CN105377711B

CN105377711B - 具有表面张力密封的封堵件

Info

Publication number: CN105377711B
Application number: CN201480026538.8A
Authority: CN
Inventors: T·特里梅因; K·马斯塔勒兹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: AU2014262379A1; CN105377711A; US20160114943A1; EP2994397A1; US10040610B2; ES2681043T3; AU2014262379B2; EP2994397A4; PT2994397T; WO2014179837A1; EP2994397B1

Abstract

一种用于玻璃容器的封堵件，所述玻璃容器用于容纳易流动的内容物，所述容器限定有第一非常平的环形表面，所述封堵件包括密封片和保持装置，所述密封片由适于跨越所述环形表面的硬质材料制成，所述片限定有第二非常平的表面，所述保持装置促使第一非常平的表面和第二非常平的表面平行地邻接接触，并且防止所述片相对于所述第一表面横向地移动，所述非常平的表面适于在平行地邻接接触时，所述非常平的表面之间在邻近接触处提供有润湿剂，形成表面张力密封。

Description

具有表面张力密封的封堵件

引言

本发明涉及一种封堵件(closure)，更具体地涉及一种包含有表面张力密封的封堵件。该封堵件专门为容纳液体、粉末或者浆体的容器(例如酒瓶)而设计。

背景技术

在酿酒工业中存在的一个主要技术问题是：由于所使用的封堵件的特性，酒被瓶装后而出现问题的不可预见的发生率。

传统的软木塞封堵件具有污染方面的问题，该污染问题主要由三氯苯甲醚(TCA)引起，并且该污染以软木塞味的污染或者引起“软木塞味酒”而更普遍地为人熟知。估计全世界生产的所有瓶酒中有10％的的酒受上述问题影响。近期发现的使用软木塞作为封堵件的另一个问题是软木塞的物理性质具有关于氧渗透的变化性，该变化性能够导致瓶装酒不一致且不平衡的发展。由于软木塞中的裂纹线或者由于软木塞的多孔性引起的泄露问题也一直伴随着软木塞。

酿酒商对于使用天然软木塞作为封堵件的持续且递增的不满导致使用合成材料以及变化的形状的封堵件(例如“史蒂文^TM”螺纹顶部盖)。合成材料和螺纹形式的封堵件具有污染以及其他实施问题，并且实施这些材料只具有有限的经验和测试。使用合成材料还具有相当大的市场阻力。

公开号为EP1549556的欧洲专利中公开了一种使用表面张力产生密封的封堵件。该密封发生在两个很平的邻接的表面之间。在公开号为EP1549556的欧洲专利的一个实施方式中，玻璃酒瓶的顶部抛光为2到3倍于光波长的平面度，并且具有类似平面度的玻璃片施加压力地设置于酒瓶的顶部以产生密封。尽管生产环境中具有在材料(例如玻璃和陶瓷)中制造非常平的表面的技术。已经证实一贯地获得不包括缺陷(即孔、刮痕等等)的平面是非常困难的。在特定的生产环境中特别突出的表面缺陷的存在将导致缺乏用作酒瓶的封堵件时所需的质量的密封。

正是这些问题带来了本发明。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于玻璃容器的封堵件，所述玻璃容器用于容纳易流动的内容物，所述容器限定有第一非常平的环形表面，所述封堵件包括密封片和保持装置，该密封片由适于位于所述环形表面对面的硬质材料制成，所述片限定有第二非常平的表面，所述保持装置促使第一非常平的表面和第二非常平的表面平行地邻接接触并且防止所述片相对于所述第一表面横向地移动，所述非常平的表面适于在平行地邻接接触时，所述非常平的表面之间在邻近接触处提供有润湿剂，形成表面张力密封。

优选地，所述非常平的表面抛光为2到3倍于光的波长的平面度。

所述润湿剂优选为具有下述特性中的任意一个或者多个：

1、低的透氧率(OTR)

2、低的粘度

3、低的表面张力

4、防水性以及低的水浸透率

5、可压缩的

6、低的滑动或者迁移

7、无毒

8、高纯度

优选地，所述润湿剂具有保持所有的上述特性超过50年的能力。

优选地，所述润湿剂应该在5℃至60℃的温度范围内的非巴氏消毒液体中以及在5℃至100℃的温度范围内的巴氏消毒液体中有效地作用。

在优选的实施方式中，所述润湿剂包括以下物质中的一者或者包括以下物质中多者的结合：

-合成油，例如硅油，

-矿物油，例如石蜡，

-植物油，例如橄榄油、葡萄籽油、豆油、葵花油；

-蜂蜡油；

-抗滑复合物，例如硅树脂粉末。

在优选的实施方式中，所述密封表面中的一者或者两者设置有凹槽。

优选地，所述密封表面具有三个间隔的环形凹槽。各个凹槽优选为0.5mm宽和0.5mm深。

在优选的实施方式中，两个所述平的表面的外部连接点上设置有额外的密封。

附图说明

现在将以实施例并仅参考附图的方式描述本发明的实施方式，其中：

图1是使用表面张力密封而封装的酒瓶的主视图，

图2是将螺纹帽移除的所述酒瓶的顶部的立体图，

图3是将螺纹帽拧紧于酒瓶的颈部上的所述酒瓶的顶部的立体图，

图4是所述酒瓶的颈部的剖视图，并且显示了平片与所述颈部的边缘处于邻接接触，

图5是将润湿剂应用到所述酒瓶的颈部的边缘的方法的立体图，

图6是酒瓶的顶部的剖视图，并且显示了二级密封的封堵件；以及

图7是类似于图6的原理剖视图，但是显示了封堵件的一个略微不同的实施方式。

具体实施方式

在此描述的实施方式涉及用于容器的使用表面张力密封的封堵件。

在一种优选的实施方式中，这些封堵件用于将酒瓶密封的目的。

欧洲专利号为1549556的欧洲专利中公开了一些专门用于酒瓶的封堵件的实施方式。EP1549556的欧洲专利中公开的所有内容通过引用合并于此。

图1显示了具有基础部11、圆筒壁部12和延伸颈部13的玻璃酒瓶10。颈部13以环形边缘15作为末端，并且颈部的外部设置有螺纹以设置螺纹紧固于酒瓶的末端的螺纹帽20。可以理解的是，其他固定设备也可设想为提供促使封堵件紧贴瓶口的固定方法。

如图2所示，玻璃或者其他硬质材料的平片25位于酒瓶10的环形边缘15的顶部，并且当螺纹帽螺纹紧固于酒瓶10的颈部13的螺纹端，该平片25被螺纹帽20的内部挤压而与酒瓶10接合。位于酒瓶的颈部的顶部的环形边缘15以及平面玻璃片的底面抛光为最大程度的平面度，即2到3倍于光的波长的平面度。当相邻的表面被挤压到一起，该最大程度的的平面度产生表面张力密封，在理想状态下，该表面张力密封能够保持非常长的时间，例如大于50年。

所述表面张力密封防止液体的泄露，并且同样提供不允许空气进入的缺氧密封。在瓶子(例如酒瓶)被大量制造的生产环境下，要一贯地实现提供上述表面张力密封所需的表面抛光是非常困难的。制造过程将导致表面包含有孔、刮痕和其他降低密封质量的缺陷。

当提供表面张力密封的邻接表面涂覆上合适的润湿剂，就发现一旦所述表面挤压于一起，施加于表面上的压力和毛细管作用导致润湿剂填充孔和刮痕并产生缺氧密封，该缺氧密封具有最大长度的时期(例如50年)内保持有效的能力。

图4是平片与酒瓶的颈部的边缘之间的连接点的视图，并且显示了由润湿剂填充的缺陷。

图5是将润湿剂喷洒在酒瓶10的颈部的边缘15上的视图。

重要的是润湿剂具有在下文中描述的特定特性。润湿剂具有当两个表面以充足的力量挤压于一起时，润湿剂处于压力下并且产生毛细管作用(毛细管作用导致润湿剂填充非常平的表面上的任何缺陷)。这就导致缺氧密封，并且提供帮助控制渗入氧的机会。酒瓶的软木塞中典型地具有0.0005到0.002cc每天的透氧率(OTR)。已经发现目前的表面张力密封具有通过调整零件与润湿剂的特性的结合控制透氧率(OTR)的机会。测试中发现润湿的表面的透氧率比干燥的表面的透氧率低100倍。另外还发现润湿的表面的透氧率相比于干燥的表面的透氧率具有更好的长期一致性。

润湿剂的特性

1、低的透氧率(OTR)。

按体积计，润湿剂应当容纳低于15％的氧。润湿剂不应该吸收氧或者传递氧，以确保所含液体尽可能不被氧化。大多数液体的氧气溶解度随温度变化。由于随温度变高，能够溶解在润湿屏障中的氧越来越少，因此润湿屏障对于渗入氧的阻力随之增加。因此，随着温度变高，密封的质量变好。在优选的实施方式中，润湿剂应该对于氧传递产生抵抗屏障，该抵抗屏障允许具有0.00001cc/每天到0.002cc/每天的透氧率。

2、低的粘度

润湿剂粘度越低越容易流入到平的表面之间的缺陷中，并在压力下产生较好的毛细管作用，因此产生较好的密封效果。缺氧密封能够在50cst到10000cst的粘度下实现。此外，润湿剂可以为不同的各自具有不同粘度的液体和/或化合物的结合，以确保对于所容纳液体的恰当透氧率。

3、低的表面张力

润湿剂需要均匀地分散在平的密封表面上，并且保留在原处直到表面彼此接触并且施加力以开始毛细管作用。在优选的实施方式中，润湿剂的表面张力在20℃时必须为15mN/m到30mN/m之间。

4、防水性以及低的水浸透率

为了确保润湿剂密封不被容纳于容器中的液体或者容器外部的水分打破，润湿剂必须为具有非常低的水浸透率的高防水性。

5、可压缩的

由于在压力下能够从高点(high points)被挤出而降低润滑或者密封品质，具有非常低的压缩性的液体不太适合作为润湿剂。矿物油和植物油具有低的压缩性并且能较好地工作，然而硅油是高压缩性的并且能够容易地填充平的表面中的孔，因此增强毛细管作用，以从表面挤出任何空气，并且提高密封效果。

6、无毒

为了使容器容纳用于人类使用的液体，润湿剂必须无毒，例如润湿剂必须被FTA认可。该要求对于容纳不用于人类使用的液体的容器而言是不适用的。

7、长的使用寿命(即能够持续超过50年)

如上所述，为了所容纳液体的寿命，润湿剂必须保持较好的密封特性。此外，由于润湿剂能够影响味道甚至破坏容纳于其中的液体，在液体容纳期间，润湿剂不能腐臭或者被氧化。植物油具有2到5年的推荐寿命，因此植物油仅应该在容纳于容器中的液体在2到5年以内使用的情况下用作润湿剂。矿物油和合成油以及蜂蜡由于具有超过100年的有效寿命而能够用作润湿剂。

8、高纯度

润湿剂必须免于任何大颗粒和污染物，以因此提高密封和润湿剂零件的寿命。因此，润湿剂必须经过高精度的过滤以及类似于为了移除污染物的工序处理。

9、无迁移/滑动

为了同时保持密封的质量以及所容纳液体的质量，润湿剂不能在相邻的平的表面之间的迁移。可以通过添加防滑复合物(例如硅树脂粉末)到润湿剂内来实现上述要求，而不影响润湿剂的粘度。

10、运行温度

润湿剂必须一贯地在所容纳液体的经验所需温度范围内起作用。例如在装有酒的情况下，期望密封能够在5℃到60℃的温度范围内正确地运转。大多数矿物油和植物油能够在0℃到80℃的温度范围内很好地起作用，并且硅油的性质在-20℃到300℃的温度范围内几乎不改变。

11、保持力

将两个非常平的表面挤压于一起的闭合力仅需几公斤，以产生毛细管作用，将空气/氧气从表面之间挤出并保持所需的密封，但是为了防止密封被来自于容器内的蒸汽压力打破，应该在平的表面顶部施加至少20公斤的力。

通过在具体范围内改变上述特性并且/或者通过结合不同的液体力，润湿剂能够在特定时期的时间内产生不同水平的渗入氧，以提供给所容纳材料。在容纳材料为酒的实施例的情况下，酿酒商将选择具有在上述预定的容纳时期具有适合特定酒的特性的性能的润湿剂。润湿剂可包括以下物质中的两者或者多者的结合：

a.合成油，尤其是硅油；

b.矿物油，尤其是石蜡；

c.植物油，包括橄榄油、葡萄籽油、豆油、葵花油；

d.蜂蜡油；以及

e.抗滑复合物，例如硅树脂粉末。

润湿剂必须施加到至少一个平的表面上，即施加到酒瓶的颈部的边缘上或者平片外的2mm处。在每个表面上所需的产生缺氧密封的润湿剂的体积大约为0.05ml，该体积为标准750ml容量的酒瓶的大约0.007％。

润湿剂能够在灌装工序或者在酒瓶制造的最终时期施加到酒瓶的非常平的表面。非常平的片可涂覆有润湿剂并且位于螺纹帽中，以保护玻璃片的表面和润湿剂直到螺纹帽施加到酒瓶上。

