JP6431565B2 - ライナ付キャップの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、飲料用等のキャップが螺着されるねじを有する容器を密封するライナ付キャップの製造方法に関する。

スチールやアルミニウム合金等からなる容器に装着されるキャップとして、金属製のキャップ本体と、そのキャップ本体の天面部内面に設けられたライナとを備えたものが知られており、キャップの閉止時に、このライナが容器の口部の頂部に当接し、内部を密封し得るようになされている。

このようなライナを備えるキャップ（ライナ付キャップ）においては、従来、キャップ本体の天面部内面に熱した樹脂球を落下させ、成形金型で型押成形することで、所定の形状のライナを形成するインシェルモールドタイプの金属キャップが主流であった。しかし、このようなライナ付キャップは、キャップ本体の天面部とライナとを接着させているので、開栓時に容器の口部とライナとが擦れ合ってトルクが非常に高くなり、開栓し難くなることが問題であった。

そこで、特許文献１のように、キャップ本体の天面部（天板部）近傍の側部に、内側に突出形成されたフック部（屈曲部）を設けて、シート状に成形したライナをキャップ本体に係止することが行われている。このキャップにおいては、ライナは天面部の内面（天面）に接着せずに、フック部と天面部の内面との間に配置されることにより、キャップ本体に取り付けられるようになっている。そして、特許文献１では、ライナは摺動層と軟質層とにより構成され、このライナは、キャップ本体に摺動層となるポリプロピレン等の硬質シートを挿入した後で、その硬質シート上に密封層としてエラストマー等の樹脂（軟質層）をモールド成形して形成することが記載されている。

特開２００８‐２１３０３９号公報

ところが、摺動層は硬質シートを円盤状に打抜いて成形するため、打抜き屑が発生し、材料の使用率が低く、ライナの製造コストを上げる要因となる。また、摺動層は、容器内部の飲料等と直接接触しないため、リサイクルすることも考えられるが、実際問題として難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ライナの材料使用率を高めることができ、容器開栓時のトルクを比較的低い状態で維持できるとともに、開栓前は良好に密封状態を維持することができるライナ付キャップの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、摺動層もキャップ本体内で成形するインシェルモールドにより形成することを考えた。また、摺動層を成形する金型は、通常は樹脂層の端面を形成する環状のガイドが摺動層よりも径が大きく形成されていることから、キャップ本体にフック部を形成すると、金型の環状のガイドをキャップ本体内部に挿入できず、摺動層の成形が困難になるという問題がある。
そこで、以下の解決手段とした。

本発明のライナ付キャップの製造方法は、天面部と該天面部の周縁から略垂下されてなる円筒部とを備えるキャップ本体と、前記天面部の内面に非接着状態で該内面と摺動可能な摺動層を備えるライナとを有し、容器の口部を密封可能なライナ付キャップを製造する方法であって、アルミニウム又はアルミニウム合金の板材をカップ状に打抜いてキャップ本体を成形するキャップ本体成形工程と、前記摺動層を該天面部内面に樹脂のモールド成形により形成する摺動層成形工程とを備え、前記キャップ本体成形工程において前記円筒部の前記天面部近傍に半径方向内方に向かって突出して前記摺動層を係止するフック部が形成され、前記摺動層成形工程において前記天面部内面に配置した溶融樹脂を前記円筒部の前記フック部先端により構成される内接円よりも外径が小さいパンチで押圧することにより前記摺動層が該内接円よりも拡径して成形されることを特徴とする。

フック部が形成された状態のキャップ本体の天面部内面に、フック部により構成される内接円よりも小径に形成されたパンチによって溶融樹脂を押し付けることにより、樹脂をパンチの押付面よりも拡径して流動させることとしており、摺動層の外径を金型により規制することなくフック部の内接円よりも大きく成形することができる。これにより、キャップ本体内部においてモールド成形により摺動層を形成する場合でも、天面部の内面の摺動層をフック部により支持した状態に設けることができる。したがって、開栓時のトルクを比較的低い状態で維持することができる。

本発明によれば、ライナの摺動層をモールド成形により成形することによりライナの材料使用率を高めることができるとともに、摺動層及び密封層をインシェルモールドのみで形成可能であるので、ライナ付キャップの生産性を飛躍的に向上させることができる。また、容器開栓時のトルクを比較的低い状態で維持できるとともに、開栓前は良好に密封状態を維持することができる。

本発明の実施形態のキャップ付ボトル缶のライナ付キャップを破断した要部側面図である。 図１に示すキャップ付ボトル缶の部分断面図である。 ボトル缶に巻き締める前のライナ付キャップを示す一部破断した側面図である。 図３に示すライナ付キャップのＡ矢視図（平面図）である。 図４を拡大した要部平面図である。 本実施形態においてライナ付キャップの製造工程を示す説明図である。 本発明のその他の実施形態のライナ付キャップを示す説明図である。 本発明のその他の実施形態のライナ付キャップを示す説明図である。 本発明のその他の実施形態のライナ付キャップを示す説明図である。 本発明のその他の実施形態のライナ付キャップを示す説明図である。

以下、本発明に係るライナ付キャップの製造方法及びライナ付キャップ並びにキャップ付容器の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
本実施形態のキャップ付容器は、図１及び図２に示すように、例えば３８ｍｍ口径のアルミニウム又はアルミニウム合金製（金属製）のボトル缶２（本発明でいう、容器）と、このボトル缶２の口部２１に装着されて密栓するピルファープルーフキャップ（ＰＰキャップとも称す。）となるライナ付キャップ３とからなる、キャップ付ボトル缶１とされる。

また、図１及び図２に示すライナ付キャップ３は、アルミニウム又はアルミニウム合金の板材をカップ状に成形したものをボトル缶２に装着しており、装着前のライナ付キャップ３は、図３及び図４に示すように、天面部４１と、その天面部４１の周縁から略垂下されてなる円筒部４２とを備えるキャップ本体４と、そのキャップ本体４の内面に設けたライナ５とを有する。

キャップ本体４を成形する板材は、内外面を塗装（内面：サイズニス＋トップコート、外面：サイズコート＋トップコート（ツヤニス））した塗装板を使用している。なお、内外面のトップコートには、必要に応じて各種滑材添加タイプを使用する。例えば、天面部４１の内面には、エポキシフェノール等の樹脂に滑材としてポリオレフィン系ワックス等が添加された塗料が焼付けられている。

ライナ５は、ボトル缶２のライナ付キャップ３による閉止時に口部２１に当接し、ボトル缶２の内部を密封し得るように形成されている。そして、ライナ５は、キャップ本体４の天面部４１の内面側に配置され、その天面部４１の内面と摺動する摺動層５１と、摺動層５１に直接又はバリア層等の中間層を介して積層され、摺動層５１よりも柔軟で外径の小さい密封層５２とから構成される多重構造とされている。
摺動層５１は、ポリプロピレン等により円盤状に形成されている。また、密封層５２は、摺動層５１よりも軟質のエラストマー樹脂等により形成され、シール機能を有するものである。この密封層５２は、図４に示すように、摺動層５１に対し同軸でかつ小径の円形に形成されている。また、密封層５２は、ボトル缶２の口部２１に密着する外周部５４が、中心部５５よりも厚く形成されている。

また、キャップ本体４の円筒部４２は、その下端面に周方向に断続的に形成されたスリット４３を介して上下に分割された筒上部４４と筒下部４５とを有し、隣接するスリット４３間に形成される複数のブリッジ４３ａによって筒上部４４と筒下部４５とを連結した形状とされている。

