CN108137201A - 容器和封闭物 - Google Patents

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Abstract

一种封闭物可以具有顶壁和从顶壁悬垂的侧壁。插塞密封装置可以在侧壁内从顶壁悬垂下来。插塞密封装置可以具有上段、下段以及靠近上段和下段之间的边界的密封段。密封段经操作使得当插塞密封装置插入开口进入容器的内腔中时，密封段与内容器表面接合，以在容器的内腔与外部环境之间提供密封。

Description

容器和封闭物
技术领域
本发明涉及用于容器的封闭物以及封闭物与容器的组合。
背景技术
已知用于液体、气体和/或固体的各种类型的容器。还已知各种类型的容器封闭物。
容器包括从预制件吹塑而成的容器，可以由各种材料(包括玻璃、金属和聚合物/塑料)制成。许多容器被配置成瓶子的形式，并且许多容器由各种各样的材料(包括聚合物/塑料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))制成。同样，用于这种容器的封闭物也可以由各种各样的材料(包括聚丙烯和聚乙烯)制成。
用封闭物将容器及其内容物恰当地密封在容器的内腔内通常是重要的。为了在容器的封闭物和内腔之间提供合适的密封，除了在颈部的外侧和封闭物的内侧壁表面上具有匹配的螺纹外，封闭物还可以设置有插塞密封装置，其可以容纳在容器壁的开口中，例如形成于容器的颈部区域的开口。
在至少一些情况下，将插塞密封装置插入到颈部区域的开放空腔中可能导致一个或多个问题。其中可能出现的一个问题跟插塞密封装置插入颈部区域空腔中时产生的径向反作用力有关，其可能产生径向压缩力，该径向压缩力可能会试图将插塞密封装置和至少部分连接到其上的封闭物的余下部分重新定位到相对于颈部区域的竖直内表面壁的平行方向。这种趋势的结果可能是封闭物的内侧壁表面上的螺纹与颈部区域的外表面上的螺纹错位，这可能导致被称为“盖子翘起”的状况，在该状态下，封闭物的顶部面板可能不再是大致平面的取向，而会发生变形。
一些封闭物被称为“多起点盖子”，因为这些封闭物具有不止一个螺纹起点所在的或开始的位置。如果封闭物与容器错位，那么这些类型的封闭物特别容易与容器的相应的多个螺纹起点干扰和/或不适当地接合。如果在封闭物的螺纹起点和容器的螺纹起点之间存在干扰，在封闭物和容器相对旋转过程中，封闭物的一个或多个螺纹起点在一些情况下可移动到容器的螺纹起点的反面上。这可能增加盖子翘起情况发生的风险或者封闭物与容器的其他不适当接合的风险。
另外，封闭物和/或其容器可能没有精确的结构或尺寸公差。这也会导致封闭物及其螺纹相对于容器及其螺纹的不适当的轴向对准。
因此期望一种具有插塞密封装置的改进的封闭物。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种封闭物，其包括：顶壁和从顶壁悬垂的侧壁，以及在侧壁内从顶壁悬垂的插塞密封装置。插塞密封装置具有上段、下段以及靠近上段和下段之间的边界的密封段。密封段经操作使得当插塞密封装置插入开口进入容器的内腔中时，密封段与内容器表面接合，以在容器的内腔与外部环境之间提供密封。
根据另一方面，提供了一种封闭物，其包括顶壁和从顶壁延伸的管状侧壁。管状插塞密封装置从顶壁内部延伸并与侧壁间隔开。插塞密封装置具有密封段、从密封段向上延伸到顶壁的上段和从密封段向下延伸的下段。密封段经操作使得当插塞密封装置插入开口进入容器的内腔中时，密封段与内容器表面接合，以在容器的内腔与外部环境之间提供密封。
根据另一方面，提供了如上所述的封闭物和容器的组合。容器包括包围内腔的容器壁，容器壁具有进入内腔的开口，容器壁具有靠近开口的内容器表面。插塞密封装置的密封段经配置和操作成当插塞密封装置插入开口中时与容器表面接合，以在容器的内腔与外部环境之间提供初始密封。
根据另一方面，提供了一种用于制造如上所述的封闭物的系统。该系统包括第一半模和第二半模。第一半模和第二半模经配置和操作成在(i)第一位置和(ii)第二位置之间相对于彼此可移动，其中在第一位置，当第一半模和第二半模处于闭合关系时产生模腔，模腔中能够形成模制封闭物；在第二位置，第一半模和第二半模处于分离关系，在模腔中形成的模制封闭物可以从模腔移出。
结合以下描述，其他特征将从附图中变得显而易见。
附图说明
在说明本发明的示范性实施例的附图中，
图1是彼此分离的封闭物的一部分和容器的一部分的分开的立面剖视图；
图2是图1的封闭物和容器的分开的立面剖视图，其中封闭物和容器处于彼此预对准位置的起点；
图3是图1的封闭物和容器的分开的立面剖视图，其中封闭物和容器处于彼此密封接合位置的起点；
图4是图1的封闭物和容器的分开的立面剖视图，其中封闭物和容器处于彼此最终完全接合的位置；
图5是图1的容器和封闭物彼此处于分离位置时(如图1所示)的上部透视图；
