JP2016182610A - キャップの製造方法及びキャップ付き容器の製造方法並びにねじ成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄肉化してもキャッピング時にボトルにかかる負荷を低減し、口部の歪み等を生じさせない高精度なプレスクリューキャップが得られるキャップの製造方法及びキャップ付き容器の製造方法並びにねじ成形用金型を提供すること。【解決手段】 天板部２と筒状周壁部３とからなるキャップ本体４の筒状周壁部に、雌ねじ部３ａを形成してキャップ１を製造する方法であって、雌ねじ部に対応した形状を外周面に有するねじ成形用金型にキャップ本体４をかぶせるキャップ本体設置工程と、筒状周壁部の外周面にＲＯローラーＲ１を押しつけてねじ成形用金型の外周面形状に沿って筒状周壁部に雌ねじ部を成形する雌ねじ部成形工程と、雌ねじ部を成形後にねじ成形用金型を縮径させ、作製したキャップを取り外す縮径取り外し工程とを有している。【選択図】 図１

Description

本発明は、特に薄肉ボトル缶のキャッピングに適したキャップの製造方法及びキャップ付き容器の製造方法並びにねじ成形用金型に関する。

一般に、アルミニウム製のボトル缶等には金属キャップが使用されている。この金属製キャップは、天板部と該天板部の周縁から垂下した筒状周壁部とからなり、ボトル缶本体の口部にキャッピングする場合、通常、いわゆるロールオンキャップ方式が採用されている。すなわち、雄ねじ部が形成された口部にキャップを被せた後に、上から一定の加重を加えながら、ローラーにより側方から筒状周壁部を口部の雄ねじ部に沿って筒状周壁部に雌ねじ部を形成することで、ねじ成形とキャッピングとを同時に行っている（例えば、特許文献１及び２）。

また、このとき、いわゆる肩絞り加工も行っている。すなわち、プレッシャーパッドにより天板部を筒状周壁部の垂下方向に押し付けると同時に、プレッシャーブロックにより天板部の周縁を筒状周壁部の垂下方向にさらに変形させて、傾斜部や段部となるように肩絞りしている。

特開２０１１−３７４９７号公報 特公昭６１−４４７５６号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
近年、より薄肉のボトル缶が検討されており、従来よりも薄肉のボトル缶本体に従来の条件でキャップをキャッピングすると、プレッシャーブロックからの垂直荷重とローラーからのサイド荷重とによって、口部がオーバル形状等に歪み、シール性や開栓性などの本来のキャップ性能を満たすことが困難であった。そのため、予め雌ねじ部が形成されたプレスクリューキャップを用いて、キャッピング時にローラーからのサイド荷重を無くすことで、歪みの発生を抑制して薄肉ボトル缶にもキャッピング可能になるが、キャップ本体に予め雌ねじ部を高精度で形成することが難しいという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、薄肉化してもキャッピング時にボトルにかかる負荷を低減し、口部の歪み等を生じさせない高精度なプレスクリューキャップが得られるキャップの製造方法及びキャップ付き容器の製造方法並びにねじ成形用金型を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るキャップの製造方法は、天板部と該天板部の周縁から垂下した筒状周壁部とからなるキャップ本体の前記筒状周壁部に、ねじ付き容器本体の口部に形成された雄ねじ部に対応した雌ねじ部を形成して有底筒状のキャップを製造する方法であって、前記雌ねじ部に対応した形状を外周面に有するねじ成形用金型に前記キャップ本体をかぶせるキャップ本体設置工程と、前記筒状周壁部の外周面にローラーを押しつけて前記ねじ成形用金型の外周面形状に沿って前記筒状周壁部に前記雌ねじ部を成形する雌ねじ部成形工程と、前記雌ねじ部を成形後に前記ねじ成形用金型を縮径させ、作製した前記キャップを取り外す縮径取り外し工程とを有していることを特徴とする。

このキャップの製造方法では、筒状周壁部の外周面にローラーを押しつけてねじ成形用金型の外周面形状に沿って筒状周壁部に雌ねじ部を成形する雌ねじ部成形工程と、雌ねじ部を成形後にねじ成形用金型を縮径させ、作製したキャップを取り外す縮径取り外し工程とを有しているので、雌ねじ部が形成された高精度なプレスクリューキャップを容易に作製することができる。また、ねじ成形用金型を用いることで、ロールオンキャップ方式に比べてローラーの枚数を増やすことができ、ねじ成形時の歪み発生をより抑制することが可能である。さらに、事前ねじ成形（プレスクリュー成形）を行うことで、口部の雄ねじ部に完全に倣った雌ねじ部形状だけでなく、ロールオンキャップ方式では実現できない雌ねじ部の形状を得ることも可能である。例えば、口部の雄ねじ部よりも長いねじを切っておくことで、嵌合力を高めることができる。また、雄ねじ部よりも深いねじを成形し、形状剛性を高めて嵌合力を高めることもできる。口部の雄ねじ部に沿って加工する必要が無いため、従来よりも強度の高いキャップ材や厚肉のキャップ材を使用することもでき、嵌合力を高めることが可能である。

第２の発明に係るキャップ付き容器の製造方法は、キャップをねじ付き容器本体の口部に装着してキャップ付き容器を製造する方法であって、前記口部に雄ねじ部が形成されていると共に、前記キャップが第１の発明に係るキャップの製造方法で作製されたキャップであり、前記雄ねじ部に前記雌ねじ部を螺着させて前記キャップを前記口部にねじ込むキャップ装着工程を有し、前記キャップ装着工程の際に前記ねじ付き容器本体を回転不可状態に支持することを特徴とする。
すなわち、このキャップ付き容器の製造方法では、第１の発明に係るキャップの製造方法で作製されたキャップのキャップ装着工程の際に、ねじ付き容器本体を回転不可状態に支持することで、ねじ込み時のねじ付き容器本体の回転を防ぐことができる。

第３の発明に係るキャップ付き容器の製造方法は、第２の発明において、前記キャップ装着工程の際に、前記ねじ付き容器本体の外周面を押さえて挟持することを特徴とする。
すなわち、このキャップ付き容器の製造方法では、キャップ装着工程の際に、ねじ付き容器本体の外周面を押さえて挟持するので、ねじ付き容器本体の回転を防ぐことができる。

第４の発明に係るキャップ付き容器の製造方法は、第２又は第３の発明において、前記キャップ装着工程の際に、前記ねじ付き容器本体の缶底を真空引きして吸着することを特徴とする。
すなわち、このキャップ付き容器の製造方法では、キャップ装着工程の際に、ねじ付き容器本体の缶底を真空引きして吸着するので、ねじ付き容器本体の回転を防ぐことができる。

第５の発明に係るキャップ付き容器の製造方法は、第１の発明に係るキャップの製造方法に用いるねじ成形用金型であって、半径方向に離接可能に複数に分割された複数の分割型で構成され、複数の前記分割型が、互いに隣接するもの同士が離間して全体が前記雌ねじ部を成形するために必要な外径に拡径可能であると共に、互いに隣接するもの同士が密着して全体が前記雌ねじ部成形後の前記筒状周壁部を取り外し可能な外径に縮径可能であることを特徴とする。
すなわち、このねじ成形用金型では、複数の分割型が、互いに隣接するもの同士が離間して全体が雌ねじ部を成形するために必要な外径に拡径可能であると共に、互いに隣接するもの同士が密着して全体が雌ねじ部成形後の筒状周壁部を取り外し可能な外径に縮径可能であるので、複数の分割型の移動によって縮径及び拡径が可能であり、キャップ本体の設置と作製したキャップの取り外しとが容易である。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るキャップの製造方法では、筒状周壁部の外周面にローラーを押しつけてねじ成形用金型の外周面形状に沿って筒状周壁部に雌ねじ部を成形する雌ねじ部成形工程と、雌ねじ部を成形後にねじ成形用金型を縮径させ、作製したキャップを取り外す縮径取り外し工程とを有しているので、雌ねじ部が形成された高精度なプレスクリューキャップを容易に作製することができる。
また、本発明に係るキャップ付き容器の製造方法では、キャップ装着工程の際にねじ付き容器本体を回転不可状態に支持することで、ねじ込み時のねじ付き容器本体の回転を防ぐことができる。
さらに、本発明に係るねじ成形用金型では、複数の分割型の移動によって縮径及び拡径が可能であり、キャップ本体の設置と作製したキャップの取り外しとが容易である。
したがって、上記本発明によれば、薄肉のボトル缶（ねじ付き容器）であってもキャッピング時に口部に歪み等を発生させずに、良好なキャッピングが可能になる。

本発明に係るキャップの製造方法及びキャップ付き容器の製造方法並びにねじ成形用金型の一実施形態において、ねじ成形用金型にキャップ本体を被せた状態（ａ）と、雌ねじ成形時の状態（ｂ）と、成形後にキャップを取り外した状態（ｃ）とを示す断面図である。 本実施形態において、雌ねじ成形時のねじ成形用金型だけを示す上面図（ａ）と、雌ねじ成形時の状態を示す断面図（ｂ）である。 本実施形態において、キャップを取り出す際のねじ成形用金型だけを示す上面図（ａ）と、キャップを取り出す直前の状態を示す断面図（ｂ）である。 本実施形態において、ねじ付き容器の口部にキャップをねじ込むスクリューキャッピングの工程（ａ）と、キャップの裾部（スカート部）をねじ付き容器のかぶら部に巻き付けるスカートキャッピングの工程（ｂ）とを示す断面図である。

以下、本発明に係るキャップの製造方法及びキャップ付き容器の製造方法並びにねじ成形用金型の一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。

本実施形態で作製するキャップは、アルミニウム製ボトル缶等の口部がネジ形状になっているボトル（ねじ付き容器）において、それに使用されるライナー付きの金属キャップである。
このキャップの製造方法は、図１及び図４に示すように、天板部２と該天板部２の周縁から垂下した筒状周壁部３とからなるキャップ本体４の筒状周壁部３に、ねじ付き容器本体１０の口部１０ａに形成された雄ねじ部１０ｂに対応した雌ねじ部３ａを形成して有底筒状のキャップ１を製造する方法である。

このキャップの製造方法では、雌ねじ部３ａに対応した形状を外周面に有するねじ成形用金型７にキャップ本体４をかぶせるキャップ本体設置工程と、筒状周壁部３の外周面にＲＯ（ロールオン）ローラーＲ１を押しつけてねじ成形用金型７の外周面形状に沿って筒状周壁部３に雌ねじ部３ａを成形する雌ねじ部成形工程と、雌ねじ部３ａを成形後にねじ成形用金型７を縮径させ、作製したキャップ１を取り外す縮径取り外し工程とを有している。

このキャップの製造方法では、まず天板部２と該天板部２の周縁から垂下した筒状周壁部３とからなるシェルであるキャップ本体４を従来の生産金型を使用して作製する。
次に、この従来と同様に生産されたキャップ本体４における天板部２の内面に、所定形状のライナー５を成形又は挿入する。このライナー５の成形方法は、例えばインシェルモールド方式、フローイン方式、ライナー中央接着によるシートライナー挿入方式等が採用可能である。このライナー５は、図１に示すように、例えば天板部２の内面に接して配される円盤状の摺動層５ａと、該摺動層５ａに積層され摺動層５ａよりも柔軟な合成樹脂である密封層５ｂとで構成されている。

上記摺動層５ａは、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、各種ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の硬質の合成樹脂で形成される。
上記密封層５ｂとしては、エラストマー又は樹脂とエラストマーとのブレンド等が採用され、エラストマーとしては、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、塩ビ系エラストマー等が採用可能である。

なお、キャップ本体４は、先にライナー５を成形し、その後、ナール、ブリッジ等を形成しても良い。また、先にナール，ブリッジを形成し、その後、ライナー５を成形又は挿入しても良い。

上記ねじ成形用金型７は、半径方向に離接可能に複数に分割された複数の分割型７Ａで構成され、複数の分割型７Ａが、互いに隣接するもの同士が離間して全体が雌ねじ部３ａを成形するために必要な外径に拡径可能であると共に、互いに隣接するもの同士が密着して全体が雌ねじ部３ａ成形後の筒状周壁部３を取り外し可能な外径に縮径可能に設定されている。なお、本実施形態では、図２に示すように、ねじ成形用金型７が周方向に４分割されて４つの分割型７Ａで構成されている。

このねじ成形用金型７は、雄ねじ部１０ｂに略同じ形状とされた金型ねじ形状部７ａが外周面に形成されている。さらに、ねじ成形用金型７は、金型径変更機構８によって縮径及び拡径が可能になっている。この金型径変更機構８は、ねじ成形用金型７の下部に固定された金型上下機構８ａと、ねじ成形用金型７の下部を四方から支持する４つの周囲支持部８ｂとを備えている。ねじ成形用金型７の下部は、下方に向けて漸次外径が小さくされたテーパー部７ｂとされている。周囲支持部８ｂには、テーパー部７ｂに沿って下方に向けて内側に傾斜した支持傾斜面８ｃが形成されている。

各分割型７Ａは、図示しない付勢機構により、それぞれ半径方向外側に向けて付勢されており、上方に配されるほど支持傾斜面８ｃに従って外側に移動可能になっている。

上記キャップ本体設置工程では、ねじ成形用金型７が金型上下機構８ａによって上方に移動されることで、テーパー部７ｂが支持傾斜面８ｃに沿って移動すると共に、各分割型７Ａが半径方向外方に移動して金型全体として拡径されている。この状態で、図１の（ａ）に示すように、拡径したねじ成形用金型７上にキャップ本体４が被せられる。なお、ねじ成形前のキャップ本体４は、拡径したねじ成形用金型７よりも内径が大きく設定されている。

この状態で、ＲＯローラーＲ１により側方から筒状周壁部３をねじ成形用金型７の金型ねじ形状部７ａに押しつけて、金型ねじ形状部７ａに沿って筒状周壁部３に雌ねじ部３ａを形成する雌ねじ部成形工程を行う。これによって、雌ねじ部３ａが形成されたキャップ１が作製される。なお、上記ねじ成形時には、２〜４枚のＲＯローラーＲ１が使用される。

なお、この雌ねじ部成形工程の前、最中又は後に、プリフォーム加工又は肩絞り加工として、天板部２の周縁をライナー５と共に筒状周壁部３の垂下方向に変形加工させて傾斜形状又は段部形状とした環状傾斜部２ａを形成しておく。すなわち、ライナー５を含めた状態でキャップ本体４の周縁を一定の角度や段差で下方に絞り加工を加えて環状傾斜部２ａを形成することにより、本実施形態のライナー付き金属キャップ１を作製する。このように、上記絞り加工を行うことにより、天板部２の周縁には予め環状傾斜部２ａが形成されると共に、ライナー５の外周部も同時に変形される。

次に、作製したキャップ１を取り外す縮径取り外し工程として、図１の（ｃ）及び図３に示すように、ねじ成形用金型７を金型上下機構８ａによって下方に移動させることで、テーパー部７ｂが支持傾斜面８ｃに沿って移動すると共に、各分割型７Ａが半径方向内方に押されて移動して金型全体として縮径する。このとき、ねじ成形用金型７と筒状周壁部３との間に隙間が生じて、キャップ１を取り外すことができる。

次に、本実施形態のキャップ付き容器の製造方法について、図４を参照して説明する。
このキャップ付き容器の製造方法は、図４の（ａ）に示すように、キャップ１をねじ付き容器本体１０の口部１０ａに装着してキャップ付き容器１００を製造する方法であって、雄ねじ部１０ｂに雌ねじ部３ａを螺着させてキャップ１を口部１０ａにねじ込むキャップ装着工程を有している。
このキャップ装着工程では、ねじ付き容器本体１０を回転不可状態に支持して上記ねじ込みを行っている。すなわち、キャップ装着工程の際に、ねじ付き容器本体１０の外周面を押さえて挟持していると共に、ねじ付き容器本体１０の缶底１０ｃを真空引きして吸着している。

本実施形態では、キャップ１を口部１０ａにねじ込む装置としてスクリューキャッパー装置２０を用いている。このスクリューキャッパー装置２０は、キャップ１の上部を挟持して口部１０ａにキャップ１を回転させながらねじ込むキャップ取り付け機構１１と、ねじ付き容器本体１０の半径方向内外に移動可能でねじ付き容器本体１０の外周面を挟持可能な少なくとも一対の側面ガイド機構１２と、ねじ付き容器本体１０の缶底１０ａに当接され吸引口１３ａからの真空引きによってねじ付き容器本体１０を吸着固定する缶底バキューム機構１３とを備えている。

すなわち、キャップ取り付け機構１１によってキャップ１を口部１０ａにねじ込む際、側面ガイド機構１２により、ねじ付き容器本体１０の外周面が挟持されると共に、缶底バキューム機構１３により、ねじ付き容器本体１０の缶底１０ｃが吸着固定されて、回転不可状態とされている。このように回転不可状態とされて、キャップ１の雌ねじ部３ａが口部１０ａの雄ねじ部１０ｂにねじ込まれ、螺着される。

次に、図４の（ｂ）に示すように、スカートキャッパー装置２１により、キャップ１の裾部３ｂをねじ付き容器本体１０のかぶら部に巻きつける。スカートキャッパー装置２１は、キャップ１の上部を低荷重で押さえる低荷重押さえ機構１４と、裾部３ｂを巻き付け加工するＰＰ（ピルファープルーフ）ローラーＲ２とを備えている。すなわち、低荷重押さえ機構１４で、キャップ１を低荷重で下方に押さえつつ、ＰＰローラーＲ２により裾部３ｂをかぶら部に巻き付けることにより、キャッピングが完了し、ボトル（キャップ付き容器１００）が作製される。
なお、低荷重でキャップ１を下方に押さえる際に、再度、天板部の周縁に傾斜部や段部を加工しても構わない。
また、上記裾部成形時には、２〜４枚のＰＰローラーＲ２が使用される。

このように本実施形態のキャップの製造方法では、筒状周壁部３の外周面にＲＯローラーＲ１を押しつけてねじ成形用金型７の外周面形状に沿って筒状周壁部３に雌ねじ部３ａを成形する雌ねじ部成形工程と、雌ねじ部３ａを成形後にねじ成形用金型７を縮径させ、作製したキャップ１を取り外す縮径取り外し工程とを有しているので、雌ねじ部３ａが形成された高精度なプレスクリューキャップを容易に作製することができる。

また、ねじ成形用金型７を用いることで、ロールオンキャップ方式に比べてＲＯローラーＲ１の枚数を増やすことができ、ねじ成形時の歪み発生をより抑制することが可能である。さらに、事前ねじ成形（プレスクリュー成形）を行うことで、口部１０ａの雄ねじ部１０ｂに完全に倣った雌ねじ部形状だけでなく、ロールオンキャップ方式では実現できない雌ねじ部３ａの形状も得ることが可能である。

また、このキャップの製造方法で用いるねじ成形用金型７では、複数の分割型７Ａが、互いに隣接するもの同士が離間して全体が雌ねじ部３ａを成形するために必要な外径に拡径可能であると共に、互いに隣接するもの同士が密着して全体が雌ねじ部３ａ成形後の筒状周壁部３を取り外し可能な外径に縮径可能であるので、複数の分割型７Ａの移動によって縮径及び拡径が可能であり、キャップ本体４の設置と作製したキャップ１の取り外しとが容易である。

さらに、このキャップ付き容器の製造方法では、上記キャップの製造方法で作製されたキャップ１のキャップ装着工程の際に、ねじ付き容器本体１０を回転不可状態に支持することで、ねじ込み時のねじ付き容器本体１０の回転を防ぐことができる。特に、キャップ装着工程の際に、ねじ付き容器本体１０の外周面を押さえて挟持すると共に、ねじ付き容器本体１０の缶底１０ｃを真空引きして吸着するので、ねじ付き容器本体１０を確実にホールドして回転を防ぐことができる。

なお、本発明の技術範囲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、上記実施形態では、ねじ成形用金型を４つの分割型で構成したが、２つ又は３つ、5つ以上の分割型で構成しても構わない。このように、ねじ成形用金型の分割数を多くすることで、金型が拡径した際の分割型同士の隙間を狭くすることができる。

１…キャップ、２…天板部、３…筒状周壁部、３ａ…雌ねじ部、４…キャップ本体、７…ねじ成形用金型、７Ａ…分割型、１０…ねじ付き容器本体、１０ａ…口部、１０ｂ…雄ねじ部、Ｒ１…ＲＯローラー

Claims (5)

1. 天板部と該天板部の周縁から垂下した筒状周壁部とからなるキャップ本体の前記筒状周壁部に、ねじ付き容器本体の口部に形成された雄ねじ部に対応した雌ねじ部を形成して有底筒状のキャップを製造する方法であって、
   前記雌ねじ部に対応した形状を外周面に有するねじ成形用金型に前記キャップ本体をかぶせるキャップ本体設置工程と、
   前記筒状周壁部の外周面にローラーを押しつけて前記ねじ成形用金型の外周面形状に沿って前記筒状周壁部に前記雌ねじ部を成形する雌ねじ部成形工程と、
   前記雌ねじ部を成形後に前記ねじ成形用金型を縮径させ、作製した前記キャップを取り外す縮径取り外し工程とを有していることを特徴とするキャップの製造方法。
2. キャップをねじ付き容器本体の口部に装着してキャップ付き容器を製造する方法であって、
   前記口部に雄ねじ部が形成されていると共に、前記キャップが請求項１に記載のキャップの製造方法で作製されたキャップであり、
   前記雄ねじ部に前記雌ねじ部を螺着させて前記キャップを前記口部にねじ込むキャップ装着工程を有し、
   前記キャップ装着工程の際に前記ねじ付き容器本体を回転不可状態に支持することを特徴とするキャップ付き容器の製造方法。
3. 請求項２に記載のキャップ付き容器の製造方法において、
   前記キャップ装着工程の際に、前記ねじ付き容器本体の外周面を押さえて挟持することを特徴とするキャップ付き容器の製造方法。
4. 請求項２又は３に記載のキャップ付き容器の製造方法において、
   前記キャップ装着工程の際に、前記ねじ付き容器本体の缶底を真空引きして吸着することを特徴とするキャップ付き容器の製造方法。
5. 請求項１に記載のキャップの製造方法に用いるねじ成形用金型であって、
   半径方向に離接可能に分割された複数の分割型で構成され、
   複数の前記分割型が、互いに隣接するもの同士が離間して全体が前記雌ねじ部を成形するために必要な外径に拡径可能であると共に、互いに隣接するもの同士が密着して全体が前記雌ねじ部成形後の前記筒状周壁部を取り外し可能な外径に縮径可能であることを特徴とするねじ成形用金型。

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