用以安裝一塞塊以密封容器的方法和設備的製作方法
2023-05-20 19:27:36
專利名稱：用以安裝一塞塊以密封容器的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的方法和設備，用以成形和灌裝一個容器，然後用一塞塊封閉容器的開口以形成一個帶有繞塞塊之夾持凸緣的密封包裝物。
在一類傳統的液體容器中，灌裝口由一個包括橡膠擋體的塞塊密封。開始，模製該容器以設置一灌裝口，然後用產品經灌裝口充填該容器。隨後，將帶有橡膠擋體的塞塊置於容器開口內。然後，在一獨立的操作中，將容器的頂部繞塞塊成形為一邊緣或凸緣以牢固地將塞塊和擋體固定在位。
上述傳統的包裝物被用於醫療場合，以便利用一個刺穿橡膠擋體的針或套管發放流體藥劑。包裝物可被顛倒過來以允許利用重力排液。此技術可在傳統的靜脈注藥系統中使用。如果需要，可將針或套管從橡膠擋體中抽出。由於橡膠擋體由一個容器上的周邊凸緣夾持在包裝物中，所以由針或套管施加在擋體上的拉出力不會拔出擋體。
儘管根據上述多步驟工藝製造的包裝物對於它們所要達到的目的來說尚能應付，但仍希望能提供一種改進的製造工藝和設備，用以以一種簡單且不間斷的程序完成此工藝。特別是，最好提供一種改進的系統，它可在單獨一臺設備上製造此包裝物，用以從一熱塑材料吹模或真空成形該容器，灌裝容器，插入封閉件，並密封容器上的封閉件。
此外，最好這種改進的製造系統可以以相對較高的生產率生產密封的包裝物。特別是，希望能提供一種改進的系統，用以順序地製造充填包裝物，或用以在各製造周期中同時地製造一組包裝物。
最後希望提供一種改進的製造系統，它可使用多種不同類型的塞塊，包括具有多個零件的複合塞塊。
本發明提供了一種製造一包裝物的方法和設備，這種包裝物具有上述的優點和特徵。
本系統在單獨一個連續的操作中製造一個充填有一種產品且以一塞塊封閉的密封模壓容器，該塞塊由一凸緣夾持而與容器結合成一體並且該凸緣在塞塊的一部分上方延伸。
本發明的系統提供了一個在容器上位於塞塊上方的凸緣結構，它可非常有效地將一可穿透塞塊夾持並密封在容器上。此改進的系統可方便地使用不同類型的塞塊設計，包括含有一組多種形狀之零件的複合塞塊。這是通過繞塞塊擠壓或推壓一熱塑材料的型坯部分以繞塞塊頂邊緣形成一熱塑材料的珠緣而獲得的。然後將成形的珠緣壓平成與塞塊緊密接觸的徑向向內延伸的凸緣。
在本發明的方法中，模製一個熱塑材料的型坯以形成一容器本體部分，同時在其上保留一個入口；然同以產品灌裝容器本體部分，並且將塞塊定位於所述入口之內。然後徑向向內朝所述塞塊擠壓型坯，以繞塞塊形成一個與塞塊相鄰的熱塑材料的珠緣。朝塞塊沿容器本體部分的方向軸向地使所述珠緣永久變形，以在所述塞塊的一部分之上形成一個凸緣，從而將所述塞塊夾持在模製的容器上。
在本發明的設備中，設置有一個由可動模件構成的模壓裝置。用以將一擠壓型坯轉變成一個容器本體部分，同時在其上保留一個具有預定構形的入口。該設備包括一個向容器本體部分灌裝產品的充填裝置以及將塞塊定位並固定在入口內的定位裝置。
此外，設備中的一徑向擠壓裝置朝塞塊徑向向內擠壓型坯，以形成一個與塞塊相鄰的熱塑材料珠緣，並且一個軸向擠壓裝置朝塞塊沿容器本體部分的方向軸向地使成形的珠緣永久變形。從而在塞塊的一部分上方形成一個凸緣。形成的凸緣將塞塊夾持在容器上並可根據塞塊的外形有助於加強密封效果。
在本發明的方法和設備中可以採用高效率的吹模，灌裝和密封技術。此方法和設備可以被用來以很高的生產率並以這樣一種方式製造包裝物，即可提供良好的密封整體性和良好的塞塊夾持性。此外，根據本發明的方法和設備可始終如一地提供這種具有一致特性的密封包裝物。
從以下對本發明的詳細描述中，從權利要求書中，並從附圖中可更明顯看出本發明的大量的其它優點和特徵。
在構成本說明書一部分的附圖中，以相同的數字表示相同的零件。
圖1 是一斷開的主視圖，部分是剖視圖，示出了一個由兩件複合塞塊密封的包裝物；圖2 是放大側視圖，示出了構成裝配前塞塊的兩個零件；圖3 是塞塊頂部的透視圖；圖4 是塞塊底部的透視圖，其中切去一部分塞塊以示出內部細節；圖5 是一放大剖視圖，示出了一個朝塞塊徑向擠壓的密封模，以形成熱塑材料的珠緣。
圖6 是類似於圖5的視圖，但示出了處於向下延伸位置的一壓環或壓頭，以使珠緣變形成一個徑向向內延伸的凸緣；圖7 示出了打開和退回的模件位置，以釋放一個在實施本發明時密封的模製包裝物；圖8 是類似於圖5的視圖，但比例縮小並示出了另一實施例，其中塞塊位於主模上方及密封模內；和圖9 是類似於圖6的視圖，但示出了圖8的另一實施例，其比例減小並示出了處於向下延伸位置的壓環。
本發明提供了一種包括有吹模或真空成形設備中所採用的成形，充填，和密封技術的有效方法，以生產可穿透容器，帶灌裝嘴的容器，或類似的含液體包裝物。可以以相對較高的生產率使用本方法和設備，以便以始終如一的均勻方式和較高的整體密封性成形包裝物。
儘管可以以許多不同的方式實施本發明，但本說明書和附圖只公開了一些最佳的具體形式作為本發明的例子。然而本發明無意受所述實施例的限制。附屬的權利要求書指出了本發明的範圍。
附圖中所示設備的實施例示出了本技術領域周知的且熟知此技術者可辨別的機械元件的細節。對理種本發明的來說，詳細描述這些元件是不必要的。所以，這裡只在對便於理解本發明新特徵來說為必要的程度上描述這些元件。
圖1 示出了一類可根據本發明製造的包裝物，並用參考數字20表示它。過去，業已用一種傳統的，效率不高的，多步驟製造工藝生產這種普通類型的包裝物。
這種包裝物20包括一個帶有本體部分的容器22，該本體部分限定了一個由塞塊30密封的入口24。容器22一般由一適當的熱塑材料模製而成，例如高密度聚乙烯，低密度聚乙烯，聚丙烯或類似材料。在一些醫用場合，容器22具有一種柔性的側壁結構，如果需要該側壁結構可以是透明的或半透明的。一醫用液體，如一種靜脈溶液或一種注射藥液，可由塞塊30密封在容器22之內。
塞塊30可以是一單件的塞塊或是一多件的塞塊，例如圖1-4所示的兩部分的塞塊。塞塊可以有多種不同的形狀，圖1至4所示的兩件塞塊不過是這類形狀中的一例。
如圖2 所示，塞塊30包括一個容納於下杯形件34中的一可穿透橡膠擋體32。杯形件34本身可由與容器22的材料相容的並與包含於其中的產品相容的適當熱塑材料模製而成。擋體32可具有任何所需的構形並可由杯形件34中的熱塑彈性體鑄造或模製而成，以形成一個一體的塞塊30。
杯形件34和容器22一般地是由不同的熱塑材料製成。一般來說，杯形件34被用以將容器中的物體與橡膠擋體32隔開。而且，可以選擇杯形件34所採用的熱塑材料，以便提高塞塊30和容器22之間的密封效果。
在某些應用中，可以只設置擋體32以密封容器，而不設置杯形件34。當然，在這種設計中，擋體的材料必需是這樣，即不會受容器中物體的有害影響並與容器22的側壁形成一種有效的密封。
如圖1 所示，容器22包括一個上部的，向內延伸的凸緣38。凸緣38在塞塊30的外周邊部分上延伸以便將塞塊30夾持在容器22上。通過將凸緣38的一部分40嵌入塞塊30可進一步提高這種夾持能力，如圖1所示。為此，如圖3所示，塞塊橡膠擋體32的朝上方的表面限定了一個圓形槽42，用以容納容器凸緣嵌入部分40(圖1)。然而，圖3所示的擋體不是本發明的部分。
儘管可以按以下步驟製造包裝物20，即首先模製容器22，然後在其它製造工藝中充填容器，裝上塞塊並在塞塊上方模製容器的頂部，但這種方法很繁鎖並耗時。本發明提供了一種改進的系統，用以更為有效率地製造這種包裝物。本發明的系統允許在單獨一臺設備上採用容器成形技術，該設備可在一連續的操作過程中成形，充填並適當地密封該容器。
本設備可方便地與成形-充填-密封機構配合使用，這種機構在授予Weiler等的美國專利No.4，707，966中有詳細描述。在適當和協調的程度上，本文將結合該專利的公開內容作為參考。為參考方便起見，授予Weiler等的所述美國專利No.4，707，966中所用的相同的參考數字在這裡也用來表示相同的或類似的元件和機構。
圖5 中所示的一個成形-充填-密封機構的密封模308和310可朝內運動，以朝著塞塊30擠壓一個模壓型坯200並形成一個與塞塊相鄰的珠緣470。然後，如圖6所示，致動器410使帶有真空通道406的塞塊拾取管404上的壓頭或壓環422下降，以使珠緣470對著塞塊的頂部變形，而在塞塊30的頂部之上形成凸緣478，從而將塞塊夾持在容器上。
各塞塊30的拾取及其為密封於容器型坯之內而定位是藉助於現有技術中已知的一個插入組件的適當運動來實現的。
可以採用任何適當的傳統系統使模組件往復運動，以定位插入組件和與之相關的吹制和灌裝芯杆。此系統的詳細設計並非本發明的部分。
在以一種已知的方式模製和灌裝容器本體部分之後，如圖5所示將塞塊30定位在容器本體部分的開口處。下面，就以獨特方式使塞塊固定在位來詳細描述本發明方法的最佳步驟，它能提供一種基本上不漏的密封並能反抗拉出或其它拔出力。
當最開始將塞塊30置於型坯200的肩部462上時，型坯與塞塊的外周側表面略微隔開。這就限定了一個間隙以便開始插入塞塊30。
隨後，當模組件的密封模308和310向內運動時(圖5)，就朝塞塊30的垂直側表面擠壓型坯。朝塞塊30徑向向內擠壓型坯就形成珠緣470，該珠緣被上推到塞塊30的頂部邊緣之上並環繞它。一般來說，型坯的珠緣是與塞塊相鄰的。
隨後，插入組件致動器410操作，以便朝珠緣470降下壓頭或壓環422。如圖6所示，此操作使珠緣朝塞塊頂部永久變形，而在塞塊30的頂部形成凸緣478(類似於圖1的凸緣38)，從而將塞塊夾持在容器上，在該方法的最佳形式中，壓環或壓頭422沿容器本體部分的總體方向軸向地使珠緣朝塞塊變形。同時，凸緣478的一部分被嵌入塞塊擋體32頂表面上的周邊槽42之內。凸緣部分480模壓嵌入擋體槽42之內提供了一個相對來說更為牢固的夾持結構。它能更有效地反抗趨向於使擋體32和/或與之相關的杯形件34拔出的力。
用壓環422朝塞塊擋體或類似物擠壓型坯珠緣470可非常有效地形成一個與容器本體成一體的夾持凸緣成邊緣。可以以始終如一的方式成形夾持凸緣使之具有所需的厚度。這與現有技術中不甚成功的方案形成對比，在現有技術中僅是通過用一密封模組件的部分或在二次操作中在塞塊的頂部徑向向內地推擠軟化的容器本體部分材料來形成一個塞塊30上方的有效夾持環。這種方案並不能提供一個厚度足夠的均勻的凸緣來承受典型的拉出力。
在已經向下移動壓環422而形成凸緣478之後，在密封半模308和310的部分內抽成一局部真空。因此，經氣口482(圖6)施加的一減壓將型坯200進一步徑向向外地並朝密封半模308和310拉。在允許熱塑材料一定程度冷卻之前，在一較短的「靜態時間」內模壓設備將零部件保持在圖6在所示的位置。
當在塞塊30上方業已形成凸緣478之類的凸緣之後，插入組件致動器操作而將各壓環422升高到縮回位置，即大致到圖5所示的壓環422的位置。此時，模組件打開(圖7)。這就允許用適當的傳統設備將成形，灌裝和密封后的包裝物20取出和/或輸送到模組件之外。
最好，下方的主半模302和304首先打開。密封半模308和310隨後和真空夾具312和314一起打開。由於密封半模和夾具打開，在這些模組件的部件中抽成的局部真空就終止。
如圖7 所示，型坯的上部200A從成形的夾持凸緣478的上部周緣延伸。用傳統的除邊技術可方便地除去該模塑溢料。從圖6可見，延伸溢料的底部僅由一個很薄的材料環連接於凸緣478。在傳統的除邊操作中，該環很容易折斷。
如圖7所示，最好在包裝物20上也形成有一個向下伸出的溢料482。在傳統的除邊操作中可以類似地除去該溢料。作為其它選擇，如果必要可將溢料轉變成一個包裝物20的掛鈎或類似物。
圖8和9示出了以相關但略不同的方式製造包裝物。根據本方法的該形式，下部主半模302A和304A在上表面上並不帶有一個容納插塊30的淺槽。相反，主半模302A和304A帶有一個平的上表面464A，在容器本體部分的吹制和灌裝期間一吹制和灌裝芯杆迫使型坯朝向該表面。
密封半模308A和310A的下部限定了一個肩部或凹槽488A，當插入組件拾取管404將塞塊30下降進密封半模時型坯在該肩部上定位。開始，密封半模308A和310A被進一步隔開(與圖8相比)，以繞塞塊的垂直周側表面提供一間隙並允許塞塊30在密封半模內的初始位移。隨後，使密封半模308A和310A位移而靠緊在一起，到達圖8所示的位置。這樣就朝塞塊30徑向向內地擠壓型材，而由型坯形成一個與塞塊相鄰的熱塑材料珠緣470。如圖所示，最好靠著塞塊30的頂部邊緣成形珠緣470。
隨後，插入組件致動器操作以朝著珠緣470下降壓環422(圖9)。這樣就使珠緣朝塞塊30永久變形，而在塞塊30的一部分之上形成凸緣478。在進行冷卻的適當靜態周期之後，壓環422向上縮回，主半模302A和304A打開，並且隨著局部真空終止密封半模308A和310A與型坯夾具312和314一起打開。
這樣，由圖8和9所示方法和設備製造的包裝物就與前述包裝物十分類似。
然而，在圖8和9所示方法和設備的另一形式中，上部密封半閥內的塞塊30完全被密封在所生產容器的頸部。
以上已就複合塞塊30的安裝描述了本發明方法和設備的各種形式。這種塞塊包括一個橡膠擋體32和一熱塑杯形件34。然而，應當理解根據本發明的教導可以在一包裝物中安裝其它形式的塞塊。
例如，可在包裝物中安裝一個擋體32之類的擋體，而無一收容杯形件34。然而，採用一個與橡膠擋體結合的收容杯形件34在某些情況下可提供一強度更高的夾持結構，並將擋塊與容器內物體隔離。特別是根據所採用的材料和加工溫度，收容杯形件34的熱塑材料可被至少局部地熱融或與限定容器開口的型坯結合。一旦冷卻，由杯形件和容器上壁可形成一大致融合的或結合的結構，如果需要，收容杯形件的外周表面可設置肋，翅片，槽或類似物，以進一步提高密封效果。
此外，採用超聲波加熱之類的其它技術，可進一步提高塞塊和容器的密封效果。
在成形，灌裝和密封后的包裝物被去邊之後，如果需要可在夾持凸緣478的向外表面上施加一塗粘合劑的密封片，以便用一保護性覆層完全覆蓋塞塊30的外表面。
從以上對本發明的詳細描述及其圖示中可明顯看出可以完成大量的致動和改型，而不超出本發明新概念和原理的真正範圍和精神。
權利要求
1.一種用以形成一包裝物的方法，包括的步驟為模製一個熱塑材料的型坯以形成一容器本體部分，同時在其上保留一個入口；以產品灌裝所述容器本體部分；將塞塊定位於所述入口之內；徑向向內朝所述塞塊擠壓所述型坯，以繞所述塞塊形成一個所述熱塑材料的珠緣；和朝所述塞塊使所述珠緣永久變形，以在所述塞塊的一部分之上形成一個凸緣，從而將所述塞塊夾持在所述容器上。
2.如權利要求1所述的方法，其中擠壓所述型坯的所述步驟包括以模件徑向向內朝所述塞塊的一側擠壓所述型坯。
3.如權利要求1所述的方法，其中永久變形所述珠緣的所述步驟包括朝所述塞塊頂部的一部分軸向向下擠壓所述珠緣。
4.如權利要求1所述的方法，其中永久變形所述珠緣以形成所述凸緣的步驟包括將所述凸緣的一部分嵌入由所述塞塊限定的一個凹槽內。
5.如權利要求1所述的方法，其中完成擠壓所述型坯的所述步驟以形成與所述塞塊的頂邊緣相鄰的所述珠緣。
6.一種形成一包裝物的方法，包括的步驟為模製一個熱塑材料型坯的中空體以在封閉的下模件之間形成一容器本體部分，同時在位於封閉之模件上方的上模件之間的型坯其餘長度上保留一個開口；以產品灌裝所述容器本體部分；將一塞塊定位在所述容器本體部分上方的所述型坯內；封閉上模件以朝所述插塊徑向向內擠壓所述型坯，從而繞所述塞塊的頂部形成一熱塑材料的珠緣；和迫使一壓頭朝所述塞塊頂部上的所述珠緣軸向向下移動，以在所述塞塊的頂部上方形成一凸緣，以便密封容器並將所述塞塊保持在所述容器上。
7.一種形成一包裝物的設備，包括模壓裝置，用以將熱塑材料的型坯成形為一容器本體部分，同時在其上保留一入口；定位裝置，用以將一塞塊定位在所述入口內；徑向擠壓裝置，用以朝所述塞塊徑向向內擠壓所述型坯以形成一個與所述塞塊相鄰的所述熱塑材料的珠緣；和軸向擠壓裝置，用以沿容器本體部分的方向朝所述塞塊軸向地使所述珠緣永久變形，以在所述塞塊的一部分之上形成一個凸緣，從而將所述塞塊夾持在所述容器上。
8.一種形成一包裝物的設備，包括模壓裝置，用以將熱塑材料的型坯成形為一容器本體部分，同時在其上保留一入口；定位裝置，用以將一塞塊定位在所述入口內；徑向擠壓裝置，用以朝所述塞塊的一側擠壓所述型坯以形成一個在所述塞塊頂部邊緣之上的所述熱塑材料的珠緣；和軸向擠壓裝置，用以朝所述塞塊的頂部使所述珠緣永久變形，以在所述塞塊的一頂部之上形成一個凸緣，從而將所述塞塊夾持在所述容器上。
9.如權利要求8所述的設備，其中所述徑向擠壓裝置包括用以朝所述塞塊的一側徑向向內擠壓所述型坯的上模件。
10.如權利要求8所述的設備，其中所述軸向擠壓裝置包括一個構形為中空套筒的壓環，用以朝所述塞塊頂部的一部分軸向向下擠壓所述珠緣。
11.如權利要求10所述的設備，其中所述套筒帶有一個用以與所述珠緣嚙合的環形端壁；和所述端壁在其中限定了一個圓周通道。
全文摘要
一種用以模壓熱塑材料的型坯的方法和設備，以成型一個帶有繞容器蓋向內延伸之凸緣的容器。以產品經入口向容器本體部分灌裝。然後將一個作為容器蓋的塞塊定位在入口內。朝塞塊向內徑向擠壓型坯，以形成一個與塞塊相鄰的珠緣。然後沿容器本體的方向朝塞塊軸向地使珠緣永久變形。這樣就在塞塊的一部分之上形成了一凸緣，以將塞塊夾持在容器上同時密封該容器。
文檔編號B29C49/48GK1097704SQ9410549
公開日1995年1月25日 申請日期1994年5月31日 優先權日1993年6月2日
發明者P·A·安德遜, C·科蘭傑羅 申請人:自動液體包裝有限公司