CN1799946A - 具有优异的密封和排气性能的塑料帽 - Google Patents
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Abstract
包含顶板和从顶板周缘向下悬垂的侧缘的塑料帽，所述顶板的内表面形成一内环，此内环与容器口壁的内表面密切接触后形成密封，并且所述侧缘的内表面形成与形成在容器口壁的外表面上的螺纹配合的螺纹，其中在所述内环的内表面形成至少一个细长的凹入部，并从其端部向上延伸。该帽兼具优异的密封性能和优异的排气性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺纹配合型的塑料帽。尤其是，本发明涉及螺纹配合型的塑料帽，其中内环形成在帽顶板的内表面上，用于在与容器口壁的内表面密切接触后形成密封以依靠内环实现有利的密封同时在瓶中的压力升高时提供排气。
背景技术
依靠螺纹配合装配到容器口壁上的螺纹型的塑料帽已经得到广泛的应用，例如用于盛饮料的容器。通常，在帽顶板的内表面形成内环，在帽闭合时容器口壁的上端部进入帽的侧缘和内环之间，由此内环与容器口壁的内表面密切接触以形成密封。
由于内环的留在使上述结构的帽具有高度密封的特性，但在一定程度上具有关于排气的问题。也就是，当帽用作盛果汁的瓶子时，由于经历二次发酵并产生碳酸气体(在没有用完而保留的盛有果汁的瓶子重新用帽密封以延长保存一段时间时，这经常发生)的果汁造成的瓶子中的压力升高，可能发生帽从瓶口弹出的问题。
免除上述问题并提供有改善的排气性能的帽已经被提出，例如在JP2004-224371-A中，其具有从内环的内表面延伸到帽顶板的内表面形成的配合部(加强肋)。
发明内容
在上述专利JP2004-224371-A中提出的帽是这样的，当由于容器中压力提高造成帽的顶板呈穹顶时，内环的端部被配合部拉动而向内变形，在内环的外表面与容器口壁的内表面之间的密切粘结失去，则气体容易被排出。
然而，这种帽有一个问题，即内环的厚度必须减小以便于当帽的顶板呈穹顶时通过接合部的拉动内环容易变形。也就是，形成的较厚的内环具有较高的刚度，被接合部拉动时不容易变形，使其难于排出气体。另一方面，形成的较薄的内环具有增高的挠性和带来内环密封性的下降。
如上所述，传统的帽不能够同时实现密封和排气功能。
因此本发明的一个目的是，提供兼具优异的密封和排气性的塑料帽。
根据本发明，提供有包含顶板和从顶板周缘向下悬垂的侧缘的塑料帽，所述顶板的内表面具有内环，此内环与容器口壁的内表面密切接触后形成密封，并且所述侧缘的内表面具有与容器口壁的外表面螺纹配合的螺纹，其中至少一个细长的凹入部形成在所述内环的内表面以从其端部向上延伸。
在本发明中，希望：
(1)内环具有这样的形状，其从整体上倾向于随其下降向外膨胀和形成一具有减薄厚度的端部，并且密封点P形成在内环的外表面，密封点P是在此处随其下降向外倾斜的表面转变为随其下降向内倾斜的弯折部；
(2)凹入部从内环的内表面的端部向上延伸直到高于密封点P的高度；
(3)在一个位置上形成凹入部；
(4)外环形成在顶板的内表面上，位于内环的外面，外环这样形成使其内表面与容器口壁的外表面密切接触；
(5)密切接触点Q形成在外环的内表面，密切接触点Q是在此处随其下降向内倾斜的表面转变为随其下降向外倾斜的弯折部，并且至少在密切接触点Q外环与容器口壁的外表面密切接触；
(6)外环具有形成在包含密切接触点Q的位置中的至少一个凹槽；
(7)凹入部的上端位于密封点P的上面0.1～1.8mm；
(8)辅助突起形成在内环和外环之间位置的顶板的内表面上，与从容器口壁的顶面到它的外表面走向的拐角部密切接触后形成辅助密封；
(9)小突起形成在内环和辅助突起之间位置的顶板的内表面上；和
(10)内环在形成凹入部的位置沿水平方向具有的最大厚度t在0.5～1.5mm的范围内，并且凹入部具有的宽度w为0.5～6mm。
根据本发明，由于细长的凹入部形成在内环的内表面中，成穹顶后内环容易变形。也就是，当容器中的压力增加引起帽的顶板成穹顶(向外膨胀)时，内环变形以便于其端部向内倾斜。这里，如上所述形成的凹入部，变形引起的如皱褶的扭曲被凹入部吸收。因此，促进了内环的变形，内环的外表面与容器口壁的内表面之间的密切接触降低了，则气体容易地被排出。此外，在本发明中，不需要减小内环的厚度，即即使内环具有维持如传统帽的高度密封的足够大的厚度，在形成穹顶后内环也可以产生变形。这样，本发明实现了优异的密封和优异的排气。
附图说明
图1是本发明的帽的侧视剖面图；
图2是将图1所示的帽安装在容器口的状态下的半剖面的侧视图；
图3是图1所示的帽的仰视图；
图4是以放大比例显示图1所示的帽主体部分的视图；
图5是显示了由于容器内压力的增加图1所示的帽顶板成穹状凸起状态的视图；
图6是以放大比例显示处于图5状态的帽主体部分的视图；
图7是以放大比例显示根据本发明的又一个实施例的帽主体部分的视图；
图8是图7所示帽的仰视图；和
图9是以放大比例显示根据本发明的又一个实施例的帽的视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明。
参照图1-4，帽大致包括顶板1和从顶板1的周缘向下悬垂的侧缘2，和在侧缘2的下部通过桥3提供有可能断裂的损坏迹象板(TE板)5。
内环7形成在顶板1的内表面上以向下延伸并与侧缘2保持一定距离。希望在内环7的外侧提供外环9，外环9具有低于内环7的高度。
螺纹10形成在侧缘2的内表面上以与形成在容器口的壁50的外表面上的螺纹51接合。也就是，侧缘2沿闭合方向转动(包围并紧固)，螺纹10达到与容器的口壁50的外表面上的螺纹51螺纹配合以将帽装在口壁50上。
在帽安装在口壁50上的状态时，内环7的外表面与口壁50的内周面密切接触从而保持良好的密封。为此原因，如图1和4所示，内环7具有这样的形状，随着它向下延伸整体上它倾向于向外膨胀和形成一具有减薄厚度的底部。因此，当帽安装在容器口壁50上时，口壁50的上部适应于内环7和侧缘2之间的空间，内环7容易向内弯曲，和内环7的外表面于口壁50的内周面密切接触以保持良好的密封。也就是，密封点P形成在内环7的外表面上，并且内环7的外表面在密封点P的部分可靠地与口壁50的内周面密切地接触。从图1可以理解，密封点P是一弯折部，在此处随内环向下延伸而向外倾斜的表面转变为随其向下延伸而向内倾斜。
为防止滑动，侧缘2的外表面被刻上滚花，如标号11所示，这样帽能够沿闭合方向和沿打开方向(参见图2)平滑地转动。
已知为每se的盖片13提供在TE板5的内表面以与容器的口壁50的凸缘部52接触。也就是，当包围并紧固在口壁50上的帽打开时，盖片13与凸缘部52接触，并且TE板5被限制上升。另一方面侧缘2向打开方向旋转并且上升。因此，在密封部(内环7开始与口壁50密切接触的部分，或后面将被描述的密封点P)起作用之前，连接侧缘2底部和TE板5的桥3断裂，和TE板5从帽上去掉。从帽上去掉的TE板5表明了这样的事实，即帽曾经被打开过或密封部发生了断裂。
参照图1，狭缝15形成在侧缘2的上部并维持一适当的距离，使位于帽和容器口壁50之间的间距被浸湿。
参照图1和2，进一步，用于检测的凹入标记17提供在顶板1的周缘用于指示帽的闭合状态，以及提供与标记17对应且从顶板1的内表面持续到侧缘2的内表面上部的肋19。也就是，在生产过程中帽包围且紧固在口壁50上的状态可以依靠标记17的位置被确认。进一步，形成的肋19允许树脂在形成帽时平稳地流动，使其可能避免形成缺陷。
参照图4，外环9形成在内环7的外面以便于它的内表面与口壁50的外表面密切接触。也就是，密切接触点Q形成在外环9的内表面，密切接触点Q是随其向下表面向内倾斜转变为随其向下表面向外倾斜的转折点，并且外环9的内表面在密切接触点Q与口壁50的外表面密切接触。外环9抑制帽打开的作用，和增强损坏迹象(TE)。例如，当帽(侧缘2)沿打开方向转动以被打开时，内环7可以与口壁50的内周面同心转动且由于外环9而没有起作用，和可以加宽转角直到打破密封同时依靠内环7稳定地保持密封和在桥3断裂前有效地避免密封的打破。
进一步，外环9提供有多个凹槽23，其用于在与至少容器口壁50的外表面密切接触的外环的内周面处的通风。此功能后面会进行描述。
在上面的帽中，希望在外环9和内环7之间的部分并且尤其在靠近外环9根部的部分有一辅助的突起21形成在顶板1的内表面上。如图2和4所示，辅助突起21与形成口壁50的顶面到其外表面的拐角部密切接触，并且加强由内环7完成的密封。也就是，即使在制造容器的时候由于收缩在口壁50上形成细微的凹凸不平，除了提供有内环7外，提供的辅助突起21有效地避免了密封中的液滴。
进一步希望在内环7和外环9之间部分的顶板1的内表面上形成小突起25。小突起25具有阻止加盖时过紧和提高抗冲击的功能。例如，当帽下降时沿其轴向施加的冲击被与口壁50的顶面接触的小突起25所缓和，阻止由内环7与口壁50的内表面密切接触和辅助突起21与口壁50的拐角部的密切接触所维持的密封的破坏。在图4所示的实施例中，当帽被安装在口壁50上时小突起25与口壁50的顶面接触。但是，小突起25可以从口壁50的顶面分开。也就是，即使施加外力后小突起25开始与口壁50的顶面接触，也能够缓和此冲击和阻止密封的破坏。小突起25可以环绕一周地形成也可以间断地形成。特别地，通过环绕一周地形成小突起25和通过与口壁50的顶面密切接触而终止可以提高密封。
在本发明中，重要的是细长的凹入部分30形成在内环7的内表面以从其端部向上延伸。也就是，参照图4连同显示由于容器内压力的升高形成穹顶状态的图5和6，当帽的顶板1向外膨胀时，内环7容易变形(即如此倾斜)以致于其端部指向内部。在其中形成有凹入部30的部分倾向于易变形，并且促进了内环7从上部开始的变形。由于内环7的变形，内环7的外表面(尤其是密封点P)从口壁50的内表面分离，并且同时间隙形成在口壁50和突起25或在外环9根部形成的辅助突起21之间。此外，凹槽23已经形成在外环9中。因此，根据本发明，当很大程度上由于容器内的压力增加超过预定值而形成穹顶时气体可以顺畅地通行，有效地阻止容器内压力极大增加引起的帽的弹出或容器的破裂。凹槽23形成有多个(如三个)。在其中，至少一个凹槽23希望定位在凹入部30附近。进一步，凹槽23沿圆周方向有大约3mm的宽度和大约0.1mm的深度(在密切接触点Q)。
进一步，本发明的最大优点是作为在内环7的内表面中形成凹入部30的结果，当穹顶发生时内环7可以容易地变形，尽管内环7具有维持良好密封的足够大的厚度。也就是，内环7实现优异的密封连同优异的排气。
参照图4，希望形成在内环7的内表面中的凹入部30向上延伸到高于形成在内环7的外表面上的密封点P。也就是，如果凹入部30的上部的高度H低于密封点P，密封点P不足以从口壁50的内表面分离，由此可带来排气性的降低。
在上面的实施例中，进一步，凹入部30从内环7的端部沿内环7延伸。但是，如以放大的比例显示了主要部分的图7所示，凹入部30可以形成在，如从端部到内环7根部的整个路途中。在这种情况下，当产生穹顶时内环7可以最大程度地变形，并且实现最大程度的排气。
然而，由于凹入部30从内环7的端部向上延伸，内环7趋向于高度变形带来损坏迹象的降低。也就是，当内环7容易变形时，随着转动帽并从口壁50上去掉帽时的小角度旋转密封遭受破坏；即，在上述桥3断裂前密封被破坏。这样，发生在桥3破坏前的密封的破坏意味着即使当TE板没有分离时密封就破坏了，或换句话说，意味着损坏迹象的减轻。因此，在本发明中，希望如此确定凹入部30的上端位置以便于具有优异的排气而没有破坏损坏迹象。例如如图4所示，于是希望凹入部30的上端位置H高于密封点P，并且尤其是凹入部30的上端位置超过内环7的密封点P0.1～0.8mm。当凹入部30的上端位置H低于上述范围时，排气趋向于降低。另一方面，当凹入部30的上端位置H高于上述范围时，损坏迹象趋向于变坏。
凹入部30可以形成为一个或多个。在图7所示的帽中，例如在图8的仰视图中所示，凹入部30形成为多个(六个)。然而，增加凹入部30的数目可以带来内环7不必要的变形导致密封或损坏迹象的下降。如图3所示，因此，最希望形成一个凹入部30。这是因为，如果凹入部30具有某种程度的宽度，即使凹入部30形成为仅一个也可以将排气性保持在充分的程度。也就是，如果随着容器内气压的突然增加即使在一个位置密封点P处的密封破坏，气体从那个位置以聚积方式排放。当凹入部30形成为如图8所示的多个时，多个凹入部可以对称地形成保持预定的距离或可以形成使其沿它的圆周方向集中在内环7内表面的一部分区域中。具有以聚集方式特别形成的多个凹入部30，当内部压力升高时，内环7以扭曲方式变形，导致密切接触容易地被破示并且提高排气性。
为了维持根据本发明的内环带来的排气和密封之间的良好的平衡，尤其希望在凹入部30形成处沿水平方向内环7的最大厚度t(参见图4)位于0.5mm～1.5mm的范围内，和凹入部30的宽度w(参见图3)在0.5到6mm的范围内。当厚度t过大或宽度w过小时，尽管产生了穹顶内环7也不会变形并且由此排气受到损害。当厚度t过小或宽度w过大时，内环7趋向于容易变形引起密封或损坏迹象的降低。进一步，尽管它可以根据厚度t、凹入部30的数目或其宽度w变化，凹入部30的深度通常在0.05到0.3mm的范围内变化。
根据上述所述的本发明，可以以多种方式改变设计。例如如图9所示，可以不形成与容器口壁50的拐角部密切接触的辅助突起21，而可以代替地形成与口壁50的顶面密切接触的辅助突起35。在图1到图8的实施例中，通过仅仅切割外环9的内表面形成用于排气的凹槽23。但是，如图9所示，也允许通过切除外环9的全部下部但不包括密切接触点Q形成用于排气的凹槽23。而且，在这种情况下，通过帽打开时它的作用有效地避免密封的破坏，在桥3破坏前没有破坏密封，和损坏迹象被有利地维持。进一步，通过在内环7的内表面中形成凹入部30，当产生穹顶时提高排气性。
进一步，可以以下面的方式制造本发明的帽，使用各种塑性材料如低密度、中密度或高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、热塑性聚酯、聚酰胺、苯乙烯树脂或ABS树脂，和借助于整体模塑法如注射模塑法或压缩模塑法。
实例
现在将通过下面的实例描述本发明的效果。然而，这里，本发明决不是仅限定于这些实例。
帽A(本发明)：
通过压缩模塑法形成具有图1所示形状和可以围绕公称直径为28mm的容器口并紧固其的帽。
形成一个凹入部30(3mm的宽度w)。凹入部30的上端位置H和密封点P之间的距离是0.4mm。其中形成凹入部30的内环7的根部具有1.1mm的厚度，和凹入部30具有0.1mm的深度。
帽B(本发明)：
以与帽A相同的方式形成帽B，但在内环7的内表面中形成六个凹入部30，各凹入部30具有1mm的宽度w，0.15mm的厚度并且从内环7的端部直到其根部的整个长度延伸。
帽C(比较例)：
以与帽A相同的方式形成帽C，但没有在内环7的内表面中形成凹入部30。
实验1(落锤冲击试验)：
500毫升的PET瓶子充以1％浓度的正联甲苯胺水溶液，加热到87℃，用帽A-C旋紧，冲洗冷却，并在常温保存24小时以制备试验样品，帽A-C在其上被旋紧，各制备10个样品。
将次氯酸滴到上述制备的10个试验样品的每一个的帽上。处于倒置状态的试验样品沿垂直方向被滴到其上表面在100cm的高度处倾斜10°的钢圆柱形元件上。然后，试验样品被浸到以5°的自来水稀释的次氯酸中达24小时。
可以看到装有10个试验样品中每一个样品、用本发明的帽A和B与比较例的帽C旋紧的瓶子中的1％浓度的正联甲苯胺水溶液的颜色没有变化。也就是，密封没有被冲击破坏和外部空气没有吸入到瓶子中；即，保持了有利的密封。
实验2(排气试验)：
500毫升的PET瓶子充以自来水，加热到87℃，用帽A-C旋紧，冲洗冷却，并在常温下保持24小时以制备试验样品，在其上帽A-C被旋紧，各具有10个样品。
上述制备的10个试验样品中的每一个被放在装水容器中，和具有氮气注射孔的针刺入帽的顶板中。以0.034MPa/sec的速度通过注射孔注入氮气以测量瓶和帽之间的密封破坏和氮气泄漏时瓶中的压力。然而，在这里，测量的状态是，试验样品保持在箱子中以便于瓶子不会在气压作用下破碎。
在用本发明的帽A旋紧的10个试验样品中，氮气在0.78MPa的平均压力下泄漏和可能排出气体。在用本发明的帽B旋紧的10个试验样品中，氮气在0.56MPa的平均压力下泄漏和可能排出气体。另一方面，在用比较例的帽C旋紧的10个试验样品中，尽管瓶子中的压力升高到1.2MPa氮气没有泄漏(即不会排出气体)。
