CN107148386B - 具有内密封的盖套件 - Google Patents

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Abstract

一种对能重新盖紧的容器形成密封的密封件及方法包括可移除的盖，该盖选择性地容纳于罐体倾倒开口上。密封件粘附于盖端壁，并包括从盖内表面向外伸出的连续第一轴向区域。该密封第一区域的尺寸定为接合容器的开口并沿其内径密封容器。这样需要减小的开启/关闭扭矩，因为该密封件形成于内径上，并且将盖装配至容器的下压力大为减小。

Description

具有内密封的盖套件
背景技术
本申请要求于2014年9月16日提交的、序列号为62/051,213的美国临时申请，以及于2015年3月23日提交的、序列号为62/136,847的美国临时申请的优先权，通过引用特意将其全部内容并入本文。
本公开涉及各种各样大小、容积等要素的容器或罐头，尤其涉及一种用于能重新盖紧的容器的盖套件。使用这种类型的能重新盖紧的容器可应用于食品和饮料工业，或者还有其他液态产品。
在某些行业，已知的是使用容纳于螺纹盖内表面的密封件，其中该密封件沿容器的成角度圆周表面被压紧。例如，压缩盘型密封件通常嵌入到盖的内表面。该密封件不粘附于盖。螺纹部分对于密封件的正确压紧而言很重要。同样地，正确压紧对于开启扭矩、以及保持容器内压力而言也很重要。结果是，压力保持和开启/关闭扭矩直接关系到密封件的压紧。
过去，需要顶载荷或下压力来拉平密封件。特别是当处理密封加压容器(例如对于铝制容器，液态内容物，如碳酸饮料通常处于大约621kPa(90psi)的压力，而对于玻璃容器大约处于1207kPa(175psi)或更高的压力)时，这种力可以是高达113至181kg(250至400磅)的下压力。该密封件需要压紧并且扣在上面，以形成所谓的卷起防漏(ROPP)密封件。一旦施加了下压力，随后盖会折边，以实现盖与容器的装配。
这将会有利于降低将盖密封至容器所需的下压力和开启扭矩。这还将有利于免除对于顶密封件、或盖与容器之间的侧密封件的需要。
因此，需要一种拧开/拧闭的盖，其能够用于加压或碳酸饮料环境下的能重新盖紧的容器，该盖基本减小了提供有效密封所需的下压力和开启扭矩。
发明内容
能重新盖紧的容器套件包括第一端封闭的容器。所述容器具有开放的第二端，相关流体通过此端流入和斟出容器。金属的杯型盖具有端壁和从其伸出的周界侧壁。盖的尺寸定为容纳在容器上，以选择性地封闭容器的第二端。密封件包括从盖内表面向外伸出的连续第一轴向区域。所述密封件第一区域的尺寸定为接合容器的开口并沿其内径密封容器。
所述密封件粘附于盖的端壁内表面。
所述容器在第二端包括卷曲部，构成容器第二端的最内侧直径。
所述密封件第一区域包括向内延伸到容器第二端的边缘，其轴向尺寸超过容器第二端的最内侧直径。
所述密封件第一区域响应容器内压而变形，以促使密封件第一区域在容器第二端的最内侧直径的内部位置沿曲线轮廓径向向外与其相一致。
所述密封件包括邻近第一区域接口的第二区域，并具有盖端壁，所述第二区域不需要以密封为目的，但仍方便地用于在盖与容器之间施加阻力。
所述盖和容器包括配合凸耳和螺纹凸耳部分，以选择性地打开和关闭容器。
形成封闭能重新盖紧的容器开口的金属盖密封件的一实施例包括将预定量的流体密封材料放置于盖内表面上。推进工具，并在流体密封材料周围形成盖内表面的周界密封件，并接合流体密封材料。所述工具在金属盖内表面上形成密封材料的所需轮廓。
所述放置步骤包括挤出熔化的流体密封材料到盖内表面上。
所述在盖内表面上进行工具密封的步骤通过将盖内表面接合到所放置的密封材料的周界周围来进行。
所述成形步骤包括设定成形密封件部分的大小，以沿金属容器开口内径与其接合。
密封材料通过工具来冷成型，以限定密封件的最终轮廓。
在向盖引入密封材料之前，对其预加热。
所述密封件提供了不受开启/关闭扭矩支配的压力保持。
内径密封件建立在盖与容器开口之间是有利的。
