专利名称：双壁容器及制造方法
双壁容器及制造方法相关申请的交叉引用本申请要求2008年6月沈日提交的名称为“制造容器的方法”的美国临时专利 申请No. 61/075，977的优先权，该专利申请在此全文引入作为参考。
背景技术：
饮料、食品和气雾剂容器通常由金属构成。金属容器可采用多种形式，例如饮水 杯、罐、瓶或喷雾器。金属容器可通过多种方法制造，包括拉延、拉延和压挤、拉延反拉延、 拉延和拉伸、深拉延、3件接合和冲击挤压。金属容器可以多种不同的方式进行修整加工，包 括卷边、形成凸缘、攻丝、卷接等。
发明内容
本发明提供了一种制造双壁容器的方法，其包括提供直径为X的第一容器；提供 直径为Y的第二容器，其中，直径Y大于直径X ；将所述第一容器插入所述第二容器中；和将 所述第一容器和第二容器互锁。在一些实施例中，将所述第一容器和所述第二容器互锁包 括将所述第一容器的一部分的直径X扩大和将所述第二容器的一部分的直径Y缩小。在一 些实施例中，随着所述第一容器的一部分的直径X扩大，将所述第二容器的一部分的直径Y 扩大。在一些实施例中，将所述第一容器和第二容器互锁包括将所述第一容器的一部分的 直径X扩大和将所述第一容器的顶边缘卷边。在一些实施例中，随着将所述第一容器的顶 边缘卷边，将所述第二容器的顶边缘卷边。在一些实施例中，将所述第一容器和所述第二容 器互锁包括将所述第一容器的一部分的直径X扩大和将所述第一容器的顶边缘双重卷接。 在一些实施例中，随着将所述第一容器的顶边缘双重卷接，将所述第二容器的顶边缘双重 卷接。在一些实施例中，将所述第一容器和所述第二容器互锁包括将所述第一容器的一部 分的直径和所述第二容器的一部分的直径缩小。在一些实施例中，间隙位于所述第一容器 的一部分和所述第二容器的一部分之间。在一些实施例中，将双壁容器的开口缩小来接纳 封闭件。在一些实施例中，所述第一容器和/或所述第二容器具有肋。本发明提供了一种双壁容器，其包括内容器和外容器，其中，所述内容器和所述外 容器互锁。在一些实施例中，所述外容器的顶部的直径已被缩小。在一些实施例中，所述内 容器的一部分的直径已被缩小。在一些实施例中，所述内容器的一部分的直径已被扩大。在 一些实施例中，所述外容器的一部分的直径已被扩大。在一些实施例中，所述第一容器和/ 或第二容器具有肋。在一些实施例中，间隙位于所述第一容器的一部分和所述第二容器的 一部分之间。在一些实施例中，所述第一容器的顶边缘被卷边。在一些实施例中，所述第一 容器的顶边缘被成形为接纳封闭件。
图1显示了根据本发明一个实施例的双壁容器的剖视图。图2显示了根据本发明另一个实施例的双壁容器的剖视图。
图3显示了根据本发明又一个实施例的双壁容器的剖视图。图4显示了根据本发明一个实施例的在经过一系列工序中的工序之后的一系列容器。图5显示了根据本发明另一个实施例的在经过一系列工序中的工序之后的一系 列容器。图6A显示了在第二容器内部的第一容器的局部剖视图。图6B显示了根据本发明一个实施例的双壁容器的局部剖视图。图6C显示了根据本发明另一个实施例的双壁容器的局部剖视图。图7A显示了用于制造图4B的双壁容器的扩大模的俯视图。图7B显示了图7A的扩大模沿A-A线的剖视图。图8A显示了用于制造图4D的双壁容器的扩大模的俯视图。图8B显示了图8A的扩大模沿A-A线的剖视图。图9A示出了根据本发明又一个实施例的双壁容器的俯视图。图9B示出了图9A的双壁容器沿A-A线的剖视图。图9C示出了图9A的双壁容器沿A-A线的局部剖视图。图IOA显示了根据本发明再一个实施例的双壁容器的侧视图。图IOB图示了图IOA的双壁容器沿A-A线的剖视图。图IOC显示了图IOA的双壁容器沿A-A线的局部剖视图。图IOD示出了图IOA的双壁容器的局部侧视图。图IlA显示了根据本发明又一个实施例的双壁容器的侧视图。图IlB图示了图IlA的双壁容器沿A-A线的剖视图。图IlC显示了图IlA的双壁容器的局部侧视图。图IlD示出了图IlA的双壁容器沿A-A线的局部剖视图。