TWI710506B - 金屬罐及相關罐蓋 - Google Patents
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Abstract
一種罐蓋以及特別是一種連接到此罐蓋的罐，該罐蓋包括以蓋表面材料設置的開口區域，並且包括用於打開此開口區域並且連接到該蓋材料的雙臂槓桿構件，其中，此種配置的特徵在於，組構作為拉環的開口區域藉由在拉環的周邊上方延伸的材料弱化或至少部分材料穿孔的形式的撕裂線而與蓋表面劃界，而連接至蓋表面的拉環基部形成在打開程序期間發生作用的樞軸軸承；其中，該蓋的下側被特別是塑性膜的塑性材料以牢固黏合的方式塗覆在特別其整個表面上方，且該撕裂線中覆蓋該撕裂線的此塗層在該拉環與該蓋表面之間是以相鄰的方式弱化，特別是以凹口的方式，較佳為至少部分凹口打開的方式；以及其中，該容器部件與該罐蓋至少實質上包含相同的鋁合金。
Description
本發明關於一種罐，特別涉及一種飲料罐，其包括圓筒型容器部件和罐蓋，該罐蓋經由折疊接頭與該圓筒型容器部件密封連接並且具有以蓋表面的蓋材料設置的有邊界開口區域(bounded opening region)，並且包括主要用以打開此開口區域的雙臂槓桿構件，而該雙臂槓桿構件特別是透過鉚釘連接或焊接連接而被固定連接到蓋材料。
這種金屬罐在全球有很大程度上被使用，即每年有數十億的數量。這些金屬罐可以簡單且廉價地製造，並且可以在確保所有實際發生的環境條件下所需的密封性的同時允許節省空間的堆疊。消費者透過簡單地向上樞轉槓桿構件的長臂，得以打開罐。
鑑於每年生產和消耗的罐數量非常多，這種罐的製造成本扮演著重要的角色，除了回收能力之外，所致力達到能源平衡的目標也可能與所使用的材料有關。
在已知的罐中，特別是飲料罐，其包括鋁合金，通常使用鋁合金3000作為圓筒型罐部件且鋁合金5000用於蓋部件，因為對於罐部件與蓋部件所使用的材料上的 技術要求不同。作為減少材料消耗或減輕罐重量的一部分，已經可以將罐壁的材料厚度減小到約0.09mm，甚至使用鋁合金3000也比通常用作蓋材料的鋁合金5000便宜。儘管以罐材料形成凹口用以提供撕裂溝槽(tear groove)，但蓋材料的壁厚必須是罐壁的材料厚度的至少兩倍，以確保罐所需的抗壓強度(compressive strength)。這種沖模(stamping)或切口(notching)劃界出開口區域，並且具有通常對應於罐蓋的材料厚度的大約一半的深度。藉由使用更優質的鋁合金5000能滿足罐蓋對開口標準和密封性的所有要求。
本發明的目的是設計一種罐，特別是連接到該罐的圓筒型部件的罐蓋，使得除了達到進一步減輕重量的目標之外，還可降低總體生產成本。此外，應改善罐的打開程序，亦即與傳統罐相比，應該能夠以較小的力打開，而且還應該保持已知罐的所有優點。
根據本發明實質上滿足此目的，其中，蓋表面中形成作為拉環之開口區域藉由以材料弱化或至少部分材料穿孔的形式在拉環周邊上方延伸的撕裂線而被劃界，且連接到蓋表面的拉環基部會形成在打開程序期間發生作用的樞軸軸承；其中，該蓋的下側被特別是塑性膜的塑性材料以牢固黏合的方式塗覆在特別其整個表面上方，且該撕裂線中覆蓋該撕裂線的此塗層在該拉環與該蓋表面之間是以相鄰的方式弱化，特別是以凹口的方式，較佳為至少 部分凹口打開的方式；以及其中，該容器部件與該罐蓋至少實質上包含相同的鋁合金。
蓋表面的開口區域較佳為經由在拉環周邊上方延伸的微隙，特別是沖模氣隙，而與蓋表面分離，且容器部件及蓋表面同樣地較佳包含相同的鋁合金，特別是合金鋁3000，且較佳地為3104，罐蓋的材料厚度實質上相同於容器部件的材料厚度且較佳地不會超過容器部件的材料厚度之至少兩倍數值。
根據本發明之解決方案必要的是，罐蓋對於密封性及抗壓強度的要求至少大部分藉由設置在下方蓋側的塑性材料層(特別是以牢固黏合方式黏附的塑性膜)來滿足，且由於在拉環周圍的區域內有此塑性層的特定設計，所以能夠以傳統方式打開罐，且當界定開口區域的凹口特別深或部分被穿孔時，或特別是當微隙被提供以取代凹口時，確實能以較小的力打開罐。
除了藉由材料選擇及減輕重量而節省製造成本的同時還可改善實際使用時的手握特性之外，更重要的是對蓋材料而言不再需要使用特定的材料，舉例來說，含鋁合金5000系列，特別地是合金5182，由於現在便宜的回收材料或相同的回收材料也可以用於對於強度不需要特別要求以及可能導入總是安全地起作用的撕裂溝槽的蓋材料。對於使用在罐部件及蓋部件的合金材料的一致性也表示回收程序上的優點。
雖然亦能使用凹口實施本發明，以在用於蓋 的鋁材料中固定並界定拉環，但在形成相互嚙合的突起和凹槽的同時使用微隙取代凹口具有優點，較佳為藉由切割程序(特別是沖模程序)而與環繞該罐蓋的覆蓋表面分離的方式，使得拉環與鄰接該拉環的蓋表面在形成微隙的同時以形狀匹配和力量傳遞的方式透過突起和凹槽連接，其中，藉由在其內部佈置的塑料塗覆或膜較佳地具有大約1/10mm至2/10mm的範圍厚度，能夠確保已填滿且未封口之罐的密封性。
具體而言，突起與凹槽透過底切而被耦接，且該蓋表面在該拉環的區域中以凹陷的方式形成，使得對該微隙的施壓會因為內部容器壓力而增加。
在開罐程序期間對於下側及凹口或部分凹陷開口的該塑性膜的密封已經設置在模製的護罩部件之前，設置在該罐蓋的該下側的塑性層較佳由形成個別模製的該護罩部件的塑性膜形成。
對於在打開程序期間將罐蓋的開口區域樞轉至蓋之內部的設計，在塑性膜中的凹口被配置在微隙的徑向外部且與微隙稍微分開。
在打開程序期間，在罐蓋之開口區域向外樞轉的情形下，塑性材料或塑性膜中的凹口朝徑向方向設置在微隙內且與微隙稍微分開。
本發明亦明確地針對一種符合上述各種設計可能性的罐蓋，其可在與罐部件分離的狀況下被握持，並在罐填滿之後僅與該罐部件連接。
1‧‧‧罐蓋
2‧‧‧環框、折疊邊緣
3‧‧‧蓋表面
4‧‧‧開口區域、拉環
5‧‧‧雙臂槓桿、環形突片、雙臂槓桿構件
6‧‧‧雙臂槓桿、支撐桿、雙臂槓桿構件
7‧‧‧固定連接點、拉環基部、連接點
8‧‧‧撕裂線、微隙
9‧‧‧樞軸軸承區域、折疊接頭、樞軸軸承
10‧‧‧塑性膜
11‧‧‧弱化線、凹口
12‧‧‧突起
13‧‧‧凹槽
14‧‧‧加強區域、弱化層
15‧‧‧容器部件、罐
本發明揭露之具體實施例將搭配下列圖式詳述，這些說明顯示在下列圖式：第1圖根據本發明僅部分地和示意性地顯示出具有罐蓋之罐的構造；以及第2圖為沿著第1圖的罐蓋的直徑的截面圖。
根據第1圖的示意圖示僅部分地顯示出容器部件15透過凸緣邊緣或折疊邊緣2而連接到罐蓋1。罐蓋1係設有撕裂閉蓋(tear closure)，其大致可為任何所需的已知設計，但較佳具有在本案的架構內所描述的其中一個態樣。因此，這些態樣可以是不可重新封口(non-reclosable)及可重新封口(reclosable)兩種實施例，例如在EP 2 354 022 B1、在PCT/EP 2016/057225或在DE 10 2016 103 801.6中所描述者。
不同於包含鋁合金的習知罐，特別是沒有使用鋁合金的飲料罐實質上不同於根據本發明用於罐蓋1的容器部件15的材料，但較佳為使用相同的鋁合金。
這使得罐蓋1與相關聯的撕裂閉蓋的特別設計有可能做出。
在鋁合金製成的傳統飲料罐中，鋁合金3000系列被用於容器部件15，壁厚度為0.09mm已能達到節省重量的材料的目標。通常，鋁合金5000系列被用於作為罐蓋的材料，與容器部件相比，需要厚很多的壁厚，以能夠 沿著撕裂閉蓋所需的撕裂線而實現材料切口，並且藉此同時確保在內部壓力至少為6.3bar時對抗壓強度的要求。
這使得根據本發明所設計的罐蓋及撕裂閉蓋有可能使用用於容器部件15及罐蓋1之實質相同的鋁合金，且較佳為相同的鋁合金，亦即，用於容器部件15的鋁合金，特別是，來自鋁3000系列且較佳地為3104。
一方面，在內部罐側使用塑料塗層來確保罐的抗壓強度和密封性，另一方面，透過這種塑料塗層的特殊設計及其與罐蓋中之撕裂線設計的相互作用，從而達成上述功效。雖然此撕裂線較佳地被組構為微隙(microgap)，但是撕裂線形成本發明的一部分，取代微隙，使用例如穿孔的撕裂線，或者可單獨不產生所需的抗壓強度的明顯凹口。
第1圖示出根據本發明的具有罐蓋1之罐15的較佳實施例的示意性平面圖。罐蓋在其周邊區域係以常規方式設置有環框(bead rim)2，其中設置在環框2內的區域由蓋表面3所形成，蓋表面3具有形成作為相對於中心偏移的拉環的開口區域4。包含3000系列的鋁合金之此罐蓋較佳地係設有透過材料變形所形成的加強區域(stiffening region)14圍繞開口區域4。相同的鋁合金較佳地亦使用在容器部件15。
雙臂槓桿5、6被連接(特別是鉚接或焊接)至開口區域4或罐蓋的拉環，使得產生一固定連接點7。固定連接點7設置在開口區域4的邊緣區域中，即與連接到蓋 表面3的拉環基部相對，並且雙臂槓桿包括較短區域和較長區域，其中較長區域較佳由容易握住的環形突片5形成且較短區域由支撐桿(supporting limb)6形成，該支撐桿6在較長槓桿的向上樞軸上被支撐在罐蓋的加強區域14的一部分上。雙臂槓桿5、6在開始狀態下基本上與蓋表面3平行。
形成開口區域4的拉環透過突起12和凹槽13以形狀匹配和力量傳遞的方式連接到蓋表面3，同時形成微隙8並且較佳地透過這些部件適當的底切，實際上除了拉環基部7在開口區域4和蓋表面3以金屬方式連接的區域外，使得拉環4實際上透過在罐的開口和拉環上的一種折疊接頭9而藉由槓桿能夠向上樞轉，然後桿能在釋放開口的同時移動到內罐空間外部的位置。
儘管在由塑性材料(特別是塑性膜)所製的齒狀排列區域中的蓋表面3和開口區域4之間缺乏連續的金屬連接，但會確保罐蓋的所需密封性或抗壓強度，其中塑性材料特別是鋪設在整個表面上方、金屬蓋的下側，並且以牢固黏合的方式附接或密封到下蓋側。塗層具有明顯的弱化層(weakening)14，特別是凹口或部分開口的凹口，其直接鄰近並設置在開口線或微隙內，使得在罐蓋的開口上以及對拉環4向上拉時，塑性薄膜中覆蓋微隙的狹窄區域實際上會從材料剝離出來，因此能夠以較小的力量打開罐的開口。
為了實現這種排除在罐蓋開口上形成任何金 屬碎片的設計，開口區域或拉環透過切割程序或較佳地透過在在生產罐蓋時的沖壓(punching)程序而與周圍的蓋表面分離，其中由此生產的碎片或微粒能被完全消除，解決生產過程時的部分問題。透過其基部而仍然連接到蓋表面3的拉環在其沖壓之後被直接壓回到蓋表面中，使得原始外觀實際上會再次是蓋表面的結果，但是現在具有由沖壓程序所產生的微隙。
相互嚙合的突起12和凹槽13較佳地以沖模程序產生而不是由線性微隙產生，例如從第1圖可以看出。
在這種情況下，兩個初始部分分離的組件在沖壓程序之後直接以形狀匹配的方式再次相互連接，使得罐蓋能夠以與僅具有弱化溝槽的傳統罐蓋相同的方式在進一步的生產步驟中處理。
分離和接合在一起的過程直接在彼此之後發生，即在沖壓衝程(punching stroke)之後，兩個部件的形狀匹配連接在一起以形成總部件在回行衝程(return stroke)中發生。透過合適的成形或透過使用確保足夠的相互機械連接的底切來實現兩個區域之間的形狀匹配連接以及力量傳遞連接，使得所需的塗覆程序或將膜鋪設到下側的過程也能如同使用統一的部件實現。
視需要以較簡單的方式，可以根據本發明在沖壓程序中提供不同的間隙線範圍(gap line extent)來取代圖示中所示的齒狀排列，然而，其中，在每個情形中的開口區域或拉環透過樞軸軸承區域9而保持連接到蓋表面 3，且微隙被設置在內側並設有凹口的塑性膜覆蓋。塑性薄膜可以是PP膜並且在密封期間與設置在金屬處的密封蠟反應，此塑性薄膜特別是製造作為已經設有凹口之個別模製的護罩部件(blister part)。如果該膜具有例如大約2/10mm厚度，則凹口中會發生弱化到1/100mm。
根據第2圖的稍微放大的部分顯示，除了連接點7以鉚釘連接的方式的實施例之外，在整個表面上方的塑性膜10鋪設到罐蓋的下表面，特別是在塑性膜10中的弱化線11的形成較佳為透過開槽和/或區域地透過凹口打開而實現，所述塑性膜根據實施例而在開口區域4周圍在微隙內或外部延伸，其中，弱化線與微隙之間的間隔的尺寸被設計成使得一方面滿足對於罐的抗壓強度的要求，另一方面滿足已經提到的在打開程序期間的剝離效果。
與已知的罐蓋不同的是，由於在與凹口生產材料弱化和抗壓強度相關的罐蓋1的鋁合金材料上不需要特別要求，所以容器部件和罐蓋兩者實際上能相同的鋁合金並較佳地具有相同的材料厚度。因此，在罐的生產中也不需要例如鋁合金5000系列之特別的(特別是高品質的)合金材料，因為相同的回收材料可以用於整個罐，故可以簡化生產並且更重要的是可節省成本。
1‧‧‧罐蓋
2‧‧‧環框、折疊邊緣
3‧‧‧蓋表面
4‧‧‧開口區域、拉環
5‧‧‧雙臂槓桿、環形突片、雙臂槓桿構件
6‧‧‧雙臂槓桿、支撐桿、雙臂槓桿構件
7‧‧‧固定連接點、拉環基部
8‧‧‧撕裂線、微隙
12‧‧‧突起
13‧‧‧凹槽
14‧‧‧加強區域、弱化層
15‧‧‧容器部件、罐
Claims (10)
- 一種罐，特別是飲料罐，包含圓筒型容器部件(15)及罐蓋(1)，該罐蓋(1)經由折疊接頭與該圓筒型容器部件(15)密封連接並且具有以蓋表面的蓋材料設置的邊界開口區域(4)，並且包含雙臂槓桿構件(5、6)，其用以打開此開口區域，該槓桿構件特別是通過鉚釘連接或焊接連接而固定地連接到該蓋材料，其中，組構為拉環的該開口區域(4)藉由在該片周邊上方延伸的材料弱化或至少部分材料穿孔的形式的撕裂線(8)而與該蓋表面(3)劃界，而連接到該蓋表面的該拉環基部形成在該打開程序期間發生作用的樞軸軸承(9)；其中，該蓋(1)的下側被特別是塑性膜(10)的塑性材料以牢固黏合的方式塗覆在特別其整個表面上方，且該撕裂線中覆蓋該撕裂線(8)的此塗層(10)在該拉環與該蓋表面之間是以相鄰的方式弱化，特別是以凹口的方式，較佳為至少部分凹口打開的方式；以及其中，該容器部件(15)與該罐蓋(1)至少實質上包含相同的鋁合金。
- 如申請專利範圍第1項所述之罐，其中，該開口區域(4)經由在拉環周邊上方延伸的微隙(8)，特別是沖模氣隙，而與該蓋表面(3)分離。
- 如申請專利範圍第2項所述之罐，其中，該罐蓋(1)的該拉環(4)與環繞該拉環(4)的該蓋表面(3)在藉由切割 程序，特別是藉由沖壓程序而形成彼此相互嚙合的突起(12)和凹槽(13)的同時分離；以及其中，在形成該微隙(8)的同時，該拉環(4)與毗連該拉環的該蓋表面(3)透過該突起(12)和該凹槽(13)以形狀匹配和力量傳遞的方式連接，其中，藉由在其內部佈置的塑料塗覆或膜(10)較佳地具有大約1/10mm至2/10mm的範圍厚度，能夠確保已填滿且未封口之罐的密封性。
- 如申請專利範圍第3項所述之罐，其中，該突起(12)與該凹槽(13)透過底切而被耦接。
- 如申請專利範圍第2項所述之罐，其中，該蓋表面(3)在該拉環(4)的區域中以凹陷的方式形成，且對該微隙(8)的施壓會因為內部容器壓力而增加。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之罐，其中，在對於該下側及該凹口(11)或部分凹陷開口的該塑性膜的密封已經設置在模製的護罩部件之前，設置在該罐蓋(1)的該下側的該塑性膜(10)形成個別模製的該護罩部件。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之罐，其中，該容器部件(15)及該罐蓋(1)包含相同的鋁合金，且該罐蓋的材料厚度實質上相同於該容器部件的材料厚度，且較佳地不會超過該容器部件的該材料厚度之至少兩倍數值。
- 如申請專利範圍第7項所述之罐，其中，該容器部件 的該材料厚度係佈置在約0.1mm及更小之範圍內。
- 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之罐，其中，鋁3000系列的合金，特別是該合金3104，係被用作該鋁合金。
- 一種罐蓋，具有如申請專利範圍第1項至第9項中一或多項所述之特徵，其作為用於將後續密封的個別組件連接至實質上包含相同材料的罐。
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