そして、図１に示すように、このライナ付キャップ３が装着されるボトル缶２の口部２１には、その下端部に半径方向外方に突出する膨出部２２が形成され、その上方にボトル側ねじ部２３、ボトル側ねじ部２３の上方に開口端部を丸めてなるカール部２４が形成されている。口部２１に被せられたライナ付キャップ３は、膨出部２２、ボトル側ねじ部２３、カール部２４の形状に沿うように、例えば、ネジローラー（図示略）で円筒部４２を内方に押圧することにより塑性変形される。これにより、キャップ側ねじ部４６が形成され、口部２１に装着されたライナ付キャップ３は、円筒部４２の下端部が膨出部２２の下面に係止され、ライナ５がカール部２４に圧接されて、ボトル缶２を密封状態としてキャップ付ボトル缶１とされる。

キャップ本体４の円筒部４２は、図３に示すように、筒上部４４の天面部４１近傍に、周方向に複数並べられたナール凹部１１と、開栓時に内圧を開放する開口部１２を有するとともにライナ５を係止する複数のフック部１３とが形成されている。
ナール凹部１１及びフック部１３は、円筒部４２の外周面において凹形状をなしており、これらが間隔をあけて配置されることにより円筒部４２の外周面に凹凸表面が形成され、開栓時にライナ付キャップ３を把持する指との間の摩擦抵抗を増大させることができる。これにより、手を滑らせることなく把持することが可能となり、容易に開栓することができる。

フック部１３は、円筒部４２の周方向に沿って形成した切り込みの下方部分を半径方向内方に押し込むことによって形成されており、図４及び図５に示すように、半径方向内方に山形（Ｖ字状）に突出形成されている。そして、切り込みが開くことにより、開口部１２が形成されている。
また、フック部１３の上端面１５は、図３に示すように、少なくともライナ５を構成する摺動層５１の厚さ分だけ天面部４１の内面から離れた位置に形成されている。そして、各フック部１３により構成される内接円Ｃ（図４）は、ライナ５の摺動層５１の外径より小さく設定されており、この摺動層５１がフック部１３の上端面１５と天面部４１の内面との間に配置されることにより、ライナ５がフック部１３により支持され、キャップ本体４に取り付けられる。
なお、開口部１２は、ライナ付キャップ３がブリッジ４３ａを破断しつつ回転操作された際、ボトル缶２の内部のガスを外部に放出するためのベントホールとして機能する。また、ライナ５の厚みやライナ５を構成する摺動層５１の外径、密封層５２の外径等は、キャップ本体４の寸法に応じて決定される。

次に、本実施形態のライナ付キャップ３の製造方法を、図６を参照して説明する。
（塗装工程）
まず、キャップ本体４を形成する板材４０の内外面を塗装する。通常、キャップ本体４の内面側とされる表面にサイズコート及びトップコートを施し、外面側とされる表面にサイズコートを必要に応じて印刷し、次にトップコート（ツヤニス）を塗布する。これらの厚さは、一般に１〜１０μｍであり、各々は１５０〜２００℃で８〜１２分間焼付け乾燥される。

（キャップ本体成形工程）
そして、この塗装された板材４０に、潤滑剤を塗布してプレスでカップ状に打ち抜くことによりキャップ本体４の天面部４１と円筒部４２とを形成する。また、円筒部４２の周方向に沿って切り込みを形成し、その切り込みの下方部分を半径方向内方に押し込むことによって切り込みを開き、半径方向内方に山形（Ｖ字状）に突出させたフック部１３を複数形成する。この際、切り込みが開くことにより、開口部１２が形成される。
なお、フック部１３及び開口部１２を形成する際に、ナール凹部１１及びブリッジ４３ａ等の加工も施される。

（接着防止措置工程）
次に、天面部４１の内面に接着防止措置を施す。接着防止措置は、例えば、不揮発性有機液体（グリセリン又はシリコーンオイル等）を塗布したり、レーザー照射により板材４０の塗装面を変質させてマスキングを形成したりすることにより行われる。また、塗装工程において、板材４０の塗装面にマスキング用インキ（ラッカー）を塗布することにより予め接着防止措置を施しておくことも可能である。

（摺動層成形工程）
そして、接着防止措置が施されたキャップ本体４に、樹脂のモールド成形により摺動層５１を形成する（インシェルモールド）。摺動層５１の成形は、キャップ本体４を開口端部が上向きとなるように載置した状態で行われる。
まず、天面部４１の内面側中央に押出機から押し出され溶融したポリエチレン等の硬質樹脂の一定量を供給（滴下）し、天面部４１の内面に配置された溶融樹脂Ｒ１を直ちに冷却された金型Ｍ１のパンチＰ１で押圧して摺動層５１を成形する。

パンチＰ１は、キャップ本体４の円筒部４２内に挿入されるガイドＧ１により、押圧方向への移動が案内されるように設けられ、その外径が円筒部４２の各フック部１３先端により構成される内接円Ｃよりも小さく設けられており、パンチＰ１の押圧面はフック部１３を越えて天面部４１に押し付けられる。そして、天面部４１の内面側中央に供給された溶融樹脂Ｒ１は、パンチＰ１の押付面で押圧されることによって放射状に拡がり、フック部１３の内接円Ｃよりも拡径して成形された円板状の摺動層５１が形成される。
なお、摺動層５１の周縁部は、円筒部４２の内側面に接触しない程度に成形することが好ましい。
また、天面部４１の内面には、接着防止措置が施されていることから、摺動層５１は、非接着状態のままでキャップ本体４内部に成形される。そして、摺動層５１の周縁部は、フック部１３の内接円Ｃよりも拡径して設けられることから、摺動層５１の周縁部がフック部１３により支持されてキャップ本体４から抜けることなく、天面部４１の内面に非接着状態に設けられる。

（密封層成形工程）
そして、密封層５２は、キャップ本体４内に摺動層５１が形成された状態で、モールド成形用の金型Ｍ２をキャップ本体４内に挿入し、エラストマー樹脂等を樹脂成形することにより形成される。
モールド成形用の金型Ｍ２は、ガイドＧ２と、そのガイドＧ２内に進退可能に設けられるパンチＰ２とで構成され、ガイドＧ２の内周面とパンチＰ２の押付面とにより密封層５２が成形されるようになっている。ガイドＧ２の外径はフック部１３の内接円Ｃ（図４参照）よりも小さく設定されており、フック部１３の先端が、金型Ｍ２（ガイドＧ２）を挿入する際の金型Ｍ２の案内の役割を果たすことにより、金型Ｍ２のセンタリング（位置決め）が行われる。

そして、密封層５２は、押出機から押し出され溶融したエラストマー等の軟質樹脂の一定量を、キャップ本体４に支持される摺動層５１の中央に供給（滴下）し、摺動層５１の表面に配置された溶融樹脂Ｒ２を直ちに冷却されたパンチＰ２で押圧することにより成形され、これにより、摺動層５１と密封層５２とからなるライナ５が形成される。
この際、密封層５２は、ガイドＧ２の内周面とパンチＰ２の押付面とにより囲まれた空間内に溶融樹脂Ｒ２が充填されることにより成形され、摺動層５１に対し同軸でかつ小径の円形に形成されるとともに、ボトル缶２の口部２１に密着する外周部５４が、中心部５５よりも厚く形成される。

なお、摺動層５１と密封層５２とは、材料を選択することにより成形時に完全に接着するが、接着が弱い場合は、摺動層５１を成形した後で、摺動層５１の表面にコロナ放電処理、グロー放電処理、プラズマ処理、アンカーコート処理、接着剤塗布等の表面処理工程を加えてもよい。

そして、上記のライナ付キャップ３をボトル缶２の口部２１に被せた状態でキャッピング加工を施すことにより、ライナ付キャップ３が口部２１に巻締められた状態で被着され、本実施形態のキャップ付ボトル缶１が形成される。
ライナ付キャップ３のキャッピング加工は、プレッシャーブロック、ネジローラー、スカートローラー等からなるキャッピング装置を用いて行われる。すなわち、口部２１に被せたキャップ本体４の天面部４１を、図２に二点鎖線で示すように、プレッシャーブロックＰでボトル缶２の底部の方向に押圧し、この状態でプレッシャーブロックＰによる絞り加工を行うことでライナ付キャップ３の肩部に段差部４８を形成する。

