具有模压衬垫的塑料容器密封装置的制作方法

专利名称:具有模压衬垫的塑料容器密封装置的制作方法
本发明涉及容器密封装置，在这种场合下也即涉及可拧上的密封装置。这种密封装置例如可用来密封剩装加压内含物的瓶子。
装配塑料瓶盖并在盖内放置比较柔软的衬垫的方法是众所周知的。衬垫的形式可以是简单地放置在已制成的盖子内的预制嵌入件，也可以是流进塑料盖子内从而形成的密封垫料。
过去，人们已经知道在金属盖子如冠状盖子里装配模制衬垫，我们现在建议在可拧上的塑料盖里就地模压制成一种衬垫。
因此，本发明一方面提供了一种在容器盖内装配衬垫的方法。该方法包括在容器盖里，引进一定量的已熔融的塑料，这种材料冷却后，比制备塑料盖的塑料组分显得更软。可用一种冲压机来模压已熔融的塑料，该冲压机的温度比熔融的塑料的温度低，由此在较硬的塑料盖里，就把熔融的塑料制成一种固体衬垫。为了提高衬垫对盖子的粘合性，可在模制衬垫之前或模压时，把盖子加热至低于其形变点的温度。
本发明另一方面提供了一个塑料盖子实体，它有一个底板和一个侧缘，该侧缘有螺纹，可与容器的颈部啮合;另外还有一个衬垫，它是在盖子里由一种塑料就地模压制成的，这种塑料要比上述盖子实体软，为了改进盖子和衬垫间的粘合性，在模压熔融塑料制成衬垫期间或之前，盖子实体被加热至低于其变形点的温度。
盖子和衬垫间的粘合性可用机械构造法来进一步提高，以达到盖子和衬盖间的内在接合。
为了更进一步地了解本发明，对下列说明用实例作进一步解释，并可参照附图。
图1是一张横截面图，它是取自按照本发明的盖子的底板的平面垂直的平面。
图2是用于本发明方法的一张模具分图。
在图1里，所示是衬垫模制过程中的盖子1。盖子有一底板2和一个竖立的圆柱形的侧缘3，缘外有棱纹4，便于消费者用手把盖子从瓶颈上拧开。侧缘之内部有螺纹5可与瓶颈相啮合。
如有需要，侧缘3的外部可以是一个改性形状，以便侧缘的外轮廓，在邻近侧缘3和底板2之间的转角处有一个比棱纹4外端半径更大的半径，因而保证当输送盖子到盖子衬里设备或容器封盖设备的过程中，盖子1在一支撑面上受挤而处于朝上翻转的构形情况下，盖子的棱纹4与相邻盖子的棱纹4之间互相咬合的可能性被消除了，从而使输送过程中不致发生堵塞通路的现象。
附图所示上凸模6有环形槽口7，一直延伸至端面的周围用来限制环形塑料衬垫8，该塑料要比模制盖1的塑料柔软。
为了提高环形衬垫8对盖端2的粘合性，盖内底面有一个外底切肩9，形成于盖端底面2和侧缘3之间的近角处。也可应用其它方法，即在衬垫和盖体间应用机械结合法，如一种粗糙面，或凸形面或凹形面。
如果需要，为了便于在盖端预定的轮廓内应用模具模制衬垫，该模具须避开螺纹5，盖子侧缘在近角处可装配一个夹持凸缘，以确定衬垫的塑料组分能被模制压力所推至的周界，但这凸缘的构形是与上凸模6的圆柱形外部相合，便于进一步防止塑料组分径向地迁移到螺纹与5处。
如需要的话，在制成环形衬垫8时，垫圈的外形可用“关一断”模具来确定，该模具是被设计成用来限制衬垫组分沿底板2径向向外迁移。
所用模制盖子的塑料中可含有一种滑移剂，它能作为脱模剂，有助于模制盖子，和/或作为螺纹的防粘剂，有助于方便盖子的拧开。
凡是合适的塑料都可用来模制盖子，如聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙酯。它可加填料或不加填料，也可含有各种适当的颜料、染料、抗静电剂、防老剂和润滑剂。
用来制作衬垫8的塑料可包括低密度聚乙烯(LDPE)的/或线性低密度聚乙烯(LLDPE)，或乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物，这些聚料可以单独使用或与任一种或多种颜料、防老剂和色料混合使用。衬垫也可用氯乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物来制造。衬垫还可包含填料，如滑石、碳酸钙、粘土、二氧化钛以及这些材料的混合物。
衬垫也可包含玻璃或塑料的空心微球，例如，聚偏二氯乙烯的空心微球。
通过加入一种气体或发泡剂，同样可使衬垫泡沫化，不管是在模制前还是在模制期间或模制后都能泡沫化(例如模制后用微波加热)。
制作衬垫的塑料组分的一种较佳类型包含(a)按重量为75至95份(约为85份更佳)的LDPE或LLDPE。
(b)按重量计为10至20份(约为15份更佳)的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或一种基本上为EPM或EPDM的高弹体和EVA及操作油的热塑性塑料弹性体混合物。
(c)按重量计为15至50份(特别是20至40份)的填料，该料选自滑石、碳酸钙、粘土(高岭土)、二氧化钛及其混合物。
(d)按重量计任选少于15份(更佳约为10分)的软木粉。
应该指出LLDPE并非纯聚乙烯而是一种聚乙烯共聚物和一种少量的烯烃，如Kaprylene(可参阅美国专利No.4，076，698，其中对LLDPE详细说明，还可参阅已公开的欧洲专利申请No.0，009，376)。
适用于制作衬垫的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物是线性聚合物(也称链段聚合物)，在这种聚合物中，聚异戊二烯链的未端总是被聚苯乙烯链段终止。关于适用于制成衬垫的基本上为EPM或EPDM高弹体和EVA及操作油的热塑性塑料弹性体的混合物可参照欧洲专利申请No.0，032，804。
衬垫组分的另一种合适的类型包含一种含有热塑回弹性材料的组分，该材料含有(a)一种α-单烯烃和另一种α-烯类不饱和单体的共聚物，或含有(b)聚-α-单烯烃和一种或多种α-烯类不饱和单体聚合物的混合物，所述聚合物不是聚-α-单烯烃，或含有(c)聚异丁烯和另一种聚-α-单烯烃的混合物。
“α-单烯烃”是指一种未取代的α-单烯烃，而“聚-α-单烯烃”是指一种α-单烯熠的均聚物。“α-烯类不饱和单体”包括任何一种在α-位置上至少具有一个烯类双键的单体。因此，除了α-单烯烃之外，诸如醋酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯酸酯和异戊二烯等化合物也都落在该定义的范围内。
上述的共聚物(a)是一种α-单烯烃如乙烯，与另一种α-烯类不饱和单体的共聚物;它也可以是另一种α-单烯烃如丙烯或一种非-α-单烯烃如醋酸乙烯酯或丙烯酸。共聚物(a)可由二种以上单体合成。例如，它可以是一种α-单烯烃与另一种α-单烯烃及一种α-烯烃不饱和单体的共聚物，例如一种橡胶状的三元共聚物，它含有作为主要成分的乙烯和丙烯及作为次要成分的第三种α-烯烃。
下列具体材料是最适用的(1)英国专利1，092，161中所述的材料。
(2)乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物。
(3)乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物与聚乙烯的混合物。
(4)乙烯和丙烯酸及其酯类的共聚物。
(5)乙烯和丙烯酸及其酯类的共聚物与聚乙烯的混合物。
(6)塑化聚氯乙烯。
(7)乙烯和丙烯的共聚物与聚乙烯的混合物。
(8)聚乙烯和氯磺化的聚乙烯的混合物。
(9)聚乙烯和丁基橡胶的混合物。
(10)聚乙烯和聚异丁烯的混合物。
(11)乙烯/醋酸乙烯共聚物与乙烯/丙烯共聚物的混合物。
(12)94)，(5)，(7)，(8)，(9)和(10)中任何一种成与乙烯/醋酸乙烯共聚物的混合物，尤其是聚乙烯，丁基橡胶和乙烯/醋酸乙烯共聚物的混合物。
(13)聚乙烯。
(14)各种不同密度，不同分子量或不同分子量分布的聚乙烯的混合物。
乙烯/醋酸乙烯聚合物通常含有5-50%的醋酸乙烯，更佳的为12-40%。
形成衬垫材料的层面，凭藉加热、加压或粘合剂的作用可较粘合在盖子里。
例如盖子的底板2，可用电晕放电处理来提高衬垫8对底板2的粘合程度。
如有需要，可用一种粘合漆来提高衬垫对盖子的粘合程度。
当衬了垫的盖子用于瓶颈时，如有需要，盖子在侧缘底根处，可含有一个缩短的直径部分以便局部地增加密封压力，这种特性在英国专利号2，116，526 B中已有详述并提出过权利要求
。
在附图上衬垫和盖子的说明是不受限制的，盖子或衬垫的其它合适形状都能应用。例如，盖子的底板一般是扁平的，但可包含直立的凸出部分来作为提高与模制衬垫接合的机械性粘合措施，而在底板上的衬垫的位置只由模具的构形所确定的，并非由如附图中所示那种肩部9所确定的。
如有需要在盖子的侧缘处可含有一个内部的夹持圈，在侧缘3和底板2之间的近角处，用来就位夹持模制衬垫。夹持圈可以是连续的也可以是断开的。
另外，衬垫的轮廓可以是这样的，即衬垫封住瓶颈口的内角边，这在欧洲专利申请号85304379.2中已有详述和提出过权利要求
。
盖子侧缘的框，相应于附图上所示侧缘的上部分，可装配上一种“削弱明显”(“tamper evident”)外形，这种外形在工艺上是众所周知的，如一种短缩直径部分，它可由机械或热收缩法来形成，以便和在瓶颈上的外棱相接合和当盖子首次从瓶子上拧开时便断开。
再则，为了供瓶子密封应用，盖子可用任何一种现行考虑的直径，或有可能，今后打算应用的直径。
螺纹5，如有需要，可包含通气槽，该槽在螺旋状的螺纹里是间断无连续性，并在螺纹松脱前能使封闭着的瓶子里允许充有碳酸气的饮料从顶端空间释放压力，因此松脱螺纹时，便防止出现盖子被吹走的可能性。
在人人早已皆知的工艺上，为了从外表面来鉴别其内含物，或为了作“推销广告”，可使盖外或在衬垫和盖子顶端底板间的内部表面上包含印刷物，凡是为了“推销目的”的缘故所用的内部印刷物，在应用衬垫组分前对盖子的加热必须谨慎控制，以便赋予衬垫能够脱落的性能，使消费者能从盖上随时除去衬垫，读出上面的印刷物。如有需要，可用移膜法使印刷物在衬垫上变得清晰。
如有需要，在盖子的底板2的里面可有一棱条，该棱条可拉紧衬垫8的相对柔软的塑料组分并因此嵌入衬垫8，但起着将衬垫通向瓶颈的末端的作用，由此增加了衬圈内的应力并提高其压封作用。
如有需要，在接近盖子的侧缘框处，可装配上径向向内延伸的棱纹来提高侧缘的刚性。
另一种可能性是盖子的底板，在垫上衬垫前，让它形成向内的凸状，这样底板的中央就成为朝向侧缘的螺纹部分的圆拱盖，于是让底板在垫上衬垫期间，变成不太显得突出，或变成扁平的，或由于上凸模6的压力而变成向外的凸状，在这种情况下，底板的中央将首先接触到上凸模，这将迫使衬垫组分径向向外地朝着底板的周边，在那里要求对衬垫有最大的厚度，以便在容器颈框上对容器进行密封。
按照本发明制造盖子的操作方法如下如盖子2的一种塑料盖子是预成形的，以便装入衬垫。
在垫衬操作过程之前或之间，盖子必须处于加热状态以便于衬垫的粘合。这可以在模制盖子工序后，在盖子能有机会把操作过程中所有的赋予它的热量散逸之前，立即模制衬垫来实现盖子的加热，或模制衬垫前，预先加热冷的盖子，或在模制衬垫过程中，供给盖子足够的热量。例如，可在施加熔融的成衬塑料时，但必须在该塑料模压之前将盖子加热。
不论是在衬垫模制操作过程之中或之前，盖子的加热必须以不使盖子变形为准。更好为，被加热的盖子温度保持在无变形状态的最高温度，此温度至少是70℃。一种可能的上限是聚丙烯的变形点，应该记住一种盖子的优选形式是由聚丙烯制成的。
精确的温度可选择来满足上述实际功能性需要，例如，在70℃至150℃的幅度内，温度在90℃至120的幅度内更佳。
然后将合适的塑料组分挤压成一种熔融组分的小滴，这小滴分布在向上翻转的盖子的里面(即如附图所示的构形)。的热的熔融衬垫组分和已热的盖子的接触将使衬垫组分的盖子的塑料很易彼此粘合在一起。
随之将上凸模6插入受支撑而处于向上翻转构形的盖子里，它起着迁移衬垫组分进入一个合适的与盖子的中心部分隔形的位置，以便形成衬垫8的轮廓。为了便于空气从盖子底板2和上凸模6的邻近面之间的空隙处排出，最好是把衬垫组分的小滴置于偏离盖子中心的位置，以便其周围的一部分比其它部分更接近于侧缘3，且在模制压力引起衬垫组分的径向外移，就是衬垫组分小滴周围的这一部分先接触到侧缘，然后衬垫组分和侧缘间的接触的区域，朝向侧缘的直径上相对立的部分以钳状的运动的方式向周围扩展。这样使底板2的内部表面和上凸模间的空气全部排出。
实例1衬垫是在三个有预制螺纹的聚丙烯瓶盖子样品中模制成的。在每个盖子里放上一小滴熔融的制成衬垫的组合物，该组合物包括按重量计为75份的Escorene Ultra Ul 53019-cc(一种EVA共聚物，由埃索公司供应，并含有19%醋酸乙烯，其熔体流动指数为530);按重量计为20份的AC-617(一种聚乙烯蜡，由联合公司供应);按重量计为5份Pentalyn H(氢化了的松香季戊四醇酯);按重量计为1份的二氧化钛，该二氧化钛用作颜料;按重量计为1份的硅油;按重量计为0.2份的Irganox 1076(一种防老剂)。然后将小滴用图2所示的上凸模10模压制成模制衬垫。
对附有上述模制衬垫的三个盖子用Owens Illinois“安全密封检验器”进行泄压值测定。三个样品中的每一个给出超过150磅/平方英寸(即1034千帕)的泄压值。样品之一给出16英寸·磅(即18.4厘米·公斤)的移动转矩，其它两个样品给出13英寸·磅(即14.95厘米·公斤)的移动转矩。
实例2用图2的上凸模10，再把三个聚丙烯预制螺纹盖子样品垫上一种组分作衬垫，该组分包含按重量计为70份的Escorene UltraUl53019-cc;按重量计为20份的AC-617及按重量计为10份的Pentalyn H。
三个样品的测定泄压值为145磅/平方英寸(即999千帕)，140磅/平方英(964千帕)及150磅/平方英寸(1034千帕)。这些样品的移动转矩分别为14英寸·磅(即16.1厘米·公斤)，16英寸·磅(18.4厘米·公斤)及15英寸·磅(17.25厘米 公斤)。
实例3再用另一批聚丙烯预制瓶盖子衬上模制衬垫组分，该组分含有70%低密度聚乙烯和30%丁基橡胺。再应用图2的上凸模10制出衬垫。测量泄压值，结果发现，第一样品给出的值为100磅/平方英寸(即689千帕)，而第二，第三样品给出的值为150磅/平方英寸(即1034千帕)。上述各1样品的移动矩值分别为，13英寸·磅(14.95厘米·公斤)，12英寸·磅(13.8厘米·公斤)和11英寸·磅(12.65公分·公斤)。
本发明已参照其最佳实施方案进行了说明，其它实施方案也能取得相同效果。因此，凡是对本发明作出的变更和改良，对本工艺熟练的人也是显而易见的。因而，我们要求将那些可归于本发明真正精神和范围内的各种改进及其类似情况包括在附加的权利要求
中。
权利要求
1.一种垫衬容器盖子的方法，包括在由第一种塑料制的容器盖子中引入一定量的熔融塑料，这种塑料在冷却后要比制造容器盖子的第一种塑料柔软，加热容器盖的温度至低于其变形点的温度，并在容器盖子里把熔融塑料模压制成一种固体衬垫。
2.按权利要求
1所述的方法，其中所述熔融的塑料是偏心地放置在盖子里。
3.按权利要求
1所述的方法，进一步包括，在把熔融塑料引入到容器盖子内之前用电晕放电法至少处理容器盖子内表面的工序。
4.按权利要求
1所述的方法，进一步包括在把熔融塑料引入之前，需在容器盖子的内表面涂上一种粘胶漆。
5.按权利要求
1所述的方法，其中在衬垫模压前，盖子要有一个圆拱形的底板，以使盖子里有一个向内的凸面，这样，在衬垫模制操作过程中，盖子底板会变形而成基本上是扁平面。
6.按权利要求
1所述的方法，进一步包括使衬垫发泡的工序。
7.按权利要求
1所述的方法，进一步包括在引入熔融塑料之前，在容器盖子内表面进行印刷的工序。
8.按权利要求
1所述的方法，其中所述盖子加热的温度是从约70℃至约150℃。
9.按权利要求
8所述的方法，其中所述的温度是从约90℃至约120℃。
10.按权利要求
1所述的方法，其中所述盖子具有内在接合结构，这种结构能提高盖子和衬垫间的粘合性。
11.垫衬一种容器盖子的方法，包括首先把由第一种塑料制成的容器盖子加热至低于第一种塑料的变形点的温度，接着向容器盖子引入熔融的第二种塑料，再把熔融的第二种塑料模压制成所需的衬垫形状，以便使第一种和第二种塑料材料互相粘合，然后使容器盖子和第二种塑料冷却。
12.按权利要求
11所述的方法，其中所述的容器盖子在加热前是经过处理的，以便提高容器盖子和熔融的第二种塑料间的粘合性。
13.一种有衬垫的旋盖，包括一个塑料盖子实体，该实体有一底板和一个侧缘，该侧缘内部有螺纹，跟一个有螺纹的容器的颈相啮合，且衬垫是在盖子里就地模压制成的，衬垫是由一种比上述盖子实体的材料更柔软的塑料制成的，在把熔融塑料模制成衬垫的过程中，盖子实体被加热至低于其变形点的温度，以便改进盖子和衬垫间的粘合程度。
14.按权利要求
13所述的一种盖子，其中所述衬垫包括空心微球，这些微球可以是玻璃也可以是塑料。
15.按权利要求
13所述的一种盖子，其中所述衬垫是经泡沫化的。
16.按权利要求
13所述的一种盖子，其中该盖子有一种削弱明显外形。
17.按权利要求
13所述的一种盖子，其中所述盖子侧缘的内部，有一个缩短的直径的部分，其位置在接近侧缘的根部，以便增加瓶颈外部对衬垫组分的局部压缩作用。
18.按权利要求
13所述的一种盖子，其中所述盖子有机械结构来实现衬垫和盖子间的内在接合，从而提高盖子和衬垫间的粘合性。
19.按权利要求
13所述的一种盖子，其中所述盖子有一个径向朝内延伸的凸缘，该凸缘被限定在盖子的侧缘上，以便在模制过程中限制衬垫材料的迁移。
20.按权利要求
13所述的一种盖子，其中所述侧缘的外表面是有棱纹的，以便有助于用手紧握盖子而易于将之拧开。
21.按权利要求
20所述的一种盖子，其中所述外表面的棱纹未延伸到盖子侧缘和盖子底板间的转角处，且在该角处的半径并不比棱纹顶部间的直径小，这样可防止垫衬之前在处理盖子过程中相邻盖子发生棱纹间的咬合现象。
22.按权利要求
13所述的一种盖子，其中所述盖子包括一个内置推销广告即需从盖子里把衬垫剥离，以便显示其中的推销广告。
23.按权利要求
13所述的一种盖子，其中所述盖子是由聚丙烯或一种乙烯丙烯共聚物模压制成的。
24.按权利要求
13所述的一种盖子，其中所述衬垫是跟瓶颈表面的径向向内部分相接合。
专利摘要
一种塑料材料制成的盖子，在其中模制一个较柔软的塑料材料制成的密封衬垫。在把衬垫组分模制在盖子中的模压期间或之前，应先把盖子加热，以便提高衬垫在盖子中的粘合性。
文档编号B29C43/18GK86106857SQ86106857
公开日1987年4月22日 申请日期1986年10月7日
发明者肯尼思·马丁·辛诺特, 诺埃尔·欧内斯特·达文波特, 杰弗里·理查德·里韦茨 申请人:格雷斯公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan