專利名稱:帶有異形襯墊的塑料密封蓋的制作方法
本發(fā)明涉及用作瓶蓋或容器蓋的塑料密封蓋和襯墊。更具體地講，本發(fā)明涉及這樣一種有特殊構(gòu)形襯墊的塑料密封蓋，從而允許使用較小的扭矩將密封蓋旋上和旋下，而且所用的襯墊材料也比傳統(tǒng)塑料密封蓋襯墊少。
包裝工業(yè)中近來比較流行使用塑料密封蓋來密封盛有各種產(chǎn)品的容器。這些塑料密封蓋一般都襯以襯墊材料，襯墊材料在密封蓋和容器之間形成密封，以防止?jié)B漏并保證所裝產(chǎn)品完好無損。
這些襯墊一般是由下列方法制成的a)用增塑溶膠材料(如聚氯乙烯和增塑劑)襯墊密封蓋，旋壓密封蓋將該增塑溶膠擴展開，并熔化此增塑溶膠材料就地形成襯墊;
b)將熱熔融性材料襯墊到密封蓋中就地形成襯墊。
這些方法和由這些方法制成的襯墊通常是令人滿意的。然而它們有一些不足之處。其中最主要的缺點是將密封蓋旋蓋到容器上時需要施加較大的扭矩。例如對于一個28mm的密封蓋，所需的扭矩在17-25吋·磅。這樣大的扭矩會在密封蓋、容器和裝料設(shè)備上造成很大的應(yīng)力。工業(yè)上喜歡用約12-15吋·磅的較小扭矩。
為了達到較小的扭矩，已經(jīng)采用了各種各樣的方案，例如向襯墊材料加入過量的潤滑劑和滑爽劑、使用較軟的襯墊材料、或使用單獨成形的圓盤狀襯片，用機械的方法將它們固定在密封蓋中。所有這些都被證明在某些方面是不能令人滿意。添加潤滑劑會影響襯墊的密封能力，還會使所盛物品變味。較軟的襯墊其密封效果還不如傳統(tǒng)襯墊。而且它們強度也不夠，會被容器邊緣劃破為幾塊，這將影響密封蓋重復(fù)使用能力。單獨成形襯片需要附加步驟制備圓盤狀襯片，并將它們放入密封蓋。這將增加成本，因為這種方法要使用較多的襯墊材料。單獨成形的襯片還需準確的放置在密封蓋中。如果放置不當，襯墊可能造成滲漏，或者可能使密封蓋無法旋蓋到容器上去。
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)加襯的密封蓋和以上討論的改進密封蓋的不足。本發(fā)明通過改進襯墊和/或密封蓋的構(gòu)形，減少旋蓋過程中襯墊對容器的阻力，使得可以使用較小的操作扭矩。
本發(fā)明的一個目的是提供一種螺口塑料密封蓋，它可以用較小的扭矩旋蓋到容器上，例如對于28mm的密封蓋最好用12-15吋·磅的扭矩。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于螺口容器的塑料密封蓋;這種密封蓋包括底座和從底座垂下的圓柱形側(cè)壁以及在密封蓋中就地形成的襯墊;襯墊從底座的圓周部位延伸到側(cè)壁的某一部位，并與底座形成大約25°-90°的角度。
本發(fā)明進一步的目的是提供一種塑料密封蓋，它具有基本上平的底座和從底座垂下的帶有螺紋的圓柱形側(cè)壁。底座上有第一個襯墊定位機構(gòu)，側(cè)壁上有第二個襯墊定位機構(gòu)，在第一個襯墊定位機構(gòu)和第二個襯墊定位機構(gòu)之間是就地形成的襯墊，襯墊的外表面與基本上為平面的底座形成一個大約25°-90°的角度。
本發(fā)明的另一個目的是提供塑料密封蓋中的一種襯墊，其中襯墊的外表面與底座表面形成一個大約25°-90°的角度。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在塑料密封蓋中形成襯墊的方法，其中襯墊的外表面與底座的表面形成一個大約25°-90°的角度。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在塑料密封蓋中形成襯墊的方法，它允許在將密封蓋旋蓋到容器上時使用較小的扭矩。該方法包括將襯墊襯入密封蓋的步驟，襯墊方式將使該襯墊材料與密封蓋底座形成一個大約25°-90°的角度。
