CN102781652B - 形成复合材料封闭件的方法 - Google Patents

Abstract

一种制造包括外部封闭盖帽和内部密封衬垫的复合材料封闭件的方法包括提供具有环状裙缘部的封闭盖帽，环状裙缘部包括在盖帽的顶壁部附近限定环状凹陷的环状唇缘。熔化塑料在封闭盖帽内压缩模塑以在顶壁部附近形成内部密封衬垫，并且密封衬垫的周边定位于封闭盖帽的环状凹陷内。多个圆周地间隔开的角撑板提供于环状凹陷内，用于在衬垫成形期间控制熔化塑料的流动，从而便于空气的排出以减少密封衬垫中空隙的形成。

Description

形成复合材料封闭件的方法

技术领域

本发明总体上涉及复合塑料封闭件的制造，封闭件包括外部封闭盖帽以及内部密封衬垫，并且尤其涉及形成复合材料封闭件的方法，包括外部封闭盖帽内的密封衬垫的压缩模塑，包括控制熔化塑料衬垫形成材料在由外部封闭盖帽限定的环状凹陷内圆周向流动，以及在衬垫形成期间便于空气从封闭盖帽内排出。

背景技术

由适合的聚合物材料形成的复合塑料封闭件已经满足了市场中的广泛接受度，这些类型的封闭件通常包括外部封闭盖帽或壳体，通常由聚丙烯或其它聚合物材料形成，其中有相互密封衬垫，通常由乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）或其它适合材料形成。通过压缩模塑工艺形成这些类型的封闭件已经证明商业上特别可行，允许能高度有效地形成非常良好密封性能（比如在碳酸饮料等上）的复合材料封闭件。通过参考结合于此的美国专利No.4,497,765公开了用于压缩模塑这种复合材料封闭件的技术，包括压缩模塑外部封闭盖帽，以及压缩模塑外部封闭盖帽内的密封衬垫。

形成这种封闭件的压缩模塑工艺通常引起预定量的熔化聚合物材料引入压缩模具中以形成封闭盖帽，或引入外部封闭盖帽自身中以形成衬垫。对于密封衬垫的压缩模塑，一些熔化的衬垫形成塑料材料（通常呈丸形）被引入外部封闭盖帽，通常在外部盖帽处于倒转位置时，并且熔化塑料材料的丸定位于外部封闭盖帽的顶壁部分的内侧表面上。为了便于以期望构造形成密封衬垫从而形成所谓的顶部/侧面密封，包括向内面对的密封表面，外侧封闭盖帽形成有具有环状密封唇缘的环状裙缘部，其定位为与封闭盖帽的顶壁部为紧密地间隔开的关系，并且与之限定环状凹陷。

在衬垫形成期间，衬垫形成工具组件插入外部封闭盖帽，并且该组件的外部套筒前进以接合外部封闭盖帽的环状密封唇缘。此后，工具组件的内部柱塞相对于外部套筒前进以压缩模塑熔化塑料材料的丸，从而在封闭盖帽的顶壁部附近形成密封衬垫。密封衬垫包括中心盘形部，以及至少部分地定位于外部封闭盖帽的环状凹陷内的一体环状密封卷边部。

伴随着封闭件的高速制造，包括如上所述密封衬垫的压缩模塑，空气被捕获于密封衬垫形成于其内的区域中，这就成为麻烦。因为工具组件的通风设置于工具和密封唇缘之间的界面处，捕获于密封唇缘下面的环状凹陷内的空气就不能到达通风口并变得捕获于凹陷中。因此，捕获的空气能不利地引起在密封衬垫中形成气泡。这些气泡中的一些会足够大以致引起在封闭件应用于相关容器时密封失效。捕获的空气能在封闭件周边周围延伸45度或更大。随着衬垫继续形成，其将这个气穴压缩入一个区域，并且在工具不再将其保持压缩时，其扩展，形成妨碍在相关容器上的密封的大气泡。

尤其，能由这种捕获空气所引起的缺陷的类型和数量高度依赖于熔化塑料丸在外部封闭盖帽的顶壁部的内侧表面上的具体定位。如果丸正好在顶壁部的中心，不利地产生相对大量的气泡和相对较大的气泡。在丸定位位置移动远离顶壁部的正中心时，所产生的气泡的尺寸和数量减少，但是模塑工艺产生较大尺寸和较大数量的“接合”线（在该处塑料材料的部分流入彼此）、未填充、以及毛边。通常不会有不导致形成缺陷的丸位置。因此，机器操作者已经发现，有利地是操作设备以使得熔化的丸定位为稍微偏离中心，从而避免形成过大的气泡，同时限制“接合”线、未填充以及毛边的形成。重要的是，可接受气泡的形成以及未填充和毛边之间的丸定位差别能小到0.020英寸或0.030英寸。考虑到机械的高速操作，丸形成的这种仔细定位导致了非常精细的“平衡动作”以优化衬垫形成工艺。

衬垫轮廓的具体构造能影响气泡的形成。对于一些轮廓，实际上不可能消除从形成的封闭件产生的气泡。对于一些不同类型的衬垫轮廓，40％至60％的衬垫的任何地方可能会显示气泡。其它轮廓可在50％至100％的所形成产品中显示气泡。虽然这种气泡形成通常可接受为“容许缺陷”，但是将理解到，在避免“不容许气泡”的努力中，衬垫形成工艺会不稳定地接近于产生显示毛边和未填充部分的衬垫。

已经认识到，如果能避免气泡形成的问题，将允许通过将熔化的丸放置于封闭件的顶壁中心来执行衬垫形成工艺，因而期望地用作来减少其它缺陷，比如接合线、未填充以及毛边，并且从而使得衬垫形成工艺对于工艺中的其它变化更加坚固和耐久，包括衬垫形成材料的量和类型的变化，以及衬垫轮廓的变化。

发明内容

根据本发明，公开了一种形成复合材料封闭件的方法，其具体地解决了在压缩熔化衬垫形成工艺期间由于空气被捕获而导致形成气泡的问题。尤其，本发明预期控制封闭盖帽内的塑料材料的流动，尤其是封闭件圆周周围的流动，并且便于衬垫形成期间的空气排出。这通过在外部封闭盖帽的环状凹陷中提供多个径向地定向的角撑板来实现，由此期望地控制了衬垫形成期间熔化塑料材料的流动。通过将角撑板构造为每个具有基本上定位于限定环状凹陷的环状密封唇缘的内径处的内部边缘，捕获于凹陷内的空气能沿着角撑板逃逸至设置于模具工具中的通风口。

根据本发明，一种形成复合材料封闭件的方法包括步骤：提供外部封闭盖帽，其包括顶壁部以及从顶壁部悬垂的环状裙缘部。裙缘部包括以与顶壁部紧密地间隔开的关系定位以限定环状凹陷的向内延伸环状密封唇缘。

本方法还包括提供一些熔化的衬垫形成塑料材料。丸定位于外部封闭盖帽内其顶壁部附近，通过将丸定位于顶壁部的内侧表面上，因为封闭盖帽定位于大致倒转位置。

衬垫形成通过将衬垫形成工具组件前进入封闭盖帽以压缩模塑所述一些熔化的塑料材料来实现，以便从而在封闭盖帽的顶壁部附近形成密封衬垫。密封衬垫包括中心盘状部，以及至少部分地定位于外部封闭盖帽的环状凹陷内的环状密封卷边部。

衬垫形成工具组件包括外部套筒以及内部柱塞。在衬垫形成期间，将外部套筒前进入封闭盖帽以接合环状密封唇缘。之后，使工具组件的内部柱塞相对于外部套筒前进以压缩模塑所述一些塑料材料。

根据本发明，在材料被压缩模塑时，通过提供在外部封闭盖帽的环状凹陷周围圆周地间隔开并且定位于凹陷内的多个径向地定向的角撑板，控制熔化塑料材料在环状凹陷周围的圆周流动。每个角撑板从环状密封唇缘竖直地延伸至顶壁部，并且每个包括定位为与环状密封唇缘的内径基本上对准的内部边缘。通过这个布置，多个隔室在相邻的所述角撑板之间限定于环状凹陷中。重要的是，每个角撑板的内部边缘与封闭盖帽的密封唇缘的内径的对准便于将任何捕获空气沿着角撑板从封闭件向内排出至在密封唇缘的内径处设置于工具组件中的通风口。

本发明的其它特点和优点将易于从以下详细描述、附图以及所附权利要求中显现。

附图说明

图1是用于实践本发明的封闭件的示意性横截图。

具体实施方式

虽然本公开可以具有多种形式的实施例，其中在附图中示出并且将在下文通过描述的是目前优选的实施例，并且理解到，本公开将认为是本发明的例证，并且不是要将本发明限制于所示的具体实施例。

参照图1，其中示出构造用于实践本发明的外部封闭盖帽10。本发明预期一种压缩模塑外部封闭盖帽10内的密封衬垫的方法，由此控制熔化塑料材料流以限制衬垫材料内不可接受的大气泡的最少形成，同时便于捕获空气的排出，因而便于形成不展示其它不期望缺陷（比如过多接合线、未填充区域或毛边）的密封衬垫。

尤其，本发明的封闭件包括外部封闭盖帽10，其具有顶壁部12以及由此悬垂的环状裙缘部14。环状裙缘部通常包括内螺纹部16，用来与封闭件能应用于此的相关容器的外螺纹部螺纹啮合。一个或多个通气槽18能沿着环状裙缘部14的内侧表面设置以便于在封闭件移除期间气体从相关容器内排出，比如具有碳酸内容物。封闭件可包括篡改指示防窃带（未示出），其从环状裙缘部悬垂，用来与相关容器配合地啮合，从而提供封闭件从容器部分或完全移除的视觉上可辨别的证据。

形成于外部封闭盖帽10内的密封衬垫包括盘形中心部和环状密封卷边部，它们一起提供相对于相关容器的所谓顶部/侧面密封。为此，外部封闭盖帽10的裙缘部14包括以与外部封闭盖帽的顶壁部紧密地间隔开的关系定位的环状密封唇缘20。环状密封唇缘因而限定环状凹陷22，密封衬垫的密封卷边部至少部分地定位于环状凹陷内。

如所示，本发明的实践通过给外部封闭盖帽提供定位于外部封闭盖帽10的环状凹陷22内的多个圆周地间隔开的角撑板24来实现。角撑板径向地定向，并且从环状密封唇缘延伸至顶壁部，每个具有基本上处于环状密封唇缘20的内径处并且与之对准的内部边缘位置。通过这个布置，角撑板在相邻角撑板之间在环状凹陷中限定多个隔室26。

用于碳酸饮料的典型复合材料封闭件能具有28毫米的直径。对于这种封闭件构造，能提供36个角撑板，每个角撑板的宽度在大约0.015和0.025英寸之间。每个角撑板在环状凹陷22中密封唇缘20下面的区域中从密封唇缘的内径延伸至封闭件的壁。

开发已经显示，在28mm有衬垫的封闭件的密封唇缘20下面增加角撑板24基本上避免了衬垫中的气泡。试验已经显示，角撑板提供的气泡避免机制非常坚固。在很多变化中都避免了所有气泡。这种变化包括工艺参数（例如，丸重、压力、温度、丸位置等）、材料颜色（蓝/灰）、工具设计（标准成形套筒，以及其中的变化）以及用于不同衬垫轮廓。重要地是，提供角撑板有效地降低了衬垫工艺中的气泡产生机制。

尤其，提供角撑板24作用来控制和限制衬垫材料在环状凹陷22内密封区域周围的圆周流。已经证明，当衬垫形成丸稍微偏离顶壁部12的中心时出现至少一个气泡产生机制。稍微偏离中心的丸引起衬垫材料在封闭件的一侧上在材料到达另一侧之前到达封闭件的密封区域。一旦其到达密封区域，材料围绕封闭件的环状凹陷圆周地“急流”或流动，顺时针和逆时针，其速度高于流过中心板的材料，因为密封横截面积大于中心横截面积。如果圆周流峰和中心板流峰以正确的顺序相遇，会不利地在衬垫中导致气泡。

角撑板24期望地作用来隔开捕获空气，并且为空气提供在封闭件的密封唇缘下面脱离的路径。已经显示，在丸处于外部封闭件盖帽10的顶壁部的中心中时出现另一气泡产生机制。当丸处于中心时，衬垫材料从中心径向地流动至封闭件的外侧。当材料在衬垫套筒下面流动时，由于流峰的形状，其能捕获环状密封唇缘20下面的空气。这种捕获空气没办法脱离，并且能围绕密封区域周边延伸相对较长的距离，高达45°或更大。在衬垫形成工艺完结时，模塑区域中的压力能增大，并且捕获空气能压缩入衬垫的局部区域。这种机制能不利地导致不可接受的膨胀大气泡。

因而，角撑板24期望地作用来将环状凹陷22中的任何空气隔开为较小区域。因此，空气不会像其是一个相对较大空气“环”那样被压缩。于是，在模塑工具从封闭盖帽10撤出时，很少扩展入密封区域。另外，角撑板24作用来将捕获空气分布于封闭件的大部分周边周围，因此空气无需在通风口的一个小区域中通风，其在大部分可用通风区域周围通风。因而，在封闭盖帽10的环状凹陷22内，提供径向定向的角撑板24在密封唇缘20下面相邻角撑板之间形成相同数目的小隔室26，其期望地作用来将空气保持为在密封区域周围分布，并防止空气被压缩入一个局部区域。

重要的是，在每个角撑板24与封闭件的相关部分相交处具有非常尖锐的半径。在形成衬垫时，衬垫形成材料没有完全填塞这些尖锐角部直到衬垫形成结束附近，在压力增大时，为空气留下沿着尖锐角部从密封唇缘下面逃逸至工具的通风区域附近的路径。通过将每个角撑板24的内部边缘与密封唇缘20的内径基本上对准方便了空气以这种方式排出。每个角撑板的尖锐角部半径（其优选地仅仅大约0.001英寸）在密封唇缘20的内径处提供了从密封唇缘下面至设置于模塑工具组件中的通风口的流动路径。模具（即封闭盖帽10）中的尖锐角部是最后填充位置，因为需要较高的压力来形成进这些尖锐几何形状。较高的压力不会出现，直到模具接近充满并且材料不再易于流动。此时，模具接近充满并且空气已经沿着设置于这些尖锐角部处的路径逃逸。在衬垫材料完全形成入这些尖锐角部时，空气已经逸走。

因而，本发明的实践期望地作用来在衬垫形成工艺期间避免气泡，包括在角撑板24的边缘处使用尖锐几何形状以提供从难以通风区域开口至更易于通风区域的通风路径。尤其，提供径向定向的角撑板有效地用形成封闭件壳体的材料替换衬垫形成材料，因而期望地提供材料成本节省。提供角撑板期望地作用来增强密封唇缘，并且角撑板能期望地翻新至现有工具而无需过度费用，因为工具能仅改变来允许提供角撑板的形成。通过本发明的实践，在封闭件衬垫形成期间，熔化的丸能被导向至顶壁内侧表面的中心，因而期望地产生改进的衬垫形成。

从前面描述中，将观察到，众多变型和变化能在不脱离本发明新颖概念的真实精神和范围之下实现。将理解到，不是也不应对这里所示具体实施例进行任何限制。本公开意在由所附权利要求覆盖落入权利要求范围内的所有这种变型。

Claims (2)

1.一种形成复合材料封闭件的方法，包括步骤：

提供外部封闭盖帽，其包括顶壁部以及从所述顶壁部悬垂的环状裙缘部，所述裙缘部包括以与所述顶壁部紧密地间隔开的关系定位以限定环状凹陷的向内延伸的环状密封唇缘；

提供一些呈丸形式的熔化的衬垫形成塑料材料，并且将所述丸定位于所述外部封闭盖帽内其顶壁部附近；以及

将衬垫形成工具组件前进入所述封闭盖帽以压缩模塑所述一些熔化的塑料材料以在所述封闭盖帽的所述顶壁部附近形成密封衬垫，所述密封衬垫包括中心部，以及至少部分地定位于所述环状凹陷内的环状密封卷边部，

所述前进步骤包括将所述工具组件的外部套筒前进入所述封闭盖帽以接合所述环状密封唇缘，并且之后使所述工具组件的内部柱塞相对于所述外部套筒前进以压缩模塑所述一些塑料材料，

包括在熔化的塑料材料被压缩模塑时，通过给所述外部封闭盖帽提供围绕所述环状凹陷圆周地间隔开并且定位于所述环状凹陷内的多个径向地定向的角撑板，控制熔化的塑料材料围绕所述环状凹陷的圆周流动，所述角撑板的每个从所述环状密封唇缘竖直地延伸至所述顶壁部，并且每个具有定位为与所述环状密封唇缘的内径实质上对准的内部边缘，从而在相邻所述角撑板之间在所述环状凹陷中限定多个隔室，并且便于空气从所述环状凹陷内排出。

2.一种封闭件，其包括：

外部封闭盖帽，其包括顶壁部以及从所述顶壁部悬垂的环状裙缘部，所述裙缘部包括以与所述顶壁部紧密地间隔开的关系定位以限定环状凹陷的向内延伸的环状密封唇缘；

所述外部封闭盖帽包括多个径向地定向的角撑板，其围绕所述环状凹陷圆周地间隔开并且定位于所述环状凹陷内，所述角撑板的每个从所述环状密封唇缘竖直地延伸至所述顶壁部，并且每个具有与所述环状密封唇缘的内径实质上对准地定位的内部边缘，从而在相邻所述角撑板之间在所述环状凹陷中限定多个隔室，并且便于空气从所述环状凹陷内排出。