KR20040097314A - Plastic barrier closure and method of fabrication - Google Patents
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Abstract
본 발명은 병 등에 사용하기 위한 것으로 (1) 상부벽, 측벽, 고정 수단 및 시일을 갖고 시일이 상부벽으로부터 연장되는 적어도 하나의 동심형 실링 부재를 갖는 몸체와, (2) 상부벽에 합체된 차단층을 갖는 플라스틱 차단 마개에 관한 것이다. 차단층은 (1) 예비 성형된 뚜껑 몸체에 차단 중합체의 용융 물질을 배치하고 이를 기계적 수단에 의해 그 위치에서 성형하거나 (2) 차단 중합체로부터 차단층을 형성하고 이를 예비 성형된 뚜껑 몸체에 삽입함으로써 상부벽 내로 합체될 수 있다.The present invention is intended for use in bottles and the like, comprising: (1) a body having at least one concentric sealing member having a top wall, sidewalls, securing means and seals, the seal extending from the top wall, and (2) A plastic blocking plug having a blocking layer. The barrier layer can be formed by (1) placing molten material of the barrier polymer in the preformed lid body and molding it in place by mechanical means, or (2) forming a barrier layer from the barrier polymer and inserting it into the preformed lid body. May be incorporated into the top wall.
Description
유리병 또는 플라스틱 병을 포함하는 용기를 포장하기 위한 플라스틱 마개는 오랫동안 상업상 이용되어 왔다. 가장 공통적인 예에 해당하는 플라스틱 뚜껑은 탄산 음료를 포함하는 다양한 음료수를 포장하기 위해 사용되는 PET 병의 목부 상에 플라스틱 뚜껑이 나사 체결될 수 있도록 내부에 나사가 형성되어 있다. 탄산 음료용으로 가장 공통적인 뚜껑은 일반적으로 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 화합물로 제조된 라이너재(liner material)를 구비한 폴리프로필렌으로 성형된 외피를 포함한다. 외피는 사출 성형이나 압축 성형으로 제조된다. 라이너는 두 가지 방법, 즉 1) 예비 성형된 재료의 원판이 외피 내로 기계적으로 배치되는 "픽 앤 플레이스(pick and place)" 방법과 2) 소량의 용융된 재료가 외피에 배치되어 플런저에 의해 그 위치에서서 성형되는 "인-셸 성형(in-shell molding)" 중 어느 하나를 이용하여 설치된다. 뚜껑 라이너는 뚜껑에서 이산화탄소 기체의 누출에 대한 기계적 가스켓 또는 시일로서 기능한다. 이들 뚜껑은 "투-피스(two piece, 이편형)" 뚜껑으로서 지칭된다.Plastic stoppers for packaging containers containing glass or plastic bottles have long been used commercially. The plastic lid, the most common example, is screwed inside so that the plastic lid can be screwed onto the neck of a PET bottle used to package various beverages containing carbonated beverages. Lids most common for carbonated beverages generally include an outer shell molded from polypropylene with a liner material made of ethylene vinyl acetate polymer compound. The outer shell is manufactured by injection molding or compression molding. The liner is provided in two ways: 1) a "pick and place" method in which a disc of preformed material is mechanically placed into the skin and 2) a small amount of molten material is placed on the skin and is removed by the plunger. It is installed using any of the "in-shell moldings" that are molded in position. The lid liner functions as a mechanical gasket or seal against leakage of carbon dioxide gas from the lid. These lids are referred to as "two piece" lids.
보다 최근에는 다른 종류의 뚜껑 설계가 시장에 소개되었다. "원-피스(one-piece, 일편형)" 또는 "라이너리스(linerless)" 뚜껑으로 지칭되는 것으로서, 이들은 단일 중합체, 가장 공통적으로는 HDPE로 제조된 사출 성형되거나 압축 성형된 뚜껑이다. 이런 마개의 예는 본 명세서에서 인용으로서 합체된 특허인, 미국 특허 제3,948,405호, 제4,526,284호, 제4,739,893호 및 제5,743,420호에 설명되어 있다. 이들 뚜껑은 기하학적 설계와 재료의 적절한 조합을 거쳐서, 예컨대 탄산 음료로부터의 CO2누출에 대한 적절한 기계적 시일을 제공할 수 있다.More recently, other types of lid designs have been introduced to the market. Referred to as "one-piece" or "linerless" lids, these are injection molded or compression molded lids made of homopolymer, most commonly HDPE. Examples of such closures are described in US Pat. Nos. 3,948,405, 4,526,284, 4,739,893 and 5,743,420, which are incorporated herein by reference. These lids can provide a suitable mechanical seal for CO 2 leakage from, for example, carbonated beverages, via a suitable combination of geometric design and materials.
비록 상술한 뚜껑 설계는 가스 누출에 대해 양호한 기계적 시일을 제공할 수 있지만, 이들 설계는 통상적으로 사용되는 폴리올레핀 중합체가 비교적 불량한 가스 차단성을 갖기 때문에 뚜껑의 벽을 통한 가스 침투를 방지함에 있어 비효과적이다. 여러 포장 용도에 있어서, 가스 침투에 대한 보다 양호한 차단부가 요구된다.Although the lid designs described above can provide a good mechanical seal against gas leaks, these designs are ineffective in preventing gas penetration through the walls of the lid because the commonly used polyolefin polymers have relatively poor gas barrier properties. to be. For many packaging applications, better barriers to gas penetration are required.
개선된 차단부를 갖는 플라스틱 마개에 대한 많은 접근법이 종래 분야에서 설명되어 있다. 한 가지 접근법은 투피스 캡에 사용되는 라이너를 차단재로 형성된 라이너로 대체하는 것이다. 유럽 특허 제62340호는 적어도 하나의 층이 가스 침투에 대한 차단부를 제공하고 적어도 하나의 다른 층이 기계적 시일층으로서 기능하는 다층 구조의 사용을 개시한다. 일본 특허 제07137754호는 라이너의 위에마개 몸체가 성형된 상태로 차단층 및 시일층을 구비한 다층 라이너를 포함하는 마개를 설명한다. 유럽 특허 제926078호는 사실상 모재 및 차단재가 교호하는 층들로 구성된 실링 라이너를 설명한다. 유럽 특허 제62340호 및 제926078호 모두에서, 라이너는 모두 가스 누출에 대한 기계적 시일 및 가스 침투에 대한 차단층 모두로서 기능한다. 유럽 특허 제233414호에 설명된 차단 마개에 대한 다른 접근법은 고체를 형성하도록 경화되고 뚜껑에 영구 부착되는 "증기 불투과성 재료"로 된 피복물로 종래의 플라스틱 뚜껑(가상적으로 원-피스 또는 투-피스)을 피복하는 것이다.Many approaches to plastic closures with improved barriers have been described in the prior art. One approach is to replace the liner used in the two-piece cap with a liner formed of barrier material. European Patent No. 6640 discloses the use of a multilayer structure in which at least one layer provides a barrier to gas penetration and at least one other layer functions as a mechanical seal layer. Japanese Patent No. 07137754 describes a stopper including a multilayer liner having a barrier layer and a seal layer with a stopper body molded on the liner. EP 926078 describes a sealing liner consisting of alternating layers of substrate and barrier material. In both European Patent No. 6340 and 926078, the liner functions both as a mechanical seal against gas leakage and as a barrier against gas penetration. Another approach to blocking plugs described in European Patent No. 233414 is a conventional plastic lid (virtually one-piece or two-piece) with a coating of "vapor impermeable material" that is cured to form a solid and is permanently attached to the lid. ) Is to cover.
차단 뚜껑을 위한 다른 개념은 바람직하게는 HDPE보다 양호한 차단성을 나타내는 재료로 라이너리스 설계의 뚜껑을 제조하는 것이다. 그러나, 대부분의 차단부 중합체는 딱딱하고 경질이 되는 경향이 있어서, 가스 누출에 대한 양호한 기계적 시일의 달성을 어렵게 만든다.Another concept for barrier lids is to manufacture the lid of a linerless design, preferably with a material that exhibits better barrier properties than HDPE. However, most barrier polymers tend to be hard and hard, making it difficult to achieve good mechanical seal against gas leakage.
본 발명은 유리병 또는 PET 병과 같은 용기를 위한 플라스틱 마개(또는 뚜껑)에 관한 것이다. 마개는 이산화탄소 또는 산소와 같은 기체의 전달을 막는 차단부를 제공하고 포장된 제품으로부터 향 성분을 "삭감(scalp)하는" 성향을 감소시키도 한다. 이런 마개를 제조하는 방법도 설명하기로 한다.The present invention relates to plastic stoppers (or lids) for containers such as glass bottles or PET bottles. The stopper may also provide a barrier that prevents the delivery of gases such as carbon dioxide or oxygen and may reduce the propensity to "scalp" the fragrance component from the packaged product. It will also be described how to make such a stopper.
도1은 용기의 목부에 적용된 본 발명에 따른 마개의 수직 단면도이다.1 is a vertical sectional view of a closure according to the invention applied to the neck of a container.
도2는 내부 동심형 링이 기계적 시일을 제공하는 용기 상에 설치된 본 발명에 따른 마개의 수직 단면도이다.Figure 2 is a vertical sectional view of the closure according to the invention with the inner concentric ring installed on a container providing a mechanical seal.
도3은 외부 동심형 링이 기계적 시일을 제공하고 차단층이 돌출형 정지부로서 기능하는 용기 상에 설치된 본 발명에 따른 마개의 수직 단면도이다.Figure 3 is a vertical sectional view of the stopper according to the invention installed on a container in which the outer concentric ring provides a mechanical seal and the blocking layer functions as a protruding stop.
도4는 외부 동심형 링이 기계적 시일을 제공하고 차단층이 돌출형 정지부로서 기능하는 도3과 다른 구성을 갖는 용기 상에 설치된 본 발명에 따른 마개의 수직 단면도이다.FIG. 4 is a vertical sectional view of the closure according to the invention installed on a container having a configuration different from FIG. 3 in which the outer concentric ring provides a mechanical seal and the blocking layer functions as a protruding stop. FIG.
본 발명은 용기, 특히 병 등과 같이 외부에 나사가 형성된 목부를 갖고 목부를 통해서 채워지거나 비워질 수 있는 용기를 위한 플라스틱 마개(또는 뚜껑)를 제공한다. 용기의 목부 또는 용기의 개구는 일단부가 용기에 연결되고 대향하는 타단부(상부 모서리 또는 림)가 개방된 관상 부재이다. 림은 내부 모서리 및 외부 모서리를 갖는다. 관상 부재는 내측면 및 외측면을 갖는다. 바람직하게는, 외측면 상에는 부재의 바닥부 및 상부 모서리 사이의 일 위치와 상부 모서리 사이에서 연장되는 나사가 있다. 바람직하게는, 마개는 마개의 내측면 상의 나사가 병 개구부의 외측면 상의 나사와 체결됨에 따라 병에 고정된다(또는 병에 나사 체결된다). 병에 마개를 고정하기 위한 다른 수단이 이용될 수 있다.The present invention provides a plastic stopper (or lid) for a container, in particular a container having a threaded neck on the outside such as a bottle or the like that can be filled or emptied through the neck. The neck of the container or the opening of the container is a tubular member whose one end is connected to the container and the opposite other end (top corner or rim) is opened. The rim has an inner edge and an outer edge. The tubular member has an inner side and an outer side. Preferably, on the outer side there is a screw extending between the top edge and one position between the bottom and top edges of the member. Preferably, the closure is secured to the bottle (or screwed to the bottle) as the screw on the inner side of the stopper engages with the screw on the outer side of the bottle opening. Other means for securing the cap to the bottle may be used.
마개는 가스의 전달에 대한 양호한 차단성을 나타내고 포장된 제품으로부터의 향 성분을 흡수하는 성향을 감소시킨다. 마개는 몸체 및 차단층을 포함한다.The stopper exhibits good barrier to gas delivery and reduces the tendency to absorb fragrance components from the packaged product. The stopper includes a body and a barrier layer.
몸체는,The body,
a. 목부 상에 체결될 때 용기 목부의 림과 접촉하거나 거의 접촉하도록 배치된 내측면을 갖는 원판형 상부 벽과,a. A disc shaped top wall having an inner surface arranged to contact or nearly contact the rim of the container neck when fastened on the neck,
b. 상부 벽에 부착되어 이로부터 연장되는 원통형 측벽과,b. A cylindrical sidewall attached to and extending from the top wall,
c. 목부와 몸체를 고정하기 위한 것으로 바람직하게는 목부의 외측면 상의 대응하는 나사와 체결되는 원통형 측벽의 내부 나사를 포함하는 수단과,c. Means for securing the neck and the body, preferably comprising internal screws of cylindrical sidewalls which engage with corresponding screws on the outer surface of the neck;
d. 마개가 용기 상에 설치될 때 가스 누출에 대한 양호한 기계적 시일을 제공하도록 배치된 시일을 포함한다.d. A seal disposed to provide a good mechanical seal against gas leakage when the stopper is installed on the container.
시일은 상부 벽의 내측면에 부착되어 이로부터 연장되고 원통형 측면과 동심을 이루고 몸체가 목부와 체결될 때 용기의 목부(림의 상부, 림의 내부 또는 외부 모서리, 또는 목부의 측벽)과 연속적으로 접촉하도록 배치된 적어도 하나의 실링 부재를 포함한다.The seal is attached to the inner side of the upper wall and extends therefrom and is concentric with the cylindrical side and continuously with the neck of the container (top of the rim, inner or outer edge of the rim, or sidewall of the neck) when the body engages with the neck. At least one sealing member disposed to contact.
대안으로서, 시일은,As an alternative, the seal
ⅰ. 상부 벽의 내측면에 부착되어 이로부터 연장되고 몸체가 목부와 체결될 때 용기 목부의 림의 상부 외측 모서리와 연속 접촉하도록 원통형 측벽의 내측면과 병 개구의 외측 모서리 사이에 배치된 외부 실링 부재와,Iii. An outer sealing member disposed between the inner side of the cylindrical sidewall and the outer edge of the bottle opening such that it is attached to and extends from the inner side of the upper wall and in continuous contact with the upper outer edge of the rim of the container neck when the body engages the neck; ,
ⅱ. 외부 실링 부재와 동심을 이루고 몸체가 목부와 체결될 때 림의 내부 모서리와 연속 접촉하도록 몸체의 상부 벽의 내측면으로부터 연장되는 내부 실링 부재를 포함할 수 있다.Ii. It may comprise an inner sealing member concentric with the outer sealing member and extending from the inner side of the upper wall of the body to be in continuous contact with the inner edge of the rim when the body is engaged with the neck.
몸체는 성형 플라스틱, 가장 바람직하게는 HDFE로 제조된다.The body is made of molded plastic, most preferably HDFE.
몸체의 상부 벽에 합체된 차단 층은 가스의 침투에 대한 양호한 차단성을 제공하고 포장된 제품으로부터의 향 성분을 흡수하는 성향을 낮추는 것으로 알려진 재료로부터 선택된다. 차단 재료는 EVOH, 나일론, 및 (2GT와, 3GT와, 2GT 및 3GT 폴리에스테르의 혼합물을 포함하는) 폴리에스테르를 포함하는 많은 차단 중합체 중 임의의 재료일 수 있다. 비결정 나일론 또는 3GT 폴리에스테르가 바람직하다. 차단층은 알루미늄과 같은 금속성일 수도 있다.The barrier layer incorporated into the upper wall of the body is selected from materials known to provide good barrier to gas infiltration and to lower the propensity to absorb fragrance components from the packaged product. The barrier material can be any of many barrier polymers, including EVOH, nylon, and polyesters (including mixtures of 2GTs, 3GTs, and 2GTs and 3GT polyesters). Amorphous nylon or 3GT polyester is preferred. The barrier layer may be metallic such as aluminum.
다른 실시예는 상부 벽의 내측면에 부착되어 이로부터 연장되고 몸체가 용기의 목부에 체결될 때 용기의 외측 모서리와 연속 접촉하도록 배치되는 하나의 실링 부재를 갖는 시일을 구비한 몸체를 포함한다. 단지 외측 실링 부재만이 시일로서 이용될 때, 차단재는 바람직하게는 마개가 용기 목부에 체결될 때 용기의 림과 접촉한다.Another embodiment includes a body having a seal having one sealing member attached to and extending from the inner side of the top wall and disposed to be in continuous contact with the outer edge of the container when the body is fastened to the neck of the container. When only the outer sealing member is used as the seal, the barrier material preferably contacts the rim of the container when the stopper is fastened to the container neck.
차단층은 다음 두 방법 중 하나에 의해 캡의 몸체에 합체되며, 이 방법은,The barrier layer is incorporated into the body of the cap by one of two methods,
a. 차단 중합체의 용융물이 예비 성형된 캡 몸체 내에 배치되고 기계적 수단에 의해 그 위치에서 성형되는 방법으로서, "인-셸 성형(in-shell molding)"으로 지칭되는 방법과,a. A method in which a melt of barrier polymer is placed in a preformed cap body and molded in place by mechanical means, referred to as "in-shell molding",
b. 차단층이 별도의 단계로 성형된 후 예비 성형된 캡 몸체 내로 설치되는,"픽 앤 플레이스(pick and place)"로 지칭되는 방법이다.b. It is a method called "pick and place", in which the barrier layer is molded in a separate step and then installed into the preformed cap body.
본 발명은 가스 전달에 대한 뛰어난 차단성을 제공하고 실링된 용기에 포장된 제품으로부터 향 성분을 흡수하는 성향을 줄이는 방식으로 용기 목부(또는 뚜껑)의 개방 단부를 실링하기 위한 일반적으로 원통형인 플라스틱 마개를 제공한다. 이런 마개는 탄산 음료, 맥주 및 그 밖의 음료에 사용되는 것과 같은 유리병, PET 병 상에 뚜껑으로서 특히 유용하다. 마개는 선택적으로는 보증 링 또는 품질 증명 스트립을 포함할 수 있다. 이 마개는 병 뚜껑 형상의 (즉, 일반적으로 원반형인 상부벽을 갖고 원통형 또는 관상 측면 부재가 상부벽에 사실상 수직하고 이로부터 연장되는) 몸체와, 마개의 상부벽 내로 합체되는 차단층을 포함한다.The present invention provides a generally cylindrical plastic stopper for sealing the open end of the container neck (or lid) in a manner that provides excellent barrier to gas delivery and reduces the propensity to absorb fragrance components from the product packaged in the sealed container. To provide. Such stoppers are particularly useful as lids on glass bottles, PET bottles, such as those used in carbonated beverages, beer and other beverages. The stopper may optionally comprise a guarantee ring or a quality proof strip. The stopper comprises a bottle cap shaped body (ie, generally having a discoid top wall and having a cylindrical or tubular side member substantially perpendicular to and extending from the top wall) and a barrier layer incorporated into the top wall of the stopper. .
본 명세서의 개시 내용의 일부인 도면을 참조하여 보다 명확하게 이해될 수있는 것으로서, 마개의 몸체는 용기에 마개를 고정하기 위한 수단과, 마개가 용기에 고정될 때 기계적 시일을 제공하는 수단을 갖는다.As may be more clearly understood with reference to the drawings, which are part of the present disclosure, the body of the closure has a means for securing the closure to the container and a means for providing a mechanical seal when the closure is secured to the container.
마개를 고정하기 위한 수단은 통상적으로, 도1에 도시된 바와 같이 용기의 목부 상의 외부 나사와 체겨되는 내부 나사이다. 비록 본 발명의 마개는 용기 목부와의 나사 체결을 이용하는 것으로 설명되지만, 크라운형 또는 스냅-온형(Snap-On type) 마개 설개가 사용되는 경우와 같이 다른 고정 수단을 이용하여 실재적 장점이 구현될 수 있음을 이해하여야 한다.The means for securing the stopper is typically an internal screw which is encased with an external screw on the neck of the container as shown in FIG. Although the closure of the present invention is described as using a screw fastening with the container neck, practical advantages can be realized using other fastening means, such as when crowned or snap-on type stoppers are used. Should be understood.
기계적 시일을 제공하는 수단은 바람직하게는 마개가 용기에 고정될 때 용기 목부와 접촉하도록 마개의 내측 상부에 부착되어 이로부터 연장되는 하나 이상의 실링 부재를 포함한다.The means for providing a mechanical seal preferably comprises one or more sealing members attached to and extending from the inner top of the stopper such that the stopper is contacted with the container neck when the stopper is secured to the container.
도1 및 도2는 용기의 목부에 적용되는 본 발명에 따른 마개를 도시한다. 마개의 몸체(1)는 상부 벽(2)과, 내부에 나사가 형성된 측벽(3)과, 시일(4)을 포함한다. 시일은 내부 동심형 링(4a), 외부 동심형 링(4b) 또는 이들 모두로 구성될 수 있다. 시일은 상부 벽의 내면에서 하향 연장되어, 마개가 병에 나사 체결될 때 가스의 누출에 대한 양호한 기계적 시일을 제공하기 위해 용기의 목부와 체결되도록 배치된다. 마개의 몸체(1)는 다른 구성을 가질 수도 있다. 종래 기술에서는 마개 몸체의 일 구역 또는 구역들이 가스 누출에 대한 양호한 기계적 시일을 실현하도록 용기의 목부와 결합되게 배치되는 이와 같은 플라스틱 마개를 위한 많은 설계를 포함한다. 시일은 림(7) 상에서, 내측벽(8) 상에서 또는 외측벽(9) 상에서 용기의 목부와 체결되도록 배치될 수 있다. 이런 유형의 마개를 "원피스" 또는 "라이너리스"라고 한다.1 and 2 show a closure according to the invention applied to the neck of a container. The body 1 of stopper comprises an upper wall 2, a side wall 3 with a screw therein and a seal 4. The seal may consist of an inner concentric ring 4a, an outer concentric ring 4b, or both. The seal extends downward from the inner surface of the top wall and is arranged to engage the neck of the container to provide a good mechanical seal against the leakage of gas when the stopper is screwed into the bottle. The body 1 of the stopper may have a different configuration. The prior art includes many designs for such plastic closures in which one section or sections of the closure body are arranged to engage the neck of the container to realize a good mechanical seal against gas leakage. The seal may be arranged to engage the neck of the container on the rim 7, on the inner wall 8 or on the outer wall 9. This type of plug is called a "piece" or "linerless".
몸체는 고밀도 폴리에틸렌(High-density polyethylene, HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리올레핀과, 나일론과, 폴리비닐클로라이드와, 폴리카보네이트와, 플리스티렌과, 폴리에스테르를 포함하는 많은 가소성 재료로 제조될 수 있다. 비록 열경화성 중합체가 사용될 수도 있지만, 일반적으로 열가소성 중합체가 바람직하다. 많은 포장 용도에서, 그리고 특히 탄산 음료를 포장하기 위해, HDPE가 몸체의 구성재로서 바람직하다. HEPE는 용기 림에 대한 효과적인 기계적 시일을 생성하기에 (특히, 변형 계수 및 경도에 있어) 적절한 여러 기계적 성질의 조합된 성질을 나타낸다. 압력과 온도에 따른 핫-필(hot-fill) 또는 멸균 처리를 포함하는 포장 용도에서, HDPE는 몸체 재질로서 적절한 내열성을 제공할 수 없다. 이런 용도에서는 HDPE보다 높은 내열성을 나타내는 폴리프로필렌 또는 나일론과 같은 재료가 바람직할 수 있다. 몸체는 압축 성형 또는 사출 성형과 같은 공통적인 열가소성 처리 방법을 사용하여 생산될 수 있다.The body comprises polyolefins such as high-density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE) and polypropylene (PP), nylon, polyvinylchloride, polycarbonate, polystyrene, and polyester It can be made of many plastic materials. Although thermoset polymers may be used, thermoplastic polymers are generally preferred. In many packaging applications, and especially for packaging carbonated beverages, HDPE is preferred as a component of the body. HEPE exhibits a combined property of several mechanical properties suitable for producing effective mechanical seals on container rims (particularly in terms of strain coefficient and hardness). In packaging applications involving hot-fill or sterilization depending on pressure and temperature, HDPE cannot provide adequate heat resistance as the body material. In such applications, materials such as polypropylene or nylon that exhibit higher heat resistance than HDPE may be desirable. The body can be produced using common thermoplastic processing methods such as compression molding or injection molding.
