CN113753401B - 具有防止过压的安全功能的盖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有防止过压的安全功能的盖，具体地，一种用于封闭容器的盖，该盖包括至少一个网、一种发泡聚合物和至少一种进一步的聚合物，并且涉及一种配备有本发明的盖的容器。

Description

具有防止过压的安全功能的盖
技术领域
本发明涉及一种用于封闭容器的盖，该盖包括至少一个网、一种发泡聚合物和至少一种进一步的聚合物，并且涉及一种配备有本发明的盖的容器。
背景技术
用于例如运输和存放化学品的此类封闭的、特别是不透明的但也可能是透明的容器的中间用户或终端用户常常希望避免容器内发生任何可能的过压。特别地，如果物质长时间存放或如果存在因暴露于升高的温度而损害存放情况的可能性，就可能引发过压。
上述对安全性有决定性的重要性的情况是那些其中例如在存放期间或运输期间容器中可能发生由此导致的不期望的变化的情况。举例而言，有许多易于分解的化学品或物质混合物，带来与之相关的排放气态物质的可能性。另一种已知的可能性是，物质或物质混合物本身离解成在标准条件下为气态的物质。由此产生的气体无法逸出，因为容器必须是防漏的，例如为了消除在运输期间的风险。因此，在特定情况下，积聚的气体可能会增加容器内的内部压力。不受控制并且未知的内部压力然后导致一些不期望的后果。
举例而言，打开时发生突然的减压。进而产生的可能的结果是，如果容器内存在的物质是液体，该液体会随之释放并无意间排放到环境中，并且污染人及他们周围的环境。
另一种可能性是，由于积聚的气体在打开过程期间非所旨在地自行膨胀，物体(例如封闭件本身)会受到高度的加速并对人造成伤害，或对周围环境中的物体造成损害。
另一种可能性是，由于所产生的内部压力，容器中存在的液体承受高度的气体饱和。举例而言，这可能导致物质由于在打开期间的减压而突然起泡并被迫排放。
另一种可能性是，甚至在没有打开过程的情况下，所产生的内部压力也会对容器和相应的包装的机械稳定性产生不利影响。容器可能承受不期望的变形，或甚至可能爆裂。爆裂期间碎片的机械加速可能导致进一步的伤害或损害；例如，在玻璃容器和由此产生的玻璃碎片的情况下，这可能很容易地对人造成更进一步的并且程度更严重的伤害。
爆裂片是现有技术已知的用于简单并可靠地避免过压的最简单的装置。这些爆裂片以非常多种多样的实施例进行销售，例如由位于曼海姆因河街28号，68199(Innstrasse28,68199Mannheim)的德国菲克公司(Fike Deutschland)所销售的。在此不幸的是，当增加的压力升高时，由于爆裂片屈曲并破裂而牺牲了容器的完整性。因此存在可能有毒的化学成分被释放的风险。此外，爆裂片的生产是复杂的。此外，将爆裂片并入现有包装的解决方案常常很复杂，并且由于成本相关的原因，对于用于液体的带有螺旋盖的许多瓶类容器来说是不可商购的。
对于较大的容器，例如储箱，现有技术披露了过压阀，该过压阀在不牺牲容器整体性的情况下允许压力的安全释放。然而，由于设计相关的原因，尚不知有对于较小的容器(例如饮料行业使用的容量为250、330、500、1000或2000ml由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的透明瓶)的这种过压阀，因为这些瓶仅通过由聚乙烯或聚丙烯制成的简单的螺旋盖封闭，并且这些瓶不易与涉及过压阀的设计相整合。同样地，也没有对于具有塑料制成的螺旋封闭件的铝瓶或玻璃瓶已知的带有过压阀的简单解决方案。
US-B 4121728披露了一种由发泡聚合物层和两个不可渗透的塑料层制成的排气衬垫，该排气衬垫的表面是有结构的并且可以例如具有压痕。然后这些层压塑料体被冲压以形成片，并且施加到封闭盖中。在过压的情况下，释放的实现现在是在于产生经过压印出的结构的腔体，并且利用这些腔体来释放压力并且通过螺纹来获得压力平衡。此类通气仅适用于释放相对高的压力。此外，塑料层的生产需要技术上复杂的过程，并且因此是不经济的。
以上所述导致了如下的目的，即，寻找一种封闭系统，该封闭系统在不改变由塑料、玻璃或金属制成，并且用螺旋封闭件以防止液体泄露的方式来封闭的现有瓶的设计的情况下允许过压的逸出。
发明内容
令人惊讶的是，现在已经发现一种封闭系统，该封闭系统可以克服现有技术的缺点而无需使用技术上复杂并且难以操纵的附加部件。特别地，该设计可以提供适应所需压力条件的特别重要的特征。
因此本发明提供了一种用于封闭容器的具有螺纹的盖，该盖包括在该盖中施加至该盖的内壁的至少一个网，并且包括施加至该网的至少一个发泡聚合物层，并且包括至少一个进一步的聚合物层，该至少一个进一步的聚合物层已被施加在该发泡聚合物层上，并且该至少一个进一步的聚合物层封闭容器开口。
该盖优选地由聚合物或金属组成。优选地使用不锈钢和铝作为可以组成盖的金属。优选地使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)或这些聚合物的混合物作为可以组成盖的聚合物。特别优选的是，盖由光学透明的、不透明的或有色的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)或这些聚合物的混合物组成。甚至更优选的是，盖由聚乙烯组成。所提及类型的盖的生产是本领域中的技术人员已知的。举例而言，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)制成的盖是可商购的。
在没有本发明的插入物的情况下，盖本身是可商购的盖或相应地具有螺旋封闭件的盖子，本发明的插入物具有在盖中施加至盖的内壁的至少一个网，并且包括施加至网的至少一个发泡聚合物层，并且包括至少一个进一步的聚合物层(该至少一个进一步的聚合物层已被施加在发泡聚合物层上，并且该至少一个进一步的聚合物层封闭容器开口)。“具有螺旋封闭件的盖”和“具有螺旋封闭件的盖子”的表述在本发明的方法中是同义的。
盖具有螺纹，通过螺纹使该盖可以拧到容器的开口上。
盖也可以优选地已经用安全环加以修改。安全环用于指示瓶的第一次打开，并且是例如从WO-A-9213773已知的。安全环优选地也由组成盖的材料组成。
术语容器优选地指瓶。容器的容积优选地是250、330、500、1000、2000、6000、10000ml或40000ml。特别优选的是，容器的容积是2000ml至40000ml。容器可以由聚合物(例如优选地由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯或聚乙烯)组成，或由金属(例如优选地由铝和不锈钢)组成，或由玻璃组成。特别优选的是，基于在不带封闭件的情况下该容器的总重量，该容器由按重量计至少95％的铝或玻璃组成。本发明还提供了一种包括本发明的盖的容器。具有本发明的盖的容器优选地用于运输和存放化学品，特别优选地用于运输和存放液体二碳酸二甲酯。此外已经发现，特别地在容器仅被部分地填充的情况下，通过本发明的盖的压力释放是特别成功的。
因此本发明同样涵盖具有本发明的盖的容器，其中该容器部分地或完全地填充有液体二碳酸二甲酯。容器优选地被部分地填充。
网可以是尺寸稳定的或具有弹性体特性。举例而言，它也可以由发泡聚合物组成。
该网优选地由聚合物或金属组成。优选地使用不锈钢和铝作为可以组成网的金属。优选地使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯或聚四氟乙烯(PTFE)或这些聚合物的混合物作为可以组成网的聚合物。特别优选的是，该网由聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)或这些聚合物的混合物组成。
网的网丝的形状可以是矩形或圆形的，或者它们可以具有任何其他形状。网的网丝的形状优选地是圆形的。
网丝可以优选地彼此垂直地布置，但也可以呈现其他角度，优选的实例是55°至65°、85°至95°或110°至130°。特别优选的是，网丝被布置成彼此成85°至95°的角度。
在网的网丝大体上是矩形网丝的情况下，它们优选地具有0.2mm至5mm的宽度以及0.2mm至5mm的高度。在网的网丝大体上是矩形网丝的情况下，它们特别优选地具有0.5mm至2mm的宽度以及0.5mm至2mm的高度。优选的是，两个网丝具有相同的宽度和高度、误差范围在5％内。在网的网丝大体上是圆形网丝的情况下，它们优选地具有0.2mm至5mm的直径，特别优选地具有0.5mm至2mm的直径。网丝之间的间距优选地是2mm至20mm。网丝的直径与网丝之间的间距之比优选地是1:7至1:12。优选的是，网是具有直径为2mm并且间距为10mm、优选地被定向成彼此成直角的圆形网丝的聚乙烯网。
网可以以多种不同方式生产。举例而言，可以通过挤出过程来生产由聚合物制成的网。还可以使用合适形状的辊通过辊压过程来生产聚合物网。还可以通过研磨(milling)过程从塑料层生产聚合物网。织网或粘合过程同样适用。举例而言，由聚合物制成的网可从位于德国诺尔茨特门朗尔街5号，31171(Lange Str.5,31171Nordstemmen,Germany)的芳贺-世界有限责任公司(HaGa-Welt GmbH&Co.KG)商购。举例而言，金属制成的网可以通过铸造过程或电火花加工过程来生产。
优选的是，网具有圆形形状，使得其可以大体上精确适配地与盖的内壁相匹配。网的直径优选地是2cm至10cm。特别优选的是，网的直径是6.6cm+/-0.2cm。特别优选的是，网具有直径为2mm+/-0.1mm的网丝、网眼间距为10mm+/-0.5mm。网可以具有边界边缘，使得其可以形成到盖的内壁的防泄漏连接。优选的是，此边界边缘由聚合物组成，该聚合物与组成网的聚合物相同。优选的是，网不具有任何这种边界边缘。
为了本发明的目的，“大体上”的含义是指要进行比较的两个部件的尺寸差异不大于5％，优选地不大于1％。
可以组成该发泡聚合物层的合适的发泡聚合物优选地是聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚丙烯(HDPP)、低密度聚丙烯(LDPP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、三元乙丙橡胶(EPDM)、或氟化发泡聚合物(比如优选的根据DIN ISO 1629的氟橡胶(FKM)以及根据ASTM D1418的氟橡胶)、聚四氟乙烯(PTFE)、或其他基于亚乙烯基(二)氟化物的发泡的部分氟化或全氟化烃、或这些发泡聚合物的混合物。优选地使用聚苯乙烯、聚乙烯或聚丙烯作为发泡聚合物。发泡聚合物的生产是现有技术已知的，并且因此使用已知方法。特别优选的是，发泡聚合物层由发泡聚乙烯或发泡聚丙烯组成。
发泡聚合物的密度优选地是45至450kg/m3，特别优选地是100kg/m3至250kg/m3。
优选的是，发泡聚合物层的形状是圆形，使得其可以大体上精确适配地与网相匹配。发泡聚合物层的直径优选地是2cm至10cm。特别优选的是，发泡聚合物层的直径是6.6cm+/-0.2cm。发泡聚合物层的厚度优选地是0.2mm至5mm。特别优选的是，发泡聚合物层的厚度是3mm+/-0.15mm。
将进一步的聚合物层施加至发泡聚合物层。该聚合物层优选地由聚四氟乙烯(PTFE)组成。然而，也可以使用其他聚合物。这些聚合物必须具有将发泡聚合物层与容器内容物分隔开的性能，从而起密封作用。
优选的是，进一步的聚合物层的形状是圆形，使得所述层可以大体上精确适配地与发泡聚合物层相匹配。进一步的聚合物层的直径优选地是2cm至10cm。特别优选的是，进一步的聚合物层的直径是6.6cm+/-0.2cm。聚合物层的厚度优选地是0.01mm至4mm。特别优选的是，进一步的聚合物层的厚度是0.5mm+/-0.025mm。该聚合物层可以通过放置在发泡聚合物层上与该发泡聚合物层接触，而不做进一步的固定。优选的是，进一步的聚合物层固定在发泡聚合物层上。
优选的是，使用粘合剂将该发泡聚合物层连接至进一步的聚合物层。
所使用的粘合剂优选地是基于氰基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、多硫化物、双马来酰亚胺以及1-组分和2-组分缩合交联硅酮的粘合剂。
优选的是，发泡聚合物层和进一步的聚合物层以复合物的形式使用。该复合物优选地在存在粘合剂的情况下通过对发泡聚合物层和进一步的聚合物层进行层压来生产。特别优选的是，使用氰基丙烯酸盐粘合剂作为粘合剂。
复合物优选地放置在网上。
密封件或密封环可以放置在容器开口与聚合物层之间。密封件优选地由聚乙烯组成。密封件的直径优选地与进一步的聚合物层的直径大体上相同。密封件的厚度优选地与进一步的聚合物层的厚度大体上相同。该密封件优选地同样由粘合剂固定在进一步的聚合物层上。也可以经由用盖封闭容器开口的机械力(即，经由密封件的压缩)来将密封件固定到聚合物层上并且固定到容器开口上、特别地固定到容器的边缘。优选的是，在容器开口与聚合物层之间不引入密封件。优选的是，聚合物层形成容器开口的封闭层。聚合物层优选地用作密封件。
优选的是，通过盖对容器的封闭而将发泡聚合物层、进一步的聚合物层和网固定到容器开口上。
优选的是，以最大拧紧扭矩M来实现用本发明的盖对容器的封闭，其中最大拧紧扭矩M符合以下条件：优选地4Nm≤M≤8Nm，特别优选地5Nm≤M≤7Nm。
使用本发明的盖可以释放≥1.2bar的压力。
附图说明
下面参考附图进一步详细解释本发明，而不限制本发明的一般概念。
图1示出了本发明的盖的总体结构。
图1在此示出了本发明的用于封闭容器3的具有螺纹2的盖1，该盖包括在盖中施加至盖的内壁5的至少一个网4，并且包括施加至网4的至少一个发泡聚合物层6，并且包括至少一个进一步的聚合物层7，该至少一个进一步的聚合物层已被施加在发泡聚合物层6上，并且该至少一个进一步的聚合物层封闭容器开口8。
容器3优选地通过将具有网4、发泡聚合物6和进一步的聚合物层7的盖1压在其上而被封闭。
图2示出了本发明的进一步的实施例，其中使用密封件9，该密封件在开口的边缘12处额外地对容器开口8加以密封。在此实施例中，聚合物层7放置在密封件9上。优选地是，聚合物层7和密封件9彼此连接。这优选地通过粘合实现。
由于压力，发泡聚合物层6可以移动进入网4的开口区域中。进一步的聚合物层7跟随发泡聚合物层6的运动并由此释放在瓶开口的边缘12处的区域，这允许通过容器开口与盖之间的间隙13来释放压力。
图3示出了具有网丝10和网丝11的网4。
具体实施方式
仅仅通过插入网和彼此不同的两种聚合物或这些聚合物的复合物，本发明允许以极低的成本并在不对盖作任何结构性改变的情况下实现防止过压。无需在盖上采取任何结构性措施；由此节约了大量成本和资源。
该设计可以可靠地避免过压，而不会在任何时候牺牲包装的完整性。
实例
发明实例1
由聚乙烯制成的圆形网(直径6.6cm，网丝直径2mm，方形网眼中网丝之间的间距：10mm)和由发泡聚乙烯(PE)(厚度：3mm，密度：194kg/m3，直径6.6cm)以及厚度为0.5mm(直径：6.6cm)的聚四氟乙烯层(PTFE)制成的复合物被插入具有螺纹的直径6.6cm的可商购聚乙烯封闭盖中。此外，盖还载有安全环以指示打开前没有损坏。
然后用上述盖以6.7Nm的拧紧扭矩将容积为6l的空铝瓶封闭，并且通过添加压缩空气将瓶内压力缓慢升至1.5bar。通过集成在瓶内的压力计来测量瓶内压力。当达到1.5bar时，观察到压力的释放；由于压力，发泡聚合物层6能够移动进入网的开口区域中。聚四氟乙烯层7跟随发泡聚合物层6的运动并由此释放在瓶开口的边缘12处的区域，这允许通过容器开口与盖之间的间隙13来释放压力。在15分钟内，压力从1.5bar降至1.2bar。
一旦已经实现合适的压力释放，聚合物层再次提供封闭。
发明实例2
由聚乙烯制成的圆形网(直径6.6cm，网丝直径2mm，方形网眼中网丝之间的间距：10mm)和由发泡聚乙烯(PE)(厚度：3mm，密度：194kg/m3，直径6.6cm)以及厚度为0.5mm(直径：6.6cm)的聚四氟乙烯层(PTFE)制成的复合物被插入具有螺纹的直径6.6cm的可商购聚乙烯封闭盖中。此外，盖还载有安全环以指示打开前没有损坏。
然后用上述盖以6.7Nm的拧紧扭矩将容积为6l的铝瓶封闭该瓶容纳有6kg的二碳酸二甲酯(Velcorin，德国朗盛有限责任公司(Lanxesss Deutschland GmbH)，批次CHWV5547，纯度>99.8％)。在填充和封闭后，该瓶在室温下存放12个月。该瓶然后在50℃下存放6个月。然后打开该瓶。打开时，该瓶没有损坏，并且没有检测到≥1.2bar的压力增加。到此阶段，DMDC的纯度仅为90％。通过本发明的盖，在DMDC的部分分解期间形成的CO2能够逸出。
用容纳有3kg二碳酸二甲酯的3l玻璃瓶重复本实验。在此情况下，同样地，在打开时没有观察到≥1.2bar的压力增加，并且瓶没有损坏。
对比实例1
用具有螺纹的可商购的盖以6.7Nm的扭矩将容积为6l的铝瓶封闭；使用压缩空气来产生1.5bar的压力，并且在3天的时间段内观察可能发生的任何压力下降。通过集成在瓶内的压力计来测量瓶内压力。没有测量到压力释放。
对比实例2
使用来自于发明实例1但不具备附加的网4的插入有包括发泡聚乙烯(PE)6和聚四氟乙烯层(PTFE)7的复合物的盖以6.7Nm的扭矩来对容纳有3升二碳酸二甲酯和1升水的30升玻璃瓶加以封闭。在压力增加24h之后，玻璃在压力为10bar时碎裂。

Claims (16)

1.一种用于封闭容器(3)的具有螺纹(2)的盖(1)，该盖包括在该盖中施加至该盖的内壁(5)的至少一个网(4)且所述网(4)具有2mm至20mm的网丝之间的间距，并且包括施加至该网(4)的至少一个发泡聚合物层(6)，并且包括至少一个进一步的聚合物层(7)，该至少一个进一步的聚合物层已被施加在该发泡聚合物层(6)上，并且该至少一个进一步的聚合物层封闭容器开口(8)。
2.根据权利要求1所述的盖，其特征在于，在该网(4)内，该网丝的直径是0.2mm至5mm，这些网丝大体上是圆形的。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的盖，其特征在于，该发泡聚合物层(6)包括至少一种选自下组的聚合物：聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚丙烯(HDPP)、低密度聚丙烯(LDPP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、三元乙丙橡胶(EPDM)、或氟化发泡聚合物、聚四氟乙烯(PTFE)、或其他基于亚乙烯基二氟化物的发泡的部分氟化或全氟化烃、或这些发泡聚合物的混合物。
4.根据权利要求3所述的盖，其特征在于，所述氟化发泡聚合物包括根据DIN ISO 1629的氟橡胶(FKM)以及根据ASTM D1418的氟橡胶。
5.根据权利要求1或2所述的盖，其特征在于，该发泡聚合物层(6)的密度为45至450kg/m3。
6.根据权利要求1或2所述的盖，其特征在于，该聚合物层(7)由聚四氟乙烯组成。
7.根据权利要求1或2所述的盖，其特征在于，使用粘合剂将该发泡聚合物层(6)连接至该聚合物层(7)。
8.根据权利要求7所述的盖，其特征在于，所使用的粘合剂基于氰基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、多硫化物、双马来酰亚胺以及1-组分和2-组分缩合交联硅酮和明胶或这些粘合剂的混合物。
9.根据权利要求1或2所述的盖，其特征在于，该网(4)由聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)或这些聚合物的混合物组成。
10.根据权利要求1或2所述的盖，其特征在于，使用聚乙烯密封件作为该容器开口(8)的边缘(12)上的密封件。
11.根据权利要求1或2所述的盖，其特征在于，该盖(1)由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)或这些聚合物的混合物组成。
12.一种包括根据权利要求1至11中至少一项所述的盖的容器。
13.根据权利要求12所述的容器，其特征在于，该容器已至少部分地填充有液体二碳酸二甲酯。
14.根据权利要求12或13所述的容器，其特征在于，用于封闭该盖的最大拧紧扭矩M是4Nm≤M≤8Nm。
15.根据权利要求12或13所述的容器，其特征在于，基于在不带盖的情况下该容器的总重量，该容器的铝含量按重量计≥95％。
16.根据权利要求1至11中任一项所述的盖用于封闭容器的用途。
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