JP2004501838A - Can with peelable adhesive sealing member - Google Patents

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Abstract

炭酸飲料等を入れる金属缶(10)であって、偏心に配置されて形成された硬い金属蓋(16)、平均直径が約16mmから約25mmの間の開口部(24)を形成する上方に突出している円錐状環状突出部(30)、及び開口部(24)を覆い、突出部(30)の傾斜した外側表面にヒートシールによって剥き取り可能に接着した柔軟な金属箔密封部材(28)を備える。A metal can (10) for containing carbonated beverages and the like, a hard metal lid (16) formed eccentrically and formed above an opening (24) having an average diameter between about 16 mm and about 25 mm. A flexible metal foil seal (28) covering the projecting conical annular protrusion (30) and the opening (24) and peelably bonded by heat sealing to the inclined outer surface of the protrusion (30). Is provided.

Description

【0001】
技術分野
本発明は、缶、さらに詳細には、開口部にヒートシールした剥ぎ取り可能な密封部材と一体となった開口した蓋を有する金属缶に関する。重要で特定な態様において、密封部材に正内圧を及ぼす炭酸飲料等の内容物を入れるヒートシール密封型缶、及びそのような缶のための蓋、そのような缶を含む炭酸飲料−収納パッケージ、及び炭酸飲料を入れるような缶を製造する方法を目的とする。
【0002】
背景技術
ヒートシール可能な容器は、多様な高品質の食品に広く利用されている。ヒートシール可能なフォイルリディング(foil lidding)で包装された非−レトルト製品としては、多種類のジャム、プリザーブ、ヨーグルト及び乳製品、ピーナッツ及びスナック食品があげられる。多種多様のレトルト可能な魚肉製品(多種類のペットフードを含む)もまた、ヒートシールフォイルリディングを使って包装される。ある場合には、缶又は容器等の蓋全体を、蓋を完全に取り除くことを可能にするために、容器の中身を手に入れるために、容器本体の開口上端部に形成された突出部(flange)に、シートシーリングによって除去可能に接着することができる。トマトや静態(quiescent)のフルーツジュース等の缶によって例示される他の容器は、容器本体に取り外せないように固定されしかも、ヒートシールされた密封部材又は、より一般的には、粘着剤で接着した密封部材によって覆われた(中身を注ぎ出すための)開口部が形成された蓋を有する。そのような密封部材は、例えば、アルミニウム箔−ポリマーラミネートのような一般的に薄くて柔軟な成分である。このアルミニウム箔−ポリマーラミネートは、開口部を形成する突出部にヒートシーリングによってその周囲に接着され、突出部からその密封部材を手で剥ぎ取ることを可能にするタブを有する。突出部は、開口部を囲んでいる缶蓋の平面部分であって、及び開口端と同一平面上にあってよい。
【0003】
容易な開口のために、ヒートシールした密封部材の典型的な剥ぎ取り力(突出部に対して90°で)は、約10から約20ニュートン(好ましくは約12ニュートン)の範囲にある。レトルト工程は、たとえ多くの用途で逆圧システムが容器の破壊から蓋や密封部材を保護する為に利用されているとしても、207kPa(30psi)までの圧力差(内側から外側への)を伴う。これは、高いレトルト温度で通常生じる接着強さの減少のために必要である。さらに、蓋又は容器開口部と同一平面にある突出部をヒートシールした密封部材を有する容器の場合において、内圧は蓋又は密封部材を開口部で膨れ上がらせ、言いかえるとこの膨らみはヒートシールに剥ぎ取り力を及ぼす。
【0004】
炭酸ソフトドリンクは、620kPaあるいはそれより高い耐内圧が可能な容器を必要とする。そのような圧力は、実質的に正内圧より低くても、破裂を引き起こすのに充分な力より大きい剥ぎ取り力を、従来のヒートシール可能な密封部材に及ぼすであろう。そのような力に耐えるのに充分なヒートシール接着強度の増加は、多くの消費者にとって、密封部材を手で剥ぎ取るのは難しく或いは実質的には不可能なことであろう。したがって、ヒートシール可能な密封部材は、缶炭酸飲料との広い商業的利用を持ってなかった。今日の市販の炭酸ソフトドリンク缶において、この缶はいわゆる絞り・しごき(drawn−and−ironed)アルミニウム合金缶本体及び本体の開口上端部周りに固定されるアルミニウム合金缶蓋を有しているが、缶の端部は、通常刻み目の入った領域と共に形成され、さらに持ち上げたときに、てこの作用を引き起こして、刻み目ラインに沿って裂けをもたらす下向きの力を及ぼして開口部を作るリベットタブシステムを有する。刻み目領域内にある蓋の部分は、容器上部の内側に同時に折り曲げられる。
【0005】
これまで、炭酸飲料や高い内圧を引き起こす他の物質のための容器と一体となるヒートシール可能な密封部材の可能性のある用途という目的で、代替構造物が提案され製造されてきた。たとえば、(平面状というよりは)ドーム状の蓋であって、同様に球状に湾曲した密封部材がそこに接着することによって覆われている開口部を有する蓋を供給すること、又は蓋全体が容器端部周りの(平面状というよりは)角度のある突出部にヒートシールされている容器を供給することが提案されている。さらなる代替物では、缶蓋は、プルタブのついた一枚のフォイルラミネートシールによって覆われた(一つの開口部というよりは)複数の小さな孔が備えられている。しかしながら、これらの代替物は、様々な制限や欠点を有する。
【0006】
米国特許第3,889,844号は、缶の端部が接着テープタブで密封された注ぎ孔周りに円錐状領域を授けるように形成されているので、(炭酸飲料のような、圧力下の缶の内容物によって及ぼされる)テープに働く力は、その接着テープを剥ぎ取る代わりに切ってしまう傾向にある缶密封部材を開示している。この特許に記載されている注ぎ孔の大きさは、刻み目のある缶端部を有する今日の従来型炭酸飲料缶と比較して遅い注ぎ速度を提供し、620kPaという高い圧力での長期有効期限の実現は見られない。
【0007】
発明の開示
第一実施態様において、本発明は、
開口上端部を有する金属缶本体と、
缶本体端部周りに固定されて、端部を密封する十分に硬い金属缶蓋であって、上部表面を有している蓋と、
蓋の一部に形成されて蓋上部表面から上方に突出している円錐状環状突出部であって、上方に傾斜した外側表面と、実質的に一平面上に横たわり、約16mmから約25mm(0.625−1インチ)の平均直径を持つ開口部を形成している環状内側縁部とを有する突出部と、
その平面に対して約12.5°から約30°の間の傾斜角度に向いている突出部外側表面と、
金属フォイルからなる材料の柔軟性のある密封部材であって、開口部を完全に覆うように伸び、開口部の全周囲に渡って突出部外側表面をヒートシールによって剥ぎ取り可能に接着した密封部材とを備えた缶の供給を広く検討する。
【0008】
本発明の現在のところ好ましい実施態様において、蓋は、実質的には平坦な上部表面を有する。開口部が円形であることも非常に現在のところ好ましく、なぜなら、非円形開口部では、剥ぎ取り(破裂)という密封部材の傾向が高められる周辺周りの位置がある。円形開口部の場合の”平均直径”は、もちろん、単に開口部の直径である。
【0009】
”上部の”とか”上向きの”というような方向は、上部に蓋を持つ真直ぐに立っている缶を参照して、ここで使用していることが理解されよう。”傾斜の角度”という言葉は、開口端部の平面において、開口端部の接線が、開口端部と交差する垂直平面に対して垂直である位置で、その垂直平面において見られるように、開口端部の平面と突出部外側表面を表すラインとの間に形成された鋭い角度について触れたものである。
【0010】
缶が炭酸飲料で満たされているときに、密封部材は、ある環境では620kPaの強さか或いはそれ以上になる圧力差(これ以降、たまにΔpで表す)、即ち缶内の圧力と缶の外側の周囲圧力との間の正差にさらされている。この圧力差は、密封部材及びヒートシール、引裂/剪断要素を有する力(即ち、密封部材を引き裂き、ヒートシールを切る傾向があることで、そのような要素を、これ以降引裂/剪断要素として参照し、たまにYとして表す)及び時として剥ぎ取り要素にも影響を与える。
【0011】
本発明の現在のところ好ましい実施態様において、密封部材材料は変形可能であり、開口部の平均直径、突出部の傾斜角度及び材料の変形可能性が相互に選択されると、密封部材は、缶内で少なくとも約620kPaまで(好ましくは少なくとも約687kPaまで)の圧力差にさらされた場合に、円弧状に上向きに膨張するので、突出部の内側端部での円弧に対する接線が、突出部の外側表面の傾斜角度以下の(突出部内側端部の平面に対する)角度にあり、密封部材及びヒートシール上の圧力差によって影響される力の剥ぎ取り要素が除去される。
【0012】
また、ある、現在のところ好ましい実施態様において、密封部材及びヒートシールは、少なくとも約13.4kg/cm(75lb./in.)の引裂/剪断力抵抗を有し、開口部の平均直径と突出部の傾斜角度が相互に選択されることで、密封部材が缶内で少なくとも約620kPaまで(好ましくは少なくとも約687kPaまで)の圧力差にさらされるときに、密封部材及びヒートシールに与える引裂/剪断力は、前述の引裂/剪断力抵抗を超えることはない。
【0013】
本発明の更に特殊な性質として、現在のところ好ましい実施態様において、突出部の環状内側端部は、裏返したビード状カール(reverse bead curl)に形成され、突出部の上方へ傾斜している外側表面に、実質的に接しているであろう。
【0014】
便利で都合のよいことには、少なくとも多くの例において、密封部材の金属フォイルはアルミニウム合金フォイルであり、例えば、約75μから約100μ(0.003−0.004インチ)の間の厚さを有している。また、有利な事に、ヒートシールは開口部を取囲み、約2から3mmの間の幅を有する環(annulus)に形成することができる。ヒートシールのこの幅は、使用中に直面する引裂/剪断力に耐えるのに充分であることが見出されており、同時にそれは開口部を開けるために密封部材の手での剥ぎ取りを容易にする。難なくそのような剥ぎ取りを可能にするために、ヒートシールの90°剥ぎ取り強さは、約8から約20Nの間、好ましくは約10から約16Nの間である。密封部材は手で剥ぎ取り可能な自由端を有するタブ部分を備えていてもよい。
【0015】
従来の炭酸飲料缶のリベットタブ構造体と対照的に、ヒートシール可能な密封部材は、開口することによって缶から完全に離れてしまう可能性があり、その後、別に廃棄されるかもしれず、環境問題を引き起こす。この因果関係を避けるために、さらに本発明に関して、密封部材は、前述のタブ部分と反対側の位置に、蓋の上に横たわる伸張部を有することができ、さらにヒートシールは、先に述べた開口部を取囲む環状部と、蓋に伸張部を接着するシール部分の両方を含むことができるので、蓋から伸張部を引き離すために必要とされる剥ぎ取り力は、環状部で蓋から密封部材を引き離すのに必要な力より大きく、突出部から密封部材を引き剥がすことによって簡単に開けられる開口部である一方、密封部材はさらなるシール部分によって蓋に固定されたままである。これは蓋上での密封部材の保持力を助成し、環境上の理由にとって要望通りである。さらに、剥ぎ取ったけれども保持されたままの金属フォイル密封部材は、部分的に空になっただけの缶の内容物に一定の補償範囲と保護を提供するために、開口部を覆って折ることができる。
【0016】
さらに、芳香供給材料の本体は、密封部材と蓋との間に配置され、ヒートシールによって囲まれているであろうから、密封部材が開口部を開けるのに有効な剥ぎ取り力を受けているときに、芳香供給材料の本体が露出するようになる。そこで、缶から飲んでいる人の鼻孔に対して最も近い範囲に芳香が放たれ、飲む人によって感じられる効果的な香りを強める。
【0017】
缶本体は、炭酸飲料を保持するために絞り・しごき金属缶本体であってよい。蓋は、缶本体の開口上端部にかみ合わされ、蓋の上部表面を超えて上方に突出している周辺のリムと、表面が窪んだ下端部と一体に形成された本体と、他の同一の形と大きさの缶と、缶の安定した垂直の積重ねが可能なように、相互に形成され大きさが決められたリムと缶本体下端部とから形成することができる。そのような構造において、(内圧のために膨れている)柔軟な密封部材は、環状突出部を超える高さまで達するためにドーム状であるけれども、ドーム状密封部材に対応する為に、缶の蓋上部表面と、その缶の上に積まれた他の同一の缶の底の窪みとの間には充分な間隔があるようにリムの高さ、缶本体下端部の窪み、及び密封部材が環状突出部を超えて達する高さが設定される。
【0018】
密封部材として利用される金属フォイル(例えば、フォイル−ポリマーラミネート)は、優れたガスバリヤー特性を生じる長所を有するので、賞味期限及び品質がフォイル−ベース密封部材によって改良される。例えば、アルミニウムフォイルは、酸素(ビールにとって酸化による異風味の発生を防止することは重要)及び二酸化炭素(炭酸化作用が維持されるための必要性と同じレベルであることの重要性)の効果的で完全な遮蔽体である。
【0019】
突出部によって形成される開口部は、缶本体の開口端部の領域の小さな一部分を覆って伸びるのが好ましい。特に、炭酸飲料のような中身を保持するために、缶本体の開口端部が対称中心を有する(例えば、円形であること)缶において、環状突出部及び開口部は、注ぐことや飲むことを容易にするために、蓋の周辺に相対的に近くするため、缶本体開口端部の偏心に配置される。つまり、突出部は、蓋の部分において、缶の幾何学上の軸に偏心に、即ち缶の側面に近く配置される。
【0020】
開口部の形は種々の形状にすることができるが、非円形開口部は好ましくなく、特に、角張った開口部や非常に小さい曲率半径の開口部の形は、本発明には好適でない。円形開口部の代わりに、もし、例えば1.1から1.5の間のアスペクト比を有する長円形又は不規則な形の開口部が与えられたら、突出部は厳密には円錐状ではなくなる。”円錐状”という言葉は、開口部が円形であろうとなかろうと、開口部を連続的に取囲んでいる上に収束した傾斜している突出部を形成するために、ここで大ざっぱに使われていることが理解されるであろう。
【0021】
さらなる態様において、本発明は、
先に述べたような、缶本体端部の周囲で固定され、缶本体端部を密封するために、開口上端部を有する金属缶本体上に嵌め込み可能な缶蓋部材と、
この蓋部材と、開口部を完全に覆って伸びており、開口部周りの突出部外側表面に剥ぎ取り可能に接着した柔軟な密封部材との組合わせと、
先に述べたような缶と、その缶に含まれる炭酸飲料そのものとの組合わせからなる炭酸飲料パッケージと、
開口上端部を有する絞り・しごき金属缶本体に炭酸飲料を満たし、環状突出部によって形成される開口部を完全に覆って伸び、開口部周りの突出部外側表面に剥ぎ取り可能に接着された柔軟な密封部材を有する先に述べた金属缶蓋部材を周囲を固定することによって缶本体の開口上端部を閉じることからなる炭酸飲料を含有する缶の製造方法とから構成されるものである。
【0022】
本発明の缶において、缶の開口部を形成し、突出部の上方に傾斜した外側表面に、剥ぎ取り可能に接着することによって、柔軟な密封部材を保持する円錐状の環状突出部の提供は、開口部を通して密封部材に働く高い圧力差(正内圧)及び結果として起る柔軟な密封部材の外側への膨張又はドーミングにも拘らず、ほかの従来の炭酸飲料用缶に、剥ぎ取り可能に接着する密封部材の利用を可能にする。これは、突出部の傾斜角度を充分急に作ることができるからであり、突出部の内側端部でドーム状密封部材の円弧への接線は、(突出部内側端部の平面に対する)角度にあり、それは突出部外側表面の傾斜角度より実質上は大きくなく、より小さいのが好ましい。そのような場合には、密封部材に働く内圧は、剥ぎ取りによって突出部から密封部材を離そうとするであろう剥ぎ取り力の重要な要素に影響を及ぼさない。代わりに、密封部材の張りによって、剥ぎ取り可能な接着突出部領域に働く力は、大部分は特徴のある剪断力(shear in character)である。例えば、ヒートシールは、特に周囲温度でのずれ方向の負荷に強い。炭酸飲料用缶の内圧に耐えるという、従来のヒートシール密封部材に不可能なことは、密封部材が、炭酸飲料の缶の中の上昇した圧力下で、開口部を取囲む平面水平突出部に対する充分な角度で膨張するときに、実質的な剥ぎ取り力がそのような密封部材に影響を及ぼすことに原因している。
【0023】
与えられる内圧条件、開口部の大きさ及び密封部材に対して、缶内の上昇した圧力によって密封部材に影響を及ぼす剥ぎ取り力の最小化又は除去は、突出部の傾斜角度による。一般に主張されているが、傾斜角度が大きいほど、炭酸飲料用缶内の圧力下で使用できる柔軟なフォイル密封部材のドーミングの範囲を考慮して、まだ内圧で破裂せず、消費者によって簡単に手で剥ぎ取ることができる接着した密封部材を提供することがより簡単である。本発明の平坦な蓋表面及び上方へ突出している円錐状突出部によって、そこに開口部を有する均一な球状ドーム型蓋のような他の形態のものによって可能な角度の範囲と比較して、どのような望ましい傾斜角度の缶も容易に提供できる。さらに、本発明の突出部、開口部及びドーム状密封部材の配置は、缶端部領域のほんの一部を占めているものであるが、密封部材の高さが、缶の便利な垂直の積み重ねに適合する範囲を制限することを可能にする。
【0024】
本発明のさらなる特性と利点は、付随する図面とともにここより以下に述べる詳細な開示から明らかであろう。
【0025】
本発明を実施する最良の形態
本発明の容器を、ソーダやビールのような炭酸飲料を保持するための金属缶10に具体化したように、図を参照しながら述べる。缶10は、底12及び連続で、垂直で、軸方向に伸びており、一般に円筒状の缶の側壁14、及び缶を飲料で満たした後、完全に液体漏れのない容器を提供するために、缶本体の開口上端部周りに固定される蓋16を構成する一体形缶本体11を含む。
【0026】
この実施態様において、本体11は、構造、合金組成、組立方法、構成、規格、大きさ及び現在商業的に炭酸及び他の飲料に使用されている缶本体(例えば、代わりに本体はヨーロッパで通常使用されているようなスティール缶本体であってもよい。)への表面コーティングにおいて同一の、完全に従来型の絞り・しごきアルミニウム合金缶本体であってよい。特に、及び公知の缶本体と同じように、本体11の底12は、外見的に窪んでいて、本体の開口上端部は、側壁14の垂直な幾何学的軸に対して直角な平面にある円形端18を有する。“アルミニウム”及び“アルミニウム合金”という言葉は、ここでは、アルミニウム金属及びアルミニウム−ベース合金を意味することの代わりとして使用される。
【0027】
以下に記述する以外は、蓋16もまた、本体11のような絞り・しごき一体形缶本体を有する飲料用缶として現在商業的に使用されているタイプである、一般に従来型のアルミニウム合金蓋部材であってよい。よって、構成される合金、(以下に記した例外で)組立において採用されたステップや手順、及び一般的な全体の配置、大きさ、規格及び表面コーティングのほかに缶本体11の上端部18に固定される方法もまた、今日のケースにおける缶蓋の公知技術と全く同じであろう。
【0028】
しかしながら、本発明の缶蓋は、現在の従来型缶蓋上で行わなければならないリベットの形成及び刻み目を入れる作業に影響を受けにくいので、本発明は非従来型の缶蓋合金及び材料の使用を可能にするであろうことに気づくべきである。例えば、通常、従来の刻み目機構によって開口するのは非常に難しい被覆スティール缶蓋は、本発明の実施において使用することができた。同様に、(今までは缶蓋としてではなく)通常、缶本体に使用されるAA5128合金は、適当な規格で使用されるときに、本発明の蓋構造体にふさわしい充分な強度を有するであろう。現在、缶蓋として使用されるAA5128合金と比較してより低いコストという利点を提供することができるかもしれず、さらにまた、缶蓋と本体が同じ合金から作られているという点で、リサイクルという利益を提供するであろう。
【0029】
特に、この図示した実施態様における蓋16は、充分に硬く、円形周囲を備える実質的に平坦な上部表面20を有し、その周りには、平坦な上部表面20の平面を超えて上に突き出ている、高くした環状リム22が形成されている。蓋が、公知のやり方で、飲料で満たされた缶本体の開口上端部に嵌め込まれるとき、リム22は、缶本体の上端部18に噛み合わさる。円形平坦表面20は、実質的には、円筒状側壁14の垂直な幾何学的軸に対して直角な水平平面にあり、後者の軸を中心とする。
【0030】
缶10の側壁14の低端部14aは、図8に図示したように、缶10が、他の同一の缶10aの上端に垂直に積み重ねられるときに、缶10aの蓋のリム22に内側に適合するように(テーパ状に)形成される。よって、同じ一般的なタイプの今日の従来型缶の事実であるとして、多数の缶を、他の上に一つを、安定に垂直に積み重ねることができるであろう。缶底14の窪みと一体となった、蓋の平坦な上部表面20を越える蓋リム22の高さは、積層された配列において、一つの缶の蓋とその上の次の缶の底との間の中心の隙間又は間隔を協調的に形成する。
【0031】
また、一体型絞り・しごきアルミニウム合金飲料用缶本体に使用される今日の従来型蓋部材と同じように、蓋16は、飲料で満たされた缶本体に固定されるときに、それとともに、飲料を保持する完全にシールした密封部材を提供する。よって、蓋は、もし飲料が炭酸であるなら、缶内の上昇した内圧(すなわち、周囲大気圧力より高い圧力)にさらされる。しかしながら、形成されたアルミニウム合金蓋は、実質的に硬く、この圧力条件の結果として、せいぜい上部表面の小さな片寄りを被るだけで、上部表面20は、蓋に働く内圧にもかかわらず、実質的に平坦なままである。
【0032】
蓋16は、缶に含まれる飲料が注がれるであろう、又は、開口部を通して差し込まれたストローでもって、若しくは開口部に対する消費者の口(consumer’s mouth)の並列によって、缶から直接、飲む人が飲むであろう開口部を提供するように整えられている。今まで、上昇した圧力で、炭酸飲料や他のそのような中身を保持するための缶で、開口部が備える特性は、開口部を開ける為に刻み目ラインに沿って蓋金属を引き離すために、蓋部材の金属の刻み目部分及びリベットプルタブシステムを従来から含んでいることである。
【0033】
その一方、本発明は蓋に予め形成された開いた開口部24と、開口部を覆う剥ぎ取り可能で柔軟な密封部材28を備える。密封部材を剥ぎ取るために、過大な力を要求することなく適当な破裂抵抗に達するために、浅い円錐状環状突出部30が平坦な上部表面20の領域内の蓋の中に形成され、開口部24を取囲んで形成し、さらに密封部材に場所を備える。
【0034】
更に詳しくは、突出部30は、蓋の上部表面20から上方に突出しており、上方に傾斜した外側突出部表面32と開口部24を形成する環状内側端34を有し、開口部は円形の構造であるとして図示されているが、円形の形には制限されない。図2A及び2Bに示したように、内側端34は、裏返したカール状のビード36として形成されるのが好ましく、ビードはラインP(図2A及び2B)によって表された水平な平面及び外側突出部表面32の傾斜線に接しているので、一旦、密封部材28が突出部表面にヒートシールされると、内側端34で、切断部の金属(典型的にはアルミニウム合金)は、含まれる飲料に接触することができない。これは有利なことであり、なぜなら、内側端での切断部金属は(蓋の主表面とは違って)保護コーティングを有さず、もしそこで接触するのであれば、酸性や塩含有飲料によって腐食されるであろう。ビード36の裏返しカールはまた、飲む人の唇を、内側端34で切断部金属に触れたり、傷つけられたりすることから保護しており、さらに切断部金属との接触による密封部材へのどんな可能性のあるダメージをも避ける。しかしながら、本発明は、開口部が、消費者にとって安全という利益も与える標準(裏返しでない)ビード状カールを有する缶を具体化することもでき、金属の切断部は、裏返しカールによって含まれる液体との接触から守られないが、切断部へのラッカーの塗布によって保護することができる。
【0035】
柔軟な密封部材28は、金属フォイル、例えばアルミニウムフォイルからなるシート状材料から構成される。記載した本発明の実施態様において、密封部材は、アルミニウムフォイル−ポリマーラミネートシートで作製される。より広く示すと、密封部材に使用することのできる材料は、制限がなく、ラッカー被覆フォイル(ここで、ラッカーはヒートシールの形成に好適である。)、押出し被覆フォイル(ここで、ポリマーは標準又は他の押出しコーティングプロセスによって塗布される。)、フォイルが薄層化されて粘着性結合レイヤーを使ってポリマーフィルムになる前述のフォイルポリマーラミネート、及びフォイル−ペーパ−ラッカーといったものを含み、これまで、幾つかの低コスト包装用として使用されてきた。
【0036】
密封部材は開口部24を完全に覆うように伸びており、さらに、少なくとも開口部を完全に取囲む環状部の領域を通って伸びているヒートシールによって突出部外側表面32に固定される。裏返しカールビード36は、突出部外側表面の傾斜を超えて突出しないので、密封部材はスムーズにこのビード及び突出部外側表面の上に横たわり、密封部材と突出部との間に良好なシーリング接触を与える。
【0037】
記載した本発明の実施態様において、蓋部材16が炭酸飲料で満たされた缶本体11に固定される前に、密封部材はヒートシーリングによって突出部30に接着される。一旦、蓋が飲料の密封を完了するために本体に嵌め込まれると、飲料によって生じた上昇した圧力は、開口部を通って缶の内側に接触する密封部材28の内側表面部分に働き、柔軟な密封部材が外側に膨張することとなる。しかしながら、本発明に関してさらに、突出部の内側端で、膨張した密封部材の円弧に対する接線が、突出部外側表面の傾斜角度θ以下の平面Pに対する角度にあるように、環状端34の平面(すなわち、平面P)に相対する突出部外側表面の傾斜角度θ(図2A)が選択される。図2Bに示したように、蓋部材16の上部表面20は平坦で水平(よって平面Pに対して平行)なので、θは、平坦な蓋表面20に対する突出部外側表面の角度として、別に形成することができる。
【0038】
角度θは、平面Pに対して約12.5°から約30°の間であるのが好ましく、少なくとも15°であるのがより好ましい。現在の特別に好ましい実施態様において、傾斜角度θは、平面Pに対して約18°から約25°の間である。
【0039】
図2Aおよび2Bにおいて、Aは平面Pにおける開口部24の直径であり、Rは膨張した又はドーム状密封部材28の曲率半径であり、及びhは、開口部平面Pを超えるドーム状密封部材の最大垂直高さである。これらの図において、フォイル密封部材は、突出部がドーム状フォイル密封部材28の円弧に対して接線の方向にある、すなわち、垂直平面において見られるような突出部表面の傾斜線が、開口部24の端で、密封部材28の曲率円弧(同じ垂直平面において見られるように)に接している箇所でドーム状に表している。
【0040】
図2A及び2Bに示した密封部材構造にとって、フォイルの張りが原因で、ヒートシールした突出部領域に働く力は、大きな剥ぎ取り力要素のない、優れた特徴のある剪断力である。この場合において、破裂抵抗は、ヒートシール接合部の剪断強さ又はフォイル若しくはそれ自身のフォイルラミネートの膨張強さによるであろう。これは、蓋の破裂抵抗が、標準ヒートシール容器のものと比較して、著しく増すことが確実である。
【0041】
ヒートシール接着は、剪断負荷下で、特に周囲温度で強く、約2mm−約3mm幅の環状ヒートシールは、内圧に起因する予想される剪断力に抵抗するためには充分である。もし、フォイルが図2A及び2Bに示したよりもより小さい度合いにドーム状であるなら、突出部傾斜角度θと関連して、フォイルラミネートは、破裂抵抗の相当する付加的増加で、ヒートシール接着を押える傾向にあるだろう。しかしながら、もし、フォイルが図2A及び2Bに示したよりもより大きい度合いにドーム状であるなら、突出部傾斜角度と関連して、破裂破損の増加可能性とともに、剥ぎ取り力要素は開口部の内側端で生じるであろう。
【0042】
円錐状開口部を形成する突出部は、使用されることになっている密封部材のドーミングや膨張の程度、それとともに缶がそれ用に設計された上昇した内圧下で、適応するのに充分な突出部傾斜角度θの条件を可能にし、それによって、剥ぎ取り力の量を増やすことなく、破裂抵抗を高めることができる。
【0043】
その結果明白であるように、突出部傾斜角度及びフォイル密封部材の形は、破裂抵抗に強く影響する。突出部傾斜角度及び密封部材のドーミングの程度に加えて、剪断力に対するヒートシール接着の抵抗だけでなく、密封部材のフォイルの強さは、それらの上に働く力に抵抗するために選択される。本発明に従って、もし突出部傾斜角度が、例えば、密封部材に働く内圧によるフォイルの張りにより、ヒートシールした領域に働くどんな大きな剥ぎ取り力要素の力を実質的に避けるためであるなら、さらに、もしヒートシール接着及び接着の剪断抵抗が適性であるなら、破裂破損は、フォイルそのものの不出来によって生じることもありうる。ヒートシール接着を切断するために必要とされる剪断力は、ヒートシール領域の幅を増やすことによってか、あるいはまた、より高い剪断強さを達成するラミネートやコーティング処方を選択することによって調整することができる。しかしながら、これらの手段の双方とも、容器を開けるために必要とされる剥ぎ取り力を増加させるであろう。
【0044】
水平突出部表面というよりもむしろ傾斜突出部表面に対する密封部材28のヒートシーリング効果は、図3及び4の比較から明らかであろう。図3は、従来の蓋部材41にある開口部40を表しており、開口部周りの突出部42は、単に、開口部端43と同一平面上の、蓋上部表面の平坦な水平部分である。開口部40を覆い、さらに同一平面上の突出部42にヒートシールされることによって接着した柔軟な密封部材44は、もし蓋部材41が炭酸飲料又は他の圧力を生じる内容物で満たされている缶本体に嵌めこまれているのであれば、図2Aにある密封部材28と同じように膨張するであろう。図2A及び3の缶内は等しく上昇した圧力が存在していると、開口部24及び40の直径は等しく、同じ柔軟なシート材料が密封部材28及び44として使用され、密封部材の膨張の程度(h及びRによって定義された)は、基本的に両方の缶で同一であるべきである。図3の平坦な突出部の場合には、開口部40の端で、密封部材44のヒートシール接着部分に働く結果として生じる張力Fは、突出部表面の平面に対して90°で働く実質的な剥ぎ取り力要素Fを有する。しかしながら、本発明の傾斜突出部の場合には、図4に示したように、開口部端34でドーム状密封部材28の円弧に対する接線の角度に対する角度θの前述した関係のゆえに(図4の開口部端34において、裏返しカールは図の単純化のために省略された。)、(開口部端で、前述の接線の方向に働く)同一の張力Fは、(傾斜)突出部表面32の平面に対して90°でDの方向に働く大きな剥ぎ取り力要素Fを持たない。
【0045】
炭酸飲料用缶で成り立つであろう圧力下で、開口部端と同一平面上にある突出部に働く剥ぎ取り力要素Fは、少なくともヒートシール接着の強度が、ユーザによる剥ぎ取りの容易さという要望通りの、従来の制限内にあるのであれば、密封部材に、押し開けるまで剥ぎ取りによって突出部から段段と分離することをもたらすのに充分であることが可能である。突出部の傾斜はハプニングからこれを守り、よって、密封部材をユーザによって取り除くのが難しい位置に、ヒートシール接着強度を強めることがないまま、炭酸飲料用缶での安全な使用が可能であるのに充分なヒートシール密封部材の破裂抵抗を増す。
【0046】
缶内の圧力影響下の密封部材の膨張の程度、及びそれ故に、開口部端で膨張した又はドーム状密封部材に対する(平面Pに相関した)接線角度は、缶内の圧力及び密封部材の弾性変形によるものであることが理解されよう。望ましくは、突出部表面32の傾斜角度θは、選んだ密封部材材料の膨張特性と両立することができるように、十分な大きさを選択すべきである。密封部材のヒートシーリングのための場所として、充分に硬い蓋の(実質的には平坦なのが好ましい)上部表面からの円錐形突出となる突出部の条件は、この相対的に大きな傾斜角度という条件を容易にする。同時に、缶開口端部の全領域の小さな部分を開口部領域にすることによって、ドーム状密封部材の高さhは、図8に示したように缶を垂直に積重ねるときに、一方の缶の蓋と他方の缶の窪んだ底との間に収容されるように、簡単に、充分に低く留めることができる。
【0047】
さらに、本発明の利点は、たとえ柔軟な密封部材が望ましい接点限度を僅かに超えて膨張していてさえも、実現できることが理解されるだろう。そのような場合において、力の剥ぎ取り要素は、大きくなるであろうが、接着の破損の原因となるにはまだ不充分である。
【0048】
さらに、図5から7は、図1の実施態様における缶の最上部での突出部、開口部及び密封部材の構造及び配置を示す。48mmの直径を有する円形缶蓋部材16を、対応する大きさの円形開口上端部を有する缶本体に嵌め込むことができ、20mmの直径を有する円形開口部24は、(蓋表面20の平面内に)30mmの最大直径を有する円錐状環状突出部30によって形成される。図7にみられる最良のものとして、フォイル−ポリマーラミネート密封部材28は、(突出部の傾斜する外側表面の上に完全に横たわるのに充分な大きさの)直径が32mmの円形中心部分を有し、蓋の平坦な上部表面に横たわる部分の片側に短い突出部分28a及び反対側に絶対必要なタブ部分28bを備えており、タブ部分28bは、突出部30の外側にあり、ヒートシールされていないが、自由に曲げたり引っ張ったりできる。図6の組立略立面図は、缶蓋16及び密封部材28の相対的位置と同時にタブの折れを示す。密封部材は、突出部30への正確な位置決めと密封のために、その円形中心部分を(図6にも示したように)円錐形状にする予備形成工程を受ける。
【0049】
開口部24は、缶蓋16の幾何学上の中心(対称中心)を偏心に、すなわち蓋の端の比較的近いところに配置されているとして図5に示されている。しかしながら、使用法や内容物によって、開口部の異なる位置を採用することも可能である。また、もし望ましければ、図示した円形形状以外の開口部構造を備えることもできる。
【0050】
本発明の缶の製造方法は、特に蓋と密封部材を含んでいるが、(主張したように)多くの点で大体は従来型である。しかしながら、従来の工程や設備のある変更が、今から述べるが、新しい突出部型やそれへの密封部材のシートシールをなす為に採用される。
【0051】
実例として、しかし決してこの上に本発明を限定するものではないが、フォイルラミネート密封部材原料(stock)は、適当なアルミニウムフォイル(例えば、アルミニウム学会登録番号AA3104と認められるアルミニウム合金製)であってよく、適当なヒートシール可能なポリマーフィルムで、片側を75μ−100μの積層状にしたフォイル規格(例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン、25μ−50μ厚さ)を備える。もう一方側(外に現れる)は、適当な保護用ラッカーコーティングを有するであろう。フォイルに、輪転グラビア、フレキソ印刷又は他の公知の印刷方法を使って印刷することは望ましいことであろう。密封部材の外見を向上し、よりた易く握るように密封部材を作ることによって開口するのを助ける、魅力のある表面構造を提供するためにラミネートを装飾することもまた、望ましいことであろう。
【0052】
開口部をシールするために、密封部材28とそれらのすでに述べた不可欠なプルタブとは、適当なプレス(標準プレスは、これらの密封部材のために特に設計されたツーリング(工作機械器具設備)で利用することができる。)を使ってフォイルラミネート原料から形成され打ち抜かれ、そして(延伸工程によって)形作られるので、それらは、蓋の高くなった開口部に適合するであろう。
【0053】
円錐状突出部型に適合するように設計されたツーリングを備えるヒートシール用機械は、缶蓋に密封部材をヒートシールするために使われる。つまり、ツーリングは、突出部(及び形成された密封部材)にぴったり合うために角度をつけて曲げられている。正確なヒートシール条件は使用されるポリマー及びヒートシールコーティング塗料による。缶蓋部材16の内側コーティングは、ヒートシール加工中に著しく軟化したり溶けたりすべきではないので、低ヒートシール手段は、相対的に低い温度(<50℃)に保持されるべきである。最高の手段温度は、ヒートシール接着が受け入れられる短い時間で達成されることを確かにするために設定される。典型的な商業用ヒートシール機械は、0.3秒の滞留時間を有する。滞留時間、圧力及び温度は、特別なヒートシール適用に最適化さることができる。蓋に密封部材をヒートシールすることは、適当に建設した、角度のある開口部に密封部材を接着するために提供されるヒートシールツーリングと共に、特注のヒートシーリングライン(スイス、スタッフィスバーグに住所を有するハンズ・リヒガー・アクチエンゲゼルシャフト(Hans Rychiger AG, Steffisburg, Switzerland)によって建造されたような)の使用を含む。
【0054】
説明されているように、円錐状突出部30及び開口部24を有する缶蓋部材16そのものの形成は、変形缶端部形成ツーリングを使って、裏返しカールビード36を形成するための設備で、相対的に容易である。本発明の缶蓋は、リベットやタブの形成を必要としない。
【0055】
ヒートシール密封部材を備えた蓋は、現行の缶充填ラインに実質的に適合しており、炭酸飲料等のための缶に現在商業的に使用される蓋の直接的な代替品となるであろう。変形は、高くなった開口部及び密封部材の損傷を最小化する又は除去するために、蓋処理設備でなすことができる。
【0056】
もう一つの方法として、缶蓋は、最初から開口部28及びその端部周りの裏返しカールビード36を備えることができ、密封部材28は、上方へ傾斜した円錐状構造が、開口部の直接周りの蓋の突出部部分に与えられる前に、開口部に関して覆うように、蓋の上部表面をヒートシールすることができる。その後、すでにヒートシールしたフォイル密封部材の同時に起こる変形とともに、円錐状突出部30の形成が進められ、続いてすでに炭酸飲料で満たされた缶本体の上に蓋を嵌め込む。
【0057】
最初に缶蓋に接着されたように、開口部を横切って伸びる密封部材28の部分は、図12の28cで示したように、実質的に平坦であり、23°の傾斜角度を有する円錐状突出部30を示している。蓋が炭酸飲料で満たされた缶本体に嵌め込まれるとき、その飲料を完全に密封するために、結果として生じる缶内の圧力は、変形可能な密封部材を上に膨張させる正圧力差Δpを作り出す。図13は、円錐状突出部30の傾斜外側表面上のヒートシール環46の位置を示している。
【0058】
本発明の特性は開口部24の大きさである。良好な注ぎ特性(良好な円滑で流線型の流れの注ぎ速度)の缶に消費者の好みがある。大きな開口端部(LOEs)の缶は、最近、紹介されてきており、高い炭酸飲料の場合には刻み目ラインの破損及び破裂抵抗という問題に遭遇するが、低い炭酸レベルの飲料(例えば、レモネード及びアイスティー)の缶として特に成功している。飲料用缶の開口部の従来の形は、アスペクト比が、約1.1から約1.5のほぼ長円形である。標的な開口部は、直径が17.8mmで、LOEが25.4mm×17.8mmであう。よって、炭酸飲料用容器の現在の開口部サイズは、平均直径として表示されたもので、約17.8mmから約22.2mmである。
【0059】
いくつかの缶のデザインはまた、注ぎ及び飲むことの特性を改良するために、蓋に別個の通気孔を備えているが、しかし、通気孔の包含は、製造コストを上げ、消費者にとって開口方法を複雑にするであろう。
【0060】
開口部の大きさと形は注ぐこと及び飲むことの特性を決定するのに重要である。一般に、より大きな開口部の大きさは、より等しい流れでより良好な流速を与える。開口部と流速との関係は、水平に対して30°の角度で、下へ向いている缶蓋の実験的な注ぎテストから得られた次のテストデータによって示されている。
【表1】

Figure 2004501838
【0061】
上記の表において、“角度のある突出部”は、本発明において備えられているような上に傾斜した円錐状突出部を指す。“平坦な突出部”は、従来の缶蓋におけるように、開口部周りの蓋の部分が、開口端部と実質的に同一平面状にあることを指す。
【0062】
表1から明らかなように、等しい孔の大きさに関して、“角度のある突出部”開口部の注ぎ速度は、“平坦な突出部”のものより、30°傾斜で約10から15%早い。19.0mmの傾斜した突出部開口部は、現在の標準缶開口部のものとほとんど同じである30°傾斜での注ぎ速度を有する。14.3mmの開口部(平坦な及び角度のある突出部との両方)は、現在の標準缶開口部のものよりも著しく遅い注ぎ速度を有する。22.2mmの傾斜した突出部開口部は、LOEデサイン(標準缶のようなもの、平坦な突出部を有する)のものよりもより早い注ぎ速度を備えている。開口部範囲の利益として、注ぎ速度は、開口部面積にほぼ比例する。
【0063】
以下に更に説明すると、密封部材とシールに働く引裂/剪断力は開口部の大きさを大きくする傾向があるので、最大開口部直径は、的確な高い破裂圧又は破裂抵抗(すなわち、密封部材及びシールが破裂又は破損する圧力)を缶に与える必要性によって制限される。よって、納得のいく注ぎ速度(どんな別個の通気孔なしに)を与えるために、及び同時に剥ぎ取りできること等のような他の特性を犠牲にせずに高い破裂抵抗を達成するために、本発明による平均開口部直径の範囲は、約15.9mmから約25.4mmの間である。
【0064】
別の重要な特性は、的確な高い破裂抵抗の実現のために、与えられた圧力差によって、ヒートシールや密封部材にかけられる引裂/剪断力である。引裂/剪断力Y(kg/cm)は、関係式(1)に従って、異なる圧力Δp(kg/cm)、開口部直径A(cm)及び円錐状突出部30の傾斜角度θによって決定される。
Figure 2004501838
【0065】
特別な例において、(例えば)含まれる飲料の炭酸化の程度、及び缶、密封部材及びシールがそれに耐えるために設計されなければならない圧力差の結果として生じる重要性によって、本発明に従って缶の引裂/剪断力のデザイン値(すなわち、密封部材及びヒートシールが耐えることができなければならない値)は、(又は約)4.5kg/cm(25lb./in.)未満から約(又はいくらかそれより大きい)75lb./in.の範囲であろうし、約13.4kg/cmの引裂/剪断力は、多くのケースにおいて、現在好ましいものである。炭酸飲料の典型的な充填ライン圧力は、ある飲料(スポーツドリンク、レモネード等)、低い炭酸レベルのものが使用されていても、約345から約414kPaの間である。しかしながら、極端な条件(温度、撹拌等)を考慮にいれるために、620kPaの最小試験破裂抵抗要求が現在、多くの用途のために指定されており、689.5kPaの破裂抵抗がさらにより好ましいであろう。
【0066】
表2は、7.03kg/cm(100psi)の圧力差Δpで、種々の開口部直径A及び突出部傾斜角度θに対する引裂/剪断力Y(kg/cm)を、上記の関係式(1)を使って計算した値を示す。
【表2】
Figure 2004501838
開口部直径A及び傾斜角度θの指定された組合せそれぞれに、破裂や破損せずに7.03kg/cmの圧力差Δpに耐えるための密封部材やヒートシールの最小強度要求(kg/cm)がある。明らかなように、与えられた圧力差にとって、引裂/剪断力強度要求は、突出部角度の増加で小さくなり、開口部直径の増加で大きくなる。
【0067】
実例として、2.2mmの開口部直径と約22.5°の突出部角度は、10.2kg/cmを超える引っ張り強度の密封部材フォイル及び、7.03kg/cmの破裂抵抗と同じ値の最小ヒートシール剪断強度を要求する。
【0068】
典型的な75μ厚さのアルミニウムリディングフォイルは、13.4kg/cmを超える引き裂き力に耐える。75lb./in.の剪断力に耐えるという実施可能なヒートシールの能力はまた、ヒートシール46にとって好適な構造に容易に備えることができる。よって、Yの計算値が13.4kg/cmか、それ以下である表2のAとθの組合せは、本発明の缶における7.03kg/cmの破裂抵抗の満足のいく及び実施可能な達成を可能にする。
【0069】
すでに主張したように、圧力差Δpによって密封部材及びヒートシールに影響を及ぼす力のうちの剥ぎ取り要素を避けるために、開口部24の平面Pを超える密封部材の膨張高さhは、突出部30の傾斜が開口部端部で膨張している密封部材の円弧に接しているときに、値hMAXを超えるべきではない。この上限値hMAX(in mm)は、再度、突出部の傾斜角度θ及び開口部24の開口部直径A(in mm)によって決定される。円状開口部の場合において、そのような制限値は関係式(2)を使って計算することができる。
Figure 2004501838
最大許容膨張高さは、記載されているどのような剥ぎ取り要素からの開放を成し遂げるために、開口部直径を大きくし、また、突出部角度を増やす。
【0070】
与えられる圧力差Δpによって生じる密封部材28内の実際の膨張高さは、開口部直径ばかりでなく、変形に関する密封部材フォイルの特性、すなわちフォイルの変形可能性にもよる。図14は、22.2mmの開口部直径及び厚さ100μの典型的なアルミニウムフォイルに関して、膨張高さh(ここではmmで表す)と圧力Δpとの関係を示す。
【0071】
関係式(2)を使って円形開口部を計算し、A(in mm)及びθの種々の組合わせに対して上記に定義したような最大許容膨張高さ(mm)の例を表3に示す。
【表3】
Figure 2004501838
22.5°の突出部傾斜角度で、22.2mmの開口部直径にとって、最大膨張高さは、剥ぎ取り力要素を避けるために2.2mmであるべきである。
【0072】
もし膨張高さが臨界値を超えたら、図14は、開口部端部で膨張している密封部材の円弧に対する接線の角度を決定するのに使うことができる。フォイル内の応力を決定することができるなら、応力の剥ぎ取り要素を見積もることができる。この要素が、密封部材の測定した剥ぎ取り応力より小さければ、剥ぎ取りによる破損は生じないであろう。しかしながら、蓋パラメータは、膨張高さが、少なくとも圧力差が620kPaに達するまで、より好ましくは689kPaに達するまで、上記定義制限値を越えないことを確実にするために選択される。
【0073】
金属フォイルは、使用中に経験するであろう温度範囲に渡って、比較的良好なクリープ抵抗を有し、よってクリープ感受性及び結果として起る短い有効期限に対してポリマー密封部材材料を超える重要な利点を与える。クリープは、適応される応力に依るので、密封部材の厚さの増加がクリープを減少させ或いは除去することができる。アルミニウムフォイル密封部材にとって、約75−100μの間の厚さは、ほとんどクリープを除去するのに充分である。
【0074】
密封部材膜と蓋突出部との間の接着性能は、接着層の性質と接合部のデザインとによる。突出部角度は、密封部材膜と突出部との間の力が、充分に押圧された有用な条件下で、大部分は特徴のある剪断力であることを確実にするように設計されている。しかしながら、接合部の剪断応力は、ヒートシールの幅によって影響される。すなわち、接着幅の増加は負荷を拡散し、よって応力強度を減少させる。
【0075】
ヒートシールの幅は約3mm未満、好ましくは約2mmであるのが望ましい。もし、その幅が約3mmを超えると、容器を開けるために必要とされる剥ぎ取り力は増加するであろう。さらに、増加したヒートシール(及び突出部)幅は、飲み口を容器の端からもっと遠いところに位置させなければならないことを意味するであろうし、容器を飲むための満足度が減りそしてより不便に作ることによって、消費者の利便性を損なう。
【0076】
実験的に、フォイル密封部材用の2mm幅シートシール環状部は、本発明の缶においてよく機能する(以下の実施例4を参照)。充分に押圧された缶は、フォイルにも接着接合部にもクリープの印を見つけることができない状態で、数週間の間、周囲温度(20℃)で保管されている。
【0077】
手で剥ぎ取りできる密封部材のついている飲料等のための容器において、容器を開くために必要な剥ぎ取り力は、90°剥ぎ取りテストによって測定されたように、好ましくは約8Nから20Nの範囲内、さらに好ましくは約10Nから16Nの範囲内に収まるべきである。要求される剥ぎ取り力は、接着の剥ぎ取り強度及び剥ぎ取り中のシールの有効な幅に依る。傾斜した突出部の場合にはまた、必要とされる最終剥ぎ取り力に影響するであろう幾何学上の要因があるであろう。
【0078】
ヒートシール接着の場合には、剥ぎ取り強度は、2つの合わさった表面及び使用されているヒートシーリング条件上の特殊なラッカー塗料に影響される。例えば、一つの好ましい実施態様において、外側缶端部パネル表面は、薄いビニルラッカーコーティング(登録商標:バルスパーユニコート(Valspar Unicoat)、厚さ約2μまで)を有し、アルミニウムフォイル密封部材は、ビニルベースヒートシールラッカー(登録商標:アルキャンロールシャッハ TH388(Alcan Rorschach TH388)、厚さ約5から8μの間)を有する。
【0079】
このコーティングの組合わせのために、剥ぎ取り強度は剥ぎ取り可能な許容範囲に収まる。同時に、密封部材フォイルが充分な強度を有していれば、ヒートシール接着は剪断強度に関する要求を満たすことができる。
【0080】
剥ぎ取り強度の変化は、ヒートシーリング温度、ヒートシーリング圧力及び/又はシーリングのための滞留時間を変えることによって得ることができる。
【0081】
前述のビニルベースラッカー系に加えて、缶端部用ラッカーとヒートシールコーティングとの種々の他の組合わせが、本発明に適していることが見出されている。制限のあるものではなく、次の通り例示する。
Figure 2004501838
【0082】
缶蓋(露出した側)上の及びフォイル密封部材(製品側)上の特定のコーティング塗料の組合わせは、剥ぎ取り強度及び剪断強度の望ましい組合わせを提供するために注意深く選択される必要があることを認識すべきである。さらに、コーティングはまた、製品によるどんな金属への腐食作用からの適切な保護を与えなければならない。コーティングはまた、適用される食品/飲料接触規制に適合しなければならない。
【0083】
コーティングはまた、塗布された厚さで、蓋構成材が受ける形成作業中に、完全性を保つことができなければならない。特に、蓋上のコーティングは、ビードカール形成作業に耐えなければならない。
【0084】
先にリストに記載したコーティングの種類によるコーティング塗料は、これらの要求を全て満たすことができることが見出されている。上記リストからわかるように、2つのコーティング塗料のうち少なくとも1つ(及び両方が好ましい)は、主成分として熱可塑性ポリマー(例えば、ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル)を含有し、シートシーリングは密封部材に取付けるのに好ましい方法である。
【0085】
ラッカー/コーティングと金属表面との接着は重要であり、コーティングの前に金属表面の適切な洗浄及び前処理が薦められることにまた気付くであろう。
【0086】
すでに主張したように、本発明の剥ぎ取り可能な密封部材にとって、フォイル密封部材は、消費者にとって、注ぎ/飲み口から剥ぎ取ることが比較的容易であるのが望ましい。しかしながら、後でごみとして捨てられるであろうから、消費者に密封部材フォイルを完全に取り除くのをやめさせるように密封部材をデザインするのも望ましいことである。この目的のために好ましい密封部材のデザインは、図15に示されており、缶蓋116は、平坦な上部表面、及びフォイル密封部材128がヒートシールの環部分146aで接着している傾斜した突出部によって取巻かれた偏心に配置された開口部124とを有することを表している。蓋端部に隣接する開口部側上に、密封部材は一体化して形成されたプルタブ128b(開口部を覆って折り曲げられている、折り曲げない部分は128b’として示されている)を有する。密封部材はまた、(開口部に関して)タブ128bに対して反対側に位置する一体化した”外れないようになっている”(stay−on)伸張部128aを有し、さらに蓋の平坦な上部表面に横たわっている。伸張部128aは、さらなるヒートシール部分146cによって蓋に接着しており、ヒートシール部分146cは、とても大きいので、(開口部周りの傾斜した突出部から密封部材を引き離す)環状ヒートシール部分146aによって要求される剥ぎ取り力よりも、(蓋から伸張部128aを引き離すために)充分により大きな力を要求する。
【0087】
つまり、図15の密封部材128は、”外れないようになっている”タブ領域又は伸張部128aを含み、これは一つの大きさと形状を有するヒートシールの部分146cによって蓋パネル116にシールされ、部分146cは、開口部124を取巻いている環状シール部分146aよりも充分により大きな剥ぎ取り力(剥ぎ取り抵抗より大きい)を要求し、よって消費者が密封部材を完全に取り除くのを妨害する。このデザインの結果として、消費者が密封部材をむくとき、その剥ぎ取り力は、最初は、一回開けるのに目標とされた範囲、例えば約10−20N内であろう。その後、開口部は完全に開けられるので、剥ぎ取り力は非常に低い値に下がり、よって消費者は開口が完了したことを感じるであろう。もし消費者が密封部材を引張り続ければ、必要とされる剥ぎ取り力は、通常許容される容易な剥ぎ取り力範囲、すなわち約25Nを超える値にまで急に上がるであろう。本発明の密封部材の剥ぎ取り特性の例が図16に表されている。
【0088】
剥ぎ取り力必要条件におけるこの変化は、シール領域の注意深いデザインによって、特にヒートシール部分146a及び146cの大きさを適当に選択することによって、ほとんど用意に成し遂げることができる。ヒートシール密封部材の場合には、これはヒートシールツーリングのデザインによって簡単に成し遂げられる。圧力感受性接着剤では、それはより難しいであろうし、密封部材に所望のパターンで印刷することをその接着剤に要求するであろう。
【0089】
図16は、密封部材が剥ぎ取られて開く時に、剥ぎ取り力(90°剥ぎ取りテスト)の典型的な変化を示すグラフである。剥ぎ取りを始めるときに、フォイルがプルタブ側128a上の突出部の領域から剥ぎ取られるので、力は急速に増大する。フォイルは突出部の残りの部分から剥ぎ取られ、開口部を開けるので、剥ぎ取り力はほとんど一定のままとなり、開口部の端部で第2の最大力へ上昇する。この時点で、フォイルは蓋にシールされておらず、剥ぎ取り力は急速に低い値に落ちる。“外れないようになっている”伸張部領域の始めで、剥ぎ取り力は、完全に密封部材を除くのを消費者にやめさせるために、高い値に上昇する。
【0090】
さらに、剥ぎ取り力の調整は、密封部材の異なる領域内で、ヒートシール条件を変化させることによって得ることができる。例えば、もし外れないようになっている伸張部領域内のヒートシールの温度が増加すれば、高い剥ぎ取り強度が生じるであろう。“外れないようになっている”伸張部領域内により高い固有の剥ぎ取り強度を持つ、異なるヒートシールラッカーを使用することも可能である。“外れないようになっている”伸張部領域内で剥ぎ取り力要求を増加させるさらにもう一つの方法は、一つ以上のうね又は他の概略を書いた特徴(不図示)を使うことによる。そのような特徴はシールの効果的領域を増やし、及び密封部材にある程度の機械的方法を与えるのに役立つであろう。
【0091】
図15を参照して先に主張したように、剥ぎ取り力は、密封部材が剥ぎ取られるにつれて変化する。要求される剥ぎ取り力の詳細な変化は、すでに述べた種々の方法によって調整され制御することができる。図16に示した変化は、最初のより高い出発力の後の均一な剥ぎ取り力は、消費者に開口することの易しさを与えるという点で、消費者の望ましい行動と一致する。結果として起る剥ぎ取り力の降下は、消費者に、開口部が完全に開けられたという(感触による)示唆を与え、最後に“外れないようになっている”伸張部による力の急激な上昇は、消費者に、密封部材が留まって、飲むために折り畳まれるのを目的としていることを示す。
【0092】
アルミニウムフォイル密封部材材料を使って、既に述べた“外れないようになっている”配置を採用することにより、密封部材は容易に折ることができ、消費者の飲む体験を妨げることはない。さらに、フォイルは良好な完全折り特性を有するので(すなわち、どんな目立つ跳ね返りも示さない。)、密封部材は望ましいなら開口部を覆って折り畳むことができる。これは缶を再度シールするということではないけれども、飲んでいる間に缶にほこりや虫の望まない入来を防止するであろうし、もし缶が誤って倒れたときに、流出を減らすことも可能である。
【0093】
本発明のさらにもう一つの有利な特性は、特に図17−20に示したような実施態様においては、缶蓋への芳香や香りの源の組入れであり、缶を開けるために密封部材を剥ぎ取ることはまた、缶開口部から飲む人の鼻孔に極めて接近した位置にある蓋上に配置されたオイルやワックスベースの香り濃縮物の僅かな量をあらわす役目を果たすものである。香りは飲料の味を強めたり、又は引き立たせたりするために選択される。
【0094】
匂いと味の感覚は密接に関連していること、さらに特に匂いの感覚は、著しく味体験を高めることができることがよく知られている。特別な飲料に結び付けられた匂いの保存又は高揚は、従って製品の香りを改良し、製品の全体的な楽しみを増す役目を果たすであろう。よって用意することのできる芳香は、(実例に制限されないということで)レモン、オレンジ、ライム、ミント等を含むであろう。
【0095】
例えば、香り高揚特性は、図15−16に関して先に述べたように、“外れないようになっている”フォイル密封部材128を有する缶蓋116に有利に組入れられる。蓋領域の小さな部分は、最初はフォイル密封部材によって覆われ(図17A)、密封部材の剥ぎ取りであらわされるが(図17B)、オイル又はワックスベース芳香の少量156を受け入れるために、変形される。この缶は、蓋116にある、小さくて上に開口しているくぼみ又はリザーバ158を形成することによって、及び/又はフォイル密封部材そのものに類似の容器くぼみ(蓋に対面している、不図示)を形成することによって完成できる。
【0096】
リザーバ及びそれ故の芳香供給品は、缶から飲む人の鼻孔に近くするために、蓋の端部から離れた開口部124の側に配置される。この位置は、開口部124と“外れないようになっている”ヒートシール部分146cとの間にあり、よって、密封部材が蓋にシールされるときに密封部材128aによって覆われる。
【0097】
各種の濃縮した芳香物が容易に利用でき、すでに述べた用法で必要とされる容量は約1滴(0.1ml未満)である。芳香物は、蓋116と密封部材128との間に密封され、アルミニウムの優れた障壁特性によって、貯蔵中の芳香の損失はたとえあるとしても少しである。
【0098】
フォイル密封部材が缶を開けるために剥ぎ取られるとき(図17B)、芳香オイル156があらわれ、香りが放たれる。図から明らかなように、芳香リザーバ158は、香りの効果を最大にするために、缶から直接飲む人の鼻に極めて接近して缶の蓋上に配置される。
【0099】
芳香リザーバを有する蓋とともに使用するために、蓋116に密封部材128を固定するヒートシール146は、芳香供給品を含むリザーバ158を完全に取り巻いて構成される。この目的のために2つの特別なヒートシールデザインを、図19と20にそれぞれ示す。図19では、開口部124周りのシートシール領域146aは、芳香リザーバ又は孔158を取り巻いているヒートシール領域146bに接触しており、ヒートシール部分146cは、密封部材の“外れないようになっている”伸張部128aを蓋に固定する。蓋が開口部から剥ぎ取られると、蓋にある芳香を含有する窪み158が部分的に又は完全にあらわされ、芳香が解き放たれ始める高い可能性があるようにデザインが設計される。図20では、芳香含有リザーバを取囲んでいるヒートシール領域146dは、ヒートシール部分146a(開口部周り)及び146c(蓋に外れないようになっている密封部材伸張部を接着する)から離れているが、もう一度、密封部材を剥ぎ取る行為は、芳香を放つためにリザーバの部分的な又は完全な開口をもたらす。図20の場合には、主なヒートシール領域146a及び146cから芳香リザーバ158を隔離することによって、ヒートシーリングツールからの入熱のために芳香の早すぎる揮発を著しく減少させる。
【0100】
要約として、本発明は、炭酸飲料又は類似の製品への使用に好適な、安全で便利な開口部及びヒートシール可能なフォイル密封部材を有する新規な缶端部を提供する。利益や利点のうちで、本発明の缶によって成し遂げられるであろうものは、次の通りである。
−改良された衛生的特性、なぜなら、今日の刻み目の入った蓋がリベットタブシステムで開かれるときに生じるような、伸張して露出している表面が飲料の中に入ることはない。
−高められた美観、剥ぎ取り可能な密封部材はエンボス加工及び印刷すること(内側及び/又は外側)ができる点で。
−開口部の大きさと形の増えた選択、いくつかの制限があるであろう一方で、開口部の大きさと形のより広い範囲は、今日の刻み目の入った蓋の場合におけるよりも可能性があるであろうから。
−より大きな安全性、特に、開口部を形成するビードの裏返しカールは鋭い端部を取り除くので。
−開け易さと付随する消費者の満足感、食品産業におけるマーケッティング調査は、消費者が、缶切りのみならず今日の炭酸飲料用缶の刻み目の入った端部よりも、容易な剥ぎ取り密封部材のほうを好むことを示しているので。
−使い易さ、この端部デザインを持つ缶は、より良い注ぎ特性を有し、直接飲むことがより簡単にできるので。
【0101】
特に、本発明の好ましい実施態様は、少なくとも約620kPa又はより高い、例えば689kPa又はそれを超える破裂抵抗によって特徴付けられる容易に剥ぎ取り可能な密封部材及び、少なくとも6ヶ月又はそれ以上の有効期限の炭酸飲料用缶である。ヒートシールの剪断強度と合わせて、フォイル密封部材のクリープ抵抗及びバリヤー特性は、所望の延長された有効期限の達成を可能にすることができる。
【0102】
本発明のさらなる説明のために、次の具体的な例を参考にすることができる。この中で、実施例1は仮説上の例であり、実施例2及び3は、本発明の特性を具体化したヒートシール密封部材を持つ缶蓋の実際のサンプルに行った破裂抵抗試験について説明しており、一方で実施例4は有効期限に関する実際の試験について説明している。これらの実施例において、アルミニウム合金の識別は、当業者によって理解されるように、アルミニウム学会によって登録されたアルミニウム合金組成の記号表示に関する接頭語“AA“と一体となった4桁の数字による。
【0103】
実施例1
ヒートシールフォイル/ポリマーラミネート密封部材を持つ本発明を具体化した実例となる缶端部(蓋)は、次の明細で構成されるであろう。
Figure 2004501838
各パラメータの値幅は、可能であろうと理解されるだろう。そのような蓋の目標破裂抵抗は、>620kPa及び目標剥ぎ取り力(開口部平面に対して90°で)は<1.8kgであろう。
【0104】
実施例2
試験は、本発明に基づいた“202”缶端部サイズ(標準缶サイズ記号表示)の缶端部(蓋)の剥ぎ取り強度及び破裂抵抗を決定するために行われ、蓋は、19mm直径の開口部を形成する18°の傾斜角度の環状円錐状突出部を有し、開口部周りの突出部にヒートシールされたフォイル密封部材によって覆われている。蓋は22μのゲージで、AA5182アルミニウム合金の缶端部シートから形成され、それらの外側表面は、1.5mg/inのコーティング重量(約1.5μ厚さ)で、“バルスパーユニコート”で被覆された。密封部材は、AA3105アルミニウム合金50μフォイルのヒートシール可能な原料から作られ、密封部材の内側表面(開口部を形成する円錐状突出部と接触する表面)に、6g/m(約6μ厚さ)のコーティング重量で、登録商標ロールシャッハ TH388ビニルヒートシールラッカーで被覆される。ヒートシーリングは、230°から280℃の種々の選択された金型温度(フォイル密封部材の側)で、975Nの圧力及び0.3秒の時間で行われた。
【0105】
最初に、剥ぎ取り強度と決定するために、T−剥ぎ取り試験片は、(図10に記載されたように)異なるヒートシール温度で、15mm幅ストリップのフォイル原料を15mm幅の缶端部シートサンプルにヒートシーリングすることによって、缶端部シート及び先に述べたヒートシール可能なフォイル原料から用意される。結果は、図10に集約されているが、剥ぎ取り強度は、ヒートシール温度を変更することによって、この材料の組合せに合わせて調整することができることを示している。先に主張したように、約10Nから約15Nの間の剥ぎ取り力は、一般に、容易な開口部のある容器にとって受け入れられるものである。本発明を具体化する密封部材のための予想されるヒートシール幅は、典型的にはまたは都合のよいことには約15mmであり、剥ぎ取り力は、この受け入れられる範囲に入るであろう。
【0106】
破裂抵抗を試験するために、先に述べたような幾つかの形成されヒートシールされた缶端部が、缶端部の周縁がラバーガスケットシールに固定され、次第に増加する空気圧が内側蓋表面に加えられる標準破裂試験に供された。蓋及びシールの変形を試験中に観ることができ、破裂時の最大圧力が記録される。試験後、蓋は、破裂の状態を判断するために試験される。
【0107】
これらの破裂試験の結果は図11に示す。こられの試験に対して、約414kPaの破裂圧が記録された。試験中、フォイル密封部材28は、フォイル中の張力が大きな剥ぎ取り要素に成長する点まで、すなわち、開口部24の端部で、膨張したフォイル密封部材に対する接線(垂直平面内で)が、図9に図示したように、突出部30の傾斜角度18°を超える点まで、引き延ばされ、さらに“ドーム状”にされることに気付いた。剥ぎ取りによって生じたシールの破損は、開口部の内側端部で始まった。
【0108】
414kPa破裂抵抗は、低いレベルの炭酸、又は標準条件の使用下での普通の炭酸飲料には充分である。しかしながら、炭酸製品は、極端な条件(上昇した温度、攪拌等)の変化する度合いに耐えることができなければならないので、通常目的とする破裂抵抗は一般に620kPaかそれ以上である。この実施例で採用した材料の場合には、より高い突出部角度(例えば25°)が使われることになっているのであれば、より高い破裂抵抗は、フォイルのこのゲージで成し遂げられるだろう。
【0109】
実施例3
本発明に基づいた、さらなるシリーズの缶端部が用意され試験された。蓋材料は実施例2におけるものと同一(大きさ、ゲージ、合金、コーティング、突出部傾斜角度及び開口部直径)であったが、密封部材は、内側表面が非公知の塗料ビニルヒートシールラッカーで被覆されたAA9802アルミニウム合金の70μフォイルのヒートシール可能なフォイル原料からなっていた。ヒートシーリングは、実施例2におけるものと同一の圧力と時間条件下で、280℃の金型温度(フォイル密封部材側)で行われた。
【0110】
これらの材料(缶端部シート及びフォイル密封部材)は剥ぎ取り強度試験に供された。20N/15mmより大きい剥ぎ取り強度がこれらのサンプルで記録された。これは、都合の良い剥ぎ取りには高すぎて、ビニルラッカーが適切な塗料でなかったことを示している。
【0111】
蓋及び密封部材のサンプルが形成され、ヒートシーリングされ、破裂抵抗を試験した。破裂抵抗は620kPaであることが発見された。破裂試験中、フォイル密封部材は浅いドームを形成するまでに膨張したが、その変形は、結果として張力になる大きな剥ぎ取り要素を生じるには十分ではなかった。
【0112】
蓋の破裂は缶端部表面金属の変形によって結局は起った。フォイル及びヒートシールはその試験を申し分なく切り抜けた。
【0113】
このサンプルのより厚いフォイルだと、(19mm開口部で)620kPaより低い圧力で生じるドーミングは、剥ぎ取り要素力が生じるであろうレベルより低かった。
【0114】
実施例4
本発明に基づいた缶の有効期限を、18°の傾斜角度を有し、直径が19mmの円形開口部を形成する傾斜した突出部を含む、本発明に基づいた蓋を有する缶を用意することによって試験された。密封部材は、2mmの幅を有するヒートシールとして利用されたビニル/アクリルラッカー(“TH 388”)と一体となった100μ厚さのアルミニウムフォイルである。缶の内圧は345kPaである。缶は8週間以上に渡って、週1回調査された。この期間を通して、フォイル密封部材の膨張高さに検出できる変化はなく、ヒートシール接合に検出できる変化はなかった(すなわち、滑りなし)。
【0115】
さらなる試験において、18°の傾斜角度を有し、直径22.2mmの円形開口部を形成する突出部を含む本発明に基づいた蓋を有する別の缶が準備された。密封部材は、2mmの幅を有するヒートシールとして利用されたビニル/アクリルラッカー(“TH 388”)と一体となった100μ厚さのアルミニウムフォイルである。缶の内圧は414kPaであった。缶は6週間以上に渡って、週1回調査された。この期間を通して、フォイル密封部材の膨張高さに変化はなく、ヒートシール接合部に検出できる変化はなかった(すなわち、滑りなし)。
【0116】
本発明は上に具体的に述べた特性や実施態様に制限されるものではなく、その精神から離れることなく他の方法で行なうことができることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明を詳細な形に具体化した缶の斜視図である。
【図2】図2Aは、開口部を形成する突出部及び密封部材を含んでいる図1の缶の蓋部材の一部を拡大し、いくらか単純化した部分立体断面図であり、図2Bは、図2Aと同じ図を非常に単純化し、略した図である。
【図3】開口部を形成する従来の平坦な突出部に接着した柔軟な密封部材の図2Aと類似した図である。
【図4】図2A及び図2Bに示した本発明の実施態様の突出部及び密封部材の一部の図3と類似した部分図である。
【図5】図5は、図1の缶を単純化し、いくらか略した平面図である。
【図6】図6は、図5の缶蓋及び密封部材の組立略立面断面図である。
【図7】図7は、図5の密封部材の平面図である。
【図8】図8は、垂直に積み重ねられる缶の能力を図示した、図1に示した構造を有する2つの缶の、部分的に断線した側面図である。
【図9】図9は、密封部材の過剰膨張の状態を図示した、図2Bに類似した図である。
【図10】図10は、実施例2におけるシーリング温度と剥ぎ取り強さとの関係を表すグラフである。
【図11】図11は、同じ実施例におけるヒートシール温度と破裂圧力との関係を表すグラフである。
【図12】図12は、本発明を具体化した蓋部材の一部の拡大部分断面立面図である。
【図13】図13は、本発明を具体化した蓋部材の略部分断面立面図である。
【図14】図14は、缶内の圧力の機能(すなわち、圧力差Δp)としての典型的な密封部材の膨張高さを示したグラフである。
【図15】図15は、本発明を具体化し、外れないようになっている密封部材を有する缶蓋の略平面図である。
【図16】図16は、図15の密封部材の移動の機能として90℃の剥ぎ取り力を示すグラフである。
【図17】図17A及び図17Bは、芳香貯蔵部を含む本発明の更なる実施態様の説明として、極めて略した部分立面断面図である。
【図18】図18は、本発明を具体化し芳香貯蔵部を含む缶蓋の一つの形状の断面立面図である。
【図19】図19は、本発明を具体化し、離れないようになっている密封部材と芳香貯蔵部との双方を含む2つの缶蓋の、図15と類似した図である。
【図20】図20は、本発明を具体化し、離れないようになっている密封部材と芳香貯蔵部との双方を含む2つの缶蓋の、図15と類似した図である。[0001]
Technical field
The present invention relates to a can, and more particularly to a metal can having an open lid integral with a peelable sealing member heat sealed to the opening. In an important and specific aspect, a heat-sealed sealed can containing a content such as a carbonated beverage exerting a positive internal pressure on the sealing member, and a lid for such a can, a carbonated beverage-storage package including such a can, And a method for producing a can containing a carbonated beverage.
[0002]
Background art
Heat sealable containers are widely used in a variety of high quality foods. Non-retort products packaged with heat-sealable foil lidding include a wide variety of jams, preserves, yogurt and dairy products, peanuts and snack foods. A wide variety of retortable fish products, including a wide variety of pet foods, are also packaged using heat seal foil ridging. In some cases, the entire lid, such as a can or a container, may be provided with a protrusion formed at the upper end of the opening of the container body to obtain the contents of the container so that the lid can be completely removed. flange) can be removably adhered by sheet sealing. Other containers, exemplified by cans, such as tomatoes and quiescent fruit juices, are permanently attached to the container body and are heat sealed, or more commonly glued with an adhesive. Having an opening formed therein (for pouring out the contents) covered by a sealed member. Such a sealing member is a generally thin and flexible component such as, for example, an aluminum foil-polymer laminate. The aluminum foil-polymer laminate has tabs adhered to its periphery by heat sealing to the protrusion forming the opening, allowing the seal to be manually peeled from the protrusion. The protrusion may be a planar portion of the can lid surrounding the opening and may be flush with the opening end.
[0003]
For easy opening, the typical peeling force (at 90 ° to the protrusion) of the heat-sealed sealing member is in the range of about 10 to about 20 Newtons (preferably about 12 Newtons). The retort process involves a pressure differential (from inside to outside) of up to 207 kPa (30 psi), even though back pressure systems are used in many applications to protect lids and seals from container destruction. . This is necessary because of the reduction in bond strength that normally occurs at high retort temperatures. Furthermore, in the case of a container having a sealing member heat-sealed with a lid or a projection on the same plane as the container opening, the internal pressure causes the lid or the sealing member to swell at the opening, in other words, this swelling causes heat-sealing. Exerts a peeling force.
[0004]
Carbonated soft drinks require a container capable of withstanding an internal pressure of 620 kPa or higher. Such pressure, even though substantially below the positive internal pressure, will exert a stripping force on a conventional heat-sealable sealing member that is greater than sufficient to cause rupture. Increasing the heat seal adhesive strength sufficient to withstand such forces may be difficult or substantially impossible for many consumers to peel off the sealing member by hand. Therefore, heat sealable closures have not had wide commercial utility with canned carbonated beverages. In today's commercially available carbonated soft drink cans, the cans have a so-called drawn-and-ironed aluminum alloy can body and an aluminum alloy can lid secured around the open top of the body. The end of the can is usually formed with a scored area, and when lifted further, causes a leverage action to exert a downward force that causes tearing along the score line to create an opening with a rivet tab system. Having. The part of the lid that is in the notch area is simultaneously folded inside the upper part of the container.
[0005]
Heretofore, alternative structures have been proposed and manufactured for the purpose of the potential use of heat-sealable seals integrated with containers for carbonated beverages and other substances that cause high internal pressures. For example, providing a lid that is dome-shaped (rather than planar) and has an opening that is also covered by a spherically curved sealing member adhered thereto, or that the entire lid is It has been proposed to provide a container that is heat sealed to an angular (rather than planar) protrusion around the container end. In a further alternative, the can lid is provided with a plurality of small holes (rather than a single opening) covered by a single foil laminate seal with a pull tab. However, these alternatives have various limitations and disadvantages.
[0006]
U.S. Pat. No. 3,889,844 teaches that can ends under pressure (such as carbonated beverages) are such that the end of the can is formed to impart a conical area around a pouring hole sealed with an adhesive tape tab. The force acting on the tape (provided by the contents of the tape) discloses a can sealing member that tends to cut instead of peeling off the adhesive tape. The pouring hole size described in this patent provides a slower pouring speed compared to today's conventional carbonated beverage cans with knurled can ends, and a long shelf life at pressures as high as 620 kPa. No realization has been seen.
[0007]
Disclosure of the invention
In a first embodiment, the present invention provides
A metal can body having an open upper end,
A sufficiently rigid metal can lid secured around the end of the can body and sealing the end, the lid having an upper surface;
A conical annular protrusion formed on a portion of the lid and projecting upwardly from the upper surface of the lid, the outer surface being sloping upward and substantially lying in one plane, from about 16 mm to about 25 mm (0 mm); A protrusion having an annular inner edge forming an opening having an average diameter of about 0.625 inches.
A projection outer surface oriented at an angle of inclination between about 12.5 ° and about 30 ° with respect to the plane;
A flexible sealing member made of a metal foil, wherein the sealing member extends so as to completely cover the opening, and is adhered so that the outer surface of the protrusion can be peeled off by heat sealing over the entire periphery of the opening. Consider the supply of cans with
[0008]
In a currently preferred embodiment of the present invention, the lid has a substantially flat top surface. It is also very presently preferred that the opening be circular, because in non-circular openings there is a location around the perimeter where the tendency of the sealing member to tear off (burst) is increased. The "average diameter" for a circular opening is, of course, simply the diameter of the opening.
[0009]
Directions such as "top" or "upward" will be understood to be used herein with reference to a straight standing can with a lid on top. The term "angle of inclination" refers to an opening at the plane of the opening end where the tangent to the opening end is perpendicular to a vertical plane intersecting the opening end, as seen in that vertical plane. Note the sharp angle formed between the plane of the end and the line representing the outer surface of the protrusion.
[0010]
When the can is filled with a carbonated beverage, the sealing member provides a pressure differential (hereinafter sometimes referred to as Δp) which in some circumstances is as high as 620 kPa, ie, the pressure inside the can and the outside of the can. It is exposed to the positive difference between ambient pressure. This pressure differential is the force with the sealing member and the heat seal, tear / shear element (ie, the tendency to tear the seal member and break the heat seal, so that such element is hereafter referred to as the tear / shear element). And sometimes referred to as Y) and sometimes stripping elements.
[0011]
In a presently preferred embodiment of the present invention, the sealing member material is deformable, and if the average diameter of the openings, the angle of inclination of the protrusions and the deformability of the material are mutually selected, the sealing member will The tangent to the arc at the inner end of the projection is such that when exposed to a pressure differential of at least up to about 620 kPa (preferably at least up to about 687 kPa) within the projection, Force stripping elements that are at an angle (relative to the plane of the protrusion inner end) at the surface inclination angle and that are affected by the pressure difference on the sealing member and the heat seal are removed.
[0012]
Also, in certain presently preferred embodiments, the sealing member and heat seal have a tear / shear resistance of at least about 75 lb./in. The angle of inclination of the sections is mutually selected so that when the sealing member is subjected to a pressure difference of at least up to about 620 kPa (preferably at least up to about 687 kPa) in the can, the tear / shear imparted to the sealing member and the heat seal The force does not exceed the tear / shear resistance described above.
[0013]
As a more particular feature of the present invention, in a presently preferred embodiment, the annular inner end of the projection is formed in a reverse bead curl and the outer sloped upwardly of the projection. It will be substantially in contact with the surface.
[0014]
Conveniently and conveniently, in at least many instances, the metal foil of the sealing member is an aluminum alloy foil, for example, having a thickness between about 75μ and about 100μ (0.003-0.004 inches). Have. Also advantageously, the heat seal surrounds the opening and can be formed in an annulus having a width between about 2 and 3 mm. This width of the heat seal has been found to be sufficient to withstand the tear / shear forces encountered during use, while at the same time it facilitates manual peeling of the sealing member to open the opening. I do. To allow such stripping without difficulty, the 90 ° peel strength of the heat seal is between about 8 and about 20N, preferably between about 10 and about 16N. The sealing member may include a tab portion having a free peelable end by hand.
[0015]
In contrast to conventional carbonated beverage can rivet tub structures, heat sealable seals can be completely separated from the can by opening, which may then be discarded separately, resulting in environmental concerns. cause. To avoid this causation, and further in accordance with the present invention, the sealing member may have an extension overlying the lid at a position opposite the aforementioned tab portion, and the heat seal may be as previously described. Because it can include both an annular portion surrounding the opening and a sealing portion that bonds the extension to the lid, the stripping force required to pull the extension away from the lid is sealed from the lid by the annular portion An opening that is greater than the force required to separate the members and is easily opened by peeling the sealing member from the projection, while the sealing member remains secured to the lid by a further sealing portion. This assists in holding the sealing member on the lid and is desirable for environmental reasons. In addition, the stripped, but retained metal foil seal can be folded over the opening to provide certain coverage and protection to the contents of the can that has only been partially emptied. Can be.
[0016]
Further, the body of the fragrance-supplying material will be located between the sealing member and the lid and will be surrounded by a heat seal, so that the sealing member is subjected to an effective stripping force to open the opening. Occasionally, the body of the fragrance supply material becomes exposed. Thus, the fragrance is released in the area closest to the nostrils of the person drinking from the can, enhancing the effective scent felt by the person drinking.
[0017]
The can body may be a squeezed and ironed metal can body to hold a carbonated beverage. The lid is engaged with the upper end of the opening of the can body and protrudes beyond the upper surface of the lid, and a peripheral rim, a body formed integrally with the lower end having a concave surface, and other identical shapes. And a sized can, and a rim and a lower end of the can body that are formed and sized to allow a stable vertical stacking of the cans. In such a construction, the flexible sealing member (bulging due to internal pressure) is dome-shaped to reach a height above the annular protrusion, but to accommodate the dome-shaped sealing member, the lid of the can is provided. The height of the rim, the recess at the lower end of the can body, and the seal are annular so that there is sufficient clearance between the top surface and the recess in the bottom of another identical can stacked on the can. The height reaching beyond the protrusion is set.
[0018]
Metal foils (e.g., foil-polymer laminates) used as seals have the advantage of producing excellent gas barrier properties, so that the shelf life and quality are improved by the foil-based seal. For example, aluminum foil is an effect of oxygen (it is important for beer to prevent the generation of off-flavors due to oxidation) and carbon dioxide (the importance of being at the same level as the need to maintain carbonation). A perfect and complete shield.
[0019]
The opening formed by the protrusion preferably extends over a small portion of the area of the open end of the can body. In particular, in cans where the open end of the can body has a center of symmetry (e.g., be circular) in order to retain the contents, such as carbonated beverages, the annular protrusions and openings make it possible to pour or drink. For ease, it is positioned eccentrically at the open end of the can body to be relatively close to the periphery of the lid. That is, the projections are located eccentrically on the geometric axis of the can, i.e. close to the side of the can, at the lid.
[0020]
Although the shape of the openings can be various shapes, non-circular openings are not preferred, especially angular or very small radii of curvature are not suitable for the present invention. Instead of a circular opening, if an oval or irregularly shaped opening having an aspect ratio of, for example, between 1.1 and 1.5 is provided, the projection will not be exactly conical. The term "conical" is used loosely herein to form a converging, slanted protrusion on the continuous surrounding of the opening, whether the opening is circular or not. It will be understood that.
[0021]
In a further aspect, the present invention provides a method comprising:
A can lid member fixed around the end of the can body as described above, and capable of being fitted onto a metal can body having an open upper end to seal the end of the can body;
A combination of the lid member and a flexible sealing member extending completely over the opening and peelably adhered to the outer surface of the protrusion around the opening;
A carbonated beverage package consisting of a combination of the can described above and the carbonated beverage itself contained in the can,
A squeezed and ironed metal can body having an open top is filled with carbonated beverage, extends completely over the opening formed by the annular protrusion, and is peelably adhered to the outer surface of the protrusion around the opening. And a method for producing a can containing a carbonated beverage, comprising closing the upper end of the opening of the can body by fixing the above-mentioned metal can lid member having a suitable sealing member around the periphery.
[0022]
In the can of the present invention, the provision of a conical annular protrusion that holds the flexible sealing member by forming an opening in the can and peelably gluing the outer surface inclined upwardly of the protrusion is provided. Detachable to other conventional carbonated beverage cans, despite the high pressure differential (positive internal pressure) acting on the seal through the opening and the resulting outward expansion or doming of the flexible seal The use of a sealing member to be bonded is enabled. This is because the angle of inclination of the protrusion can be made sufficiently steep that the tangent to the arc of the dome-shaped sealing member at the inner end of the protrusion is at an angle (relative to the plane of the inner end of the protrusion). Yes, it is preferably not substantially greater than the angle of inclination of the outer surface of the protrusion, but preferably less. In such a case, the internal pressure acting on the sealing member does not affect a significant component of the stripping force that would tend to separate the sealing member from the protrusion by stripping. Instead, the force exerted on the peelable adhesive protrusion area by the tensioning of the sealing member is largely a characteristic shear in character. For example, heat sealing is particularly resistant to loads in the direction of deviation at ambient temperature. What is impossible with conventional heat-sealing seals to withstand the internal pressure of carbonated beverage cans is that the seals, under elevated pressure within the carbonated beverage can, have a flat horizontal projection surrounding the opening. Due to the substantial stripping force affecting such a seal when inflated at a sufficient angle.
[0023]
For given internal pressure conditions, opening size and sealing member, the minimization or elimination of the stripping force affecting the sealing member by the elevated pressure in the can depends on the angle of inclination of the protrusion. It is generally argued that the greater the angle of inclination, the easier it is for the consumer to rupture at internal pressure, taking into account the doming range of the flexible foil seal that can be used under pressure in carbonated beverage cans. It is easier to provide an adhesive seal that can be peeled off by hand. Due to the flat lid surface and upwardly projecting conical protrusion of the present invention, compared to the range of angles possible with other forms, such as a uniform spherical dome-shaped lid having an opening therein, Any desired angle of inclination can be readily provided. Furthermore, while the arrangement of the protrusions, openings, and dome-shaped seals of the present invention occupy only a small portion of the can end area, the height of the seals may increase the convenient vertical stacking of the can. It is possible to limit the range that conforms to
[0024]
Further features and advantages of the present invention will be apparent from the detailed disclosure set forth below with reference to the accompanying drawings.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The container of the present invention will be described with reference to the drawings as embodied in a metal can 10 for holding a carbonated beverage such as soda or beer. The can 10 is continuous, vertical and axially extending with a bottom 12 and a generally cylindrical side wall 14 of the can, and for providing a completely liquid-tight container after filling the can with beverage. And an integral can body 11 forming a lid 16 fixed around the upper end of the opening of the can body.
[0026]
In this embodiment, the body 11 is made up of the structure, alloy composition, assembly method, configuration, specifications, size, and can body currently used commercially for carbonated and other beverages (eg, alternatively the body is commonly used in Europe). It may be a completely conventional drawn and ironed aluminum alloy can body that is identical in surface coating to the steel can body as used. In particular and as in known can bodies, the bottom 12 of the body 11 is outwardly concave and the open upper end of the body lies in a plane perpendicular to the vertical geometric axis of the side wall 14. It has a circular end 18. The terms "aluminum" and "aluminum alloy" are used interchangeably herein to mean aluminum metal and aluminum-based alloys.
[0027]
Except as described below, the lid 16 is also a conventional aluminum alloy lid member, generally of the type currently used commercially as a beverage can having an integrated squeezing and ironing can body such as the body 11. It may be. Thus, in addition to the constituent alloys, the steps and procedures employed in the assembly (with the exceptions noted below), and the general overall layout, size, specifications and surface coating, The manner in which it is secured will also be exactly the same as the known art of can lids in today's cases.
[0028]
However, because the can lid of the present invention is less susceptible to the rivet forming and scoring operations that must be performed on current conventional can lids, the present invention uses non-conventional can lid alloys and materials. It should be noted that it will allow for For example, coated steel can lids, which are usually very difficult to open by conventional notch mechanisms, could be used in the practice of the present invention. Similarly, the AA5128 alloy normally used in can bodies (until now as a can lid) is of sufficient strength to be suitable for the lid structure of the present invention when used in the appropriate standard. Would. Currently, it may offer the advantage of lower cost compared to the AA5128 alloy used as a can lid, and also the benefit of recycling in that the can lid and body are made from the same alloy. Will provide.
[0029]
In particular, the lid 16 in the illustrated embodiment has a substantially flat top surface 20 that is sufficiently rigid and has a circular perimeter, around which it protrudes above the plane of the flat top surface 20. A raised annular rim 22 is formed. The rim 22 engages the upper end 18 of the can body when the lid is fitted in a known manner to the open upper end of the beverage filled can body. The circular flat surface 20 is substantially in a horizontal plane perpendicular to the vertical geometric axis of the cylindrical side wall 14 and is centered on the latter axis.
[0030]
The lower end 14a of the side wall 14 of the can 10 is, as shown in FIG. 8, inwardly on the rim 22 of the lid of the can 10a when the can 10 is stacked vertically on top of another identical can 10a. Formed to fit (tapered). Thus, as would be the case with today's conventional cans of the same general type, multiple cans could be stably stacked vertically, one on top of the other. The height of the lid rim 22 beyond the flat top surface 20 of the lid, integral with the recess in the can bottom 14, is the height of the lid of one can and the bottom of the next can above it in a stacked arrangement. A central gap or spacing therebetween is cooperatively formed.
[0031]
Also, similar to today's conventional lid members used in one piece squeezed and ironed aluminum alloy beverage can bodies, the lid 16 is provided with the beverage when it is secured to the beverage filled can body. To provide a completely sealed sealing member that retains the sealing member. Thus, the lid is exposed to the elevated internal pressure in the can (ie, higher than ambient atmospheric pressure) if the beverage is carbonated. However, the formed aluminum alloy lid is substantially hard and, as a result of this pressure condition, suffers at most only a small offset of the upper surface, and the upper surface 20 is substantially in spite of the internal pressure acting on the lid. Remains flat.
[0032]
The lid 16 may be filled directly with the beverage contained in the can, or with a straw inserted through the opening or by juxtaposition of the consumer's mouth with the opening. , Is arranged to provide an opening for the drinker to drink. Up to now, at elevated pressure, in cans for holding carbonated drinks and other such contents, the characteristics provided by the opening are to separate the lid metal along the score line to open the opening, It is conventional to include a metal notch on the lid member and a rivet pull tab system.
[0033]
On the other hand, the present invention comprises an open opening 24 pre-formed in the lid and a peelable and flexible sealing member 28 covering the opening. A shallow conical annular protrusion 30 is formed in the lid in the area of the flat upper surface 20 to achieve adequate rupture resistance without requiring excessive force to peel off the sealing member, and Formed surrounding portion 24 and further providing a location for the sealing member.
[0034]
More specifically, the protrusion 30 projects upwardly from the top surface 20 of the lid and has an upwardly sloping outer protrusion surface 32 and an annular inner end 34 forming an opening 24, the opening having a circular shape. Although shown as a structure, it is not limited to a circular shape. As shown in FIGS. 2A and 2B, the inner end 34 is preferably formed as an inverted curled bead 36, the bead comprising a horizontal plane and an outer protrusion represented by line P (FIGS. 2A and 2B). Once in contact with the slope of the surface 32, once the sealing member 28 is heat sealed to the protrusion surface, at the inner end 34, the metal of the cut (typically an aluminum alloy) will Can not contact. This is advantageous because the cut metal at the inner edge does not have a protective coating (unlike the main surface of the lid) and if contacted there is corroded by acidic or salt-containing beverages Will be done. The inverted curl of the bead 36 also protects the drinker's lips from touching or damaging the cut metal at the inner end 34, and any possible access to the seal by contact with the cut metal. Avoid any potential damage. However, the present invention can also embody cans where the opening has a standard (non-inverted) beaded curl that also offers the benefit of safety to the consumer, wherein the metal cut is the same as the liquid contained by the inverted curl. , But can be protected by applying lacquer to the cuts.
[0035]
The flexible sealing member 28 is made of a sheet material made of a metal foil, for example, an aluminum foil. In the described embodiment of the invention, the sealing member is made of an aluminum foil-polymer laminate sheet. More broadly, the materials that can be used for the sealing member are not limited and include lacquer-coated foils (where the lacquer is suitable for forming a heat seal), extrusion-coated foils (where the polymer is a standard Or by other extrusion coating processes), including the aforementioned foil-polymer laminates in which the foil is thinned into a polymer film using an adhesive bonding layer, and foil-paper-lacquers. Have been used for some low cost packaging.
[0036]
The sealing member extends completely over the opening 24 and is secured to the projection outer surface 32 by a heat seal extending at least through the area of the annulus completely surrounding the opening. Since the inverted curl bead 36 does not project beyond the slope of the protrusion outer surface, the sealing member smoothly lays on the bead and protrusion outer surface, providing good sealing contact between the sealing member and the protrusion. .
[0037]
In the described embodiment of the invention, the sealing member is glued to the protrusion 30 by heat sealing before the lid member 16 is fixed to the can body 11 filled with carbonated beverage. Once the lid has been fitted into the body to complete the seal of the beverage, the elevated pressure created by the beverage acts on the inner surface portion of the sealing member 28 that contacts the inside of the can through the opening, creating a flexible The sealing member will expand outward. However, in the context of the present invention, furthermore, the plane of the annular end 34 (i.e. , The inclination angle θ of the outer surface of the protrusion relative to the plane P) (FIG. 2A). As shown in FIG. 2B, since the upper surface 20 of the lid member 16 is flat and horizontal (and thus parallel to the plane P), θ is separately formed as the angle of the protrusion outer surface with respect to the flat lid surface 20. be able to.
[0038]
Is preferably between about 12.5 ° and about 30 ° with respect to plane P, and more preferably at least 15 °. In a presently particularly preferred embodiment, the angle of inclination θ is between about 18 ° and about 25 ° with respect to plane P.
[0039]
2A and 2B, A is the diameter of the opening 24 in the plane P, R is the radius of curvature of the inflated or dome-shaped sealing member 28, and h is the dome-shaped sealing member beyond the opening plane P. The maximum vertical height. In these figures, the foil seal is such that the protrusion is in a direction tangential to the arc of the dome-shaped foil seal 28, i.e. the slope of the protrusion surface as seen in the vertical plane is the opening 24. At the end of the seal member 28, which is in contact with the arc of curvature (as seen in the same vertical plane) of the sealing member 28, is represented by a dome shape.
[0040]
For the sealing member structure shown in FIGS. 2A and 2B, the force acting on the heat-sealed protrusion area due to the foil tension is a well-characterized shear force without large stripping force elements. In this case, the burst resistance will depend on the shear strength of the heat seal joint or the expansion strength of the foil or its own foil laminate. This ensures that the puncture resistance of the lid is significantly increased compared to that of a standard heat-sealed container.
[0041]
Heat seal bonding is strong under shear loads, especially at ambient temperatures, and an annular heat seal of about 2 mm to about 3 mm width is sufficient to resist the expected shear forces due to internal pressure. If the foil is dome-shaped to a lesser degree than that shown in FIGS. 2A and 2B, in connection with the protrusion angle of inclination θ, the foil laminate will reduce the heat seal adhesion with a corresponding additional increase in burst resistance. It will tend to hold down. However, if the foil is dome-shaped to a greater degree than that shown in FIGS. 2A and 2B, the stripping force element, along with the increased likelihood of rupture failure, in conjunction with the protrusion angle of inclination, will increase Will occur at the edge.
[0042]
The protrusion forming the conical opening is sufficient for the degree of doming or inflation of the sealing member to be used, as well as for the can under the elevated internal pressure designed for it. The condition of the protrusion inclination angle θ is made possible, whereby the rupture resistance can be increased without increasing the amount of peeling force.
[0043]
As is evident as a result, the protrusion inclination angle and the shape of the foil seal strongly influence the puncture resistance. In addition to the protrusion inclination angle and the degree of doming of the sealing member, the strength of the sealing member foils as well as the resistance of the heat seal bond to shear forces are selected to resist the forces acting on them. . According to the present invention, if the protrusion inclination angle is to substantially avoid the force of any large stripping force elements acting on the heat-sealed area, for example, by tensioning the foil by internal pressure acting on the sealing member, If the heat-seal bond and the shear resistance of the bond are adequate, rupture failure can be caused by the failure of the foil itself. The shear force required to break the heat seal bond should be adjusted by increasing the width of the heat seal area or alternatively by choosing a laminate or coating formulation that achieves higher shear strength Can be. However, both of these measures will increase the stripping force required to open the container.
[0044]
The heat sealing effect of the sealing member 28 on the inclined projection surface rather than the horizontal projection surface will be apparent from a comparison of FIGS. FIG. 3 shows an opening 40 in a conventional lid member 41, wherein the protrusion 42 around the opening is simply a flat horizontal portion of the lid upper surface, flush with the opening end 43. . A flexible sealing member 44, which covers the opening 40 and is adhered by being heat-sealed to the coplanar protrusion 42, if the lid member 41 is filled with carbonated beverage or other pressure-generating content. If fitted in the can body, it would expand in the same manner as the sealing member 28 in FIG. 2A. With equal elevated pressure in the cans of FIGS. 2A and 3, the openings 24 and 40 have the same diameter and the same flexible sheet material is used as the sealing members 28 and 44 and the degree of expansion of the sealing members (Defined by h and R) should be essentially the same in both cans. In the case of the flat protrusion of FIG. 3, at the end of the opening 40, the resulting tension F acting on the heat-seal bond of the sealing member 44 is obtained.THas a substantial stripping force element F acting at 90 ° to the plane of the projection surfacePHaving. However, in the case of the inclined projection of the present invention, as shown in FIG. 4, the angle θ relative to the angle of the tangent to the arc of the dome-shaped sealing member 28 at the opening end 34 (see FIG. 4). At the opening end 34, the inverted curl has been omitted for simplicity of the drawing.), The same tension F (working at the opening end in the tangential direction described above)TIs a large stripping force element F acting in the direction D at 90 ° to the plane of the (inclined) projection surface 32.PDo not have.
[0045]
A stripping force element F acting on the projection flush with the opening end under the pressure that would hold for a carbonated beverage canPIf at least the strength of the heat seal bond is within the conventional limits as desired by the user for easy peeling, the sealing member should be separated from the protrusion by the peeling until it is pushed open. Can be sufficient to provide The slope of the protrusion protects this from happening, thus allowing safe use in carbonated beverage cans without increasing the heat seal bond strength where the sealing member is difficult to remove by the user. Enough to increase the rupture resistance of the heat seal sealing member.
[0046]
The degree of expansion of the sealing member under the influence of pressure in the can, and thus the tangent angle (relative to plane P) to the expanded or domed sealing member at the opening end, depends on the pressure in the can and the elasticity of the sealing member. It will be appreciated that this is due to deformation. Desirably, the angle of inclination θ of the protrusion surface 32 should be selected to be large enough to be compatible with the expansion characteristics of the chosen sealing member material. As a place for heat sealing of the sealing member, the condition of the projection that results in a conical projection from the (preferably substantially flat) top surface of the sufficiently rigid lid is dictated by this relatively large angle of inclination. To facilitate. At the same time, by making a small portion of the entire area of the can opening end into an opening area, the height h of the dome-shaped sealing member can be increased when one can is vertically stacked as shown in FIG. Simply and sufficiently low to be accommodated between the lid of the other can and the recessed bottom of the other can.
[0047]
Further, it will be appreciated that the advantages of the present invention can be realized even if the flexible sealing member expands slightly beyond the desired contact limits. In such a case, the force-stripping element would be large, but still insufficient to cause adhesion failure.
[0048]
Further, FIGS. 5 to 7 show the structure and arrangement of the protrusions, openings and sealing members at the top of the can in the embodiment of FIG. A circular can lid member 16 having a diameter of 48 mm can be fitted into a can body having a circular opening upper end of a corresponding size, and a circular opening 24 having a diameter of 20 mm is located in the plane of the lid surface 20. B) formed by a conical annular projection 30 having a maximum diameter of 30 mm. As best seen in FIG. 7, the foil-polymer laminate sealing member 28 has a circular center portion 32 mm in diameter (large enough to completely lie on the beveled outer surface of the protrusion). It has a short protruding portion 28a on one side of the portion lying on the flat top surface of the lid and an essential tab portion 28b on the other side, which tab portion 28b is outside the protruding portion 30 and is heat sealed. No, but can be bent and pulled freely. The assembled schematic elevation view of FIG. 6 shows the relative position of the can lid 16 and the sealing member 28 and the breakage of the tab. The sealing member undergoes a preforming step of making its circular center portion conical (as also shown in FIG. 6) for accurate positioning and sealing to the projection 30.
[0049]
The opening 24 is shown in FIG. 5 as being positioned eccentrically about the geometric center (center of symmetry) of the can lid 16, ie, relatively close to the end of the lid. However, it is also possible to adopt different positions of the opening depending on the usage and the contents. Also, if desired, aperture structures other than the illustrated circular shape can be provided.
[0050]
Although the method of making cans of the present invention specifically includes a lid and a sealing member, (as claimed) is largely conventional in many respects. However, certain modifications of conventional processes and equipment, as will now be described, are employed to provide a seat seal for the new protruding mold and its sealing member.
[0051]
By way of example, but not by way of limitation, the invention in any way, the foil laminate seal stock may be a suitable aluminum foil (eg, made of an aluminum alloy recognized by the Aluminum Society of Japan registration number AA3104). Well, with a suitable heat-sealable polymer film, with a foil specification (eg, polyethylene or polypropylene, 25μ-50μ thickness) of 75μ-100μ laminated on one side. The other side (appearing outside) will have a suitable protective lacquer coating. It may be desirable to print the foil using rotogravure, flexographic printing or other known printing methods. It would also be desirable to decorate the laminate to provide an attractive surface structure that enhances the appearance of the sealing member and helps to open by making the sealing member easier to grasp.
[0052]
To seal the openings, the sealing members 28 and their already mentioned essential pull tabs are fitted with a suitable press (the standard press is a tooling specially designed for these sealing members). As they are formed from the foil laminate stock and stamped and shaped (by a stretching process), they will fit into the raised opening of the lid.
[0053]
A heat sealing machine with tooling designed to fit the conical projection type is used to heat seal the sealing member to the can lid. That is, the tooling is angled to fit the protrusion (and the formed sealing member). The exact heat sealing conditions will depend on the polymer used and the heat seal coating. Since the inner coating of the can lid member 16 should not soften or melt significantly during the heat sealing process, the low heat sealing means should be kept at a relatively low temperature (<50 ° C.). The highest tool temperature is set to ensure that heat seal bonding is achieved in an acceptable short time. A typical commercial heat seal machine has a residence time of 0.3 seconds. Residence time, pressure and temperature can be optimized for a particular heat seal application. Heat sealing the seal to the lid can be accomplished with a custom heat sealing line (addressed to Staffysburg, Switzerland), with heat seal tooling provided to glue the seal to the appropriately constructed, angled opening. And the use of Hans Richger actiengesellshafts (such as those built by Hans Rychiger AG, Steffisburg, Switzerland).
[0054]
As described, the formation of the can lid member 16 itself having the conical protrusion 30 and the opening 24 is a facility for forming an inverted curl bead 36 using a deformed can end forming tooling. Easy to do. The can lid of the present invention does not require the formation of rivets or tabs.
[0055]
Lids with heat seal seals are substantially compatible with existing can filling lines and will be a direct replacement for lids currently used commercially in cans for carbonated beverages and the like. Would. Deformation can be made in the lid treatment facility to minimize or eliminate damage to the raised openings and sealing members.
[0056]
Alternatively, the can lid can initially be provided with an opening 28 and an inverted curl bead 36 around its end, wherein the sealing member 28 has an upwardly sloping conical structure directly around the opening. The top surface of the lid can be heat sealed to cover over the opening before being applied to the overhang portion of the lid. Thereafter, with the simultaneous deformation of the already heat-sealed foil sealing element, the formation of the conical projection 30 is advanced, followed by fitting the lid over the can body already filled with carbonated beverage.
[0057]
The portion of the sealing member 28 that extends across the opening, as originally adhered to the can lid, is substantially flat, as shown at 28c in FIG. The protrusion 30 is shown. When the lid is fitted into the can body filled with carbonated beverage, the resulting pressure in the can creates a positive pressure differential Δp that expands the deformable sealing member to completely seal the beverage. . FIG. 13 shows the position of the heat seal ring 46 on the inclined outer surface of the conical protrusion 30.
[0058]
A characteristic of the present invention is the size of the opening 24. Consumers have preference for cans with good pouring properties (good smooth and streamlined flow pouring rates). Large open end (LOEs) cans have recently been introduced, and in the case of high carbonated beverages the problem of nick line breakage and puncture resistance is encountered, but low carbonated beverages (e.g., lemonade and It is particularly successful as an iced tea can. The conventional shape of the beverage can opening is generally oval with an aspect ratio of about 1.1 to about 1.5. The target opening will be 17.8 mm in diameter and the LOE will be 25.4 mm x 17.8 mm. Thus, the current opening size of the carbonated beverage container, expressed as an average diameter, is from about 17.8 mm to about 22.2 mm.
[0059]
Some can designs also have separate vents on the lid to improve pouring and drinking characteristics, but the inclusion of vents increases manufacturing costs and opens to consumers. Will complicate the method.
[0060]
The size and shape of the opening is important in determining the properties of pouring and drinking. In general, larger opening sizes give better flow rates with equal flow. The relationship between orifice and flow rate is illustrated by the following test data from an experimental pouring test of the can lid facing down at an angle of 30 ° to the horizontal.
[Table 1]
Figure 2004501838
[0061]
In the above table, "angular protrusion" refers to an upwardly inclined conical protrusion as provided in the present invention. "Flat projection" refers to that the portion of the lid around the opening is substantially flush with the open end, as in a conventional can lid.
[0062]
As can be seen from Table 1, for equal hole sizes, the pouring speed of the "angular protrusion" opening is about 10 to 15% faster at 30 DEG than that of the "flat protrusion". The 19.0 mm sloping protrusion opening has a pouring speed at a 30 ° slope that is almost the same as that of the current standard can opening. The 14.3 mm opening (both flat and angled projections) has a significantly slower pouring speed than that of current standard can openings. The 22.2 mm angled protrusion opening has a faster pouring speed than that of the LOE design (like a standard can, with flat protrusions). As a benefit of the opening area, the pouring speed is approximately proportional to the opening area.
[0063]
As will be described further below, the maximum opening diameter is determined by the exact high burst pressure or burst resistance (i.e., the sealing member and seal), as the tear / shear forces acting on the sealing member and seal tend to increase the size of the opening. Pressure at which the seal ruptures or breaks). Thus, in order to provide a satisfactory pouring rate (without any separate vents) and to achieve high burst resistance without sacrificing other properties such as being able to peel off at the same time, The range of the average opening diameter is between about 15.9 mm to about 25.4 mm.
[0064]
Another important property is the tear / shear force exerted on the heat seal or sealing member by a given pressure difference to achieve an accurate high burst resistance. The tearing / shearing force Y (kg / cm) is determined according to the relational expression (1) by different pressures Δp (kg / cm2), The opening diameter A (cm) and the inclination angle θ of the conical protrusion 30.
Figure 2004501838
[0065]
In a particular example, the degree of carbonation of the contained beverage (for example) and the resulting importance of the pressure differential over which the cans, seals and seals must be designed to withstand can tearing of cans in accordance with the invention The design value of the shear force (ie, the value that the sealing member and heat seal must be able to withstand) is from (or about) less than 25 lb./in. To about (or some more). Large) 75 lb. / In. And a tear / shear force of about 13.4 kg / cm is presently preferred in many cases. Typical fill line pressures for carbonated beverages are between about 345 and about 414 kPa, even for some beverages (sports drinks, lemonades, etc.), even those with low carbonation levels. However, to take into account extreme conditions (temperature, agitation, etc.), a minimum test burst resistance requirement of 620 kPa is currently specified for many applications, with a burst resistance of 689.5 kPa being even more preferred. There will be.
[0066]
Table 2 shows 7.03 kg / cm2The tear / shear force Y (kg / cm) for various opening diameters A and protrusion inclination angles θ at a pressure difference Δp of (100 psi) is a value calculated using the above relational expression (1).
[Table 2]
Figure 2004501838
7.03 kg / cm without rupture or breakage for each specified combination of opening diameter A and tilt angle θ2There is a minimum strength requirement (kg / cm) of the sealing member and heat seal to withstand the pressure difference Δp. As can be seen, for a given pressure differential, the tear / shear strength requirements decrease with increasing protrusion angle and increase with increasing opening diameter.
[0067]
By way of illustration, an opening diameter of 2.2 mm and a projection angle of about 22.5 ° will result in a sealing member foil with a tensile strength of more than 10.2 kg / cm and 7.03 kg / cm.2Requires a minimum heat seal shear strength of the same value as the rupture resistance.
[0068]
A typical 75 micron thick aluminum riding foil withstands tearing forces in excess of 13.4 kg / cm. 75 lb. / In. The ability of a viable heat seal to withstand shear forces can also easily provide a suitable structure for heat seal 46. Therefore, the combination of A and θ in Table 2 where the calculated value of Y is 13.4 kg / cm or less is 7.03 kg / cm in the can of the present invention.2A satisfactorily and practicable achievement of the burst resistance of the steel.
[0069]
As already claimed, the expansion height h of the sealing member beyond the plane P of the opening 24 is such that in order to avoid the stripping element of the forces affecting the sealing member and the heat seal by the pressure difference Δp, the protrusion h When the slope of 30 is in contact with the arc of the expanding sealing member at the end of the opening, the value hMAXShould not be exceeded. This upper limit hMAX(In mm) is again determined by the inclination angle θ of the protrusion and the opening diameter A (in mm) of the opening 24. In the case of a circular opening, such a limit can be calculated using equation (2).
Figure 2004501838
The maximum allowable inflation height increases the opening diameter and also increases the projection angle to achieve opening from any of the stripping elements described.
[0070]
The actual inflation height in the seal 28 caused by the applied pressure difference Δp depends not only on the opening diameter but also on the properties of the seal foil with respect to deformation, ie the deformability of the foil. FIG. 14 shows the relationship between the inflation height h (expressed here in mm) and the pressure Δp for a typical aluminum foil with an opening diameter of 22.2 mm and a thickness of 100 μ.
[0071]
Calculating the circular opening using relation (2), Table 3 shows examples of the maximum allowable inflation height (mm) as defined above for various combinations of A (in mm) and θ. Show.
[Table 3]
Figure 2004501838
With a protrusion inclination angle of 22.5 °, for an opening diameter of 22.2 mm, the maximum inflation height should be 2.2 mm to avoid peel force elements.
[0072]
If the expansion height exceeds a critical value, FIG. 14 can be used to determine the angle of the tangent to the arc of the sealing member expanding at the opening end. If the stress in the foil can be determined, the stress stripping factor can be estimated. If this element is less than the measured peeling stress of the seal, no tearing will occur. However, the lid parameters are selected to ensure that the inflation height does not exceed the above defined limit, at least until the pressure difference reaches 620 kPa, more preferably 689 kPa.
[0073]
Metal foils have a relatively good creep resistance over the temperature range that will be experienced during use, and are therefore a significant advantage over polymer sealant materials for creep sensitivity and the resulting short shelf life. Give benefits. Creep depends on the applied stress, so increasing the thickness of the sealing member can reduce or eliminate creep. For aluminum foil seals, a thickness between about 75-100 microns is sufficient to remove most creep.
[0074]
The adhesive performance between the sealing member membrane and the lid protrusion depends on the nature of the adhesive layer and the design of the joint. The nose angle is designed to ensure that the force between the seal member membrane and the nose, under well-pressed and useful conditions, is predominantly a characteristic shear force. . However, the shear stress at the joint is affected by the width of the heat seal. That is, an increase in the bond width spreads the load and thus reduces the stress strength.
[0075]
Desirably, the width of the heat seal is less than about 3 mm, preferably about 2 mm. If the width exceeds about 3 mm, the stripping force required to open the container will increase. In addition, the increased heat seal (and protrusion) width would mean that the spout would have to be located farther from the edge of the container, reducing satisfaction with drinking the container and making it more inconvenient. By making it less convenient for consumers.
[0076]
Experimentally, a 2 mm wide sheet seal annulus for foil seals works well in cans of the present invention (see Example 4 below). The fully pressed cans have been stored at ambient temperature (20 ° C.) for several weeks, with no signs of creep found in the foil or the adhesive joint.
[0077]
In a container for a beverage or the like with a manually peelable seal, the peel force required to open the container preferably ranges from about 8N to 20N, as measured by a 90 ° peel test. And more preferably within the range of about 10N to 16N. The required stripping force depends on the bond stripping strength and the effective width of the seal during stripping. In the case of sloping protrusions, there will also be geometric factors that will affect the required final stripping force.
[0078]
In the case of heat seal bonding, the peel strength is affected by the two mating surfaces and the special lacquer coating on the heat sealing conditions used. For example, in one preferred embodiment, the outer can end panel surface has a thin vinyl lacquer coating (Valspar Unicoat, up to about 2μ thick) and the aluminum foil sealing member is It has a vinyl based heat seal lacquer (registered trademark: Alcan Rorschach TH388, thickness between about 5 and 8μ).
[0079]
Because of this combination of coatings, the peel strength falls within the peelable tolerance. At the same time, if the sealing member foil has sufficient strength, the heat seal bond can meet the requirements regarding shear strength.
[0080]
Changes in peel strength can be obtained by changing the heat sealing temperature, heat sealing pressure and / or residence time for sealing.
[0081]
In addition to the vinyl-based lacquer systems described above, various other combinations of can end lacquer and heat seal coating have been found to be suitable for the present invention. It is not limited, and is exemplified as follows.
Figure 2004501838
[0082]
The particular coating paint combination on the can lid (exposed side) and on the foil seal (product side) needs to be carefully selected to provide the desired combination of peel and shear strength. You should be aware of this. In addition, the coating must also provide adequate protection from corrosive effects on any metal by the product. The coating must also comply with applicable food / beverage contact regulations.
[0083]
The coating must also be able to maintain its integrity during the forming operation that the lid component undergoes, at the applied thickness. In particular, the coating on the lid must withstand the bead curling operation.
[0084]
It has been found that coating compositions according to the coating types listed above can fulfill all these requirements. As can be seen from the above list, at least one of the two coating paints (and preferably both) contains a thermoplastic polymer (eg, vinyl, polypropylene, polyester) as a major component, and the sheet sealing attaches to the sealing member. This is the preferred method.
[0085]
It will also be noted that the adhesion of the lacquer / coating to the metal surface is important and that proper cleaning and pretreatment of the metal surface is recommended before coating.
[0086]
As already claimed, for the peelable seal of the present invention, it is desirable that the foil seal be relatively easy for the consumer to peel from the pour / tap. However, it is also desirable to design the seal to prevent the consumer from completely removing the seal foil, as it will be later discarded. A preferred seal design for this purpose is shown in FIG. 15, where the can lid 116 has a flat top surface and a beveled protrusion to which the foil seal 128 is bonded at the heat seal annulus 146a. And an eccentrically arranged opening 124 surrounded by a portion. On the opening side adjacent the lid end, the sealing member has an integrally formed pull tab 128b (bent over the opening, the unfolded portion is shown as 128b '). The sealing member also has an integral "stay-on" extension 128a located opposite the tab 128b (with respect to the opening), and further includes a flat top portion of the lid. Lying on the surface. The extension 128a is adhered to the lid by a further heat seal portion 146c, which is so large that it is required by an annular heat seal portion 146a (pulling the sealing member away from the sloping protrusion around the opening). It requires a significantly higher force (to pull the extension 128a away from the lid) than the peeling force that is applied.
[0087]
That is, the sealing member 128 of FIG. 15 includes a "non-removable" tab area or extension 128a which is sealed to the lid panel 116 by a heat seal portion 146c having one size and shape. Portion 146c requires a much greater stripping force (greater than stripping resistance) than annular seal portion 146a surrounding opening 124, thus preventing the consumer from completely removing the sealing member. As a result of this design, when the consumer peels off the sealing member, the stripping force will initially be within the targeted range for a single opening, for example, about 10-20N. Thereafter, as the opening is fully opened, the stripping force drops to a very low value, so the consumer will feel that the opening is complete. If the consumer continues to pull on the sealing member, the required stripping force will jump up to a range of easy stripping forces that is normally acceptable, ie, greater than about 25N. FIG. 16 shows an example of the peeling characteristics of the sealing member of the present invention.
[0088]
This change in stripping force requirements can be accomplished almost easily by careful design of the seal area, and in particular by appropriate selection of the size of the heat seal portions 146a and 146c. In the case of a heat seal closure, this is easily achieved by the design of the heat seal tooling. With a pressure sensitive adhesive, it would be more difficult and would require the adhesive to print in the desired pattern on the sealing member.
[0089]
FIG. 16 is a graph showing a typical change in peel force (90 ° peel test) when the sealing member is peeled open. At the beginning of the stripping, the force increases rapidly as the foil is stripped from the area of the protrusion on the pull tab side 128a. As the foil is stripped from the rest of the protrusion and opens the opening, the stripping force remains almost constant and rises to a second maximum force at the end of the opening. At this point, the foil has not been sealed to the lid and the stripping force quickly falls to a low value. At the beginning of the "non-disengaging" extension region, the stripping force rises to a high value to stop the consumer from completely removing the seal.
[0090]
Further, adjustment of the stripping force can be obtained by changing the heat sealing conditions in different areas of the sealing member. For example, if the temperature of the heat seal in the extension region that does not come off increases, high peel strength will result. It is also possible to use a different heat seal lacquer with a higher inherent peel strength in the "non-separating" extension area. Yet another way to increase the stripping force requirement in the "non-dislodging" extension region is by using one or more ridges or other outlined features (not shown). . Such a feature would help increase the effective area of the seal and provide the seal with some mechanical means.
[0091]
As previously discussed with reference to FIG. 15, the stripping force changes as the sealing member is stripped. The detailed variation of the required stripping force can be adjusted and controlled by the various methods already described. The change shown in FIG. 16 is consistent with the desired behavior of the consumer in that a uniform peeling force after the initial higher starting force provides the consumer with an easier opening. The resulting drop in stripping force gives the consumer an indication that the opening has been completely opened (by feel), and finally a sudden increase in force due to the "non-disengaging" extension. The rise indicates to the consumer that the sealing member remains and is intended to be folded for drinking.
[0092]
By employing the previously described "non-separating" arrangement using an aluminum foil seal member material, the seal member can be easily folded without interrupting the consumer's drinking experience. In addition, because the foil has good folding properties (ie, does not show any noticeable bounce), the sealing member can be folded over the opening if desired. This does not mean resealing the can, but will prevent unwanted ingress of dust and insects into the can while drinking, and will also reduce spills if the can is accidentally collapsed. It is possible.
[0093]
Yet another advantageous feature of the present invention is the incorporation of a source of fragrance or scent in the can lid, particularly in the embodiment as shown in FIGS. 17-20, wherein the sealing member is peeled off to open the can. Taking also serves to represent a small amount of oil or wax-based scent concentrate located on the lid located very close to the drinker's nostrils from the can opening. The aroma is selected to enhance or enhance the taste of the beverage.
[0094]
It is well known that odor and taste sensations are closely related, and more particularly that odor sensation can significantly enhance the taste experience. Preservation or enhancement of the scent associated with a particular beverage will therefore serve to improve the aroma of the product and increase the overall enjoyment of the product. Thus, aromas that can be provided will include (by way of example and not limitation) lemon, orange, lime, mint, and the like.
[0095]
For example, the scent-enhancing properties are advantageously incorporated into a can lid 116 having a "non-separating" foil seal 128, as described above with respect to FIGS. A small portion of the lid area is initially covered by a foil seal (FIG. 17A), represented by stripping of the seal (FIG. 17B), but is deformed to accept a small amount 156 of oil or wax based fragrance. . The can can be formed by forming a small, upwardly opening depression or reservoir 158 in the lid 116 and / or a container depression similar to the foil seal itself (facing the lid, not shown). Can be completed.
[0096]
The reservoir and hence the fragrance supply is located on the side of the opening 124 remote from the end of the lid to approximate the drinker's nostrils from the can. This position is between the opening 124 and the "non-removable" heat seal portion 146c, and is thus covered by the sealing member 128a when the sealing member is sealed to the lid.
[0097]
A variety of concentrated fragrances are readily available and require about one drop (less than 0.1 ml) for the previously described use. The fragrance is sealed between the lid 116 and the sealing member 128 and due to the excellent barrier properties of aluminum, fragrance loss during storage is small, if any.
[0098]
When the foil seal is peeled off to open the can (FIG. 17B), the fragrance oil 156 appears and the scent is released. As can be seen, the fragrance reservoir 158 is located on the lid of the can very close to the nose of the drinker directly from the can to maximize the effect of the scent.
[0099]
For use with a lid having a fragrance reservoir, a heat seal 146 that secures the sealing member 128 to the lid 116 is configured completely around the reservoir 158 containing the fragrance supply. Two special heat seal designs for this purpose are shown in FIGS. 19 and 20, respectively. In FIG. 19, the sheet seal area 146a around the opening 124 is in contact with the heat seal area 146b surrounding the fragrance reservoir or hole 158, and the heat seal portion 146c is "removable" of the sealing member. Is fixed to the lid. When the lid is peeled from the opening, the design is designed such that the fragrance-containing depression 158 in the lid is partially or completely revealed, and the fragrance is likely to begin to be released. In FIG. 20, the heat seal area 146d surrounding the fragrance containing reservoir is away from the heat seal portions 146a (around the opening) and 146c (glue the seal member extension that is not stuck to the lid). However, once again, the act of peeling off the sealing member results in a partial or complete opening of the reservoir to release fragrance. In the case of FIG. 20, isolating the fragrance reservoir 158 from the main heat seal areas 146a and 146c significantly reduces premature volatilization of the fragrance due to heat input from the heat sealing tool.
[0100]
In summary, the present invention provides a novel can end having a safe and convenient opening and a heat sealable foil seal suitable for use in carbonated beverages or similar products. Among the benefits and advantages that may be achieved by the cans of the present invention are:
-Improved hygiene properties, because the stretched and exposed surface does not enter the beverage, as occurs when today's scored lid is opened with a rivet tab system.
Enhanced aesthetics, in that the peelable sealing element can be embossed and printed (inside and / or outside).
-The increased choice of opening size and shape, while there may be some limitations, the wider range of opening size and shape is more likely than in today's scored lids Because there will be.
-Greater security, especially since the inverted curl of the bead forming the opening removes sharp edges.
-Ease of opening and associated consumer satisfaction, marketing surveys in the food industry have shown that consumers have found that not only can openers but also the notched ends of today's carbonated beverage cans are easier to remove and seal. Because it indicates that they prefer it.
-Ease of use, because cans with this end design have better pour properties and can be easier to drink directly.
[0101]
In particular, preferred embodiments of the present invention include an easily peelable sealing member characterized by a burst resistance of at least about 620 kPa or higher, for example, 689 kPa or more, and a carbonate with an expiration date of at least 6 months or more. It is a beverage can. The creep resistance and barrier properties of the foil seal, in conjunction with the shear strength of the heat seal, can allow the desired extended shelf life to be achieved.
[0102]
The following specific examples can be referred to for further explanation of the present invention. Among them, Example 1 is a hypothetical example, and Examples 2 and 3 describe a rupture resistance test performed on an actual sample of a can lid having a heat seal sealing member embodying the characteristics of the present invention. Example 4, on the other hand, describes an actual test for expiration dates. In these examples, the identification of the aluminum alloy is by a four digit number combined with the prefix "AA" for the designation of the aluminum alloy composition registered by the Aluminum Society, as will be appreciated by those skilled in the art.
[0103]
Example 1
An illustrative can end (lid) embodying the present invention having a heat seal foil / polymer laminate sealing member will consist of the following specification.
Figure 2004501838
It will be appreciated that the range of values for each parameter will be possible. The target burst resistance of such a lid would be> 620 kPa and the target peel force (at 90 ° to the opening plane) would be <1.8 kg.
[0104]
Example 2
The test was performed to determine the peel strength and puncture resistance of the can end (lid) of the "202" can end size (standard can size designation) according to the present invention, wherein the lid was a 19 mm diameter. It has an annular conical protrusion with an inclination angle of 18 ° forming an opening, and the protrusion around the opening is covered by a foil sealing member heat-sealed. The lids are 22μ gauge and are formed from can end sheets of AA5182 aluminum alloy, their outer surface being 1.5mg / in2With a coating weight (approximately 1.5 microns thick) of "Vaspar Unicoat". The sealing member is made from a heat-sealable material of AA3105 aluminum alloy 50μ foil and has 6g / m on the inner surface of the sealing member (the surface in contact with the conical protrusion forming the opening)2Coated with a Rorschach TH388 vinyl heat seal lacquer with a coating weight of (about 6μ thickness). Heat sealing was performed at various selected mold temperatures from 230 ° to 280 ° C. (on the side of the foil seal) at a pressure of 975 N and a time of 0.3 seconds.
[0105]
Initially, to determine the peel strength, a T-peel specimen was prepared by mixing a 15 mm wide strip of foil stock with a 15 mm wide can end sheet at different heat seal temperatures (as described in FIG. 10). The sample is prepared from the endsheet and the heat-sealable foil stock previously described by heat sealing the sample. The results, summarized in FIG. 10, indicate that the peel strength can be adjusted for this material combination by changing the heat seal temperature. As alleged above, stripping forces between about 10N and about 15N are generally acceptable for easily open containers. The expected heat seal width for the sealing member embodying the present invention is typically or conveniently about 15 mm, and the stripping force will fall within this acceptable range.
[0106]
To test for puncture resistance, several formed and heat-sealed can ends, as described above, were secured to the rubber gasket seal at the perimeter of the can end, and increasing air pressure was applied to the inner lid surface. It was subjected to a standard burst test to be added. The deformation of the lid and the seal can be observed during the test and the maximum pressure at the time of rupture is recorded. After the test, the lid is tested to determine the status of the rupture.
[0107]
The results of these burst tests are shown in FIG. For these tests, a burst pressure of about 414 kPa was recorded. During the test, the foil seal 28 has a tangent (in the vertical plane) to the expanded foil seal up to the point where the tension in the foil grows into a large stripping element, ie at the end of the opening 24. As shown in FIG. 9, it was noticed that the projection 30 was stretched to a point beyond the inclination angle of 18 ° and further made “dome-shaped”. Seal breakage caused by peeling began at the inner edge of the opening.
[0108]
The 414 kPa burst resistance is sufficient for low levels of carbonated or ordinary carbonated beverages using standard conditions. However, since the carbonated product must be able to withstand varying degrees of extreme conditions (elevated temperature, agitation, etc.), the burst resistance typically aimed at is generally 620 kPa or higher. In the case of the material employed in this example, a higher puncture resistance would be achieved with this gauge of foil if a higher overhang angle (eg, 25 °) was to be used.
[0109]
Example 3
A further series of can ends, according to the invention, were prepared and tested. The lid material was the same as in Example 2 (size, gauge, alloy, coating, protrusion slope and opening diameter), but the sealing member was a paint vinyl heat seal lacquer with an unknown inner surface. The coated AA9802 aluminum alloy consisted of 70μ foil heat sealable foil stock. The heat sealing was performed at the mold temperature of 280 ° C. (on the side of the foil sealing member) under the same pressure and time conditions as in Example 2.
[0110]
These materials (can end sheet and foil seal) were subjected to a peel strength test. Peel strengths greater than 20 N / 15 mm were recorded for these samples. This indicates that the vinyl lacquer was not a suitable paint, being too high for convenient stripping.
[0111]
Samples of the lid and seal were formed, heat sealed, and tested for puncture resistance. Burst resistance was found to be 620 kPa. During the rupture test, the foil seal expanded to form a shallow dome, but its deformation was not enough to result in a large stripping element that resulted in tension.
[0112]
The rupture of the lid was eventually caused by deformation of the metal at the end of the can. The foil and heat seal survived the test satisfactorily.
[0113]
With the thicker foil of this sample, the doming that occurred at a pressure lower than 620 kPa (at a 19 mm opening) was lower than the level at which stripping element force would occur.
[0114]
Example 4
Providing a can according to the present invention with a lid according to the present invention, which has an expiration date of 18 ° and has an inclined angle of 18 ° and includes a sloped protrusion forming a circular opening of 19 mm in diameter. Tested by The sealing member is a 100 micron thick aluminum foil integrated with a vinyl / acrylic lacquer ("TH388") used as a heat seal having a width of 2 mm. The internal pressure of the can is 345 kPa. The cans were surveyed weekly for over eight weeks. Throughout this period, there was no detectable change in the inflation height of the foil seal and no detectable change in the heat seal joint (ie, no slip).
[0115]
In a further test, another can was prepared with a lid according to the invention having a bevel angle of 18 ° and including a protrusion forming a circular opening 22.2 mm in diameter. The sealing member is a 100 micron thick aluminum foil integrated with a vinyl / acrylic lacquer ("TH388") used as a heat seal having a width of 2 mm. The internal pressure of the can was 414 kPa. The cans were surveyed weekly for over six weeks. Throughout this period, there was no change in the inflation height of the foil seal and no detectable change in the heat seal joint (ie, no slip).
[0116]
It is to be understood that this invention is not limited to the features and embodiments described above, but may be practiced otherwise without departing from the spirit thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a can embodying the present invention in a detailed form.
FIG. 2A is an enlarged, somewhat simplified, three-dimensional partial cross-sectional view of a portion of the lid member of the can of FIG. 1 including a protrusion forming an opening and a sealing member; 2A is greatly simplified and omitted from FIG. 2A.
FIG. 3 is a view similar to FIG. 2A of a flexible sealing member adhered to a conventional flat protrusion forming an opening;
FIG. 4 is a partial view similar to FIG. 3 of a portion of a protrusion and a sealing member of the embodiment of the present invention shown in FIGS. 2A and 2B.
FIG. 5 is a simplified, somewhat abbreviated plan view of the can of FIG. 1;
FIG. 6 is a schematic elevation sectional view of the can lid and the sealing member of FIG. 5;
FIG. 7 is a plan view of the sealing member of FIG. 5;
FIG. 8 is a partially broken side view of two cans having the structure shown in FIG. 1, illustrating the ability of the cans to be stacked vertically.
FIG. 9 is a view similar to FIG. 2B, illustrating an over-inflated state of the sealing member.
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a sealing temperature and a peeling strength in Example 2.
FIG. 11 is a graph showing a relationship between a heat sealing temperature and a burst pressure in the same embodiment.
FIG. 12 is an enlarged partial cross-sectional elevation view of a part of a lid member embodying the present invention.
FIG. 13 is a schematic partial elevation view of a lid member embodying the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the inflation height of a typical sealing member as a function of pressure in the can (ie, the pressure difference Δp).
FIG. 15 is a schematic plan view of a can lid having a sealing member embodying the present invention and which does not come off.
FIG. 16 is a graph showing a 90 ° C. peeling force as a function of the movement of the sealing member of FIG. 15;
FIGS. 17A and 17B are highly simplified partial elevational cross-sectional views illustrating a further embodiment of the present invention that includes a fragrance store. FIG.
FIG. 18 is a cross-sectional elevation view of one shape of a can lid embodying the present invention and including a fragrance reservoir.
FIG. 19 is a view similar to FIG. 15 of two can lids embodying the present invention and including both a sealing member and a fragrance reservoir that are secured.
FIG. 20 is a view similar to FIG. 15 of two can lids embodying the present invention and including both a sealing member and a fragrance reservoir that are secured.

Claims (19)

(a)開口上端部を有する金属缶本体と、
(b)前記缶本体端部周囲に固定されて、缶を閉じている充分に硬い金属缶蓋であって、上部表面を有している蓋と、
(c)前記蓋の一部分に形成され、前記蓋上部表面から上に突出している円錐状環状突出部であって、
前記突出部は上方へ傾斜した外側表面と、実質的に一平面内に横たわり、約16mmから約25mmの平均直径を持つ開口部を形成している環状内側端部とを有し、
前記突出部外側表面は、前記平面に対して約12.5°から約30°の間の傾斜角度に向いる突出部と、
(d)金属フォイルからなる柔軟な密封部材であって、前記開口部を完全に覆うように延伸し、前記開口部の全周囲に渡って前記突出部外側表面にヒートシールによって剥ぎ取り可能に接着されている密封部材とを備えた缶。
(A) a metal can body having an opening upper end,
(B) a sufficiently rigid metal can lid secured around the can body end and closing the can, the lid having an upper surface;
(C) a conical annular protrusion formed on a portion of the lid and projecting upward from the lid upper surface,
The protrusion has an upwardly sloping outer surface and an annular inner end lying substantially in one plane and forming an opening having an average diameter of about 16 mm to about 25 mm.
The protrusion outer surface has a protrusion oriented at an angle of inclination between about 12.5 ° and about 30 ° with respect to the plane;
(D) a flexible sealing member made of a metal foil, which extends so as to completely cover the opening, and is adhered to the outer surface of the protrusion by heat sealing over the entire periphery of the opening; Provided with a sealing member.
前記缶が幾何学上の軸を有し、前記蓋上部表面は実質的に平坦で、前記開口部は円形でさらに前記突出部は前記幾何学上の軸に対して偏心に、前記蓋の一部分に配置されている請求項1に記載の缶。A portion of the lid, wherein the can has a geometric axis, the lid top surface is substantially flat, the opening is circular, and the protrusion is eccentric relative to the geometric axis. The can according to claim 1, wherein the can is arranged in a can. 前記密封部材及びヒートシールが、少なくとも約4.5kg/cmの引裂/剪断力抵抗を有し、密封部材が、缶内で約345kPaから約690kPaの間の任意の値の圧力差にさらされた場合に、前記前記密封部材及びヒートシールに影響を及ぼす引裂/剪断力が、前記引裂/剪断力抵抗を超えることはないように前記開口部の前記平均直径と前記突出部の前記傾斜角度が選択されたことを特徴とする請求項1に記載の缶。The seal member and the heat seal have a tear / shear resistance of at least about 4.5 kg / cm, and the seal member has been subjected to any value of the pressure difference between about 345 kPa and about 690 kPa in the can. In this case, the average diameter of the opening and the inclination angle of the protrusion are selected such that a tear / shear force affecting the sealing member and the heat seal does not exceed the tear / shear resistance. The can according to claim 1, wherein the can is made. 前記引裂/剪断力抵抗は約4.5から約13.4kg/cmの間である請求項3に記載の缶。4. The can of claim 3, wherein the tear / shear resistance is between about 4.5 and about 13.4 kg / cm. 前記密封部材材料が変形可能であり、前記開口部の前記平均直径、前記突出部の前記傾斜角度及び前記材料の変形可能性が相互に選択されので、前記密封部材が、缶内の約689.5kPa未満の、好ましくは約620kPa未満の圧力差にさらされて円弧状に上に膨張し、前記突出部の前記内側端部における前記円弧に対する接線が、前記平面に対して、突出部外側表面の前記傾斜角度以下の角度にある請求項1に記載の缶。The sealing member is about 689... Within the can because the sealing member material is deformable and the average diameter of the opening, the angle of inclination of the protrusion and the deformability of the material are mutually selected. It expands in an arc shape when exposed to a pressure difference of less than 5 kPa, preferably less than about 620 kPa, such that the tangent to the arc at the inner end of the protrusion is relative to the plane, at the outer surface of the protrusion. The can according to claim 1, wherein the can is at an angle equal to or less than the inclination angle. 前記密封部材及びヒートシールが、少なくとも約13.4kg/cmの引裂/剪断力抵抗を有し、密封部材が缶内で約689.5kPa未満の、好ましくは620kPa未満の圧力差にさらされた場合に、前記密封部材及びヒートシールに影響を及ぼす引裂/剪断力が前記引裂/剪断力抵抗を超えないように前記開口部の前記平均直径及び前記突出部の前記傾斜角度が選択されたことを特徴とする請求項1に記載の缶。Wherein the sealing member and the heat seal have a tear / shear resistance of at least about 13.4 kg / cm and the sealing member is exposed to a pressure difference of less than about 689.5 kPa, preferably less than 620 kPa in the can. The average diameter of the opening and the angle of inclination of the protrusion are selected such that a tear / shear force affecting the sealing member and the heat seal does not exceed the tear / shear resistance. The can according to claim 1, wherein 前記密封部材及びヒートシールは、少なくとも約13.4kg/cmの引裂/剪断力抵抗を有し、密封部材が、缶内で約689.5kPa未満の、好ましくは約620kPa未満の圧力差にさらされた場合に、前記密封部材及びヒートシールに影響を及ぼす引裂/剪断力は、前記引裂/剪断力抵抗を超えないように前記開口部の前記平均直径及び前記突出部の前記傾斜角度が選択されたことを特徴とする請求項5に記載の缶。The sealing member and the heat seal have a tear / shear resistance of at least about 13.4 kg / cm, and the sealing member is subjected to a pressure differential within the can of less than about 689.5 kPa, preferably less than about 620 kPa. In this case, the average diameter of the opening and the inclination angle of the protrusion are selected so that the tear / shear force affecting the sealing member and the heat seal does not exceed the tear / shear resistance. The can according to claim 5, characterized in that: 前記ヒートシールが、約8Nから20Nの間の90°剥ぎ取り強度を有する請求項1から7のいずれかに記載の缶。The can according to any of the preceding claims, wherein the heat seal has a 90 degree peel strength between about 8N and 20N. 前記環状の内側端部が裏返しビードカールに形成される請求項1から8のいずれかに記載の缶。The can according to any one of claims 1 to 8, wherein the annular inner end is formed into an inverted bead curl. 前記裏返しビードカールは前記突出部の上に傾斜した外側表面に実質的に接している請求項9に記載の缶。The can of claim 9, wherein the inverted bead curl substantially abuts an outer surface sloped over the protrusion. 前記金属フォイルがアルミニウム合金フォイルである請求項1から10のいずれかに記載の缶。The can according to any one of claims 1 to 10, wherein the metal foil is an aluminum alloy foil. 前記アルミニウム合金フォイルが、約75μから約100μの間の厚さを有する請求項14に記載の缶。The can of claim 14, wherein the aluminum alloy foil has a thickness between about 75μ and about 100μ. 前記ヒートシールが前記開口部を取巻く環として形成され、約2mmから約3mmの間の幅を有する請求項1に記載の缶。The can of claim 1, wherein the heat seal is formed as a ring surrounding the opening and has a width between about 2 mm and about 3 mm. 前記密封部材は、手で握ることのできる自由端を持つタブ部分と前記タブ部分に対して反対側の位置に前記蓋を覆う伸張部とを有し、前記ヒートシールは、前記開口部を取囲む環状部と前記伸張部を前記蓋に接着させ伸張シール部分を有し、蓋から伸張部を引き離すために必要とされる剥ぎ取り力は、環状部において蓋から密封部材を引き離すのに要求される力より大きく、開口部は、密封部材を剥ぎ取ることによって開けることができる一方で、密封部材は前記伸張シール部分によって蓋に固定されたままである請求項1から13のいずれかに記載の缶。The sealing member has a tab portion having a free end that can be gripped by hand, and an extension that covers the lid at a position opposite to the tab portion, and the heat seal covers the opening. A peeling force is required to adhere the surrounding annular portion and the extension to the lid and to extend the sealing portion from the lid, and the peeling force required to separate the extension from the lid is required to separate the sealing member from the lid at the annular portion. 14. A can according to any of the preceding claims, wherein the opening can be opened by peeling off the sealing member while the sealing member remains secured to the lid by the stretch seal portion. . 前記密封部材と前記蓋との間に配置された芳香供給材料を含み、前記シートシールによって取囲まれているので、密封部材が開口部を開けるのに有効な剥ぎ取り力を加えられたとき、芳香供給材料の本体があらわれる請求項14に記載の缶。A fragrance supply material disposed between the sealing member and the lid and surrounded by the sheet seal so that when the sealing member is subjected to an effective peeling force to open the opening, 15. The can according to claim 14, wherein a body of the fragrance supply material is exposed. 前記缶本体は、炭酸飲料を保持するために絞り・しごき金属缶本体であり、
前記蓋は、前記缶本体の開口上端部にかみ合い、さらに蓋の上部表面を超えて上に突出している周辺のリムと一体に形成され、
前記缶本体は表面が窪んだ下端部と一体に形成されており、リムと缶本体下端部は、他の同一の形と大きさの缶と、安定した垂直の積重ねが可能なように、相互に形成され大きさが決められており、
柔軟な密封部材は環状突出部を超える高さに膨らますためにドーム状にされており、
前記缶の蓋上部表面と、その上に積重ねられた他の同一の缶の窪んだ底との間にドーム状密封部材を収納するのに充分な間隔がある上に、さらにリムの高さ、缶本体下端部の窪み及び環状突出部を超えて膨らむ密封部材の高さが設定されたことを特徴とする請求項1から15のいずれかに記載の缶。
The can body is a squeezed and ironed metal can body for holding a carbonated beverage,
The lid is formed integrally with a peripheral rim that engages with the upper end of the opening of the can body and further projects upward beyond the upper surface of the lid,
The can body is formed integrally with a lower end portion with a depressed surface, and the rim and the lower end portion of the can body are mutually connected with other cans of the same shape and size so that a stable vertical stacking is possible. It is formed and the size is decided,
The flexible seal is dome shaped to bulge to a height above the annular protrusion,
There is sufficient clearance between the lid top surface of the can and the recessed bottom of another identical can stacked thereon to accommodate the dome-shaped sealing member, and also the height of the rim, The can according to any one of claims 1 to 15, wherein the height of the sealing member that bulges beyond the recess at the lower end of the can body and the annular protrusion is set.
炭酸飲料を含む請求項1から16のいずれかに記載の缶。The can according to any one of claims 1 to 16, comprising a carbonated beverage. 周囲に固定され前記缶本体端部を密封するために、開口上端部を有する金属缶本体に嵌めこみ可能な缶蓋材料であって、
前記蓋が、前記蓋の一部分に形成され、前記蓋上部表面から上に突出している円錐状環状突出部と一体となった上部表面を有する充分に硬い単一の金属材料からなり、
前記突出部は、上方に傾斜した外側表面と、一平面に実質的に横たわり、約16mmから約25mmの平均直径を持つ開口部を形成している環状の内側端部とを有し、
前記突出部外側表面は、前記平面に対して約12.5°から約30°の間の傾斜角度に向いている突出部と、
前記突出部は、前記開口部を完全に覆うように延伸し、前記開口部の全周囲に渡って前記突出部外側表面に剥ぎ取り可能に接着された柔軟な密封部材によって密封するために、配置され構成されている缶蓋材料。
A can lid material fixed to the periphery and capable of being fitted into a metal can main body having an open upper end to seal the end of the can main body,
The lid is formed of a single, sufficiently rigid metallic material formed on a portion of the lid and having an upper surface integral with a conical annular protrusion projecting upwardly from the lid upper surface;
The protrusion has an upwardly sloping outer surface and an annular inner end substantially lying in one plane and forming an opening having an average diameter of about 16 mm to about 25 mm;
The protrusion outer surface has a protrusion oriented at an angle of inclination between about 12.5 ° and about 30 ° with respect to the plane;
The protrusion is arranged to extend completely over the opening and to be sealed by a flexible sealing member peelably adhered to the outer surface of the protrusion over the entire periphery of the opening. Is composed of can lid material.
炭酸飲料を含む缶の製造方法であって、
(a)開口上端部を有する絞り・しごき金属缶本体に炭酸飲料を満たす工程と、
(b)前記缶本体端部に充分に硬い金属缶蓋を周囲に固定することによって前記缶本体の前記開口上端部を密封する工程であって、
前記蓋は上部表面及び前記蓋内に形成され前記蓋上部表面から上に突出している円錐状環状突出部を有し、
前記突出部は上方に傾斜した外側表面及び実質的に一平面内に横たわり、約16mmから約25mmの平均直径の開口部を形成している環状の内側端部とを有し、
前記突出部外側表面は、前記平面に対して約12.5°から約30°の間の傾斜角度に向いている突出体と、
柔軟な金属フォイル密封部材は、前記開口部を完全に覆うように延伸し、さらに前記開口部の全周囲の前記突出部外側表面に、ヒートシールによって剥ぎ取り可能に接着される工程とを備えた缶の製造方法。
A method for producing a can containing a carbonated beverage,
(A) filling a carbonated beverage into a squeezed and ironed metal can body having an opening upper end,
(B) sealing the upper end of the opening of the can body by fixing a sufficiently hard metal can lid to the periphery of the can body at the periphery thereof,
The lid has an upper surface and a conical annular protrusion formed in the lid and projecting upward from the lid upper surface,
Said protrusion has an upwardly sloping outer surface and an annular inner end lying substantially in one plane and defining an opening having an average diameter of about 16 mm to about 25 mm;
The protrusion outer surface has a protrusion oriented at an angle of inclination between about 12.5 ° and about 30 ° with respect to the plane;
A flexible metal foil sealing member extends to completely cover the opening, and is further peelably bonded by heat sealing to the outer surface of the protrusion around the entire periphery of the opening. How to make cans.
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