用于由塑料膜构成的封闭容器的封闭装置的制作方法

专利名称：用于由塑料膜构成的封闭容器的封闭装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种封闭装置(closure device)，该封闭装置可连接到封闭 容器的位置的上方，该封闭装置包括塞状下部件(bung-like lower part)， 其具有筒形倒出管口 (pour-outspout)，该筒形倒出管口连接或可连接到该 容器；螺帽，其可被旋到该下部件上；以及筒形穿刺装置(piercing means), 其沿轴向的两端是敞开的，并且可拆卸地安装在该下部件内，其中在该螺帽 中具有卡合装置(catchmeans)，当第一次旋下该螺帽时，所述卡合装置螺 旋地向下移动该穿刺装置，其中该穿刺装置配备有至少一个切割元件。
背景技术：
前述类型的封闭装置已从不同文献的多个实施例中获知，并己知可从市 场上购得。就申请人而言，US-A-5，020，6卯号申请被视为描述这种前述类型 的封闭装置的年代最久的文献之一。该文献中描述了一种前述类型的封闭装 置，其在此的区别仅在于螺帽中的卡合装置仅用于驱动穿刺装置沿轴向移 动。因此，根据该卡合装置的动作，该穿刺装置并不进行螺旋运动，而是只 具有轴向平动运动。因而，实现旋拧运动所需的转动受阻于穿刺装置上的锁 部(cam)，该锁部设置在塞状下部件中(具体地，在其倒出管口中)的适 当的引导件上。根据US-A-5,020，6卯的实施例所提及的切割元件由多个齿形成。其绝对 与从US-A-5，141，133中得知的解决方案具有可比性。这里，切割元件由连续 的外围无间隙的、彼此相连的一连串齿构成，因此穿剌装置实际上具有环形 锯齿的形状。另外，在US-A-5，141,133中公知的该解决方案具有与前述根据 US-A-5,020，590的实施例相同的驱动系统。在以上所提及的所有文献中，穿刺装置最终具有轴向平动运动，而不具 有任何转动。这意味着穿刺装置完全是挤压穿入构成容器的包装材料的。为 此，要知道到现在为止与前述构造类型相应的所有封闭装置已被连接到容器，该容器由多层材料制成，且实质上由具有附加的塑料和/或铝薄层的纸和 域纸板构成。如己提及的由多个齿构成的切割元件只能通过它们的尖端执行 穿刺。为了使相应的封闭装置可以完全起作用，容器需要具有半冲孔(半穿 孔)或部分压纹，这样使得包装材料被明显削弱。这种预冲孔意味着该塞状下部件的筒形倒出管口需要以尽可能重合(congruent)的方式连接在该预冲 孔上。这在技术上来讲非常困难，具体地，由于塞状下部件的连接不能通过 机械连接以精确的方式设置，而是需要将该塞状下部件粘合在包装件上，并 且以当前所需的制造速度进行，因而在实际中总是存在偏差。因此，将尺寸 设计为允许一定的公差。由此，将预冲孔的尺寸设计为比筒形倒出管口的自 由尺寸小一些。尽管采用这些预防措施，这种构造类型的封闭装置的废品率 仍然非常高。导致这种废品产生的原因除了难以保持几乎不可实现的精确度 之外，还有用于将该塞状下部件粘合在膜上的适当的粘合剂量/测量的问题。 当按压时，即使略微过量的粘合剂也会使得粘合剂部分地被挤向中心，从而 使粘合剂正好到达预冲孔区域。 一旦粘合剂凝固，就不能利用穿刺装置正确 且较好地切割包装材料。逻辑上，当应用过少的粘合剂时也会产生问题，若 如此，膜状包装材料上的塞状下部件的粘结是不充分的，并且在转动时，该 穿刺装置很可能仅将包装材料的箔(foil)从该倒出管口的法兰脱离。在认识到这一问题后，人们认识到前述类型的封闭装置的穿刺装置的单 纯平动不再是进步的，因此，如前述穿刺装置被设计为以螺旋方式向下运动。 