本發(fā)明的另一個目的是提供在密封蓋底座和側(cè)壁上的襯墊定位機構(gòu)，它可以卡住襯墊并固定襯墊的形狀，以便使襯墊與底座形成一個銳角。
本發(fā)明是一種帶有襯墊構(gòu)造的塑料密封蓋，它允許用較小的扭矩將密封蓋旋蓋到容器上去。這種密封蓋所帶有的襯墊傾斜于密封蓋底座的平面。傾角介于25°與90°之間。襯墊被襯入密封蓋，襯墊可以是熱熔融性材料或增塑溶膠材料。
本發(fā)明的這些和其它目的，通過本申請的附圖，說明書和權(quán)利要求
書的闡述，對于精通本技術(shù)領(lǐng)域：
的人將會十分清楚。
圖1是一個典型塑料密封蓋及其襯墊的縱剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明第一個實施例的塑料密封蓋的縱剖視圖。
圖3是本發(fā)明第二個實施例的縱剖視圖。
圖4-圖7是本發(fā)明其它優(yōu)選實施例的縱剖視圖。
圖1給出了一種用于螺口容器的典型塑料密封蓋。密封蓋1帶有底座2和側(cè)壁3，底座基本上是平的，側(cè)壁3從底座2垂下。側(cè)壁3包含一系列螺紋4，螺紋4與容器6的螺紋5互相嚙合。就地形成的襯墊7放置在底座上并稍稍延伸到側(cè)壁上。襯墊7與容器6在容器的上邊緣部分相接觸。正如從圖中可看到的，襯墊與容器的接觸部位8是比較寬的，并且基本上是平的。部位8與底座2的外表面形成一個β角。β角一般介于0°和10°之間。
圖2公開了本發(fā)明的一個實施例。塑料密封蓋1與圖1的類似，它有底座2和側(cè)壁3，側(cè)壁3上的螺紋4與容器6上的螺紋5互相嚙合。然而襯墊7′是不同的。襯墊7′是顯著傾斜的，而不是像圖1的襯墊7那樣基本上為平的。容器與襯墊的接觸部位8′明顯的窄了而且更加傾斜了，與底座所形成的夾角β′要比圖1所示的β角大得多。β′角一般大約介于25°和29°之間，最好約在40°到70°之間。
雖并不希望約束于任何特定的發(fā)明原理上，但申請者對其發(fā)明提出了下列非約束的說明性解釋。
一般講，目前容器都是用自動機械封裝的。這些機械能握住容器、往里裝料并用密封蓋密封容器。將密封蓋旋蓋到容器上所用的扭矩大小，對于一個給定的容器封裝流程是恒定的。
旋蓋比如圖1所示的那種密封蓋時，其扭矩要調(diào)定在較高的水平，對于28mm的密封蓋大約為17-25吋·磅。以這樣扭矩水平，密封蓋可以充分地密封到容器上。以較小的扭矩值，密封是不完全的，將導(dǎo)致滲漏和/或污染所盛的物品。
正如從圖1可以看到的那樣，在襯墊7和容器的接觸部位8，襯墊7相對來說是比較平而寬的。這部分的面積明顯的比較大，因此，當施加的操作扭矩大小恒定時，每單位面積上得到的壓力(力/單位長度2)就比較低。
在本發(fā)明中，襯墊7′是傾斜的，它與容器的接觸部位8′相對來說比較窄。襯墊與容器的接觸面積減小了，因而增加了單位面積上的力。所以本發(fā)明能夠?qū)⑺璧牟僮髋ぞ亟抵?2-15吋·磅，并獲得與圖1所示的密封蓋相同或更高的壓強和密封能力。
圖3給出了本發(fā)明另一個優(yōu)選的實施例。在底座和側(cè)壁上標出了襯墊定位機構(gòu)11和12。這些機構(gòu)幫助將襯墊卡在或鎖在密封蓋中，從而防止襯墊轉(zhuǎn)動或松脫。此外，這些定位機構(gòu)可用來限制施放襯墊材料的區(qū)域，更可取的是可用來限定襯墊的β′角。這些定位機構(gòu)可以是任何通常用于塑料密封蓋的，比如圖3中11所示的凹陷形，圖3中12所示的凸緣形，串球狀，唇狀等等。盡管圖3中的底座和側(cè)壁上都有定位裝置，但是很明顯，如果希望的話可以僅在側(cè)壁或底座上使用定位機構(gòu)。
