专利名称：将阀组件固定到容器的方法
技术领域：
本发明涉及具有阀组件的容器，具体涉及包括热塑材料制成的具有颈部的 容器与固定到其上的阀组件的组件。
背景技术：
容器且尤其是用于饮料的桶包括颈部，该颈部上固定有阀组件。已知各种 技术方案用来实现阀组件到容器颈部的固定，诸如卡合、螺纹连接以及熔接。 尽管对于钢制或热塑材料的容器来说螺纹固定和卡合是已知的，但焊接是用于钢制容器典型的技术方案(EP0025682、 US4231488)。通过螺纹或通过卡配来固定阀组件与颈部的重要缺点是需要在颈部与阀 组件之间施加密封件来确保气密封。显然这种密封件会增加材料成本和组装成 本。此外，引入密封件还增加污染风险。实际上，在密封件与颈部或阀组件之 间的界面处，可能会有小的缝隙和狭缝，不可能对它们进行消毒或很难进行消毒。应用螺纹或卡配的另一缺点是颈部和阀组件必需进行专门设计，因为它们 需要设有具有缘边和柔性齿的螺纹部分，以能够在两部件之间进行卡配。这种专门设计特征会增加材料成本和容器的重量。通过熔接将阀组件固定到颈部是另一种选择，但其重要缺点是由于生热会 使熔接材料有流动的倾向，由此使容器内不平坦，这又增加由于消毒难度增加 造成的污染风险。人们会理解，由于热塑材料由于加热而产生的材料流动要比 铜快得多，所以应用激光技术将阀组件固定到容器的热塑材料颈部甚至会增加 污染风险。发明内容为了克服以上缺点，本发明涉及一种将阀组件固定到容器的方法，该容器 包括由第一热塑材料制成的颈部，该阀组件包括第二热塑材料制成的环，该方 法包括将阀组件定位在容器颈部上或其颈部内以形成热塑材料环与容器颈部 之间的界面，其特征是，该方法还包括将热塑材料环激光熔接到容器颈部。
具体实施方式
根据本发明，意料不到地发现，通过对界面进行激光熔接，可限制或者甚 至避免容器内的材料流动，同时确保容器颈部与阀组件之间的密封连接。因此， 容器的内表面保持光滑且在界面上不形成狭缝或缝隙，便于容器消毒。本发明的另一优点是通过熔接固定阀组件是不可逆的且因此可防干扰，这 是通过螺纹或卡合来进行固定所做不到的。较佳的是，将阀组件定位在容器的颈部内，该颈部由使波长对应于激光波 长的光能够透射的热塑材料制成，而阀组件或至少所述热塑材料环由可吸收波 长对应于激光波长的光的材料制成。在较佳实施例中，可将阀组件定位在容器颈部内，以形成热塑材料环与容 器颈部之间的界面，此后将激光束引导穿过容器颈部的材料到达所述界面上， 以由此使界面处的热塑材料熔化并形成所述饰边与所述阀组件之间的熔接缝。更佳的是，容器颈部的热塑材料可吸收可见光谱内波长的光。其优点在于 可见光不能穿过容器而影响储存在内的诸如啤酒等饮料的产品。
图1示出其中固定有阀组件的容器颈部。
具体实施方式
图1示出具有颈部饰边或颈部2的容器或桶1，颈部饰边或颈部2中固定 有阀组件3。根据本发明，桶1的至少颈部2由第一热塑材料制成。在所示实 施例中，整个桶都由所述第一热塑材料制成。所述第一热塑材料较佳地包括聚酯，且更佳地包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二酯(PEN)或其混合物中的一种或多种。在现 行经济学中，PET对于一次性桶的应用场合是较佳的，而PEN可用于可回收桶， 其中由于PEN桶的多次使用而形成的成本下降可支持其较高的初始成本，而其 较高的固有气体成本会平摊在桶的较长使用寿命中。第一热塑材料较佳地还包括从约0. 5%至约3. 5%的可购得的(褐色)着 色剂。添加着色剂提供光吸收特性，尤其是吸收650nm以下波长的可见光。具 体地说，颈部和第一热塑材料的透射率对于650nm以下的波长小于15%而对 600nm至约300nra之间的波长小于5% 。可采用各种着色剂来实现该效果，在该情况下，包括黄色、橙色、绿色和 褐色。在本发明的尤其较佳形式中，第一热塑材料对于560nm至300nm之间的 波长透射率小于3%。通常，这种聚酯的实例可包括含有约0. 5至约3. 5%褐 色着色剂的那些——诸如行业中用于生产褐色塑料啤酒瓶的那种聚酯。范围为 约1至2%的所述褐色着色剂是较佳的，且约1.5%的所述褐色着色剂是尤其有利的。使用对小于650nm的波长的透射率低的第一热塑材料的优点对于用于储 存诸如啤酒的饮料的容器或桶是尤其重要的，因为在具有上述波长的光的影响下易于产生臭硫醇。如众所周知且为麦芽饮料酿制领域中所接受的那样，使加 啤酒花的麦芽酿制饮料，尤其是诸如储藏啤酒、淡色啤酒、黑啤酒、烈性啤酒 等(这里通称为"啤酒")的加酒精啤酒花的麦芽酿制饮料经受日光或人造光 会由于产生所谓的"臭"味而对饮料的感官质量有显著的损害作用，该臭味有 时也称为"阳光照射(sun struck)"或"曝光(light struck)"味。人们 认为臭味是由于饮料中产生挥发性含硫复合物(例如某些硫醇)的光化学反应 而产生的。这些硫磺复合物被认为至少部分是由于其它含硫复合物与饮料中的 光化学降解啤酒花成份的反应而产生的。只需要存在极少浓度的这些含硫复合物就可使饮料产生臭味并使饮料无法接受。由于存在核黄素而辅助进行光化学 反应，核黄素是饮料中几种光敏引发剂中的一种，发出的核黄素主要来自生产 啤酒的麦芽并较少地是经由啤酒花和发酵过程中酵母的作用(根据一般常识) (参见塔莫(Tamer)等人的酶微生物技术(Enzyme Microb Technology ) 10:754756 (1988年12月))。如可理解的那样，附图示出较佳实施例，其中阀组件3配装在颈部2内。 在该情况下，且根据本发明，颈部和第一热塑材料较佳地对于激光(波长从约 800nm至约1000nm)是透明的。要求其对于980nm的波长有大于40%直到约 70%或更高的透射率，尽管通常可用的第一热塑材料对980nm的波长的透射率 在50%至66%之间，且尤其在约54%与60%之间。对于从850nm至1050nm的较宽波长范围具有大于50%直到66%透射率的 热塑材料是尤其较佳的。在本实施例中，第一热塑材料不包含碳黑。颈部的厚度通常为约6mm。现参照阀组件，注意，根据本发明，所述组件3包括由第二热塑材料制成 的环4。所述环位于所述阀组件3的外周处，且其尺寸做成为当阔组件3定位 在桶颈部2内时环4与颈部2的内表面接触，由此在颈部与阀组件3之间形成 完全包围阀组件3的界面5。在本实施例中，整个阀体由所述第二热塑材料制成。第二热塑材料较佳地包括PET、 PEN或PETN中的一种或多种，并还包括适 于增加激光(即波长从约800nm至约1000nm的光)吸收率的不同着色剂。不同的着色剂可例如是包括在第二热塑材料中范围从1%至3%的碳黑着 色剂。根据本发明，阀组件3可通过包括激光熔接的方法固定在容器颈部2内。 根据本发明的方法主要包括将阀组件3定位在容器颈部2内，使得第二热塑材 料环与颈部2的内表面接触，由此在热塑环4与容器颈部2之间形成界面5。最后，将激光源引导穿过所述颈部2的第一热塑材料到达所述界面5上， 以由此熔化界面处的热塑材料并形成阀组件3与颈部2之间的熔接缝。该熔接 缝包括熔化并再固化的热塑材料。由此该熔接缝将容器l内部密封。根据本发明的较佳实践方式，将阀体插入定位在桶颈部内，使颈部和阀体 的所要进行相互熔接的相应表面以相互接触关系配合。阀体由PET或PEN热塑材料制成，并用从约1%至约3%的可购得碳黑着 色剂来进行着色，(从而在下文所述熔接步骤中提供差异较大的激光能吸收率)。在进行熔接操作时，较佳的是采用波长低至约808nm直到约1020nm波长 的激光。更具体地说，较佳的是使用波长大于约850nm波长的激光，且尤其是 波长约为980nm的激光。如附图所示，通过将光源(即激光束)聚焦到所要求的熔接区域而在线c 和d之间对界面5进行激光熔接。通过使激光束穿过标示线c与d之间桶1的 颈部2并到达目标阀体上而进行激光熔接，光束以较佳地500至3000毫米/分 钟的直线速率行进，这足以实现必要的熔接而不会施加太多的能量而沿熔接线 过度熔化或在颈部2本身内产生任何实质介入材料。通过使用高温计来测量当 时熔接位置的温度来对激光功率进行控制。因此可将施加到激光的功率调节成 达到并保持适当的熔接温度。由于根据本发明的上述方法，无材料流动或只有紧接着界面的很有限的材 料流动就可实现熔接。因此，容器内部，尤其是紧接着熔缝的容器内部保持光 滑，易于消毒。此外，激光熔接是不可逆的且能将容器内部充分密封，由此可 提供抗干扰性和安全性的其它优点，因为需要很费力才能将阀组件从容器松 开。该熔接缝还提供这样的优点当容器内形成过压时，阀组件不会跳出容器， 这对于用于储存诸如啤酒等碳酸饮料的容器来说是很重要的安全特征。在替代实施例中，形状为倒截头锥阀体的阀组件配装在颈部2内的协配开 口内，该颈部2的开口呈锥形，从而以嵌入互配关系接纳阀组件的锥形侧壁。 施加负载/夹持力来迫使阀体与颈部2配合，从而使颈部和阀组件的交界表面 变形，补偿它们之间的任何微小尺寸变化。由于所施加的力保持颈部与阀组件 配合，所以使用光导管来施加来自激光器二极管阵列的光，从而在整个界面上 提供恒定的照度。当施加足够的能量来实现所要求的熔接后，停止激光，且一 旦热塑熔接缝充分固化后就松开夹持力。图2示意性地示出容器组装过程，包括通过根据本发明的方法将阔固定到 容器上的过程步骤。沿着具有彼此相邻的几个工位的传送带6来实现该组装过程。第一工位7用于馈送传送带6上的容器。第二工位8用于在容器颈部2内提供阀组件3，且第三工位用于强制阀组件3进入用于激光熔接的正确位置。 应当理解，第一和第二工位是本领域已知的而无须进行任何更详细的说明。第三工位9较佳地包括固定到气压缸(但未示出)上的装载单元。该装载单元较佳地联接到控制单元，该控制单元能够监测启动气压缸时阀组件的移动，并这 样来确保强制阀组件进入用于激光熔接的正确位置。第四工位10包括用于将阀组件3激光熔接到容器颈部2上的激光源。可 选的是，第五工位11设置成包括用于控制阀组件与颈部之间熔接缝质量的摄 像头。一旦将阀组件3熔接到容器1上并对熔接缝进行控制后，就将容器传送到 第六工位12，在该处用C02进行冲洗并加压(加压到例如3.50巴)。在第七 工位13，在容器基部设置底部凸边结构。可选的是，该工位还能够对容器的顶 部提供上部凸边结构，由此完成容器组件。最后，将容器从传送带丢入第八工 位14。很显然，第六、第七和第八工位12、 13和14对本领域的技术人员来说是 己知的且无须进行任何更详细的说明。很显然，以上组装过程仅是示例性的，并可根据各替代方式来实施而不偏 离本发明的范围。9
权利要求
1.一种将阀组件固定到容器的方法，所述容器包括由第一热塑材料制成的颈部(2)，所述阀组件(3)包括由第二热塑材料制成的环(4)，所述方法包括将所述阀组件(3)定位在所述容器颈部(2)上或所述容器颈部(2)内，以形成所述热塑材料环(4)与所述容器颈部(2)之间的界面(5)，其特征在于，所述方法还包括将所述热塑材料环(4)激光熔接到所述容器颈部(2)。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括将激光束引导穿 过所述颈部的所述热塑材料到达所述界面(5)上。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一热塑材料对激光波长 的透射率为至少40%。
4. 一种将阀组件固定到容器的方法，所述容器包括由第一热塑材料制成的 颈部(2)，所述阀组件包括由第二热塑材料制成的环(4)，所述方法包括将 所述阀组件(3)定位在所述容器颈部(2)上，以形成所述热塑材料环(4) 与所述容器颈部(2)之间的界面(5)，其特征在于，所述方法还包括将激光 束引导穿过所述容器颈部(2)的所述材料到所述界面(5)上，从而由此使界 面处的热塑材料熔化并形成所述颈部(2)与所述阀组件(3)之间的熔接。
5. —种容器，所述容器根据权利要求1至4所述的方法制造，其特征在于， 所述容器包括颈部(2)，所述颈部包括聚酯。
6. 如权利要求5所述的容器，其特征在于，所述聚酯选自包括PET、 PEN 和PETN聚酯的组群。
7. 如权利要求5或6所述的容器，其特征在于，所述颈部(2)对激光波 长的透射率为至少40%。
8. 如权利要求5至7中任一项所述的容器，其特征在于，所述颈部(2) 对小于650nm的波长的透射率小于15%。
9. 如权利要求5至7中任一项所述的容器，其特征在于，所述颈部(2) 对在600nm至约300nm之间的波长的透射率小于5% 。
10. 如权利要求5至7中任一项所述的容器，其特征在于，所述颈部(2)对在560nm至约300nra之间的波长的透射率小于3% 。
全文摘要
一种将阀组件固定到容器的方法，该容器包括第一热塑材料制成的颈部和阀组件，该阀组件包括第二热塑材料制成的环，该方法包括将阀组件定位在容器颈部上或其颈部内以形成热塑材料环与容器颈部之间的界面，其特征是，该方法还包括将热塑材料环激光熔接到容器颈部。
文档编号B65B7/28GK101616841SQ200880004641
公开日2009年12月30日 申请日期2008年2月12日 优先权日2007年2月12日
发明者A·沃特斯, I·麦克德莫特 申请人:英博有限公司