专利名称：用户容易掌握使用的封盖组件的塞密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于容器封闭组件的改进密封件。本发明实质上尤其适用于以不透气体和不透液体形式地容器密封，例如碳酸和非碳酸饮料容器的密封。
已知提供的玻璃、纸、纸板、金属或塑料饮料容器均具有一个螺旋盖，该螺旋盖能够再被固定在瓶的颈部。所希望的是对于所提供的这样的具有螺旋盖封闭组件的容器来说提供有一种不透气体和不透液体密封件以便在开始的运输和储存期间和在容器中含有的饮料部分消耗之后在封闭件已再固定到容器颈部时保持饮料的质量。
某些现有的容器和封闭组件是在封闭盖的底部上使用一种弹性衬垫。当盖被稳固地拧到瓶的颈部时，其衬垫被紧压住瓶颈部的唇缘，并且在软的、可变形的衬垫与容器的唇缘之间的加压提供一种紧密的密封。令人遗憾的是，衬垫的制造和衬垫插入到封闭盖要相对地花费附加的加工步骤。此外，如果过大压力施加在衬垫上，衬垫就会碎裂或损坏，因此就必须十分小心不使封闭盖过度紧固到容器颈部上。
还已知提供的一种从封闭盖的底部向下突出的圆筒形塞密封件，这样就使得塞与瓶的颈部的内表面形成一靠近瓶的唇缘的压配合。由这样的塞密封件实现的有效密封要求盖将非常紧地向下拧到容器颈部以便使盖的底部变形并且因此迫使旋塞径向向外压入形成一与容器颈部的紧密封接合。但常常会有这样的情况，尤其是小孩和老年人使用者对于这样的盖拧紧不够。此外，一足够密封力仅能够通过利用在盖和具有低节距颈部上的螺纹来实现的，以至于施加到盖上的封闭扭矩在容器唇缘与封闭底部之间由于杠杆作用而形成非常强有力的向下的密封力。
因此，对于一种有螺旋盖的容器和封闭的配置就需要有能够提供一种有效的密封而无需一种衬垫，并且在容器颈部与封闭件之间无需一个强有力的轴向密封力。
本发明提供一种容器封闭组件，其包括一个容器颈部，其具有在其一端限定一开口的侧壁的容器颈部和一个绕着开口延伸的唇缘，其中最接近于所述唇缘的侧壁的内表面是向内逐渐变细的(成锥形)；一个用于颈部的封闭件，该封闭件具有一个底部和一个裙边部分；在颈部上的第一螺纹；在封闭件的裙边的内表面上的第二螺纹；所述的第一和第二螺纹构造成使得使用者能够通过转动颈部上的盖子把封闭件紧固、松开和再紧固到颈部上的密封位置上；一个密封塞，其是从封闭件内部的底部延伸并且大致与封闭件的裙边同中心，其中密封塞包括一些在所述的密封塞的外表面上的周缘密封肋条，以用于当封闭件被紧固在容器颈部上时使其与容器颈部的内表面相接合；在密封塞与封闭件裙边之间至少一个柔性的密封凸棱以用来当封闭件被紧固到容器颈部上时与容器的唇缘相接合；和至少一个在所述封闭件的内表面上的圆环形密封肋条，用于当封闭件被紧固到容器颈部上时与最接近所述唇缘的容器颈部的外表面相接合。
较好的是，根据本发明的封闭组件是应用到一种碳酸饮料容器上，例如一种模制塑料或玻璃碳酸饮料瓶。
本发明密封肋条和密封凸棱的排列是新式的，并且提供了以低密封力的惊奇改善密封。较好的是，所述的密封肋条是有2个，但在一些实施例中，较好的是所述的密封肋条是有3到10个，更好的是4到6个肋条。较好的是，容器颈部的内密封表面相对颈部的纵向轴的斜度是1 °到10°，更好的是2°到6°。
较好的是，密封肋条的至少一个肋条具有一个基本上为三角形的横截面，例如基本上为等边三角形。这就使得密封力将被集中于密封肋条的尖端处能够达到最大的密封效果。较好的是，密封肋条中的至少一个肋条具有10至50微米的高度，更好的是50至250微米的高度。这样的微型密封肋条尤其有效的集中了密封力并且与在容器颈部上的基本平滑密封表面实现一种有效的密封。此外，这种微型肋条尤其在高速盖体模制设备中能够容易模制，并且在模制之后能够容易用力推开设备的模压心轴。
在密封塞上使用多个密封肋条的另外一优点是，为了达到最佳密封，多个密封肋条可以具有不止一个高度。例如，最靠近封闭件底部的密封肋条的高度可高于距封闭件底部远处的密封肋条的高度。这就使得最靠近封闭件底部(即最靠近容器唇缘)的密封肋条相对于距封闭件底部最远的密封肋条能够有更大的变形。
较好的是，密封塞的外表面由封闭件的底部向内成锥形。相对颈部的纵轴的斜度的平均角度较好为1°到10°，更好的是2°到6°。
密封凸棱在裙边与密封塞之间的封闭件的底部上具有底部，或者密封凸棱由裙边或密封塞的底部向内或向外和向下延伸。较好的是，密封凸棱的至少一个是由密封塞与封闭裙边之间的封闭件底部向下和向外的方向延伸。较好的是，封闭件包括2个或4个以同心的形式围绕封闭件延伸的密封凸棱。较好的是，2个密封凸棱基本对称地设置在容器唇缘的两侧，以便在唇缘上提供一平衡的密封夹紧。
较好的是，容器封闭组件包括第二密封凸棱，该凸棱是从在密封塞与封闭裙边之间的封闭件的底部向下和向内延伸。第一和第二密封凸棱则对着容器唇缘的相对两侧最好以大致对称和平衡的方式密封。随着封闭件固定到容器颈部，第一和第二密封凸棱在相对方向上弯曲。这种双重作用确保密封凸棱中的至少一个，并且一般是两个对着唇缘产生一个压力密闭的密封。
较好的是，密封凸棱的高度大于在其底部处的宽度。较好的是，密封凸棱的横截面基本上是呈等边三角形形状。较好的是，至少一个密封凸棱具有1到4mm的高度。
单独的密封凸棱会缺乏足够的弹性力来形成对着容器唇缘的顶部的可靠的压力密闭的密封。因此，较好的是，至少一个止动表面提供在接近封闭件的底部处，如此设置和排列，即使得当封闭件固定在容器颈部时至少一个密封凸棱顶靠止动表面。较好的是，2个柔性凸棱在容器颈部两侧上提供密封，如上所述，并且2个止动表面设置在密封塞和封闭件裙边的底部处以便在完全固定和压力密闭位置处支承每一密封凸棱。
较好的是，容器唇缘被倒圆，为的是直接从容器颈部容易和舒适的饮喝，并且更好的是在横截面上被全部成圆角。本发明的另一优点是密封配置是如此有效以至于能够在一全部成圆角的容器唇缘上提供一个压力密闭的密封。
根据本发明的容器封闭组件包括另一个在封闭裙边内表面上的周缘密封肋条，其是用来与容器颈部的外表面接合。更好的是，周缘密封肋条是靠近封闭件的底部设置。较好的是另一个周缘密封肋条具有如上所述的用于密封塞上的密封肋条的较佳实施例中的尺寸和形状。更好的是，另一个周缘密封肋条在封闭件的底部之上以与密封塞上的圆环形密封肋条其中之一肋条基本相同的高度设置，由此其与所述的圆环形密封肋条其中之一肋条合作使密封肋条对称地设置在容器唇缘两侧上以施加一个对称的密封夹紧。
根据本发明的容器封闭组件尤其适合用于与螺纹装置连接，其螺纹装置能够快速和容易的固定和再固定，其中封闭件是通过一单一平滑转动360°或小些，更好是转动过180°或小些，最好转动90°而能够紧固和再紧固到容器颈部上。
较好的是，第一和第二螺纹为多头螺纹，例如二头螺纹或三头螺纹，并且更好的是四头螺纹。这就进一步有助于封闭件固定到颈部上，因为使用者需要稍许转动盖体以便找到螺纹头。较好的是，螺纹基本上是不同步的或平行螺纹。也就是说，封闭件和盖体上的螺纹相互自由滑过而在封闭件与盖体上的螺纹段之间没有形成干涉配合。
较好的是，第一和第二螺纹是连续的螺旋螺纹。也就是说，他们不是卡口式螺纹，这种卡口螺纹要求其封闭件不连续的运动使其封闭件固定到颈部，该螺旋螺纹限定一种基本上连续螺旋螺纹通路，其基本全部具有小于90度的螺纹倾斜度。较好的是，螺纹具有平均螺距5°到25°，更好的是10°到20°。
在容易使用和更可靠的从封闭裙边分离侵犯识别环(tamper-evident rings)方面急倾斜的螺纹提供了一些优点。然而，最好的是这样的急倾斜的螺纹使施加到封闭件上的一个转动力通过一相对较小的杠杆作用转换为在封闭件上的向下的力，这是根据本发明的密封构造的特点，能够提供一种可靠的压力密闭密封，而不需要象现有技术的密封构造那样要用强大的向下力施加到封闭件上。
较好的是，容器和封闭件还包括一些在容器颈和封闭件上的互补锁定元件，它们阻止或阻碍封闭件从在容器颈部上的完全固定位置上旋松下来，直到施加一个预定的最小的打开扭矩。更好的是，锁定元件包括一在容器颈部或封闭件裙边部分的其中之一上的纵向锁定肋条，和在容器颈部和封闭件的裙边部分中另外一个上的互补的锁定斜面，当封闭件完全被固定在容器颈部上时所述的锁定肋条顶靠锁定斜面的保持边缘。
锁定装置有助于防止封闭件在容器内部的压力下被旋下。锁定装置还提供一种有利的咔哒声，使得当封闭件已经足以达到压力密闭密封地旋入到颈部时提示给使用者。
较好的是，根据本发明的容器封闭组件进一步包括在容器颈部和封闭件裙边其中之一上的一个突出的止动表面以用来紧靠在容器颈部或封闭件其中另一上的第二止动件或螺纹上，以阻止封闭件在容器颈部上超过封闭件预定成角度密封位置的过度紧固。止动装置与锁定装置一起作用以确保精确地达到封闭件旋拧的准确度，以便提供一种具有本发明密封装置的压力密闭密封。
适合的锁定和止动装置已详细描述在WO91/18799和WO95/05322中，其有效特征在此可被简明的引用参考。
较好的是，把封闭件固定到容器颈部上的密封位置处所需的扭矩小于1.2Nm，更好的是小于1Nm并且最好是约0.7到约0.9Nm。这是在密封位置处接合互补锁定装置所需的扭距，或换句话说是在正常的不同的碳酸饮料压力下消除气体泄漏所需的力。
较好的是，组件在完全封闭位置处绕着容器颈部与封闭件之间的至少一个周缘表面达到的密封力至少约为7Mpa(1000psi)，较好的是至少约为10.5Mpa(1500psi)，较好的是温度范围约为0℃到40℃内，并且容器内的压力范围约为0到约1.2Mpa规格(175psig)内，即覆盖了碳酸饮料所需的最大的温度和压力范围。较好的是，组件提供至少两个这样的周缘密封件，较好的是在上述全部温度和压力范围内。
下面通过结合附图的实例进一步描述本发明的一个实施例，其中
图1表示的是在密封位置上容器颈部(正面)和固定在颈部上的封闭件(横截面)的比较视图，其中封闭件的左侧表示出现有技术的密封垫片而密封件的右侧表示出根据本发明的密封装置；图2表示根据图1中的具有在密封位置处的密封件的本发明的容器密封组件的唇缘部分的横截面详细视图，示出一个不加压的容器在32℃(90)时密封件的变形和应力曲线通过有限元分析所计算出的图；图3表示的是类似于图2的方式对一个容器在32℃(90)时加压到0.71Mpa(103psig)所计算出的详细视图4表示的是类似于图2的方式对一个不加压的容器在42℃(108°F)时所计算出的详细视图；和图5表示的是类似于图2的方式对一个容器在42℃(108°F)时加压到0.71MPa(103psig)所计算出的详细视图。
参看图1，容器1和封闭件2设有结合了有压力安全特征的快速旋转、急倾斜的螺纹。这种螺纹的详细结构和制造已在本申请人的WO95/05322，WO97/21602，WO99/19228中进行了详细描述，其全部内容可结合参考。他们在此将不再描述。
封闭件2包括一个底部3和一裙边4。容器1终结于一个倒圆的、平滑表面唇缘5。传统的这个唇缘与一弹性垫片6形成压力密闭密封，其垫片被示于图1“现有技术”部分中的阴影线。
参看图1和2到5，根据本发明的改进密封装置包括一个相邻于唇缘的容器颈部的向内成锥形的内表面7。一个圆筒形的密封塞8从密封盖的底部向下凸出，并且其本身基本与颈部的内表面平行地逐渐变细。然而，在密封塞与容器颈部之间代替一简单的干涉配合，在密封塞的外表面上提供有两个基本周缘连续密封肋条9。该周缘密封肋条9具有一个基本等边三角形横截面，并且在不压缩的状态下有约150微米高。但是，当紧压住容器颈部的通常较硬材料(玻璃或PET)形成压力密闭密封时，肋条如图中所示的形式产生变形。密封肋条的小尺寸确保实现压力密闭密封，而无需施加到密封塞上以形成密封的力。
约2mm的2个柔软的密封凸棱10，11从封闭裙边与密封塞之间的密闭件的底部向下延伸。在达到密封位置时，密封凸棱在相对方向上弯曲，从而在容器唇缘的倒圆顶部的两侧形成基本对称的密封。通过密封凸棱10，11分别紧靠止挡表面12，13而确保密闭密封。
最后，另一周缘密封肋条14设置在靠近封闭件底部的封闭件的裙边上，以便与靠近唇缘的容器封闭件的外表面相接合。密封肋条14的未压缩的形状和尺寸较好的是类似于密封肋条9的优选的范围。
另一方面，密封肋条14的小尺寸能够达到有效的密封，而无需大的密封力。此外，在使用中，密封肋条14是基本相对密封肋条15设置，密封肋条15在密封塞上最靠近封闭件的底部处设置。密封肋条14和15配合夹紧容器唇缘，使得在全部温度和压力范围中提供高效密封。
上述装置提供了5个性质不同的周缘密封表面，在图3中用A至E表示。在这些表面处的MPa接触压力通过有限元分析计算。这些计算是假设传统的聚乙烯材料用于密闭件和传统的PET用于容器颈部，和另外假设典型的碳酸饮料容器颈部尺寸而做出的。计算数值Mpa如下
密封装置能够使封闭件在容器颈部上固定和再固定，而无需高的扭矩或低斜度的螺纹来施力密封。当密封接合已经完成时，如在上面列出的国际专利申请中所述的在容器颈部和密封件有一互补的锁定装置通过咔哒声而提示给使用者。锁定装置还可与一止动表面相联系以防止颈部上封闭件的过度紧固，但在任何情况下，根据本发明的密封装置对过度紧固不太敏感，因为其没有弹性垫片。
应注意到，根据本发明的组件独特地提供了至少两个周缘密封，其在碳酸饮料容器正常遇到的全部温度和压力范围内具有大于10Mpa的密封压力。还可以清楚的看到，弹性的凸棱在封闭和密封位置上承受非常小的塑料变形，例如，如果在打开之后仅是立即消费容器里的部分东西，由此凸棱使封闭件以压力密闭的形式将再固定在颈部上。还可进一步看到，密封件适合用于具有倒圆顶部唇缘的容器颈部，例如具有有助于直接从颈部饮用的倒圆唇缘的玻璃容器颈部和塑料容器颈部。
上述的实施例已仅提供实例进行了描述。但对于本领域的读者来说应将清楚知道一些其它实施例都属于所附有的权利要求书的范围之内。
权利要求
1.一种容器封闭组件，其包括一个容器颈部，其具有在其一端限定一开口的侧壁和一个绕着该开口延伸的唇缘，其中最接近于所述唇缘的侧壁的内表面是向内成锥形；一个用于颈部的封闭件，该封闭件具有一个底部和一个裙边部分；在颈部上的第一螺纹；在封闭件的裙边的内表面上的第二螺纹；所述的第一和第二螺纹构造成使得使用者能够通过转动颈部上的盖子把封闭件紧固、松开和再紧固到颈部上的密封位置上；一个密封塞，其是从封闭件内部的底部延伸并且基本上与封闭件的裙边同中心，其中密封塞包括一些在所述的密封塞的外表面上的周缘密封肋条，以用于当封闭件被紧固在容器颈部上时与容器颈部的内表面相接合；在密封塞与封闭件裙边之间至少一个柔性的密封凸棱以用来当封闭件被紧固到容器颈部上时与容器的唇缘相接合；和至少一个在所述封闭件的内表面上的周缘密封肋条，当封闭件被紧固到容器颈部上时该周缘密封肋条与最接近所述唇缘的容器颈部的外表面相接合。
2.根据任一上述权利要求所述的容器封闭组件，其中在密封塞或封闭件的内表面上的密封肋条中的至少一个密封肋条具有一个基本三角形的横截面。
3.根据任一上述权利要求所述的容器封闭组件，其中在使用中，密封塞上所述的密封肋条的第一肋条基本上是在封闭件的内表面上的同密封肋条的第一肋条一样与封闭件底部的距离相同，因此当封闭件在容器颈部上的紧固位置上时，容器颈部的唇缘在所述的第一密封肋条之间被夹紧。
4.根据任一上述权利要求所述的容器封闭组件，其中在密封塞或封闭件的内表面上的密封肋条具有10到250微米范围的高度。
5.根据任一上述权利要求所述的容器封闭组件，其中在该密封塞上的多个密封肋条具有多于一个的高度。
6.根据述权利要求6所述的容器封闭组件，其中离封闭件底部最远的密封肋条较高于最靠近封闭件底部的密封肋条的高度。
7.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中密封塞的外表面从封闭件的底部向内成锥形。
8.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中至少一个所述的密封凸棱是从在密封塞与封闭裙边之间的封闭件底部向下和向外延伸。
9.根据权利要求9所述的容器密封组件，进一步包括一第二个从在密封塞与封闭裙边之间的封闭件底部向下和向外延伸的密封凸棱。
10.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中至少一个所述的密封凸棱具有1到4mm高的高度。
11.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中至少一个止动表面设置在接近封闭件的底部处，由此当封闭件被紧固在容器颈部上的时候，至少一个密封凸棱顶靠止动表面。
12.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中容器唇缘完全被倒圆。
13.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中封闭件是通过一单一平滑转动360°或小些更好是转动过180°或小些，最好转动90°而能够紧固和再紧固到容器颈部上。
14.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中第一和第二螺纹是多头螺纹。
15.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中第一和第二螺纹基本上是连续螺旋螺纹。
16.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中容器和封闭件还包括一些在其容器和封闭件上的互补锁定元件，其阻止或阻碍封闭件从容器颈部上的完全固定位置上旋松下来，直到施加一个预定的最小的打开扭矩。
17.根据权利要求16所述的容器密封组件，其中锁定元件包括一在容器颈部或封闭件裙边部分的其中之一上的纵向锁定肋条，和在容器颈部和封闭件的裙边部分上的另外一个上互补的锁定斜面，当封闭件完全被固定在容器颈部上时所述的锁定肋条抵靠锁定斜面的保持边缘。
18.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其还包括在容器颈部和封闭件裙边其中之一上的一个突出的止动表面以用来紧靠在容器颈部或封闭件其中另一上的第二止动件或螺纹，以阻止封闭件超过在容器颈部上封闭件预定成角度密封位置的过度紧固。
19.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中封闭件固定到容器颈部上的密封位置处所需的扭矩是约0.7到约0.9Nm。
20.根据任一上述权利要求所述的容器密封组件，其中组件在完全封闭位置处绕着容器颈部与封闭件之间的至少一个圆形表面达到的密封力至少约为7Mpa(1000psi)。
21.根据权利要求20所述的容器密封组件，其中组件在容器颈部与处于完全封闭位置的密封件之间提供至少两个这样的周缘密封。
22.一种饮料容器包括任一上述根据权利要求所述的容器密封组件。
23.根据权利要求22所述的饮料容器，其是一种碳酸饮料容器。
全文摘要
本发明提供一种容器封闭件(2)组件，其包括一个容器颈部(1)；一个用于颈部(1)的封闭件(2)；在颈部(1)上的第一螺纹；在封闭件(2)的裙边的内表面(7)上的第二螺纹；所述的第一和第二螺纹将具有一定的形状以使得使用者能够通过转动颈部上的盖子把封闭件(2)紧固、松开和再紧固到颈部(1)上的密封位置上；一个密封塞(8)；在密封塞(8)与封闭件(2)裙边之间至少一个柔性的密封凸棱(10，11)以用来当封闭件(2)被紧固到容器颈部(1)上时与容器的唇缘(5)相接合；和至少一个在所述封闭件(2)的内表面上的周缘密封(14)肋条。该组件尤其适合于在碳酸饮料容器上形成不透气体的密封。
文档编号B65D41/04GK1486264SQ01822168
公开日2004年3月31日 申请日期2001年11月20日 优先权日2000年11月21日
发明者R·M·金, R M 金 申请人:比森父子有限公司