마개의 차단층(5)은 비결정 나일론과, 반결정 나일론과, 에틸렌 비닐 알코올(ethylene vinyl alcohol, EVOH)과, 폴리비닐이덴 클로라이드(PVDC)와, 2GT, 3GT, 2GT 및 3GT 폴리에스테르의 혼합물을 포함하는 폴리에스테르(PE)와, 폴리아크롤니트릴을 포함하는 공통적인 많은 차단재로 제조될 수 있다. 차단층은 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수도 있지만, 일반적으로 플라스틱 차단재가 바람직하다. 마개의 차단층은 마개를 통한 이산화탄소와 산소와 같은 기체의 침투를 방지하도록 기능한다. 이는 또한 포장 제품으로부터 향 성분을 흡수하거나 "삭감하는(scalp)"또는 제품에 바람직하지 않은 성분을 전하는 성향을 감소시킬 수도 있다. 차단층으로서 바람직한 재료는 듀폰 드 네이무어 앤 콤패니(Du pont de Nemours and Company)의 셀라(등록 상표)(Selar)와 같은 비결정 나일론이다. 공통되는 차단재 중에서 액체 포장용으로는, 비결정 나일론이 가스 차단성 및 비-삭감 성능의 가장 양호한 조합을 제공한다. 다른 바람직한 재료는 3GT로서, 이는 양호한 차단성과 용이 처리성을 제공한다. 특히, 3GT는 다른 공통적인 차단 중합체보다 저온에서 용융되어 처리될 수 있다.Stopper layer 5 is a mixture of amorphous nylon, semicrystalline nylon, ethylene vinyl alcohol (EVOH), polyvinylidene chloride (PVDC), and 2GT, 3GT, 2GT and 3GT polyester It can be made of many common barrier materials including polyester (PE) and polyacrylonitrile. The barrier layer may be made of a metal such as aluminum, but plastic barriers are generally preferred. The blocking layer of the stopper functions to prevent penetration of gases such as carbon dioxide and oxygen through the stopper. It may also reduce the propensity to absorb or “scalp” the fragrance component from the packaged product or convey an undesirable component to the product. Preferred materials for the barrier layer are amorphous nylons such as Selar from Dupont de Nemours and Company. Among the common barrier materials for liquid packaging, amorphous nylon provides the best combination of gas barrier properties and non-cutting performance. Another preferred material is 3GT, which provides good barrier properties and ease of handling. In particular, 3GT can be melted and treated at lower temperatures than other common barrier polymers.
차단층은 다음 방법을 포함하는 다양한 방법에 의해 마개 몸체 내에 합체될 수 있다.The barrier layer can be incorporated into the closure body by a variety of methods, including the following methods.
1) 차단재의 용융물이 예비 성형된 몸체의 상부 벽의 내측면 상에 배치되고 완성된 차단층을 형성하기 위해 가동 플러저에 의해 그 위치에서 성형된다. 이 공정을 "인-셸 성형"이라 한다. 용융된 재료는 종래의 중합체 용해물일 수 있으며 그렇지 않은 경우 용융된 재료는 화학적 또는 물리적 취입제를 이용하여 발포될 수 있다. 배치되는 차단재의 양은 차단층의 완성 치수가 가용 한계 내에 유지될 수 있도록 제어된다. 성형 플런저의 면은 차단층의 노출면에 원하는 윤곽을 제공하도록 설계된다.1) The melt of barrier material is placed on the inner side of the upper wall of the preformed body and molded in place by the movable plugger to form the finished barrier layer. This process is called "in-shell molding". The molten material may be a conventional polymer melt or the molten material may be foamed using chemical or physical blowing agents. The amount of barrier material disposed is controlled so that the finished dimensions of the barrier layer can be kept within available limits. The face of the forming plunger is designed to give the desired face to the exposed face of the barrier layer.
도2에서, 차단층(5)은 편평한다. 도3 및 도4에서, 차단층(5)은 용기 림(7)의 정지부로서 작용하는 융기된 영역을 제공하는 외형으로 형성된다. 플런저 직경은 플런저가 몸체 내로 용융된 차단재를 가압할 때 플런저와 시일 링 사이에 최소의 유격이 있도록 몸체의 최내측 시일 링의 최소 직경보다 조금 작다. 이런 인-셸성형 공정을 이용하는 설비는 사크미 앤 오버버그 엔지니어링 아게(Sacmi and Overurg Engineering AG)를 포함하는 회사로부터 구입 가능하다. 차단층(5)은 몸체에 대한 직접 부착 또는 기계적 보유부 또는 이들 모두에 의해 마개의 몸체(1)에 보유된다. 기계적 보유부를 얻기 위해, 마개 몸체(1)에는 바람직하게는, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 차단층(5)의 외경이 시일 링(4b)의 내측 최소 내경보다 다소 크도록 시일 링(4b)의 뿌리부에 언더컷(6)이 형성한다.In Fig. 2, the barrier layer 5 is flat. In Figures 3 and 4, the barrier layer 5 is shaped to provide a raised area that acts as a stop of the container rim 7. The plunger diameter is slightly smaller than the minimum diameter of the innermost seal ring of the body such that there is minimal play between the plunger and seal ring when the plunger presses the molten barrier into the body. Facilities using this in-shell forming process are available from companies including Sacmi and Overurg Engineering AG. The barrier layer 5 is retained in the body 1 of the closure by direct attachment to the body or by mechanical retention or both. In order to obtain a mechanical retaining portion, the closure body 1 preferably has a seal ring such that the outer diameter of the barrier layer 5 is somewhat larger than the inner minimum inner diameter of the seal ring 4b, as shown in FIGS. 3 and 4. The undercut 6 is formed in the root part of (4b).
2) 차단층(5)은 별도 공정으로 형성되어서 완성된 마개를 제조하기 위해 기계적 수단에 의해 예비 성형된 몸체(1) 내에 설치된다. 이런 공정을 "픽 앤 플레이스"라고 한다. 차단층(5)은 기계적 보유부에 의해 몸체(1)에 보유된다.2) The barrier layer 5 is formed in a separate process and installed in the preformed body 1 by mechanical means to produce a finished plug. This process is called "pick and place." The blocking layer 5 is retained in the body 1 by mechanical retention.
도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 몸체(1)에는 시일 링(4b)의 뿌리부에 언더컷(6)이 형성됨으로써, 예비 성형된 차단층(5)과 몸체(1) 사이에 억지 끼움을 형성한다. 예비 성형된 차단층은 크랙을 발생시키지 않고 설치 공정에서 손상되지 않도록 충분한 가요성을 가져야만 한다. 이런 설치 방법은 금속성 차단층 및 열경화성 플라스틱 차단층에 특히 적절하지만 차단층이 열가소성 재료로 형성되는 경우에도 사용될 수도 있다.As shown in Figs. 3 and 4, the undercut 6 is formed in the root portion of the seal ring 4b in the body 1, thereby forcing an interference between the preformed blocking layer 5 and the body 1. To form. The preformed barrier layer must have sufficient flexibility to not cause cracks and to be damaged in the installation process. This method of installation is particularly suitable for metallic barriers and thermosetting plastic barriers but can also be used when the barrier layer is formed of a thermoplastic material.
본 설계에 따르는 플라스틱 차단 뚜껑을 마련하는 다른 방법은 공동 압출 사출 성형 공정을 사용하는 것이다. 이 공정에서는 두 개의 압출기가 용융된 재료를 생성하기 위해 사용되며, 이때 하나는 몸체 재료를 위한 압출기이고 두 번째 압출기는 차단재를 위한 압출기이다. 용융재는 완성된 플라스틱 뚜껑을 형성하기 위해 주형 공동 내로 동시적으로 또는 연속적으로 도입된다. 본 공정에서 사용되는 설비와 공구는 "인-셸 성형" 공정이나 "픽 앤 플레이스" 공정에서 사용되는 설비와 공구에 비해 더 복잡하고 고가이다.Another way to prepare a plastic shutoff lid according to this design is to use a coextrusion injection molding process. In this process two extruders are used to produce the molten material, one being the extruder for the body material and the second extruder for the barrier material. The melt is introduced simultaneously or continuously into the mold cavity to form the finished plastic lid. The equipment and tools used in this process are more complex and expensive than the equipment and tools used in the "in-shell shaping" process or the "pick and place" process.
본 발명의 장점은 차단층 재료의 가스 차단성이 몸체 재료보다 적어도 십 배(one order), 바람직하게는 적어도 백 배(two order)가 큰 경우 가장 현저하다. 예컨대, 본 발명의 바람직한 일 실시예는 HDPE 몸체 및 비결정 나일론 차단층을 포함하며, 비결정 나일론은 HDPE보다 약 100배가 큰 CO2차단성을 나타낸다.The advantage of the present invention is most pronounced when the gas barrier properties of the barrier layer material are at least one order, preferably at least two orders of magnitude greater than that of the body material. For example, one preferred embodiment of the present invention includes an HDPE body and an amorphous nylon barrier layer, wherein the amorphous nylon exhibits a CO 2 barrier that is about 100 times greater than HDPE.
본 발명의 일 실시예에서, 도2에 도시된 바와 같이, 몸체(1) 내의 시일은 마개가 용기에 설치될 때 용기의 목부의 림의 내부 모서리(7a)와 체결되도록 배치되는 상부 벽(2)에서 하향 연장되는 내부 동심성 시일 부재(4a)만을 포함한다. 대안으로서, 내부 동심성 시일 링(4a)은 용기의 목부의 내측벽(8)과 체결되도록 배치될 수 있다. 내부 시일 부재(4a)는 가스 누출에 대한 기계적 시일을 제공하고 차단층(5)은 가스 침투에 대한 1차 차단부를 제공한다.In one embodiment of the invention, as shown in FIG. 2, the seal in the body 1 is arranged to engage the inner edge 7a of the rim of the neck of the container when the plug is installed in the container. Only the inner concentric seal member 4a extending downwards. As an alternative, the inner concentric seal ring 4a may be arranged to engage the inner wall 8 of the neck of the container. The inner seal member 4a provides a mechanical seal against gas leakage and the barrier layer 5 provides a primary barrier against gas penetration.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 몸체(1) 내의 시일은 뚜껑이 용기 상으로 나사 체결될 때 용기의 목부의 림의 외부 모서리(7b)와 체결되도록 배치되는 상부 벽(2)에서 하향 연장되는 외부 동심성 실링 부재(4b)만을 포함한다. 대안으로서, 외부 동심성 실링 부재(4b)는 용기의 목부의 외측벽(9)과 체결되도록 배치될 수 있다. 차단층(5)은 뚜껑의 몸체(10)에 합체되며, 바람직하게는, 뚜껑이 바람직하게는 28 mm 뚜껑을 위한 통상적으로 14 내지 18 인치-파운드인 규정 설치 토오크를 사용하여 목부에 나사 체결됨으로써 목부 상에 고정될 때 병의 림 상부 모서리(7)(도3) 또는 림 내부 모서리(7a)(도4)와 접촉하도록 설계된다. 차단층의 설계는 림 상부 모서리(7)와 접촉하는 비드(7c)(도3)를 가질 수 있거나 차단부가 단지 내부 모서리(7a)와만 접촉하도록 테이퍼(도4)를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 차단층(5)은 마개가 용기 상에 설치될 때 돌출 정지부로서 기능한다. 몸체의 외부 시일 부재(4b)는 가스 누출에 대한 1차 기계적 시일을 제공하고 차단층(5)은 2차 기계적 시일을 제공하고 가스 침투에 대한 1차 차단부로서 기능한다. 본 바람직한 실시예에서, 마개가 용기 상에 적절히 설치될 때, 포장된 제품은 몸체 재료와 직접 접촉하지 않게 되고, 최적의 가스 차단 및 비삭감 성능이 달성된다.In a preferred embodiment of the invention, as shown in Figures 3 and 4, the seal in the body 1 is arranged to engage the outer edge 7b of the rim of the neck of the container when the lid is screwed onto the container. It includes only the outer concentric sealing member 4b extending downward from the upper wall 2 to be made. As an alternative, the outer concentric sealing member 4b may be arranged to engage the outer wall 9 of the neck of the container. The barrier layer 5 is incorporated into the body 10 of the lid, preferably by screwing the neck to the neck using a prescribed installation torque, typically 14 to 18 inch-pounds, preferably for a 28 mm lid. It is designed to contact the rim upper edge 7 (FIG. 3) or the rim inner edge 7 a (FIG. 4) of the bottle when fixed on the neck. The design of the barrier layer may have a bead 7c (Fig. 3) in contact with the rim upper edge 7 or it may have a taper (Fig. 4) such that the barrier is only in contact with the inner edge 7a. In this embodiment, the barrier layer 5 functions as a protruding stop when the plug is installed on the container. The outer seal member 4b of the body provides a primary mechanical seal against gas leakage and the barrier layer 5 provides a secondary mechanical seal and functions as a primary barrier to gas penetration. In the present preferred embodiment, when the stopper is properly installed on the container, the packaged product is not in direct contact with the body material, and optimum gas barrier and non-cutting performance is achieved.
몸체 및 차단 라이너 모두를 제조하는 데 사용되는 재료는 뚜껑 및 마개 산업에서 공통적으로 사용되는 다른 재료로 선택적으로 변경될 수 있다. 이들 변경은 다른 것 중에서 안료, 슬립제(slip agent), 산소 제거제를 포함할 수 있다.The materials used to make both the body and the barrier liner can optionally be changed to other materials commonly used in the lid and closure industries. These modifications may include pigments, slip agents, oxygen scavengers, among others.
비록 본 발명의 공통적인 용도는 PET 병용 마개이지만, 이들 마개는, 예컨대 유리, 플라스틱 또는 금속으로 제조된 병 또는 캔과 같은 일반적으로 원통형인 목부를 갖는 모든 종류의 용기에 사용될 수 있다.Although a common use of the present invention is closure for PET bottles, these closures can be used for all kinds of containers with generally cylindrical necks, such as bottles or cans made of glass, plastic or metal.
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