为此，在螺帽上设置合适的卡合装置，该卡合装置与穿刺装置中对应配合的 卡合装置相配合。这种类型的解决方案例如在文献US-A-5，297,696， US画A-5,482,176和US-A-5,960，992中公开。然而，所有这些解决方案仍然要 求构成容器的膜材料具有预冲孔，此外，这些解决方案始终是通过连续齿冠 来实现的。依靠所能够实现的螺旋运动，这些齿实际上执行锯切动作。除此 之外，封闭装置相对于预冲孔的特定偏心连接不太实用，因为提供偏心的齿 冠至少穿过预冲孔一次，但通常是两次，从而至少一个齿可穿刺预冲孔，由 此执行穿刺塑料膜层的操作。由于塑料被嵌入，因而可能不用再扩大尤其是 预冲孔的较窄的槽状区域，该区域仅有百分之几毫米。因此， 一旦将齿移到 塑料膜上，所述齿即能够以锯切方式切开纸/纸板层，从而穿透塑料膜。这样， 由于大量的齿会产生大量的穿孔，因此具有大量的齿被视作优点。但是，人们又确定大量的穿孔本身并不具备优点。更确切地，大量的齿 反而会导致这些齿必定是相对弱的。而只要齿锐利，这基本不会影响穿刺， 但发现当以锯切的方式切割实质上更厚的由纸和纸板制成的主要层时，这些 齿一方面变钝，另一方面被纤维围绕，从而导致穿刺能力降低。因此，可从这些认识出发进行进一步的研发，其中一方面降低齿的数量，而另一方面将齿的形状设计为不同。因此，例如从文献EP-A-1，415，926可知 这样一种解决方案，其中具有多个等高的齿，且所述齿以非均匀的方式分布 在外围。最终，根据US-A-6，279,779,公开了一种具有穿刺装置的封闭装置， 该穿刺装置仅具有单个齿。该齿以合适的坚固方式设计，并具有作用不同的 不同表面。因此，该齿具有用于穿刺的、边缘尖锐的角形区域，以及切割区 域。该齿依靠其合适的厚度而同时具有抵压(repelling)的功能，然而该抵 压功能通过独立的置换器(displacer)来实现，该置换器同样设置在该穿刺 装置上。该单齿变型并未明显表现出其有利性。利用单个切割元件，不能使 切割纸板、穿刺塑料膜部件、切割整个材料以及最后将切割下的部分折叠等 程序得到优化。先前所详细说明的文献公开了具有筒形穿刺装置的封闭装置，其中完整 的下穿刺装置边缘设有多个等高的齿，使得实际上所有的齿同时到达待穿刺 的膜。然而，这使得切割塑料膜所须的力急剧增大。为此，膜的弹性导致未 能产生期望的效果，即随着齿的插入，切割穿刺实际上类似于接触肥皂泡的 效果。为了避免这一负面效果，JP-A-11-171233提出了一种解决方案，在该 解决方案中，多个齿均设置在不同的高度，以此来减小切割膜的力。如最初已提到的，所有已知的最初提及的类型的封闭装置可从市面上购 得，并且它们的设计构思为用于上述包装材料，该包装材料由极其不同的材 料混合构成，尤其含有高含量的纸和纸板。这种包装材料具有特定情况下所 期望的、相应的强度，但特别在需要实现减少体积浪费以及其它在此没有详 细讨论的特性的这些情况下，主要只包括一层塑料膜且仅具有由一种或多种 其它材料制成的阻塞层的包装材料是合适的，其中这些阻塞层在该区域的厚 度为几个p。所有前述已知的封闭装置完全不适用于这类材料。发明内容因此，本发明的目的是制造一种最初提及的类型的封闭装置，其在避免 现有技术的缺点的同时，尤其适合于软包装，该软包装实际上由单个塑料膜 构成，且具有或不具有阻塞层。根据本发明的权利要求1的前序部分所述的封闭装置实现了这一目的， 其特征在于，三个切割元件被设置为分布在下边缘的外围上，其中所述切割元件为齿，并且在该外围上第一齿的尖端到第二齿的尖端之间的距离值为x，该第二齿的尖端到第三齿的尖端之间的距离值为Y，且该第三齿的尖端到该 第一齿的尖端之间的距离值为Z，并且每个齿均配置有沿着外围方向延伸的 加强肩部，其中该加强肩部以沿着切割转动方向跟在所述齿之后的方式设置 在两个齿上，且以沿着切割方向位于所述齿之前的方式设置在第三个齿上， 其中每个加强肩部及相关联的齿设计为彼此结合，此外，所有三个齿的尖端 被设置成与该下边缘相距同样的高度，并且待开启的封闭容器由单层或多层 塑料膜制成。从属权利要求中详细说明了本发明的主题内容的其它优选设计形式，并 且从属权利要求的含义可从随后的说明中推导得出。通过随后的说明详细示出并解释了本发明的主题的单个优选实施例，其 在以下附图中示出

图1是从塞状下部件的下方观察的封闭部件的平面图，其中穿刺装置完 全旋入该塞状下部件；图2是省略螺帽的、封闭装置的三维平面图，其中穿刺装置部分旋出；以及图3是与图2中相同的封闭装置，其中穿刺部件完全旋出到使用位置。 图4最后示出了穿刺装置处于"展开状态"的示意图，其用以阐明根据本 发明的三个切割元件的设置。
具体实施方式
如所提及的，在附图中示出了单个优选实施例模型，其中，这里省略了 没有使本发明具有新的特点的螺帽。关于螺帽的设计，特别参考国际公布WO03/002419,在该文献中示出了螺帽，该螺帽以附图标记4表示，并且具 有盖表面40，该盖表面40的下侧一体地形成有环形壁43，而该环形壁43 的、指向中心的下侧包括卡合元件44，该卡合元件44与穿刺装置上的相应 的倒齿形(pawl-like)卡合元件配合。因此，对于实质上涉及穿剌装置的特 定设计的本发明来说，假定该穿刺装置配备有一螺帽，该螺帽的至少功能性 部分与根据WO 03/002419中的螺帽设计相对应。除了已经提到的、在此没有示出的螺帽之外，整体上以附图标记l表示 的封闭装置还包括另外两个部件，具体为塞状下部件2和以螺纹连接方式安 装在该下部件2内的筒形穿刺装置3。因此，根据本发明的封闭装置在使用 位置由三个独立元件构成，其中，尽管没有提示，螺帽在图l中以附图标记 4示意性地表示。在图1中，通过从塞状下部件2的下方观察，可辨识组装 的封闭装置l，其中示出了筒形穿刺装置3处于完全旋入的位置。这里，可 通过观察盖表面41的内侧来辩识螺帽，且螺帽的卡合元件以附图标记42表 示，卡合元件42构成为径向向内地弹性支撑(resilient stay)。这些卡合元 件42设计为使其卡合于旋在螺帽4上的穿剌装置3，其中穿刺装置3设置为 进行旋拧运动，通过该旋拧运动，穿刺装置3沿着容器方向从塞状下部件2 移出，从而穿刺装置3切割包装膜。旋入方向以箭头F表示。在沿相反方向 转动时螺帽4关闭。在沿方向F转动螺帽4而初次开启时，穿刺装置3移动 到终点位置，如图3中所示。在该位置上，螺帽4的卡合元件42不再有效 地连接到穿刺装置3，因此，当其后螺帽4沿与箭头F相反的方向转回时， 穿刺装置3保留在该终点位置。在封闭装置1第一次致动后，其起到在塞状 倒出口上进行普通螺旋封闭的作用。对于随后的涉及塞状下部件2的说明，特别地参考图1和图2。塞状下 部件2包括彼此一体地制造为单件的两个主要元件，具体为形成倒出塞的筒 形管部20以及设置在筒形管部20端部的连接法兰22。该连接法兰22起到 将封闭装置1通过结合或熔接连接至包装件的作用，这里未示出该包装件， 并且正如所提到的，该包装件由单层或多层塑料膜构成。在该塞状下部件2 通过熔接连接到包装件的情况下，下侧25上可以设置能量引导肋26，这里 该能量引导肋26仅在图1中示出。此外，位于端部的连接法兰22上可以设 置可选的定向槽口23，该定向槽口23仅在图1和图3中绘出。可选的定向槽口23在组装装置中仅起到辅助定向的作用。因此，利用定向槽口23能够 进行定位，从而可径向地到达特定的角度位置。基于组装装置的设计这一配 置是有利的，但其绝非强制性的。筒形管部20或倒出塞包括外螺纹21，该外螺纹21设置在该筒形管部 20的筒形外表面上并起到连接至螺帽4的作用。该外螺纹优选地形成为细牙 螺纹，以便在组装期间可以无需任何螺旋运动地直接压在该螺帽上，其中该 螺帽的、在这里不可见的内螺纹与该倒出塞20上的外螺纹21可以以倒齿形 的方式彼此交互地推进(pushover)。筒形管部20还具有内螺纹24，该内 螺纹24仅在图1中示意性可识别，且该内螺纹24设计为双程(two path) 内螺纹。这里，内螺纹设计为单级或多级对本发明而言并不重要。在穿刺装置3上可以发现对本发明而言特别重要的元件，且对它们的描 述和说明特别地参考图3和图4。筒形穿刺装置3包括筒形管部30，在这里 该筒形管部30的两侧完全敞开。筒形管部30具有外螺纹31，该外螺纹31 与筒形管部20 (即，倒出塞)的内螺纹24配合。在图3中，穿刺装置3被 旋进其最低位置，以使倒出塞20中的内螺纹24可见。穿刺装置3具有环形 外围壁(裙部)32，该裙部32的下端面33形成三个切割元件34、 35、 36 的底面，所述三个切割元件34、 35、 36在该下端面33上一体形成为单件。 因而，切割元件34、 35、 36经由下端面33与筒形管部30的外围壁32—起 形成为单件。在任何情况下，三个切割元件均包括一个齿。切割元件34具 有齿340，切割元件35具有齿341，且第三切割元件36具有齿342。在图3 中，旋入方向同样以F表示。各个齿340-342均具有尖端。从而，齿340的 尖端343和齿341的尖端344被设计为穿刺尖端，同时齿342的尖端345可 作为穿刺尖端，或者如这里所示，作为按压尖端345。所有尖端343-345处 于一个平面上，从而位于与外围壁32的下端面33等距离的位置处。因此， 通过旋入运动，即沿箭头F方向的运动，确保了尖端同时抵顶(lie onto)包 装膜，在该旋入运动期间打开该封闭装置或移除螺帽4，并且筒形穿刺装置 3沿着容器方向移动。从而，在第一步骤中实现了待切割的膜的张紧。只有 当形成这种张紧时，才能至少通过两个穿刺尖端343和344实现膜的穿刺。 各个齿340-342均包括合适的切割刃346-348。切割刃346-348设置为能够在 沿箭头F方向转动时实现切割。同时齿340的切割刃346和齿341的切割刃347分别从相应的尖端343和344延伸到筒形管部30的下端面33，切割刃 348縮短成为仅从其尖端345延伸到后文中待述的加强肩部的切割刃。为各个齿340-342配置加强肩部350-352。两个加强肩部350-351沿切割 方向跟在对应配置的齿340和341之后设置，同时加强肩部352沿着运行 (running)方向在对应的齿342之前设置。特别地，位于前方的加强肩部352 也是延伸的。加强肩部350-352起到加强齿340-342的作用，以使它们在形 成张紧时不会折叠。特别地，正如将在后文中描述的，由于齿342具有其它 功能，因此可将相应的加强肩部352设计得更长以容纳增加的力。如依照图4的展开状态所示，第一齿340和第二齿341之间的距离为距 离X，而第二齿341和第三齿342之间的距离为距离Y，最后，第三齿342 和第一齿340之间的距离为距离Z。这里示出的距离X和距离Y比距离Z 短。从而特别保证了切割元件34和35执行主要切割动作，而切割元件36 执行切割和移位动作。原则上，可将距离X和Y设计为大小相等。然而这 并非绝对必须，而仅是大体上依据材料选择而进行优化。穿刺装置3的、朝向中心的内表面上包括两个卡合边缘37和38，所述 卡合边缘37和38与卡合元件42配合。更优选地，将两个卡合边缘37中的 一个设置为与一个切割元件34的尖端343对齐。这些卡合边缘沿径向方向 形成加厚部，因此使齿得到加强，从而可针对变形进行加强。第二卡合边缘 38位于穿刺装置3中大致与第一卡合边缘37沿直径方向相对的位置处。在任何情况下，在两个相邻的切割元件34-36之间留有间隙360。这些 间隙优选为全部大小相同。这样简化了组装机器的合适指部(finger)的接合， 但对穿刺装置的实际切割功能没有影响。切割刃346-348的倾斜度也可以大小不同。在这里示出的实施例中，切 割刃346和347设计为倾斜度相同，而切割元件36的縮短的切割刃348则 被平整处理。因此，在任何情况下，每个切割刃346-348均从各尖端343-345 延伸，同时将远离该切割刃的边缘表示为后缘(followingedge)。将每个切 割刃与所结合的后缘在^"自的尖端相互形成的角度表示为a。这一角度优选 为小于150°。在优选的实施例中，如在此示出的，尖端343和344的角度a 特别地为卯°。同样，该值并非绝对强制性的，其仅是通过实验所确定的优 选值。正如所提到的，法兰22的下侧25可设有能量引导肋26。作为能量引导 装置的一个实施例，这些能量引导肋当然可以以不同的方式设计。这里，通 过实验也显示出两个实施例是非常适合的，特别在其中一个实施例中，这些 能量弓I导装置也由从该法兰垂直伸出的肋形成，所述肋或者设置为以齐平方 式从内部径向延伸到外部，或者同心地设置。这两种设置型式也可互相结合。 在同心地设置能量引导肋的情况下，至少可将最里面的能量引导肋设置为近 似与该塞状下部件的倒出开口的内边缘齐平。附图标记列表12344142 F202122232425263031323334-36 340-342 343-345 342， 344 345346-348350-352350， 351352XY封闭装置塞状下部件筒形穿刺装置螺帽盖表面卡合元件旋入方向筒形管部、倒出塞用于连接至螺帽4的外螺纹端侧上的连接法兰可选的定向槽口两级内螺纹下侧能量引导肋筒形管部外螺纹穿刺装置的外围壁 外围壁的下端面 三个切割元件 齿尖端具有穿刺尖端 具有挤压尖端 齿的切割刃 加强肩部位于沿切割方向的后方位于沿切割方向的前方尖端343和尖端344之间的距离尖端344和尖端345之间的距离Z 尖端345和尖端343之间的距离37， 398 卡合元件360 间隙353-355 后缘a 角度
权利要求
1.一种由塑料制成的封闭装置(1)，其能连接在一封闭容器(B)的位置的上方，该封闭装置包括塞状下部件(2)，其具有筒形倒出管口(20)，该筒形倒出管口(20)连接或能够连接到该容器；螺帽(4)，其能被旋到该下部件(2)上；以及筒形穿刺装置(3)，其沿轴向的两端是敞开的，并且该筒形穿刺装置可拆卸地安装在该下部件内，其中该螺帽(4)中具有卡合装置(42)，当第一次旋下该螺帽(4)时，所述卡合装置螺旋地向下移动该穿刺装置(3)，其中该穿刺装置(3)配备有至少一个切割元件(34-36)；其特征在于，所述至少一个切割元件为三个切割元件(34-36)，所述三个切割元件分布在下边缘的外围上，其中所述切割元件(34-36)为齿，并且在该外围上第一齿(340)的尖端到第二齿(341)的尖端之间的距离值为X，该第二齿(341)的尖端到第三齿(342)的尖端之间的距离值为Y，且该第三齿(342)的尖端到该第一齿(340)的尖端之间的距离值为Z，并且每个齿均配置有沿着该外围方向延伸的加强肩部，其中该加强肩部以沿着切割转动方向跟在所述齿之后的方式设置在两个齿上，且以沿着切割方向位于所述齿之前的方式设置在第三个齿上，其中每个加强肩部及相关联的齿设计为彼此结合，此外，所有三个齿的尖端被设置成与该下边缘相距同样的高度，并且待开启的封闭容器由单层或多层塑料膜制成。
2. 根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，所述距离值X和 距离值Y相等。
3. 根据权利要求l所述的封闭装置，其特征在于，在任何情况下， 具有加强肩部的两个齿单元之间都具有间隙。
4. 根据权利要求3所述的封闭装置，其特征在于，所有三个间隙的 宽度大小相同。
5. 根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，每个齿都具有切割 刃和后缘，其中所述切割刃和后缘形成的角度ct小于150°。
6. 根据权利要求5所述的封闭装置，其特征在于，该角度a最大为 卯°，其中一个齿的角度cx小于另外两个齿的角度。
7. 根据权利要求l所述的封闭装置，其特征在于，该加强肩部的高度相当于该齿的、从该筒形穿刺装置(3)的下边缘到该齿的尖端的高度 的至少三分之一，并且最大为该齿的、从该筒形穿刺装置的下边缘到该 齿的尖端的高度的三分之二。
8. 根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，在该筒形穿刺装 置(3)内具有至少一个卡合侧缘(37， 38)，所述卡合侧缘与该螺帽(4) 上的卡合元件(42)相配合，其中该卡合侧缘呈斜面形状，该卡合侧缘 的高度准线朝向该穿刺装置的轴线径向延伸，而该斜面边缘平行于该穿 刺装置的轴线延伸。
9. 根据权利要求8所述的封闭装置，其特征在于，该卡合侧缘(37) 设置为延伸穿过一个齿(34)的尖端(343)。
10. 根据权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，该塞状下部件 (2)包括法兰，该法兰的、朝向该容器的表面上设有能量引导装置。
11. 根据权利要求IO所述的封闭装置，其特征在于，该能量引导装 置是多个肋，所述肋从该法兰垂直突出，并设置为相对于中心以径向平 齐的方式和/或同心的方式延伸。
12. 根据权利要求10所述的封闭装置，其特征在于，该能量引导装置 是多个肋，所述肋从该法兰垂直突出，其中至少一个肋至少与该塞状下部件(2)的倒出开口的内边缘基本平齐。
全文摘要
为了使用封闭装置(1)开启由塑料膜构成的无菌封闭容器，需要一种针对塑料膜而特殊设计的穿刺打孔器(3)。筒形穿刺打孔器(3)具有切割元件形式的三个齿(34-36)，这三个齿分布于该穿刺打孔器的下边缘的周边，所述齿分布于该周边使得第一齿和第二齿之间的距离为X，第二齿和第三齿之间的距离为Y，且第三齿和第一齿之间的距离为Z。在这一情况下，两个齿必须配备有在开启容器时沿着该齿的转动方向的引导肩部(350，351)，而第三齿上必须配备有后肩部(352)。这样，即使是高韧性和坚固的容器膜也能够被开启。
文档编号B65D5/74GK101267990SQ200680034076
公开日2008年9月17日 申请日期2006年9月13日 优先权日2005年9月16日
发明者克拉伦斯·P·费尔德曼, 罗恩·伯曼 申请人:萨德勒斯普林斯饮料公司