CN203359053U - 封闭件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种改进的封闭件，该封闭件为通过可剥离加盖材料（9）而封闭的环形零件（2）的形式。更具体地，其涉及这样一种封闭件，当使用在容器上时，该封闭件能更好地应对压差变化，同时还提供了可剥离性。

Description

封闭件

技术领域

本发明涉及一种用于金属包装的改进的封闭件，在该金属包装中可剥离加盖材料的盖子直接密封至环形零件的密封面板。所述封闭件特别适合使用在用于包装需要在蒸馏器中进行灭菌的食物产品的容器上。特别地，所述封闭件具有两个目的，即提供牢固的密封使其能够承受由于灭菌处理而施加到盖子上的压力差，同时还能够容易地被消费者打开。

背景技术

在金属包装领域，已知封闭件具有带有密封面板的金属环形圈零件的一般形式，可剥离加盖材料的盖子结合到所述密封面板。该密封面板径向朝外，环形零件首先向上延伸以限定卡盘壁，然后朝外限定接合面板。接合面板能够使环形零件被接合到容器主体的边缘。这种封闭件普遍用来对用于需要在蒸器中灭菌的食物产品的容器主体进行封闭。灭菌处理使容器经受高温（典型地高达大约130°C），从而确保容器内的食物适于长期存储和运输。来自灭菌处理的热量造成容器内部随之而来的压力的增加-正压差。该正压差必须通过加盖材料以及其与环形零件的密封面板的结合来承受。通过结合“可见”的压差的严重程度依赖于是否使用了具有平衡超压能力的蒸器，因为平衡超压有助于使容器内部压力和容器外部压力之间的差别减到最小。为避免疑义，“正压差”意指容器内部的压力大于容器外部的压力，而“负压差”意指容器内部的压力小于容器外部的压力。

1995年11月22日的EP0683110A（CARNAUDMETALBOX SA）公开了一种具有封闭件的容器，该封闭件具有相对于水平面倾斜的密封面板。可剥离加盖材料的盖子结合到密封面板。密封面板的倾角固定。当EP0683110A的容器经受正压差时，盖子趋于朝外成圆顶状。在盖子与密封面板的径向内边缘的汇合处使得密封板与盖子的圆顶以恒定的角度倾斜确保盖子和密封面板的结合在经受正压差时主要受到剪切负荷而不是剥离负荷。由此这就避免盖子在灭菌期间逐渐剥离其自身而远离密封面板，这种现象称之为“脱壳”。然而，当固定倾斜的密封面板在灭菌期间提供了最佳性能时，对于消费者而言，盖子却很难移除。

2009年5月6日的EP2055641A（IMPRESS METAL PACKAGINGS.A.）公开了一种盖圈形式的封闭件，其具有径向外部部分2a和径向内部部分2b（参见来自EP2055641A的附图1）。径向内部部分2b限定了密封面板，箔盖3结合至该密封面板。径向外部部分2a具有首先从与密封面板的接合点向上延伸然后向外延伸以限定接合面板的壁。圆周刻痕线30设置在径向外部部分2a和径向内部部分2b之间的接合点处，结果是限定了“角落刻痕”。径向外部部分2a和径向内部部分2b之间的接合点限定了自然的铰链，圆周刻痕线30改进了径向内部部分2b响应于作用在箔盖3上的压差而围绕该铰链倾斜的能力。密封面板的倾角趋于能够响应于通过箔盖3“可见”的压差的变化而进行适应。

本发明力图提供一种供替代的封闭件，其提供了比EP2055641A公开的封闭件改进的性能。

发明内容

因此，提供了一种用于容器的封闭件，所述封闭件包括金属环形零件，所述环形零件具有适配成支撑可剥离加盖材料的盖子的密封面板，所述盖子结合至所述密封面板从而由此限定环形结合区域，所述环形零件终止于内周边卷曲部，所述内周边卷曲部从所述密封面板延伸以限定用于容器的进入开口，在施加于所述盖子的区域上的压差P的作用下，所述密封面板相对于基本由所述进入开口限定的平面而能够调节地倾斜，其特征在于，所述密封面板具有径向内部环形部分和径向外部环形部分，所述径向内部环形部分从所述密封面板的径向内侧边缘延伸所述密封面板的宽度的四分之一，所述径向外部部分延伸所述密封面板的剩余宽度，所述密封面板的径向内部部分配置有周向铰链，所述周向铰链设置为在所述径向内部部分中形成的一个或更多个环形薄带。

注意到为了确定密封面板宽度的目的，所述卷曲部被排除而不认为是密封面板的部分。所述内周边卷曲部使得环形零件变硬，这有利于避免运输和处理过程中的损坏。

“薄带”指的是密封面板的径向内部部分的环形区域相对于密封面板的周围材料更薄。

正如在“环形薄带”（或“环形区域”）中的环形那样，环形是指以下两种情况：

·所述带为连续的情况；

·所述带为不连续的情况，即，由若干离散的薄带部分构成的情况，所述若干离散的薄带部分共同大致勾勒出环形轮廓。

出人意料地，发现当在密封面板的径向内部部分中（即靠近卷曲部）设置周向铰链时，密封面板显著的倾斜是可能的。更出乎意料地，通过本发明获得的对于给定压差的倾角可以大于对于EP2055641A中“角落刻痕”的倾角。简言之，本发明的铰链布置为靠近密封面板的径向内侧边缘，而由EP2055641A的“角落刻痕”所设置的铰链布置在密封面板的径向外侧边缘处。思维惯性认为，通过密封面板以及特别地内周边卷曲部这二者的环形“圈”结构所提供的加强效果将显示：最大化的倾斜性能将通过在（如EP2055641A中的）密封面板的径向外部边缘处形成铰链而获得。事实上，与无刻痕的封闭件相比，由于内周边卷曲部所提供的加强作用，因此认为（如本发明）靠近卷曲部设置铰链给密封面板提供的额外的倾斜能力是可以忽略的。有限元分析证明这种思维惯性是错误的，并显示相对于已知的EP2055641A中的“角落刻痕”，本发明导致了出人意料和反直觉的益处。当在靠近内周边卷曲部处布置铰链时（如在本发明中那样）将具有更大的倾斜性能的原因被认为是：环形薄带在密封面板中限定了靠近卷曲部的自然铰链，相对硬度较强的卷曲部导致密封面板围绕该铰链弯曲，从而减轻了由作用在盖子区域上的压差所施加的负荷。这些分析在下文的本发明的具体实施方案中进行描述。

环形薄带可以通过将密封面板的径向内部部分的上表面和下表面中的任意一个或两个减薄而形成。为了提供这种“环形薄带”而进行的减薄可以多种方式和形式进行提供。通常，环形薄带形成为刻痕，其意味着从密封面板的径向内部部分移除材料（典型地通过切削工艺）以限定环形刻痕或凹槽，即“刻痕”。可替代地，薄带可限定为环形凹陷；例如，压印工艺（或类似工艺）可用于在密封面板的径向内部部分中压制出环形凹陷（或压印区域）。

虽然封闭件可具有形成在密封面板的径向内部部分的上表面和下表面的任意一个或两个上的一个或更多个环形薄带，但是通过仅设置有单个环形薄带的密封面板也能够获得良好的倾斜性能，单个带设置在径向内部部分的上表面上。便利地，优选密封面板形成有一个或更多个环形薄带，这些薄带被限定至密封面板的径向内部部分的上表面，并且盖子结合到密封面板从而使得所述盖子覆盖所述薄带的任意一侧并且所述环形结合区域延伸所述薄带的任意一侧。将薄带被限定至径向内部部分的上表面提供了以下优点：确保由形成薄带的过程中所暴露的任意裸金属被覆盖并且通过盖子防止受到环境效应（例如腐蚀）的影响。这在使用压印工艺（从密封面板移除材料以暴露裸金属）时尤其重要。相比而言，EP2055641A的“角落刻痕”具有在盖子和盖圈之间的结合处径向朝外的刻痕，而形成盖圈上刻痕时暴露的裸金属仍然易于受到腐蚀。避免EP2055641A中暴露的刻痕受到腐蚀将需要维修操作以密封由刻痕所暴露的裸金属。由于通过盖子覆盖并保护环形薄带所提供的保护，本发明避免了实施这样一种维修操作的需要。

优选地，环形零件为金属圈的形式，该金属圈不同于容器主体的边缘且可固定至容器主体的边缘。例如，金属圈可设置有接合面板，该接合面板能够使圈接合至容器主体的边缘。但是，环形零件还可以整合到容器主体。

密封面板能够响应于正压差（导致密封面板向上倾斜）和负压差（导致密封面板向下倾斜）而调整倾角。

正压差的应用导致盖子的材料逐渐向外成圆顶状，从而在环形结合区域引入足以使密封面板向上倾斜的负荷。已发现在移除了正压差之后，密封面板恢复到（或接近）其初始开始位置（即在正压差应用之前）。以这种方式，一旦由灭菌处理造成的温度和压力已经减弱，（包含在容器上的）本发明的封闭件就能够被消费者接纳，因为密封面板倾角帮助消费者使盖子轻易移除。然而，发现由于正压差导致的密封面板的向上倾斜会在环形零件中密封面板围绕其倾斜的位置处引起塑性变形。该塑性变形的效果是需要真空（或负压差）将密封面板恢复到其初始倾角。作为示例，对具有以下特征的封闭件进行分析：该封闭件的公称直径为65mm，且具有由CORUS Protact0.13mm规格的镀锡薄钢板制成的包含连续环形刻痕的金属环形零件，并且该封闭件首先经受10psi（0.69巴）的正压差，其需要大约5psi（0.34巴）的真空（或负压差）以将密封面板恢复到其初始倾角。真空（或负压差）的大小取决于刻痕是否存在以及其所在位置。例如，经受相同的10psi（0.69巴）正压差的完全相同的封闭件（但没有环形刻痕）需要略高的7.3psi（0.50巴）的真空（或负压差）以将密封面板恢复到其初始倾角。

如在下本中本发明的具体描述中所指出的，已经使用镀锡薄钢板和铝用于环形零件的金属来实施有限元分析。特别地，以下市售材料已经为了证明本发明的目的而进行了分析：

·CORUS Protact0.13mm规格的镀锡薄钢板

·CORUS Protact0.19mm规格的镀锡薄钢板

·Rasselstein HF30.13mm规格的镀锡薄钢板

·0.13mm规格的铝

盖子优选使用铝作为气密隔层来形成。

但是，本发明并不限于盖子或环形零件的特定材料。

环形零件（尤其密封面板）的金属优选涂覆有一个或更多个聚合物涂层，从而防止在金属和外部环境之间发生化学相互作用（例如：腐蚀）。优选地，选择能够与盖子形成可剥离热密封结合的涂层。合适的聚合物涂层的实例包括环氧基涂料和聚丙烯基涂料。

类似地，与环形零件的密封面板相对的盖子的表面优选覆盖涂覆有一个或更多个聚合物涂层。至于环形零件，优选选择能够与环形零件形成可剥离热密封结合的涂覆材料。已经发现使用包含聚丙烯的涂料系统特别适合于使得与环形零件的密封面板形成热密封结合。虽然使用在盖子和环形零件上的包含聚丙烯的涂层是优选的，但是使用PET涂层能够获得更强的结合。在盖子和密封面板中的任意一个或两个的对应表面上使用PET涂层以建立环形结合区域使得封闭件承受较高正压差，而不会使盖子遭受脱壳作用。

附图说明

图1显示了具有EP2055641A中公开的“角落刻痕”的已知封闭件。

注意：对于图1，附图标记对应于EP2055641A中的附图标记。下面列出的示出本发明的附图具有其自己的附图标记。

下面参考以下附图对本发明的实施方案进行描述：

图2显示了如何利用有限元分析对各种封闭件的密封面板的倾斜能力进行模拟。

图3显示了如何对密封面板的角度偏移或倾斜响应进行测量。

图4显示了已知的（无刻痕）密封面板用于四种不同金属的角度偏移或倾斜响应。

图5显示了背景技术的已知的（无刻痕）的封闭件（未附接加盖材料）。

图6显示了根据本发明的的刻痕封闭件（附接有加盖材料）。

图7显示了根据本发明的的压印封闭件（附接有加盖材料）。

图8显示了对应于图1、5、6和7中所示出的四种不同封闭件的密封面板的倾斜响应。

具体实施方式

在背景技术和本发明的不同封闭件上实施有限元分析和实际测试，从而展示出在经受压差时环形刻痕区域或压印区域的位置对于倾斜性能的作用。所模拟的封闭件与所测试的封闭件具有φ为65mm的公称直径。图2显示了如何利用有限元分析对本发明（以及背景技术）的封闭件的性能进行模拟。图2显示了金属环形圈2形式的封闭件1。环形圈2设置有密封面板3。内周边卷曲部4连结密封面板3并从该密封面板3径向向内延伸。卷曲部4限定了进入开口，当使用在容器主体上时产品可通过该进入开口进行分配。由进入开口通常限定的水平面由5来指示。卡盘壁6首先从密封面板3的径向外周边向上延伸，然后向外延伸以限定接合面板7。接合面板7能够通过常规接合工艺使环形圈2固定至容器主体8向外偏移的边缘。铝箔盖9沿周向结合到密封面板3。对于使用有限元分析进行模拟的例子，密封面板3最初不倾斜（即，其通常平行于水平面5而延伸）。但是，在可选的实施方案中，密封面板3最初可以倾斜。有限元分析模拟了对盖子8的下侧连续逐渐施加和移除压力P的情况（见图2）。压力P的施加模仿了对于包括封闭件1的容器在蒸器中灭菌期间对盖9所施加的正压差。在第二步骤中，有限元分析然后模拟了真空的施加（负压差）来确定将密封面板3恢复至其初始非倾斜状态所需的压力。

图3显示了如何测量密封面板3相对于由封闭件1所通常限定的水平面的倾斜响应或角度偏移α。该图显示了i）密封面板3的初始未偏移轮廓以及ii）密封面板3在正压差P的作用下的偏移轮廓。

图4为密封面板3响应于对图5所示的已知（无刻痕）封闭件结构1连续逐渐施加和移除压力P的倾斜响应和角度偏移的图表，所述压力P具有20psi（1.38巴）的峰值。对图5的封闭件1的环形圈2的四种不同材料和规格进行了分析：

·CORUS Protact0.13mm规格的镀锡薄钢板

·CORUS Protact0.19mm规格的镀锡薄钢板

·Rasselstein HF30.13mm规格的镀锡薄钢板

·0.13mm规格的铝

图表显示了在对盖子施加压力P的作用下材料类型和规格对于密封面板3的倾斜表现的影响。

然后基于使用CORUS Protact0.13mm规格的镀锡薄钢板材料的环形圈2但对比不同的封闭件结构实施单独的分析。实施分析来确定密封面板3响应于连续逐渐施加和移除压力P（具有10psi（0.69巴）的峰值）对于以下封闭件结构的倾斜响应或角度偏移：

现有技术：

·图5的无刻痕封闭件（现有技术）

·依照EP2055641A（现有技术）的具有“角落刻痕”的封闭件（见图1）

本发明

·具有连续刻痕10a形式的单个环形薄带的刻痕封闭件（被称为“刻痕”）所述刻痕10a设置在密封面板3的上表面，如图6所示。刻痕10a位于密封面板3的径向内部部分3a上，该径向内部部分3a从密封面板的径向内侧边缘延伸密封面板四分之一（1/4）的宽度W。密封面板3的剩余宽度称之为径向外部部分3b。在图6中密封面板3的径向内部边缘和径向外部边缘分别标记为R₁和R₃。刻痕10a的径向内部边缘（其与密封面板3的上表面在此处汇合）标记为R₂。刻痕10a的“顶部”和“底部”的宽度分别标记为w₁和w₂。对于图6中显示的刻痕10a，刻痕顶部的宽度w₁延伸密封面板3宽度W的大约5.5%。同样如图6所示，刻痕10a延伸密封面板3厚度t的40%的均匀深度d。

·具有连续压印区域10b形式的单个环形薄带的压印封闭件（称之为“压印”），如图7所示。与图6的刻痕10a一样，压印区域10b位于密封面板3的径向内部部分3a中。正如图6一样，图7中密封面板3的径向内部边缘和径向外部边缘分别标记为R₁和R₃。压印区域10b顶部的径向内部边缘（其与密封面板3的上表面（即，压印区域的“顶部”）在此处汇合）标记为R₂。压印区域10b的“顶部”的宽度标记为w₁。同样如图7所示，压印区域10b延伸密封面板3厚度t的50%的均匀深度d。对于图7中所示的压印区域10b，压印区域的顶部延伸密封面板3宽度W的大约16%。同样如图7所示，由压印工艺得到的压印区域10b在密封面板3中产生了接近于半径为R_c的弧的弯曲凸状凹陷。

图8为密封面板3响应于连续逐渐施加和移除压力P（具有10psi（0.69巴）的峰值）对于上述的所有四种封闭件结构的倾斜响应或角度偏移的图表。可以清楚的看到，相对于EP2055641A中所公开的“角落刻痕”封闭件（14°），图7的“压印”发明实施方案出乎意料地提供了密封面板增大的峰值角度偏移（15.6°）。此外，尽管图6实施方案中刻痕10a与图7实施方案中的压印区域10b相比，深度更浅且宽度更窄，图6的实施方案甚至也达到了8°的峰值偏移响应。

图6和图7清楚的显示出盖子3覆盖了刻痕10a和压印区域10b，从而防止由形成刻痕/压印的工艺而暴露的裸金属受到腐蚀。这就与EP2055641A的“角落刻痕”形成对照，在EP2055641A中，在形成刻痕的过程中暴露的任何裸金属都将依然暴露而容易受到腐蚀。

所述实际测试与有限元分析的不同之处在于，盖子9和密封面板3的相应表面的每一个都包括可热封材料的涂层，涂层中含有聚丙烯。但是，这些涂层对盖子9所提供的结构刚度是微不足道的，因此有限元分析研究模拟了完全由铝制成的盖子。

Claims (9)

1.一种用于容器的封闭件（1），所述封闭件（1）包括金属环形零件（2），所述环形零件（2）具有适配成支撑可剥离加盖材料的盖子（9）的密封面板（3），所述盖子（9）结合至所述密封面板（3）从而由此限定环形结合区域，所述环形零件（2）终止于内周边卷曲部（4），所述内周边卷曲部（4）从所述密封面板（3）延伸以限定用于容器的进入开口，在施加于所述盖子（3）的区域上的压差（P）的作用下，所述密封面板（3）相对于基本由所述进入开口限定的平面（5）而能够调节地倾斜（α），其特征在于，所述密封面板（3）具有径向内部环形部分（3a）和径向外部环形部分（3b），所述径向内部环形部分（3a）从所述密封面板的径向内侧边缘延伸所述密封面板（3）的宽度的四分之一，所述径向外部部分延伸所述密封面板（3）的剩余宽度，所述密封面板（3）的径向内部部分（3a）配置有周向铰链（10a、10b），所述周向铰链（10a、10b）设置为在所述径向内部部分（3a）中形成的一个或更多个环形薄带（10a、10b）。 

2.根据权利要求1所述的封闭件（1），其中， 

i.在单个环形薄带的情况下，该单个带是不连续的； 

ii.在两个或更多个环形薄带的情况下，至少一个所述带是不连续的。 

3.根据权利要求1所述的封闭件（1），其中所述密封面板（3）仅设置有单个环形薄带（10a、10b），该单个带设置在所述径向内部部分（3a）的上表面上。 

4.根据权利要求1所述的封闭件（1），其中所述密封面板（3）形成有一个或更多个所述环形薄带（10a、10b），这些带被限定至所述密封面板（3）的所述径向内部部分（3a）的上表面，所述盖子（9）结合到所述密封面板（3）从而使得所述盖子（9）覆盖所述薄带的任意一侧并且所述环形结合区域延伸所述薄带的任意一侧。 

5.根据权利要求1所述的封闭件（1），其中一个或更多个所述环形薄带通过一个或更多个环形压印区域（10b）或刻痕区域（10a）或压印区域和刻痕区域的组合进行设置。 

6.根据权利要求5所述的封闭件（1），其中所述一个或更多个压印区域（10b）和/或刻痕区域（10a）延伸的深度（d）不超过所述密封面板（3）的厚度（t）的60%，并且所述一个或更多个压印区域（10b）和/或刻痕区域（10a）的宽度（w₁）不超过所述密封面板（3）的宽度的20%。 

7.根据权利要求6所述的封闭件（1），其中所述压印区域（10b）和/或刻痕区域（10a）延伸的深度（d）在所述密封面板（3）的厚度（t）的40%到50%之间，并且延伸的宽度（w₁）在所述密封面板（3）的宽度的5%到20%之间。 

8.根据权利要求1所述的封闭件（1），其中所述环形零件（2）的密封面板（3）由厚度（t）小于或等于0.15mm的材料形成。 

9.根据权利要求1所述的封闭件（1），其中所述环形零件（2）整合到容器主体（7）。 

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