さらに、この状態でネジローラー（図示略）によりキャップ側ねじ部４６を形成し、スカートローラー（図示略）で口部２１の膨出部２２にピルファープルーフ部４７を巻きつけることで、キャッピング加工が行われる。この場合、ライナ付キャップ３（キャップ本体４）が被着されるボトル缶２の口部２１には、ボトル側ねじ部２３及び膨出部２２が形成されており、ここに被せられたライナ付キャップ３は、ボトル側ねじ部２３、膨出部２２等の形状に沿うようにキャップ側ねじ部４６及びピルファープルーフ部４７が塑性変形される。これによって、ライナ付キャップ３がボトル缶２の口部２１に装着され、ボトル缶２が密封状態とされる。この際、キャップ本体４の天面部４１の内側には、上述したようにライナ５が配置されており、そのライナ５によってボトル缶２の開口部がシールされている。

このように構成されたキャップ付ボトル缶１において、ライナ付キャップ３を開栓するために回転させると、キャップ側ねじ部４６が形成された筒上部４４がボトル缶２のボトル側ねじ部２３に沿って上方に持ち上がりながら回転する。一方、ピルファープルーフ部４７が形成された筒下部４５はボトル缶２の膨出部２２に係止され、筒上部４４と一体に持ち上がらずに回転する。
この際、上方向に引っ張る力と、周方向に引っ張る力（摩擦力）とを加えられた各ブリッジ４３ａが単独に順次破断していく。そして、各ブリッジ４３ａが破断した際に、ライナ付キャップ３の筒上部４４と筒下部４５とが分断される。その後、筒上部４４を口部２１のボトル側ねじ部２３に対してさらに回転させることにより、ボトル缶２からライナ付キャップ３の筒上部４４が外れて開栓させることができる。一方、ライナ付キャップ３の筒下部４５は、リング状のピルファープルーフ部４７としてボトル缶２に残される。

本発明のライナ付キャップ３においては、フック部１３が形成された状態のキャップ本体４の天面部４１の内面に、各フック部１３により構成される内接円Ｃよりも小径に形成されたパンチＰ１によって溶融樹脂Ｒ１を押圧することにより、その溶融樹脂Ｒ１をパンチＰ１の押付面よりも拡径して流動させることとしており、摺動層５１の外径を金型により規制することなく各フック部１３の内接円Ｃよりも大きく成形することができる。これにより、キャップ本体４の内部においてモールド成形により摺動層５１を形成する場合においても、天面部４１の内面に非接着状態の摺動層５１をフック部１３により支持した状態に設けることができる。したがって、開栓時のトルクを比較的低い状態で維持することができる。

一方で、密封層５２は、パンチＰ２による押圧時においてガイドＧ２により周縁部が拘束された状態で成形されることから、ボトル缶２の口部２１に密着する外周部５４の厚みを一定の厚みで形成することができ、高いシール性を確保することができる。また、密封層５２の外周部５４の厚みを他の部分（中心部５５）よりも厚く形成しており、高いシール性を得ることができるとともに、口部２１に接する部分以外は薄く形成することができるので、材料使用料を低減でき、さらに低コスト化を図ることができる。

また、キャップ本体４の内部で摺動層５１及び密封層５２の両方を成形することによりライナ５を形成することができ、硬質シートを打抜いて成形する場合のように打抜き屑が発生しないので、材料使用率を高めることができる。そして、摺動層５１及び密封層５２を有するライナ５を、インシェルモールドのみで形成可能なので、ライナ打抜き工程及びライナ嵌め込み工程を無くすことができ、飛躍的に生産性を向上させることができる。

