CN113766993A - 制造容器的方法和相关系统 - Google Patents
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Abstract
一种制造容器的方法，该方法包括:通过成形内壁形成容器的第一空腔，使得内壁的第一表面限定第一空腔；通过成形外壁形成容器的第二空腔，使得外壁的第三表面围绕内壁的第二表面，从而第三表面和第二表面一起限定第二空腔；并将内壁和外壁连接在一起。该方法然后包括形成穿过外壁的孔，以将第二空腔暴露于外部周围环境，然后施加搪瓷涂层，同时防止搪瓷涂层沉积在孔中。在施加搪瓷涂层之后，该方法包括加热容器以给搪瓷涂层上釉并将涂层固定到一个或多个表面上。
Description
相关申请的交叉引用和通过引用并入
本申请要求2020年1月3日提交的标题为“容器及相关系统和方法”的美国临时专利申请62/956,781的优先权。本申请还通过引用并入了美国临时专利申请62/956,781的全部内容。
技术领域
许多由金属制成的用于饮用热和/或冷饮料的容器包括真空密封的外部部分，该外部部分包围容纳待饮用的饮料的容器部分，或者包括搪瓷涂层，该搪瓷涂层覆盖暴露于外部周围环境的容器表面。如果饮料比周围环境冷，则真空密封的外部部分通过减少热量流入饮料，或者如果饮料比周围环境热，则减少热量流出饮料，从而有助于保持由容器容纳的饮料的温度。搪瓷涂层保护容器的金属，提供不保留或转移味道的新鲜、干净的味道，使得容器的清洁更为容易，并与暴露的金属相比，能为装饰容器提供更多的选择。
背景技术
不幸的是，这种金属容器不包括真空密封的外部部分和搪瓷涂层，因为将其中一个包含在容器中的过程与将其中另一个包含在容器中的过程相冲突。如果在形成搪瓷涂层之前形成真空密封的外部部分，加热搪瓷以在容器上形成釉料将通过在真空密封的外部部分内部产生非常高的压力而使容器变形或爆炸。并且，如果在形成真空密封的外部部分之前形成搪瓷涂层，液体搪瓷将渗入空腔成为真空密封，并降低真空密封的外部部分的隔热效果。
因此，需要一种同时包括真空密封的外部部分和搪瓷涂层的容器，该搪瓷涂层覆盖暴露于外部周围环境的一个或多个容器表面。
发明内容
在本发明的一个方面，一种制造容器的方法包括:通过成形内壁来形成容器的第一空腔，使得内壁的第一表面限定第一空腔；通过成形外壁形成容器的第二空腔，使得外壁的第三表面围绕内壁的第二表面，使得第三表面和第二表面一起限定第二空腔；并将内壁和外壁连接在一起。该方法然后包括形成穿过外壁的孔，以将第二空腔暴露于外部周围环境；然后在第一表面和暴露于外部周围环境的外壁的第四表面中的至少一个表面上涂覆搪瓷涂层，同时防止搪瓷涂层沉积在孔中。在施加搪瓷涂层之后，该方法包括加热容器以给搪瓷涂层上釉并将涂层固定到一个或多个表面上。搪瓷上釉后，该方法包括从第二空腔中去除空气；然后当空气从第二空腔中排出时，密封第二空腔，使得第二空腔内的压力小于外部周围环境中的压力。
通过形成穿过外壁的孔并防止搪瓷施加到孔上，可以防止搪瓷涂层进入第二空腔。并且通过在密封第二空腔之前用比外部周围环境更小的压力给搪瓷涂层上釉，可以防止给搪瓷涂层上釉的过程损坏密封的第二空腔。因此，可以生产一种容器，该容器包括密封的第二空腔和在第一空腔和/或容器外部的搪瓷釉，使得容器可以有效地保持容纳在容器的第一空腔中的饮料的温度，同时具有华丽且装饰性的外表，该外表保护内壁和外壁，提供不保留或转移味道的新鲜、干净的味道，并且允许容易地清洁壁。
在本发明的另一方面，用于容纳液体的容器包括内壁、连接到内壁的外壁和搪瓷涂层。内壁包括第一表面和第二表面，第一表面限定了可容纳液体的第一空腔。外壁包括第三表面和第四表面，并且相对于内壁定位，使得外壁的第三表面围绕内壁的第二表面，并且第三表面和第二表面一起限定第二空腔。第二空腔相对于内壁的第一表面和外壁的第四表面外部的周围环境密封，并且第二空腔具有小于外部周围环境压力的压力。搪瓷涂层设置在内壁的第一表面和外壁的第四表面中的至少一个上。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的容器的透视图。
图2示出了根据本发明的实施例的用于制造图1所示容器的过程。
图3示出了根据本发明的实施例的图1所示容器的一部分的横截面图。
图4示出了根据本发明的实施例的图1所示容器的一部分的部分分解的横截面图。
图5示出了根据本发明的另一个实施例的另一容器的透视图。
图6示出了根据本发明的另一个实施例的用于制造图1和5所示容器的另一个过程。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的容器10的透视图。容器10可以用于容纳任何东西，例如饮料(热的或冷的)、食物(热的或冷的)和/或其他可以消耗或不消耗的物品。容器10包括内壁12、外壁14和覆盖内壁12和外壁14的搪瓷涂层16。容器10还包括由内壁12限定的第一空腔18和由内壁12和外壁14限定的第二空腔(此处未示出，但是结合图3和4更详细地示出和讨论)。第二个空腔已经去除了空气，然后密封，以防止外部周围环境的空气重新进入其中。因为第二空腔的空气体积比外部周围环境少，所以第二空腔的压力小于外部周围环境的压力。并且因为第二空腔的空气量较少，所以热量以较慢的速度流过第二空腔，这允许第二空腔隔热容器的第一空腔18。
通过在容器的第一空腔18周围包括密封的第二空腔，并且在内壁12和外壁14上都涂上搪瓷涂层，容器10可以有效地保持容纳在容器的第一空腔18中的饮料的温度，同时具有华丽且装饰性的外表，外表分别保护内壁12和外壁14，并且提供不保留或转移味道的新鲜、干净的味道。
仍然参考图1，容器可以由能够形成容器并能够承受容器在使用过程中经受的物理和热负荷的任何所需材料制成。例如，在该实施例和其他实施例中，容器10由金属制成。更具体地，容器10由304不锈钢制成。利用这种材料，容器10的构造可以由单片材料通过冲压、成形和/或折叠形成，这包括弯曲材料；和/或容器10可以形成分段或部分，然后焊接在一起以形成整个容器10。
搪瓷涂层16可以是任何期望的搪瓷涂层。例如，在该实施例和其他实施例中，搪瓷涂层16以一个或多个阶段或层施加，并且包括:1)基质剂，例如氧化硅、氧化锆和氧化钛，2)助焊剂，例如氧化钠、氧化钾和氧化硼，3)乳浊剂，例如氧化钛、氧化锑、氧化锆和氧化锶，4)粘合剂，例如氧化钴、氧化镍、氧化铜、氧化锑和氧化钼，以及5)着色剂，例如氧化钴(亮蓝色)、氧化铜(绿色或红色)、氧化铬(深绿色)；以及氧化铁(赭石)。
容器10还可以包括任何其他部件。例如，在这里，容器10包括把手20，该把手20在搪瓷涂层施加到外壁14之前焊接到外壁14，并且允许人们更容易地处理容器10，这是相对于省略了这种把手的容器而言的，例如平底杯(tumbler)。
其他实施例也是可能的。例如，容器10可包括仅覆盖内壁12、外壁14、内壁12的一部分、外壁14的一部分或内壁12和外壁14的一部分的搪瓷涂层。
图2示出了根据本发明的实施例的制造图1所示容器10的过程。该过程包括三个一般动作:1)形成容器10的第一和第二空腔(步骤22-26)，2)将搪瓷涂层16施加到容器10的一部分(步骤28-34)，然后3)增加第二空腔的隔热性能(步骤36和38)。
更具体地说，该过程的第一动作包括在步骤22，通过成形内壁12来形成容器10的第一空腔18，使得第一表面(如图3所示)限定了第一空腔18。第一空腔18、第二空腔的形成以及内壁12和外壁14的连接分别结合图3进行更详细的讨论。该过程的第一动作的第二步骤24包括通过成形外壁14形成容器10的第二空腔，使得外壁14的第三表面(如图3所示)包围内壁12的第二表面(同样如图3所示)，从而第三表面和第二表面一起限定第二空腔。最后，该过程第一动作的最后步骤26包括将内壁12和外壁14连接在一起。
在容器10的第一和第二空腔形成之后，将搪瓷涂层16施加到容器10上。更具体地，该过程的第二动作包括在步骤28形成穿过外壁14的孔(如图3所示)，以将第二空腔暴露于外壁14外部的周围环境。然后，该过程包括在步骤30，将搪瓷涂层16涂覆在以下至少一个表面上:内壁12的第一表面(如图3所示)和外壁14的第四表面(如图3所示)，同时防止搪瓷涂层沉积在孔中。在施加搪瓷涂层16之后，该过程包括在步骤34加热容器，以给搪瓷涂层16上釉并将涂层16固定到一个或多个表面(如图3所示)。
在步骤28，可以使用任何期望的技术形成穿过外壁14的孔。例如，在该实施例和其他实施例中，孔被冲压到基部中并穿过基部(如图3所示)然后焊接到位于容器10底部的外壁14的端部(如图3所示)。以这种方式，基部完成外壁14，并封闭除了穿过基部的孔之外的第二空腔。在其他实施例中，该孔可以简单地在任何其他位置穿过外壁14钻孔，或者以其他方式穿过外壁14形成。
仍然参考图2，在步骤30，只要防止搪瓷涂层沉积在基部的孔中，可以使用任何期望的技术施加搪瓷涂层16。例如，在该实施例和其他实施例中，通过将容器10浸入液体搪瓷浴中，搪瓷涂层16被施加到限定第一空腔18的内壁12的第一表面和外壁14的大部分，并且通过不允许孔所在的基部区域浸入搪瓷浴中来防止搪瓷涂层16到达孔。在其他实施例中，可以遮盖孔所在的基部区域，以防止液体搪瓷沉积在孔中。在这样的实施例中，同样遮盖邻近孔的区域以确保清洁的金属表面可用于随后填充孔并密封第二空腔的塞(如图3和4所示)。在其他实施例中，搪瓷可以仅施加到内壁12的第一表面，仅施加到外壁14的第四表面，或者仅施加到第一和第四表面中的每一个的一部分。在其他实施例中，可以用漆刷将搪瓷涂在容器10上。这可能是为容器10提供独特的美学或装饰设计所希望的。
在步骤34，使用任何期望的技术加热搪瓷涂层16。例如，在该实施例和其他实施例中，搪瓷在传统的炉中加热到大约800℃，以给搪瓷上釉并将其固定到内壁12的第一表面和外壁14的第二表面。
通过形成穿过外壁14的孔并防止搪瓷施加到该孔，可以防止搪瓷涂层16进入第二空腔。并且通过在密封第二空腔之前用比外部周围环境更小的压力给搪瓷涂层16上釉，可以防止给搪瓷涂层16上釉的过程损坏密封的第二空腔。因此，可以生产容器10，该容器10在第一空腔18和/或容器10的外部包括密封的第二空腔和搪瓷釉，使得容器10可以有效地保持容纳在容器的第一空腔18中的饮料的温度，同时具有华丽且装饰性的外表。
仍然参考图2，在搪瓷16固定到容器10上之后，第二空腔的隔热性能增强。更具体地，该过程的第三动作包括在步骤36，从第二空腔移除空气。然后，在步骤38，当空气从第二腔中移除时，该过程包括密封第二腔，使得第二腔内的压力小于外部周围环境中的压力。
从第二空腔移除空气可以使用任何期望的技术来完成。例如，在该实施例和其他实施例中，可以通过在常规烤炉中将第二腔室加热到大约400℃来从第二腔室中去除空气。在400℃，空气的密度远远小于20℃，因为热量激发或激发了空气中的分子。这反过来又增加了空气的压力。如果空气仍然滞留在第二个空腔内，压力将随着温度的升高而升高。但是因为第二空腔暴露于外部周围环境，热空气离开第二空腔以平衡第二空腔内的压力和外部周围环境中的压力。在期望量的空气离开第二空腔后，密封第二空腔。然后，当第二空腔中的剩余空气冷却回到外部周围环境的温度时，第二空腔内的空气密度是固定的，因此其压力降低到小于周围环境中的压力。并且因为第二空腔中捕获的空气较少，所以第二空腔抵抗通过它的热流的能力增加。
图3示出了根据本发明的实施例的图1所示容器10的一部分的横截面图。如前所述，容器10包括由内壁12和外壁14限定的第二空腔46，该第二空腔46减少了进出第一空腔18的热流，以帮助隔热第一空腔18。更具体地，内壁12包括限定第一空腔18的第一表面48和第二表面50。外壁14包括第三表面52和第四表面54。如前所述，第一空腔18由内壁12的第一表面48限定。第二空腔46由内壁12的第二表面50和外壁14的第三表面52限定。
第一和第二空腔18和46可以分别根据需要配置。例如，在该实施例和其他实施例中，第一空腔18是圆柱形的，并且包括开口56，该开口56允许进入第一空腔18，并且位于内壁12的区域中。第二空腔46围绕第一空腔18，使得内壁12嵌套在外壁14内。并且，内壁12和外壁14分别在开口56处相互连接。更具体地说，内壁12和外壁14分别由单一的连续材料片形成，使得外壁14从开口56所在的内壁区域延伸，然后沿着内壁12向下延伸。以这种方式，第二空腔46围绕整个第一空腔18，从而有效地隔热第一空腔18。
容器10的构造可以根据需要完成。例如，在该实施例和其他实施例中，圆形基部60在两个凸缘之间形成的界面处焊接到外壁14的端部62。外壁14的端部62形成一个凸缘；并且基部60的周边形成另一个凸缘。当基部60定位成形成容器10的底部时，基部60焊接到外壁14的界面是两个凸缘相互接触的区域。基部60中的孔64位于基部60的中心，锥体66的顶部。锥体66上没有任何搪瓷涂层，因此塞子68可以与金属表面良好接触。这允许塞子68与基部60形成良好的结合，并保持孔64的填充和第二空腔46的密封。
图4示出了根据本发明的实施例的图1所示容器的部分分解横截面图。在搪瓷涂层已经通过加热固定到第四表面54上之后，在空气从第二空腔46中排出期间，孔64用塞子68密封。塞子68通过熔化来密封孔64，然后在排气过程中暴露于热量一段时间后填充孔64。盖子70然后连接到外壁14的第四表面54，以保护塞子68并覆盖沉积在基部上的任何液体瓷釉，即过度喷涂和/或过度浸渍。盖子70可以以任何期望的方式连接到第四表面54。例如，在该实施例和其他实施例中，通过外壁14夹住盖子70的凸缘72，盖子70可释放地保持在适当的位置，如图3所示。在其他实施例中，使用传统式卡扣，盖子可释放地连接。在其他实施例中，盖70可以用粘合剂或通过将盖70焊接到外壁14上而固定到外壁14上。
图5示出了根据本发明另一个实施例的另一容器80的透视图。容器80类似于图1、3和4所示的容器10，并结合图1-4进行讨论，除了容器80是平底杯。平底杯通常没有像图1所示的把手20那样的把手。像这些平底杯一样，平底杯80也没有把手。取而代之的是，人们简单地通过将手指缠绕在外壁82上来握住平底杯。
图6示出了根据本发明另一个实施例的制造图1和5分别所示容器10和80的另一个过程。这个过程类似于图2所示的过程，并结合图2进行讨论，除了在外壁14中形成孔64(图3和4)之后，但是在搪瓷涂层分别施加到内壁12和外壁14之前，在步骤90，孔64被临时堵塞，以将第二空腔与外部周围环境临时密封。这确保了液体搪瓷不会沉积在孔64中或第二空腔46中。然后，在施加搪瓷涂层之后，在步骤92，第二空腔46暴露于周围环境。
第二空腔可以使用任何期望的技术临时密封。例如，在该实施例和其他实施例中，可弹性变形且尺寸适合外壁14中的孔64的塞子(未示出)插入孔64中。当插入孔64中时，塞子阻隔空气，更重要的是，阻隔搪瓷涂层流过孔64并进入第二空腔46。然后，在搪瓷涂层已经施加到容器10和/或80之后，可以移除塞子以暴露第二空腔46，为加热搪瓷涂层以将搪瓷涂层固定到容器10和/或80做准备。在其他实施例中，第二空腔46可以通过将盖子(未示出)可释放地连接到外壁14和/或基部60的包括孔64的区域来临时密封。盖子可以根据需要在第二壁14上延伸得尽可能远，以密封孔并提供把手，人们可以在涂覆搪瓷涂层16时使用该把手来保持和操纵容器10。塞子和盖子中的每一个都可以在制造附加容器10的类似过程中重复使用。在其他实施例中，塞子不能可释放地插入孔64中，并且代替在加热搪瓷涂层16之前抽出塞子，第二空腔46可以通过形成穿过外壁14和/或基部60的另一个孔而暴露。
前面的讨论是为了使本领域技术人员能够制造和使用本发明。对实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，这里的一般原理可以应用于其他实施例和应用。因此，本发明并不局限于所示的实施例，而是符合与这里公开的原理和特征一致的最宽范围。
Claims (20)
1.一种制造容器的方法，所述方法包括:
通过成形内壁形成容器的第一空腔，使得内壁的第一表面限定第一空腔；
通过成形外壁形成容器的第二空腔，使得外壁的第三表面围绕内壁的第二表面，从而第三表面和第二表面一起限定第二空腔；
将内壁和外壁连接在一起；
形成穿过外壁的孔，以将第二空腔暴露于外部周围环境；
在内壁的第一表面和暴露于外部周围环境的外壁的第四表面中的至少一个表面上施加搪瓷涂层，同时防止搪瓷涂层沉积在孔中；
加热容器以给搪瓷涂层上釉并将涂层固定到一个或多个表面上；
搪瓷上釉后，从第二空腔中排出空气；和
在将空气从第二空腔中排出的同时，密封第二空腔，使得第二空腔内的压力小于外部周围环境中的压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中形成内壁和外壁包括由单个连续的材料片形成壁。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将内壁和外壁连接在一起包括外壁，该外壁从限定通向第一空腔的开口的内壁区域延伸。
4.根据权利要求1所述的方法，其中施加搪瓷涂层包括将内壁的第一表面和/或外壁的第四表面浸入液体搪瓷浴中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中施加搪瓷涂层包括用刷子将搪瓷涂层涂覆到内壁的第一表面和/或外壁的第四表面上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中加热搪瓷以给搪瓷上釉包括将搪瓷加热到大约800℃的温度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中从第二空腔移除空气包括将第二空腔加热到大约400℃的温度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在从第二空腔中去除空气之后密封第二空腔包括熔化设置在所述外壁的孔中的材料塞子。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括在施加搪瓷涂层之前暂时密封第二空腔，以将其与外壁外部的周围环境隔离。
10.根据权利要求9所述的方法，其中暂时密封第二空腔包括将塞子插入穿过外壁的孔中。
11.根据权利要求9所述的方法，其中暂时密封第二空腔包括覆盖穿过外壁的孔。
12.一种用于容纳液体的容器，所述容器包括:
内壁，其包括第一表面和第二表面，第一表面限定了可容纳液体的第一空腔；
外壁，其连接到内壁，包括第三表面和第四表面，外壁相对于内壁定位，使得外壁的第三表面围绕内壁的第二表面，并且第三表面和第二表面一起限定第二空腔，该第二空腔与内壁的第一表面和外壁的第四表面外部的周围环境密封，并且具有小于外部周围环境压力的压力；和
搪瓷涂层，其布置在内壁的第一表面和外壁的第四表面中的至少一个上。
13.根据权利要求12所述的容器，其中第一空腔为圆柱形形状。
14.根据权利要求12所述的容器，其中内壁具有限定通向第一空腔的开口的区域。
15.根据权利要求12所述的容器，其中内壁和外壁由单一的连续材料片形成。
16.根据权利要求12所述的容器，其中外壁从限定通向第一空腔的开口的内壁区域延伸。
17.根据权利要求12所述的容器，其中外壁构造成使得内壁嵌套在外壁内。
18.根据权利要求12所述的容器，其特征在于，内壁的第二表面和外壁的第三表面之间的距离在整个第二空腔中基本上是恒定的。
19.根据权利要求12所述的容器，其中搪瓷涂层设置在内壁的第一表面和外壁的第四表面上。
20.根据权利要求12所述的容器，还包括连接到外壁的把手。
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