Вкладыш для крончатых или навинчивающихся колпачков для укупорочных средств бутылок
Вкладыш для механического зажимного колпачка навинчивающегося и крончатого типа для укупоривания бутылок, при этом указанный колпачок включает в себя корпус, а указанный вкладыш выполнен с возможностью закрепления на поверхности указанного корпуса, обращенной внутрь бутылки, когда колпачок закрывает сверху бутылку. Вкладыш содержит уплотнительный элемент, приспособленный быть зажатым в одной части между указанным корпусом и частью бутылки, когда колпачок надет на бутылку. Проницаемый элемент соединен с указанным уплотнительным элементом, непроницаемый для жидкостей и имеющий проницаемость для кислорода, измеренную при 20°С, от 10-6 до 10-10 Нсм3·см/см2·смНg·с, и указанный проницаемый элемент предназначен для закрывания отверстия, выполненного в указанном колпачке между внутренней частью и наружной частью бутылки, и имеет такие толщину и площадь поверхности, чтобы регулировать расход потока кислорода между внутренней частью и наружной частью бутылки, при установленном колпачке, от 0,1 до 5 мг/месяц. Предусмотрены: механический зажимной колпачок для укупоривания бутылок и полуфабрикат для образования вкладышей для колпачков. Изобретение направлено на получение нового колпачка с вкладышем, предназначенного для укупоривания бутылок с вином, которое для старения с органолептической точки зрения нуждается в обмене воздухом между внутренним пространством бутылки и внешней средой, что исключает преждевременное окисление содержимого и, таким образом, порчу вкуса. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 3 табл., 10 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к вкладышу для крончатых или навинчивающихся колпачков для укупорочных средств бутылок, а также к навинчивающемуся или крончатому колпачку, содержащему такой вкладыш, имеющий признаки, описанные в ограничительной части независимых пунктов 1 и 26 формулы изобретения.
Предшествующий уровень техники
В области техники, относящейся к розливу напитков в бутылки, известно использование механических зажимных колпачков - обычно навинчивающегося или крончатого типа и, как правило, изготовленных из пластмассы или металла - для, по существу, герметичного укупоривания бутылок, содержащих различные жидкости. Герметичное укупоривание обеспечивается уплотнением, которое изготовлено, например, из пластмассы и обычно закреплено на поверхности колпачка, обращенной к внутреннему пространству бутылки.
Эти колпачки особенно предпочтительны ввиду их сравнительно небольшой стоимости и потому, что они обеспечивают надежное уплотнение.
В конкретной области применения бутылок с вином использование этих колпачков значительно уменьшает проблему пропускания нежелательных веществ обычными пробками. Действительно, последнее может испортить большой процент бутылок вследствие выделения трихлоранизола, который содержится в пробке и придает особые и нежелательные привкус и запах, известные под термином "отдающий пробкой". Кроме того, так как пробка является природным материалом, который имеет очень переменные вес и плотность и, следовательно, свойства уплотнения и проницаемости, то ее свойства являются "нестандартными", и в случае, например, бутылок с вином это вследствие плохого герметичного укупоривания пробками может вызвать преждевременное окисление содержимого и, таким образом, порчу вкуса.
Однако, крончатые или навинчивающиеся колпачки именно из-за герметичного уплотнения ими обычно не рекомендуются для розлива в бутылки определенных вин, которые для старения с органолептической точки зрения нуждаются в обмене воздухом между внутренним пространством бутылки и внешней средой. Они, скорее, используются для розлива в бутылки вин, которые предназначены для более ближайшего потребления и для которых не требуется этот период старения. Использование герметичных колпачков для вин, предназначенных для длительных периодов старения в бутылке, вызвало бы восстановительные процессы, которые подвергли бы риску органолептические свойства вина.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание вкладыша для навинчивающихся или крончатых колпачков для укупорочного средства бутылок, а также колпачка, содержащего такой вкладыш, конструктивно и функционально предназначенный для устранения вышеупомянутых недостатков, известных из предшествующего уровня техники.
Эта задача решается настоящим изобретением посредством вкладыша и колпачка, изготовленных согласно нижеприведенной формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Дополнительные отличительные признаки и преимущества изобретения будут очевидны из последующего подробного описания некоторых из предпочтительных вариантов его осуществления, показанных в качестве неограничительных примеров на сопроводительных чертежах, на которых:
фиг.1 - схематический вид в продольном разрезе колпачка с вкладышем согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - схематический вид в продольном разрезе колпачка с вкладышем согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.3 - схематический вид в продольном разрезе и в увеличенном масштабе вкладыша, вставляемого в колпачок, показанный на фиг.1 или 2;
фиг.4 - вид сверху вкладыша, показанного на фиг.3;
фиг.5 - схематический вид в продольном разрезе первого варианта колпачка с вкладышем, показанного на фиг.1 или 2;
фиг.6а - схематический вид в продольном разрезе второго варианта колпачка с вкладышем, показанного на фиг.1 или 2;
фиг.6b - схематический вид сверху вкладыша колпачка, показанного на фиг.6а;
фиг.7 - схематический вид в продольном разрезе колпачка с вкладышем согласно третьему варианту осуществления изобретения;
фиг.8 - схематический вид в продольном разрезе колпачка с вкладышем согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
фиг.9 - схематический вид в продольном разрезе варианта колпачка с вкладышем, показанного на фиг.8.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
На фиг.1 и 2 ссылочными позициями 1 и 1′ обозначены в целом механические зажимные колпачки соответственно навинчивающегося и крончатого типа, изготовленные согласно настоящему изобретению и предназначенные для укупоривания бутылки 10 с вином или другой жидкостью, которая нуждается в контролируемом обмене воздуха с окружающей средой снаружи бутылки в течение длительного периода времени, например с вином, подлежащим созреванию.
Бутылка 10 (на сопроводительных чертежах показана только ее верхняя часть), для которой колпачок 1, 1′ действует в качестве укупорочного устройства, может иметь любую другую форму или емкость. Кроме того, она может быть изготовлена из любого подходящего материала (например, стекла, бумаги, полиэтилентерефталата, пластмассы и т.д.), предпочтительно из стекла и керамики. Бутылка обычно содержит полое горлышко 12, оканчивающееся на своем конце 12а отверстием 13 для выхода жидкости, содержащейся внутри бутылки. Механический зажимной колпачок 1, 1′ выполнен с возможностью закрепления вокруг горлышка 12 с тем, чтобы укупоривать отверстие 13, в частности закрепления вокруг наружной поверхности бутылки 10, в отличие от пробок, которые закрепляют внутри бутылки.
Колпачок 1, 1′ содержит корпус 2, обычно изготавливаемый из листового металла, как, например, стали, алюминия или пластмассы и включающий в себя, по существу, плоскую верхнюю часть 3, от периферии которой проходит боковая часть 4, наклоненная относительно верхней части 3 и способная прикреплять колпачок 1, 1′ к бутылке 10. Верхняя часть 3 имеет две противоположные поверхности 3а и 3b, которые называются соответственно внутренней и наружной поверхностями, обращенными соответственно внутрь и наружу бутылки 10, когда последняя укупорена колпачком 1, 1′. Кроме того, верхняя часть 3 является предпочтительно дискообразной и имеет известную толщину и конфигурацию.
Боковая и верхняя части 4 и 3 могут быть изготовлены обычным образом как одно целое или одна из них может быть прикреплена к другой, например, сваркой. Кроме того, верхняя и боковая части 3, 4 могут быть изготовлены из одного и того же материала или из разных материалов.
В зависимости от типа рассматриваемого колпачка 1′ или 1, а именно крончатого типа колпачка или навинчивающегося типа колпачка, боковая часть 4 профилирована по-разному, как это объясняется ниже.
В колпачке 1′ (см. фиг.2) часть 4 является крончатой, проходит по окружности от верхней части 3 и наклонена относительно нее. Может быть предусмотрена сильнодеформированная часть (не показана) между верхней частью 3 и боковой частью 4 с тем, чтобы обеспечить легкое образование наклона последней относительно первой. Бутылка 10 имеет заплечик 14 на конце 12а горлышка 12, на котором закрепляют крончатую часть, тем самым обеспечивая известным образом соединение между колпачком 1′ и бутылкой 10.
В колпачке 1 (см. фиг.1), в качестве альтернативы, часть 4 является цилиндрической по форме и содержит резьбу 7, способную входить в зацепление с противорезьбой 11, выполненной известным образом в бутылке 10. Резьба 7 может быть выполнена либо непосредственно на части 4, например, пластической деформацией давлением или силой достаточной интенсивности, чтобы вызвать проникновение материала, образующего боковую часть 4, внутрь противорезьбы 11, тем самым образуя резьбу 7, либо формованием (например, для пластмассовых колпачков). С другой стороны, может быть использован дополнительный кольцевой элемент (не показан), неотъемлемо прикрепленный, например приклеенный, к внутренней поверхности боковой части 4, определенной как поверхность, которая находится в контакте со стенкой горлышка 12 бутылки 10, на которой образована вышеупомянутая резьба 7, так что наружная поверхность, т.е. поверхность, противоположная внутренней поверхности части 4, является, по существу, гладкой. Кроме того, в навинчивающемся колпачке 1 центральная часть 3 и боковая часть 4 являются, по существу, перпендикулярными друг другу, причем последняя проходит вдоль горлышка бутылки на большее или меньшее расстояние, в зависимости от выбранной конструкции колпачка 1.
Боковая часть 4 может иметь дополнительные особенности, которые известны специалисту в данной области техники.
Ниже будут описаны особенности, общие для обоих колпачков 1, 1′, и любые различия или необходимые адаптации в них, обусловленные используемым типом колпачка, будут минимальными.
Колпачок 1 или 1′ содержит вкладыш 8, закрепленный на корпусе 2 в положении, в котором он обращен к внутренней поверхности 3а верхней части 3.
В первом варианте осуществления изобретения, описанном здесь со ссылкой на фиг.1-4, вкладыш 8 содержит уплотнительный элемент 9 предпочтительно дискообразной формы, который проходит так, чтобы по существу полностью покрывать внутреннюю поверхность 3а, так что при прикреплении колпачка 1, 1′ к бутылке 10 уплотнительный элемент 9 своей периферийной частью зажимается между корпусом 2 колпачка и концевой частью 12а горлышка 12 бутылки, обеспечивая, по существу, герметичное уплотнение колпачка 1, 1′ на бутылке. В другом примере (не показан) уплотнительный элемент 9 может проходить так, чтобы покрывать также часть внутренней поверхности боковой части 4.
Уплотнительный элемент 9 изготовлен из материала, который действует как барьер для прохождения кислорода, как, например, из алюминия или полимерного материала типа полипропилена и/или поливинилиденхлорида (ПВДХ).
Уплотнительный элемент может иметь многослойную структуру и может быть изготовлен различными способами, в зависимости от требуемого уровня уплотнения от кислорода со временем.
Состав уплотнительного элемента 9 выбирают таким образом, чтобы свести к минимуму (чем длиннее расчетный период старения жидкости внутри бутылки, тем это является важнее) обмен газом между внутренним пространством бутылки и внешней средой вследствие какой-либо "утечки", которая может происходить на поверхности раздела между боковой частью 4, которая действует как уплотнительный элемент к бутылке 10, и самой бутылкой, обмен, который согласно одной из главных задач этого изобретения, будет точнее регулироваться.