图12A图示了根据本发明另一个实施例的双壁容器。图12B显示了图12A的双壁容器的局部放大视图。图13示出了根据本发明又一个实施例的双壁容器的局部剖视图。图14图示了根据本发明实施例的双壁容器的两个示例，其中所述双壁容器的每 一个的外部具有肋。图15图示了根据本发明实施例的双壁容器的两个示例，其中所述双壁容器的每 一个的内部具有肋。图16显示了本发明又一个实施例的局部剖视图。图17是显示了双壁容器侧壁与单壁容器侧壁的加热速率比较的曲线图。图18是显示了双壁容器中的水与单壁容器中的水的加热速率比较的曲线图。
具体实施例方式在下面对优选实施例的详细描述中，参照了形成其一部分的附图，并且附图中以 示例说明方式显示了其中可实施本发明的具体实施例。应可理解，可采用其它实施例，并且 可进行结构改变，而不偏离本发明的范围。在本发明的一个实施例中，一种制造双壁容器的方法包括提供直径为X的第一
5容器；提供直径为Y的第二容器，其中，直径Y大于直径X ；将第一容器插入第二容器中；和 将第一容器和第二容器互锁，以使第一容器和第二容器形成单个双壁容器。将第一容器与 第二容器互锁是指至少部分地在第二容器的内部固定第一容器，以防止第一容器相对于第 二容器轴向运动。当容器互锁时，它们仍可相对于彼此旋转。第一容器不需要完全由第二 容器环绕，如将在本文的某些实例中所示。在一些实施例中，将第一容器和第二容器互锁可包括将第一容器的一部分的直径 X扩大，和将第二容器的一部分与第一容器的扩大部分一起缩小。在一些实施例中，第二容 器和/或第一容器的缩小的部分为比已被扩大的部分更小的部分。在一些实施例中，将第 一容器和第二容器互锁可包括将第一容器的一部分的直径X扩大，和将两个容器的顶边缘 或第一容器的顶边缘卷边或卷接。可使用任何其它合适方法来对双壁容器的边缘进行最后 加工或将双壁容器的开口成形以接纳封闭件。在一些实施例中，将第一容器和第二容器互锁包括将第二容器的一部分的直径Y 缩小，和将两个容器或第一容器的顶边缘卷边或卷接。在一些实施例中，将第一容器和第二 容器互锁包括将第二容器的一部分的直径Y缩小，和将第一容器的一部分的直径X缩小。图1-3中显示了根据本发明的实施例形成的双壁容器的三个示例。图1-3分别各 显示了双壁容器10、20和30，其中，各个第一容器11、21和31和各个第二容器12、22和32 的各自顶部13、23和33已被扩大。容器11、12、21、22、31和32的顶边缘被卷边。第一容 器11与第二容器12互锁。第一容器21与第二容器22互锁。并且第一容器31与第二容 器32互锁。图4和5显示了根据本发明的一些实施例在一些示例性制造步骤之后的容器。参照 图4，步骤A中的第一容器40开始直径为53mm。在步骤B中，第一容器40的顶部41已被扩大 到57.4mm直径。通过使用图7中所示的扩大模完成扩大。在步骤C中，提供直径为59mm的第 二容器42。在步骤D中，将第一容器40放置在第二容器42内部。两个容器之间的小间隙防止 空气被截留和压缩。然后使用图8中所示的更大直径的扩大模，通过将该扩大模插入已部分扩 大的第一容器中，来将两个容器一起扩大。图8中所示的扩大模将已部分扩大的罐的顶部每一 侧另外扩大0.059”(1.5匪)，达到60.4111111直径。调节模的行程来形成扩大表面的所需长度。在 步骤E中，在无需脱模的情况下通过模缩颈而使两个容器的顶部44缩小到59mm直径。在步骤 F中，将两个容器中的另一个顶部扩大。在步骤G中，将两个容器的顶边缘双重卷接。现在参照图5，在步骤A中提供直径为53mm的第一容器50。在步骤B中，将第一 容器50的顶部52扩大。在步骤C中，提供直径为59mm的第二容器51。在步骤D中，将第 一容器50放置在第二容器51内部，并且将第一容器50和第二容器51的顶部一起扩大。在 步骤E中，在无需脱模的情况下通过模缩颈而将第一容器50和第二容器51的顶部缩小到 59mm直径。