可重新闭合的容器的制作方法

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可重新闭合的容器的制作方法

本发明涉及一种可重新闭合的容器,例如具有金属闭合件的玻璃罐。更具体地,本发明涉及一种可重新闭合的容器,其被包装成使得在第一次打开之前在包装容器内部存在部分真空。



背景技术:

为了延长产品的保质期,在真空密封容器中提供食品和饮料,例如蜜饯、咸菜、婴儿食品、果汁等,是众所周知的。通常,在填充和封盖过程期间,在产品表面与容器的闭合件或盖之间的空间(被称为顶部空间)中形成部分真空。例如,70mm直径容器中的部分真空可以在18与24英寸汞柱之间(从0.61到0.81巴)。

罐的内径由于制造过程而在尺寸上变化。取最小可能的罐直径和最低真空给出175N(牛顿)的下真空负荷。取最大可能的罐直径和最高真空给出240N的上真空负荷。因此,每个凸耳的强度要求至少为60N。

大多数真空密封的容器是带螺纹的,相关联的闭合件具有被设计成与螺纹配合的凸耳,使得在打开期间闭合件可以从容器扭开。打开需要克服两个力,即由部分真空引起的和由螺纹之间摩擦引起的两个力。通常,软密封化合物施加在闭合件的下侧周围,以有助于在容器本体与闭合件之间维持紧密的密封。

对于70mm直径的容器,克服真空密封的力所需的典型扭矩约为25英寸磅(inlbs),而克服螺纹的摩擦力所需的扭矩约为12英寸磅(inlbs)。因此,可能难以打开真空密封的容器,特别是对于不能施加必需的力的消费者(例如老年人)而言。在英国进行的一项研究显示,由于过大的扭矩,33%的55岁以上的女性无法打开50%的他们所购买的罐子。

随螺纹容器发生的问题是,闭合件的凸耳可能不够坚固以应付打开容器所需的扭矩,并且可能在该过程中弯曲。这可能导致闭合件简单地自旋而不是拧下。“自旋”发生的趋势由几个因素而加重,一个是钢的“制耳(earing)”。当发生“自旋”时,闭合件的面板没有被提升,并且真空密封可能保持完整。这可能导致容器变得不能打开。此外,即使真空密封被打破,由于凸耳的变形也可能无法重新闭合容器。“自旋”导致客户不满和潜在的浪费。增加凸耳强度通常被视为“自旋”问题的解决方案。然而,由于金属的使用增加,这可能导致制造成本增加。

例如,封盖试验已在高速在线封盖机上进行。为此,制造了70mm深的闭合件,其在厚度范围内具有4个凸耳。将真空设定在工艺窗口的顶部,并选择具有最小直径公差的玻璃罐,因此它们尽可能小。由于制造过程,玻璃罐螺口在尺寸方面变化很大,在螺纹区域中的直径的典型公差为+/-0.4mm。

对于0.17mm厚的钢闭合件,“自旋”失效率测量在2.5%左右。当规格增加到0.18mm时,试验给出0.5%的失效率。使用0.19mm的规格和更硬的回火钢给出0%的失效率。因此,“自旋”问题得到解决,但是以在非标准回火中制造更厚闭合件为代价。

容易闭合的容器在现有技术中是已知的。特别地,设置有通风特征(例如通路或缺口)的真空密封容器是已知的。EP2662296A1公开了一种无螺纹的真空密封容器,其在容器边沿上设置有通风特征,而US7861874B2公开了一种具有凸耳构造的带螺纹的可重新闭合的容器,该容器包括受控的通风路径。



技术实现要素:

根据本发明的第一方面,提供了一种可重新闭合的容器,其包括容器本体、单件金属闭合件和设置在闭合件的下侧上的密封化合物层。容器本体和闭合件具有第一配合特征,以允许闭合件扭转到容器本体上和从容器本体上扭开。密封化合物层和与密封化合物接触的容器本体的密封表面具有第二配合特征,其在闭合件从闭合位置旋转时建立一个或多个通风通道。第二配合特征包括在密封表面中的一个或多个突起或凹口以及在密封化合物上的一个或多个对应的凹口或突起,当闭合件处于闭合位置时,在密封化合物上的一个或多个对应的凹口或突起与在密封表面中的一个或多个突起或凹口在径向上对准。

作为选项,第一配合特征包括在容器的颈部区域上的螺纹和设置在闭合件的内表面上的凸耳。

凸耳可以被构造成在扭转闭合件时跳过螺纹,在扭转所述闭合件的同时容器本体通风。

凸耳可以充分地弹性变形以便于所述跳过。

第二配合特征可以包括在密封表面上的三个或更多个突起和在密封化合物中的相关联的凹口。

第二配合特征可以包括在密封表面上的三个或更多个凹口和在密封化合物上的相关联突起。

密封表面可以是容器边沿的上表面。

螺纹可以具有不对称轮廓。

螺纹可以是连续的或不连续的。

密封化合物可以是增塑溶胶。

容器可以包含产品和与产品顶部空间共存的部分真空。

根据本发明的第二方面,提供了一种组合容器本体和单件闭合件以形成第一方面的可重新闭合的容器的方法。该方法包括用热产品填充容器本体,将软密封化合物施加到闭合件的下侧,将闭合件拧到容器本体上,以及允许密封化合物硬化。

根据本发明的另一方面,提供了一种可重新闭合的容器,其包括容器本体和单件闭合件。容器本体和闭合件具有第一配合特征,以允许闭合件扭转到容器本体上和从容器本体上扭开。容器本体的密封表面和设置有密封化合物的闭合件的下侧具有第二配合特征,在闭合件从闭合位置旋转时,第二配合特征建立一个或多个通风通道。

附图说明

图1是设置有通风特征的螺纹容器本体的立体图;

图2是与图1的容器一起使用的扭开的闭合件的下侧的平面图;

图3是图1的容器本体和图2的闭合件的示意图;

图4是图1的容器本体的颈部区域的轴向截面图,并且包括容器螺纹的局部放大图(call-out);

图5是图1的容器本体的细节,示出了通风特征,并且包括通风特征的局部放大图;

图6是图1和图2的容器本体和闭合件的通风特征的轴向截面图,并且包括通风特征的局部放大图;

图7是表示组合图1的容器本体和图2的闭合件以形成可重新闭合的容器的方法的流程图;

图8是具有不对称螺纹布置的替代容器的颈部区域的轴向截面图,并且包括容器螺纹的局部放大图;

图9是替代的扭开的闭合件的下侧的平面图;以及

图10是设置有替代通风特征布置的另一替代容器的立体图,并且包括通风特征的局部放大图。

具体实施方式

图1是设置有通风特征40的螺纹容器本体12的立体图,并且示出为没有闭合件。容器本体12可用于食品和饮料,例如蜜饯、咸菜、涂抹酱料、婴儿食品、果汁等。可替代地,容器本体12可用于其它物质或液体。

在该图示示例中的容器本体12是玻璃。容器本体12包括颈部16,颈部16在其外表面上限定非连续螺纹14或一系列离散的重叠和倾斜脊。当容器本体12闭合时,容器本体颈部16终止于密封表面18或边沿,密封表面18或边沿与单件闭合件形成密封。在此示例中,密封表面18设置有三个通风特征40,通风特征40包括大致倾斜的离散突起,大致倾斜的离散突起在颈部16的密封表面18上形成不连续性。

图2是与图1的容器本体12一起使用的扭开的单件闭合件20或盖的平面图。在此示例中,闭合件是金属闭合件,尽管其可以由任何合适的材料(例如塑料)制成。在此示例中,闭合件20和容器本体12都大致为圆柱形。闭合件20包括面板24和从面板24悬垂的壁26。壁26在内表面上设置有凸耳22,凸耳22被构造成与容器本体螺纹14配合以便从容器本体12移除或替换闭合件20。在此示例中,提供了四个基本上相同的凸耳22。

在此处未示出的制造过程中,密封化合物(如增塑溶胶)层将被施加到图2所示的闭合件20的内部。密封化合物由于过热蒸汽施加在封盖斜槽中而软化,使得当首次施加密封化合物时并且当闭合件首次施加到容器时密封化合物是柔软的,并且将其自身模制成包括通风特征40的密封表面18的轮廓,形成紧密密封。容器本体12一旦被填充,用闭合件20封盖并创建部分真空,密封容器。

为了在容器一旦已经密封之后打开容器,必须通过施加足够的扭矩来扭开闭合件20,以克服闭合件凸耳22、容器本体螺纹14和密封化合物(这里未示出)之间的摩擦力和真空密封的力的组合。有利地,闭合件20可以被拧回以保护容器本体12内容物。然而,原始真空密封,一旦被打破,就无法恢复。

关于图1和图2所示的容器本体12和闭合件20,应当理解的是,当闭合件20开始从容器本体12扭开时,在填充/封盖过程中由通风特征40在密封化合物中形成为不连续性的离散凹部从其原始位置移开,在密封化合物中创建泄漏路径,并允许空气进入容器本体12,从而打破真空密封。因此,真空密封在闭合件旋转(例如,小于180度)期间被打破。通风是逐渐的,使得释放真空的实际角度旋转将由于顶部空间的高度和体积、罐的尺寸、通风特征的数量和尺寸加上消费者打开罐的速度而变化。因此,通风可以在凸耳22与螺纹14接触之前或之后发生。

在真空密封被打破之后,闭合件继续旋转将使凸耳22沿形成在容器颈部上的下一个可用螺纹14移动。移除由压力密封施加的轴向定向力意味着唯一剩余的抵抗旋转的力是凸耳22与螺纹14之间的摩擦力。由于这个摩擦力相对较小,闭合件的进一步旋转不太可能使相对较轻重量的凸耳变形,因此凸耳在完全移除闭合件后保持其形状。在这个阶段“自旋”的可能性减少或消除。一旦被移除,闭合件20可被拧回到容器本体12上以重新密封容器。

由于使用较少的材料,这种途径允许凸耳22“轻重量化”或减弱以及随之发生的制造成本和环境影响的降低。

然而,闭合件凸耳22和配合螺纹14的保持有利于在真空密封已经被打破之后将闭合件20保持在容器本体12上,并且还在仍形成真空密封的同时在封盖过程中保持闭合件20。凸耳22还可用于降低由于在加工或分配期间的冲击损坏而使真空密封损失的风险。

图3是图1的容器本体12和图2的闭合件20的示意图,其更详细地示出了在闭合件20旋转期间凸耳22的前进。凸耳22在凸耳释放位置A与位置E之间前进,在位置E,凸耳22已经升高到螺纹14上。

在打开常规玻璃罐期间有两个主要事件:从螺纹下方“凸耳释放”,以及当凸耳已经旋转并接触下一个螺纹时引起面板上升的“凸耳接合”事件。

凸耳“安全性(security)”被定义为从凸耳最初在封盖时被拧紧的角位置到在打开期间帽盖没有来自螺纹的负荷的角位置的周向距离。因此,“安全性”是闭合件失去紧密性之前可以“后退”多少的测量。安全性是在封盖线上进行的关键品质测量之一,并且防止罐子例如由于冲击而意外打开。70mm直径闭合件的典型“安全性”规范将为8mm。

在图3中,以下位置由附图标记A到E指示:A-凸耳释放;B-没有‘安全性'的凸耳;C-凸耳接合;D-凸耳跳过螺纹;以及E-凸耳升高到螺纹上。

在“凸耳释放”事件中,扭矩主要来自两个因素:密封化合物与密封表面之间的静摩擦,加上凸耳与螺纹之间的静摩擦。在“凸耳接合”事件中,扭矩主要来自两个因素:化合物与密封表面之间的滑动摩擦,加上凸耳与螺纹之间的滑动摩擦。由于静摩擦系数显着高于滑动的摩擦系数,因此消费者最难的操作是初始“凸耳释放”事件。对于常规的闭合件和罐,仅当闭合件转动时打破真空密封,并且凸耳以足够的力接触螺纹以向上提升闭合件。

相比之下,与包括通风特征(此处未示出)的玻璃容器本体12一起使用的闭合件20在密封被打破并且至少部分地释放真空之前不会竖直地升高。

因此,反直觉地,已经发现可以通过减弱凸耳来减小打开扭矩。这是因为对于给定的“安全性”级别,由于凸耳负荷引起的静摩擦力随着凸耳强度而降低。该效果可以是相当大的,例如减少负荷几个inlbs。对于70mm的罐,与来自凸耳约12inlbs的扭矩相比,来自真空的典型扭矩将为约25inlbs。例如,减弱的凸耳减小了从位置A移动到位置B所需的扭矩。

在图2所示的示例中,减弱或“轻重量化的”凸耳22具有小于50N的轴向凸耳强度,而常规凸耳具有至少60N的强度。轴向强度被定义为当与常规玻璃罐螺口一起使用时在自旋之前凸耳赋予闭合件上的力。凸耳22材料的厚度比常规闭合件的厚度薄至少10%。在加工之后,来自凸耳22到玻璃摩擦对初始打开扭矩的贡献小于总扭矩的20%(来自凸耳摩擦的常规扭矩约为总扭矩的30%)。

由于通风可能在凸耳22与螺纹14接触之前或之后发生,因此减弱凸耳22的好处是增加它们的弹性,使得若需要,在闭合件20旋转期间,它们能够跳过螺纹14(如图3的位置D所示),而不会受损或遭受永久变形。凸耳22保持功能并且提供至少80%的初始保持力。这允许闭合件20的旋转和真空密封的通风继续而不提升闭合件面板(这里未示出)。如所讨论的,闭合件面板将不会竖直升高,直到密封被打破并且至少部分地释放真空。

例如,当凸耳22到达图3的位置C时,通风可能仍在进行中。如果是这种情况,则凸耳22被构造成足够柔软或弹性,以能够跳过螺纹14到位置D中,而不会遭受永久变形。凸耳22将不会移动到位置E中(通常在下一个螺纹部分上),直到通风至少部分地完成。

玻璃螺口或密封表面18上的通风特征(这里未示出)是对罐安全性的辅助,因为它们使得闭合件20难以意外地“后退”。

图4是图1的玻璃容器本体12的螺纹14的截面图。非连续容器螺纹14包括一系列离散的重叠脊,其被构造为与闭合件凸耳22配合,以允许闭合件20从容器本体12拧下或拧回到容器本体12上。如放大图所示(示出容器螺纹轮廓),螺纹14在轴向方向上具有基本上对称的截面。

图5是图1的在容器本体12上的局部通风特征40的放大图。在此图示的示例中,离散通风特征40的一个示出在容器本体颈部16的密封表面18或边沿上。如放大图所示(示出了特征的径向延伸轮廓),在此示例中,通风特征40包括径向延伸跨过密封表面18的倾斜突起。该突起与密封表面18一体地形成并且在其最高点处在密封表面18上方升高约0.2mm。图1、图3、图4和图5所示的容器本体12设置有三个离散的突出通风特征40,因为这确保真空密封被快速打破。然而,通风特征40不足够大,不会妨碍容器的打开,或者不会增加打开容器所需的扭矩。

如前文所讨论,当密封化合物层(这里未示出)是柔软的时,它将自身模制成倾斜突起的轮廓,从而在密封化合物内创造对应的凹槽,凹槽随后硬化变成永久性的。当将要打开容器本体12时,闭合件20相对于密封表面18的旋转导致凹部从其原始位置移动,创建多个泄漏路径并使容器本体12通风。

图6是穿过(根据图1、图2、图3、图4和图5的实施例)通风特征40的一个所截取的容器本体12的颈部16区域的轴向截面图,其中闭合件20就位。示出通风特征40的放大图示出了形成在密封化合物50中的对应凹部45。

图7是表示组合图1的容器本体12和图2的单件闭合件20以形成可重新闭合的容器的方法的流程图。该方法包括用热产品填充容器本体12,将软密封化合物50施加到闭合件20的下侧,将闭合件20拧到容器本体12上,以及允许密封化合物50硬化。由于密封化合物50层是柔软的,它将其自身模制成倾斜突起的轮廓,从而在密封化合物50内创建对应的凹部,凹部随后硬化变成永久性的。

图8是替代螺纹114布置的截面图。如放大图所示(示出容器螺纹轮廓),上螺纹角大,例如,50度,且下螺纹角度较小,例如20度。图8所示的不对称螺纹轮廓114使得当凸耳22处于位置F时,即在螺纹114的顶部上时,闭合件凸耳22更容易跳过螺纹114。当它们处于位置G时,即在螺纹下方时,凸耳22不太可能跳过不对称螺纹114。螺纹轮廓114在被施加时具有良好的保持力,而在被移除时更容易“自旋”。对于给定的扭矩,凸耳22在闭合件上创建比向上力更大的向下力。螺纹不对称性减少克服闭合件凸耳22、222与容器本体螺纹114之间的摩擦力所需的扭矩,并且使容器本体112更容易打开。不对称螺纹轮廓114在封盖过程中也是有益的,其中可能难以将封盖设备构造为低扭矩设定。

图9是设置有四个基本上相同凸耳222的替代的扭开的闭合件220的平面图。与图2所示的凸耳22相比,这些凸耳222具有减小的径向范围,并且在此示例中是其在径向范围方面减小,而不是在其厚度或规格减小,减小了凸耳强度。应当理解,减小径向范围的凸耳222需要较少的材料,并且因此制造成本较低。因此,应当理解,术语“轻重量化”是指减小的材料厚度和减小的范围,以及两者的组合。这也可能是指减少凸耳数量,例如从四到三。

如前文所讨论,闭合件凸耳22、222的“轻重量化”或减弱也减小克服凸耳22、222与容器本体螺纹14、114之间的摩擦力所必需的扭矩,并且因此减小从容器本体12、112、312拧开闭合件20,220所需的力。这是因为“轻重量化”凸耳22、222通常导致凸耳22、222与容器本体螺纹14、114之间的较低的摩擦力。因此,减小总凸耳强度的额外益处使得一旦真空密封已经被打破,闭合件20、220更易于从容器本体12、112、312移除。

图10是替代通风特征布置的立体图,其中离散通风特征340包括倾斜突起,在放大图中示出,该倾斜突起围绕密封表面318延伸到密封表面318与容器本体颈部316会合的位置。这种替代布置是有益的,在于创建了围绕密封表面318的边缘一直延伸的泄漏路径。这种布置可能导致容器本体颈部316更尖锐的边缘,在容器本体312一旦被打开就打算从容器饮用的情况下,这可能是不合需要的。

本领域技术人员将理解,在不偏离本发明的范围的情况下,可以对上述实施例进行各种修改。

例如,容器本体可以由除了玻璃以外的材料制成,例如塑料螺纹PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PP(聚丙烯)或金属。在上述示例中的容器本体是基本上是圆柱形的,但可以使用其它的本体形状。

容器本体颈部上的螺纹可以包括一系列离散的重叠脊或基本上连续的螺旋螺纹。典型的容器本体螺纹可以包括四至六个完整或部分螺纹匝。减少螺纹匝的数量,例如减少到三个,减少了克服闭合件凸耳与容器本体螺纹之间的摩擦力所需的扭矩。这使得容器更容易打开。减小总螺纹深度、罐与帽盖空隙或将螺纹角度朝向竖直方向增加,也可用于产生类似效果。可以使用各种角度组合来创建不对称螺纹轮廓。

为了减小克服凸耳与螺纹之间的摩擦力所需的扭矩而对闭合件凸耳或容器本体螺纹的任何修改也减小了所需的凸耳强度并且因此允许闭合件凸耳的进一步“轻重量化”。

设置在容器密封表面上的通风特征可以是突起,并且可以在密封表面上方升高基本上在0.1mm和0.4mm之间。这种突起可以在尺寸和形状方面变化,例如,可以使用在0.2mm和0.4mm之间的突起。可替代地,通风特征可以包括在密封表面中形成不连续性的离散凹部、凹口或凹槽。这些在尺寸和形状方面也可以变化。例如,可以使用基本上在0.1和0.4mm之间最大深度的凹部。可替代地,可以使用在0.2mm和0.4mm之间的凹部。应当理解,当使用凹部、凹口或凹槽代替突起时,当密封化合物层柔软时,对应突起将形成在密封化合物层上,而不是凹部。然而,当闭合件和容器本体相对转动时,容器将以相同的方式通风。

通常,为了帮助密封,期望相对较小的通风特征高度/深度,然而期望相对较大的高度/深度来加速通风和密封打破。因此,所用通风特征或多个通风特征的高度或深度可以根据整个容器构造而变化。将进一步理解的是,实际上仅需要一个通风特征来打破密封,并且此处未示出的进一步的示例可以设置有多于或少于三个通风特征。

上述闭合件20、220具有四个凸耳,然而,可以采用更小或更大数量的凸耳。闭合件凸耳可以通过各种手段“轻重量化”,例如,凸耳可以由相对弱的材料(例如铝或低回火钢)制成,或者凸耳可以具有修改的轮廓或形状,即可以减小凸耳弓形长度,或者可以减少卷入凸耳卷曲部分的材料量。

闭合件壁26、226可以被构造成当凸耳经受径向力时向外变形。例如,具有减弱的壁和四个凸耳的闭合件在其挠曲经过凸耳时将挠曲成四方形状(在圆形与正方形之间)。闭合件壁强度的减小或一些弹性允许闭合件变形以增加其外半径,使得闭合件凸耳跳过容器本体螺纹,而不会引起永久性损坏或变得永久变形。然后闭合件很快恢复到其原始形状,于是通风特征已经被操作以释放真空。闭合件壁的变形性可以通过使用较薄的材料,或者通过其它方式,例如通过使用基本上较弱的材料,通过在闭合件的边缘上使用更紧的卷曲,或通过增加闭合件总深度来实现。例如,可以由0.17材料制成四凸耳的70mm深的闭合件,而不是给出百分之零失效所必需的0.19高回火材料。

因此,如上所公开,容器本体和单件闭合件有助于避免先前描述的问题。由于容器本体设置有通风特征以打破真空密封,所以不需要闭合件凸耳和容器本体螺纹起提升闭合件面板的作用以使容器通风。结果是,闭合件凸耳的“轻重量化”或凸耳/螺纹接口的减弱是可能的,从而降低制造成本并最小化环境影响。“轻重量化”凸耳对容器本体螺纹和密封化合物产生较小的摩擦力,从而通过减少打开容器所需的扭矩而有利于打开。“轻重量化”凸耳也更有弹性,并且因此在“自旋”事件期间能够跳过螺纹而不会遭受永久变形。根据需要,通过将闭合件拧回来可以重新闭合容器本体。

通风的可重新闭合的容器和低凸耳强度闭合件的组合可用于各种容器本体和闭合件尺寸和材料。例如,使用低凸耳强度和螺纹罐的通风特征的原理可适用于具有普通的和深的壁高度的110、100、89、82、77、70、66、63、58、53、48、43、38、30mm直径的带凸耳闭合件。该技术能够实现大量地降低规格,例如,对于70mm直径的闭合件,钢厚度从0.19降低到0.15。它可用于各种真空闭合件市场,例如具有真空闭合件的塑料螺纹PET或PP罐。

制造容器本体和闭合件只需要最小改变。不需要对正常工艺进行实质性改变,如填充、封盖、包装和分配,产品的向外的审美外观保持不变。

再多了解一些
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