專利名稱:帶安全孔的密封容器蓋和制造方法
本發(fā)明涉及密封容器蓋，尤其是關(guān)于制造密封容器蓋的安全孔的制造方法，和此種容器用的新型蓋子。該面粉蓋具有一安全孔膜。
眾所周知，密封容器本身設(shè)置可以破裂的安全膜，為的是，如果容器內(nèi)氣體壓力提高到超過預定極限，則膜就破裂，允許氣體釋放，避免了不可控制的容器爆炸或破裂，以及往往與此相聯(lián)系的可能發(fā)生的人身傷害和財產(chǎn)損失。由以前的技術(shù)可知這樣一些結(jié)構(gòu)在1971年11月2日公布的美國專利號3617386中，Robert J.Bosben闡述了一種受壓易碎的安全裝置，在1979年11月20日公布的美國專利號4175166中，M.G.Rosanaky介紹了根據(jù)容器內(nèi)存在的預定圓周應力導致容器破壞而設(shè)計的壁厚減薄范圍;在1981年3月17日公布的美國專利號4256812中，K.Tamura等人所公開的V型截面容器中的十字型刻痕，以及在1984年10月9日公布的美國專利號4476200中，C.Markin等人發(fā)表的減壓安全膜。過去，這種安全孔型式一般用像沖壓這種的機械加工方式來完成的。這種成形方式引起應力腐蝕以及金屬厚度與晶粒結(jié)構(gòu)的不均勻性，這又導致不均勻的壓敏特性和不均勻的壓力反應特性。
本發(fā)明考慮到薄的安全膜的均勻性在可能爆炸的密封容器中的重要意義，且進一步考慮到小心謹慎地控制這種薄膜的尺寸和壓力靈敏度等特性的重要意義。為了均勻地對預定壓力作出反應，本發(fā)明提供一種制造密封容器蓋安全膜的獨特的新型方法，有可能以有效而簡易的實用方法大批生產(chǎn)本發(fā)明的新穎產(chǎn)品，這種產(chǎn)品沒有臨界壓力敏感均勻性的損失。
雖然，在1973年3月27日公布的美國專利號3723269中，E.Hofling所說明的用蝕刻在容器中制作撕裂線的廣泛應用是老的方法，而本發(fā)明承認密封容器安全膜對壓敏性和壓力反應的均勻性的要求和重要性，提供了一種新穎的方法和獨特的產(chǎn)品，經(jīng)得起這樣的壓敏性和壓力反應，這在以前技術(shù)中尚未發(fā)現(xiàn)。
本發(fā)明的各種其它特征，對于技術(shù)行家來說，閱讀了下文所述內(nèi)容就清楚了。
現(xiàn)在更詳細地敘述。本發(fā)明提供了一種密封安全孔的制造方法，包括把容器蓋坯件輸入印刷區(qū);在印刷區(qū)用掩蔽抗蝕圖形印刷容器蓋坯件，該掩蔽抗蝕圖形具有與安全孔面積相一致的暴露的溝槽面積;把掩蔽印刷的容器蓋坯件傳送到蝕刻區(qū);在蝕刻區(qū)使容器蓋坯件經(jīng)受被控制的蝕刻處理，把暴露的溝槽面積蝕刻到預定的均勻深度，即留下均勻的預定材料厚度作為安全膜，可以經(jīng)受破裂前的預定壓力;將已經(jīng)均勻蝕刻的蓋子傳送到漂洗區(qū)，去除抗蝕劑和蝕刻材料。此外，本發(fā)明提供的密封容器封蓋，至少蝕刻有一個溝槽，此溝槽留一間隔圍繞圓周邊延伸。因此，溝槽具有預定的均勻深度，構(gòu)成了預定均勻厚度的安全膜，能經(jīng)受破裂前的預定壓力。
顯然，技術(shù)行家在此闡述的制造方法的幾個工序和產(chǎn)品的幾個部分中，可以作出不同的變更而不脫離本發(fā)明的范圍或精神。例如蝕刻工序;容器蓋材質(zhì);安全孔的破裂極限和幾何形狀，都可以由技術(shù)行家作變更，以獲得所要求的結(jié)果而不脫離本發(fā)明的范圍。
參照
本發(fā)明的一個有價值的實施例及其一些改進圖1是工藝流程圖，顯示了實現(xiàn)本發(fā)明方法中涉及的幾個工序;
圖2是經(jīng)受圖1中的工序的部分帶材的放大平面圖;
圖3是取自圖2通過3-3線投影的進一步放大的帶材剖面圖;
圖4是本發(fā)明密封容器蓋的透視圖，進一步表示了容器蓋的中心孔，
圖5是表明兩種可能方位的一片帶材的平面圖，根據(jù)本發(fā)明在單一的片材上可以形成許多改進的安全膜;
圖6是圖5中部分片材的放大平面圖;
圖7是取自圖6通過線7-7平面的剖視圖，表明了在帶材相反表面上，用鏡像方法處理而成的安全膜;
圖8是依照圖5-7的密封容器蓋一面的透視圖;
圖9是進一步改進的安全膜的局部放大圖，表示在一面上的突入點;
圖10是取自圖9通過線10-10平面的剖視圖;
圖11是密封容器蓋一面的透視圖，與圖9和10相一致;
圖12是密封容器蓋另一面的透視圖，與圖9和10相一致。
參照附圖1，帶材2能以卷材形成式貯存在供帶區(qū)3，并從那里輸送到印刷區(qū)4，帶材2可以是用于制造密封容器蓋的許多已知材料中的任意一種(該帶材對在下文描述的受控蝕刻工藝起反應)。例如那些應用于密封鈕扣電池的一組電池蓋的加工中，合適的材料是一種金屬合金。例如冷軋?zhí)己辖痄?“C1010”)，厚度為0.2-1.52毫米(0.008-0.06英寸)，適宜的厚度大致可采用0.5±0.05毫米(0.02±0.002英寸)。很清楚，在進行蝕刻工序以前，在良好的清洗和表面除油浴槽中(未示出)，可以完成金合金合適的清洗和表面除油。
在下述例子中采用了合金鋼帶材，它應用適宜的苛性凈化劑浴就可以了。
在印刷區(qū)4中，有一對相對的印刷輥6，用適宜的掩蔽抗蝕劑(或蝕刻防蝕劑)進行頻繁或連續(xù)處理，這些抗蝕劑(或防蝕劑)可根據(jù)被蝕刻的材料以及在蝕刻過程中所使用的化學藥品，從合適的化學材料中選擇。由于適宜的蝕刻保護層而不蝕刻所有的帶材表面，例如合成樹脂就具有耐受所應用的特殊的蝕刻措施。
在印刷區(qū)4中，通過輥6應用的帶材，在其無掩蔽部分沒有保護層，帶材無掩蔽部分的形狀可根據(jù)本發(fā)明幾個幾何形狀中任選一種。在圖2和圖3所示的實施例中，無掩蔽的幾何圖形是一些少于360°的圓弧7所構(gòu)成的保留部分。在實施例圖4-12中，每個圓弧形7環(huán)繞于至少在一個表面上暴露的中心孔8。在實施例圖5-8中，圓弧7以相對的鏡像關(guān)系處在帶材2的相反表面上。在圖9-12中，無掩蔽鏡像的幾何圖形圓弧7在帶材2的相反表面上，各自含有一個放大的無掩蔽弓形截面9，位于弧形的底部。值得注意，在圖9-12中，帶材2的一個表面還包含一個三角形抗蝕掩蔽區(qū)，它延伸進每個溝槽7的弓形截面9，因此依照在一邊引入一個尖角突入點11來蝕刻每一溝槽7，點11的幾何位置安排在劃定圓弧7以外的剩余圓周即掩蔽覆蓋的保留部分的對面，以致當蓋子被蝕刻部分所承受的壓力超過預定壓力時，易于開裂并保持開裂部位不再擴大。
參考圖5可以看出，許多不掩蔽的溝槽7可以按許多不同幾何方位的任意一種布置在帶2上，這取決于材料晶粒組織和所要求的結(jié)果。在實施例圖5中所示，位于帶2下半部的每個馬蹄形溝槽7所取的位置是以90°對著帶2上半部的馬蹄形溝槽7。顯然也可利用別的位置，而且一般地說，帶材上的所有溝槽都可以定位在選定的位置上。在圖5中還指出，帶2寧可以單片形式而不宜如圖1所示的連續(xù)卷材形式。
根據(jù)本發(fā)明方法再參照圖1，在上述方法中，用保護層適宜地掩蔽了帶2后，帶2沿著每隔一定距離布置的傳動軋輥10，通過蝕刻區(qū)12，漂洗區(qū)13，上油區(qū)14，最后通過沖壓或成形區(qū)16，制成各個容器蓋17，例如圖4、8、11、12所示。很清楚，帶2通過漂洗區(qū)13后，可以在別處為后處理再纏繞。還指出，如果需要的話，在蓋17上可形成不同型式的邊緣20，或者可以除去邊緣。
如上所指出，帶2是沿著合適的傳動輥10傳送而通過12、13、14區(qū)的。在蝕刻區(qū)12中，進給的帶2經(jīng)過適宜的酸性蝕刻浴(若被蝕刻的材料是合金鋼，則用三氯化鐵蝕刻浴)?？梢钥刂莆g刻浴的濃度和溫度，甚至浴槽的數(shù)量，以避免氣體鼓泡。此外，帶材在一個浴槽或幾個浴槽中的進給速度或停留時間的參數(shù)，槽浴的酸度和溫度，都被小心謹慎地控制，以致可精確地預定蝕刻深度及安全膜厚度，并沿未掩蔽表面保持其均勻性。例如采用0.5毫米(0.02英寸)的合金鋼帶，在整個未覆蓋面進行控制蝕刻，就制成厚度為(0.02-0.101)±0.005毫米(0.001-0.004)±0.0002英寸)的均勻膜。顯然，當一組密封容器蓋在加工時，如此控制蝕刻深度是有利的，可以留下金屬厚度作安全膜，能夠經(jīng)受住安全膜破裂前的預定壓力，約0.34-3.1兆帕(約50-450磅/英寸2)。
一旦帶2在蝕刻區(qū)正常地蝕刻后，就進給到漂洗區(qū)13。在本發(fā)明實施例圖1中，漂洗區(qū)13可包括三段，即中和段18，抗蝕劑去除段19及清洗段21。中和段18是一個適宜的堿液浴(例如氫氧化鈉)?？刮g劑去除段是一個適宜的酸浴，這取決于在印刷區(qū)4中應用于印刷輥6的掩蔽保護層的化學性質(zhì)。清洗區(qū)321可以是一個普通的自來水浴。帶2從漂洗區(qū)13的最后一段傳送到一個適宜的上油區(qū)14，然后才進入成形區(qū)或沖壓區(qū)16，于是從帶2制成蓋子17。根據(jù)所需要的結(jié)果，可以控制帶材在蝕刻區(qū)12中的蝕刻工藝以及在漂洗區(qū)13中三段18、19、21的停留時間和槽浴濃度。
如上所述，顯然在不離開本發(fā)明范圍的情況下，在所闡述的產(chǎn)品和制造方法等幾個方面可以作出各種改變。例如除了那些密封容器外的別的蓋子也可以如此加工;除了本發(fā)明方法中采用的合金鋼以外，還可以采用別的容器材料;可以改變蝕刻處理工藝和溝槽幾何形狀，以制成適應不同預定壓力的容器安全膜。
權(quán)利要求
1.一種密封容器蓋安全孔的制造方法。本發(fā)明特征在于將容器蓋坯件輸入印刷區(qū)；在所述印刷區(qū)中，用掩蔽抗蝕圖形印刷上述容器蓋坯件，該掩蔽抗蝕圖形具有與安全膜面積一致的暴露溝槽；將上述掩蔽印刷的容器蓋坯件傳送到蝕刻區(qū)；在所述蝕刻區(qū)中，上述容器蓋坯件經(jīng)受被控制的蝕刻過程，將上述暴露溝槽蝕刻至預定的均勻深度，即留下均勻的預定金屬厚度作為安全膜，能經(jīng)得起破裂前的預定壓力；傳送上述均勻蝕刻的蓋子，通過漂洗區(qū)去除上述抗蝕劑和蝕刻材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，本發(fā)明特征在于上述漂洗區(qū)包括一個中和段，一個抗蝕劑去除段和一個清洗段。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，本發(fā)明特征在于上述容器蓋坯件的印刷包括掩蔽抗蝕圖形與暴露溝槽以相對的鏡像關(guān)系，處在上述容器蓋坯件的兩個表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，本發(fā)明特征在于上述容器蓋坯件的印刷包含一個具有暴露溝槽的掩蔽抗蝕圖形，在溝槽中形成一個突入點。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，本發(fā)明特征在于上述的容器蓋坯件是許多在連續(xù)移動的蝕刻帶材上受印刷和蝕刻的蓋子之一，該帶材從供帶區(qū)以卷材狀態(tài)開始傳送，通過上述的印刷區(qū)，蝕刻區(qū)和漂洗區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，本發(fā)明特征在于上述容器蓋坯件材料是合金鋼，其厚度為0.2-1.52毫米(0.008-0.06)英寸，其暴露溝槽面積的蝕刻受到控制從而形成一個厚度為0.02-0.101毫米(0.001-0.004英寸)的均勻膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，本發(fā)明特征在于上述容器蓋坯件材料是合金鋼，隨著上述暴露溝槽面積受控蝕刻某深度，使留下的金屬厚度在破裂能夠經(jīng)受約為0.34-3.1兆帕(約50-450磅/英寸2)的預定壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，本發(fā)明特征在于，將上述已蝕刻的蓋子坯件，從上述的漂洗區(qū)傳送到?jīng)_壓區(qū)，使上述已蝕刻的蓋子成形為預定的蓋子形式。
9.一組密封電池容器的金屬蓋安全孔的制造方法，本發(fā)明特征在于連續(xù)進給合金鋼帶材，其厚度約為0.5毫米(0.02英寸)，帶材從供帶區(qū)以卷材狀態(tài)開始傳送，通過印刷區(qū);在所述印刷區(qū)里，用化學掩蔽抗蝕圖形在上述帶材的至少一個表面上進行印刷，掩蔽抗蝕圖形包括一些少于360°的相對鏡像圓弧形式的暴露溝槽，在上述帶材的至少一個表面上具有這些隔開的弧形，每個圓弧圍繞著一個暴露的中心孔;將上述已掩蔽印刷的帶材傳送到蝕刻區(qū);在所述蝕刻區(qū)內(nèi)，上述帶材經(jīng)受化學蝕刻過程，蝕刻上述暴露的圓弧溝槽和中心孔，使蝕刻至預定的均勻深度，而留下的均勻金屬厚度作為安全膜，能經(jīng)受破裂前的預定壓力，預定壓力約為0.34-3.1兆帕(約50-450磅/英寸2)，上述暴露的中心孔深度至少達到相對的鏡像溝槽深度的一半;傳送上述已蝕刻的帶材通過漂洗區(qū)，該漂洗區(qū)包括一個化學中和段，一個抗蝕劑去除段和一個清洗段;然后將經(jīng)漂洗的帶材傳送到?jīng)_壓區(qū)，將上述的已蝕刻帶材沖壓成許多電池蓋，每個蓋子上有一個弧形減壓安全膜，它圍繞著一個中心孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的方法，本發(fā)明特征在于，至少在上述帶材的一個表面上有上述的化學掩蔽抗蝕圖形，含有一些隔開的暴露溝槽，每個溝槽有一個突入點，該點在幾何圖形上位于上述圓弧的掩蔽覆蓋部分的對面，當超過預定壓力時易于裂開。
11.一種密封容器蓋，至少有一個用化學方法蝕刻的溝槽，該溝槽留有間隔，圍繞圓周邊以預定的均勻深度延伸，形成了預定的均勻厚度的安全膜，能夠能在破裂前對預定壓力均勻地引起反應及經(jīng)受住預定壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的容器蓋，本發(fā)明特征在于，上述容器蓋包含相對的鏡像溝槽，該槽被蝕刻在上述蓋子的相對的表面上，構(gòu)成上述厚度均勻的安全膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的容器蓋，本發(fā)明特征在于，上述容器蓋的材質(zhì)是合金鋼，厚度為0.2-1.52毫米(0.08-0.06英寸)，安全膜厚度為0.02-0.101毫米(0.001-0.004英寸)。
14.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的密封容器蓋，本發(fā)明特征在于上述溝槽深度足以構(gòu)成安全膜，膜的厚度能承受破裂前的預定壓力，約為0.34-3.10兆帕(約50-450磅/英寸2)。
15.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的容器蓋，本發(fā)明特征在于上述蝕刻溝槽留有間隔，自上述蓋子的周邊延伸，但不足于整個周邊，而留下一段蓋子全厚度的保留部分，當超過預定壓力時，該保留部分能夠維持破裂部分不再擴大。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的容器蓋，本發(fā)明特征在于，上述蝕刻溝槽包含一個它與交界的三角形蝕刻部分，位于上述全厚度部分的對面，當超過預定壓力時，上述蓋子就提供了一個突破點。
17.一種密封容器的圓形合金鋼電池蓋，本發(fā)明特征在于上述蓋子的厚度為0.2-1.52毫米(0.008-0.06英寸)，在蓋子上用化學方法蝕刻對置的溝槽，溝槽以少于360°的鏡像圓弧形式自上述蓋子的周邊隔開，構(gòu)成了預定的均勻厚度的安全膜，膜的厚度為0.02-0.101毫米(0.001-0.004英寸)，能夠?qū)ζ屏亚暗念A定壓力均勻地引起反應并經(jīng)受住預定壓力，預定壓力為0.34-3.1兆帕(50-450壓磅/英寸2)，上述圓弧形圍繞中間的小孔，它們按規(guī)定尺寸制造而能裝入熔制在里面的組合件。
專利摘要
一種密封容器蓋安全孔的制造方法，以及一種獨特的密封容器蓋的制造方法。本方法包括用掩蔽抗蝕圖形印刷帶材，該抗蝕圖形具有與容器蓋安全孔面積一致的暴露溝槽，蝕刻暴露面積至預定深度從而構(gòu)成蓋子的安全膜，能夠經(jīng)受破裂前的預定壓力。
文檔編號H01M2/12GK86106513SQ86106513
公開日1987年4月1日 申請日期1986年9月27日
發(fā)明者本杰明·鮑斯基, 格倫·安東尼·杭康普, 拉里·吉恩·伯羅斯 申請人:埃默森電氣公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan