現(xiàn)有的瓶口帶螺紋可重復(fù)密封的塑料飲料瓶，其主要材料是PET，瓶蓋主要是HDPE，密封位置都是在瓶口頂部，并根據(jù)瓶內(nèi)壓力的大小不同分別采取密封墊、密封環(huán)、密封內(nèi)塞或密封環(huán)與密封內(nèi)塞結(jié)合使用的密封形式，而這些密封形式的不同只對改善密封性能產(chǎn)生作用。如圖1所示的飲料瓶，就是采用了密封環(huán)與密封內(nèi)塞結(jié)合使用的密封形式。
由于密封位置只在瓶口，螺紋部分是沒有密封的，從生產(chǎn)到消費者飲用的過程中，很多因素都會令瓶口螺紋部分產(chǎn)生污染，例如富營養(yǎng)飲料灌裝過程中飲料濺落到瓶口螺紋部分，在細(xì)菌和空氣的作用下，瓶口螺紋出現(xiàn)發(fā)霉、積聚色斑的現(xiàn)象；或運輸和儲存過程不良環(huán)境導(dǎo)致原來干凈的瓶口螺紋污染，例如飲料售賣時長期放在冰水里。
很多消費者都會經(jīng)歷打開瓶蓋后發(fā)現(xiàn)瓶口螺紋處的污物，因為瓶蓋已經(jīng)打開，投訴的效果有限，只好自認(rèn)倒霉。從飲用習(xí)慣來看，大部分消費者飲用塑料瓶裝飲料時都不用吸管，是用口直接包含瓶口，螺紋處的污染物會隨著進(jìn)入體內(nèi)，這種現(xiàn)象在兒童身上尤其突出。
事實上，很多飲料生產(chǎn)商都面對這個問題，而且也在采取各種方法去解決，如控制灌裝量、減少灌裝到封蓋傳送的震動、封蓋前的瓶口清洗等，但仍不時出現(xiàn)這個問題，而且目前的各種方法都不能根本解決，如熱灌裝要求的滿口液位和溢出就是一個矛盾。這種缺陷的產(chǎn)品有時甚至超過1％，生產(chǎn)商經(jīng)常因為這個問題出現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部回收，另外在運輸和售賣過程的污染也難以控制，最終流到消費者手上的產(chǎn)品也不少，招致投訴，嚴(yán)重影響產(chǎn)品聲譽。
從上面的缺陷原因分析看，問題主要是瓶口螺紋部分沒有密封，從市場上的食品包裝看，已經(jīng)有一些保護(hù)消費者可直接接觸到部位的設(shè)計，例如八寶粥上的膠蓋，但這些包裝是外加上的，密封效果一般，而且成本增加較多，在塑料飲料瓶里還沒有這種保護(hù)性包裝。那么有沒有一種簡單而成本不致過高的包裝呢?我們提出一種實用、可行的辦法。
從密封原理來看，上面提到的塑料飲料瓶密封主要有兩種，一是瓶蓋里的頂密封墊，密封墊有一次成型和后加(二片蓋)兩種，二是瓶口的密封內(nèi)塞。密封墊靠瓶口頂端對密封墊的擠壓變形起密封作用；內(nèi)塞是靠其外徑與瓶口內(nèi)徑的過盈配合起密封作用。由于不同的原理，密封墊瓶蓋能耐受較大的瓶內(nèi)壓力，目前多種飲料塑料瓶包裝里都有用到，內(nèi)塞瓶蓋就相對較多數(shù)用在瓶內(nèi)壓力沒有或較少的飲料品種，如目前大多數(shù)熱灌裝飲料，其密封性能同內(nèi)塞外徑與瓶口內(nèi)徑配合、內(nèi)塞材料有關(guān)。
從生產(chǎn)工藝看，內(nèi)塞瓶蓋工藝簡單，成本較低，重新旋緊的密封性變化少，因此在非碳酸飲料使用廣泛。從其密封原理看，其密封性與瓶蓋的最終旋緊扭力沒有關(guān)系，實際生產(chǎn)旋蓋要求的最終旋緊扭力僅防止瓶蓋的意外返松。因此，我們就可通過如圖2的改進(jìn)內(nèi)塞式密封來獲得需要的瓶口螺紋密封。
上面提到的兩種密封原理在該種結(jié)構(gòu)中都利用到了，飲料瓶瓶口陽螺紋下方設(shè)有密封凸臺，瓶蓋內(nèi)側(cè)壁形成與密封凸臺吻合的接觸面，且在該接觸面處有氣密封環(huán)，氣密封環(huán)可與瓶蓋一體注塑(壓塑)成型或為活動密封墊。瓶蓋旋緊前，內(nèi)塞壓入瓶口密封飲料，旋緊后，靠氣密封環(huán)壓緊實現(xiàn)了螺紋與飲料和外界的隔離，在這種結(jié)構(gòu)里，防盜環(huán)的結(jié)構(gòu)和位置沒有任何改變。由于兩種密封原理的可靠性早已被證實，因此，此結(jié)構(gòu)的密封可靠性也是不容置疑的，瓶蓋和瓶子具體尺寸設(shè)計，特別是密封部位可按現(xiàn)有瓶蓋和瓶子設(shè)計，新結(jié)構(gòu)密封性能將不低于目前結(jié)構(gòu)的瓶蓋和瓶子。
我們通過制作新結(jié)構(gòu)瓶口的樣品模擬實際生產(chǎn)和儲存條件(87℃熱水清洗蓋、瓶螺紋，灌裝87℃、10％橙汁飲料，旋緊扭力約12LBS，螺紋處沾染飲料，常溫較大灰塵空氣擺放儲存和常溫水里儲存3個月)，未發(fā)現(xiàn)螺紋處出現(xiàn)本文開始提到的問題。目前有些內(nèi)塞式瓶蓋在其內(nèi)頂部設(shè)計有氣密封環(huán)，如圖3所示，在內(nèi)塞和氣密封環(huán)之間的位置E就如我們設(shè)計的新結(jié)構(gòu)中的螺紋位置，我們在不同市場上收集到的大量樣品中從沒有發(fā)現(xiàn)該處有發(fā)霉、色斑的現(xiàn)象。
從應(yīng)用角度看，這種瓶和蓋也可解決我們使用目前瓶和瓶蓋碰到的一些問題，如目前使用內(nèi)塞蓋的熱灌裝產(chǎn)品在冷卻后會出現(xiàn)旋開扭力比旋入扭力小，原因是瓶子冷卻后各部分尺寸變小，導(dǎo)致蓋子螺紋與蓋頂?shù)睦祛A(yù)應(yīng)力變小。生產(chǎn)時只好將旋蓋扭力加大，例如要達(dá)到12LBS的旋開扭力，旋入扭力就要達(dá)到28LBS或以上，這種情況對設(shè)備要求較高，且難以控制，瓶頸托極易產(chǎn)生刮絲現(xiàn)象，影響外觀質(zhì)量。新結(jié)構(gòu)的旋緊和旋開力決定于瓶蓋螺紋到密封氣環(huán)的壓應(yīng)力，瓶子冷卻后產(chǎn)生的各尺寸縮小會導(dǎo)致原來的壓應(yīng)力加火，也就是要達(dá)到要求的旋開扭力，旋緊扭力會比原來少很多，旋蓋機的要求也相應(yīng)減少，刮絲問題也會減少，外觀質(zhì)量更有保障。
從瓶蓋和瓶子的生產(chǎn)工藝來看，此新結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)與現(xiàn)在的瓶蓋和瓶子一樣。僅從技術(shù)看，采取這種包裝結(jié)構(gòu)沒有任何困難，瓶蓋、瓶子生產(chǎn)只需更換新模具，洗瓶、灌裝、旋蓋等設(shè)備只需稍作更改就可實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。由于新瓶蓋和瓶子的重量都有所增加，飲料這個微利行業(yè)消化這部分增加的成本會較敏感。但這部分成本的增加相對于消費者健康的損害和生產(chǎn)商形象的損害是微不足道的，一旦這種新包裝推向市場，使消費者了解到目前塑料飲料瓶包裝的缺陷，獲得廣泛的認(rèn)同，這種新包裝將會迅速替代舊包裝，市場需求是永遠(yuǎn)的真理。
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