本公开的另一优点与具有成形密封件的盖有关，其中在填充过程中盖拧到加压产品上，例如碳酸饮料，这与传统的碳酸产品盖密封件相反，传统盖密封件使用牙冠或ROPP来压紧。
仍有其他优点依赖于在盖和容器上表面之间使用密封材料，以在装配过程中控制所需阻力或力度。
容器和盖套件易于制造、可重复使用、实用、廉价、并可用于许多环境(例如压力、真空、钢盖、铝盖、过热、热循环等)。
通过阅读理解下文的详细描述，本文的优点和好处将会变得更清楚。
附图说明
图1是其上容置有盖的能重新盖紧的容器的正视图。
图2是贯穿容器上的已装配盖的放大横截面图。
图3是处于倒转状态(封闭端朝上)的盖的横截面。
图4示出了图3的盖具有设置在盖内表面上的密封材料。
图5显示了最初推进到盖内的工具。
图6示出了盖内表面上的密封材料的冷成型。
图7示出了最终形成在盖内的密封轮廓。
图8示出了从图7朝向旋转180°(封闭端朝下)并与容器上的螺纹凸耳进行螺纹啮合的盖。
图9是示出了密封件与容器内径之间的密封接合的放大图。
图10是将每个盖引进密封件成形工位的图示。
图11是承受与容器开口的内径的螺纹啮合的盖的放大横截面图。
图12是盖的放大横截面图，包括形成在盖内的凹处、低洼处或低谷部，盖在该处承受与容器的螺纹啮合。
图13是表示该密封件在低压或无压力下将会如何接合容器开口的内表面的图像。
图14是近似于图13的图像，其中密封容器已加压到高水平，并显示了该密封件将会如何提供排气。
图15是在低压或无压力下，包括带有成形密封件的低谷部的盖容纳在金属容器上的正视图。
图16是在高压下，包括带有成形密封件的低谷部的盖容纳在金属容器上的正视图。
图17示出了在玻璃容器上的盖和密封件。图18是具有图17所示的外螺纹部分的常规玻璃容器的开口区域的放大横截面图。
具体实施方式
来到图1-11，这种密封结构特别应用于以下类型的能重新盖紧的容器套件1000(图1)，其包括金属容器1002，在第一端或下端1004处封闭，并具有与第一端或上端1008相连接的侧壁1006，第一端或上端1008具有开口1010。开口1010通过其本身接收相关流体，即流体通过开口流入和斟出容器1002。尤其是，开口1010位于直径减小的区域，有时称之为圆顶，圆顶具有形成于金属容器1002上的颈部1020。因此，在这个实施例中，容器1002的侧壁1006的直径通常明显大于颈部1020的开口1010。如图所示，开口1010由卷曲部1030(图2)形成，此处所示的卷曲部优选径向向外弯曲360度，然而可以理解的是该卷曲部还可以向内卷曲。
金属的杯型盖1040具有端壁1042和从端壁伸出的周界侧壁1044。盖端壁1042 的内表面或产品侧1046选择性地容纳在容器1002开口1010上。凸耳1050设置在盖上的侧壁1044的相互隔开的周界位置处，并与形成于容器圆顶1020上的螺纹凸耳部分1060配合。当完全啮合时，螺纹凸耳部分1060完全由盖凸耳1050以本行业公知的方式啮合，并将盖1040保持在容器1002上，以密封容器上端的开口1010。拧开/拧闭的盖1040套件与容器1002套件与以下容器套件相反，例如定向聚丙烯套件，也称之为ROPP套件，其中非螺纹盖轴向向前推进或容置在容器上(不是拧上)，而且盖螺纹和容器螺纹同时在冲压操作中形成，或者这些螺纹同时滚上/滚离盖和容器。
成角度密封件1070粘附于金属盖1040端壁1042的内表面。尤其是，杯型金属盖1040通常倒转(图3)，并且盖加热至将其温度提升到环境温度以上的水平，并协助将密封材料粘附于盖。例如，盖可以感应加热，以将盖的温度提升至240°至400°之间，更优地在350°至400°的范围内。如图4所示，当盖处于高温时，密封材料的预定量或团块1072置于盖端壁1042内表面1046的中央区域。密封材料可以是适用于食品工业的许多各种不同的材料(通常是聚合物)的任一种，其中聚合物小珠例如熔化(例如大约350°)然后被挤出，以在加热盖1040的内表面1046上形成密封材料团块1072。
然后工具套件1080引入到盖1040的内部(图5)。例如，工具套件1080可以在环境下，即明显低于盖和密封材料的高温。工具套件1080的第一部分或内部1082 (也称之为砧部)实现与密封材料团块1072的初步接触。整套工具套件1080持续向盖1040推进，直至工具套件1080的第二部分1086的向外伸出部分1084(也称之为密封形式工具或闸)接合盖1040的内壁表面1046。工具套件1080的向外伸出部分1084与盖1040的内壁1042的这种接合(例如在工具冲程的底部)限制内壁上的密封材料向外迁移，而砧部1082相对于向外伸出部分1084和盖1040的持续推进按压在团块1072上，并将密封材料展开为更薄的最终轮廓1074(图6-7)。联系图10 如下文更详细描述那样，工具套件保持与密封材料接合一延长的时间段，使得密封材料至少部分地固化或调至该密封件保持所需轮廓1074的程度。
尤其是，密封件1070的最终轮廓1074包括从盖1040内表面1046轴向向外伸出的周向连续的第一区域1076(图2和7-9)。第一区域1076的尺寸为与开口1010 接合，并由此沿卷曲部1030的内径(即最内侧直径)密封容器1002。特别是，第一区域1076的轴向尺寸从盖1040的产品侧伸出超过卷曲部1030的最下侧边缘，使得第一区域密封性地与卷曲部内曲线相一致，即第一区域沿开口1010的上缘伸出，并持续延伸至下面的卷曲部最下侧区域。进一步地，容器1002的成型允许容器内压协助保持压力的功能。如图2和7-9所示，密封件1070的轮廓1074设置为使得除了第一区域1076密封开口1010的内径(即卷曲部1030)之外，该密封件的放大外肩部 1078接合并密封卷曲部的上缘或表面，而且肩部还径向向外伸出，其中盖1040的成角度表面部分将肩部1078压在卷曲部的径向外区域上。因此，如图2和9所示，密封件1070与卷曲部的曲线相一致，并从卷曲部的最内侧直径沿卷曲部密封，其中该卷曲部限定了开口1010的最小尺寸；并且密封件1070持续轴向且径向向外延伸至卷曲部的外部(即如图9所示以逆时针方向从大约4点钟延伸至10点钟)。图9还以虚线示出了当容器及其液态内容物加压(例如对于铝制容器，碳酸饮料通常加压到大约621kPa(90psi)，而对于玻璃容器，大约为1207kPa(175psi)或更高)时，压力促使第一区域1076的终端1076A在卷曲部最内侧直径内部进一步与卷曲部1030 的曲线相一致，即第一区域沿路包裹着卷曲部的表面。进一步地，密封材料遍布盖 1040的内壁1046到达第一区域1076以外的肩部区域或位置1078处。为了密封(沿卷曲部的内径完成所有密封)，在该肩部区域1078不是必然需要密封材料，还可以提供所需阻力或压力，改变盖1040相对于容器1002的开启/关闭扭矩。即，密封材料层更厚，所需关闭并开启容器1002上的盖1040所需的扭矩越大。作为控制密封材料层厚度的结果，开启/关闭扭矩可以至少部分地受控。结果是，本公开提供了具有密封件1070的拧开/拧闭的盖1040，密封件1070沿开口1010的内径进行密封，以保持内容物处于压力下(对于铝制容器大约621kPa(90psi)，或者对于玻璃容器大约1207+kPa(175+psi))，其中盖施加有非常小的开启扭矩，并处于相当小的下压力水平。盖1040为容器1002提供了有效可靠的初始密封，以保持内容物处于压力下，并且在打开后能够重新密封容器。
图10示出了将密封件涂覆于盖1040的密封件形成系统1100。盖以倒转状态(例如如图3)或产品侧相对周围环境向上地引入到盖进给工位1102。盖进给螺杆1104 推进盖1040穿过加热区1106并到达挤压喷枪或喷嘴1108，在此处密封材料团块1072 置于盖内壁1046的中央区域。在横向进给工位1110，带有对其涂覆的密封材料团块的每个已加热盖被引入到旋转密封件成形头1112，在此处密封件成形工具套件1080 (图5-6)如上所述地形成所需的密封轮廓。所示旋转动作为以顺时针方向推进，其中形成了密封材料团块，而工具套件1080保持与盖1040接合一延长的时间段，即每个盖如图所示地从大约4点钟转到出料工位1114，在该处密封件基本固化到一旦移除工具套件，密封件保持其所需最终轮廓。
图11是涂覆于修改过的盖1202的密封件1200的另一实施例，其沿卷曲开口的内径1204进行密封。密封件1200的轴向最内侧部分具有总体平整的构造，且沿外周界部分具有锥形导入边缘1206，以辅助将盖1202推进到位。盖1202的中央部分或面板1208也是凹进的，以提供增大的强度。因此，密封件1200仍然更像是图2-9 的前述密封件的内密封，除了因为开口面积实质上更大，盖1202修改为在盖1202 上提供中央凹进面板1208以抵受内压。然而，该结构仍然依赖内径或侧密封件来保持压力。密封件1200径向放置在盖的中央面板1208与容器开口之间。
以下图表显示了本文的多功能性，其示出了便于如本文所述地沿卷曲部开口内径实现容器的有效密封的各个盖的大小(第二栏表示的是保持的密封压力)、以及将盖拧到容器上所需的最小开启扭矩。
Figure GDA0002469085160000061
总之，容器优选沿盖密封件与容器卷曲部之间的接口内径进行密封。密封件从金属盖伸出，并伸过卷曲部的最下侧部分，使得容器内的压力能够加强沿卷曲部内径“下面”的密封。尤其是，金属盖能够拧到容器上并形成有效密封(与容纳在容器上相反，并且冲压或变形该盖，以在盖和容器之间创建螺纹啮合)。开启扭矩优选为足够低，例如5.6Nm(50英寸-磅)或更小，并且对于直径范围为28mm至52mm 的盖，施加到盖的开启扭矩更优选为0.3-4.0Nm(3-35英寸-磅)或更小(见上述图表)。可期望某些阻力扭矩保持旋扭容器，同时实现对容器内径的密封。因此，在顶部的密封材料仅用于控制阻力，因为盖与容器之间的所有密封发生在容器开口内径处。当盖相对于容器倾斜时，如有需要，能够通过密封件的延长长度排气。而且，优选设计在金属盖上使用了最低下压力(例如低于45kg(100磅)，并且更优为低于 32kg(70磅))，由此无需使用蒸汽来软化或使得密封件更平滑，即可实现对容器的密封。
还可以预期到，沿盖密封件与容器密封件之间的内径接口的该密封特征可与ROPP一起应用，由此实现在ROPP过程中所用下压力减小(例如在卷起过程中施加在盖上的下压力大约为45kg(100磅)或更小)。
而且，密封件在高温下有效，例如遇到巴斯德氏杀菌法，并且密封件边缘伸过容器卷曲部的最下侧部分，结果是在温升和压力升高期间密封得到加强，由此加强沿卷曲部内径下面的密封得到加强。
尽管上述所有原因并不是关于对容器卷曲部形成的内径密封的有效密封的必要原因，盖1042的外侧1078(图9)还能够添加到密封件，并且盖与容器的螺纹配合，以施加密封这些区域的所需力。
来到图12-17，成形密封件2070存在两个能够选择性地改变的尺寸“A”和“B”，以确定当该容纳于容器套件2000上时，确定由盖2040所保持的压力量。更具体地，尺寸“A”指的是密封件2070的外尺寸或外径，更具体地指的是成形密封件轴向伸进容器开口2010并与开口2010内周界密封性地接合的成形密封件部分。增大或减小尺寸A会改变压紧量，并由此确定容器2002利用在其位置上的盖2040保持更大或更小的压力。如果直径或尺寸A增大，盖保持的压力同样增大。在一示例中，直径增大了0.508mm(0.020英寸)，导致所保持的压力从931kPa(135psi)增至1379 kPa(200psi)。当然，这些尺寸和压力仅仅是表述性质的。
或者，能够改变尺寸B。例如，缩短表示成形密封件从盖2040内表面凸起的第一区域2076的尺寸B，则减小了容器能够保持的压力量。这归因于成形密封件2070 的第一区域2076长度不足以包裹容器开口2010卷曲部的周围和下面。或者，延长尺寸B一般增大容器2010所能够保持的压力量。
低洼处、低谷部、凹处或变形2090设置在盖2040的端壁2042上。低洼处2090 形成在端壁2042上，且在距离盖2040的侧壁2044向内的一位置上。低洼处2090 优选是周向连续的，并且总体对准成形密封件轴向伸出的第一区域2076。为端壁2042 添加低洼处2090排除了变体，并提供了更硬的盖端壁中央面板。当外面板由于增大的内压而升起时，低洼处还充当枢轴。作为这种增大压力以及所导致的枢转运动的结果，成形密封件2070的第一区域2076被拉离容器开口2010。这样允许容器排气。可以理解的是，制造商乐于控制容器排气的水平。因此，改变尺寸A确定盖所能够保持的最大压力，例如对于金属/铝制容器期望是大约621kPa(90psi)，而在其他情况下，对于玻璃容器需要大约1207kPa(175psi)或更高。再次强调，这些仅仅是表述性示例，而不应视为限制本文。
在某些情况下，还可期望去除区域2092内的部分密封材料2070(图12)。在构成开口2010的容器卷曲部顶端上方的区域2092中的这些被去除材料能够减小将盖 2040装配到容器2002上所需的开启扭矩。
上述书面描述使用示例，包括最佳模式来描述本公开，并且使得本领域任一技术人员能够制造并使用本公开。本公开的可专利性范围由权利要求来确定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他示例。这种其他示例如果具有不区别于权利要求的字面语言的结构性元件，或者包括非实质性区别于权利要求的字面语言的结构性元件，则认为落入权利要求的范围中。而且，本文旨在请求保护原始提交以供审查的部件和/或步骤的组合以及权利要求的组合，并请求潜在保护在审查期间部件和/ 或步骤的其他组合以及权利要求的其他组合。

Claims (14)

1.一种能重新盖紧的容器套件，包括：
第一端封闭的金属容器，由此用于在其中保持相关流体处于至少621kPa压力，并在第二端形成有开口，所述开口具有第一内径，相关流体通过所述开口流入和斟出金属容器，所述金属容器具有邻近所述第二端沿其外表面的螺纹部分；
金属的杯型盖，具有端壁和从所述端壁伸出的周界侧壁，所述盖包括下列其中之一：(i)卷起防漏螺纹部分，或(ii)周向隔开的凸耳，所述卷起防漏螺纹部分或凸耳的尺寸定为选择性的拧开/拧闭地容纳在所述金属容器的螺纹部分上；
粘附于盖的端壁内表面的密封件，所述密封件包括从盖端壁向外伸出的连续第一轴向区域，其程度大于所述密封件的剩余部分，所述密封件的第一区域具有径向外部，其外表面尺寸化并配置为密封接合所述容器开口的最小内径，使得所述第一轴向区域的外表面沿所述容器开口的最小内径密封容器表面，由此形成于所述第一轴向区域与所述容器开口的最小内径之间的所述密封件将所述容器内的相关流体保持处于压力下：(i)当在形成卷起防漏螺纹部分期间以小于45kg的下压力将所述盖保持在所述容器上时，或(ii)当拧紧所述盖，使用开启扭矩将所述周向隔开的凸耳放置为与所述容器螺纹接合时，所述开启扭矩值按牛顿-米计量，并且小于按毫米计量的所述盖直径的0.0565倍。
2.根据权利要求1所述的容器套件，其特征在于，所述容器包括在第二端构成所述开口的卷曲部，且所述卷曲部限定了所述容器开口的顶部。
3.根据权利要求2所述的容器套件，其特征在于，所述密封件包括邻近所述第一轴向区域接口的第二肩部区域，并具有盖端壁，所述肩部区域的尺寸定为沿路接合所述顶部。
4.根据权利要求3所述的容器套件，其特征在于，当所述盖相对于所述容器移动，而不是密封所述容器内的相关流体的压力时，所述第二肩部区域与所述顶部的沿路接合控制阻力，所述阻力仅由形成于所述容器开口的最小内径中的第一轴向区域之间的密封件所产生。
5.根据权利要求1所述的容器套件，其特征在于，当在形成卷起防漏螺纹部分期间下压力小于32kg时，形成于所述第一轴向区域与所述容器开口的最小内径之间的所述密封件将所述容器内的相关流体保持处于压力下。
6.根据权利要求1所述的容器套件，其特征在于，当具有周向隔开凸耳的所述盖拧紧至与所述容器螺纹接合时，所述开启扭矩的所用最大值为0.34Nm至小于按毫米计量的所述盖直径的0.0565倍的值。
7.根据权利要求6所述的容器套件，其特征在于，当具有周向隔开凸耳的所述盖拧紧至与所述容器螺纹接合，而所施加的下压力小于32kg时，形成于所述第一轴向区域与所述容器开口的最小内径之间的所述密封件将所述容器内的相关流体保持处于压力下。
8.一种装配金属盖和金属容器的方法，以在其中密封相关流体处于压力下，所述方法包括：
设置金属的杯型盖，具有端壁，所述端壁具有内表面；
设置金属容器，具有开口，所述开口具有螺纹部分；
在所述金属盖上设置密封件，所述密封件从所述金属盖向外伸出以与所述开口的最内侧直径密封接合，包括(i)设置连续第一轴向区域，其从盖内表面向外伸出的程度大于所述密封件的剩余部分，以及(ii)所述密封件的所述第一轴向区域尺寸化并配置为具有径向外部，其外表面的尺寸定为密封接合所述容器开口的最小内径；
将所述盖安装在所述金属容器上，使得所述密封接合形成于所述第一轴向区域与所述容器开口的最小内径之间，所述密封接合配置为保持相关流体处于至少621kPa压力；以及
下列其中之一：(i)当形成卷起防漏螺纹部分期间，所述盖以小于45kg的下压力保持在所述金属容器上时，在所述盖上形成所述卷起防漏螺纹部分，并且在形成所述卷起防漏螺纹部分期间，所述第一轴向区域与所述容器开口的最小内径之间的所述密封接合将所述金属容器内的相关流体保持处于压力下，或(ii)在所述金属盖上设置周向隔开的凸耳，所述周向隔开的凸耳与所述容器的螺纹部分配合，以将凸耳金属盖选择性的拧开/拧闭地容纳在所述金属容器的螺纹部分上，当所述盖拧紧至与所述金属容器螺纹接合时，开启扭矩的所用最大值为按牛顿-米计量的值，并且小于按毫米计量的所述盖直径的0.0565倍，以保持所述金属容器内的相关流体保持处于压力下。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括设置所述密封件的肩部区域，设置为从所述第一轴向区域接口径向向外，并具有盖端壁的内表面，所述肩部区域的尺寸定为沿路接合所述容器开口，并在顶部处终结，并且从所述容器第二端的最外侧直径径向向内。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，密封件形成步骤包括将所述密封件的尺寸定为具有从所述开口的最内侧直径轴向向内伸出的轴向长度。
11.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括密封材料的团块置于所述盖内表面的中央区域；
将所述盖内表面与工具接合，所述工具在所述密封材料的团块周界周围形成密封件；以及
在所述金属盖的内表面上设置所述密封材料的所需轮廓。
12.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括用开启扭矩最大值将具有周向隔开凸耳的所述盖拧到所述容器上，所述开启扭矩最大值测得为0.34Nm至小于按毫米计量的所述盖直径的0.0565倍的以牛顿-米计量的值之间的值。
13.根据权利要求8或12所述的方法，其进一步包括从所述盖对所述容器施加小于32kg的下压力，以将所述盖密封于所述容器，同时将所述容器内的相关流体保持处于压力下。
14.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括邻近所述第一轴向区域接口的第二肩部区域，并具有盖端壁，所述肩部区域的尺寸定为沿路接合所述容器开口的顶部，并且当所述盖相对于所述容器移动，而不是密封所述容器内的相关流体的压力时产生阻力，所述阻力仅由形成于第一轴向区域与所述容器开口的最小内径之间的密封件所产生。
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