专利名称：塑料饮料盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及塑料饮料盖和用于玻璃的或塑料的容器上的盖。
用于玻璃的或塑料的容器的塑料饮料盖，必须是为装在玻璃或塑料容器的碳酸饮料提供合适的密封。此外，当盖被拧松和在螺纹连接被脱开之前，必须能排放饮料压力，以便方便地打开容器内饮料。为了排放饮料，密封必须首先解除。
为了提供合适的密封，已经考虑到，在容器的顶部表面以及容器外圆筒形表面或颈部具有密封是需要的。于是，模压垫片，一种满意的密封已被提供，例如，美国专利4，378，893，4，407，422和4，418，828所述的，通过引用将其结合在本发明中。在这些专利中，盖具有环形凸起结构，它与基壁相隔一定距离，并限定一环形的凹口，有模压式的塑料密封衬垫，以致通过在基壁上的整体的垫片-接合凸起结构，把盖固定就位，而环形的凸起结构形成一垫片，它具有一环形密封边与容器的外侧壁表面相结合。另一种塑料饮料盖见美国专利4，462，502和4，658，976所述，具有环形的，柔性的弹性垫片，可相对于盖转动，它的直径大于容器凸缘的外径。在盖的基壁和边缘的交界处具有环形凸起，优选的截面的形状是，具有一水平部分，一垂直部分和将水平和垂直部分相互连接的一个凸起部分的形状，它用于沿着容器的瓶口的外圆筒形侧表面边缘进行密封。
在上述的每一结构中，它依靠盖的基壁的挠曲以加强容器瓶口的圆筒形表面的侧密封。
已经发现，此种密封特性不发生排放现象，一直到盖被转动大约90°-120°时才发生。
本发明的目的是提供一种塑料饮料盖，它具有能有效保护容器内饮料的密封性能，所述的容器可以是具有压力的;其中盖以最小的转动，可有效地排放容器内的任何压力;盖可以在玻璃和塑料容器上使用;其中衬垫材料可以在宽范围内选择;在盖上不需用以保持密封垫的环形突起结构，该结构可能影响玻璃或塑料容器的瓶口;它不需依靠容器的外圆筒形表面进行密封。还发现，某些形式的盖可用于非饮料制品中。
按照本发明的塑料饮料盖包括一基壁，一圆周的盖裙和在盖裙内表面上的多条螺纹，该螺纹用于与容器上的螺纹啮合，所说的容器可以是玻璃的或塑料的容器。塑料盖包括一模压密封面，它围绕着基壁的内表面的周边和基壁至圆周的盖裙的交界处延伸。盖包括一轴向加厚的中心部分;一围绕加厚部分的通道和径向地延伸至在盖裙上的加厚部分，即在与基壁的交界处。一凹面，它从通道的基面延伸与环形部分的表面汇合。在盖的变厚部分，通道和凹面上提供一模压的垫片，并限定一用于与容器瓶口端面接触的平面密封面和限定一用于与容器弧面结合的弧形面。按其它形式，盖可用作非饮料制品的盖。
图1是表示实施本发明的、包括充碳酸气饮料塑料盖和容器的一个包装件的局部透视图;
图2是一放大的局部垂直剖视图;
图3是图2的一部分的进一步放大的局部剖视图;
图4是图3所示容器的一部分的局部剖视图;
图5是图4所示盖的局部剖视图，此处不带容器;
图6是模压衬垫装入之前类似于图5所示的盖的局部截面图;
图7是沿着图6的7-7线的局部剖视图;
图8是图6和图7所示的盖的仰视图;
图9是充碳酸气饮料塑料盖的示意图;
图10是在塑料容器上盖的局部剖视图;
图11是图10所示盖的示意图;
图12是一种改进型盖的局部剖视图;
图13是另一种改进型盖的局部剖视图;
图14是实施本发明的一种变型的盖的局部剖视图;
图15是图14所示盖的一部分的放大的局部剖视图;
图16是一个容器上的盖的局部剖视图;
图17是另一种变型的盖的局部剖视图;
图18是图17所示盖的一部分的放大的局部剖视图;
图19是一个容器上的盖的局部剖视图，参照图1-8，实施本发明的充碳酸气饮料包装包括一塑料盖20，它用螺纹连接于容器C上，图示的是玻璃容器。盖20用热塑塑料制成，例如用于玻璃和塑料容器的聚丙烯或聚己烯，所说的塑料容器包括由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的容器。
盖20包括一基壁21和圆周的盖裙22。该盖还包括在其内表面中心加厚部分23和围绕着加厚部分23的环形通道24。通道 24适宜覆盖容器的瓶口的上端。盖20的盖裙22在其内表面具有径向加厚部分25，并限定一圆筒形的表面26。通道24的底表面轴向地向内和径向地向内逐渐倾斜至环形的圆锥面27，该锥面延伸至在中心部分23的平面28(图6)。盖20包括一环形的弧面29，该弧面具有半径R1并由后通道24的外边缘以基本上为90°地延伸至圆筒形表面26。
正如图2-5所示，弹性材料衬垫30被就地模压于基壁21，使密封衬垫具有在中心部分23的内表面上的均匀厚度的中心部分31，具有沿着通道24的部分32，和部分33，该部分厚度较厚并位于盖的弧形表面29的接合处。衬垫30延伸至圆筒形表面26，但是它具有自由边缘并与部分25的下边缘相间隔。盖的圆筒形表面26其直径大于容器C瓶口的面F的上端部的外径。
衬垫30还包括在部分32上的环形外平面34，它与具有恒定半径值的弧形表面35汇合，该弧形表面延伸至衬垫的自由端36。盖的弧形表面29和衬垫的弧形表面35的半径中心位置最好是轴向地和径向地偏离，如图的半径线R1，R2所示。这样衬垫片30的最厚部分33是位于基壁21和盖裙22的汇合处，而最好距离基壁21比距离盖裙22近。其结果如图4所示，主要的密封是在沿着平面34和自由端36的弧形部分35上。
衬垫30的弧形表面35的半径R2，其中心距离盖20的轴线与盖20的弧形表面29的半径R1的中心距离轴线相比更近。半径R2的中心被轴向地偏移，与半径R1的中心相比，它与基壁21的垂直距离较大。半径R2终止在自由边缘36，因此弧形表面35相对于水平面以小于90°角延伸，而同时弧形表面29在盖上却以大约90°角延伸。优选半径R1等于半径R2。
盖20在其盖裙22的内表面还包括间断的螺纹，限定有轴向排放槽38，当盖20从容器C的螺纹39拧松时它用于排放压力，这是公知的技术。如果是塑料容器，优选的是在相关的容器的瓶口也设置间断的螺纹。
塑料的饮料盖也最好设有擅开指示带B(图3)，它可以是任何公知的形式，但最好是按照美国专利US5，090，788上公开的，该文献通过引用结合在本发明。通过许多形成分割线的变弱部分将擅开指示带连接于盖裙。一个环形凸缘从擅开指示带轴向地、向上地朝着盖的基壁延伸，它包括第一连续的环形凸缘部，通过铰接部分连接至带上，和第二部分，它具有分割的自由端，当盖旋入容器时，它接合于容器端部凸缘的下面。第二部分的一种型式，它包括许多从第一连续部分向上向内地延伸的分割部分。在另一种型式中，第二部分包括一第二连续的凸缘部分。凸缘介于其两端部的中间弯曲，以致第二部分向内延伸的角度大于第一连续的凸缘部分。
其它型式的擅开指示带也可以采用，例如公知技术中的型式。
衬垫材料可以包括任何可被挤压和切断的公知的材料，以便在模压机中切成各种规格，例如在美国专利3，955，605，4，080，136和4，277，431中所描述的。衬垫材料也必须满足盖的其它要求。包括在上部受压下可良好的移动转矩，保持饮料充气，在顶部压力下保持住碳酸气和当在环境的温度，湿度变化下，该衬垫在容器上能保持其良好的功能。一种符合要求的材料是乙烯乙酸乙烯酯组合物和热塑性弹性组合物的混合物，例如美国专利4，984，703中所述的，通过引用将其结合在本发明中。此种组合物将可满足玻璃容器和塑料容器的要求。可满足要求的其它材料是乙烯乙酸乙烯酯组合物和热塑塑料组合物。
在使用中，在容器C灌装后将塑料饮料盖20放到容器C的上面，并以预定的转矩旋入瓶口的表面F。当使用者要喝饮料时，可松开盖导致擅开指示带被分离开。当拧松盖，在螺纹连接被脱开之前，首先解除密封，并且气体排出。
通过试验已经发现，实施本发明的塑料饮料盖在容器顶部表面和拐角外倒圆处提供密封，而不需要沿着容器的瓶口的圆筒形侧表面密封，这至今一直被认为，对于满意的金属盖和塑料饮料盖是必需的。此外，已发现实施本发明的塑料饮料盖，在盖和容器的螺纹连接处在最大连接时，在除盖转动的第一部分范围内，可提供压力排放。已经发现，压力排放发生在盖被首先转动大约45°范围内。
正如图9所示，图9是示意图，本发明的盖能适应玻璃容器在制造中的公差，以提供良好的密封并且能提供满意的早期排压。图示的线条G1是标准的尺寸的容器，G2是其最大的尺寸，G3是其最小的尺寸。
如图10和11所示，盖可满意地盖在塑料容器P上。在这种应用中，众所周知，塑料饮料容器由注塑吹模或再加热吹模制成，其中首先注塑型坯以形成瓶口的和中空的可吹塑的坯体。在注塑过程用一整体环形封闭模以形成瓶口F′的顶部表面，所说的环形封闭模具有连续的环形空腔以形成无缝的上端部50。其余的瓶口F′是由组合(可拆)模形成，该模是封闭的，并由封闭环所关闭。这样形成小的环形缝51，如图10放大所示的。瓶口50包括一平顶面52和弧形面53，它与平顶面52和圆柱形面54汇合。可以注意到，盖不具有可延伸或接触到所述缝51的衬垫。
如图11所示，该图是示意图，本发明的盖能适应塑料容器的公差，可提供良好的密封和提供符合要求的早期排压。图示的线条P1是标准尺寸的容器，P2是其最大尺寸，P3是其最小尺寸。
在28mm盖的典型实例中，盖用聚丙烯制成，而衬垫是乙烯乙酸乙烯酯。盖具有以下的尺寸关系表面26的直径＝0.996″;衬垫的厚度(在表面34和35相交处和表面24和29相交处)＝0.022″;半径R1＝0.040″;半径R2＝0.040″;在自由边缘36处，表面35下边缘的直径＝0.969″;从下边缘至表面24和29相交处的表面26的轴向高度＝0.075″。
此种塑料饮料盖满意地用于具有下列尺寸的玻璃容器瓶口外圆筒形表面的直径＝0.978″;顶部表面的宽度最小为0.069″;在顶部表面和圆筒形表面之间的外弧形倒角的半径＝0.031″。
此种塑料饮料盖满意地用于具有下列尺寸的PET容器的瓶口外圆筒形表面直径＝0.982″;顶部表面的宽度＝0.060″;在顶部表面和圆筒形表面之间的外弧形倒角的半径＝0.025″;在顶部表面和环形缝51之间的轴向距离＝0.045″。
在上述所限定的玻璃容器瓶口和PET容器瓶口的尺寸情况下，用塑料饮料盖进行试验表明，是100%有效，即公知的是在充碳酸气饮料上施加恒定的顶部压力试验;可靠的密封试验;在70°F下二氧化碳保持试验;在108°F下二氧化碳保持试验。
恒定的顶部压力试验包括将充碳酸气饮料的包装容器在100°F下放三天在盖的顶部施压，使包装物受压，并施加以100psi(磅/吋2)以确定可能的泄漏。
可靠的密封试验在于确定是否获得盖与容器之间合适的结合。该试验包括以每秒5psi(磅/吋2)通过盖的开孔施压，并100psi(磅/吋2)压力下保持一分钟和在150psi(磅/吋2)保持一分钟，在175psi(磅/吋2)下观察。标准要求在100psi或150psi(磅/吋2)下无泄漏。在塑料容器的情况下，在夹紧装置内在瓶口内部加压，使塑料容器的侧壁得到反向的作用力。在70°F下进行二氧化碳保持试验，包括将灌装充碳酸气饮料包装容器在70°F情况下存放12星期，并在Terris试验装置中以1，3，6，9和12星期的间隔进行检测碳酸化度(carbonationlevel)。然后测得的碳酸化度的降低值与标准值进行比较。在108°F下进行二氧化碳保持试验，包括将灌装充碳酸气饮料包装容器在108°F情况下存放三天，并在Terris试验装置中检测碳酸化度。然后测得的碳酸化度降低值与标准值进行比较。
有关的数据归纳如下恒定的顶部压力试验在100°F下，100%通过可靠的密封试验在125psi下无泄漏，通过175psi试验，108°F CO2损失＜2%CO2CO2保持试验第一周无损失/CO2总的损失＜15%图12所示的型式，省去通道底部的连续斜面，该通道具有环形地间隔的径向肋条60。
图13所示的是盖的改进型，是盖的另一种型式，盖的基壁21a具有与中心部分23厚度一致的均匀厚度。即显著地提高了基壁21a的刚度。因此，基壁21a的平面28a与环形垫片的接受面24a是在同一平面的。在其它各方面，包括密封衬垫的盖与上述的本发明盖相同。
在图14-16所示的一种变型的盖中，盖20b具有一基壁21b和一截锥形盖裙22b。该基壁具有均匀的厚度。盖裙22b的内表面具有一径向加厚部25b，它形成一圆筒形表面26b。该盖20b具有一环形的弧面29b、其半径为R1，并且由基壁21b的内表面向圆筒形表面26b呈大致90°延伸。
如图15和16中所示，在基壁23b上就地模压一弹性材料的衬垫30b，使该密封衬垫具有一个在中心部分23b的内表面上的均匀厚度的中心部分31b，和一个在与盖的弧面29b的交接处的较厚部分33b。该衬垫30b延伸至圆筒形表面26b，但其自由端与加厚部26b的下缘间隔一定距离。盖的圆筒形表面26b的直径大于容器C的瓶口面F的上端的外径。
衬垫30b还具有一个在部分32b上的环形外平面34b，它与具有恒定半径的弧形表面35b汇合，该弧形表面35b延伸至衬垫的自由端36b。盖的弧形表面29b的曲率半径中心与衬垫的弧形表面35b的曲率半径中心最好是沿轴向和沿径向偏离，如图15中的半径线R1和R2所示。这样衬垫30b的最厚部分33b是位于基壁21b与盖裙22b的交接处，并且最好距离基壁21b比距离盖裙22b更近。其结果，如图16中所示，主要的密封是形成在沿着平面34b和自由端36b的弧形部分35b上。
衬垫30b的弧形表面35b的半径R2的中心，与盖20b的弧形表面26b的半径R1的中心相比，前者更为接近盖20b的轴线。半径R2的中心与半径R1的中心相比，沿着轴向垂直偏离基壁21b一个更大的距离。半径R2止于自由端36b处，因此弧形表面35b相对于水平面的延伸小于90°，而盖上的弧形表面29b则延伸约90°，半径R1最好与半径R2相等。
在本型式中，不设有擅开指示带。容器C的饮料盖不要求间断的螺纹。
在图17-19所示的盖型式中，盖20c属于真空型，其盖20c具有一基壁21c和一圆周的盖裙22c，该盖的内表面还具有一中心加厚部23c。盖20c的盖裙22c的内表面具有一径向加厚部25c，它形成一圆筒形表面26c。盖20c具有一环形的弧面29c，其半径为R1，并且由基壁21c的内表面向圆筒形表面26c呈大致90°延伸。
如图19和20中所示，在基壁22c上就地模压一弹性材料的衬垫30c，使该密封衬垫具有一个在中心部分23c的内表面上的均匀厚度的中心部分31c，和一个在与盖的弧面29c的交接处的较厚部分33c。该衬垫30c延伸至圆筒表面26c，但其自由端与加厚部25c的下缘间隔一定距离。盖的圆筒形表面26c的直径大于容器c的瓶口面F的上端的外径。
衬垫30c还具有一个在部分32c上的环形外平面34c，它与具有恒定半径的弧形表面35c汇合，该弧形表面35c延伸至衬垫的自由端36c。盖的弧形表面29c的曲率半径中心与衬垫的弧形表面35c的曲率半径中心最好是沿轴向和沿径向偏离，如图18中的半径线R1和R2所示。这样衬垫30c的最厚部分33c是位于基壁21c与盖裙22c的交接处，并且最好距离基壁21c比距离盖裙22c更近。其结果，如图19中所示，主要的密封是形成在沿着平面34c和自由端36c的弧形部分35c上。
衬垫30c的弧形表面35c的半径R的中心，与盖20c的弧形表面26c的半径R1的中心相比，前者更为接近盖20c的轴线。半径R2的中心与半径R1的中心相比，沿着轴向垂直偏离基壁21c一个更大的距离。半径R2止于自由端36c处，因此弧形表面35c相对于水平面的延伸小于90°，而盖上的弧形表面29c则延伸约90°，半径R1最好与半径R2相等。
顶壁的厚度应该使该顶壁处在真空下时能向内挠曲，当盖充填以热液体，在液体冷却时形成真空。
因此，可以看出，已经提供一种塑料饮料盖，它具有可有效保护装在容器内所含受压的组合物的密封性，其中盖以最小的转动有效地排放了容器中的压力;盖可以用于玻璃和塑料容器上;其中衬垫材料可以是宽范围选择;在盖上不需要一种环形的凸出结构用以保持密封，所说的凸出结构可能影响玻璃或塑料容器的瓶口;并且不用靠容器瓶口的外圆筒形进行密封。在其它型式中，盖可用作非饮料制品的盖子。
权利要求
1.一种塑料盖，它包括一基壁；一个圆周的盖裙；在所述盖裙中具有用于与容器连接的相互连接装置；所述相互连接装置可相对转动，以便使盖从容器松脱；所述盖的基壁具有内表面，它具有一中心部分和一围绕所述中心部分的环形衬垫接受部分；所述盖的盖裙具有径向加厚部分，它从所述盖裙内表面径向向内延伸，并限定一向所述基壁延伸的圆筒形表面；所述盖具有一在基壁与盖裙的接合处的环形凹面，并且在瓶口的顶面部与外表面部的接合处与所述的环形衬垫接收部分和所述圆筒形表面相汇合；一模压的衬垫，它结合和粘结至所述中心部分的内表面、所述环形衬垫接受部分、所述凹面以及圆筒形表面上；所述衬垫具有中心部分，覆盖所述盖的基壁的中心部分、所述盖的环形衬垫接收部分、所述凹面以及所述圆筒形表面部分；所述衬垫具有一在适于覆盖和结合瓶口顶面的部分上的外平面，用于与容器的瓶口端面结合，还具有一弧形表面和一与所述盖的圆筒形表面接触并终止的自由端；所述衬垫的凹面弧形部分具有一定的构形，并与所述盖的弧形表面相配合，使得在所述衬垫的环形衬垫接收部分和自由边缘之间的部分上，所述衬垫具有沿着水平设置在盖壁下方的中心轴线上的最大的径向厚度；所述衬垫上的弧形表面适合于在容器瓶口的顶面部分和外表面部分同瓶口外部的弧形部分的接合处的弧面部分相配合，并且所述的弧形表面基本上终止于容器上在前的任何圆筒形外表面部分。
2.按照权利要求1所述的盖，其特征在于所述环形衬垫接受部分包括一通道，所述中心部分包括一沿轴向加厚部分，所述盖具有环形部分，它径向地、轴向地、向内地从所述通道至所述加厚部分倾斜。
3.按照权利要求2所述的盖，其特征在于所述衬垫包括一个在覆盖所述盖的所述中心部分和所述通道部分之间的逐渐汇合的部分。
4.按照权利要求3所述的盖，其特征在于所述盖上的环形凹面具有半径R1，而所述衬垫上的环形凹面具有半径R2，其中R1的角度范围大于R2的角度范围。
5.按照权利要求4所述的盖，其特征在于半径R1的角度范围为大约90°，而R2的角度范围小于90°，以致衬垫的表面部分不与经过自由端的任何圆筒形部分轴向相切。
6.按照权利要求5所述的盖，其特征在于半径R1＝R2，半径R1的中心在轴向和径向上偏移，使所述衬垫的径向加厚部分离所述盖通道的距离较近于离圆筒形表面的距离。
7.按照权利要求1所述的盖，其特征在于盖的基壁的所述中心部分和盖的基壁上的环形衬垫接受部分是在同一平面上。
8.按照权利要求7所述的盖，其特征在于所述盖上的环形凹面具有半径R1，而所述衬垫上的环形凹面具有半径R2，其中R1的角度范围大于R2的角度范围。
9.按照权利要求8所述的盖，其特征在于半径R1的角度为大约90°，而R2的角度范围小于90°，使衬垫的表面部分不与经过自由端的任何圆筒形部分轴向相切。
10.按照权利要求9所述的盖，其特征在于R1＝R2，半径R1的中心在轴向和径向上偏移，使所述衬垫的径向加厚部分离盖的通道的距离较近于离圆筒形表面的距离。
11.按照权利要求1-10中任意一项所述的盖，其特征在于包括一个由一玻璃容器构成的容器，所述的容器具有一瓶口的顶表面、一外圆筒形表面以及一连接所述顶表面和圆筒形表面的弧形表面，所述衬垫仅仅同所述的顶表面和弧形表面构成一个密封。
12.按照权利要求1-10中任意一项所述的盖，其特征在于包括一个由塑料容器构成的容器，所述的容器具有，一个带有一顶表面的瓶口，一个连续无缝的外表面，它终止在一环形缝上，以及一个连接所述顶表面和外侧表面的凸形表面，所述衬垫仅仅同所述顶表面和连续无缝的外表面构成密封。
13.按照权利要求1-10中任意一项所述的盖，其特征在于所述盖上的所述相互连接装置具有片断该相互连接装置的装置，用于当盖从容器上拧松时，排放容器中的物料的压力。
14.按照权利要求13所述的盖，其特征在于包括一个由一玻璃容器构成的容器，所述的容器具有一瓶口的顶表面、一外圆筒形表面以及一连接所述顶表面和圆筒表面的弧形表面，所述衬垫仅仅同所述的顶表面和弧形表面构成一个密封。
15.按照权利要求13所述的盖，其特征在于包括一个由塑料容器构成的容器，所述的容器具有，一个带有一顶表面的瓶口，一个连续无缝的外表面，它终止在一环形缝上，以及一个连接所述顶表面和外侧表面的凸形表面，所述衬垫仅仅同所述顶表面和连续无缝的外表面构成密封。
全文摘要
一种塑料饮料盖，包括一基壁、一圆周盖裙及在盖裙内表面上、与玻璃或塑料容器上的螺纹相连接的多道螺纹。塑料盖具有一模压的衬垫，围绕着基壁内表面圆周和基壁至圆周盖裙的接合处延伸。盖具有一中心加厚部分；一围绕中心加厚部分的通道，径向延伸到盖裙上的与基壁接合处的环形径向加厚部分；一凹面从通道的基面延伸并与环形部分的表面汇合。在盖的加厚部分、通道和凹面上有模压的衬垫，限定与容器的瓶口端面接触的平面密封面和一与容器的弧形表面结合的弧形表面。该盖的其它形式也可用作非饮料制品的盖。
文档编号B65D41/04GK1088174SQ93117100
公开日1994年6月22日 申请日期1993年7月28日 优先权日1992年7月28日
发明者J·L·格雷戈里, B·J·罗特, D·J·布尔辛斯基, F·L·施普劳 申请人:欧文斯-伊利诺伊封闭物有限公司