一种压力平衡复合衬垫的制作方法

本实用新型涉及容器密封技术领域，尤其涉及一种压力平衡复合衬垫。

背景技术：

在一些缓慢发酵的食品或者具有分解或者挥发性气体性质的一些化学品储藏过程中，常因为瓶内缓慢产生气体而导致瓶内压力升高，在一些塑料瓶上常表现为涨瓶。除此外，对一些对瓶内气体有吸收的产品如耗氧型内容物，瓶内气体压力变小，瓶体会被大气压力压瘪。对于含有液体的内容物，为保证密封不泄露，通常会对瓶口完全封闭，这可以保证瓶体内的液体不泄露，但同时也导致了瓶体内的气体压力发生变化而与外界大气压产生压力差，这就引发了胀瓶或者瘪瓶，对于较刚性的瓶体，瓶内的压力可能导致内容物意外的喷出等危险。

为解决气体透过同时又保证对液体的密封问题，US20040214492A1公开了一种聚四氟乙烯(PTFE)薄膜，利用薄膜与表面涂层组合形式达到透过水蒸汽而同时阻止液体或者其他气体透过或者渗透的目的。CN206781154U公布了一种垫片结构，利用聚四氟乙烯和无纺布的组合构成的垫片结构实现透过气体功能。

这两种方案都利用了聚四氟乙烯薄膜的透气性能，但也存在明显的缺点。为满足透气性能要求，而又防止液体渗透或者透过膜体，需要对聚四氟乙烯表面施加涂层(如US20040214492A1)或者用偏氯化乙烯处理(如CN206781154U)，这种处理会影响聚四氟乙烯薄膜的透过性能，涂层厚度处理不佳会影响透气效果。因此为了满足较好的透过性能，涂层一般比较薄且需要非常小心的控制，且聚四氟乙烯膜的厚度不能太高。这就带来一个缺陷，比如被密封的容器在搬运过程中的震动及跌落使容器在受到冲击的极短时间内压力剧烈升高，膜过薄的情况下是难以耐受此类高强度的冲击，这弱点限制了此类膜只能应用于较轻的产品中。虽然CN206781154U中使用了无纺布与聚四氟乙烯膜叠加以增强抗冲击能力，但其使用的热熔合工艺需要同时将膜热熔或者粘胶剂粘贴在内顶盖上，由于膜较薄，通过热熔或者粘胶剂的方式非常不方便，且质量稳定性不好，一旦熔合部位因膜在热熔时候受损或者粘接剂被内容物影响失去粘性，会导整个垫片结构失去密封能力，液体很容易泄露导致危险。

技术实现要素：

本实用新型针对现有用于平衡容器内外气压的密封件在受到较高的冲击力(如搬运过程中的震动或跌落)时，密封件中的膜易发生破损，使容器存在泄漏风险的问题，提供一种用于平衡容器内外气压，制作简单，能耐受更大冲击力，可防止容器内物质意外泄露的压力平衡复合衬垫。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种压力平衡复合衬垫，包括固定贴合在一起的承载垫层和透气垫层，所述承载垫层的中部设有第一穿孔，所述透气垫层的中部设有第二穿孔；所述透气垫层上设有从第二穿孔边沿至透气垫层外沿的凹槽，所述凹槽的长为4-60mm，所述凹槽的横截面积为78-785400μm²。

优选的，所述压力平衡复合衬垫，还包括一顶垫层，所述承载垫层、透气垫层和顶垫层依次叠合并固定贴合在一起。

更优选的，所述顶垫层的中部设有第三穿孔。

优选的，所述顶垫层由纸板、金属箔、发泡PE(发泡聚乙烯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)和PVC(聚氯乙烯)中的至少一种材料构成。

优选的，所述透气垫层为PET层(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PA层(聚酰胺)或改性PE层；所述改性PE层为含有0.5-10wt.％钛白粉的PE膜，且钛白粉的粒径分布在0.08-2μm之间。

优选的，所述承载垫层为PE层或PP层或发泡PE层。

优选的，以上所述承载垫层和透气垫层均呈环形，环宽为8-15mm；所述透气垫层上设有20-40条凹槽，所述凹槽的长度为8-12mm。

以上所述压力平衡复合衬垫的制备方法，包括以下步骤：

S1、将用于制作承载垫层的第一片材和用于制作透气垫层的第二片材叠合并固定在一起，形成复合垫片基材。

所述压力平衡复合衬垫还包括一顶垫层时，所述步骤S1中，将用于制作承载垫层的第一片材、用于制作透气垫层的第二片材和用于制作顶垫层的第三片材叠合并固定在一起，形成复合垫片基材。

优选的，所述第一片材为PE或PP或发泡PE层；所述第二片材为PET膜或PA膜或PE改性膜，所述PE改性膜为含有0.5-10wt.％钛白粉的PE膜，且钛白粉的粒径分布在0.08-2μm之间；所述第三片材为由纸板、金属箔、发泡PE、PE、PP和PVC中的至少一种材料构成。

S2、在第二片材上制作横截面积为78-785400μm²的凹槽。

优选的，用二氧化碳激光透过第一片材在第二片材上刻画线条形成凹槽。

S3、在复合垫片基材上冲切穿孔，使在第一片材上形成第一穿孔而成为承载垫层，使在第二片材上形成第二穿孔而成为透气垫层；所述冲切穿孔时将第二片材上的凹槽一分为二，且使所述凹槽的长度为4-60mm。

优选的，所述步骤S3中，将复合垫片基材冲切成环状。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置包括凹槽的透气垫层和承载垫层的复合衬垫，以透气垫层上的凹槽作为连通容器内外的隧道以平衡容器内外气压，通过控制隧道的横截面积大小及隧道的长度可实现阻止液体泄漏的同时又可以透过气体的功能。另外，本实用新型的透气垫层和承载层均相对现有密封件中的透气膜厚，本实用新型的复合衬垫其结构耐冲击能力比聚四氟乙烯膜好，能满足重包装的耐冲击要求。本实用新型复合衬垫的制作方法简单易行，通过激光可直接在预先粘合的复合垫片基材上直接刻画形成作为隧道的凹槽；当复合衬垫具有三层结构时，通过选用适当的片材，激光可透过第一片材对第二片材进行刻画制作凹槽，可以方便快捷的获得具有“隧道”构造的复合衬垫。

本实用新型的原理在于在复合衬垫中引入了具有一定横截面积和长度的凹槽构成连通容器内外的“隧道”，根据范宁公式计算隧道压力降，△P＝A×μ×u×L/d～2，其中L为管道半径，此例中为隧道半径，ρ为流体密度，μ为流体粘度，u为流速，A为常数与流体与管道的摩擦系数相关。由压力降公式可见，流体的质量及粘度特性不同，气体比液体的压力降损失小很多。因此，在这种隧道中的流动状态差异较大。当阻力大于容器内液体倒置产生的静压力时，在隧道内就阻止了液体由“隧道”流出，直至液体流速下降到极小，隧道内阻力与容器内液体压力达到平衡。而空气在隧道内摩擦系数极小，流速也不快，很容易在容器内外有压力差时通过“隧道”互相连通平衡气压，因此，通过隧道直径与长度的合理设置，可以达到既能平衡容器内外气压也能防止液体意外泄漏的功能。

