Беспрокладочное укупорочное средство
Изобретение относится к укупорочному средству для емкости, содержащему корпус и мембрану, и к способу герметизации емкости этим укупорочным средством. Укупорочное средство содержит беспрокладочную мембрану и корпус. Мембрана выполнена с возможностью запечатывания ее термосваркой на ободе емкости, чтобы создать газонепроницаемый барьер. Корпус состоит из верхней пластины и проходящей вниз юбки. Корпус имеет проходящий вниз от верхней пластины упругий герметизирующий элемент для создания равномерного герметизирующего давления на мембрану во время запечатывания термосваркой и для обеспечения газонепроницаемого повторного запечатывания после разрушения или удаления мембраны. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к укупорочному средству для емкости, содержащему корпус и мембрану, и к способу герметизации емкости этим укупорочным средством.
Известны укупорочные средства, имеющие мембрану, запечатываемую на ободе емкости и покрываемую корпусом, который защищает относительно непрочную мембрану. Соответственно, известны имеющие такие укупорочные средства емкости, в которых мембрана запечатана на ободе и защищена корпусом. После удаления мембраны корпус затем можно использовать для повторного запечатывания емкости, т.к. корпус изготовлен из материала, обладающего относительно хорошей газонепроницаемостью. Этот тип укупорочного средства часто используется для такой продукции, как гранулы кофе, когда необходимо иметь газонепроницаемый барьер, хорошо герметизируемый на отверстии емкости, для обеспечения сохранности продукции. Этот барьер имеет мембрану, например, в виде алюминиевой фольги. После покупки сначала снимают корпус. Затем фольгу тоже снимают, чтобы обеспечить доступ к продукту. Поскольку нередко не вся продукция сразу расходуется, то предпочтительно, чтобы емкость закрывалась имеющим хорошую газонепроницаемость барьером с максимально возможной герметизацией между барьером и емкостью. Обычно это обеспечивается корпусом, снова устанавливаемым на емкости. Считается, что один только корпус сам по себе является менее газонепроницаемым барьером по сравнению с хорошо запечатанной мембраной.
Одно хорошо известное укупорочное средство содержит мембрану и прокладку, которые вместе помещают внутри корпуса перед тем, как емкость будет закрыта корпусом. Между мембраной и прокладкой нанесен адгезив, скрепляющий их друг с другом. Еще один слой адгезива расположен на ближайшей к емкости стороне мембраны, когда та установлена в емкости. Когда корпус расположен на емкости, он создает укупоривающее усилие, прилагающее давление к еще одному слою адгезива и к мембране. Причем этот слой адгезива прикрепляет мембрану к ободу емкости. Это можно обеспечить термической активацией слоя адгезива при помощи индукционного нагрева. Как вариант, адгезивом может быть т.н. «термоклей», для активации которого не требуется последующее нагревание, а который просто прикрепляет мембрану к ободу емкости за счет давления, прилагаемого корпусом.
Если используется индукционный нагрев, то нагрев можно также использовать для ослабления слоя адгезива между мембраной и прокладкой. В результате этого при снятии корпуса прокладка остается в корпусе, а мембрана остается герметизированной по отношению к емкости и прикрепленной к ней.
Назначение прокладки двоякое. Во-первых, она обеспечивает амортизирующий эффект, в результате чего корпус прилагает равномерное давление к мембране. За счет этого обеспечивается следующее преимущество: если используются емкости с неровными поверхностями обода, то мембрана, тем не менее, эффективно прикреплена к ободу, обеспечивая эффективную герметизацию. Во-вторых, после того как пользователь удалит мембрану, прокладка обеспечит повторное запечатывание по отношению к ободу емкости. Эта особенность обеспечивается за счет упругости прокладки. Этот тип укупорочного средства раскрыт в документе US 6277478.
Трудность, присущая этому типу укупорочного средства, заключается в том, что оно относительно дорогостоящее, т.к. состоит из прокладки и мембраны.
Документ ЕР 1211180А раскрывает укупорочное средство, имеющее только мембрану, и без прокладки. Для обеспечения достаточного усилия, воздействующего на мембрану, чтобы запечатать ее на ободе емкости, например, индукционным нагревом, причем на нижней стороне корпуса имеется ребро. Это ребро проходит по ободу емкости и над ним, в результате чего мембрана зажата между ними двумя во время запечатывания мембраны на ободе. Но ребро не является гибким и не обеспечивает равномерного усилия для неровных ободов, обычных для стеклянных емкостей. Соответственно, мембрана не всегда обеспечивает хорошую герметизацию запечатывания по отношению к ободу емкости.
Кроме того, в некоторых случаях необходимо ориентировать укупорочное средство на емкости определенным образом. Например, если укупорочное средство и соответствующая емкость не являются круглыми в плане. В этом случае, если укупорочное средство и емкость не скреплены вместе винтовой резьбой, то существует возможность по причине производственных допусков на физический размер и из-за такой взаимосвязи емкости и укупорочного средства, что ребро не сможет создавать достаточное или какое-либо давление, чтобы прижимать мембрану на ободе емкости во время индукционного нагрева. Эта ситуация не возникает обычно, когда какая-либо определенная взаимная ориентация укупорочного средства и емкости не требуется, т.к. эту проблему обычно можно решить дополнительным закручиванием укупорочного средства на емкости (т.н. «дополнительная затяжка»).
Еще одна трудность известных укупорочных средств реберного типа заключается в том, что поскольку это ребро неупругое, то оно не обеспечивает повторного запечатывания для создания газонепроницаемости, чтобы продукт в емкости оставался свежим в течение относительно долгого срока - неделями или даже месяцами.
Соответственно, желательно создать укупорочное средство, имеющее только съемную мембрану для обеспечения газонепроницаемого барьера при изготовлении и также имеющее корпус с хорошими свойствами повторного запечатывания, чтобы после удаления мембраны пользователем повторное запечатывание могло сохранять продукт свежим в емкости в течение относительно длительного срока. Также желательно создать укупорочное средство, создающее равномерное давление на мембрану для ее эффективного запечатывания на ободе соответствующей емкости.
Еще одна особенность изобретения обеспечивает укупорочное средство для емкости, содержащее беспрокладочную мембрану и корпус; причем мембрана выполнена с возможностью ее запечатывания термосваркой на ободе емкости с обеспечением газонепроницаемого барьера; при этом корпус имеет проходящий вниз упругий герметизирующий элемент, создающий равномерное герметизирующее давление на мембрану во время запечатывания термосваркой и обеспечивающий повторное газонепроницаемое запечатывание после нарушения или удаления мембраны.
Изобретение также обеспечивает способ герметизации емкости при помощи укупорочного средства, согласно которому формуют корпус, прикрепляют корпус к емкости, содержащей беспрокладочную барьерную мембрану, расположенную между корпусом и емкостью, и прикрепляют мембрану к ободу емкости термосваркой, причем корпус содержит упругий герметизирующий элемент для обеспечения равномерного герметизирующего давления на мембрану во время термосваривания и для обеспечения газонепроницаемого повторного запечатывания после разрушения или удаления мембраны.
Прочие варианты осуществления и признаки изобретения изложены в зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения.
Изобретение будет пояснено со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг.1 - поперечное сечение укупорочного средства согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Фиг.2 - поперечное сечение мембраны согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Фиг.3 - увеличенный вид сечения укупорочного средства согласно одному варианту осуществления изобретения.
Фиг.4 - увеличенный вид сечения укупорочного средства согласно еще одному варианту осуществления изобретения.
Фиг.5 - боковое сечение еще одного варианта осуществления укупорочного средства согласно настоящему изобретению.
На Фиг.1 укупорочное средство 100 содержит корпус 30, имеющий верхнюю пластину и проходящую вниз юбку 35. В этом описании такие указывающие ориентацию слова, как «вниз», используются для чертежей и не являются ограничивающими.
Юбка 35 имеет винтовую резьбу 60, расположенную внутри и выступающую в радиальном направлении внутрь. Эта винтовая резьба 60 взаимодействует с винтовой резьбой (не показана) снаружи горловины емкости и обеспечивает возможность навинчивания укупорочного средства 100 на емкость.
Также показана мембрана 20. Перед ее запечатыванием на емкости мембрану 20 помещают внутри укупорочного средства 100 и сначала она опирается на выступы 70. Эти выступы 70 расположены на кольце вокруг внутренней стороны юбки 35. Они могут иметь форму либо сплошного, либо прерывистого кольца. Либо выступы 70 могут отсутствовать и мембрана 20 может просто опираться на резьбу 60.
Мембрана 20 находится сверху емкости и обеспечивает газонепроницаемый барьер при ее прикреплении к ободу емкости. Барьер обеспечивается не только герметизацией между ободом и мембраной (20), но также и за счет того, что сама мембрана (20) является барьером для кислорода.
От нижней стороны корпуса 30 вниз проходит клешневой герметизирующий элемент 40 в кольце вокруг внутренней стороны периметра корпуса 30. Этот клешневой герметизирующий элемент известен из патента GB-А-2222821.
Также можно предусмотреть стопор 50, проходящий вниз от нижней стороны корпуса. Этот стопор 50 также имеет форму кольца и проходит по периметру корпуса, но радиально внутрь от клешневого герметизирующего элемента 40.
Клешневым уплотняющим элементом 40 является ребро, которое в своем поперечном сечении сужается к концу, удаленному от корпуса. Оно имеет искривленную форму, которая плавно искривляется радиально внутрь. Но этот герметизирующий элемент 40 может также быть искривлен в радиальном направлении наружу.
Во время изготовления мембрану 20 вставляют внутрь корпуса 30 и закрепляют либо выступами 70, либо резьбой 60. Корпус 30 затем устанавливают на емкость, причем резьба 60 скрепляет их вместе. Корпус 30 можно установить либо вталкиванием на горловину емкости, либо вращением. Если он вставлен вталкиванием на горловину емкости, то корпус будет несколько изгибаться, чтобы резьба 60 на внутренней стороне юбки прошла над резьбой на внешней стенке емкости и затем приняла свою первоначальную форму, чтобы эти две резьбы смогли надлежащим образом зацеплять друг друга.
Установленный на место упругий герметизирующий элемент 40 обеспечивает усилие, прижимающее мембрану к ободу емкости. Это усилие равномерно распределяется упругостью герметизирующего элемента 40, в результате чего даже в случае использования емкостей с неровными ободами мембрану можно будет должным образом запечатать на емкости. Обычными материалами для изготовления емкостей, которые могут иметь неровные поверхности обода, являются стекло и металл. В последнем случае металлические емкости со сварными швами нередко имеют т.н. «сварочный уступ» на ободе, который может ухудшать неровность.
Поперечное сечение одного из типов мембраны 20 показано на чертеже Фиг.2. Мембрана 20 имеет слой герметизирующего адгезива 24 на ее нижней поверхности. Однако этот слой адгезива 24 может быть нанесен непосредственно на обод емкости, а не как слой с заранее сформированной мембраной 20. Если используется адгезив 24, не являющийся термоклеем, то давление от герметизирующего элемента 20 будет запечатывать мембрану 20 на ободе емкости. Но если адгезив 24 является термоклеем, то емкость вместе с укупорочным средством 100 проходит через устройство, воздействующее теплом на слой 24 адгезива. Типичным для этого способом является индукционный нагрев мембраны 20, которая затем передает тепло слою 24 клея за счет теплопроводности. В этом случае мембрана 20 должна иметь по меньшей мере частичный металлический состав. Известны также и другие способы нагревания адгезива 24, например непосредственное теплопроводящее нагревание. Помимо обеспечиваемого тепла, упругий герметизирующий элемент обеспечивает давление, в результате чего сочетание тепла и давления запечатывает мембрану 20 на ободе емкости.
Нагревание слоя 24 термоклея приводит в действие свойства клея, в результате чего мембрана 20 прикрепляется к ободу емкости, тем самым обеспечивая воздухонепроницаемый, цельный и герметичный барьер. Но адгезив можно подобрать таким, чтобы мембрану можно было легко отслаивать с обода емкости.
Для облегчения отслаивания мембраны на ее крае можно выполнить язычок (не показан). В этом случае язычок может либо свисать с края мембраны и находиться между двумя группами резьбы 60, либо он может быть отогнут на себя и поэтому располагаться сверху мембраны, либо язычок может находиться сверху и отстоять от края мембраны 20. Как вариант, язычок отсутствует, но размер мембраны несколько превышает размер внешнего обода емкости и имеет выступающий над ним край, за который может взяться пользователь, чтобы отслоить мембрану.
Мембрана 20 может также иметь слой 26 на своей верхней поверхности. Этот слой может представлять собой любую комбинацию отпечатанного материала и лака и может также содержать защитный полимерный слой. Этот слой может также быть тисненым.
Обнаружено, что герметизирующий элемент 40 не повреждается от нагрева, например не приобретает при этом остаточную деформацию, и поэтому не теряет своей упругости.
После того как пользователь снимет корпус 30 и мембрану 20, чтобы открыть продукт в емкости, корпус 30 можно будет идеально установить повторно, чтобы уменьшить ухудшение качества продукта из-за контакта с атмосферой. Это обеспечивается за счет того, что корпус 30 можно изготовить из газонепроницаемого барьерного материала и его можно повторно запечатать по отношению к ободу емкости путем его навинчивания на емкости. Эффект повторного запечатывания обеспечивается герметизирующим элементом 40, взаимодействующим с верхом обода емкости. Поскольку герметизирующий элемент 40 является упругим, он прилагает равномерное давление на неровную поверхность, которую могут иметь стеклянные или металлические емкости.
Также нужно упомянуть, что хорошо герметизируемая первоначальная мембрана обеспечивает степень газонепроницаемости, необходимую для сохранности продукта в условиях магазина или склада в течение многих месяцев. Напротив, степень газонепроницаемости, необходимая после того как продукт будет куплен и открыт, является меньшей, т.к. обычно продукт расходуется за несколько недель.
Соответственно, считается, что свойства газонепроницаемого барьера у установленного повторно корпуса хуже, чем у первоначальной хорошо герметизированной мембраны. Но было обнаружено, что корпус с упомянутым упругим элементом существенно повышает газонепроницаемость по сравнению с известным уровнем техники.
Для предотвращения излишнего затягивания корпуса 30 на емкости можно предусмотреть стопор 50, описываемый выше со ссылкой на Фиг. 1. Обод емкости будет контактировать с нижней стороной стопора 50 и предотвращать перемещение корпуса 30 ближе к ободу емкости.
Можно обеспечить такое выполнение, при котором упругий герметизирующий элемент 40 будет зажат между стопором и ободом емкости, чтобы обеспечивать герметизацию.
Фиг.3 и 4 показывают другие варианты осуществления упругих герметизирующих элементов. Элемент 42 на чертеже Фиг.3 имеет форму «пальца». Показано, что поперечное сечение этого элемента по его длине приблизительно одинаковое, но оно может иметь форму усеченного конуса.
Фиг.4 показывает вариант осуществления, согласно которому блок упругого материала 44, отличающегося от материала остальной части укупорочного средства, сформирован из материала остальной части укупорочного средства при помощи известных способов двойного инжекционного формования для получения цельного укупорочного средства. Примером этого упругого материала является термоэластопласт.
Еще один вариант осуществления показан на Фиг.5 и относится к укупорочным средствам, которые должны быть ориентированы на соответствующей горловине емкости определенным образом, чтобы укупорочное средство и емкость находились в определенной ориентации по отношению друг к другу. Известны укупорочные средства и емкости этого вида, имеющие овальное поперечное сечение. Но можно также предусмотреть и некруглые формы. Например, такие емкости, как емкость для шампуня и геля для душа, часто изготавливаются с такими укупорочными средствами, в которых укупорочное средство установлено на заплечиках емкости таким образом, что поверхность между ними непрерывная. Разумеется, необходимость ориентационной взаимосвязи в круглых в плане комбинациях емкость/укупорочное средство может иметь свои причины. Причем эти комбинации емкость/укупорочное средство можно, конечно, использовать и для другой продукции, например для пищевой продукции.
На емкости 210 установлено укупорочное средство 200. Эта емкость имеет горловинную часть 215, имеющую резьбу 216 на своей внешней радиальной поверхности. Эта резьба обеспечена для взаимодействия с резьбой 260 на емкости 200, чтобы скреплять вместе две части 200, 210. Предполагается (не показано), что укупорочное средство является не круглым в плане, а овальным. Соответственно, укупорочное средств 200 можно поместить на емкости правильно в двух положениях (каждое из которых отстоит друг от друга на 180 градусов по оси, проходящей через емкости 210 и укупорочное средство 200 через центр выпускного отверстия 290), чтобы обеспечивать общую нужную форму.
Для правильного скрепления емкости 210 и укупорочного средства 200 друг с другом и для герметизации емкости укупорочным средством должна быть точно рассчитана резьба 216, 260. Но из-за свойств материала, используемого при изготовлении емкости и укупорочного средства, и в связи с допусками на технологические процессы изготовления газонепроницаемость между емкостью 210 и укупорочным средством 200 гарантировать невозможно.
С применением описываемого выше изобретения эта проблема решается и газонепроницаемую герметизацию можно обеспечить после заполнения емкости.
Это обеспечено за счет проходящего вниз упругого герметизирующего элемента 240, который создает равномерное уплотняющее давление на мембрану 220, расположенную сверху и над отверстием горловины 215 емкости. Это обеспечено за счет того, что упругий герметизирующий элемент 240 будет компенсировать допуски комбинации укупорочное средство/емкость. То есть упругий герметизирующий элемент 240 будет компенсировать любой возможный зазор между нижней стороной укупорочного средства 200 и ободом 217 емкости.
Мембрану 220 устанавливают и затем запечатывают над горловиной емкости описываемыми выше способами, например термосваркой.
После снятия мембраны 220 пользователем, перед тем как продукт будет взят в первый раз из емкости, упругий герметизирующий элемент 240 также обеспечит газонепроницаемое повторное запечатывание, как указано выше, путем прижатия его к ободу 217 горловины емкости. Поскольку герметизирующий элемент 240 выполнен упругим, он будет компенсировать удаление мембраны 220, даже если это несколько увеличит разрыв между нижней стороной укупорочного средства 200 и верхом обода 217 емкости.
Чтобы взять продукт из емкости, укупорочное средство можно просто снять с емкости, отвинтив его. Либо укупорочное средство может иметь отверстие 290 на своей верхней поверхности. Это отверстие 290 затем нужно будет герметизировать с обеспечением газонепроницаемости в целях обеспечения сохранности продукта в емкости 210. Это можно выполнить несколькими способами, не все из которых показаны на чертеже Фиг. 5.
Например, с первичным укупорочным средством 200 могло бы быть связано еще одно вторичное укупорочное средство 300. Это вторичное укупорочное средство можно выполнить в виде крышки 310. Эту крышку 310 можно шарнирно прикрепить к первичному укупорочному средству 200, например, в точке, обозначенной позицией 280 на чертеже Фиг.5. Либо вторичное укупорочное средство 300 можно выполнить с возможностью скользящего перемещения относительно укупорочного средства 200 либо его можно выполнить просто отсоединяемым.
На нижней стороне вторичного укупорочного средства 300 можно выполнить простую пробку, которая с натягом будет входить в отверстие 290 и таким образом герметизировать его. Либо на нижней стороне укупорочного средства 300 можно сформировать кольцо 330, которое будет установлено с натягом снаружи отверстия 290. Разумеется, оба этих варианта можно применить одновременно.
Согласно одному из осуществлений отверстие 290 можно выполнить в виде самозакрывающегося клапана 250, хорошо известного из уровня техники. Эти клапаны обычно не обеспечивают газонепроницаемую повторную герметизацию без некоторого взаимодействия с крышкой. Соответственно, в первом осуществлении с этим клапаном 250 согласно Фиг. 5 выступ 320 сформирован на нижней стороне крышки 310. Как упомянуто выше, на нижней стороне крышки 310 также сформировано кольцо 330. Выступ 320 прижимается к клапану 250 или расположен очень близко к нему, когда вторичное укупорочное средство 300 находится в закрытом положении по отношению к укупорочному средству 200. Тем самым предотвращается открытие клапана 250. При этом и также, когда вторичное укупорочное средство 300 находится в закрытом положении по отношению к укупорочному средству 200, то кольцо 330 устанавливается с натягом вокруг наружной стороны отверстия 290. Эти два механических средства обеспечивают газонепроницаемую герметизацию. Соответственно, даже если мембрана 220 снята с емкости 210, тем не менее содержимое емкости 210 хранится в газонепроницаемом состоянии. Это обеспечивается наличием упругого герметизирующего элемента 240 совместно с описываемыми выше средствами, обеспечиваемыми на вторичном укупорочном средстве 300.
Описываемое выше осуществление со ссылкой на чертеж Фиг. 5 имеет укупорочное средство сверху емкости, но подразумевается, что укупорочное средство может находиться на нижней стороне емкости.
Для выполнения мембраны 20, 220 в описываемых выше осуществлениях можно использовать алюминиевую фольгу. Обычная толщина фольги составляет 9-200 мкм. Можно использовать и другие металлы и материалы.
Выше изложен способ установки мембраны 20, 220 внутри корпуса 30 перед установкой корпуса 30 в емкости, но также возможна установка мембраны на ободе емкости перед установкой корпуса. В этом случае мембрану 20, 220 можно герметично прикрепить к ободу емкости при помощи наружного давления и/или тепла, обеспечиваемого производственным оборудованием.
Согласно излагаемому выше описанию укупорочное средство 100, 200 имеет винтовую резьбу 60, 260, которая взаимодействует с соответствующей резьбой на горловине емкости. Но винтовая резьба не является существенно важной, поскольку укупорочное средство 100, 200 можно установить на емкости защелкиванием при помощи буртиков, хорошо известных из уровня техники.
Мембрану 20, 220 можно выполнить не с возможностью ее отслаивания, а с возможностью просто ее прорыва, чтобы она оставалась на месте вблизи обода емкости или сверху нее.
Помимо этого, тип емкости, с которой можно использовать это укупорочное средство 100, 200, не ограничивается стеклом и можно использовать такой другой обычный материал, как полиэтилентерефталат, полипропилен, или такой металл, как алюминий или луженая сталь.
Укупорочное средство может также быть устройством откидного типа.
1. Запечатываемое термосваркой беспрокладочное укупорочное средство емкости, причем укупорочное средство содержит беспрокладочную мембрану и корпус с верхней пластиной и проходящей вниз юбкой, при этом мембрана выполнена с возможностью запечатывания ее термосваркой на ободе емкости для создания газонепроницаемого барьера, и корпус имеет единый упругий герметизирующий элемент, отходящий от верхней пластины, при этом герметизирующий элемент имеет удлиненное тело с опорным концом, прилегающим к верхней пластине, и со свободным концом, в радиальном и осевом направлении отстоящим от опорного конца, причем тело герметизирующего элемента выполнено с возможностью контактирования при использовании только с верхом обода емкости, и оно всегда отстоит от верхней пластины корпуса для создания равномерного давления на мембрану во время запечатывания ее термосваркой и для создания газонепроницаемой повторной герметизации на верху обода емкости после разрушения или удаления мембраны.
2. Укупорочное средство по п.1, содержащее стопор, который контактирует при использовании с верхом обода емкости для ограничения осевого перемещения укупорочного средства относительно емкости.
3. Укупорочное средство по п.1 или 2, которое не является круглым.
4. Укупорочное средство по п.1, в котором юбка корпуса имеет выступ для размещения мембраны.
5. Укупорочное средство по п.1, в котором толщина мембраны составляет 9-200 мкм.
6. Укупорочное средство по п.1, в котором мембрана имеет язычок.
7. Укупорочное средство по п.1, в котором герметизирующий элемент является герметизирующим элементом клешневого типа.
8. Укупорочное средство по п.1 в комбинации с емкостью.
9. Способ запечатывания емкости термосвариваемым беспрокладочным укупорочным средством, при котором (а) формируют корпус укупорочного средства по п.1, (б) прикрепляют корпус к емкости, при этом между корпусом и емкостью располагают беспрокладочную барьерную мембрану, и (в) присоединяют мембрану к ободу емкости термосваркой.
10. Способ по п.9, при котором мембрану удерживают в корпусе до ее присоединения термосваркой к ободу емкости.
