CN102656093A - 开口装置及其制造方法以及具有该开口装置的包装容器 - Google Patents

Abstract

一种用于包装容器（112）的开口装置（100），包括两个可操作的部件：确保该包装容器安全密封的膜部件（102）和确保该开口装置刚性的支撑部件（104）。该开口装置的特征在于，该膜部件的膜部分被机械地连接到所述支撑部件以在所述包装容器的打开过程中作为一个整体操作，并且该膜部件和该支撑部件的材料是非热兼容的。

Description

开口装置及其制造方法以及具有该开口装置的包装容器

技术领域

本发明涉及一种开口装置（opening device）以及这种开口装置的制造方法。本发明还涉及一种具有这种开口装置的包装容器。

背景技术

用于消费者使用的包装容器配备有某种开口装置。开口装置的一些优选的特征是其应当容易驱动并且能为容纳在包装容器中的产品提供充分和可靠的密封。充分的密封的定义是变化的，其取决于容纳在包装容器中的产品的类型以及该包装容器的储存方式等。共同的要求是，在开口装置被第一次打开之前，该开口装置应当能防止外界的微生物接触到产品，因为这会快速地恶化产品的质量。在某些情况下，也希望阻止某些气体（例如氧气）进入该包装容器。由于普通的螺旋盖通常不提供充分的密封，因而通常会增加薄膜。该薄膜通过提供被结合到包装容器的开口的边缘的连续的材料来对该包装容器的开口进行密封。在需要阻止气体进入该包装容器的情况下，通常通过使用用于该开口装置、薄膜和包装容器本身的适当的阻隔材料来实现这一目的。

例如，WO02/070365公开了一种包括盖子和薄膜的开口装置。

发明内容

通过提供一种包括具有权利要求1所述的区别特征的盖和薄膜的开口装置能消除或者至少能缓和上述问题并达到所述的目的。该开口装置优选可以使用权利要求11所述的方法制造，并且也可用于根据权利要求14所述的包装容器。权利要求10限定了一种中间产品。具体的实施例由从属权利要求限定。

该开口装置的不同部件之间的机械结合或者结构结合的使用具有创造性的特征。因为该结合被机械地保证，因此该开口装置的不同部件可以由非热兼容的材料制成，例如，在生产过程中存在的热量的情况下，其不会结合在一起，也即，用于该膜部件的熔融塑料被注入包含所述预先形成的支撑部件的模具中。在此处的“非热兼容”（其会在整个说明书中使用）可以被认为意味着该材料被设置成在该开口装置的制造过程中，它们的接触表面不会或者至少不会以任何永久的方式熔合，（化学地）结合或者粘结。这也可以被界定为在制造过程的情况下（包括温度、压力、接触时间等变量）相互之间“不可焊合的”材料。技术人员能意识到，即使预先形成的支撑部件和膜部件的材料就其本身而言是可焊接的或者以粘合的方式是相容的，但该预先形成的支撑部件的表面可包括覆盖层，从而使其与所述膜部件的材料是不相容的。这种非粘结的处理具有多种方法，例如在注射模制前被应用到所述表面中的一个的粉末化（powder-based）的化合物，例如以“油漆”的方式。没有粘结结合的特征使得该开口装置以及其与包装容器的配合能具有新的设计。而且，只要达到该标准，这使得膜部件就其用途可以被优化（材料、设计），并且同时支撑部件就其用途也可以被优化。在本发明的一个或多个实施例中，本发明能实现真正的一步打开，其中膜密封和能重新盖紧的盖子可以在一个单个的操作中被移除，这比现有技术中的两步打开更加方便，在现有技术中，在能接触到膜之前须将盖子先移除。

附图说明

图1为根据本发明的第一实施例的开口装置的示意剖面图。

图2为图1中的开口装置的平面视图。

图3为用于根据本发明的第二实施例的开口装置的支撑部件的示意剖面图。

图4为根据本发明的第二实施例的开口装置的剖面图，该开口装置位于关闭位置。

图5为图4中的开口装置的开口的剖面图，该开口设置在包装容器上。

图6为根据本发明的第三实施例的开口装置的示意剖面图。

图7为图6中的开口装置的示意平面图。

图8为与图6对应的在该开口装置打开和再次关闭之后的视图。

图9为一种模具的示意剖面图，该模具可以用来制造根据上述实施例的本发明。

图10为显示了根据本发明的第四实施例的开口装置的示意剖视图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的功能和用途，在多个实施例的详细描述中将说明示例性的应用。

图1为根据本发明的第一实施例的开口装置100的剖视图。膜部件102从支撑部件104的下侧延伸并具有伸入支撑部件的开口108的突起106。在开口中，支撑部件104具有底切设计（undercut design），以使得膜部件102被保持在适当的位置。开口108可具有基本上锥形的形状以使得突起106不被从该开口中拨出。技术人员能认识到，开口108可以有多种设计，其中的一些在图1中示出，表示开口的一种方式可以是突起106包括一部分，该部分具有大于开口108的至少一部分的直径的直径。由此，图1还显示了膜部件102通过形成延伸穿过支撑部件104中的开口的“铆钉”结构和包括头部（即，具有增加的直径的端部）而被固定至支撑部件104的方式。其它的例子包括从支撑部件延伸的倾斜的边缘，或者延伸入支撑部件的倾斜的狭缝，从而产生阻止开口装置100的这两个部分分离的底切部分。因此有多种实现将膜部件102保持在支撑部件104上的功能的方法，然而，从实际生产的立场来看，达到该标准的一种简单的方法是提供一种锥形的形状，其锥形形状可以完全延伸穿过支撑部件，或者也可以不完全延伸穿过支撑部件。

膜部件102包括弱化结构110。在该第一实施例中，弱化结构110受厚度比该膜部件102的其它部分的厚度薄很多的路径的影响。该路径大体上沿着该包装装置的颈状部（neck shape）或者边缘，并且在本实施例中，该路径基本上是圆形的，然而，该路径可以具有任何形状。沿着该弱化路径的膜部件102的绝对厚度基本上应当尽可能薄，以便其可以被容易地破坏。然而，该弱化路径须具有使其能保持阻隔微生物或者气体的阻隔性能的厚度，以及具有能承受搬运过程中会受到的预期的力的稳固性。对于LDPE来说，厚度可以在约10-100μm的数量级，然而，也可以是约150μm，以及对于HDPE来说，为约一半的厚度。该厚度根据材料的选择必然是变化的，这属于技术人员的认知能力范围，因此，上述例子仅仅只是示例性的。

显然，弱化结构110的用途是当开口装置100被打开时提供很好地限定的破坏路径，对于技术人员来说，这是众所周知的。在这种情况下，应注意的是，正是支撑部件104和膜部件102之间的机械配合（mechanicalcooperation）将使用者施加的力传递到该弱化路径。该这两个部分之间的机械配合被上述已经讨论的突起106有利地影响（但不是必须的）。这种情况的一个例子可以是膜部件102通过相对较弱的结构（基本上足以将该膜的重量保持到该支撑部件）被保持到支撑部件104，并且所需的破坏该弱化路径的力通过例如这两个部分之间的锯齿配合来传递。当在本说明书的下文描述该制造方法时，这种力传递结构以及将膜部件保持到支撑部件的结构显然具有许多替换性选择。

在本实施例中，膜部件102可由与该包装容器112的颈部（neck）相同的材料形成，该膜部件用于定位在该颈部上，或者至少由热兼容的材料形成，以使得这两者可通过加热而连接在一起，也就是熔合在一起。技术人员能理解的是还具有其它连接这些材料的方法，例如通过粘合作用，通常由热熔胶提供，或者密封剂，然而本发明的领域所常用的是通过焊合的方式的热接合。由此膜部件102可与该包装容器的颈部122、支撑部件104以及该开口装置的螺旋盖114的膜部分形成一整体。此处，该膜部分可以被定义为膜部件102的一部分，其就是弱化结构110的径向内部。该膜部件102延伸经过支撑部件104的下端，在该下端具有连接凸缘118。该连接凸缘118可被用于将该开口装置连接（例如，焊接）到包装容器112的颈部122。在另一种结构中（未示出），支撑部件104仍然形成盖114，但是膜部件102仅延伸至弱化结构110的正好径向外侧的位置，在该位置，提供有连接凸缘，其用途与前述提到的连接凸缘118的用途相同。因此，本发明不应局限于所述凸缘118的位置。

另一方面，支撑部件104所使用的材料与膜部件102的材料不应是热兼容的，以便这两种材料在制造过程中不会相互结合在一起。根据本实施例的说明，该特征的重要性是显而易见的。在任何情况下，如果这两种材料相互结合，那么将会使得非常难以（并不是说不可能）旋开该盖子。对于本发明的实施例来说，为了旋开该盖子并破坏沿着弱化结构110的膜部件102，只需要施加适度的力即可。在本实施例中，支撑部件104被用作驱动部分，也就是，通过该部分，力从使用者被传递到该开口装置的弱化结构。

甚至在该膜部件102被沿着弱化结构110破坏以后，仍然可能通过使用盖114重新关闭该包装容器，该盖具有内螺纹以及与在该颈部的边缘处的弹性的U形凸缘配合的凹腔。该U形凸缘的自由端（正好为图1中的弱化路径110的径向外侧）的径向内表面将会影响密封，因为其会一直施加朝向所述自由端的径向内侧的支撑部件的部分的力。由于当用于膜部件12以及在本例中用于带螺纹的颈部122的材料被注入模制凹腔时，支撑部件104形成了该模制凹腔的一部分，因此盖和颈部的外螺纹之间的配合以及这两者的相互接合部分总体上是完美的。

图2为图1中的装置的俯视图，该图显示了具有穿入的突起106的支撑部件104。

本发明的第二实施例比第一实施例稍微更加复杂一些，然而其是以相同的发明构思为基础的。为了简化理解，只要可能，相同的参考数字通过增加100的方式被使用。在本实施例中，支撑部件204由两部分230、232形成，这两个部分在图3中的折叠位置被制造成一个整体。位于图3的右边的部分230为握持部分230（驱动部分），左边的部分为盖部分232。这两部分有具有铰链结构的材料桥（material bridge）234连接。如图4所示，如在第一实施例中一样，该膜部件202由第二材料形成，并与前述的实施例一样，插入该支撑部件204的开口208。在本例中，面对本描述的技术人员也可以意识到，有多种替代实施方式来获得支撑部件和膜部件之间的机械连接。同样，膜部件202包括弱化结构210，与第一实施例中所已经描述的一样，该弱化结构具有相同的用途和标准。在本实施例中，膜部件202将配置有喷口（pouring spout）以及连接凸缘218，该支撑部件204配置有当压入该喷口时能重新盖紧的开口。

本实施例的开口装置200能够被作为部件而预先制造并销售，包装容器能形成到该部件上。

根据本实施例，该开口装置通过在握持部件232的远离铰链结构234的端部握住并拉动该握持部分而被打开。如图5所示，盖部件230将会迫使膜部件202跟随着所述运动，由此该膜部件202将会沿着弱化线210而破裂。第二实施例中所示的支持部分204的特定结构将会提供足够的集中力以使膜部件202破裂，并且使得使用者能简单地施加足够的力。

在替代性实施例中，支撑部件可以一体形成，而不需要所描述的铰链的作用（hinge action），在这种情况下，与参照图3-5所描述的实施例相比，膜部件202能够在弱化线的直径上对置的端部开始破裂。此外，由于制造该开口装置的创造性的方法，相互连接的部件之间的配合是完美的。

因为本实施例依赖卡扣配合（snap fit），从上可见，很显然，该开口装置的形状具有多种替代性的选择。

第三实施例包括前述实施例中的涉及两个独立的部件之间的配合的特征，并且参考数字的使用方法与上述相同。然而，下面的描述需要阐明的是，本实施例在某种程度上的不同之处在于，当打开该开口装置300时，使用者施加的力是施加在膜部件302的一部分上，而不是施加在支撑部件304的一部分上。

图6为根据本发明的第三实施例的开口装置的剖视图（沿着图7中的线VI-VI）。此图中显示了膜部分302是怎样穿过开口308并形成拉环332的，该拉环在支撑部件304的上侧提供了驱动部分。铰链部分334形成在膜部件302穿过支撑部分304的开口的位置。

通过改变模制空腔的形状，包括拉环332的支撑部件302和支撑部件304的形状都是可以改变的。这一点对于其它实施例也是适用的。很显然，这些实施例中所阐明的原理性设计不应当被解释为对本发明的设计的限制。对于螺旋盖型开口，圆形的设计当然是有利的，然而对于依赖卡扣配合的开口装置，基本上任何形状都是可能的，椭圆形的、腰形的、矩形的等等。

回到本实施例：当拉环被拉动时，铰链部分334将把力传递到位于支撑部件304下方的膜部件302的一部分，从而使得沿着弱化线310的膜部件302破裂，并且使得支撑部件304一起运动。通过这种方法，打开装置300被打开。

在该初始打开之后，该打开装置300通过支撑部件304和开口装置的“颈部”之间的配合是能重新被盖紧的。例如，支撑部件304上具有与颈部上的相配的周向凹槽相配合的周向边缘（bead）。由于在模制开口装置300时，该支撑部件被用作预先形成的成品（preform），因此该配合是极好的，公差基本上为零，并且实现卡扣配合的设计有多种，或者螺旋盖也可以有很多种。当再次关闭该打开装置时，所述颈部的U形边缘的自由端350的径向内侧对于产生相对于支撑部分304（即，盖）的密封也是有用的。

本实施例具有内置的私拆即留痕功能。私拆即留痕的一个最重要的特征是其应当能向用户提供该包装容器是否已经被使用过的信号，例如，为了有助于用户选择家里冰箱中的正确的包装容器。从卫生方面来看，私拆即留痕当然还具有向用户确保该包装容器以前没有被打开过的目的。后一个目的事实上是自动实现的，而不需要使用可视的私拆即留痕标记，因为由于膜部件302需要被破坏，因而当第一次打开包装容器时，所需要施加的力是有很大区别的。在短期使用后，这种在力上的区别是很容易辨识的，从而提供了私拆即留痕功能。在本实施例和类似的实施例中，所述第一个目的事实上也是自动完成的，而不需要材料桥。当力通过拉环332被施加时，铰链部分334将产生塑性变形。从而使得拉环332不可能再回到其初始位置，相反，该拉环将会“表明”该包装容器312已经被打开了，如图8所示。利用结构部件的塑性变形的特征（而不是将其完全破坏），就其本身而言，可以被看作是一种创造性的解决方案。

应注意的是，本实施例仅仅是用于描述的目的，支撑部件、膜部件及其拉环等等还存在有许多似乎合理的设计，因此，本发明不应被局限于该方面。例如，这些细节不是必须要具有基本上圆形的设计。因为（压缩）模制是一种优选的制造方法，具有圆形部件并没有直接的好处，因而它们可以具有任何功能性的设计，例如，椭圆形、矩形，等等。

上文所限定的支撑部件的锥形开口的功能性的等同技术方案可以例如是，当突起穿过开口时，在这些突起上形成具有增加直径的头部，如图1中的“铆钉”所示。

本发明的所有的实施例优选以相同的方法制造。该方法包括将支撑部件用作为预先形成的成品（preform），在注入膜部件的材料之前，该支撑部件被设置在模制空腔中。以传统的方法进行实际的膜部件的材料的注入，并且与此相关的参数将会随着操作参数的不同而不同，通过研究本发明的内容，技术人员将会容易地得出这些参数。这对于注入点的数量和位置的选择同样也是有效的，它们随着例如待注入的材料的数量、模制空腔的形状等是变化的。

完成膜部件的特征的方法是有差异的，但是一些例子值得提及：

膜部件，特别是弱化结构应当非常薄提出了一些困难，因为注入到空腔内的材料可能不会填满这么薄的空隙。如果该空隙没有被填满，那么将会导致密封不充分的后果。因此，可以使用压缩模制技术（或者注塑压缩），在该技术中，在材料被注入后，减少空腔的体积。这种技术在WO2008004939中有描述。该减少的空腔可以例如包括朝向模制空腔的脊状物以用于弱化结构的形成。

另外，图9和10中所显示的一个特定实施例的截面图中描述了一种创造性的方法。在图中，模具160包括第一半模162和第二半模164，该第二半模相对于第一半模162是可移动的，并且被设计成在这两个半模之间形成模制空腔168。第二半模164包括可移动的工具166，该工具被设置成形成弱化线。该可移动的工具166相对于第二半模164是可移动的，以便在注入材料硬化之前，该可移动的工具166可以移入（进一步）所述空腔中，以对材料进行压缩从而形成弱化线并达到需要的厚度。在一个实施例中，一种制造方法包括如下步骤：使用至少两个模制工具162、164以形成模制空腔168；将熔融物注入到该空腔168中；将第三、可移动的工具166推入模制空腔168以形成减少厚度的区域，例如弱化线。在一个或更多的实施例中，该第三、可移动工具166被推入到该空腔中的长度由所使用的推力决定。该力可以通过使用用于推动的固定力确定，或者通过使用能够测量该力并且当达到预定的力时中断推进的控制单元来确定。该模制空腔168具有确定的并且基本上恒定的体积，然而，当可移动工具166推进时，该空腔168的体积将会减少，从而该空腔168内的压力将会增加，并且随之，用于该可移动工具166的推进所需要的力也需增加。这使得使用该力作为推进长度的度量成为可能。该长度也可以通过物理限定器进行限定，该物理限定器用于限定该可移动工具166的运动，然而，这样的配置将不会像当施加的力被使用时那样成为细节的磨损的原因。对于本发明，预先形成的成品被设置在一个半模内，然而所描述的用于执行该方法的模制方法和模具也可以独立使用，而不需要使用预先形成的成品。

在图9和10的视图中，支撑部件170被配置在第一半模162内，并示出了注入空腔168内的熔融物是怎样填满支撑部件170的两侧的空隙的。该支撑部件相当于本说明书上述已经描述的任何一个支撑部件，并且根据该创造性的模制方法，支撑部件根本并不是必须设置在第二半模内，或者设置在模制空腔内。技术人员应意识到，附图示出的是一种原则而不是具体的设计，例如，附图中缺少注入点的位置并且注入点在不同的模具设计之间是可变的。同样很显然，实际的模具的形状将会复杂得多，包括考虑中的设计的所有细节。

该创造性的方法也可以与常规的压缩模制方法结合。

在任一个实施例中，在预先形成的成品中的槽形开口或者通孔会具有特别的布置。可以考虑这种特别的布置以避免容纳物由于注入的聚合物的收缩而通过形成在所述通孔区域内任何小的间隙泄漏。根据一个或多个实施例，该通孔被凹槽结构围绕，该凹槽结构基本上为在所述预先形成的成品内的可操作的凹陷，优选形成封闭的路径（环）。在注入过程中，聚合物将进入所述凹槽，并且当在冷却期间该聚合物收缩时，该聚合物将朝向所述凹槽的径向内边缘收缩（pinch）。即使该凹槽仅仅由径向内边缘组成，该密封收缩作用也可能会受到影响，然而，如果该凹槽也具有很好地限定的径向外边缘，那么将这两个部件固定在一起的力可能会更大。