在步骤F中，将两个容器50和51的顶边缘向外卷边。在其它实施例中，可将第一和/或第二容器的下部或中部扩大和/或缩小。在本发明的另一个实施例中，一种制造双壁容器的方法包括提供直径为X的第 一容器；提供直径为Y的第二容器，其中，直径Y大于直径X ；将第一容器插入第二容器中； 和缩小第二容器的顶部。在将第二容器缩小的一些实施例中，在缩小工序中使用脱模装置。 在一些实施例中，第二容器可使用脱模装置缩小到刚刚略大于第一容器的直径，然后将第 一容器放置在第二容器内部，然后将脱模装置放置在第一容器内部，将第一和第二容器两个一起缩颈。图16显示了双壁容器164，其中已经通过将第一容器和第二容器两个都缩小 来将第一容器165和第二容器166互锁。图6A-6C显示了根据本发明一个实施例的互锁工序中的步骤的结果。图6A显示 出第一容器63搁置在第二容器64内部。第一容器63的一部分65已被扩大，以使第一容 器和第二容器64之间几乎不存在间隙。图6B中，第一容器63的第二部分66已经与第二 容器64的一部分67 —起扩大。图6C中，第二容器64的第二部分69已经与第一容器63 的第三部分68 —起缩小。通过扩大和缩小工序，将第一容器63互锁到第二容器64。在本发明的一些实施例中，第一和第二容器开始时具有相同的直径。在一些实施 例中，提供直径为Y的第二容器的步骤包括提供直径为Z的第二容器和将第二容器扩大到 直径Y。直径Z可等于直径X，或Z可以是与X不同的直径。在一些实施例中，提供直径为 X的第一容器的步骤包括提供直径为W的第一容器和将第一容器缩小到直径X。直径W可 等于直径Y，或W可以是与Y不同的直径。在一些实施例中，第一和第二容器的侧壁笔直，即在该工序开始时具有基本上均 一的直径，如例如图4A、4C、5A和5C中所示。在一些实施例中，第一和第二容器的侧壁弯曲 或为锥形。例如，图3中所示的双壁容器可使用具有弯曲侧壁的第一和第二容器制造。现在参照图1，在一些实施例中，第一容器11的圆顶14与第二容器12的圆顶15不 具有基本上相似的尺寸和/形状，以使得第一容器的圆顶不能嵌套在第二容器的圆顶中。 这提高了双壁容器10的隔热性能。非嵌套的圆顶构型可在图1-3中观察到。如图1中所示，间隙16位于第一容器的一部分和第二容器的一部分之间。在一些 实施例中，间隙16的宽度在一些区域中为约0.080”到约0.085”。在其它实施例中，间隙 16的宽度在一些区域中为约0. 020”到约0. 040”，在一些区域中为约0. 060”到约0. 080”， 或在一些区域中为约0.020”到约0.125”。当间隙的宽度为0.080”时，第一(内)容器和 第二(外)容器之间的直径差为0.160”。如图中所观察到的，在一些实施例中间隙的宽度 不均一。在一些实施例中，该间隙16可使用空气或其它隔热材料部分或完全填充。可使用 任何合适的隔热材料。在一些实施例中，将第一容器的一部分的直径X扩大包括将扩大模至少部分插入 第一容器中，所述扩大模的示例显示在图7和8中。在一些实施例中，当将扩大模插入第一 容器中时，将第二容器的一部分的直径Y也扩大。在一些实施例中，将至少一个扩大模插入 第一容器的开放端部中，以扩大双壁容器的直径。可将另一个扩大模插入容器的开放端，以 进一步扩大容器的直径。可重复该工序，直到实现所需形状的双壁容器。双壁容器扩大的 可能步骤的示例示于图4和5中。用于在不明显损坏容器的情况下将双壁容器扩大到所需直径的扩大模的数量取 决于所需的扩大程度、容器的材料、容器材料的硬度和容器的侧壁厚度。例如，所需的扩大 程度越高，则需要的扩大模的数量越大。类似地，如果构成容器的金属具有硬的韧度，则与 将由较软金属构成的容器扩大到相同程度相比较，需要更大数量的扩大模。而且，侧壁越 薄，则需要扩大模的数量越大。而且，当扩大带涂层的容器时，逐步扩大将有助于保持涂层 的完整性。替代地，容器可在涂覆之前扩大。再次分别参照图7和8的扩大模60和70，在一些实施例中，模60或70由A2工具 钢、58-60Rc硬化(58-60Rc harden)、32精整(32finish)材料构成，但是可使用任何合适的模材料。图7和8中的加工表面62和72的开始部分61和71分别具有用于使容器侧壁的 直径逐步渐变的几何形状。在插入容器的开放端中时，模60和70的加工表面62和72具 有的尺寸和几何形状加工容器的侧壁来随着容器沿加工表面移动而以渐进方式径向扩大 容器的直径。在一些实施例中，扩大模包括加工表面，其具有渐进扩大部、合模平坦部(land portion)和过渡到底切部的锥形部。在一些实施例中，合模平坦部的尺寸和几何形状用于 设定由扩大模成形的容器的最终直径。在一些实施例中，锥形部从合模平坦部过渡到底切 部。在一些实施例中，底切部的直径小于合模平坦部的直径。在一些实施例中，底切部至少 延伸进行扩大的容器的长度减去模的合模平坦部和开始部的长度。底切部容许弹回，并且 减小了罐和模之间的总接触面积，使总成形载荷最小。在一些实施例中，当仅容器的一小顶 部部分扩大时，使用不具有合模平坦部和底切部的扩大模。例如，具有图1中所示轮廓的容 器使用不具有合模平坦部和底切部的模扩大。在一些实施例中，将第一容器的顶边缘卷边。在一些实施例中，卷边可在先将扩大 模至少部分插入第一容器并且将将第一容器的顶部扩大(并且也可能将第二容器的顶部 扩大)之后进行。在一些实施例中，也将第二容器的顶边缘卷边。在一些实施例中，当朝向 双壁容器内部卷边时，第二容器的顶边缘在第一容器的顶边缘之上卷边或与第一容器的顶 边缘一起卷边。在一些实施例中，当朝向双壁容器外部卷边时，第一容器的顶边缘在第二容 器的顶边缘之上卷边或与第二容器的顶边缘一起卷边。双壁容器上的卷边的示例可见于图 9A-9C中。图9C中，第一容器81和第二容器82两个的顶边缘91和92向外卷边。在一些实施例中，第一容器和第二容器的顶边缘具有凸缘，并且与封闭件一起卷 接，或仅第一容器的顶边缘具有凸缘并且与封闭件一起卷接。可使用任何合适的形成凸缘 及卷接的方法。具有带凸缘和卷接的顶边缘101以及封闭件102的双壁容器100的一个示 例见于图10中。在其中第一和/或第二容器的一部分缩小的一些实施例中，缩小可通过模缩颈、 旋转缩颈(spin necking)或任何合适的方法实现。双壁容器的缩小部分的直径可小于、等 于或大于直径X。在一些实施例中，从双壁容器顶边缘到缩小处的距离小于从双壁容器顶边 缘到扩大处的距离。在一些实施例中，双壁容器以多个步骤使用多个不同的缩颈模进行缩 颈。在其它实施例中，双壁容器仅使用一个缩颈模进行缩颈。可使用本领域中已知的任何 合适的一个或多个缩颈模。在一些实施例中，双壁容器可进行缩颈以使其呈瓶或饮料罐的 形状。在一些实施例中，在双壁容器缩小后，将容器的一部分扩大，直到获得所需形状。双 壁容器可重复缩颈和扩大，直到获得所需形状。图11中显示了其中第一和第二容器的顶部 通过缩小第一和第二容器的顶部进行互锁的双壁容器。图11中的双壁容器130使用缩颈 模进行缩颈。双壁容器130具有两个扩大部分131和132，其由缩颈部分133分隔。在一些实施例中，第一容器具有与第二容器不同的高度。图11中，第一容器134 比第二容器1；35更高。图12A和12B显示了双壁容器120的另一个示例，其中，第一容器121比第二容器 122更高。在第一容器121放置在第二容器122中之后，将第一容器和第二容器两个扩大， 然后进行收缩，以将第一容器和第二容器互锁。第二容器122的顶边缘123位于容器的缩 小部分上。图12的双壁容器120可进一步处理，以接纳封闭件，或第一容器的顶边缘可例 如进行卷边。
图13显示了双壁容器136的又一个示例，其中，第一容器137比第二容器138更 高。在第一容器137放置在第二容器138内部之后，将第一容器和第二容器两个进行扩大， 然后进行收缩，以将第一容器和第二容器互锁。第二容器的顶边缘139可见于图13中。图 13的双壁容器136可进一步处理来接纳封闭件，或第一容器的顶边缘可例如进行卷边。将根据本发明一些实施例成形的扩大的双壁容器缩颈到大于或等于第一容器原 始直径X的直径不需要使用脱模装置，因为第一容器的侧壁在扩大之后处于张紧状态。在 一些实施例中，在将容器进行缩颈时可使用脱模装置。在一些实施例中，在最终扩大或缩颈步骤之后，将双壁容器的开放端成形为接纳 封闭件。可使用任何合适的接纳封闭件的成形方法，包括形成凸缘、卷边、螺纹、凸耳、附接 外边和褶边或其组合。可使用任何合适的攻丝或形成凸耳的方法。可使用任何合适的封闭 件，包括但不限于标准双重卷接端、整板易开食品端、皇冠盖、塑料螺纹封闭件、卷装式防盗 封闭件、销钉帽、气雾剂阀或压接封闭件。在一些实施例中，第一容器、第二容器或两个容器都具有肋，如图14和15中所示。 图14显示了两个双壁容器150和152的示例，其中第二或外部容器具有肋153。图15显示 了两个双壁容器160和162的示例，其中内部容器具有肋163。容器可具有肋，以在第一容 器和第二容器之间建立接触点154，以用于获得刚性和/或热传递。在一个实施例中，当内 部容器使用薄、硬金属，例如H19或H39韧度，并且侧壁金属厚度为约0. 0038”到约0. 015” 时，则内部容器上的肋有助于保持内部容器的形状。图17显示了盛装有初始温度为166° F的流体的单壁容器和双壁容器从室温开始 的容器外壁加热速率比较。图4中所示的容器F为用于测量热/隔热性能的双壁容器。图18显示了在室温下位于加热单壁容器和双壁容器内部的初始温度为39° F的 流体的加热速率比较。45分钟之后，单壁容器内的流体加热到55° F。双壁容器内的流体 需90分钟来加热到55° F。图4中所示的容器F为用于测量热/隔热性能的双壁容器。本发明的实施例可用于任何能够扩大和/或缩小的容器，包括但不限于饮料、气 雾剂和食品容器。提供的第一和第二容器可通过任何合适的方式制造，包括但不限于拉延、 拉延反拉延、拉延和压挤、拉延和拉伸、深拉延、3件接合和冲击挤压。在一些实施例中，容器 由铝或钢构造。在一些实施例中，铝包括合金，例如美国铝业协会合金号3104、3004、5042、 1060、1070，也可使用钢合金。在一些实施例中，合金具有硬韧度，例如H19或H39。在其它 实施例中，使用更软韧度金属。根据本发明的实施例制造的双壁容器可采用任何形状，例如啤酒杯或其它饮用容 器、饮料罐或瓶。虽然以上参照本发明的一些变型详细地描述了本发明，但是其它变型也是可以实 现的。在包括附图在内的本说明书中公开的全部特征和公开的任何方法或工序中的所有步 骤可以任何组合方式进行组合，除了这些特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合。 在包括权利要求书、摘要和附图在内的说明书中公开的每一个特征可由用于相同、等同或 类似目的的替代特征代替，除非另外明确声明。因而，除非另外明确声明，公开的特征仅为 等同或类似特征的一类系列的一个示例。权利要求中没有明确说明用于执行特定功能的“装置”或用于执行特定功能的步 骤的任何要素不应解释为35U. S. C. § 112中说明的“某种功能的装置或步骤”的条款。
权利要求
1.一种制造双壁容器的方法，包括 提供直径为X的第一容器；提供直径为Y的第二容器，其中，直径Y大于直径X ； 将所述第一容器插入所述第二容器中；和将所述第一容器和第二容器互锁，以使间隙位于所述第一容器的第一部分和所述第二 容器的第一部分之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一容器和所述第二容器互锁包括将所 述第一容器的第二部分的直径X扩大和将所述第二容器的第二部分的直径Y缩小。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，随着将所述第一容器的第二部分的直径X扩大而 将所述第二容器的第三部分的直径Y扩大。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一容器和第二容器互锁包括将所述第 一容器的第二部分的直径X扩大和将所述第一容器的顶边缘卷边。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，随着将所述第一容器的顶边缘卷边而将所述第 二容器的顶边缘卷边。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一容器和所述第二容器互锁包括将所 述第一容器的第二部分的直径X扩大和将所述第一容器的顶边缘双重卷接。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，随着将所述第一容器的顶边缘双重卷接而将所 述第二容器的顶边缘双重卷接。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一容器和第二容器互锁包括将所述第 一容器的第二部分的直径和所述第二容器的第二部分的直径缩小。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述双壁容器的开口缩小来接纳封闭件的步马聚ο
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一容器和/或第二容器具有肋。
11.一种双壁容器，包括 内容器；外容器，所述外容器与所述内容器互锁；和间隙，所述间隙位于所述内容器的第一部分和所述外容器的第一部分之间。
12.根据权利要求11所述的容器，其中，所述外容器的第二部分的直径已被缩小。
13.根据权利要求12所述的容器，其中，所述内容器的第二部分的直径已被缩小。
14.根据权利要求11所述的容器，其中，所述内容器的第二部分的直径已被扩大。
15.根据权利要求14所述的容器，其中，所述外容器的第二部分的直径已被扩大。
16.根据权利要求11所述的容器，其中，所述内容器的第二部分的直径和所述外容器 的第二部分的直径已被扩大，并且其中，所述内容器的第三部分的直径和所述外容器的第 三部分的直径已被缩小。
17.根据权利要求11所述的容器，其中，所述内容器和/或外容器具有肋。
18.根据权利要求11所述的容器，其中，所述内容器的顶边缘被卷边。
19.根据权利要求18所述的容器，其中，所述外容器的顶边缘被卷边。
20.根据权利要求11所述的容器，其中，所述内容器的顶边缘被成形为接纳封闭件。
21.根据权利要求20所述的容器，其中，所述外容器的顶边缘被成形为接纳封闭件。
22.一种制造双壁容器的方法，包括 提供直径为X、高度为H的第一容器；提供直径为Y、高度为J的第一容器，其中，所述直径Y大于直径X，高度H高于高度J ； 将所述第一容器插入所述第二容器中；和将所述第一容器和所述第二容器互锁，以使间隙位于所述第一容器的第一部分和所述 第二容器的第一部分之间；其中，将所述第一容器和所述第二容器互锁包括将所述第一容 器的顶部和所述第二容器的顶部缩小。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括在缩小之前将所述第一容器的第二部分的直 径X和所述第二容器的第二部分的直径Y扩大。
全文摘要
本发明公开了一种双壁容器及制造方法。将比第二容器直径小的第一容器插入第二容器中。将第一容器的一部分扩大和/或可将第二容器的一部分缩小，以使第一容器和第二容器互锁并且形成双壁容器。第一容器和/或第二容器可具有肋。第一容器和第二容器之间的空气间隙给双壁容器的内容物提供隔热。
文档编号B65D81/38GK102076575SQ200980123831
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者A·J·费杜萨, D·G·博伊赛尔, R·E·迪克 申请人:美铝公司