使用可剝離蓋子密封金屬罐的方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種用于將可剝離蓋子(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(yīng)線圈(6)插入到罐體中以主要加熱凸緣的密封表面(5)，同時(shí)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(yīng)線圈接下來從罐體移除，將可剝離蓋子應(yīng)用至凸緣，由此凸緣中的余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(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有可剝離蓋子的金屬罐，更具體地，本發(fā)明涉及利用感應(yīng)加熱將可剝離蓋子密封到金屬罐上的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]很多用于容納食物產(chǎn)品的容器都具有可剝離蓋子，消費(fèi)者在第一次使用產(chǎn)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(jìn)行密封，并提供拆封警示。可剝離蓋子提供了一種用于在不需要獨(dú)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制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，紙板容器可以適于容納食物產(chǎn)品，但是，在某些市場上，例如氣候相對較熱和/或濕的國家，紙板容器可能就不合適了。由于紙板容器易受害蟲(如小鼠和大鼠)攻擊并且缺乏強(qiáng)度，使得紙板容器不適于很多用途。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]用于專業(yè)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(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)。這在生產(chǎn)具有可剝離蓋子的金屬罐時(shí)提出挑戰(zhàn)，典型的可剝離蓋子是箔蓋。例如，要求用于容納嬰兒配方奶粉的罐子在高溫(如45°C )，并且罐內(nèi)和罐外壓力差達(dá)700mbar (70kPa)的條件下存儲(chǔ)超過3個(gè)月時(shí)仍然保持氣密密封。
[0005]通常，金屬罐的可剝離箔蓋和被適當(dāng)配置的向內(nèi)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(jìn)行加熱來實(shí)現(xiàn)。蓋子的密封表面或相反的密封表面上涂有粘合材料，通常為漆或聚合物。
[0006]箔蓋被應(yīng)用至凸緣，通過組合施加熱和壓力(原位施加至蓋子)實(shí)現(xiàn)密封。
[0007]當(dāng)被填充且密封的罐子接下來被加工以烹調(diào)或加熱內(nèi)藏物時(shí)，可以在罐子的內(nèi)表面和蓋子材料上加上聚丙烯涂層，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(yán)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(dǎo)加熱或感應(yīng)加熱來實(shí)現(xiàn)對凸緣的加熱。在利用傳導(dǎo)加熱的情況下，通過同罐子的直接接觸，熱量被轉(zhuǎn)移至金屬罐。在利用感應(yīng)加熱的情況下，高頻交流電流穿過電磁感應(yīng)線圈以產(chǎn)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(qū)域位于軸向誘發(fā)的電磁場中。在凸緣和周圍罐子區(qū)域中產(chǎn)生的渦電流引起對凸緣的快速加熱。感應(yīng)加熱同傳導(dǎo)加熱相比更有優(yōu)勢，因?yàn)榍罢叩募訜釙r(shí)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(yīng)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(gè)隔間。箔蓋下面的(氣密密封的)隔間用于容納食物產(chǎn)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，對于如此配置的罐子，已知的加熱方案會(huì)導(dǎo)致對罐子外部的明顯破壞，因?yàn)楣拮拥耐獠勘仨毤訜岬礁邷匾允雇咕壝芊獗砻嫔翆?shí)現(xiàn)密封所需的溫度。通常，由于凸緣在初始加熱和應(yīng)用箔蓋之間會(huì)稍稍冷卻，必須以高于凝固溫度的溫度對密封表面進(jìn)行加熱。此外，由于熱量是從罐子的外表面?zhèn)鬟f至凸緣，外表面反過來必須被加熱到過熱的溫度。對于在大約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(dá)到280°C。在外表面上所需求的溫度可能產(chǎn)生錫回流，導(dǎo)致外表面產(chǎn)生可見的印記(即，變色)。
[0010]一個(gè)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(huì)使罐子不適于在炎熱氣候的市場上銷售。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的一個(gè)目的是克服，或至少減輕已知類型的用于在罐體中密封可剝離蓋子的感應(yīng)加熱系統(tǒng)的缺點(diǎn)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種將可剝離蓋子密封至金屬罐體的向內(nèi)突出且周向延伸的凸緣的方法。該方法包括將感應(yīng)線圈插入到罐體中，并在線圈中通過交流電流以加熱凸緣。感應(yīng)線圈接下來從罐體移除，將可剝離蓋子安裝至凸緣，由此凸緣中的余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(fā)明的至少某些實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)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(shè)置另一個(gè)感應(yīng)線圈，基本上與在內(nèi)部線圈中通過交流電流的步驟同時(shí)，在另一個(gè)線圈中通過交流電流，以對凸緣進(jìn)行輔助加熱。第一線圈和第二線圈可以一起被通電激勵(lì)或者分別被通電激勵(lì)。
[0015]在一些實(shí)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(shí)施方式中，可以在將可剝離蓋子應(yīng)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(shí)施方式中，可以在將蓋子應(yīng)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(shí)施方式中，凸緣沿著罐體的長度位于部分長度位置處，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(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種用于罐子生產(chǎn)線的加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)包括用于插入到罐體中的感應(yīng)線圈，以及用于當(dāng)線圈位于罐體中時(shí)對線圈進(jìn)行激勵(lì)的電源。
[0018]所述加熱系統(tǒng)可以包括圍繞罐體的外部設(shè)置的另一個(gè)線圈，所述電源配置為當(dāng)該另一個(gè)線圈圍繞罐體時(shí)對該另一個(gè)線圈進(jìn)行激勵(lì)。第一個(gè)限定的線圈和另一個(gè)線圈可以機(jī)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(dòng)，由此將線圈相對于罐體移動(dòng)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(gè)隔間的金屬罐，其包括作為小圖的細(xì)節(jié)，該小圖的細(xì)節(jié)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是位于感應(yīng)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(tǒng)的立體圖，該凸緣加熱系統(tǒng)包括位于金屬罐中的感應(yīng)線圈；
[0022]圖4是可替換的凸緣加熱系統(tǒng)的立體圖，該凸緣加熱系統(tǒng)包括位于罐子內(nèi)部和外部的兩個(gè)感應(yīng)線圈；
[0023]圖5是另一種可替換的凸緣加熱系統(tǒng)的立體圖；
[0024]圖6概略示出了用于將箔蓋氣密密封至金屬罐體的生產(chǎn)線。

【具體實(shí)施方式】
[0025]密封的可剝離蓋子給消費(fèi)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能夠用于將金屬罐體I分為兩個(gè)分開的隔間，罐體I自身可以通過對平板進(jìn)行折疊并提供軸向焊接來形成，或通過沖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(xì)節(jié)上顯示了區(qū)域的橫截面，其中蓋子通過粘合材料3密封至向內(nèi)突出的凸緣4的上密封表面5。罐子自身通常由錫制成，凸緣4通過繞罐子I的圓周壓出圓槽，然后對罐子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(dāng)將蓋子2密封至罐體I的凸緣4上時(shí)，利用感應(yīng)加熱可以將熱量應(yīng)用至凸緣4。如圖2所示，使用單個(gè)外部線圈6的傳統(tǒng)感應(yīng)加熱手段會(huì)導(dǎo)致罐子的外表面上出現(xiàn)錫回流，或產(chǎn)生其它一些導(dǎo)致可見表面退化的后果。希望提供一種用于將可剝離蓋子2密封至罐體I的凸緣4的方法，該方法將熱量傳導(dǎo)給凸緣4，同時(shí)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(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。該凸緣加熱系統(tǒng)包括感應(yīng)線圈
7。罐子I相對于凸緣加熱系統(tǒng)上升或下降，由此，在加熱過程中，感應(yīng)線圈7插入到金屬罐體I中，臨近凸緣4，然后在加熱完成后從罐子I移除。在線圈插入到罐子中之后，線圈和凸緣之間的間隔相對較小，例如，大約I毫米。這個(gè)公差足夠允許線圈以生產(chǎn)線上所需的高速度移入到罐子中及從罐子中移出。
[0028]與現(xiàn)有理解和實(shí)踐不同，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)插入到罐子I中而并非繞罐子外部插設(shè)的線圈能夠在罐子周圍區(qū)域中產(chǎn)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(yīng)加熱方法能夠?qū)⒓訜嵝?yīng)集中在向內(nèi)突出的凸緣4上，同時(shí)將外壁保持在較低的溫度，由此防止在外壁上出現(xiàn)錫回流和裝飾退化。
[0029]在圖4所示的第二實(shí)施方式中，凸緣加熱系統(tǒng)包括兩個(gè)分別激勵(lì)的感應(yīng)線圈，即內(nèi)部線圈7和外部線圈9，其中內(nèi)部線圈7在外部線圈9內(nèi)同軸地設(shè)置。罐子I相對于凸緣加熱系統(tǒng)上升或下降，由此，在凸緣4的加熱過程中，內(nèi)部線圈7和外部線圈9的位置分別繞罐子I的內(nèi)圓周和外圓周靠近凸緣4。在該實(shí)施方式中，外部感應(yīng)線圈9的作用是通過外壁將凸緣4加熱到一定溫度，該溫度低于會(huì)導(dǎo)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(nèi)部感應(yīng)線圈7誘發(fā)。來自外部感應(yīng)線圈和內(nèi)部感應(yīng)線圈的電磁場在凸緣4上重疊，產(chǎn)生累計(jì)加熱效應(yīng)。該特定實(shí)施方式設(shè)想為在需要特別快速地加熱凸緣4的情況下應(yīng)用。
[0030]在圖5所示的第三實(shí)施方式中，凸緣加熱系統(tǒng)包括單個(gè)感應(yīng)線圈10，感應(yīng)線圈10具有一組“內(nèi)部”圈數(shù)和一組“外部”圈數(shù)。當(dāng)凸緣加熱系統(tǒng)被應(yīng)用至罐子I時(shí)，線圈的內(nèi)部圈數(shù)位于罐子I內(nèi)，外部圈數(shù)位于罐子I外。
[0031]對于所有描述的實(shí)施方式，線圈的設(shè)計(jì)可以優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)這種定向加熱。這種優(yōu)化可以包括如圖3，4，5所示的將銅板8整合到感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)中。如本領(lǐng)域已知,通過使水流經(jīng)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(tǒng)(圖3)對金屬罐I進(jìn)行加熱和密封的生產(chǎn)過程。該生產(chǎn)過程假定罐體I的兩端開放，在密封箔蓋2之后，罐子通過剩下的開放端被填充，在這之后該端部被例如可接合端部密封。當(dāng)然，如果有足夠的頂部空間將感應(yīng)線圈容納在罐子中，該過程可用于將箔蓋2應(yīng)用至已填充的罐子I。
[0033]進(jìn)一步考慮所示的過程，凸緣加熱系統(tǒng)安裝在傳送器上，傳送器運(yùn)輸罐子I穿過生產(chǎn)系統(tǒng)，由此線圈朝傳送器向下延伸。每個(gè)金屬罐I固定在平臺(tái)12上，平臺(tái)12沿著生產(chǎn)線11移動(dòng)，適當(dāng)?shù)靥嵘徒档凸拮覫。當(dāng)罐子I在凸緣加熱系統(tǒng)下穿過時(shí)，罐子I被提升以使感應(yīng)線圈靠近凸緣4，交流電流通過感應(yīng)線圈以對線圈進(jìn)行激勵(lì)(線圈可以打開和關(guān)閉，或者處于常開狀態(tài))。在感應(yīng)加熱過程中，金屬罐I相對于凸緣加熱系統(tǒng)被固定在固定位置上。為了使生產(chǎn)速度最大化，希望凸緣4的密封表面5在大約幾毫秒內(nèi)達(dá)到所需溫度，如200°C。一旦達(dá)到所需溫度，通過降低罐子I所處的平臺(tái)1，凸緣加熱系統(tǒng)從罐子I移除。金屬罐I接下來移動(dòng)至生產(chǎn)線11的下一個(gè)部分，到達(dá)持蓋器(lid holder) 13下面的位置。每個(gè)蓋子2的下表面上涂有合適的粘合材料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(huì)將蓋子2密封至凸緣4，粘合材料3在這個(gè)過程中硬化。平臺(tái)12接下來降低，以使罐子I從持蓋器13脫離并移動(dòng)到生產(chǎn)線11的下一階段。
[0034]如果要在單個(gè)罐子I中提供多個(gè)密封的可剝離蓋子2，可以沿著生產(chǎn)線11重復(fù)以上描述的過程。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不偏離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下可以對上述實(shí)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，蓋子由塑料或涂塑材料制成)，可以不需要在蓋子2和凸緣4之間提供單獨(dú)的一層粘合材料3。
【權(quán)利要求】
1.一種將可剝離蓋子密封至金屬罐體的向內(nèi)突出且周向延伸的凸緣上的方法，該方法包括: a)將感應(yīng)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(yīng)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，所述凸緣中的余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(quán)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(shè)置另一個(gè)感應(yīng)線圈，基本上與所述步驟b)同時(shí)在所述另一個(gè)線圈中通過交流電流，以對所述凸緣進(jìn)行輔助加熱。
3.如權(quán)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(gè)線圈。
4.如權(quán)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(quán)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(quán)利要求4所述的方法，其中，所述粘合材料位于所述可剝離蓋子的密封表面上。
7.如以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述凸緣沿著所述罐體的長度位于部分長度位置處，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。
8.一種用于罐子生產(chǎn)線的加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)包括用于插入到罐體中的感應(yīng)線圈、以及用于在所述線圈位于罐體中時(shí)對該線圈進(jìn)行通電激勵(lì)的電源。
9.如權(quán)利要求8所述的加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)包括繞所述罐體的外部設(shè)置的另一個(gè)線圈，所述電源配置為在所述另一個(gè)線圈圍繞所述罐體時(shí)對該另一個(gè)線圈通電激勵(lì)。
10.如權(quán)利要求9所述的加熱系統(tǒng)，其中，所述第一個(gè)限定的線圈和所述另一個(gè)線圈機(jī)械連接在一起，以提供單一工作單元。
【文檔編號(hào)】B65B7/28GK104053603SQ201280056286
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月23日
【發(fā)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(shù)公司