CN1675010A - 铝制气溶胶罐和铝瓶以及用原料卷进行制造的方法 - Google Patents

Abstract

提供气溶胶罐，特别是由铝合金原料卷圆盘制成的铝制气溶胶罐。还提供一种颈缩加工由3000系列铝合金制成的气溶胶罐的方法。该方法防止所述罐咬在颈缩加工模具中并且生产出具有独特外形轮廓的罐。在保持相对于钢制气溶胶罐生产具有成本优势的同时，该生产出的铝制气溶胶罐具有更好的强度和品质特征。

Description

铝制气溶胶罐和铝瓶以及用原料卷进行制造的方法

技术领域

本发明涉及气溶胶罐，特别是涉及由铝制成的气溶胶罐。

背景技术

传统上，饮料罐开始为被加工成饮料罐形状的铝制原料卷圆盘的状态。这些罐的侧面大约0.13毫米厚。通常，除顶部外，饮料罐的主体是一件式的。

相比之下，传统上，气溶胶罐采用两种方法中的一种制成。首先，气溶胶罐可使用三段钢制成，分别是顶段、底段和沿所述侧壁长度方向的具有焊缝的圆筒形侧壁。这三段钢经过组装形成所述罐。气溶胶罐还可使用已公知的冷挤压工艺制成。在冷挤压工艺中，液压头冲压铝坯以开始形成所述罐。所述罐的侧面通过使用减薄拉延工艺延长所述罐的壁部被减薄至大约0.40毫米。所述壁部上的毛边被切掉并且所述罐通过一系列的颈缩加工模具从而形成所述罐的顶部。虽然由钢制成的气溶胶罐比使用冷挤压工艺制成的气溶胶罐成本低，但是由钢制成的气溶胶罐在美学上远不如使用冷挤压工艺制成的气溶胶罐理想。

出于多种原因，生产铝制气溶胶罐明显比生产铝制饮料罐成本更高。首先，铝制气溶胶罐比铝制饮料罐需要使用更多的铝材。其次，使用冷挤压工艺的铝罐的生产受到压机中液压头的最大速度的限制。理论上，液压头的最大速度为200行程/分钟。实际上，该速度为180块/分钟。饮料罐的生产速度为2400罐/分钟。

气溶胶罐工业要面对的一个问题是生产出一种铝制气溶胶罐，所述铝制气溶胶罐的性能同常规气溶胶罐一样好或优于常规气溶胶罐，但是所述铝制气溶胶罐与常规钢制气溶胶罐和铝制饮料罐的制造相比具有成本优势。另一个问题是生产出一种具有高端产品设计师所要求的印刷和设计品质的气溶胶罐。常规饮料罐受到可被印制到所述罐上的印刷品和图案的清晰度的限制。饮料罐还受到可用于罐图案中的颜色数量的限制。因此，需要一种具有强度和品质特征，同时与钢制气溶胶罐相比，具有制造成本优势的铝制气溶胶罐。

生产出的由3000系列铝合金原料卷制成的铝罐解决了以下一些问题。3000系列铝合金原料卷可采用反向拉伸和减薄拉延工艺而被成形为罐，所述反向拉伸和减薄拉延工艺明显比铝罐生产所使用的冷挤压工艺更快速且更具成本优势。此外，3000系列铝合金更便宜，更具成本优势，并且与使用纯铝相比，允许进行更好质量的印刷和绘图。

不幸的是，在颈缩加工3000系列铝合金罐的过程中存在一些障碍。3000系列铝合金比纯铝更硬。因此，由3000系列铝合金制成的罐更加刚硬并且具有更强的塑性记忆。由于所述罐更加耐压痕(dentresistant)，因此这是有利的，但是由于所述罐咬在常规颈缩加工模具中并堵塞常规颈缩加工模具，因此在使用常规装置颈缩加工所述罐的过程中出现问题。在本发明的方法中包括了这些障碍的解决方案。

发明内容

本发明涉及一种由铝合金原料卷圆盘制造和颈缩加工铝制气溶胶罐的方法，其中该方法被设计成特别是要防止所述罐咬在颈缩加工模具中。此外，本发明还涉及一种铝制气溶胶罐本身，所述铝制气溶胶罐具有独特的外形轮廓并且由3000系列铝合金制成。

本发明的铝罐包括具有上端部和下端部的大体上垂直的壁部，其中上端部具有预定的外形轮廓。从所述罐的下端部延伸出的底部部分具有环绕其外围的U形型面和沿底部部分的剩余部分的穹隆形型面。优选地，所述大体上垂直的壁部大约为0.20毫米厚，在U形型面区域中的底部部分大约为0.51毫米厚。

本发明还涉及一种在由3000系列铝合金制成的铝罐中形成颈部型面的方法，其中使用至少30个不同的颈缩加工模具对所述罐进行加工。本发明通过增加所使用的颈缩加工模具的个数并减小每个模具传递的形变程度，从而解决了颈缩加工3000系列铝合金罐所存在的问题。由纯铝制成的直径为45毫米-66毫米大小的常规气溶胶罐需要使用17个或更少的颈缩加工模具。本发明中由3000系列铝合金所制成的具有同样直径大小的罐例如需要使用30个或更多的颈缩加工模具。通常，颈缩加工本发明的罐所需要使用的模具的数量取决于所述罐的外形轮廓。本发明处理所述铝罐顺序通过足够数量的颈缩加工模具，以便在确保所述罐容易地保持从颈缩加工模具上可拆卸时，在每个颈缩加工模具中所述罐实现最大增量径向形变量。

根据本发明所述罐和方法具有许多优势。总体来说，与气溶胶罐生产所使用的冷挤压常规方法相比，所述工艺更快速、更便宜且效率更高。所披露的制造方法使用更便宜、可循环利用的铝合金以取代纯铝。基于以下多种原因，所披露的罐比钢罐更理想。铝耐潮并且不会发生腐蚀或生锈。此外，由于钢罐的肩部构形，因此所述盖的构形永远是相同的并且不能进行改变以给客户提供个性化的外观。而本发明却不是这样，其中所述肩部构形可进行定制。最后，铝罐在美学上更理想。例如，所述罐可进行刷涂和/或车有螺纹的颈部可成形在所述罐的顶部。通过以下对优选实施例的描述，这些优势和优点将变得更加明显。

附图说明

为了易于理解本发明和便于实施本发明，以下，示例性地而非限制性地结合附图对本发明进行详细描述，其中：

图1是示出了使用根据本发明的方法成形出的铝罐的一个实例的部分横断面的视图；

图2是图1所示的铝罐的底部部分的横断面视图；

图3示出了本发明所使用的铝合金原料卷的一个实例；

图4示出了图3所示的铝合金原料卷的一个实例，图中示出了从所述卷材中冲出的金属圆盘；

图5示出了由3000系列铝合金制成的图4所示的单个金属圆盘；

图6示出了被拉成杯的图5所示的金属圆盘；

图7A-7C示出了在反向拉伸工艺中图6所示的杯的变化，在结束反向拉伸工艺之后，所述杯变成具有更窄直径的第二杯；

图8示出了在图7C所示的第二杯中形成的成型底部的一个实例；

图9A-9D示出了图7C或图8所示的第二杯在减薄拉廷和切边工艺中发生的变化；

图10A示出了在图9D所示的罐已通过根据本发明的一个实施例所使用的34个颈缩加工模具后所得到的铝罐的肩部型面；

图10B示出了在图10A所示的罐通过根据本发明的一个实施例所使用的最后一个颈缩加工模具后所得到的所述罐的肩部；

图11A-11D是一系列视图，图中示出了图10B所示的铝罐在进行颈部卷曲加工的一个实例时的部分横断面；

图12A示出了具有渐缩肩部的图11D所示的铝罐；

图12B示出了具有圆形肩部的图11D所示的铝罐；

图12C示出了具有平面肩部的图11D所示的铝罐；

图12D示出了具有椭圆形肩部的图11D所示的铝罐；

图13-47是一系列横断面视图，图中示出了根据本发明的一个实施例所使用的35个颈缩加工模具；

图48示出了根据本发明的一个实施例所使用的第一组14个颈缩加工模具的中心导向件的横断面视图；

图49示出了根据本发明的一个实施例所使用的第15-第34颈缩加工模具的中心导向件的横断面视图；

图50示出了根据本发明的具有压缩空气连接部的模座的一个实例；

图51示出了根据本发明的具有经过刷涂的外表的铝罐的部分横断面；

图52示出了根据本发明的具有车有螺纹的铝制颈部的铝罐的部分横断面；和

图53示出了根据本发明的具有在所述铝罐颈部上的车有螺纹的塑性外入子(outsert)的铝罐的部分横断面。

具体实施方式

为了便于进行描述和说明，本发明主要描述制造和颈缩加工经过拉伸和减薄拉延的铝制气溶胶罐，但是应该理解本申请不限于该种罐。本发明还可被应用于颈缩加工其它种类的铝材、铝瓶、金属容器和型材的方法。还应理解的是，为方便起见，在整个申请中使用的用语“气溶胶罐”不仅包括罐，还包括气溶胶瓶、气溶胶容器、非气溶胶瓶、和非气溶胶容器。

本发明涉及一种气溶胶罐，和一种铝合金罐的制造方法，所述铝合金罐的性能与常规铝合金罐相同或优于常规铝合金罐，所述铝合金罐允许进行在其上进行高质量的印刷和设计，具有定制的形状，并且与常规铝制饮料罐和其它钢制气溶胶罐的制造相比具有成本优势。这些罐的目标市场尤其是人身护理、能量饮料和药品市场。

如图1所示的一件式铝制气溶胶罐10具有大体垂直的壁部12。该大体垂直的壁部12包括上端部14和下端部16。上端部14具有预定的外形轮廓18和已被卷曲的颈部19。另一种选择是，颈部上可车有螺纹(参见图52和53)。铝罐10还具有自下端部16延伸出的底部部分20。如图2所示，底部部分20具有环绕底部部分20外围的U形型面22，和沿底部部分20剩余部分的无皱穹隆形型面24。该U形型面22优选0.51毫米厚。

本发明的铝罐10由如图3所示的铝合金原料卷26制成。已公知的是，可买到具有多种宽度的铝合金原料卷26。所需要的是设计出使用商业上可购到的宽度中的一个的本发明的生产线，以去除进行成本高的纵剪加工的需要。

本发明的优选实施例中的第一步就是布置并从原料卷26上冲出圆盘28，如图4所示。所需要的是布置所述圆盘28，以使未使用的原料26的量减至最少。图5示出了从3000系列铝合金原料卷26上冲出的金属圆盘28中的一个。采用制造铝杯普遍使用的方法，但是优选采用与美国专利5,394,727和5,487,295中所披露的相似的方法将圆盘28拉伸成杯30，如图6所示，以上专利在此作为参考而被引用。

如图7A所示，然后，杯30从底部被冲出，进而开始沿侧壁拉伸所述罐的底部(反向拉伸)。如图7B所示，随着冲孔的继续，杯30的底部被拉伸得更深，使得所述杯的壁部形成唇部。如图7C所示，结束冲孔时完全去除了唇部，导致第二杯34的直径通常比初始杯30的直径更窄。第二杯34可进行一次或多次拉伸，从而得到更小的直径。最后所得到的杯34具有垂直壁部12和具有底部部分20的下端部16。底部部分20可成形为如图8和2所示。虽然也可采用其它构形，但是在此所示的穹隆形构形对于受压容器来说特别有用。

如图9A-9D所示，垂直壁部12进行多次减薄拉延，直至其具有所需的高度和厚度，优选0.21毫米厚。垂直壁部12应具有足够的厚度以承受住指定应用的内部压力。例如，一些气溶胶产品要求罐能够承受大小为270psi或DOT 2Q的内部压力。所述减薄拉延工艺还压紧所述壁部使其强度更高。对垂直壁部12的上端部14进行切边，从而生产出铝罐10，如图9D所示。

根据本发明的一个实施例，所述罐10被附接到第一心轴上，并通过第一系列的颈缩加工模具。其后，所述罐10被附接到第二心轴上，并通过第二系列的颈缩加工模具。在如图所示的实施例中，所述罐10将通过最高多于30个颈缩加工模具。这些颈缩加工模具将罐10成形为如图10A和10B所示。每个模具被设计以赋予所述罐10的大体上垂直的壁部12的上端部14所需的形状，使得在颈缩加工结束时(图10B)，该上端部14具有所需的外形轮廓18和颈部19。

图11A中完整示出了在图10B中部分示出的罐10。如图11A-11D所示，所述罐10的颈部19通过一系列卷曲步骤进行卷曲。本发明的最后所得到的气溶胶罐10(如图11D和图1所示)具有预定的肩部型面18和卷曲的颈部19，并且适合于容纳气溶胶分配装置。如图12A-12D所示，所述具有预定的肩部型面18可具有多种形状，分别包括渐缩肩部、圆形肩部、平面肩部和椭圆形肩部的形状。最后所得到的铝罐高度在100毫米和200毫米之间且直径在45毫米和66毫米之间。所述铝罐可以不同的方式进行定制。一种方式是在所述罐的表面上加上纹理，例如刷涂如图51所示的所述罐的表面。此外，该预定的肩部型面可适于容纳气溶胶分配装置。该预定的肩部型面还可延伸进入或带有颈部，车有螺纹或没有螺纹的(参见图52和53)。没有螺纹的铝制颈部可带有车有螺纹的塑性外入子，如图53所示。

本发明还包括一种在由3000系列，例如3004铝合金制成的铝罐中形成肩部型面的方法。这种方法的第一步是将铝罐附接到第一心轴上。所述罐随后顺序通过第一系列的高达且包括28个呈环形模式布置在颈缩加工台上的颈缩加工模具。所述罐随后被传送至第二心轴。在第二心轴上时，所述罐顺序通过第二系列的高达且包括28个呈环形模式布置在第二颈缩加工台上的颈缩加工模具。该方法包括在所述罐通过预定数量的颈缩加工模具之后，将所述颈部切边。就是说，所述颈缩加工模具中的一个被替换为切边站。切边加工去除了过剩材料和在所述罐的颈部处的不规则边缘并且有助于防止所述罐咬在剩余的颈缩加工模具中。将使用足够数量的颈缩加工模具，以便在确保所述罐容易地保持从颈缩加工模具上可拆卸时，实现在每个颈缩加工模具中所述罐可能存在的最大增量径向形变量。实现最大增量径向形变量对于所述罐的高效生产时必要的。当形变量太大时会现问题，由此造成所述罐咬在颈缩加工模具内并堵塞所述模具缩颈机。一般来说，在第一模具后面的每个模具可实现至少2°的径向形变量，由此可以传递小于2°的形变量。

每个模具施加到所述罐上的渐缩部的形状和度数如图13-47所示。在本发明的方法中第一组14个颈缩加工模具中的每一个可使用如图48所示的固定的中心导向件。图49示出了颈缩加工模具15-34的中心导向件。还可以使用压缩空气以有助于从第一组数个颈缩加工模具中除去所述罐。对于其它肩部型面，在所有颈缩加工位置上可使用可移动的导向件和压缩空气。图50示出了带有压缩空气连接部的普通的模座。

在本方法中所使用的颈缩加工模具和本发明的设备在许多方面与常规颈缩加工模具不同。与现有技术中的颈缩加工模具相比，每个模具传递更小度数的形变量。在第一颈缩加工模具后部的角度为0°30’0”(零度三十分零秒)。在颈缩加工模具2-6后部的角度为3°，而不是30°。本发明的颈缩加工模具还比所使用的常规颈缩加工模具长，优选长度为100毫米。这些变化使与所述罐壁部的塑性记忆相关的问题减至最少，所述塑性记忆可使所述罐咬在常规颈缩加工模具中。此外，在试运行中，所述罐的顶部收缩并咬在常规模具的中心导向件上。因此，第一组14个颈缩加工模具具有不可移动的中心导向件。最后，本发明使用压缩空气以有助于使所述罐离开并脱离每个颈缩加工模具。压缩空气还有助于支承所述罐壁部。

尽管已结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员会意识到在不偏离本发明的精神和范围的条件下，可对本发明做出许多改动和变化。本发明不限于前述说明书中的内容，本发明的范围仅受到以下权利要求的限制。

Claims (16)

1、一种铝罐，包括具有上端部(14)和下端部(16)的壁部(12)，和从所述壁部(12)的所述下端部(16)延伸出的底部部分(20)，所述底部部分(20)具有预定的外形轮廓，其特征在于，所述罐由3000系列铝合金制成并且所述上端部(14)限定出预定的肩部型面(18)和颈部(19)。

2、根据权利要求1所述的铝罐，其中所述预定的肩部型面包括渐缩肩部、圆形肩部、平面肩部和椭圆形肩部中的一种。

3、根据权利要求1所述的铝罐，其中所述罐的高度在100毫米和200毫米之间且直径在45毫米和66毫米之间。

4、根据权利要求1所述的铝罐，其中所述颈部适合于容纳气溶胶分配装置。

5、根据权利要求1所述的铝罐，其中所述底部部分的所述外形轮廓包括环绕所述底部部分外围的U形型面和沿所述底部部分的剩余部分的穹隆形型面。

6、根据权利要求5所述的铝罐，其中所述底部部分的所述穹隆形型面没有折皱。

7、根据权利要求5所述的铝罐，其中所述大体上垂直的壁部大约为0.21毫米厚，在U形型面区域中的底部部分大约为0.51毫米厚。

8、一种在由3000系列铝合金制成的铝罐中形成肩部型面的方法，其特征在于，使用至少30个不同的颈缩加工模具对所述罐进行加工。

9、根据权利要求8所述的方法，其中所述加工包括使用在所述第一模具后部的具有角度为0°30’0”的第一颈缩加工模具对所述罐进行颈缩加工。

10、根据权利要求9所述的方法，其中所述加工包括使用在所述第二模具后部的具有角度为3°的第二颈缩加工模具对所述罐进行颈缩加工。

11、根据权利要求10所述的方法，其中所述加工包括使用在所述第三模具后部的具有角度为3°的第三颈缩加工模具对所述罐进行颈缩加工。

12、根据权利要求11所述的方法，其中所述加工包括使用在所述第四模具后部的具有角度为3°的第四颈缩加工模具对所述罐进行颈缩加工。

13、根据权利要求8所述的方法，其中所述加工包括使用具有不可移动的中心导向件的一系列14个颈缩加工模具对所述罐进行颈缩加工。

14、根据权利要求8所述的方法，还包括使用压缩空气与第一组14个颈缩加工模具以助于从每个所述模具中除去所述罐。

15、根据权利要求8所述的方法，其中每个所述颈缩加工模具实现了在自所述罐的初始垂直侧壁开始约0°30’0”-3”之间的一定角度的渐缩。

16、根据权利要求8所述的方法，其中所述颈缩加工模具被布置在两条环形路径中。

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