專利名稱:帶有異形襯墊的塑料密封蓋的制作方法
本發明涉及用作瓶蓋或容器蓋的塑料密封蓋和襯墊。更具體地講，本發明涉及這樣一種有特殊構形襯墊的塑料密封蓋，從而允許使用較小的扭矩將密封蓋旋上和旋下，而且所用的襯墊材料也比傳統塑料密封蓋襯墊少。
包裝工業中近來比較流行使用塑料密封蓋來密封盛有各種產品的容器。這些塑料密封蓋一般都襯以襯墊材料，襯墊材料在密封蓋和容器之間形成密封，以防止滲漏并保證所裝產品完好無損。
這些襯墊一般是由下列方法制成的a)用增塑溶膠材料(如聚氯乙烯和增塑劑)襯墊密封蓋，旋壓密封蓋將該增塑溶膠擴展開，并熔化此增塑溶膠材料就地形成襯墊;
b)將熱熔融性材料襯墊到密封蓋中就地形成襯墊。
這些方法和由這些方法制成的襯墊通常是令人滿意的。然而它們有一些不足之處。其中最主要的缺點是將密封蓋旋蓋到容器上時需要施加較大的扭矩。例如對于一個28mm的密封蓋，所需的扭矩在17-25吋·磅。這樣大的扭矩會在密封蓋、容器和裝料設備上造成很大的應力。工業上喜歡用約12-15吋·磅的較小扭矩。
為了達到較小的扭矩，已經采用了各種各樣的方案，例如向襯墊材料加入過量的潤滑劑和滑爽劑、使用較軟的襯墊材料、或使用單獨成形的圓盤狀襯片，用機械的方法將它們固定在密封蓋中。所有這些都被證明在某些方面是不能令人滿意。添加潤滑劑會影響襯墊的密封能力，還會使所盛物品變味。較軟的襯墊其密封效果還不如傳統襯墊。而且它們強度也不夠，會被容器邊緣劃破為幾塊，這將影響密封蓋重復使用能力。單獨成形襯片需要附加步驟制備圓盤狀襯片，并將它們放入密封蓋。這將增加成本，因為這種方法要使用較多的襯墊材料。單獨成形的襯片還需準確的放置在密封蓋中。如果放置不當，襯墊可能造成滲漏，或者可能使密封蓋無法旋蓋到容器上去。
本發明克服了傳統加襯的密封蓋和以上討論的改進密封蓋的不足。本發明通過改進襯墊和/或密封蓋的構形，減少旋蓋過程中襯墊對容器的阻力，使得可以使用較小的操作扭矩。
本發明的一個目的是提供一種螺口塑料密封蓋，它可以用較小的扭矩旋蓋到容器上，例如對于28mm的密封蓋最好用12-15吋·磅的扭矩。
本發明的另一個目的是提供一種用于螺口容器的塑料密封蓋;這種密封蓋包括底座和從底座垂下的圓柱形側壁以及在密封蓋中就地形成的襯墊;襯墊從底座的圓周部位延伸到側壁的某一部位，并與底座形成大約25°-90°的角度。
本發明進一步的目的是提供一種塑料密封蓋，它具有基本上平的底座和從底座垂下的帶有螺紋的圓柱形側壁。底座上有第一個襯墊定位機構，側壁上有第二個襯墊定位機構，在第一個襯墊定位機構和第二個襯墊定位機構之間是就地形成的襯墊，襯墊的外表面與基本上為平面的底座形成一個大約25°-90°的角度。
本發明的另一個目的是提供塑料密封蓋中的一種襯墊，其中襯墊的外表面與底座表面形成一個大約25°-90°的角度。
本發明的另一個目的是提供一種在塑料密封蓋中形成襯墊的方法，其中襯墊的外表面與底座的表面形成一個大約25°-90°的角度。
本發明的另一個目的是提供一種在塑料密封蓋中形成襯墊的方法，它允許在將密封蓋旋蓋到容器上時使用較小的扭矩。該方法包括將襯墊襯入密封蓋的步驟，襯墊方式將使該襯墊材料與密封蓋底座形成一個大約25°-90°的角度。
本發明的另一個目的是提供在密封蓋底座和側壁上的襯墊定位機構，它可以卡住襯墊并固定襯墊的形狀，以便使襯墊與底座形成一個銳角。
本發明是一種帶有襯墊構造的塑料密封蓋，它允許用較小的扭矩將密封蓋旋蓋到容器上去。這種密封蓋所帶有的襯墊傾斜于密封蓋底座的平面。傾角介于25°與90°之間。襯墊被襯入密封蓋，襯墊可以是熱熔融性材料或增塑溶膠材料。
