专利名称：瓶及具有改进的锁定装置的封盖组件的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种用于容器的改进的螺纹封盖组件。
背景技术：
目前商业大量生产的饮料容器使用位于容器颈部的螺纹和连续螺纹状的封盖。螺纹包括位于容器颈部的单一、基本连续的螺纹部，具有小的螺距角度，典型为小于5°。需要小的螺距角度是为了保证封盖不会自动旋松。当封盖固定于容器颈部时，小的螺距角度也可以提供必要的力矩来取得封盖与容器颈部间的气密性压力密封。连续螺纹的小螺距通常也意味着将现有的封盖从容器颈部完全卸下，典型地，需要旋转超过360°。
这些小螺距的连续螺纹的缺点包括将封盖旋松和再次旋紧于颈部上所需的费力旋转、为形成长的连续螺纹过多使用成型材料及由于螺纹的小螺距角度导致的明显的杵状环从封盖裙部的不可靠分离。
本发明的申请人在国际专利申请WO95/05322中描述了一种可用于碳酸或非碳酸饮料容器的改进及安全的封盖。该申请描述的容器封盖组件具有界定了基本连续的螺旋状螺纹路径的基本连续的螺纹。通过旋转360°或更小角度，封盖可以从完全旋松位置移动到与容器颈部完全旋紧的位置。为了防止封盖从与颈部完全旋紧的位置后退并保持最佳密封状态，封盖组件在容器颈部及封盖裙部设有互补的锁定装置，其当封盖与颈部处于完全旋紧位置时可相互啮合(下称“侧锁键”)，其还阻止封盖的旋松直至施加正确的最小旋松力矩为止。在WO95/05322中的组件，锁定装置由位于封盖裙部上并位于封盖螺纹下方的锁紧筋条及位于容器颈部上并位于颈部螺纹下方的锁紧切口提供。此外，申请WO93/01098对组件在完全旋紧位置时，侧锁键配合以促进封盖进入密封位置进行了更为详细的讨论，其全文在此合并予以参考。
在WO95/05322的组件中，当封盖处于沿容器颈部一浮起方向的轴向压力下，位于颈部或封盖的螺纹设有若干可啮合的构件来阻止或限制封盖沿旋松方向的转动超出居中位置。封盖和容器颈部被构造或配置成能提供一个至少在封盖处于居中位置时，用于从容器颈部排放气体的排放口。该压力安全部件可防止封盖从容器颈部开始旋松后不受控制地旋脱。
因此，具有更短、更陡螺距的螺纹或多头螺纹可被许可使用在容器及封盖组件中，如此在不牺牲压力安全的情况下可使老年人及孩子使用更友好。
WO97/21602及WO99/19228描述了WO95/05322的组件的改进版本，所有的改进版本都具有与WO95/05322类似的锁定装置。
WO95/05322示例的饮料容器封盖组件在帽体具有较短的突伸螺纹段，而在容器颈部具有较长的突伸螺纹段。这种设置比较常见，部分是因为对帽体高速射出成型的要求，根据这个要求，帽体需要以最小的变形跳脱(最好)一件式成型心轴。WO03/045806描述了类似的组件，该组件通过在颈部使用较短螺纹段而在封盖裙部内侧使用较长螺纹段取得较为光滑的颈部瓶口，其中提供有间断的封盖的螺纹段使得封盖更容易制造。
美国专利第US-A-5462166(Ladina)号描述了用于碳酸饮料容器的螺纹容器及封盖组件。螺纹具有阻挡物及锥形的速度突块用来阻挡螺纹以在打开时产生延迟让容器的气体排放出来。螺纹还设置有方防倒转装置来防止当封盖处于与颈部完全旋紧位置时的意外开启。该防倒转装置由与螺纹一体形成的小的互补突起构成，螺纹形成于容器或颈部上且在封盖与容器颈部处于完全旋紧位置时啮合。这些小突起易于变形和磨损，不能对最小旋松力矩提供精确和稳定的控制，不能提供持续的自旋紧效果，也不能发出滴答声来提示使用者封盖何时到达与颈部完全旋紧的位置。此外，如果要取得满意的组件密封及突起间的啮合，小突起要求帽体和封盖以高精度制造(非常低的公差)。在实践中，在大量生产中很难实现。
为现有技术中的容器及封盖组件提供较大的锁定突起会干扰螺纹的流畅运转，因此影响组件的旋紧。
有趣的是，用于饮料容器的各种螺旋盖形式还没有彻底取代具有冠状封盖的塑料瓶。尽管事实是冠状封盖需要开启者去开启并且不能以密封方式重新紧固于瓶颈处。因此，当开启后有必要立刻消耗掉瓶子内的所有东西，这对使用者来说非常不便。
本发明的申请人认为不能彻底接受用于饮料容器的螺纹封盖的原因之一是螺纹封盖的比较昂贵，部分归因于需要形成颈部瓶口的成型材料的数量。持续使用冠状封盖的另一原因是冠状封盖的圆形颈部的光洁度使消费者直接从容器的颈部饮用更容易也更舒适。
与现有的螺旋盖封盖相比，冠状封盖的另一优点是尺寸紧凑。他们较大的缺点是不能旋紧。
发明内容本发明的目的在于提供一种用于容器的改进的合理的螺纹盖封盖。本发明特别应用于饮料及食品容器，包括碳酸饮料容器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明提供一种容器封盖组件，所述组件包括具有开口的容器颈部；用于颈部的封盖，该封盖具有基部及裙部；位于颈部的第一螺纹，所述第一螺纹包括一个或多个第一螺纹段；位于封盖裙部内表面的第二螺纹，所述第二螺纹包括一个或多个螺纹段；所述第一、第二螺纹段包括被构造成可以使使用者通过旋转颈部的封盖来旋紧、移除及再次旋紧封盖形成密封位置；位于容器颈部并与第一螺纹段分离的第一锁定突起及位于封盖裙部内表面并与第二螺纹段分离的第二锁定突起；当封盖被旋紧或再次旋紧于容器颈部时，所述第一、第二锁定突起被构造成可抵制封盖从与容器颈部完全旋紧的位置旋松直至施加正确的最小开启力矩；其特征在于当封盖位于与容器颈部的完全旋紧位置时，所述第一、第二锁定突起在纵向上覆盖第一、第二螺纹段。
容器颈部最好由热塑性塑料材料制成，也就是说使用常见方法，例如射出成型和/或吹模，由成型的聚合体形成。颈部还可以用类似方式由玻璃制成。
封盖最好由热塑性塑胶射出成型形成，在本发明的特定实施例中封盖可以简单地由高速射出成型制造，后面会进一步地描述。
当接近密封位置时裙部临时形变，封盖裙部的轻微变形使得裙部的锁定突起(侧锁键)骑跨于容器颈部的锁定突起(侧锁键)上。裙部可以朝大致椭圆形或大致正方形变形。裙部的弹性产生一径向回复力，其可被侧锁键的倾斜杠杆平衡。
颈部的平均内径可典型地用于碳酸饮料容器，例如在大约1.5厘米至3厘米。在其他实施例中，颈部具有较大的直径来辅助从颈部饮用或倾倒，例如平均内径为大约3至8厘米，最好为大约4至6厘米。颈部内径上升至25厘米也可能使用相同的原理。
可取的是本发明可以应用于加压和未加压的容器，对于容器来说可以用于所用类型的物质，不仅仅是饮料。
优选地具有至少两个所述第一螺纹段，更为优选的是具有至少四个所述第一螺纹段。在较大的颈部形式中特别地可以具有六、八、十、十二、十六或更多的第一螺纹段。第二螺纹段的数目典型地与第一螺纹段的数目相同。优选地，这会产生与第一螺纹段数目相同的数个螺纹头或或者最好有至少两个螺纹头，更为优选的是具有至少四个，例如六个、八个或十六个螺纹头。
在首选实施例中，容器颈部上的第一螺纹段短于第二螺纹段。也就是说，第一螺纹段沿颈部的径向延伸的角度小于第二螺纹段沿封盖裙部延伸的角度。优选地，第一螺纹段未延伸颈部周围的所有路线，优选地第一螺纹段未覆盖容器颈部的周围。优选地，至少一个第一螺纹段绕容器颈部周向延伸大约1°至60°，更为优选的是大约2°至45°，更为优选的是大约5°至30°，更为优选的是大约10°至20°，及更为优选的是所有的第一螺纹段都如此延伸。
优选地，每一第一螺纹段的最大长度(在平面突伸)为大约2至20毫米，更为优选的是大约4至15毫米，更为优选的是大约6至12毫米。优选地，所有第一螺纹段具有大致相同的形状和构形，如此螺纹头的数量可以与第一螺纹段的数量相等。
术语“第一螺纹段”特别地指在容器颈部上的纵长的螺纹突起。其并未特别指简单的突出物或栓。第一螺纹段表面的平均螺距优选为5°至25°，更为优选的是从大约10°至20°。第一螺纹段的上、下表面可以具有不同的螺距，且所述表面中的一表面或另一表面的螺距也可以变化。优选地，至少一个所述表面具有至少一个绕容器颈部以至少5°延伸的固定螺距区域。例如，第一螺纹段可以是一具有圆形末端的短螺旋形的螺纹段，这与在WO95/05322或WO97/21602中详细描述的位于封盖帽体的螺纹段类似。
第一螺纹段在沿颈部的纵长轴线上可以具有三角形、矩形、倒圆的矩形或倒角的矩形、梯形的截面。优选地，第一螺纹段是平滑的。也就是说，螺纹段的至少一边构造成沿颈部纵长轴线上在螺纹段侧边与螺纹段顶部之间呈现圆形的或倒角的截面而不是三角形、矩形或梯形的截面。优选地，螺纹段的所有边均用这种方式来平滑。优选地，与现有技术相比，这在螺纹段顶部与螺纹段侧边产生了增大的曲率半径。例如曲率半径至少为0.5毫米，更为优选的是至少1毫米至2毫米。优选地，沿颈部纵长轴线的螺纹段的截面为连续弯曲的，例如为半圆形或正弦曲线。该平滑的构形改善了颈部螺纹光洁度的用户使用友好。
优选地，位于颈部瓶口的圆筒状基部上方的第一螺纹段的最大径向高度大于0.1毫米，更为优选的是大于0.2毫米，仍为优选的是从0.5至3毫米，最优选的是从1至2毫米。优选地，第一螺纹段的宽度(沿容器颈部纵长轴线量取)为从1毫米至6毫米，更为优选的是2毫米至4毫米。相对较大和较高螺纹段的使用有助于使产生颈部瓶口的用户友好变为可能，适合的螺纹帽体可以以压紧方式旋紧及再次旋紧于颈部瓶口。
不过，第一螺纹段的简短(通常短于封盖螺纹)及第一螺纹段的普通圆形或平滑截面使得颈部瓶口有更高的用户友好，特别地使直接从颈部饮用的使用者的唇部变得更舒适。
优选地，位于封盖裙部内侧的第二螺纹段形成有基本连续的螺旋状的螺纹路径，第一螺纹段沿该螺纹路径从完全旋松的位置运动至与容器颈部完全旋紧的位置。也就是说，第一、第二螺纹并不是象枪刺封盖(这常见于短螺纹段)那样以台阶方式啮合，而是以常见的连续螺旋状螺纹方式。换而言之，螺纹路径的螺距在长度上小于90°。可取的是螺旋的螺距并不是固定的。优选地，对于后续描述的典型碳酸饮料组件，螺旋状螺纹路径的平均螺距为从5°至20°。该螺距可以与后面描述的广口组件不同。
连续的螺纹路径使得组件特别容易被老年人、体弱的人及孩子旋紧。相反地，枪刺形螺纹需要相对复杂、多步骤的处理来将封盖旋紧于容器颈部上，且具有封盖经常没有被足够旋紧于容器颈部的后果。而且，非常困难的是为封盖设计一种一旦枪刺形封盖组件开启后可靠及容易分离的杵状环。与枪刺形螺纹相比，对于体弱的人来说，连续的螺纹更容易克服容器内部的压力而被旋开。
第二螺纹段不是枪刺形螺纹段。第二螺纹段绕封盖裙部以足够距离延伸以至于一个螺纹段的顶部接近另一螺纹段的底部，且优选的是绕封盖裙部以有限的倾斜距离覆盖另一螺纹段。也就是说，优选的是相邻的第二螺纹段的对应顶部和底部在圆周上覆盖。优选地，至少一个第二螺纹段绕封盖裙部以至少45°延伸，更为优选的是绕封盖裙部以至少60°延伸，更为优选的是至少90°。在所述螺纹段的顶部和底部间形成有螺纹间隙，当封盖旋紧于或旋离容器颈部时，第一螺纹段之一沿该螺纹间隙运动。
优选地，第二螺纹段有四个、六个、八个、十二个或十六个。优选的是第一、第二螺纹段设有四头、六头、八头、十二头或十六头的连续及快速螺距的螺纹路径。
优选地，封盖可以通过单一平滑地旋转360°左右或更少来从完全旋松位置移动到与容器颈部(反之亦然)完全旋紧的位置，更为优选的是160°左右或更少，最为优选的是90度左右或更少。
优选地，位于封盖裙部的圆筒状表面上方的第二螺纹段的最大径向高度大于0.1毫米左右，更为优选的是大于0.2毫米，仍然优选的是从大约0.5至3毫米，最优选的是从大约1毫米至2毫米。优选地，第二螺纹段的宽度(沿封盖裙部的纵长方向量取)为从大约1毫米至6毫米，更为优选的是从大约2毫米至4毫米。
每一第二螺纹段优选为由一个或多个径向间隔的突出部分构成，每一所述部分绕封盖裙部以不超过大约60°径向延伸，优选为绕封盖裙部不超过大约45°，优选的是绕封盖裙部从大约2°至35°。
优选地，径向间隔的突出部分被以0°至大约10°、优选为从大约0.5°至2°径向延伸的间隙在径向上间隔开。
优选地，间隙的宽度为从大约0.1毫米至5毫米，更为优选的是从大约0.5毫米至2毫米。换而言之，第二(优选为长的)螺纹优选为在每一螺纹段具有若干间隙的间断的或中断的螺纹，但是间隙在径向上足够窄而不会干扰第二螺纹段的运作。也就是说，第二螺纹段在彼此之间仍然形成有基本连续的螺旋状的螺纹路径。这要求位于第二螺纹段的间隙(还有位于第二螺纹段之间的间隙)在径向上比第一螺纹段更窄。
优选地，每一第二螺纹段由至少两部分，优选为至少三或四部分组成，这意味着至少一个或优选为至少两个或三个间隙在螺纹段中。在第二螺纹段中的间隙的存在可以在开启加压的容器时改善通过第二螺纹的气体排放。更为重要的是，封盖帽体在高速制造中可以更容易地从一件式模具心轴中脱出，这是因为在脱离模具时间断的螺纹为封盖裙部的径向膨胀提供了较小的阻力。
优选地，至少一个(优选为所有)第二螺纹段也有平滑的截面。第二螺纹段的截面优选为互补于以上所描述的第一螺纹段的截面。
可取的是这会在第一、第二螺纹段之间产生较好的配合，例如，如果他们具有与旋转轴线平行的互相匹配的截面形状。而且，位于封盖的锥形或平滑的螺纹也使得封盖从模具心轴中脱离更容易，因此可辅助封盖用射出成型的高速制造而不需要多部分的或毁坏式的中心模具块。
可取的是第一、第二螺纹段的形状和构形的优选特征已经在上面描述过，在实施例中颈部具有相对短的螺纹段而封盖裙部具有相对长的螺纹段。然而，可取的是在本发明的范围内也可以存在选择性的构形，例如象WO95/05322中描述的那样，在封盖裙部具有相对短的螺纹段而在容器颈部具有相对长的螺纹段。
以上所描述的各种部件结合基本构形也可以经过必要修正来应用其他可选构形。
在某些实施例中，本发明的容器封盖组件是用于碳酸饮料的组件，其中容器还包括设于颈部和封盖的可相互啮合的构件，当封盖处于沿容器颈部浮起方向的轴向压力下，可啮合的构件可以阻止或限制封盖沿旋松方向的转动超出中间位置。这就是可预期防止封盖旋松时在压力下不受控制地或飞掷地从容器颈部移除的所谓压力安全部件。优选地，该压力安全部件的优选实施例在WO95/05322、WO97/21602及WO99/19228中被描述，其全文在此合并予以参考。
优选地，第一及第二螺纹被构造及设置为当封盖位于所述中间位置时允许封盖相对于颈部有轴向位移，且优选为当封盖沿颈部的浮起方向轴向位移时用来互相啮合的啮合构件，例如在加压的容器内部的轴向压力下。更为优选的是当封盖在中间位置时沿朝向颈部内的方向轴向位移时，可相互啮合的构件被构造和安置为彼此不啮合，例如当向容器颈部向下旋紧封盖时。
优选地，可相互啮合的构件包括形成于第二螺纹段之一的下表面的台阶或切口来提供第一抵靠面，第一螺纹段之一形成有第二抵靠面与第一抵靠面抵接，当封盖位于中间位置且处于沿容器颈部浮起方向的轴向压力下，其可以阻止或限制封盖沿旋松方向旋转，但是当容器并未过度施压时其允许封盖简单的移除。
更为优选的是，第二螺纹段包括具有第一纵长截面的第一螺纹部及具有比第一纵长截面窄的第二纵长截面的第二螺纹部，因此，第一螺纹段与第二螺纹部抵靠。相对较宽的第一截面优选为靠近第二螺纹段的圆周覆盖区域，这会在该区域产生相对较窄的螺纹间隙。
优选地，位于容器颈部及封盖的第一、第二螺纹为变化螺距螺纹，优选为如WO97/21602所描述的，其全文在此合并以供参考。优选地，第一、第二螺纹段所界定的旋松螺纹路径的螺距在第一区域相对较小，而在与第一区域沿旋松方向错开的第二区域相对较大。第一区域的螺纹路径的螺距优选为基本固定。第一区域通常包括封盖密封于容器颈部的位置。优选地，第一区域绕容器颈部或封盖裙部外周以20°至40°延伸。优选地，第一区域的下螺纹表面的螺距在1°至12°范围内，更为优选的是2°至8°。
优选地，第二区域靠近螺纹路径的第一区域。
优选地，第二区域的螺旋状的螺纹路径的螺距基本固定，第二区域优选为绕容器颈部或封盖裙部以15°至35°延伸。优选地，第二区域的螺纹路径的螺距在15°至35°范围内。
变化螺距的螺纹的使用使得旋合具有陡的平均螺距的快旋螺纹变得容易，并在压力安全下使老年人和孩子使用友好。快旋螺纹可能产生的问题是当容器加压后，其陡的螺距会在与容器颈部完全旋紧位置产生后退的趋势。使用枪刺形螺纹可以克服这个问题，但是枪刺形螺纹的使用会产生如上所述的多个不同的问题。相反地，变化螺距的螺纹解决了封盖在压力下后退的问题同时保留了连续的快旋螺纹的所有优点。
优选地，螺旋状的旋松螺纹路径还包括靠近第二区域的第三区域，第三区域具有相对较小的螺距。
优选地，第三区域具有基本固定的螺距，优选为在1°至12°范围内，更为优选的是2°至8°。第三区域优选地包括当封盖在中间气体排放位置被阻挡时封盖在容器颈部的位置。第三区域相对较小的螺距降低了在高气体排放压力下封盖越过阻挡装置的趋势。
优选地，封盖组件包括位于封盖裙部内表面的切口，该切口位于多个第二螺纹段的两段之间并圆周覆盖该两个螺纹段以增加第二螺纹段之间气体排放的截面积。已经发现的是相邻第二螺纹段重叠部分的螺纹间隙具有的截面对于所有情况下的较佳的气体排放都过小。切口通过增大螺纹间隙的截面积进而增加通过螺纹间隙的气体排放率来克服这个困难。
第二螺纹的圆周重叠区域排放路径的增大的截面积允许容器内部压力的更快排放，因此当排放发生后减少了封盖在中间位置被阻挡的时间而不会有任何压力安全的损失。
优选地，切口包括在所述重叠区域绕封盖裙部在第二螺纹段之间延伸的纵长凹槽。
优选地，该纵长凹槽的延伸基本与螺旋状螺纹路径平行。优选地，切口包括位于封盖裙部内部的纵长凹槽。优选地，切口的纵长截面积为靠近切口的第二螺纹段的平均纵长截面积的5％至50％。
本发明的容器封盖组件还进一步包括与螺纹段分离的且设于容器颈部及封盖上的互补的锁定突起(侧锁键)，在封盖已经被旋紧或再次旋紧于容器颈部后，其可阻挡封盖从与容器颈部完全旋紧位置旋松直至施加一正确的最小开启力矩。
在本发明的容器封盖组件中，当封盖处于与容器颈部完全旋紧位置时，第一、第二锁定突起(侧锁键)在纵向上与第一、第二螺纹段重叠。换而言之，第一、第二锁定突起并不是完全位于螺纹的上方或者下方(术语“上或者下”是指沿组件的纵向轴线上的相对位置)，而是在径向上至少部分地位于螺纹之间。这使得螺纹组件整体在纵向上可以制造得更加紧凑，因此减少了制造组件所需的成型材料的数量及组件所占据的空间。在某些实施例中，其还可以使颈部螺纹被制造得更适合直接从颈部饮用。
典型地，当封盖完全旋紧于容器时，第一、第二锁定装置位置接近螺纹的下末端。优选地，当封盖位于所述与容器颈部完全旋紧位置时，第一锁定突起和/或第二锁定突起不会延伸至第一螺纹段或第二螺纹段的下缘的下方。术语“下”是指颈部螺纹距离容器颈部开口最远的部分。在这样的组件中，锁定突起优选为在径向上基本完全位于螺纹之间而不会位于螺纹之上或之下。优选地，颈部的螺纹并未在下缘与周缘或肩部(举例来说，用来固持杵状带的肩部)，因此增强了锁定突起的柔韧性及表示旋紧的滴答声响。
进一步针对前述，位于颈部和/或封盖上的至少一方，优选为双方互补的锁定突起基本与螺纹段分离，且可以基本独立于螺纹段变形以在封盖完全旋紧于颈部位置到达时提供快速配合及可清楚听见的滴答声。一般而言，当完全旋紧位置接近时，位于封盖裙部的锁定装置的径向上最内顶点骑跨于位于容器颈部的锁定装置的径向上最外顶点上。当封盖从旋紧位置移除，例如当开启组件时，第二锁定装置会回骑于第一锁定装置的最外顶点上。
位于颈部和/或封盖上的至少一方，优选为双方互补的锁定突起在纵向方向(举例来说，沿封盖组件的旋转轴线)的长度为从大约1毫米至大约6毫米，例如从大约2毫米至大约4毫米。位于颈部和/或封盖上的至少一方，优选为双方互补的锁定突起高度为大约0.25毫米至大约2毫米，例如从大约0.5毫米至大约1.5毫米。无论如何，锁定突起的高度通常小于对应螺纹段的平均高度。位于颈部和/或封盖上的至少一方，优选为双方互补的锁定突起具有从大约0.5毫米至大约3毫米的最大宽度(举例来说，围绕颈部或封盖裙部外周)，例如从大约1毫米至大约2毫米。位于颈部和/或封盖上的至少一方，优选为双方互补的锁定突起具有的最大高度与最大宽度之比为至少0.5左右，更为优选的是至少1，例如从大约1至大约5。
在适合的实施例中，在纵向上第一锁定突起与第一螺纹段的上末端重叠而在径向上与其间隔。
在其他实施例中，在纵向上第二锁定突起与第二螺纹段的下末端重叠而在径向上与其间隔。这些后面的实施例是优选的，因为第一锁定突起然后的位置会更远离容器颈部的开口。这些实施例中突起与对应螺纹段在圆周上的间隔典型为大约1毫米至大约10毫米，例如从大约1毫米至大约4毫米。在这些实施例中，当组件旋紧在一起的时候，径向间隔的突起会与其他组件元件的螺纹段抵靠。也就是说，径向间隔的突起可以界定位于封盖或颈部的螺纹路径的一部分。例如，在界定有螺纹路径的封盖裙部具有较长螺纹段而容器颈部具有较短的螺纹段的情况下，当将封盖置于颈部时，位于封盖裙部的锁定突起可以在径向上与封盖裙部的较长的螺纹段间隔，因此可以在颈部螺纹段跟随的螺纹路径起始处形成延伸。使用锁定突起形成颈部或封盖之一的螺纹路径的延伸的方法解决了提供与螺纹重叠的较大锁定突起且不会干扰螺纹的运行的问题。锁定突起通常在位于颈部或封盖之一的螺纹路径的路线上，象其曾经那样，且是该螺纹路径的延伸。
本发明的组件可以包括位于容器颈部及封盖上的超过一对的互补的锁定突起。
优选的是围绕颈部和封盖组件有至少两对这样的互补的锁定突起，通常每一螺纹头会有至少一对，例如围绕颈部与封盖裙部有沿径向间隔的四对。
优选地，当封盖处于与容器颈部完全旋紧和密封的位置时，位于颈部和封盖裙部的锁定突起沿径向定位，因此其互相抵靠。也就是说，在所述完全旋紧和密封的位置，封盖上的突起骑跨于容器颈部的对应突起的一侧并保持与其相对一侧抵靠。这保证在所述旋紧及密封位置，帽体没有可允许密封泄漏的运转。优选地，当突起在旋紧及密封位置抵靠时，封盖裙部和/或突起仍轻微变形，如此，一弹性力会施加于抵靠的突起之间。该弹性力被抵靠杠杆转化为封盖与颈部之间的旋紧力矩来驱使封盖进入完全旋紧及密封位置。这可以保证容器颈部及封盖的对应密封面会自动与彼此固定，即使封盖并没有被向下旋得特别紧。此外，归因于锁定突起与封盖裙部的径向变形间的相互作用，在较广范围的径向密封位置上取得了有效的密封，因此锁定突起允许组件在成型中有相当低的制造公差。
锁定突起驱使封盖进入密封位置的优点在WO93/01098中详细讨论，其全文在此合并予以参考。
除了象上面讨论的驱使封盖进入完全旋紧及密封的位置外，本发明的互补的锁定装置提供了许多其他重要的优点。第一、其防止了封盖由于容器内部压力而从与容器颈部完全旋紧及密封的位置而意外后退。这些元件确保可以使用更陡螺距的螺纹及自由运行(平行的)螺纹而不会有封盖自然旋松的风险。更陡螺距的螺纹的使用反过来会让移除封盖和再次安装封盖变得更容易。
在一些实施例中，当封盖到达与容器颈部的完全旋紧及密封位置时，本发明的锁定装置也可以提供一明确的“滴答声”，因此给使用者一个封盖处于旋紧(密封)位置的明确指示。该系统也可以保证在容器与封盖间施加正确程度的压力来取得有效的气密密封。
本发明的组件优选的进一步包括在颈部与封盖之间形成压紧密封的附加装置。在某些实施例中，密封装置包括设于封盖的基部内部的可压缩的衬垫以与容器颈部的唇部抵靠。优选地，密封衬垫由可压缩的人造塑胶制成。
优选地，塑胶密封衬垫压缩至高度的30％至70％可取得最佳的密封。一圆周密封筋条可以设于容器颈部的唇部或封盖基部的内侧且位于密封衬垫下方，以优化人造塑胶的压缩性来取得压紧密封。然而，优选地，容器颈部的唇部为平滑的或圆形的以优化使用友好。
在其他的实施例中，不需要衬垫也可以实现密封，例如通过挤压设于封盖帽体上的与容器颈部抵靠的恰当构造的圆周密封筋条或翼部，或通过位于封盖裙部内部且集中突伸的密封塞来形成与接近开口的容器颈部内侧的密封。
特别适合的密封装置描述于WO02/42171中，其全文在此合并予以参考。简要地，这些密封装置包括自封盖基部内侧延伸出并基本集中于封盖裙部的密封塞，其中密封塞包括在其外表面形成的若干圆周密封筋条用来在封盖旋紧于容器颈部时与容器颈部的所述内表面啮合。当封盖旋紧于容器颈部时，至少一个柔性的密封翼部位于密封塞于封盖裙部之间来与容器唇部啮合。当封盖旋紧于容器颈部时，所述封盖的内表面具有至少一个圆周密封筋条与接近所述唇部的容器颈部外表面啮合。
在WO02/42171中的密封筋条及密封翼部的安排在低密封力下提供了令人惊讶的密封改进。优选地可以具有两个所述密封筋条，但是在一些实施例中，优选为有三至十个筋条，最为优选的是有四至六个筋条。优选地，容器颈部的内密封面的角度为与颈部纵长轴线呈1°至10°夹角，更为优选的是2°至6°。优选地，至少密封筋条之一具有基本三角形的截面，例如为基本等边三角形。这使得密封力集中在密封筋条的顶部来最大化密封效果。优选地，至少密封筋条之一的高度在10微米至500微米范围内，更为优选的是50微米至250微米。如此微小的密封筋条对于集中密封力及与容器颈部的基本平滑的密封面之间取得有效密封特别有效。此外，在高速帽体成型设备中，如此微小的筋条特别容易成型及成型后从成型心轴的设备中脱出。为了优化密封，这些密封筋条可以具有不止一个高度。例如，最靠近封盖基部的密封筋条的高度可以大于远离封盖基部的密封筋条的高度。这允许最靠近封盖基部的密封筋条(也就是最靠近容器颈部的唇部)变形大于最远离封盖基部的密封筋条。
优选地，密封塞的外表面从封盖基部向内倾斜。这意味着倾斜角度优选为与颈部纵长轴线呈1°至10°夹角，更为优选的是2°至6°。
密封翼部在位于裙部与密封塞之间的封盖基部具有自己的基部，或者其可以从裙部的基部或密封塞向内或向外及向下延伸。优选地，至少密封翼部之一沿位于密封塞及封盖裙部之间的封盖基部向下及向外延伸。优选地，封盖具有绕封盖以集中方式延伸的两个或四个密封翼部。优选地，两个密封翼部基本对称的设置于容器唇部的两侧来在唇部上提供平衡的密封压力。
仅有密封翼部会缺少形成对容器唇部的顶部可靠压紧密封的足够弹力。因此优选的是提供一接近封盖基部的挡止面，其被如此定位和安置使至少一个密封翼部在封盖旋紧于容器颈部时抵靠于挡止面上。优选的是提供两个柔性翼部来密封容器唇部两侧，如上所述，在密封塞及封盖裙部的基部提供两个挡止面来在完全旋紧和压紧位置与每一密封翼部抵靠。
符合WO02/42171的密封装置包括在封盖裙部内表面的另外的圆周密封筋条来于容器颈部的外表面啮合。更为优选的是，圆周密封筋条靠近封盖基部。优选的是该另外的圆周密封筋条的尺寸和形状与上文描述的位于密封塞上的密封筋条的优选实施例一样。最优选的是该另外的圆周密封筋条位于与密封塞上的圆周密封筋条之一在封盖基部上方相同高度处，因此其与所述密封筋条之一配合以提供位于容器唇部两侧对称设置的密封筋条来施加对称的密封压力。
在第二方面，本发明为与本发明第一方面相符的容器封盖组件提供了封盖帽体。
与本发明这一方面相符的封盖帽体的优选特征与之前涉及本发明第一方面所描述的一致。
优选地，封盖帽体通过由热塑性塑胶射出成型。
本发明的容器封盖组件的特定实施例会结合附图通过举例方式进一步描述，其中图1为本发明容器封盖组件的封盖处于完全旋紧于容器颈部位置的视图，其中颈部展示为主视图，封盖展示为裙部部分移除以示出位于容器颈部的螺纹。
图2为图1所示封盖组件移除封盖后的容器颈部的侧视图。
图3为图1所示组件的封盖的剖视图。
图4为图1所示组建的封盖裙部的螺纹的平面突伸，其中封盖处于与颈部完全旋紧的位置，颈部的螺纹以阴影线示出。
具体实施方式请参阅图1及图2，本实施例是一特别用于碳酸饮料容器的容器封盖组件。该组件的主要特征与国际专利申请WO95/05322、WO97/21602及WO99/19228所描述并主张的组件类似，其全部内容在此合并予以参考。然而，重要的是要指出，与在那些申请中描述的封盖组件相比，本发明设于封盖及颈部的螺纹是相反的。也就是说，较早的专利申请详细描述的组件在封盖裙部具有短螺纹段而在颈部具有较长的螺纹段。然而，本发明在颈部设有短的螺纹段而在封盖裙部设有较长的螺纹段。
本实施例的组件包括用于碳酸饮料容器的容器颈部10及封盖12。容器颈部和封盖均由塑胶材料制成，但是容器颈部也可以由玻璃制成。容器最好由已知的用于碳酸饮料容器的方式由聚对苯二甲酸乙二醇酯射出成型及吹模形成。封盖最好由聚乙烯射出成型形成。容器颈部具有圆形的唇部14来加强颈部的使用友好。容器颈部10设有由四个第一螺纹段16组成的四头第一螺纹，其在图2中显示并在图3-5的螺纹展开中以阴影线表示。第一螺纹段16是沿颈部以大约33°延伸的短螺纹段并包括具有大约6°的较小螺距的下表面18及具有大约13.5°的中等螺距的上表面20。第一螺纹段沿颈部的轴线方向呈现大致梯形的剖面。
参阅图1-3，封盖12具有基部22及裙部24。封盖裙部24设有由四条纵长第二螺纹段26组成的第二螺纹。每一第二螺纹段由被气体排放间隙28隔开的第一径向间隔部及第二径向间隔部组成，且每一间隔部具有下螺纹面30及上螺纹面32(本文中的术语“上”意思是更靠近封盖的基部，也就是远离封盖的开启端)。进一步地，还可以设有气体排放间隙。上、下第二螺纹面30、32使螺纹段具有与第一螺纹段的形状对应的大致梯形的侧边。相邻两段第二螺纹段26之间形成有为第一螺纹段设置的基本连续的且接近螺旋状的螺纹路径。
该组件的特征是第二螺纹段26的上表面32的外形，其已经在我们的国际专利申请WO97/21602中详细描述过。上表面32的第一较上的区域34具有仅6°的基本相同的螺距。较上区域34与具有25°的基本相同的较大螺距中间区域36相连。由第二螺纹段26形成的螺旋状螺纹路径的平均螺距为13.5°。
第二螺纹段26也包括压力安全部件，其与在国际专利申请WO95/05322中描述及主张的类似。
简要地，第二螺纹段26的最低部分形成有台阶38，当所述第一螺纹段16与上表面32抵接时，台阶38可以抵止第一螺纹段16的第一末端40及阻止封盖12从颈部10旋松，也就是，沿容器颈部浮起方向的轴线方向有一净力施加于封盖上。第二螺纹段的上表面32的第三区域42靠近台阶38并具有大约6°的较小螺距。
容器及封盖组件还设有位于容器颈部及封盖上的互补的锁定装置来阻止封盖从与容器颈部完全旋紧位置旋松直至施加最小旋松力矩。这些锁定装置包括设于容器颈部上的四个等间隔的第一锁定突起44及设于封盖裙部24内侧的四个等间隔的第二锁定突起46。容器颈部的突起位于螺纹底部且对于从容器颈部直接饮用的人来说是几乎不被注意的。封盖裙部的锁定突起46与裙部的螺纹26底部平齐或与该螺纹底部径向间隔大约2毫米。封盖裙部24的锁定突起与封盖螺纹段26连续形成，因此当帽体固定于颈部时，位于颈部10的螺纹段16可平滑地通过颈部的锁定突起。
每一锁定突起44、46基本呈三角柱状并具有与封盖组件轴线对齐的纵长轴线。每一锁定突起的高度大约为1.5毫米，基部宽度大约为1.5毫米。这保证了突起有足够的力量去与彼此啮合而不会有永久变形产生。
每一第二螺纹段26包括纵向向上的突出部48，其具有纵向的挡止面50，当封盖完全旋紧于颈部时，可供第一螺纹段16之一的第二末端52抵接以阻挡封盖过度紧密地结合于颈部。
本发明的实施例包括基本如WO02/42171中所描述的密封装置。该密封装置包括位于容器颈部并靠近唇部14的向内渐缩的内表面。
