CN105324316A - 由再循环的铝和增强的合金制造的具有带螺纹的颈部的冲挤的铝瓶 - Google Patents

由再循环的铝和增强的合金制造的具有带螺纹的颈部的冲挤的铝瓶 Download PDF

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Abstract

本发明总体上涉及在由称为冲挤的工艺制造的金属瓶子上形成带螺纹的颈部。更具体地，本发明涉及在容器和其他制品的冲挤制造中使用的方法、设备和合金组合物，所述容器和其他制品具有足够的强度特性以容许容器颈部成螺纹以在带螺纹的颈部上接收带螺纹的盖。

Description

由再循环的铝和增强的合金制造的具有带螺纹的颈部的冲挤的铝瓶
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.A.§119(e)要求2013年4月9日提交的美国临时专利申请序列号61/809,952的优先权，其在此全部引入作为参考。
技术领域
本发明总体上涉及在通过称为冲挤(impactextrusion)的工艺制造的金属瓶子上形成带螺纹的颈部。更具体地，本发明涉及在容器和其他制品的冲挤制造中使用的方法、设备和合金组合物，所述容器和其他制品具有足够的强度特性以容许容器颈部成螺纹以接收带螺纹的盖(封闭物，closure)。
背景技术
一般地，容器的构造和设计影响终端消费者，以及装瓶子工人(bottlers)、制造商、批发商、运输商和零售商(以下共同地称为“瓶子(装瓶)工业”)对容器满意的水平。铝瓶子给瓶子工业和消费者提供很多好处。铝瓶子提供理想的表面以用商标名、标示、设计、产品信息、和/或者其它优选标记装饰和因此给装瓶子工人、批发商、和零售商提供在销售时突出的能力。铝瓶子具有强度-重量比率的优点，与相当的玻璃瓶子相比其实现更高的堆积。铝瓶子增加的耐久性还减小在制造和运输过程中损坏容器的数量，导致进一步地节约。另外地，铝瓶子比玻璃瓶子更轻，导致运输过程中的能量节约。最后地，再循环铝瓶子更容易，因为标签和其它标示直接印于铝瓶子上，而玻璃和塑料瓶子典型地具有在再循环过程中必须分离的标签。
由于铝饮料瓶子提供的便利性，铝饮料瓶子尤其吸引消费者。铝瓶子的轻重量使它们较易携带。铝瓶子尤其适合在公共场所及室外使用，因为它们是耐久的、安全的且提供有效的免于光和空气的保护，其可对存储在铝瓶子中饮料的品质和味道产生负面影响。另外地，铝瓶子比由其它材料制成的饮料容器更快地冷却下来，导致更快速地得到冷饮(colderbeverages)。玻璃瓶子不提供相同的便利性，因为它们比铝瓶子更重和更容易破碎。进一步地，一些公共设施和公园禁止玻璃瓶子，因为它们在破碎时会造成安全隐患。
在容器工业中铝饮料瓶子是已知的并且可使用冲挤工艺形成。冲挤是用于制造金属容器和具有独特形状的其他制品的工艺。产品典型地由包含钢、镁、铜、铝、锡、铅和其他合金的软化的金属毛坯(块，slug)制成。容器由通过冲头接触的冷毛坯在限制(狭窄)的模头(冲模)内形成。来自冲头的力使金属毛坯围绕冲头的外径和限制的模头的内径形变。在初始形状形成后，用反凸模排出机(counter-punchejector)从冲头移除容器或者其他设备，和使用其他的颈缩和成型工具使设备成形为优选的形状。
在常规的冲挤工艺中，几乎纯的或者“原始的”铝由于其独特的物理特性而被使用，且通常被称作“1070”或者“1050”铝，其包含至少大约99.5％的纯铝。当前用1070或者1050铝合金制成的商业冲挤(IE)容器是非常柔软的且具有低机械性能和因此需要厚的壁。用于喷雾剂(气溶胶)的IE容器和其他压力器皿需要高强度和因此使用比传统的铝饮料容器更厚的样板(量规，gage)和更重的材料。由于这些容器的厚度和强度要求，制造所述容器的成本可显著高于制造常规金属饮料容器(其通常使用3104铝合金)的成本。传统IE容器的厚度也使得整体螺纹的制造更加复杂。进一步地，用于传统IE容器的铝合金的柔软性质太软以致于无法形成强至足以用带螺纹的盖(如滚式防盗(rollonpilferproof)(ROPP)盖)闭合的整体螺纹。在由标准合金制造的IE瓶子上的整体螺纹的测试显示，与通过牵拉和挤拉(drawandironing)工艺制造的容器的螺纹相比，带螺纹的区域将在显著较低的载荷力下坍塌(失效)。
使用3104铝合金的牵拉或者挤拉(D&I)的铝容器的制造导致相当数量的废铝材料。一般将废铝收集和再循环。然而，在过去，常规的冲挤合金不足够硬或强到被用于形成具有带螺纹的颈部的IE容器。使用一定百分比的与常规的冲挤合金共混的来自D&I工艺的废铝可由冲挤生产足够强的带螺纹的容器，这导致对瓶子工业的材料成本的节省和降低带螺纹的容器的环境足迹(footprint)。
为了满足具有用于ROPP盖的螺纹的IE饮料容器的需求，商业的容器工业典型地在容器形成之后将螺纹附加至IE饮料容器的颈部。这些外部螺纹通常地由塑料或者金属制成和在一些情况下被称为“嵌件(outserts)”。这些外部螺纹有若干缺点，包括增加的成本、制造方法的复杂性、和不利的封盖性能特性，所述不利的封盖性能特性包括容器颈部上的盖旋转和在盖和/或者嵌件周围的容器漏泄。因此，对于如下的IE铝容器有很大的需求：所述IE铝容器包含再循环的铝成分，其足够坚硬和刚性到容许形成带螺纹的颈部，以接收选择性地可移除的盖，例如ROPP盖。
发明内容
因此，本发明设想使用在冲挤工艺过程中可使用的更高强度的铝合金，以形成具有整体的带螺纹的颈部的容器，所述整体的带螺纹的颈部具有足以使用滚式防盗(ROPP)盖闭合的机械强度。优选地，铝合金至少部分地由再循环的废料例如铝饮料容器包含(至少部分地包含来自再循环的废料例如铝饮料容器的铝合金)。本发明容许使用具有与由1070或者1050铝合金IE方法制造的IE容器可能具有的相比更薄的壁的IE容器。因此，首次可制造较低成本的、薄壁的IE铝容器体，其具有用于用带螺纹的盖封盖加压饮料容器的高性能整体螺纹。
因此，在本发明的一个实施方案中，对于成螺纹足够强的容器在冲挤工艺中使用专门适用于IE方法的独特合金形成，所述独特的合金由各种废料与其他原始金属共混。替代地或者另外地，可将合金化元素(成分)(例如但不仅限于镁)添加至合金以精炼(改进，refine)本发明的再循环的铝合金的化学组成。
在本发明的一个实施方案中，新型合金以金属毛坯的初始形式提供并用于在冲挤工艺中形成金属容器，其中该金属容器具有足够的强度以使颈部成螺纹。在一个实施方案中的合金具有包括再循环的3105或者3104铝、和相对纯的1070铝(由再循环的3105或者3104铝、和相对纯的1070铝构成)的组成以形成新的再循环合金。在另一个实施方案中，使用40％的3104合金的再循环铝合金与1070合金共混，并且其包含如下组分：大约98.47％铝；大约0.15％Si；大约0.31％Fe；大约0.09％Cu；大约0.41％Mn；大约0.49％Mg；大约0.05％Zn；大约0.02％Cr；和大约0.01％Ti。在又另一个实施方案中，将60％至80％的再循环铝与1070合金共混以形成再循环的铝合金。再循环的铝合金包含大约0.26％Si；大约0.53％Fe；大约0.16％Cu；大约0.84％Mn；大约0.6％Mg；大约0.12％Zn；大约0.02％Cr；和大约0.02％Ti。再循环的铝合金包含大约97.70％和大约98.05％之间的铝；在大约0.16％和大约0.24％之间的Si；在大约0.37％和大约0.48％之间的Fe；在大约0.08％和大约0.15％之间的Cu；在大约0.48％和大约0.71％之间的Mn；在大约0.34％和大约0.52％之间的Mg；在大约0.06％和大约0.12％之间的Zn；在大约0.01％和大约0.04％之间的Cr；以及在大约0.00％和大约0.04％之间的Ti。
本发明的另一方面是提供具有足够强度特性以使金属瓶子的颈部成螺纹的冲挤的金属瓶子的制造方法。所述方法通常包括如下：(1)使用铝合金形成毛坯；(2)在冲挤工艺中使该毛坯变形为优选的形状以形成金属瓶子；和(3)在金属瓶子的颈部形成螺纹，所述螺纹适于接收可选择性打开或者关闭的带螺纹的盖。所述方法可进一步包括如下：(4)添加硼化钛至铝合金；(5)由从铸造装置形成的厚片来形成单独的毛坯；(6)在连续退火工艺中将所述单独的毛坯退火；和(7)通过喷丸处理来整理(表面处理，finishing)该毛坯以增加该毛坯的表面积。在一个实施方案中的铝合金包括与相对纯的铝合金共混的3104、3004、3003、3103、3013和3105铝合金的至少一种的废金属(由与相对纯的铝合金共混的3104、3004、3003、3103、3013、和3105铝合金的至少一种的废金属构成)。在一个实施方案中，铝合金是由大约60％的废铝合金和大约40％的1070铝合金共混，其中所述废铝合金包含：在大约0.20重量％和大约0.32重量％之间的Si；在大约0.47重量％和大约0.59重量％之间的Fe；在大约0.10重量％和大约0.22重量％之间的Cu；在大约0.78重量％和大约0.90重量％之间的Mn；在大约0.54重量％和大约0.66重量％之间的Mg；在大约0.06重量％和大约0.18重量％之间的Zn；在大约0.00重量％和大约0.08重量％之间的Cr；以及在大约0.00重量％和大约0.08重量％之间的Ti。在优选的实施方案中，废铝合金包含如下：大约0.26％Si；大约0.53％Fe；大约0.16％Cu；大约0.84％Mn；大约0.60％Mg；大约0.12％Zn；大约0.02％Cr；和大约0.02％Ti。所述铝合金包含如下：在大约98.15％和大约98.50％之间的铝；在大约0.16％和大约0.20％之间的Si；在大约0.37％和大约0.41％之间的Fe；在大约0.08％和大约0.12％之间的Cu；在大约0.48％和大约0.54％之间的Mn；在大约0.34％和大约0.40％之间的Mg；在大约0.06％和大约0.10％之间的Zn；在大约0.01％和大约0.04％之间的Cr；以及在大约0.00％和大约0.04％之间的Ti。在一个实施方案中，该铝合金由如下组成：大约98.33％铝；大约0.18％Si；大约0.39％Fe；大约0.10％Cu；大约0.51％Mn；大约0.37％Mg；大约0.08％Zn；大约0.02％Cr；和大约0.02％Ti。
在一个实施方案中，螺纹具有在大约1.4英寸和大约1.6英寸之间的外径。在优选的实施方案中，螺纹的外径在大约1.44英寸和大约1.54英寸之间。在另一个实施方案中，所述螺纹具有在大约1.2英寸和大约1.4英寸之间的外径。在优选的实施方案中，所述螺纹的外径在大约1.24英寸和大约1.34英寸之间。在再另一个实施方案中，螺纹具有在大约1.0英寸和大约1.2英寸之间的外径。在优选的实施方案中，所述螺纹的外径在大约1.05英寸和大约1.15英寸之间。在又另一个实施方案中，所述螺纹的外径在大约1.0英寸和大约1.6英寸之间。在一个实施方案中，螺纹具有在大约0.10英寸和大约0.15英寸之间的从一个螺纹的顶部到另一个螺纹的顶部的距离或者螺距(pitch)。在另一个实施方案中，螺距是大约0.125英寸，或者约八个螺纹/英寸。在另一个实施方案中，金属瓶子的主体部分具有在大约0.0098英寸和大约0.0155英寸之间的厚度。在更优选的实施方案中，所述瓶子具有在大约0.0135英寸和大约0.0145英寸之间的厚度。在又另一个实施方案中，所述金属瓶子具有在大约2.6英寸和大约2.85英寸之间的直径。在优选的实施方案中，所述金属瓶子的直径可在2.64和2.75英寸之间。在一个实施方案中，所述金属瓶子具有在大约6.2英寸和大约7.25英寸之间的高度。在另一个实施方案中，所述金属瓶子具有在大约6.2英寸和大约6.3英寸之间的高度。在又另一个实施方案中，所述金属瓶子的高度在大约7.1英寸和大约7.25英寸之间。
本发明的另一方面是提供由再循环的铝合金形成的金属瓶子的颈部的冲挤和成螺纹的方法。所述方法包括但不仅限于：(1)提供废铝材料；(2)将该废铝材料与1070铝合金熔融以形成再循环的铝合金，其中所述再循环的铝合金包含如下：大约98.33％铝；大约0.18％Si；大约0.39％Fe；大约0.10％Cu；大约0.51％Mn；大约0.37％Mg；大约0.08％Zn；大约0.02％Cr；和大约0.02％Ti；(3)将所述再循环的铝合金铸造成厚片；(4)将所述厚片轧制(rolling)至在大约0.1181英寸和大约0.5512英寸之间的规定厚度；(5)冷却所述厚片至预设的温度(在大约59°F和大约122°F之间的环境温度下)；(6)由冷却的厚片冲压毛坯；(7)将毛坯退火，其中所述毛坯的峰值温度在大约842°F和大约1058°F之间；(8)冲挤毛坯以形成挤出的管子；(9)在所述挤出的管子上形成底部圆顶(dome)部分；(10)将所述挤出的管子颈缩(necking)以形成铝瓶子，所述铝瓶子具有底部圆顶部分、主体部分、从主体部分向上延伸的颈部、和位于颈部的最上部上的开口；(11)修整颈部的最上部的至少一部分；和(12)在所述金属瓶子的颈部形成螺纹，所述螺纹适于以螺纹啮合盖。在一个实施方案中，冷却所述厚片大约4小时至大约8小时。在另一个实施方案中，冷却所述厚片超过24小时。在又另一个实施方案中，冷却所述厚片超过一星期。
在颈部上形成螺纹通常包括将金属瓶子定位在卡盘中以支撑金属瓶子并且使金属瓶子保持在预定的位置上。螺纹形成设备的内核件位于金属瓶子的开口中，与所述金属瓶子颈部的内表面部分接触。将螺纹形成设备的外核件定位为与金属瓶子颈部的外表面接触。通过内核件和外核件的螺纹形成表面，而将压缩力施加至所述金属瓶子的颈部。内核件和外核件的螺纹形成表面具有用于在金属瓶子上形成预定的尺寸和几何形状的预定的凸部和凹部。使螺纹形成设备绕着所述金属瓶子的轴中心旋转，使得内核件和外核件在金属瓶子颈部的周边移动。
所述方法可进一步包括：(13)罐壁压薄(wallironing)挤出的管子以增加颈部的至少一部分的厚度，其中颈区域的至少一部分的厚度大于所述金属瓶子的主体部分的厚度，而且其中颈区域的至少一部分的厚度为约0.0125英寸和约0.0155英寸(在大约0.0125英寸和大约0.0155英寸之间)；和(14)使用ROPP盖密封金属瓶子的开口。ROPP盖通常包括顶部、通常从顶部向下延伸的圆柱形主体部分、在圆柱形主体部分的最下部上形成的可拆除防盗带(pilferband)、面向下方的孔洞、和ROPP盖的内侧顶部中的衬垫。用于密封金属瓶子开口的所述ROPP盖的圆柱形主体部分最初是不带螺纹的。密封金属瓶子通常包括：将ROPP盖放置在金属瓶子的颈部中的螺纹之上；将ROPP盖向下压在形成于金属瓶子的颈部的最上部上的密封表面上，在密封表面和ROPP盖的顶部之间压缩ROPP盖的衬垫；对着ROPP盖圆柱形主体部分的外表面挤压滚丝机，其中滚丝机将压缩力施加于圆柱形主体部分并且绕着ROPP盖旋转以在圆柱形主体部分中形成螺纹；和对着防盗带的外表面挤压防盗辊(pilferroller)以防止当ROPP盖从金属瓶子移出时防盗带从金属瓶子的颈部被移出。
冲挤毛坯可包括：将毛坯放置在具有圆锥形的模头中；和使用具有预定的形状的钢冲头冲击所述毛坯，其中挤出的管子从模头向后被挤出。在一个实施方案中所述模头具有在大约920HV和大约1080HV之间的维氏硬度(HV)。在更优选的实施方案中，所述模头具有在大约970HV和大约1030HV之间的硬度。在又更优选的实施方案中，所述模头具有在大约990HV和大约1010HV之间的硬度。在一个实施方案中，所述冲头具有在大约600HV和大约760HV之间的硬度。在更优选的实施方案中，所述冲头具有在大约640HV和大约720HV之间的硬度。在又更优选的实施方案中，所述冲头具有在大约670HV和大约690HV之间的硬度。在一个实施方案中，所述毛坯具有在大约1.61英寸和大约1.91英寸之间的直径。在更优选的实施方案中，所述毛坯具有在大约1.71英寸和大约1.81英寸之间的直径。在又更优选的实施方案中，所述毛坯具有在大约1.75英寸和大约1.766英寸之间的直径。在一个实施方案中，所述毛坯具有在大约0.17英寸和大约0.27英寸之间的高度。在另一实施方案中，所述毛坯具有在大约0.20英寸和大约0.235英寸之间的高度。在又更优选的实施方案中，所述毛坯具有在大约0.216英寸和大约0.217之间的高度。在一个实施方案中，所述毛坯具有在大约0.69盎司和大约0.875盎司之间的质量。在更优选的实施方案中，所述毛坯具有在大约0.7盎司和大约0.865盎司之间的质量。在又更优选的实施方案中，所述毛坯具有在大约0.740盎司和大约0.825盎司之间的质量。
在另一个实施方案中，所述铝合金包含：大约97.70重量％和大约98.05重量％之间的铝；大约0.20重量％和大约0.24重量％之间的Si；大约0.44重量％和大约0.48重量％之间的Fe；大约0.11重量％和大约0.15重量％之间的Cu；大约0.65重量％和大约0.71重量％之间的Mn；大约0.46重量％和大约0.52重量％之间的Mg；大约0.08重量％和大约0.12重量％之间的Zn；大约0.01重量％和大约0.04重量％之间的Cr；以及大约0.00重量％和大约0.04重量％之间的Ti。
所述螺纹通过螺纹形成设备形成，所述螺纹形成设备包括：用于将金属瓶子保持在预定位置上的卡盘；具有第一螺纹形成表面的内核件，所述第一螺纹形成表面可操作用于向金属瓶子的颈部的内表面施加力；和具有第二螺纹形成表面的外核件，所述第二螺纹形成表面可操作用于向金属瓶子的颈部的外表面施加力，其中螺纹形成设备可操作用于绕着金属瓶子的轴中心旋转。
本发明的又另一方面是具有带螺纹的颈部的金属瓶子，所述金属瓶子通常包括：底部圆顶部分；从底部圆顶部分向上延伸的主体部分；从主体部分向上延伸的颈部；在颈部外表面上形成的螺纹；和位于颈部的最上部上的开口。密封表面在金属瓶子的最上部上形成并且防盗带裙部(skirt)在金属瓶子的颈部上形成。
金属瓶子包含再循环的铝合金，所述再循环的铝合金包含(由如下构成)：大约97.70重量％和大约98.50重量％之间的铝；大约0.16重量％和大约0.24重量％之间的Si；大约0.37重量％和大约0.48重量％之间的Fe；大约0.08重量％和大约0.15重量％之间的Cu；大约0.48重量％和大约0.71重量％之间的Mn；大约0.34重量％和大约0.52重量％之间的Mg；大约0.06重量％和大约0.12重量％之间的Zn；大约0.01重量％和大约0.04重量％之间的Cr；以及大约0.00重量％和大约0.04重量％之间的Ti。金属瓶子的带螺纹的颈部具有适合于接收ROPP盖的预定的几何形状，所述螺纹适于接收具有大约1.5英寸的内径的ROPP盖。在另一个实施方案中，所述螺纹适于接收具有大约1.3英寸的内径的ROPP盖。在又另一个实施方案中，所述螺纹适于接收具有大约1.1英寸的内径的ROPP盖。在一个实施方案中，所述螺纹具有在大约0.10英寸和大约0.15英寸之间的螺距。在另一个实施方案中，所述螺纹的螺距是大约0.125英寸，或者大约八个螺纹/英寸。
在一个实施方案中，所述金属瓶子具有直径在大约2.537英寸和大约2.838英寸之间的主体。在更优选的实施方案中，所述金属瓶子的主体具有在大约2.68英寸和大约2.695英寸之间的直径。在一个实施方案中，所述金属瓶子具有在大约6.0英寸和大约7.4英寸之间的高度。在另一个实施方案中，所述金属瓶子具有在大约6.175英寸和大约6.325英寸之间的高度。在优选的实施方案中，所述金属瓶子具有在大约6.2英寸和大约6.3英寸之间的高度。在又另一实施方案中，所述金属瓶子具有在大约7.112英寸和大约7.263英寸之间的高度。在优选的实施方案中，所述金属瓶子具有在大约7.162英寸和大约7.213英寸之间的高度。
如以下的表、权利要求、和具体实施方式中所提供的，在此提供和设想铝合金的各种组成。对于每种合金，每种组分(即，Si、Fe、Cu等)的量可变化大约15％以达到令人满意的结果。在一个实施方案中，将Si、Fe、和Cu的至少一种添加至铝合金。在另一个实施方案中，将Si、Fe、和Cu的仅一种添加至铝合金。在又另一个实施方案中，不将Si、Fe、和Cu添加至铝合金。在再另一个实施方案中，可将其他元素添加至铝合金。在一个实施方案中，将Mn、Zn、Cr、和Ti的一种或者多种添加至铝合金。在又另一个实施方案中，将Mn、Zn、Cr、和Ti的仅一种添加至铝合金。此外，如本领域技术人员所意识到的，如下是不必要的：在此描述的和在冲挤工艺中使用的新型合金组合物全部地或者部分地包含有再循环组分和合金(以再循环组分和合金被包含)。更确切地，所述合金可获得或共混自在之前的产品或者过程中先前未使用或实施的原料。
在本发明的各种实施方案中，提供具有包含再循环成分的带螺纹颈部的轻质容器。可实现下列优点的至少一项：强度与重量的比率；爆破压力；形变压力；耐冲击性；抗刮性或者耐磨性；和/或重量和金属含量的降低。还设想其他优点。此外，本发明的方面和特征给容器提供对后退火的增强的耐受性，以容许具有更高固化温度的衬垫材料。在各种实施方案中，设想用于生产具有更高的耐后退火性的IE容器的合金，其导致改善的容器性能，和使用需要更高固化温度的涂料。还设想用于生产这样的容器的容器设计和工具(加工)设计。
在本发明各种实施方案中，提供具有足够的强度特性以使颈部成螺纹并且包含再循环材料的铝毛坯和相应IE容器。再循环成分可为后工业或者后消费(消费后，post-consumer)成分，其使用提高总的产品和方法的效率。已知废料(例如来自杯子制造过程的废料)的相当一部分包含比当前使用的基础1070合金更高的合金化元素浓度。这些合金化元素在提供各种成本和环境优点的同时，还改良铝的冶金学特性。例如，包含这些元素提高固化温度范围。因此存在铸造的挑战。例如，随着屈服强度增加和延展性降低，产生有关轧带的问题。已知重结晶特性改变，迫使潜在的热机械处理的改变，包括但不限于：轧制温度、轧制减量(rollingreduction)、退火温度、退火过程、和/或者退火时间。增加的最终拉伸强度和屈服强度增加在冲压毛坯时的吨位载荷。
另外地，由于改良的冶金学特性，本发明的毛坯的表面粗糙度和润滑是至关重要的。对于本发明的毛坯，挤出压机上的吨位载荷通常更高。在各种实施方案中，本发明的提高的材料强度实现在显著较低的容器重量和/或壁厚下达到标准容器性能规范。
在本发明的另一方面中，设想与新型合金一起使用、与冲挤工艺结合使用并且用于在IE容器上形成螺纹的特定工具，例如成颈器(necker)、成螺纹工具、切割机、和其他设备。本发明还设想与使用新型合金组合物相关的其它新型制造技术。
根据本申请中包含的本发明公开内容，这些和其他优点将明晰。以上描述的实施方案、物品、和结构均不是完全的或穷尽的。如将意识到的，本发明的其他实施方案可能单独或者组合地使用以上阐明的或者以下详述的特征的一个或者多个。进一步地，发明内容既不意图也不应该被解释为代表本发明的全部范畴和范围。本发明在发明内容以及本发明的附图和具体实施方式中以各种水平的细节阐述本发明，和在本发明内容中的要素、组分等的包括或不包括不意图作为对本发明范围的限制。根据具体实施方式，特别当与附图放在一起时，本发明的另外方面将变得更容易明晰。
尽管在本申请中通常称为“容器”，“金属容器”，“金属瓶子”，“铝瓶子”，和/或“瓶子”，应意识到本发明的工艺和合金组合物可用于形成任意种类的容器或者任意尺寸或者形状的其他制造制品。相应地，术语“金属瓶子”意为涵盖任何类型的容器。
进一步地，本申请中对“盖子”、“盖”、“带螺纹的盖”、“滚式防盗盖”和“ROPP盖”的提及不应必然地解释为将本发明限制于特定类型的盖或者特定的螺纹设计。应意识到本方法可用于形成具有适合于任何种类的盖的螺纹的金属容器，所述盖包括任何尺寸、螺纹设计或螺纹几何形状的ROPP盖、皇冠盖和拧盖(twistoffcaps)。本发明也可用于形成具有内螺纹的金属容器，设计所述内螺纹以用具有在盖的外表面上形成的螺纹的盖密封，其中所述盖被嵌入金属容器的开口。此外，盖可由本领域已知的任何合适的材料形成，包括金属、塑料、橡胶、木头、软木、玻璃、或者其任何组合。
本申请使用的短语“至少一个”，“一个或者多个”和“和/或”是开放式的表述，其在操作中既是连接性的又是分离性的。例如，表述“A、B和C的至少一个”，“A、B或者C的至少一个”，“A、B和C的一个或者多个”，“A、B或者C的一个或者多个”和“A、B、和/或C”的每一个意味着单独的A，单独的B，单独的C，A和B一起，A和C一起，B和C一起，或者A、B和C一起。
除非另作说明，在说明书和权利要求书中使用的表达数量、维度、条件等等的所有数字都应被理解为在所有情况中通过术语“大约”修饰。
本申请使用的术语“一”或者“一个”实体指一个或者多个该实体。同样地，术语“一”(或“一个”)，“一个或者多个”和“至少一个”在本申请中可相互替换地使用。
“包括”、“包含”或者“具有”及其变型在本申请中意为包含其后列出的项目和其等同物以及另外的项目。相应地，术语“包括”、“包含”或者“具有”及其变型在本申请中可相互替换地使用。
将理解，按照35U.S.C，Section112(f)本申请使用的术语“方法”被给予其可能的最宽泛的解释。相应地，包含术语“方法”的权利要求涵盖本申请所述的所有结构、材料、或者行为和其所有等同物。进一步地，结构、材料、或者行为及其等同物包括在发明内容、附图说明、具体实施方式、摘要、和权利要求本身中所描述的所有那些。
附图说明
包含在说明书中并组成说明书的一部分的附图说明本发明的实施方式，并且连同以上给出的发明内容和以下给出的附图具体说明一起用于解释这些实施方式的原理。那些本领域技术人员将认识到以下说明仅是本发明原理的说明，其可以各种方式应用以提供许多不同的替代实施方案。在特定的情况下，可忽略对于理解公开内容不是必要的或者致使其他细节难以理解的细节。当然，应理解，本发明不必被限制于本申请中说明的特定实施方案。此外，应理解附图不必然按照比例绘制。
图1说明用于由再循环的铝材料制造合金毛坯的方法；
图2说明与再循环的铝材料一起使用的冲挤方法，且为图1中所示工艺的延续；
图3说明连续退火的工艺；
图4A和4B说明根据本发明的一个实施方案的用于在金属瓶子上形成螺纹的方法和相关工具。
图5A是本发明的一个实施方案的金属瓶子的带螺纹颈部的片断(fragmented)正视图；
图5B是根据本发明的特定实施方案通过冲挤制造的金属瓶子的带螺纹颈部设计的片断透视图；
图6A和6B说明根据本发明的一个实施方案使用盖密封金属瓶子的方法；
图7说明根据本发明的一个实施方案用于在ROPP盖上形成螺纹的方法和相关工具。
图8是根据本发明的多种实施方案的密封的金属瓶子的正视图；
图9说明材料1和材料2的合金组成和对比；
图10说明用于本发明的多种实施方案中的冲头和冲压模(pressdie)。
图11说明使用材料1和材料2制造的容器的耐形变压力性(deformationpressureresistance)。
图12说明材料1和材料2的耐爆破压力性；和
图13说明样品材料1和样品材料2的容器质量。
此处提供附图中显示的各种组件的组件列表：
数字组件
100制造合金的方法
102废铝块(砖)
104旋转炉
106铸锭，铸块(sows)或者锭块(pigs)
108反射炉
110侧井炉(sidewellfurnace)
112反射炉
114硼化钛
116哈兹列特铸造机
118轮带铸造机
120双辊铸造机
122整铸机(blockcaster)
124热轧机
126热轧机
128骤冷槽
130冷轧机
132冷轧机
134冷却
136冲压
138间歇(分批)退火
140连续退火
142滚筒整理
144喷丸处理整理
200金属容器的制造方法
202毛坯润滑
204冲挤
206罐壁压薄
208圆顶形成(成形)
210刷理
212洗涤
214A内涂覆
214B固化
216A底涂层
216B固化
218A装饰
218B固化
220A表层清漆(overvarnish)
220B固化
222圆顶形成
224颈缩
226成型
228压纹
230修整
232卷边(Curl)
234磨口(Mouthmill)
235螺纹形成
236检查
238捆扎
240码垛堆积(Palletize)
242填充
244密封
250金属瓶子
252主体部分
254底部圆顶部分
256侧壁部分
258颈部
260开口
261颈部内表面
262瓶子外径
263瓶子高度
264螺纹
266螺纹部分
268螺纹形成设备
270内核件
272外核件
274螺纹形成表面
276螺纹形成表面
278卡盘
279轴中心
280螺旋脊
282螺纹直径
284螺距
286上部
288ROPP盖
290ROPP主体部分
291ROPP顶部
292ROPP孔
294防盗带
296锯齿
298防盗带裙部
302封盖装置
304压块
306滚丝机
308ROPP螺纹
310防盗辊
312压缩块(compressingblock)
314ROPP衬垫
316卷边
318滚花
具体实施方式
本发明在宽泛的致力范围内具有显著的好处。尽管通过涉及所公开的特定实例的要求利用了似乎是限制性的语言，但本申请人希望，本说明书及所附权利要求书与所公开的本发明之范围和精神全面保持一致。为了使与本发明最密切相关的相关领域技术人员能够理解，通过并且参照构成说明书一部分的附图，本申请描述优选实施方案，该优选实施方案说明现设想用于实施本发明的最佳模式。详述示例性实施方案而不试图描述可实施本发明的所有的各种形式和改进。因此，本申请中描述的实施方案是说明性的，且如对本领域技术人员将变得明晰的，可在本发明的范围和精神内以许多方式修改。
尽管以下文本阐述众多不同实施方案的具体说明，应理解该说明的法律范围由该公开内容最末尾阐述的权利要求的文字限定。具体说明应被解释为仅仅是示范性的，并非描述每一个可能的实施方案，因为描述每一个可能的实施方案是不切实际的(如非不可能的话)。许多替代实施方案可利用当今的技术或本专利提交日期之后开发的技术予以实施，其依然将落入权利要求的范围之内。关于本专利末尾权利要求书中所引用的任何术语以与单一含义一致的方式在本专利中述及，这样做仅是为了清楚起见，以不让读者困惑，并非意图将此权利要求术语通过含蓄方式或其它方式限制在该单一含义。
正如附表和文本中所提供的，各种铝合金通过数字标示例如1070或者3104识别。正如本领域技术人员所理解的，铝通过其主要的相应合金化元素标记，典型地以四位数字排列。这四个数字的第一个对应于共用主要合金化元素的铝合金组，例如对于Cu为2XXX，对于Mn为3XXX代表，对于Si为4XXX等等。因此，对各种铝合金的任何述及与在铝和容器制造工业中使用的标记一致。
现参照下列的表和图，提供用于在冲挤工艺中使用的金属毛坯的新型再循环的铝合金以制造具有足够强度特性使颈部成螺纹的成型的金属瓶子。当然，应理解本发明不限于图中说明的特定实施方案。
在制造用于由冲挤制造容器和其它制品的毛坯中使用的方法、设备、和合金组合物公开于美国临时专利申请系列号No.61/535,807和美国专利申请系列号No.13/617,119中，将它们在此全部引入作为参考。
在以下提供的很多图表和实例中，后面跟着数字的术语“再循环的铝合金”(其可缩写为“RA”)可用于标识本发明的特定合金。因此，术语“再循环的铝合金”或者“RE”对于包含再循环的铝的金属仅仅是识别符。在某些情况下，在本领域中通常已知的3104铝合金与另一材料(典型地1070铝合金)一起再循环。用于术语“再循环的铝”后面的数字和百分数标识与1070铝合金组合以形成用于冲挤工艺的新合金的那个3104再循环合金的百分比。例如，再循环的铝合金310430％或者RA3104-30标识30％的3104合金与70％的相对纯的1070铝合金组合以形成具有图表中提供的Si、Fe、Cu等等冶金组分的新合金。其他图表涉及数字“3105”和在给定的合金中提供的该合金的百分比，例如20％或者40％。与3104合金相似，术语“3105”是本领域技术人员公知的铝合金，20％或者40％反映与相对纯的1070铝合金混合以形成新合金的该合金的量，该新合金用于制造容器如喷雾剂罐的金属毛坯和冲挤工艺中。虽然在下面图表中并未提供，但如下也是可行的：在该过程中使用3004废料或不是废料的3004铝锭以产生新合金。下表1指出本申请中讨论的合金的各种组成的一个实例。表中列出的所有值都是近似值。
表1
表2说明再循环的毛坯材料的组成，其中纯铝是铝合金1070和再循环的废料是不同百分比的3104。表中列出的所有值都是近似值。
表2
表3说明再循环的毛坯材料的组成，其中纯铝是铝合金1070和再循环的废料是不同百分比的合金3105。表中列出的所有值都是近似值。
表3
表4说明再循环的毛坯材料的组成，其中纯铝是铝合金1070和再循环的废料是不同百分比的合金3004。表中列出的所有值都是近似值。
表4
表5说明再循环的毛坯材料的组成，其中铝合金1070与具有指示的组成的再循环铝材料组合。再循环的铝材料代表由各种废铝材料形成的合金。表中列出的所有值都是近似值。
表5
图1说明由再循环的铝制造合金的方法100。尽管在图1中说明方法100的大体顺序，但所述方法100可包括更多或者更少的步骤且步骤的顺序可安排地与图1中说明的方法100不同。加工再循环的铝以制造可用于冲挤工艺中的毛坯。在毛坯形成后，加工该毛坯以制造图2中提供的金属瓶子，其在以下更详细地讨论。
本发明的一方面是制造再循环的铝材料的方法。再循环的铝毛坯材料可包含再循环的废铝和纯铝，将其熔融和铸造在一起以形成新型再循环的铝毛坯。合适的再循环的铝材料可包括许多3XXX合金，尤其是3005、3104、3105、3103、3013、和3003合金。其他合金可以较小的量用于实现目标化学。合金3104废料通常来源于饮料罐工厂。合金3005通常来源于汽车工业。纯铝可包括铝合金1070或者1050。各种废铝来源可用作本发明再循环的铝合金的合金化元素的来源。纯铝合金例如1050或者1070可与元素添加一起使用以实现再循环的铝合金的目标化学组成。
熔融
将包含再循环的废铝的废料块熔融以促进与熔融的纯铝102混合。再循环的废铝可包括铝合金3005、3104、3105、3003、3013、或者3103。当炉子的火焰直接接触再循环的铝时，少量的表面铝氧化。如果表面积大，例如压实的废料块，熔融损失和被氧化的材料的量与如果废料块包括小的表面积相比更高。因此，使用间接方法加热材料的熔融炉优选于使用直接火焰冲击的那些。
更具体地，熔融可在若干类型的炉子中进行。例如，可使用通常用于生产常规的冲挤毛坯的反射炉112。使铝经受直接的火焰冲击。当熔融压实的薄铝块时，熔融损失可能是高的。因此，由于高的熔融损失，反射炉112不是用于生产再循环的铝合金毛坯的优选方法。
通常地，使用间接方法加热材料的炉子是优选的。使用间接方法加热材料的炉子包括但不限于侧井炉110和旋转炉104。因此，可使用侧井炉110作为炉子。侧井炉包含铝并且煤气燃烧器将热量转移至熔融的金属。然后将熔融的金属用于熔融废料。侧井炉还具有通过侧井使熔池循环的叶轮(推进器)。以使得材料在其循环至侧井炉的部分中之前大部分熔融的速率将废铝进料至侧井中，在所述侧井炉的部分中直接火焰冲击是可能的。使用侧井炉110是熔融用于生产再循环的铝合金的废金属的优选方法。
替代地，可以使用旋转炉104。旋转炉104类似于混凝土混合器。废铝在旋转圆筒的一角中翻滚。火焰被引导远离该区域并且加热耐火衬里。热的衬里旋转并接触铝并将能量转移至铝。旋转炉104是熔融用于生产再循环的铝合金的废料的优选方法。如果使用旋转炉104或者侧井炉110，可将离开旋转炉104或者侧井炉110的废料在独立于毛坯生产的操作中熔融和铸造成铸锭、铸块或锭块106。这些铸锭、铸块或锭块可在第二反射炉108中被熔融，其中因为表面积相对小而具有最小熔融损失。如果升高的熔融损失确实在熔融过程中发生，则必须从熔池除去废渣。
在一个实施方案中，将硼化钛(TiBor)114刚好在铸造机之前添加至铝合金的熔融共混物，通常地通过含有硼化钛分散体的铝的连续进料。替代地，可将TiBor在废铝合金在炉内时添加至废铝合金。TiBor可在加工过程中精炼(改善)再循环的铝合金的晶粒(颗粒)结构。TiBor浓度在大约1磅/吨和大约2.6磅/吨之间。在一些实施方案中，TiBor浓度是大约0.6千克/公吨。
铸造
在熔融过程之后，铸造熔融的合金。在铸造工艺中，使用若干种铸造技术之一将熔融的合金凝固成任何合适尺寸的连续厚片。在本发明的一些实施方案中，铸造厚片为大约8英寸至大约14英寸宽和大约0.75英寸至大约1.5英寸厚。铸造速度应该在大约0.55和大约0.88吨/小时/英寸宽度之间的范围内。在一些实施方案中，铸造速度可为大约0.68吨/小时/英寸宽度。
可使用不同的铸造方法并且其可选自哈兹列特铸造机116、轮带铸造机118、双辊铸造机120、和/或者整铸机122。当使用轮带铸造机118时，熔融的铝在凝固过程中保持在带凸缘的轮和厚金属带之间。所述带绕着所述轮弯曲大约180°。将轮和带二者在背面使用水冷却以优化和控制排热。通常使用该轮带铸造机方法制造1070和1050毛坯。然而，所述厚钢带是非柔性的且不能够偏折，并且保持与由于凝固而收缩的厚片接触。该效应被再循环的铝合金放大，因为其与更纯的合金1050和1070相比在更大的温度范围内凝固。
替代地，可使用哈兹列特铸造机116。当使用哈兹列特铸造机116时，熔融的铝在凝固过程中保持在两个平行的、柔性的钢带之间。钢坝块(damblock)是链条安装的(chainmounted)且形成模具的侧面。平行的带略微向下倾斜以容许重力将熔融的铝进料至系统中。将高压水喷射在两个带的背面上以优化和控制排热。该高压水还将带偏折以保持其与凝固的收缩的厚片接触。该带的偏折使得哈兹列特铸造机116能够制造宽范围的铝(和其他)合金。哈兹列特铸造机方法通常用于制造结构性的铝条并且可用于制造冲挤毛坯。
替代地，可使用双辊铸造机120。当使用双辊铸造机120时，熔融的铝在凝固过程中保持在两个相对旋转的、水冷的辊之间。所述方法提供非常小的凝固区且因此限于相对薄的“厚片”。在该厚度，术语条可能比厚片更加准确。该方法通常用于制造铝箔。
替代地，可使用整铸机122。当使用整铸机122时，熔融的铝在形成模具侧面的凝固过程中保持在一系列链条安装的钢块之间。将所述块水冷以优化和控制排热。
可将润滑粉末施加至接触厚片的铸造机组件。更具体地，可视需要施加石墨或者二氧化硅粉末。在铸造工艺期间和之后温度控制是重要的。在铸造过程中，无论使用的铸造方法为何，都必须在凝固过程中小心地控制厚片的冷却速率和温度曲线。轮带铸造机118减小冷却水流速以实现这点。如果使用哈兹列特铸造机116，用于总体控制的水流和厚片上的气流可用于密切地改变温度。必须控制在铸造机附近的环境条件，尤其是空气流。当使用气流改变厚片温度时，该空气流控制是尤其重要的。
也必须小心地控制铸造机出口处的厚片温度。通过铸造机的厚片的出口温度必须高于大约968°F，然而离开铸造机的厚片的任何部分的最大温度必须低于大约1080°F。
轧制
在铸造之后，使用热轧机124/126和冷轧机130/132将厚片的厚度从大约1.10-1.38英寸减小到大约0.118英寸-大约0.551英寸的规定厚度。在热轧机124/126和冷轧机130/132中进行的相对厚度的减小显著地影响最终产品的冶金学晶粒结构。在热轧机出口处的厚片厚度可变化。在一些实施方案中，在热轧124/126之后的厚片厚度在大约0.236英寸和大约0.709英寸之间。为了达到规定的厚度，在厚片依然在大约842°F和约1,022°F之间的高温时，使厚片通过具有小于进入厚度的间隙的两个相对旋转的辊之间。辊炼机具有两种通常使用的构造。最常用的是仅包含接触厚片/条的两个相对旋转的辊的双辊轧机(two-highmill)。使用两个辊炼机以获得期望的厚度。然而，可使用不同数量的辊炼机：1、3等等。任选地，先进的设计是四辊轧机，其中两个相对旋转的辊、工作辊被更大的辊支撑。任选地，可使用另外的热轧机126。替代地，可使用多个热轧机和可将厚片再循环至热轧机124/126以达到规定的厚度。
在热轧124/126期间，合金材料可动态地重结晶和/或恢复(recover)。该重结晶和/或恢复是通过厚片/条中的热量实现的自退火过程。动态重结晶和/或恢复的温度可随合金成分(含量)而发生变化并且因此对于1050/1070和再循环的铝合金可不同。在大多数情况下，对于再循环的铝合金材料，动态重结晶和/或者恢复的温度在大约662°F和大约1,022°F之间。
在热轧机124/126之后，将经热轧的条浸在骤冷槽128中。骤冷槽128包含将条温度降至接近环境的水。在骤冷之后，该条经历冷轧机130/132。所述条可处于环境温度并且通过具有小于进入厚度的间隙的两个相对旋转的辊之间。通常地，可使用两个辊炼机以获得期望的厚度。然而，可使用不同数量的辊炼机：1、3等等。在环境温度下，经冷轧的条不重结晶。该冷操作引起材料的屈服强度增加和延展性降低。冷轧机130/132可具有两辊式和四辊式构造。四辊式构造可具有较好的厚度控制和因此当实现最终厚度时在冷轧过程中是强烈优选的。任选地，可使用另外的冷轧机132。替代地，可使用多个冷轧机和可将厚片再循环至冷轧机130/132以达到规定的厚度。
在热轧机124/126和冷轧机130/132期间进行的厚度减少的相对量对于退火过程中的恢复和重结晶动力学有很大影响。最佳比率随合金成分、辊炼能力和最终的条厚度而变化。
在冷轧机130/132期间，条中的内部摩擦引起温度升高，使得该条温暖。因此，可使条经受在大约59°F和大约122°F之间，优选地大约77°F的环境冷却134，在冷轧130/132之后持续，大约4小时和大约8小时之间。替代地，经冷却的条一般储藏保存以使其返回至环境温度。
将经冷却的条冲压136。将经冷却的条展开并且进料至安装在压机中的模组(模座)中。模组从该条切出圆形毛坯，尽管将理解取决于期望的最终产品和/或模头的形状，可使用任意形状的毛坯，例如三角形、椭圆形、圆形、正方形、菱形、长方形、五边形、等等。可为了控制毛刺而改进冲压工具。举例而言，可改进工具，使得模扣(冲模母模，diebutton)倒角在大约0.039英寸×大约25°和大约0.050英寸×29°之间。
退火
任选地，加热经冲压的毛坯以重结晶晶粒和理想地形成均一、等轴的晶粒结构。该过程降低材料的强度并增加延展性。退火可通过间歇退火138和/或连续退火140进行。
当将经冲压的毛坯间歇退火138时，可将经冲压的毛坯松散地装载到固定装置例如丝网篮中。可将若干个固定装置在炉内堆叠在一起。关闭炉子的门并且可将毛坯加热到目标温度并保持特定的时间。炉子内部之内的目标温度优选地在大约878°F和大约1,112°F之间持续约5和约9小时之间，尽管退火时间和温度具有强相互作用并且受毛坯的合金成分影响。可关掉炉子并且容许毛坯在炉内缓慢冷却。由于在炉中的经冲压毛坯的大质量，在毛坯的温度上可存在相当的不一致性(不均匀性)。在堆(pack)外部上的堆积(packed)毛坯更快地达到更高的温度。中央的毛坯加热得更慢并且无法达到周边毛坯达到的最大温度。此外，空气冷却毛坯可容许氧化物的形成。为了防止或者减少氧化物的形成，可在炉子处于一定温度时和/或在炉子冷却时将惰性气体在炉中循环。替代地，间歇退火138可在惰性气氛中或者在真空下进行。
替代地，可将经冲压的毛坯连续退火140。当将经冲压的毛坯连续退火140时，可将毛坯松散地分布在传送中的金属网带上通过多区炉。将经冲压的毛坯快速加热至峰值金属温度，然后快速地冷却。所述操作可在空气中进行。经冲压毛坯的峰值金属温度在大约842°F和大约1058°F之间。所述峰值金属温度影响最终的冶金特性。最佳冶金特性的峰值温度受合金成分影响。连续退火140是用于生产再循环的铝合金毛坯的优选方法。连续退火140相对于间歇退火提供两个益处。第一，在升高的温度下的较短时间减少毛坯表面上的氧化物形成。铝氧化物是一个问题，然而，镁氧化物由于其极度磨损性质而成为主要问题。在经冲压毛坯表面上的增加的镁氧化物可造成在冲挤工艺期间所使用工具的过度刮伤。在延长的运行时这些刮伤是不可接受的品质缺陷。第二，连续退火140的精确控制且均匀的热循环(包括快速加热、在升高的温度下的有限时间、和快速冷却)导致改善的和更均一的冶金学晶粒结构。这继而产生更高强度的IE容器。更高强度的容器使得IE容器能够更轻。图3说明连续退火工艺的温度曲线。
整理
任选地，可通过将经冲压毛坯的表面粗糙化来整理经冲压毛坯的表面。可使用不同的方法整理经冲压的毛坯。在一种实施方案中，可使用滚筒方法142。将大量的经冲压毛坯置于滚筒或者其它容器中并且使该鼓旋转和/或振动。当毛坯落在其它毛坯上时，凹痕可出现于一个或者两个毛坯。粗糙化表面的目的是增加经冲压毛坯的高表面积并且产生凹处以容纳润滑剂。经冲压毛坯的大表面还可连同经剪切的表面一起被整理。
在另一实施方案中，可使用喷丸处理整理方法144。在喷丸处理整理方法144中，将大量的毛坯置于封闭的鼓中并经受铝丸或其他材料的冲击。该丸在毛坯的表面上形成小的凹陷。略微翻滚毛坯使得铝丸接触毛坯的所有表面。喷丸处理144是制造再循环的铝合金毛坯的优选方法，而且已显示剧烈的喷丸处理在从毛坯除去表面氧化物方面是最有效的。这种表面氧化物的移除对于移除附着的镁氧化物是尤其重要的，如果不从毛坯除去附着的镁氧化物，它们将导致IE容器的刮伤。
毛坯加工
图2说明使用由再循环的废料根据图1中说明的方法100制造的毛坯制造金属瓶子250的方法200。尽管在图2中说明方法200的大体顺序，所述方法200可包括更多或者更少的步骤且步骤的顺序可安排得不同于图2中所说明的。在图4A中说明本发明的金属瓶子250的一个实施方案。
可使用毛坯润滑工艺202，其中所述毛坯与粉末状润滑剂一起翻滚。如本领域技术人员所理解，可使用任何合适的润滑剂。典型地，使用大约3.53盎司润滑剂/大约220磅毛坯。润滑剂与毛坯一起翻滚迫使润滑剂处于毛坯上。如果毛坯已经被粗糙化，则毛坯与润滑剂一起翻滚迫使润滑剂进入整理操作过程中产生的凹陷内。
在毛坯润滑工艺202之后，使经润滑的毛坯经受冲挤工艺204。更具体地，将经润滑的毛坯放置在精确形状的烧结碳化物模头中。用也为精确形状的钢冲头冲击经润滑的毛坯，铝被反向挤离模头。工具形状决定金属瓶子250的挤出管体部分的壁厚。尽管该工艺通常被称为反向挤出，但如本领域技术人员所理解，也可使用正向挤出工艺或反向和正向挤出的组合。在本发明的一些实施方案中，冲头和模头的工具具有形状以在挤出的金属瓶子250上形成螺纹。
任选地，可进行罐壁压薄206。金属瓶子250可在具有负间隙的压薄模头和冲头之间通过。在一个实施方案中，罐壁压薄206将管壁变薄。在另一实施方案中，在管上进行罐壁压薄206以将如下区域的厚度增加至大约0.0125英寸和大约0.0155英寸之间：所述区域将变成金属瓶子250的颈部258的螺纹区域266。所述螺纹区域266的厚度大于金属瓶子250的主体部分252的厚度，导致更强的螺纹区域266而不增加用于形成金属瓶子250其余部分的量，并且由此减少制造的每个金属瓶子的材料成本。再循环的铝合金的更高强度增加模头偏折。因此，需要较小的模头以实现期望的壁厚。该任选的工艺优化材料的分布并使较长的管子保持笔直。
任选地，在冲挤204或者罐壁压薄206之后，可在金属瓶子250的底部254上进行圆顶形成208。全部圆顶或者圆顶的一部分可在压薄冲程结束时或在修整器内形成。
接着，刷理210金属瓶子250以除去表面缺陷。用来回摆动的金属或者塑料(典型地尼龙)刷子刷理旋转的金属瓶子250。此外，如果金属瓶子250已经受罐壁压薄206和/或圆顶形成208，可进行刷理210。
在刷理210之后，在碱性溶液中洗涤212金属瓶子250以除去润滑剂和其他碎屑。碱性洗涤212可包括氢氧化钠或者氢氧化钾或者本领域技术人员已知的其他类似化学品。
涂覆
典型地，将金属瓶子250的内部喷枪涂覆(lancecoated)214a。在一个实施方案中，涂料可为环氧基的。涂料可使用任何合适的方法施用，包括但不限于喷涂、漆涂、刷涂、浸涂等等。涂料在大约392°F和大约482°F之间的温度下热固化214B大约5和大约15分钟之间。
通常，将底涂层216A施用于金属瓶子250的外部。底涂层可为白色或者透明的底涂层。该涂料可使用任何合适的方法施用，包括但不限于喷涂、漆涂、刷涂、浸涂等等。涂料在大约230°F和大约356°F之间的温度下热固化216B大约5和大约15分钟之间。
也可将装饰油墨(油彩)218A施用于经底涂的金属瓶子250以制作品牌名称、标识、设计、产品信息、和/或其他优选标志。所述装饰性油墨可使用任何合适的方法施用，包括但不限于喷涂、漆涂、刷涂、浸涂、印刷等等。任选地，可使用平版印刷或者其他印刷方法(例如胶印、干式胶印、照相凹版印刷(gravureprinting)、雕刻凹版印刷(intaglioprinting)、丝网印刷、移印印刷、和喷墨印刷)装饰金属瓶子250。用于装饰金属容器的方法和设备披露于美国临时专利申请系列号No.61/833,799，其在此全部引入作为参考。所述装饰性油墨可为非清漆油墨或者任何其他合适的油墨，包括热致变色油墨。所述装饰性油墨在大约248°F和大约356°F之间的温度下热固化218B大约5和大约15分钟之间。
将透明的表层清漆220A施用于金属瓶子250。所述清漆可使用任何合适的方法施用，包括但不限于喷涂、漆涂、刷涂、浸涂等等。所述清漆在大约302°F和大约392°F之间的温度下热固化220B大约5和大约15分钟之间。该涂层保护主体部分的金属免于工具接触、腐蚀，和/或保护金属瓶子的内容物。任选地，可使用本领域的技术人员已知的任何合适的方法(包括使用紫外光)固化214B、216B、218B、220B涂层的一个或者多个。
圆顶形成
任选地，圆顶形成222可在金属瓶子250的底部上形成或者完成。可在该阶段完成圆顶形成222以确保装饰延伸至金属瓶子250的直立表面。两阶段圆顶形成操作(在修整230之前和在颈缩224之前)的优点是底涂层延伸至成品罐的直立表面。
颈缩和成型
在多个相继操作中，可通过称为颈缩224的过程而缩小金属瓶子250的开口260的直径。用于颈缩金属容器的方法和设备披露于美国专利No.4,403,493、美国专利No.4,693,108、美国专利No.4,732,027、美国专利No.5,138,858、美国专利No.5,448,903、美国专利No.5,469,729、美国专利No.5,713,235、美国专利No.5,778,723、和美国专利No.7,140,223中，其各自在此全部引入作为参考。缩小步骤的数量取决于金属瓶子250的直径减量和颈部258的形状。对于再循环的铝合金材料，通常预期会有较多的颈缩步骤。进一步地，当再循环的铝合金的含量改变时，可预期到一些修改。例如，在某些情况下，一种修改需要改变颈缩中心导向器。当加工顶部附近较薄的重量轻的再循环铝合金金属瓶子250时，必须安装较大的中心导向器。
任选地，可将金属瓶子250的主体252成型226。成型226可在多个阶段中进行。成型步骤的数量取决于再循环的铝合金的组成和金属瓶子250的壁厚。在一个实施方案中，与使用常规合金的传统IE工艺相比，再循环的铝合金可需要另外的成型阶段。类似于颈缩，当将由本发明的再循环的铝合金制造的金属瓶子250成型时，必须使用更多数量的渐增成形步骤。在另一实施方案中，成型步骤的数量类似于用于将通过D&I工艺形成的金属瓶子成型的成型步骤的数量。
压纹
任选地，工具可垂直于容器的轴而移动，并且在金属瓶子250上压纹228形状。当使用再循环的铝合金材料时，在压纹228过程中施加的力可比使用传统冲挤材料时更高，因为它相对于1070或者1050合金形成更高的强度。
罐壁压薄
任选地，可进行罐壁压薄206A。在一个实施方案中，罐壁压薄206A使管壁的至少一部分变薄。在另一个实施方案中，在管上(包括将变成螺纹区域266的区域)进行罐壁压薄206A以控制将变成金属瓶子250的颈部258的螺纹区域266的区域的厚度在大约0.0125英寸和大约0.0155英寸之间。可将壁的厚度压薄至沿着金属瓶子的轴而变化的最终厚度。螺纹区域266的厚度通常大于金属瓶子250的主体部分252的厚度，导致更强的螺纹区域266而不增加用于形成金属瓶子250其余部分的材料的量，并且由此减少制造的每个金属瓶子的材料成本。
修整和卷边
颈缩224中的金属流动可产生不平的、加工硬化的边缘。因此，在卷边之前修整230边缘。由于各向异性差异，再循环的铝合金在颈缩224过程中以不同的轮廓变厚。因此，在高颈缩减量和高合金含量下如下是可能的：可需要另外的修整操作。
在一些实施方案中，该容器的开口边向自身卷起232，以产生用于气雾阀的安装表面。对于饮料瓶，卷边可接收皇冠盖或者可形成螺纹以接收帽或者其它盖。任选地，可将卷边顶部的少量材料机器切削，其被称为磨口234。对于安装特定气雾阀可需要所述磨口234。
螺纹形成
现参照图4A，在多个相继操作中在金属瓶子250的颈部258上形成235螺纹。金属瓶子250包括具有底部圆顶部分254的主体部分252。主体部分252也具有侧壁部分256，所述侧壁部分256具有下侧壁部分256A、中侧壁部分256B、和上侧壁部分256C。主体部分252具有从上侧壁部分256C向上延伸的颈部258。所述颈部258具有预形成螺纹部分266，其中将形成螺纹264。开口260位于颈部258的最上部上。
如本领域技术人员可理解的，金属瓶子250可具有任何的尺寸或者形状。例如，在一个实施方案中，金属瓶子250的侧壁部分256通常具有外径262为大约1.77英寸的圆柱形状。主体部分252具有在大约0.0098英寸和大约0.0155英寸之间的厚度。在更加优选的实施方案中，主体部分252具有在大约0.0135英寸和大约0.0145英寸之间的厚度。在一个实施方案中，颈部区域258的厚度在大约0.0125英寸和大约0.0155英寸之间。在更加优选的实施方案中，颈部区域258的厚度在大约0.0135英寸和大约0.0145英寸之间。在一个实施方案中，螺纹部分266具有大于侧壁部分256的材料厚度的厚度的材料厚度。在一个实施方案中，金属瓶子具有在大约2.6英寸和大约2.85英寸之间的直径262。在更加优选的实施方案中，金属瓶子的直径在大约2.64英寸和大约2.75英寸之间。在仍然更优选的实施方案中，金属瓶子的直径是大约2.6875英寸。在一个实施方案中，金属瓶子250具有在大约6.2英寸和约6.3英寸之间的高度263。在优选的实施方案中，金属瓶子的高度263是大约6.25英寸。在又另一个实施方案中，金属瓶子的高度在大约7.1英寸和大约7.25英寸之间。在另一个优选实施方案中，所述高度263是大约7.1875英寸。在再另一个实施方案中，金属瓶子的高度263在大约6.0英寸和大约7.4英寸之间。
在另一个实施方案(未示出)中，金属瓶子250的侧壁部分256具有渐变和光滑的锥度(taper)，从起始的圆柱形主体直径到竖直的烟筒(chimney)以大的凸起半径(优选地2至20英寸)向内过渡并且光滑地融入类似尺寸的内凹半径中。该成型的侧壁部分256具有在下侧壁部分256A处的第一外径，其基本上等于在上侧壁部分256C处的外径。第一外径大于在主体部分252的中侧壁部分256B附近的第二外径。在再另一个实施方案中，金属瓶子250具有渐缩的主体部分252，其中在下侧壁部分256A处的直径262大于在中侧壁部分256B处的直径和在上侧壁部分256C处的直径。
在一个实施方案中，螺纹形成设备268在金属瓶子250上形成螺纹264。所述设备268具有内核件270，其移动至金属瓶子250的开口260中并接触颈部258的螺纹部分266的内表面部分261。将外核件272定位成与螺纹部分266的外表面相接触。所述内件和外件270、272具有螺纹形成表面274、276，螺纹形成表面274、276具有预定用于在金属瓶子250上形成螺纹264的凹部和凸部。可将具有不同表面274、276的内件和外件270、272互连至螺纹形成设备268，以在金属瓶子250上形成具有不同形状和几何形状的螺纹。在一个实施方案中，在多个相继操作中两个或更多个具有不同表面274、276的不同的内件和外件270、272可用于在金属瓶子250上形成螺纹。
现参照图4B，已将螺纹形成设备268移动成可操作地与金属瓶子250相接触。在一些实施方案中，可将金属瓶子250移动成与螺纹形成设备268相接触。将金属瓶子250定位在用于支撑金属瓶子250和将金属瓶子250保持在预定位置上的卡盘278中。内件270的螺纹形成表面274接触颈部258的内表面261并施加力于颈部258的内表面261，和外件272的螺纹形成表面276接触颈部258的外表面并施加力于颈部258的外表面。所述内件和外件270、272的表面274、276因此在其间施加压缩力于金属瓶子的颈部258以形成预定尺寸、形状、和几何形状的螺纹264。在形成螺纹264时，螺纹形成设备268围绕金属瓶子250的轴中心279旋转，使得内核件270和外核件272围绕金属瓶子250的颈部258周围移动。
用于在金属瓶子上形成螺纹的传统成螺纹机器是可商购的且在本发明中可使用用于在D&I罐和瓶子上形成螺纹的相同或者类似的工具。如本领域技术人员所理解的，用于在金属瓶子上形成螺纹的成螺纹机器和工具的实例是可商购的。用于将金属容器成螺纹的方法和设备披露于下列出版物中，其在此全部引入作为参考：美国专利申请公开No.2012/0269602、美国专利申请公开No.2010/0065528、美国专利申请公开No.2010/0326946、美国专利No.8,132,439、美国专利No.8,091,402、美国专利No.8,037,734、美国专利No.8,037,728、美国专利No.7,798,357、美国专利No.7,555,927、美国专利No.7,824,750、美国专利No.7,171,840、美国专利No.7,147,123、美国专利No.6,959,830、和国际申请No.PCT/JP2010/072688(公开号WO/2011/078057)。在一个实施方案中，螺纹264可形成于金属瓶子250的颈部258的外表面上，如美国专利申请No.14/212,545中所描述的，其在此全部引入作为参考。在另一个实施方案中，螺纹可形成于金属瓶子250的颈部的内表面上，所述螺纹适于接收带螺纹的盖，如美国临时专利申请No.61/937,125(其在此全部引入作为参考)中所描述的。在圆顶形成222、颈缩224、成型226、压纹228、修整230、卷边232、磨口234、和螺纹形成235过程中使用的工具可包括一种或者多种固定件、挤压工具、第一拉模(drawingdie)、第二拉模、修整工具、切割机、后退模(turning-backdie)、弯曲模、螺纹形成工具、和辊。
图5A说明螺纹264，其根据本发明的一个实施方案整体地形成在金属瓶子250的颈部258的外表面上。螺纹264适于接收盖(如ROPP盖)以密封金属瓶子250的开口260。替代地，螺纹可形成于颈部258的内表面上以接收被嵌入金属瓶子250的开口260中的带螺纹的盖。螺纹264具有螺旋脊280和具有与玻璃容器的螺纹相似的尺寸、形状、排列(对齐方式)、和几何形状，所述玻璃容器通常在本领域中已知，如由玻璃包装协会(GPI)制作和发布的图(包括对于玻璃成品编号545的GPI图编号5457)中所披露的，其在此全部引入作为参考。在一个实施方案中，螺纹264具有在GPI图编号5457中描述的螺纹的尺寸、形状、几何形状、和排列。在一个实施方案中，螺纹264具有在大约1.44英寸和大约1.54英寸之间的外径282。在另一个实施方案中，螺纹264具有在大约1.24英寸和大约1.34英寸之间的外径282。在再另一个实施方案中，螺纹264具有在大约1.05英寸和大约1.15英寸之间的外径282。螺纹具有大约0.125英寸或者八个螺纹/英寸的螺距284或从一个螺纹264的顶峰到下一个螺纹264的顶峰的距离。
密封表面形成于瓶子250的最上面的表面部分286上。密封表面适于为刚性的并且在尺寸上一致的以接触在与瓶子250互连的盖的内部中的衬垫、聚合物密封表面、或者垫圈，如以下结合图7所讨论的。最上面的表面部分286基本上平行于金属瓶子250的底部圆顶部分254。在另一个实施方案中，节流卷曲(调节卷曲，throttlecurl)形成于金属瓶子250的上表面286的密封表面上。节流卷边是更好地限定或者改变卷曲的形状和尺寸的操作。在一个实施方案中，进行节流卷边以改变卷曲半径，产生更好的密封表面。在再另一个实施方案中，金属瓶子250的密封表面具有GPI图编号5457中描述的尺寸和几何形状。在一个实施方案中，最上面的表面286的内表面部分具有大约0.031英寸的最大曲率半径。
尽管已经提供各种尺寸描述螺纹264和金属瓶子250，明确预期可改变金属瓶子250的尺寸和螺纹264的放置、尺寸、空间、和几何形状且依然与本发明的范围和精神相一致。在图5B中说明根据本发明的实施方案制造的具有整体螺纹264的金属瓶子250。
检查和包装
回到图2，检查236可任选地在金属瓶子250上进行。检查可包括照相测试、压力测试、或者其它合适的测试。可包装金属瓶子250。任选地，可捆扎238金属瓶子250。当捆扎238时，可将金属瓶子250分组排列。组的大小可变化且在一些实施方案中，组的大小为大约100个金属瓶子250。组的大小可取决于金属瓶子250的直径。可使用塑料带捆扎(strapping)或其他类似的已知方法捆扎所述组。对于再循环的铝合金容器的特殊考虑是必须控制带捆扎张力以防止在捆扎的高接触压力区域中的根部凹痕。在替代的包装方法中，类似于其它饮料容器(例如饮料罐)，将金属瓶子250成批码垛堆积240(托盘散装，bulkpalletized)。
装填和密封
用饮料装填242空的金属瓶子250。在用饮料装填金属瓶子250后，将盖(例如ROPP盖288)放置在金属瓶子250的颈部258之上并且互连至金属瓶子250以密封开口260，如图6A和6B中所说明，并且螺纹形成于ROPP盖288上，如图7中所说明。在将ROPP盖288放置在金属瓶子250上之前，ROPP盖288具有大体上为圆柱形的未带螺纹的主体部分290A。所述ROPP盖288包括大体上具有圆形形状的顶部291和具有预定用于配合金属瓶子250的螺纹264的内径的面向下的孔292。可拆卸的防盗带294任选地形成于ROPP盖288的主体部分290的下部上。可拆卸的防盗带294通过在主体部分的下部290A中切割一系列锯齿296而形成。所述可拆卸的防盗带294适于配合在金属瓶子250的颈部258上形成的防盗带裙部298，防盗带裙部298在轴向上低于螺纹264。在一个实施方案中(未示出)，防盗带裙部284从螺纹264的下部形成。未带螺纹的ROPP盖288定位于金属瓶子250的颈部258之上，如图6B中说明。
图7中说明的封盖装置302在ROPP盖288上形成螺纹308以密封金属瓶子250的开口260。在本发明的一个实施方案中，封盖装置302是可操作的，以使未带螺纹的ROPP盖288定位于金属瓶子250的颈部258之上。封盖装置302具有压块304，其包括可操作用于保持(固定)和向下压ROPP盖288的顶部291的卡盘。将封盖装置302的一个或者多个滚丝机306定位成与ROPP盖288的主体部分290的外表面接触。滚丝机306是可操作的，以在ROPP盖288的外部周围旋转并且将压缩力施加于主体部分290。当滚丝机306的对着主体部分290挤压并沿着金属瓶子250的螺纹264卷绕主体部分290时，螺纹308通过滚丝机306形成于ROPP盖288上。滚丝机306通常在金属瓶子250的螺纹264的顶部处开始并围绕ROPP盖288向下行进。封盖装置302可包括用于对着ROPP盖288的外顶部291挤压的压缩块312。金属瓶子250的上部286上的密封表面和ROPP盖288内部中的衬垫314之间的接触压缩衬垫314并且密封金属瓶子250和防止液体或者气体从金属瓶子250泄漏。图7还说明形成于金属瓶子250的上部286上的卷曲316。在一个实施方案中，卷曲316通过封盖装置302向外弯曲金属瓶子250的上部286形成。
封盖装置302还包括一个或者多个还可绕着ROPP盖288的外部旋转的防盗辊310。防盗辊310对着防盗带294的外表面挤压以减少ROPP盖288的防盗带294的内径。瓶子250的防盗带裙部298因此具有大于可拆卸防盗带294的内径的外径。当旋转ROPP盖288以开启金属瓶子250时，防盗带裙部298防止防盗带294从瓶子移出。当施加旋转力以将ROPP盖288从金属瓶子250旋开时，可拆卸的防盗带294接触防盗带裙部298，从而防止可拆卸的防盗带294在防盗带裙部298之上滑动。当继续施加旋转力至ROPP盖288时，ROPP盖288的锯齿296(示于图6A中)破裂或者断开并且可拆卸防盗带294被保留在金属瓶子250的颈部258上，为消费者辨识所述ROPP盖288已经被打开并且所述金属瓶子250的密封已损坏。在将ROPP盖274从金属瓶子250移出后，可将ROPP盖274旋回金属瓶子250的颈部258上以重新建立金属瓶子250的密封，以防止其中的内容物溢出。
现参照图8，说明本发明实施方案的金属瓶子250D、250E的两个实例。瓶子可适于接收任何直径的ROPP盖。在一个实施方案中，ROPP盖288的直径是大约1.5英寸。在另一个实施方案中，ROPP盖288的直径是大约1.3英寸。在又另一个实施方案中，ROPP盖288的直径是大约1.1英寸。已在ROPP盖318上形成滚花以为消费者提供握持表面。在一个实施方案中，金属瓶子250D具有预定容纳大约12盎司产品的体积。在另一个实施方案中，金属瓶子250E具有预定容纳大约16盎司产品的体积。
实施例
测试两种材料的毛坯。毛坯由25％的再循环的铝合金3104和75％的铝合金制备。材料1使用由来自压罐机(cuppingpress)的压块(briquetted)废料制造的再熔融二次铸锭(RSI)。材料1样品在加拿大Sherbrook的BallAdvancedAluminumTechnology工厂制造。材料2熔融压块废料。材料2样品在法国的Copal,S.A.S.制造。图9说明材料1与材料2的比较。与材料2的毛坯组成相比，材料1由于显著的镁损失而远远地更接近于18％的3104压罐(cupper)废料的含量。熔融压块的3104压罐废料的处理类型可对再循环的铝合金材料的最终化学组成有影响。对于材料1样品的整理处理为喷丸处理。对于材料2样品的整理是滚筒处理(滚磨)。
表6说明在整理后对照材料1050、材料1和材料2的毛坯硬度。
表6
合金 1050(对照) 材料1 材料2
硬度(HB) 21.5 29 30.7
由于所述整理，表6中给出的值可高于在退火过程后测量的那些。材料1具有比对照材料1050高大约35％的硬度，而材料2具有比1050高大约43％的硬度。
表7说明对于对照材料1050、材料1和材料2，100kg毛坯的润滑参数和润滑剂重量。注意用于对照材料1050的润滑材料不同于用于包含材料1和材料2的毛坯的润滑剂。
表7
对于所有毛坯，对离线滚筒进行润滑过程。润滑剂比率的差异是由于表面处理的类型(滚筒处理的表面比喷丸表面处理需要更少的润滑剂)引起的。使用的整体模头是标准的烧结碳化物GJ15-1000HV。模头的形状是锥形的。冲头是BohlerS600-680HV。
刷洗管子以使潜在的视觉划痕和刮痕显现。在容器上的内部清漆是环氧-酚醛类的。内部的环氧酚醛类清漆的施用设置是标准的。固化的温度和时间是大约482°F在大约8分30秒期间。进行所述内部清漆之后，没有孔隙率的问题。将具有光泽的白色底涂层施加于该容器。还将印刷设计添加于该容器。
实施例1
实施例1使用材料1和材料2，其中采用如下毛坯：其具有大约1.7579英寸(in.)的直径和大约0.2165英寸的高度。毛坯材料的质量是大约0.820盎司。容器在加工(处理)之后、但在修整之前的最终尺寸是高度大约5.9055英寸+/-大约0.3937英寸×直径大约1.7772英寸。最终容器的厚度是大约0.0110英寸+/-0.0012英寸。容器的最终质量是大约0.819盎司。使用标准颈缩工具。
在使用材料2毛坯后，冲头因磨损而需要更换。可需要较大的冲头以满足该容器参数。
实施例2
实施例2使用材料1和材料2，其中采用如下毛坯：其具有大约1.7579英寸的直径和大约0.1969英寸的高度。毛坯材料的质量是大约0.745盎司。容器在加工之后、但在修整之前的最终尺寸是高度大约5.9055英寸+/-大约0.3937英寸×直径大约1.7772英寸。最终容器的厚度是大约0.0094英寸+/-0.0012英寸。容器的最终质量是大约0.728盎司。使用较大直径的导筒(pilot)。该导筒的直径大大约0.0039英寸。
由于使用崭新的压模(pressdie)和冲头，在壁厚上几乎没有出现偏心(<大约0.00079)。再次地，来自材料1的毛坯看上去表现得比材料2毛坯更好。实际上，类似于得自实验1的结果，采用材料1的容器内外几乎无可见的刮痕。当使用材料2毛坯时，在6,000-7,000个罐子后在容器外部上并且主要在容器内部上时而出现刮痕。另外地，冲头显著地被磨损。图10说明用于本发明的多种实施方案中的钢冲头和烧结碳化物压模。在压完所有材料1的毛坯后，冲头表面无任何划痕在其上。如图10中所示，在烧结碳化物中的压模在整个周边被大大损坏。对于两种实验的(冲)压速度线均在大约69英寸/分钟，而且两种实验在没有大的停顿的情况下进行。
表8说明对于使用在实验1(对于材料1和2)和实验2(对于材料1和2)中所讨论的参数制造的样品的挤压力。还显示对照材料1050。
表8
无论材料或毛坯的初始尺寸如何，在整个样品上挤压力量无显著增加。该值远低于最终容器尺寸的安全极限。
表9说明使用实验1的毛坯尺寸的对于材料1和2的管参数和使用实验2的毛坯尺寸的对于材料1和2的管参数。
表9
如表9中所说明，除了实验2的材料2外，对于各材料，底部厚度均在公差之内。对于实验2的任一种材料，均未达到底部壁厚公差和顶部壁厚公差。
表10说明膨胀深度(英寸)和作为内部涂层完整性的量度的以毫安(mA)计的孔隙率。
表10
使用材料1和材料2的毛坯二者将具有实验1和实验2参数的尺寸的管子适当地颈缩。为了加工重量轻的罐，需要新的导筒。颈缩形状和所有尺寸参数保持在规格(说明书)之内。在卷边前烟筒的厚度(大约0.0177英寸至大约0.0189英寸，具有白色底涂层)是足够厚的。此外，大约0.0945的颈缩处修整长度是令人满意的。
由材料1和材料2二者制造的毛坯在颈缩阶段(站，station)经膨胀之后产生孔隙。在减少膨胀深度后，孔隙率水平恢复到正常。此外，对于材料2第二次减少膨胀深度有助于解决孔隙率问题。
关于耐压性，即使对于重量轻的罐，结果也是非常可观的。令人惊讶地，材料1的毛坯具有更高的耐压性(大约+2巴)，即使它们比材料2的毛坯具有更低的镁百分比和铁百分比。虽然原因不明，但其可为在材料1中进行的连续退火相对于间歇退火的结果。图11说明罐的第一耐形变压力性，而图12说明罐的爆破压力。图13说明容器质量和合金组成。
表11说明与以磅力(lbf)度量的D&I容器的螺纹的柱强度(columnstrength)相比，使用标准(1070)铝合金制造的IE容器的螺纹的柱强度的测试结果。由于合金的更高的强度性质，D&I容器显示出远远更大的轴向载荷能力。该表说明在使用标准铝合金通过冲挤制造的金属瓶子上形成带螺纹的颈部的问题。
表11
D&I容器 IE容器
1 435.5磅力 170.4磅力
2 417.8磅力 168.5磅力
3 441.0磅力 169.5磅力
平均 431.4磅力 169.5磅力
表12比较与D&I容器的螺纹相比使用标准(1070)铝合金制造的IE容器的螺纹的螺纹深度，以英寸度量。
表12
D&I容器 IE容器
1 0.0302英寸 0.0338英寸
2 0.0282英寸 0.0349英寸
3 0.0278英寸 0.0357英寸
4 0.0292英寸 0.0300英寸
1 0.0304英寸 0.0352英寸
2 0.0274英寸 0.0337英寸
3 0.0268英寸 0.0321英寸
4 0.0292英寸 0.0302英寸
平均 0.0287英寸 0.0332英寸
出于说明和描述的目的已展示本发明的说明，但其不意图是穷尽的或将本发明限制于所披露的形式。本发明的范围仅受下列权利要求的范围限制。许多修改和变体对于本领域普通技术人员将是明晰的。为了最好地解释本发明的原理、实际应用并且为了使本领域普通技术人员能够理解本发明，选择和描述图中描绘和展示的实施方案。
虽然已经详细描述本发明的各种实施方案，但显然本领域技术人员将想到那些实施方案的修改和改变。此外，本申请中对于“本发明”或其方面的提及应理解为是指本发明的特定实施方案并且不应必然地解释为将所有实施方案限制于特定的描述。应明确理解这样的修改和改变在本发明的范围和精神之内，如下列权利要求中所阐述的。

Claims (21)

1.用于制造冲挤的金属瓶子的工艺，所述冲挤的金属瓶子具有足够的强度特性以使所述金属瓶子的颈部成螺纹，所述工艺包括：
使用铝合金形成毛坯：
在冲挤工艺中使所述毛坯变形成优选的形状以形成所述金属瓶子；和
在所述金属瓶子的所述颈部上形成螺纹，所述螺纹适于接收可选择性地打开和关闭的带螺纹的盖。
2.权利要求1的工艺，其中所述铝合金包括与相对纯的铝合金共混的3104、3004、3003、3103、3013和3105铝合金的至少一种的废金属。
3.权利要求1的工艺，其中所述铝合金由大约60％的废铝合金和大约40％的1070铝合金共混，其中所述废铝合金包含：
在大约0.20重量％和大约0.32重量％之间的Si；
在大约0.47重量％和大约0.59重量％之间的Fe；
在大约0.10重量％和大约0.22重量％之间的Cu；
在大约0.78重量％和大约0.90重量％之间的Mn；
在大约0.54重量％和大约0.66重量％之间的Mg；
在大约0.06重量％和大约0.18重量％之间的Zn；
在大约0.00重量％和大约0.08重量％之间的Cr；和
在大约0.00重量％和大约0.08重量％之间的Ti。
4.权利要求3的方法，其中所述铝合金包含：
在大约98.15重量％和大约98.50重量％之间的铝；
在大约0.16重量％和大约0.20重量％之间的Si；
在大约0.37重量％和大约0.41重量％之间的Fe；
在大约0.08重量％和大约0.12重量％之间的Cu；
在大约0.48重量％和大约0.54重量％之间的Mn；
在大约0.34重量％和大约0.40重量％之间的Mg；
在大约0.06重量％和大约0.10重量％之间的Zn；
在大约0.01重量％和大约0.04重量％之间的Cr；和
在大约0.00重量％和大约0.04重量％之间的Ti。
5.权利要求3的工艺，其中所述铝合金由如下组成:
大约98.33重量％铝；
大约0.18重量％Si；
大约0.39重量％Fe；
大约0.10重量％Cu；
大约0.51重量％Mn；
大约0.37重量％Mg；
大约0.08重量％Zn；
大约0.02重量％Cr；和
大约0.02重量％Ti。
6.权利要求2的工艺，其中将硼化钛材料添加至所述铝合金。
7.权利要求6的工艺，其中形成所述毛坯进一步地包括由从铸造装置形成的厚片形成单独的毛坯、在连续退火工艺中将所述单独的毛坯退火、和通过喷丸处理来整理所述毛坯以增加所述毛坯的表面积。
8.权利要求1的工艺，其中所述螺纹具有在大约1.0英寸和大约1.6英寸之间的外径，和其中所述螺纹具有在大约0.10英寸和大约0.15英寸之间的螺距。
9.权利要求8的工艺，其中所述金属瓶子的主体部分具有在大约0.0098英寸和大约0.0155英寸之间的厚度。
10.权利要求9的工艺，其中所述金属瓶子具有在大约2.6英寸和大约2.85英寸之间的直径和在大约6.0英寸和大约7.4英寸之间的高度。
11.将金属瓶子冲挤和使其颈部成螺纹的方法，所述金属瓶子由再循环的铝合金形成，所述方法包括:
提供废铝材料；
将所述废铝材料与1070铝合金熔融以形成所述再循环的铝合金，其中所述再循环的铝合金包含：
大约98.33重量％铝，
大约0.18重量％Si，
大约0.39重量％Fe，
大约0.10重量％Cu，
大约0.51重量％Mn，
大约0.37重量％Mg，
大约0.08重量％Zn，
大约0.02重量％Cr，和
大约0.02重量％Ti；
将所述再循环的铝合金铸造成厚片；
将所述厚片轧制至在大约0.1181英寸和大约0.5512英寸之间的规定厚度；
在大约59°F和大约122°F之间的环境温度下冷却所述厚片；
由所述冷却的厚片冲压毛坯；
将所述毛坯退火，其中所述毛坯的峰值温度在大约842°F和大约l058°F之间；
冲挤毛坯以形成挤出的管子；
在所述挤出的管子上形成底部圆顶部分；
将所述挤出的管子颈缩以形成所述铝瓶子，所述铝瓶子具有所述底部圆顶部分、主体部分、从所述主体部分向上延伸的所述颈部、和位于所述颈部的最上部上的开口；
修整所述颈部的所述最上部的至少一部分；和
在所述金属瓶子的所述颈部中形成螺纹，所述螺纹适于以螺纹啮合盖。
12.权利要求11的方法，其中所述铝合金包含：
在大约97.70重量％和大约98.05重量％之间的铝；
在大约0.20重量％和大约0.24重量％之间的Si；
在大约0.44重量％和大约0.48重量％之间的Fe；
在大约0.11重量％和大约0.15重量％之间的Cu；
在大约0.65重量％和大约0.71重量％之间的Mn；
在大约0.46重量％和大约0.52重量％之间的Mg；
在大约0.08重量％和大约0.12重量％之间的Zn；
在大约0.01重量％和大约0.04重量％之间的Cr；和
在大约0.00重量％和大约0.04重量％之间的Ti。
13.权利要求11的方法，其中所述螺纹通过螺纹形成设备形成，所述螺纹形成设备包括:
用于将所述金属瓶子保持在预定位置上的卡盘；
具有第一螺纹形成表面的内核件，所述第一螺纹形成表面可操作用于向所述金属瓶子的所述颈部的内表面施加力；和
具有第二螺纹形成表面的外核件，所述第二螺纹形成表面可操作用于向所述金属瓶子的所述颈部的外表面施加力，其中所述螺纹形成设备可操作用于绕着所述金属瓶子的轴中心旋转。
14.权利要求13的方法，进一步地包括用ROPP盖密封所述金属瓶子的所述开口，所述密封包括：
将ROPP盖放置在所述金属瓶子的所述颈部中的所述螺纹之上，所述ROPP盖包括顶部、从所述顶部向下延伸的大体上为圆柱形的主体部分、在所述圆柱形主体部分的最下部上形成的可拆卸防盗带、面向下的开孔、和在所述ROPP盖的内侧顶部中的衬垫，其中所述ROPP盖的所述圆柱形主体部分是不带螺纹的；
将所述ROPP盖向下压在形成于所述金属瓶子的所述颈部的所述最上部上的密封表面上，其中在所述密封表面和所述ROPP盖的所述顶部之间压缩所述ROPP盖的所述衬垫；
对着所述ROPP盖的所述圆柱形主体部分的外表面挤压滚丝机，其中所述滚丝机将压缩力施加于所述圆柱形主体部分并且绕着所述ROPP盖旋转以在所述圆柱形主体部分中形成螺纹；和
对着所述防盗带的外表面挤压防盗辊以防止当所述ROPP盖从所述金属瓶子移出时所述防盗带从所述金属瓶子的所述颈部移出。
14.权利要求11的方法，其中所述冲挤包括：
将所述毛坯放置在模头中，所述模头具有锥形形状和在大约920HV和大约1080HV之间的硬度；和
使用具有预定的形状和在大约600HV和大约760HV之间的硬度的钢冲头冲击所述毛坯，和其中所述挤出的管子从所述模头向后被挤出。
15.权利要求11的方法，其中所述毛坯具有在大约1.61英寸和大约1.91英寸之间的直径，在大约0.17英寸和大约0.27英寸之间的高度，和在大约0.69盎司和大约0.875盎司之间的质量。
16.具有带螺纹的颈部的金属瓶子，其包括；
底部圆顶部分；
从所述底部圆顶部分向上延伸的主体部分；
从所述主体部分向上延伸的颈部；
形成于所述颈部的外表面上的螺纹；和
位于所述颈部的最上部上的开口，
其中所述金属瓶子通过冲挤工艺形成；
其中所述金属瓶子包含再循环的铝合金，所述再循环的铝合金包含:
在大约97.70重量％和大约98.50重量％之间的铝，
在大约0.16重量％和大约0.24重量％之间的Si，
在大约0.37重量％和大约0.48重量％之间的Fe，
在大约0.08重量％和大约0.15重量％之间的Cu，
在大约0.48重量％和大约0.71重量％之间的Mn，
在大约0.34重量％和大约0.52重量％之间的Mg，
在大约0.06重量％和大约0.12重量％之间的Zn，
在大约0.01重量％和大约0.04重量％之间的Cr，和
在大约0.00重量％和大约0.04重量％之间的Ti；和
其中所述带螺纹的颈部具有适合于接收ROPP盖的预定的几何形状。
17.权利要求16的金属瓶子，其中所述金属瓶子的所述螺纹适于接收具有在大约1.1英寸和大约1.5英寸之间的内径的所述ROPP盖，和其中所述螺纹具有在大约0.10英寸和大约0.15英寸之间的螺距。
18.权利要求17的金属瓶子，其中所述金属瓶子具有在大约2.537英寸和大约2.838英寸之间的直径和在大约6.0英寸和大约7.4英寸之间的高度。
19.权利要求16的金属瓶子，其进一步地包括形成于所述金属瓶子的所述最上部上的密封表面。
20.权利要求16的金属瓶子，其进一步地包括形成于所述金属瓶子的所述颈部上的防盗带裙部。
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