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丸い容器のための蓋/端のプロファイル

金属加工業界では、さまざまなタイプのプロファイルを持つキャップやボトムが使用されています。 この記事では、代表的なものの使い方と、その選択基準について解説しています。

イントロダクション

観察眼を持ってスーパーマーケットを歩けば、棚に積まれたパッケージの底にはさまざまな形があることに気づくはずです。 平らなものやほぼ平らなもの、あるいはかなりの量の同心円状のモールディングがある。 このモールディングは何のためにあるのでしょうか? メーカーの気まぐれで作られているわけではありません。

稀に装飾的な目的で使用されることもありますが、ほとんどの場合、パッケージの物理的(機械的とも言える)特性を向上させるための特定の機能を持っています。 そのため、パッケージを定義する際には、適切なクロージャー/土台のプロファイルを決定することが1つの決定事項となります。

容器の蓋と底の形状は、さまざまな使用段階(充填、殺菌、保管など)で容器が耐える内圧や真空の状態に適切に適応できるようにするという重要な役割があります。

プロフィールの構成要素

使用可能なさまざまなプロファイルの分析に入る前に、プロファイルを構成するさまざまな要素を定義することから始めましょう。 それを決定づける代表的な要素を図1に示します。

図1

ファンドは大きく分けて2つの部分で構成されています。

A.- ウイング. この部分をクロージャーに組み込むことになります。 それは本稿の主題ではない。

B.-
プロフィール
. ここに注目していきます。

プロフィールには、次のようなものがあります。

1.-
拡張リング
エクスパンション・リングとも呼ばれています。 半トロイダルの幾何学的な形をしています。 その基本的な機能は、ボトムに弾力性を与えることです。 つまり、容器の内側と外側で圧力に大きな差があると、「バネ」のような効果を発揮するのです。 これは、リングの変形という形をとっており、リングの外周が内側または外側に傾いています。 複数のリングが並んでいる場合、その効果は連結されます。 つまり、外部からの作用で容易に変形するように設計された要素である。

2.-
グラデーション
– またはステップ-、という形で。 その目的は、プロファイルの機械的強度を高めることです。 つまり、内的・外的ストレスによる変形への耐性を向上させるのです。 それを増やすために、いくつかを継続的に提示することもできます。 つまり、外部からの影響を受けないことが目的なのです。

3.-
中央パネル
. これはプロファイルの内側で、通常はリングやグラデーションが配置されていない部分であり、ボトムの表面を占めていない部分を補完するものです。 平らなものもあれば、非常に大きな半径を持つ曲線もあります。 通常は、製品の賞味期限や缶詰の原産国など、法的なコードや文章を入れた彫刻やプリントに使用されます。

プロファイルの種類

プロファイルの形状は、内容物と工業的な充填プロセスの両方の観点から、常に容器の用途と結びついています。

1º.-幾何学的な形状のみに基づいて、プロファイルを2つのグループに分類することができました。

a.-Undeformable: 階段状のグラデーションの連続で構成されています。 図2参照。 彼らはとても厳格です。 内圧や真空に対しても高い耐性を持ち、底面の変形も見られません。 深さがあるため、同じコンテナの高さであれば、他のタイプに比べて容量が少なくなります。

図2

そのため、変形抵抗限界以上の圧力(または真空)をかけると、永久的に変形して山ができてしまい、印刷ができなくなるという欠点があります。

b.変形可能:いくつかの拡張リングを持っています。 図3参照。 伸縮性があります。 内圧に耐えると、すぐに外側に変形して柔軟に立ち上がる。 これにより、音量が若干大きくなります。

図3

逆に、容器の中がある程度真空になっていると、プロファイルが縮んで容量が減ってしまいます。

これらの変形は、圧力や真空度が下がると消えてしまい、仮に残っていても気づかれないため、パッケージの見栄えが悪くなることはありません。

弾性変形の能力が大きくなったり小さくなったりします。

– リングの数を増やしたり減らしたりすること。

– リングの形状に応じて そのため、例えば同じ数のリングを使用した場合、図3のボトムは図4のボトムよりも変形しやすくなりますが、これは専らリングの形状によるものです。 前者は、複数の異なる半径で形成された非対称な構成で、後者は単一の半径で形成された対称な構成です。

一般的に、純粋に変形しないプロファイルや変形可能なプロファイルというものは存在しません。変形可能なプロファイルは常にわずかに変形しないものであり、その逆もまた然りです。

最も多いケースは、同じプロファイルでリングとグラデーションを組み合わせることで、さまざまなパッケージングの状況にうまく適応する混合プロファイルになります。 図5参照

図5

その用途に応じて、さまざまなタイプのプロファイルが使用されます。この基準に沿った最初の分類は、次のようになります。

a.- 滅菌処理を行わない製品の場合。例えば、工業製品(溶剤、塗料、オイル)や、人間が消費するもの(植物油、シロップ…)などがあります。これらの用途では、缶は温度や圧力の強い変化にさらされることはありません。この場合、変形しないプロファイルや、完全にフラットなプロファイルを持つボトムの使用が適しています。図No.6参照

図6

b.-加工食品の場合:プロファイルの選択は、次の2つの要因に依存する:1)含有される製品の特性、2)プロセスの特性。

製品によっては熱による膨張係数が大きいものもあります。 そのため、プロセス中に高温にさらされることで体積が増加します。 一方で、よく知られているように、ヘッドスペース(充填後の容器上部の空きスペース)を多く残しておくことは好ましくありません。その結果、容器の容量を一時的に増加させるために、蓋と底を変形させて、体積の増加を吸収しなければなりません。 この場合、可能な限り変形可能なプロファイルを使用する必要があることは明らかである。 典型的な例としては、動物飼料やフォアグラの包装があります。 図7をご覧ください。大きさの異なる非対称なリードが、幅広のグラデーションと組み合わされ、弾力性も与えられています。

図7

オイルパックされた魚(マグロ)は膨張率が小さいので、このような問題はありませんが、この場合、オイルの消費量は考慮すべき重要な概念となります。 このため、より多くの非変形性プロファイルが使用されており、容量法で定められた許容範囲内で常に体積を減らすことでオイル消費量を減らすことができる混合タイプとなっている。 図8参照

図8

このようにして、食品の種類ごとに検討し、その特性に応じてプロファイルを決定することができます。 実際には、これは行われていません。 各メーカーは、あらゆるニーズをカバーできるように、数種類の経験豊富なプロフィールを持っています。

プロセスパラメータは、プロファイルタイプの選択にも影響します。 開放型オートクレーブと、圧力制御システムがしっかりしている密閉型オートクレーブとでは、同じではありません。 同じ製品でも、1つ目のケースでは、ボトムの機械的条件が2つ目のケースよりもはるかに良くなければなりません。 つまり、変形性が高いことが求められます。

さまざまな方法(熱間充填、蒸気の使用など)で内部真空を発生させることは非常に一般的です。 この真空は、パッケージが工程を終えて保管されるときに現れます。 ギャップが大きければ大きいほど、パネルにピークが発生しないように、プロファイルはギャップに合わせてより柔軟でなければなりません。

c.- プロファイルの選択は、製品やプロセスとは無関係な場合もあります。これは、容器の高さを変えずに、正味の体積を増減させるだけのことです。すでに述べたように、同じ高さでも、変形しないプロファイルは容量を減らし、変形するプロファイルは容量を増やすことができます。例えば、図9の変形可能なプロファイルは、その中央パネルがクロージャーのレベルに達しており、後者の典型的なケースです。このタイプの底は、野菜保存用の缶に使われています。

図9

開きやすいフラップには、フラットな中央パネルと、ゆるやかな浅いグラデーションが施されています。 そのため、オートクレーブ内でスパイクが発生する危険性があるため、非変形性と分類することができました。 この形状は、蓋自体の構造上の必要性によって課せられたものです。

現在、大半を占めるこのタイプのクロージャーを使用した容器は、容器の用途に応じて様々な形状のボトムを使用しています。 例えば、変形可能な素材を使用した場合、蓋の性能と底の性能がアンバランスになってしまいます。 これは、より高いプロセス制御品質を持つプロセス手段、すなわちオートクレーブを使用する必要があることを意味します。

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