专利名称:带有异形衬垫的塑料密封盖的制作方法
本发明涉及用作瓶盖或容器盖的塑料密封盖和衬垫。更具体地讲，本发明涉及这样一种有特殊构形衬垫的塑料密封盖，从而允许使用较小的扭矩将密封盖旋上和旋下，而且所用的衬垫材料也比传统塑料密封盖衬垫少。
包装工业中近来比较流行使用塑料密封盖来密封盛有各种产品的容器。这些塑料密封盖一般都衬以衬垫材料，衬垫材料在密封盖和容器之间形成密封，以防止渗漏并保证所装产品完好无损。
这些衬垫一般是由下列方法制成的a)用增塑溶胶材料(如聚氯乙烯和增塑剂)衬垫密封盖，旋压密封盖将该增塑溶胶扩展开，并熔化此增塑溶胶材料就地形成衬垫;
b)将热熔融性材料衬垫到密封盖中就地形成衬垫。
这些方法和由这些方法制成的衬垫通常是令人满意的。然而它们有一些不足之处。其中最主要的缺点是将密封盖旋盖到容器上时需要施加较大的扭矩。例如对于一个28mm的密封盖，所需的扭矩在17-25吋·磅。这样大的扭矩会在密封盖、容器和装料设备上造成很大的应力。工业上喜欢用约12-15吋·磅的较小扭矩。
为了达到较小的扭矩，已经采用了各种各样的方案，例如向衬垫材料加入过量的润滑剂和滑爽剂、使用较软的衬垫材料、或使用单独成形的圆盘状衬片，用机械的方法将它们固定在密封盖中。所有这些都被证明在某些方面是不能令人满意。添加润滑剂会影响衬垫的密封能力，还会使所盛物品变味。较软的衬垫其密封效果还不如传统衬垫。而且它们强度也不够，会被容器边缘划破为几块，这将影响密封盖重复使用能力。单独成形衬片需要附加步骤制备圆盘状衬片，并将它们放入密封盖。这将增加成本，因为这种方法要使用较多的衬垫材料。单独成形的衬片还需准确的放置在密封盖中。如果放置不当，衬垫可能造成渗漏，或者可能使密封盖无法旋盖到容器上去。
本发明克服了传统加衬的密封盖和以上讨论的改进密封盖的不足。本发明通过改进衬垫和/或密封盖的构形，减少旋盖过程中衬垫对容器的阻力，使得可以使用较小的操作扭矩。
本发明的一个目的是提供一种螺口塑料密封盖，它可以用较小的扭矩旋盖到容器上，例如对于28mm的密封盖最好用12-15吋·磅的扭矩。
本发明的另一个目的是提供一种用于螺口容器的塑料密封盖;这种密封盖包括底座和从底座垂下的圆柱形侧壁以及在密封盖中就地形成的衬垫;衬垫从底座的圆周部位延伸到侧壁的某一部位，并与底座形成大约25°-90°的角度。
本发明进一步的目的是提供一种塑料密封盖，它具有基本上平的底座和从底座垂下的带有螺纹的圆柱形侧壁。底座上有第一个衬垫定位机构，侧壁上有第二个衬垫定位机构，在第一个衬垫定位机构和第二个衬垫定位机构之间是就地形成的衬垫，衬垫的外表面与基本上为平面的底座形成一个大约25°-90°的角度。
本发明的另一个目的是提供塑料密封盖中的一种衬垫，其中衬垫的外表面与底座表面形成一个大约25°-90°的角度。
本发明的另一个目的是提供一种在塑料密封盖中形成衬垫的方法，其中衬垫的外表面与底座的表面形成一个大约25°-90°的角度。
本发明的另一个目的是提供一种在塑料密封盖中形成衬垫的方法，它允许在将密封盖旋盖到容器上时使用较小的扭矩。该方法包括将衬垫衬入密封盖的步骤，衬垫方式将使该衬垫材料与密封盖底座形成一个大约25°-90°的角度。
本发明的另一个目的是提供在密封盖底座和侧壁上的衬垫定位机构，它可以卡住衬垫并固定衬垫的形状，以便使衬垫与底座形成一个锐角。
本发明是一种带有衬垫构造的塑料密封盖，它允许用较小的扭矩将密封盖旋盖到容器上去。这种密封盖所带有的衬垫倾斜于密封盖底座的平面。倾角介于25°与90°之间。衬垫被衬入密封盖，衬垫可以是热熔融性材料或增塑溶胶材料。
