用于產(chǎn)品保持容器的封堵件的制作方法
【專利說明】
[0001 ] 在先申請
[0002] 本申請要求享有于2013年2月8日提交的題為"用于產(chǎn)品保持容器的封 堵件（CLOSUREFORAPRODUCT-RETAININGCONTAINER) " 的美國臨時專利申請編號 No. 61/762, 569的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及：用于產(chǎn)品保持容器的封堵件；用于制造一種產(chǎn)品保持容器封堵件的 方法；可通過本發(fā)明方法獲得的封堵件；以及本發(fā)明的封堵件用于密封地封閉產(chǎn)品保持容 器的用途。
【背景技術(shù)】
[0004] 關(guān)于以從容器（尤其是帶有限定分送入口的圓頸的容器）分送的方式銷售的眾多 產(chǎn)品，提出了許多種結(jié)構(gòu)用于針對入口的容器塞子或者封堵裝置，幾個例子包括例如旋蓋、 塞子、軟木塞、及冠形蓋等。通常，諸如醋、植物油、實驗室液體、清潔劑、蜂蜜、調(diào)味品、香料、 酒精飲料等產(chǎn)品，對用于這些產(chǎn)品的容器所使用封堵裝置的類型及結(jié)構(gòu)提出了類似的要 求。然而，瓶裝售賣的葡萄酒代表了對于瓶封堵技術(shù)要求最多的產(chǎn)品。為最好地滿足這些 需求，大多數(shù)葡萄酒瓶封堵件或塞子用被稱作"軟木"的天然材料制造。
[0005] 雖然天然軟木仍然是用于葡萄酒封堵件的主要材料，但主要由于高品質(zhì)天然軟木 材料的緊缺，并且發(fā)現(xiàn)"軟木腐敗"（一種與天然軟木材料相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象）導(dǎo)致葡萄酒變質(zhì) 的問題，使得近年來合成葡萄酒封堵件逐漸流行。另外，合成封堵件具有這樣的優(yōu)點，通過 封堵件技術(shù)，可設(shè)計、控制以及微調(diào)合成封堵件的材料含量以及物理特性，以滿足全世界所 生產(chǎn)的多種不同類型葡萄酒對于封堵件的不同要求。
[0006] 在葡萄酒產(chǎn)業(yè)中，瓶封堵件都面臨的理論難題之一是該封堵件插入瓶中的方式。 通常，將封堵件置于位于瓶口上方的叉鉗夾持部件之中。該夾持部件包括多個分開且獨立 的卡爪件，該卡爪件在周向圍繞該封堵部件，并可彼此相對移動從而將該封堵部件壓縮至 明顯小于其初始直徑的直徑。一旦該封堵部件被完全壓縮，柱塞使封堵裝置從爪直接移動 進入瓶頸，在該瓶頸處，封堵部件能夠膨脹從而與瓶頸的內(nèi)徑和入口接合，由此將瓶及其內(nèi) 容物密封。
[0007] 鑒于卡爪件通常彼此獨立并且是可各自移動，從而使得封堵部件能夠被壓縮至明 顯減小的直徑，每個卡爪件包括銳邊，當封堵部件被完全壓縮時，該銳邊與該封堵部件直接 接合。經(jīng)常在封堵部件的外表面形成劃線，當該封堵部件膨脹從而與瓶頸接合時，劃線導(dǎo)致 無法形成完全、無泄漏的密封。例如，如果裝瓶設(shè)備的卡爪件沒有精確調(diào)整時或者發(fā)生磨損 時，這種情況就會發(fā)生。由此，會發(fā)生產(chǎn)品、特別是液體產(chǎn)品從容器中泄漏。
[0008] 因此，通常期望的是，合成瓶塞能夠承受此常規(guī)的裝瓶及密封方法。此外，在裝瓶 過程中，許多軟木密封部件也會出現(xiàn)破損，導(dǎo)致泄漏或腐敗的葡萄酒。
[0009] 葡萄酒產(chǎn)業(yè)中的另一問題是，葡萄酒塞子能否承受在葡萄酒產(chǎn)品裝瓶及密封后的 儲存過程中可能產(chǎn)生的壓力。在較熱的月份中，由于葡萄酒的自然膨脹而產(chǎn)生壓力，這可能 導(dǎo)致瓶塞被從瓶中頂出。因此，通常希望的是，用于葡萄酒產(chǎn)品的瓶塞能夠以牢固、緊密、摩 擦方式與瓶頸接合，從而抵抗所產(chǎn)生的這種壓力。
[0010] 葡萄酒產(chǎn)業(yè)中的一個更深入的問題是，通常期望的是，即便不能在塞子插入瓶頸 之后立即實現(xiàn)塞子與瓶頸的密封接合，也能夠很快地實現(xiàn)這種接合。在常規(guī)的葡萄酒加工 中，如以上所述，將塞子壓縮并插入到瓶頸中，以使塞子能在適當?shù)奈恢门蛎洸⑵棵芊狻?無論用何種方法，由于在塞子插入瓶頸中之后，許多加工機使該瓶向其一側(cè)傾斜或者使頸 部向下；期望的是，在插入瓶子之后立即發(fā)生這種膨脹，以允許瓶子以這種位置長期保存。 如果塞子不能夠迅速膨脹為以牢固、緊密、摩擦方式接觸瓶頸壁并與其接合，會發(fā)生葡萄酒 泄漏。
[0011] 進一步，期望的是，用合理的拔出力可以將該封堵件從瓶子取出。雖然實際的拔出 力覆蓋較寬的范圍，但通常所接受的常規(guī)拔出力往往低于100鎊（445牛頓）。
[0012] 在開發(fā)具有商業(yè)前景的塞子或封堵件時，需要注意在牢固密封與提供合理拔出力 從瓶子取出封堵件之間取得平衡。由于據(jù)信這兩個特性彼此為直接的對立關(guān)系，因此需要 注意取得平衡，以使得該塞子或封堵件能夠牢固地密封產(chǎn)品特別是瓶裝葡萄酒，能防止或 至少減少泄漏和輸氣，與此同時，該塞子或封堵件能夠從瓶子取出而無需過大的拔出力。
[0013] 此外，通常期望的是，該封堵件的氧滲透率低。太多的氧會導(dǎo)致葡萄酒過早腐敗。 事實上，經(jīng)過一段時期后可能發(fā)生氧化，導(dǎo)致飲料不能飲用。因此，期望的是有效阻止氧進 入瓶子或減少進入瓶子的氧，從而延長產(chǎn)品的貨架期以及將其保鮮。因此，任何具有商業(yè)前 景的葡萄酒塞子或封堵件應(yīng)通常具有較低的傳氧速率（OTR)。
[0014] 除上述方面以外，由于經(jīng)濟和環(huán)境的原因，還期望的是減少合成封堵件的總材料 量，特別是合成材料的量。由于封堵件的尺寸決定于瓶頸尺寸，因此理論上可通過減小封堵 件、特別是芯件（其通常為包含填充有空氣或氣體的孔穴的泡沫材料形式）的密度來減少 材料的量。然而，減小芯件的密度通常會增大該芯件乃至合成封堵件的變形，這反過來導(dǎo)致 密封能力劣化，從而增大泄漏。為免于此，可以考慮更厚的和/或更密實的外層或皮層，以 及，在芯件中結(jié)合有更堅硬和/或更密實的中央部件。然而，這兩種方法均會增加材料的總 量，從而減弱甚至消除通過減小芯部密度所帶來的優(yōu)點。還可通過利用填料來減少合成材 料的量。還已知在合成基體中結(jié)合有天然或合成纖維的封堵件。例如，US6, 085, 923說明 了由合成彈性體制成的塞子，該合成彈性體在彈性體中含有纖維狀填塞物、或縱向取向的 一個以上的纖維部。據(jù)介紹，其中的纖維是為了增強塞子以及塞體，可是諸如氧氣傳輸和滲 透性的性能是不均勻的。與合成封堵件相同，能夠控制結(jié)合有填料特別是天然填料的封堵 件的性能會是有益的。在這種封堵件中獲得均勻的性能將是特別有益的。另外，同樣有益 的是，在工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)中能夠確保實現(xiàn)這種封堵件的期望性能，例如，使其適于用作本文 所述的葡萄酒瓶的封堵件，而各封堵件之間不存在明顯偏差。
[0015] 除了以上方面以外，通常期望的是，合成封堵件在外觀上盡可能與天然軟木封堵 件相似。圓柱形軟木塞封堵件通常在縱斷面和平坦端均具有不規(guī)則的外觀，例如，在顏色、 結(jié)構(gòu)和輪廓方面表現(xiàn)出天然產(chǎn)生的不規(guī)則性。已經(jīng)開發(fā)了使合成封堵件具有與天然軟木塞 相似物理外觀的方法，例如，通過摻混顏料以在封堵件的外部、沿著柱軸產(chǎn)生條紋效果，或 者使合成封堵件的平坦終端具有與天然軟木塞相似的物理外觀。
[0016] 軟木塞產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生大量軟木粉末，來自軟木塞加工的最終階段，或來自已有的軟木 塞產(chǎn)品。這種軟木粉末通常被認為是廢品，并且在產(chǎn)業(yè)處理中被投入鍋爐中燃燒。將該軟 木粉末轉(zhuǎn)化為高價值的復(fù)合產(chǎn)品將是有益的。將軟木粉末和軟木顆粒與聚合物結(jié)合成復(fù)合 物是已知的。然而，將軟木粉末結(jié)合到合成基體中會不利于該合成基體的加工和性能。復(fù) 合物包含大量軟木粉末時，例如，基于該復(fù)合物的總重量，軟木粉末超過約50重量份，這樣 的復(fù)合物的性能如硬度、密度和滲透性往往會使其不適用作葡萄酒瓶用封堵件。另外，為了 改善性能，通常需要交聯(lián)劑。然而，當用在與食品類接觸的產(chǎn)品中時，這些交聯(lián)劑會導(dǎo)致食 品安全的問題。另一方面，包含軟木顆粒的復(fù)合物通常具有這樣的缺點，即基體中分布的軟 木顆粒會影響甚至主導(dǎo)該復(fù)合物的機械性能和滲透性能，使這些性能在整個復(fù)合物中不均 勻。為了制成有用的葡萄酒瓶用封堵件，期望的是在整個封堵件中具有均勻的性能。此外， 相比于軟木粉末，從軟木顆粒中更難除去鹵代苯甲醚，特別是三氯苯甲醚（TCA)和其他會 導(dǎo)致感官問題的苯甲醚，如三溴苯甲醚（TBA)、四氯苯甲醚（TeCA)和五氯苯甲醚（PCA)，因 此包含軟木顆粒的封堵件存在所謂軟木腐敗的問題。前面已經(jīng)說明了在合成基體中結(jié)合軟 木材料的封堵件。例如，F(xiàn)R2 799 183說明了由軟木顆粒和軟木粉末在聚氨酯基體中的混 合物構(gòu)成的合成封堵件。據(jù)介紹，該軟木顆粒和粉末的混合物對封堵件的均勻性是必要的。 然而，由于存在包含軟木或聚氨酯的不同"區(qū)域"，這種封堵件的性能整體上通常并不均勻。 此外，由于包含較大的軟木顆粒導(dǎo)致基體脆弱，因此這種封堵件可能崩裂甚至破碎。另外， 通常，將軟木產(chǎn)品結(jié)合進聚氨酯基體中的封堵件制備方法包括：將軟木產(chǎn)品與聚氨酯單體、 低聚物或預(yù)聚物組合，并進行原位聚合。然而，殘余單體和諸如二聚體、三聚體和其他低聚 物的低分子量化合物殘留在基體和/或軟木材料中。這些殘余單體和低分子量化合物與關(guān) 于食品安全的考慮相違背，因為它們會轉(zhuǎn)移至與該封堵件接觸的食品中。能夠盡可能地克 服這些問題對于封堵件是有益的。
[0017] 此外，通常期望在葡萄酒瓶塞的表面上設(shè)置諸如字母和裝飾物的裝飾性標記（例 如，葡萄酒莊的飾章或標志）。天然軟木塞通常通過常被稱為"火烙印"的方法進行標記，即 采用熱的烙印工具。或者，天然軟木塞還可通過施加顏料或染料進行標識。由于食品安全 方面的擔(dān)憂，用顏料或染料標識天然軟木塞通常僅在不與葡萄酒直接接觸的軟木塞彎曲柱 面上進行。另一方面，通常僅通過火烙印的方法在天然軟木塞的平坦終端面上進行標識，因 為該方法不會產(chǎn)生食品安全方面的問題。
[0018] 對合成封堵件進行標識也是已知的。通常，使用準許間接接觸食品的、特定的染料 或顏料，通過噴墨或膠版印刷的方法，對合成封堵件進行標識。由于這種顏料和染料通常不 準直接接觸食品，因此，通常，用顏料或染料對合成封堵件進行的標記僅在不與葡萄酒直接 接觸的軟木塞彎曲柱面上進行。這種標記可以位于最外層上，或者位于被外層（優(yōu)選為基 本透明）覆蓋的內(nèi)表面上。在合成封堵件的平坦終端面上進行標記的方法，通常僅僅已知 用于注塑成型的封堵件，此處，在封堵件的成型過程中，通過在平坦終端面上設(shè)置突起的部 分從而進行標記。
[0019] 存在對通過擠出特別是共擠出方法制造的合成封堵件的平坦終端面進行標記的 方法。由于激光標記可以避免直接接觸食物，因此其是理論上可行的方法。然而，該方法固 有慢速處理的特點，并且，由于該方法需要使用特殊激光染料添加劑因而成本較高。另外， 還擔(dān)心合成封堵件平坦終端面的激光標記會不利地改變該芯件的泡沫結(jié)構(gòu)，結(jié)果，這會對 該封堵件的敏感氣體滲透性能產(chǎn)生不利影響。
[0020] 另一方法涉及通過熱量和/或壓力傳導(dǎo)的方法施加裝飾層，特別是裝飾性塑料 層。這種方法可獲得合成封堵件的永久性標識，而不會產(chǎn)生與食品安全相關(guān)的問題，并且不 會對合成封堵件特別是共擠出合成封堵件的氣體滲透和/或機械性能產(chǎn)生負面影響。
[0021] 因此，需要這樣一種合成封堵件或塞子，其特別地包含上述特征的至少之一，所述 合成封堵件或塞子具有與天然軟木封堵件的至少一個方面相似的物理外觀和/或觸覺特 性，特別地，該封堵件的其他性能方面僅僅有最輕程度的減弱，特別是沒有受損甚至還有改 善，所述其他性能例如包括OTR、泄漏、插入和取出的容易程度、壓縮性和壓縮回復(fù)性能、與 食品的相容性。
[0022] 其他以及更為具體的要求，一部分是明顯而常見的，一部分將在下文描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 從以下詳細的
【發(fā)明內(nèi)容】
明顯可見，本發(fā)明的合成封堵件可以用作用于任何所需產(chǎn) 品的瓶封堵件或瓶塞。然而，由于上述原因，葡萄酒產(chǎn)品對瓶封堵件提出了最苛刻的標準。 因而，為了清楚地展示本發(fā)明合成封堵件的通用性，以下公開內(nèi)容聚焦于本發(fā)明合成封堵 件用于裝葡萄酒的瓶子的封堵件或塞子時的適用性和使用性能。然而，以下討論僅為了示 例性目的而非旨在限定本發(fā)明。
[0024] 上文已經(jīng)討論，葡萄酒用瓶封堵件或瓶塞必須能夠發(fā)揮許多獨立且獨特的功能。 一個主要功能是其承受儲存過程中由于溫度變化所產(chǎn)生壓力的能力，以及防止葡萄酒從瓶 中滲漏或泄漏的能力。此外，還必須建立緊密的密封，以防止環(huán)境條件和瓶內(nèi)部之間發(fā)生不 期望的氣體交換，從而防止任何不期望的氧化或者氣體從葡萄酒向大氣中滲透。另外，葡萄 酒產(chǎn)業(yè)中所采用的獨特的上塞處理也對瓶封堵件產(chǎn)生實質(zhì)上的限制，需要能夠高度壓縮的 瓶封堵件，具有高的、迅速的壓縮回復(fù)能力，并且能夠抵抗由瓶封堵設(shè)備的夾持卡爪引起的 負面影響。
[0025] 雖然現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)生產(chǎn)了合成產(chǎn)品，以嘗試滿足葡萄酒產(chǎn)業(yè)中對可采用的替代 瓶封堵件的需求，然而，在一個或多個葡萄酒產(chǎn)品用瓶封堵件通常所需的方面中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn) 這種現(xiàn)有技術(shù)體系存在不足。然而，通過采用本發(fā)明，可減弱甚至消除現(xiàn)有技術(shù)中的許多缺 點，并可獲得有效、易于采用、大規(guī)模生產(chǎn)的合成封堵件。
[0026] 在本發(fā)明中，通過獲得一種用于產(chǎn)品保持容器的合成封堵件、以及一種制造這種 合成封堵件的方法，可減弱甚至克服現(xiàn)有技術(shù)中的許多缺點，其中該合成封堵件構(gòu)造為插 入并牢固地保持在形成所述容器頸部的入口中。
[0027] 本發(fā)明的一個方面中，提供一種產(chǎn)品保持容器用合成封堵件，其構(gòu)造為插入并牢 固地保持在形成所述容器的頸部的入口中，所述封堵件至少包括
[0028] a)芯件，包含至少一種熱塑性聚合物，以及
[0029] b)至少一層外周層，其至少部分地圍繞并緊密粘接至所述芯件的至少一個表面， 所述外周層包含至少一種熱塑性聚合物，其中
[0030] 所述合成封堵件通過擠出形成，以及
[0031] 所述芯件和所述外周層中的至少之一包含多個孔穴，以及，其中，所述合成封堵件 包含軟木粉末。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明封堵件的一個方面，所述封堵件包括芯件，并且不包括外周層。在此方 面中，軟木粉末包含在所述芯件中。此方面特別有益于降低單個封堵件的成本，并且簡化生 產(chǎn)。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，