专利名称：包括利用可延展材料密封到环形件上的插塞的封闭件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种容器，该容器需要对湿气侵入具有高阻挡性的封闭系统。更具体地说，本发明不唯一地涉及一种由金属制成的容器用的封闭系统，该封闭系统应具有高的湿气阻挡性。
背景技术：
一些干燥产品对于因吸收湿气而导致的劣化高度敏感。例如，奶粉和婴幼儿配方食品包含易分解的维他命，如果达到过高的湿气水平，这些维他命可能快速劣化。作为另一个更极端的例子，申请人已经发现，某些类型的营养/调味奶添加剂对于湿气极其敏感，如果因吸收湿气而导致的重量增加等于或超过2%，它们就不能使用了。由于这些原因，传统上以前和现在仍把这类产品包装在密封的金属罐中。为了易于取用、具有高再密封性和带有防拆封证据，金属罐通常包括封闭系统，这种封闭系统在本领域内被称为“附加环形件与箔”(tagger ring and foil) “TRF”系统。传统的TRF系统包括“环形件”形式的第一部件。该环形件适于通过罐制造领域已知的双接缝工艺密封到罐体上，并且根据已知的技术，该环形件包括使用流入接缝密封剂(flowed-in seaming sealant)。密封剂通常是在压缩时提供期望的密封特性的橡胶成分。环形件限定内径受控的中央开口，该中央开口具有大致竖直的壁，该壁具有向内朝向容器的切边，第二部件可与该中央开口形成过盈密封。传统的TRF系统还包括“撬开式插塞”(lever plug)形式的第二部件。撬开式插塞包括平坦面和凸缘，平坦面连接在大致柱状的竖直壁上，竖直壁的外径适于与环形件的开口形成过盈配合，凸缘从竖直壁延伸以防止插塞被推到罐的内部，并且允许使用例如勺等合适的器具将插塞从罐撬出。对于本说明书的目的而言，过盈密封被理解为通过迫使直径受控的一个部件(插塞)进入到另一个部件(环形件)的直径受控的开口而提供的密封，其中插塞的直径大于或等于环形件的开口的直径。传统的TRF系统还包括箔密封件形式的第三部件。箔密封件位于罐内部，并且从环形件上的接缝凸缘延伸跨过整个端部。该箔密封件被保持在接缝凸缘中，并且在密封时封装在双重接缝内。保持箔密封件的方法可以是在箔密封件的切边上施加接缝密封材料。在使用时，箔密封件提供初始的密封。在打开时，在逐步使用产品的通常消耗期间 (在一些家庭可以是几周或几个月)内，环形件和插塞之间的过盈密封提供了足够的湿气阻挡性，以维持产品品质。在可选的封闭系统中，封装在接缝中的箔被替换成热密封到环形件的平坦部上的箔。这减小了箔的使用量，因此直接降低了箔的成本。然而，由于使用能热密封的系统而导致成本增加。由于强度和成形性的原因，箔通常是由铝制成的。铝箔贵。另外，消费者发现在移除插塞之后需要刺破和去除箔很不方便。而且，刺破的箔的切边存在伤害消费者的危险。
4特别是在试图通过减小箔的厚度来降低成本的情况下更是如此。另外，随着环保意识的提高，不希望在钢罐中使用铝箔作为密封件，因为铝是一种杂质，在回收钢包装时要作为熔渣去除。由于上述原因，需要一种不使用铝箔的TRF系统。以前，申请人认为，钢-钢的插塞和环形件组件的湿气阻挡性能不足以在潮湿环境中的持久如一地长期储存敏感产品。这致使申请人对于这种产品继续使用传统的TRF封闭系统。上述说明不应当认为是在澳大利亚或其他地方的公知常识。
发明内容
现在，本申请人已经发现，在TRF系统的插塞和环形件之间使用可延伸密封物质的薄涂层能够将系统的湿气阻挡性增大到不使用单独的密封箔就能够实现很长的保存期限的程度。因此，本发明提供一种容器用的封闭系统，该容器需要高的湿气阻挡性，封闭系统包括环形件，其限定开口 ；插塞，其用于封闭开口 ；以及可延展密封材料，其用于接触插塞和环形件，并且在封闭系统处于封闭位置时，该可延展密封材料在环形件和插塞之间形成密封。不需要在已知的TRF系统中使用的类型的箔密封件。环形件可以由金属制成。金属可以是钢。插塞可以由金属制成。金属可以是钢。环形件和/或插塞可以由聚合物材料制成，其中，聚合物材料的湿气阻挡特性足以提供适于所包含的产品的湿气阻挡性。可延展密封材料的形式可以是施加在插塞和环形件之间的密封化合物，如流上式密封化合物(flowed-on sealing compound)。密封化合物可以是任意合适的成分，例如橡胶溶液、橡胶乳液、天然乳胶成分、合成乳胶、合成聚合物、熔蜡、天然油、合成油或提供适当的湿气阻挡特性并且适于施加在接合处并提供密封的其他成分。可延展密封材料可以以材料的任何形式或任何状态施加。可延展密封材料的形式或状态可以包括环境温度下的液体、溶液、悬浮液、有机溶胶(定义为在载体中悬浮的聚合物颗粒，其在加热时转化成聚合物基体中的塑化剂)、固体或半固体。上面列出的形式和状态仅用作示例，而不是限制或限定本发明的范围。可延展密封材料的形式可以是在插塞和/或环形件的表面上的聚合物涂层，聚合物涂层能延展弯曲并且密封环形件和插塞之间的微小间隙，从而在使用封闭系统时形成密封。可以在制造用作制造插塞或环形件的原料的涂布有聚合物的钢的过程中，在插塞和/ 或环形件的表面上形成聚合物涂层。可以在封闭系统的制造过程中，将插塞或环形件的表面上的聚合物涂层施加在原料钢或其他材料上。
聚合物涂层可以由如下的任意聚合物制成该聚合物具有足够的湿气阻挡特性， 并且能充分延展，以补偿下面的金属环形件和/或插塞中的变形误差。聚合物涂层最好是从如下范围中选择的低密度聚乙烯、聚丙烯、具有其它烯烃单体的乙烯和/或丙烯共聚物、离聚物、聚酯、聚酰胺、或其它适当的聚合物。
聚合物涂层可以是薄涂层。聚合物涂层可以不超过100微米厚。聚合物涂层可以不超过75微米厚。聚合物涂层可以不超过50微米厚。本发明还提供一种包括上述封闭系统的容器。该容器不需要在已知的TRF系统使用的类型的箔密封件。容器可以是金属容器。容器可以是钢容器。容器可以是由任意种不同材料形成的复合材料制成的容器，其中，容器的湿气阻挡特性与现有技术的TRF系统一起足以提供所需的湿气阻挡性能。容器可以由聚合物材料制成，其中，容器的湿气阻挡特性与现有技术的TRF系统一起足以提供所需的湿气阻挡性能。容器可以是罐。封闭系统可以由适当的方法制造。用金属或涂布有聚合物的金属制成的环形件或插塞可以通过金属冲压制成。用聚合物材料制成的环形件或插塞可以借助聚合材料的成型处理的任何方式来制成。注塑成型是特别适于制造这种聚合物部件的方法。在可延展密封材料是在环形件和/或插塞上的聚合物涂层时，不需要单独的施加密封材料的步骤。在可延展密封材料在施加到位于封闭位置的封闭系统时是液态的情况下，可以使用施加液态材料的任何适合方法。例如，用于施加可延展密封材料的一种方法是用于将接缝密封材料施加到封闭环形件的接缝面板的方法。在现有技术的一个示例方法中，TRF封闭件被放置在心轴上并且绕其中心以一定速度转动。液体的接缝密封材料以细流的形式分配到封闭件上，分配的持续时间超过封闭件转两圈的时间，以在封闭件上形成接缝密封材料的涂层，使得当TRF系统的外环形件通过接缝连接到容器的侧壁上时，涂层能形成可压缩的密封。本发明的封闭系统的一种制造方法可以包括在将插塞和环形件装配在一起之前或者当插塞和环形件处于封闭位置时，将可延展密封材料施加到上述封闭系统的插塞和环形件的所需部分上。该制造方法可以包括使用现有技术的接缝密封材料的粘衬机，粘衬机具有用于分配接缝密封材料的分配头，并且被修改成具有第二分配头，该第二分配头被定位成在将插塞和环形件装配在一起之前或者当插塞和环形件处于封闭位置时，将可延展密封材料施加到上述封闭系统的插塞和环形件的所需部分上。通过使用这种系统，可以方便地将现有技术的接缝密封材料和本发明的可延展密封材料施加到封闭系统上。
更具体地，一种封闭系统的制造方法包括(a)通过将环形件和插塞压在一起而形成过盈密封来将环形件和插塞装配在一起，并且形成由环形件和插塞构成的组件；(b)将组件放置在心轴上；(c)以受控的速度转动心轴和组件；(d)例如借助现有技术的化合物粘衬机将接缝材料施加到组件上；以及(e)将本文所述的可延展密封材料的液体流分配到组件的环形件的边缘的接触插塞的部分，由此在插塞和环形件之间形成密封。可以使用同样的密封材料将封闭系统的环形件结合到容器的壁上，和在插塞和环形件之间形成密封。可以使用不同的密封材料将封闭系统的环形件结合到容器的壁上，和在插塞和环形件之间形成密封。
下面参考附图通过实例进一步说明本发明，在附图中图1是已知TRF系统的横截面图；图2是图1的圆圈区域A的细节图；图3A、图;3B、图3C示出图1和图2中所示的已知TRF系统的环形件和插塞之间的密封区域中存在的三种不同密封缺陷的示意形式；图4示出具有可延展密封材料涂层的、形成根据本发明的封闭系统的一个实施方式的一部分的插塞的横截面；图5示出图4中所示的涂层的可延展密封材料如何填充图4中所示的密封区域的密封缺陷；图6示出可流动的密封材料在图4和图5所示的封闭系统的密封区域上的布置；图7示出根据本发明的封闭系统的另一实施方式，其中，如油等液体密封剂在密封区域中被用作可延展密封材料，以填充如图3A、3B、3C中所示的缺陷等密封缺陷。
具体实施例方式应当注意，图1-3中所示的已知TRF系统和图4_7中所示的本发明的封闭系统的实施方式可与罐或其他类型的容器一起使用，TRF系统被连接到罐的上缘。通常，TRF系统和罐是由钢制成的，并且TRF系统通过接缝连接到罐的上缘。本发明不限于用于钢罐。本发明也不限于通过接缝连接到罐的封闭系统。图1中所示的已知TRF系统包括环形件1，环形件1限定整体由附图标记3标识的开口，用于允许接触罐的内容物，TRF位于罐上。环形件包括外接缝卷边2，其保持流入密封剂10 ；内竖直密封面3 ；以及面向内的切边4。已知的TRF系统还包括插塞5，其利用过盈密封封闭开口 3，插塞包括面板6、柱状的大致竖直的密封面7和凸缘8，凸缘8允许将插塞从环形件的开口中撬出。已知的TRF系统还包括箔9，其延伸跨过罐的内部并且与围绕接缝卷边2的周边的密封材料10相接。可选地，箔可以被热密封到环形件的平坦部上(未示出)。
箔9用作罐中包装的食品在打开罐之前的保存期限内的主要密封件。图1中所示的已知的TRF系统的特征体现在3个关键尺寸，也就是如图所示的测量的公称直径D、环形件直径4和插塞直径dp。通过如下方式形成过盈密封dp比4足够大以能够实现密封和夹持，但是不能大到使得插塞的插入过分困难的程度。本领域的普通技术人员知道可接受的过盈范围，并且可接受的过盈范围体现在这些部件的制造规格中。图2更详细地示出了已知TRF系统的关键密封区域。本发明所关注的密封区域为 11。图3示出在图1和图2中的已知TRF系统的密封区域11中的环形件1和插塞5 之间的过盈密封中的3个可能的缺陷。在图3A中，环形件密封面中的凹痕形式的缺陷示出为12。图:3B示出插塞5的椭圆度导致的缺陷13。图3C示出插塞的损伤导致的缺陷14。可以想到引起部件之间的微小不匹配的其他原因，并且这些原因可以通过具体的测量方法检测到，但是无法在制造环境中避免。图4示出形成本发明的包括可延展密封材料的封闭系统的一个实施方式的一部分的插塞5的横截面。封闭系统的实施方式包括参考图1-3所述的环形件1和插塞5。插塞5包括钢壁15。在该实施方式中，在将插塞5插入环形件1之前，将聚合物材料形式的可延展密封材料层16施加到钢壁15的朝外表面上。当在封闭系统的封闭位置将插塞5插入环形件1时，钢壁15提供结构强度，而聚合物层16 (为了便于展示而夸大了厚度)提供环形件1 (可以是图1中所示的类型或任何其他合适的构造)和插塞5之间的柔性密封。当图4所示的插塞5利用过盈配合插入环形件1以形成过盈密封时，可延展密封材料填充在图3中以示例形式示出的上述缺陷并且形成有效密封。图5以夸大的形式示出由层16的可延展密封材料填充的图3A、3B、3C中所示的缺陷 12，、13，和 14，。图6示出根据本发明的封闭系统的实施方式的横截面，该封闭系统在环形件1的整个切边处使用可流动密封剂17形式的可延展密封材料，以在插塞5插入环形件1之后， 在密封区域11提供脆性密封。图7示出根据本发明的封闭系统的实施方式的示意形式，该封闭系统使用油或熔蜡形式的可延展密封材料，以在插塞5插入环形件1之后，在密封区域11提供半液性密封。进一步参考申请人为研究在本发明的封闭系统中的可延展性密封材料的有效性所作出的试验工作来说明本发明。数字数据是利用ASTM E96(通过引用并入本文)得到的。试验工作中所进行的测试是在30°C和75%相对湿度(RH)的条件下进行的。选择这些条件来代表一部分产品在消费时所处的湿度环境。测试评价一批封闭系统的水蒸汽透过率，其中，密封区域已经使用根据本发明的可延展密封材料密封。获得不同公称尺寸的传统TRF系统的水蒸汽透过率(WVTR)。公称尺寸是制罐领域内公知的术语。例如，99mm的TRF是主体直径为大约99mm的钢罐的封闭系统。结果在下表中示出。
权利要求
1.一种容器用的封闭系统，所述容器需要高的湿气阻挡性，所述封闭系统包括环形件，其限定开口 ；插塞，其用于封闭所述开口 ；以及可延展密封材料，在所述封闭系统处于封闭位置时，其接触所述插塞和所述环形件并且在所述插塞和所述环形件之间形成密封。
2.根据权利要求1所述的封闭系统，其中，所述环形件和所述插塞是由金属制成的。
3.根据权利要求1或2所述的封闭系统，其中，所述可延展密封材料为施加在所述插塞和所述环形件之间的密封化合物的形式。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的封闭系统，其中，所述密封化合物是如下成分的任一种或多种橡胶溶液、橡胶乳液、天然乳胶成分、合成乳胶、合成聚合物、熔蜡、天然油、合成油或提供适当的湿气阻挡特性并且适于应用到接合处并提供密封的其他成分。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的封闭系统，其中，所述可延展密封材料为在所述插塞和/或所述环形件的表面上的聚合物涂层的形式， 所述聚合物涂层能延展弯曲并且密封所述环形件和所述插塞之间的微小间隙，从而在使用所述封闭系统时形成密封。
6.根据权利要求5所述的封闭系统，其中，所述聚合物涂层由具有如下特性的任意聚合物制成该聚合物具有良好的湿气阻挡特性，并且能充分延展，以补偿其下面的金属部件中的变形误差。
7.根据权利要求5所述的封闭系统，其中，所述聚合物涂层是从如下范围中选择的，该范围包括低密度聚乙烯、聚丙烯、具有其它烯烃单体的乙烯和/或丙烯共聚物、离聚物、聚酯、聚酰胺、或其它适当的聚合物。
8.根据权利要求5-7中的任一项所述的封闭系统，其中，所述聚合物涂层不超过100微米厚。
9.根据权利要求5-7中的任一项所述的封闭系统，其中，所述聚合物涂层不超过75微米厚。
10.根据权利要求5-7中的任一项所述的封闭系统，其中，所述聚合物涂层不超过50微米厚。
11.一种容器，其包括根据上述权利要求中任一项所述的封闭系统。
12.—种封闭系统的制造方法，包括(a)通过将环形件和插塞压在一起而形成过盈密封来将所述环形件和所述插塞装配在一起，并且形成由所述环形件和所述插塞构成的组件；(b)将所述组件放置在心轴上；(c)以受控的速度转动所述心轴和所述组件；(d)例如借助现有技术中的化合物粘衬机将接缝材料施加到所述组件上；以及(e)将可延展密封材料的液体流分配到所述组件的所述环形件的边缘的接触所述插塞的部分，由此在所述插塞和所述环形件之间形成密封。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，当所述组件在所述心轴上转动时，顺序或者同时执行所述施加接缝材料的步骤(b)和所述施加可延展密封材料的步骤(e)。
全文摘要
本发明公开了一种容器用的封闭系统，该容器需要高的湿气阻挡性。该封闭系统包括环形件(1)，其限定开口；插塞(5)，其用于利用过盈密封封闭所述开口；以及可延展密封材料，其用于接触所述插塞和所述环形件，并且在所述封闭系统处于封闭位置时在所述插塞和所述环形件之间形成密封。
文档编号B65D43/14GK102459018SQ201080017236
公开日2012年5月16日 申请日期2010年3月22日 优先权日2009年3月20日
发明者大卫·李·卡鲁, 迈克尔·布雷克 申请人:印普瑞思集团有限公司