CN105849005B - 成形盖及盖向容器嵌合的嵌合方法和密封方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是能够嵌合于具有凸缘部的容器的落盖式成形盖，其中，该成形盖包括凸缘、从所述凸缘向下延伸的嵌合部以及位于所述嵌合部下部的导入部，所述导入部由内径均向下减小的第一锥形部和第二锥形部构成，所述第二锥形部的锥角β比所述第一锥形部的锥角α大，并且所述第二锥形部形成为弧状，其形成范围比所述第一锥形部的形成范围小，由此，可以提供对输送状态下的容器具有优异的供给性和嵌合性的成形盖。

Description

成形盖及盖向容器嵌合的嵌合方法和密封方法
技术领域
本发明涉及能够嵌合于具有凸缘部的容器的成形盖以及该成形盖向该容器嵌合的嵌合方法。更具体地，本发明涉及一种成形盖，该成形盖甚至在高速条件下也能够可靠地供给至容器并嵌合于该容器，该成形盖具有良好的生产率且能够密封。
背景技术
已知作为能够嵌合于具有凸缘部的杯状容器的成形盖的落盖状(drop lid-shaped)的成形盖，该成形盖通常包括从凸缘部的内缘向下垂下的侧壁和形成于侧壁下端的顶板。
对于成形盖和杯状容器的组合，通常是，使由输送机等输送的容器经过包括内容物的充填工序、成形盖的供给工序、成形盖与容器的嵌合工序以及密封工序的工序，由此密封容器，同时在各工序中使容器暂时停止以间歇地执行作业。
对于上述密封工序中的成形盖与杯状容器的密封，通常广泛地使用热封来熔接，因为这是简便的手段。然而，使用热封的熔接需花费时间热熔化并随后冷却，在生产性方面这不能令人十分满意。此外，普通的热封法使用热封杆，需要将热从熔接区域的外表面传导至待密封的表面。在厚壁的容器等中，热传导需花费时间，从而使生产率下降。因而，壁厚受到制约，并产生了容器和成形盖形状的自由度低的问题。此外，所花费的是直到热封部冷却并完全密闭为止的预定时间。特别地，在充填具有自生压力的内容物的情况下或热充填的情况下，在熔化状态下头部空间内的由于被密封的热而热膨胀的气体从密封区域漏出，由此产生密封剥离的可能性。
另一方面，作为诸如容器和盖等的包装体构件的熔接方法，目前已知通过激光熔接。例如，专利文献1提议了通过激光熔接使底盖和上盖与容器主体熔接成为一体。在通过激光熔接的包装体构件的这种熔接中，在对构件的壁厚没有大的制约的条件下熔接密封界面，与热封相比，缩短了熔接所需要的时间。因此，与热封相比改善了生产率。此外，激光熔接能够进行连续的熔接操作。因而，在容器的密封工序(激光熔接工序)中能够在无需使容器暂时停止的情况下进行激光熔接，从而能够进一步提高生产率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-128166号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，无论使用怎样的密封方法，如果在前一阶段的成形盖供给工序中在容器移动而不停止的情况下供给容器盖，则成形盖可能不正确地载置于容器。在随后的嵌合工序中，成形盖可能无法可靠地嵌合。因而，容器的输送在成形盖的供给工序期间需要暂时停止。用作速度限定工序的该工序最终使生产速度不能提高。
因此，本发明的目的是为输送中的容器提供具有优异的供给性和嵌合性的成形盖。
本发明的另一目的是提供能够以高生产率使成形盖向容器嵌合的嵌合方法及密封方法。
用于解决问题的方案
根据本发明，提供一种成形盖，其为以能够嵌合的方式适用于具有凸缘部的容器的落盖式的成形盖，其特征在于，所述成形盖形成有凸缘、从所述凸缘向下延伸的嵌合部以及位于所述嵌合部下部的导入部，所述导入部由内径均向下减小的第一锥形部和第二锥形部构成，所述第二锥形部的锥角β比所述第一锥形部的锥角α大，并且所述第二锥形部形成为弧状，其形成范围比所述第一锥形部的形成范围小。
在本发明的成形盖中，如下的特征是优选的：
1.所述第一锥形部相对于水平方向的锥角α为30度至75度，并且所述第二锥形部相对于水平方向的锥角β为α+10度至α+60度但小于等于90度。也就是，β＝α+10至α+10且β≤90。
2.所述第二锥形部形成为在相对于所述导入部的整周的15度至60度的范围。
3.所述嵌合部形成为内径向下增大的锥形形状。
4.在所述嵌合部和所述导入部之间形成水平方向的台阶部。
5.所述落盖式的成形盖由凸缘部、从所述凸缘部的内周缘垂下的外侧侧壁部、从所述外侧侧壁部的下端水平向内延伸的环状部、从所述环状部的内周缘向上延伸的内侧侧壁部、以及位于从所述内侧侧壁部的上端开始水平向内的位置的顶板构成，并且所述嵌合部和所述导入部形成于所述外侧侧壁部。
6.沿水平方向向内延伸的台阶部形成于所述内侧侧壁部。
7.位于所述内侧侧壁部的台阶部下方的内侧侧壁部形成为内径向下减小的锥形形状。
根据本发明，还提供一种成形盖向容器嵌合的嵌合方法，其包括将上述的成形盖从上方供给至输送中的容器以使所述成形盖嵌合于所述容器，所述方法还包括：以使所述成形盖的所述第二锥形部的一部分首先与所述容器的凸缘部的在所述容器的输送方向上的后方的内周端接触的方式，使所述成形盖相对于所述容器的输送方向倾斜下落以将所述成形盖供给至所述容器，利用所述成形盖的所述第一锥形部，使所述成形盖移动至所述容器的中央部，同时使所述成形盖收纳于所述容器的中央部，然后，从上方压所述成形盖以使所述成形盖嵌合于所述容器。
根据本发明，进一步提供一种用于容器的密封方法，其包括：在上述的成形盖嵌合于所述容器之后，通过激光熔接来熔接凸缘部。
发明的效果
本发明的成形盖优选是用于如下的盖嵌合装置的盖：在该盖嵌合装置中，从上方将成形盖自动供给至输送中的容器，并从上方压成形盖以使成形盖嵌合于容器。形成有不同锥角的两个锥形的导入部形成在成形盖的嵌合部下方。因此，即使在充填和密封工序中成形盖从上方供给至为了输送而正在移动的容器的情况下，成形盖也能够准确地供给至容器并可靠地嵌合于该容器。也就是，在相对于容器的行进方向的后方，在从上方供给的成形盖中具有大锥角的第二锥形部能够容易地与容器的凸缘部的内周端(开口端)接合。因而，能够防止成形盖从容器脱落。此外，具有小锥角的第一锥形部便于成形盖沿着容器的开口端导入容器内。因而，成形盖能够容易地相对于容器对中。
此外，台阶部形成于成形盖的内侧侧壁部，且锥形形成于下方内侧侧壁部。因此，即使在多个成形盖堆叠的情况下，也能够有效地抑制位于上方的成形盖与位于下方的成形盖紧密接合。结果，能够从堆叠状态的成形盖中供给成形盖，并且成形盖的堆叠性优异。
利用根据本发明的成形盖向容器嵌合的嵌合方法，使成形盖的第二锥形部与容器的在容器行进方向上的后方的部分接触。结果，能够允许成形盖跟随容器的输送移动。结果，使得成形盖能够跟随容器的输送移动。因此，成形盖不会从容器滑落，并且成形盖能够可靠地供给至容器。此外，成形盖能够通过成形盖的第一锥形部的作用以与容器的开口对准的方式对中。因此，即使在容器盖以高速输送的情况下，成形盖也能够可靠地嵌合于容器。
此外，通过激光熔接执行密封，由此能够连续地进行容器的密封。该效果与使用上述成形盖相结合能够进一步提高高速生产性。
附图说明
图1是根据本发明的成形盖和容器的一个示例的立体图，图1的(A)示出了从斜上方观察的立体图，图1的(B)示出了图1的(A)中的X部分的放大图，图1的(C)示出了从斜下方观察的立体图。
图2是图1所示的成形盖的局部截面的示意图，图2的(A)示出了第一锥形部的位置处的截面，而图2的(B)示出了第二锥形部的位置处的截面。
图3是本发明的成形盖的另一示例的局部截面的示意图。
图4是说明根据本发明的嵌合方法的图。
图5是说明作为本发明的成形盖的一个示例的多个成形盖堆叠的状态的图。
具体实施方式
(成形盖)
将使用附图说明根据本发明的成形盖。
参照图1和图2，本发明的成形盖1大致由凸缘部2、从凸缘部2的内周缘垂下的外侧侧壁部3、从外侧侧壁部3的下端水平向内延伸的环状部4、从环状部4的内周缘向上延伸的内侧侧壁部5、以及位于从内侧侧壁部5的上端开始水平向内的位置的顶板6构成。在凸缘部2的局部形成比凸缘部2的其它部分宽的把持部8。通过保持把持部8并向上拉把持部8，能够打开成形盖1。
在根据本发明的成形盖的上述基本构造中，重要的特征是，外侧侧壁部3在其上部具有与后述容器的内表面紧密接触的嵌合部3a，并且还具有位于嵌合部3a下方的导入部3b，导入部3b由第一锥形部3b1和第二锥形部3b2构成，第一锥形部3b1用于使成形盖1相对于容器对中且在嵌合期间使成形盖1平滑地导入容器，第二锥形部3b2用于防止从上方供给的成形盖从输送中的容器滑落。水平向内延伸的台阶部7形成在嵌合部3a和导入部3b之间，在对中之后，使成形盖1和容器20的中心良好地对准。
在图1和图2所示的具体示例中，导入部3b形成有在周向上并排配置的第一锥形部3b1和第二锥形部3b2，第一锥形部3b1和第二锥形部3b2具有不同的锥角且从外侧侧壁部3的直径向下减小。从图1的(C)中清楚可见地，弧状的第二锥形部3b2形成有相对于导入部3b的整周的角度θ，而弧状的第一锥形部3b1形成有(360－θ＝θ1)度的剩余范围内的角度。为了便于与容器的接合并且不阻碍相对于容器的对中，期望角度θ比第一锥形部的中心角小，优选为在15度至60度的范围内，特别为在30度至45度的范围内。
此外，第一锥形部3b1发挥在封盖期间使成形盖平滑地导入容器内的作用，期望第一锥形部3b1具有的锥角α为30度至75度，特别为45度至60度，以使成形盖1平滑地进入容器20，由此在短时间内对中。另一方面，期望第二锥形部3b2具有的锥角β为α+10度至α+60度且小于等于90度，特别为在60度至90度的范围内，以便在封盖期间当成形盖从上方下落并供给至容器时，第二锥形部3b2锁定于容器的开口端。通过如此操作，能够实现高速生产。
此外，嵌合部3a具有向外侧变宽的锥形，形成该锥形使得嵌合部3a的内径沿向下方向增大，利用该特征能够在成形盖1处于倾斜状态时或成形盖1与容器20两者的中心未对准时防止成形盖1进入容器20内，或能够防止成形盖1在输送期间从容器20脱落。
如图1所示，概略地讲，本发明的成形盖所适用的容器20包括主体部21、底部22以及从容器20的开口端水平延伸的凸缘23。在主体部21的上方，形成与成形盖1的上述嵌合部3a紧密接触的嵌合部24，用作堆叠部的台阶25形成于嵌合部24的下端。在图1所示的具体示例中，容器20的嵌合部24示出了沿向下方向向外变宽的锥形。
成形盖1的嵌合部3a和容器20的嵌合部24可以具有相同的锥角，只要成形盖1的嵌合部3a和容器20的嵌合部24二者压合即可。如果未形成锥形，则能够采用各种形态，例如，成形盖1的嵌合部3a的内径比容器20的嵌合部24的内径大的形态。
在本发明的成形盖中，如图3所示，期望沿水平方向延伸的台阶部9形成于内侧侧壁部5。这样，当相同形状的本发明的多个成形盖堆叠时，能够防止位于上方的成形盖与位于下方的成形盖完全嵌合。即使在堆叠多个成形盖的情况下，这些成形盖也能够被逐一分离，从而改善成形盖的堆叠功能。
此外，在本实施方式中，位于内侧侧壁部5的台阶部9上方的上方内侧侧壁部5b特别优选地从台阶部9近似竖直地延伸，而位于内侧侧壁部5的台阶部9下方的下方内侧侧壁部5a特别优选地形成为内径向下减小的锥形形状。
在该构造中，如图5所示，当多个成形盖堆叠时，内侧侧壁部5a限定了底切(undercut)，由此使上方的成形盖与下方的成形盖难以嵌合，使得能够更可靠地展现上述的作用效果。
虽然宽度的值取决于成形盖的直径，但从保持位于上方的成形盖的观点出发、即从堆叠性的观点出发，期望内侧侧壁部5的台阶部9具有大于等于2mm的宽度。期望位于台阶部9下方的内侧侧壁部5a的锥角γ为在超过90度但在100度以内的范围内。
如上所述，只要本发明的成形盖是包括凸缘部、嵌合部以及由第一锥形部和第二锥形部构成的导入部的成形盖，则该成形盖的形状不受限制。在图示的具体示例中，侧壁为由外侧侧壁部和内侧侧壁部构成的双层壁构造。然而，更不用说，成形盖可以是顶板从外侧侧壁部的下端直接形成的成形盖。对成形盖的成形方法没有限制，但特别优选利用片状的单层或多层材料通过诸如真空成形、压空成形或模塞助压成形(plug-assist forming)等的热成形而成形的成形盖。
对于本发明的成形盖所适用的容器，只要最终的容器设置有作为熔接位置的凸缘部，则对容器的形状或容器的成形方法没有限制。然而，作为示例，容器可以由使用片状的单层或多层材料通过诸如真空成形、压空成形或模塞助压成形等的热成形而成形的诸如杯或盘等的容器，或通过拉拔成形而成形的有底杯等的容器。
以下，将说明用于成形盖和容器的材料，因为用于成形盖和容器的优选材料取决于密封方法而不同。
(供给和嵌合方法)
将使用图4说明本发明的成形盖向容器的供给及本发明的成形盖向容器嵌合的嵌合方法。
如图4的(A)所示，容器20沿箭头的方向输送，并且成形盖1从上方下落，以便使成形盖1的第二锥形部3b2在容器20的行进方向上的后方位置从容器20的上方与凸缘23的内周端(容器开口端)23a接触。在这种情况下，期望成形盖1在第二锥形部3b2位于下方位置的情况下倾斜下落，以便第二锥形部3b2首先与容器接触。结果，第二锥形部3b2锁定于容器开口端23a。因而，成形盖1跟随被输送的容器的移动，而不会从容器20脱落(图4的(B))。
在倾斜下落的成形盖1近似水平地载置于容器20之后紧接着，如图4的(C)所示，成形盖1位于容器20的行进方向上的上游侧的位置，在该状态下，成形盖1和容器20的中心未对准。然而，成形盖1的嵌合部3a形成为向外变宽的锥形形状，因而防止了成形盖1的一部分进入容器20的内部且以倾斜的姿势留在容器20内。
然后，成形盖1的导入部3b和台阶部7近似与容器开口端23a的整周接触，并且成形盖1相对于容器20对中，于是成形盖1的中心和容器20的中心对准(图4的(D))。在该状态下，成形盖1从上方受压，由此成形盖1的嵌合部3a和容器20的嵌合部24压合。结果，成形盖1和容器20嵌合在一起，并且成形盖1的凸缘部2和容器20的凸缘23也接触(图4的(E))。在随后的密封工序中，凸缘23被熔接以密封容器20。
(密封方法)
在前述的嵌合工序中，如图4的(E)所示，容器20与成形盖1牢固地嵌合，然后，容器20的凸缘23被熔接以密封容器20。
本发明的成形盖与容器的熔接能够通过诸如热封或超声波熔接等的传统公知的方法来执行。然而，在本发明中，特别地，优选通过激光熔接进行熔接，如上所述，因为能够连续照射，所以能够高速密封。
在成形盖嵌合之后，容器或激光振荡器以与容器的凸缘部的形状和成形盖的凸缘部的形状相适应的方式移动(转动)，由此激光扫描容器的凸缘部和成形盖的凸缘部以进行熔接。在这种情况下，利用激光束从由激光透过性热塑性树脂构成的构件侧照射容器的凸缘部和成形盖的凸缘部，从而在激光吸收性热塑性树脂组合物中产生热。结果，激光透过性热塑性树脂熔化从而使容器和成形盖的接触表面熔化并密合。
本发明的成形盖因成形盖的嵌合部的存在而与容器牢固嵌合，在利用激光束照射期间，作为成形盖和容器的接触表面的凸缘部也紧密接触。然而，为了更有效地使成形盖和容器熔接，特别期望使用加压和固定成形盖的凸缘部用的夹具等使成形盖和容器更紧密地接触。
在本发明中，成形盖和容器中的一者由激光透过性热塑性树脂构成，而成形盖和容器中的另一者由激光吸收性热塑性树脂组合物构成。成形盖和容器中的任一者可以为激光吸收性热塑性树脂组合物，但是特别优选成形盖由激光吸收性热塑性树脂组合物构成，因为这能够维持容器的透明性。在该情况下，凸缘部从成形盖侧被加压并固定，并且从容器的斜下方进行激光照射，由此，成形盖的凸缘部和容器的凸缘部能够被熔接以密封。
成形盖或容器的位于熔接位置的仅凸缘部可以由激光吸收性热塑性树脂组合物形成，而容器的主体部和底部可以包括不包含发热构件的激光透过性热塑性树脂，或可以具有多层结构。可选地，成形盖的仅凸缘部可以由激光吸收性热塑性树脂组合物构成，而成形盖的中央部可以包括激光透过性热塑性树脂。
作为成形盖和容器的位于熔接位置的凸缘部的厚度，由激光透过性热塑性树脂构成的部分的厚度期望为0.1mm至2.0mm，特别为0.5mm至1.2mm。如果由激光透过性热塑性树脂构成的部分的厚度比该范围小，则不能进行可靠的熔接。如果该厚度比上述范围大，则在普通条件下将难以使激光束到达由激光吸收性热塑性树脂组合物构成的部分，不能实现可靠的熔接。
另一方面，由激光吸收性热塑性树脂组合物构成的部分的厚度期望为在0.1mm至2.0mm的范围内，特别为在0.5mm至1.2mm的范围内。如果由激光吸收性热塑性树脂组合物构成的部分的厚度比上述范围小，则不可能执行可靠的熔接。如果该厚度比上述范围大，则经济效益将会变差。
为了提高生产率，本发明的成形盖或容器所使用的激光透过性热塑性树脂优选为具有大于等于70％、特别为大于等于80％的激光透过率的热塑性树脂。发现能够通过使用分光光度计测量与所使用的激光的波长对应的光的透过性来确定激光透过率。
即使是相同的热塑性树脂，激光透过性还取决于厚度。在本发明中，热塑性树脂意味着具有在后述的厚度范围内的大于等于70％的透过性。
这种热塑性树脂的示例优选为：诸如耐冲击性聚苯乙烯等的聚苯乙烯系树脂；诸如低、中、高密度的聚乙烯、等规聚丙烯、丙烯-乙烯共聚物、聚1-丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯-1共聚物、丙烯-丁烯-1共聚物以及乙烯-丙烯-丁烯-1共聚物等的烯烃系树脂；以及诸如聚对苯二甲酸乙二酯等的聚酯树脂。也就是，期望那些传统的在包装容器中使用的材料。特别地，这些材料需要容易通过激光吸收性树脂组合物的发热而熔化。因而，优选地使用熔点在250℃以下的热塑性树脂，因为这些热塑性树脂能够容易地熔接。特别地，能够优选地使用聚乙烯和聚丙烯。
在激光吸收性树脂组合物中，从激光熔接性的方面出发，优选地使用与用作上述激光透过性热塑性树脂的热塑性树脂相同的热塑性树脂。
作为本发明的激光吸收性树脂组合物，从位于密封界面的激光透过性热塑性树脂容易熔化的观点出发，期望树脂组合物均匀包含发热物质。这种发热物质的示例为诸如铁粉等的氧气吸收体和诸如炭黑等的着色颜料。
虽然加入发热物质的量取决于所使用的发热物质的类型，但按每100重量份热塑性树脂计，通常期望加入发热物质的量为0.01重量份至0.30重量份，特别为0.05重量份至0.15重量份。
可在本发明的密封方法中使用的激光器是目前用于激光熔接的激光器。例如，可以使用气体激光器、固体激光器或半导体激光器，从设备的小型化和成本降低的方面出发，可以优选地使用半导体激光器。
激光振荡器的输出优选为在100W至500W的范围内，特别为在200W至350W的范围内。根据树脂的透过性、吸收激光束且发热的物质的性质以及激光振荡器的输出、价格和安全性，商业性地确定所使用的激光器。
产业上的可利用性
本发明的成形盖能够稳定地供给至高速输送中的容器并嵌合于该容器，该成形盖优选地用于特别是通过激光熔接密封且高速生产的容器。
附图标记说明
1成形盖；2凸缘部；3外侧侧壁部；3a嵌合部；3b导入部；3b1第一锥形部；3b2第二锥形部；4：环状部；5内侧侧壁部；5a下方内侧侧壁部；5b上方内侧侧壁部；6顶板；7台阶部；9台阶部；20容器；23凸缘。

Claims (10)

1.一种成形盖，其为以能够嵌合的方式适用于具有凸缘部的容器的落盖式的成形盖，其特征在于，
所述成形盖形成有凸缘、从所述凸缘向下延伸的嵌合部以及位于所述嵌合部下部的导入部，
所述导入部由内径均向下减小的第一锥形部和第二锥形部构成，
所述第二锥形部的锥角β比所述第一锥形部的锥角α大，并且
所述第二锥形部形成为弧状，其形成范围比所述第一锥形部的形成范围小。
2.根据权利要求1所述的成形盖，其中，
所述第一锥形部相对于水平方向的锥角α为30度至75度，并且
所述第二锥形部相对于水平方向的锥角β为α+10度至α+60度但小于等于90度。
3.根据权利要求1或2所述的成形盖，其中，
所述第二锥形部形成为在相对于所述导入部的整周的15度至60度的范围。
4.根据权利要求1或2所述的成形盖，其中，
所述嵌合部形成为内径向下增大的锥形形状。
5.根据权利要求1或2所述的成形盖，其中，
在所述嵌合部和所述导入部之间形成水平方向的台阶部。
6.根据权利要求1或2所述的成形盖，其中，
所述落盖式的成形盖由凸缘部、从所述凸缘部的内周缘垂下的外侧侧壁部、从所述外侧侧壁部的下端水平向内延伸的环状部、从所述环状部的内周缘向上延伸的内侧侧壁部、以及位于从所述内侧侧壁部的上端开始水平向内的位置的顶板构成，并且
所述嵌合部和所述导入部形成于所述外侧侧壁部。
7.根据权利要求6所述的成形盖，其中，
沿水平方向延伸的台阶部形成于所述内侧侧壁部。
8.根据权利要求7所述的成形盖，其中，
位于所述内侧侧壁部的台阶部下方的内侧侧壁部形成为内径向下减小的锥形形状。
9.一种成形盖向容器嵌合的嵌合方法，其包括将根据权利要求1至8中任一项所述的成形盖从上方供给至输送中的容器以使所述成形盖嵌合于所述容器，其特征在于，所述方法还包括：
以使所述成形盖的所述第二锥形部的一部分首先与所述容器的凸缘部的在所述容器的输送方向上的后方的内周端接触的方式，使所述成形盖相对于所述容器的输送方向倾斜下落以将所述成形盖供给至所述容器，
利用所述成形盖的所述第一锥形部，使所述成形盖移动至所述容器的中央部，同时使所述成形盖收纳于所述容器的中央部，
然后，从上方压所述成形盖以使所述成形盖嵌合于所述容器。
10.一种用于容器的密封方法，其包括：在根据权利要求9所述的成形盖嵌合于所述容器之后，通过激光熔接来熔接凸缘部。
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