feng 第七章瓶罐封蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第七章,瓶罐封蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),第一節(jié),瓶蓋,第二節(jié),密封原理,第三節(jié),密封蓋結(jié)構(gòu),第四節(jié),安全蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),第五節(jié),方便蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),第一節(jié),瓶蓋,一、瓶蓋功能,瓶蓋通過(guò)與瓶口的配合、緊固在瓶口,上，為彈性內(nèi)襯與瓶口的緊密接觸，并為,封合面提供必要的壓力。瓶蓋與彈性內(nèi)襯,配合，使彈性內(nèi)襯得以固定和定位，能準(zhǔn),確地與瓶口形成特定的配合關(guān)系。瓶蓋主,要有如下功能,保護(hù),通過(guò)有效密封，瓶蓋可以達(dá)到對(duì)內(nèi)裝物的保,護(hù)性容裝,防止內(nèi)裝物及其成分從瓶口逸出,防止氣體、水蒸汽及塵埃雜質(zhì)從瓶口侵入,方便,瓶蓋可以根據(jù)各種方便性和控制要求提供封,合,開(kāi)啟,再封合的能力,瓶蓋要適合于人工或機(jī)械封蓋,瓶蓋要容易開(kāi)啟且傾倒或分

2、配內(nèi)裝物。例如,螺旋蓋的側(cè)面滾花可以增加開(kāi)蓋時(shí)的摩擦力,瓶蓋可要求嚴(yán)格的開(kāi)啟控制，如防盜蓋（顯,偷換蓋）和兒童安全蓋,提供信息,瓶蓋是包裝容器最引人注目的部分。因?yàn)橄M(fèi),者在每次取用內(nèi)裝物時(shí)都會(huì)看到和觸摸到他們，聽(tīng),到開(kāi)啟時(shí)的特殊聲響（如香檳酒瓶塞），所以可以,傳達(dá)視覺(jué)、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息,瓶蓋可顯示商品名稱、牌號(hào)、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日,期等一系列圖形或文字信息,瓶蓋可以顯示開(kāi)啟方法、開(kāi)啟方向、用力點(diǎn)以及,取出內(nèi)裝物的方向,瓶蓋可以印刷商品條形碼,二、瓶蓋的基本類型,密封蓋,密封蓋的主要功能是為了在大規(guī)模生產(chǎn)中提供密封和開(kāi),啟密封。這類瓶蓋有用于普通密封的螺旋蓋，用于真空密封,的凸耳蓋和壓合蓋，用于壓

3、力密封的王冠蓋和滾壓蓋,方便蓋,方便蓋的主要功能是為液體、粉末、片狀或顆粒狀內(nèi)裝,物提供開(kāi)啟和使用的方便性，使內(nèi)裝物能夠從瓶罐包裝中傾,倒、擠出、淋灑、噴霧等，如傾倒蓋、涂敷蓋、分配蓋等,控制蓋,控制蓋可以對(duì)開(kāi)啟方式提供某種方式的控制，如防盜蓋,和兒童安全蓋。前者在開(kāi)啟后可顯現(xiàn)開(kāi)啟痕跡，后者則需一,定的力度或復(fù)雜的開(kāi)啟程序才能開(kāi)啟,專用蓋,專供特殊用途而設(shè)計(jì)的瓶蓋，如排氣蓋、抗生素藥瓶蓋,等,三、瓶蓋的材料,金屬,金屬是強(qiáng)度最好的瓶蓋材料。主要用于普通,真空和壓力密封。鍍錫薄鋼板和無(wú)錫薄鋼板用于生,產(chǎn)連續(xù)螺紋蓋、王冠蓋、快旋蓋、撬開(kāi)蓋、壓,旋蓋,等。鋁及鋁合金可生產(chǎn)螺旋蓋和滾壓蓋等,熱塑性塑料

4、,熱塑性塑料,PP PE PS,等）具有良好的耐旋,緊和旋開(kāi)的性能，能保持良好的密封并阻止退回,具有良好的模塑成型性，可以模塑結(jié)構(gòu)復(fù)雜的功能,蓋如防盜蓋、兒童安全蓋等,熱固性塑料,熱固性塑料（木粉填料酚醛樹(shù)脂、紙?zhí)?料脲醛樹(shù)脂、密胺增強(qiáng)脲醛樹(shù)脂等）密度和,硬度較高，重量較大，能有效地防止瓶蓋螺,紋的滑動(dòng),玻璃,玻璃塞和玻璃磨塞用于密封精度要求較,高的化學(xué)品、化妝品及香精、香料的包裝。常,常用一個(gè),PE,套蓋，以幫助玻璃塞摩擦配合到,瓶口中,密封材料,溶膠內(nèi)襯,用具有液體流動(dòng)性的,PVC,塑料溶膠或天然（合成）橡膠,分散膠體注入金屬蓋，并且通過(guò)烘干加工使流體定型成墊,片、墊圈或密封環(huán),模塑內(nèi)襯,

5、用,PVC,PE,EVA,或具有類似彈性的其他熱塑性塑料通,過(guò)模塑工藝制造的具有特殊結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯,組合內(nèi)襯,由復(fù)合軟木或紙漿板等彈性材料沖裁加工成被襯，不與,內(nèi)裝物起反應(yīng)的材料加工成面襯，背襯與面襯組成內(nèi)襯,單一內(nèi)襯,用,PVC,PE,EVA,橡膠等片材沖裁墊片或墊圈，材料,既具有彈性，又具有化學(xué)相容性,內(nèi)密封材料,在防偷換瓶蓋包裝中，常用內(nèi)密封材料密封容器口,熱感應(yīng)密封,涂塑鋁箔材料在封蓋后與容器一起通過(guò)電磁場(chǎng)，導(dǎo)致鋁箔,發(fā)熱，其涂塑面材即可熔化并粘附容器口緣,壓敏密封,發(fā)泡聚苯乙烯借助表面涂布的壓敏膠粘貼容器口，壓敏膠,在轉(zhuǎn)動(dòng)力矩造成的壓力下粘附容器口緣,膠粘密封,涂蠟紙漿背襯和半透明紙面襯

6、用粘合劑粘貼容器口，然,后封蓋。當(dāng)開(kāi)蓋時(shí)，紙漿背襯留在容器蓋內(nèi)，而半透明紙則粘,在容器口緣,四、瓶蓋設(shè)計(jì)要求,相容性,蓋襯、墊于內(nèi)裝物應(yīng)相容,密封性,襯墊、圈必須有彈性，耐熱、耐擠壓,瓶與蓋之間的擠壓力要足夠，長(zhǎng)期使用,不松弛,剛強(qiáng)性,蓋不變形（耐內(nèi)壓、外壓,易開(kāi)性,易開(kāi)、快開(kāi)，不傷人，不需工具。扭,矩、拉力、撬力應(yīng)適當(dāng),復(fù)封性,多功能性,如防盜蓋、兒童安全蓋、方便使用蓋,裝飾性,第二節(jié),密封原理,一、密封要求,瓶蓋與瓶口,瓶蓋與瓶口通過(guò)一定的連接配合形式實(shí),現(xiàn)如下要求,通過(guò)瓶蓋與瓶口的連接配合，把瓶蓋固定在瓶口上，同,時(shí)能夠按一定方式開(kāi)啟或復(fù)蓋,為密封接觸面提供足夠的壓力，且應(yīng)壓力均布，在容

7、器,開(kāi)啟前或更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，壓力要維持恒定,對(duì)無(wú)內(nèi)襯的瓶蓋結(jié)構(gòu)，與瓶口接觸密封部位應(yīng)平滑、均,勻、接觸良好,開(kāi)啟、復(fù)蓋簡(jiǎn)便、快捷、無(wú)泄漏,瓶蓋與密封內(nèi)襯,為使密封內(nèi)襯準(zhǔn)確地壓向密封接觸面,密封內(nèi)襯在瓶蓋內(nèi)應(yīng)當(dāng)定位準(zhǔn)確，大小尺寸,合適,密封內(nèi)襯與瓶口,密封內(nèi)襯與瓶口的配合設(shè)計(jì)，需要確定,接觸方式、接觸面積、接觸寬度及密封內(nèi)襯,的厚度，保證足夠的彈性和必要的剛性要求,二、密封原理,在于對(duì)一處有可能發(fā)生泄漏（氣,體或液體內(nèi)裝物）或侵入（外界環(huán)境,中空氣、水汽或雜質(zhì)等）而要對(duì)其施,以密封的瓶口位置，設(shè)置一個(gè)完善的,物理壁壘,為了達(dá)到此目的,內(nèi)襯必須有足夠的彈性，以,能夠填滿密封面上的任一凹凸不平之處，同

8、時(shí)還要,保持足夠的剛性，以防止在密封壓力之下擠入表面,間隙之中。彈性與剛性都要持之以恒,為獲得良好的密封效果，壓向瓶口密封面的內(nèi),襯在包裝的貨架壽命期限內(nèi)必須保持足夠功的壓強(qiáng),在合理的范圍內(nèi)，壓強(qiáng)越高，密封效果越好。但是,顯而易見(jiàn)，當(dāng)壓強(qiáng)增加到一定程度，就會(huì)引起瓶蓋,的破裂或變形、玻璃瓶口的碎裂或塑料容器的變形,以及內(nèi)襯的破壞，使密封自行失效,1,密封壓強(qiáng),密封壓強(qiáng)保證了內(nèi)襯與瓶口密封面的良好,接觸。瓶口密封面積越大，由瓶蓋施加負(fù)荷,的面積分布越大，一定扭矩下的密封效果越,差。因此，為獲得良好的密封，不一定非得,采用過(guò)高的固定扭矩，在不損壞內(nèi)襯及其表,面的情況下，密封面的寬度應(yīng)盡可能小一些,也

9、就是說(shuō)，假如小的固定扭矩要達(dá)到最大,有效密封壓強(qiáng)，應(yīng)選用窄的密封圈,螺紋嚙合,螺紋嚙合指螺旋蓋的螺紋起點(diǎn)與瓶口螺紋起點(diǎn),之間的第一嚙合點(diǎn)到瓶口密封面與內(nèi)襯接觸的那一,點(diǎn)所轉(zhuǎn)過(guò)的螺紋圈數(shù)。為使內(nèi)襯能夠均勻壓向瓶口,密封面的整個(gè)圓周,則至少需要一個(gè)整圈的螺紋嚙,合,螺紋嚙合的區(qū)域越大，瓶蓋定位越好，則保持,瓶蓋在原位的固定扭矩的作用越大,螺距決定螺紋的傾角或斜度。螺距越大，則螺,紋斜度越大，瓶蓋旋上或旋下的速度越快，要取得,一定圈數(shù)的螺紋嚙合的瓶蓋高度也越大,可以確定，螺旋蓋的性能取決于螺紋嚙合及其,工作螺距,固定扭矩,一旦確定了瓶蓋及瓶口結(jié)構(gòu)，對(duì)于良好密封的,要求就容易解決。問(wèn)題歸結(jié)于能否保證瓶

10、蓋向瓶口,施加適當(dāng)?shù)膲毫?。就螺旋蓋來(lái)說(shuō)，需要一個(gè)測(cè)量瓶,蓋作用效果的尺度,固定扭矩,固定扭矩可以通過(guò)扭矩測(cè)試儀來(lái)測(cè)量。在實(shí)際,中，由于扭矩測(cè)試儀不可能置于旋蓋機(jī)壓頭之下,所以必須由測(cè)試儀施加于瓶蓋的“擰松扭矩”來(lái)間,接,測(cè)定。固定扭矩隨瓶蓋的直徑變化而變化，成正比,關(guān)系,瓶蓋密封的可靠性取決于內(nèi)襯彈性、密封面平,整等，而不僅僅是其緊度或所施加的力矩,其他密封方法的機(jī)理,除了上密封面密封之外，瓶罐包裝還有許多密,封方法，這些方法伴隨著不同的密封類型,瓶口邊緣密封,瓶口邊緣密封的密封面在瓶口上部外緣,天然或合成橡膠墊圈安放于金屬凸耳蓋的邊,緣，與瓶口外邊緣上部的錐度密封面吻合,主要依靠瓶口凸緣所施

11、加的壓力來(lái)密封,聯(lián)合密封,聯(lián)合密封即瓶口上密封面與瓶口邊緣密封,面的雙重密封。聯(lián)合密封的技術(shù)要求比較高,塞封,塞封是各種材料制成的塞子通過(guò)壓入配合與塞形瓶口內(nèi),緣密封面借助摩擦作用而形成的密封。有軟木塞、塑料塞,玻璃塞等。由于軟木塞具有彈性、可壓縮、不透氣、不透,水、導(dǎo)熱率低，可提供良好的塞封，是理想的天然材料。作,為軟木塞的替代物，有帶筋或不帶筋的中凹塑料塞，有適應(yīng),瓶口直徑逐漸變化的環(huán)裙塑料賽，都可保證更有效的塞封,搭扣密封,具有彈性的,LDPE,和,PC,瓶蓋可與瓶口進(jìn)行搭扣密封。所,謂搭扣就是壓向瓶口的瓶蓋緊緊咬住瓶口封鎖環(huán)，使環(huán)緣的,整個(gè)表面成為密封面。塑料的彈性越大，與封鎖環(huán)的配合

12、越,緊，密封效果越好,三、密封類型,普通密封,普通密封的瓶蓋設(shè)計(jì)沒(méi)有進(jìn)行專門的耐壓設(shè)計(jì)，但可以,保持容器的密封，并且在留有適當(dāng)頂隙的情況下，可以抵御,由環(huán)境溫度變化所引起的內(nèi)壓變化,對(duì)于普通密封的基本要求,內(nèi)襯與內(nèi)裝物具有化學(xué)相容性,內(nèi)襯均勻壓向瓶口密封面，螺旋蓋至少應(yīng)有一整圈螺紋,嚙合，以獲得最大的密封可靠性。實(shí)際上只要有,3/4,圈的螺紋,嚙合，即可達(dá)到目的,瓶口密封面無(wú)飛邊、平滑且寬度合理（一般,0.6,1.2mm,，以確保薦用固定扭矩下對(duì)內(nèi)襯有足夠的壓強(qiáng)。塑,料瓶罐則要避免密封面過(guò)于狹窄或尖銳而破壞內(nèi)襯,真空密封,真空密封是當(dāng)包裝進(jìn)行密封或包裝產(chǎn)品在生產(chǎn),過(guò)程中容器頂隙產(chǎn)生一定的真空度

13、而造成瓶蓋的氣,體密封。真空度在一定程度上有利于內(nèi)裝物的保存,真空密封只能使用配有橡膠圈或溶膠內(nèi)襯的金屬,蓋，這是因?yàn)樵谂溆衅胀▋?nèi)襯（如紙板或復(fù)合軟木背,襯）的任何瓶蓋中，真空將把內(nèi)襯吸向瓶口,對(duì)于真空密封的基本要求,多為口緣密封，內(nèi)稱多為環(huán)狀密封圈,蓋的剛度要高，否則會(huì)產(chǎn)生漏氣、胖聽(tīng)、凹聽(tīng),壓力（內(nèi)壓）密封,壓力密封所承受的壓強(qiáng)大約為,345,980kPa,一般用于需要,巴氏滅菌的啤酒瓶或碳酸飲料瓶,在壓力密封中，承壓面積越大，需要施加在瓶,蓋上的總壓力也越大。同時(shí)，瓶蓋直徑越大，瓶蓋,材料的厚度也需要越大。否則難以承受較高壓力,但材料越厚，成本越高。因此能夠承受較高內(nèi)壓力,的瓶蓋最大直徑大

14、約為,40mm,對(duì)壓力密封的基本要求,瓶蓋最大直徑大約為,40mm,蓋與瓶的搭扣要牢固,第三節(jié),密封蓋結(jié)構(gòu),一、冠形瓶蓋,冠形瓶蓋亦稱王冠蓋，是一種蓋裙帶有,21,24,個(gè)波褶的淺型金屬蓋。與冠形瓶口配合,蓋底帶有軟木、塑料或溶膠內(nèi)襯。封蓋時(shí)，蓋,裙與瓶口封鎖環(huán)嚙合密封，開(kāi)啟需用專用啟蓋,器,俗稱啟子,開(kāi)啟,適于普通密封、壓力密封和真空密封，廣泛應(yīng),用于白酒、啤酒、調(diào)味品和飲料的包裝瓶,王冠蓋的外型及結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖,7-1,與表,7-1,二、快旋蓋（凸耳蓋,快旋蓋又稱凸耳蓋。因其只需要旋轉(zhuǎn),1/4,圈就可,以旋上或旋下而得名。其結(jié)構(gòu)如圖,7-2,所示，蓋裙下,緣內(nèi)卷，并形成向里凸出的沿周向等距離

15、分布的耳,狀凸臺(tái)。凸臺(tái)個(gè)數(shù)按瓶蓋直徑的大小確定，并與瓶,口螺紋頭數(shù)對(duì)等，一般快旋蓋采用馬口鐵、薄鋼板,或硬塑料制作。凸耳與瓶口間斷外螺紋嚙合，其嚙,合原理同螺旋蓋，蓋子沿整個(gè)瓶口密封面的壓力相,當(dāng)均勻,三、螺旋蓋,螺旋蓋是通過(guò)與瓶口螺紋相嚙合而實(shí)現(xiàn)瓶口密,封的,塑料螺旋蓋,塑料螺旋蓋一般都設(shè)計(jì)成內(nèi)螺紋，模塑成型,由于我國(guó)目前尚無(wú)塑料制件的螺紋標(biāo)準(zhǔn)，通常塑料,瓶蓋、瓶口螺紋套用玻璃制品螺紋結(jié)構(gòu)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),螺紋牙型與瓶口螺紋牙型一致，多采用圓形、鋸齒,形、梯形，圓形螺紋有利于強(qiáng)制脫模。若采用,60,三角牙型應(yīng)參照粗牙螺紋尺寸，齒頂以平面園角,過(guò)渡，并適當(dāng)加大齒配合間隙,滾壓蓋,金屬螺旋蓋的螺紋為滾

16、壓成型，故稱滾壓,蓋,見(jiàn)圖,7-4,滾壓蓋采用延展性好的鋁材制,成帶有內(nèi)襯的蓋坯，然后將蓋坯套在帶有外,螺紋的瓶口上，頂部由上蓋機(jī)機(jī)頭頂壓住,機(jī)頭上的壓輥在蓋裙上滾壓出螺紋，形成與,瓶口螺紋嚙合的封蓋結(jié)構(gòu)。滾比蓋尺寸見(jiàn)表,7- 2,四、撬開(kāi)蓋,撬開(kāi)蓋，是預(yù)先成型的金屬蓋。當(dāng),把預(yù)先成型的金屬蓋壓扣在玻璃容器瓶,口上時(shí)，瓶蓋的內(nèi)襯與瓶口頂部及周圍,緊密接觸，實(shí)現(xiàn)密封。由于只是摩擦力,在起作用，撬開(kāi)蓋在開(kāi)啟后一般不會(huì)變,形。見(jiàn)圖,9-13,孫誠(chéng),P416,五、連底環(huán)密封蓋,六、塞蓋,塞蓋是利用塞進(jìn)瓶口部分產(chǎn)生的徑向壓縮力,和摩擦作用實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶口的密封。所用材料多為軟,木、彈性塑料及橡膠等,第四節(jié),安

17、全蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一、防盜蓋,pilfer proof,防盜蓋，作為商業(yè)安全措施，是在密封,蓋的結(jié)構(gòu)上增加一種顯現(xiàn)或阻止非法開(kāi)啟,盜用內(nèi)裝物的結(jié)構(gòu)也就是防盜結(jié)構(gòu),扭斷式防盜蓋,鋁扭斷式防盜蓋,是在滾壓蓋的結(jié)構(gòu)上增加了防盜環(huán)結(jié)構(gòu)，一般,采用鋁板經(jīng)沖裁、拉伸成型、采用嵌入式內(nèi)襯、模,塑內(nèi)襯或溶膠內(nèi)襯,扭斷式防盜蓋的封蓋形式如圖,7- 8,所示,塑料扭斷式防盜蓋,撕拉箍防盜蓋,圖,7-10,所示為口服液瓶撕拉鋁蓋，蓋內(nèi)帶有襯,墊或襯塞。這種瓶蓋結(jié)構(gòu)開(kāi)啟后不能復(fù)原，具有安,全及防盜功能,組合式多功能瓶蓋,外蓋,1,旋動(dòng)傾倒口,2,控流內(nèi)塞,3,內(nèi)套,4,瓶口,5,二、安全蓋,安全蓋是針對(duì)瓶的內(nèi)裝物不適于兒童接,觸或食用而設(shè)計(jì)的功能性瓶蓋,設(shè)計(jì)的依據(jù),是,根據(jù)五歲以下兒童的智力特點(diǎn)和力量特點(diǎn),使其在短時(shí)間內(nèi)難以想出或掌握開(kāi)蓋方法，或,是雖知道了怎樣開(kāi)啟瓶蓋，但因手的力量不足,而難以開(kāi)啟瓶蓋，體現(xiàn)了對(duì)特定對(duì)象的安全,性,暗碼蓋,塑料壓旋蓋,孫誠(chéng)教材圖,9-35,擠旋蓋,擠旋蓋也是出內(nèi)、外,蓋組成。內(nèi)蓋為螺旋蓋,內(nèi)螺紋與瓶口螺紋嚙合,實(shí)現(xiàn)封蓋瓶口，外表面,為縱向凹凸棱,第五節(jié),方便蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),方便蓋是指為消費(fèi)者開(kāi)啟或取用內(nèi)裝物,提供方便的瓶蓋,一、方便開(kāi)啟瓶蓋,針蓋與塞蓋,針蓋與塞蓋是用于軟管管嘴的封蓋。其結(jié)構(gòu)如圖,7-16,所示,推拉蓋,1,