附图说明

图1为实施例1中所述承载垫层的结构示意图；

图2为实施例1中所述透气垫层的结构示意图；

图3为实施例1中所述顶垫层的结构示意图；

图4为实施例1中所述压力平衡复合衬垫的结构示意图；

图5为实施例1中所述复合垫片基材的结构示意图；

图6为实施例1中在第二片材上制作凹槽后的复合垫片基材的结构示意图；

图7为实施例2中所述压力平衡复合衬垫的结构示意图；

图8为实施例2中所述透气垫片的结构示意图；

图9为实施例2中所述复合垫片基材的结构示意图；

图10为实施例2中在第二片材上制作凹槽后的复合垫片基材的结构示意图；

图11为实施例5中所述透气垫层的结构示意图。

具体实施方式

为了更充分的理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步介绍和说明。

实施例1

本实施例提供一种压力平衡复合衬垫以及该种压力平衡复合衬垫的制作方法。

参照图1-4，本实施例的压力平衡复合衬垫呈环形，环宽为9±1mm，环外径为35mm，包括依次叠合并固定贴合在一起的环状的承载垫层110、透气垫层120和顶垫层130。承载垫层110的中部设有第一穿孔111，透气垫层120的中部设有第二穿孔121，顶垫层130的中部设有第三穿孔131。透气垫层120上共设有20条从第二穿孔121边沿至透气垫层120外沿的凹槽122(即凹槽122贯穿透气垫层120的环面)，且凹槽122的长为8-12mm，凹槽122的槽宽为10μm，凹槽122的横截面积约为78.5μm²。本实施例中，顶垫层130是厚度为2mm的发泡PE片材，透气垫层120是厚度为12μm的PET层，承载垫层110是厚度为60μm的透明的PE层。

本实施例压力平衡复合衬垫的制作方法如下：

S1、使用涂胶设备，将用于制作承载垫层的第一片材、用于制作透气垫层的第二片材、用于制作顶垫层的第三片材依次叠合并粘合固定在一起，形成复合垫片基材，如图5所示。第一片材为PE，所述第二片材为PET膜，第三片材为发泡PE。

S2、用30W二氧化碳激光在复合垫片基材上透过第一片材在第二片材上以100mm/min的速度及90％的功率(通过激光设备设定工作时激光的实际功率为30W的90％)蚀刻10条线宽为10μm的刻线，刻线贯彻第二片材的两端，使在第二片材上形成凹槽，如图6所示。(采用30W二氧化碳激光，设置功率在60-90％之间，以100mm/min的速度扫描第二片材，被照射的区域会形成凹陷。)

S3、将复合垫片基材冲切成环状垫片，环宽为9±1mm，环外径为35mm，使在第一片材上形成第一穿孔而成为承载垫层，使在第二片材上形成第二穿孔而成为透气垫层，使在第三片材上形成第三穿孔而成为顶垫层，从而制得压力平衡复合衬垫，如图4所示。冲切后，第二穿孔将第二片材上的凹槽一分为二形成20条凹槽，且使凹槽的长度为8-12mm。

将本实施例的复合衬垫放置在瓶盖内，顶垫层朝向瓶盖的内顶，承载垫层朝向瓶子的瓶口，将瓶盖拧紧于瓶子的瓶口上时，瓶口的端部与承载垫层的环面抵接，复合衬垫中的凹槽其一端暴露在瓶内，凹槽的另一端暴露在瓶口的外边缘，这样通过复合衬垫的凹槽及瓶盖与瓶口间螺纹的空隙构成连通瓶内外的通道。使该瓶子装满粘度为1mPa×s的液体，瓶盖内放置复合衬垫并使瓶盖与瓶口拧紧使紧密配合，将瓶子倒置，12小时后瓶子无漏液现象；将瓶内液体换为500g10％碳酸氢钠溶液(占瓶子容积的85％)，投入10g氢氧化钠固体后马上将带有上述复合衬垫的瓶盖旋紧密封，12小时后观察瓶体，无鼓胀现象。将瓶子从1.2m高度跌落，复合衬垫无破损、无变形。

实施例2

本实施例提供一种压力平衡复合衬垫以及该种压力平衡复合衬垫的制作方法。

参照图7-8，本实施例的压力平衡复合衬垫呈环形，环宽为14-15mm，环外径为64mm，包括依次叠合并固定贴合在一起的环状的承载垫层210和透气垫层220。承载垫层210的中部设有第一穿孔211，透气垫层220的中部设有第二穿孔221。透气垫层220上共设有20条从第二穿孔221边沿至透气垫层220外沿的凹槽222(即凹槽222贯穿透气垫层220的环面)，且凹槽222的长为14-17mm，凹槽222的槽宽为60μm，凹槽222的横截面积约为2827μm²。本实施例中，承载垫层210是厚度为2mm的发泡PE片材，透气垫层220是厚度为65μm的PET层。

本实施例压力平衡复合衬垫的制作方法如下：

S1、使用涂胶设备，将用于制作承载垫层的第一片材、用于制作透气垫层的第二片材叠合并粘合固定在一起，形成复合垫片基材，如图9所示。第二片材为PET膜，第一片材为发泡PE。

S2、用二氧化碳激光在复合垫片基材上直接在第二片材上蚀刻10条线宽为60μm的刻线，刻线贯彻第二片材的两端，使在第二片材上形成凹槽，如图10所示。(二氧化碳激光的功率及速度的设置与实施例1的相同。)

S3、将复合垫片基材冲切成环状垫片，环宽为14-15mm，环外径为64mm，使在第一片材上形成第一穿孔而成为承载垫层，使在第二片材上形成第二穿孔而成为透气垫层，从而制得压力平衡复合衬垫，如图7所示。冲切后，第二穿孔将第二片材上的凹槽一分为二形成20条凹槽，且使凹槽的长度为14-17mm。

将本实施例的复合衬垫放置在瓶盖内，透气垫层朝向瓶盖的内顶，承载垫层朝向瓶子的瓶口，将瓶盖拧紧于瓶子的瓶口上时，瓶口的端部与承载垫层的环面抵接，复合衬垫中的凹槽其一端暴露在瓶内，凹槽的另一端暴露在瓶口的外边缘，这样通过复合衬垫的凹槽及瓶盖与瓶口间螺纹的空隙构成连通瓶内外的通道。使该瓶子装满粘度为12000mPa×s的液体，瓶盖内放置复合衬垫并使瓶盖与瓶口拧紧使紧密配合，将瓶子倒置，12小时后瓶子无漏液现象；将瓶内液体换为500g10％碳酸氢钠溶液(占瓶子容积的85％)，投入10g氢氧化钠固体后马上将带有上述复合衬垫的瓶盖旋紧密封，2小时后观察瓶体，无鼓胀现象。将瓶子从1.2m高度跌落，复合衬垫无破损、无变形。

实施例3

本实施例提供一种压力平衡复合衬垫以及该种压力平衡复合衬垫的制作方法。

本实施例的压力平衡复合衬垫呈环形，环宽为8-10mm，环外径为35mm，包括依次叠合并固定贴合在一起的环状的承载垫层和透气垫层。承载垫层的中部设有第一穿孔，透气垫层的中部设有第二穿孔。透气垫层上共设有20条从第二穿孔边沿至透气垫层外沿的凹槽(即凹槽贯穿透气垫层的环面)，且凹槽的长为8-12mm，凹槽的槽宽为10μm，凹槽的横截面积约为78.5μm²。本实施例中，承载垫层是厚度为2mm的发泡PE片材，透气垫层是厚度为15μm的改性PE层，改性PE层是含有2wt.％钛白粉的PE膜，且钛白粉的粒径分布在0.08-2μm之间。

本实施例压力平衡复合衬垫的制作方法如下：

S1、使用涂胶设备，将用于制作承载垫层的第一片材、用于制作透气垫层的第二片材叠合并粘合固定在一起，形成复合垫片基材。第二片材为改性PE层，第一片材为发泡PE。

S2、用二氧化碳激光直接在复合垫片基材的第二片材上蚀刻10条线宽为10μm的刻线，刻线贯彻第二片材的两端，使在第二片材上形成凹槽。(二氧化碳激光的功率及速度的设置与实施例1的相同。)

S3、将复合垫片基材冲切成环状垫片，环宽为8-10mm，环外径为35mm，使在第一片材上形成第一穿孔而成为承载垫层，使在第二片材上形成第二穿孔而成为透气垫层，从而制得压力平衡复合衬垫。冲切后，第二穿孔将第二片材上的凹槽一分为二形成20条凹槽，且使凹槽的长度为8-12mm。

将本实施例的复合衬垫放置在瓶盖内，透气垫层朝向瓶盖的内顶，承载垫层朝向瓶子的瓶口，将瓶盖拧紧于瓶子的瓶口上时，瓶口的端部与承载垫层的环面抵接，复合衬垫中的凹槽其一端暴露在瓶内，凹槽的另一端暴露在瓶口的外边缘，这样通过复合衬垫的凹槽及瓶盖与瓶口间螺纹的空隙构成连通瓶内外的通道。使该瓶子装满粘度为600mPa×s的液体，瓶盖内放置复合衬垫并使瓶盖与瓶口拧紧使紧密配合，将瓶子倒置，12小时后瓶子无漏液现象；将瓶内液体换为500g10％碳酸氢钠溶液(占瓶子容积的85％)，投入10g氢氧化钠固体后马上将带有上述复合衬垫的瓶盖旋紧密封，8小时后观察瓶体，无鼓胀现象。将瓶子从1.2m高度跌落，复合衬垫无破损、无变形。

实施例4

本实施例提供一种压力平衡复合衬垫以及该种压力平衡复合衬垫的制作方法。

本实施例的压力平衡复合衬垫呈环形，环宽为14-15mm，环外径为64mm，包括依次叠合并固定贴合在一起的环状的承载垫层和透气垫层。承载垫层的中部设有第一穿孔，透气垫层的中部设有第二穿孔。透气垫层上共设有40条从第二穿孔边沿至透气垫层外沿的凹槽(即凹槽贯穿透气垫层的环面)，且凹槽的长为14-17mm，凹槽的槽宽为60μm，凹槽的横截面积约为2827μm²。本实施例中，承载垫层是厚度为2mm的发泡PE片材，透气垫层是厚度为12μm的PET层。

本实施例压力平衡复合衬垫的制作方法如下：

S1、使用涂胶设备，将用于制作承载垫层的第一片材、用于制作透气垫层的第二片材叠合并粘合固定在一起，形成复合垫片基材。第二片材为PET膜，第一片材为发泡PE。

S2、用二氧化碳激光直接在复合垫片基材的第二片材上蚀刻20条线宽为60μm的刻线，刻线贯彻第二片材的两端，使在第二片材上形成凹槽。(二氧化碳激光的功率及速度的设置与实施例1的相同。)

S3、将复合垫片基材冲切成环状垫片，环宽为14-15mm，环外径为64mm，使在第一片材上形成第一穿孔而成为承载垫层，使在第二片材上形成第二穿孔而成为透气垫层，从而制得压力平衡复合衬垫。冲切后，第二穿孔将第二片材上的凹槽一分为二形成40条凹槽，且使凹槽的长度为14-17mm。

将本实施例的复合衬垫放置在瓶盖内，透气垫层朝向瓶盖的内顶，承载垫层朝向瓶子的瓶口，将瓶盖拧紧于瓶子的瓶口上时，瓶口的端部与承载垫层的环面抵接，复合衬垫中的凹槽其一端暴露在瓶内，凹槽的另一端暴露在瓶口的外边缘，这样通过复合衬垫的凹槽及瓶盖与瓶口间螺纹的空隙构成连通瓶内外的通道。使该瓶子装满粘度为1mPa×s的液体，瓶盖内放置复合衬垫并使瓶盖与瓶口拧紧使紧密配合，将瓶子倒置，12小时后瓶子无漏液现象；将瓶内液体换为400g10％过氧化氢溶液(占瓶子容积的85％)，投入5g氢氧化亚铁固体后马上将带有上述复合衬垫的瓶盖旋紧密封，4小时后观察瓶体，无鼓胀现象。将瓶子从1.2m高度跌落，复合衬垫无破损、无变形。

在其它实施方案中，顶垫层还可以选用由纸板、金属箔、发泡PE、PE、PP和PVC中的至少一种材料构成的板材；透气垫层还可以选用PA层或钛白粉含量为0.5-10wt.％且粒径分布在0.08-2μm之间的改性PE层；承载垫层还可以选用承载垫层还可以选用PP层。

在其它实施方案中，透气垫层中的凹槽的横截面积还可以大至785400μm²，即凹槽的槽宽可宽至约1000μm，凹槽的长度可设在4-60mm之间。本实用新型的压力平衡复合衬垫与瓶盖和瓶子配合使用时，瓶子可用于盛装粘度介于1mpa×s至20000mpa×s的液体，装满液体的瓶子倒置12小时均无漏液现象。

实施例5

本实施例提供一种压力平衡复合衬垫以及该种压力平衡复合衬垫的制作方法。

本实施例的压力平衡复合衬垫呈环形，环宽为9±1mm，环外径为35mm，包括依次叠合并固定贴合在一起的环状的承载垫层、透气垫层520(参照图11)和顶垫层。承载垫层的中部设有第一穿孔，透气垫层520的中部设有第二穿孔521，顶垫层的中部设有第三穿孔。透气垫层520上共设有20条从第二穿孔521边沿至透气垫层520外沿的凹槽522(即凹槽522贯穿透气垫层520的环面)，且凹槽522的长为8-12mm，凹槽522的槽宽为0.2mm，凹槽522的横截面积约为31400μm²。本实施例中，顶垫层是厚度为2mm的发泡PE片材，透气垫层520是厚度为12μm的PET层，承载垫层是厚度为60μm的透明的PE层。

本实施例压力平衡复合衬垫的制作方法如下：

S1、使用涂胶设备，将用于制作承载垫层的第一片材、用于制作透气垫层的第二片材、用于制作顶垫层的第三片材依次叠合并粘合固定在一起，形成复合垫片基材。第一片材为PE，所述第二片材为PET膜，第三片材为发泡PE。

S2、用30W二氧化碳激光在复合垫片基材上透过第一片材在第二片材上以100mm/min的速度及10％的功率(通过激光设备设定工作时激光的实际功率为30W的10％)加工出10组刻线组，刻线组是两条线宽为10μm，间距为0.2mm的相互平行的凸起的刻线组成(采用30W二氧化碳激光，设置功率不高于30％，以100mm/min的速度照射第二片材，被照射的区域会发生熔胀而形成凸起的线条)，每一刻线组贯穿第二片材的两端，且每一刻线组均经过第二片材上后续用于制作第二穿孔的区域，待后需冲切后在第二片材上形成所需凹槽。

S3、将复合垫片基材冲切成环状垫片，环宽为9±1mm，环外径为35mm，使在第一片材上形成第一穿孔而成为承载垫层，使在第二片材上形成第二穿孔而成为透气垫层，使在第三片材上形成第三穿孔而成为顶垫层，从而制得压力平衡复合衬垫。冲切后，第二穿孔将第二片材上的凹槽一分为二形成20条凹槽，且使凹槽的长度为8-12mm。

将本实施例的复合衬垫放置在瓶盖内，承载垫层朝向瓶盖的内顶，顶垫层朝向瓶子的瓶口，将瓶盖拧紧于瓶子的瓶口上时，瓶口的端部与顶垫层环面抵接，复合衬垫中的凹槽其一端暴露在瓶内，凹槽的另一端暴露在瓶口的外边缘，这样通过复合衬垫刻线组构成的凹槽及瓶盖与瓶口间螺纹的空隙构成连通瓶内外的通道。使该瓶子装满粘度为1mPa×s的液体，瓶盖内放置复合衬垫并使瓶盖与瓶口拧紧使紧密配合，将瓶子倒置，12小时后瓶子无漏液现象；将瓶内液体换为500g10％碳酸氢钠溶液(占瓶子容积的85％)，投入10g氢氧化钠固体后马上将带有上述复合衬垫的瓶盖旋紧密封，12小时后观察瓶体，无鼓胀现象。将瓶子从1.2m高度跌落，复合衬垫无破损、无变形。

以上所述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。