JP5410096B2 - 食品用缶の上部空間を制御する蓋を有する拡張可能な容器 - Google Patents
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Description
図6は、内側から圧力がかかった状態のドーム状パネル(事前成形された膜)を備えた缶であり、図6aに示される断面は凸レンズ状のパネルである。図6と図6aとは、内部過圧下にあるドーム状パネルを備えた缶の二次元の図を示している。事前成形されたドーム状パネルの二次元モデルは、内部過圧下Pにあるパネルの凸レンズ形を示している。その幾何学的位置を示すパラメータがこれらの図には示されている。
ΔV(h)=1/6πh3+1/8πhD2 [mm3]
α(y,h)=sin(8yh/(D2+4h2)) [rad]
ρ(h)=(4h2+D2)/8h [mm]。
図7は、x、y及びz軸(φ、θ及びρ)を有する3−D座標系に示した凸レンズ状ドームパネルである。図7aは、ドーム状パネルの任意に選択された小さな部位(部分球面)とその断面部分にかかる力Fを示している。
ドーム状パネルにおける引張応力は、圧力と球表面部分との掛け算からわかる力を用いて、図7aによって直接的に計算することが出来る。力は、ドーム状パネルの側面の長さ(l)と厚さ(e)とに分割される。
長さl=ρΔφsinθ [mm]
厚さ=e [mm]。
σ1=σ2=σ3=σ4=Pρ/2e [N/mm2]。
σ=P(4h2+D2)/16eh N/mm2→MPa
この式において、
Pは圧力[N/mm2]、
ρは凸レンズ形ドーム状パネルの半径、
eはドーム状パネルの厚さ、
hはドーム状パネルのたわみ、
Dはシールされた領域の内側半径である。
シールされた領域は、該シールされた領域が上方に向かって(軸方向外側、又は上方に)傾斜してドーム状パネルと平行になるように「曲げられて」いる。この状況において、シールされた領域には剪断応力のみが存在し、剥離応力はもはや存在しない。パネルにおける引張応力と、シールされた領域における剪断応力との間には次の関係がある。
σe=σsw → σs=(e/w)σ MPa
この場合、剪断応力は次の式によって計算することができる。
σs=F/w=Pρ/2w=P(D2+4h2)/16wh MPa。
被覆ワニス層
印刷層
アルミニウム層(約70μm、30μm〜100μmの範囲内)
押出ポリマー層(約12 g/m2〜30 g/m2の材料)
押出ポリマー層は連結層と剥離層との共押出層である。他の押出方法による層及び積層方法による層も同様に使用することができる。
υ=190℃ 温度
P=150 kg 圧力
t=300 msec シール時間。
Claims (19)
- 食材を収容するための缶本体の蓋であって、該缶本体を密封して閉じた後に、閉じた缶を低温殺菌又は熱処理による滅菌処理に付すことができ、
−該蓋(1)は、缶本体の縁部に強固に継合するための輪環(2)と滑らかな若しくは表面が傾斜したカバーパネル(3; 3a, 3b)とを有し、該カバーパネルは前記輪環に気密に取り付けられるか(13)、前記輪環(2)に固定することができ、前記輪環は、蓋の垂直な中央軸(8)に向かって延在すると共に水平面(15)に対して角度(11)を有して傾斜している薄いウェブ(6)を有し、この傾斜が上側又は缶本体の軸方向外側を向いており、
−前記カバーパネル(3)が、半径方向外側の環帯(3a)によって、前記薄いウェブ(6)に気密に取り付けられ、該環帯に取り囲まれているそれ以外の中央部分(3b)は、缶の内側に向かってドーム形又はボウル形に事前成形されていて、それ故に
−−低温殺菌時又は熱処理による滅菌時の圧力の上昇中に、このドーム形又はボウル形の中央部分(3b)が、事前形成された第一の位置から、軸方向外向きにドーム形又はボウル形が出る第二の位置(3b')に変化し、冷却後には自動的に、第一の事前形成された位置(3b)に戻る
ように安定化されることを特徴とする蓋。 - 冷却によって、前記ドーム形又はボウル形の中央部分(3b)を第一の位置に戻すのに必要な差圧を与えることを特徴とする、請求項1に記載の蓋。
- 前記外側環帯(3a)と内側中央部分(3b)との間の移行領域(3c)を通り抜ける水平面(15)に関して、該中央部分が外向きに膨らんでいる位置において該水平面(15)からの中央部分(3b)の中心の第一の距離(10b)が、前記最初のドーム形又はボウル形(3b)における第二の距離(10a)と実質的に等しいことを特徴とする、請求項1又は2に記載の蓋。
- 圧力上昇によって内向きのドーム又はボウルから外向きのドーム又はボウルに前記中央部分(3b)が形状変化することによって、閉じた缶(1)の上部空間において生じた上部空間の体積の増加が、連続式オートクレーブにおいて閉じた缶の滅菌又は低温殺菌のいずれかの最中に、最大圧力を蓋にとって有害にならない値に抑えるように、軸方向の距離(10a, 10b)が定められることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓋。
- 前記薄いウェブ(6)の傾斜角度(11)が水平面(15, E3)からの中央部分(3b)の中心の距離(10a, 10b)と関連しており、熱処理中に達する最大圧力がかかったときに、前記輪環(2)の薄いウェブ(6)とカバーパネル(3)の外側環帯(3a)との間のシール領域において、前記外側環帯に剥離力が少なくとも実質的に作用しないように、前記中央部分がドーム形又はボウル形に事前成形されていることを特徴とする、請求項1に記載の蓋。
- 前記薄いウェブ(6)の傾斜角度(11)が20°より大きく、30°より小さく選択されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の蓋。
- ドーム形又はボウル形に事前成形された中央部分(3b)の中心の、参照面とする前記水平面(15)からの軸方向の距離(10a)が5mm〜6mmであることを特徴とする、約83mmの直径を有する缶に使用され、また、適している、請求項1〜6のいずれか一項に記載の蓋(1)。
- 食材を充填した複数の缶の熱処理による滅菌又は低温殺菌中に缶覆物の密封性を与える方法であって、この方法は対向圧力を与えない連続式オートクレーブ又はレトルトシステムで行われ、前記複数の缶の各々が、蓋(1)により閉じられていると共に、輪環(2)と蓋パネル(3; 3a, 3b)とを有し、該蓋パネルは、平面(15)に関して角度(11)を有して軸方向に傾斜している内側の薄いウェブ(6)上に外側環帯(3a)によって取り付けられており、前記蓋(1)を食材を充填した複数の缶の各々に取り付ける前に、外側環帯(3a)によって固定された蓋パネル(3)の中央部分(3b)が平滑なドーム形若しくはボウル形又は段差のない滑らかな表面を有するドーム形若しくはボウル形に事前成形され、この成形が深絞り段階による事前形成によってなされ、成形によって、オートクレーブ又はレトルトシステムを複数の缶の各々が通過する間に複数の閉じた缶の各々の上部空間の圧力が大きくなっている状況下で、この中央部分が事前成形された形状に対して鏡面対称である、軸方向外向きに膨らんだ形状になるものの、熱処理による滅菌又は低温殺菌をされた各缶の冷却によって同じ表面積を有して元のボウル形状に自動的に戻るという変化をするように、この中央部分(3b)の材料が、固化、堅化、又は硬化のいずれかをなされることを特徴とする方法。
- 外側環帯(3a)とウェブ(6)とを接続する取り付け場所としてのシール領域(13)における応力は、任意の厚さを有する中央部分の負荷又は引張応力、及び該中央部分(3b)にかかる任意の差圧によることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 表面圧力がかかったときの中央部分(3b)の応力は、薄いウェブ(6)への密封継合が行われるシール領域(13)の幅を選択することによって変えることができることを特徴とする、請求項8又は9に記載の方法。
- 前記継合輪環(2)の放射状の薄いウェブ(6)が角度(11)を有した傾斜を与えられ、連続式オートクレーブを食材を充填されて閉じられた複数の缶の各々が通過する間にかかる最大圧力が輪環(2)の薄いウェブ(6)上の環帯(3a)に剥離効果を全く及ぼさないように、前記傾斜が中央部分の2相の膨らみ(27a, 27b; 3b, 3b')の軸方向の深さ(10a, 10b)に関連していることを特徴とする、請求項8〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 蓋パネル(3)の中央部分(3b)が、該蓋パネルを輪環(2)の薄いウェブ(6)にシールする前又は後に、深絞りされることを特徴とする、請求項8〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記環帯(3a)が、熱シールによって前記薄いウェブ(6)に取り付けられることを特徴とする、請求項8〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記上部空間(H)の圧力が、熱処理による滅菌中の滅菌温度によっても、1bar(0.1 MPa)を超えないことを特徴とする、請求項8〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記角度(11)が22°と25°との間であることを特徴とする、請求項8〜14のいずれか一項に記載の方法。
- オートクレーブ又はレトルトステーションを通過する間に前記中央部分(3b)にかかる表面圧力を有する圧力負荷に対して、前記外側環帯(3a)と傾斜した薄いウェブ(6)との間の取り付け場所(13)の応力又は負荷を低減するために、前記中央部分(3b)の内部引張応力が該中央部分を深絞り成形することによって低減されることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 前記中央部分が深絞り成形によって形状を与えられ、該形状が、薄いウェブの内側よりもさらに内側へ、また、熱によって生じた表面圧力に曝されて、たわみ(10b)に達し、このたわみは、その材料内の中央部分、同様に薄いウェブ(6)上の取り付け場所(13)を引張応力に付し、この引張応力は該中央部分の応力限界よりも小さく、塑性変形を避けるように、前記輪環(2)の内部空間によって決定されることを特徴とする、請求項16又は8に記載の方法。
- 前記環帯(3a)が、誘導プロセスによって前記薄いウェブ(6)に取り付けられることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 裂け又は割れが避けられることを特徴とする、請求項17に記載の方法。
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