С этой целью уплотнительный элемент 9 имеет отверстие 17, проходящее вдоль продольной оси Х уплотнительного элемента 9, которая обычно, но не обязательно, совпадает с осью горлышка бутылки 10, и выполненное в таком месте, чтобы обеспечивать сообщение жидкости с по меньшей мере одним сквозным отверстием 20, выполненным в верхней части 3.
Отверстие 17, которое образует верхнюю кромку 17а и нижнюю кромку 17b напротив друг друга, предпочтительно имеет круглое поперечное сечение, выполнено в центре уплотнительного элемента 9 и имеет диаметр около 10-15 мм.
Так как уплотнительный элемент 9 закреплен на верхней части 3, то верхняя кромка 17а отверстия 17 частично закрыта поверхностью 3а верхней части 3.
Сквозное отверстие 20 предпочтительно выполнено в верхней части 3 корпуса в месте, смещенном по вертикали от оси отверстия 17 по причине, объясненной ниже. Верхняя часть 3 предпочтительнее имеет множество сквозных отверстий 20, например 2 или 4. В качестве примера, отверстия 20 имеют диаметр, равный 1 мм.
Кроме того, вкладыш 8 содержит проницаемый элемент, который в этом первом варианте осуществления изобретения образован мембраной 16, расположенной таким образом, чтобы закрывать, по меньшей мере частично, оставшийся свободным нижний край 17b отверстия 17. Свойства мембраны 16, подробно описанной ниже, являются такими, чтобы эффективно регулировать прохождение кислорода от отверстия 17 внутрь бутылки 10.
Мембрана 16 может быть прикреплена непосредственно к уплотнительному элементу 9, например, приклеиванием, многокомпонентным формованием или посредством промежуточного элемента, как в описанном здесь варианте осуществления изобретения. Действительно, в этом случае, мембрана 16, которая предпочтительно является дискообразной и меньше по размеру, чем поперечное сечение отверстия 17, например, имея диаметр 5 мм, расположена на одном торце 22а закрывающего элемента 22, закрывая конец выполненного в нем сквозного отверстия 23. На фиг.3 и 4 ясно показаны закрывающий элемент 22 и прикрепленная к нему мембрана 16. На торце 22а закрывающего элемента 22 предпочтительно имеется выемка 25, внутри которой помещена мембрана 16. Отверстие 23, как и отверстие 17, проходит, по существу, вдоль оси Х и, следовательно, по существу, перпендикулярно к верхней части 3.
Закрывающий элемент 22, несущий мембрану 16, следовательно, прикреплен, например, приклеиванием или ультразвуковой сваркой к уплотнительному элементу 9, перекрывая свободный край 17b отверстия 17 и, таким образом, образуя воздушную камеру 24, ограниченную стенкой отверстия 17, поверхностью 3а верхней части 3 и торцом 22а закрывающего элемента 22 и дающую возможность для контролируемого потока воздуха между окружающей средой и внутренним пространством бутылки 10. С другой стороны, закрывающий элемент 22 может быть получен совместным формованием с уплотнительным элементом 9 или многокомпонентным формованием последнего.
Важно, чтобы скрепление между закрывающим элементом 22 и уплотнительным элементом 9 было таким, чтобы прохождение воздуха между окружающей средой и внутренним пространством бутылки 10 происходило бы только через мембрану 16 (которая, в свою очередь, "герметично" закреплена, например, приклеиванием, ультразвуковой сваркой или многокомпонентным формованием на элементе 22 для предотвращения любой утечки воздуха), с тем, чтобы достигнуть точно контролируемого прохождения газа.
Преимущественно, наличие воздушной камеры 24 обеспечивает повышенную и контролируемую чистоту мембраны 16: действительно, так как отверстия 20 предпочтительно выполнены в вертикально смещенном месте (не по центральной линии) относительно мембраны 16, любые частицы и пыль, которые проникают в воздушную камеру 24 через отверстия 20, осаждаются на площади поверхности торца 22а, а не на мембране 16, которая, следовательно, не теряет никакой "полезной" или проницаемой поверхности, и поэтому, даже в присутствии грязи, количество воздуха, который может обмениваться между окружающей средой и внутренним пространством бутылки 10 через отверстия 20, затем через отверстие 17, затем через мембрану 16 и, наконец, через отверстие 13, остается, по существу, неизменным.
В первом примере варианта осуществления изобретения, показанном на фиг.5, отверстия 20 образованы по наклонным сторонам выступа 3с в центральном месте верхней части 3.
С другой стороны, отверстия 20 могут быть защищены тонкой пленкой, проницаемой для кислорода.
Во втором примере варианта осуществления изобретения, показанном на фиг.6а и 6b, верхняя часть 3 и боковая часть 4 корпуса 2 колпачка выполнены за одно целое, а прохождение воздуха к отверстию 17 и, следовательно, к мембране 16 осуществляется через одно или большее число пропускных каналов, выполненных непосредственно на уплотнительном элементе 9. В предпочтительном варианте осуществления изобретения эти каналы имеют форму пазов 20а, которые выполнены на поверхности уплотнительного элемента 9, обращенной к внутренней поверхности 3а корпуса 2, и проходят между кромкой 17а отверстия 17 и наружным периферийным краем уплотнительного элемента 9.
В этих примерах - особенно во втором примере - предотвращается накопление грязи на мембране 16.
Закрывающий элемент 22 - предпочтительно цилиндрической формы - предпочтительно имеет кольцевой выступ (см. фиг.3) на торце 22а для прикрепления к уплотнительному элементу 9 с тем, чтобы при желании увеличить размер воздушной камеры 24.
Преимущественно, согласно изобретению могут быть изготовлены полуфабрикаты, представляющие собой непрерывный лист из материала, образующего уплотнительный элемент 9 (например, многослойного материала); в каждом листе имеется множество отверстий, предпочтительно равномерно распределенных, каждое из которых перекрывает мембрану 16. Поверх каждого отверстия, которое, по существу, представляет собой отверстие 17, предпочтительно закрепляют закрывающий элемент 22, который, в свою очередь, является перфорированным (с отверстием 23) и несущим мембрану 16. Полуфабрикат, изготовленный таким образом, затем при необходимости штампуют, получая вышеописанный вкладыш 8 с отверстием 17. Преимущественно, из одного полуфабриката получают вкладыши разных размеров (в зависимости от диаметра пуансона, используемого для вырезания различных вкладышей 8 из полуфабриката), предназначенных для применения с колпачками 1, 1′ разных диаметров.
Мембрана 16 является гидрофобной и, по существу, непроницаемой для жидкостей с тем, чтобы не позволять жидкости, содержащейся в бутылке, проходить через мембрану.
Кроме того, мембрана 16 изготовлена из полимерного материала, обладающего свойствами, которые дают возможность для расхода потока кислорода, достаточного для процесса старения вина, содержащегося в бутылке; по количеству этот расход потока составляет около 0,1-5 миллиграмм (мг) в месяц в зависимости от сорта вина. Точнее, для большинства рассматриваемых вин ежемесячный расход потока кислорода, который должен проходить снаружи внутрь бутылки для того, чтобы обеспечить надлежащее старение вина, составляет от 0,2 до 2 мг.
Надлежаще учитывая минимальное постоянное количество кислорода, неизбежно проходящего между уплотнительным элементом и бутылкой, и принимая во внимание один и тот же перепад парциального давления кислорода между двумя сторонами мембраны, этот расход потока кислорода, по существу, зависит от площади поверхности мембраны, открытой для потока кислорода, толщины мембраны и ее проницаемости для кислорода.
В описанном здесь случае площадь поверхности мембраны 16, открытой для потока кислорода, совпадает с площадью поперечного сечения отверстия 23, диаметр которого варьируется от около 1 до 10 мм, предпочтительно от 3 до 10 мм. В результате этого рассматриваемая площадь поверхности составляет от 0,7 до 78,5 мм2, предпочтительно от 7,1 до 78,5 мм2. Толщина мембраны 16 составляет от 0,01 до 10 мм, предпочтительно от 0,5 до 3,5 мм.
Следует отметить, что в описанном здесь предпочтительном варианте осуществления изобретения имеется только одна мембрана; однако поток кислорода, конечно, можно регулировать посредством нескольких мембран. В этом случае все же будет возможно получение эквивалентной суммарной площади поверхности и эквивалентной суммарной толщины, определяемых как площадь и толщина гипотетической мембраны, которая одна оказывает такое же сопротивление потоку кислорода, как и множество мембран, установленных в колпачке.
Определение этих эквивалентных суммарных площадей и толщин, конечно, будет зависеть от того, как мембраны расположены в колпачке 1, 1′, например, от того, расположены ли они последовательно в одном и том же отверстии или параллельно в разных отверстиях. Действительно, вкладыш 8, например, мог быть снабжен множеством отверстий 23, которые все параллельны друг другу вдоль оси Х, а один конец каждого отверстия 23 мог быть закрыт мембраной 16, имеющей вышеописанные свойства.
Проницаемость для кислорода мембраны 16 при окружающей температуре, установленной при 20°С, составляет от 10-6 до 10-10 Нсм3·см/см2·смHg·c, предпочтительно от 10-7 до 10-10 Нсм3·см/см2·смHg·с.
Мембрана 16 может быть плотного типа, т.е., по существу, не имеющей никакой пористости, когда рассматриваемый поток газа через мембрану происходит посредством диффузии в твердой фазе, или микропористого типа, когда поток газа происходит, главным образом, через микропоры (закон диффузии Фика).
В случае мембран микропористого типа мембрана согласно дополнительному аспекту изобретения должна иметь молекулярный порог менее 50 кДа.
Молекулярный порог является величиной, соотнесенной с размером микропор, и означает максимальную молекулярную массу молекул, способных проходить через поры мембраны.
Измерение размера микропор приобретает существенное значение, если колпачок 1, 1′ используется в бутылках, содержащих вино, которое должно подвергаться длительному процессу старения. Действительно, низкий молекулярный порог по существу предотвращает прохождение тяжелых комплексных молекул из бутылки и внутрь нее, включая молекулы соединений, которые имеют важное значение для сохранения и/или создания конечных органолептических свойств, которые требуются у вина, содержащегося в бутылке.
В частности, предпочитается микропористая мембрана, которая имеет молекулярный порог от 1 до 20 кДа, предпочтительнее от 1 до 10 кДа.
Что касается мембран плотного типа, то ниже приведены некоторые показательные и неисключительные примеры материалов, которые пригодны для создания мембран плотного типа с величинами проницаемости, находящимися в вышеупомянутых пределах:
- силиконовые каучуки, как, например, вулканизированный полидиметилсилоксан (PDMS) или полиоксидиметилсилилен;
- полидиены и их сополимеры, как, например, полибутадиен, полиизопрен, полиизопренгидрохлорид, полиметил-1-пентенилен, гидрогенизированный полибутадиен, поли(2-метил-1,3-пентадиен-ко-4-метил-1,3-пентадиен), вулканизированный транс-каучук, полихлоропрен и сополимер бутадиена и акрилонитрила;
- производные целлюлозы, как, например, этилцеллюлоза и ацетобутират целлюлозы;
- сополимеры на основе стирола, олефина и диена, как, например, сополимер стирола, этилена, бутена и стирола (SEBS) и сополимер стирола, этилена, пропилена и стирола (SEPS);
- полиоксиды, как, например, поли(окси-2,6-диметил-1,4-фенилен);
- полиолефины и их производные, как, например, полиэтилен низкой плотности или сополимер этилена и винилацетата (EVA);
- фторированные полимеры и сополимеры, как, например, политетрафторэтилен и сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропена.
В таблице 1 приведено некоторое количество примеров мембран, изготовленных из этих материалов.
Кроме того, мембрана 16 может быть композиционного типа и выполнена из одного слоя или из нескольких уложенных один на другой слоев, каждый из которых может быть образован из любого полимера, гомополимера, смеси полимеров или сополимерного материала, даже композиционного типа и наполненного неорганическим наполнителем. Кроме того, один из слоев может содержать неорганический, керамический или цеолитовый материал.
Для достижения желаемой проницаемости для кислорода материалы, которые составляют вышеупомянутые мембраны, могут быть надлежаще нанонаполненными, например, органомодифицированными наноглинами, кремнеземом, оксидом магния, диоксидом титана и т.д.
Колпачок 100 согласно третьему варианту осуществления изобретения схематически показан на фиг.7, на которой части, сходные с частями в колпачках 1 и 1′ согласно предшествующим вариантам осуществления изобретения, обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Колпачок 100 содержит вкладыш 108, в котором уплотнительный элемент 109 является частью проницаемого элемента, образуя с ним единое и однородное тело, изготовленное, например, формованием материала, который проницаем для кислорода подобно мембране 16 в предшествующих вариантах осуществления изобретения. Для того, чтобы предотвратить прохождение кислорода через вкладыш 108 и его поступление в бутылку 10 неконтролируемым образом, уплотнительный элемент 109 соединен с пленкой 101, которая непроницаема для кислорода. Пленка 101 проходит по всей поверхности уплотнительного элемента 109, обращенной к внутреннему пространству бутылки, за исключением одной центральной части 102, через которую происходит регулируемое прохождение кислорода (в качестве альтернативы, пленка соединена с обеими поверхностями уплотнительного элемента 109). Часть 102 расположена у отверстия 20 в гидравлическом сообщении с окружающей средой снаружи бутылки и имеет площадь живого сечения и толщину, сходные с площадью живого сечения и толщиной мембраны 16, описанной в предшествующих вариантах осуществления изобретения. В частности, часть 102 может иметь уменьшенную толщину по сравнению с толщиной уплотнительного элемента 109. Основным преимуществом этого варианта осуществления изобретения является более легкое изготовление вкладыша.
На фиг.8 показан колпачок 200 согласно четвертому варианту осуществления изобретения. В этом случае проницаемый элемент, как и в предшествующем варианте осуществления изобретения, образован уплотнительным элементом, к которому, однако, не присоединена никакая пленка для действия в качестве барьера для кислорода, так что кислород диффундирует через уплотнительный элемент 209 прямо внутрь бутылки 10 после прохождения через пространство, ограниченное между горлышком бутылки и боковой частью 4 корпуса 2 колпачка (на этом чертеже для ясности преувеличен размер этого пространства). Преимуществом является то, что в корпусе 2 не требуются никакие отверстия.
В этом случае размеры и материалы обязательно должны быть тщательно выбраны, так как поток кислорода через колпачок регулируется только посредством толщины и проницаемости материала, выбранного для его изготовления, при этом размер поверхности определяется размерами бутылок, имеющихся на рынке. В частности, материал выбирают из группы, состоящей из каучуков, предпочтительно диенового или силиконового типа (в виде, который благоприятствует сшиванию на платиновом катализаторе), из блок-сополимеров на основе стирола, как, например, SEBS и SEPS, а также из производных целлюлозы, как, например, этилцеллюлозы.
На фиг.9 показан вариант колпачка 200, который в целом обозначен ссылочной позицией 200′ и в котором уплотнительный элемент 209, изготавливаемый из ряда материалов, указанных в предшествующем примере, прикреплен к боковой части 4 корпуса 2, в то время как он отделен - возможно, с помощью распорок - от верхней части 3 корпуса 2 колпачка, тем самым образуя воздушную камеру 201.
Следует отметить, что варианты осуществления, показанные на фиг.8 и 9, очень хорошо подходят для изготовления посредством пробивания листа, что, очевидно, является более предпочтительным для изготовления.
Примеры
Изготавливали ряд колпачков согласно вышеописанным вариантам осуществления изобретения, используя мембраны из плотных материалов, которые имеют различные проницаемость, площадь поверхности и толщину.
Все колпачки, изготовленные согласно вариантам осуществления изобретения, подвергали испытаниям под давлением при постоянной температуре, сравнимой с окружающими условиями, при которых обычно происходит процесс старения вина в бутылке.
Результаты испытаний приведены в таблицах 1, 2 и 3, в которых показаны ежемесячные расходы потока кислорода через колпачок с мембраной, изготовленной из материала с определенными проницаемостью (обозначена как "Проницаемость"), толщиной (обозначена как Т, в мм) и диаметром (обозначен как D, в мм).
Результаты, которые удовлетворяют требованиям в отношении расхода потока кислорода для обеспечения надлежащего процесса старения вина, находятся в пределах от 0,2 до 2 мг/месяц и показаны жирным шрифтом.
В таблице 1 показаны результаты испытаний колпачков, которые были изготовлены согласно вариантам осуществления изобретения, показанным на фиг.1-4 и фиг.7, и которые являются функционально эквивалентными. Все материалы испытывали при диаметре мембраны 3-10 мм и ее толщине 1-3,5 мм.
В таблице 2 показаны результаты испытаний колпачков, которые были изготовлены согласно варианту изобретения, показанному на фиг.8, и в которых диаметр уплотнительного элемента, закрытого на бутылке, был 28,8 мм, наружный диаметр отверстия - 26 мм и ее внутренний диаметр - 19,3 мм. Испытания проводили при двух разных значениях толщины: 1 и 2 мм.
В таблице 3 показаны результаты испытаний колпачков, которые были изготовлены согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.9, и в которых диаметр уплотнительного элемента был 28,8 мм. Колпачки были надеты на бутылку, отверстие которой имело наружный диаметр 26 мм и внутренний диаметр 19,3 мм. Испытания проводили при двух разных значениях толщины: 1 и 2 мм. Как наблюдалось, расход потока кислорода по существу не зависит от высоты воздушной камеры 201, и этот расход потока кислорода намного больше по сравнению с вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг.8 (таблица 2), что успешно дает возможность для более широкого выбора наиболее подходящего материала.
| Таблица 1 | |||||
| Материал |
Проницаемость,
Нсм3·см/ (см2·смHg·c) |
Расход потока кислорода (мг/месяц) | |||
| Т=1 мм D=3 мм |
Т=1 мм D=10 мм |
Т=3,5 мм D=3 мм |
Т=3,5 мм D=10 мм |
||
| PDMS | 8.00Е-08 | 3,35 | 37,18 | 0,96 | 10,62 |
| Поли(оксидиметилсилен) с 10% наполнителя Scantocel CS |
4.88E-08 | 2,04 | 22,68 | 0,58 | 6,48 |
| SEPS (Megol K) | 1.88E-08 | 0,79 | 8,74 | 0,22 | 2,50 |
| Полиизопренгидрохлорид | 5.39E-09 | 0,23 | 2,50 | 0,06 | 0,72 |
| Полиметил-1-пентенилен | 3.22E-09 | 0,13 | 1,50 | 0,04 | 0,43 |
| Аморфный полиизопрен | 2.34E-09 | 0,10 | 1,09 | 0,03 | 0,31 |
| Полибутадиен | 1.90E-09 | 0,08 | 0,88 | 0,02 | 0,25 |
| SEBS (Kraton G1650) | 1.39E-09 | 0,06 | 0,64 | 0,02 | 0,18 |
| SEBS (Kraton G2705) | 2.51E-09 | 0,10 | 1,16 | 0,03 | 0,33 |
| Поли(окси-2,6-диметил-1,4-фенилен) | 1.58E-09 | 0,07 | 0,74 | 0,02 | 0,21 |
| Этилцеллюлоза | 1.46E-09 | 0,06 | 0,68 | 0,02 | 0,19 |
| Гидрогенизированный полибутадиен | 1.13E-09 | 0,05 | 0,52 | 0,01 | 0,15 |
| Поли(2-метил-1,3-пентадиен-ко-4-метил-1,3-пентадиен) 85/15 | 1.00E-09 | 0,04 | 0,46 | 0,01 | 0,13 |
| Полибутадиен-ко-акрилонитрил 80/20 | 8.18E-10 | 0,03 | 0,38 | 0,01 | 0,11 |
| Вулканизированный транс-каучук- очищенная гуттаперча | 6.17E-10 | 0,03 | 0,29 | 0,01 | 0,08 |
| Политетрафторэтилен-ко-гексафторпропен | 4.89E-10 | 0,02 | 0,23 | 0,01 | 0,06 |
| Ацетобутират целлюлозы | 4.73E-10 | 0,02 | 0,22 | 0,01 | 0,06 |
| Политетрафторэтилен (PTFE) | 4.26E-10 | 0,02 | 0,20 | 0,01 | 0,06 |
| Фторированный полимер | 4.22E-10 | 0,02 | 0,20 | 0,01 | 0,06 |
| Полихлоропрен | 3.94E-10 | 0,02 | 0,18 | 0,00 | 0,05 |
| Полибутадиен-ко-акрилонитрил 73/27 | 3.86E-10 | 0,02 | 0,18 | 0,00 | 0,05 |
| LDPE (полиэтилен низкой плотности) | 2.93E-10 | 0,01 | 0,14 | 0,00 | 0,04 |
| Таблица 2 | |||
| Материал |
Проницаемость,
Нсм3·см/ (см2·смHg·c) |
Расход потока кислорода (мг/месяц) | |
| Т=1 мм | Т=2 мм | ||
| PDMS | 8.00E-08 | 7,65 | 12,33 |
| Поли(оксидиметилсилен) с 10% наполнителя Scantocel CS | 4.88E-08 | 4,67 | 7,52 |
| SEPS (Megol K) | 1.88E-08 | 1,80 | 2,90 |
| Полиизопренгидрохлорид | 5.39E-09 | 0,51 | 0,83 |
| Полиметил-1-пентенилен | 3.22E-09 | 0,31 | 0,50 |
| Аморфный полиизопрен | 2.34E-09 | 0,22 | 0,36 |
| Полибутадиен | 1.90E-09 | 0,18 | 0,29 |
| SEBS (Kraton G1650) | 1.39E-09 | 0,13 | 0,21 |
| SEBS (Kraton G2705) | 2.51E-09 | 0,24 | 0,39 |
| Поли(окси-2,6-диметил-1,4-фенилен) | 1.58E-09 | 0,15 | 0,24 |
| Этилцеллюлоза | 1.46E-09 | 0,14 | 0,23 |
| Гидрогенизированный полибутадиен | 1.13E-09 | 0,11 | 0,17 |
| Поли(2-метил-1,3-пентадиен-ко-4-метил-1,3-пентадиен) 85/15 | 1.00E-09 | 0,10 | 0,15 |
| Полибутадиен-ко-акрилонитрил 80/20 | 8.18E-10 | 0,08 | 0,13 |
| Вулканизированный транс-каучук-очищенная гуттаперча | 6.17E-10 | 0,06 | 0,10 |
| Политетрафторэтилен-ко-гексафторпропен | 4.89E-10 | 0,05 | 0,08 |
| Ацетобутират целлюлозы | 4.73E-10 | 0,05 | 0,07 |
| Политетрафторэтилен (PTFE) | 4.26E-10 | 0,04 | 0,07 |
| Фторированный полимер | 4.22E-10 | 0,04 | 0,06 |
| Полихлоропрен | 3.94E-10 | 0,04 | 0,06 |
| Полибутадиен-ко-акрилонитрил 73/27 | 3.86E-10 | 0,04 | 0,06 |
| LDPE (полиэтилен низкой плотности) | 2.93E-10 | 0,03 | 0,05 |
| Таблица 3 | |||
| Материал |
Проницаемость,
Нсм3·см/ (см2·смHg·c) |
Расход потока кислорода (мг/месяц) | |
| Т=1 мм | Т=2 мм | ||
| PDMS | 8.00E-08 | 48,34 | 29,28 |
| Поли(оксидиметилсилен) с 10% наполнителя Scantocel CS | 4.88E-08 | 29,49 | 17,86 |
| SEPS (Megol K) | 1.88E-08 | 11,36 | 6,88 |
| Полиизопренгидрохлорид | 5.39E-09 | 3,25 | 1,97 |
| Полиметил-1-пентенилен | 3.22E-09 | 1,94 | 1,18 |
| Аморфный полиизопрен | 2.34E-09 | 1,41 | 0,86 |
| Полибутадиен | 1.90E-09 | 1,15 | 0,70 |
| SEBS (Kraton G1650) | 1.39E-09 | 0,84 | 0,51 |
| SEBS (Kraton G2705) | 2.51E-09 | 1,51 | 0,92 |
| Поли(окси-2,6-диметил-1,4-фенилен) | 1.58E-09 | 0,96 | 0,58 |
| Этилцеллюлоза | 1.46E-09 | 0,88 | 0,54 |
| Гидрогенизированный полибутадиен | 1.13E-09 | 0,68 | 0,41 |
| Поли(2-метил-1,3-пентадиен-ко-4-метил-1,3-пентадиен) 85/15 | 1.00E-09 | 0,60 | 0,37 |
| Полибутадиен-ко-акрилонитрил 80/20 | 8.18E-10 | 0,49 | 0,30 |
| Вулканизированный транс-каучук-очищенная гуттаперча | 6.17E-10 | 0,37 | 0,23 |
| Политетрафторэтилен-ко-гексафторпропен | 4.89E-10 | 0,30 | 0,18 |
| Ацетобутират целлюлозы | 4.73E-10 | 0,29 | 0,17 |
| Политетрафторэтилен (PTFE) | 4.26E-10 | 0,26 | 0,16 |
| Фторированный полимер | 4.22E-10 | 0,25 | 0,15 |
| Полихлоропрен | 3.94E-10 | 0,24 | 0,14 |
| Полибутадиен-ко-акрилонитрил 73/27 | 3.86E-10 | 0,23 | 0,14 |
| LDPE (полиэтилен низкой плотности) | 2.93E-10 | 0,18 | 0,11 |
1. Вкладыш (8) для механического зажимного колпачка навинчивающегося (1) и крончатого (1′) типа для укупоривания бутылок (10), при этом указанный колпачок (1, 1′) включает в себя корпус (2), а указанный вкладыш (8) выполнен с возможностью закрепления на поверхности (3а) указанного корпуса (2), обращенной внутрь бутылки (10), когда указанный колпачок (1, 1′) закрывает сверху указанную бутылку; причем указанный вкладыш (8) содержит уплотнительный элемент (9), приспособленный быть зажатым в одной части между указанным корпусом и частью указанной бутылки (10), когда указанный колпачок (1, 1′) надет на указанную бутылку (10), отличающийся тем, что он, кроме того, содержит проницаемый элемент (16, 109, 209), соединенный с указанным уплотнительным элементом, непроницаемый для жидкостей и имеющий проницаемость для кислорода, измеренную при 20°С, от 10-6 до 10-10 Нсм3·см/см2·смHg·с, и указанный проницаемый элемент предназначен для закрывания отверстия, выполненного в указанном колпачке между внутренней частью и наружной частью бутылки, и имеет такие толщину и площадь поверхности, чтобы регулировать расход потока кислорода между внутренней частью и наружной частью бутылки при установленном колпачке от 0,1 до 5 мг/месяц.
2. Вкладыш (8) по п.1, в котором указанный проницаемый элемент имеет проницаемость для кислорода, измеренную при 20°С, от 10-7 до 10-10 Нсм3·см/см2·смHg·с.
3. Вкладыш (8) по п.2, в котором указанный уплотнительный элемент изготовлен из материала, который является, по существу, непроницаемым для кислорода, и указанный проницаемый элемент содержит мембрану (16), проходящую так, чтобы закрывать по меньшей мере часть отверстия (17), пересекающего указанный уплотнительный элемент (9), и способную вводить внутреннее пространство указанной бутылки (10) в сообщение с окружающей средой снаружи нее.
4. Вкладыш (8) по п.3, в котором на указанном уплотнительном элементе имеется по меньшей мере один канал сообщения между окружающей средой снаружи бутылки и указанным отверстием (17) от стороны указанной мембраны, которая обращена к внутреннему пространству бутылки.
5. Вкладыш (8) по п.4, в котором указанный по меньшей мере один канал сообщения представляет собой по меньшей мере один паз, выполненный на поверхности указанного уплотнительного элемента, предназначенной быть обращенной к указанному корпусу.
6. Вкладыш (8) по любому из пп.3, 4 или 5, в котором указанное отверстие (17) содержит первый и второй края (17а и 17b) напротив друг друга, при этом указанный первый край (17а) должен закрываться указанной поверхностью (3а) указанного корпуса (2) колпачка (1, 1′), а указанный второй край (17b) должен закрываться по меньшей мере частично указанной мембраной (16).
7. Вкладыш (8) по п.6, в котором указанная мембрана (16) прикреплена как неотъемлемая часть к указанному уплотнительному элементу (9).
8. Вкладыш (8) по п.6, включающий в себя закрывающий элемент (22), закрепленный так, чтобы закрывать указанный второй край (17b) указанного отверстия (17), и имеющий сквозное отверстие (23), закрытое указанной мембраной (16).
9. Вкладыш (8) по п.8, в котором указанный закрывающий элемент (22) имеет на одном торце (22а) выемку (25), внутри которой помещена указанная мембрана (16).
10. Вкладыш (8) по п.8 или 9, в котором указанный закрывающий элемент (22) включает в себя кольцевой выступ (28), прикрепленный к указанному уплотнительному элементу (9).
11. Вкладыш (8) по п.8 или 9, в котором указанный закрывающий элемент (22) изготовлен формованием за одно целое с указанным уплотнительным элементом (9).
12. Вкладыш (8) по п.8 или 9, в котором указанный закрывающий элемент (22) получен совместным формованием с указанным уплотнительным элементом (9) или многокомпонентным формованием указанного уплотнительного элемента (9).
13. Вкладыш (8) по п.8 или 9, в котором указанная мембрана (16) прикреплена к указанному закрывающему элементу (22) посредством многокомпонентного формования, ультразвуковой сварки или приклеивания.
14. Вкладыш (108) по п.1 или 2, в котором указанный уплотнительный элемент (109, 209) является частью указанного проницаемого элемента и образует с ним единое и однородное тело.
15. Вкладыш по п.14, в котором указанный уплотнительный элемент (109) соединен с пленкой (101), которая является непроницаемой для кислорода по всей поверхности, за исключением части (102) с заданной площадью, через которую происходит регулируемое прохождение кислорода.
16. Вкладыш по п.15, в котором указанная часть имеет уменьшенную толщину.
17. Вкладыш по п.14, в котором указанный уплотнительный элемент (209) имеет, по существу, равномерную толщину и изготовлен из материала, выбранного из группы, состоящей из каучуков, блок-сополимеров на основе стирола и производных целлюлозы.
18. Вкладыш по п.1, в котором указанный проницаемый элемент является элементом плотного типа или микропористого типа, имеющим молекулярный порог менее 50 кДа.
19. Вкладыш по п.18, в котором указанный проницаемый элемент является элементом микропористого типа с молекулярным порогом от 1 до 20 кДа.
20. Вкладыш по п.19, в котором указанный проницаемый элемент является элементом микропористого типа с молекулярным порогом от 1 до 10 кДа.
21. Вкладыш по п.18, в котором указанный проницаемый элемент является элементом плотного типа и изготовлен из материала, выбранного из группы, состоящей из силиконовых каучуков, полидиенов и их сополимеров, производных целлюлозы, сополимеров стирола, олефина и диена, полиоксидов, полиолефинов и их производных, а также фторированных полимеров и сополимеров.
22. Вкладыш по п.21, в котором указанная мембрана изготовлена из материала, выбранного из группы, состоящей из полибутадиена, полиизопрена, полиизопренгидрохлорида, полиметил-1-пентенилена, этилцеллюлозы, сополимера стирола, этилена, бутена и стирола (SEBS), сополимера стирола, этилена, пропилена и стирола (SEPS), поли(окси-2,6-диметил-1,4-фенилена), гидрогенизированного полибутадиена, поли(2-метил-1,3-пентадиен-ко-4-метил-1,3-пентадиена), сополимера бутадиена и акрилонитрила, вулканизированного транс-каучука, сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропена, ацетобутирата целлюлозы, фторированных полимеров, как, например, политетрафторэтилена, полихлоропрена, полиэтилена низкой плотности и сополимера этилена и винилацетата (EVA).
23. Вкладыш по п.22, в котором указанная мембрана выполнена на основе каучука, SEBS, SEPS или EVA.
24. Вкладыш по п.1, в котором указанный проницаемый элемент имеет эквивалентную суммарную площадь поверхности для прохождения кислорода, равную от 0,7 до 78,5 мм2, предпочтительно от 7,1 до 78,5 мм2.
25. Вкладыш по п.1, в котором указанный проницаемый элемент имеет эквивалентную суммарную толщину поверхности для прохождения кислорода, равную от 0,01 до 10 мм, предпочтительно от 0,5 до 3,5 мм.
26. Механический зажимной колпачок (1, 1′) для укупоривания бутылок (10), в частности для укупоривания бутылок (10) с вином, подлежащим старению, содержащий корпус (2), включающий в себя верхнюю часть (3), от периферии которой проходит боковая часть (4), профилированная так, чтобы быть разъемно соединенной у отверстия (13) указанной бутылки (10), и вкладыш, прикрепленный к поверхности (3а) указанного корпуса (2), обращенной к внутреннему пространству бутылки (10), когда колпачок (1, 1′) соединен у указанного отверстия (13), отличающийся тем, что указанный вкладыш (8) изготовлен по одному или нескольким из предшествующих пунктов.
27. Колпачок по п.26, в котором на указанной верхней части указанного корпуса имеется по меньшей мере одно отверстие (20) для помещения проницаемого элемента указанного вкладыша в сообщении с окружающей средой снаружи указанной бутылки.
28. Колпачок по п.27, в котором указанное по меньшей мере одно отверстие выполнено в месте, смещенном по вертикали относительно указанного проницаемого элемента.
29. Колпачок по п.27 или 28, в котором на указанной верхней части указанного корпуса имеется выступ (3с), и указанное по меньшей мере одно отверстие выполнено на сторонах указанного выступа.
30. Колпачок по любому из пп.26, 27 или 28, при этом указанный колпачок является колпачком навинчивающегося типа.
31. Колпачок по любому из пп.26, 27 или 28, при этом указанный колпачок является колпачком крончатого типа.
32. Полуфабрикат, представляющий собой лист, содержащий множество отверстий (17), и способный подвергаться штампованию для образования множества вкладышей (8) для навинчивающегося (1) или крончатого (1′) колпачков, при этом указанные вкладыши (8) изготовлены по одному из пп.1-25.
