CN1214660A - 复合封盖、其装配方法以及用其封闭容器的方法 - Google Patents

Abstract

一种容器所用的复合封盖,具有一个模塑塑料带圈(24),其一端由塑料封盖圆片(72)封闭,圆片固定在绕带圈内部四周所形成的凹槽(62)内。带圈内部还有一道螺纹(44),封盖通过这道螺纹安装到容器颈部(12)上。圆片从一块塑料平板上切下,最初为平面。它的尺寸比带圈的凹槽大,因而在装配好的封盖中,在带圈所施加的向内的压力作用下,圆片处于向外拱起的状态。这种拱起结构有助于进行装盖,这时圆片的位于容器颈部径向外侧的边界区域(82)向下变形成大致为截头圆锥形的形状。

Description

复合封盖、其装配方法以及用其封闭 容器的方法

本发明涉及用于封装容器的复合封盖，也就是说具有一个密封圆片和一个开口的管状塑料带圈的封盖，该密封圆片嵌入盖中且覆盖在容器口的边缘上将其密封，将该密封圆片置于塑料带圈内并固定住。本发明还扩展至这类封盖的嵌入式圆片。这种封盖的带圈内部加工有一道或多道螺纹或卡合结构，它们能与容器上的相应互补结构啮合从而将封盖与容器安装在一起。

对于某些封装应用场合而言，复合封盖与普通封盖(即那些装盖不带孔的封盖)相比具有多种优点，并广泛应用于需趁热装入或者要在容器中杀菌或消毒的食品领域。

已知的一种形式的复合封盖见于欧洲专利说明书No.0272431B1(代理人号4386)，其中的嵌入式圆片从一块多层挤压塑料材料上切下并进行冲压从而具有一个圆形内部部分，该内部部分上环绕着总体为C形的外部部分。当封盖装到容器上时，嵌入式圆片的外部部分形成一个朝下的环状槽，密封状态下容器边缘即置于该槽中，内部部分覆盖在容器口上并将其封住。

由于嵌入式圆片上存在着总体为C形的外部部分，欧洲专利EP0272431中及以上所述的封盖会产生一个缺点，为了使圆片与容器达到满意的密封效果，需要利用加热或加压来使圆片边缘周围具有所需的高精度形状。本发明的产生就是来自于申请人认识到利用能够达到所装封盖中的所需非平面结构的至少基本为塑料的平板，无论是多层或非多层，可以实现成本的可观节省及其它优点。

在美国专利4782968中给出了另一种具有塑料圆片或基本为塑料圆片的复合封盖。圆片可从一块塑料平板上切下，这比利用适当的加工方法、如热成型方法制造的具有非平面结构的圆片更能节省成本。然而，在美国专利4782968中，封盖装置要求圆片周边固定到封盖的管状带圈上。固定工序通过旋转焊接、感应密封或机械接合的方法来完成，这会增加制造成本。而且圆片与带圈的安装方式会限制圆片自身与所要密封的容器口部的适应能力，并且由于需要避免在两个部件接合处应力过大，因而限制了封盖在这些场合的应用。

同样已知普通的塑料封盖带有一种盘状密封衬垫，该衬垫的尺寸使得在封盖安装到容器颈部时会使其向外伸出容器边缘，成为突出的周边边沿，并且封盖在其冠顶下侧周围带有一个结构，当封盖安装时，该结构用以向下推压在突出的边沿上，以便利用支座使伸出的圆片边沿环绕在容器边缘外侧周围。这样，由衬垫提供的密封安全性得以加强并且在贮存、运输和展示时使封盖减少对顶部载荷的敏感性。在欧洲专利EP 0693434A中描述了这种封盖。

根据前面所述，会想到将本来就为平面的嵌入式圆片与带有支座结构的封盖外壳组合起来就能提供一种具有较低成本和良好密封性能完美组合的复合封盖，其中封盖外壳带有的支座结构用以接合圆片外围的周边边沿以便使其环绕在容器周围与其紧密密封。然而，由于嵌入式圆片及带圈全部或基本为塑料组成，并且封盖在使用过程中可能会受到高温和/或不均匀压力，而且因位于嵌入式圆片上部的带圈开口弱化作用而要求封盖的变形能力增大也可能会使封盖受到高温和不均匀压力的影响，由于以上这些因素，实际上很难可靠地达到良好的密封牢固性。

不能实现牢固密封的原因可能是在封盖最初制造过程中将圆片安装到带圈上时产生的，和/或由于其后将封盖安装到容器上的装盖过程中施加在带圈和圆片上的力引起的。不管是什么原因，申请人发现，如果在安装好的封盖中圆片受到沿径向向内的压力，并因而由于这种力使圆片向封盖外拱起，也即向至少能够容纳部分拱起的带圈中的邻近开口拱起，就可以大大减少密封失效的发生。

根据本发明的第一个方面，相应地在安装到容器上之前提供了一种容器所用的复合封盖，这种复合封盖包括一个基本上开口的管状塑料带圈和一个固定住的嵌入式圆片，该带圈内部加工有一道或多道螺纹或卡合结构以便与容器上的对应互补结构啮合从而将封盖安装到容器上，该圆片至少基本上为塑料材料且置于带圈内并固定住，以便覆盖在容器口的边缘上并将其密封，其特征在于：

a)圆片的自由边沿处于与形成带圈一端开口的内伸凸缘结构相邻的面向内的环状凹槽中；

b)圆片的径向尺寸大于凹槽，由于圆片自由边沿接合于凹槽的外周面，因而使圆片处于拱起状态，该圆片向封盖外侧凸起、伸向带圈的开口；以及

c)带圈包括一个支座装置，当封盖安装到容器上时，利用该支座装置可使圆片的包括自由边沿的边界区域环绕着容器边缘向下变形。

根据本发明的第二个方面，提供了一种在制造上段所述复合封盖的过程中装配带圈和圆片的方法，其特征在于通过推压装置与圆片中央区域的接合使圆片越过螺纹或卡合结构被压入凹槽内的位置，从而使圆片处于所述的拱起状态，并且随后通过与凹槽外周面的接合保持拱起状态。

根据本发明的第三个方面，提供了一种利用此前倒数第二段所述并且优选利用上一段中所述方法装配的复合封盖来封装的容器，其特征在于利用支座装置的接合使边界区域发生变形至向下延伸的总体为截头圆锥形的位置。

根据本发明的第四个方面，提供了一种加工上一段所述的封装容器的方法。

通过以下对本发明实施方案的描述，本发明将更为清楚，现在利用实施例并参照附图对其进行描述。附图中：

图1所示为安装到容器上的实施本发明的第一封盖；

图2所示为沿图1中Ⅱ-Ⅱ径向剖面的第一封盖/容器组合件；

图3是稍有改型的第一封盖/容器的组合件的部分视图，但示出了容器内为负压力情况下该组合件的状态；

图4示出了在加工第一封盖的过程中封盖圆片及封盖带圈的装配情况；

图5示出了利用加热冲头装置将封盖圆片从母板上切下并装配到封盖带圈中的方法；以及

图6与图2相似，所示为本发明第二封盖容器组合件的径向剖面图。

现在参照图1和图2，由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)热塑塑料模塑而成的容器10具有一个缩颈的颈部12，颈部12的末端是限定并环绕容器口(未标号)的边缘14(如图2所示)。边缘具有总体呈平面的顶面15，以及外径90。

颈部通常为圆筒状。离边缘14隔开一段距离向外形成有一个环状夹环16，在进行装填或其它操作时该夹环11用于搬运容器。在夹环与该边缘之间还加工有一个环状卡合凸缘18，以及一个连续(CT)的螺纹20，在图2中可看见它的一部分。

复合螺纹封盖22被安装到容器颈部上以便与边缘14形成严密的密封。封盖由两个单独加工随后装配在一起的部件构成。两个部件之一是一个开口的管状塑料带圈或外壳24，它由聚丙烯注塑而成。从图2中可以看出，它具有一个总体为筒形的中心部分26，以及分别位于中心部分两端的沿径向向内伸出的表面平行且具有内自由边缘70的凸缘部分28，还具有扩径部分32。如图所示，中心部分26和凸缘部分28通过形成封装顶角的弧形过渡部分30相连。扩径部分32上带有一道弱化线34，从而在封盖底端形成一个可分离圆环40。圆环内带有一圈环绕的凸缘42，它可以卡合在容器卡合凸缘18的下方，以便在将封盖取下时按照熟知的防滥用识别方法使圆环从封盖上断开。

如图所示，塑料带圈的中心部分26内部加工有一道连续的螺纹44，它能与容器上的螺纹20进行螺旋配合。在螺旋与凸缘部分28之间并与它们均相隔一段距离，还带有一个连续地环绕封盖延伸的环形止动凸缘46，它的牙顶的位置大约与螺纹44的牙顶在同一个半径上。中心部分的外侧带有有助于用户抓牢的伸出棱48。

现在关注的是带圈24的过渡部分30，以及它分别与中心部分26和凸缘部分28的连接特点。过渡部分的外表面50的截面为部分圆弧形，其所对角度约为90°。它的两端分别与凸缘部分的外表面52及中心部分的底部外表面54汇合在一起，棱48从该底部外表面54伸出。凸缘部分的外表面52为平面，而中心部分的外表面54为圆柱面。

过渡部分的内表面(未标号)具有特殊的形状，其功能显而易见。在其底端，它与环状凸缘46的顶侧面58汇交在一起，与中心部分26的底部内表面60沿轴向对齐。从与凸缘46的接合处开始形成一个所对圆心角约为90°的圆弧轨迹，即形成面向内的凹槽62的外周面56，它环绕带圈24延伸，而侧面58则构成它的底侧面。

在凹槽62的外周面56上方，过渡部分30的内表面为截头圆锥形，且向上向内逐渐变尖，与封盖轴线XX所成角度大约为45°。截头圆锥部分64形成凹槽的顶侧面，其顶端与凸缘部分28的下表面(未标号)相汇合。截头圆锥部分与外周面56共同形成一个浅凸起66，该凸起66在凹槽62内向下向内并向着封盖内部凸出。

因此可以看出，在中心部分26、过渡部分30以及凸缘部分28各处，带圈24的基本厚度是大体相同的，螺纹44、凸缘46以及凸起66分别由带圈壁上局部加厚而形成。

复合封盖20的第二个部件是密封封盖圆片72，它嵌入带圈24内。圆片为圆形，从利用一个水平直线模孔(图中未示出)对由多层塑料材料进行共挤压而制造的塑料薄板上将该圆片切割下来。圆片最初为平面，但如下所述，当圆片嵌入带圈中并随后将封盖安到容器10上时，该圆片变形为图2所示的上拱形。这样圆片就会将由带圈的自由边沿70所限定的圆形开口(未标号)封住。

圆片72的直径比环形凹槽62在外周面56处的最大直径还要大。如图4所示，圆片嵌入带圈中是通过与圆片中心区域接合、而使圆片周边区域自由的缓冲式推动件74来实现的。保持带圈适当地固定不动，使圆片向上越过带圈上的螺纹44和止动凸缘46，直到它的自由边沿76止靠在凹槽62中。

在移过螺纹44和凸缘46时，封盖圆片受压而处于一种向上拱起的状态。推动件74外侧的圆片突出边沿将首先拱起，如图所示，这部分因而会相对于圆片的总体平面向下发生变形。

可以优选防止圆片在推动件上方的部分发起任何拱起变形，这可以通过将圆片接合在推动件上方并利用适当装置来弹性限制的夹紧件(未示出)来实现。然而，一般说来，推动件上方的圆片拱起被认为是符合需要的，因而得到提倡；在这点上应当记住带圈24的开口能够容纳在带圈自由边沿70内圆片发生的任何凸起。

由于圆片72的尺寸比凹槽62大，因而当封盖装配完成并且推动件74拆去之后，圆片72仍不能自由地完全矫平。因此在带圈24所施加于其上的总体沿径向向内的压力作用下，圆片保持它的拱起状态。由于如下所述当封盖以后安在容器上时能够保证圆片适当变形，因此在此意义上讲残余的拱起变形是有利的。由于凸起66和凸缘46分别居于圆片的一侧并且由于圆片的自由边缘76接合在凹槽的外周面56上，因此在将封盖圆片装配在带圈24中后，该封盖圆片得以牢固卡合在凹槽62内。因此带圈内圆片的位置和方向保持较高的精度公差，几乎不会有翘起或任意变形的情况发生，这两种情况在封装之后会破坏封盖的密封安全性，在这种情况下，封盖被发送到包装工人手中。

图5所示为利用带有加热冲头74′的冲压装置加工圆片72的情况，其中圆片72甚至在嵌入带圈24之前已经具有拱起结构。借助于切断环78，还利用冲头将圆片从母板80上切断下来。

可以利用普通的装盖装置将封盖安到盛满产品的容器10中，可以(但非必须)在产品为热的时候或顶部空间存在蒸气的时候进行安装。当容器颈部12相对地在封盖内向上移动时，它的边缘14接合在封盖圆片的下侧并向上推动圆片顶在凸缘部分28上。

封盖圆片的边界区域82包括自由边沿76，该边界区域82位于容器边缘14的径向外侧，在圆片接合于凸缘部分28上之前，这一区域如上所述早已在封盖装配过程中向下发生了一定的变形，于是这一区域接合于带圈22的凸起66，因而在凸起的作用下进一步向下发生变形至如图2中所示基本上倾斜的位置。在边界区域进一步向下变形的过程中，圆片盖在容器口之上的部分可能会向上拱起。

因此凸起可以看作圆片的支座装置。由于圆片发生了大变形，因此圆片的边界区域82向内向下移动成为基本上截头圆锥形的结构，并且如图所示圆片的自由边沿76可能与带圈22脱离接触。然而，自由边沿仍正好处于凸缘46的牙顶的径向外侧。申请人优选在装盖操作完成时使得基本为截头圆锥形的边界区域82的锥角应在120°到60°的范围内，优选为大约90°。

如前所述，封盖圆片72为多层塑料结构。它可具有两层或多层，其中例如由乙烯-乙烯醇(EVOH)制成的中间层可具有防气防潮的增强作用。在图2中，只是专门示出了其中的一层。它即是圆片的最内层79，由比较软、易变形的聚合物树脂如较软类别的聚丙烯制成。图3中还示出圆片带有较薄的中心阻挡层84以及赋予圆片主要机械强度的较厚顶层86。对于技术人员来说，对层84,86的适用材料是众所周知的。

在装盖过程中，当封盖圆片72的边界区域82向上的相对运动受到凸起66的阻碍时，边界区域向下环绕包裹在容器边缘14的外径80周围，从而使圆片的较软底层79在该位置下与容器12形成紧密接触，从而将容器密封好。

由于轴向部件的取向，圆片在外径80所形成的密封对顶部负载变化的敏感性比单纯在容器边缘14的大体顶部平面上形成的密封对顶部负载变化的敏感性更低。此外，在装盖过程中，封盖带圈24的过渡部分30和凸缘部分28易发生向外的弹性变形，因而结果使得在装盖完成后，带圈仍保持总体垂直于圆片72之边界区域82的较大弹性压力。因此，同时还利用层79的较软易变形特性，尽管容器口部可能存在缺陷，但在用户初次开启之前，圆片与容器之间形成的密封仍然密不透风。另外，如图3所示，由于边界区域82向下倾斜，使得封盖圆片能够更有效地防止容器内局部高真空度所引起的向内(即向下)拱起，当所盛产品为趁热装入或吹蒸气封装时可能会产生这种情况。

用户可通过沿正确的方向拧下带圈来按常用的方法取下封盖22。如前所述，如果在安装封盖时圆片的自由边沿76在向内向下移动中与带圈脱离接触，带圈就能开始转动并在碰到圆片之前上升一段很小的距离。当带圈继续转动时，圆片的自由边沿就会由止动凸缘46的顶侧面接合，圆片与容器间形成的密封就会受到破坏，然后圆片随同带圈一起转动、上升，以便拆下，由于分为这两步，因此用户拆下封盖需要施加的最大转矩就显著减小了。如果容器顶部空间为高度局部真空和/或在圆片/容器的界面上存在残留产品所引起的较大粘合力，这一点就特别有价值。

另一方面，如果封盖装配过程中所产生的拱起程度充分的话，在整个装盖过程期间，圆片72的自由边沿76可能会一直保持压合在带圈凹槽62中。在本发明的应用场合中，可以优选这种结构，这时不可能再会需要很大的拆卸转矩。

不管在装盖过程中圆片的自由边沿是否与带圈保持接触，边界区域82由于如上所述在装配和装盖过程中发生的变形而造成的向下倾斜增强了圆片承受封盖拆卸力而不会倒转的能力，从而降低了带圈与圆片脱离并将圆片遗留在容器上的危险性。能保证圆片顺利拆下的另一个原因是由于在拆下之前的时间里在已安装好的封盖中使圆片的塑料材料发生任何冷硬化成变形状态。这种冷硬化防止了在拧下带圈时的有限时间里圆片向其最初的平面状态的任何显著松驰。

图4所示为本发明的第二个实施方案，除塑料带圈的过渡部分之外，均余上述第一个实施方案相同。改进的过渡部分和由过渡部分构成其一部分的带圈的相应标号为30′和24′。

与图2中汇合形成凸起66不同，此第二个实施方案的过渡部分30′的截头圆锥形支座表面64′平滑地与内部凹槽62′的大体弧形外周面56′相汇合。因此，尽管过渡部分因而也带有支座装置，用以支承边界部分82并使其变形，但产生的变形程度多少要小于第一个实施方案中由凸起产生的变形，因而封盖更适用于仅需液封的产品。

本发明可适用于带有多头螺纹而不是所示实施方案的连续旋转螺旋的封盖/容器组合件。在所述结构的一个改进方案中，容器和封盖的螺纹20、24为多头螺纹，并且凹槽62、62′的底面不连续并且由相应封盖螺纹44各段的顶端构成。凸缘46相应省去。

尽管所述实施方案的封盖的封盖圆片全部由塑料材料制成，但可以设想在本发明的某些应用场合，也可包括一个或多个薄金属层。在一个此类结构中，用于化妆品用途的封盖圆片外表面为一真空沉积的薄金属层。

本发明不仅限用于具体描述的螺纹封盖，而且也适用于搭锁封盖。此外，尽管优选如上所述装配到封盖带圈上的封盖圆片开始时整体为平面，但封盖圆片开始时为非平面的封盖结构及其加工方法仍在本发明的范围之内。例如，圆片拟覆盖在容器口上的部分可带有加强肋，和/或可以下凹成较浅的截头圆截形。从而通过嵌入容器边缘内侧能够使圆片相对于容器居中。

Claims (15)

1．一种在安装到容器上之前容器所用的复合封盖，包括一个大致开口的管状塑料带圈和一个固定住的嵌入式圆片，该带圈内部加工有一道或多道螺纹或卡合结构，它们能与容器上的对应互补结构配合从而将封盖安装到容器上，该圆片至少基本上为塑料材料并置于带圈内且固定住，以便覆盖在容器口的边缘上并将其密封，其特征在于：

a)圆片的自由边沿处于与形成带圈一端开口的内伸凸缘结构相邻的

面向内的环状凹槽中；

b)圆片的径向尺寸大于凹槽，由于圆片自由边沿接合在凹槽的外周

面上，因而使圆片处于拱起状态，该圆片向封盖外侧凸起、伸向

带圈的开口；以及

c)带圈包括一个支座装置，当封盖安装到容器上时，利用该支座装

置可使圆片的包括自由边沿的边界区域环绕着容器边缘向下变

形。

2．权利要求1所述的封盖，其特征在于圆片通过其拱起伸入凸缘结构的开口中。

3．权利要求1或2所述的封盖，其特征在于封盖圆片本来为平面，但由于与凹槽的外周面相接合而保持拱起状态。

4．上述任一权利要求所述的封盖，其特征在于嵌入式圆片为多层结构，它处于封盖中的最内层由较软的塑料材料制成。

5．上述任一权利要求所述的封盖，其特征在于凹槽形成于凸缘结构和一个内伸的止动凸缘之间，该止动凸缘环绕带圈一周，与带圈的螺纹或卡合结构相邻。

6．上述任一权利要求所述的封盖，其特征在于支座装置向封盖内部凸起。

7．权利要求1至5中任一项所述的封盖，其特征在于，支座装置为截头圆锥形。

8．一种在制造上述任一权利要求所述的复合封盖的过程中装配带圈和圆片的方法，其特征在于通过推压装置与圆片中央区域的接合使圆片越过螺旋和卡合结构被压入了凹槽内的位置，从而使圆片处于所述的拱起状态，并且随后通过与凹槽外周面的接合保持拱起状态。

9．一种当安装到所述容器上时的如上述任一权利要求所述的复合封盖，其特征在于利用嵌入式圆片的边界区域与支座装置的接合，使该边界区域发生变形至向下延伸的总体为截头圆锥形的位置。

10．权利要求9所述的组合，其特征在于圆片的边界区域向下倾斜，倾斜角度在30°至60°范围之间。

11．权利要求10的组合，其特征在于圆片的边界区域向下倾斜大约45°角。

12．权利要求9至11中任一项所述的组合，其特征在于圆片的自由边沿由于支座装置所引起的变形而与凹槽底面脱离。

13．权利要求9至11中任一项所述的组合，其特征在于圆片的自由边沿保持接合在凹槽底面上。

14．权利要求13所述的组合，其特征在于封盖为螺纹封盖。

15．一种封装带有形成口部的边缘的容器，其特征在于它包括：提供一种如权利要求1至7中任一权利要求所述的复合封盖，利用它们所述结构的相互啮合而将封盖安装到容器上，然后嵌入式圆片的边界区域就会伸出容器边缘并在带圈的作用下绕容器边缘向下变形成基本为截头圆锥形的形状。

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