“PET飲料瓶”瓶口的防污染改進方案

　　不少消費者都碰過這樣的情形：打開PET瓶的飲料后發現瓶口有黑糊糊的霉斑，實在令人惡心。在如何改進瓶口污染的研究中，本文介紹了獲得國家新型實用專利的改進方案。

　　現有的瓶口帶螺紋可重復密封的塑料飲料瓶，其主要材料是PET，瓶蓋主要是HDPE，密封位置都是在瓶口頂部，并根據瓶內壓力的大小不同分別采取密封墊、密封環、密封內塞或密封環與密封內塞結合使用的密封形式，而這些密封形式的不同只對改善密封性能產生作用。

　　由于密封位置只在瓶口，螺紋部分是沒有密封的，從生產到消費者飲用的過程中，很多因素都會令瓶口螺紋部分產生污染，例如富營養飲料灌裝過程中飲料濺落到瓶口螺紋部分，在細菌和空氣的作用下，瓶口螺紋出現發霉、積聚色斑的現象；或運輸和儲存過程不良環境導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。

　　很多消費者都會經歷打開瓶蓋后發現瓶口螺紋處的污物，因為瓶蓋已經打開，投訴的效果有限，只好自認倒霉。從飲用習慣來看，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入體內，這種現象在兒童身上尤其突出。

　　事實上，很多飲料生產商都面對這個問題，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。這種缺陷的產品有時甚至超過1％，生產商經常因為這個問題出現產品內部回收，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品也不少，招致投訴，嚴重影響產品聲譽。

　　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，已經有一些保護消費者可直接接觸到部位的設計，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，二是瓶口的密封內塞。密封墊靠瓶口頂端對密封墊的擠壓變形起密封作用；內塞是靠其外徑與瓶口內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壓力，目前多種飲料塑料瓶包裝里都有用到，內塞瓶蓋就相對較多數用在瓶內壓力沒有或較少的飲料品種，如目前大多數熱灌裝飲料，其密封性能同內塞外徑與瓶口內徑配合、內塞材料有關。

　　從生產工藝看，內塞瓶蓋工藝簡單，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系，實際生產旋蓋要求的最終旋緊扭力僅防止瓶蓋的意外返松。因此，我們就可通過改進內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構中都利用到了，飲料瓶瓶口陽螺紋下方設有密封凸臺，瓶蓋內側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，氣密封環可與瓶蓋一體注塑(壓塑)成型或為活動密封墊。
瓶蓋旋緊前，內塞壓入瓶口密封飲料，旋緊后，靠氣密封環壓緊實現了螺紋與飲料和外界的隔離，在這種結構里，防盜環的結構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，此結構的密封可靠性也是不容置疑的，瓶蓋和瓶子具體尺寸設計，特別是密封部位可按現有瓶蓋和瓶子設計，新結構密封性能將不低于目前結構的瓶蓋和瓶子。

　　我們通過制作新結構瓶口的樣品模擬實際生產和儲存條件(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)，未發現螺紋處出現本文開始提到的問題。目前有些內塞式瓶蓋在其內頂部設計有氣密封環，在內塞和氣密封環之間的位置E就如我們設計的新結構中的螺紋位置，我們在不同市場上收集到的大量樣品中從沒有發現該處有發霉、色斑的現象。

　　從應用角度看，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，如目前使用內塞蓋的熱灌裝產品在冷卻后會出現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，導致蓋子螺紋與蓋頂的拉伸預應力變小。生產時只好將旋蓋扭力加大，例如要達到12LBS的旋開扭力，旋入扭力就要達到28LBS或以上，這種情況對設備要求較高，且難以控制，瓶頸托極易產生刮絲現象，影響外觀質量。新結構的旋緊和旋開力決定于瓶蓋螺紋到密封氣環的壓應力，瓶子冷卻后產生的各尺寸縮小會導致原來的壓應力加火，也就是要達到要求的旋開扭力，旋緊扭力會比原來少很多，旋蓋機的要求也相應減少，刮絲問題也會減少，外觀質量更有保障。

　　從瓶蓋和瓶子的生產工藝來看，此新結構的實現與現在的瓶蓋和瓶子一樣。僅從技術看，采取這種包裝結構沒有任何困難，瓶蓋、瓶子生產只需更換新模具，洗瓶、灌裝、旋蓋等設備只需稍作更改就可實現轉換。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，獲得廣泛的認同，這種新包裝將會迅速替代舊包裝，市場需求是永遠的真理。