使用可剝離蓋子密封金屬罐的方法及設備的製作方法

2023-09-14 17:59:20

使用可剝離蓋子密封金屬罐的方法及設備的製作方法
【專利摘要】一種用於將可剝離蓋子(2)密封至金屬罐體(1)中提供的凸緣(4)的方法，該方法包括將感應線圈(6)插入到罐體中以主要加熱凸緣的密封表面(5)，同時保持罐子的外壁相對較涼以避免外壁的錫回流和裝飾退化。感應線圈接下來從罐體移除，將可剝離蓋子應用至凸緣，由此凸緣中的餘熱通過例如激活粘合材料而幫助將可剝離蓋子密封到凸緣上。
【專利說明】使用可剝離蓋子密封金屬罐的方法及設備

【技術領域】
[0001]本發明涉及具有可剝離蓋子的金屬罐，更具體地，本發明涉及利用感應加熱將可剝離蓋子密封到金屬罐上的方法。

【背景技術】
[0002]很多用於容納食物產品的容器都具有可剝離蓋子，消費者在第一次使用產品之前可以輕易地拆掉可剝離蓋子。這種可剝離蓋子的作用是對容器的分配孔進行密封，並提供拆封警示。可剝離蓋子提供了一種用於在不需要獨立的工具(如剪刀或開罐器)的情況下打開容器的簡單方法。
[0003]可以使用多種不同的材料來製造具有可剝離蓋子的容器，這種材料包括玻璃，紙板，塑料和金屬。在某些情況下，紙板容器可以適於容納食物產品，但是，在某些市場上，例如氣候相對較熱和/或溼的國家，紙板容器可能就不合適了。由於紙板容器易受害蟲(如小鼠和大鼠)攻擊並且缺乏強度，使得紙板容器不適於很多用途。塑料和玻璃容器也易受相同問題的影響。金屬容器或「罐子」解決了上述諸多問題。
[0004]用於專業市場的罐子，例如嬰兒配方奶粉市場中所用的罐子要求滿足嚴格的安全標準。這在生產具有可剝離蓋子的金屬罐時提出挑戰，典型的可剝離蓋子是箔蓋。例如，要求用於容納嬰兒配方奶粉的罐子在高溫(如45°C )，並且罐內和罐外壓力差達700mbar (70kPa)的條件下存儲超過3個月時仍然保持氣密密封。
[0005]通常，金屬罐的可剝離箔蓋和被適當配置的向內凸緣或唇之間的氣密密封通過首先對凸緣或唇的密封表面進行加熱來實現。蓋子的密封表面或相反的密封表面上塗有粘合材料，通常為漆或聚合物。
[0006]箔蓋被應用至凸緣，通過組合施加熱和壓力(原位施加至蓋子)實現密封。
[0007]當被填充且密封的罐子接下來被加工以烹調或加熱內藏物時，可以在罐子的內表面和蓋子材料上加上聚丙烯塗層，由此它們「焊接在一起」以形成氣密密封。通過這種方式提供的密封能夠承受嚴格的加工條件，如高溫(通常為120°C以上)和作用在蓋子上的壓力。
[0008]可以利用傳導加熱或感應加熱來實現對凸緣的加熱。在利用傳導加熱的情況下，通過同罐子的直接接觸，熱量被轉移至金屬罐。在利用感應加熱的情況下，高頻交流電流穿過電磁感應線圈以產生電磁場。線圈圍繞罐子的外部放置，以使罐子，特別是圍繞凸緣的區域位於軸向誘發的電磁場中。在凸緣和周圍罐子區域中產生的渦電流引起對凸緣的快速加熱。感應加熱同傳導加熱相比更有優勢，因為前者的加熱時間更快，無需同罐子直接接觸(由此，可以對不同的罐子形狀使用相同的感應加熱裝置)。
[0009]為了某些用途，希望在沿著罐體的部分位置處提供箔蓋，由此使罐體分為兩個隔間。箔蓋下面的(氣密密封的)隔間用於容納食物產品，而蓋子上面的隔間可以容納一些其它物品，如塑料勺。罐子的頂部開口可以使用塑料蓋等封閉。特別地，對於如此配置的罐子，已知的加熱方案會導致對罐子外部的明顯破壞，因為罐子的外部必須加熱到高溫以使凸緣密封表面升至實現密封所需的溫度。通常，由於凸緣在初始加熱和應用箔蓋之間會稍稍冷卻，必須以高於凝固溫度的溫度對密封表面進行加熱。此外，由於熱量是從罐子的外表面傳遞至凸緣，外表面反過來必須被加熱到過熱的溫度。對於在大約160°C工作的粘合材料而言，凸緣需要被加熱到200°C，在此期間，外表面的溫度能夠達到280°C。在外表面上所需求的溫度可能產生錫回流，導致外表面產生可見的印記(即，變色)。
[0010]一個可能的解決方案是使用工作溫度比通常所用粘合材料的工作溫度更低的粘合材料，例如，在90°c工作的粘合材料，因此無需過度加熱罐子的外表面。但是，這會使罐子不適於在炎熱氣候的市場上銷售。


【發明內容】

[0011]本發明的一個目的是克服，或至少減輕已知類型的用於在罐體中密封可剝離蓋子的感應加熱系統的缺點。
[0012]根據本發明的第一個方面，提供一種將可剝離蓋子密封至金屬罐體的向內突出且周向延伸的凸緣的方法。該方法包括將感應線圈插入到罐體中，並在線圈中通過交流電流以加熱凸緣。感應線圈接下來從罐體移除，將可剝離蓋子安裝至凸緣，由此凸緣中的餘熱將可剝離蓋子密封到凸緣上，或幫助將可剝離蓋子密封到凸緣上。
[0013]本發明的至少某些實施方式的優點是，凸緣能夠被加熱到所需溫度，而罐子的外壁不被「過度加熱」，由此防止外表面上錫回流和外表面的退化。
[0014]所述方法可以包括圍繞罐體的外部設置另一個感應線圈，基本上與在內部線圈中通過交流電流的步驟同時，在另一個線圈中通過交流電流，以對凸緣進行輔助加熱。第一線圈和第二線圈可以一起被通電激勵或者分別被通電激勵。
[0015]在一些實施方式中，粘合材料可以施用在可剝離蓋子和罐子的凸緣之間。在其它的實施方式中，可以在將可剝離蓋子應用至凸緣之前將粘合材料施加至凸緣的密封表面。在其它的實施方式中，可以在將蓋子應用至凸緣之前將粘合材料施加至可剝離蓋子的密封表面。
[0016]在一些實施方式中，凸緣沿著罐體的長度位於部分長度位置處，由此，通過將可剝離蓋子密封至凸緣，罐體被分為上隔間和下隔間。
[0017]根據本發明的第二個方面，提供一種用於罐子生產線的加熱系統，該加熱系統包括用於插入到罐體中的感應線圈，以及用於當線圈位於罐體中時對線圈進行激勵的電源。
[0018]所述加熱系統可以包括圍繞罐體的外部設置的另一個線圈，所述電源配置為當該另一個線圈圍繞罐體時對該另一個線圈進行激勵。第一個限定的線圈和另一個線圈可以機械連接在一起以提供單一工作單元，即，使得罐體能夠相對該單元移動，由此將線圈相對於罐體移動到位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1概略示出了被可剝離箔蓋分為兩個隔間的金屬罐，其包括作為小圖的細節，該小圖的細節顯示了凸緣，凸緣的密封表面，粘合材料和可剝離蓋子；
[0020]圖2是位於感應線圈中以加熱密封凸緣的金屬罐的立體圖；
[0021]圖3是凸緣加熱系統的立體圖，該凸緣加熱系統包括位於金屬罐中的感應線圈；
[0022]圖4是可替換的凸緣加熱系統的立體圖，該凸緣加熱系統包括位於罐子內部和外部的兩個感應線圈；
[0023]圖5是另一種可替換的凸緣加熱系統的立體圖；
[0024]圖6概略示出了用於將箔蓋氣密密封至金屬罐體的生產線。

【具體實施方式】
[0025]密封的可剝離蓋子給消費者提供了開啟容器的簡單方法，方便且安全。此外，如圖1所示，可剝離蓋子2能夠用於將金屬罐體I分為兩個分開的隔間，罐體I自身可以通過對平板進行摺疊並提供軸向焊接來形成，或通過衝壓圓盤以形成具有整體基座的圓筒來形成。圖1中的小圖在細節上顯示了區域的橫截面，其中蓋子通過粘合材料3密封至向內突出的凸緣4的上密封表面5。罐子自身通常由錫製成，凸緣4通過繞罐子I的圓周壓出圓槽，然後對罐子I施加軸向壓縮力以使槽坍塌來形成。蓋子2通常由金屬箔或塑料或紙材形成。
[0026]如先前所述的，當將蓋子2密封至罐體I的凸緣4上時，利用感應加熱可以將熱量應用至凸緣4。如圖2所示，使用單個外部線圈6的傳統感應加熱手段會導致罐子的外表面上出現錫回流，或產生其它一些導致可見表面退化的後果。希望提供一種用於將可剝離蓋子2密封至罐體I的凸緣4的方法，該方法將熱量傳導給凸緣4，同時降低罐子外表面受熱的程度。
[0027]該目的通過使用圖3所示的凸緣加熱系統來實現。該凸緣加熱系統包括感應線圈
7。罐子I相對於凸緣加熱系統上升或下降，由此，在加熱過程中，感應線圈7插入到金屬罐體I中，臨近凸緣4，然後在加熱完成後從罐子I移除。在線圈插入到罐子中之後，線圈和凸緣之間的間隔相對較小，例如，大約I毫米。這個公差足夠允許線圈以生產線上所需的高速度移入到罐子中及從罐子中移出。
[0028]與現有理解和實踐不同，已經發現插入到罐子I中而並非繞罐子外部插設的線圈能夠在罐子周圍區域中產生足夠的熱量，以將蓋子2密封至凸緣4。通過這種方式，這種新的感應加熱方法能夠將加熱效應集中在向內突出的凸緣4上，同時將外壁保持在較低的溫度，由此防止在外壁上出現錫回流和裝飾退化。
[0029]在圖4所示的第二實施方式中，凸緣加熱系統包括兩個分別激勵的感應線圈，即內部線圈7和外部線圈9，其中內部線圈7在外部線圈9內同軸地設置。罐子I相對於凸緣加熱系統上升或下降，由此，在凸緣4的加熱過程中，內部線圈7和外部線圈9的位置分別繞罐子I的內圓周和外圓周靠近凸緣4。在該實施方式中，外部感應線圈9的作用是通過外壁將凸緣4加熱到一定溫度，該溫度低於會導致錫回流和裝飾退化的溫度。將凸緣4提升至理想溫度所需的額外熱量由內部感應線圈7誘發。來自外部感應線圈和內部感應線圈的電磁場在凸緣4上重疊，產生累計加熱效應。該特定實施方式設想為在需要特別快速地加熱凸緣4的情況下應用。
[0030]在圖5所示的第三實施方式中，凸緣加熱系統包括單個感應線圈10，感應線圈10具有一組「內部」圈數和一組「外部」圈數。當凸緣加熱系統被應用至罐子I時，線圈的內部圈數位於罐子I內，外部圈數位於罐子I外。
[0031]對於所有描述的實施方式，線圈的設計可以優化，以實現這種定向加熱。這種優化可以包括如圖3，4，5所示的將銅板8整合到感應線圈結構中。如本領域已知,通過使水流經穿過線圈中心延伸的通道，可以使線圈冷卻。
[0032]圖6概略地示出了使用如上描述的凸緣加熱系統(圖3)對金屬罐I進行加熱和密封的生產過程。該生產過程假定罐體I的兩端開放，在密封箔蓋2之後，罐子通過剩下的開放端被填充，在這之後該端部被例如可接合端部密封。當然，如果有足夠的頂部空間將感應線圈容納在罐子中，該過程可用於將箔蓋2應用至已填充的罐子I。
[0033]進一步考慮所示的過程，凸緣加熱系統安裝在傳送器上，傳送器運輸罐子I穿過生產系統，由此線圈朝傳送器向下延伸。每個金屬罐I固定在平臺12上，平臺12沿著生產線11移動，適當地提升和降低罐子I。當罐子I在凸緣加熱系統下穿過時，罐子I被提升以使感應線圈靠近凸緣4，交流電流通過感應線圈以對線圈進行激勵(線圈可以打開和關閉，或者處於常開狀態)。在感應加熱過程中，金屬罐I相對於凸緣加熱系統被固定在固定位置上。為了使生產速度最大化，希望凸緣4的密封表面5在大約幾毫秒內達到所需溫度，如200°C。一旦達到所需溫度，通過降低罐子I所處的平臺1，凸緣加熱系統從罐子I移除。金屬罐I接下來移動至生產線11的下一個部分，到達持蓋器(lid holder) 13下面的位置。每個蓋子2的下表面上塗有合適的粘合材料3。罐子I再次提升到蓋子2的下部邊緣同凸緣4的密封表面5相接觸的高度。可剝離蓋子2和凸緣4的密封表面5之間施加的壓力以及密封表面5中殘留的熱量會將蓋子2密封至凸緣4，粘合材料3在這個過程中硬化。平臺12接下來降低，以使罐子I從持蓋器13脫離並移動到生產線11的下一階段。
[0034]如果要在單個罐子I中提供多個密封的可剝離蓋子2，可以沿著生產線11重複以上描述的過程。
[0035]本領域技術人員可以理解，在不偏離本發明保護範圍的情況下可以對上述實施方式做出各種修改。例如，在蓋子材料本身可以粘合到凸緣4的情況下(例如，蓋子由塑料或塗塑材料製成)，可以不需要在蓋子2和凸緣4之間提供單獨的一層粘合材料3。
【權利要求】
1.一種將可剝離蓋子密封至金屬罐體的向內突出且周向延伸的凸緣上的方法，該方法包括: a)將感應線圈插入到所述罐體中； b)在所述線圈中通過交流電流以加熱所述凸緣； c)將所述感應線圈從所述罐體移除；以及 d)將所述可剝離蓋子安裝至所述凸緣， 由此，所述凸緣中的餘熱將所述可剝離蓋子密封到所述凸緣上，或幫助將所述可剝離蓋子密封到所述凸緣上。
2.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括繞所述罐體的外部設置另一個感應線圈，基本上與所述步驟b)同時在所述另一個線圈中通過交流電流，以對所述凸緣進行輔助加熱。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述第一線圈和第二線圈被連接在一起，以使相同的電流通過這兩個線圈。
4.如權利要求1所述的方法，其中，在所述可剝離蓋子和所述凸緣之間存在粘合材料。
5.如權利要求4所述的方法，所述方法還包括在將所述可剝離蓋子安裝至所述凸緣之前將粘合材料施加至所述凸緣的密封表面。
6.如權利要求4所述的方法，其中，所述粘合材料位於所述可剝離蓋子的密封表面上。
7.如以上權利要求中任意一項所述的方法，其中，所述凸緣沿著所述罐體的長度位於部分長度位置處，由此，通過將所述可剝離蓋子密封至所述凸緣，所述罐體被分為上隔間和下隔間。
8.一種用於罐子生產線的加熱系統，該加熱系統包括用於插入到罐體中的感應線圈、以及用於在所述線圈位於罐體中時對該線圈進行通電激勵的電源。
9.如權利要求8所述的加熱系統，所述加熱系統包括繞所述罐體的外部設置的另一個線圈，所述電源配置為在所述另一個線圈圍繞所述罐體時對該另一個線圈通電激勵。
10.如權利要求9所述的加熱系統，其中，所述第一個限定的線圈和所述另一個線圈機械連接在一起，以提供單一工作單元。
【文檔編號】B65B7/28GK104053603SQ201280056286
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年10月8日 優先權日:2011年11月23日
【發明者】I·麥克斯韋, J·P·比勒克, F·C·G·庫姆 申請人:皇冠包裝技術公司