实验3(损坏迹象试验)：
500毫升的PET瓶子充以自来水，加热到87℃，用帽A-C旋紧，冲洗冷却，并在常温下保持24小时以制备试验样品，在其上帽A-C被旋紧，各具有10个样品。
采用下面描述的方法测量上述试验样品的泄漏角和桥角。
测量泄漏角和桥角前，使用黑色标记油墨(即以不褪色墨水标记)在帽和瓶子上画直线。
接下来，以预定的低速沿打开方向转动帽以在水的平面开始在瓶中移动时测量帽的转动角(泄漏角)和在桥连接TE板开始从瓶子上画的直线和帽上画的直线之间的偏移断裂时测量帽的转动角(桥角)。
泄漏角代表打开帽时密封破坏时的转动角，和以裸眼判断瓶子中水平面移动的开始。进一步，在计算桥角时，依靠桥断裂时产生的声音判断桥的断裂。
从上面测量到的泄漏角和桥角，对于所有例子，根据下面的关系得到BL角：
BL角＝泄漏角-桥角
在所有的样品中，得到具有负号的BL角的样品数目。负号的BL角意味着桥断裂前密封破坏。具有负号的BL角的样品数越大，损坏迹象越低。另一方面，具有负号的BL角的样品数目越小，损坏迹象越好。
用帽A和C旋紧的10个试验样品中没有显示负号的BL角。但是，在以帽B旋紧的10个样品中，其中两个显示了负号的BL角。
上述试验1-3的结果如下面的表1所示。
表1
| 凹入部的上端 | 凹入部 | TE(负BL值的比率) | 平均排气值(MPa) | 落锤冲击 | |||
| 宽度w(mm) | 深度(mm) | 凹入部数目 | |||||
| A | 超过密封点P0.4mm | 3 | 0.10 | 1 | 0/10 | 0.78 | 0/10 |
| B | 直到内环根部 | 1 | 0.15 | 6 | 2/10 | 0.56 | 0/10 |
| C | 没有 | - | - | - | 0/10 | 1.20 | 0/10 |
Claims (11)
1、一种塑料帽，它包括顶板和从顶板周缘向下悬垂的侧缘，所述顶板的内表面有一个内环，此内环与容器口壁的内表面密切接触后形成密封，在所述侧缘的内表面具有与容器口壁的外表面螺纹配合的螺纹，其特征在于至少一个细长的凹入部形成在所述内环的内表面以从其端部向上延伸。
2、根据权利要求1所述的塑料帽，其特征在于内环具有这样的形状，其从整体上倾向于随其下降向外膨胀和形成一具有减薄厚度的端部，和密封点P形成在所述内环的外表面，此密封点P是在此处随其下降向外倾斜的表面转变为随其下降向内倾斜表面的弯折部。
3、根据权利要求2所述的塑料帽，其特征在于所述细长的凹入部从所述内环的内表面的端部向上延伸直到高于至少所述密封点P的高度。
4、根据权利要求1所述的塑料帽，其特征在于在一个位置上形成所述的细长的凹入部。
5、根据权利要求2所述的塑料帽，其特征在于外环形成在位于内环外面的顶板的内表面上，所述的外环这样形成使其内表面与容器口壁的外表面密切接触。
6、根据权利要求5所述的塑料帽，其特征在于密切接触点Q形成在所述外环的内表面，密切接触点Q是在此处随其下降向内倾斜的表面转变为随其下降向外倾斜的表面的弯折部，并且在密切接触点Q所述外环与容器口壁的外表面密切接触。
7、根据权利要求6所述的塑料帽，其特征在于所述外环具有形成在包含密切接触点Q的位置中的至少一个凹槽。
8、根据权利要求3所述的塑料帽，其特征在于所述细长凹入部的上端位于所述密封点P的上面0.1～1.8mm。
9、根据权利要求5所述的塑料帽，其特征在于辅助突起形成在位于所述内环和所述外环之间位置的所述顶板的内环上，与从容器口壁的顶面到它的外表面走向的拐角部密切接触后形成辅助密封。
10、根据权利要求5所述的塑料帽，其特征在于小突起形成在位于所述内环和所述辅助突起之间位置的所述顶板的内表面上。
11、根据权利要求1所述的塑料帽，其特征在于内环在所述细长凹入部形成的位置沿水平方向具有的最大厚度t在0.5～1.5mm的范围内，和所述细长凹入部具有的宽度w为0.5～6mm。
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