玻璃制造环境并不是无菌和无尘的，从而即使在制造过程中产生2到5倍于光的波长的平面度的平面，大气中的灰尘、玻璃以及其他材料的颗粒能够掉落在酒瓶模具中或者掉落在相当热(600℃)的模制瓶上，并将在平的表面上产生微小的缺陷、孔或者突起。这些微小的缺陷对于降低平的表面的干燥密封的质量而言是足够大的，但是对于保持润湿剂的所需的数量而言是足够多的。

为了使用润湿剂在两个非常平的表面之间产生缺氧密封，两个表面应该具有2到10倍于光的波长的平面度，并且两个表面应该进行不大于0.05mm的具有孔的表面抛光或者磨光，即，使用粒度为1000的金刚石磨盘获得的抛光。需要注意比较的是，不使用润湿剂而在平的表面之间产生缺氧密封将需要小于2倍的光的波长的平面度以及小于0.001mm的表面抛光。

包含润湿剂的两个平的表面不应进行精度非常高的抛光或者磨光的理由有很多，也就是：

a.如果两个平的表面进行精度非常高的抛光或者磨光，大多数的润湿剂将被所施加的力挤出表面，导致两个表面融合在一起，从而使得封堵件几乎无法打开。基于这个理由，润湿剂具有润滑特性。由于2到10倍于光的波长的平面度的水平以及在0.00002mm到0.05mm的磨光抛光中的孔和缺陷，两个平的表面之间将保留有足够的润湿剂以作为缺氧密封，以及在开启密封期间的润滑剂(在开启密封期间，顶部平片表面被扭转或者旋转)。

b.另一个改变施加在一个或者两个平的表面上的抛光水平的理由是为了改变渗入氧水平，以适合于所容纳液体的具体要求。例如，酒在一段较长时期可能需要较高水平的渗入氧，较高水平的渗入氧可以由在平的表面上进行较低水平的抛光并因此留存更多润湿剂(同时仍然在一段漫长的储存时期提供液体密封)而提供。

c.运输和操作具有此类密封的容器可能会带来能够破坏密封的冲击。为此，润湿剂必须具备充分的可压缩性，以便当两个表面被迫接合在一起时促进毛细管作用。该可压缩性同样将起到减少由冲击或者向下的力(向下的力可能出现在密封容器的运输和寿命期间)引起的冲击力的影响的作用。

如上所述，润湿剂的不同特性和非常平的表面在抛光过程中的变化允许透氧率水平的变化。一种控制该透氧率的变化的方式是：改变位于酒瓶顶部边缘上的非常平的表面的宽度，即将非常平的表面的宽度从大约0.5mm改变为2.0mm。因此，通过改变宽度，润湿剂的量增加，并导致较高或者较低的透氧率。此外，用于润湿剂的密封区域能够通过故意地在一个平的表面上制造一个或多个凹槽而增加。这种改变能够用于改变不同的所容纳液体所需的透氧量，或者用于提高运输或储存过程中的密封安全性。

在一个实施例中，三个大约0.5mm宽和深的微小凹槽形成在一个或者多个平的密封表面的面中，从而确保在表面之间留存更多的润湿剂。如果表面中具有三个微小凹槽，特定体积的润湿剂将留存在外部和内部凹槽中并保护中心凹槽。经过一段时间，由于一些从容器周围的空气渗入的氧使得材料氧化，留存在外部凹槽中的液体将首先失去其密封特性。在内部凹槽中的液体也可能被氧化，该氧化取决于在瓶装时容纳在酒瓶中的氧的量。然而，通常经过一段时间，容纳于中心凹槽中的液体将对由内部凹槽和外部凹槽中的材料提供的渗入氧具有最佳的防护。

在另一个实施方式中，一个或者多个凹槽可包含O型圈的二级密封件(例如硅树脂)，以进一步提高密封质量。该O型圈可由固体材料(例如金属或者塑料)或者半固体材料(例如硅胶)组成。该次要的封堵件也可由复合的合成材料制成。

在另一个实施方式中，可在平的表面上的各个微小凹槽中使用不同类型的润湿剂。如果表面上没有凹槽，一种不同的润湿剂可能施加于密封区域的外侧上的密封的内部上。这将进一步帮助控制进入酒瓶中的渗入氧的水平。

在另一个实施方式中，不同的加工材料可按层次应用以产生类似的结果。

为了进一步确保经过一段时间后密封的质量，包括外部二级密封件40(参见图6和图7)，以防止润湿剂从平的表面15，30之间泄漏而溢出，并避免具有易蒸发特性的润湿剂蒸发。

优选地，外部密封件40为环形体或者环形物，并且可从玻璃片25的顶部封盖到片外侧以下，同时经过两个平的表面15，30接触的接合点直到位于开始于容器上且用于螺纹帽的螺纹上方。图7所示的外部密封件40显示为，密封件40具有位于环形体的内侧上的小的下边缘32，以形成内部环形凹槽34(见图7)，以在适当的位置支撑玻璃片25，从而片不会在螺纹帽被施加到酒瓶10上之前脱离。

图6所示的密封件40并不具有下边缘32，但却具有位于环形体上的较大的上边缘36，该上边缘36在片25上延伸以防止片25从酒瓶的顶部脱落。图7中的封堵件40的实施方式兼具有上边缘和下边缘32，36。

进一步地，密封件40可黏合到保持帽20的内侧，以进一步确保保持螺纹帽20、外部密封件40和玻璃片25牢固地抱在一起。

外部密封件40可由一种或多种具有低的液体渗透性的复合的合成材料制成，并且通过选择具有不同的透氧率的密封材料，整个封堵件系统的透氧率可进一步调整为所储存液体需要的透氧率。

如图6和图7所示，密封的内部表面42是锥形的，以限定有圆锥形的表面，该圆锥形的表面与酒瓶10的颈部13的类似的锥形外表面41接合。玻璃片25同样具有锥形外边缘26，以当螺纹帽施加到酒瓶时，密封压紧于酒瓶颈部，从而提供密封的质量。

玻璃酒瓶(以外圆锥限定)和二级密封环(以内圆锥限定)适于彼此紧贴地设置。一旦片和酒瓶的两个邻接的平的表面15，30压紧于一起，二级外部密封件(具有内圆锥形)下移至玻璃片/酒瓶颈部(具有外圆锥形)的上方。当外圆锥形的直径变大，内圆锥形的内径必须变大或者伸展为适应比外圆锥形上的最小直径大的直径。二级密封件的扩展由材料的特性(即弹性性质)实现。这样的设置产生箍紧力，因此二级密封件保持施加于片25上的且紧贴酒瓶15的顶部表面的力。

保持帽20可为塑料帽、螺旋帽(stevlin cap)、或者金属薄片帽或者任何其他能够保持片位于容器上的装置。

Claims

1.一种用于玻璃容器的封堵件，所述玻璃容器用于容纳易流动的内容物，所述玻璃容器限定有环形的第一非常平的表面，所述封堵件包括密封片和保持装置，所述密封片由适于跨越所述第一非常平的表面的硬质材料制成，所述密封片限定有第二非常平的表面，所述保持装置使所述第一非常平的表面和所述第二非常平的表面平行地邻接接触，并且防止所述密封片相对于所述第一非常平的表面横向地移动，非常平的表面的抛光满足当非常平的表面适于平行地邻接接触并且非常平的表面之间在邻接接触处提供有润湿剂时能够形成表面张力密封，且非常平的表面之间连接的外部表面由二级密封件覆盖，该二级密封件位于所述外部表面和所述保持装置之间，所述二级密封件具有环形体、上边缘和/或下边缘，以将所述密封片保持于所述第一非常平的表面。

2.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述非常平的表面的抛光具有不大于0.05mm的表面抛光或磨光。

3.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述润湿剂具有0.00001cc/每天到0.002cc/每天的透氧率。

4.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述润湿剂具有50cst到10000cst的粘度。

5.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述润湿剂具有的表面张力在20℃时为15mN/m到30mN/m之间。

6.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述润湿剂包含有防滑复合物。

7.根据权利要求6所述的封堵件，其中，所述防滑复合物为硅树脂粉末。

8.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述润湿剂能够在5℃到60℃的温度范围内有效作用。

9.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述润湿剂包括以下物质中的一者或者组合：

-合成油，

-矿物油，

-植物油；或者

-蜂蜡油。

10.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述第一非常平的表面和所述第二非常平的表面中的一者或者两者设置有凹槽。

11.根据权利要求10所述的封堵件，其中，所述第一非常平的表面和所述第二非常平的表面具有三个间隔的环形凹槽。

12.根据权利要求11所述的封堵件，其中，各个所述凹槽约为0.5mm宽和0.5mm深。

13.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述二级密封件包括内圆锥，且所述密封片包括与所述内圆锥彼此接触的外圆锥。

14.根据权利要求1所述的封堵件，其中，所述二级密封件由可压缩的合成材料制成。

15.一种玻璃容器，所述玻璃容器具有前述权利要求中任意一项所述的封堵件，其中，所述玻璃容器的所述第一非常平的表面为在所述玻璃容器的颈部的端部的环形边缘，所述二级密封件包括内圆锥，所述内圆锥与所述玻璃容器的颈部的同样锥形的外表面接合。