襯墊的外表面可以是任何形狀的，比較可取的是圖2所示的平面形、圖3所示的凹面形、圖4所示的凸面形、圖5所示部分凸面形或圖6所示的環(huán)形。形狀對于本發(fā)明并不是關(guān)鍵的因素，只要容器與襯墊最先接觸部位的外表面與底座之間形成的β′角大約在25°-90°之間即可。
圖7給出另一個優(yōu)選的實施例，其中密封蓋底座與側(cè)壁結(jié)合處的拐角13經(jīng)過明顯的改進和改形，以使襯墊呈現(xiàn)相似的形狀。很清楚密封蓋的拐角可以被模塑為任何所希望的形狀，比如平面形(如圖7所示)，凹面形，凸面形或環(huán)狀，只要不妨礙將密封蓋蓋到容器上就可以。這個實施例的另一個優(yōu)點是可以減少每一個密封蓋中所需的襯墊材料，而又能獲得所希望的形狀，傾斜度和密封效果。
塑料密封蓋1可以由任何合適的熱塑性或熱固性聚合物成型制造，比如烯烴聚合物。特別的例子包括聚丙烯、聚乙烯、乙丙共聚物以及聚乙烯與聚丙烯的共混物，但并不限于這些。
襯墊可以由任何合適的熱塑性或熱固性聚合物成形制成。最好是由增塑溶膠或熱熔融性組合物制成的。
用于本發(fā)明的增塑溶膠的特別例子包括乙烯聚合物，尤其是氯乙烯聚合物(如氯乙烯)或氯乙烯與醋酸乙烯共聚物，當然并不限于這些。也可用其它乙烯共聚物，比如氯乙烯與N-環(huán)己基馬來酰亞胺的共聚物。
增塑溶膠中還包含常用的增塑劑，它可以任何通常所用的比例加入，一般每100份重量乙烯均聚物或共聚物加入60-85份重量的增塑劑。例如合適的增塑劑包括鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸丁基芐基二酯、乙?；』鶛幟仕狨?，乙基二苯基磷酸酯，鄰苯二甲酸二異丁酯和各種基于己二酸的增塑劑。
當使用增塑溶膠時，重要的是它必須具有一定的流變學性能，以保證加襯墊時甚至在經(jīng)受熔化溫度也能保持其形狀。最好加入增稠劑，它有助增塑溶膠保持其形狀。增稠劑是眾所周知的，例如由Cabot公司生產(chǎn)的稱作Cab-O-Sil M5的一種膠體二氧化硅材料。
此外，增塑溶膠中還可含有其它常用的成份，例如顏料，填料，熱穩(wěn)定劑或發(fā)泡劑。
熱熔融性材料是眾所周知的。適用于本發(fā)明的組合物包括乙烯均聚物和/或共聚物，例如乙烯和醋酸乙烯共聚物，以及一種或一種以上的樹脂，例如松香酯類樹脂，當然并不限于這些。熱熔融性材料也可以含有其它常用的成份，例如表面活化劑，顏料和填料。
可用任何溶膠或熱熔融體適用的方法將襯墊材料置于塑料密封蓋，并在塑料密封蓋中形成襯墊。
如果是增塑溶膠，該方法將包括將增塑溶膠以所希望的形狀和位置襯入密封蓋，然后熔化此增塑溶膠，使乙烯聚合物吸收增塑劑而形成固態(tài)襯墊。一種方法是在熱空氣烘箱中加熱加襯的密封蓋。一種更好的方法是美國專利4 304 744所公開的，其中增塑溶膠在加襯以后，于熱空氣烘箱中予熱，然后用微波能量進行熔化。這種方法的優(yōu)點在于，微波能量僅影響增塑溶膠，由于密封蓋的塑料對微波能量基本上是可透射的，因而它基本上不被加熱。這種方法避免了密封蓋熔融或變形的問題。如果使用發(fā)泡劑，它應(yīng)該是能夠在微波環(huán)境下被激發(fā)的。
一種用熱熔融性材料加襯密封蓋的方法是加熱熱熔融性材料(室溫下這種材料是固態(tài))，直至達到或超過其熔點溫度。然后將熔融態(tài)的熱熔體以所希望的構(gòu)形和位置襯入密封蓋。不需要進一步加熱該密封蓋或襯墊材料。如果必要或希望的話，可利用進一步冷卻步驟將該熱熔融材料迅速固化。加襯熱熔融性材料時，加襯前可任意地在此熔融態(tài)的材料中添加發(fā)泡劑或生氣劑，以形成泡沫襯墊。
