常見飲料的塑料瓶蓋結構是怎麼做到防水的？

12-16

我記得以前我做防水結構的時候，有人跟我說過，硬接觸是做不了防水的。今天喝飲料時突然想起，這個飲料瓶沒有防水圈怎麼不漏水出來？這算是比較經典的結構了吧？

好吧，昨天回答了有關瓶胚的問題，今天來回答有關瓶蓋的問題。好激動啊！~
首先，把題主的問題稍微修正一下，往這個行業靠近一點：
常見飲料的塑料瓶蓋結構是怎麼做到密封的？以下是行業基礎知識普及時間：
一、市場上常見的瓶蓋類型
市場上已經商品化的、大規模使用的塑料瓶蓋主要有兩種，上圖
a.單片蓋（裡面有一個柱形的密封圈，幾乎所有飲料都可以使用）

b.雙片蓋（裡面有個軟軟的墊子，雪碧啊可樂啊經常用）

兩種類型的瓶蓋密封原理和密封結構都不一樣，下面會慢慢講到。
二、瓶蓋的密封原理和密封結構
首先要提一點，前面有好幾位答主提到螺紋也是有密封作用的，其實啊，不是起不起作用，是不！能！起！密！封！作！用！過會會講到。
先上單片蓋密封原理圖（很醜是不是，很有機械製圖范是不是，N年前的，最新的不能拿出來啊）

單片蓋靠密封圈、頂封、側封這三個結構來保證密封效果，其中密封圈是必須的，側封和頂封根據密封效果要求和瓶蓋結構設計要求，可以選擇不要。下面放X光透視圖，看看瓶蓋擰到瓶口上後，密封圈、頂封、側封是怎樣來發揮密封效果的

再放一張局部放大圖配上說明

你看，通過密封圈、頂封、側封這三個結構，從瓶口內側、頂部、外側隔絕了瓶子內部和外部的聯繫通道。
如果螺紋是需要起密封作用的，那內容物就可以充滿瓶蓋和瓶口之間的螺紋空隙，不再泄露出去就好了，真要是這樣的話整個行業就太low了，會帶來什麼後果請看我的另一個回答，裡面提到的還僅僅是殘留一點內容物，圖片很觸目驚心哦。
汽水瓶蓋螺旋處的缺口是做什麼用的？ - 甘超的回答
上面的 @2333Raindragon 提到自己擰碳酸飲料時慢慢地只擰一兩圈，注意聽聲音，有些位置聲音幾乎沒有就是密封起到作用了～，這個只能說實踐不一定出真知，聽不到聲音不一定代表沒有泄露。說一點行業知識，碳酸飲料的瓶蓋擰開過程中，二氧化碳的壓力變化和泄出的流速都是有嚴格要求的，已經專業到了有專門的OPT儀器來測量，各個飲料廠家（當然是百事可口那種級別的）都有具體的量化指標，滿足不了？對不起，請更改設計方案。

雙片蓋密封結構和原理就簡單多了，直接上圖

同樣螺紋不能起到密封作用，否則內墊就失去密封效果了，失敗。

好了，以上純從本行業的角度回答了題主的疑問，如有疑問請在評論中提出我再來補充和修改。

以下內容是用來騙贊同的。
一個小小的塑料瓶蓋重量不過幾克，售價不過幾分錢，產品背後體現的卻是這個國家整體的工業實力。包含但不限於：
石化工業：瓶蓋的原料主要是PE、PP，以及雙片蓋里的內墊膠之類的特殊用塑料，都要求是食品級的哦（不要忘了幾年前的塑化劑風波，我們行業是影響最深的哦），比較適合用來做瓶蓋的還是國外生產的好，國內的中石*、中石*還需要加油呀。

模具製造行業：瓶蓋生產模具分注塑模具和壓塑模具兩種。注塑模具國內能做出來沒問題，但是有一點，上面 @2333Raindragon 提到他了解到的行業最高水準是一模64穴，我只能說瓶蓋模具發展太快了，2010年我們公司一模96穴的產品就已經批量生產了，當然是進口模具，不要驚訝，這樣的注塑模具國內還真做不出來。壓塑模具全球只有一家義大利SACMI，國內的廠家還處在模仿、修理修改它的模具，差的更是老遠了。所以，模具行業的童鞋們要加油啊。

整體方案設計：舉個例子，前年去年我接觸到的幾個新類型的瓶蓋，設計圖紙是2002年定稿的，當然是老外的。十年前的設計方案現在才拿出來商品化，這其中的考量不是一點點的。另外塑料瓶蓋雖然有標準設計方案行業通用，但是哪個廠家都不想與別人分擔開模成本，所以都會對標準瓶蓋進行一些小修改，這樣這個方案就我一個人能用。改歸改，改了要好用，其他配套的技術要跟的上，不然自己把自己搞死了。

大規模生產的管理能力和質量管理能力：一個瓶蓋售價幾分錢，只有大規模生產才能產生足夠的利潤，機器、人員、自動化等等對工廠的管理能力要求越來越高。一天機器一分鐘生產幾百個上千個瓶蓋，要保證每一個產品的質量符合要求，質量管理能力和專業能力要求和其他普通行業不是一個水平的。

好吧，就說這麼多吧。

618更新
更新原因是居然有那麼多人看了，我不能誤導，所以爭取把答案寫的更完整
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-_-#飲料行業有那麼low嘛

手機簡單答答……因為回答這個必須要用圖…
先來一張x光圖鎮樓

^_^
雖然不太清晰，但是可以看到所有的接觸面哦！注意左上角，再接合下面的瓶蓋圖看看

總算弄到圖了^_^

可以很清晰的發現右上角瓶蓋與瓶口的多點接觸，擴展到整個瓶口就是密封圈了嘛

瓶蓋與瓶口之間的螺紋接觸也很明顯，有些同志們說這種螺紋基本上不能密封，不能算說錯，畢竟不去應對高壓，這種程度的密封足夠了^_^

第一位答案的同學說斷的螺紋不能密封，這個並不正確，因為瓶口螺紋是有斷口的，瓶蓋基本上就會是連續的，這個其實並不影響密封～你畫的圖有點接近了，作為業外人士很厲害！後來你追加的答案就很靠譜了，這個要贊的另外你說的礦泉水會有瓶蓋螺紋斷開或者瓶口螺紋斷開的情況，這個真心不是主流:-) 碳酸飲料一定會有一個是間斷的，無菌系列飲料也會有，其他灌裝特別是礦泉水，很少會用斷開型的哦
補充一句，無菌大部分用於含乳飲料，幾年前發生過福建某品牌採用了錯誤的瓶口瓶蓋，導致瓶蓋飛出傷害消費者的事故，所以現在都是斷開設計了

下面是專業知識講座時間：目前飲料市場上絕大部分都是單片蓋，而且最重要的密封在瓶口端面，靠得是三組瓶蓋上的密封條，分別是外側封，內側封和頂部側封，就是上面那個圖上標示的（請注意圖的左上角）！有時候也只用兩組，頂部封有時候不用！，下圖既是：

通過這個圖也能看出，螺紋其實也有密封作用，那是肯定的！螺紋的上下兩個面分別有不同的作用，這個就不多講了……

不要小看這麼個小蓋子，其密封研究和開蓋的研究養活了好幾家大公司呢！這算是最新的設計，如果你注意一下前幾年的可樂和雪碧，你會發現蓋子裡面有一層軟的墊子，那是在瓶蓋設計不夠成熟的時候的密封墊，這個就和機械上的密封墊一樣了……

先給上兩個圖看看,答案其實和 @Jerry小老鼠 @2333Raindragon 兩位是類似的.
上面的產品圖片來自我們日常使用的螺紋產品，產品要求中明確提出了密封要求，注意紅色線圈內的產品結構，這樣的凸台設計就是密封的關鍵。如果學習過機械設計並且還對機械密封設計相關有理解的,都應該能想起機械密封設計的思路：加大接觸面和延長介質泄漏路徑。理論上的完全密封是不可能存在的，我們所追求的只是有一定條件內，盡量小的泄漏。通過增加瓶蓋上的凸台，使瓶口和瓶蓋的實際密封面積加大（如果沒有這些凸台設計，瓶口和瓶蓋的密封面積就只有瓶口上面那一圈作為密封；並且從加工製造的角度上，瓶口上這一圈接觸面的平面度要求並不高，如果對瓶口的精度要求過高就會導致不良率太高，這與製造業的先進性無關。用製造者的話叫做：吃飽了撐的。）
另外回答題主的描述中的那個小問題，螺紋到底能不能做到密封？答案是：可以的，的確存在一類標準的螺紋可以滿足密封需求，並且此類螺紋在使用過程中不需要增加其它密封介質（料帶、密封膠圈等），這類螺紋我們一般稱之為細牙螺紋，我們日常接觸的螺紋多屬於粗牙螺紋；直觀上的區別在於：細牙螺紋在同等長度會比同等規格的粗牙螺紋（如同樣直徑的M8螺紋)會更加密集;並且細牙螺紋(外螺紋)的牙頂是尖的,粗牙螺紋只是平頂或者是帶圓過渡,如日常生活中接觸的的連接用的螺紋:瓶蓋等產品.上面有答主提到的鋼管連接:注塑機台射嘴處的連接螺紋就屬於細牙螺紋。
附加回答一個延伸出來的話題：關於瓶蓋上斷開的螺紋設計方案；前面我們已經說過了日常生活用的瓶蓋的螺紋其實是作為連接螺紋使用的，螺紋部分並不起密封作用；因此螺紋是完整的螺紋還是斷開的對產品使用並不會引起很大的問題，現在就輪到消費者（飲料製造商並不是我們這些吃貨）上場提要求：我們需要更高的生產效率和更低廉的價格；好了，回到製造業上來說，螺紋類產品的生產方案一直是屬於比較專業並且對製造商要求較高的一類；打個比方：為了更高的生產效率，產品使用的模具必然會要求模具有更多的型腔以便一次性成型更多的產品，雖然這樣的方案會額外增加產品成型時間，但是對於產量的上升依然是可以被接受，但是要命的問題出來，加工並不能保證這麼多型腔的精度啊！大家能想像到的多型腔是4個或8個，按業內的最高水準，是可以做到64個！大家可以想像下那個場景，而且可以給大家增加點信心的是，中國也能做到！扯遠了點，雖然我們可以一次性成型這麼多,但是技術上的進步依然是沒有停止的。目前生產這樣的螺紋瓶蓋已經有了專業的生產設備，每分鐘的產量是過百個，並且高度自動化。但是這和螺紋設計有什麼關係？關係就在於：專業生產瓶蓋的設備上的螺紋製造方案和傳統螺紋製造方案是兩回事,如果使用斷開的螺紋設計,專業設備的模具是可以接受並且模具還可以在一定程度上簡化.因此,我們就能看到越來越多的斷開螺紋設計.
至於瓶蓋和瓶口的軟硬問題,其實並不是設計師故意那樣的做.原因是出自:瓶體的成型方案和瓶蓋的成型方案不一樣,瓶體成型方案按業內的說法叫注塑拉伸吹塑成型,因為瓶口在生產過程中是通過注塑成型,所以得到的強度也要高一些;而瓶蓋則是由擠出成型,擠出成型的後果就是質密度低;所以軟硬配合其實只是個意外,並不是設計師一開始的目標和要求.算是意外的收穫.
好久沒逛知乎,今天偶然發現個這麼好玩的問題

題主的名字讓我很惶恐：庄不懂？釣魚吐槽么？

但好不容易碰見這麼一個貌似可以回答一下的答案，還是斗膽答一下吧：

你的老師木有說錯，硬接觸確實沒法做防水，但飲料瓶蓋子的塑料不是硬的啊！

當然的確沒有橡膠那麼軟，於是，蓋子的設計就走向了另一個方向：加大密封面積！在瓶蓋內側有一個O型的凸起，用以擋住瓶口，於是瓶蓋的內部擰到一半後其實是這個樣子的：

如圖，醬子設計之後，瓶子的封口密封面積就相當於擴大了好幾倍，液體需要擠出的密封距離被大大延長了，至少在密封界限周圍的水壓不會太大。

所以某些瓶子的瓶口和瓶身並不是一體的，這也是為了滿足瓶口與瓶蓋契合精度的需要。

最後，瓶蓋和瓶嘴並非完全契合，而是要把瓶蓋的裡面做得小一點，這樣旋緊後這部分結構就會被強力擠壓，更緊密的與瓶嘴貼合，達到密封目的。不信你可以捏一下所有的飲料瓶，都是瓶蓋較軟，而瓶嘴較硬。

2015.6.15聲明
這只是一個外行的猜想，外行的試驗，我沒有條件去驗證很多可能性，所以這是一個不精確不嚴謹的答案，大家看看就好，有問題請指正，我會更新進來，非常感謝大家。
然後看看最下面那個答案
常見飲料的塑料瓶蓋結構是怎麼做到防水的？ - Jerry小老鼠的回答
說得比我好～
特別關於螺紋這一段

同時關於螺紋，我還是要表示一點疑問，我昨天特地扒著全實驗室師兄師姐師弟師妹買的飲料瓶看了一下。
發現這麼一個規律，碳酸飲料內外螺紋都是間斷的，間斷很大，純凈水、養樂多等非碳酸飲料是瓶蓋瓶口有一個是間斷，另一側連續的。第一個我可以理解，是為了放氣防止崩瓶蓋，第二個是為什麼要間斷呢？請教一下
@Jerry小老鼠
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這是個很有趣的問題，我覺得可以做個試驗來驗證一下幾個猜想

靠螺紋密封
靠蓋子頂端接觸面密封
靠瓶蓋內圈凸起密封

首先我找了個瓶子，這個瓶子有點特點——螺紋不連續。瓶口螺紋不連續，並且瓶蓋也不連續，可以看下面的照片。這就使得【靠螺紋密封】可能性就大大降低了，因為螺紋不連續，如果靠螺紋，水總有路徑能留下來，旋轉過程裡面，總有斷點重合的時候，所以【1.螺紋密封】對於這個瓶子，不適用。

6.20更新
但是螺紋能不能密封呢？
是可以的，即使是間斷螺紋，雖然不能任何位置都密封，如果斷口恰好被瓶蓋螺紋遮擋，是可以密封的。
這裡我想到另一個驗證方法
買一瓶碳酸飲料，搖一下，瓶蓋慢慢地只擰一兩圈，注意聽聲音，有些位置聲音幾乎沒有就是密封起到作用了～

然後，請注意上面一張圖上的瓶蓋，我擦乾了所有的水漬，同時擦乾了所有瓶口的水漬，確保不會有干擾。接著，把瓶子蓋上擰死，倒過來一下再放正，打開瓶蓋倒過來觀察。

可以看到水只浸潤了瓶蓋裡面內圈凸起以內的部分，所以毫無疑問，是這個內圈凸起起到了密封的作用。擰蓋子時候能感覺到最後有一個點阻力突然變大，說明這個圈凸起的外徑是略大於瓶口內徑的，擰到最後的時候兩者會互相擠在一起

而且仔細觀察，瓶口上沿接觸的瓶蓋部分不完全是憑平整的，而是有點突起和弧度的，也是為了能和上沿更好的接觸形成密封

就像圖裡這樣，其實畫的有點誇張，那個弧度凸起沒有那麼大，我畫圖為了能表示出來把它放大了。
圖是用Windows自帶畫圖畫得，當時用了一台沒有CAD也沒有AI的電腦，只能將就一下所以水瓶蓋能不漏水，我猜主要靠得是內圈的凸起和瓶口的擠壓，以及瓶蓋上沿和凸起兩側的弧形凸起的貼合。螺紋可以密封，我猜螺紋更主要的作用還是提供一個壓力。

簡要概括：密度和尺寸（啊尺寸，好嬌羞的腦洞）。
1.礦泉水蓋基本配料為LDPE和HDPE，配比60%和40%，材料密度影響密封。
2.細細觀察礦泉水蓋內部中間有一圈凸起，我們稱之為內蓋，內蓋塞在瓶口內部，外蓋卡在瓶口外部。塑料蓋國標的公差範圍基本沒什麼用，都是設計好模具做好樣品之後，放入密封測試儀里檢測。
測試方法，幾個不同腔號（不同機器生產）的瓶子加顏料水加蓋密封后，放入真空儀，倒置5分鐘，取出觀察密封，不行重來，就是這麼呆。

而碳酸飲料則是在此基礎上加了個「eva模塑墊片」卡在蓋子里。此類蓋子無內蓋，因為eva密度可以抵抗二氧化碳衝擊。

我是分割線
潛伏知乎一年，我發現大部分人感興趣的都是普通水蓋，其實酒蓋子的密封更有趣，類似於墨家機關巧術。比如有的酒蓋子裡頭有玻璃球密封，利用密度浮力、重力，靜置時利用重力使小球卡在內蓋口（既防酒揮發又防酒倒灌），倒酒時利用酒與玻璃球的密度差，小球浮起控制流量及流速。

一些不知道的人瞎比比，本人是專業搞靜止機械密封的。螺紋密封只有椎螺紋可以，分別是美標的NPT和國標的RT螺紋，而且這兩種螺紋密封必須要用到魔繩，生料帶或者螺紋密封膠，沒有螺紋填充物只靠螺紋是無法密封的。
飲料瓶首先是平螺紋，其次我們也沒在螺紋上看到填充物，所以肯定不是螺紋密封。這種一般是密封墊片或者o環，小的時候飲料瓶蓋上有個軟軟的膜片，這就屬於墊片密封，現在的沒有那個墊子了，預計應該是改成了o環的變形模式。至於很多人說的用力擰緊螺紋就不漏了，所以起密封作用的就是螺紋，這個分情況，椎螺紋確實，對於我們普通民用的來說，其實是通過擰螺紋來擠壓墊片或者o環加強了密封，沒有密封墊片或者o環，你擰爛平螺紋都沒用。

密封圈

以前看過新聞說飲料在冰水裡放久了冰水裡的細菌會滲入。記者拿墨水做過實驗第二天黑墨水真的滲進瓶子里了哦（沒開封的）但這是很久以前的啦不知道現在有沒有改

說那麼多有用？
滲透壓力沒那麼大，
瓶蓋的結構不是關鍵，但是標準遠遠超過要求
擠壓瓶身試試，前提塑料瓶不破
倒扣一塊毛玻璃都可以做到，何況螺旋

從材料的角度講，塑料不是絕對的硬密封。因為塑料只具備一定程度的結晶形態或者玻璃形態。剩下的具有橡膠形態。選取橡膠形態成分高的塑料，甚至可以在簡單設計中完成低壓密封。

瓶蓋和瓶身都是有個斜度的。錐型擠壓密封！

其實有人回答的非常詳細了，不過我覺得道理其實很簡單，這只是用到了一種常見的密封方式，錐形密封！觀察瓶蓋可以看出，深入瓶口內的部分呈錐形！
早些年的以及現在的部分瓶罐包裝仍採用傳統的密封墊片密封，水杯什麼壓力鍋則是密封墊圈密封！
錐形密封最多的用在金屬連接件之間，各種發動機，液壓設備等的高壓膠管，鋼油管，它們採用的都是錐型密封（部分採用O形圈密封），可以承受幾百個大氣壓而不泄露，由此密封效果可見一斑！

己前喝的可口大多數是靠瓶口端面與瓶蓋平面相抵密封的。現在喝的可樂大多數是瓶塞式的密封。靠的是瓶口內壁與相對軟的蓋塞過盈接觸密封的的。這兩種很好分別。稍加旋轉即出現泄汽的第一種密封，旋轉一定角度才開始泄汽的是第二種密封。

誰說瓶蓋防水的……

@Jerry小老鼠你的第二張圖片背景以及兩張3D配圖已經暴露了你的公司信息，建議還是小心謹慎為妙。

經常跟螺紋打交道，而且是做螺紋檢測的，先佔個坑，主要是螺紋水太深。瓶口主要是靠螺紋來密封，關鍵在螺紋的作用中徑上，（想像螺紋就是一個三角形，上面是頂牙，作用位置就在三角形的中間位置）

我是輔修工業設計的，記得書上有留下記號明天查一下

水不是空氣。
硬接觸可以密封防水，在水冷卻散熱結構中有這種應用。

瓶蓋里有密封圈的，非常薄而已。