本發明的這些和其它目的，通過本申請的附圖，說明書和權利要求
書的闡述，對于精通本技術領域：
的人將會十分清楚。
圖1是一個典型塑料密封蓋及其襯墊的縱剖視圖。
圖2是表示本發明第一個實施例的塑料密封蓋的縱剖視圖。
圖3是本發明第二個實施例的縱剖視圖。
圖4-圖7是本發明其它優選實施例的縱剖視圖。
圖1給出了一種用于螺口容器的典型塑料密封蓋。密封蓋1帶有底座2和側壁3，底座基本上是平的，側壁3從底座2垂下。側壁3包含一系列螺紋4，螺紋4與容器6的螺紋5互相嚙合。就地形成的襯墊7放置在底座上并稍稍延伸到側壁上。襯墊7與容器6在容器的上邊緣部分相接觸。正如從圖中可看到的，襯墊與容器的接觸部位8是比較寬的，并且基本上是平的。部位8與底座2的外表面形成一個β角。β角一般介于0°和10°之間。
圖2公開了本發明的一個實施例。塑料密封蓋1與圖1的類似，它有底座2和側壁3，側壁3上的螺紋4與容器6上的螺紋5互相嚙合。然而襯墊7′是不同的。襯墊7′是顯著傾斜的，而不是像圖1的襯墊7那樣基本上為平的。容器與襯墊的接觸部位8′明顯的窄了而且更加傾斜了，與底座所形成的夾角β′要比圖1所示的β角大得多。β′角一般大約介于25°和29°之間，最好約在40°到70°之間。
雖并不希望約束于任何特定的發明原理上，但申請者對其發明提出了下列非約束的說明性解釋。
一般講，目前容器都是用自動機械封裝的。這些機械能握住容器、往里裝料并用密封蓋密封容器。將密封蓋旋蓋到容器上所用的扭矩大小，對于一個給定的容器封裝流程是恒定的。
旋蓋比如圖1所示的那種密封蓋時，其扭矩要調定在較高的水平，對于28mm的密封蓋大約為17-25吋·磅。以這樣扭矩水平，密封蓋可以充分地密封到容器上。以較小的扭矩值，密封是不完全的，將導致滲漏和/或污染所盛的物品。
正如從圖1可以看到的那樣，在襯墊7和容器的接觸部位8，襯墊7相對來說是比較平而寬的。這部分的面積明顯的比較大，因此，當施加的操作扭矩大小恒定時，每單位面積上得到的壓力(力/單位長度2)就比較低。
在本發明中，襯墊7′是傾斜的，它與容器的接觸部位8′相對來說比較窄。襯墊與容器的接觸面積減小了，因而增加了單位面積上的力。所以本發明能夠將所需的操作扭矩降至12-15吋·磅，并獲得與圖1所示的密封蓋相同或更高的壓強和密封能力。
圖3給出了本發明另一個優選的實施例。在底座和側壁上標出了襯墊定位機構11和12。這些機構幫助將襯墊卡在或鎖在密封蓋中，從而防止襯墊轉動或松脫。此外，這些定位機構可用來限制施放襯墊材料的區域，更可取的是可用來限定襯墊的β′角。這些定位機構可以是任何通常用于塑料密封蓋的，比如圖3中11所示的凹陷形，圖3中12所示的凸緣形，串球狀，唇狀等等。盡管圖3中的底座和側壁上都有定位裝置，但是很明顯，如果希望的話可以僅在側壁或底座上使用定位機構。
襯墊的外表面可以是任何形狀的，比較可取的是圖2所示的平面形、圖3所示的凹面形、圖4所示的凸面形、圖5所示部分凸面形或圖6所示的環形。形狀對于本發明并不是關鍵的因素，只要容器與襯墊最先接觸部位的外表面與底座之間形成的β′角大約在25°-90°之間即可。
圖7給出另一個優選的實施例，其中密封蓋底座與側壁結合處的拐角13經過明顯的改進和改形，以使襯墊呈現相似的形狀。很清楚密封蓋的拐角可以被模塑為任何所希望的形狀，比如平面形(如圖7所示)，凹面形，凸面形或環狀，只要不妨礙將密封蓋蓋到容器上就可以。這個實施例的另一個優點是可以減少每一個密封蓋中所需的襯墊材料，而又能獲得所希望的形狀，傾斜度和密封效果。
塑料密封蓋1可以由任何合適的熱塑性或熱固性聚合物成型制造，比如烯烴聚合物。特別的例子包括聚丙烯、聚乙烯、乙丙共聚物以及聚乙烯與聚丙烯的共混物，但并不限于這些。
