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本发明公开了一种用于容器的封口，包括瓶口(22)，所述瓶口包括涂覆有塑料的金属箔(40)，所述金属箔通过一个面且通过容器侧壁(10)相对面上的压靠部(42)被熔接到瓶口(22)的内侧凸缘(30)上，从而在打开封口时，金属箔部分(42)和容器之间熔缝上的力是剪切力而不是拉伸力。所述封口可用于PET瓶或其他类型的塑料容器或涂覆有塑料的容器。

1.  一种将塑料瓶口组装到颈部的方法，其中所述颈部由侧壁限定出，所述侧壁垂直于颈部和瓶口中相对齐开口的平面，所述侧壁由第一塑料材料制成或覆有第一塑料材料层，其中，所述瓶口包括用于封闭瓶口中的开口的金属箔，所述金属箔具有外露面，所述外露面覆有与第一塑料材料相一致的第二塑料材料，所述方法包括步骤：将所述瓶口放在所述颈部上；以及，将金属箔的外露面的一部分熔接到侧壁的第一塑料材料上。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔的所述部分被熔接到颈部的内侧壁上。

3.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔的所述部分被熔接到颈部内侧壁上向内面对的边的上表面上。

4.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔的所述部分被熔接到颈部的外侧壁上。

5.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔的所述部分还被熔接到围绕所述开口的侧壁的顶面上。

6.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一塑料材料是聚丙烯、聚乙烯、PET或PVC。

7.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述颈部设在端板上，且所述瓶口组装到端板上，随后所述端板被组装密封到已填充的容器上。

8.  一种用于根据前述任一项权利要求所述的方法的塑料瓶口，其中，金属箔的过大部分设在瓶口中的开口上方。

9.  一种具有侧壁和金属箔的容器，所述侧壁由第一塑料材料制成或涂覆有第一塑料材料层，通过与第一塑料材料相一致的塑料材料涂层，所述金属箔被熔接到侧壁内表面或外表面上，所述金属箔跨过由侧壁限定的开口延伸并被密封到容器的封口上。

10.  根据权利要求12所述的容器，其涂覆有阻挡层。

11.  根据权利要求12所述的容器，其中所述侧壁在任一传送环上方是光滑的。

12.  根据权利要求12所述的容器，其中所述侧壁形成于端板上，所述端板本身被密封到容器本体上。

容器封口
技术领域
本发明涉及塑料容器或有塑料涂层的容器的封口技术，其应用于塑料瓶和具有塑料涂层的钢制容器，或者由复合材料制成的具有夹层构造的容器，所述复合材料容器具有塑料表面，塑料表面之间夹着粘接在一起的纸和EVOH层或铝层。
背景技术
本发明特别适用于碳酸化和非碳酸化的、巴士灭菌的、无菌的或热填充的产品，且更特别适用于将塑料瓶口组装到这样一种容器上的方法。适于此目的的气密或耐热塑料瓶的主要塑料材料是PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)。
PET瓶不能通过常用于罐头瓶、玻璃瓶以及一些高耐热塑料(如聚丙烯)的蒸馏或蒸压处理来进行灭菌，因为它们不能经受长期暴露于周围120℃量级的温度。
但是可通过灭菌工艺或通过热填充来进行这种塑料瓶的无菌包装。
在无菌填充中，在填充之前用UHT工艺来处理产品。产品经受短时间(4秒)的高温(140℃)，然后冷却到环境温度和4℃之间的某个温度点。一旦冷却后，产品必须保持在无菌条件下，且不能暴露于周围空气或细菌中。瓶子和盖子也必须进行清洁和消毒，通常用过氧化氢或过氧乙酸(paracetic acid)来处理，其被蒸发掉组份。然后瓶子在无菌环境下填充和密封。包装也必须密封到足以防止再污染。虽然此方法能使产品有较长的贮藏寿命，且可用PET瓶，但填充设备的成本很高。
PET瓶也可用于热填充工艺中，其中，产品在进入瓶子前通常处于超过85℃的温度下。在此工艺中，瓶子必须清洁但不必消毒，因为任何细菌都会被热的产品杀死。热填充工艺更经济但其应用受到PET有限的耐热能力所限，PET在超过75℃的温度下会变形。可通过使瓶颈结晶来获得比正常热阻大的热阻，但这会增加包装成本。
在用PET瓶进行热填充时遇到的另一个技术问题是在热填充中使用PET瓶子时，在瓶子密封后对产品进行冷却时会在瓶中产生局部真空。这就有必要开发出一种防止瓶子塌陷的结构。在Graham Packaging Company LP.名下的公开号为WO0113407和WO0112531的文献中就有关于这种结构的例子。
注拉吹坯成型的PET瓶通常用注塑盖子来密封，所述盖子与拉吹成型为瓶子前预制品颈部上所注塑的结构特点相配合。这会导致在颈部保持原始模制状态时密封特性很好，但如果在热填充过程中存在变形的话密封特性就开始失效。因为紧密封对于防止再污染是很重要的，虽然这一问题可以通过使颈部由更多材料制成或通过使颈部结晶来克服，但这限制了PET瓶在更经济的热填充工艺中的使用范围。这些方案增加了包装成本。本发明意在通过使用另一种封口技术来解决这种技术问题。
在WO 99/61337(申请人是Spreckelsen McGeough Ltd)中公开了一种具有盖子的注塑瓶口。此类封口技术已应用于挤压吹制瓶中，其中瓶体和瓶口以及盖子可由相同材料制成，通常为高密度的聚乙烯(HDPE)。这种材料熔点通常为140℃。在此封口技术中，瓶子和瓶口通过插在其中间的有塑料涂层的金属箔密封在一起，此金属箔被粘接到两个表面上。瓶口-盖子组件在填充之后连接到瓶体上，且因而在热填充过程中不会被热填充产品的通过所影响。如果这一封口组件连到PET瓶上的话就会遇到技术问题。
第一个技术问题涉及到瓶口的瓶头(pourer)部分在经受足以将金属箔熔接到PET上的温度时发生的变形，虽然在较低温度下会发生一些变形，但只有到220℃时才熔化。在实际上不可能用PET来制造瓶口，因为这种材料对于注塑此类元件而言太脆。
如果用较低的温度在带塑料涂层的金属箔和PET瓶间产生熔接时就会产生熔接强度低的第二个技术问题。这可能会导致熔缝强度不足以在碳化产品的压力下固定住。如果将瓶口连接到瓶体上的熔接强度较弱的话，就可能在此结合点处通过将杆放在瓶口的外缘下并用瓶子的传送(transport)环来当支点除掉瓶口。这就不能用金属箔来提供防伪标签。
现有技术(如GB-A-2108464(美国容器公司))所公开的方案中建议将金属箔熔接到容器的上平顶面上。但不幸的是，如果用PET容器的话，这一方案会因为如上所述熔接强度较弱而产生第三个技术问题。
发明内容
本发明提供一种将塑料瓶口组装到颈部上的方法，所述颈部由大体垂直于一个平面的侧壁来限定，所述平面为颈部和瓶口中相对齐的开口平面，所述侧壁由第一塑料材料制成或涂有第一塑料材料，其中瓶口包括金属箔，其封住瓶口中的开口，所述金属箔具有外露面，外露面上涂有第二塑料材料，第二塑料材料与第一塑料材料相一致，所述方法包括将瓶口放在颈部上和将金属箔外露面的部分熔接到侧壁第一塑料材料上的步骤。
通过熔接到侧壁上，在标准圆柱形颈部处于正常方位的情况下，所述侧壁是垂直的，当使用固定到金属箔上的环拉结构用沿颈部垂直轴线方向的一个力来撕开金属箔时，熔缝会受到剪应力。这与位于金属箔和颈部顶水平面之间的熔缝的拉应力相反，这种熔缝正如容器公司所建议的那样，且在挤压吹制瓶子的早期封口构造中被使用。本发明的方法也不排除在金属箔外露面和侧壁上方颈部的水平面之间地熔接。
如果有任何企图撬开瓶口时垂直熔缝的出现也是很重要的，因为这也在垂直熔缝上产生剪应力。因此，这种封口技术提供了另外的安全性，因为任何瓶口的除去(如果成功的话)都会导致明显损坏瓶口和颈部。
在第一塑料材料是PET时，因为PET熔接在剪切方面比在拉伸方面具有明显改进的相对强度，所以本发明的方案是特别有优势的。
颈部最好是容器的一个整体部件。但是对于罐头瓶来说，颈部可以形成为罐头瓶端部的一部分，在罐头瓶被填充后，连接有瓶口的罐头瓶端部被密封到罐头瓶上。
通常PET容器通过注塑预制件来制造，所述预制件随后被拉吹模制成需要的形状。因为PET瓶通常与螺纹盖子一起使用，预制件的颈部模制成具有一体螺纹以与盖子配合。颈部的这些构造需要更复杂的模具且需要大量的材料。由于需要产生复杂的瓶颈构造以与带螺纹盖子相配合，使PET瓶子的成本和重量会很可观。
最好上述WO 99/61337中公开的由金属箔密封的瓶口不需要在瓶体本身的颈部上有任何特殊构形，因而使用此类封口来代替传统的带螺纹盖子具有优势，即可使用具有完全光滑颈部的更简单的预制件。这将不再需要如模制螺纹线所需那样的注模上部的侧裂。所用材料更少。光滑的颈部更容易保持灭菌且更容易清洁。也能更可靠地制造出更简单的预制件。
虽然已提出绕瓶子侧壁卷曲导电金属箔，其只在下侧覆有塑料层，但迄今还是在金属箔和瓶颈的水平上表面之间进行熔接，此处容易由热烙铁接近。导电金属箔膜盒还设有侧壁，以在将它们放到瓶子上之前进行组装的过程中使金属箔具有一定的结构稳定性。然后常用辅助上盖来覆住导电金属箔。此类封口技术中一旦金属箔被除去后就不能提供很好的再密封能力，而WO 99/61337(SpreckelsenMcGeough Ltd)中公开的封口技术就提供了良好的再密封能力。当热烙铁不能放到有塑料涂层的金属箔表面时，实际上也不可用双侧导电金属箔来既密封容器又密封瓶口。
最好瓶口具有一种支撑结构，以支撑要被熔接到侧壁上合适位置处的金属箔外露面部分，这使得更容易用此封口技术来密封容器，因为在形成侧熔接之前，瓶口-盖子组件可被就位到颈部上。
本发明还提供一种容器，其具有由第一塑料材料制成或涂有第一塑料材料的侧壁，通过涂覆与第一塑料材料相一致的塑料材料层来熔接到侧壁内表面或外表面上的金属箔，所述金属箔延伸跨过由颈部限定的开口且被密封以封住容器。
为了更好地理解本发明，下面通过实例的方式并参考附图来说明一个实施例，附图中：
图1A示出了适于用在本发明中的第一PET预制件的剖面图；
图1B示出了图1A中预制件的顶部细节；
图1C示出了适于用在本发明中的第二PET预制件的剖面图；
图1D示出了图1C中预制件的顶部细节；
图2示出了固定到瓶颈上的颈部-盖子组件的剖面细节，所述瓶颈由图1A和1B中的预制件制成；
图3示出了与图2类似的细节，其中去掉了盖子，示出了瓶颈侧壁内面上熔接位置的一个可选构造；
图4示了颈部-盖子组件的剖面细节，示出了利用本发明的封口技术，在热填充过程中使用过大尺寸的金属箔的情况；
图5示出了固定到复合容器上的瓶口的剖面；
图6示出了用于罐头瓶的端板的剖面；以及
图7示出了组装上瓶口和罐头瓶后的图6的端板的剖面图。
参考图1-4来描述的实施例是PET瓶子。但是，可以理解，本发明并不限于此类材料的瓶子，而是在很难形成强熔接点的场合下，使用PET和PVC瓶子时具有特别附加的优点。图5中的实施例示出了本发明封口技术在另一容器中的使用。图6和图7中的实施例示出了此方法在罐头瓶上的应用。
PET瓶的预制件2是用传统方法由PET注塑而得。所述预制件由改性的或混合的PET塑料材料制成，此材料具有改进的对气体渗透的阻挡层。例如PET可以与PEN混合。预制件2也可由PET微粒制成，在将微粒熔化之前已混合有橡胶原批以便正常的PET与阻挡层橡胶原批混合在一起。预制件2也可以共射成型(coinjection)，以具有多层。
预制件2具有本体部4和颈部6，本体部包括要被拉吹模制以形成瓶体的材料。颈部6和本体部4通过传送(transport)环8分开。此环8在用于模制预制件的两个模具部分的连接处产生。颈部6相对于带螺纹的传统预制件高度减少，因为颈部仅需要高到足以支撑瓶口22的外缘20。
如图1A和图1B所示，颈部6优选为没有模制结构特征的简单的圆柱形侧壁10，以使之最经济且高度最小。但是可在颈部6的开口14处或其附近形成肋12，如图1D所示，以帮助瓶口22的定位，或便于从注拉吹模具上除去吹制的PET瓶子。
瓶口22的构造与WO 99/61337(Spreckelsen McGeough Ltd)中所公开的相同，此文件作为参考。在此说明书中，瓶口22和盖子24的组件被称为“颈部-盖子组件”。瓶口22具有外缘20和瓶头(pourer)26，盖子24抓卡在瓶头26上。盖子24也可以是能拧上的盖子。外缘20与瓶头26在水平凸缘30处熔合。金属箔40跨过瓶口的开口熔接，并固定到凸缘30的下侧。环拉结构32设在瓶头22内侧，以允许除去金属箔。
在现有技术用于挤压吹成型的组件中，金属箔40完全是平的，但是根据本发明的第一实施例，金属箔40具有绕外缘20内侧向下靠的部分42，从而金属箔可被熔接到侧壁10的外表面上。当使用环拉结构32来打开封口时或当有任何企图从瓶子上撬开组件时，依靠颈部6的侧壁10和金属箔40下靠部42之间的熔缝，而不是开口平面和水平凸缘30中的熔缝，使熔缝上被施加剪应力。
在图3所示的另一实施例中，平金属箔40设在整个瓶口内部上以便当瓶口22被放到瓶体上时，金属箔被向下推到靠近侧壁10的内部。这可以通过在感应热循环过程中将向下的配合力施加到瓶头26上来完成，瓶头26被压进瓶子的颈部6中，因为凸缘30的材料发生了变形。面向内的边46绕侧壁10内部形成以为覆有金属箔的凸缘30提供支座，以让凸缘如图3所示位于其完全插入位置。金属箔40、44的下表面也被密封到此边46的上水平表面48上。在这种情况下，在变形前原来位于凸缘30最外部的下面的金属箔40环形部分44，现在从金属箔的中心位置向上延伸，并被熔接到侧壁10的内部。因而在其最终位置，金属箔40变为杯形，终止于颈部6的水平上表面上或其附近。如前面的实施例所述，在用环拉结构32打开金属箔40时或有其他任何企图将杆放在外缘20下面以撬开组件时，紧靠侧壁10的熔缝也可设置成剪切而不是拉伸。
除了变形为图3所示的结构外，瓶口也可模制塑形成或设计成可塞进颈部。在此实施例中，金属箔部分44绕瓶口外侧向上延伸。
侧壁10熔接对将在热填充过程中(或加热以产生熔缝的过程中)发生的颈部6的卷曲不太敏感。这可能会使预制件顶表面发生较明显的变形，将会得不到紧贴此表面的熔缝，而预制件侧壁则较少受影响。
图4示出了过大的金属箔40，但金属箔到颈部6的熔缝位于侧壁10外表面附近。此实施例特别适于热填充。此处，金属箔40在填充过程中被胀进瓶口内部，且在熔缝形成后允许在冷却过程中向内弯(如图中所示)以部分减轻在瓶体内产生的真空。这允许此封口技术用于需要较少增强压力面板来经受填充后产生的真空的瓶体。
此类封口技术可允许热填充应用于超过75℃的场合而不需使预制件颈部结晶，因为某种程度的颈部变形可通过侧壁熔接来调节。
在所述实施例中，示出了盖子24上具有卡子的瓶口22。如果瓶子用于装碳化产品，瓶头26将设有螺纹以与盖子上的螺纹配合，用于再密封。
当瓶体在内侧或外侧涂有内部或外部阻挡涂层时，与侧壁10熔接在一起的熔缝可熔接到未涂面的塑料材料上，或某处，此处涂层为可熔接到已涂面的材料。可替换地，涂层可终止于侧壁10的顶部以外。
在图5所示的容器中，相同的件用相同的参考号来表示，区别仅在于主参考号。容器示出了用于复合容器80的瓶口22，复合容器是圆筒状，由具有基座的层叠纸板制成。在此设计中，容器侧壁82是实际上说明书和权利要求中所用的术语“颈部6的侧壁”。纸板叠层(其包括其它层如铝箔或EVOH)具有外部和/或内部涂层84，其为塑料涂层，如聚丙烯或聚乙烯或PET，其焊接到抵靠侧壁6的金属箔部42的类似层上，且与侧壁82的水平上表面86熔在一起。
最好类似于图5所示的设计可用于有塑料涂层的钢制罐头瓶。
复合容器和金属容器都可以用塑料或覆有塑料的顶板或端板来形成，所述板限定出一个单独的颈部，瓶口22以任何以前描述过的方式装在颈部上。在此变化中，端板可以与其瓶口装在一起，与填充过程无关，且作为一个完整单元接合在罐头瓶本体上。
图6示出了适于此目的的端板。有塑料涂层的端板90具有外边92和中心开口94，外边设计成被密封或接合到罐头瓶上，中心开口94由侧壁96限定出。侧壁96的边98绕开口向外向下翻转以与瓶口22的外缘20配合。在仅端板90的下表面有塑料涂层时，此构造将塑料涂层100暴露给金属箔40。然后如前所述进行将瓶口装到端板90的装配过程。因为端板到罐头瓶的接合通常很快地进行，最好在整个组件被在其边92处接合到罐头瓶的侧壁102上之前将瓶口先组装到端板上。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种将塑料瓶口组装到颈部的方法，其中所述颈部由侧壁限定出，所述侧壁垂直于颈部和瓶口中相对齐开口的平面，所述侧壁由第一塑料材料制成或覆有第一塑料材料层，其中，所述瓶口包括用于封闭瓶口中的开口的金属箔，所述金属箔具有外露面，所述外露面覆有与第一塑料材料相一致的第二塑料材料，所述方法包括步骤：将所述瓶口放在所述颈部上；以及，将金属箔的外露面的一部分熔接到侧壁的第一塑料材料上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔的所述部分被熔接到颈部的内侧壁上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔的所述部分被熔接到颈部内侧壁上向内面对的边的上表面上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔的所述部分被熔接到颈部的外侧壁上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属箔的所述部分还被熔接到围绕所述开口的侧壁的顶面上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一塑料材料是聚丙烯、聚乙烯、PET或PVC。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述颈部设在端板上，且所述瓶口组装到端板上，随后所述端板被组装密封到已填充的容器上。
8.一种用于根据前述任一项权利要求所述的方法的塑料瓶口，包括：瓶口和金属箔，所述瓶口限定出在第一平面内对齐的开口，并具有围绕所述开口并大体垂直于第一平面延伸的外缘；所述金属箔，其具有封闭所述开口的第一部分和绕外缘内侧压靠的第二部分，以使第二部分可以在沿瓶口轴向延伸的容器面对表面处被熔接到容器的侧壁上，从而在撕开金属箔时使熔缝经受剪应力。
9.根据权利要求8所述的塑料瓶口，其中，金属箔的所述第一部分相对于所述开口的尺寸而言过大。
10.一种具有侧壁和金属箔的容器，所述侧壁大体垂直于容器中开口的平面，且所述侧壁由第一塑料材料制成或涂覆有第一塑料材料，通过与第一塑料材料相一致的塑料材料，所述金属箔被熔接到侧壁的内表面或外表面上，所述金属箔跨过由侧壁限定的开口延伸并被密封到容器的封口上。
11.根据权利要求10所述的容器，其涂覆有阻挡层。
12.根据权利要求10所述的容器，其中所述侧壁在任一传送环上方是光滑的。
13.根据权利要求10所述的容器，其中所述侧壁形成于端板上，所述端板本身被密封到容器本体上。