易拉罐是我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅３Ｒ姷囊环N包裝容器，廣泛用于各種飲料和食品的包裝。許多人在使用易拉罐時(shí)，可能會(huì)注意到罐口邊緣有一圈明顯的凸起，但很少有人知道這個(gè)設(shè)計(jì)背后的科學(xué)原理和作用。要是問你易拉罐的邊緣的那圈鼓起的圈圈里包著什么，你也許會(huì)脫口而出地說：“這還用問，肯定是空心的?！钡鋵?shí)不然！

在1810年，為了提升食物的保存效果，英國的彼特·杜蘭德（Peter Durand）發(fā)明了世界上首個(gè)金屬罐頭盒。然而，直到一個(gè)多世紀(jì)后，人類才發(fā)明了真正意義上便于開啟的易拉罐。1959年，美國人通過創(chuàng)新，利用罐蓋材料制成鉚釘，再套上拉環(huán)并鉚緊，配合精確的刻痕，成功制造了完整的易拉蓋。這一創(chuàng)新顯著推動(dòng)了金屬容器技術(shù)的進(jìn)步。到了20世紀(jì)70年代和80年代，易拉罐的生產(chǎn)逐漸擴(kuò)散到日本、韓國等地區(qū)。

??彼特·杜蘭德（PeterDurand）發(fā)明了世界上首個(gè)金屬罐頭盒

在中國，80年代初，青島啤酒廠為了適應(yīng)產(chǎn)品出口的包裝需求，首次從日本引進(jìn)了印刷精良的全鋁二片易拉罐，這標(biāo)志著易拉罐在中國的廣泛應(yīng)用開始。易拉罐根據(jù)原材料主要分為兩大類：一類是用馬口鐵制作的，如露露杏仁露和加多寶的包裝；另一類則是用鋁制作的，例如罐裝可口可樂和啤酒。

金屬罐的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步細(xì)分為兩片罐和三片罐。三片罐由罐身、罐底和罐蓋三個(gè)部分組成，罐身存在接縫，并且罐身與罐蓋、罐底通過卷邊連接。而兩 片罐則由罐蓋和帶底的無縫罐身兩個(gè)部分組成，罐身與罐蓋通過卷封形成一體。

簡單來說，當(dāng)使用鋁作為材料時(shí)，通常制造成兩 片罐；而使用馬口鐵時(shí)，則多采用三片罐的形式。兩者的主要區(qū)別在于罐身的制造工藝：兩 片罐沒有焊縫，構(gòu)成一個(gè)無接縫的整體，這有助于防止泄漏。

實(shí)際上，易拉罐的罐體是通過鋁片沖壓成型的。這種鋁片的厚度大約為0.3毫米。在沖壓過程中，鋁片被放置在一種稱為拉伸模的工具上。隨后，一個(gè)圓柱形的凸模從上方向下壓入鋁片，使其變成一個(gè)矮圓柱狀，形似煙灰缸。這個(gè)過程被稱作沖壓。

??鋁片被凸模和拉伸模沖壓成煙灰缸狀

但僅經(jīng)過一次沖壓，鋁片形成的圓柱還比較寬厚，尚未達(dá)到最終易拉罐的形狀，因此需要進(jìn)行多次沖壓。每次沖壓都會(huì)使鋁片變得更薄，半徑更小，同時(shí)高度增加。經(jīng)過幾次這樣的沖壓后，原始的圓形鋁片便逐漸形成了易拉罐的輪廓。

??原始的圓形鋁片便逐漸形成了易拉罐的輪廓

此時(shí)，制造易拉罐只剩下兩個(gè)步驟：一是形成易拉罐底部的凹陷，二是進(jìn)行密封。形成底部的凹陷只需要使用一個(gè)圓頂形狀的工具，類似于沖壓過程，將易拉罐壓在半圓頂上，形成凹陷形狀。這種凹陷設(shè)計(jì)類似于拱橋，能夠承受更大的壓力。所有上面這些過程合起來只需要七分之一秒的時(shí)間。

??凹陷設(shè)計(jì)類似于拱橋

在易拉罐頂部修剪整齊后，就可以進(jìn)行外包裝噴涂。同時(shí)，鋁罐內(nèi)部也需要噴涂涂層，以防止酸性飲料與鋁發(fā)生反應(yīng)，避免攝入過多的鋁影響神經(jīng)系統(tǒng)健康。接下來，易拉罐的頸部需要被拉細(xì)，以防止薄壁鋁罐出現(xiàn)皺褶。最后，最關(guān)鍵的步驟是密封易拉罐，這也是易拉罐罐口邊緣會(huì)有一圈凸起的原因。

為了讓汽水不會(huì)漏出來，我們要把易拉罐的頂部密封起來。這時(shí)候，就輪到我們今天的主角——那圈鼓起的圈圈發(fā)揮作用了。這種密封易拉罐的技術(shù)也叫雙重卷封，那么什么是雙重卷封呢？

正如下圖所示，其中紅色代表的是易拉罐蓋子的鋁片，藍(lán)色代表易拉罐罐身的鋁片。罐蓋與罐體的卷邊會(huì)在機(jī)械壓力的作用下緊密貼合，這個(gè)過程會(huì)形成第一層卷邊。然后，通過再次施加壓力，形成第二層卷邊，這層卷邊位于第一層卷邊的內(nèi)部。這樣，罐蓋與罐體之間就形成了兩層密封，它們的形態(tài)就跟春卷一樣。

??第一層卷邊的形成

?? 第二層卷邊的形成

但是，雙重卷封本身不能完全隔絕易拉罐的內(nèi)外，在這層雙重卷封里面的縫隙里填充了液態(tài)的密封劑。它就像是一種特殊的膠水，可以把兩片鋁片緊緊地粘在一起，防止汽水漏出來。而且，它還能防止外面的臟東西進(jìn)入易拉罐里。密封劑的成分一般是乳膠、橡膠或樹脂的混合物，并溶解在油性溶劑中。所以說，誰能想到，易拉罐罐口邊緣的一圈凸起里面竟然包裹著一種油乎乎的液體！

來源：力學(xué)科普