CN108747003A - 金属罐激光烧蚀除尘方法、装置及金属罐 - Google Patents

Abstract

一种金属罐激光烧蚀除尘装置，包括位于所述金属罐上方的激光头、置于所述金属罐内的塞入体，所述金属罐包括罐底、自所述罐底向上延伸形成的罐身、罐口、将所述罐身顶端拍平的封口及用于容纳物品的罐体，所述塞入体包括塞入所述罐体内的主体部及设于所述主体部上的进气孔，所述塞入体的外径小于所述罐体的内径并在所述塞入体与所述罐体之间形成与所述进气孔连通的间隙，所述激光头烧蚀所述封口时，所述进气孔压入高压气体，高压气体经所述间隙朝向所述封口位置处流出以防止烧蚀粉尘进入落入罐体内。本申请还包括一种金属罐激光烧蚀方法及金属罐。

Description

金属罐激光烧蚀除尘方法、装置及金属罐

技术领域

本申请涉及金属加工领域，尤指一种金属罐激光烧蚀除尘方法、装置及金属罐。

背景技术

社会经济的发展极大地丰富了人们的物质，人类对生活的追求、对物质品味的追求也不断提高。通常人们采用塑料瓶、金属瓶等方式盛放食品等，再通过内部密封袋或瓶盖等方式实现密封。

市场上出现了一种将茶叶分别小包装盛放于一个金属罐内，再通过食品级铝膜密封于罐口的封口上进行密封。如此，可方便人们小剂量取用，保存时间会更长。上述技术中，由于金属与铝膜之间的结合存在一定的问题，可能会造成罐口密封出现松脱漏气。为解决上述结合力问题，需要对封口进行一道激光烧蚀的工艺，但是烧蚀过程中，容易产生粉尘且粉尘会落入金属罐内，影响食品的品质，造成食品质量问题。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种金属罐激光烧蚀除尘方法、装置及金属罐，使金属罐封口在激光烧蚀过程中，粉尘不会污染金属罐内部空间。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种金属罐激光烧蚀除尘装置，包括位于所述金属罐上方的激光头、置于所述金属罐内的塞入体，所述金属罐包括罐底、自所述罐底向上延伸形成的罐身、罐口、将所述罐身顶端拍平的封口及用于容纳物品的罐体，所述塞入体包括塞入所述罐体内的主体部及设于所述主体部上的进气孔，所述塞入体的外径小于所述罐体的内径并在所述塞入体与所述罐体之间形成与所述进气孔连通的间隙，所述激光头烧蚀所述封口时，所述进气孔压入高压气体，高压气体经所述间隙朝向所述封口位置处流出以防止烧蚀粉尘进入落入罐体内。

优选地，所述金属罐激光烧蚀除尘装置还包括置于所述封口上方的吸气装置及向所述封口烧蚀位置处吹气的吹气装置，

优选地，所述金属罐置于工作台上，所述激光头发射激光照射于所述金属罐的封口表面，所述激光头与所述封口表面相对移动。

优选地，所述激光照射所述封口表面1至2遍。

优选地，所述激光束功率在80-120W之间，速度为8000-9000mm/min，频率为15-25Khz。

优选地，所述激光束的功率为98W，速度为8500mm/min，频率为20Khz。

优选地，所述金属罐静止于工作台上，所述激光头沿所述封口表面做圆周运动，所述吹气装置跟随所述封口与激光烧蚀位置处移动。

优选地，所述激光头静止发射激光，所述金属罐被所述工作台带动做圆周运动。

优选地，所述激光头与所述金属罐在所述封口的圆周方向上相对移动。

优选地，所述塞入体的底部与所述罐底之间形成一定空间，所述进气孔贯穿所述主体部，所述高压气流经所述塞入体底部与罐底之间的空间，再经由间隙流出。

优选地，所述塞入体的底部与所述罐底接触，所述塞入体的径向方向还设有若干连通所述进气孔与间隙的通气孔，所述高压气流经所述通气孔，再经由间隙流出。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种金属罐激光烧蚀除尘方法，采用上述金属罐激光烧蚀装置对金属罐进行加工。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种金属罐，采用上述金属罐激光烧蚀装置加工获得。

本申请在金属罐封口进行镭雕烧蚀时，设置一个塞入所述罐体内的塞入体，并在塞入体上开设进气孔，冲压高压气体，使高压气体从所述塞入体与罐体之间的间隙流出，防止粉尘污染罐体。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1至图4为本申请金属表面处理方法、金属罐及金属罐铝膜结合体的示意图：

图1为本申请金属罐的立体图；

图2为本申请金属罐的剖视图；

图3为本申请金属罐的封口表面未经激光镭射之前的100倍电镜扫描图；

图4为本申请金属罐的封口表面经激光镭射之前的100倍电镜扫描图。

图1、图2至图12为本申请金属罐封口激光烧蚀除尘方法或设备的示意图：

图5为本申请金属罐封口激光烧蚀除尘方法实施例一的示意图；

图6至图8为本申请金属罐封口激光烧蚀除尘方法实施例二的示意图；

图9至图12为本申请金属罐封口激光烧蚀除尘方法实施例三的示意图；

图13、图14分别为本申请金属罐封口经过激光烧蚀与未经激光烧蚀两种情况下铝膜的拉拔力侧视曲线图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在食品包装领域，常用到铝罐作为食品存放载体，铝罐的开口一般需要进行密封，一般会采用带有粘合剂的铝膜进行密封，而铝罐的封口面与铝膜之间的结合力不够强，需要进行改进。

请参阅图1、图2所示，本申请的金属罐10包括罐底11、自所述罐底11向上延伸形成的罐身12、罐口13、将所述罐身12顶端拍平的封口14及用于容纳物品的罐体16。所述封口14的顶面具有一定的宽度用于与铝膜(未图示)粘合，所述封口14下部设有内凹部15，使所述封口14的外缘与所述罐身12的侧面平齐。

本申请的金属表面处理方法是指针对所述金属罐10的封口14表面进行处理，以增强所述封口14与所述铝膜的结合力。所述金属罐10为铝或铝合金材质。

本申请的金属表面处理方法包括如下步骤：

S01、在所述金属表面加工出CD纹；

所述金属优选为铝或铝合金材质金属，所述CD纹的间距在200-300um之间。优选地，所述CD纹的间距为240-260um之间。

具体应用于所述金属罐10上时，本步骤是指在所述封口14的表面加工出CD纹。

S02、将所述金属表面进行阳极氧化处理；

实施例一中，本步骤是指在所述金属表面进行阳极氧化处理时，在所述金属表面腐蚀形成若干不规则的微孔结构，所述微孔的孔径介于20-100um之间；

实施例二中，本步骤是指在进行阳极氧化处理的前或后进行化学蚀孔处理，使所述微孔结构扩大，所述微孔的孔径介于20-100um之间；

所述CD纹的凹陷部及凸部上均形成有所述微孔。

本步骤的阳极氧化处理及蚀孔处理可参阅若干现有专利技术，如申请号为201210043634.6、201410213862.2、201410213855.2等公开资料，此处不再赘述。

此步骤中，所述金属表面在阳极氧化后，会在表面生成封孔膜，所述封孔膜会造成所述微孔结构被封闭或变小，如图3所示，此时，在电镜扫描下，金属表面较为平整，所述微孔均被覆盖。

S03、利用激光对所述金属表面烧蚀处理；

此步骤中，利用激光烧蚀去除所述封孔膜，使所述微孔暴露于金属表面。本步骤处理后的金属表面如图4所示，微孔结构清晰可见，CD纹也清晰可见。

本步骤中，利用激光照射需要烧蚀处理的金属表面1至2遍，激光束功率在80-120W之间，速度为8000-9000mm/min，频率为15-25Khz，优选地，激光束功率为98W，速度为8500mm/min，频率为20Khz。

对比图3与图4，本步骤激光烧蚀完成后，所述金属表面的CD纹及微孔结构清晰可见，去除了金属表面的封孔膜。

S04、将铝膜熔焊于所述经过激光烧蚀后的金属表面以使铝膜稳定结合于所述金属表面上；

本步骤中，所述铝膜附有粘合剂的粘合侧在高温下使所述粘合剂熔融，熔融的粘合剂渗入所述CD纹的凹陷部及若干微孔内，待所述粘合剂冷却后，即将所述铝膜牢牢固定于所述金属表面上。

具体地，是指所述铝膜牢固粘合于所述金属罐10的封口14上。

本申请的金属表面处理主要用于对金属罐10的封口14表面进行处理，处理完成后，所述金属罐内部存放食品，如茶叶等，而后再将一侧含有粘合层的铝膜熔焊于所述封口14表面上，所述粘合层的粘合剂融化后渗入所述CD纹之间及所述微孔内，在所述粘合剂冷却后，使所述铝膜与所述封口14表面结合力大大增加。

如下表1所示(单位为N)：序号为1的五组产品经过了激光烧蚀处理后再将铝膜熔焊于封口14上；序号为2的五组产品未经过激光烧蚀处理，直接将铝膜熔焊于封口14上；序号1、序号2的同一组产品为同批次产品，即第一组的两个产品为同批次产品(除激光烧蚀外，其余处理工艺一致)、第二组的两个产品为同批次产品，以此类推，第三、第四、第五组的两个产品均分别为同批次产品。

图13为序号为1的五组产品的拉拔力侧视曲线图，图14为序号为2的五组产品的拉拔力侧视曲线图：

由图13、图14及表1可以看出：经过激光烧蚀处理的产品的最大拉拔力及最小拉拔力均明显大于未经激光烧蚀处理的产品，且拉拔过程中的平稳性更好，图13所示拉拔力曲线中间部分较为平稳，拉拔力平衡，没有出现波动；而图14所示的拉拔力曲线中间部分有明显锯齿上下波动，说明拉拔过程中，拉拔力产生波动，手感不佳。

表1

由实验数据可知，本申请经过步骤S03处理后，显著提高了铝膜与封口14表面的结合力。

本申请金属表面处理方法、金属罐及金属罐铝膜结合体通过先在金属表面加工形成CD纹，增加所述金属表面的比表面积，通过阳极氧化等工艺在所述金属表面形成微孔，最后通过激光烧蚀阳极氧化所产生的封孔层，使所述CD纹及微孔均露出于所述金属表面，再将所述铝膜高温熔焊于所述金属表面上，大大提升了铝膜与金属表面的结合力。

本申请的处理方法除金属罐之外，还可适用于其他需要与铝膜熔焊的金属制品中。

在步骤S03中，具体应用于食品罐时，烧蚀所述封口14位置处会产生粉尘，而粉尘在不进行处理的情况下会进入所述金属罐10内部，而所述金属罐10内部是用于存放食品的，必将对人体造成伤害。以下介绍几种应用在步骤S03中进行除尘的方法及装置：

实施例1

请参阅图5所示，本实施例的金属罐激光烧蚀除尘装置包括金属罐10、位于所述金属罐10上方的激光头20、吸气装置30及吹气装置40。

所述吸气装置30为大喇叭状结构置于所述金属罐10的封口10一侧大功率吸气。

所述金属罐10置于工作台上，所述激光头20发射激光照射于所述金属罐10的封口14表面并相对于所述封口14移动。

在所述激光照射过程中，所述封口14表面受激光烧蚀而产生粉尘，此时，所述吹气装置40开始吹气，所述吹气装置40具体为一气管对所述封口处的激光照射位置进行吹气以吹散粉尘。

具体地，所述激光照射所述封口14表面1至2遍，激光束功率在80-120W之间，速度为8000-9000mm/min，频率为15-25Khz，优选地，激光束功率为98W，速度为8500mm/min，频率为20Khz。

所述吹气装置40延伸至所述罐体16内，从所述金属罐10的径向方向远离中心轴方向吹气以使粉尘远离以避免粉尘落入所述罐体16内，远离罐体16的粉尘被所述吸气装置30所吸走以改善车间环境且避免二次污染罐体16。

所述激光与封口14之间的相对移动可以有如下方式：

一、所述金属罐10静止于工作台上，所述激光头20沿所述封口面做圆周运动，所述吹气装置40跟随所述封口14与激光烧蚀位置处移动；

二、所述激光头20静止发射激光，所述金属罐10被所述工作台带动做圆周运动，移动速度同上述激光头的移动速度；

三、所述激光头20与所述金属罐10在所述封口14的圆周方向上相对移动，移动速度如上。

实施例2

请参阅图6至图8所示，本实施例的金属罐激光烧蚀除尘装置包括金属罐10、位于所述金属罐10上方的激光头20、置于所述金属罐10内的塞入体50、吹气装置40及吸气装置30。

所述吸气装置30为大喇叭状结构置于所述金属罐10的封口10一侧大功率吸气。在本实施例中也可以不设置所述吸气装置30，所述吸气装置30在本实施例中是非必要技术特征，但是加装所述吸气装置30将粉尘吸出车间可以改善车间环境，提高生产安全性。本实施例中所述吹气装置30也是非必要技术特征，当然为达到更好的技术效果，所述吹气装置30可促使粉尘被吹散而被所述吸气装置30吸取收集。

所述金属罐10置于工作台上，所述激光头20发射激光照射于所述金属罐10的封口14表面并相对于所述封口14移动。

所述塞入体50为圆柱体结构以适应所述罐体16的形状，所述塞入体50包括主体部51、垂直贯穿所述主体部51的进气孔52及设于所述主体部51顶面的操作手柄(未图示)。

所述塞入体50的外径小于所述罐体16最小处的内径，使所述塞入体50与所述罐体16最小处的内侧面在圆周方向留下均匀的间隙h。

工作时，先将所述塞入体50置于所述罐体16内，使所述塞入体50与所述金属罐10同轴，所述塞入体50的边缘与所述罐身12的内侧保持间隙h，所述塞入体50依托所述操作手柄不与所述罐底11接触，使所述塞入体50的底部与所述罐底11之间留下空间m。使所述塞入体50塞入后与所述金属罐10的相对位置固定。

如图7所示，利用激光头20发射激光照射所述封口14表面并相互移动，所述封口14表面受烧蚀而产生粉尘，此时，所述塞入体50的进气孔52压入高压气体，高压气体沿所述进气孔52，经由所述塞入体50与所述罐底11之间的空间m，最后通过所述塞入体50与所述金属罐10之间的缝隙h出来，并在所述缝隙h出口处形成高压气流，阻止激光在所述封口14处烧蚀产生的粉尘进入所述罐体16内，并配合所述吹气装置40吹散所产生的粉尘。具体实施时，所述塞入体50底部可设置若干支撑脚(未图示)，使所述塞入体50直接接触罐底11以便于更好地实现塞入体50与金属罐10之间的定位。

如图8所示，具体实施时，所述塞入体50的底部可以直接与罐底11接触，而在所述塞入体50的径向方向开设若干连通所述进气孔52的通气孔53，高压气体从所述进气孔52，经由所述通气孔53进入所述塞入体50与金属罐10之间的缝隙h。

所述封口14下方位置处的内凹部15形成时，在所述罐身12的内侧壁形成一个倾斜面17(如图2所示)，所述倾斜面17有助于增强高压气流的流速及导向作用，使高压气体在缝隙h最窄处吹出并产生沿所述封口14表面径向向外的气流。

实施例3

请参阅图9至图12所示，本实施例的金属罐激光烧蚀除尘装置包括金属罐10、位于所述金属罐10上方的激光头20、置于所述金属罐10内的塞入体50、吹气装置40及吸气装置30。

所述吸气装置30为大喇叭状结构置于所述金属罐10的封口10一侧大功率吸气。在本实施例中也可以不设置所述吸气装置30，所述吸气装置30在本实施例中是非必要技术特征，但是加装所述吸气装置30将粉尘吸出车间可以改善车间环境，提高生产安全性。本实施例中所述吹气装置30也是非必要技术特征，当然为达到更好的技术效果，所述吹气装置30可促使粉尘被吹散而被所述吸气装置30吸取收集。

所述金属罐10置于工作台上，所述激光头20发射激光照射于所述金属罐10的封口14表面并相对于所述封口14移动。

所述塞入体50为圆柱体结构以适应所述罐体16的形状。所述塞入体50的外径等于所述金属罐10的内凹部15处的内径，使所述塞入体50刚好封闭所述罐口13；

在一实施例中，所述塞入体50对应所述内凹部15位置处套设有密封圈55，且所述塞入体50的顶面与所述封口14表面平齐以不影响吸气装置30吸气；

在一实施例中，所述塞入体50对应所述内凹部15处套设有密封圈55，所述塞入体50的顶面高于所述封口14表面，所述塞入体50的外径可小于所述内凹部15的外径。

本实施例中塞入体50不设进气孔，其他与实施例2相同，此处不再赘述。

综上，实施例2、实施例3的塞入体50优选金属材质，且实施例3中所述密封圈55需选用耐高温材料制造。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，包括位于所述金属罐上方的激光头、置于所述金属罐内的塞入体，所述金属罐包括罐底、自所述罐底向上延伸形成的罐身、罐口、将所述罐身顶端拍平的封口及用于容纳物品的罐体，所述塞入体包括塞入所述罐体内的主体部及设于所述主体部上的进气孔，所述塞入体的外径小于所述罐体的内径并在所述塞入体与所述罐体之间形成与所述进气孔连通的间隙，所述激光头烧蚀所述封口时，所述进气孔压入高压气体，高压气体经所述间隙朝向所述封口位置处流出以防止烧蚀粉尘进入落入罐体内。

2.如权利要求1所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述金属罐激光烧蚀除尘装置还包括置于所述封口上方的吸气装置及向所述封口烧蚀位置处吹气的吹气装置。

3.如权利要求1所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述金属罐置于工作台上，所述激光头发射激光照射于所述金属罐的封口表面，所述激光头与所述封口表面相对移动。

4.如权利要求3所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述激光照射所述封口表面1至2遍。

5.如权利要求4所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述激光束功率在80-120W之间，速度为8000-9000mm/min，频率为15-25Khz。

6.如权利要求5所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述激光束的功率为98W，速度为8500mm/min，频率为20Khz。

7.如权利要求3所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述金属罐静止于工作台上，所述激光头沿所述封口表面做圆周运动，所述吹气装置跟随所述封口与激光烧蚀位置处移动。

8.如权利要求3所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述激光头静止发射激光，所述金属罐被所述工作台带动做圆周运动。

9.如权利要求3所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述激光头与所述金属罐在所述封口的圆周方向上相对移动。

10.如权利要求1所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述塞入体的底部与所述罐底之间形成一定空间，所述进气孔贯穿所述主体部，所述高压气流经所述塞入体底部与罐底之间的空间，再经由间隙流出。

11.如权利要求1所述的金属罐激光烧蚀除尘装置，其特征在于，所述塞入体的底部与所述罐底接触，所述塞入体的径向方向还设有若干连通所述进气孔与间隙的通气孔，所述高压气流经所述通气孔，再经由间隙流出。

12.一种金属罐激光烧蚀除尘方法，其特征在于，采用如权利要求1-11任一项所述金属罐激光烧蚀装置对金属罐加工处理。

13.一种金属罐，其特征在于，采用如权利要求1-11任一项所述金属罐激光烧蚀装置加工获得。