專利名稱：罐端件以及將它固定到罐體上的方法
技術領域：
本發明涉及到一種容器的端壁，特別是，但不是限制性地，涉及到一罐體的一端壁，以及通過一個二次接縫將端壁固定到該罐體上的方法。
美國專利No.4093102(KRASKA)描述了一些罐端件，其具有一周向的蓋扣，一從蓋扣的內部懸伸下來的卡壁，一自卡壁徑向上向內延伸的外凹的環形增強環緣，以及一通過一環形外凸環緣連接到增強環緣的內壁上的中心板。據稱，這個罐端件通過其卡壁、環緣外壁以及環緣內壁都相對于中心板垂線的偏斜或傾斜，可以承受90磅/英寸2的內壓。卡壁的斜角D°是14°至16°范圍，外壁的斜角E小于4°，以及內壁以10°-16°的斜角C°延伸至外凸環緣。本發明要探討的內容是通過增加卡壁的斜角以及限制圓角環緣的寬度來提高金屬的利用率。
歐洲專利No.0153115描述了一種制造罐端件的方法，這種罐端件適合用于封閉含有某種飲料，例如啤酒或軟飲料的罐體，這個罐端件包括一周向環緣或稱蓋扣；一從蓋扣的內部懸伸下來的卡壁；一外凹的增強環緣，該增強環緣從卡壁的與該增強環緣相連接的增厚連接部位徑向上向內延伸；以及一包括由增強環緣的內壁支承的中心板。這類罐端件通常由一預先噴涂過的鋁合金片制成，例如，5182合金那樣的鋁-鎂-錳合金。
國際專利申請WO 93/17864公開了一種適用于飲料罐的罐端件，它由涂覆有一種半透明熱塑聚酯膜的鋁/錳合金片制成。這種聚酯/鋁合金的層壓片能夠以廉價的鋁錳合金材料制造出一種帶有強力增強窄緣的罐端件。
這些已知的罐端件在二次接縫作業時由卡頭的一環緣卡住，所述的卡頭環緣具有一定的寬度和高度，以便卡入到端件的圓角環緣中去。如果卡頭的這個環形窄緣發生滑動，那就有產生塑性變形的可能。此外，卡頭的這個環形窄緣也容易損壞。
由本發明進一步改進的一種罐端件可使用很少的金屬，同時允許將滿裝的罐相互疊放。本發明提供了一種罐端件，它包括一周向的蓋扣，一從蓋壁的內部懸伸下來的卡壁，一自卡壁徑向上向內延伸的外凹的環形增強環緣，以及由一增強環緣的內壁支承的中心板，其特征在于，卡壁相對于中心板的外表面的垂線以20°-60°的角度傾斜，以及凹的環緣窄于1.5mm(0.06英寸)。卡壁相對于垂線的角度最好是40°-45°。
在罐端件的一個較佳實施例中，增強環緣的一外壁相對于中心板的垂線以-15°～+15°的角度傾斜，以及外壁的高度可達2.5mm。
在一個實施例中，增強環緣具有與其外壁相平行的內壁，內外壁由所述內凹半徑相連接。
中心板的直徑與圓周卷邊的直徑的比值最好是80％或更小。
罐端件可由熱塑聚合物膜與鋁合金片構成的多層片制成，例如用于飲料罐時，采用在通常小于0.01英寸(0.25mm)厚的黑色金屬片或鋁-錳合金片上覆以聚對苯二甲酸乙二醇酯膜的多層片。在圓周蓋扣中可設置復合物襯墊。
根據本發明的另一方面，提供了一種在罐體和罐端件之間成形出二次接縫的方法，所述方法的步驟包括將罐端件的卷邊放置在支承在底板的罐體的邊緣上；將卡頭定位在罐端件的卡壁中，以使罐端件在罐體邊緣上對中，所述卡頭具有截頭圓錐形狀的推進表面，其斜角基本上相等于罐端件的卡壁的斜角，卡頭還具有自推進面延伸的位于卡壁中的一圓柱形表面；使罐端件和罐體組成的組件與一第一接縫作業輥之間發生相對運動，以形成一初次接縫；然后使初次接縫與第二接縫作業輥之間發生相對運動，以完成二次接縫；在這些接合作業期間，卡壁發生彎折，以貼靠到卡頭的圓柱形部分上。
下面將結合附圖以舉例的方式描述本發明的不同實施例，其中
圖1是用來形成一個二次接縫的已知設備的示意圖；圖2是已知卡頭和罐端件在接縫之前的放大的截面側視圖；圖3是已知一個二次接縫的局部截面視圖；圖4是本發明的罐端件在卷邊之前的截面側視圖；圖5是圖4所示罐端件放在一罐體上形成一個二次接縫之前的截面側視圖；圖6是罐體和端件在第一次接縫作業時的視圖；圖7是罐體和端件在最后的第二次接縫作業中形成一個二次接縫時的視圖；圖8是一卡頭細節的局部截面圖；以及圖9是一些罐相互疊放時的側視圖。
在圖1中，用以形成一個二次作業接縫(或稱二次接縫)的裝置包括底板1，一立柱2和一頂板3。
安裝在底板中的一升降臺4可朝著裝在頂板中的一卡頭5來回移動。頂板將一第一接縫作業輥6支撐在一臂7上，用以使該輥能夠朝著卡頭5來回作樞軸轉動。頂板還將一第二接縫作業輥8支撐在一壁9上，用以在第一接縫作業輥與卡頭上的罐端件之間的相對運動完成之后使輥8朝著卡頭來回移動，以產生出一個一次作業接縫。
如圖1所示，卡頭5抵著依靠升降臺4構成的支承將一罐端件10牢牢地扣合在一罐體12的邊緣11上。在每個輥的接縫成形輪廓部朝著卡頭運動以使罐端件和罐體邊緣發生卷曲和形成圖3所示的二次接縫之前，第一接縫作業輥6和第二接縫作業輥8都遠離卡頭5。
圖2表示了經放大的卡頭5和罐端件10。罐端件包括一個周緣卷邊13，一從卷邊的內部懸伸下來的卡壁14，以及一個外凹的圓角增強環緣15，它從卡壁向內延伸，用以支承一個中心板16。卡壁通常從垂直方向以角度C向外擴張，角度C約為12°-15°。
卡頭5包括一主體17，該主體有一螺紋孔18，由此可將卡頭裝到裝置(未示出的)的其余部分上。一環形邊緣19從卡頭的主體17突伸出去，以便在主體的端面上確定出一個用來接納罐端件的中心板16的凹部。配裝在環形邊緣19中的中心板16在板壁與卡頭之間可以是松動的。
環形邊緣19的外表面以相對于垂直方向大約為一個12°的擴張角B朝著主體17方向向上擴張延伸，并與卡頭主體17的外表面銜接。主體的外表面相對于中心板16的垂線呈大約4°的錐角A。卡頭5的外壁與卡壁是在標以“D”的低位處相互配合，該低位是在邊緣15的12°成形部分內。
當罐端件的制造帶有較窄的圓角環緣時，卡邊19變得更窄和更容易斷裂，以及在推進部位D處還有劃傷罐端件的危險，這會在巴氏滅菌之后留下難看的不能接受的黑痕。
圖3是典型雙接縫的局部截面圖，其表示了罐端件10和罐體12之間罐體彎扣21與罐端件彎扣20的理想的重疊情況。
圖4表示了本發明的一罐端件，它包括一沿周緣的蓋扣23，一從周緣蓋扣的內部軸向上向內延伸的卡壁24，一從卡壁徑向上向內延伸外凹圓角環緣25，以及一個支承在內側部分27上的中心板26。考慮到受壓后能有金屬回彈，中心板的壁基本上是豎直向上的。卡壁相對于中心板的外表面的垂線以角度C傾斜，角度C為20°-60°，最好是40°-45°。圓角環緣的橫截面半徑通常是0.5mm左右。
圓角環緣最好有平行的壁。然而，它的外壁也可以相對于中心板的垂線以-15°至+15°的角度傾斜，外壁的高度h4可達2.5mm。
這一罐端件最好由一種層壓的金屬片和聚合物涂層制成。層壓件最好包括在其一側上有一層聚酯膜的鋁鎂合金片(例如5182)或鋁錳合金片(例如3004)。如果需要，也可在其另一側上使用聚丙烯膜。
本發明實施例的典型尺寸是d5總體直徑(如圖中所表示的) 65.83mmd4接縫凹板半徑的圓心圓(PC)直徑 61.54mmd3接縫凹板/卡壁半徑的圓心圓(PC)直徑59.91mmr2接縫凹板/卡壁的半徑 1.27mmr2接縫凹板的半徑 5.56mmr3圓角環緣的內凹半徑 ＜1.5mmd2圓角環緣的最大直徑 50.00mmd1圓角環緣的最小直徑 47.24mmh2罐端件的總高度 6.86mmh1至圓角環緣頂部的高度 5.02mmh3中心板深度 2.29mmh4外壁高度 1.78mmC卡壁相對垂線的角度43°從這些尺寸可以計算出中心板直徑(47.24mm)與罐端件總體直徑(65.84)之比大約為0.72∶1。
出于節省的目的，鋁合金片的厚度小于0.01英寸(0.25mm)。該金屬片上的聚酯膜的厚度通常為0.0005英寸(0.0125mm)。
盡管這一實施例所示的總高度h2為6.86mm，但已經獲知總高度減至6.35mm(0.25英寸)也可以制出有效的罐端件。
圖5表示出在圖1所述的二次接縫成形之前，圖4罐端件22的周向環緣23放置在罐體12的邊緣11上。
在圖5中，改型的卡頭30包括一卡頭主體31，該主體具有一截頭圓錐形狀的推進表面32，它與罐端件22的卡壁24相互配合。
截頭圓錐狀的推進表面沿軸向向外傾斜，其傾斜角基本上與前述的傾斜角C相等，角度C的值為20°-60°；在這個特定實施例中，卡角C最好為43°。卡頭主體的推進表面32比卡壁24略短。自推進表面32向上延伸的大致圓柱形的壁面33可相對于卡頭的縱軸線以+4°至-4°的角度傾斜。如圖2所示那樣，這個改型的卡頭30有一個螺紋孔，以便能夠將它安裝以二次接縫成形裝置(未示出)的其余部分上。
與圖2的卡頭相比，改型卡頭30的設計是在很大的卡壁32表面上進行初始推動，而不是深深地嵌入到圓角環緣25中。隨著罐端件24的卡壁在圖6和圖7所示的第一和第二接縫作業中發生變形，在卡壁32和圓柱形壁面33的接點處獲得了進一步的推動。圖5所示的卡頭30具有橫截面為弧形的環緣，這個環緣是用來進入卡壁的，而不是象圖2那樣要推進到凹的環緣的表面處，因此不會劃傷罐端件上的涂層或使它折皺變形。
可以理解到，使用圖1所述的裝置可成形出初次接縫。
圖6表示當第一接縫作業輥34靠近罐體12的邊緣11和罐端件的互折的周向卷邊，使它們相互卷起，將圖2左邊的所示部分成形出一初次接縫期間，改型的卡頭與罐端件所處的狀態。
隨著罐端件22和第一接縫作業輥34之間的相對轉動，卡頭推進壁32與圓柱壁33之間的棱邊在卡頭30和輥34之間施加一個擠壓力，以使所示的罐端件的卡壁發生變形。
當初次接縫作業完成后，第一接縫作業輥擺離初次接縫，而第二接縫作業輥38擺近，以便擠壓在由卡頭30支承的初次接縫上。隨著第二接縫作業輥38和卡頭30所支承的初次接縫之間的相對轉動，就完成了如圖7所示的二次接縫，并且當第二接縫作業輥38和卡頭30之間的擠壓力將二次接縫壓緊時，卡壁24的上部24就緊靠在罐體頸部，處于基本上直立的狀態。
本發明的各種罐端件可由鋁合金5182制成，也可用由CarnaudMetalbox公司以ALULITE商標出售的鋁合3004/聚合物的層壓片制成。每個罐端件使用不同的卡頭角和卡壁角通過一個二次接縫固定到拉伸矯直壁(DWI)的罐體上。所用的各種卡頭角和卡壁角列在表1中，表1還記錄了罐端件失效時的罐內壓力。
表1
未失效容器上的所有壓力都以磅/英寸2(表壓)為單位。5182是噴漆的鋁-鎂-錳合金。所用的“ALULITE”是鋁合金-錳以及聚酯膜(厚度為μ級)的鋁缺口商標。
前面表1給出的結果表明，罐端件的形狀已經可以用來封閉含較低內壓力的罐。還可以看到，用“D”型接縫環來箝緊二次接縫可提高耐壓性。另外，取卡壁角和卡頭推進表面的傾斜角接近45°時還做了進一步的實驗，表2表示了所觀察到的改進效果表2
表2是基于這樣的實驗條件罐端件由涂有聚合物膜(ALULITE)的鋁片制成，其卡壁長度為0.198英寸，上斜43°。
可以看出對樣品J、K、L來說，其容器壓力已分別達到70.9，70.0和68.7(磅/英寸2)，通過箝緊二次接縫，這些壓力還可大大增加。
為了在不使用箝緊環時提供一定的接縫強度，使用了改進的卡頭，其推進斜面角C°大約為43°，以及圓柱面33通常為+4°至-4°。實驗結果表示在表3中。
表3
壓力都以磅/英寸2(表壓)為單位。
所有樣品的尺寸都為改型底座直徑(202直徑)1.86英寸，單件深度h20.270英寸，
中心板深度0.094英寸，表3表明樣品“0”用0.25mm的Alulite制成，給出了95磅/英寸2的壓力測試結果，表明這個罐端件適合用于盛裝壓力飲料。另外還測試了具有不同長度背面(斜面)的其它卡頭，結果列在表4中。
表4
壓力都以磅/英寸2(表壓)為單位。
樣品尺寸7為0.25mm Alulite，1.86英寸改型底座，0.27英寸h2深度，0.94英寸中心板；h4深度＝0.09英寸。
8為0.23mm Alulite，1.86英寸改型底座，0.28英寸h2深度，0.104英寸中心板；h4深度＝0.10英寸。
9為0.23mm Alulite，1.86英寸改型底座，0.29英寸h2深度，0.114英寸中心板；h4深度＝0.11英寸表4表示了接合卡頭輪廓進一步發展后的結果，以便在用環加固或不用環加固二次接縫時提供更嚴密的耐壓性。
表4確定了卡頭30上通常為垂直的圓柱壁面33的長度參數，且還確定了罐端件的卡壁24和最終二次接縫之間的位置關系。根據圖7所示將會理解到，通過加熱處理或碳酸飲品所產生的力將直接作用到成形后的二次接縫的最強部位處，并由該部位承受此力。
表5表示從一個典型的接合卡頭所獲得的結果，該卡頭被設計用來產生二次接縫，并且該卡頭符合表4所確定的參數和關系。
通常，如圖8所示，該卡頭包括長度“l”通常為0.075英寸的圓柱形背面；截頭圓錐形的推進表面32，該表面以通常為43°的角度Y°傾斜于上述圓柱形背面；表面32以通常為0.020英寸的圓弧半徑R與圓柱形背面相連接。角度“X”通常為90°。
表5<
所有標號的樣品都由ALULITE制成，每一標號制作出10個端件。
如果耐壓性要求允許的話，使用較薄的金屬片就可以經濟地制出罐端件，這是因為這些端件在其剛性環當中有一個較小的中心板。
圖9表示了按照本發明所封閉的一罐12a，它疊放在一相同的罐12b上，罐12b示出了其橫截面。于是，上罐疊放到下罐上是這樣完成的將上罐的直緣31a配裝到下罐端件的卡壁24之內，使上罐的重量支承在下罐端件的二次接縫34上。
上罐罐體的底部與下罐端件之間的間隙可用來容納端件上的拉環元件(未示出)，或容納促銷物品，例如盤起的小物品或象征物。
使用上面列出的實驗數據，可建立起一個計算機程序，可以計算出本發明的罐端件當它裝到內含壓力飲料的容器上時所能達到的抗變形能力。下表中最后二行涉及的內容是已知的206直徑的飲料罐端件，以及我們所認為的由KRASKA的專利所提示的計算結果。
表6
所有實驗數據建立在公稱屈服強度310兆帕、0.25mm厚的鋁合全基礎上，標準件屈服強度也是310兆帕但厚度為0.275mm。
權利要求
1.一種罐端件，其包括一周向的蓋扣，一從蓋扣的內部懸伸下來的卡壁，一自卡壁徑向上向內延伸的外凹的環形增強環緣，以及一由增強環緣的內壁所支承的中心板，其特征在于，卡壁相對于中心板的外表面的垂線以20°-60°的角度C傾斜，增強環緣的橫截面的內凹半徑小于0.75mm。
2.如權利要求1所述的罐端件，其特征在于，卡壁相對于垂線的角度為40°-45°。
3.如權利要求1或2所述的罐端件，其特征在于，增強環緣的外壁相對于罐端件的中心板的垂線以-15°至+15°的角度傾斜，以及外壁的高度h4可達2.5mm。
4.如權利要求1或2所述的罐端件，其特征在于，增強環緣具有與其外壁相平行的內壁，內壁通過所述內凹半徑與外壁相連接。
5.如前述任一項權利要求所述的罐端件，其特征在于，中心板的直徑與周向卷邊的直徑之比為80％或更小。
6.如前述任一項權利要求所述的罐端件，其特征在于，罐端件由一種熱塑聚合物膜和鋁合金片的多層片制成，或者由鍍錫板或電鍍鋼板制成。
7.如權利要求5所述的罐端件，其特征在于，所述多層片包括，在小于0.25mm(0.01英寸)厚的鋁-錳合金片上覆以聚對苯二甲酸乙二醇酯的膜。
8.一種在罐體和前述任一項權利要求的罐端件之間成形出二次接縫的方法，其特征在于，該方法的步驟包括將罐端件的卷邊放置在支承在底板的罐體的邊緣上；將卡頭定位在罐端件的卡壁中，所述卡頭具有其斜角B°基本上等于罐端件的卡壁斜角的截頭圓錐狀推進表面，以及從推進表面延伸的基本為圓柱形的表面部分；使罐端件和罐體組成的組件與第一接縫作業輥之間發生相對運動，以形成一初次接縫；然后使初次接縫與第二接縫作業輥之間發生相對運動，以完成二次接縫；在這些接縫作業期間，罐端件的卡壁發生彎折，貼靠到卡頭的圓柱形部分上。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，卡頭的基本為圓柱形的表面部分以+4°至-4°的角度傾斜于卡頭的縱軸線。
10.一種基本上如前面結合圖4或圖7所述的罐端件。
11.一種基本上如前面結合圖5至圖8所述的成形出二次接縫的方法。
全文摘要
一種罐端件(22),其包括一周向蓋扣(23),一從蓋扣的內部懸伸下來的卡壁(24),一自卡壁徑向上向內延伸的外凹的環形增強環緣(25),以及一由增強環緣的內壁(27)所支承的中心板(26),其中,卡壁(24)相對于中心板的外表面的垂線以20°—60°的角度傾斜,以及增強環緣(25)橫截面的內凹半徑小于0.75mm。
文檔編號B65D6/30GK1191513SQ9619581
公開日1998年8月26日 申請日期1996年3月25日 優先權日1995年5月24日
發明者M·N·布里夫卡尼, P·J·希頓, M·C·凱思 申請人:卡瑙德金屬箱有限公司