图6是容器和封闭物插塞密封装置(如图1-5所示)，彼此处于分离位置(如图1所示)时的上部透视图，但是为了易于理解，仅示出了封闭物的插塞密封装置；
图7是图6的插塞装置和容器的上部透视图，其中插塞密封装置和容器处于彼此预对准位置的起点；
图8是图6的插塞密封装置和容器的上部透视图，其中封闭物和容器处于彼此密封接合位置的起点；
图8A是图8中的8A-8A处的水平截面图；
图9是图6的插塞密封装置和容器的上部透视图，其中封闭物和容器处于彼此最终接合位置；
图10A、图10B和图10C是示例性封闭物的垂直立面内侧截面图；
图10D是已知封闭物的垂直立面内侧截面图；
图10E是另一实施例的垂直立面内侧截面图；
图11A是在完成接合过程之后，封闭物和容器处于最终接合位置时的示例性封闭物和容器的局部垂直立面内侧截面图；
图11B是图11A的示例性封闭物和容器的局部垂直立面内侧截面图，其中封闭物和容器处于接合过程完成之后的最终接合位置，但封闭物和容器在容器的内腔内受到增加的内部压力；
图11C是在完成接合过程之后，封闭物和容器处于最终接合位置时的已知封闭物和容器的局部垂直立面内侧截面图；
图11D是图11C的示例性封闭物和容器的局部垂直立面内侧截面图，其中封闭物和容器处于接合过程完成之后的最终接合位置，但封闭物和容器在容器的内腔内受到增加的内部压力；
图12A和12B是描绘使用线弹性材料模型通过简化二维有限元分析进行的实验设计(DOE)的结果的图表，其用于标称尺寸的已知封闭物；
图12C和12D是描绘使用线弹性材料模型通过简化二维有限元分析进行的DOE的结果的图表，其用于标称尺寸的封闭物的一个实施例；
图13A和13B是描绘使用线弹性材料模型通过简化二维有限元分析进行的DOE的结果的图表，其用于最小实体状态(LMC)的已知封闭物；
图13C和13D是描绘使用线弹性材料模型通过简化二维有限元分析进行的DOE的结果的图表，其用于LMC的封闭物的一个实施例；
图14A至14F是封闭物和容器的示意图，示出了螺纹从分离位置到完全适当接合位置的顺序接合；以及
图15是可用于形成图1至图8A、图10A-C和10E中所描绘的任何封闭物的注塑系统的示意图。
附图不一定按比例绘制，可以用假想线、图形表示和局部视图来说明。在某些情况下，可能已经省略了对于理解实施例而言不必要的细节或使其他细节难以理解的细节。
具体实施方式
首先仅参照图1，在图1中示出了示例性封闭物100。封闭物100可以由任何合适的材料制成，例如，相对坚硬的弹性塑料/聚合物，例如，仅作为示例，弹性聚丙烯或聚乙烯。还示出了限定示例性容器110的内腔109的一部分的示例性颈部区域112。容器110也可以完全由任何合适的材料制成，例如，仅作为示例，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)或聚乙烯。容器110可以是由预制件吹塑而成的容器。容器110和封闭物100两者可以至少部分地使用本领域技术人员通常已知的类型的适合的模塑设备，例如注塑设备形成。
如下文所述的封闭物100的特征可以形成为一体化材料。封闭物100可配置在大致直圆柱形管状外壳101中，该外壳在顶端封闭，顶端具有圆盘形顶壁102，顶壁102具有朝下的大致平坦的表面104。外壳101还具有大致直圆柱形管状侧壁106，其具有朝外的大致直圆柱形表面103和朝内的大致直圆柱形表面108。朝外的表面103可以设置有多个隔开的垂直定向的肋105(即凸纹)，其可以有助于通过封盖机和/或某个人将封闭物100安装到容器或将其从容器移除。
封闭物100的朝内的表面108可以设置有一个或多个倾斜螺旋间隔的螺纹或卡口114。在封闭物100的朝内的表面108上形成的螺纹114可以补充并被配置为与形成在容器110的颈部区域112的外部大致圆柱形表面117上的对应的一个或多个倾斜螺旋间隔螺纹116接合，该螺旋间隔螺纹116接近向上定向的进入容器110的内腔的开口119。通过提供多于一组互补的间隔螺纹114和116，可以获得多于一个螺纹起点接合位置。
通过将封闭物100的螺纹114与容器110的螺纹116相接合并相对于螺纹116旋转螺纹114，可将封闭物100固定到容器110上以封闭开口119。为了实现这样的接合，螺纹114、116应首先相对于容器110分别定位在适当的螺纹起点接合位置，即通过螺纹114的相对于螺纹116的轴线X-X的适当角度定位以及封闭物100相对于容器110的垂直/轴向定位，这可以通过例如将封闭物100相对于容器110通过如图14(a)至14(c)所示的位置移动来实现。封闭物100相对于容器110的合适的螺纹起点接合位置使得容器110和封闭物100的中心轴线关于共同的垂直/纵向轴线X-X对准，并且包括关于轴线X-X的合适的螺纹起点角度取向(图1)和封闭物100的相对于容器110的合适的螺纹起点轴向(例如，垂直/纵向)位置，如图14(c)所示。当封闭物100和容器110相对于彼此以合适的螺纹起点角度取向和合适的螺纹起点轴向/垂直位置定位时，封闭物100相对于容器110在一个旋转方向上的旋转将导致螺纹114与螺纹116接合。在这样的螺纹起点接合位置中，封闭物100的螺纹114相对于容器110的螺纹116轴向对准，并且在角度和轴向上定位，使得当封闭物100此后从图14(c)所示的位置，通过图14(d)和14(e)所示的位置，关于图1所示的共同的垂直/纵向轴线X-X相对于容器110旋转到图14(f)所示的完全接合螺纹位置时，封闭物100的螺纹114能够与容器110的螺纹116适当接合。
容器110的颈部区域112的外表面117也可以设置有呈周向的大致环形的肩部形式的防盗带120，所述防盗带120具有上部倾斜肩部表面131和大致水平取向的(即大致垂直于外表面117取向)的下部肩部表面122。颈部区域112还可以具有支撑壁架180，支撑壁架180以下部延伸的环形肩部的形式定位在防盗带120下方，支撑壁架180可以在吹塑、封盖和容器处理的过程中使用。
通常标记为125的大致直圆柱形管状防拆带可以垂直/轴向地位于封闭物100的侧壁103下方。防拆带125可以通过易碎连接器部分126连接到大致直圆柱形管状侧壁103。防拆带125还可以包括形成在防拆带125的内部大致圆柱形表面130上的肩部元件形式的多个周向延伸的隔开的凸轮127。凸轮127可以设置有大致水平取向的上肩部表面128和下部倾斜肩部表面129。在将封闭物100安装到容器110的过程中，通过围绕轴X-X在一个旋转方向上的旋转，防拆带125会发生弹性变形，使得防拆带125的倾斜表面129在防盗带120的倾斜表面131上滑动，并且使得防盗带120的大体上水平的下表面122与防拆带凸轮127的上表面128相对。当要从容器110的颈部区域112移除封闭物100时，由防盗带120的大体上水平的下表面122和防拆带凸轮127的大致水平定向的上表面128的接合产生的阻力将大于易碎连接器部分126的断裂力，因此封闭物100相对于容器110围绕轴线X-X沿相反方向的继续旋转将导致易碎连接器部分126断裂。因此，封闭物100可以与容器110解除接合，但是防拆带125在容器110上的位置不变。
封闭物100还具有插塞密封装置140，其具有密封特征，当封闭物100被安装到容器110时，该密封特征使得(i)容器110的内部空腔109和容器110中可能存在的内容物与(ii)外部环境之间形成固体、流体和/气体密封。插塞密封装置140还包括如下文详细描述的预对准特征，其有助于封闭物100相对于容器110从图14(a)所示的位置，通过密封接合位置的起点，移动到图14(c)所示的螺纹起点接合位置，再到图14(f)所示的最终螺纹接合位置110过程中的垂直/纵向轴向移动和定位。
回到图1，插塞密封装置(例如插塞密封装置140)可与封闭物100的顶壁102一体连接并形成，并可基本垂直/轴向地从此处悬垂。插塞密封装置140可以与外壳101的侧壁106的朝内的表面108径向间隔开，以允许容器110的颈部区域112的上部118被容纳在其间。
插塞密封装置140可具有大致直圆柱形管状上壁段142和大致直圆柱形管状下壁段146。上壁段142和下壁段146可以相互连接并且通过位于上壁段和下壁段的边界附近的密封段148彼此垂直/纵向地分开。密封段148可以一体成形为插塞密封装置140的一部分，并且可以形成为大致半圆形的环形形状、凸角形状、大致环形形状或径向向外突出超出上壁段142的径向朝外圆柱形表面144以及径向向外超出下壁段146的径向朝外圆柱形表面150的任何其他适当形状。密封段148可以具有大致弓形的外密封表面区域。
密封段148经配置成和操作成当密封段与颈部区域112的内表面121接合时，密封段148在插塞密封装置140和容器110的颈部区域112的内表面121之间提供完整的周向密封，密封段容纳在颈部区域112的开口119内，密封段与内表面121接合。在一些实施例的操作中，当容纳在颈部区域112的开口119内时，插塞密封装置140的密封段148可以在容器110的内腔109与外部环境之间提供第一/初始密封。在一些实施例中，也可以在内腔109与外部环境之间提供二次密封，诸如插塞密封装置140与颈部区域112的外表面之间的密封。
当插塞密封件140插入到颈部区域112的开口119中时，下壁段146可以提供对准功能以使插塞密封装置140，并进而使封闭物100相对于容器110轴向/纵向和水平/横向对准。这有助于确保封闭物100的中心纵向轴线保持与容器110的中心纵向轴线基本一致和对准。因此，当密封段148开始与颈部区域112的内表面121接合(如图3所示)，并且当封闭物100相对于容器110移动到完全接合位置(如图4所示)时，下壁段146的朝外的圆柱形表面150可引导插塞密封装置140就位，并帮助防止螺纹114和螺纹116的错位。
另外，在密封段148下方纵向延伸的下壁段146的存在增加了密封段148响应于施加在其上的径向压缩力的刚度。因此，当密封段148与颈部区域112的内表面121接合以在插塞密封装置140与容器110的颈部区域112的内表面121之间提供完整的周向密封时，径向向内作用的压缩力由内表面121施加到密封段148上，从而使密封段148以及上壁段142和下壁段146产生径向向内的偏转。密封段148的这种径向向内偏转在上壁段142和下壁段146中产生抗环向应力(即圆周应力)。特别地，在下壁段146中产生的环向应力产生径向向外的反作用力，这增强了作用在密封段148和容器110的颈部区域112的内表面121之间的密封接触力。
外部对准圆形/环形环152也可以从插塞密封装置140径向向外定位并且从侧壁106向内定位，并且可以在和与连接顶壁102和侧壁106的角落区域一体成形。外部对准环152可以经操作与插塞装置140的上段142的上部结合，以在封闭物100完全接合在容器110的颈部区域112上时帮助保持颈部区域117相对于插塞密封装置140和封闭物100的侧壁106的大致平行定向。
大致圆形的凹槽154也可以设置在顶部面板102的朝下的表面104中。凹槽154可以定位成邻近插塞密封装置140的上段142的上端。如下文所述，凹槽154可配置成当密封段148与颈部区域112的内表面121接合时促进上段142相对于封闭物100的顶壁102更容易向内偏转。另外，如下文所述，如果密封容器110的内部压力显著增加，则凹槽154可以促进顶壁102的周边边缘区域相对于插塞密封装置140的上段142更容易向外偏转。凹槽154因此产生刚度降低的铰链区域，以使顶壁102和插塞密封装置142相对于彼此更容易产生相对角位移。
现在参照图2、3和4，示出了插塞密封装置140如何帮助封闭物100从图14(a)所示的位置移动到图14(c)所示的正确螺纹起点位置，并通过例如图14(d)所示的正确螺纹旋转位置移动到图14(e)所示的螺纹的完全接合位置。在图2中(同时也在图5中示出)，封闭物100被示出为相对于容器110的轴向/垂直位置并且对准，其中下壁段146的朝外表面150的下端部分150a可以非常靠近并且可以接合靠近上部或颈部区域118的颈部内表面121。插塞密封装置140的下壁段146如此定位起到预对准机构的作用，以帮助确保插塞密封装置140在颈部区域112的内圆柱形表面121内适当地轴向纵向对准。然而，在这个位置，在密封段148和颈部区域112的内表面121之间将没有相互作用，一般情况下，没有下壁段146和插塞密封装置140的其余部分的相对于顶壁102的明显(如果有的话)弹性变形。下壁段146可以与内表面121有一些间歇性接触，以确保封闭物100相对于容器110关于轴线X-X对准。
参照图3，注意到：(a)密封段148已经开始接合上部118附近的颈部区域112的内表面；(b)一个或多个螺纹114相对于一个或多个螺纹116处于角旋转位置，以开始使封闭物100相对于容器110旋转螺纹接合。当插塞密封装置140的密封段148开始与容器110的颈部区域112的内表面121接合时，作用在插塞密封装置140上的径向压缩力可倾向于使密封段148和整个插塞密封装置140旋转和/或偏转。然而，插塞密封装置140的下壁段146有助于保持封闭物100的所有部件适当地轴向对准。通过使上壁段142位于密封段148上方，下段146位于密封段148下方，阻止封闭物100的水平/横向旋转，从而使得插塞密封装置140倾向于被迫在密封段148与内表面131接触的区域中径向向内变形。这倾向于促进封闭物100的螺纹114与容器110的螺纹116的适当接合。
从图3所示的位置到图4所示的位置(即最终完全接合位置)，密封段148与颈部区域112的内壁121完全接合。由于密封段148的外表面的径向尺寸，将发生插塞密封装置142的弹性径向向内变形。如上所述，当密封段148与颈部区域112的内表面121接合以在插塞密封装置140与容器110的颈部区域112的内表面121之间提供完整的周向密封时，径向向内作用的压缩力施加到密封段148上，从而使密封段148以及上壁段142和下壁段146产生径向向内的偏转。该径向向内的偏转在上壁段142和下壁段146中产生抗环向应力。特别地，在下壁段146中产生的环向应力产生径向向外的反作用力，这增强了作用在密封段148和容器110的颈部区域112的内表面121之间的密封接触力。
现在参照图6至图9，示出了插塞密封装置1140的示例性可选实施例，该插塞密封装置1140可以被并入封闭物100的一部分，而不是插塞密封装置140。除了将下壁段标记为1146之外，插塞密封装置1140可以具有与插塞密封装置140基本相同的构造。下壁段1146具有朝外的表面1150。一体成形的垂直延伸的肋元件1149可以从朝外的表面1150径向向外突出，其表面的向外径向距离大于朝外的表面1150的向外径向距离，但是小于密封段1148(其可以像密封段148一样构造)的向外径向距离。因此，狭槽/通道1151可以设置在肋元件1149之间，以使得当包含插塞密封装置1140的封闭物100从容器110的颈部区域112脱离时，容纳在容器110内的气体/流体可以排出。在从颈部区域112移除封闭物100的过程中，当封闭物的螺纹114仍然与容器110的螺纹116接合，并且插塞密封装置1140的密封段1148不再与容器1110的内表面121密封接触，将于其间存在相对角取向，由此通过插塞密封装置1140和颈部区域112的内表面121之间的通道1151限定出入口，该出入口允许流体/气体经过螺旋螺纹114、116逸出到外部环境(如图7和8所示)。
除了具有这种通气能力之外，下壁段1146还可以实现与本文所述的插塞密封装置140的下壁段146相同的对准功能。因此，当密封段1148开始与颈部区域112的内表面121接合(类似于图3所示，从插塞密封装置140)，并且当封闭物100相对于容器110移动到完全接合位置(如图9所示)时，肋1149的朝外的表面区域可引导插塞密封装置1140就位，并帮助防止螺纹114和螺纹116的错位。
现在参照图10A至图10D，图10A至图10C示出了通常形成为像封闭物100的示例性封闭物100A、100B和100C的标称期望构造尺寸，封闭物100在此描述为具有插塞密封装置1140。图10D示出了对比封闭物200，其不包括在其插塞密封装置240上的密封段248下方的下段。
应该注意，对于每个封闭物100A、100B、100C来说：
密封段的总壁厚宽度X1(0.875mm)大于上段的宽度X2和下段的宽度X3/X4；
上段的壁厚宽度X2大于下段的宽度X3/X4；
关于封闭物100A，标称重量3.7g，尺寸X1近似为0.875mm；
关于封闭物100B，标称重量3.85g，尺寸X1近似为1.125mm；
关于封闭物100C，标称重量4.0g，尺寸X1近似为1.375mm。
另外应该注意，对于每个封闭物100A、100B和100C：
密封段的外径C大于容器的内径(Dci)：
下壁段的外径B小于或等于容器的内径(Dci)；以及
下壁段的外径A小于容器的内径(Dci)。
此外，应注意的是，X3是具有肋1149的下壁段1146的壁的厚度，而X4是具有通道/通气孔1150的下段的壁的厚度。
还应注意，比较由相同材料和相同重量(因此使用相同总量的材料形成)并且具有相同外径Dx/Dz和高度H的封闭物100A和200，封闭物200的密封段Z1的宽度/厚度明显大于封闭物100A的密封段的宽度X1。因此，当使用相同总量的塑料/聚合物材料时，封闭物100A的插塞密封装置1140可以实际上比封闭物200的插塞密封装置240更薄且更长。通过减薄壁厚但延长插塞密封装置140/1140的长度，可以使下段146/1146作为相对于容器110的封闭物100的预对准器。
通常，凹槽154的深度可以在顶壁1502深度的约5％至50％的范围内；凹槽154的宽度可以在顶壁厚度的约50％至250％的范围内。
相比之下，重3.7g且与封闭物100A-C具有相同材料的封闭物200的密封段248具有1.21mm的壁厚尺寸Z1。
现在参照图11(a)到11(d)，从图11(a)和图11(b)可以观察到与图11(c)和11(d)的封闭物200相比之下的封闭物100中的插塞密封装置140的优点(并且也是插塞密封装置1140的优点)。在图11(c)的封闭物200中，在其插塞密封装置240中没有形成下段，并且与尺寸X1和X2(特别是插塞式密封件140的尺寸)相比，在尺寸Z1和Z2两者上都相对较宽(图10(d))。因此，当容器内的内部压力增加(例如，一旦内容物被装入容器的内部空腔中)，产生如图11(d)所示的8巴的压力时，顶部面板202存在明显的变形/偏转。由于顶部面板202和插塞密封装置240之间的互连相对稳定，因此插塞密封装置240也会随着面板202进行小范围偏转，并且还会导致对准环252向上移动。这将会对密封段248和颈部壁表面121之间的接触压力产生显著的不利影响。这在图12(a)和图12(b)的图表中示出，图表示出了与PET制成的容器接合的封闭物100的插塞密封接触压力的降低，其中封闭物100和容器都根据3.7g封闭物的“标称”尺寸制成，如图10A所示。应该注意，密封力从78.059MPa下降到68.64MPa(对大多数应用来说，这仍然是合适的接触力/压力)。
相比之下，如图11(a)所示，封闭物100具有较薄的下段146、密封段148和上段142，其形成为其插塞密封装置140的一部分。此外，凹槽154用于在插塞密封装置142的上段142与顶壁102接合处附近提供刚度较弱的区域。结果是，当容器110内的内部压力增加到8巴时，该区域倾向于起到铰链一样的作用，如图11(b)所示，从而顶壁102可以相对于上段142和插塞密封装置140的其余部分成角度地偏转。而且，如上所述，当密封段148与颈部区域112的内表面121接合以在插塞密封装置140与容器110的颈部区域112的内表面121之间提供完整的周向密封时，径向向内作用的压缩力施加到密封段148上，从而使密封段148以及上壁段142和下壁段146产生径向向内的偏转。该径向向内的偏转在上壁段142和下壁段146中产生抗环向应力。特别地，在下壁段146中产生的环向应力产生径向向外的反作用力，这增强了作用在密封段148和容器110的颈部区域112的内表面121之间的密封接触力。其结果是对密封段148和颈部壁的内表面121之间的接触压力的有害影响显著降低。这在图12(c)和12(d)的图表中示出，图表示出了与PET制成的同一容器接合的封闭物100的基本上相同的插塞密封接触压力，其中封闭物100和容器都根据3.7g封闭物的“标称”尺寸制成，如图10A所示。应该注意的是，实际上密封力从67.574MPa略微增加到68.015MPa(对大多数应用来说，这仍然是合适的接触力/压力)。
在图13(a)-(d)的图表中观察到类似的效果，图13(a)-(d)涉及与图12(a)-(d)中测试的封闭物和容器相似的封闭物和容器，但13(a)-(d)针对容器和封闭物的“LMC”(“LMC”是指最小实体状态，这是在几何尺寸和公差(GD&T)中使用的标准术语，是指相邻的元件处于相反的尺寸限制(即最大分离)的状态)。如图13(a)和13(b)所示，与容器接合的封闭物100的插塞密封接触压力的降低导致接触密封力从65.225MPa下降到61.001MPa(对大多数应用来说，这仍然是合适的接触力/压力)。
作为对比，如图12(c)和12(d)所示，应该注意到，实际上接触密封力只有非常小的可以忽略的降低幅度，从57.721MPa到57.638MPa(对大多数应用来说，这也是合适的接触力/压力)。
图12和图13中所示的接触压力差异是容器颈直径的尺寸变化的结果，图12中其为标称尺寸，图13中其为LMC。
具有插塞密封装置140或1140的封闭物100的前述构造的结果是，对于由3.7g高密度聚乙烯(HDPE)材料制成的封闭物100，插塞密封装置140/1140可以在总长方向上具有相对较薄的壁厚，但仍然可以(a)提供具有预对准特征的下段，以及(b)在容器的空腔内的内部压力显著增加，从而导致顶壁102偏转的情况下保持可接受的密封接触压力/力。
仅通过一个示例性变型，参照图10E，封闭物100E可以在结构上与如上所述的封闭物100和100A-C相同，除了以下内容。封闭物100E可配置在大致直圆柱形管状外壳中，该外壳在顶端封闭，顶端具有圆盘形顶壁2102，顶壁2102具有朝下的大致平坦的表面2104。外壳还具有大致直圆柱形管状侧壁2106，其具有朝外的大致直圆柱形表面2103和朝内的大致直圆柱形表面2108。插塞密封装置2140可具有大致圆台形管状上壁段2142和大致直圆柱形管状下壁段2146。上壁段2142和下壁段2146可以相互连接并且通过位于上壁段和下壁段的边界附近的密封段2148彼此垂直/纵向地分开。密封段2148可以一体成形为插塞密封装置2140的一部分，并且可以形成为大致半圆形的环形形状、凸角形状、环形形状或径向向外突出超出上壁段2142的圆台形表面的径向朝外边缘以及径向向外超出下壁段2146的径向朝外圆柱形表面2150的任何其他适当形状。密封段2148被配置成当密封段与容器的颈部区域的内表面接合时，密封段在插塞密封装置2140和容器的颈部区域的内表面之间提供完整的周向密封，此时密封段2148容纳在颈部区域的开口中，密封段与容器的内表面接合。当插塞密封装置2140插入到颈部区域的开口中时，下壁段2146提供对准功能以适当地使插塞密封装置2140，进而使封闭物100E相对于容器径向对准。因此，当密封段2148开始与颈部区域的内表面接合，并且当封闭物100E相对于容器移动到完全接合位置时，下壁段2146的朝外的圆柱形表面可引导插塞密封装置140就位，并帮助防止螺纹错位。
下壁段2146还可以响应于施加在其上的径向压缩力而增加密封段2148的刚度。因此，当密封段2148与容器110的颈部区域的内表面接合以在插塞密封装置2140与容器的内表面之间提供完整的周向密封时，径向向内作用的压缩力由内表面施加到密封段2148上，从而使密封段2148以及上壁段2142和下壁段2146产生径向向内的偏转。密封段2148的这种径向向内偏转在上壁段2142和下壁段2146中产生抗环向应力(即圆周应力)。特别地，在下壁段2146中产生的环向应力产生径向向外的反作用力，这增强了作用在密封段2148和容器110的内表面之间的密封接触力。
其他变型是可能的。
图15是可用于形成图1至图8A、图10A-C和10E中所描绘的任何封闭物的示例性注塑系统3100的示意图。系统3100通常可以常规配置，并且可以包括具有腔体半模3102和相对的芯体半模3114的注塑模具3116。系统3100还可以包括注塑单元3104和夹紧单元3106。系统3100及其组件的操作可以由诸如可编程逻辑控制器(PLC)或工业计算机的控制器来控制。可以提供系统3100的各个组件和控制器之间的通信链路，该链路可以是有线的和/或无线的。腔体半模3102可以包含多个模腔3103，腔体半模3102可以连接到固定台板3110。芯体半模3114可以具有相应的多个模芯3127，芯体半模3114可以连接到移动台板3115。因此，芯体半模3114可以在模具打开和模具闭合位置之间相对于芯体半模3102在X方向上往复运动。固定台板3110和夹紧单元3106可以通过系杆连接。
在一般操作中，当腔体半模3102和芯体半模3114处于闭合配置时，通过夹紧单元夹紧模具，并将注塑材料供应到模腔3103以形成封闭物，例如如上所述的封闭物100、100A-C和100D。在适当的时间，模具3116可以打开，从而在X方向上使芯体半模3114与腔体半模3102分开。
当然，上面描述的实施例仅仅是说明性的而决不是限制性的。可以对所描述的实施本发明的实施例的形式、部件布置、细节和操作顺序进行诸多修改。
当介绍本发明的元件或其实施例时，冠词“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”指包含的意思，并意味着可能存在所列举元件之外的其它附加元件。

Claims (31)

1.一种封闭物，包括：
(a)顶壁和从所述顶壁悬垂的侧壁；
(b)在所述侧壁内从所述顶壁悬垂的插塞密封装置；
所述插塞密封装置具有上段、下段以及靠近所述上段和所述下段之间的边界的密封段；
所述密封段经操作使得当所述插塞密封装置插入开口进入容器的内腔中时，所述密封段与内容器表面接合，以在所述容器的内腔与所述外部环境之间提供密封。
2.根据权利要求1所述的封闭物，其中在操作时，所述插塞密封装置插入所述开口进入所述容器的所述内腔中，所述密封段在所述容器的所述内腔与所述外部环境之间产生初始密封。
3.根据权利要求1或2所述的封闭物，其中所述密封段形成为径向延伸超过所述插塞密封装置的所述上段和所述下段的外表面的环形突起。
4.根据权利要求1、2或3所述的封闭物，其中所述密封段包括具有弓形外密封表面的环形元件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的封闭物，其中所述下段具有大致圆柱形的外表面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的封闭物，其中所述上段具有大致圆柱形的外表面。
7.根据权利要求6所述的封闭物，其中所述上段的外径大于所述下段的外径。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的封闭物，其中所述上段的壁厚大于所述下段的壁厚。
9.根据权利要求8所述的封闭物，其中所述顶段具有比所述插塞密封装置的所述上段更大的壁厚。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的封闭物，其中所述初始密封是所述封闭物与所述容器的所述容器表面之间的唯一密封。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的封闭物，其中所述容器的所述容器表面是所述容器的内表面。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的封闭物，其中所述下段经配置和操作成在插入所述开口中时在所述密封段与所述内容器表面接合之前提供所述封闭物与所述容器的轴向对准。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的封闭物，其中所述下段经配置和操作成在所述密封段移动到与所述容器的所述内容器表面接合时帮助保持所述封闭物和所述容器的大致轴向对准。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的封闭物，其中所述下段的朝外的表面包括在所述密封段下方延伸的多个垂直延伸的肋元件，所述多个肋元件配置成于其间限定至少一个通道，所述通道经操作以在所述密封段不与所述容器表面密封接合时排出流体和/或气体。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的封闭物，其中所述封闭物在所述侧壁的内表面上具有至少一个螺纹，所述侧壁的所述内表面的所述至少一个螺纹经配置和操作成可释放地与所述容器的朝外的表面上的互补螺纹接合。
16.根据权利要求14所述的封闭物，其中，所述封闭物在所述侧壁的内表面上具有至少一个螺纹，所述侧壁的所述内表面的所述至少一个螺纹经操作以可释放地与所述容器的朝外的表面上的互补螺纹接合，并且其中所述封闭物经操作以使得所述多个肋元件限定所述至少一个通道，以在所述密封段不再与所述内容器表面密封接触时排出所述流体和/或气体，由此通过所述插塞密封装置和所述内容器表面之间的所述至少一个通道限定出入口，以允许所述流体和/或气体经过所述互补螺纹逸出到外部环境。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的封闭物，其中所述顶壁为大致圆盘形状，所述侧壁大致为圆柱形，具有大致圆柱形的内表面。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的封闭物，其中所述顶壁包括在所述顶壁的内表面中的环形凹槽。
19.根据权利要求18所述的封闭物，其中所述环形凹槽位于所述插塞密封装置的所述上段与所述壁相连接的位置附近并向内，所述环形凹槽经操作以减小刚度，从而当所述封闭物密封所述容器，所述容器内压力增加，进而产生力作用于所述顶壁时，所述插塞密封装置会相对于所述顶壁弯曲。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的封闭物，其中所述封闭物还包括位于所述插塞密封装置的所述下段之下的大致圆柱形的防拆带，所述防拆带具有易碎连接器，所述易碎连接器将所述防拆带连接至所述插塞密封装置的所述下段。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的封闭物，其中在操作期间，当所述插塞密封装置插入所述开口进入所述容器的所述内腔中并且与所述内容器表面接合以在所述容器的内腔和外部环境之间提供密封时，所述插塞密封装置向内偏转。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的封闭物，其中在操作中，当所述密封段与所述容器的所述内表面接合时，径向向内作用的压缩力施加到所述密封段上，使得所述密封段以及所述上段和所述下段径向向内偏转，并在所述下段产生抗环向应力。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的封闭物，其中：
-所述密封段的外径大于所述容器的内径；
-所述下壁段的外径小于所述容器的内径。
24.一种封闭物和容器的组合：
(i)所述封闭物包括根据权利要求1至23中任一项所述的封闭物；以及
(ii)一种容器，包括：
(a)包围内腔的容器壁，所述容器壁具有进入所述内腔的开口，所述容器壁具有靠近所述开口的内容器表面；
所述插塞密封装置的所述密封段经配置和操作成当所述插塞密封装置插入所述开口中时与所述容器表面接合，以在所述容器的所述内腔与外部环境之间提供初始密封。
25.一种用于制造根据权利要求1至23中任一项所述的封闭物的系统，其中所述系统包括第一半模和第二半模，所述第一半模和所述第二半模经配置和操作成在(i)第一位置和(ii)第二位置之间相对于彼此可移动，其中在所述第一位置，当所述第一半模和所述第二半模处于闭合关系时产生模腔，所述模腔中能够形成模制封闭物；在所述第二位置，所述第一半模和所述第二半模处于分离关系，在所述模腔中形成的模制封闭物能够从所述模腔移出。
26.根据权利要求25所述的系统，还包括注塑单元，所述注塑单元经操作以在所述第一和第二半模彼此处于所述闭合关系时，将用于形成所述封闭物的注塑材料注入所述模腔中。
27.根据权利要求26所述的系统，还包括夹紧单元，所述夹紧单元经操作以在所述注塑单元将所述注塑材料注射到所述模腔中时，夹紧彼此处于所述闭合关系的所述第一和第二半模。
28.一种封闭物，包括：
(a)顶壁和从所述顶壁延伸的管状侧壁；
(b)从所述顶壁内部延伸并与所述侧壁间隔开的管状插塞密封装置；
所述插塞密封装置具有密封段、从所述密封段向上延伸到所述顶壁的上段和从所述密封段向下延伸的下段；
所述密封段经操作使得当所述插塞密封装置插入开口进入容器的内腔中时，所述密封段与内容器表面接合，以在所述容器的内腔与所述外部环境之间提供密封。
29.根据权利要求28所述的封闭物，其中所述下段经配置和操作成在插入所述开口中时在所述密封段与所述内容器表面接合之前提供所述封闭物与所述容器的轴向对准。
30.根据权利要求28或29所述的封闭物，其中所述下段经配置和操作成在所述密封段移动到与所述容器的所述内容器表面接合时帮助保持所述封闭物和所述容器的大致轴向对准。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的封闭物，其中在操作中，当所述密封段与所述容器的所述内表面接合时，径向向内作用的压缩力施加到所述密封段上，使得所述密封段以及所述上段和所述下段径向向内偏转，并在所述下段产生抗环向应力。
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