本发明的这些和其它目的，通过本申请的附图，说明书和权利要求
书的阐述，对于精通本技术领域：
的人将会十分清楚。
图1是一个典型塑料密封盖及其衬垫的纵剖视图。
图2是表示本发明第一个实施例的塑料密封盖的纵剖视图。
图3是本发明第二个实施例的纵剖视图。
图4-图7是本发明其它优选实施例的纵剖视图。
图1给出了一种用于螺口容器的典型塑料密封盖。密封盖1带有底座2和侧壁3，底座基本上是平的，侧壁3从底座2垂下。侧壁3包含一系列螺纹4，螺纹4与容器6的螺纹5互相啮合。就地形成的衬垫7放置在底座上并稍稍延伸到侧壁上。衬垫7与容器6在容器的上边缘部分相接触。正如从图中可看到的，衬垫与容器的接触部位8是比较宽的，并且基本上是平的。部位8与底座2的外表面形成一个β角。β角一般介于0°和10°之间。
图2公开了本发明的一个实施例。塑料密封盖1与图1的类似，它有底座2和侧壁3，侧壁3上的螺纹4与容器6上的螺纹5互相啮合。然而衬垫7′是不同的。衬垫7′是显著倾斜的，而不是像图1的衬垫7那样基本上为平的。容器与衬垫的接触部位8′明显的窄了而且更加倾斜了，与底座所形成的夹角β′要比图1所示的β角大得多。β′角一般大约介于25°和29°之间，最好约在40°到70°之间。
虽并不希望约束于任何特定的发明原理上，但申请者对其发明提出了下列非约束的说明性解释。
一般讲，目前容器都是用自动机械封装的。这些机械能握住容器、往里装料并用密封盖密封容器。将密封盖旋盖到容器上所用的扭矩大小，对于一个给定的容器封装流程是恒定的。
旋盖比如图1所示的那种密封盖时，其扭矩要调定在较高的水平，对于28mm的密封盖大约为17-25吋·磅。以这样扭矩水平，密封盖可以充分地密封到容器上。以较小的扭矩值，密封是不完全的，将导致渗漏和/或污染所盛的物品。
正如从图1可以看到的那样，在衬垫7和容器的接触部位8，衬垫7相对来说是比较平而宽的。这部分的面积明显的比较大，因此，当施加的操作扭矩大小恒定时，每单位面积上得到的压力(力/单位长度2)就比较低。
在本发明中，衬垫7′是倾斜的，它与容器的接触部位8′相对来说比较窄。衬垫与容器的接触面积减小了，因而增加了单位面积上的力。所以本发明能够将所需的操作扭矩降至12-15吋·磅，并获得与图1所示的密封盖相同或更高的压强和密封能力。
图3给出了本发明另一个优选的实施例。在底座和侧壁上标出了衬垫定位机构11和12。这些机构帮助将衬垫卡在或锁在密封盖中，从而防止衬垫转动或松脱。此外，这些定位机构可用来限制施放衬垫材料的区域，更可取的是可用来限定衬垫的β′角。这些定位机构可以是任何通常用于塑料密封盖的，比如图3中11所示的凹陷形，图3中12所示的凸缘形，串球状，唇状等等。尽管图3中的底座和侧壁上都有定位装置，但是很明显，如果希望的话可以仅在侧壁或底座上使用定位机构。
衬垫的外表面可以是任何形状的，比较可取的是图2所示的平面形、图3所示的凹面形、图4所示的凸面形、图5所示部分凸面形或图6所示的环形。形状对于本发明并不是关键的因素，只要容器与衬垫最先接触部位的外表面与底座之间形成的β′角大约在25°-90°之间即可。
图7给出另一个优选的实施例，其中密封盖底座与侧壁结合处的拐角13经过明显的改进和改形，以使衬垫呈现相似的形状。很清楚密封盖的拐角可以被模塑为任何所希望的形状，比如平面形(如图7所示)，凹面形，凸面形或环状，只要不妨碍将密封盖盖到容器上就可以。这个实施例的另一个优点是可以减少每一个密封盖中所需的衬垫材料，而又能获得所希望的形状，倾斜度和密封效果。
塑料密封盖1可以由任何合适的热塑性或热固性聚合物成型制造，比如烯烃聚合物。特别的例子包括聚丙烯、聚乙烯、乙丙共聚物以及聚乙烯与聚丙烯的共混物，但并不限于这些。
衬垫可以由任何合适的热塑性或热固性聚合物成形制成。最好是由增塑溶胶或热熔融性组合物制成的。
用于本发明的增塑溶胶的特别例子包括乙烯聚合物，尤其是氯乙烯聚合物(如氯乙烯)或氯乙烯与醋酸乙烯共聚物，当然并不限于这些。也可用其它乙烯共聚物，比如氯乙烯与N-环己基马来酰亚胺的共聚物。
增塑溶胶中还包含常用的增塑剂，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份重量的增塑剂。例如合适的增塑剂包括邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸丁基苄基二酯、乙酰基三丁基柠檬酸酯，乙基二苯基磷酸酯，邻苯二甲酸二异丁酯和各种基于己二酸的增塑剂。
当使用增塑溶胶时，重要的是它必须具有一定的流变学性能，以保证加衬垫时甚至在经受熔化温度也能保持其形状。最好加入增稠剂，它有助增塑溶胶保持其形状。增稠剂是众所周知的，例如由Cabot公司生产的称作Cab-O-Sil M5的一种胶体二氧化硅材料。
此外，增塑溶胶中还可含有其它常用的成份，例如颜料，填料，热稳定剂或发泡剂。
热熔融性材料是众所周知的。适用于本发明的组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，以及一种或一种以上的树脂，例如松香酯类树脂，当然并不限于这些。热熔融性材料也可以含有其它常用的成份，例如表面活化剂，颜料和填料。
可用任何溶胶或热熔融体适用的方法将衬垫材料置于塑料密封盖，并在塑料密封盖中形成衬垫。
如果是增塑溶胶，该方法将包括将增塑溶胶以所希望的形状和位置衬入密封盖，然后熔化此增塑溶胶，使乙烯聚合物吸收增塑剂而形成固态衬垫。一种方法是在热空气烘箱中加热加衬的密封盖。一种更好的方法是美国专利4 304 744所公开的，其中增塑溶胶在加衬以后，于热空气烘箱中予热，然后用微波能量进行熔化。这种方法的优点在于，微波能量仅影响增塑溶胶，由于密封盖的塑料对微波能量基本上是可透射的，因而它基本上不被加热。这种方法避免了密封盖熔融或变形的问题。如果使用发泡剂，它应该是能够在微波环境下被激发的。
一种用热熔融性材料加衬密封盖的方法是加热热熔融性材料(室温下这种材料是固态)，直至达到或超过其熔点温度。然后将熔融态的热熔体以所希望的构形和位置衬入密封盖。不需要进一步加热该密封盖或衬垫材料。如果必要或希望的话，可利用进一步冷却步骤将该热熔融材料迅速固化。加衬热熔融性材料时，加衬前可任意地在此熔融态的材料中添加发泡剂或生气剂，以形成泡沫衬垫。
然后通过旋转密封盖或容器或两者同时旋转，将上述形成的加衬密封盖旋盖到容器上，以使密封盖和容器的螺纹彼此啮合，并将密封盖和容器相互拉在一起，从而使容器口接触衬垫达到密封。
为了评价本发明所产生的改进效果，采用图1所示的28mm塑料密封盖进行了对比实验，此密封盖是由W.R.Grace公司根据美国专利4 585 135制造的，其衬垫角介于7°到70°之间。这些对比实验的结果给出如下将增塑溶胶以介于7°到70°之间的角度衬入一系列的密封盖中。在W.R.Grace公司的DARAWAVE
微波炉中，用美国专利4 304 744中的方法熔化此增塑溶胶。然后用带有W-1压头的TML-1B型号Zalkin压盖机，将这些加衬的密封盖旋盖到一套标准玻璃瓶上。密封盖是用两种较小扭矩旋盖的，它们分别为12吋·磅(动态)和10吋·磅(动态)。
每个密封盖的密封性能是根据安全密封试验(SST)法，用Owen Illinois安全密封试验机来测定的。安全密封试验(SST)值以磅/平方吋(psi)计量。
试验是这样进行的，将气体以一定的速率引入已密封容器的上部空间中，此容器是浸没在水浴中的。将压力增至100磅/平方吋并保持1分钟。然后将压力增至150磅/平方吋并在此压力下再保持1分钟。接着压力增至175磅/平方吋再保持1分钟，最后将压力增至200磅/平方吋保持30分钟。经可靠密封的容器没有表现出漏气的迹象。密封不可靠的容器则可根据密封盖部位逸出的汽泡查出。将观察到容器漏气时的压力值记录下来。那些没漏气的容器记为具有200磅/平方吋的SST值。
表1在12吋·磅操作扭矩(动态)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(动态)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，还测定了用热熔融性材料衬垫的密封盖的SST值，其结果示于表3。这个试验与上述的相同。但只使用了8°和42°两个衬垫角，和12吋·磅的操作扭矩(动态)。
表3角度(度) SST值(磅/平方吋)8 13042 200密封盖的最小SST值应至少为175磅/平方吋。此值最好接近200磅/平方吋，能达到200磅/平方吋尤佳。
正如从上述表中可以看到的，无论使用什么衬垫材料，本发明密封盖的泄出压力(SST值)都是增加的。
所有根据本发明制造的密封盖都表现出即使不是最佳也是可接受的SST值。作为对比的密封盖其SST值或者是不可接受的，或者仅能达到最低可接受的限度。
尽管本发明主要就其用作28mm密封盖的情况进行了介绍，但很明显它也可用于其它尺寸的密封盖，例如70mm或120mm的密封盖。同样，尽管在例子中特别指出了其在玻璃容器上的应用，但这并不意味本发明仅限于那类容器。本发明可用于任何螺口容器，无论是玻璃、塑料或任何其它合适的材料制成的容器都可以。
本发明代表了包装工业中一个重要的改进，消除了使用塑料密封盖的一个障碍。
尽管本发明只是参考其部分优选的实施例进行了介绍，其它实施例也能获得同样的结果。本发明的其它变化或改进对于那些精通此领域的人是显而易见的，因此在所附的权利要求
书中，我们打算将所有这些改进和等同措施包括在本发明的基本精神和范围之内。
权利要求
1.一种用于塑料密封盖的衬垫，这种密封盖适用于螺口颈的容器，此密封盖带有底座和从底座垂下的带有螺纹的侧壁部分，该衬垫包括衬入密封盖圆周部位并且从底座向侧壁螺纹以上部位倾斜的塑料材料。
2.根据权利要求
1的衬垫，其中塑料材料与底座形成大约25°-90°的倾斜角。
3.根据权利要求
2的衬垫，其中塑料材料以大约40°-70°的角度倾斜。
4.根据权利要求
1的衬垫，其中塑料材料具有由平面形，凹面形，凸面形和环形构成的一类形状中选取的外表面形状。
5.一种用于螺口容器的塑料密封盖，此密封盖包括基本上平的底座和从此底座垂下的侧壁，以及在此塑料盖中就地形成的衬垫，衬垫从底座的圆周部位延伸到侧壁的某一部位，以便与底座形成一个大约介于25°到90°之间的角。
6.根据权利要求
5的塑料密封盖，其进一步包括一个或一个以上位于密封盖底座和侧壁上的定位机构，以将衬垫定位。
7.根据权利要求
6的塑料密封盖，其中定位机构外形由凹陷形，串球形，凸缘形，唇形和拱形一类形状中选取。
8.根据权利要求
6的塑料密封盖，其中定位机构被安置在底座和侧壁上，以便将衬垫固定在相对于底座所希望的角度。
9.根据权利要求
5的塑料密封盖，其中衬垫是由热熔融性材料制成的。
10.根据权利要求
5的塑料密封盖，其中衬垫是由增塑溶胶材料制成的。
11.根据权利要求
5的塑料密封盖，其中底座与衬垫间的角度大约在40°到70°之间。
12.根据权利要求
5的塑料密封盖，其中衬垫具有由平面形，凹面形，凸面形和环形一类形状中选取的外表面形状。
13.一种包括基本上平的底座和从底座圆周部分垂下的圆柱形侧壁的塑料密封盖，其侧壁的较低部位上有螺纹，底座上在其圆周部位有第一个衬垫定位机构，侧壁上在离开底座且在侧壁螺纹以上部位有第二个衬垫定位机构，就地形成的衬垫从底座上的第一个衬垫定位机构延伸到侧壁上的第二个衬垫定位机构，衬垫的外表面与底座形成一个大约25°到90°之间的角，且衬垫的外表面具有由平面形、凹形、凸形和环形一类形状中选取的一种形状。
14.根据权利要求
13的塑料密封盖，其中衬垫是由热熔融性材料制成的。
15.根据权利要求
13的塑料密封盖，其中衬垫是由增塑溶胶材料制成的。
16.一种在塑料密封盖中形成衬垫以减小操作扭矩的方法，其步骤包括将塑料衬垫材料衬入密封盖底座的圆周部分，以便使衬垫的外表面与底座形成一个大约25°到90°的角。
17.根据权利要求
16的方法，其中塑料衬垫材料是热熔融性材料。
18.根据权利要求
16的方法，其中塑料衬垫材料是增塑溶胶。
19.根据权利要求
16的方法，它进一步包括在将塑料衬垫材料衬入密封盖后，对其进行处理的步骤，以确保衬垫固定在原位。
20.根据权利要求
19的方法，其中处理步骤，当塑料衬垫材料为增塑溶胶时，是将其加热。
21.根据权利要求
19的方法，其中处理步骤，当塑料衬垫材料为热熔融性材料时，是将其冷却。
22.根据权利要求
16的方法，其中角度是大约从40°到70°之间。
23.根据权利要求
16的方法，其中塑料衬垫材料的外表面，当其被衬入时，具有由平面形，凹面形，凸面形和环形一类形状中选取的一种形状。
24.一种用于容器的塑料密封盖，它包括底座和从底座垂下的螺纹侧壁，底座基本上是平的，底座和侧壁之间的结合部形成倾斜的台肩(Shoulder)，此倾斜的台肩与底座平面形成一个大约25°到90°的角，而且就地形成衬垫覆盖着此倾斜的台肩。
25.根据权利要求
24的塑料密封盖，其中衬垫与倾斜的台肩相配合，并呈现与台肩相同的角度。
26.根据权利要求
24的塑料密封盖，其中角度大约是从40°到70°之间。
27.根据权利要求
24的塑料密封盖，其中衬垫是由比塑料密封盖软的塑料材料制成的。
28.根据权利要求
24的塑料密封盖，其进一步包含用于固定衬垫的第一个定位机构和第二个定位机构，第一个定位机构安置在临近倾斜台肩的底座上，第二个定位机构安置在临近倾斜台肩的侧壁上。
29.根据权利要求
28的塑料密封盖，其中第一个和第二个定位机构外形是由凹陷形，串珠形，凸缘形，唇形和拱形一类形状中选取的。
30.根据权利要求
24的塑料密封盖，其中倾斜台肩具有由平面形，凹形，凸形和环形一类形状中选取的外表面形状。
专利摘要
一种只需较小操作扭矩的塑料密封盖，它包括底座，侧壁和从底座圆周部位延伸到侧壁某一部位的衬垫，衬垫相对于底座表面是倾斜的，以便与底座形成一个大约25°到90°的角。倾斜的衬垫使得可以减小操作扭矩，同时提供满意的密封效果。衬垫可以是平面形，凹形，凸形或环形的，而且可以由一个或一个以上位于底座和侧壁上的定位机构来固定。
文档编号B65D53/02GK87106789SQ87106789
公开日1988年4月13日 申请日期1987年10月5日
发明者詹姆斯·H·布里灵格, 罗伯特·H·霍费特, 亚历山大·C·佩顿 申请人:格雷斯公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan