專利名稱：帶螺紋的鋁罐及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬罐的制造方法，特別是帶螺紋頸口部分的罐的制造，該頸口部分可接合帶有螺紋的封蓋從而密閉容器內(nèi)的物質(zhì)。依據(jù)本發(fā)明制造的罐可具有帶螺紋的錐形頂部或具有向內(nèi)彎曲的部分，而該部分形成有螺紋或連接有螺紋套。該螺紋部分適于接合塑料或金屬的封蓋。
公知情況是將鋁和鋼用冷拔，或冷拔和壓薄的方式形成罐，用來包裝啤酒，軟飲料，油和其它液體，也可作為液化氣體容器為各種產(chǎn)品所使用。用于啤酒和飲料的大多數(shù)金屬罐適于以相對扁平的蓋來封閉，該蓋以雙接縫或類似形式卡緊在罐上。該蓋上可以有裂開的條紋和連接在裂開條紋上的小凸起來便于形成沖灌式開口。亦為公知情況是提供具有錐形頂端的罐，它們公開于美國專利4,262,815；4,574,975；4,793,510；4,911,323中。已知還提供一種易于開啟的容器，該容器具有一減小的直徑的圓柱部分和在該圓柱部分上等角排布的螺紋部分，具體公開于美國專利3,844,443中。該專利還公開了制造這種容器的一種方法，它包括一種或多種制造步驟如冷拔和壓薄步驟。
美國專利5,293,765公開了一種通過深冷拔，深冷拔和附加延展，或深壓，和軋制容器的端部的向內(nèi)彎曲部分的螺紋來制造螺紋鋁罐的方法和裝置。通過確定第一和第二螺紋軋制工具的位置，使其靠近容器的內(nèi)和外表面并抵住表面旋轉(zhuǎn)移動工具來形成螺紋。該專利強調(diào)容器壁厚度最大為用于容器螺紋螺距的20％。
螺紋鋁制容器一般用相對較厚的金屬制成，即至少為0.020英寸厚。鋁一般相對較軟從而允許在頸口形成螺紋。
希望獲得一種改進的方法用來制造一種由薄回火硬化金屬(鋁合金為佳)制成，且具有螺紋頸部的罐。此外，渴望獲得一種改進的金屬罐，該罐有螺紋頸口用來將封蓋固定于罐上。希望獲得一種方法用來制造一種由厚度為0.007-0.015英寸的薄回火硬化鋁合金板材制成的罐。希望獲得一種鋁罐，該罐可在封閉了螺紋封蓋時，承受罐內(nèi)40到110psi的正壓。
本發(fā)明提供用來制造一種由薄回火硬化金屬，如回火硬化鋁合金或鋼的罐的方法。依據(jù)本發(fā)明制造的罐具有一減小的直徑的圓柱形部分，螺紋形成在該圓柱部分上或環(huán)繞圓柱部分固定的套筒上。在一個實施例中，螺紋設(shè)在由粘結(jié)，雙接縫或另外方式固定在一圓柱形罐體上的錐頂上。換種方法，通過冷拔和重冷拔或逐級頸縮將圓柱形罐體的一端直徑的減小以形成完整的直徑縮小圓柱形部分，在該部分上設(shè)置螺紋，或?qū)⒁粠菁y的金屬或塑料套筒卡套其上。本發(fā)明提供了輕型回火硬化金屬罐的制造方法，這種金屬罐具有用于將封蓋固定于罐上的螺紋。
提供這種制造比現(xiàn)有容器更輕的帶螺紋的金屬容器的方法是有用的。
提供改進的采用螺紋帽封口的金屬飲料罐也是有用的。
該發(fā)明方法和產(chǎn)品通過下列有關(guān)附圖來舉例描述

圖1-2是兩個依據(jù)此發(fā)明方法制造的錐臺頂?shù)墓薜拇怪苯孛鎴D；圖3和4是帶螺紋蓋的本發(fā)明的罐頂螺紋部分的放大垂直截面圖；圖5-10顯示了將金屬板制成根據(jù)本發(fā)明制造的罐的錐頂?shù)臐u進過程圖，準(zhǔn)備在錐頂上形成螺紋；圖11是在圖10的錐頂上制成螺紋后的放大垂直截面圖；圖12-14顯示了本發(fā)明的帶螺紋的罐的幾種可選擇的出水口卷邊的形式；圖15顯示了本發(fā)明的另一種罐體形式，即用冷拔/再冷拔的方法造出頸部，在頸部形成螺紋，底部與罐壁密封聯(lián)結(jié)；圖16-17是本發(fā)明罐的另一種實例頸部帶螺紋卡套的罐的頂端頸部的局部圖；圖18-27顯示了將金屬板形成依據(jù)本發(fā)明，如圖15罐底部與罐壁密封相連的帶螺紋的罐體的冷拔和再冷拔過程圖；圖28為本發(fā)明帶螺紋的罐的另一種情況，通過沖壓一冷拔和壓延罐體的開口端形成頸部，并在頸部的頂部形成螺紋；圖29是圖28所示罐的頸部左側(cè)放大圖，顯示了該頸部的逐漸壓縮；圖30是如圖28所示采用沖壓瓶頸來形成罐體螺紋的冷拔和壓延罐的垂直截面圖；圖31是顯示了類似與圖28的沖壓瓶頸罐，除了頸部為光滑的，而不是階梯型的罐的頸部的局部截面圖；圖32是類似與圖28和31的，除了在頸部有大約11個分開的階梯的罐體的局部截面圖；圖33和34是帶螺紋罐體的另一種形式其中螺紋位于處于頸部具有雙接縫的分開的套筒上；圖35-37顯示了將一螺紋套筒雙接縫聯(lián)結(jié)在罐的錐形頸部或錐頂上來形成如圖33和34所示的類似的組合體的步驟圖；圖38為本發(fā)明的另一種形式，即螺紋套筒密聯(lián)在罐的圓頂上的截面圖；圖39為本發(fā)明的另一種實例，即帶螺紋的長頸密聯(lián)在罐體上，罐體和底部由雙接縫聯(lián)結(jié)的罐的輪廓圖。
在幾個圖中，由于材料很薄，在橫截面上的雙線由單線代替。
本文中所使用的詞向上、向下、向內(nèi)、向外、水平、垂直等是相對于以罐或罐頂放于口朝上的直立位置而言的。
圖1顯示的金屬罐1，由罐體4和依據(jù)本發(fā)明用回火硬化的薄規(guī)格金屬片制造的螺紋錐頂10組成。罐體4的金屬最好是鋁合金3000系列，錐頂10的金屬最好是鋁合金3000或5000系列的合金，例如5042合金的硬度為H-19或H-39，這些合金的硬度在鋁業(yè)協(xié)會都有注冊。在罐體4中鋁的金屬厚度為典型的冷拔和壓延的啤酒和軟飲料罐的厚度。錐體10的鋁厚度大約為0.007-0.015英寸，對直徑為3英寸的罐壁厚最好為0.0135英寸。罐的高度和直徑可為任意，例如直徑3英寸，大約71/8英寸高，設(shè)計用來裝20盎司液體的罐。本發(fā)明的其他罐的直徑范圍可從大約2英寸到3.25英寸，高大約從3.5英寸到10英寸，可裝7到32盎司液體。本發(fā)明簡化了用薄規(guī)格回火硬化金屬制造帶螺紋的輕型罐的方法，這種輕罐與用已知的方法和裝置制造重規(guī)格的帶螺紋的罐的不同。
構(gòu)成錐頂10的金屬最好覆膜，至少在它的內(nèi)表面上，用一保護膜，如一聚合物或環(huán)氧樹脂，來防止金屬的腐蝕和固定到容器頂端上后對容器內(nèi)物質(zhì)的味道產(chǎn)生不良影響。覆膜可采用滾壓、噴涂(液體或粉末)、電鍍或其他類似的技術(shù)。本發(fā)明的制造操作中盡量減少對金屬板及其涂膜的損壞。然而在某些情況下，成形后在錐頂10內(nèi)可能需要再進行覆膜修補。
錐頂10(圖1的)包括一個外沿周邊的凸緣5，它同罐體4的開口端的周邊相縫接。頂部還包括一環(huán)形槽6，該槽用來放置接縫工具，從而簡化接縫操作。當(dāng)內(nèi)部壓力在40-110psi時，啤酒和碳酸軟飲料的容器內(nèi)最大壓力大約為110psi，環(huán)形槽6也為錐頂10的金屬向外彎曲提供阻力。錐頂10還包括也對保持罐內(nèi)壓力有益的錐臺部分7，在環(huán)形卷邊9，螺紋11的下面的向外凸出的肩部8，和圍繞錐頂?shù)目诓康膱A形卷邊2。
圖2顯示了另一種實例罐3，其具有根據(jù)本發(fā)明制造的帶螺紋的錐頂21，此錐頂粘結(jié)在冷拔和壓延的鋁罐體12的頂部。在罐體12的頂端具有一直徑遞減的部分13。錐頂21固定在這個直徑減小的部分13上并與之粘接地相聯(lián)。其他方面錐頂21同圖1的錐頂10是基本一樣的。
本發(fā)明的帶螺紋的罐適用于用如圖3和4所示的金屬或塑料蓋子蓋上和/或密封。蓋子最好在用在罐上前攻上螺紋，然而，金屬蓋子也可在本發(fā)明的帶螺紋的罐上輥軋成形，只要在這樣的輥軋成形過程中施加在容器上的頂端負(fù)荷不超過容器的柱體強度，或罐的螺紋部分可用在罐的頸部加的一傳動環(huán)來對抗頂端的負(fù)載。圖3所示為授予H-C工業(yè)公司的美國專利4,938,370，號所描述和圖示的一種塑料蓋14，它緊扣在圖1的錐頂10上。蓋子14具有頂壁15，內(nèi)向螺紋側(cè)緣16和明顯刻痕的條帶17，其上有許多向內(nèi)凸出的可彎曲的小突起18，當(dāng)蓋子14的剩下部分從罐上旋下時，這些小突起用來保持該條帶仍留在罐上。蓋子14在它的側(cè)緣和明顯刻痕條帶之間有易分離的聯(lián)結(jié)如狹槽和聯(lián)結(jié)橋(圖中沒有顯示)。當(dāng)蓋子從罐子的螺紋上旋下時這些易斷的聯(lián)結(jié)斷開，而將少量預(yù)留條帶留在罐上。另外，少量預(yù)留條帶也可有一或多道易破垂線，當(dāng)蓋子從容器上取下時該線斷開，這樣條帶就仍聯(lián)在蓋子上而不是象授予H-C工業(yè)公司的美國專利4,720,018號公布的那樣條帶仍留在容器上。本發(fā)明結(jié)合了在美國專利4,720,018和4,938,370的公布內(nèi)容。
蓋子14最好包括一密封墊19，它將容器的物質(zhì)和任何碳酸飲料密封在容器里面。此墊同時密封容器卷邊2的頂層表面和外表面來保證密封的可靠性。本發(fā)明帶螺紋的罐的彎曲的卷邊特別制造成高精度的，因而當(dāng)罐用帶螺紋的蓋子密封時具有高的密封性。彎曲的卷邊具有光滑的表面，基本上沒有會影響蓋子和罐之間有效密封的皺折和不規(guī)則處。
圖4顯示了一金屬蓋20緊扣在本發(fā)明的錐頂10(圖1)上。蓋子最好由3000或5000系列的鋁合金制成，大約0.008-0.015英寸厚。美國專利2,994,449；3,106,808；3,127,719；3,460,703；3,464,576；3,750,821和4,519,516公布了適用于密封本發(fā)明帶螺紋的罐的一些金屬蓋子。圖4中的蓋子20包括頂壁22，側(cè)壁23和側(cè)壁底部的凸出條帶24，它由一圈當(dāng)蓋子從容器上擰下時可斷開的劃線和小橋25聯(lián)結(jié)在側(cè)壁上，蓋子20在它側(cè)壁23上有螺紋26，可用來旋擰在罐上。凸出條帶24的底邊27最好被輥壓或形成在罐上卷邊的肩下，來防止凸出條帶從容器的上面掉下來，除非拉斷劃線25和/或拉掉在凸出條帶上的垂直劃痕線(未示出)。取決于蓋子的設(shè)計，凸出條帶既可留在容器上，也可隨著蓋子一起從罐上旋下。
蓋子20包括一密封墊28，它用來密封罐上卷邊2的頂部和外表面。墊28既可是插入蓋子中的圓片，也可如眾所周知的那樣預(yù)先模壓在蓋里面。如美國專利4,007,851所公布的那樣，蓋子20最好有一些通氣槽29在頂部外角周圍，以便從罐上旋下蓋子時便于通氣。
對于某些實例，本發(fā)明最好使用鋁蓋子來密閉罐，從而有利于帶蓋子的罐的再循環(huán)。在這種蓋子上的塑料墊和鋁材上的覆膜是包裝中的小部分，不會影響整個包裝的再循環(huán)。實際上這樣小量的塑料會在循環(huán)中燃燒掉并提供熱能來進行再循環(huán)。在裝罐過程中將會發(fā)生變形、消毒或加熱的罐最好采用鋁蓋。
圖5至13顯示了一塊薄規(guī)格的回火硬化金屬板，依據(jù)本發(fā)明，制造成一錐頂?shù)倪^程圖。由于眾所周知，因此沒有顯示此過程中所使用的工具。本發(fā)明首先立足于表述制成頂部的操作次序和此種成型的壓延百分率，而不是特定的工具。本發(fā)明是為了制造預(yù)期形狀，最少地?fù)p害覆膜的完整性，并最大限度地利用鋁的可成形性。
本發(fā)明方法的第一步是從金屬板上沖裁或剪下一圓片30，并在圓片中心冷拔一個低的圓柱形凸臺31。在凸臺31周圍有一環(huán)形凸緣32。該沖裁和冷拔的最好合為一個動作完成，但也可分成兩步。第一次冷拔薄的回火硬化鋁合金形成凸臺31的壓延不要超過約45％，最好為30～40％，這對本發(fā)明是重要的。壓延比例由下列公式導(dǎo)出壓延百分比＝(切邊直徑-凸臺直徑)/切邊直徑當(dāng)壓延達40％時，凸臺31的直徑將為圓片直徑的60％，當(dāng)壓延達30％時，凸臺31的直徑將為圓片直徑的70％。采用本發(fā)明來制造鋼錐頂和罐時，由于鋼與鋁相比具有不同的屬性，如強度、可成形性等，需不同的壓延比例。
如圖6-8所示，下一步是再冷拔凸臺31來增加其高度減少其直徑。根據(jù)本發(fā)明，至少要冷拔凸臺2次，在不撕裂或皺折金屬的情況下來逐步形成更高更小直徑的凸臺34和36。再冷拔的最佳次數(shù)取決于幾個因素，包括金屬的厚度、硬度、和可塑性，金屬的覆膜，錐頂和所處的頂部的直徑以及要形成的帶螺紋的頸部的直徑等。該漸進的再冷拔在由薄規(guī)格的回火硬化金屬制成具有足夠長度和合適直徑的壓延頸部，用于與帶螺紋的蓋子配合。頸部直徑的壓延規(guī)程要求嚴(yán)格，薄規(guī)格的回火硬化金屬板的第一次再冷拔的壓延比例不應(yīng)超過35％，最好為30％，這取決于金屬的厚度、硬度、強度、成形性和覆膜。第二次再冷拔的壓延比例不應(yīng)超過30％，最好為25％左右。如果要進行第三次壓延，則其不應(yīng)超過25％，最好為18～20％。壓延比例是以凸臺子34和36在連續(xù)再冷拔時直徑的變化為基礎(chǔ)的。周緣32的外徑最好不要受再冷拔操作的影響。為使再冷拔的次數(shù)最少在每次冷拔時最好盡量壓下。反之，壓延比例一定不要太大，以免導(dǎo)致在再冷拔中發(fā)生金屬的撕裂或皺折。
圖8顯示了圓片30在再成形步驟后，在凸臺36的底端形成一錐臺卷邊角部分35。
圖9顯示了物體30，用眾所周知的方法，通過下料和沖孔操作去掉凸臺36的底壁的中心部分，開口周圍的切邊被向上翻卷從而增加凸臺36的長度，在凸臺開口處留下一向上凸起的凸緣37，形成向外翻卷或疊起的卷邊。另外，凸臺36的切邊可以下沖以形成向內(nèi)翻成彎曲或疊起的卷邊。在所選的實例圖中，凸臺36的底壁中心約70～75％被剪掉，剩下30％～25％向上彎曲形成凸緣37。
圖10所示物體30，在它的下周邊修剪后，形成一個帶錐臺部分41的注入口39，一個環(huán)形凹槽40和圍繞著開口的下周沿部分向外伸展的曲線凸緣42。凸緣42和凹槽40用于把持，和用與將一典型平罐端口與一罐體連接同樣的方法，將錐頂與一罐體的開口部分連接。
圖10進一步顯示了環(huán)形卷邊38，其圍繞物體開口部分的頂端。卷邊38圖示為外卷，但也可如圖14所示那樣在一些應(yīng)用中向內(nèi)彎曲。外翻可減少卷邊金屬斷口或切邊與加上錐頂?shù)娜萜鲀?nèi)物質(zhì)接觸的可能性。向外翻卷也將盡可能減小容器中的飲料進入到卷邊中的可能性。內(nèi)卷主要為了可成形性、審美等。
圖11是錐頂30在被進一步加工形成螺紋44和在螺紋下面外向凸出的環(huán)形卷邊或鎖環(huán)46的頂部的放大截面圖。卷邊46具有向下向外面對肩部48，在肩部下面在蓋子上形成一凸出的條帶。
在鎖環(huán)46和錐臺部分41之間的出口的頸部49的直徑比鎖環(huán)小。在加工錐頂?shù)妮^好方法中，在螺紋44已形成后頸部49是通過徑向向內(nèi)輥壓而成的。卷邊38最好卷成較小的直徑約為0.050-0.080英寸，從而使注入口直徑最大，并防止在錐頂?shù)纳w子上的螺紋與之沖突。卷邊38的直徑應(yīng)在頸部金屬厚度的3～7倍范圍內(nèi)。另外，如圖12，13，14所示的卷邊或疊邊也可用于此罐。卷邊38既可以在螺紋44在頸部形成前或后形成。對于某些實際應(yīng)用，在螺紋形成前做卷邊更好，因為卷邊可加強頸部，防止在壓制螺紋過程中出現(xiàn)任何出乎預(yù)料的扭曲。在螺紋形成前作卷邊有助于保持螺紋的同心度并使卷邊38與錐頂30的基座保持平行關(guān)系。
螺紋44可通過各種技術(shù)形成，如類似與在美國專利2,409,788中所示的在瓶蓋上輥壓螺紋的螺紋輥壓器。先將一具有螺紋的心軸放入罐頸內(nèi)，將滾子抵著頸的外表面，沿頸滾動，將金屬徑向向內(nèi)擠壓進心軸的螺紋內(nèi)。在另一更好的方法中，螺紋44在頸部49形成前做成，這樣心軸就能插入，并從在錐頂?shù)牡撞看笠恍┑拈_口處取出(經(jīng)螺紋擰出)。心軸也能是可分解的，以便將之從罐的螺紋頸中取出。
螺紋44另外也可用螺紋壓制機和類似于伊州芝加哥EW Bliss工業(yè)公司或CHESHIRE的Conneticut Lou-Jan工具工業(yè)公司的工具制成。授予Nussbaum的美國專利5,293,765也公布了一種壓制螺紋的方法。它是用一支撐工具或滾子放入罐口，用另一工具或滾子抵著口的外壁旋轉(zhuǎn)，從而在其兩個滾子之間的金屬上形成螺紋。
圖11所示的螺紋錐頂30，現(xiàn)已備好，可與罐口接合或另外連上，造成圖1的罐?？刹捎猛ǔ５碾p鎖邊。另外，錐形可制成圖2那樣連在罐體上。罐體最好采用3000號冷拔壓延鋁合金制造。從罐口罐裝，用圖3和4所示的帶螺紋的塑料或金屬蓋子密閉。
由于一些原因，開口的卷邊或疊邊是重要的，這些原因包括提供一密封表面，擋住金屬的邊緣，加強開口使開口的尺寸最大。本發(fā)明提供其他幾種卷邊或疊邊的處理法，盡量實現(xiàn)預(yù)期要求，其包括圖12(也能內(nèi)翻)的一外翻邊50，一如圖13所示的平卷邊51，和一如圖14所示的內(nèi)翻卷邊47。疊邊50和平卷邊51比圖11的卷邊38容許更大的開口直徑。卷邊38比疊邊50或平卷邊51更厚，因此必然導(dǎo)致卷邊的內(nèi)徑小些，這將防止與固定在錐頂上的蓋子的螺紋干涉。
圖15，16和17顯示了根據(jù)本發(fā)明制造的另幾種帶螺紋罐的變化的實施例。這些罐通過如圖18～27所示的冷拔、再冷拔和邊壁壓延過程制得。圖15的罐52的頸部有完整的螺紋口53，與螺紋蓋(圖3，4)相配，并具有雙接縫于罐上的、內(nèi)凸半球形底壁54。圖16和17的罐55和56類似，除螺紋套57和58緊扣在罐上以外。圖16的罐55的頸部有金屬套57。圖17的罐56的頸部有塑料套。套筒57包括一環(huán)狀向外凸出的卷邊59，一可選的環(huán)狀折疊凸緣60和用于與帶螺紋的蓋子相配的螺紋61。對某些用途的罐可選用折疊凸緣60，即在轉(zhuǎn)運時需將罐支撐在凸緣上或在將蓋子蓋在罐需將罐支撐在裝罐線上的情況。圖16和17所示的螺紋套也用在如圖1、2所示的錐頂上，代替錐頂上的整個螺紋。
套筒57通過外伸的彎曲凸緣62緊扣在罐55上，凸緣62覆蓋在套筒的上面。在制造罐55時，套筒57首先套在容器的圓柱形頸上，然后將凸緣62向下向外輥壓或彎曲壓在套筒頂部，使之緊扣在圓形錐形頸部上，并將套筒保持在該位置。為防止套筒在罐上轉(zhuǎn)動，可在罐和/或套筒上設(shè)置小凹痕、凸緣、狹槽或類似的物。
在卷曲或形成凸緣62時，凸緣的金屬會流入或圍繞這些小凹痕或凹槽流動使套筒以無法轉(zhuǎn)動的位置固定在罐上。套筒也可粘接在罐上，防止相對轉(zhuǎn)動。凸緣57提供了頂面可供蓋子或蓋子襯墊(未顯示)來密閉。
圖17顯示的是以塑料套筒58代替金屬套筒的類似罐56。塑料套筒58固定在罐子的頸部或口上，與圖16金屬套筒非常類似，罐也有一個外翻的凸緣63。塑料套筒58可以選擇性地包括有轉(zhuǎn)運凸緣45，正如與套筒57的轉(zhuǎn)接凸緣60相似。
圖18～27所示，是如制造圖15中的在其上具有整體口頂部的罐的形成過程?？梢杂弥圃靾D16和17中罐55和56的同樣順序，只是要裝單獨的螺紋套筒，而不是在罐上直接壓成完整的螺紋。制造一個有整體化口頂部的罐的順序與制造一個單獨的錐體頂部類似，除了該過程包括一個容器邊壁的形成過程外。再有，未顯示工具，因為它們都是本領(lǐng)域中的常規(guī)工具。本發(fā)明主要表現(xiàn)于形成操作的次序上，采取的壓延百分比以及用工具制造的特別形狀上。
第一步首先從一塊回火硬質(zhì)金屬板材上制出一冷拔的杯狀物64，形成的杯狀物64見圖18。形成過程最好是本領(lǐng)域中熟知的簡單的下料、冷拔操作。杯狀物64包括一個底壁65和側(cè)壁66，杯狀物64最好是由回火硬化鋁合金，如3004-H-19合金中冷拔而成，其厚度在0.007-0.015英寸范圍內(nèi)，最好解為0.0125英寸。金屬板材可以有，也可無保護性涂層。這取決于杯體是否接著被壓薄其邊壁，和涂覆材料能否在壓薄操作中保持下來，而對金屬或涂層沒有顯著破壞。大多數(shù)情況下，金屬都沒有事先的涂層，而是在壓薄杯體的邊壁后才涂層。
圖19表明再成型的杯狀物64，其低而淺的凸臺67在底壁65的中心形成。有些情況下，凸臺子67可在第一次下料和冷拔操作中形成。如同圖5～11中錐頂?shù)男纬蛇^程中一樣，凸臺67再成型必須至少2次，最好3次或更多，來形成漸高漸細(xì)的凸臺68，70和72(如圖20～22)。凸臺72必須有足夠的高度，和適當(dāng)?shù)闹睆綖楹髞硇纬膳c蓋子相配合的螺紋提供足夠的金屬。本發(fā)明的實施中，很重要的一點是，第一次冷拔操作(圖18)不超過45％的壓延量，最好在35％～40％，接著的再冷拔過程每次壓延20％～30％。第5次再成型，如圖23所示，使凸臺直徑減小而高度增加，也再形成了凸臺凸出端77，從而在向外凸出部分形成至少兩階直徑遞減的臺階。
在凸臺74再新形成之后，存在有一再減小直徑端77(如圖23)，對杯狀物再成型形成圖24所示錐臺部分76。然后對凸臺的圓形底壁78的大部分沖孔或切掉。沖孔的切割端也可向上沖，從而形成如圖25所示的環(huán)繞凸臺端部開口的向上的凸緣75。
形成出口頂邊上的卷邊和形成出口的螺紋的階段基本上類似于圖1-11中的錐頂10的螺紋和卷邊。卷邊79(圖26)可向內(nèi)和向外環(huán)繞，類似于前述錐頂?shù)木磉?。圖26和27所示的出口有一向外凸出的環(huán)形卷邊或鎖緊環(huán)82，向下和向外的臺肩80和形成于其上的螺紋84，這非常類似于圖1和11的錐頂10。
為了將杯64成形為罐87，杯64的側(cè)壁86利用本領(lǐng)域的公知技術(shù)壓薄且拉長。也可在壓薄之前對側(cè)壁進行附加冷拔操作來減少其直徑并將其拉長。冷拔和壓薄的罐體87最好再涂膜來保護飲料或其它裝入罐的產(chǎn)品，和未顯示的底端置于罐體之上來形成可以灌注的罐。灌注后，帶螺紋塑料和金屬封蓋(圖3或圖4)旋轉(zhuǎn)接合于帶螺紋出口上來封閉罐內(nèi)物質(zhì)。
圖28和29所示，是另一種按本發(fā)明所制成的帶螺紋鋁罐的另一實施例。本罐90完全由一塊回火硬化金屬薄板制成，如3004，3104或3204H-19鋁合金。罐體在形成瓶頸和刻螺紋之前，是典型的冷拔和壓薄罐體91(圖30)。但它有一頂部“厚壁”部分92，該部分適于縮頸成罐90中的頸部。厚壁部分92與側(cè)壁的下半部分93相比，沒有壓得那么薄。厚壁頂部92更適于形成圖28，29中的瓶頸94，因它的厚度使其更少起皺或其他意外變形。罐體91的厚壁92部分最好始于邊壁與頸頂部之間第一個倒圓88之間的切點處。厚壁延至罐體頂部，等于頸部的長度。本發(fā)明所采用的典型的冷拔和壓薄罐體(圖30)在底部輪廓95中的金屬壁厚為0.0135英寸，薄壁部分9293厚0.0055英寸，厚壁部分92厚0.0075英寸。這種罐體直徑約3英寸，高約73/8英寸，可容20盎司液體，或高約81/2英寸，可容納30盎司液體。其他用于本發(fā)明的冷拔壓薄罐體可有約0.010到0.015英寸金屬厚度的底部輪廓95，約0.0045-0.0065的薄壁部分93和約0.0065-0.0085的厚壁部分92。這種罐直徑約2.5英寸～3.5英寸，高約5～10英寸。
根據(jù)本發(fā)明，冷拔和壓薄罐體91采用類似于1994年10月18日頒布的美國專利5,355,710中公布的方法，可向內(nèi)頸縮成錐體頂部94，該專利所公開的內(nèi)容亦包含在本申請中。制造一個一體的鋁罐90至少需要20，最好是25～28或更多次的頸縮操作，以便將鋁罐體從約3英寸的直徑壓縮到有與38mm蓋子相配的頸部。將直徑3英寸的罐體頸縮為與43mm蓋子相配的頸部，同縮到38mm相比需要較少的沖壓次數(shù)。通常錐臺的頸部94最好有些凸凹或臺階96，而不是僅為一直的錐臺頸。頸部的階梯96據(jù)信符合審美且減少多次頸縮造成的皺折。此效果是用頸縮聯(lián)合工藝產(chǎn)生的，在美國申請系列號07/922,913上公布的，可產(chǎn)生均勻或直錐步進頸縮沖壓造成多級環(huán)狀凸棱。參閱美國專利4,519,232；4,693,108和4,732,027圖29是罐90的頸頂部94在此頂部造螺紋和卷邊前的部分截面圖。如圖29所示，頂部94包括圓柱體部分97，該部分上設(shè)有螺紋99(圖28)，和第二個圓柱體98，該部分適于形成在罐體的頂部周邊卷成的卷邊100(圖28)。圖29的左側(cè)顯示了為在直徑為211的罐上形成頸部94由27次頸縮操作中的每一次所導(dǎo)致的縮量。將厚度約為0.0135英寸的回火硬質(zhì)鋁合金頸縮成罐體首次頸縮量應(yīng)小于0.090英寸，對直徑3英寸的罐隨后每次頸縮量要小于0.055英寸，對直徑2.11英寸的罐隨后每次頸縮量要小于0.050英寸。以直徑為211的罐頸縮程序為例，開始減小量最好為0.087英寸，隨后每次減量為0.049-0.051英寸。在本發(fā)明的實踐中，大口徑的罐比小口徑的罐應(yīng)用厚些的金屬來允許在每次頸縮操作中更大的減小量。
按此發(fā)明頸縮罐體頂部會造成頸部金屬逐步加厚，因而增加了頸部的結(jié)構(gòu)強度。對211口徑的罐體，在第一、第二個圓柱體97、98上做螺紋和卷邊，使厚度由原來的約0.0068增至0.009-0.010英寸的范圍。對300口徑的罐，原壁厚約0.0075英寸而最終厚達約0.011英寸。
圖28所示罐的頂部，在卷邊100，螺紋99，環(huán)卷邊101和肩部102形成后，參閱圖11的錐頂解釋說明上述問題。另外，可用如圖16和17中所示的一螺紋的金屬或塑料套筒緊扣在罐體90上，而非直接在圓柱體97上軋壓出螺紋。
圖31和32是罐104和106的另一實施例的局部放大圖，根據(jù)本發(fā)明它們具有錐形的頸部，可與帶螺紋蓋子相配。圖31的罐104有一光滑均勻的錐頸105，它是類似用美國專利中請?zhí)枮?7/922,913，申請日為1992年7月31日的方法和工具制成。圖32的罐106具有階梯頸107，有11個凹凸臺階或圓周卷邊108，它采用類似于美國專利4,519,232；4,693,108和4,732,027公布的技術(shù)模壓頸縮制成。對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員很清楚，在圖32的錐形頸中，可以設(shè)置更多或更少的階梯。階梯的數(shù)目(假如有的話)是選擇的要素，取決于所希望生成的形狀、金屬的厚度、罐的直徑、欲做成的頸長、所采用的頸縮操作的次數(shù)。在錐頸上生產(chǎn)的臺階同直錐頸相比，每個臺階上允許增加縮小量，因而為達到預(yù)定錐度的加工次數(shù)減少了。
圖33和34是本發(fā)明罐110，112的另一個實施例的局部截面圖，其中螺紋套筒111和113雙鎖邊在罐的開口端。罐的錐形部分既可類似于如圖1和2所示的錐頂也可為圖15那樣的冷拔、再冷拔罐，或如圖28，31和32中的沖壓頸的罐。
圖35～39顯示了在罐體115上密封螺紋套筒114的工具和方法。繞著罐體115的末端開口設(shè)有一個向外凸出的凸緣116，在套筒114的底部提供一個L型的凸緣117。凸緣116和117如圖36和37所示分兩步接合工序相互鎖緊。在部分地向下折疊凸緣的第一接合步驟中，是校正搭接的凸緣116和117。在圖37中示出了第二步中，內(nèi)部的支撐滾輪118是定位于罐中，第二個接合滾輪119靠著內(nèi)部支撐輪壓緊凸緣116和117。在封接操作中傳動卡盤保持套筒114的位置。
圖38和39表示按本發(fā)明制作的又一種帶螺紋的錐頂122和帶螺紋罐124。錐頂122上有帶螺紋的套筒123，可將它膠合或焊接或用其他方法牢接在錐頂?shù)闹行拈_口處。罐124具有固定在罐頂中心開口上的長筒螺紋口125。罐124是用類似于圖18～25所示的方法反復(fù)冷拔拉制而成，并具有接在罐上的底壁126。此罐類似于圖28，31，32所示的沖壓頸縮罐。
從以上敘述和參照的附圖可見本發(fā)明提供形成可接合螺紋封蓋的螺紋金屬罐的許多可選方案。每個可選方案有不同的優(yōu)點。罐的金屬重量是選擇所需方案的主要因素。圖28的一件瓶或罐提供了重量最輕的可選方案。例如，一個20盎司容積的單件鋁瓶(圖28)將為每1000個罐重約47～48磅的凈重。圖15的具有整體螺紋頂?shù)墓摅w具有每1000個20盎司容積的罐凈重約55～56磅。圖1的兩件錐頂罐每千罐(20盎司容積)凈重57～58磅，圖2的粘合錐頂罐具有20盎司容積的每1000罐凈重約53～54磅。帶獨立的螺紋套筒的罐比整體帶螺紋的罐重約7磅/千罐。
本發(fā)明的罐具有現(xiàn)有技術(shù)中單個包裝從沒有的優(yōu)點和特性。本發(fā)明的罐質(zhì)輕，成本低，可經(jīng)濟地回收，可再封，不破裂、可擠壓的特點，適用于熱罐裝、冷罐裝、無菌罐裝和消毒，及在成形由于金屬的阻隔性好所以在內(nèi)部壓力40-110psi下可以長期保質(zhì)。本發(fā)明的罐包括一帶螺紋瓶頸，它與螺紋蓋相配，完成密閉罐體的要求。此罐特別應(yīng)具有螺紋，螺紋尺寸精確符合密封要求。這是包裝業(yè)的長期以來的需要，本發(fā)明的罐在此方面具有優(yōu)勢。
上述圖示和描述的本發(fā)明的幾個實施例和方法，在下列權(quán)利要求的范圍內(nèi)可另外地體現(xiàn)和實踐。例如本發(fā)明包括造成一帶頸容器，包括位于其上或在套筒上附著的凸耳，用于固定一凸耳帽，來緊扣在凸片帽上，而不是在罐頂用一螺紋封蓋。
權(quán)利要求
1.一種由回火硬質(zhì)金屬薄板制成的輕質(zhì)可再封閉金屬罐，包括冷拔和壓薄的側(cè)壁，底壁和頸部罐體，頸部的直徑明顯要小于上述側(cè)壁直徑，上述頸部包括有螺紋，以便擰緊帶螺紋的蓋并密封罐中物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述罐，其特征是上述頸部是在接合在或粘接在冷拔壓薄的罐體錐頂上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述罐，其特征是上述螺紋刻在固定在上述頸部的套筒上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的罐，其特征是所述的頸部與側(cè)壁為一整體，而底壁以接合在上述罐上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述罐，其特征是側(cè)壁、底壁和頸部相互構(gòu)成完整的一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述罐，其特征是上述頸部由冷拔壓薄的罐體頂部沖壓縮頸而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述罐，其特征是上述頸部至少有兩道繞其設(shè)置的凹凸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述罐，其特征是所述金屬是鋁合金。
9.由回火硬質(zhì)薄板鋁合金制成的輕質(zhì)、可再次密封的罐，包括一個冷拔壓薄側(cè)壁，完整的底壁和上面刻有螺紋的一體的錐臺頸部，用于接納帶螺紋的封蓋以便在壓力下密封罐。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述罐，上述的錐臺頸部由沖壓縮頸而成。
11.由回火硬質(zhì)薄板鋁合金制成的輕質(zhì)、可再次密封的罐，包括冷拔壓薄側(cè)壁，接合到上述側(cè)壁上的底部，和一個一般是錐臺型的頸部，其與上述側(cè)壁連為一體，上述頸部有螺紋用于接納帶螺紋蓋。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述罐，固定有一帶螺紋蓋。
13.根據(jù)權(quán)利要求12中所述罐，其特征在于，上述蓋子為鋁制。
14.根據(jù)權(quán)利要求12中所述罐，其特征在于，上述蓋子為塑料制。
15.一種用于形成罐的帶螺紋錐體頂部的方法--從一塊厚度約為0.007-0.015英寸的回火硬質(zhì)鋁合金板材上沖下一塊圓板；--在由圓周凸緣限定的上述圓板上，冷拔一個低圓柱形凸臺；--再冷拔上述凸臺；至少2次，以增加其高度并減少其直徑，形成帽子形狀的預(yù)制形，其具有封閉的底壁，圓柱形側(cè)壁和周緣部分；--再成型上述周緣部分為一凸緣，該凸緣適于固定在罐體上；--除去至少一部分上述底壁；--圍繞上述側(cè)壁頂部形成一個卷邊；和--在上述側(cè)壁上形成螺紋，以便在上述產(chǎn)品上固定帶螺紋封蓋。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，所述卷邊向外向下翻。
17.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，所述圓柱凸臺至少再冷拔3次，以增加高度，減少直徑
18.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，所述側(cè)壁的頂端邊緣部分的直徑減少，上述卷邊由這樣的減少直徑的頂部邊緣部分形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，一個向外凸出的環(huán)狀卷邊設(shè)在上述螺紋之下的上述側(cè)壁上。
20.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，所述的圓柱側(cè)壁軸向長至少0.950-0.975英寸。
21.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，所述鋁合金是3000或5000號合金。
22.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，所述圓錐頂接合在罐體上。
23.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，所述圓錐頂粘合固定在罐體上。
24.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，所述下的圓柱形凸臺冷拔成直徑是所述圓板直徑的60％。
25.根據(jù)權(quán)利要求15中所述方法，其特征在于，每一次對所述圓柱形凸臺的所述再冷拔減少所述凸臺的直徑約20～30％。
26.一種用于形成其頸部有螺紋的一金屬板材罐方法--從一塊厚度約0.010-0.015英寸的回火硬質(zhì)鋁合金板上沖下一塊圓板；--冷拔上述圓板成為有底壁和圓柱側(cè)壁的杯狀物；--在所述凸臺與所述側(cè)壁相連的的圓周凸緣部分所限定的所述端壁中，冷拔一低的圓柱形的凸臺；--再次冷拔至少2次上述凸臺，使其高度增高，直徑減少，形成圓柱頸部，該頸部具有封閉底壁和與上述周緣部分相連的側(cè)壁；--去掉至少一部分上述封閉的底壁；--圍繞著上述圓柱形頸部的側(cè)壁頂部形成卷邊；和--在上述圓柱形頸部側(cè)壁上形成用于將封蓋固定于其上的螺紋。
27.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，其特征在于，卷邊形成是將所述側(cè)壁頂邊徑向翻卷形成。
28.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，其特征在于，所述圓柱形凸臺至少再冷拔3次以增加其高度，減少其直徑。
29.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，其特征在于，所述側(cè)壁頂邊部分直徑減少，所述卷邊由該減少直徑的頂邊部分形成。
30.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，其特征在于，向外凸出的環(huán)狀卷邊形成于所述螺紋下的側(cè)壁上。
31.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，包括壓薄上述杯狀物的側(cè)壁，減少厚度，增加長度。
32.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，其特征在于，所述螺紋位于圍繞冷拔的凸臺固定的金屬環(huán)中。
33.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，其特征在于，所述螺紋位于圍繞冷拔的凸臺固定的塑料環(huán)中。
34.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，其特征在于，所述螺紋設(shè)在所述凸臺的壁上。
35.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，其特征在于，將所述低圓柱形凸臺的直徑冷拔減至少為所述杯狀物直徑的60％。
36.根據(jù)權(quán)利要求26中所述方法，其特征在于，對所述的凸臺每一次再冷拔后其直徑減少約20～30％。
37.一種用權(quán)利要求26中所述方法制造的一個金屬板材罐。
38.一種形成有用于接收螺紋蓋螺紋頸部的金屬板材罐的方法，所述方法包括--從厚度約0.007-0.015英寸的回火硬質(zhì)鋁合金薄板上沖下一圓盤，--將所述圓盤冷拔成有底壁和圓柱形側(cè)壁的杯狀物；--在將所述凸臺與所述側(cè)壁相連的圓周凸緣部分所限定的所述端壁中，冷拔出一個低的圓柱形凸臺；--再次冷拔上述凸臺至少2次，以增加其高度并減少其直徑，從而形成有封閉的底壁和側(cè)壁的圓柱形頸部；--至少沖去一部分上述底壁；-圍繞上述圓柱形頸部設(shè)置一個帶螺紋的圓柱形元件；和--將上述側(cè)壁頂邊部分外翻，形成卷邊圓周凸緣，其覆蓋在所述圓柱形元件的頂部，使其保持在上述頸部上。
39.根據(jù)權(quán)利要求24中所述方法，其特征在于，將所述圓柱凸臺至少冷拔3次以增加其高度并減少其直徑。
40.根據(jù)權(quán)利要求24中所述方法，其特征在于，所述帶螺紋的圓柱形元件是由鋁材制成。
41.根據(jù)權(quán)利要求24中所述方法，其特征在于，所述帶螺紋的圓柱形元件是由塑料制成。
42.根據(jù)權(quán)利要求24中所述方法，其特征在于，所述鋁合金為3004H-19，3104或3204。
43.根據(jù)權(quán)利要求24中所述方法，其特征在于，所述凸臺的直徑約為24～45mm。
44.一種用權(quán)利要求24所述方法形成的金屬板罐。
45.一種制造有用于接收帶螺紋蓋的螺紋頸的金屬板材罐的方法，上述方法包括--提供一個由回火硬質(zhì)鋁合金制成的冷拔、壓薄的罐體，所述鋁合金厚度約為0.007-0.015英寸；上述罐體有一個上部較厚的側(cè)壁，--漸次將上述側(cè)壁的所述厚壁部分頸縮至少15次，使之成為一般的錐臺部分；和--在所述錐臺部分的頂部形成保持蓋的裝置。
46.根據(jù)權(quán)利要求45中所述方法，其特征在于，包括在所述錐臺上部形成一個圓柱形頂部，并在上述圓柱形頂部設(shè)置螺紋。
47.根據(jù)權(quán)利要求45中所述方法，其特征在于，對所述厚壁部分逐漸頸縮至少20次。
48.根據(jù)權(quán)利要求45中所述方法，其特征在于，對所述厚壁部分逐漸頸縮至少25次。
全文摘要
一種由薄標(biāo)準(zhǔn)硬回火金屬制成的輕型可重密封金屬罐,它包括罐體,該罐體有冷拔和壓薄的側(cè)壁,底端壁,和一頸口部分,該頸口部分的直徑大大小于所述的側(cè)壁,該頸口部分包括適于接合螺紋封蓋和密封罐內(nèi)物質(zhì)的螺紋,和一種形成罐的方法。
文檔編號B21D51/26GK1171751SQ95197193
公開日1998年1月28日 申請日期1995年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月22日
發(fā)明者漢斯·H·迪克霍夫, 查爾斯·L·喬丹, 斯克特·C·拜昂迪克 申請人:美國鋁公司