JP2020138740A - プラスチックキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】ベント部が形成された螺子部を有する容器に適用されるプラスチックキャップにおいて、容器口部とのシールポイントを開封工程中に切り替え、寸法精度に劣る容器に適用された場合にも確実な密封性を発現可能なプラスチックキャップを提供する。【解決手段】キャップ頂板部内面には、容器口部外面をシールするアウターリング及び容器口部内面をシールするインナーリングが形成され、キャップ頂板部から垂下するスカート部内面には螺子部が形成されており、アウターリング内面が、キャップ内方に向かって傾斜した形状を有し、閉栓状態ではアウターリング内面のシールポイントが容器口部外面に圧着することにより、密封性が維持され、開封工程において、インナーリング外面のシールポイントは、アウターリングによるシールが解除される前に容器口部の螺子部の始点よりも上方に位置する容器口部内面で圧着状態に移行することで密封性が維持される。【選択図】図３

Description

本発明は、ベント付螺子ボトル用のプラスチックキャップに関するものであり、より詳細には、寸法精度にばらつきがある容器口部に適用された場合でも、確実にタンパーエビデント性を発現可能なプラスチックキャップに関する。

飲料等の液体が充填された容器のキャップとして、容器口部に螺子係合により装着される樹脂キャップが広く使用されている。かかる樹脂キャップとして、不正使用防止のために、キャップのスカート下端に、破断可能な弱化部を介してタンパーエビデントバンド（以下ＴＥバンドという）が形成されたキャップが広く用いられている。
ＴＥバンドによる開封明示機能は、キャップを開封するために旋回するとキャップ本体は上昇するが、ＴＥバンドは容器口部と係合し、その上昇が抑制されている結果、破断可能な弱化部が破断して、ＴＥバンドはキャップ本体から切り離されて容器口部側に残り、キャップ本体のみが容器口部から取り除かれることにより、キャップが一旦開封されたものであることが明示されるという機能である。

ＴＥバンドが確実な開封明示機能を発揮するためには、キャップ本体とＴＥバンドの間の弱化部が破断される、キャップの旋回角度（以下、「ブリッジブレイク角度」ということがある）が、容器の密封性が解除される、キャップの旋回角度（以下、「シールブレイク角度」ということがある）よりも小さいことが重要である。

このようなＴＥバンドを適用するプラスチック容器に、自生圧力を有する炭酸飲料等の内容物を充填した場合や、アセプティック、ホットパック等により自生圧力を有さない非炭酸飲料等の内容物であっても、容器内ヘッドスペースの空気を窒素に置き換える液体窒素滴下工程を経て充填した場合、容器内に内圧がかかっている。このため、キャップをシールブレイク角度まで旋回して内圧を効率よく解放するために、容器口部にベント部、すなわち容器口部の螺子部に軸方向の切欠きが形成されている（特許文献１）。
また、アセプティック充填に適用される容器蓋として、天面壁と天面壁の周縁から垂下するスカート壁を具備し、天面壁の内面には内側筒状シール片（インナーリング）と外側筒状シール片（アウターリング）とを備え、内側筒状シール片の外周面は容器蓋の中心軸線に対して傾斜角度θ１をなして下方に向かって半径方向外方に傾斜して延出し、次いで下方に向かって内方に傾斜して延出し、内側筒状シール片の内周面の上部は中心軸線に対して傾斜角度θ１よりも大きいθ３をなして下方に向かって半径方向外方に傾斜して延出しており、内側筒状シール片の肉厚は下方に向かって漸次減少しており、外側筒状が容器蓋の中心軸線に対して下方に向かって半径方向外方に傾斜して延出している容器蓋が提案されている（特許文献２）。

特開２００４−３３８７８９号公報 特許第４０９８７９７号公報

しかしながら、容器口部にベント部を形成するため螺子部に切欠きを設けた容器にＴＥバンド付のキャップを適用した場合に、想定されたシールブレイク角度よりも小さい角度でシールブレイクが生じてしまう場合があることが分かった。本発明者等がかかる容器口部について精査した結果、ベント部を形成するために、螺子山に切欠きを形成した部分および切欠きを形成していない部分（通常の螺子山）に対応する容器口部内面付近において、ひけ等の成形歪に起因する樹脂収縮量の差が生じていることが分かった。かかる容器口部内面は、容器の密封性を確保するキャップのインナーリングが当接する部分であり、このような収縮量の差が凹凸を形成してしまうため、凹凸がインナーリングによるシールポイントに形成されていると、インナーリングが充分に密着されない部分が生じて、所期のシールブレイク角度よりも小さい角度で密封性が解除されてしまうおそれがある。

従って、本発明の目的は、ベント部が形成された螺子部を有する容器に適用されるプラスチックキャップにおいて、容器口部とのインナーリング及びアウターリングのシールポイントを開封工程中に切り替え、寸法精度に劣る容器に適用された場合にも確実な密封性を発現可能であり、ＴＥバンドを有する場合にはシールブレイクが確実にブリッジブレイクよりも後に発現され、優れたＴＥ性を発現可能なプラスチックキャップを提供することである。

本発明によれば、螺子部に形成された切欠きから成る軸方向に延びるベント部を有し、非結晶である樹脂製容器口部に適用され、前記樹脂製容器に内容物を充填した後、窒素封入を行うアセプティック充填用プラスチックキャップにおいて、前記プラスチックキャップは、頂板部及び該頂板部から垂下するスカート部から成り、前記頂板部内面には、少なくとも前記容器口部外面をシールするアウターリング及び前記容器口部内面をシールするインナーリングが形成され、前記スカート部内面には螺子部が形成されており、前記アウターリング内面が、キャップ内方に向かって傾斜した形状を有し、閉栓状態では少なくとも前記アウターリング内面のシールポイントが前記容器口部外面に圧着することにより、密封性が維持され、開封工程において、前記インナーリング外面のシールポイントは、前記アウターリングによるシールが解除される前に容器口部の螺子部の始点よりも上方に位置する前記容器口部内面で圧着状態に移行することで密封性が維持されることを特徴とするプラスチックキャップが提供される。

本発明のプラスチックキャップにおいては、
１．前記インナーリングのシールポイントは、外方に膨出した最外径部であり、前記アウターリングのシールポイントは、下方に向かって傾斜する内面下端の最内径部であること、
２．前記アウターリングとインナーリングの間には、容器口部先端と接触するコンタクトリングが形成されていること、
３．前記スカート部の下端には、破断可能な弱化部を介してタンパーエビデントバンドが形成されており、前記破断可能な弱化部が破断された後に、前記インナーリングのシールが解除されること、
４．閉栓状態における前記インナーリングのシールポイントが、容器口部外面に形成される螺子部の始点から螺子の形成方向に向かって最初に形成される切欠きに対応する容器口部内面位置にあること、
５．前記樹脂製容器の最上段の螺子部に形成される切欠きの上端から容器口部先端までの軸方向長さをＷ、閉栓状態からアウターリングの密封が解除されるまでのキャップの上昇距離をＸ、閉栓状態から弱化部が破断されるまでのキャップの上昇距離をＹ、閉栓状態からシールブレイクまでのキャップの上昇距離をＺとしたとき、下記式
Ｙ＜Ｚ 及び Ｘ＞（Ｚ−Ｗ）
を満足すること、
が好適である。

本発明のプラスチックキャップにおいては、キャップの初期開封に際して、キャップと容器口部とのシールポイントをキャップの旋回角度に合わせて、アウターリングによるシールからインナーリングによるシールに切り替えることにより、寸法精度に劣る容器に適用された場合にも確実に密封性を確保できる。
またプラスチックキャップがＴＥバンドを有する場合には、シールブレイクが確実にブリッジブレイクよりも後になり、優れたＴＥ性を発現できる。

本発明のキャップが適用されるベント付螺子部を有する容器口部の一例を示す側面図である。 本発明のキャップの一例の半側面図及び半断面図である。 図２に示す本発明のキャップの一例を図１に示した、ベント付螺子部を有する容器口部に適用した状態を示す側断面図である。 図３に示した、キャップが適用された容器口部において、開封のためにキャップを旋回し、アウターシールによるシールの解除が開始される状態を示す側断面図である。 図４に示した状態から、更にキャップを旋回し、キャップスカート部とＴＥバンドをつなぐ弱化部が破断された状態を示す側断面図である。 図５に示した状態から、更にキャップを旋回し、インナーリングによるシールの解除が開始される状態を示す側断面図である。 本発明のキャップのインナーリング及びアウターリングの好適な寸法を説明するための図である。

本発明のプラスチックキャップは、アウターリングが、キャップ内方に向かって傾斜した形状を有し、閉栓状態では少なくともアウターリングにより密封性が維持されていると共に、アウターリングによるシールが解除された後のインナーリングのシールポイントが、容器口部の螺子部の始点よりも上方に位置することが重要な特徴である。
前述したとおり、容器口部の螺子部にベント部を形成するために、螺子部に切欠きが形成された部分に対応する容器口部内面には凹凸が形成される可能性があるが、本発明においては、閉栓状態において、インナーリングが当該凹凸が形成される可能性のある容器口部内面部分に当接していても、アウターリングにより密封性が確保されている。その一方、アウターリングによる密封が解除された後には、インナーリングが容器口部の螺子部の始点よりも上方の位置、すなわち凹凸形成のおそれのない容器口部内面でシールポイントが形成される。従って、螺子部に切欠きが形成された部分に対応する容器口部内面に凹凸が形成されていたとしても確実な密封性が確保されている。

以下、添付図面に基づいて、本発明を説明する。
図１は、本発明のプラスチックキャップが適用される樹脂製容器の口部の一例を示す側面図である。容器口部１の螺子部２には、上段の螺子部２ａ及び下段の螺子部２ｂにそれぞれ切欠き３ａ，３ｂが設けられて軸方向に延びるベント部３Ａを形成している。この容器口部には、図示されたベント部３Ａ，３Ｂ以外にも、図示されていないベント部が２つあり、合計４つのベント部が形成されている。このような容器口部においては、容器口部外面に螺子部による凸部、切欠きによる凹部が容器の成形と同時に形成されており、螺子部の凸部に対応する容器口部が肉厚となり、ひけが大きく、容器口部内面は内径が大きくなりやすく、逆に切欠きの凹部に対応する容器口部は凸部と比べ肉薄となり、ひけが小さく、容器口部内面は内径が小さくなりやすいことから、切欠きに対応する容器口部内面近傍には凹凸ができやすい傾向がある。
またこの容器口部の先端付近外面には、容器成形の際に生じるパーティングラインに伴う段差５が形成されている。
また容器口部下部には、キャップのＴＥバンド内面に形成されるフラップ片と係合するための係合用突起６が形成されている。

図２は、本発明のプラスチックキャップの一例を示す図であり、右半分が側面図、左半分が側断面図である。
全体を１０で示す本発明のプラスチックキャップは、頂板部１１及びこの頂板部１１の周縁から垂下するスカート部１２から成るキャップ本体１０ａと、このキャップ本体１０ａと弱化部１７を介して一体に成形されたＴＥバンド２０から成っている。頂板部１１には、容器口部１の内面１ａと接触して密封性を確保するインナーリング１３、容器口部の外面１ｂと接触するアウターリング１４、インナーリング１３とアウターリング１４の間に形成され、インナーリング１３の付け根部外方に位置する、容器口部先端１ｃと接触するコンタクトリング１５が形成されている。またスカート部１２には、容器口部に形成された螺子部２と係合する螺子部１６が形成されている。ＴＥバンド２０の内面には、下端から上方に延びる複数のフラップ片２１が形成されている。

図３は、図２に示したプラスチックキャップを図１に示した容器口部に適用した状態を示す即断面図である。
本発明においては、アウターリング１４の内面及び外面が、キャップ内方に向かって内面が傾斜した形状を有していることから、図３に示すように、容器口部外面１ｂを外側から抱き込むように圧着した状態になっており、アウターリング１４の内面下端の最内径部がシールポイントＰ１となっている。閉栓状態において、容器口部１とキャップ１０はアウターリング１４によるシールポイントＰ１で密封性が確保されている。
またこの状態においては、インナーリング１３の外側面の最外径部のシールポイントＱ１は、アウターリング１４のシールポイントＰ１よりも下方且つ容器口部の上段の螺子部２ａ付近（具体的には、図１に示す容器口部１の螺子部の始点４から螺子の形成方向に向かって最初に形成される切欠き３ａに対応する容器口部内面位置）で容器口部内面１ａと密着している。インナーリング１３のシールポイントＱ１が密着する容器口部内面１ａは螺子部２ａ付近であることから、その表面に凹凸が形成されている可能性があるが、本発明のキャップにおいては、上述したとおり、アウターリング１４の内面が内方に向かって傾斜した形状を有していることから、インナーリング１３のシールポイントＱ１による密封性が確保されない場合でも、この状態においては、アウターリング１４のシールポイントＰ１により密封性が確保されている。更にコンタクトリング１５も容器口部先端１ｃと密着して、キャップはアウターリング１４及びコンタクトリング１５の少なくとも２点で容器口部と密着して密封性を確保している。

図４は、図３に示された閉栓状態から、キャップが開封方向に旋回されてアウターリング１４による密封が解除された状態を示す側断面図である。
キャップ１０が開封のために旋回され、上方に移動し始めると、まずコンタクトリング１５が容器口部先端１ｃから離れる。次いでアウターリング１４のシールポイントＰ１と容器口部外面１ｂとの圧着が解除される。この状態において、インナーリング１３のシールポイントＱ１は容器口部の螺子部の始点２ａよりも上方の容器口部内面１ａと圧着している。すなわちインナーリング１３のシールポイントＱ１は、図３の閉栓状態から図４のアウターリング１４によるシール解除状態までの開封工程において、上方に移動しながら密着状態を維持すると共に、図４の状態では容器口部内面１ａのうち、凹凸が形成されている可能性がある内面領域よりも上方に位置する螺子部非形成領域でシールポイントＱ１が圧着していることから、インナーリング１３による確実な密封性が確保されている。
また、インナーリング１３は頂板部１１から直線部１３ａが垂下しており、次いでインナーリング１３の外面が円弧形状に膨出し、シールポイントＱ１が容器口部内面１ａの形状に対して密着するため、シールポイントＱ１に対応するよう直線部１３ａは弾性的に変形する。

図５は、図４に示されたアウターリング１４による密封が解除された状態から、更にキャップ１０が開封方向に旋回され、キャップ本体１０ａとＴＥバンド２０をつなぐ弱化部１７が破断された状態（ブリッジブレーク）を示す側断面図である。すなわち、開封のためのキャップの旋回が進むと、ＴＥバンド２０のフラップ片２１が容器口部の係合用突起６に係止し、ＴＥバンド２０はキャップ本体１０ａの上昇に追従できないため、破断可能な弱化部１７が破断される（ブリッジブレイク）。この状態においては、アウターリング１４は容器口部と接触していないが、インナーリング１３のシールポイントＱ１が、容器口部の螺子部が形成されていない螺子部非形成領域、すなわち凹凸が形成されない容器口部内面１ａと圧着していることから、確実な密封性が維持されている。

図６は、図５に示されたＴＥバンド２０の弱化部１７が切り離された状態から、更にキャップが開封方向に旋回され、インナーリング１３のシールポイントＱ１が容器口部内面１ａから離れる状態（シールブレイク）を示す側断面図である。インナーリング１３のシールポイントＱ１が螺子部非形成領域に対応する容器口部内面１ａと接触しなくなり、この時点で初めて容器の密封性は解除される（シールブレイク）。

本発明のプラスチックキャップにおいて、閉栓状態でアウターリングが密封性を確保できることが重要であり、このようなアウターリングの長さは、適用すべき容器の口部の形状によって異なるが、１．０〜１．６ｍｍの長さを有することが好ましい。またアウターリング内面のキャップ内方への傾斜角度（軸方向に対する）は０〜１０°の範囲にあることが好ましい。

本発明の容器口部において、キャップの初期開封における旋回角度は、容器口部及びキャップの螺子部のピッチ等によっても異なるが、一般に流通しているサイズの樹脂製容器においては、前述した図３の閉栓状態から図４の状態までの旋回で１２０〜１８０度、上下軸方向高さでは０．３〜０．６ｍｍ、図３の状態から図５の状態までの旋回で１９０〜２３０度、上下軸方向高さで１．０〜１．４ｍｍ、図３の状態から図６のシールブレイクの状態に至るまでが２７０〜３１０度、上下軸方向高さでは１．８〜２．２ｍｍの範囲内にある。
ポリエステルボトルとして一般的な容器であるＰＣＯ−１８８１ボトルにおいては、前述した図３の密封状態から図４の状態までの旋回で約１５０度、図４の状態から図５の状態までの旋回で約６０度、図５の状態から図６のシールブレイクの状態に至るまでが約８０度に形成されており、螺子部の始点から螺子の形成方向に向かって最初に形成されるベント部３０ａを形成する最上段の螺子部に形成されるべき切欠きを形成しないことによって、アウターシール解除後からシールブレイクよりも前の旋回角度において、容器内面が平滑に形成され、インナーリングによる密封を確実に行うことができる。

インナーリングが当接する容器口部内面の樹脂収縮量差由来の凹凸が発生する箇所は、容器口部上端から１．７ｍｍ以上垂下した箇所であり、インナーリングは図３の状態では容器口部上端から１．８〜２．２ｍｍ垂下した箇所で密着している。図４の状態まで旋回するにはキャップ１０が０．３〜０．６ｍｍ上昇することとなるため、図３から図４の状態まで旋回している途中で容器外面の肉厚差が少なく樹脂収縮率の差が少ない箇所へインナーリング１３のシールポイントＱ１が移動し圧着する。その後、図４の弱化部が破断するまでキャップ１０は旋回され、図３の閉栓状態から１．０〜１．４ｍｍ上昇する。インナーリング１３のシールポイントＱ１は図３の閉栓状態から図６のシールブレイクするまでにキャップ１０は１．８〜２．２ｍｍ上昇することとなる。
前述したインナーリングが当接する容器口部内面の樹脂収縮量差由来の凹凸が発生する箇所の上端（最上段の螺子部に形成された切欠きの上端）から容器口部上端までの軸方向長さをＷ、図３の閉栓状態から図４のアウターリングの密封が解除されるまでのキャップ１０の上昇距離をＸ、図３の閉栓状態から図５の弱化部１７が破断する状態までのキャップ１０の上昇距離をＹ、図３の閉栓状態から図６のシールブレイクするまでの距離をＺとした場合、Ｙ＜ＺかつＸ＞Ｚ−Ｗの関係にある。上記Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚの距離を図７に示す。

本発明のプラスチックキャップは、熱可塑性樹脂、例えば低−、中−、或いは高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、シンジオタクティックポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダムあるいはブロック共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、イオン架橋オレフィン共重合体（アイオノマー）等を用い、圧縮成形や射出成形等により成形できる。

本発明のプラスチックキャップは、容器口部内面にひけ等の成形歪による凹凸が生じやすい、容器口部の成形と同時に螺子部及びベント部を構成する切欠きを形成する、ベント機構が形成された樹脂製容器に好適に使用することができる。

１ 容器口部、２ 螺子部、３Ａ，３Ｂ ベント部、３ａ，ａｂ 切欠き、４ 螺子部始点、５ 段差部、６ 係合用突起、１０ キャップ、１１ 頂板部、１２ スカート部、１３ インナーリング、１４ アウターリング、１５ コンタクトリング、１６ 螺子部、１７ 弱化部、２０ ＴＥバンド、２１ フラップ片。

Claims (6)

1. 螺子部に形成された切欠きから成る軸方向に延びるベント部を有し、非結晶である樹脂製容器口部に適用され、前記樹脂製容器に内容物を充填した後、窒素封入を行うアセプティック充填用プラスチックキャップにおいて、
   前記プラスチックキャップは、頂板部及び該頂板部から垂下するスカート部から成り、前記頂板部内面には、少なくとも前記容器口部外面をシールするアウターリング及び前記容器口部内面をシールするインナーリングが形成され、前記スカート部内面には螺子部が形成されており、
   前記アウターリング内面が、キャップ内方に向かって傾斜した形状を有し、閉栓状態では少なくとも前記アウターリング内面のシールポイントが前記容器口部外面に圧着することにより、密封性が維持され、
   開封工程において、前記インナーリング外面のシールポイントは、前記アウターリングによるシールが解除される前に容器口部の螺子部の始点よりも上方に位置する前記容器口部内面で圧着状態に移行することで密封性が維持されることを特徴とするプラスチックキャップ。
2. 前記インナーリングのシールポイントは、外方に膨出した最外径部であり、前記アウターリングのシールポイントは、下方に向かって傾斜する内面下端の最内径部である請求項１に記載のプラスチックキャップ。
3. 前記アウターリングとインナーリングの間には、容器口部先端と接触するコンタクトリングが形成されている請求項１又は２記載のプラスチックキャップ。
4. 前記スカート部の下端には、破断可能な弱化部を介してタンパーエビデントバンドが形成されており、前記破断可能な弱化部が破断された後に、前記インナーリングのシールが解除される請求項１〜３の何れかに記載のプラスチックキャップ。
5. 閉栓状態における前記インナーリングのシールポイントが、容器口部外面に形成される螺子部の始点から螺子の形成方向に向かって最初に形成される切欠きに対応する容器口部内面位置にある請求項１〜４の何れかに記載のプラスチックキャップ。
6. 前記樹脂製容器の最上段の螺子部に形成される切欠きの上端から容器口部先端までの軸方向長さをＷ、閉栓状態からアウターリングの密封が解除されるまでのキャップの上昇距離をＸ、閉栓状態から弱化部が破断されるまでのキャップの上昇距離をＹ、閉栓状態からシールブレイクまでのキャップの上昇距離をＺとしたとき、下記式
   Ｙ＜Ｚ 及び Ｘ＞（Ｚ−Ｗ）
   を満足する請求項１〜５の何れかに記載のプラスチックキャップ。