面には容器口部をガイドするガイド面を設けてあり、このガイド面の上端が、中足を容器口部に挿入すると径内方向に0.1〜0.6mm移動するように前記中間部を径外方向に傾斜させて設けるとともに、
    前記外足の先端部の内周面に前記容器口部をガイドするガイド面を設けてあり、このガイド面の上端が、外足内に容器口部を挿入すると径外方向に移動するように外足を構成してあり、さらに、
    前記天壁内面において、前記外足に対してその外周側に連なる部分が内周側に連なる部分よりも下方に位置していることを特徴とする合成樹脂製キャップ。
  2. 前記外足のガイド面の上端が、外足内に容器口部を挿入すると径外方向に0.05〜0.5mm移動するように外足を構成してある請求項1に記載の合成樹脂製キャップ。
  3. 前記タンパーエビデンスバンドの下部から内向き上方に向かって延びる係止片をタンパーエビデンスバンドに連設してあるとともに、前記容器口部における前記雄ねじの下側に、容器口部に対する装着時に前記係止片が弾性変形して乗り越え装着後は弾性復帰した係止片が係止するストッパを設けてあり、前記装着後未開封状態において、前記係止片の上端からその直上に位置するストッパの下面部分までの鉛直方向の距離が0.05〜0.4mmとなるように構成してある請求項1または2に記載の合成樹脂製キャップ。
  4. 前記容器口部の雄ねじに前記スカート壁の雌ねじが螺着した状態において、前記雄ねじの外周面から前記スカート壁の内周面までの距離が0.01〜0.1mmとなるように構成してある請求項1〜3の何れかに記載の合成樹脂製キャップ。
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