УКУПОРОЧНАЯ КРЫШКА С АБСОРБИРУЮЩИМИ КИСЛОРОД СВОЙСТВАМИ
SEALING LID WITH OXYGEN-ABSORBING PROPERTIES

Настоящее изобретение относится к укупорочной крышке для емкостей, состоящей из цилиндрической боковой стенки и донышка и имеющей выполненное за одно целое с ней выступающее от ее внутренней поверхности кольцевое уплотнение для обеспечения плотного контакта с горловиной емкости.
Укупорочные крышки указанного выше типа известны уже достаточно давно из уровня техники как так называемые ″цельные укупорочные крышки″.
Из уровня техники известны также укупорочные крышки из двух частей (составные укупорочные крышки), состоящие в основном лишь из боковой стенки и донышка без сформованных на нем за одно целое с крышкой уплотнительных элементов, которые в виде отдельных элементов дополнительно помещены, соответственно вложены, внутрь крышки. Обычно такие уплотнительные элементы, помещаемые внутрь крышки, выполняют в форме прилегающего к ее донышку уплотнительного диска, соответственно прилегающей к ее донышку уплотнительной пленки, из обладающего высокими герметизирующими или уплотняющими свойствами материала, например из поливинилхлорида (ПВХ), тогда как сами крышки обычно изготавливают из иного материала, например полиэтилена или полипропилена.
Известно далее выполнение дополнительно вкладываемого в укупорочные крышки уплотнения из абсорбирующего кислород материала или снабжение уплотнения слоем такого материала.
Однако недостаток укупорочных крышек с дополнительно вложенным в них уплотнением состоит в сравнительно высокой сложности их изготовления и обращения с ними. Материалы, из которых изготавливаются подобные уплотнения, обычно обладают исключительно малой силой сцепления с материалом укупорочной крышки и поэтому их требуется закреплять внутри крышки соответствующим клеем или же в укупорочной крышке необходимо предусматривать соответствующие поднутрения для защелкивания в них достаточно жесткого уплотнительного диска по его краю. Очевидно, что подобные укупорочные крышки не пригодны для применения в тех случаях, когда строго необходимо соблюдать требования асептики или же для соблюдения таких требований дополнительно усложняют обращение с ними. Для соблюдения требований асептики соответствующие укупорочные крышки перед укупориванием ими емкостей (например, с плодово-ягодными соками) обычно подвергают очистке стерилизующей, соответственно дезинфицирующей, жидкостью, которую обычно впрыскивают в крышку под давлением примерно от 1 до 3 бар. При этом в случае не закрепленных неподвижно уплотнительных дисков очищающая жидкость может из-за неплотного их прилегания к донышку крышки попадать в промежуток между уплотнительным диском и донышком укупорочной крышки и в результате, оставаясь в этом месте, может попасть и в находящийся в емкости продукт в качестве загрязняющей его примеси. Уплотнительные же диски, которые по всей площади своей поверхности приклеиваются к донышку укупорочной крышки, требуют при обращении с ними соблюдения стерильных условий, что существенно повышает трудоемкость их вклеивания в укупорочные крышки.
Укупорочные же крышки, у которых соответствующие уплотнения сформованы за одно целое с ними, обладают значительными преимуществами перед описанными выше составными укупорочными крышками и с точки зрения их изготовления, и с точки зрения обращения с ними, в том числе и в стерильных условиях.
Учитывая исключительно высокую чувствительность некоторых продуктов, расфасовываемых в емкости, укупориваемые соответствующими крышками, к воздействию кислорода, без принятия дополнительных мер полностью исключить контакт находящегося в емкости продукта с кислородом невозможно даже при том, что укупорочная крышка достаточно герметично укупоривает емкость и не допускает вовсе или допускает лишь незначительную диффузию сквозь нее кислорода, поскольку и тот кислород, который содержится в воздухе, остающемся после укупоривания емкости в пространстве над содержащимся в ней продуктом, уже оказывает на него вредное воздействие. Емкости с подобными чувствительными к воздействию кислорода продуктами представляется целесообразным укупоривать крышками, способными в определенной степени абсорбировать кислород. Придание подобных свойств крышкам с уплотнениями, образуемыми дополнительно вкладываемыми, соответственно вклеиваемыми, в крышки уплотнительными дисками, было сравнительно простой задачей, решаемой за счет изготовления таких уплотнительных дисков из абсорбирующего кислород материала.
Исходя из описанного выше уровня техники в основу настоящего изобретения была положена задача разработать укупорочную крышку указанного в начале описания типа, которая аналогично известным цельным укупорочным крышкам была бы простой в изготовлении и обращении с ней, но вместе с тем обладала бы абсорбирующими кислород свойствами.
Указанная задача решается благодаря тому, что внутренняя поверхность донышка укупорочной крышки в пределах, ограниченных в радиальном направлении кольцевым уплотнением, покрыта абсорбирующим кислород компаундом из материала, обладающего химическим сродством к материалу укупорочной крышки. В качестве примера предпочтительных материалов для изготовления соответствующих цельных укупорочных крышек можно назвать полиэтилен и полипропилен. Следовательно, и соответствующий компаунд должен состоять преимущественно из полиэтилена, соответственно полипропилена, который, однако, дополнительно смешан, соответственно компаундирован, еще и с абсорбирующим кислород материалом, при этом непосредственно абсорбирующий кислород материал, как очевидно, должен быть совместим с основным, соответственно матричным, компонентом компаунда (т.е., например, с полиэтиленом, соответственно полипропиленом). Благодаря химическому сродству между материалом укупорочной крышки и абсорбирующим кислород компаундом эти материалы можно и без применения клея соединять друг с другом относительно простым путем лишь за счет сил их взаимной адгезии с обеспечением в результате плотного контакта между компаундом и материалом крышки, исключающего тем самым всякую возможность проникновения между ними очищающей жидкости, используемой для стерилизации, соответственно дезинфекции, укупорочной крышки. При этом компаунд более не выполняет никакую уплотняющую функцию и поэтому его состав можно подбирать исключительно с учетом придания ему требуемых основных свойств, к которым относятся высокая способность абсорбировать кислород и способность образовывать хорошее и прочное сцепление с материалом укупорочной крышки.
Собственно уплотнение обеспечивается при этом полностью независимо от компаунда сформованными на укупорочной крышке за одно целое с ней уплотнительными элементами.
Подобная укупорочная крышка, несмотря на некоторое увеличение затрат на ее изготовление, столь же проста в обращении с ней даже в требующих соблюдения стерильности условиях, что и известные цельные укупорочные крышки, и прежде всего позволяет стерилизовать ее очищающей жидкостью и непосредственно перед надеванием на емкость. При этом исключена любая возможность попадания очищающей жидкости между прочно сцепленным с внутренней поверхностью крышки, соответственно ее донышка, компаундом и расположенным под ним материалом крышки.
В одном из предпочтительных вариантов выполнения предлагаемой в изобретении укупорочной крышки она имеет выступающее от ее донышка в основном в осевом направлении, имеющее кольцевую форму, соответственно форму полого цилиндра, центрирующее ребро или центрирующую цапфу, которое, соответственно которая, входя в горловину емкости, центрирует относительно нее крышку и который, соответственно которая, в этом случае в основном ограничивает в радиальном направлении ту часть крышки, в пределах которой располагается компаунд.
Однако предпочтительным при этом является вариант осуществления изобретения, в котором и цилиндрическая внутренняя поверхность подобного центрирующего ребра в основном полностью покрыта компаундом. В этом случае целесообразно, чтобы свободный конец такого уплотнительного ребра был выполнен с его внутренней стороны с увеличивающимися в диаметре ступенчатыми участками, соответственно со ступенчато увеличивающимся диаметром, а абсорбирующий кислород компаунд закрывал также эту ступенчатую часть центрирующего ребра, соответственно доходил вплоть до его свободного конца, для образования таким путем между собой и материалом крышки уплотнения лабиринтного типа, которое прежде всего при не особо прочном сцеплении между компаундом и материалом остальной укупорочной крышки предотвращает проникновение очищающей жидкости или в более общем случае любых иных жидкостей в зону между компаундом и материалом укупорочной крышки.
Центрирующее ребро в предпочтительном варианте осуществления изобретения выполнено в виде внутреннего уплотнения, т.е. оно имеет такие размеры и такую форму, что в процессе и после надевания укупорочной крышки на горловину соответствующей емкости оно постоянно находится в плотном контакте с цилиндрической внутренней поверхностью горловины емкости. Для этого центрирующее ребро наиболее предпочтительно выполнять с выступом с его наружной стороны, который ограничивает зону плотного контакта центрирующего ребра с внутренней поверхностью горловины емкости определяемыми конкретной формой поперечного сечения этого выступа и степенью его упругой деформации линейным, соответственно имеющим вид узкой полоски, участком, на котором тем самым обеспечивается более плотное и надежное прижатие центрирующего ребра к внутренней поверхности горловины емкости, чем при их герметичном контакте между собой по поверхности большой площади.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения у предлагаемой в нем укупорочной крышки независимо от центрирующего ребра и предпочтительно также при его выполнении в виде внутреннего уплотнения предусматривают еще одно уплотнение в виде обращенного в основном в осевом направлении, имеющего кольцевую форму (т.е. в основном форму полого цилиндра) уплотнительного ребра, которое входит в плотный контакт с торцом и/или верхним краем горловины емкости, соответственно с примыкающей к нему наружной поверхностью горловины емкости.
При наличии лишь сравнительно слабо выраженного сцепления между компаундом и материалом укупорочной крышки может, кроме того, оказаться целесообразным выполнять донышко крышки с выступами и/или выемками, боковые стенки которых имеют обратный угол наклона и тем самым образуют в осевом направлении поднутрения, которые, однако, должны быть настолько незначительно выраженными, чтобы, несмотря на их наличие, укупорочную крышку можно было без труда извлечь ее перемещением в осевом направлении из соответствующей литьевой формы. Такие выемки в донышке крышки и/или выступы на нем, расположенные в одной с компаундом зоне, дополнительно обеспечивают геометрическое замыкание в соединении компаунда с крышкой, а точнее говоря, с ее донышком.
Для этого выступ на донышке укупорочной крышки целесообразно выполнять кольцевым с профилем в форме ласточкина хвоста.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения на внутренней поверхности уплотнительного ребра целесообразно предусмотреть рифление, которое дополнительно повышает прочность соединения между покрытием из абсорбирующего кислород компаунда и уплотнительным ребром. При необходимости и внутренней поверхности донышка крышки можно придать шероховатость или предусмотреть на ней соответствующее рифление.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения целесообразно, чтобы покрытие из абсорбирующего кислород компаунда несколько выходило в осевом направлении за пределы свободного конца внутреннего уплотнительного ребра и в радиальном направлении полностью перекрывало этот его свободный конец. Благодаря этому не только обеспечивается дальнейшее повышение надежности соединения между крышкой и покрытием из абсорбирующего кислород компаунда, но и особо эффективным путем предотвращается также попадание промывочной жидкости между граничащими друг с другом поверхностями уплотнительного ребра и покрытия из компаунда при ополаскивании крышки, например, при асептической упаковке продуктов, что в противном случае могло бы привести к частичному отслоению покрытия из компаунда от внутренней поверхности крышки, соответственно уплотнительного ребра.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагаемая в нем укупорочная крышка имеет внутреннюю резьбу для резьбового соединения с соответствующей наружной резьбой на горловине емкости и дополнительно выполнена на своем нижнем конце с являющимся средством защиты от несанкционированного вскрытия емкости контрольным кольцом, которое отрывается от остальной части укупорочной крышки при первом ее отвинчивании, что позволяет пользователю, соответственно потребителю, судить о том, впервые ли вскрывается им емкость или она уже минимум один раз вскрывалась ранее.
Настоящее изобретение относится также к способу изготовления предлагаемой в изобретении укупорочной крышки, при осуществлении которого сначала литьем под давлением изготавливают укупорочную крышку с формуемым за одно целое с ней кольцевым уплотнением. Предлагаемый в изобретении способ изготовления укупорочной крышки, с помощью которой решается указанная выше задача изобретения, заключается в том, что после изготовления собственно укупорочной крышки литьем под давлением затем на донышко крышки в заданном количестве наносят в горячем, пластичном состоянии абсорбирующий кислород компаунд, состоящий в основном из материала, обладающего химическим сродством к материалу собственно укупорочной крышки, после чего компаунд под действием усилия, прикладываемого к нему перемещаемым внутрь крышки пуансоном, распределяют в ограниченных кольцевым уплотнением пределах и таким путем приформовывают к крышке по ее внутреннему контуру.
Подобный способ изготовления предлагаемой в изобретении укупорочной крышки является сравнительно простым и легким в осуществлении, а изготовленная им укупорочная крышка столь же проста в последующем обращении с ней, что и обычная цельная укупорочная крышка.
В предпочтительном варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа имеющиеся в предварительно изготовленной литьем под давлением укупорочной крышке уплотнительные, соответственно центрирующие, элементы, которые также контактируют с компаундом, на время припрессовывания компаунда к крышке фиксируют, соответственно неподвижно удерживают, опорным элементом, вводимым внутрь крышки вместе с пуансоном или до него. Дополнительное использование подобного опорного элемента позволяет при нанесении компаунда, например, и на внутреннюю поверхность центрирующей цапфы, соответственно внутреннего уплотнения, предотвратить излишне сильную ее, соответственно его, деформацию под действием усилий, возникающих при припрессовывании пуансоном горячего компаунда к укупорочной крышке, размеры которой в этом случае могут более не соответствовать требуемым и которую по этой причине невозможно будет простым путем надеть на горловину емкости.
Наряду с полиэтиленом в качестве материала для изготовления крышки и в качестве основного материала компаунда согласно изобретению можно также использовать полипропилен различных типов. Помимо этого, предлагаемый в изобретении принцип, основанный на применении в качестве материала для изготовления крышки и в качестве основного материала компаунда, относящихся к одному и тому же семейству химических веществ (например, полиэтилена и полипропилена различных видов), можно также распространить на другие семейства химических веществ, допускающих возможность их использования в качестве материала для изготовления из них укупорочных крышек и в качестве основных материалов компаунда.
Наносимый на укупорочную крышку компаунд предпочтительно должен покрывать по меньшей мере всю внутреннюю поверхность ее донышка. В более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения компаунд следует наносить на укупорочную крышку таким образом, чтобы он покрывал не только всю поверхность донышка крышки, но и внутреннюю цилиндрическую поверхность внутреннего уплотнительного элемента. Из сказанного следует, что компаунд должен покрывать всю внутреннюю поверхность крышки в пределах, ограниченных выступающим от ее донышка в осевом направлении радиально внутренним уплотнительным ребром, т.е. должен покрывать изнутри крышки всю поверхность донышка и внутреннюю сторону выступающего в осевом направлении уплотнительного ребра. Преимущество, связанное с достигаемым согласно изобретению повышением прочности сцепления между компаундом и материалом крышки, состоит в возможности нанесения компаунда и на внутреннюю сторону внутреннего уплотнения и благодаря этому в возможности, во-первых, покрытия укупорочных крышек изнутри бóльшим количеством компаунда, а во-вторых, эффективного увеличения таким путем площади поверхности слоя компаунда внутри укупорочных крышек.
Обеспечиваемое изобретением увеличение площади поверхности покрытия из компаунда может оказаться предпочтительным, например, при использовании определенных связывающих кислород активных веществ в системе крышка-компаунд, однако настоящее изобретение не ограничено применением только таких связывающих кислород активных веществ. В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения покрывающий изнутри укупорочную крышку компаунд содержит, помимо прочего, одно или несколько связывающих кислород активных веществ.
Другие преимущества, отличительные особенности и возможности применения настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - продольный разрез предлагаемой в изобретении укупорочной крышки и
на фиг.2 - показанная на фиг.1 укупорочная крышка с дополнительным изображением фрагментов пуансона и фиксирующего кольца.
На фиг.1 показана укупорочная крышка 1, которая состоит из боковой стенки (боковой части) 2 и донышка (донной части) 3 и которая снабжена внутренней резьбой 8 и представляет собой тем самым навинчивающуюся крышку. С внутренней стороны укупорочная крышка снабжена также двумя уплотнительными элементами 5, 6, которые выполнены в виде кольцевых, обращенных в основном в осевом направлении (имеющих форму полых цилиндров) ребер 5, 6. При этом радиально внутреннее ребро 5 имеет обращенную радиально наружу выпуклость, соответственно выступ, который у надетой на горловину емкости и, в частности, на горловину бутылки из полиэтилентерефталата (ПЭТ-бутылки) плотно прилегает к внутренней стороне горловины при условии, что ее внутренний диаметр несколько меньше наружного диаметра этого ребра 5, соответственно его внешнего выступа. Помимо этого, укупорочная крышка снабжена так называемым внешним уплотнением 6, внутренний диаметр которого меньше наружного диаметра горловины соответствующей емкости и который благодаря этому при навинчивании укупорочной крышки на горловину емкости натягивается на верхний наружный край горловины бутылки и плотно обжимает его.
Вся внутренняя поверхность донышка 3 в пределах, ограниченных в радиальном направлении внутренним уплотнительным ребром 5 (одновременно выполняющим также функцию центрирующей цапфы), и цилиндрическая внутренняя поверхность уплотнительного ребра 5 покрыта абсорбирующим кислород компаундом (составом) 4. Для более прочного соединения компаунда 4 с донышком 3 укупорочной крышки и ее уплотнительным ребром 5 на донышке предусмотрен круговой выступ 7, имеющий в поперечном сечении слабо выраженную форму ласточкина хвоста, а внутренняя поверхность уплотнительного ребра 5 на его нижнем свободном конце выполнена со ступенчатым увеличением диаметра и поэтому на этих участках уже за счет одной только увеличенной площади их поверхности обеспечивается лучшее сцепление компаунда с внутренней поверхностью укупорочной крышки, а круговой выступ 7 благодаря своему имеющему форму ласточкина хвоста профилю обеспечивает, кроме того, геометрическое замыкание в соединении между компаундом 4 и донышком 3 укупорочной крышки. Обозначенное позицией 11 ступенчатое увеличение диаметра внутренней поверхности уплотнительного ребра 5 образует в сочетании с компаундом 4 своего рода лабиринтное уплотнение, которое даже при слабом сцеплении компаунда 4 с материалом укупорочной крышки исключает возможность проникновения сколько-нибудь существенных количеств очищающей или иной жидкости между компаундом 4 и остальным материалом укупорочной крышки. В другом не показанном на чертеже и более предпочтительном варианте осуществления изобретения покрытие из абсорбирующего кислород компаунда 4 выходит в осевом направлении еще и за пределы свободного конца уплотнительного, соответственно центрирующего, ребра 5 и полностью перекрывает также в радиальном направлении этот его свободный конец. Благодаря этому обеспечивается дополнительное повышение надежности уплотнения между уплотнительным ребром и абсорбирующим кислород покрытием и дополнительное повышение прочности сцепления между материалом крышки и покрытием из абсорбирующего кислород компаунда.
Снаружи на боковой стенке 2 укупорочной крышки имеются также насечки, соответственно рифление 9, которое обеспечивает надежный и исключающий проскальзывание пальцев руки захват ими навинчивающейся крышки при ее навинчивании и отвинчивании, а нижний свободный конец укупорочной крышки выполнен в виде отрываемого при первом ее открывании контрольного кольца 10, которое является средством защиты от несанкционированного вскрытия емкости.
На фиг.2 в предельно упрощенном схематичном виде проиллюстрирован процесс нанесения компаунда 4 на внутреннюю поверхность укупорочной крышки и его распределения по внутренней поверхности укупорочной крышки. На этом чертеже показан лишь небольшой фрагмент внутреннего пуансона 20 и внешнего фиксирующего кольца 21, которые в предпочтительном варианте могут независимо друг от друга перемещаться относительно крышки в ее осевом направлении. Для приформовывания компаунда 4 к внутренней поверхности донышка укупорочной крышки и уплотнительного ребра 5 обычно в центр донышка наносят каплю компаунда достаточной массы в горячем пластичном состоянии и затем внутрь укупорочной крышки вводят пуансон 20, наружный контур которого соответствует внутреннему контуру окончательно приформованного к внутренней поверхности укупорочной крышки компаунда и который расплющивает или раздавливает горячий, пластичный компаунд и распределяет его в остающемся между пуансоном и крышкой пространстве, которое по своей форме точно соответствует форме показанного на фиг.1 покрытия из компаунда 4.
Поскольку компаунд при его нанесении на донышко укупорочной крышки нагрет до сравнительно высокой температуры, а пуансон 20 при его перемещении внутрь укупорочной крышки должен развивать достаточно высокое прижимное усилие, необходимое для требуемого распределения компаунда по внутренней поверхности укупорочной крышки, принципиально существует опасность деформирования пуансоном уплотнительного ребра 5 с его расширением наружу и увеличением в диаметре, в результате чего это уплотнительное ребро может остаться не покрытым компаундом полностью вплоть до своего свободного конца. В этом случае, кроме того, окончательные размеры уплотнительного ребра могут не соответствовать требуемым. Во избежание этого предусмотрено использование фиксирующего, соответственно опорного, кольца 21, вводимого внутрь укупорочной крышки одновременно с пуансоном 20 или же перед ним и образующего снаружи опору для уплотнительного ребра 5, которая при припрессовывании компаунда 4 пуансоном 20 к донышку укупорочной крышки и цилиндрической внутренней поверхности уплотнительного ребра 5 не допускает его деформирование.