一圆筒状的密封塞56自封盖帽体12的基部22向下突伸，且其自身的锥度基本与颈部的内表面平行。然而，代替密封塞50与容器颈部之间的简单的干涉配合，密封塞56的外表面设有三个基本沿圆周连续的密封筋条58。圆周密封筋条58具有等边三角形的截面且在未受压状态下高度接近150微米。
然而，密封筋条会在抵压于容器颈部的正常较坚硬的材质(玻璃或聚乙烯)时会变形来形成压紧密封。密封筋条58的小尺寸使压紧密封能够取得而无需足够的压力施加于密封塞56来形成密封。
两个柔性密封翼部60自封盖12的基部22向下延伸2毫米左右并位于封盖裙部24与密封塞56之间。当密封位置到达后，密封翼部60会向相反方向变形与容器唇部14的圆形顶部任意一侧形成基本对称的密封。通过密封翼部60紧靠于相应上表面来保证紧密密封。
最好，一较大的圆周密封翼部62自封盖的基部向下突伸用来与容器颈部12靠近唇部14的外表面配合。进一步的有一密封筋条64形成于密封翼部62的内表面。密封筋条64在未受压下的形状和尺寸最好与密封塞的密封筋条58的优选范围类似。再来，密封筋条64的小尺寸保证在没有大的密封压力下有效密封的取得。此外，在应用中，密封筋条64与密封塞56的密封筋条58之一基本相对。密封筋条58、64共同配合挤压容器唇部14，结合设于五个不同的圆周密封面上的密封翼部60，会产生高效密封来满足碳酸饮料容器所需的温度与压力的全部范围。
本实施例的容器封盖组件还包括杵状安全部件。其包括与容器封盖12的裙部24一体形成的杵状环66并通过易碎的桥62连接。杵状环66包括若干一体形成的柔性的径向的向内延伸的固持片70。容器颈部10设有圆周固持唇部72。棘齿突起(本实施例中未图示)可以设于容器颈部的圆周固持唇部72的下方并径向间隔设置于容器颈部来防止位于容器颈部10的杵状环66沿旋松方向的旋转。然而，为了改善颈部瓶口的使用友好，最好使棘齿突起光滑或省略棘齿突起。杵状环部件的结构和操作在我们国际专利申请WO94/11267中已经描述和主张，其全部内容在此合并予以参考。
使用中，封盖12以常用的向下旋的方式固定于容器颈部10。有四个螺纹头，通过旋转90°左右封盖12就可以从完全旋松的位置到达与容器颈部10完全旋紧的位置。可以看出，颈部的螺纹段16最初骑跨于封盖裙部的锁定突起46，因此导入螺纹路径。也就是说，裙部24的锁定突起46界定了颈部的螺纹段16跟随的螺纹路径的最初延伸。通过这种方式，裙部的锁定突起不会干涉或阻挡螺纹的自由运行。
当封盖向下旋，通常使用者会施加净轴向力于封盖上并进入容器颈部，相应地，颈部的第一螺纹段16抵靠并骑跨封盖第二螺纹的20的下表面30。因此，可以看到，第一螺纹段16沿着具有不同的螺距的基本连续路径前进。第一、第二螺纹的自由运行，也就是说，在螺纹段之间基本没有摩擦力矩直到接近完全旋紧位置。多螺纹头、90°封盖旋转、基本连续的螺纹路径及自由运行螺纹等特征均使封盖非常容易地固定于容器颈部，特别对于老年人、关节炎患者或孩子。
当封盖接近容器颈部10的完全旋紧位置，会发生几件事。第一，杵状环66开始骑跨于容器颈部的固持唇部72上。杵状环66上的固持片70径向地向外变形来保证杵状环通过固持唇部77而无需额外施加于易碎的桥68的径向压力。
第二，在容器封盖基部及容器颈部的密封唇部14内，密封塞56与密封翼部60、62间的最初抵靠导致沿容器颈部浮起方向的净轴向力施加于封盖。该力推动螺纹段16脱离与第二螺纹段26的突出部分的下表面30的抵靠而与第二螺纹段20的突出部分的上表面32抵靠。
更为明确地，该力使第一螺纹段16与上螺纹面32的较上区域34抵靠。沿向下旋转的方向持续旋转封盖导致第一螺纹段16沿较上区域34行进直至到达图1及图4所示的最终完全旋紧位置。上表面34的小螺距意味着该进一步的旋转施加了有力的力矩(凸轮系统)来压迫密封塞56及密封翼部60、62于容器唇部14上以取得有效的气密密封。
第三，随着到达完全旋紧位置，封盖裙部上的锁定突起46变形并骑跨于容器颈部上的互补锁定突起44上。在完全旋紧位置，互补的锁定突起保持啮合，如此封盖裙部仍旧轻微变形。封盖裙部施加的弹性回复力被突起44、46杠杆转化为作用于组件的旋紧力矩，这有助于保证有足够大的密封力施加于组件的不同密封表面上。可取的是这种效果加上突起44、46的相对较大的尺寸保证了有效密封的获得，即使锁定突起44、46并没有以非常高的公差被成型。
最后，当封盖12在容器颈部10获得或超过完全旋紧位置，第一螺纹段16的第二末端52会与自第二螺纹段26突伸出的阻挡肩部50抵靠，如此可以阻挡封盖的进一步旋紧，其可能损害螺纹和/或扭曲封盖的密封翼部和密封筋条。
当封盖12位于密封颈部10的完全旋紧位置，第一螺纹段16的下表面18与第二螺纹段26的突伸部分的上螺纹表面32的较上区域34抵靠，如图1及图4所示。第一螺纹段16的下表面18具有小螺距以和较上区域34的螺距匹配，如此可以最大程度地增大区域34的突出部分的接触面积，因此可以尽可能均匀地分散封盖施加的轴向力于容器颈部周围。由于区域34的小螺距，几乎没有轴向力从容器颈部脱出，这归因于通过该位置螺旋面间的啮合将容器内的压力转化为旋松旋转力。这大大降低了封盖在压力下自动旋松的倾向。第一、第二锁定突起44、46的啮合也防止了自动旋松。组件的优点是归因于较低区域34的小螺距的自动旋松倾向的降低意味着锁定突起44、46的最小开启力矩可以减小而不会有封盖自动飞脱的风险。这使得封盖更容易被老年人、关节炎患者及孩子打开而封盖的压力安全不会降低。
使用中，封盖通过简单的旋松而从容器颈部移除。最初的最小旋松力矩需要克服锁定突起44、46间的阻力。一旦该阻力被克服，实质上不再需要使用者施加力矩去旋松封盖。容器内的初始压力沿远离容器口的方向施加一轴向力，结果是随着封盖的旋松第一螺纹段16骑跨于第二螺纹段26的上表面32上。第一螺纹段16最初沿较上区域34运动，然后沿第二螺纹段20的上表面的陡峭螺距的中间区域36运动。第一螺纹段16随后与第二螺纹段26的下突出部分38抵靠。在这个位置，封盖进一步的旋松被阻挡而会发生沿螺纹路径的气体排放。应该注意的是，第一螺纹段16主要与第二螺纹段26的上表面的区域42抵靠。小螺距的区域42几乎不产生作用于封盖的轴向力，其被转化为旋松转动力矩，因此降低了封盖越过压力安全部件和脱出的倾向。
一旦气体从容器颈部内部排放完成，因此不再有向上的轴向力作用在封盖上，封盖可以顺着向下移动使第一螺纹段16与第二螺纹段26的下表面30抵靠。在该位置，可以继续旋松来将封盖从容器颈部彻底分离。
上述实施例仅仅通过举例方式描述。本发明的许多其他落入随后的权利要求范围内的实施例对于本领域的读者是很显然的。特别地，本发明并不限于碳酸饮料容器或者由热塑性塑料成型的容器。
权利要求
1.一种螺纹容器封盖组件，所述组件包括具有开口的容器颈部；用于颈部的封盖，该封盖具有基部及裙部；位于颈部的第一螺纹，所述第一螺纹包括一个或多个第一螺纹段；位于封盖裙部内表面的第二螺纹，所述第二螺纹包括一个或多个螺纹段；所述第一、第二螺纹段包括被构造成可以使使用者通过旋转颈部的封盖来旋紧、移除及再次旋紧封盖形成密封位置；位于容器颈部并与第一螺纹段分离的第一锁定突起及位于封盖裙部内表面并与第二螺纹段分离的第二锁定突起；当封盖被旋紧或再次旋紧于容器颈部时，所述第一、第二锁定突起被构造成可抵制封盖从与容器颈部完全旋紧的位置旋松直至施加正确的最小开启力矩；其特征在于当封盖位于与容器颈部的完全旋紧位置时，所述第一、第二锁定突起在纵向上覆盖第一、第二螺纹段。
2.如权利要求1所述的容器封盖组件，其特征在于当覆盖处于对容器颈部的完全旋紧位置时，所述第一锁定突起和/或第二锁定突起的延伸基本上未低于第一或第二螺纹段的下缘。
3.如权利要求1或2所述的容器封盖组件，其特征在于所述第一锁定突起和/或第二锁定突起在纵向的长度为大约1毫米至大约4毫米。
4.如前述的任一权利要求所述的容器封盖组件，其特征在于至少一个所述锁定突起的高度为大约0.25毫米至大约2毫米。
5.如前述的任一权利要求所述的容器封盖组件，其特征在于至少一个所述锁定突起的最大高度与最大径向宽度之比为至少0.5左右。
6.如前述的任一权利要求所述的容器封盖组件，其特征在于当封盖完全固定于容器后，所述第一、第二锁定装置位于靠近螺纹底部位置处。
7.如前述的任一权利要求所述的容器封盖组件，其特征在于所述第一锁定突起位于与第一螺纹段的上末端在纵向上重叠及在径向上间隔，或者所述第二锁定突起位于与第二螺纹段的下末端在纵向上重叠及在径向上间隔，因此所述第一或第二锁定突起形成了由位于颈部或封盖的螺纹段形成的螺纹路径的延伸。
8.如前述的任一权利要求所述的容器封盖组件，其特征在于所述第一螺纹段短于所述第二螺纹段。
9.如前述的任一权利要求所述的容器封盖组件，其特征在于所述第一螺纹段具有2至32段，所述第一螺纹段优选为具有4至16段。
10.如前述的任一权利要求所述的容器封盖组件，其特征在于进一步包括设于颈部和封盖的可相互啮合构件，当封盖处于沿容器颈部浮起方向的轴向压力时，可啮合构件可以阻止或限制封盖沿旋松方向的转动超出居中位置。
11.如前述的任一权利要求所述的容器封盖组件，其特征在于所述第一、第二螺纹段形成有基本连续的螺旋状的螺纹路径，所述封盖沿该路径从完全旋松位置运行至与容器颈部完全旋紧位置。
12.如前述的任一权利要求所述的容器封盖组件，其特征在于所述封盖可以通过单一的平滑旋转360°或更少来从完全旋松位置运行至与容器颈部完全旋紧位置。
全文摘要
本发明公开一种螺纹容器封盖组件，所述组件包括具有开口的容器颈部(10)；用于颈部的封盖(12)，该封盖具有基部(22)及裙部(24)；位于颈部的第一螺纹，所述第一螺纹包括一个或多个第一螺纹段(16)；位于封盖裙部内表面的第二螺纹，所述第二螺纹包括一个或多个螺纹段(26)；位于容器颈部并与第一螺纹段分离的第一锁定突起(44)及位于封盖裙部内表面并与第二螺纹段分离的第二锁定突起(46)；当封盖被旋紧或再次旋紧于容器颈部时，所述第一、第二锁定突起被构造成可抵制封盖从与容器颈部完全旋紧的位置旋松直至施加正确的最小开启力矩；其特征在于当封盖位于与容器颈部的完全旋紧位置时，所述第一、第二锁定突起在纵向上覆盖第一、第二螺纹段。
文档编号B65D41/04GK1894139SQ200480037537
公开日2007年1月10日 申请日期2004年12月3日 优先权日2003年12月19日
发明者罗杰·米勒·金 申请人:毕森父子有限公司