只要该通孔被包围，该凹槽结构不是必须紧邻所述通孔。一个实施例包括设置在弱化线的径向内侧区域内的凹槽。这样的凹槽将具有防止泄露（如上所述）、防止液体进入所述预先成形的成品和膜部分之间的间隙以及将该膜部分连接到该预先成形的成品上的三重用途。为了提高该凹槽结构的功能，该凹槽结构或者至少其径向内边缘可以稍微被底切（undercut）。该特征将提供该结构的连接强度。

参见图1，这些凹槽结构的范例的位置围绕一个或多个开口108，或者围绕铰链部分334的通孔（参见例如图6）。在图10中，从上述的描述可知，该凹槽结构的布局应当是明显的，一个例子是以箭头460表示。

Claims (15)

1.一种用于包装容器（112）的开口装置（100），包括两个可操作的部件，支撑部件（104）和确保该包装容器（112）的可靠密封的膜部件（102），并且所述支撑部件确保该开口装置的刚性，其特征在于，该膜部件（102）的膜部分被机械连接（106/108）到所述支撑部件（104）以在该包装容器（112）的打开过程中以一个整体操作，其中，该膜部件（102）的材料与该支撑部件（104）的材料是非热兼容的，以便在该开口装置的制造过程中避免这两个可操作部件之间的熔合、结合、或者粘结。

2.根据权利要求1所述的开口装置，其中所述支撑部件包括至少一个将所述膜部件连接到所述支撑部件的底切结构。

3.根据权利要求2所述的开口装置，其中所述膜部件延伸穿过所述支撑部件的开口，其中所述开口具有锥形形状。

4.根据前述权利要求中任一项所述的开口装置，其中所述膜部件穿过所述支撑部件内的至少一个开口，以便该膜部件在该支撑部件的两侧延伸。

5.根据权利要求4所述的开口装置，其中所述膜部件在所述至少一个开口的两侧的尺寸超过该至少一个开口的尺寸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的开口装置，其中所述膜部件包括在所述支撑部件一侧的膜部分，和在所述支撑部件的相对的一侧的驱动部分。

7.根据前述权利要求中任一项所述的开口装置，其中所述支撑部件包括驱动部分。

8.根据前述权利要求中任一项所述的开口装置，其中所述膜部件包括被配置成当拉力或者扭力被施加到该开口装置时破裂的结构弱化，从而将所述膜部分从所述膜部件分离。

9.根据前述权利要求中任一项所述的开口装置，其中所述支撑部件包括形成封闭路径的凹槽结构，所述膜部件延伸入该凹槽结构内。

10.一种用于形成开口装置的中间产品，包括适于与膜部件机械结合的支撑部件，该结合通过使该支撑部件具有至少一个用于形成所述膜部件的熔融物进入的开口来完成，所述开口：

-完全穿过所述支撑部件，以便所述熔融物可以穿过所述至少一个开口并形成机械结合，和/或

-具有底切横截面，以便所述熔融物可以进入所述开口并且形成机械结合。

11.一种用于制造开口装置的方法，包括如下步骤：

在半模内设置预先形成的成品，

设置至少一个第二半模与上述第一半模接合以形成模具空腔，

将熔融物注入该模具空腔，从而该熔融物至少部分穿过所述预先形成的成品的开口，以便所述预先形成的成品可提供所述开口装置的支撑部件，并且所述注入的熔融物提供所述开口装置的膜部件。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述预先形成的成品包括部分或者全部延伸穿过所述预先形成的成品的开口，所述熔融物可以进入该预先形成的成品。

13.根据权利要求11或12所述的方法，进一步包括如下步骤，在注入所述熔融物的步骤之后，在所述模具空腔内推动可移动部件，从而局部地减少该模具空腔的体积，并且在该膜部件内形成弱化线。

14.一种具有根据权利要求1-9中任一项所述的开口装置的包装容器，具有支撑部件和膜部件。

15.根据权利要求14所述的包装容器，其中所述膜部件与所述包装容器的颈部形成为一个整体或者被焊接到所述包装容器的颈部。

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