また、上記実施形態においては、キャップ本体４に円板状の摺動層５１を成形し、その摺動層５１の表面（平坦面）に密封層５２を成形することによりライナ５を構成していたが、図７に示すライナ付キャップ３Ａのように、摺動層５１Ａの表面Ｓに中心部から周縁部に向けて下り勾配となる放射状の勾配を設ける構成とすることもできる。
摺動層５１Ａの表面Ｓの放射状の勾配により、密封層５２Ａの成形時において中心部から周縁部にかけて溶融樹脂の流動性を向上させることができるので、密封層５２Ａの周辺部のライナ欠けや厚みのばらつきが生じることが防止できる。なお、摺動層５１Ａの放射状の勾配を有する表面形状は、パンチの押付面により摺動層５１Ａの成形時に形成することができる。

また、図８に示すライナ付キャップ３Ｂのように、摺動層５１Ｂの表面中央に、窪み５７を設けることで、密封層５２Ｂの成形時に、溶融樹脂Ｒ２のセンタリングが容易に行え、また溶融樹脂Ｒ２を中心部から周縁部にかけて均等に流すことができる。これにより、ライナ欠けや厚みのばらつきが生じることを防止することができる。
さらに、図９に示すライナ付キャップ３Ｃのように、摺動層５１Ｃの表面に、中心部から周縁部に向けて下り勾配となる放射状の勾配を設けるとともに、中央に窪み５７を設ける構成としてもよい。この場合には、密封層５２Ｃの成形時に、溶融樹脂Ｒ２のセンタリングを容易に行えるとともに、摺動層５１Ｃの表面Ｓの放射状の勾配により溶融樹脂Ｒ２の流動性を向上させることができる。
また、上記実施形態において、フック部１３は、図２及び図３に示すように、円筒部４２の周方向に沿って形成した切り込みの下方部分を半径方向内方に押し込むことによって形成したが、図１０に示すライナ付キャップ３Ｄのように、フック部１３は、切り込みの天面部４１側を半径方向内方に押し込むことによって形成することもできる。この場合、摺動層５１が開栓時に内圧を開放する開口部１２を塞ぐことを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、キャップ付ボトル缶及びボトル缶に装着されるライナ付キャップについて説明を行ったが、本発明でいうキャップ付容器の容器は、ボトル缶に限定されるものではなく、ボトル缶の他、ガラスビンやＰＥＴボトル等の容器も含まれる。

１ キャップ付ボトル缶（キャップ付容器）
２ ボトル缶（容器）
３，３Ａ〜３Ｄ ライナ付キャップ
４ キャップ本体
５，５Ａ〜５Ｃ ライナ
１１ ナール凹部
１２ 開口部
１３ フック部
２１ 口部
２２ 膨出部
２３ ボトル側ねじ部
２４ カール部
４１ 天面部
４２ 円筒部
４３ スリット
４３ａ ブリッジ
４４ 筒上部
４５ 筒下部
４６ キャップ側ねじ部
４７ ピルファープルーフ部
４８ 段差部
５１，５１Ａ〜５１Ｃ 摺動層
５２，５２Ａ〜５２Ｃ 密封層
５４ 外周部
５５ 中心部
５７ 窪み

Claims (1)

1. 天面部と該天面部の周縁から略垂下されてなる円筒部とを備えるキャップ本体と、前記天面部の内面に非接着状態で該内面と摺動可能な摺動層を備えるライナとを有し、容器の口部を密封可能なライナ付キャップを製造する方法であって、アルミニウム又はアルミニウム合金の板材をカップ状に打抜いてキャップ本体を成形するキャップ本体成形工程と、前記摺動層を該天面部内面に樹脂のモールド成形により形成する摺動層成形工程とを備え、前記キャップ本体成形工程において前記円筒部の前記天面部近傍に半径方向内方に向かって突出して前記摺動層を係止するフック部が形成され、前記摺動層成形工程において前記天面部内面に配置した溶融樹脂を前記円筒部の前記フック部先端により構成される内接円よりも外径が小さいパンチで押圧することにより前記摺動層が該内接円よりも拡径して成形されることを特徴とするライナ付キャップの製造方法。

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