专利名称：制造透气盖的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及封装产生气体的液体物质的领域，更具体地涉及透气盖。
背景透气问题在本领域中是众所周知的。确实众所周知，某些液体物质产生气体，而这可能在一个装有此类液体物质的容器内导致压力的升高。此类物质通常为过氧化氢或其它漂白液以及碳酸饮料。
如果不采取预防措施来应付这种压力升高，装有该物质的容器可能受到严重的应力，这种应力通常造成容器鼓胀或应力裂纹。鼓胀指的是容器变形，而应力裂纹可能造成泄漏或甚至爆炸。因此为了避免这类现象，必须使容器透气，即提供装置使得可以释放容器内升高的压力。换句话说，必须提供装置使得液体物质产生的气体可以逸至周围环境中，同时保持容器不泄漏。
达到这一点的一种方法是提供一种带孔的盖和一个插在盖中盖住该孔的膜。该膜可以透过气体但不能透过液体。
使用半渗透膜存在几个有关问题。
第一个问题是半渗透膜是昂贵材料。因此本发明的一个目的是提供一种使用尽可能少的膜材料的透气盖。这一目的意味着不仅使用小的膜，而且提供制造这种盖的工艺，该工艺能大大减少膜材料的浪费量、即未用于制造盖的膜材料量。该工艺当然应当兼有现代工业所需要的高生产率。
在本领域中，通常将膜设计成压配合在安放膜的盖子中。这是一种相当简单的工艺，因为它不需要用于将膜固定在盖子上的特殊装置。但是在那种构型中，膜与盖子的内尺寸一样大是很基本的，然而从透气性能的观点而言这是不需要的。而且这意味着必须为每种盖和每个盖研制一种新设计的膜。因此本发明的另一个目的是提供一种具有最大适应性的透气装置，它能适用于极多种类的盖子。
另一种需要的适应性是膜材料的适应性。事实上，有许多不同的用途需要透气，而每一种这些不同的用途可能需要不同的膜材料。
膜的又一个问题是它们通常用易损的物品制成，一方面是由于通常用来制造它们的材料，另一方面是由于它们通常非常薄。因此在将膜插入盖中的过程中，它们可能非常易于损坏。因此本发明的另一个目的是在所述插入过程中不需要特别的防护措施。
在美国专利4,765,499中提供一种装置，其中将一个小的膜装入一个衬套，其尺寸相应于容纳该装置的盖子的内径。该装置并不满足本发明的目的，因为它只能适合定尺寸的盖子、即它不能提供所需的适应性。其次，美国专利4,765,499中的装置不能用一种满足所有上述目的的工艺来获得。实际上，美国专利4,765,499根本没有公开任何适合的工艺。
在澳大利亚专利9341259中公开了一种透气盖，其中用超声波焊接将一个小的膜固定在盖子顶壁的内表面上。因为超声波焊接是形成该装置的基本要求，所以用以制造该装置的合适材料受到很大的限制，即人们只能利用可以用超声波焊接的材料。因此澳大利亚专利9341259的装置也不能提供所需的适应性。
发明概述在一个实施方案中，本发明包括一种制造透气盖的工艺，所述工艺包括下列步骤形成一个包括顶壁和悬垂侧壁的盖子，所述顶壁或侧壁包括一个从它们伸出的基本上呈管状的凸出部，所述盖子包括一个通过所述顶壁或侧壁厚度的孔，该孔对应于所述凸出部；形成一个座罩，在该座罩内安装有膜，所述座罩的截面外尺寸小于所述侧壁的截面内尺寸；然后将带有安装好膜的所述座罩与所述盖子中的所述凸出部进行装配。
在该实施方案的一种高度优选的实施例中，带有安装好膜的座罩是用夹物注塑成型法(insert injection molding)制造的。
在第二个实施方案中，本发明还包括一种通过上述工艺可得到的透气盖，所述盖包括顶壁(2)和悬垂的侧壁(3)，所述顶壁或侧壁包括一个从它们伸出的基本上呈管状的凸出部(5)，所述盖还包括一个通过所述顶壁或侧壁厚度的孔(4)，该孔对应于所述凸出部，所述盖还包括一个半渗透膜(7)，所述膜利用一个已装入了该膜的座罩(6)而装到所述盖中，所述座罩与盖的凸出部进行装配，所述座罩的截面外尺寸小于所述侧壁的截面内尺寸。
附图简述
图1和图2是根据本发明的盖子的截面侧视图；图3是一种适合于实现本发明工艺的设备的示意图；图4是座罩与膜相互同轴的优选实施方案的示意图。
发明详述在描述了盖子结构后将更好地理解制造盖子的工艺。因此在一个实施方案中，本发明包括一种透气盖(1)。根据本发明的盖子可以用各种材料制成，特别适合的材料包括(热)塑性聚合物或共聚物，包括聚乙烯(高密度和低密度)、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龙、PETG(二醇类改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)。
盖子(1)包括顶壁(2)和悬垂的侧壁(3)。盖子例如通过压配合、螺纹连接、卡合等方法与容器(8)的颈部相配合而被固定在容器颈部上。盖子包括一个通过顶壁或侧壁厚度的孔(4)，该孔使容器内部产生的气体能够逸入周围环境。可以理解，盖子中可以有一个或几个孔。
盖子还包括一个从侧壁或顶壁伸出的基本上呈管状的凸出部(5)。该凸出部可以如图1所示那样从顶壁或侧壁的内表面伸向内部、即向着容器内部延伸，或者如图2所示那样从该表面伸向外部。在后一种情况下，如果顶壁或侧壁足够厚，那么该凸出部由孔形成，或者更准确地说由限定该孔的顶壁或侧壁的周边形成。基本上该凸出部应当与该孔相对应。此处的“对应”意味着该凸出部必须围绕该孔，以便当后面说明的座罩(6)和它的膜被装入凸出部后，当盖子盖在容器上时，该孔和容器内部之间的任何接触至少必须通过膜(7)的一部分。如下面本发明的工艺描述中所说明的，该凸出部可以例如与盖子模塑成型，或者可以在该凸出部成型后例如通过粘合、摩擦焊接、静配合等与盖子组装在一起。
该盖子还包括一个半渗透膜(7)。“半渗透”被理解为该膜足以透过容器内部产生的气体，以便使这些气体能够逸至周围环境中，同时足以使容器内装有的物质不能渗透过去，以便防止显著的泄漏、优选地是防止所有泄漏。本发明不限于任何特定类型的膜材料。适用的材料包括聚乙烯(高密度和低密度)、聚丙烯、聚酯、尼龙、PTFE(聚四氟乙烯)。对于该用途的优选膜材料是由杜邦公司(Du Pont company)用Tyvek商品名称出售的非织造纺粘型聚乙烯薄膜材料，其中用碳氟化合物处理以获得高的液体不渗透性的Tyvek10型是最优选的材料；由美国密歇根州(MI 48106)安娜堡市(Ann Arbor)SouthWagner路600号的吉尔曼科学公司(Gelman Sciencescompany)用Versapor商品名称出售的利用提供疏水性的fluoro-moner后处理的非织造基底(尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pET))上浇注成的丙烯酸共聚物；在本发明的盖子中，将膜装配在座罩(6)中，座罩再与凸出部(5)装配在一起。以下对制造本发明盖子用的工艺的描述说明了膜(7)是如何装配在座罩(6)中的。该座罩和凸出部(5)还可以包括各种固定装置。合适的固定装置包括配合螺纹以及用于将所述座罩围绕所述凸出部卡合或卡入所述凸出部的相配合的脊和槽。座罩(6)和凸出部(7)也可以简单地粘合、摩擦焊接或静配合在一起。而且，凸出部和座罩可以装配在一起，从而牢固地支持顶壁或侧壁。例如，凸出部可以是一个管子，在其末端有一个悬垂的凸缘。然后该凸出部从盖子的任一侧通过该孔引入，使得该凸缘安置在顶壁或侧壁上。然后使座罩在所述任一侧的另一侧与凸出部装配在一起。
本发明的另一个基本因素是所述座罩的截面外尺寸(dH)小于所述侧壁的截面内尺寸(dS)。
同样，带有已装配好膜的合适座罩可以购买到。尺寸特别适合用于透气盖的座罩可以从意大利的Zola Predosa(bo)，40069，Via Rome50的GVS公司购买到。
可以看出，本发明的盖子为在可以装配入此种座罩的各种盖子和座罩的设计方面提供了很大的适应性。事实上，座罩和盖子之间的连接并不像大多数已经提出的先有技术装置那样依赖于侧壁和/或容器颈部的内尺寸。而仅需要一种确定的凸出部尺寸，这可以一种直接了当的方式装入现有盖子。由于同一理由，膜在盖子中的装配不再取决于盖子的尺寸，本发明允许使用较小的膜。本发明允许使用像孔的表面一样小或比孔的表面更小的膜。优选地是，此处使用的膜其表面至多为顶壁内表面的25％至50％，优选地是至多为5％到10％。
另一个优点是该膜和罩住该膜的座罩部分应当是同轴的，其理由在后面的工艺描述中说明。还一个优点是座罩的厚度(t)至少在其罩住膜的区域内应当是尽可能小的，优选的为3mm到10mm，最优选的为1mm到3mm，其理由在后面说明。
本发明的一种盖子可以用本发明另一个实施方案的工艺来制造。在其最广泛的定义中，该工艺包括下列步骤形成一个包括顶壁和悬垂侧壁的盖子，所述顶壁或侧壁包括一个从它们伸出的基本上呈管状的凸出部；所述盖子包括一个通过所述顶壁或侧壁厚度的孔，该孔对应于凸出部；形成一个座罩，在该座罩内安装有膜，所述座罩的截面外尺寸小于所述侧壁的截面内尺寸；然后将带有安装好膜的所述座罩与所述盖子的所述凸出部进行装配。第一和第二步骤当然可以以任何给定顺序进行，但第三步骤只能在前面两步骤完成后再进行。
列举的第一步骤对应于盖子的成形，其具有孔和凸出部但没有座罩和膜。它可以用任何为此目的所使用的技术进行，诸如注塑成型法、吹塑法、热成形法、注射吹塑法。该步骤可以在单独一次操作或几次操作中完成。例如盖子可以在第一次操作中模塑成型，而顶壁中的孔可以在第二次操作中钻出。凸出部可以分开制造，但有利地是与盖子一起制造、例如通过模塑成型法。这一步骤的最后结果是一个带有孔和相应凸出部的盖子，其为装入带有已安装好膜的座罩做好准备。
列举的第二步骤是制造座罩和在座罩中安装膜。在本发明的一个高度优选的实施方案中，参照图3，该步骤可以用一种“夹物模塑操作”来完成，其中将一张膜材料片(9)送入一台设备；该膜材料片最好由一卷膜材料送入；在所述设备中，从所述膜片至少切割出一个膜并将其安置在一个其内将形成所述座罩的模具中。有利地是，膜的切割与其在该模具中的安置可以利用一根带有尖锐周边且被推入模具(11)中的杆(10)来完成，该膜材料片最初被安置在所述杆和模具之间。在该实施方案中，膜的切割与其在模具中的安置基本上是同时完成的。这种做法特别有利，因为它避免了在易碎的膜材料上附加操作的需要。
然后，以一种将该膜固定在所述座罩中的方式基本上围绕所述膜模塑该座罩。“基本上围绕”在此处意味着一旦完成后，该步骤将产生一个带有安装好膜的座罩，其中该膜的两个表面可以接触空气，但膜被紧密地保持在该座罩中。
为了提高带安装好膜的座罩的生产率，有利地是使用的设备包括对多个座罩同时操作且带有相应杆的多个模具腔。
为了尽可能减少膜材料的浪费，膜和罩住该膜的座罩部分应当基本上同轴。事实上，参照图4.1，座罩和膜的同轴性(沿轴线A)产生较少的未利用的膜片部分，反之，如图4.2所示，如果座罩(轴线A)与膜(轴线A′)不同轴，那么用阴影线表示的膜片的非常大的部分被浪费了，而该膜片材料的仅仅一小部分被用来制造膜。基于同样原因，高度优选地是，座罩的厚度(t)至少在其罩住该膜的区域内应当尽可能小，因为座罩厚度对应于膜材料片的未用于制造膜的部分。优选地是座罩厚度应当小于5mm，最优选地是小于1mm。
在本说明书的优选工艺中，所述膜材料片的不用于制造膜的表面小于膜材料片总表面的80％，优选地是小于50％，更优选地是小于25％。
将膜安装到座罩中的这一工艺可以完全与所述工艺的其余部分分开进行。同样，带安装好膜的合适座罩可以购买到。尺寸特别适用于透气盖的座罩可以从意大利的Zola Predosa(bo)，40069，Via Rome 50的GVS公司买到。
列举的第三步骤是将第二步骤中生产的带安装好膜的座罩装配到第一步骤中生产的盖子中。对这一步骤没有特定的限制，这一步骤基本上取决于座罩和盖子是否有配合装置，如果有，那么就取决于这些装置的性质。这第三步骤中的合适操作因此可以包括粘合、静配合、摩擦焊接、卡合锁定或将座罩旋紧在盖子中。静配合因其快速性可以是优选的方法。
权利要求
1.一种制造透气盖的工艺，所述工艺包括下列步骤形成一个包括顶壁和悬垂侧壁的盖子，所述顶壁或侧壁包括一个从它们伸出的基本上呈管状的凸出部，所述盖子包括一个通过所述顶壁或侧壁厚度的孔，该孔对应于所述凸出部；形成一个座罩，该座罩带有安装在其中的膜，所述座罩的截面外尺寸小于所述侧壁的截面内尺寸；然后将带有已安装好膜的所述座罩与所述盖子的所述凸出部进行装配。
2.一种根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述形成一个在其中安装了膜的座罩的步骤包括将一张膜材料片送入一台设备中；至少从所述膜片切割出一个膜并将其安置在一个模具中，在模具中该座罩以一种将所述膜固定在所述座罩中的方式基本上围绕该膜成形。
3.一种根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述切割膜的步骤和所述将切割好的膜安置在所述模具中的步骤基本上是同时完成的。
4.一种根据权利要求2和3所述的工艺，其特征在于，所述设备包括对多个座罩同时操作的多个模具腔。
5.一种根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述膜材料片的未用于制造膜的表面小于所述膜材料片总表面的80％，优选地是小于50％，更优选地是小于25％。
6.一种可以通过根据上述权利要求的工艺得到的透气盖，所述盖包括顶壁(2)和悬垂的侧壁(3)，所述顶壁或侧壁包括一个从它们伸出的基本上呈管状的凸出部(5)，所述盖还包括一个通过所述顶壁或侧壁厚度的孔(4)，所述孔对应于所述凸出部，所述盖还包括一个半渗透膜(7)，所述膜利用一个装入了所述膜的座罩(6)装到所述盖中，所述座罩与盖子的凸出部进行装配，所述座罩的截面外尺寸小于所述侧壁的截面内尺寸。
7.一种根据上述权利要求所述的工艺或盖，其特征在于，所述膜和所述座罩的罩住该膜的部分基本上是同轴的。
8.一种根据上述权利要求所述的工艺或盖，其特征在于，所述座罩的厚度(t)至少在其罩住所述膜的区域内为3mm到10mm，优选地为1mm到3mm。
9.一种根据上述权利要求所述的工艺或盖，其特征在于，所述凸出部和所述座罩包括固定装置。
10.一种根据权利要求9所述的工艺或盖，其特征在于，所述固定装置包括配合螺纹。
11.一种根据权利要求9所述的工艺或盖，其特征在于，所述固定装置包括相互配合的脊和槽，用于将所述座罩围绕所述凸出部卡合或卡入该凸出部中。
12.一种根据权利要求9所述的工艺或盖，其特征在于，所述固定装置包括将所述座罩围绕所述凸出部静配合或静配合在该凸出部中。
13.一种根据权利要求1～7所述的工艺或盖，其特征在于，所述座罩和所述凸出部粘合在一起。
14.一种根据权利要求1～7所述的工艺或盖，其特征在于，所述座罩和所述凸出部是摩擦焊接在一起的。
全文摘要
本发明是一种带有孔(4)和半渗透膜(7)的透气盖(1)。所述膜装配在一个特定尺寸的座罩(6)中，后者又装配在一个对应于盖中孔的凸出部(5)中。本发明还包括一种用于制造该盖的工艺。
文档编号B65D51/16GK1168657SQ95196598
公开日1997年12月24日 申请日期1995年10月13日 优先权日1994年10月13日
发明者R·M·贝金斯基, N·J·罗杰斯 申请人:普罗格特-甘布尔公司