專利名稱：將閥組件固定到容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有閥組件的容器，具體涉及包括熱塑材料制成的具有頸部的 容器與固定到其上的閥組件的組件。
背景技術(shù)：
容器且尤其是用于飲料的桶包括頸部，該頸部上固定有閥組件。已知各種 技術(shù)方案用來實現(xiàn)閥組件到容器頸部的固定，諸如卡合、螺紋連接以及熔接。 盡管對于鋼制或熱塑材料的容器來說螺紋固定和卡合是已知的，但焊接是用于鋼制容器典型的技術(shù)方案(EP0025682、 US4231488)。通過螺紋或通過卡配來固定閥組件與頸部的重要缺點是需要在頸部與閥 組件之間施加密封件來確保氣密封。顯然這種密封件會增加材料成本和組裝成 本。此外，引入密封件還增加污染風(fēng)險。實際上，在密封件與頸部或閥組件之 間的界面處，可能會有小的縫隙和狹縫，不可能對它們進行消毒或很難進行消毒。應(yīng)用螺紋或卡配的另一缺點是頸部和閥組件必需進行專門設(shè)計，因為它們 需要設(shè)有具有緣邊和柔性齒的螺紋部分，以能夠在兩部件之間進行卡配。這種專門設(shè)計特征會增加材料成本和容器的重量。通過熔接將閥組件固定到頸部是另一種選擇，但其重要缺點是由于生熱會 使熔接材料有流動的傾向，由此使容器內(nèi)不平坦，這又增加由于消毒難度增加 造成的污染風(fēng)險。人們會理解，由于熱塑材料由于加熱而產(chǎn)生的材料流動要比 銅快得多，所以應(yīng)用激光技術(shù)將閥組件固定到容器的熱塑材料頸部甚至?xí)黾?污染風(fēng)險。發(fā)明內(nèi)容為了克服以上缺點，本發(fā)明涉及一種將閥組件固定到容器的方法，該容器 包括由第一熱塑材料制成的頸部，該閥組件包括第二熱塑材料制成的環(huán)，該方 法包括將閥組件定位在容器頸部上或其頸部內(nèi)以形成熱塑材料環(huán)與容器頸部 之間的界面，其特征是，該方法還包括將熱塑材料環(huán)激光熔接到容器頸部。
具體實施方式
根據(jù)本發(fā)明，意料不到地發(fā)現(xiàn)，通過對界面進行激光熔接，可限制或者甚 至避免容器內(nèi)的材料流動，同時確保容器頸部與閥組件之間的密封連接。因此， 容器的內(nèi)表面保持光滑且在界面上不形成狹縫或縫隙，便于容器消毒。本發(fā)明的另一優(yōu)點是通過熔接固定閥組件是不可逆的且因此可防干擾，這 是通過螺紋或卡合來進行固定所做不到的。較佳的是，將閥組件定位在容器的頸部內(nèi)，該頸部由使波長對應(yīng)于激光波 長的光能夠透射的熱塑材料制成，而閥組件或至少所述熱塑材料環(huán)由可吸收波 長對應(yīng)于激光波長的光的材料制成。在較佳實施例中，可將閥組件定位在容器頸部內(nèi)，以形成熱塑材料環(huán)與容 器頸部之間的界面，此后將激光束引導(dǎo)穿過容器頸部的材料到達所述界面上， 以由此使界面處的熱塑材料熔化并形成所述飾邊與所述閥組件之間的熔接縫。更佳的是，容器頸部的熱塑材料可吸收可見光譜內(nèi)波長的光。其優(yōu)點在于 可見光不能穿過容器而影響儲存在內(nèi)的諸如啤酒等飲料的產(chǎn)品。


圖1示出其中固定有閥組件的容器頸部。
具體實施方式
圖1示出具有頸部飾邊或頸部2的容器或桶1，頸部飾邊或頸部2中固定 有閥組件3。根據(jù)本發(fā)明，桶1的至少頸部2由第一熱塑材料制成。在所示實 施例中，整個桶都由所述第一熱塑材料制成。所述第一熱塑材料較佳地包括聚酯，且更佳地包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二酯(PEN)或其混合物中的一種或多種。在現(xiàn) 行經(jīng)濟學(xué)中，PET對于一次性桶的應(yīng)用場合是較佳的，而PEN可用于可回收桶， 其中由于PEN桶的多次使用而形成的成本下降可支持其較高的初始成本，而其 較高的固有氣體成本會平攤在桶的較長使用壽命中。第一熱塑材料較佳地還包括從約0. 5%至約3. 5%的可購得的(褐色)著 色劑。添加著色劑提供光吸收特性，尤其是吸收650nm以下波長的可見光。具 體地說，頸部和第一熱塑材料的透射率對于650nm以下的波長小于15%而對 600nm至約300nra之間的波長小于5% ?？刹捎酶鞣N著色劑來實現(xiàn)該效果，在該情況下，包括黃色、橙色、綠色和 褐色。在本發(fā)明的尤其較佳形式中，第一熱塑材料對于560nm至300nm之間的 波長透射率小于3%。通常，這種聚酯的實例可包括含有約0. 5至約3. 5%褐 色著色劑的那些——諸如行業(yè)中用于生產(chǎn)褐色塑料啤酒瓶的那種聚酯。范圍為 約1至2%的所述褐色著色劑是較佳的，且約1.5%的所述褐色著色劑是尤其有利的。使用對小于650nm的波長的透射率低的第一熱塑材料的優(yōu)點對于用于儲 存諸如啤酒的飲料的容器或桶是尤其重要的，因為在具有上述波長的光的影響下易于產(chǎn)生臭硫醇。如眾所周知且為麥芽飲料釀制領(lǐng)域中所接受的那樣，使加 啤酒花的麥芽釀制飲料，尤其是諸如儲藏啤酒、淡色啤酒、黑啤酒、烈性啤酒 等(這里通稱為"啤酒")的加酒精啤酒花的麥芽釀制飲料經(jīng)受日光或人造光 會由于產(chǎn)生所謂的"臭"味而對飲料的感官質(zhì)量有顯著的損害作用，該臭味有 時也稱為"陽光照射(sun struck)"或"曝光(light struck)"味。人們 認(rèn)為臭味是由于飲料中產(chǎn)生揮發(fā)性含硫復(fù)合物(例如某些硫醇)的光化學(xué)反應(yīng) 而產(chǎn)生的。這些硫磺復(fù)合物被認(rèn)為至少部分是由于其它含硫復(fù)合物與飲料中的 光化學(xué)降解啤酒花成份的反應(yīng)而產(chǎn)生的。只需要存在極少濃度的這些含硫復(fù)合物就可使飲料產(chǎn)生臭味并使飲料無法接受。由于存在核黃素而輔助進行光化學(xué) 反應(yīng)，核黃素是飲料中幾種光敏引發(fā)劑中的一種，發(fā)出的核黃素主要來自生產(chǎn) 啤酒的麥芽并較少地是經(jīng)由啤酒花和發(fā)酵過程中酵母的作用(根據(jù)一般常識) (參見塔莫(Tamer)等人的酶微生物技術(shù)(Enzyme Microb Technology ) 10:754756 (1988年12月))。如可理解的那樣，附圖示出較佳實施例，其中閥組件3配裝在頸部2內(nèi)。 在該情況下，且根據(jù)本發(fā)明，頸部和第一熱塑材料較佳地對于激光(波長從約 800nm至約1000nm)是透明的。要求其對于980nm的波長有大于40%直到約 70%或更高的透射率，盡管通常可用的第一熱塑材料對980nm的波長的透射率 在50%至66%之間，且尤其在約54%與60%之間。對于從850nm至1050nm的較寬波長范圍具有大于50%直到66%透射率的 熱塑材料是尤其較佳的。在本實施例中，第一熱塑材料不包含碳黑。頸部的厚度通常為約6mm。現(xiàn)參照閥組件，注意，根據(jù)本發(fā)明，所述組件3包括由第二熱塑材料制成 的環(huán)4。所述環(huán)位于所述閥組件3的外周處，且其尺寸做成為當(dāng)闊組件3定位 在桶頸部2內(nèi)時環(huán)4與頸部2的內(nèi)表面接觸，由此在頸部與閥組件3之間形成 完全包圍閥組件3的界面5。在本實施例中，整個閥體由所述第二熱塑材料制成。第二熱塑材料較佳地包括PET、 PEN或PETN中的一種或多種，并還包括適 于增加激光(即波長從約800nm至約1000nm的光)吸收率的不同著色劑。不同的著色劑可例如是包括在第二熱塑材料中范圍從1%至3%的碳黑著 色劑。根據(jù)本發(fā)明，閥組件3可通過包括激光熔接的方法固定在容器頸部2內(nèi)。 根據(jù)本發(fā)明的方法主要包括將閥組件3定位在容器頸部2內(nèi)，使得第二熱塑材 料環(huán)與頸部2的內(nèi)表面接觸，由此在熱塑環(huán)4與容器頸部2之間形成界面5。最后，將激光源引導(dǎo)穿過所述頸部2的第一熱塑材料到達所述界面5上， 以由此熔化界面處的熱塑材料并形成閥組件3與頸部2之間的熔接縫。該熔接 縫包括熔化并再固化的熱塑材料。由此該熔接縫將容器l內(nèi)部密封。根據(jù)本發(fā)明的較佳實踐方式，將閥體插入定位在桶頸部內(nèi)，使頸部和閥體 的所要進行相互熔接的相應(yīng)表面以相互接觸關(guān)系配合。閥體由PET或PEN熱塑材料制成，并用從約1%至約3%的可購得碳黑著 色劑來進行著色，(從而在下文所述熔接步驟中提供差異較大的激光能吸收率)。在進行熔接操作時，較佳的是采用波長低至約808nm直到約1020nm波長 的激光。更具體地說，較佳的是使用波長大于約850nm波長的激光，且尤其是 波長約為980nm的激光。如附圖所示，通過將光源(即激光束)聚焦到所要求的熔接區(qū)域而在線c 和d之間對界面5進行激光熔接。通過使激光束穿過標(biāo)示線c與d之間桶1的 頸部2并到達目標(biāo)閥體上而進行激光熔接，光束以較佳地500至3000毫米/分 鐘的直線速率行進，這足以實現(xiàn)必要的熔接而不會施加太多的能量而沿熔接線 過度熔化或在頸部2本身內(nèi)產(chǎn)生任何實質(zhì)介入材料。通過使用高溫計來測量當(dāng) 時熔接位置的溫度來對激光功率進行控制。因此可將施加到激光的功率調(diào)節(jié)成 達到并保持適當(dāng)?shù)娜劢訙囟取Ｓ捎诟鶕?jù)本發(fā)明的上述方法，無材料流動或只有緊接著界面的很有限的材 料流動就可實現(xiàn)熔接。因此，容器內(nèi)部，尤其是緊接著熔縫的容器內(nèi)部保持光 滑，易于消毒。此外，激光熔接是不可逆的且能將容器內(nèi)部充分密封，由此可 提供抗干擾性和安全性的其它優(yōu)點，因為需要很費力才能將閥組件從容器松 開。該熔接縫還提供這樣的優(yōu)點當(dāng)容器內(nèi)形成過壓時，閥組件不會跳出容器， 這對于用于儲存諸如啤酒等碳酸飲料的容器來說是很重要的安全特征。在替代實施例中，形狀為倒截頭錐閥體的閥組件配裝在頸部2內(nèi)的協(xié)配開 口內(nèi)，該頸部2的開口呈錐形，從而以嵌入互配關(guān)系接納閥組件的錐形側(cè)壁。 施加負(fù)載/夾持力來迫使閥體與頸部2配合，從而使頸部和閥組件的交界表面 變形，補償它們之間的任何微小尺寸變化。由于所施加的力保持頸部與閥組件 配合，所以使用光導(dǎo)管來施加來自激光器二極管陣列的光，從而在整個界面上 提供恒定的照度。當(dāng)施加足夠的能量來實現(xiàn)所要求的熔接后，停止激光，且一 旦熱塑熔接縫充分固化后就松開夾持力。圖2示意性地示出容器組裝過程，包括通過根據(jù)本發(fā)明的方法將闊固定到 容器上的過程步驟。沿著具有彼此相鄰的幾個工位的傳送帶6來實現(xiàn)該組裝過程。第一工位7用于饋送傳送帶6上的容器。第二工位8用于在容器頸部2內(nèi)提供閥組件3，且第三工位用于強制閥組件3進入用于激光熔接的正確位置。 應(yīng)當(dāng)理解，第一和第二工位是本領(lǐng)域已知的而無須進行任何更詳細(xì)的說明。第三工位9較佳地包括固定到氣壓缸(但未示出)上的裝載單元。該裝載單元較佳地聯(lián)接到控制單元，該控制單元能夠監(jiān)測啟動氣壓缸時閥組件的移動，并這 樣來確保強制閥組件進入用于激光熔接的正確位置。第四工位10包括用于將閥組件3激光熔接到容器頸部2上的激光源?？?選的是，第五工位11設(shè)置成包括用于控制閥組件與頸部之間熔接縫質(zhì)量的攝 像頭。一旦將閥組件3熔接到容器1上并對熔接縫進行控制后，就將容器傳送到 第六工位12，在該處用C02進行沖洗并加壓(加壓到例如3.50巴)。在第七 工位13，在容器基部設(shè)置底部凸邊結(jié)構(gòu)?？蛇x的是，該工位還能夠?qū)θ萜鞯捻?部提供上部凸邊結(jié)構(gòu)，由此完成容器組件。最后，將容器從傳送帶丟入第八工 位14。很顯然，第六、第七和第八工位12、 13和14對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是 己知的且無須進行任何更詳細(xì)的說明。很顯然，以上組裝過程僅是示例性的，并可根據(jù)各替代方式來實施而不偏 離本發(fā)明的范圍。9
權(quán)利要求
1.一種將閥組件固定到容器的方法，所述容器包括由第一熱塑材料制成的頸部(2)，所述閥組件(3)包括由第二熱塑材料制成的環(huán)(4)，所述方法包括將所述閥組件(3)定位在所述容器頸部(2)上或所述容器頸部(2)內(nèi)，以形成所述熱塑材料環(huán)(4)與所述容器頸部(2)之間的界面(5)，其特征在于，所述方法還包括將所述熱塑材料環(huán)(4)激光熔接到所述容器頸部(2)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括將激光束引導(dǎo)穿 過所述頸部的所述熱塑材料到達所述界面(5)上。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一熱塑材料對激光波長 的透射率為至少40%。
4. 一種將閥組件固定到容器的方法，所述容器包括由第一熱塑材料制成的 頸部(2)，所述閥組件包括由第二熱塑材料制成的環(huán)(4)，所述方法包括將 所述閥組件(3)定位在所述容器頸部(2)上，以形成所述熱塑材料環(huán)(4) 與所述容器頸部(2)之間的界面(5)，其特征在于，所述方法還包括將激光 束引導(dǎo)穿過所述容器頸部(2)的所述材料到所述界面(5)上，從而由此使界 面處的熱塑材料熔化并形成所述頸部(2)與所述閥組件(3)之間的熔接。
5. —種容器，所述容器根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的方法制造，其特征在于， 所述容器包括頸部(2)，所述頸部包括聚酯。
6. 如權(quán)利要求5所述的容器，其特征在于，所述聚酯選自包括PET、 PEN 和PETN聚酯的組群。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的容器，其特征在于，所述頸部(2)對激光波 長的透射率為至少40%。
8. 如權(quán)利要求5至7中任一項所述的容器，其特征在于，所述頸部(2) 對小于650nm的波長的透射率小于15%。
9. 如權(quán)利要求5至7中任一項所述的容器，其特征在于，所述頸部(2) 對在600nm至約300nm之間的波長的透射率小于5% 。
10. 如權(quán)利要求5至7中任一項所述的容器，其特征在于，所述頸部(2)對在560nm至約300nra之間的波長的透射率小于3% 。
全文摘要
一種將閥組件固定到容器的方法，該容器包括第一熱塑材料制成的頸部和閥組件，該閥組件包括第二熱塑材料制成的環(huán)，該方法包括將閥組件定位在容器頸部上或其頸部內(nèi)以形成熱塑材料環(huán)與容器頸部之間的界面，其特征是，該方法還包括將熱塑材料環(huán)激光熔接到容器頸部。
文檔編號B65B7/28GK101616841SQ200880004641
公開日2009年12月30日 申請日期2008年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者A·沃特斯, I·麥克德莫特 申請人:英博有限公司