特許第6012312号(P6012312)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6012312
(24)【登録日】2016年9月30日
(45)【発行日】2016年10月25日
(54)【発明の名称】合成樹脂製キャップ
(51)【国際特許分類】
   B65D 41/34 20060101AFI20161011BHJP
【FI】
   B65D41/34
【請求項の数】6
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2012-155956(P2012-155956)
(22)【出願日】2012年7月11日
(65)【公開番号】特開2014-15254(P2014-15254A)
(43)【公開日】2014年1月30日
【審査請求日】2015年5月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】000178826
【氏名又は名称】日本山村硝子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100074273
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 英夫
(72)【発明者】
【氏名】藤本 淳
(72)【発明者】
【氏名】水口 友貴
【審査官】 藤井 眞吾
(56)【参考文献】
【文献】 特開2001−114309(JP,A)
【文献】 国際公開第2009/084292(WO,A1)
【文献】 特開2006−052022(JP,A)
【文献】 特開2003−095293(JP,A)
【文献】 米国特許第3074579(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B65D 41/34
B65D 41/02
B65D 41/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
天壁と、該天壁の外周部から垂下するスカート壁とが設けられ、容器口部に螺着される合成樹脂製キャップであって、
前記天壁の内面には環状の中足が連設され、該中足の外周面が前記容器口部の内周面に密着可能に構成され、かつ、該中足の外周面の表面粗さが、JIS B0601に規定される算術平均高さ(Ra)で周方向において3〜7μmであるよう構成され、
さらに、中足の内側に連なる天壁の下面の高さが、中足のすぐ外側を占める天壁の下面
の高さ以下になるように構成されていることを特徴とする合成樹脂製キャップ。
【請求項2】
前記中足の外径が該中足の中央部において最大となるように、該中足の上部の外周面は下方に向かって拡径し、かつ、該中足の下部の外周面は下方に向かって縮径し、
前記中央部の外周面は、垂下するか、前記上部の外周面よりも緩やかな度合で下方に向かって拡径するか、あるいは前記下部の外周面よりも緩やかな度合で下方に向かって縮径する請求項1に記載の合成樹脂製キャップ。
【請求項3】
前記中足の上部及び前記下部の肉厚は下方に向かって小さくなり、前記中央部の肉厚は、上下にわたって同一であるか、あるいは前記上部及び前記下部の肉厚よりも緩やかな度合で下方に向かって小さくなる請求項2に記載の合成樹脂製キャップ。
【請求項4】
前記中足の上部の最小外径は前記容器口部の内径以下であり、前記中央部の最大外径と前記中足の上部の最小外径との半径差は0.8mm以下である請求項2に記載の合成樹脂製キャップ。
【請求項5】
前記中央部の上下方向の長さは0.5〜2.0mmである請求項2に記載の合成樹脂製キャップ。
【請求項6】
前記中足の上部には内方に膨出する膨出部が形成されている請求項1に記載の合成樹脂製キャップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、容器口部を密封するための合成樹脂製キャップに関する。
【背景技術】
【0002】
ペットボトル等の容器の口部を密封するための合成樹脂製キャップとして、キャップ天壁の内面から垂下し容器口部の内側に差し込まれる中足を有するものが周知である。斯かるキャップでは、容器の気密のために、閉栓状態下で中足が容器口部の内周面の全周にわたって密着(シール)していることが肝要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−29498号公報(特に図7、[0041])
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記キャップのシール性能を上げるための一手法として、特許文献1に開示されているように、自然状態における中足の外周面が、その上部(基部)及び下部(先端部)から中央部に近づくにつれて外方に大きく迫り出すようにすることが考えられる。この場合、容器口部内に差し込まれた中足の中央部は、容器口部に対して強力に当接することになる。
【0005】
しかし、斯かるキャップでは、シール性能の向上が開栓トルクの増大にそのまま反映されてしまうという傾向が顕著となる。従って、このキャップにおいて、中足の中央部の外方への迫り出し量を抑え、閉栓状態下で容器口部に密着する中足の中央部の面積の縮小を図って開栓トルクを減少させようとすると、シール性能の低下が大きくなるのであって、製造誤差等も考慮すると、シール性能と開栓トルクの両方を満足する上記迫り出し量の範囲は極めて限られたものとなっていた。
【0006】
つまり、上記キャップには、その構造上、高いシール性能を維持することができる範囲で開栓トルクのさらなる低減を図る余地が殆ど残されていなかった。
【0007】
本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、高いシール性能を維持しつつ、開栓トルクの低減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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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、該天壁の外周部から垂下するスカート壁とが設けられ、容器口部に螺着される合成樹脂製キャップであって、
前記天壁の内面には環状の中足が連設され、該中足の外周面が前記容器口部の内周面に密着可能に構成され、かつ、該中足の外周面の表面粗さが、JIS B0601に規定される算術平均高さ(Ra)で周方向において3〜7μmであるよう構成され、
さらに、中足の内側に連なる天壁の下面の高さが、中足のすぐ外側を占める天壁の下面の高さ以下になるように構成されていることを特徴としている(請求項1)。
【0009】
上記合成樹脂製キャップにおいて、前記中足の外径が該中足の中央部において最大となるように、該中足の上部の外周面は下方に向かって拡径し、かつ、該中足の下部の外周面は下方に向かって縮径し、前記中央部の外周面は、垂下するか、前記上部の外周面よりも緩やかな度合で下方に向かって拡径するか、あるいは前記下部の外周面よりも緩やかな度合で下方に向かって縮径していてもよい(請求項2)。
【0010】
上記合成樹脂製キャップにおいて、前記中足の上部及び前記下部の肉厚は下方に向かって小さくなり、前記中央部の肉厚は、上下にわたって同一であるか、あるいは前記上部及び前記下部の肉厚よりも緩やかな度合で下方に向かって小さくなっていてもよい(請求項3)。
【0011】
上記合成樹脂製キャップにおいて、前記中足の上部の最小外径は前記容器口部の内径以下であり、前記中央部の最大外径と前記中足の上部の最小外径との半径差は0.8mm以下とすることができる(請求項4)。
【0012】
上記合成樹脂製キャップにおいて、前記中央部の上下方向の長さは0.5〜2.0mmとすることができる(請求項5)。
【0013】
上記合成樹脂製キャップにおいて、前記中足の上部には内方に膨出する膨出部が形成されていてもよい(請求項6)。
【発明の効果】
【0014】
本願発明では、高いシール性能を維持しつつ、開栓トルクの低減を図ることができる合成樹脂製キャップが得られる。
【0015】
すなわち、本願の各請求項に係る発明の合成樹脂製キャップでは、高いシール性能を維持するために容器口部の内周面に対する中足の外周面の当接力を高めたり接触面積を増やしたりした場合でも、中足の外周面を粗面化することにより、開栓トルクの低減を図ることができる。
【0016】
請求項2に係る発明の合成樹脂製キャップでは、中足の中央部の外周面によって容器口部の内周面に良好に密着するシール面が得られ、斯かるシール面によってシール性能を上げることができる。しかも、中足の上部及び下部は容器口部に密着しないので開栓トルクが過剰に増大することはなく、ひいては開栓トルクの低減を図ることができる。また、外周面が下方に向かって縮径する中足下部により、閉栓時に中足が容器口部にスムーズに差し込まれることになる。
【0017】
閉栓状態下では、中足には自身の弾性復元力により強いストレスがかかる。しかし、請求項3に係る発明の合成樹脂製キャップでは、中足のシール面を形成する中央部は、その肉厚が上下にわたって大きく変化しないので、歪みの力が全体に略均一に分散してシール面(外周面)の全面で容器口部を良好に密封することができる。
【0018】
請求項4に係る発明の合成樹脂製キャップでは、容器口部に対するキャップの巻締め完了時に大きな抵抗が発生することがなく、閉栓トルク及び開栓トルクの増大を防止することができると共に、アンダーカット量を抑えることにより、離型が困難となるのを確実に防止することができる。
【0019】
請求項5に係る発明の合成樹脂製キャップでは、シール性能の発揮に必要なシール面の面積が確保され、ひいては高いシール性能が確保されることになる。
【0020】
請求項6に係る発明の合成樹脂製キャップでは、中足の上部(根元部)に膨出部を設けることにより、中足の上部において膨出部が設けられた部位はそれより下方の部位よりも膨出している分だけ肉厚かつ高剛性となり、特に中足の肉厚が全体として下側ほど小となっていれば、結果として中足の中央部及び下部の金型内における離型時の変形スペース及び上部よりも高い可撓性は確保されるので、離型性が良好となる。また、冷却固化後の中足の上部は膨出部によって撓み難くなるので、シール性能の向上を図ることができる。そのため、シール性能を向上させるためにアンダーカット量をそれほど大きくする必要はなく、また、ある程度大きなアンダーカット量であっても上述のように優れた離型性により、成形のための金型を余分に分割する必要はないので、低コストで本キャップを成形・製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】本発明の一実施の形態に係る合成樹脂製キャップの構成を概略的に示す断面図である。
図2図1のA部詳細図である。
図3】容器口部に嵌合した状態の前記合成樹脂製キャップの構成を概略的に示す断面図である。
図4】自然状態の前記合成樹脂製キャップを容器口部に重ねて示す断面図である。
図5】(A)〜(D)は、表面粗さが異なる4種の中足の外周面の表面状態を示す写真である。
図6】中足の表面粗さと開栓時のトルクの関係を示すグラフである。
図7】中足の表面粗さと閉栓時の抵抗値の変化との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら以下に説明する。
【0023】
本発明の一実施の形態に係るキャップは、図1に示すように、キャップ本体1の下端に複数のブリッジ2を介して環状のバンド(タンパーエビデンスバンド)3が連結された合成樹脂製のピルファープルーフキャップであり、ペットボトル等の容器の口部M(図3図4参照)に螺着される。また、本キャップは、キャップ本体1とバンド3とが一体成形されてなり、他にパッキン等を有していない所謂1ピースキャップである。
【0024】
容器口部Mからキャップ本体1を離脱(螺脱)させる開栓の際にバンド3が容器口部Mから離脱しないようにするために、バンド3の内側には容器口部Mの環状突起M1に係合するフラップ4が設けられている。従って、開栓の際に、容器口部Mから離脱するキャップ本体1と離脱しないバンド3とをつなぐブリッジ2は破断する。尚、ブリッジ2の破断が適切に行われるようにするために、キャップ本体1とバンド3との境界の外周部分にはスリットSが設けられている。
【0025】
キャップ本体1は、平面視略円形状の天壁5を有し、この天壁5の外周部から略円筒状のスカート壁6が垂下する。また、天壁5の内面には、キャップ本体1を容器口部Mに螺着したときに、容器口部M内に差し込まれ容器口部Mの内周面に外周面が密着する環状の中足7と、容器口部Mの環状の上端面に密着する環状リブ8と、容器口部Mの外周面に密着する環状の外足9とが連設されている(図3図4参照)。
【0026】
図2において斜線で示す部分(天壁5の下面より下方に突出する部位のうち、容器口部Mの内周面に密着する一繋ぎまたは一塊の部分)が中足7であり、自然(無負荷)状態では中足7の外径が中央部10において最大となるように、中足7の上部11の外周面は下方に向かって拡径し、かつ、中足7の下部12の外周面は下方に向かって縮径している。また、この中央部10の上端から下端までの外径は同一となっており、中央部10の外周面が容器口部Mの内周面に密着するシール面となる。斯かるシール面を設けたことによりシール性能を上げることができ、しかも、中足7の上部11及び下部12は容器口部Mに密着しないので開栓トルク(開栓時にキャップ本体1を回動するのに必要なトルク)が過剰に増大することもなく、さらに、閉栓時にキャップ本体1が閉まった感触も得られる。
【0027】
尚、中央部10の上下方向の幅(長さ)wは例えば0.5mm〜2.0mmとすることができ、本例では1mmである。また、中足7の上端から中央部10の上端までの距離hは、0.8mm〜2.5mmとすることができ、本例では1.6mmである。一方、容器口部Mの内径が21.74mmのとき、中央部10の外径(最大外径)D1(図2参照)は例えば22.0mm〜22.5mmとすることができ、本例では22.2mmである。
【0028】
中足7の上部11の外周面は、上部11の下端からその上側にある上部11の最小外径部位に向けて漸次縮径するように構成され、上部11の上側にある最小外径D2(図2参照)は容器口部Mの内径より小さくしている。そして、上部11の最小外径D2と中央部10の外径(最大外径)D1との半径差dが0.8mm以下(好ましくは0.2mm〜0.5mm)となるようにしてある。上記半径差dが0.8mm超となると、容器口部Mに対するキャップ本体1の巻締め完了時に大きな抵抗が発生して閉栓トルク及び開栓トルクが増大化し、かつ、過大なアンダーカットとなって離型が困難化する傾向が顕著となるためである。尚、上部11の上下方向の幅は、例えば1.6mmとすることができる。また、容器口部Mの内径が21.74mmのとき、上部11の最小外径D2は例えば21.4mm〜21.7mmとすることができ、本例では21.6mmである。
【0029】
中足7の下部12の外周面は、閉栓時に中足7が容器口部Mにスムーズに差し込まれるように、下方に向かって縮径している。尚、下部12の上下方向の幅は、例えば1.4mmとすることができる。
【0030】
一方、中足7の上部11には内方に膨出する膨出部13が形成されている。ここで、中央部10及び上部11における膨出部13よりも下方の部分の肉厚は0.85〜0.95mm(本例では0.85mm)とすることができ、これに対して、膨出部13の膨出方向の幅eは0.1mm〜0.4mm(本例では0.4mm)とすることができる。また、中足7において膨出部13(あるいは膨出部13の下面13a)よりも上方の部位は、上側ほど肉厚が大となっている。
【0031】
そして、中足7の内周面は、膨出部13の下面13aを除き、下方に向かって漸次拡径するのであり、中足7の内周面において膨出部13の下面13aを形成する部位が下方に向かって拡径する度合は、中足7の内周面において膨出部13の下面13aの上側及び下側に連なる部位の同度合よりも大きく、本例では、膨出部13の下面13aに水平に延びる領域が含まれている。
【0032】
斯かる膨出部13を設けることにより、中足7の上部11において膨出部13が設けられた部位はそれより下方の部位よりも膨出している分だけ肉厚かつ高剛性となり、特に中足7の肉厚が全体として下側ほど小となっているので、結果として中足7の中央部10及び下部12の金型内における離型時の変形スペース及び上部11よりも高い可撓性は確保され、離型性が良好となる。また、冷却固化後の中足7の上部11は膨出部13によって撓み難くなるので、シール性能の向上を図ることができる。そのため、シール性能を向上させるためにアンダーカット量をそれほど大きくする必要はなく、また、ある程度大きなアンダーカット量であっても上述のように優れた離型性により、成形のための金型を余分に分割する必要はないので、低コストで本キャップを成形・製造することができる。
【0033】
ところで、中足7の中央部10の外周面が容器口部Mの内周面に密着するシール面となることは上述した通りであるが、このシール面が鏡面であると、容器口部Mの内周面に対する接触面積の大きさがそのまま開栓及び閉栓時の摩擦抵抗の増加に繋がり、その結果、開栓及び閉栓に大きなトルクが必要になる。
【0034】
そこで、本キャップでは、中央部10の外周面を含む中足7全体の外周面に微細凹凸を形成するためのシボ加工を施し、粗面化している。具体的には、中足7の外周面の表面粗さが、JIS B0601に規定される算術平均粗さ(Ra)で周方向において3〜7μmとなるようにすることができる。あるいは、中足7の外周面の表面粗さが、JIS B0601に規定される最大高さ(Ry)で周方向において18〜53μmとなるようにすることができる。中足7の外周面の周方向における表面粗さが、Ry、Raに関して上記各数値範囲を下回ると開栓及び閉栓に必要なトルクが大きいままとなり、逆に上回るとシール性能に支障を来す恐れがある。
【0035】
上記シボ加工(粗面化)は、キャップ本体1を成形する金型の対応姿面域に、エッチング加工、放電加工、ブラスト加工等で微細な凹凸を無数に形成するいわゆるシボ加工を施しておき、キャップ本体1を型成形したときにその微細な凹凸が逆転写してなる無数の微細凹凸を中足7の外周面の領域に得ることで行うことができる。
【0036】
図5(A)〜(D)には、表面粗さが異なる4種の中足7の外周面の表面状態を示してあり、同図(A)はシボ加工を施していないもの、同図(B)、(C)、(D)は互いに異なる表面粗さとなるようにシボ加工を施したものを示す。また、下記表1〜表2は、図5(A)〜(D)の各中足7の外周面を測定して得られた表面粗さを示す。測定にはレーザー顕微鏡(接眼レンズ10倍)を用い、中足7の周方向(水平方向)で測定し、基準長さを0.8mmとした。表1は算術平均粗さ(Ra)を、表2は最大高さ(Ry)を示す。そして、各表には、平均値(AVE)、最大値(MAX)、最小値(MIN)を示してある。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
上記シボ加工(粗面化)により、中足7の外周面と容器口部Mの内周面との接触面積は減少し、開栓時に必要なトルクは減少する。実際に、上記4種のキャップについて開栓時のトルクを測定したところ、図6に示す結果が得られたのであり、この結果から、粗面化が開栓トルクの減少に寄与していることが理解される。
【0040】
さらに、上記シボ加工(粗面化)により、閉栓(キャッピング)する際の摩擦抵抗も小さくなるため、巻締めし易くなる。実際に、図5(A)、(B)のキャップについて閉栓時のトルクを測定したところ、図7に示す結果が得られたのであり、この結果から、粗面化が閉栓トルクの減少にも寄与していることが理解される。
【0041】
また、下記表3は、上記4種のキャップをそれぞれ10個ずつ用意し、巻締め角度(容器口部の雄ねじとキャップの雌ねじの端部どうしが合致した状態から巻締め終了までに要した回転角度(度)であり、表中では巻締角と表記)と開栓トルク(巻締め終了状態から開栓するときのトルク(N・cm)であり、表中では1stと表記)とを測定して得られた結果を示し、この結果から、シボ加工(粗面化)は巻締め角度に影響を殆ど及ぼさないことが理解される。尚、表中において、「R」は最大値(MAX)と最小値(MIN)との差、√Vは標準偏差を示す。
【0042】
【表3】
【0043】
上記のように算術平均粗さ(Ra)または最大高さ(Ry)が上記数値範囲に収まる粗面化であれば必要な密封性能は損なわれないことを本発明者らは瞬間耐圧試験(SST)により確認している。すなわち、この瞬間耐圧試験では、上記4種のキャップをそれぞれ20個ずつ用意し、試験によって漏れが生じたキャップの個数を調べたのであり、その評価結果を表4に示す。
【0044】
【表4】
【0045】
そして、本キャップでは、上記の各効果の他に、以下の効果も奏する。すなわち、閉栓状態下では、中足7には自身の弾性復元力により強いストレスがかかるが、中足7のシール面を形成する中央部10は、断面がストレートとなる外周面と下方に向かって漸次縮径する内周面とを有し、その肉厚が上下にわたって大きく変化しないので、歪みの力が全体に略均一に分散してシール面(外周面)の全面で容器口部Mを良好に密封することができる。
【0046】
しかも、本キャップでは、容器口部Mに密着する中央部10の薄肉化を図り、この薄肉化によって中央部10の可撓性を上げ、キャップ本体1の開栓トルクを小として操作性を向上させることも可能である。
【0047】
本キャップは上記の各機能(作用)を発揮するように構成されていればよいのであり、斯かる本キャップは、例えば、柔軟性に優れると共に摩擦抵抗が小さい合成樹脂としてのポリプロピレン(ホモ、ブロック、ランダム等)、ポリエチレン(高密度(HD)、LL(Linear Low Density)、低密度(LD)等)をベース樹脂として、通常の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することができる。
【0048】
なお、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に変形して実施し得ることは勿論である。例えば、以下のような変形例を挙げることができる。
【0049】
上記実施の形態のキャップは、中足7と環状リブ8と外足9とによる3点シール構造を具備しているが、これに限らず、例えば環状リブ8または外足9の何れか一方または両方を設けないようにしてもよい。
【0050】
上記実施の形態では、中足7の中央部10の外周面は垂下しているが、これに限らず、例えば、中足7の上部11の外周面よりも緩やかな(小さい)度合で下方に向かって拡径していてもよいし、中足7の下部12の外周面よりも緩やかな(小さい)度合で下方に向かって縮径していてもよい。
【0051】
上記実施の形態では、図2に示すように、膨出部13が中足7の上部11の上端から中央部分にまで延びている(上部11の下端には至っていない)が、これに限らず、例えば、膨出部13を中足7の上部11の下端部にまで延ばしてもよい。また、中足7の上部11に、膨出部13を二段以上設けてもよく、この場合も、上部11の内周面は上方に向かって縮径するようにしてあることが離型性の点から好ましい。
【0052】
本発明では、シール性能の向上を図る目的で、冷却固化後の中足7が内側に撓み難くなるようにするために、中足7の内側に連なる天壁5の内面(下面)が、中足7と環状リブ8との間を占める天壁5の内面(下面)よりも例えば0.1mm程低くなるようにして(換言すれば天壁5において中足7の内側を占める部分の肉厚を中足7のすぐ外側を占める部分の肉厚よりも0.1mm程度厚くするようにして)いるが、これに限らず、例えば上記のような高低差(肉厚差)を設けなくてもよい。
【0053】
上記実施の形態では、中足7の上部11及び下部12の肉厚は下方に向かって小さくなるのに対して、中央部10の肉厚は、上部11及び下部12の肉厚よりも緩やかな度合で下方に向かって小さくなるようにしてあるが、これに限らず、中央部10の肉厚が上下にわたって同一となるようにしてあってもよい。
【0054】
なお、上記変形例どうしを適宜組み合わせてもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【0055】
1 キャップ本体
2 ブリッジ
3 バンド
4 フラップ
5 天壁
6 スカート壁
7 中足
8 環状リブ
9 外足
10 中央部
11 上部
12 下部
13 膨出部
13a 下面
d 半径差
e 幅
M 容器口部
M1 環状突起
w 幅
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7