具有提高的壽命的塑料卡鏈的製作方法
2023-05-06 10:01:06
專利名稱：具有提高的壽命的塑料卡鏈的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有提高的壽命的塑料卡鏈和具有上述塑料卡鏈的容器，該塑料卡鏈易於打開，在打開後可氣密地重新密封，並可重複操作打開/封閉100次以上而不喪失抵抗打開的能力，它被廣泛地用在用於包裝食品、藥物及類似物的簡單的容器中。
具有塑料卡鏈的軟包裝材料由於其諸如重量輕、價廉、易回收、大的體積縮小率等優點而慣用於包裝各種類型的產品，並且，由於改進了氣密性密封性能和低成本，現在越來越多地用於包裝像營養性補充品、褪色素等產品，該產品常常被使用，但是每次的量很少。
但是，包括一陽鉤和一對陰鉤的傳統的塑料卡鏈雖然在氣密性密封性能和密封能力方面是優越的，但是它有這樣的問題，即在打開/封閉的操作超過30次時，其密封功能被損壞至不能再使用的程度，或當它受到高溫或低溫時，其打開/封閉功能被損壞；因此，要求解決這些問題。
圖2至5所示的截面形狀已經用於傳統的塑料卡鏈中。在任何一種構形中，如圖2至5所示，在含物側形成的鉤是處於接合狀態的陽鉤和陰鉤的爪的組合，而陽爪和陰爪的一個或兩個的打開側則如圖4A所示在其間的接合部分為一弧形，或有一比含物側(圖4B)的爪鈍的角，從而產生比含物側的鉤弱的接合強度。
下面參看圖2說明傳統的卡鏈的接合功能。
也就是說，陽鉤13被陰鉤14、15夾緊並與其互鎖，每個陰鉤有逐漸加大的剛度，以致即使與其各自的基部相連的法蘭11、12沿各自的方向L和L』被一來自含物側的打開力推動，以便打開，如圖4B所示的彼此共同接合併互鎖的陽鉤和陰鉤也不會鬆開。
在此情況下，為了保持被陰鉤14、15夾緊(接合)的狀態，需要在總體上提高陰鉤的剛度，由此，上述剛度越大，則抵抗從含物側打開的能力越大。當上述剛度小時，陰鉤14、15就彎曲，從而鬆開由此形成的互鎖。
圖3所示的卡鏈有與圖2相同的打開功能；不過，由於其法蘭部分的厚度大於圖2的，故其剛度可認為要比後者的高。
如圖2所示，由陰鉤14在含物側的爪尖B14和陰鉤15在打開側的爪尖B15界定的空間Y，和陽鉤13的基部的厚度Z之間的間隙(Y-Z)是一個重要因子；有一種趨勢，即間隙越小，抵抗打開的能力越強，而間隙越大，則抵抗打開的能力就越弱；因此，需要對上述間隙進行精確的控制，由此，這種控制的難度又損害了產出，造成生產成本的增加。
當從打開側進行打開作業時，由於陰鉤15的陰爪在打開側有如圖4A所示的弧形部分，故當法蘭11、12沿各自的O和O』方向被打開時，陰鉤15的爪尖B15沿陽鉤13的弧形部分可滑動地移動，由此，陰鉤15略向打開側彎曲，從而使陰鉤15與陽鉤13之間的接合脫開，而不需要大的打開力。
當塑料卡鏈的打開側被打開時，因而當互鎖被鬆開時，含物側的接合就容易脫開。
在傳統的塑料卡鏈中，在爪彼此接合的狀態所需要的從含物側的抵抗打開的能力可以保持在5kg/5cm～7kg/5cm左右，這已經足夠強，而所需要的從打開側的抵抗打開的能力可以保持在0.6kg/5cm～1.5kg/5cm左右，這足以容易地在10次以內的打開/封閉作業中打開；不過，當重複打開/封閉作業超過10次時，含物側和打開側的抵抗打開的能力都下降，由此，不再能保持打開/封閉功能。
在傳統的塑料卡鏈中，要求含物側的抵抗打開的能力強，而打開側的抵抗打開的能力弱。不過，根據同樣形狀的卡鏈，當含物側的抵抗打開的能力超過某一極限時，則打開側的抵抗打開的能力不可避免地要變強；反之，當含物側的抵抗打開的能力變弱時，則打開側的抵抗打開的能力也不可避免地要變弱。
由於這一原因，曾經對此作出努力，即，為了提高含物側的抵抗打開的能力，則陰鉤的整體剛度要加大，或含物側的鉤的尺寸要加大，而為了降低打開側的抵抗打開的能力，則要調整鉤在打開側的弧形，或者，為了平衡含物側與打開側的強度，要調整陰鉤與陽鉤之間的間隙(Y-Z)。
不過，在傳統的塑料卡鏈中，不可避免的是，陰鉤略有朝外的塑性變形，陰鉤與陽鉤之間的間隙(Y-Z)在每次重複地進行打開/封閉作業時逐漸加大。
因此，當打開/封閉作業的頻率數增加時，打開側的抵抗打開的能力越來越弱，由此，在如圖2所示的類型中，抵抗打開的能力在20次左右的打開/封閉作業時就降低，而在如圖3所示的具有較大剛度的類型中，抵抗打開的能力在30次左右的打開/封閉作業時就降低，因此，它表明這樣一個缺點，即抵抗打開的能力並不能保持得足夠強。
此外，在塑料卡鏈中，塑料的塑性變形主要取決於溫度，因而就存在這樣的問題，即有許多情況，在高溫下並不能保持抵抗打開的能力。在低溫下，陰鉤變脆，不能彎曲，從而產生鉤的接合困難，等等。
在圖5所示的塑料卡鏈中，為了提高在打開/封閉作業時手指對剛度的感覺，加大了陰鉤14與15的剛度，並且進一步在其間設置一導向肋或將陽鉤分成兩半；雖然，其打開功能基本保持與圖2和3所示的塑料卡鏈的相同，但是，即使採取了上述措施，塑料卡鏈的壽命問題仍未解決。
本發明的一個目的是開發一種塑料卡鏈，它能調整各自的含物側與打開側的抵抗打開的能力，並使打開側的抵抗打開的能力始終保持為一0.9kg/5cm～1.2kg/5cm左右的低值，同時使卡鏈的含物側的抵抗打開的能力保持為一7kg/5cm～8kg/5cm的高強度，並且，還進一步使在進行100次或更多的打開/封閉作業後，也能保持各自的含物側與打開側的抵抗打開的能力與初始值接近。
本發明通過開發下列項目而解決上述問題(1)一塑料卡鏈，它包括一陽鉤和一對陰鉤，它們彼此接合，以形成一組合，其特徵為，該對陰鉤放在法蘭的一部分上，該部分做成在從其打開側在塑料卡鏈上作用一打開力時而彎曲，上述部分由打開側和含物側的兩個陰鉤的基部界定；(2)一塑料卡鏈，它包括一陽鉤和一對陰鉤，它們彼此接合，以形成一組合，其特徵為，含物側的陰鉤爪的基部設置成在含物側越過上述陰鉤在含物側的基部，而陽鉤爪在打開側的基部在打開側則設置成在打開側越過陰鉤在打開側的爪的基部。
(3)一塑料卡鏈，它包括一陽鉤和一對陰鉤，它們彼此接合，以形成一組合，其特徵為，含物側的陽鉤的基部設置成在含物側越過上述陽鉤在含物側的爪尖，而上述陽鉤在打開側的基部則設置成在打開側越過上述陽鉤的打開側的爪尖；(4)一塑料卡鏈，它包括一對陰鉤和陽鉤的組合，該陰鉤由上述(1)和(2)的至少一項規定，該陽鉤由(3)規定，以及(5)一用於包裝的容器，其特徵為，採用由上述(1)至(4)的任一項規定的塑料卡鏈，以作為容器的打開/封閉裝置。
圖1為一剖視圖，它示出按照本發明的卡鏈的接合狀態；圖2為處於接合狀態的傳統的塑料卡鏈的一個實施例的剖視圖；圖3為處於接合狀態的傳統的塑料卡鏈的另一實施例的剖視圖；圖4A為展開圖，它示出傳統的塑料卡鏈在打開側的接合狀態；圖4B為展開圖，它示出傳統的塑料卡鏈在含物側的接合狀態；以及圖5為處於接合狀態的傳統的塑料卡鏈的又一實施例的剖視圖。
參考數學與符號的說明11，12 法蘭13 陽鉤131陽鉤在含物側的爪132陽鉤在打開側的爪14 含物側的陰鉤141陰鉤在含物側的爪15 打開側的陰鉤
151 陰鉤在打開側的爪B1陰鉤爪在含物側的基部B11 陰鉤在含物側的爪尖B131 陽鉤在含物側的爪尖B132 陽鉤在打開側的爪尖B2含物側的陰鉤在打開側的基部B3打開側的陰鉤爪的基部B31 陰鉤在打開側的爪尖B4打開側的陰鉤在含物側的基部B5陽鉤在含物側的基部B6陽鉤在打開側的基部B7法蘭在陰鉤側的彎曲位置X B1和B2與法蘭的垂線之間的間隙Y 陰鉤爪尖之間的間隙Z 陽鉤基部的厚度現在參考
按照本發明的塑料卡鏈。
在圖2至5所示的傳統的塑料卡鏈中，陰鉤整體上有較大的剛度；例如，在如圖2所示的卡鏈中，已經說過，它需要加強陰鉤的整體剛度，以便保持由陰鉤14、15規定的狀態，達到保持高的抵抗打開的能力的目的。
在傳統的塑料卡鏈中，需要陰鉤在總體上有大的剛度，以加強抵抗打開的能力；反之，按照本發明的卡鏈則從根本上與傳統的不同，其特徵在於，儘管它大大地減少了陰鉤的剛度，但是仍然保持抵抗打開的能力。
也就是說，如圖1所示，由含物側與打開側的陰鉤14、15的基部規定的法蘭部分的剛度減小使陰鉤易於在此法蘭部分上彎曲。
由於這一原因，按照本發明的塑料卡鏈有與傳統的卡鏈不同的構造，因此是一個具有完全不同的打開/封閉功能的新型塑料卡鏈。
在按照本發明的塑料卡鏈中，當已經接合的塑料卡鏈從打開側被鬆開時，沿由箭頭G和G』所示的方向分別作用一打開力，用於在陰鉤側拉法蘭11，在陽鉤側拉法蘭12。
在此情況下，如果陰鉤側的法蘭在由含物側和打開側的兩個陰鉤的基部規定的部分彎曲，也就是在含物側的陰鉤的含物側的基部B2和打開側的陰鉤的含物側的基部B4之間的彎曲位置B7彎曲(只要它易於在含物側與打開側的陰鉤之間彎曲，這是允許的)，則打開側的陰鉤的爪151就沿打開方向移動一較大的範圍，由此，陽鉤的打開側的爪132和爪151就容易脫開，而且，爪151的移動進一步加大，由此，由於沿G方向的用於實現此移動的打開力直接作用在基部B2與基部B4之間的彎曲位置B7上，故小的力就可以實現此移動，此外，在彎曲位置多少會產生的可能的塑性變形對爪151的移動量的影響極小，以致傳動的卡鏈的缺點在本發明中不會產生，該缺點為，由30次左右的打開/封閉作業引起的或由高溫引起的塑性變形，使抵抗打開的能力不能被保持。
此外，在本發明中，由於陽鉤的剛度在整體上設得比較低，故即使塑料產生低溫脆性，在卡連結合時也不會發生問題。
由於爪151的移動量大，由此，不需要像在傳統中的那樣，在其與爪132脫開時將打開側的爪的形狀做成弧形，或使之具有鈍角，這兩個爪與抵抗打開的能力有關，它的結果為得到一始終如一的接合。
當如圖1所示，在法蘭上的基部B2與B4之間存在一具有低剛度的彎曲位置B7的情況下，含物側的陰鉤14通常朝含物側移動，由此，接合企圖鬆開。
為了防止這類移動並保持高的從內側的抵抗打開的能力，必需使含物側的陰鉤14的爪的基部B1與上述陰鉤的法蘭上的含物側的基部B2的各自的點至法蘭11的垂線之間的間隙X(這要在這樣的情況，即基部B1設置在含物側，越過基部B2，在此情況，用正號表示，而在相反的情況，則用負號表示)要滿足關係式X≥0；也就是說，必須使B1設置在含物側，越過基部B2。
在圖1中，當在含物側作用打開力，以沿F和F』方向拉開時，陰鉤側的法蘭11繞基部B2幾乎成直角地彎曲。在此情況下，在關係式X≥0的情況下，陰鉤14不會脫開，因為有一轉矩沿保證卡連結合的方向作用。
另一方面，在關係式X＜0的情況下，陰鉤14受到一轉矩，該轉矩在含物側沿鬆開卡鏈的方向作用，以在含物側打開，以致接合企圖鬆開。
如果與陰鉤14接合的陽鉤13在含物側的基部B5設置在含物側，越過陽鉤在含物側的爪尖B131，則在含物側在法蘭11和12上作用一打開力以沿F和F』方向拉開時，由於有一轉矩沿陽鉤13封閉卡鏈的接合的方向作用，故與陰鉤14幾乎不能鬆開，從而在含物側得到一始終如一的抵抗打開的能力。
在此情況下，由於含物側的陰鉤的爪141和陽鉤的爪131的抗斷裂的能力控制了含物側的抵抗打開的能力，故如果要求加強含物側的抵抗打開的能力，則可以通過部分地加強爪141和爪131的剛度而得到任意的抵抗打開的能力。
當從打開側鬆開接合時，如果打開側的陰鉤15的打開側的基部B8設置在打開側，越過上述陰鉤的爪151的基部B3，則當在法蘭上沿G和G』的方向作一打開力時，由於有一轉矩沿陰鉤15繞作為軸線的彎曲位置B7打開的方向作用，故可以用小的打開力得到陰鉤15在打開側的大的移動。
如果與陰鉤15接合的陽鉤13在打開側的基部B6設置在打開側，越過上述陽鉤在打開側的爪132的尖部B132，則在沿G和G』的方向在法蘭上作用一打開力時，由於轉矩幾乎不沿陽鉤13阻止打開的方向作用，故陽鉤13與陰鉤15之間的接合可保持一始終如一的脫開容易性。
根據在含物側的抵抗打開的能力、在打開側的抵抗打開的能力、打開的頻率等等，即使塑料卡鏈只用上述陰鉤和陽鉤中的一個並用普通的陽鉤或陰鉤作為接合的配對件，也可以發揮作用；不過，當按照本發明的上述陽鉤和陰鉤組合使用時，即使打開/封閉作業的頻率高，也可以得到一壽命長的塑料卡鏈，它具有任意的含物側的抵抗打開的能力和打開側的抵抗打開的能力。
現在參考例子更詳細地說明本發明；不過，本發明決不限於此。例子一具有如圖1所示的截面形狀的塑料卡鏈，其高度為1.4mm，寬度為1.5mm，並且用聚乙烯材料做成。
上述卡鏈的一對陰鉤的高度為1.20mm，寬度為1.50mm。從B1(含物側的陰鉤的爪的基部)與B2(含物側的陰鉤在含物側的基部)至法蘭的垂線之間的距離X為0.15mm；B3(打開側的陰鉤的爪的基部)與B8(打開側的陰鉤在打開側的基部)之間的距離為0.6mm；陽鉤的高度為1.10mm，寬度為0.8mm；B5(陽鉤的含物側的基部)與B131(陽鉤的含物側的爪尖)之間的距離為0.20mm。
有這種構形的處於接合狀態的卡鏈被切割成40件樣品，每件樣品的長度為50mm；樣品被分成組，每組10件，以後每件分別受到從打開側進行的0、40、80和120個循環的打開/封閉作業；接著，將每個經過這種作業的樣品的法蘭部分固定在一拉伸試驗機上，其位置為離開其端部5mm；以後，就測量其沿G和G』方向的抵抗打開的能力；此後，重新密封該卡鏈；接著，沿F和F』方向拉卡鏈，以測量各自從打開側與含物側的抵抗打開的能力。
如同從表1看到的那樣，其結果表明，從含物側的平均的抵抗打開的能力始終有高的值，而從打開側的平均的抵抗打開的能力始終有低的值，並且幾乎看不到經過打開/封閉作業後的抵抗打開的能力的改變和標準偏差(波動)；因此，可以認為，卡鏈可以經得起100次或更多的重複使用。比較性例子如圖3所示的塑料卡鏈的高度為1.40mm，寬度為1.30mm，處於接合狀態，用聚乙烯材料製造。
上述卡鏈的一對陰鉤的高度為1.30mm，寬度為1.30mm，而陽鉤的高度則為0.90mm，寬度為0.65mm。
有這種構形的處於接合狀態的卡鏈被切割成40件樣品；以後將樣品分成組，每組10件，以後每件分別受到從打開側進行的0、10、20和40個循環的打開/封閉作業；接著，將每個經過這種作業的樣品的法蘭部分固定在一拉伸試驗機上，其位置為離開其含物側的端部5mm；以後，就測量其沿H和H』方向的抵抗打開的能力；此後，重新密封該卡鏈；接著，沿F和F』拉卡鏈，以測量各自從打開側與含物側的抵抗打開的能力。
如同從表2看到的那樣，其結果表明，從打開側和含物側的抵抗打開的能力在10次的打開/封閉作業後都顯示出多少有些改變；不過，可以認為，對實際使用，這些樣品都不會產生問題。但是，在20次的打開/封閉作業後，發現其中某些的卡鏈功能顯著下降。進而，在40次的打開/封閉作業後，從打開側的平均的抵抗打開的能力下降至初始的抵抗能力的三分之一左右，並且，測量中的波動明顯加大，由此發現，其中某些件的卡鏈功能已經喪失。因此，那些樣品可認為是不能用的。此外，考慮到從含物側的平均的抵抗打開的能力下降至初始值的約二分之一，而且波動大，可以認為，抵抗打開的能力屬於不可用這一級的。
按照本發明的塑料卡鏈可有益地用於包裝的容器，因為它使打開側的抵抗打開的能力始終保持一從0.9kg/5cm左右至1.2kg/5cm左右的低值，同時又使含物側的抵抗打開的能力保持一從7kg/5cm左右至8kg/5cm左右的足夠的強度，即使在進行100次或更多的打開/封閉作業後，也使各自的打開側和含物側的抵抗打開的能力保持在抵抗打開的能力的額定範圍內，並且解決了傳統的卡鏈的缺點，即樹脂在低溫下變脆，產生接合的問題，或在高溫下在幾次的打開/封閉作業後，接合功能成為不能實行的。
表1
(單位kgf/5cm)表2
(單位kgf/5cm)
權利要求
1.一塑料卡鏈，它包括一陽鉤和一對陰鉤，它們彼此接合，以形成一組合，其特徵為，該對陰鉤設在凸緣的一部分上，該部分做成在從其打開側在塑料卡鏈上作用一打開力時而彎曲，上述部分由打開側和含物側的兩個陰鉤的基部界定。
2.一塑料卡鏈，它包括一陽鉤和一對陰鉤，它們彼此接合，以形成一組合，其特徵為，含物側的陰鉤爪的基部設置成在含物側越過上述陰鉤在含物側的基部，而陰鉤爪在打開側的基部在打開側則設置成在打開側越過陰鉤爪在打開側的基部。
3.一塑料卡鏈，它包括一陽鉤和一對陰鉤，它們彼此接合，以形成一組合，其特徵為，含物側的陽鉤的基部設置成在含物側越過上述陽鉤在含物側的爪尖，而上述陽鉤在打開側的基部則設置成在打開側越過上述陽鉤的打開側的爪尖。
4.一塑料卡鏈，它包括一對陰鉤和陽鉤的組合，該陰鉤由權利要求1和權利要求2的至少一項規定，該陽鉤由權利要求3規定。
5.一用於包裝的容器，其特徵為，採用由權利要求1至4的任一項規定的塑料卡鏈，以作為容器的打開/封閉裝置。
全文摘要
一對塑料卡鏈,各自有一互相接合的陽鉤和陰鉤,其特徵為,當從其打開側向塑料卡鏈作用一打開力時,夾在陰鉤的基部之間的陰鉤的一部分設置在可彎曲的法蘭上,該基部由打開側的陰鉤與含物側的陰鉤形成。打開側的抵抗打開的能力始終保持在0.9～1.2kg/5cm左右的低值上,而含物側的抵抗打開的能力則保持在7～8kg/5cm的高值上,即使重複100次或更多的打開/封閉作業,打開側的抵抗打開的能力和含物側的抵抗打開的能力都能保持在規定的範圍內,此外,可以消除在傳統的卡鏈中產生的缺點,該缺點為,樹脂在低溫下變硬,接合產生故障,或在高溫下在幾次的打開和封閉以後,接合失效;由此,塑料卡鏈可適用於包裝容器。
文檔編號B29D5/00GK1338903SQ00803310
公開日2002年3月6日 申請日期2000年3月14日 優先權日1999年3月15日
發明者葛西壽一, 今倉博樹 申請人:昭和高分子株式會社