Результат интеллектуальной деятельности: МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ БАНКА С ОТСЛАИВАЕМОЙ КРЫШКОЙ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к металлическим банкам с отслаиваемыми пленочными крышками, преимущественно к металлической банке с фланцем, который обеспечивает наличие поверхности, используемой для герметизации такой банки.

Уровень техники

В FR 2639561 описаны металлическая банка и способ ее изготовления. Банка имеет внутренний кольцевой фланец, к которому, чтобы герметично закрыть банку, может быть термосклеиванием (или термосваркой) прикреплена отслаиваемая крышка.

В таком варианте своего применения отслаиваемая крышка имеет слой, пригодный для термосклеивания и используемый для герметичного закрывания банки. Альтернативой термосклеиванию может быть адгезив, который наносят на верхнюю поверхность фланца и/или на нижнюю поверхность отслаиваемой крышки, после чего нагревают фланец и прикладывают давление, направленное вниз.

Для некоторых секторов рынка описанный в FR 2639561 тип банки может быть вполне удовлетворительным. Однако в более специализированных секторах, например связанных с детскими смесями (в частности, применительно к металлическим банкам, используемым для хранения детского сухого молока), может возникать опасность для здоровья младенцев и детей младшего возраста. Поэтому обязательным требованием к банкам, снабженным герметизирующими средствами, являются очень высокие технические характеристики, сохраняющиеся даже в самых неблагоприятных внешних условиях. Отсюда следует, что, прежде чем такие металлические банки будут признаны достаточно безопасными для выставления в местах продажи, требуется провести для них серии обязательных тестов. В частности, желательно, чтобы соединение отслаиваемой крышки и металлической банки, предназначенной для хранения порошкообразной детской смеси, не теряло свою герметичность даже во время хранения при высоких температурах окружающей среды (например при 45°C) в течение периодов, превышающих 3 месяца, с перепадом давлений между внутренним объемом банки и внешней средой, составляющим, например, 70 кПа. В типичном случае наружное давление представляет собой стандартное (атмосферное) давление воздуха, а внутреннее давление является отрицательной величиной (отрицательным давлением) и часто обозначается термином "вакуум".

Оказалось, что, попадая в такие условия, металлические банки, изготовленные аналогично банкам, известным из уровня техники, подвержены дефекту в виде "ползучести" в герметичном соединении. Ползучесть заключается в тенденции отслаиваемой крышки медленно смещаться со своего исходного положения на фланце, например, под воздействием перепада давлений, особенно при высоких температурах. В результате может понизиться эффективность герметичности соединения между отслаиваемой крышкой и фланцем, причем в некоторых случаях герметичность оказывается полностью нарушенной. Металлические банки, подверженные ползучести такого рода, нельзя использовать в рыночном секторе детских смесей, поскольку считается, что такое соединение не обеспечивает герметизацию продукта, отвечающую достаточно высокому стандарту качества.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы решить или по меньшей мере ослабить описанные проблемы, возникающие из-за ползучести в герметичном соединении между фланцем металлической банки и отслаиваемой крышкой.

Согласно первому аспекту изобретения предлагается трубчатый металлический корпус банки, один торец которого предназначен для установки съемного колпачка. Корпус имеет выступающий внутрь фланец, сформированный в корпусе путем изгибания стенки банки по периметру в зоне, смещенной по ее длине относительно торцов, и имеющий выпуклую верхнюю поверхность, которая выполнена с возможностью герметичного соединения с отслаиваемой крышкой.

Трубчатый металлический корпус банки в возможном варианте представляет собой металлический цилиндр, сформированный с использованием бокового шва, например сварного. У корпуса такого типа имеются два пространственно-разнесенных торца, необходимых для формирования банки в ее конечном виде. Поэтому среди производителей такая банка именуется "трехэлементной".

В альтернативном варианте трубчатый металлический корпус банки может быть сформирован посредством штамповки из металлического листа с получением чашеобразной заготовки, которую затем вытягивают для получения корпуса банки с большей длиной и с более тонкими стенками, выполненными заодно с основанием. Когда открытый торец корпуса такого типа закрыт крышкой, образуется банка, именуемая "двухэлементной".

Варианты изобретения позволяют получить усовершенствованную металлическую банку, способную обеспечить отличную герметизацию.

Выпуклая верхняя поверхность фланца может быть выполнена куполообразной.

В возможном варианте в корпусах банок с диаметром 100 мм фланец радиально выступает во внутренний объем банки на 1-10 мм.. При этом при увеличении диаметра размер фланца может увеличиваться по линейному закону.

Высота выпуклой верхней поверхности, измеренная между ее наиболее высокой и наиболее низкой точками, может достигать половины радиальной протяженности этой поверхности. Выбор формы нижней поверхности некритичен.

Верхняя поверхность фланца по его радиальной протяженности может быть выполнена непрерывно выпуклой.

Согласно второму аспекту изобретения предлагается контейнер для хранения пищевых продуктов, содержащий любой описанный вариант трубчатого металлического корпуса банки и отслаиваемую крышку, которая герметично прикреплена к выпуклой верхней поверхности фланца или к ее существенной части.

Предусмотрена возможность герметичного прикрепления отслаиваемой крышки к выпуклой верхней поверхности фланца посредством материала, пригодного для герметичного термосклеивания. Известный материал отслаиваемой крышки, пригодный для применения в изобретении, содержит многослойную мембрану, в которой в типичном случае имеется отслаиваемый слой в виде пленки полипропилена, слой алюминия и наружный слой с печатной информацией, покрытый лаком, полиэтилентерефталатом или другим покрытием. В альтернативной ламинированной многослойной структуре металлический слой может быть заменен керамическим. Предусмотрена возможность выполнить дополнительный технологический слой также и на корпусе банки.

Контейнер для хранения пищевых продуктов может дополнительно содержать неудаляемое металлическое дно, прикрепленное к нижнему торцу его трубчатого корпуса.

Контейнер для хранения пищевых продуктов можно дополнительно снабдить колпачком, таким как колпачок, устанавливаемый с возможностью его удаления и замены. Колпачок надевается на верхний торец трубчатого металлического корпуса банки.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 иллюстрирует, в сечении, фрагмент боковой стенки банки вместе с фланцем, известным из уровня техники.

Фиг.2 иллюстрирует, в сечении, фрагмент боковой стенки банки вместе с усовершенствованным фланцем, выполненным согласно варианту изобретения.

Фиг.3 иллюстрирует фланец по фиг.2, показанный в процессе герметизирующей операции.

Фиг.4 иллюстрирует фланец по фиг.3, показанный на более поздней стадии герметизирующей операции.

Фиг.5 иллюстрирует фланец по фиг.3, 4 вместе с герметично прикрепленной к нему отслаиваемой крышкой.

Фиг.6 иллюстрирует, в сечении, металлический корпус банки вместе с фланцем, к которому герметично прикреплена отслаиваемая крышка.

Фиг.7 иллюстрирует, в перспективном изображении, металлический корпус банки, выполненный согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.8 иллюстрирует корпус по фиг.7, у которого, чтобы показать фланец в сечении, удалена часть стенки банки.

Фиг.9 иллюстрирует, в сечении, фрагмент боковой стенки банки вместе с фланцем, выполненным согласно альтернативному варианту осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

Далее в данном описании рассматриваются металлические банки, к которым герметично прикреплены отслаиваемые крышки, причем, чтобы банку можно было открыть и получить доступ к хранящемуся в ней содержимому, крышки выполнены с возможностью отслаивания и удаления.

Как уже указывалось, металлические банки, снабженные фланцем для герметичного прикрепления отслаиваемой крышки, в настоящее время неспособны обеспечить их герметизацию, отвечающую достаточно высоким стандартам качества, и не могут пройти обязательные тесты, требуемые для металлических банок, используемых для наполнения их определенными продуктами, к которым предъявляются высокие требования. К таким продуктам относится, в частности, порошкообразная детская смесь.

На фиг.1 показан, в сечении, фрагмент боковой стенки 2 металлической банки с фланцем 1, известным из уровня техники. Верхняя поверхность фланца не является абсолютно плоской поверхностью, к которой можно герметично прикрепить отслаиваемую крышку. В ходе испытаний оказалось, что для фланца этого типа получить полностью плоскую верхнюю поверхность чрезвычайно трудно. С помощью горизонтальной пунктирной линии А на чертеже показано, что во время герметичного прикрепления, когда отслаиваемую крышку позиционируют сверху на верхней поверхности фланца, герметичное прикрепление к этой поверхности фактически происходит только на участках, обозначенных как 3 и 4. Прогиб, выделенный стрелками В и В′, имеет существенные размеры, и в нем между двумя герметично прикрепленными участками 3, 4 будет собираться воздух, не позволяющий осуществить герметичный контакт в этой зоне должным образом. В результате происходит существенное ослабление герметизации между отслаиваемой крышкой и фланцем по всей склеиваемой площади, что значительно ослабляет герметичное соединение по отношению к сдвигу и повышает вероятность возникновения ползучести.

Далее со ссылками на чертежи будет описана металлическая банка с фланцем, позволяющим сформировать непрерывное герметичное соединение, которое для повышения своей прочности проходит, по существу, по всему радиальному протяжению фланца. Выполнение такого соединения облегчается, если верхняя поверхность фланца банки имеет выпуклую конфигурацию. Предпочтительно придать этой поверхности куполообразную форму, т.е. форму, в которой центральная зона радиальной протяженности верхней поверхности приподнята над зонами, радиально прилегающими к этой зоне по бокам. Та часть верхней поверхности, к которой прикрепляется отслаиваемая крышка, выпукла по всей своей длине, так что в этой поверхности нет впадин, которые могут образовать "карманы", улавливающие воздух и уменьшающие общую площадь прикрепленного участка герметизирующего слоя, ослабляя этот слой.

На фиг.2 показана, в сечении, боковая стенка 2 металлической банки, выполненной согласно варианту осуществления изобретения. Радиально внутрь в сторону центра банки выступает фланец 1, имеющий куполообразную форму, в которой выпуклая верхняя поверхность 8 приподнята. С помощью горизонтальной пунктирной линии D показано, что во время процесса герметичного соединения с отслаиваемой крышкой, когда отслаиваемую крышку позиционируют сверху на верхней поверхности фланца, контакт крышки с этой поверхностью происходит только в одной исходной точке 7. Поскольку в отличие от конфигурации, показанной на фиг.1, других точек контакта нет, не будет также и впадин, улавливающих воздух и ослабляющих герметизирующий слой.

Фланец проходит по всему внутреннему периметру металлической банки. Поэтому отслаиваемая крышка совместно с фланцем образует, по существу, кольцевой герметизирующий слой. Предусмотрена возможность изменять радиальную протяженность фланца (расстояние С) в зависимости от требований, предъявляемых к банке. В типичном случае для корпусов банок с диаметрами примерно 100 мм размер этой протяженности будет лежать в интервале 1-10 мм. Для банок с увеличенными диаметрами могут потребоваться большие протяженности фланца, причем выбор их может быть произведен на основе линейной зависимости от увеличивающегося диаметра корпуса банки. Увеличенная протяженность С, кроме того, обеспечит формирование более прочного герметичного соединения с отслаиваемой крышкой.

На фиг.3 представлена, в сечении, стенка по фиг.2, показанная в процессе термосклеивания, в ходе которого отслаиваемую крышку "продавливают" на место, используя прогибающийся пуансон 10. В пуансоне 10 имеется деформируемый слой с плоской нижней поверхностью, выполненной с возможностью изгибаться вокруг выпуклой верхней поверхности фланца. В альтернативном варианте предусмотрена возможность сформировать эту нижнюю поверхность в соответствии с конфигурацией верхней поверхности фланца. В ходе процесса термосклеивания пуансон 10, как это показано на чертеже стрелкой, обозначающей усилие F, перемещает отслаиваемую крышку 12 вниз, прижимая ее к фланцу 1. Формирование герметичного соединения начинается в середине радиальной протяженности фланца 1, у самой верхней точки его выпуклой верхней поверхности. Затем, как показано на фиг.4, когда пуансон 10 опускают, с нажимом, вниз на фланец, вершина выпуклой верхней поверхности продавливается в деформируемый слой пуансона. Изогнутый профиль выпуклой верхней поверхности фланца 1 охватывается этим слоем, который, прикладывая давление, формирует герметичное соединение отслаиваемой крышки 12 с выпуклой верхней поверхностью фланца 1. Соединение осуществляют, применяя материал, пригодный для герметичного термосклеивания (например термопластичный материал) и помещенный между отслаиваемой крышкой и выпуклой верхней поверхностью фланца.

В порядке альтернативы, для герметизации банки вместо прогибающегося пуансона, описанного выше, может быть использован пуансон, полностью выполненный из металла. Металлический пуансон не имеет деформируемого слоя, и, таким образом, должно выполняться требование полного соответствия конфигураций нижней поверхности пуансона и выпуклой верхней поверхности фланца. Такой вариант может оказаться предпочтительным для продления срока службы данного инструмента за счет меньшего износа материалов с течением времени. Однако последовательно получать каждый раз абсолютно комплементарную конфигурацию чрезвычайно трудно. Поэтому, в целом, предпочтительно применение прогибающегося пуансона, который будет адаптироваться к небольшим отклонениям размеров банок и формы герметизирующих средств, имеющим место в ходе нормального процесса изготовления банок.

В типичном случае высота выпуклой верхней поверхности 8, измеренная между ее наиболее высокой и наиболее низкой точками, достигает половины радиальной протяженности этой поверхности. Для фланцев, имеющих увеличенную радиальную протяженность, как правило, требуется увеличить и высоту выпуклой части.

На фиг.5 показана, в сечении, стенка металлической банки после того, как посредством нагрева отслаиваемая крышка 12 была герметично прикреплена к выпуклой верхней поверхности фланца. Стрелкой S показана вся ширина герметичного соединения, сформированного, по существу, по всей радиальной протяженности фланца. При этом герметизация достигается за счет того, что выпуклая конфигурация верхней поверхности фланца не позволяет сформироваться любым углублениям, улавливающим воздух.

На фиг.6 показана, в сечении, металлическая банка 15 вместе с хранящимся в ней порошкообразным продуктом 16. На стенке 2 банки выполнен куполообразный фланец 1, имеющий выпуклую верхнюю поверхность, к которой посредством нагрева герметично прикреплена отслаиваемая крышка 12. Предусмотрена возможность снабдить крышку 12 язычком или другим подобным элементом, чтобы пользователю было легче удалить крышку, отслоив ее от фланца. Банка выполнена с неудаляемым основанием ("дном банки") 17, которым герметизируется отверстие в нижнем торце банки. Хотя на фиг.6 это не показано, банку можно дополнительно снабдить съемным пластиковым колпачком, устанавливаемым поверх отверстия в верхнем торце банки. Такой пластиковый колпачок позволяет повторно закрыть банку после разрушения герметичного соединения и удаления отслаиваемой крышки.

На фиг.6 фланец 1 показан находящимся около открытого торца металлической банки, однако, предусмотрена возможность сформировать его, сместив по стенке банки вниз. Это позволяет посредством герметизирующего слоя разделить банку на две индивидуальные части. Например, нижняя часть, герметично закрытая отслаиваемой крышкой, может содержать порошкообразную детскую смесь, а верхняя часть предоставляет собой отдельную секцию, в которой можно хранить, например, черпачок или ложку. Возможно выполнение дополнительного фланца, смещенного в сторону верха банки и используемого для герметизации секции банки, в которой содержится черпачок. В таком варианте гарантируется, что черпачок содержится в стерильных условиях до момента, когда пользователь, раскрыв банку, использует его.

Предусмотрена также возможность сформировать фланцы у обоих открытых торцов трубчатого корпуса банки, имеющего сварной боковой шов, и закрыть оба торца соответствующими отслаиваемыми крышками.

В ходе процесса изготовления банок описанного типа предприятие-производитель может в типичной ситуации изготавливать трубчатые металлические банки с фланцем, имеющим выпуклую верхнюю поверхность, к которой на следующем этапе с использованием нагрева будет герметично прикреплена отслаиваемая крышка. Затем банки будут отосланы, с открытыми нижними торцами, заказчикам. Днища банок и пластиковые колпачки обычно поставляются отдельно. Далее заказчик, прежде чем выполнить герметизацию банки, закрепив по месту несъемное дно, может заполнить банку своими продуктами через открытый нижний торец банки. Затем на верхний торец банки надевают пластиковый колпачок. До установки колпачка на место можно, если это предусмотрено, поместить в банку поверх отслаиваемой крышки черпачок или ложку.

На фиг.7 металлическая банка 15 представлена в перспективном изображении на виде сверху. В такой проекции видно, что в стенке 2 со смещением относительно торца вниз сформирован фланец 1, проходящий по всему внутреннему периметру банки. На фиг.8 банка 15 по фиг.7 показана с частично удаленной стенкой 2, чтобы можно было видеть куполообразную конфигурацию фланца 1 с приподнятой выпуклой верхней поверхностью.

Для специалиста в этой области должно быть понятно, что по отношению к описанным вариантам осуществления возможны различные модификации, не выходящие за границы изобретения. В частности, конфигурация фланца может быть выполнена не совсем куполообразной. Например, поскольку нижняя поверхность 9 фланца не используется для герметичного прикрепления к отслаиваемой крышке, конфигурация этой поверхности некритична и может быть, по существу, плоской или, как показано на фиг.9, выпуклой в верхнем направлении, являясь комплементарной по отношению к выпуклой конфигурации верхней поверхности 8 фланца.

В другой модификации отслаиваемая крышка может быть пластиковой. В альтернативном варианте она может иметь многослойную структуру, содержащую, вместо металлического слоя, керамический слой из кварца или окиси алюминия.