然后通過旋轉(zhuǎn)密封蓋或容器或兩者同時旋轉(zhuǎn)，將上述形成的加襯密封蓋旋蓋到容器上，以使密封蓋和容器的螺紋彼此嚙合，并將密封蓋和容器相互拉在一起，從而使容器口接觸襯墊達到密封。
為了評價本發(fā)明所產(chǎn)生的改進效果，采用圖1所示的28mm塑料密封蓋進行了對比實驗，此密封蓋是由W.R.Grace公司根據(jù)美國專利4 585 135制造的，其襯墊角介于7°到70°之間。這些對比實驗的結(jié)果給出如下將增塑溶膠以介于7°到70°之間的角度襯入一系列的密封蓋中。在W.R.Grace公司的DARAWAVE
微波爐中，用美國專利4 304 744中的方法熔化此增塑溶膠。然后用帶有W-1壓頭的TML-1B型號Zalkin壓蓋機，將這些加襯的密封蓋旋蓋到一套標準玻璃瓶上。密封蓋是用兩種較小扭矩旋蓋的，它們分別為12吋·磅(動態(tài))和10吋·磅(動態(tài))。
每個密封蓋的密封性能是根據(jù)安全密封試驗(SST)法，用Owen Illinois安全密封試驗機來測定的。安全密封試驗(SST)值以磅/平方吋(psi)計量。
試驗是這樣進行的，將氣體以一定的速率引入已密封容器的上部空間中，此容器是浸沒在水浴中的。將壓力增至100磅/平方吋并保持1分鐘。然后將壓力增至150磅/平方吋并在此壓力下再保持1分鐘。接著壓力增至175磅/平方吋再保持1分鐘，最后將壓力增至200磅/平方吋保持30分鐘。經(jīng)可靠密封的容器沒有表現(xiàn)出漏氣的跡象。密封不可靠的容器則可根據(jù)密封蓋部位逸出的汽泡查出。將觀察到容器漏氣時的壓力值記錄下來。那些沒漏氣的容器記為具有200磅/平方吋的SST值。
表1在12吋·磅操作扭矩(動態(tài))下的SST值(磅/平方吋)角度(度) SST值(磅/平方吋)7 17910 17426 20041 19550 20070 200表2在10吋磅操作扭矩(動態(tài))下的SST值(磅/平方吋)角度(度) SST值(磅/平方吋)7 16310 13026 17242 20050 20070 200
此外，還測定了用熱熔融性材料襯墊的密封蓋的SST值，其結(jié)果示于表3。這個試驗與上述的相同。但只使用了8°和42°兩個襯墊角，和12吋·磅的操作扭矩(動態(tài))。
表3角度(度) SST值(磅/平方吋)8 13042 200密封蓋的最小SST值應(yīng)至少為175磅/平方吋。此值最好接近200磅/平方吋，能達到200磅/平方吋尤佳。
正如從上述表中可以看到的，無論使用什么襯墊材料，本發(fā)明密封蓋的泄出壓力(SST值)都是增加的。
所有根據(jù)本發(fā)明制造的密封蓋都表現(xiàn)出即使不是最佳也是可接受的SST值。作為對比的密封蓋其SST值或者是不可接受的，或者僅能達到最低可接受的限度。
盡管本發(fā)明主要就其用作28mm密封蓋的情況進行了介紹，但很明顯它也可用于其它尺寸的密封蓋，例如70mm或120mm的密封蓋。同樣，盡管在例子中特別指出了其在玻璃容器上的應(yīng)用，但這并不意味本發(fā)明僅限于那類容器。本發(fā)明可用于任何螺口容器，無論是玻璃、塑料或任何其它合適的材料制成的容器都可以。
本發(fā)明代表了包裝工業(yè)中一個重要的改進，消除了使用塑料密封蓋的一個障礙。
盡管本發(fā)明只是參考其部分優(yōu)選的實施例進行了介紹，其它實施例也能獲得同樣的結(jié)果。本發(fā)明的其它變化或改進對于那些精通此領(lǐng)域的人是顯而易見的，因此在所附的權(quán)利要求
書中，我們打算將所有這些改進和等同措施包括在本發(fā)明的基本精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于塑料密封蓋的襯墊，這種密封蓋適用于螺口頸的容器，此密封蓋帶有底座和從底座垂下的帶有螺紋的側(cè)壁部分，該襯墊包括襯入密封蓋圓周部位并且從底座向側(cè)壁螺紋以上部位傾斜的塑料材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的襯墊，其中塑料材料與底座形成大約25°-90°的傾斜角。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的襯墊，其中塑料材料以大約40°-70°的角度傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的襯墊，其中塑料材料具有由平面形，凹面形，凸面形和環(huán)形構(gòu)成的一類形狀中選取的外表面形狀。
5.一種用于螺口容器的塑料密封蓋，此密封蓋包括基本上平的底座和從此底座垂下的側(cè)壁，以及在此塑料蓋中就地形成的襯墊，襯墊從底座的圓周部位延伸到側(cè)壁的某一部位，以便與底座形成一個大約介于25°到90°之間的角。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的塑料密封蓋，其進一步包括一個或一個以上位于密封蓋底座和側(cè)壁上的定位機構(gòu)，以將襯墊定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的塑料密封蓋，其中定位機構(gòu)外形由凹陷形，串球形，凸緣形，唇形和拱形一類形狀中選取。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6的塑料密封蓋，其中定位機構(gòu)被安置在底座和側(cè)壁上，以便將襯墊固定在相對于底座所希望的角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求
5的塑料密封蓋，其中襯墊是由熱熔融性材料制成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求
5的塑料密封蓋，其中襯墊是由增塑溶膠材料制成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求
5的塑料密封蓋，其中底座與襯墊間的角度大約在40°到70°之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求
5的塑料密封蓋，其中襯墊具有由平面形，凹面形，凸面形和環(huán)形一類形狀中選取的外表面形狀。
13.一種包括基本上平的底座和從底座圓周部分垂下的圓柱形側(cè)壁的塑料密封蓋，其側(cè)壁的較低部位上有螺紋，底座上在其圓周部位有第一個襯墊定位機構(gòu)，側(cè)壁上在離開底座且在側(cè)壁螺紋以上部位有第二個襯墊定位機構(gòu)，就地形成的襯墊從底座上的第一個襯墊定位機構(gòu)延伸到側(cè)壁上的第二個襯墊定位機構(gòu)，襯墊的外表面與底座形成一個大約25°到90°之間的角，且襯墊的外表面具有由平面形、凹形、凸形和環(huán)形一類形狀中選取的一種形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13的塑料密封蓋，其中襯墊是由熱熔融性材料制成的。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13的塑料密封蓋，其中襯墊是由增塑溶膠材料制成的。
16.一種在塑料密封蓋中形成襯墊以減小操作扭矩的方法，其步驟包括將塑料襯墊材料襯入密封蓋底座的圓周部分，以便使襯墊的外表面與底座形成一個大約25°到90°的角。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16的方法，其中塑料襯墊材料是熱熔融性材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求
16的方法，其中塑料襯墊材料是增塑溶膠。
19.根據(jù)權(quán)利要求
16的方法，它進一步包括在將塑料襯墊材料襯入密封蓋后，對其進行處理的步驟，以確保襯墊固定在原位。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19的方法，其中處理步驟，當塑料襯墊材料為增塑溶膠時，是將其加熱。
21.根據(jù)權(quán)利要求
19的方法，其中處理步驟，當塑料襯墊材料為熱熔融性材料時，是將其冷卻。
22.根據(jù)權(quán)利要求
16的方法，其中角度是大約從40°到70°之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求
16的方法，其中塑料襯墊材料的外表面，當其被襯入時，具有由平面形，凹面形，凸面形和環(huán)形一類形狀中選取的一種形狀。
24.一種用于容器的塑料密封蓋，它包括底座和從底座垂下的螺紋側(cè)壁，底座基本上是平的，底座和側(cè)壁之間的結(jié)合部形成傾斜的臺肩(Shoulder)，此傾斜的臺肩與底座平面形成一個大約25°到90°的角，而且就地形成襯墊覆蓋著此傾斜的臺肩。
25.根據(jù)權(quán)利要求
24的塑料密封蓋，其中襯墊與傾斜的臺肩相配合，并呈現(xiàn)與臺肩相同的角度。
26.根據(jù)權(quán)利要求
24的塑料密封蓋，其中角度大約是從40°到70°之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求
24的塑料密封蓋，其中襯墊是由比塑料密封蓋軟的塑料材料制成的。
28.根據(jù)權(quán)利要求
24的塑料密封蓋，其進一步包含用于固定襯墊的第一個定位機構(gòu)和第二個定位機構(gòu)，第一個定位機構(gòu)安置在臨近傾斜臺肩的底座上，第二個定位機構(gòu)安置在臨近傾斜臺肩的側(cè)壁上。
29.根據(jù)權(quán)利要求
28的塑料密封蓋，其中第一個和第二個定位機構(gòu)外形是由凹陷形，串珠形，凸緣形，唇形和拱形一類形狀中選取的。
30.根據(jù)權(quán)利要求
24的塑料密封蓋，其中傾斜臺肩具有由平面形，凹形，凸形和環(huán)形一類形狀中選取的外表面形狀。
專利摘要
一種只需較小操作扭矩的塑料密封蓋，它包括底座，側(cè)壁和從底座圓周部位延伸到側(cè)壁某一部位的襯墊，襯墊相對于底座表面是傾斜的，以便與底座形成一個大約25°到90°的角。傾斜的襯墊使得可以減小操作扭矩，同時提供滿意的密封效果。襯墊可以是平面形，凹形，凸形或環(huán)形的，而且可以由一個或一個以上位于底座和側(cè)壁上的定位機構(gòu)來固定。
文檔編號B65D53/02GK87106789SQ87106789
公開日1988年4月13日 申請日期1987年10月5日
發(fā)明者詹姆斯·H·布里靈格, 羅伯特·H·霍費特, 亞歷山大·C·佩頓 申請人:格雷斯公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan