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 瓶蓋通過與瓶口的配合、緊固在瓶口 上，為彈件內(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) 通過有效密封，瓶蓋可以達(dá)到對內(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； 瓶蓋要容易開啟且傾倒或分配內(nèi)裝物。例如 螺旋蓋的側(cè)面滾花可以增加開蓋時(shí)的摩擦力； 瓶蓋可要求嚴(yán)格的開啟控制，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)都會看到和觸摸到他們，聽到開啟時(shí)的特殊聲響（如香檳酒瓶塞），所以可以傳達(dá)視覺、觸覺和聽覺信息。 瓶蓋可顯示商品名稱、牌號、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等一系列圖形或文字信息。 瓶蓋可以顯示開啟方法、開啟方向、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?？刂粕w 控制蓋可以對開啟方式提供某種方式的控制，如防盜蓋和兒童安全蓋。前者在開啟后可顯現(xiàn)開啟痕跡，后者則需一定的力度或復(fù)雜的開啟程序才能開啟。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。鍍錫薄鋼板和無錫薄鋼板用于生產(chǎn)連續(xù)螺紋蓋、王冠蓋、快旋蓋、撬開蓋、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 熱塑性塑料（PP PE PS等）具有良好的耐旋緊合旋開的性能，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（木粉填料酚醛樹脂、紙?zhí)盍想迦渲?、密胺增?qiáng)脲醛樹脂等）密度和硬度較高，重量較大，能有效地防止瓶蓋螺紋的滑動。 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，并且通過烘干加工使流體定型成墊片、墊圈或密封環(huán)。 模塑內(nèi)襯 用PVC、PE、EVA或具有類似彈性的其他熱塑性塑料通過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電磁場，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用粘合劑粘貼容器口，然后封蓋。當(dāng)開蓋時(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，長期使用 不松弛。剛強(qiáng)性 蓋不變形（耐內(nèi)壓、外壓、）。易開性 易開、快開，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 瓶蓋與瓶口通過一定的連接配合形式實(shí) 現(xiàn)如下要求： 通過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，在容器 開啟前或更長的時(shí)間內(nèi)，壓力要維持恒定； 對無內(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； 開啟、復(fù)蓋簡便、快捷、無泄漏。 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、接觸向積、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，當(dāng)壓強(qiáng)增加到一定程度，就會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。 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。也就是說，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)，對于良好密封的要求就容易解決。問題歸結(jié)于能否保證瓶蓋向瓶口施加適當(dāng)?shù)膲毫?。就螺旋蓋來說，需要一個(gè)測量瓶蓋作用效果的尺度 固定扭矩。 固定扭矩可以通過扭矩測試儀來測量。在實(shí)際中，由于扭矩測試儀不可能置于旋蓋機(jī)壓頭之下，所以必須由測試儀施加于瓶蓋的“擰松扭矩”來間接測定。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加的壓力來密封。 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。 瓶口密封面無飛邊、平滑且寬度合理（一般0.61.2mm），以確保薦用固定扭矩下對內(nèi)襯有足夠的壓強(qiáng)。塑料瓶罐則要避免密封面過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)過程中容器頂隙產(chǎn)生一定的真空度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，否則會產(chǎn)生漏氣、胖聽、凹聽。 壓力（內(nèi)壓）密封 壓力密封所承受的壓強(qiáng)大約為345980kPa，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約為40mm。 對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2124個(gè)波褶的淺型金屬蓋。與冠形瓶口配，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，開啟需用專用啟蓋器(俗稱啟子)開啟。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分布的耳狀凸臺。凸臺個(gè)數(shù)按瓶蓋直徑的大小確定，并與瓶口螺紋頭數(shù)對等，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。由于我國目前尚無塑料制件的螺紋標(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壓成型，故稱滾壓蓋(見圖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)。滾比蓋尺寸見表7- 2。 四、撬開蓋 撬開蓋，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，撬開蓋在開啟后一般不會變形。見圖9-13（孫誠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) 安全蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、防盜蓋 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)開啟后不能復(fù)原，具有安全及防盜功能。 組合式多功能瓶蓋 二、安全蓋 安全蓋是針對瓶的內(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)難以想出或掌握開蓋方法，或是雖知道了怎樣開啟瓶蓋，但因手的力量不足而難以開啟瓶蓋，體現(xiàn)了對特定對象的安全性。 暗碼蓋 塑料壓旋蓋 孫誠教材圖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)者開啟或取用內(nèi)裝物提供方便的瓶蓋。一、方便開啟瓶蓋 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 鉸鏈蓋 肘節(jié)式轉(zhuǎn)動蓋 其結(jié)構(gòu)如圖7-19所示。 二、方便取用瓶蓋 控流蓋 其結(jié)構(gòu)如圖7-20所示。 涂敷蓋 其結(jié)構(gòu)如圖7-21所示，為鞋油涂抹蓋結(jié)構(gòu)。圖7-22所示為滾涂蓋。可用于粘稠液體類的包裝瓶。 分配蓋 其結(jié)構(gòu)如圖7-23所示。 滴液蓋 其結(jié)構(gòu)見圖7-24 瓶蓋的主要功能？對密封結(jié)構(gòu)的要求是什么？密封類型有哪幾種？安全蓋有幾種，根據(jù)什么原理進(jìn)行設(shè)計(jì)？什么是方便蓋，有哪些種類？