JPH075134B2 - ライナなしシールキャップおよびその成形方法 - Google Patents

ライナなしシールキャップおよびその成形方法

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JPH075134B2
JPH075134B2 JP62500272A JP50027286A JPH075134B2 JP H075134 B2 JPH075134 B2 JP H075134B2 JP 62500272 A JP62500272 A JP 62500272A JP 50027286 A JP50027286 A JP 50027286A JP H075134 B2 JPH075134 B2 JP H075134B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、ライナなしシールキャップすなわち一体シー
ルキャップと、前記ライナなしシールキャップの成形方
法とに関する。
発明の背景 容器の内容物が容器外に漏出したり外気が容器内に侵入
しないように適切にシールするためのクロージュアキャ
ップの機能は、キヤップ蓋の下方部分とびんネック端縁
の上面との間のシールを効果的にするために、従来から
柔らかいライナを組入れることで達成されてきた。ライ
ナは、シートから予備成形されるかまたは現場成形さ
れ、びんネックに変形や傷がある場合も含めてライナが
ネック端縁の個々の形状に順応可能なように、常温成形
が容易な材料または積層材料から製作される。ライナに
は特殊なシール機能が必要なので、ネック開口部を強力
な機械的係合で強力な弾性密閉蓋を形成するより構造的
なキャップ機能を達成するように選択される材料よりも
むしろ、代表例ではライナより軟質のポリマー（重合
体）から製作される。ある例では、ねじ付きキャップを
製作するのにも適するような剛性で強力なポリマーに泡
形成してより柔軟性で可撓性のあるより密度の小さいシ
ートが成形され、これからライナが成形される場合もあ
る。
とくに、キャップ蓋の形状や寸法がときにより内圧およ
び／または熱に曝されて影響を受けるときなどにライナ
に要求される重要な特性は、このような寸法変化に対し
てシール圧力を著しく失なうことなく追従できる能力で
あるが、一般的にはこの特性は満足されていない。この
ためには、とくに炭酸ガスが飽和されたりおよび／また
は低温滅菌された食品および飲料でプラスチックキャッ
プを使用したものに対し、大きな弾力性および常温塑性
変形低構成を有し、蓋がドーム形となるような大きな常
温塑性変形すなわちクリープを相殺するようなライナが
要求される。その性質が最も柔軟で順応性のあるライナ
は、最初のキャップ形状に適合するように常温塑性変形
をするが、このようなキャップ形状の変形に対して追従
してそのシール係合を失わないような弾性または粘さは
有していない。したがって理想的なライナは、柔軟で順
応性のあるシール面を有し、塑性クリープに対し良好な
抵抗性を示すばね弾力性のある支持構造で補強されて、
いかなる条件下でも常に良好なシール係合を確保するも
のであろう。このような理想的なライナとしては、長期
にわたり柔軟性と弾性との両性質を維持できる加硫ゴム
がある。しかしながらこのようなシールはコストが高い
のでたいていの場合使用されない。一方適切な柔軟性を
有するプラスチックは、長期のクリープ抵抗性および弾
性が劣っている。最もよく使われている代替方法は、弾
力ボール紙基板上にワックスまたはプラスチックのよう
な軟質で順応性のあるシール面を貼合わせた積層板であ
る。この方法は理論的には良好であるが、特に湿分が存
在するときなどはその性能上の制約がある。
いずれにしても、キャップライナはクロージュアに別の
部品を追加するものであり、著しくコスト高となる。
経済性の面から、最近、一体形である「ライナなし」シ
ールを有するキャップの開発が注目されときた。ポリプ
ロピレンおよびポリエチレンのように、適当な強度およ
び弾性と適当な柔軟性および順応性とを備えた半剛性プ
ラスチックが利用できるようになったことから、ライナ
なしキャップの使用が一般化される可能性もでてきた。
代表例としてこのようなキャップは、びんネック端縁の
頂面に当接して圧縮作用によりシールを形成するような
設けられたくさび状断面を有しキャップ蓋の下に設けら
れた円形フランジを使用している。このくさび状ブラン
ジは全体が垂直であり、シール面積はくさび形状のせま
い部分の幅に制約される。この形状はシール面積がきわ
めて制限されることで、この結果シールの一体性が低下
する。
他のライナなしキャップは垂直線に対し傾斜した断面を
示す円形フランジを使用し、この場合キャップを装着す
ることによりフランジが撓んでネック端縁の頂面上を摺
動し、これにより、垂直フランジを真直に圧縮する場合
よりやや広いシール面積を形成することが可能になる。
シール面積が広くなったことは有利であるがそれでもな
お制限され、この片持はり形状ではキャップ装着時応力
をシールの特定部分に集中させ、この結果大きな局部ク
リープが発生しシール圧力は低下する。この傾斜形ライ
ナなし形状の他の重大な制約は、この形状を射出成形用
金型から抜出しにくいことである。この結果、金型の構
造および操作が複雑でコスト高となり、また剛性の大き
いプラスチックには使用できない。
さらに他のライナなしキャップは、断面が垂直線からあ
る角をなす断面を有する円形フランジを使用し、その角
度はフランジの下側がネック端縁の隅と係合するような
ものである。このような形状は、シール一体性を得るた
めに端縁隅部との局部的線接触を行わせてきわめて高い
シール圧力を形成することを目的としている。しかしな
がらこの場合も、キャップ時の応力は集中して高く、そ
の結果高い局部クリープが発生してシール圧力は低下す
る。またこのフランジ断面が垂直に近くなるほどそのシ
ール一体性は、容器製造工程における容器の真円度また
は他の寸法変化、または、ネック内側寸法は一般に仕様
で決めていないことから発生する製作者間の寸法のばら
つきなどにより影響される。またフランジの断面が垂直
線から外れるほど金型の構造および操作が複雑になりコ
スト高となる。
さらに他のライナなしキャップは、容器ネックの内壁と
シール接触を形成するプラグ形状を使用する。この形式
のシールは、製造時に傷がつくこともなくまた以後の取
扱でも偶発的損傷から最も保護されているびんネックの
内面と係合するという有利性を有する。しかしながら、
製造寸法公差が大きいこと、およびネック内孔寸法は仕
様で決めていないのがこの分野の慣例であることから、
完全なシール係合および一体性を得ようとすると、いく
つかの制約が出てくる。この結果テーパ付プラグシール
の場合で、キャップ蓋を押すと、好ましくないドーム形
状がいろいろな程度に現れてくる。またプラグシールは
シール係合およびシール圧力が種々にばらつくために採
用されないことがある。このような欠点を克服するため
に、全体として円柱のプラグから半径方向にフランジを
伸長させる設計が提案され、この場合フランジの外端縁
はネック内孔とせまいシール接触を形成し、片持はり撓
み作用で支持されるものである。（たとえば米国特許第
4,090,631号，第4,016,996号および第4,210,251号参
照）。このような設計でもシール応力は局部領域に集中
し、その結果局部クリープが大きく、経時的にシール圧
力は低下する。この形式のライナなしシールでは、フラ
ンジのリップすなわち端縁はキャップ時にネック端縁に
より変形されてシールが不完全になるという別の問題が
経験された。この問題の解決中に、キャップ取外し中に
キャップの飛出しすなわち発射が起るという加圧容器特
有の他の問題が発生してきた。このようなシールのリッ
プすなわち端縁の変形を取除く別の方法として、半径方
向伸長フランジは成形時は下向きであって、キャップを
容器に取付ける前にヒンジを軸にして上方に「折曲
げ」、「折重ね」または油缶状にしてはめるというキャ
ップ設計およびフランジ製作方法が発明された。（米国
特許第4,210,251号）。この方法は、余分の金型部分を
設けて部分抜取中に形成するかまたはフランジをヒンジ
折返しするために適当な継手とすることにより達成され
る。したがってこの方法は、複雑で高価な金型構造と金
型操作とを用い、後でシールのシール部分をヒンジ回転
により裏返して形を変えずに向きだけを変えるという、
複雑な形状のシールを射出成形することが必要となる。
さらに従来使用されてきたライナなしキャップの本来的
な制約は、シール面がキャップ構造部分と物理的性質が
同一の同一プラスチックであるというこである。この結
果、シール面の柔軟性および順応性を犠牲にするか、キ
ャップ構造部分の強度を犠牲にするか、または両方を犠
牲にして妥協をはからねばならず、このためにキャップ
の用途も制約されてくる。
したがって、ライナなしシールを用いる既知のキャップ
は、不完全なシール面と大きな寸法公差とを有する容器
ネックに使用する必要性に関連した欠点や問題点があ
る。すなわち、シール面積が制約されることに基づくシ
ール一体性の制限およびときに高温または内圧あるいは
真空の場合の長期間におけるシール圧力の低下、シール
面の柔軟性および順応性が制約されるという事実、より
剛なプラスチックの使用が適さないという事実、および
種々の提案のシール設計に対する金型構造およびその操
作のコスト高と複雑性などである。
発明の要約 本発明により、確実なシール圧力と、充填製品の保管寿
命期間中の容器開口との係合と、開口後の容器の再シー
ルとを形成し維持するライナなしシールすなわち一体シ
ールを形成する新規で独特なキャップが提供される。キ
ャップはほぼ剛性であり、プラスチック材料からなり、
一般に容器開口を覆う頂部壁または蓋を有する。キャッ
プは、容器またはびんの終端部と係合する容器開閉用の
垂下スカートを有するのが好ましい。シールはプラスチ
ックからなり、キャップの頂部壁から垂下する。シール
は、周縁スカートから内方に離れていることが好まし
く、頂部壁と一体に頂部壁から垂下する上方端部と、弾
性の大きい圧縮可能なカール形成部分を有する下方端部
とを含むが、カール形成部分は比較的柔軟で順応性のあ
るシール面を有するのが好ましい。容器を閉鎖するため
にキャップが装着されるとき、シールの曲線状部分は容
器終端部と係合し、容易に圧縮されて比較的大きなシー
ル面を形成し、充填製品をシールする。
好ましい実施例においては、ライナなしシールは、蓋と
一体に蓋から垂下するほぼ環状の上方部分と、中空な
「Ｏ型」またはコイルリングを形成するほぼ環状のきわ
めて圧縮性の大きいカール形成下方部分とを含む。カー
ル形成された「Ｏ型」形状か中空であるので、大きな圧
縮性と、この圧縮状態からの復元能力とが与えられる。
さらに、一端はキャップの頂部壁に固定されその他端は
自由である中空「Ｏ型」をなすコイル形状は、さらに大
きな圧縮性と復元性を与える。カール形成された「Ｏ
型」は270ないし360度の円弧を含むのが好ましい。
中空環状「Ｏ」リングに圧縮性があることは、容器また
はびん製造工程において顕著なネック寸法のばらつきと
真円度条件とに対し追従させるのにその性能上きわめて
有利である。シールの「Ｏリング」形状はこのような製
造上のばらつきを調整するばかりでなく、シール圧力に
過大なばらつきもなく、またキャップの装着、取外しの
困難性およびシール不良などの問題もなくなる。本発明
によりシール圧力のばらつきが小さくなるので、シール
圧力を小さな値にしても、適正な最小圧力を維持しなが
ら最適シールを確保てきる。このようにシール圧力が低
いので、プラスチック材料は弾性限界内の作動が可能
で、これにより、長期保管寿命の間、または低温殺菌工
程のようなクリープすなわち常温塑性変形を引起こすよ
うな加速条件下においても、このシール圧力の低下は比
較的小さくできる。また、「Ｏ」リング形状の圧縮性に
よりそのシール面もまたきわめて広くなり、これにより
シール一体性が改善される。これによりシール圧力は小
さくなり、この結果シール圧力損失も小さくなることは
既述のとおりである。
シールの圧縮性が大きいことはさらに、たとえ異なるび
ん材料（ガラス、種々のプラスチック）が使用され、異
なるネック内孔寸法が使用されようとも、同一公称寸法
で同一係合手段を使用する場合は、異なるびんに対して
ただ一種類のキャップが使用可能であるという利点を有
する。
本発明の他の特徴は、シールのカール形成部分すなわち
曲線状部分の位置がシール接触領域かまたはそれに近接
していることである。カールされた部分が「Ｏ」リング
形状であれ、コイル形状であれ、または「Ｕ」あるいは
「Ｊ」のような他の類似形状であれ、本発明のこの形状
は少なくとも約50度のカールした部分に円弧状部を提供
し、シール面の容器に対する調節を半径方向にも軸方向
にも可能にする。結局、これは局部的な応力および変形
を軽減するように働き、これにより塑性クリープが低下
するという好ましい結果が得られる。
本発明による一体形シールの前記各実施例において、そ
れが本発明の範囲内における「Ｏ」リングまたは他のカ
ール形状のいずれを含むにせよ、シールは比較的広いシ
ール面積と、大きな弾性、圧縮性および塑性クリープ抵
抗性とを有している。
さらに本発明の特徴でもある、使用条件下でシール一体
性を維持する性能は、シール保持部分内で曲線状断面を
広範囲に使用しているので、したがってシール接点から
かなり離れた部分を含めてシール応力が広範囲に一層均
等に配分されること、および局部塑性クリープの原因で
ある局部応力が結果的に低下すること、から生まれてく
る。
さらに本発明の一体形シールは、ネック終端部の頂部面
すなわち端縁と係合するリムシールであっても、容器ネ
ックの内孔に当接してシールするプラグシールであって
も、または容器ネックの端縁およびそれに隣接する垂下
面と係合するコーナーシールであってもよい。本発明に
よる上記の各シールにおいて、カール形成部分は外方を
向いてもまたは内方を向いてもよい。
さらに本発明のシールは、比較的柔軟で順応性のあるプ
ラスチックのシール面と、比較的強度がありより弾性が
あってクリープ抵抗性のある同一プラスチックの基部す
なわち支持部分とを含んでもよい。これは、一体形シー
ル自身のプラスチック内に応力を形成し調節することに
より達成できる。シールの外方シール面内の応力は引張
状態であり、一方内方すなわち支持基部内の応力は圧縮
状態であることが好ましい。
キャップおよび本発明による一体シールを形成するに
は、まず射出成形のような通常の成形方法で、キャップ
成形と同時に内部シール用内部予備成形部を形成するの
が好ましい。予備成形部は、周縁スカートから内方に離
れていて、蓋と一体であって基本的に蓋から垂下する円
筒状または環状の壁を含む。その後成形手段により内部
シールのカール形成部分が成形されるが、成形手段は下
方および内方および／または外方曲線状シール面と係合
しながらカール形成部分が成形される。
本発明の好ましい方法において、一体シールはカール形
成工具により成形されるが、カール形成工具は、円筒状
予備成形部の下方自由端部と係合し、それをスカート方
向外方へまたはスカートから内方へ転向し次に上方に転
向して、曲線状作用面に沿ってこのような運動の方向を
徐々に変化させていく。円筒状予備成形部の下方自由端
部にテーパを設けてカール形成作用の開始を容易にさせ
ることが好ましい。この点におけるカール形成作用によ
り、このような自由端部に「Ｊ」形状が成形される。工
具の作用面を離れると、自由端部は自分自身に対して上
方および内方または外方方向をとるが、これは連続的な
圧縮および塑性記憶による負荷応力により行われるもの
であり、こうして中空「Ｏ」リングの成形を完了する。
他の実施例においては、円筒状部分の圧縮は、この点を
さらに超えて進行し、さらに十分に巻きつけたコイルリ
ングとするものであってもよい。カール成形作業を容易
にし、または成形されるライナなしシールの寸法、形状
または性状を変更するために、カール形成工具を加熱
し、回転させ、またはその成形の間に円筒状部分の自由
端部に沿って工具でローラ圧延してもよい。円筒状部分
の自由端部の周縁は、同時にカール成形してもよいし、
順次にカール成形してもよい。他の実施例においては、
ライナなしシールは、その寸法、形状または性状を変更
するために、キャップを装着する前に短時間高温に暴露
してもよいし、またはライナなしシール用予備成形部を
同じ目的で熱処理してもよい。
本発明の他の特徴は、本発明によるカール成形作業はキ
ャップの製作で行われる他の工程部分と一連に、すなわ
ちその工程の一部として行ってもよいことである。すな
わちそれは製造金型を抜取る間または扱取った結果とし
て成形されてもよいし、またはライナ挿入あるいは蓋の
装飾のようなキャップ仕上げ作業中またはその作業の結
果として行われてもよい。係属中の米国特許出願第809,
057号の捩り切り証拠分割または切離しリングの成形
は、カール成形作業と同時またはその結果として行われ
てもよい。またカール成形作業は通常の制御または条件
の場合ほど厳密さを要求されないと説明してきたので、
均一製品を製造するための自動化運転は、低コスト高品
質を達成するために適用可能である。
本発明の他の特徴は、キャップおよび内部シール用予備
成形部は、広く採用され使用されている金型設計技術を
用いた射出成形金型内で最初に製造できることである。
円筒状予備成形部が単純な形状であれば、金型設計およ
び作業においてとくに問題、制約または費用増加などは
ない。通常のように変形したり引裂いたりするアンダカ
ット部がないので、通常の抜取突出機を使用する低コス
ト金型が使用可能である。これはまた、金型内の冷却サ
イクルをも短縮可能である。
本発明のさらに他の特徴は、カール成形シールの相対的
な高さおよび直径は別個の再成形作業内で決定されるの
で、射出成形された単一キャップは、ねじまたは固定リ
ング高さ、肉厚または内径のような寸法が異なる種々の
びんネック設計に適合するキャップを製造するのに使用
可能であることである。カール形成工具およびカール成
形作業のコストはキャップコスト全体にほとんど影響を
与えないので、キャップ製作者は、多数の顧客またはユ
ーザーに対し少数の大型製造金型から大量生産により経
済性を図ることが可能である。
さらに本発明によるカール成形方法はまた、比較的柔軟
で順応性のあるプラスチックのシール面と、比較的強度
がありより弾性があってクリープ抵抗のある同一プラス
チックの基部すなわち支持部分とを含むライナなしキャ
ップの製造を可能とする。これは、カール成形部分のプ
ラスチック内に、外方シール面内の応力は引張すなわち
伸長状態であり、内方支持基部内の応力は圧縮状態であ
るような応力を発生する本発明のカール成形方法により
達成される。
さらに、製造金型からのキャップ取出しが容易であるこ
と、およびきわめて圧縮性の大きい「Ｏ」リング形状に
より負荷された応力を分散できる利点を有することによ
り、性能または経済性の理由からより強度がありより剛
性のあるプラスチックが使用可能である。
本発明の他の特徴において、プラグシールとして使用し
た場合、ねじまたは他の装着係合が外れる前に確実にシ
ールが容器との係合からすでに外れているようにするこ
とにより、加圧製品の充填に使用したときに起りがちな
開放時のキャップの飛出しは防止可能である。これは、
シール部とねじ部との係合および取出し順次をこのよう
にしても、他の設計では起る可能性のあるキャップ取付
中のシールの変形の同時発生もなく達成される。これ
は、シールの底部が完全な円形であること、および、形
状がカール形であり蓋取付部とシール平面との相対運動
が可能なので、水平面内の誘導によりキャップとネック
との心出し不良を調節可能なことから得られる。
本発明の他の特徴は、「Ｏ」リング形状または曲線ある
いはカール形成シール接触部分を有する他の形状を、び
んネックの端縁に対し、キャップ取付中にネックにより
圧縮されるとき、端縁の内側隅部、それに隣接するネッ
ク端縁上の面、および内側の上にシール面を形成するよ
うに配置することである。このようにしてきわめて確実
なシールが得られる。
本発明の他の特徴は、垂下形円筒状キャップ部分のカー
ル成形長さを短かくしてシールを「Ｊ」形状とすること
であるが、この場合シール面は曲線状部分すなわちカー
ル形成部分の最低点であり、蓋への取付部はその環状部
分の最高点である。
本発明の他の実施例において、びんネック端縁の頂部面
は、「Ｕ」形状または半円形断面の一体シールを有する
キャップを用いたシール係合に対して用いられるが、こ
の場合一方の脚はキャップ蓋に固定され、他方の脚は固
定されていはいないが蓋に近接し、最低曲線部分はシー
ル面を形成する役をなす。このような形状はネック厚さ
に対し十分な幅を有するので、キャップを締付けたと
き、圧縮性の大きい「Ｕ」形状は、ネック端縁の１方ま
たは両方の隅を被覆可能である。シールはまた、「Ｏ」
リング形状を形成を成形するようにより完全にカール成
形することも、または「Ｊ」または４分円形状するよう
にやや短かいカールにすることも可能であるが、この場
合曲線またはカール形成部分の最低部がネック端縁頂部
面と係合する。
他の実施例においては、４分円シールが提供可能である
が、この場合その自由端部はキャップスカートの内壁上
に設けられた協働制約部材に係合し、一方曲線部分はネ
ック端縁の外側隅部と係合する。
さらに、より完全にカール形成がなされたシールは、さ
らに大きな弾性を与えるコイルリングが得られるように
提供可能である。
局部的な変形および塑性クリープをさらに低減するため
に、カール形成シールの卵形化を減少させるように、び
んネック端縁の内径と外径との間にさらに凹面を設けて
もよい。
さらに他の実施例において、シールのカール形成部分を
事後形成するため、上記びんネック端縁をカール形成工
具として使用してもよく、これによりカール形成作業と
キャップ装置作業とを組合せることが可能である。
本発明の重要な特徴は、これは、代表的な製造の上の結
果および変形を有するものも含めて、個々の容器のネッ
ク形状に適合するようなすぐれた性質を有し、順応性の
ある弾性一体キャップシールを提供することである。
本発明の他の特徴は、製造寸法公差の大きい容器ネック
が用いられるときでさえ、これが高度なシール一体性を
確保することである。
本発明によるライナなしシールのさらに他の特徴は、加
圧され、または真空にされ、および／または低温滅菌さ
れるときのように高温に曝される製品の保管寿命期間
中、これは高度なシール一体性を提供することである。
本発明の他の特徴は、最適シール特性を提供するため
に、プラスチックの物理的性質を変更向上させるシール
再成形方法を使用することである。
本発明の他の特徴は、これは、他のライナなしシール設
計より剛性のプラスチックを使用可能なことである。
本発明のさらに重要な特徴は、低コストの金型および射
出成形作業とを用いたその低コスト製造方法である。
図面の簡単な説明 以下に、本発明の実施例を添付図により詳細に説明す
る。当業者であれば本発明の修正および変更が可能なこ
とは明らかであるが、これらはいずれも本発明の精神と
範囲内にあることは理解されよう。
第１図は、一体シールすなわちライナなしシールの好ま
しい実施例を部分破断図で示した、本発明によるキャッ
プの頂部斜視図であり、 第２図は、ライナなしシールを同様に部分破断図で示し
た、第１図のキャップの底部斜視図であり、 第３図は、第１図および第２図に示す「Ｏ」リングシー
ルを提供する外向カール形状を形成するために、本発明
のカール形成工具に係合する直前の、ライナなしシール
用予備成形部を含めて射出成形された後の第１図および
第２図のキャップの縦断面図であり、 第４図は、カール成形工具がシール用予備成形部と係合
してそのカール形成を開始したことを除いてはすべて第
３図と同一の図であり、 第５図は、ライナなしシールの外向カール形状が完成さ
れたことを除いてはすべて第３図と同一の図であり、 第６図は、びんを閉鎖して充填製品をシールするために
びんのネック終端部と係合する直前の、第１図および第
２図のキャップおよび「Ｏ」リングライナなしシールの
縦断面図であり、 第７図は、びんが、キャップとプラグシール形状のライ
ナなしシールとにより閉鎖されシールされていることを
除いてはすべて第６図と同一の図であり、 第８図は、シール内でカール方向に発生する応力を略図
で示す、第６図に示したライナなしシールおよび隣接キ
ャップ部分の拡大断面図であり、 第９図は、第８図に示す応力のバランスを略図で示した
線図であり、 第10図は、第８図に示すライナなしシール内に発生する
応力に対する応力−ひずみ線図であり、 第11図は、図示の応力は周方向であることを除いては第
８図と同一の図であり、 第12図は、第11図のシールの平面図であり、 第13図は、周方向応力を解放したとき第11図のシールは
どうなるかを示す略図であり、 第14図は、カール方向応力を解放したとき第８図のシー
ルはどうなるかを示す略図であり、 第15図は、本発明により「Ｏ」リングライナなしシール
を提供する内向カールを形成するために、本発明のカー
ル形成工具に係合する直前の、ライナなしシール用予備
成形部を有するスナップキャップの縦断面図であり、 第16図は、ライナなしシールの内向カール形成が完成さ
れたことを除いてはすべて第15図と同一の図であり、 第17図は、びんを閉鎖してシールするためにびんのネッ
ク端部上にスナップ係合される第16図の完全形成スナッ
プキャップの縦断面図であり、 第18図は、シール「Ｏ」リング形状の内向カール形状を
含んでいて、びんのネックとキャップシール係合をなし
ている本発明の他の実施例におけるねじ込みキャップお
よびライナなしシールの縦断面図であり、 第19図は、シールは全体として「Ｊ」または「Ｕ」の形
状を有してプラグシールとして使用される、本発明のシ
ールの他の実施例の縦断面図であり、 第20図は、「Ｏ」リングが内側コーナーシールとして使
用される、本発明のさらに他の実施例キャップおよびラ
イナなしシールの縦断面図であり、 第21図は、本発明のライナなし「Ｏ」リングシールと図
示ネック終端部の端縁との間のシール係合を示すキャッ
プの一部の縦断面図であり、 第22図は、本発明の「Ｕ」形状ライナなしシールと図示
ネック終端部の端縁との間のシール係合を示すことを除
いては第21図に類似の図であり、 第23図は、コイルリングをリムシールとして使用するこ
とを示す本発明の他の実施例のキャップおよびライナな
しシールの一部の縦断面図であり、 第24図および第25図は、本発明のライナなしシールを、
キャップ取付作業中にネック終端部により事後成形する
ことを示す、キャップおよびネック終端部の一部の縦断
面図であり、 第26図および第27図は、コーナーシールを図示のカール
成形工具により事後成形することを示す本発明のキャッ
プの一部の縦断面図であり、 第28図は、シールと、図示ネック終端部の隅部とのシー
ル係合を示す、第26図および第27図のキャップおよびコ
ーナーシールの縦断面図であり、 第29図は、シールは４分円形状であって、本発明のライ
ナなしコーナーシールの形成を示す、本発明のキャップ
の一部の縦断面図であり、 第30図は、図示ネック終端部の外側隅部とシール係合を
なす、第29図のキャップおよび成形４分円ライナなしシ
ールの縦断面図であり、 第31図は、第29図の４分円ライナなしシールを、キャッ
プ取付作業中にネック終端部で事後成形することを示す
キャップの一部の縦断面図である。
実施例 第１図および第２図には、蓋12と、内ねじ付き垂下形周
縁スカート14と、および内部一体シールすなわちライナ
なしシール16とを有する半剛性ねじ付きプラスチックキ
ャップ10が示されている。図示の一体シール16は、蓋12
に一体の上方端部20とカールされる下方自由端部22（図
３）とを有する円筒状または環状の垂直壁18（図３）を
含む。図示のように、一体シール16の端部22は外方にカ
ール成形され、中空の「Ｏ」リングまたはコイルリング
24を形成する。
第３図ないし第５図には、シール16のカール成形部分24
の好ましい成形方法が示されている。第３図において、
キャップ10は射出成形のような通常の成形方法で成形済
みであり、垂直な円筒状または環状の壁18は、蓋12に一
体の上方端部20と、図示のカール成形工具26によるカー
ル成形が行われる前の下方自由端部22とを有する、第３
図に示すように、下方端部22内に端縁30から伸長するテ
ーパが設けられ、このテーパはカール24の成形開始を容
易にする。テーパは、端縁30に隣接するカール溝28に沿
って確実に全回転曲線を形成するのに十分な距離だけ端
縁30から伸長するのが好ましい。幅0.100インチ（約2.5
4mm）および厚さ約0.015インチ（約0.381mm）を有する
本発明の代表的なカール24に対しては、テーパは端縁30
から約0.05ないし0.075インチ（約1.27〜1.905mm）の距
離だけ伸長すればよい。第３図ないし第５図に示すよう
に、壁18およびカール24には厚さの急変はなくしてい
る。
シール16のカール形成部分24は、第３図のように、予備
成形壁18とそのリップすなわち端縁30において係合する
ようにキャップ10内に配置されたカール成形工具26にて
成形される。カール成形工具26は、カール形成部分24を
形成し寸法を決定するのに適した凹形断面の円筒状また
は環状の溝28を含む。
第４図に示すように、成形作業は、工具26の溝28を壁18
の端縁30に対して押しつけることにより行われる。この
実施例においては、凹部の中心を示す溝28の最深部33は
壁18の円筒面の外側に配置される。これは第３図の点線
35で示されている。溝28はまた、工具とキャップとの心
出しを容易にするために、凹部に接して内方を向く傾斜
部分39を有する。工具26が壁18に対して相対的に蓋12の
方向に移動を継続するときに、壁18の円筒状側部は傾斜
部39により溝28内で心出しされ、次の外方に押出され、
さらに続いて上方に押出されて第４図に示すような仮の
「Ｊ」形状を形成する。この相対運動が継続される間に
端縁30は溝28から上方に押出され、それと同時に工具26
により成形される間に内部に形成された応力に応答して
内方向に引込まれ、これにより水平断面の内径の平面に
近接する蓋12への取付部20を有する所定の「Ｏ」リング
カール24を形成する。
カール成形作業を容易にするために、ポリプロピレンの
場合、工具26は約100°Ｆないし約300°Ｆの温度の加熱
してもよいが、カール成形サイクルを１ないし３秒とす
るためには約100°Ｆないし約150°Ｆが好ましい。後に
第８図ないし第14図で説明するように、カール成形作業
によりカール24上に負荷される本発明の所定応力を最大
にするためには、温度は低いほうが好ましい。
カール24の成形後、カール成形工具26はキャップ10から
抜取られて、キャップ10はキャップの装着および再装着
が可能となる。「Ｏ」リングシール16は、底部シール部
分32と、内側シール部分34と、および外側シール部分36
とを含む。リムシール、コーナーシールまたはプラグシ
ールのいずれが望ましいかに応じて、これらの面のうち
１つ以上が、容器またはびんのネックの適当部分とシー
ル係合するように設計がなされる。いずれの実施例にお
いても、シール16のカール形成部分すなわち曲線状部分
がシール面として使用される。
第６図および第７図には、第１図ないし第５図の「Ｏ」
リングライナなしシール16が、外ねじ付きネック38と、
端縁40と、および開口または内孔42とを有するびん37
（部分図示）に対してプラグ型シールとして使用された
例が示されている。キャップ10がびんのネック38上にね
じ込まれるとき、シール16のカール底部部分32は、端縁
40の内側環状隅部44と、内孔42を形成してこれと交差す
るネック内壁46とに当接する。その後シール16自体は内
孔42内に着座して、外側シール部分36は内孔42の壁46と
シール係合をなす。これは、丸み底部部分32と「Ｏ」リ
ング形状の圧縮性とにより達成されるが、この場合卵形
状シール16の圧縮側シール部分36は内孔42を形成する壁
46と確実な係合を形成する。
本発明の「Ｏ」リング形状24によれば、局部応力および
クリープが低下するのは、ネック内壁46とシール係合を
なすのに利用される曲線状側部部分36が上方カール部分
と下方カール部分32,29の間にあってその両方により支
持されていることによるのである。このようにすれば、
各支持部分に伝達されるシール応力の値は、他のライナ
なしシールの代表例のように支持部分がただ１個のみし
か使用されていない例に比較して約半分となる。
側部部分36は壁46の制約に追従し、その結果発生される
圧縮応力は「Ｏ」リング24に伝達されて「Ｏ」リング全
体に分配される。「Ｏ」リング24は水平断面内で内外径
を減少し、半径方向断面内で卵形状に変形することによ
って、この応力に応答する。たとえば、外径が0.900イ
ンチ（約22.86mm）および内径が0.707インチ（約17.95m
m）の「Ｏ」リングカール24が内径0.846インチ（約21.4
8mm）のネック内孔内に着座したとき、ただちに外径は
６％および内径は1.2％減少したが、シール応力は本発
明の「Ｏ」リングシール全体にきわめてよく分散してい
ることが示された。このような「Ｏ」リング24全体への
応力の広範囲の分散は、中空「Ｏ」リング形状と、側部
部分36と内孔42の壁46との間のシール面からの取付部20
の移動とから得られる。これにより、応力集中、クリー
プおよびシール圧力の経時損失が低下するので有利であ
る。さらに曲線状側部部分36が壁46の制約に追従して、
シール面積を増加するので、曲線状側部部分36の平坦化
によりシール係合とシールの一体性とが改善される。ま
た「Ｏ」リング24内に値の大きい圧縮が発生するけれど
も、キャップ10を装着したり取外したりするのに必要な
トルク値は通常範囲のままである。
第３図ないし第５図に示す本発明の好ましいカール形成
方法は、所定の大きなシール面と、大きな値の弾性エネ
ルギおよび弾性と、および大きな値の塑性クリープ抵抗
性とを有するライナなしシール16を製造する。さらにこ
の成形方法は、シール特性をさらに向上させるようにプ
ラスチックの物理的性質を改良する。すなわち、カール
形成作業中にプラスチックに負荷される応力の結果とし
て、シール16のシール面におけるプラスチックはさらに
柔軟性と順応性とを有し、基部および支持部分における
プラスチックは強度、弾性およびクリープ抵抗性がさら
に上昇する。この性質向上については第８図ないし第14
図を用いて説明しよう。
キャップ10の予備成形された円筒状壁18上に相互に反対
の形状を与えることにより、カール形成作業はシール16
の最終形状内に２セットの応力および応力差を形成す
る。伸長されたシール16の部分は伸長すなわち引張状態
にあり、圧縮された部分は圧縮状態にある。応力の値は
引張または圧縮の程度に応じて変わり、ある静的状態に
おいては、各種類の応力の合計および方向は相互にバラ
ンスしている。
１セットのバランス応力は、第８図に示すように「Ｏ」
リングまたはコリルリング形状24を形成するためのキャ
ップ10の予備成形円筒壁18の引張および圧縮の結果とし
て、カール方向に発生する。点ＢまたはＹで表わされる
凸外面（シール面）は、カール方向に伸長されて大きな
引張状態にある。点ＡまたはＺで表わされる反対側の凹
内面は、カール方向に圧縮されて大きな圧縮状態ある。
第９図は、中立点０を含めたプラスチックの厚さ方向の
これらの応力の方向，総和および分布を示す。点AOCで
定義される圧縮応力の総和は点BODで定義される引張応
力の総和に等しい。
第10図には、本発明の実施例に適する半剛性プラスチッ
ク（たとえばポリプロピレン）に対する代表的な応力−
ひずみ線図が示されている。第８図の点Ｂ、Ａにおける
カール方向の応力状態は線図上で本発明の実施例のため
の代表的な位置として示されている（降伏点以上の５％
の伸びと対応の圧縮値）。応力−ひずみ線図上に点線が
引かれているが、これは、本発明のシール面を表わす点
Ｂは、代表例では、引張降伏点Ｒの付近かまたはそれよ
り超えた位置にくることを示している。第10図にはま
た、軟質で順応性の高いことからキャップライナに最も
よく使用される、エチレンビニルアセテート共重合体ま
たはポリビニルクロライドプラスチックゾルのようなか
なり軟質のプラスチックに対する代表的な応力−ひずみ
線図も示されている。半剛性プラスチックに対する線図
の点線で示される部分と、より軟質のプラスチックの線
図とを比較すると類似していることがわかり、この場合
わずかな応力値でも大きなひずみを示し、これが順応し
やすいという好ましいシール性となる。
このように、すぐれたシール性能のための好ましい形状
を形成するのに使用される本発明のカール形成工程は、
シール面のプラスチックの物理的性質を、キャップ全体
の強度と一体性とに適切なように剛性が大きく降伏しに
くい材料の性質から、改良シール特性に適切なように柔
軟でより降伏しやすく順応性のある材料の性質へ変える
ことがわかるであろう。
第10図の点Ａの位置から、同じカール成形作用でも、第
８図の点ＢまたはＹで表わされるシール面の性質は有利
な方向に変えられるけれども、点ＡまたはＺで表わされ
る支持基部の性質は逆方向に変えるとはいえ、これもや
はり有利な方向であることがわかるであろう。点A,Zの
基部は極度に圧縮されているので、その弾性係数は最大
となり、塑性変形または永久変形が起るまでに変形可能
な量はきわめて増加する（第10図においてAEのOEに対す
る比に比例）。これらの因子は、点Ａにおける支持基部
が、シール面（たとえば点Ｂ）上に最大のシール圧力を
発生し、長期間のうちに塑性クリープから生ずる圧力低
下を防止するように働らく能力を最大に発揮させるもの
であって、きわて有利である。
第３図の円筒状壁18が、「Ｏ」リング24または第４図お
よび第５図に示すような本発明のシールの他の形状に事
後成形または変形されたとき、円筒状壁18のフープ直径
の増減の結果、このとき同時に、第１のセットのバラン
ス応力に直交して第２のバランス応力が発生する。今、
円筒状壁18がフープ片の積重ねで構成され、その各々が
再成形形状を形成するために半径方向に拡張（伸長）さ
れたりまたは圧縮されたりしなければならないと仮定し
たとき、引張または圧縮の条件は、第11図および第12図
（それぞれシール16の半径方向断面図および水平方向平
面図）に示すように最終形状内のフープの各々に負荷さ
れるであろう。応力の値は、フープが拡張されたりまた
は圧縮されたりする量に関係し、引張は点Ｙで最大で圧
縮は点Ｘで最大となり、初期の円筒状予備成形18の中間
位置（点Ｃ、Ｄ）では応力はゼロとなる。
本発明のカール形成作業により、相互に直交して作用す
る２セットの単向応力が負荷されるので、シール16の種
々の部分に対するこれらの影響は加算される。シール16
のコイル形状は使用中に撓んで作用するので、圧縮状態
は相互に補強し合う。柔軟性および順応性は本発明のカ
ール形成作業の間に形成される微小割れおよび微小空洞
から得られるので、引張状態は相互に補強し合う。周
（フープ）方向の引張がカール方向の引張と同じ位置に
負荷されるところ（たとえば点Ｙ）では、プラスチック
はさらに柔軟性および順応性を増加する。周（フープ）
方向圧縮がカール方向引張と同じ位置に負荷されるとこ
ろ（たとえば点Ｘ）では、プラスチックは柔軟性をそれ
ほど増加せず、圧縮の値の方が引張の値より大きいとき
は、おそらく柔軟性は減少して強度および弾性が増大す
るであろう。プラスチックで周（フープ）方向およびカ
ール方向の両方とも圧縮にあるところ（点Ｚ）では、強
度および弾性が最も増大する。点C,Dでは周方向応力は
ゼロであるので加算効果はない。したがって周方向とカ
ール方向との両方で高い引張状態が発生する点Ｙは、プ
ラグ形シールのような外向きのシール面36を使用するの
に好都合である。カール方向に高い引張状態が発生する
点Ｂは、リムシールのような下向きのシール面32を使用
するのに好都合である。内側シール面34は通常使用され
ることはないので、点Ｘは引張が最も低い状態にあって
も、このことが本発明の応力の実際適用に不利になるこ
とはない。しかしながら、シール16のこの部分は下方お
よび外方シール面32,36を支持する役をなすので、点Ｚ
およびその位置のシール壁の大部分が高い圧縮状態にあ
ることはきわめて好都合である。したがって、本発明の
カール形成作業により負荷される応力の分布はシール16
の最高性能を出すのに最適であり、この結果、シール面
32,36ではプラスチックの柔軟性および順応性が向上
し、シール16の点A,Zで表わされる基部および支持部分
ではプラスチックの強度および弾性が向上されることが
わかる。
上記解析に記載の応力が実際に存在し記載のように分布
していることは、焼鈍試験により、このような応力が除
去されたときに発生する形状変化を観察することで実証
される。この試験のために、厚さ0.020インチ（約0.508
mm）のポリプロピレンの円筒状壁18が、本発明の方法
で、リング外径1.230インチ（約31.24mm）、内径1.030
インチ（約26.162mm）およびカール外径0.100インチ
（約2.54mm）を有する「Ｏ」リング形状24を形成するよ
うにカールされた。次に負荷された応力を完全に除去さ
せるために「Ｏ」リング形状24は半径方向に分割され、
次にプラスチックの融点よりやや低い約300°Ｆの温度
に５分間露出された。この条件下で、「Ｏ」リング24は
周（フープ）方向に開いて半径は４倍の約2.5インチ
（約63.5mm）に増大し、これはきわめて高い周方向応力
および周方向応力差が存在していたことを示すものであ
る。同時に「Ｏ」リング24はカール方向にも開いて半径
は３倍の約0.150インチ（約3.81mm）に増大し、これは
カール方向にきわめて高い応力および応力差が存在して
いたことを示すものである。第13図および第14図に示す
これらの結果の驚くべき性質は、カール形成作業により
負荷された応力が、キャップ10の製造に使用されるプラ
スチックの物理的性質を変更し向上させて、本発明のき
わめて高いシール一体性を形成するのに貢献するという
前記の解析を実証するものである。
本発明の他の特徴は、射出成形キャップおよびシール予
備成形を１回設計するだけで、シールの種類およびシー
ル寸法は、種々のびんネック寸法およびびん材料に適合
するように変更可能であることである。たとえばプラス
チックびんに対しプラグシールとして使用するのに適し
た円筒状予備成形部分を有する射出成形キャップは、単
に別のカール形成工具を使用することにより、同一また
は他のプラスチックびんに対するリムシールまたはガラ
スびんに対するリムシールを形成するのにも使用可能で
ある。同様に、リムシールに対するシール高さは、カー
ル形成作業内で容易に変更可能であるので、種々のねじ
高さを有するびんに使用可能である。このように単一の
射出成形金型は、種々のびん寸法に適合するキャップの
製造に使用可能であり、これによりキャップの射出成形
および製造作業内の寸法面での経済性を生み出すことが
可能である。
本発明のさらに他の特徴は、本発明によりキャップおよ
びライナなしシールは、容器の内容物が加圧されている
ときでも、キャップの取外しおよびシールの取り外しの
ときに吹出すことはない。たとえば本発明のプラグシー
ルにおいて、蓋12の下側と外側シール面36のシール係合
との間の距離はキャップねじの1/2ピッチ以下に等しく
してあるので、キャップ取外し中に外側シール面36が内
孔42の内壁46をかわした後も、少なくとも1/2回転のね
じ係合が残っている。たいていのキャップに対して、こ
の寸法は約0.060ないし0.090インチ（約1.524〜2.286m
m）としている。リムシールにおいては、シール16の圧
縮量はキャップねじの1/2ピッチ以下にしてあるので、
シール16の下方シール面32がびんネック38の端縁40から
離れた後も、少なくとも1/2回転のねじ係合が残ってい
る。この寸法もまた、代表例では0.060ないし0.090イン
チ（約1.524〜2.286mm）の範囲としている。
28mmポリエチレンキャップの場合に、シール16の「Ｏ」
リングカール24の代表的な寸法は、カール直径が約0.05
0ないし0.150インチ（約1.27〜3.81mm）、肉厚が約0.01
0ないし0.030インチ（約0.254〜0.762mm）であり、半径
方向断面は約270度ないし約360度の円弧または連続曲線
を形成するのが好ましい。プラグシールの代表例として
は、28mm寸法のキャップに対しシール面36の外径はネッ
ク38の内壁46の直径より0.020ないし0.060インチ（約0.
508〜1.524mm）だけ大きいが、キャップ寸法が大きくな
るとより大きい範囲が適用される。本発明の方法により
負荷される応力を介してプラスチックの性質を最大に向
上させるための好ましいカール24の寸法により、肉厚を
最大にしカール直径を最小にすることが要求される。
キャップ寸法は代表例では約20mmないし120mmであり、
びんおよび／またはジャー寸法は容量として約２オンス
ないし128オンスの範囲である。ドラムまたは小たるの
ような大容量容器もまた、小型のガラスびんおよび他の
容器と同様に、本発明の方法に適している。
本発明のキャップおよびライナなしシールの成形に使用
可能な有用なプラスチックとしては、ポリプロピレン，
ポリエチレン，ポリスチレン，アクリロニトリル−スチ
レン−ブタジエン重合体、および半剛性ないし剛性プラ
スチック材料などが含まれる。
本発明のライナなしシールは他の材料との組合せを含む
広範囲の種類のキャップ（たとえば金属蓋部分またはシ
ールに使用されるものと異なるプラスチックを使用する
部分を有するキャップ）に使用可能である。このような
ライナなしシールは、広範囲の種類の食品に対する広範
囲の種類の容器を閉鎖しシールするのに使用可能であ
る。広範囲の種類の食品としては、 炭酸ソフトドリンクおよびビールのような低温滅菌飲料
を含む飲料や 食品，とくに、マヨネーズ、ピーナッツバターおよびサ
ラダ油などの酸素の敏感な食品および酢およびレモンジ
ュースのような腐蝕性食品を含む、容器シール性能が重
要な食品や 漂白剤、洗剤、医薬品および化粧品を含む家庭用薬品、
および広範囲の分配および使用条件下で高度な一体シー
ルおよび再度シールを必要とする他の製品などがある。
さらに、本発明のライナなしシールは、本発明の他の型
のシールを含めた他の型のライナなしシールとの組合せ
で使用可能であり、ネツク38として種々の面またはあら
ゆる面を使用してよい。さらに本発明のライナなしシー
ル、スナップキャップおよびねじ込みキャップで切離し
リングの有無に拘らずこれらを含む広範囲の種類のキャ
ップに使用可能である。とくに本発明のライナなしシー
ルは、本出願と同時出願で、本発明の譲受人に譲渡され
た米国特許出願第809,057号に開示の切離しリングまた
は分割リングを有するキャップにも使用可能で、この開
示全体はしたがって参照として本明細書に含まれる。
本発明の他の図示実施例によると、第15図ないし第17図
に、カール24aがカール形成工具26により内方および上
方に形成されるので外側シール面36はシール16aの上方
端部および取付部20と隣接しているようなスナップキャ
ップ10および一体プラグシールが示される。カール24a
を内方方向に向けるのは、第15図の点線35で示すよう
に、カール溝28の凹部中心33を壁18の円筒平面の内側に
置くことにより達成される。この実施例において、最大
の圧縮性とシール16aのネック壁46への最大の適応性を
得るためには、取付部20の平面はネック壁46の平面から
できるだけ離さなければならない。したがって、この場
合取付部20に隣接する外側シール面36に最大曲率を形成
する必要がある。これは、溝28の凹部中心33を壁18の面
にできるだけ近づけて配置することにより達成される
が、これは壁18の下方自由端部30に凹部中心33から離れ
る方向にテーパを設けることにより、および溝28の外側
傾斜部分39内に十分な自由空間を設けてカール形成作業
中に負荷される応力による面36の外方自由変位のための
制約をすべて除去することにより達成される。この結果
第17図に示すように、シール面36の面は取付部20からさ
らに離れた位置となる。シール16aのカール形成部分の
半径方向断面は、約90度ないし約450度の円弧または曲
線部分を含む。
第18図に、カール24bがカール形成工具26（図示なし）
により内方および上方に形成されたねじ込みキャップ10
および一体プラグシール16bが示されている。この結果
「Ｏ」リングの中空内部48は、部分図示された容器37の
内部と連絡している。このように容器37内の内圧50（矢
印で指示）は側部シール部分36の内表面52方向にかか
り、これによりこの圧力を、内孔42の壁46内のシール16
bの圧力で形成されるシール係合の補強に使用する。し
たがって、シール部分36をその接触する壁46から分離し
ようと作用する内圧50は、シール部分36を内孔42の壁46
に対して押しつけるように作用する同一圧力50により相
殺される。本発明のこの実施例は、加圧製品を充填する
容器に対してとくに有利である。
第19図は、内部シール16cが、第４図に示すように形成
された「Ｊ」形状カールを有する本発明の実施例を示
す。シール16cは、びんネック38の内孔42の壁46とシー
ル係合するプラグシールとして使用される。Ｊ形状シー
ル16cは、カール形状すなわち曲線状側部シール部分36
と、底部カール形状部分32と、および取付部20をカール
形状部分36と壁46との間のシール面から実質的に内方に
移動することとを含む本発明の有利性を有している。こ
の実施例においては、シール応力は、半分の円周すなわ
ち半円断面を有する底部部分32に分布されるので、本発
明の「Ｏ」リング実施例に比較して局部応力値および塑
性クリープは大きいかもしれないが、それでも本発明の
望ましい改良性能の範囲内にある。シール16cのカール
形状部分の半径方向断面は、約90ないし180度の円弧を
含むのが好ましい。
第20図には第５図ないし第７図のシール16に類似の
「Ｏ」リング一体シール16dが示されているが、その直
径が大きいので、キャップ10がびんネック38に装着され
たとき、シール16d自体は内孔42内に完全に着座せず、
隅部44およびそれに隣接する内孔42の端縁40および壁46
の面とシール係合を形成するように、ネック端縁40の内
側隅部44により圧縮される。このようなシール係合は中
空「Ｏ」リング24dの高い圧縮性を有効に利用し、隅部4
4における高い局部シール圧力に加えて端部40および壁4
6上に大きなシール面積を向上し、一方その曲線状の断
面により与えらえる弾性と、横平面内に移動できる自由
さとを十分に保持している。
第21図に示す「Ｏ」リングシール16eは第５図および第
７図に示すシール16および第20図に示すシール16dに類
似するが、ただ、水平面内の径を大きくしてこのシール
を直接びんネック端縁40上に配置する点が異なり、この
場合シールは、有利な中空「Ｏ」リング形状24eを用い
た単純垂直圧縮シールとして用いられる。シールの凸外
面が密に係合するように、「Ｏ」リング24e上の蓋12の
内に凹部53が形成されている。この結果、シール16eの
性能はシール16の性能に類似するが、そのシール係合は
端縁40内であること、それは水平面内で移動しないこ
と、およびもし好ましければ、キャップ取付中にかかる
トルク値に応じてシール圧力をさらに高い値に増加可能
てあることなどが異なる。
第22図においては、シール16fは半円形または「Ｕ」形
状24fに形成される。この形状は第４図に示すような
「Ｊ」形状16cと同様に形成されるが、壁18の垂直脚が
ないことが異なる。バンパ（緩衝器）54,56が蓋12の下
側に設けられ、これによりリップ30を所定位置に固定し
て使用中の動きを拘束する。シール16fの性能は第21図
のシール16eの「Ｏ」リング形状に大部分の点で類似す
るが、ただ、その断面が小さいので、所定の改良性能範
囲内にはいるとはいえ応力集中および塑性クリープの値
はやや高い点が異なる。バンパ54はシール16fの下側部
分32をさらに補強するために高さを高く伸長してもよ
く、これは任意である。
第23図は、蓋12内に設けられた凹面53と当接するさらに
巻きをふやしたコイル断面24gを備えた「Ｏ」リング形
状を有するライナなしシール16gを示す。シール係合に
おいて、シール16gはまたネック端縁40上に設けられた
凹面58とも当接する。シール16gは、第21図のシール16e
の「Ｏ」リング形状をさらに十分にカール形成させるこ
とにより形成される。凹面53,58はシール16gのカール24
gの曲率に一致する寸法を有するので、キャップ10にト
ルクが与えられてネック38に装着されるとき、シール16
gは制約されて卵形に変形することなく、したがって圧
縮シール応力がコイル形状16gの巻きをさらにきつくす
るように十分に伝達される。その結果、圧縮シール応力
は第21図のシール16eの場合よりより均等に分布され、
これによりクリープ抵抗性およびシール一体性の維持が
向上される。
第24図および第25図は、凹面58を有する第23図のびんネ
ック38が、第３図に示すキャップ10の射出成形されたま
まの予備成形円筒状壁18のカール形成に利用可能であ
る、本発明の実施例を示す。第24図においては、壁18は
射出成形（予備成形）されたままでびんネック38の凹端
縁58と係合する直前にあり、キャップ10が装着されると
凹端縁58は壁18をカール形成する。第25図は、キャップ
10がびんネック38に完全に着座して壁18の下方方向推力
が凹面58にかかった結果を示し、これにより本発明のシ
ール16hは「Ｏ」リング形状24hを有する。
第26図および第27図は、キャップ蓋12の下側で、ネック
端縁40の外側環状隅部60と係合するように、本発明の
「Ｏ」リング24jを形成しシール係合をなすところを示
す。
第26図においてカール形成工具26は、その最頂部に配置
された環状の成型用溝31aを含み、この図では外側およ
びやや上方にカール形成された中間形状のシール16iが
示されている。中間形状24iの端部30が成形用溝31aを離
れるときその方向が外方および上方に向けられるので、
完成された「Ｏ」リング形状24jは、第27図に示すよう
にカール形成工具26の周縁を超えてキャップ10の内側隅
部63内に十分に伸長する。この位置においてシールは、
第28図に示すように、シール係合をなすびんネック38の
外側隅部60と、隣接端縁40と、およびたれ下がり面64と
に係合する。シール16jの性能は大部分第20図のシール1
6dの性能と同等である。
第29図および第30図は４分円にカール形成された本発明
のシール16kであって、その自由端部を拘束することで
シール強度を増加し、およびそのシール応力をより均一
に分布したシールの使用例を示す。
第29図は、４分円シール16kがキャップスカート14の内
壁内の棚66に係合して拘束されるようにカール形成され
た例を示す。第30図に示すように、ネック端縁40の外側
端部すなわち外方端部60との係合でシール16kは圧縮さ
れる。これによりシール応力は、取付部20および端縁30
と棚66との係合の両方で受けられる。その結果応力はよ
り均等に分布される。シール16kのカール形成部分の半
径方向断面は、約60ないし90度の円弧を含むのが好まし
い。
第31図は、びんネック38が第29図の４分円シール16kの
事後成形に使用可能であるのでその方法を示す。この実
施例において、ネック38の外方隅部60は、キャップ装着
中に予備成形壁18（図示なし）の端部30と係合するよう
に、ベベルを設けたやや凹な面を有する。第31図は、キ
ャップ10がびんネック38に完全に着座した結果、壁18の
下方方向推力がベベルを設けた外方隅部60にかかり、こ
れにより本発明のシール16kが４分円形状24kを有すると
ころを示す。びんネック38の内方隅部44に同様なベベル
を設けて、キャップ装着中に修正プラグシールを形成す
るように予備成形壁18と係合してカールを形成する形状
とするようにしてもよく、これは任意である。
本発明は広い意味において記載の特定の実施例に制限さ
れず、これからの修正がなされたとしても、もし本発明
の原理から逸脱するものでなく、またその主要な利点を
犠牲にするものでなければ、これらの修正は添付の請求
の範囲にあるものとみなす。
発明の効果 以上説明したように、本願発明にあっては、下方自由端
部は、係合前にカール状または曲線状のシール部分を提
供し、係合後は圧縮およびシールをなすように構成され
ているので、容器とキャップとの係合が不完全であった
り、また、キャップが容器に対して適正に心合わせされ
ていない場合であっても、下方自由端部は効果的なシー
ルを提供することができる。言い換えると、カール状ま
たは曲線状の下方自由端部は、順応性および弾性を有し
ているので、容器とキャップとの係合が不完全であった
り、適正に心合わせされていない場合であっても、十分
な圧縮状態でシールをなすことができる。
さらに、下方自由端部はカール状または曲線状に形成し
ているので、シール圧力を分配させながらシール力を提
供することができ、一般に疲労を招く圧力の集中を回避
することができる。従って、キャップを繰り返し使用し
ても、下方自由端部は、シール力を引続き提供すること
ができ、シール圧力を均一に分配することができる。言
い換えると、本願発明に基づくキャップは、繰り返しま
た長期間にわたって使用しても、疲労することなく圧縮
およびシール状態を維持することができる。

Claims (51)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プラスチックから頂部壁と外側垂下スカー
    トとシール用の内側垂下壁とを有するキャップを成形す
    る段階であって、前記内側垂下壁は、前記頂部壁と一体
    に形成されかつそこから延びる上方端部と下方自由端部
    とを有するように成形する段階と、 前記内側垂下壁の下方自由端部をカール形成工具の凹面
    に係合させて、前記下方自由端部をシールとして係合す
    るのに適した順応性および弾性を有する曲線状にカール
    させる段階とを含むライナなしシールキャップの成形方
    法。
  2. 【請求項２】前記カールした下方自由端部は、Ｏ、Ｕ、
    Ｊまたは４分円のいずれかの断面形状を有する請求の範
    囲第１項に記載のキャップの成形方法。
  3. 【請求項３】前記下方自由端部は、まず前記凹面の内方
    部分に係合して外側に向かってカールした係合シール部
    を形成するようにした請求の範囲第１項に記載のキャッ
    プの成形方法。
  4. 【請求項４】前記下方自由端部は、まず前記凹面の外方
    部分に係合して内側に向かってカールした係合シール部
    を形成するようにした請求の範囲第１項に記載のキャッ
    プの成形方法。
  5. 【請求項５】前記下方自由端部のカール成形により前記
    カールした下方自由端部に応力を生じ、外側の曲線状表
    面はシール係合するのに適した比較的柔軟で順応性を有
    するようにし、それに隣接する曲線状基部は比較的大き
    な強度と弾性を有するようにした請求の範囲第１項に記
    載のキャップの成形方法。
  6. 【請求項６】外側の曲線状表面の応力は引張状態であ
    り、隣接する曲線状基部の応力は圧縮状態である請求の
    範囲第５項に記載のキャップの成形方法。
  7. 【請求項７】連続したプラスチックの頂部壁を有するキ
    ャップを成形する段階を含む請求の範囲第１項に記載の
    キャップの成形方法。
  8. 【請求項８】キャップを異なる材料からなる蓋部を含む
    ように成形する段階を含む請求の範囲第１項に記載のキ
    ャップの成形方法。
  9. 【請求項９】前記蓋部は金属である請求の範囲第８項に
    記載のキャップの成形方法。
  10. 【請求項１０】前記下方自由端部をカール成形する前
    に、モールドを開放する段階をさらに含む請求の範囲第
    １項に記載のキャップの成形方法。
  11. 【請求項１１】前記下方自由端部をカール成形する前
    に、モールドから成形されたキャップを取り出す段階を
    さらに含む請求の範囲第１項に記載のキャップの成形方
    法。
  12. 【請求項１２】プラスチックから頂部壁と外側垂下スカ
    ートとシール用の内側垂下壁とを有するキャップを成形
    する段階であって、前記内側垂下壁は、前記頂部壁と一
    体に形成されかつそこから延びる上方端部と、下方自由
    端部とを有するように成形する段階と、 前記内側垂下壁の下方自由端部をカール形成工具の凹面
    に係合させて、前記下方自由端部を前記凹面に沿って移
    動させることによって、前記下方自由端部をシールとし
    て係合するのに適した順応性および弾性を有する曲線状
    に徐々にカールさせる段階とを含むライナなしシールキ
    ャップの成形方法。
  13. 【請求項１３】前記下方自由端部のカール成形により前
    記カールした下方自由端部に応力を生じ、外側の曲線状
    表面はシール係合するのに適した比較的柔軟で順応性を
    有するようにし、それに隣接する曲線状基部は比較的大
    きな強度と弾性を有するようにした請求の範囲第12項に
    記載のキャップの成形方法。
  14. 【請求項１４】外側の曲線状表面の応力は引張状態であ
    り、隣接する曲線状基部の応力は圧縮状態である請求の
    範囲第13項に記載のキャップの成形方法。
  15. 【請求項１５】連続したプラスチックの頂部壁を有する
    キャップを成形する段階を含む請求の範囲第12項に記載
    のキャップの成形方法。
  16. 【請求項１６】キャップを異なる材料からなる蓋部を含
    むように形成する段階を含む請求の範囲第12項に記載の
    キャップの成形方法。
  17. 【請求項１７】前記蓋部は金属である請求の範囲第16項
    に記載のキャップの成形方法。
  18. 【請求項１８】前記下方自由端部をカール成形する前
    に、モールドを開放する段階をさらに含む請求の範囲第
    12項に記載のキャップの成形方法。
  19. 【請求項１９】前記下方自由端部をカール成形する前
    に、モールドから成形されたキャップを取り出す段階を
    さらに含む請求の範囲第12項に記載のキャップの成形方
    法。
  20. 【請求項２０】プラスチックから頂部壁と外側垂下スカ
    ートとシール用の内側垂下壁とを有するキャップを成形
    する段階であって、前記内側垂下壁は、前記頂部壁と一
    体に形成されかつそこから延びる上方端部と、端縁を備
    えた下方自由端部とを有するように成形する段階と、 前記端縁を軸方向の圧縮状態でカール形成工具の凹面に
    係合させて、前記下方自由端部を前記凹面に沿って前記
    上方端部から離れる方向に延びてさらに前記凹面から上
    方かつ外方向に移動させることによって、前記下方自由
    端部を徐々にカールさせ、前記端縁およびそれに隣接す
    る下方自由端部を前記凹面と接触させながらそこに生ず
    る応力に応じて連続してカールさせ、Ｏ形状の断面を有
    するシールを形成するのに適した順応性および弾性のあ
    る自由端に形成する段階とを含むライナなしシールキャ
    ップの成形方法。
  21. 【請求項２１】前記下方自由端部のカール成形により前
    記カールした下方自由端部に応力を生じ、外側の曲線状
    表面はシール係合するのに適した比較的柔軟で順応性を
    有するようにし、それに隣接する曲線状基部は比較的大
    きな強度と弾性を有するようにした請求の範囲第20項に
    記載のキャップの成形方法。
  22. 【請求項２２】外側の曲線状表面の応力は引張状態であ
    り、隣接する曲線状基部の応力は圧縮状態である請求の
    範囲第21項に記載のキャップの成形方法。
  23. 【請求項２３】連続したプラスチックの頂部壁を有する
    キャップを成形する段階を含む請求の範囲第20項に記載
    のキャップの成形方法。
  24. 【請求項２４】キャップを異なる材料からなる蓋部を含
    むように形成する段階を含む請求の範囲第20項に記載の
    キャップの成形方法。
  25. 【請求項２５】前記蓋部は金属である請求の範囲第24項
    に記載のキャップの成形方法。
  26. 【請求項２６】前記下方自由端部をカール成形する前
    に、モールドを開放する段階をさらに含む請求の範囲第
    20項に記載のキャップの成形方法。
  27. 【請求項２７】前記下方自由端部をカール成形する前
    に、モールドから成形されたキャップを取り出す段階を
    さらに含む請求の範囲第20項に記載のキャップの成形方
    法。
  28. 【請求項２８】プラスチックから頂部壁と外側垂下スカ
    ートとシール用の内側垂下壁とを有するキャップを成形
    する段階であって、前記内側垂下壁は、前記頂部壁と一
    体に形成されかつそこから延びる上方端部と、端縁を備
    えた下方自由端部とを有するように成形する段階と、 前記端縁を軸方向の圧縮状態でカール形成工具の凹面に
    係合させて、前記下方自由端部を前記凹面に沿って前記
    上方端部から離れる方向に延びてさらに前記凹面から上
    方かつ外方向に移動させることによって、前記下方自由
    端部を徐々にカールさせ、前記端縁およびそれに隣接す
    る下方自由端部を前記凹面と接触させながらそこに生ず
    る応力に応じて連続してカールさせ、コイルリング形状
    の断面を有するシールを形成するのに適した順応性およ
    び弾性のある自由端に形成する段階とを含むライナなし
    シールキャップの成形方法。
  29. 【請求項２９】前記下方自由端部のカール成形により前
    記カールした下方自由端部に応力を生じ、外側の曲線状
    表面はシール係合するのに適した比較的柔軟で順応性を
    有するようにし、それに隣接する曲線状基部は比較的大
    きな強度と弾性を有するようにした請求の範囲第28項に
    記載のキャップの成形方法。
  30. 【請求項３０】外側の曲線状表面の応力は引張状態であ
    り、隣接する曲線状基部の応力は圧縮状態である請求の
    範囲第29項に記載のキャップの成形方法。
  31. 【請求項３１】連続したプラスチックの頂部壁を有する
    キャップを成形する段階を含む請求の範囲第28項に記載
    のキャップの成形方法。
  32. 【請求項３２】キャップを異なる材料からなる蓋部を含
    むように形成する段階を含む請求の範囲第28項に記載の
    キャップの成形方法。
  33. 【請求項３３】前記蓋部は金属である請求の範囲第32項
    に記載のキャップの成形方法。
  34. 【請求項３４】前記下方自由端部をカール成形する前
    に、モールドを開放する段階をさらに含む請求の範囲第
    28項に記載のキャップの成形方法。
  35. 【請求項３５】前記下方自由端部をカール成形する前
    に、モールドから成形されたキャップを取り出す段階を
    さらに含む請求の範囲第28項に記載のキャップの成形方
    法。
  36. 【請求項３６】容器用のライナなしキャップであって、 プラスチック頂部壁と、キャップの内部に設けたプラス
    チックシール部とからなり、 前記シール部は、前記頂部壁と一体に形成されかつそこ
    から延びる上方端部と、順応性および弾性を有するカー
    ルした下方自由端部とを有し、 前記下方自由端部は、前記上方端部から離れる方向に延
    びてさらに前記頂部壁に向かって上方に延び、半径方向
    断面において円弧状部を有する少なくともＵ形の曲線状
    に形成され、係合前は、前記円弧状部内で曲線状のシー
    ル部分を提供し、係合後は、前記円弧状部が圧縮および
    シールを提供するようにしたキャップ。
  37. 【請求項３７】前記カールされた下方自由端部は、Ｏ形
    状またはコイル形状の断面形状を有する請求の範囲第36
    項に記載のキャップ。
  38. 【請求項３８】前記カールされた下方自由端部は、Ｏリ
    ング状に形成された請求の範囲第36項に記載のキャッ
    プ。
  39. 【請求項３９】前記カールされた下方自由端部は、コイ
    ルリング状に形成された請求の範囲第36項に記載のキャ
    ップ。
  40. 【請求項４０】前記下方自由端部は、内方向にカールさ
    れた請求の範囲第36項に記載のキャップ。
  41. 【請求項４１】前記下方自由端部は、外方向にカールさ
    れた請求の範囲第36項に記載のキャップ。
  42. 【請求項４２】前記カールされた下方自由端部は、引張
    状態にありかつシール係合するのに適した比較的柔軟で
    順応性を有する外側の曲線状シール表面と、圧縮状態に
    ありかつ比較的高い強度および弾性を有する内側の曲線
    状基部とからなる請求の範囲第36項に記載のキャップ。
  43. 【請求項４３】キャップはねじ込みキャップである請求
    の範囲第36項に記載のキャップ。
  44. 【請求項４４】キャップはスナップキャップである請求
    の範囲第36項に記載のキャップ。
  45. 【請求項４５】容器用のライナなしキャップであって、 プラスチックの頂部壁と、 前記頂部壁から垂下するプラスチックの外側環状スカー
    トと、 前記頂部壁と一体に形成されかつそこから垂下する環状
    壁を有するプラスチックの内側シール部とからなり、 前記内側シール部は、係合前はＯリング状の断面形状を
    有し、係合後は圧縮およびシールするようにされた順応
    性および弾性を有するカールした下方自由端部を含むキ
    ャップ。
  46. 【請求項４６】前記Ｏリングによるシールは、プラグシ
    ール、リムシールまたはコーナーシールのいずれかであ
    る請求の範囲第45項に記載のキャップ。
  47. 【請求項４７】前記Ｏリング状の下方自由端部は、引張
    状態にありかつシール係合するのに適した比較的柔軟で
    順応性を有する外側の曲線状シール表面と、圧縮状態に
    ありかつ比較的高い強度および弾性を有する内側の曲線
    状基部とからなる請求の範囲第45項に記載のキャップ。
  48. 【請求項４８】容器用のライナなしキャップであって、 プラスチックの頂部壁と、 前記頂部壁から垂下するプラスチックの外側環状スカー
    トと、 前記頂部壁と一体に形成されかつそこから垂下する環状
    壁を有するプラスチックの内側シール部とからなり、 前記内側シール部は、係合前はコイルリング状の断面形
    状を有し、係合後は圧縮およびシールするようにされた
    順応性および弾性を有するカールした下方自由端部を含
    むキャップ。
  49. 【請求項４９】前記コイルリングによるシールは、プラ
    グシール、リムシールまたはコーナーシールのいずれか
    である請求の範囲第48項に記載のキャップ。
  50. 【請求項５０】前記コイルリング状の下方自由端部は、
    引張状態にありかつシール係合するのに適した比較的柔
    軟で順応性を有する外側の曲線状シール表面と、圧縮状
    態にありかつ比較的高い強度および弾性を有する内側の
    曲線状基部とからなる請求の範囲第48項に記載のキャッ
    プ。
  51. 【請求項５１】容器用のライナなしキャップであって、 プラスチック頂部壁と、キャップ内に設けたプラスチッ
    クシール部とからなり、 前記シール部は、前記頂部壁と一体に形成されかつそこ
    から延びる上方端部と、順応性および弾性を有するカー
    ルした下方自由端部とを有し、 前記下方自由端部は、ほぼ均一な厚さを有し、前記上方
    端部から離れる方向に延び、半径方向断面において少な
    くとも50度の円弧状部を含むように形成され、係合前
    は、前記円弧状部内で曲線状のシール部分を提供し、係
    合後に適切な圧縮およびシールを提供するように比較的
    柔軟で順応性を有する外側の曲線状シール表面を含むキ
    ャップ。
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