JP6626622B2 - 金属製キャップとその製造方法 - Google Patents
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Description
キャップ本体の天面壁の内面には、ポリプロピレンなど合成樹脂から成形されたライナーが配設されている。
このような、金属製キャップは、容器に内容物を充填した後に口頸部に金属製キャップを被嵌し、ライナーを口頸部に押圧させて口頸部を密封した状態で、口頸部の雄螺条に沿ってスカート壁の主部に雌螺条を形成すると共にスカート壁の下端部を半径方向内側に変形せしめて環状あご部に係止させ、かくして口頸部に金属製キャップを装着し、口頸部を密封する。
特許文献1によると、金属製キャップのキャップ本体の天面壁の内面に、金属製の円形薄板状の補強部材を設け、補強部材の片面側に合成樹脂製のライナーを型押成形し、天面壁側には、補強部材を天面壁に接着させることなく配設し、容器の口頸部にはライナーを接触させている。よって、合成樹脂製ライナーによって、口頸部の密閉性を維持させ、開封時においては、天面壁の内面と金属製補強板との間を非接着状態にしたことによって、天面壁との金属製補強板との接触面の摩擦力を軽減させて開封力の軽減を図っている。
特許文献2の金属製キャップについても同様に、硬質シートと軟質層からなるライナーをキャップ本体の内部に後から挿入しなければならず、成形作業以外のセット工程作業が加わっていった。
前記金属製キャップの前記転がり防止手段は、前記天面壁の内面中央部に形成されていることが好ましい。
前記金属製キャップの前記バリア層はポリプロピレン、前記密封層はエラトラマーで形成することができる。
前記金属製キャップの前記ライナー保持部の下端には、前記スカート壁の内方に突出し、前記ライナーを内周面で保持する保持突起を形成し、該保持突起の下方には、前記保持突起よりもキャップ本体の半径方向内側に突出させた内方突出部を形成することができる。
また、前記目的を達成するために、本発明の金属製キャップの成形方法は、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キャップ本体からなる金属製キャップに、ライナー形成用溶融樹脂をキャップ本体内に供給しての押圧型成形によりバリア層と密封層とを有する合成樹脂製ライナーを形成し、該合成樹脂製ライナーを前記スカート壁に設けたライナー保持部に保持させる金属製キャップの成形方法において、前記キャップ本体の内面に、該内面と前記バリア層とを非接着状態にするコーティング層を塗布する塗装工程と、前記コーティング層の内面に前記バリア層を一時的に係止する弱接着剤を塗布する塗装工程と、前記バリア層を形成する溶融樹脂を前記弱接着剤を介在させて前記天面壁に載置して前記バリア層を型成形する工程と、前記バリア層を型成形する工程の後に、前記密封層を形成する溶融樹脂を前記バリア層の表面に載置して前記密封層を型形成する工程と、を含む。
前記金属製キャップの成形方法は、前記ライナー保持部の下方に近接させて、前記ライナー保持部よりも内方に突出する内方突出部を設け、該内方突出部を形成する工程が前記
バリア層を型成形する工程と前記密封層を型成形する工程との間に含むことができる。
前記金属製キャップの成形方法は、前記ライナー保持部の下方に近接させて、前記ライナー保持部よりも内方に突出する内方突出部を設け、該内方突出部を形成する工程が前記密封層を型成形する工程の後に含むことができる。
前記金属製キャップの成形方法は、前記バリア層を型成形する工程では、前記バリア層を形成する溶融樹脂を前記保持部に充填させるよう型成形できる。
また、金属製薄板及び硬質シートに樹脂製ライナーを成形したものと比較して、コストを安くすることができ、一方、キャップ本体にライナーを接着させたものと比較して開栓トルクを小さくすることができる。
図1を参照して、本発明に係る金属製キャップについて説明する。金属製キャップ1は、キャップ本体2と、ライナー3を備えている。キャップ本体2は、円形の天面壁5と、天面壁5の周縁から垂下する円筒形スカート壁6とを有する。スカート壁6の下部には半径方向外側に幾分膨出させられた環状膨出部7が形成されている。環状膨出部7の軸方向中央部分には周方向に破断ライン8が形成されている。スカート壁6は破断ライン8よりも上方の主部9と破断ライン8よりも下方のタンパーエビデントバンド10とに区画されている。破断ライン8は、周方向に間隔をおいて周方向に延びる複数個のスリット11と、スリット11間に位置する破断可能な複数個の橋絡部12とから構成されている。
キャップ本体2の天面壁5の内表面は、コーティング層26が塗布されている(図2参照)。
金属製キャップ1が被せられる容器31は金属製容器であり、口頸部32の上端部には、半径方向外側に、かつほぼ円形断面に湾曲させたカール部34を形成し、口頸部32の下部には、下方側が半径方向内側へ湾曲する顎部33が形成され、顎部33にはタンパーエビデントバンド10の下端部が係止されている。
本実施形態では、バリア層20は、ポリプロピレンを主成分として形成され、密封層21はエラストマーを主成分として形成され、これらの二層は一体となって形成されている。
バリア層20の形状は、天面壁5に合わせて、全体が円形であって、中央側の薄い円板部22と外周側の外周突部23とによって形成されている。外周突部23は円環形状であって、キャップ本体2のライナー保持部14の内面形状に沿って、断面がほぼ円弧形状に形成され、下端部はバリア層20の内周側の面よりも下方に突出する。バリア層20の外径は、ライナー保持部14の最大外径よりも小さく、ライナー保持部14の下部の保持突起14a(図4参照)の内径よりも大きく形成されていることが重要である。
本発明のライナー3については、図3に示すライナー3の成形後、キャップ本体2の巻締め前では、天面壁5に非接着状態で配設されている。(具体的な製造方法については後述する)ライナー3が成形後に非接着状態となるのは、ライナー3の自然冷却による収縮によって、弱接着剤27から離脱し、ライナー保持部14との間に僅かな隙間が形成されるからである。
こうして、密封力の大きな口頸部32に対してライナー3が回転することなく、金属製キャップ1の開栓ができる。よって、ライナー3の密封力を大きくできる。
本実施形態における金属製キャップは各種表面処理鋼板やアルミニウム等の軽金属板等の従来公知の金属素材から成るものを好適に用いることができる。またこの金属素材にコーティング剤を施した樹脂被覆金属板を用いることもできる。
本実施形態では、図2に示すように金属板の内面に、少なくともバリア層20が形成される部位にコーティング層26が塗布され、更にその上に弱接着剤が塗布された状態の金属板を予め作成し、その後、キャップ形状に打ち抜きプレス成形することで図4に示す金属製キャップ1を得た。もちろん、キャップ本体2を成形した後にコーティング剤及び弱接着剤を施すこともできる。なお、コーティング剤は、エポキシフェノール、ポリエステル、ポリエステルフェノールアミドなどを主成分とする熱可塑性樹脂フィルム等が使用できる。
弱接着剤は、アルキッド系樹脂、石油系炭化水素、アルキルベンゼンなどの溶媒を用いることができ、これらの溶媒に対するポリプロピレンの接着成分を1〜18重量%、さらに好ましくは1〜10重量%を含有させたものを用いることができる。前記接着成分の粒径は6〜22μmであることが好適である。
図5を参照にして、ライナー3のバリア層を成形する第1成形工具41は、それぞれ金属製の中央パンチ42、中間押圧スリーブ43及び周縁スリーブ44を備えている。キャップ本体2は天面壁5を下に向けて配置される。また、キャップ本体2には、予めライナー保持部14、保持突起14a及び内方突出部16が形成されている。
有底円筒形の中央パンチ42は、中間押圧スリーブ43の内周面43aに軸方向に相対移動可能に嵌合される。円筒形の中間押圧スリーブ43は、周縁スリーブ44の内周面44aに設けられ、同じく円筒形の周縁スリーブ44はキャップ本体2の周壁に臨んで配設される。中間押圧スリーブ43は、周縁スリーブ44に対して軸方向に相対的に移動可能である。周縁スリーブ44の先端部44bの外周面は、先端側が小径となるテーパ面が形成され、ライナー保持部14の保持突起14a(図4参照)の内面と隙間なく当接する形状に形成されている。中央パンチ42及びスリーブ43,44の先端面は、天面壁5の内面と平行になるよう平坦に形成されている。
ライナー3のバリア層20を成形するには、キャップ本体2のコーティング層26の面上に弱接着剤27を塗布する。
弱接着剤27は、バリア層20の材料となるバリア材46が中央パンチ42によって押圧されるまでに、移動しないようにする役割を果たし、弱接着剤27を塗布する領域は、図5Aに示すとおり、中央から天面壁の半径R方向にR/2以上の領域となるようにする。これは、押圧成形前におけるキャップ本体2内面への溶融樹脂塊を落下させる領域から決定したものである。ただし、天面壁5の内面全体に塗布する必要はない。本実施形態では、弱接着剤27は、アルキッド系樹脂溶媒内にポリプロピレン接着成分1〜10%を含有する物を使用する。
そして、中間押圧スリーブ43及び周縁スリーブ44を降下させ、これらのスリーブ43,44の先端面が天面壁5との間にバリア層20の厚さ分だけ隙間ができるようにする。次いで、中央パンチ42を降下させ、バリア材46を圧縮成形する。バリア材46は、中央パンチ42が降下されるにしたがって、半径方向外側へ拡がり、中央パンチ42がス
リーブ43,44と同じ位置まで降下されると、バリア材46は天面壁5のライナー保持部14まで回り込み、周縁スリーブ44の外周側まで充填され、バリア層20の円板部22及び外周突部23が形成される。外周突部24の外周面はライナー保持部14の内周面に沿った形状に形成される。また、外周突部23の内周側には、円板部22から垂下する円環状の垂直面20aが形成される(図7参照)。
バリア層20の成形が終了すると、中央パンチ42、中間押圧スリーブ43及び周縁スリーブ44が上昇しキャップ本体2から離形させる。
ライナー3の密封層21を成形する第2成形工具51は、それぞれ金属製の中央パンチ52、中間押圧スリーブ53及び周縁スリーブ54を備えている。有底円筒形の中央パンチ52は、中間押圧スリーブ53の内周面53aに軸方向に相対移動可能に嵌合される。円筒形の中間押圧スリーブ53は、周縁スリーブ54の内周面54aに設けられ、同じく円筒形の周縁スリーブ54はキャップ本体2の周壁に臨んで配設される。中間押圧スリーブ53は、周縁スリーブ54に対して軸方向に相対的に移動でき、その先端部53bの形状は、密封層21の内外環状シール24,25間の内面を形成するよう、それに対応する形状に形成されている。周縁スリーブ54は、中間押圧スリーブ53に対して軸方向に相対移動可能に嵌合された内周面54aを備え、その先端部54bの外周面は、先端側が小径となるテーパ面が形成され、ライナー保持部14の保持突起14a(図4参照)の内面と隙間なく当接する形状に形成されている。
ライナー3の密封層21を成形するには、キャップ本体2の天面壁5上に成形されたバリア層20の面上の中央に密封材47を載置させる。密封材47は、主成分がエラトラマーである。
密封層21の成形時には、溶融された密封材47を天面壁5の中央に目がけてバリア層20上に載置させる。そして、中間押圧スリーブ53及び周縁スリーブ54を降下させる。これらのスリーブ53,54はバリア層20の面まで降下させ、周縁スリーブ54の先端部54bの外周面は、バリア層20の外周突部23の内周に当接している。
なお、バリア層20と密封層21は、接着剤なしに結合される。
こうして、バリア層20と密封層21の2層からなるライナー3が成形される。密封層21の成形が終了したら、中央パンチ52、中間押圧スリーブ53及び周縁スリーブ54を上昇させ、キャップ本体2から離形させる。
一般的に成形時においては、天面壁若しくは中栓(特許文献1参照)の薄板面に、成形後もライナーを継続させて付着させるため接着力が大きい。本実施形態では、成形時において、バリア層20を天面壁5にコーティング層26を介して付着させ、さらに成形後に接着剤が剥離する弱接着剤27を使用しており、接着を時間に対して限定的に行っている。
すなわち、コーティング層26は接着剤とは接着するが、バリア層20を形成するポリプロピレンとは接着しにくい材料で形成され、一方弱接着剤27もまた、接着力が通常のものよりも弱い材料を用いている。そして、ライナー3(特にバリア層20)が収縮すると、弱接着剤27の接着力に抗して、弱接着剤27がバリア層20から剥離する。すると、ライナー3と天面壁5との接着関係はなく、また、ライナー3は収縮しているので、天面壁5及びライナー保持部14との間に、物理的に僅かな隙間が形成される(図7参照)。
このような状態で、巻き締めが行われる。即ち、口頸部32に被せられた金属製キャップ1を、押圧具(図示せず)で口頸部32の上端に押さえ付けながら、押圧具で肩部13を変形させ、この状態で、キャップ本体2のスカート壁6に螺子形成用ローラ(図示せず)を押し付けながら且つ口頸部32のネジに沿って回転させていくことにより、スカート壁6の螺子形成領域に口頸部32に対応するネジを形成する。
同時に、キャップ本体2のタンパーエビデントバンド10の下端は、タンパーエビデント形成ローラが口頸部32の下側に押し付けられ、顎部33の下側に沿って変形する。
巻き締め後の金属製キャップ1は、上述したように、押圧具で金属製キャップ1の肩部13を変形させるが、肩部13の変形時では、ライナー3の外周突部23と内外環状シール24,25が口頸部32に押付けられ、この巻き締めによって、外周突部23が内側に変形され、バリア層20と密封層21の垂直面20a,21a同士が接触し、外環状シール25が口頸部32の上端開口カール部34に圧接変形されて、口頸部32がシールされる。一方、バリア層20は外周部で、キャップ本体2の肩部13によって押圧して圧接される状態となり、相対的回転はできない。しかしながら、上述したように、接着による接合はされていない。
この開栓時においては、金属製キャップ1が口頸部32に対して相対的に回転するが、口頸部32と接触状態にある密封層21は、巻き締めによって内外環状シール24,25が口頸部32の上端に密着され、一方、キャップ本体2の内面側に接触するバリア層20は、それらの密着力よりも摩擦力が小さく、上述したように、接着剤などにより接着されていない。
ライナー3は、キャップ本体2が上昇しても、バリア層20の外周突部23がライナー保持部14に保持されているので、口頸部32に残ることがない。
上記第1の実施形態では、ライナー保持部14の下部の保持突起14aがライナー3を保持し開栓時にライナーを持ち上げることになるが、ライナー保持部14の保持突起14aは、図1に示す巻き締め後の金属製キャップ1を参照して理解できるように、金属製キャップ1の肩部を形成する際、変形が生じてしまい、収縮後のライナー3の外径と保持突起14aの内径(最小径部)との差が少なくなってしまう場合がある。換言すると両者の係合が弱くなってしまう場合がある。
本発明の第2の実施形態では、上記のような保持突起14aの係止量が少なくなった場合、金属製キャップ1の開栓時に、保持突起14aでのライナー3の持上げが不十分となるおそれもある。このような場合でも、ライナー3を確実に持ち上げることができる金属製キャップを提供する。
キャップ本体2は、上記第1の実施形態に対して内方突出部16の形態が異なる。この内方突出部16について説明すると、内方突出部16は、スカート壁6の周方向に間隔を空けて刻設された切断線15によって形成される。そして、その切断線15よりも下方領域を半径方向内側に突出させることによって舌片状の突出部が、周方向に複数個が形成され、その上端の切断線15は実質上内方突出部16の先端部16aとなる。そして、その先端部16aはライナー保持部14の下部に近接した位置に配置されている。
すなわち、金属製キャップの巻締め時の際、キャップの肩部を形成する際の変形によって、収縮後のライナー3の外径と保持突起14aの内径(最小径部)との差が少なくなってしまう場合でも、内方突出部16の先端部16aが保持突起14aの最小径部よりもさらに内側に位置しているので、金属製キャップ1の開栓時において、たとえ、保持突起14aでのライナー3の持上げ不十分となったとしても、内方突出部16の先端部16aによって確実に保持、持上げがなされるので、容器31の口部にライナー3が残ってしまう不具合が防止される。
このように、本実施形態によれば、開栓時における金属製キャップ1に対してライナー3は外れることなく安定して保持できる。
上記第1の実施形態では、図4に示すように、キャップ本体2において切断線15と、内方突出部16を形成してあるものを用いる。これに対して、本第2実施形態では、図10のAに示すように、キャップ本体2に対して、切断線15と内方突出部16が形成されていないものを用いる。そして、図10のBに示すように、バリア層20を形成する。バリア層20の成形方法は、図5に示す手順と同じである。また予め弱接着剤が塗布されたキャップ本体を用いる点も同じである。
なお、上記第1の実施形態では、切断線、内方突出部を先に形成した後に、バリア層の成形を行っている。しかしながら、第1の実施形態のように、内方突出部16を先に形成すると、内方突出部16が保持突起14aよりも内側に突出しているので、周縁スリーブ44を下降させると、内方突出部16と周縁スリーブ44とが干渉してしまう。よって、本実施形態では、バリア層20を形成した後で密封層21を形成する前に、切断線15及び内方突出部16を形成するようにした。
これらのうち、周縁スリーブ54が実質的に上記第1の実施形態の周縁スリーブと異なっており、上記第1の実施形態では、周縁スリーブの外周面を保持突起の内周面に当接させていたが、本第2の実施形態では、周縁スリーブ54の外周面を内方突出部16の内側面に当接させていることが異なる。
すなわち、周縁スリーブ54の下方の先端側外周面54cは、内方突出部16の内側面に当接するよう形成され、その上方では、内方突出部16の内側面形状に沿ってやや湾曲し、内方突出部16より上はスカート壁6の内面に沿って延在するように形成されている。また、周縁スリーブ54の先端部54bの先端面はバリア層20の表面に当接させ、その先端側内周面54aは密封層21を形成する際に密封材47(図6参照)が、周縁スリーブ54の外周側に漏れないように堰となる。
中間押圧スリーブ53の先端面は、内環状シール24、外環状シール25の表面形状に対応するよう形成され、また、中央パンチ52は密封層21の中央部の厚みを規定する。こうして、キャップ本体2にバリア層20、密封層21が形成される。
縦軸に金属製キャップの巻締め後の初期開栓トルク(N・cm)を示し、横軸にアルキッド系樹脂溶媒に対するポリプロピレンの接着成分の重量%を示す。
線図中に三角形で示すものがキャップ本体側にライナーが接着されたままの状態で剥離不能となったもの、丸で示すものがキャップ本体からライナーが剥離したものである。
ポリプロピレンの接着成分が1重量%未満であれば、接着力が弱く、成形時にバリア材46を仮係止(仮固定)することができない。また、接着成分が18重量%を超えるとライナーはキャップ本体から剥離されず、初期開栓トルクが著しく高くなってしまう。接着成分が1重量%以上10重量%以下の範囲であると、確実にライナーが剥離され適正な初期開栓トルクを示しており、この範囲がもっとも好ましい。
上記第2の実施形態において、内方突出部16を形成する工程については、バリア層20と密封層21を形成する工程の間に、その工程を含む順番で説明をしているが、例えば、バリア層20及び密封層21を形成した後に、さらに内方突出部16を成形してもよい。なお、切断線15については、押圧による内方突出部16の成形を同時に伴う場合は、内方突出部16の成形に伴って形成するが、同時に伴わないときのみには、バリア層20を成形する前に予め形成しておいてもよい。
さらに、上記第1の実施形態においては、内方突出部16を形成してから、バリア層20を形成したが、上記第2の実施形態のように、内方突出部を形成する工程がバリア層を型成形する工程と密封層を型成形する工程との間に行うこともでき、内方突出部を形成する工程は密封層を型成形する工程の後に行うこともできる。
また、コーティング剤の素材、弱接着剤の素材、バリア層の素材、密着シートの素材については、上記実施形態に例をあげたものは、その一例であって、それらに限定されるものではない。
上記実施形態では、弱接着剤をコーティング層側に付着させたが、バリア層側に付着するものであってもよい。
2 キャップ本体
3 ライナー
5 天面壁
6 スカート壁
13 肩部
14 ライナー保持部
14a 保持突起
15 切断線
16 内方突出部
20 バリア層
21 密封層
23 外周突部
24 内環状シール
25 外環状シール
26 コーティング層
27 弱接着剤
31 容器
32 口頸部
33 顎部
46 バリア材
47 密封材
Claims (8)
- 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キャップ本体と、前記天面壁の内面に配設されている合成樹脂製ライナーとを具備し、
前記スカート壁には半径方向外側に突出し前記ライナーの縁部を保持するライナー保持部が形成されているライナー付き金属製キャップにおいて、
前記ライナーは、ライナー形成用溶融樹脂をキャップ本体内に供給し、次いで該溶融樹脂を押圧型成形することにより形成される前記金属製キャップの天面壁側のバリア層と内方側の密封層との二層構造であって、
前記キャップ本体の内面には、該内面と前記バリア層とを非接着状態とするコーティング層を形成すると共に、前記コーティング層の表面には、前記バリア層の成形時の溶融バリア樹脂を一時的に前記天面壁に係止する溶融樹脂転がり防止手段を設け、
前記転がり防止手段は、前記バリア層と剥離可能な弱接着剤である、ことを特徴とする金属製キャップ。 - 前記転がり防止手段は、前記天面壁の内面中央部に形成されている請求項1に記載の金属製キャップ。
- 前記バリア層はポリプロピレン、前記密封層はエラトラマーで形成されている請求項1又は2に記載の金属製キャップ。
- 前記ライナー保持部の下端には、前記スカート壁の内方に突出し、前記ライナーを内周面で保持する保持突起を形成し、
該保持突起の下方には、前記保持突起よりもキャップ本体の半径方向内側に突出させた内方突出部を形成してなる請求項1〜3のいずれかに記載の金属製キャップ。 - 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キャップ本体からなる金属製キャップに、ライナー形成用溶融樹脂をキャップ本体内に供給しての押圧型成形によりバリア層と密封層とを有する合成樹脂製ライナーを形成し、該合成樹脂製ライナーを前記スカート壁に設けたライナー保持部に保持させる金属製キャップの成形方法において、
前記キャップ本体の内面に、該内面と前記バリア層とを非接着状態にするコーティング層を塗布する塗装工程と、
前記コーティング層の内面に前記バリア層を一時的に係止する弱接着剤を塗布する塗装工程と、
前記バリア層を形成する溶融樹脂を前記弱接着剤を介在させて前記天面壁に載置して前記バリア層を型成形する工程と、
前記バリア層を型成形する工程の後に、前記密封層を形成する溶融樹脂を前記バリア層の表面に載置して前記密封層を型形成する工程と、を含む金属製キャップの成形方法。 - 前記ライナー保持部の下方に近接させて、前記ライナー保持部よりも内方に突出する内方突出部を設け、
該内方突出部を形成する工程が前記バリア層を型成形する工程と前記密封層を型成形する工程との間に含む請求項5に記載の金属製キャップの成形方法。 - 前記ライナー保持部の下方に近接させて、前記ライナー保持部よりも内方に突出する内方突出部を設け、
該内方突出部を形成する工程が前記密封層を型成形する工程の後に含む請求項5に記載
の金属製キャップの成形方法。 - 前記バリア層を型成形する工程では、前記バリア層を形成する溶融樹脂を前記ライナー保持部に充填させるよう型成形にした請求項5又は6に記載の金属製キャップの成形方法。
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