襯墊可以由任何合適的熱塑性或熱固性聚合物成形制成。最好是由增塑溶膠或熱熔融性組合物制成的。
用于本發明的增塑溶膠的特別例子包括乙烯聚合物，尤其是氯乙烯聚合物(如氯乙烯)或氯乙烯與醋酸乙烯共聚物，當然并不限于這些。也可用其它乙烯共聚物，比如氯乙烯與N-環己基馬來酰亞胺的共聚物。
增塑溶膠中還包含常用的增塑劑，它可以任何通常所用的比例加入，一般每100份重量乙烯均聚物或共聚物加入60-85份重量的增塑劑。例如合適的增塑劑包括鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸丁基芐基二酯、乙酰基三丁基檸檬酸酯，乙基二苯基磷酸酯，鄰苯二甲酸二異丁酯和各種基于己二酸的增塑劑。
當使用增塑溶膠時，重要的是它必須具有一定的流變學性能，以保證加襯墊時甚至在經受熔化溫度也能保持其形狀。最好加入增稠劑，它有助增塑溶膠保持其形狀。增稠劑是眾所周知的，例如由Cabot公司生產的稱作Cab-O-Sil M5的一種膠體二氧化硅材料。
此外，增塑溶膠中還可含有其它常用的成份，例如顏料，填料，熱穩定劑或發泡劑。
熱熔融性材料是眾所周知的。適用于本發明的組合物包括乙烯均聚物和/或共聚物，例如乙烯和醋酸乙烯共聚物，以及一種或一種以上的樹脂，例如松香酯類樹脂，當然并不限于這些。熱熔融性材料也可以含有其它常用的成份，例如表面活化劑，顏料和填料。
可用任何溶膠或熱熔融體適用的方法將襯墊材料置于塑料密封蓋，并在塑料密封蓋中形成襯墊。
如果是增塑溶膠，該方法將包括將增塑溶膠以所希望的形狀和位置襯入密封蓋，然后熔化此增塑溶膠，使乙烯聚合物吸收增塑劑而形成固態襯墊。一種方法是在熱空氣烘箱中加熱加襯的密封蓋。一種更好的方法是美國專利4 304 744所公開的，其中增塑溶膠在加襯以后，于熱空氣烘箱中予熱，然后用微波能量進行熔化。這種方法的優點在于，微波能量僅影響增塑溶膠，由于密封蓋的塑料對微波能量基本上是可透射的，因而它基本上不被加熱。這種方法避免了密封蓋熔融或變形的問題。如果使用發泡劑，它應該是能夠在微波環境下被激發的。
一種用熱熔融性材料加襯密封蓋的方法是加熱熱熔融性材料(室溫下這種材料是固態)，直至達到或超過其熔點溫度。然后將熔融態的熱熔體以所希望的構形和位置襯入密封蓋。不需要進一步加熱該密封蓋或襯墊材料。如果必要或希望的話，可利用進一步冷卻步驟將該熱熔融材料迅速固化。加襯熱熔融性材料時，加襯前可任意地在此熔融態的材料中添加發泡劑或生氣劑，以形成泡沫襯墊。
然后通過旋轉密封蓋或容器或兩者同時旋轉，將上述形成的加襯密封蓋旋蓋到容器上，以使密封蓋和容器的螺紋彼此嚙合，并將密封蓋和容器相互拉在一起，從而使容器口接觸襯墊達到密封。
為了評價本發明所產生的改進效果，采用圖1所示的28mm塑料密封蓋進行了對比實驗，此密封蓋是由W.R.Grace公司根據美國專利4 585 135制造的，其襯墊角介于7°到70°之間。這些對比實驗的結果給出如下將增塑溶膠以介于7°到70°之間的角度襯入一系列的密封蓋中。在W.R.Grace公司的DARAWAVE
微波爐中，用美國專利4 304 744中的方法熔化此增塑溶膠。然后用帶有W-1壓頭的TML-1B型號Zalkin壓蓋機，將這些加襯的密封蓋旋蓋到一套標準玻璃瓶上。密封蓋是用兩種較小扭矩旋蓋的，它們分別為12吋·磅(動態)和10吋·磅(動態)。
每個密封蓋的密封性能是根據安全密封試驗(SST)法，用Owen Illinois安全密封試驗機來測定的。安全密封試驗(SST)值以磅/平方吋(psi)計量。
試驗是這樣進行的，將氣體以一定的速率引入已密封容器的上部空間中，此容器是浸沒在水浴中的。將壓力增至100磅/平方吋并保持1分鐘。然后將壓力增至150磅/平方吋并在此壓力下再保持1分鐘。接著壓力增至175磅/平方吋再保持1分鐘，最后將壓力增至200磅/平方吋保持30分鐘。經可靠密封的容器沒有表現出漏氣的跡象。密封不可靠的容器則可根據密封蓋部位逸出的汽泡查出。將觀察到容器漏氣時的壓力值記錄下來。那些沒漏氣的容器記為具有200磅/平方吋的SST值。
表1在12吋·磅操作扭矩(動態)下的SST值(磅/平方吋)角度(度) SST值(磅/平方吋)7 17910 17426 20041 19550 20070 200表2在10吋磅操作扭矩(動態)下的SST值(磅/平方吋)角度(度) SST值(磅/平方吋)7 16310 13026 17242 20050 20070 200
此外，還測定了用熱熔融性材料襯墊的密封蓋的SST值，其結果示于表3。這個試驗與上述的相同。但只使用了8°和42°兩個襯墊角，和12吋·磅的操作扭矩(動態)。
表3角度(度) SST值(磅/平方吋)8 13042 200密封蓋的最小SST值應至少為175磅/平方吋。此值最好接近200磅/平方吋，能達到200磅/平方吋尤佳。
正如從上述表中可以看到的，無論使用什么襯墊材料，本發明密封蓋的泄出壓力(SST值)都是增加的。
所有根據本發明制造的密封蓋都表現出即使不是最佳也是可接受的SST值。作為對比的密封蓋其SST值或者是不可接受的，或者僅能達到最低可接受的限度。
盡管本發明主要就其用作28mm密封蓋的情況進行了介紹，但很明顯它也可用于其它尺寸的密封蓋，例如70mm或120mm的密封蓋。同樣，盡管在例子中特別指出了其在玻璃容器上的應用，但這并不意味本發明僅限于那類容器。本發明可用于任何螺口容器，無論是玻璃、塑料或任何其它合適的材料制成的容器都可以。
本發明代表了包裝工業中一個重要的改進，消除了使用塑料密封蓋的一個障礙。
盡管本發明只是參考其部分優選的實施例進行了介紹，其它實施例也能獲得同樣的結果。本發明的其它變化或改進對于那些精通此領域的人是顯而易見的，因此在所附的權利要求
書中，我們打算將所有這些改進和等同措施包括在本發明的基本精神和范圍之內。
權利要求
1.一種用于塑料密封蓋的襯墊，這種密封蓋適用于螺口頸的容器，此密封蓋帶有底座和從底座垂下的帶有螺紋的側壁部分，該襯墊包括襯入密封蓋圓周部位并且從底座向側壁螺紋以上部位傾斜的塑料材料。
2.根據權利要求
1的襯墊，其中塑料材料與底座形成大約25°-90°的傾斜角。
3.根據權利要求
2的襯墊，其中塑料材料以大約40°-70°的角度傾斜。
4.根據權利要求
1的襯墊，其中塑料材料具有由平面形，凹面形，凸面形和環形構成的一類形狀中選取的外表面形狀。
5.一種用于螺口容器的塑料密封蓋，此密封蓋包括基本上平的底座和從此底座垂下的側壁，以及在此塑料蓋中就地形成的襯墊，襯墊從底座的圓周部位延伸到側壁的某一部位，以便與底座形成一個大約介于25°到90°之間的角。
6.根據權利要求
5的塑料密封蓋，其進一步包括一個或一個以上位于密封蓋底座和側壁上的定位機構，以將襯墊定位。
7.根據權利要求
6的塑料密封蓋，其中定位機構外形由凹陷形，串球形，凸緣形，唇形和拱形一類形狀中選取。
8.根據權利要求
6的塑料密封蓋，其中定位機構被安置在底座和側壁上，以便將襯墊固定在相對于底座所希望的角度。
9.根據權利要求
5的塑料密封蓋，其中襯墊是由熱熔融性材料制成的。
10.根據權利要求
5的塑料密封蓋，其中襯墊是由增塑溶膠材料制成的。
11.根據權利要求
5的塑料密封蓋，其中底座與襯墊間的角度大約在40°到70°之間。
12.根據權利要求
5的塑料密封蓋，其中襯墊具有由平面形，凹面形，凸面形和環形一類形狀中選取的外表面形狀。
13.一種包括基本上平的底座和從底座圓周部分垂下的圓柱形側壁的塑料密封蓋，其側壁的較低部位上有螺紋，底座上在其圓周部位有第一個襯墊定位機構，側壁上在離開底座且在側壁螺紋以上部位有第二個襯墊定位機構，就地形成的襯墊從底座上的第一個襯墊定位機構延伸到側壁上的第二個襯墊定位機構，襯墊的外表面與底座形成一個大約25°到90°之間的角，且襯墊的外表面具有由平面形、凹形、凸形和環形一類形狀中選取的一種形狀。
14.根據權利要求
13的塑料密封蓋，其中襯墊是由熱熔融性材料制成的。
15.根據權利要求
13的塑料密封蓋，其中襯墊是由增塑溶膠材料制成的。
16.一種在塑料密封蓋中形成襯墊以減小操作扭矩的方法，其步驟包括將塑料襯墊材料襯入密封蓋底座的圓周部分，以便使襯墊的外表面與底座形成一個大約25°到90°的角。
17.根據權利要求
16的方法，其中塑料襯墊材料是熱熔融性材料。
18.根據權利要求
16的方法，其中塑料襯墊材料是增塑溶膠。
19.根據權利要求
16的方法，它進一步包括在將塑料襯墊材料襯入密封蓋后，對其進行處理的步驟，以確保襯墊固定在原位。
20.根據權利要求
19的方法，其中處理步驟，當塑料襯墊材料為增塑溶膠時，是將其加熱。
21.根據權利要求
19的方法，其中處理步驟，當塑料襯墊材料為熱熔融性材料時，是將其冷卻。
22.根據權利要求
16的方法，其中角度是大約從40°到70°之間。
23.根據權利要求
16的方法，其中塑料襯墊材料的外表面，當其被襯入時，具有由平面形，凹面形，凸面形和環形一類形狀中選取的一種形狀。
24.一種用于容器的塑料密封蓋，它包括底座和從底座垂下的螺紋側壁，底座基本上是平的，底座和側壁之間的結合部形成傾斜的臺肩(Shoulder)，此傾斜的臺肩與底座平面形成一個大約25°到90°的角，而且就地形成襯墊覆蓋著此傾斜的臺肩。
25.根據權利要求
24的塑料密封蓋，其中襯墊與傾斜的臺肩相配合，并呈現與臺肩相同的角度。
26.根據權利要求
24的塑料密封蓋，其中角度大約是從40°到70°之間。
27.根據權利要求
24的塑料密封蓋，其中襯墊是由比塑料密封蓋軟的塑料材料制成的。
28.根據權利要求
24的塑料密封蓋，其進一步包含用于固定襯墊的第一個定位機構和第二個定位機構，第一個定位機構安置在臨近傾斜臺肩的底座上，第二個定位機構安置在臨近傾斜臺肩的側壁上。
29.根據權利要求
28的塑料密封蓋，其中第一個和第二個定位機構外形是由凹陷形，串珠形，凸緣形，唇形和拱形一類形狀中選取的。
30.根據權利要求
24的塑料密封蓋，其中傾斜臺肩具有由平面形，凹形，凸形和環形一類形狀中選取的外表面形狀。
專利摘要
一種只需較小操作扭矩的塑料密封蓋，它包括底座，側壁和從底座圓周部位延伸到側壁某一部位的襯墊，襯墊相對于底座表面是傾斜的，以便與底座形成一個大約25°到90°的角。傾斜的襯墊使得可以減小操作扭矩，同時提供滿意的密封效果。襯墊可以是平面形，凹形，凸形或環形的，而且可以由一個或一個以上位于底座和側壁上的定位機構來固定。
文檔編號B65D53/02GK87106789SQ87106789
公開日1988年4月13日 申請日期1987年10月5日
發明者詹姆斯·H·布里靈格, 羅伯特·H·霍費特, 亞歷山大·C·佩頓 申請人:格雷斯公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan