お客様からの要望にお応えするため、我々は日々製品の改良に努めています。そのなかで今回いただいた要望は ①軽量化 ②高ガス炭酸飲料への対応 ③開栓音 の３点を同時に叶えることでした。キャップの軽量化は製造に必要な原材料の削減など、年間数千トンのCO₂削減に繋がります。
また、昨今の「強炭酸」ブームに耐える密封性と、従来キャップの開けやすさの維持。それでいて、炭酸感を感じる開栓音など求められる要素が多岐にわたりました。

軽量化を図りながらも、最大限に引き上げた耐圧性能

様々な課題がある中で、まず取り掛かったのはキャップの軽量化でした。
キャップ下部のバンド部分は性能への影響が少ないため、重点的に軽量化を図りました。一方で、強炭酸による内圧上昇で発生するキャップの浮き上がりに対しては、キャップ中部のネジ部を強化することで対応しました。開発の最中、開栓音が低下する問題が発生しました。設計上の問題が分からず、試行錯誤を繰り返すこと1年、ようやく原因の究明に至り、開栓終了時に一気にガスが抜けるようなシール形状を設計しました。こうして国内最軽量の炭酸飲料キャップを開発することができました。

近年、調味料業界では、キャップの役割としての必須事項である密封性確保に加え、注ぎやすさ、液切れの良さなどの使用感向上が求められています。そのため、注ぎ口にシリコン製バルブを採用する例が増えてきていますが、シリコン材が高価であることやシリコンバルブを固定する別パーツが必要であること、組み込む装置が別途必要になることによりキャップの単価が高くなることが課題となっています。そこで、バルブの材料をシリコンからエラストマーに変更し、２色成形技術を採用することにより、バルブとキャップの一体成形を可能としました。これにより、安定的な性能を確保しながら、生産コストを大幅に低減した新しいバルブキャップの実用化を実現しました。

吐出性と液切れ性の両立を実現

バルブキャップは、バルブの肉厚が薄いと吐出時のバルブ変形が容易になるため、吐出力は小さく済み、吐出性が良くなります。一方でバルブの肉厚が厚い場合は、素早く液を遮断できるため、吐出後の液切れが良くります。この相反する性能を両立させるため、バルブの付け根部分を薄くし、液を切る中心部のみを厚くすることで、吐出性と液切れ性の両立を達成しました。

実は日本クロージャーの技術が土木・建築業界のお客様の役に立っています。
2012年の笠子トンネル崩落事故以降、工事現場では一層安全意識が高まっており、ナットが適性トルクで締められているかの確認を行っています。ただ、その分作業効率が落ちてしまい、ヒューマンエラーによる締め忘れもありました。
そこで、適正トルクで締められると破壊され、ナットから外れるアタッチメントを開発できないかとご相談を受けました。アタッチメントが外れていれば適正トルクで締めた証明になり、締め忘れも防止することができるというコンセプトで開発がスタートしました。

トルク管理と締め忘れ防止を1つのキャップで

全く未知の業界であり開発も手探りでした。まず屋外で使用される製品でありキャップの材料では根本的に耐久性、強度が足りません。10種類以上の材料をテストし、最適なものを探し、製品形状も数十個以上テストしました。
そうして少しずつノウハウを蓄積していくことで、ようやく要求機能を満たした製品化が決定しました。しかし、商品化決定も束の間、不具合が発生しました。ナットをセットして1週間程経つと約1％の頻度で適性トルクを発揮せずに破損してしまったのです。原因はナットとの嵌合※が強すぎることでした。緊急で嵌合方法を抜本的に見直し、同時に不良発生頻度が90%以上になる過酷試験を構築しました。過酷試験で破損が0になるまで嵌合を最適化し、無事製品化することができました。
※嵌合：軸と軸受けのように、機械のいろいろな部分がはまり合う関係。また、その具合。

近年のボトル缶市場において、キャップに求められる性能として「①易開栓」「②耐衝撃性」「③液噴き（※1）防止性能」などがあります。特に高齢化社会が進む国内においては、「開けやすい」キャップが強く望まれています。従来のボトル缶用P.P.キャップは、外観を形成する天面のアルミ（アルミシェル）に、内部を保護するライナー材（１層）が接着されたタイプが主流でした。しかし、この従来の接着タイプでは、ライナー材とボトル口の嵌合力の加減により、開栓に必要な力が左右されてしまいます。開けやすさを求めて嵌合力を低減させると密封性も低下してしまうという、開けやすさと密封性はトレードオフの関係にありました。
※１ 液噴き…キャップ内部に溜まった液が、開栓時に外へ噴き出すこと

２層構造で開けやすさと密封性を両立

当社独自のライナーモールド技術（※2）により、開けやすさと密封性を両立できるライナー構造（2層）を構築しました。アルミシェルと一層目のライナーを非接着とすることで、開栓に必要な力を弱めました。さらに二層目のライナーに柔らかく、かつ耐熱性の高い素材を使用することで、高い密封性を保ちながら、開けやすいキャップの開発にいたりました。なお、二層目のライナーの形状を工夫し、キャップ内の液溜まり量を少なくすることで、開栓時の液噴き量の低減にも成功しました。
※2ライナーモールド技術…明確に定義されたプロファイルに従ってライナーを成形する技術

近年、紙パックに口栓の付いた容器包材が増加しています。これらの容器が使われるようになった当時、紙パックの口栓はプルリングを開封して使用するものが主流でした。そんな中、利便性の向上と環境負荷の低減を目指し、プルリングを付けずに密封性と開栓のしやすさを維持した口栓の開発を開始しました。お客様からの要望をもとに、ブリッジ（開栓時に切り離されるバンドとキャップ本体を繋げる部分）の破断感の付与と、破断時に鳴る音にこだわり、初めて開栓したことがはっきり識別できるようなタンパーエビデンス性を強調しました。標準口径26mmのキャップの上市後に実施した、中口径30mmのキャップ開発では、口栓が紙パック本体から突出しないように口栓自体の高さを低くする必要がありました。そこで、狭いキャップの握り幅でも開けやすくするために、キャップ側面の溝の形状を工夫し、グリップ性を強化しました。

独自シール形状で開けやすさと密封性を両立

頂点が屋根型に加工された紙パック（ゲーブルトップ）の口栓は、キャップが屋根の部分に装着されるため、PET飲料のようにキャップ全体を握って開栓することはできません。指先でキャップをつまんでも開けられる、開栓のしやすさが求められました。プルリングを付けずに密封性を確保するため、PET飲料用に当社で多く使用しているインナーリングシール方式を採用しました。しかし、従来のキャップのような密封構造を導入すると、開栓に必要な力が大きくなってしまいます。そこで、キャップを閉めた時にスパウトと接するキャップコンタクトリング部が、スパウトのノズルの天面を押してたわませる独自の密封構造を採用したことにより、開けやすさと密封性を両立することができました。