Verfahren zur Herstellung von Metallbehältern, insbesondere für flüssige Nahrungsw oder Genussmittel, Apparat zur Durchführung des Verfahrens, sowie sterilisierbarer, lichtundurchlässiger Behälter, insbesondere für die genannten Waren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallbehältern, insbesondere für Milch und andere flüssige Nahrungs- oder Genussmittel, einen Apparat zur Durchführung des Verfahrens sowie sterilisierb arer lichtundurchlässiger Behälter, insbesondere für die genannten Waren.
Insbesondere für flüssige und namentlich sterilisierte Nahrungs-oder Genussmittel, z. B. sterilisierte Milch, besteht Bedarf an Kleinverkaufspackungen, die nicht allein billig sein sollen, so dass auch billiges Konsumgut wie Milch die Verpackungskosten tragen kann, sondern auch sterilisierbar und lichtundurchlässig, so dass das Gut auch längere Zeit ohne Gefahr des Verderbens aufbewahrt werden kann. Eine Kleinverkaufspackung, die alle diese Bedingungen erfüllt, hat bislang auf dem Markt gefehlt.
Es ist bekannt, als Verpackung Behälter aus Metall in Gestalt von Konservendosen zu benutzen.
Solche Behälter erfordern indessen zu ihrer Herstellung komplizierte Apparate und werden deshalb in der Regel von Spezialfabriken geliefert. Diese Behälter sind wohl sterilisierbar wie auch lichtundurchlässig, jedoch entstehen ausser einem hohen Herstellungspreis wesentliche Transportausgaben für die Beförderung der leeren Dosen von der Dosenfabrik zu der Abzapfstelle, z. B. einer Meierei. Ausserdem können solche Behälter in der Regel nicht wieder verschlossen werden, wenn sie einmal geöffnet worden sind, es sei denn, dass die Behälter mit verteuernden Schraubverschlüssen oder ähnlichen Organen ausgestattet werden.
Es wurde ebenfalls die Herstellung von Metallbehältern vorgeschlagen, die einen rohrförmigen Behälterteil und einen an dem einen Ende des Behälterteiles ausgebildeten Boden aufweisen, während das entgegengesetzte Ende des Behälterteiles zum Zwecke des Verschliessens zusammengeklebt wird, wonach der zusammengeklemmte Kantenteil gefaltet oder gefalzt wird, wodurch ein besonderes Verschlussorgan überflüssig wird. Die Behälter sind nahtlos durch einen Tiefziehvorgang hergestellt. Indessen unterliegt die Grösse einer solcherart hergestellten Verpackung einer Begrenzung, wenn sich die Kosten für die Maschinen zur Herstellung der Verpackung in übersehbaren Grenzen halten sollen, und auch die physikalischen Eigenschaften des verwendeten Materials setzen der Grösse und der Form der Behälter eine Grenze.
Die letztgenannten Behälter werden deshalb auch lediglich für kleine Verpackungen angewendet, z. B. für Sahne in Packungen, die 50 Gramm enthalten.
Ebenfalls ist es bekannt, für Verpackungszwecke Behälter aus Pappe oder Kunststoffolie, die gefaltet und vereinigt wird, zu verwenden. Bei Verpackungen aus Pappe wird der Behälter ausserdem paraffiniert.
Diese Verpackung kann deshalb nicht durch Anwendung von Wärme sterilisiert werden. Ausserdem sind die Kosten pro Liter für Behälter aus Pappe oder Kunststoffolie zu hoch.
In den dosenförmigen sowie in den aus Pappe oder Kunststoffolie gebildeten Behältern verwendet man zur Zusammenfügung der Werkstücke, aus denen die Behälter hergestellt werden, eine Falzverbindung unter Verwendung einer Gummipackung, wel ches eine recht teure Verbindungsart darstellt, oder auch Lötmittel oder Klebstoffe. Diese Mittel können indessen den Behälterinhalt schädlich beeinflussen und dessen Haltbarkeit vermindern. Dieser Nachteil ist zwar bei Verpackungsmaterial in Gestalt von Glasflaschen nicht vorhanden, jedoch ist diese Verpackung ähnlich - der Konservendosenverpackung ziemlich kostbar, wenn sie als zum einmaligen Verbrauch bestimmte Verpackung angewendet werden soll. Normalerweise werden die Glasflaschen deshalb auch nach dem Gebrauch zurückgeschickt, wonach sie gereinigt und erneut angewendet werden.
Die bekannten Verpackungen sind deshalb als einmalige Kleinverkaufsverpackungen teils zu teuer für billige Konsumwaren, u. a weil sie in Spezialfabriken hergestellt werden müssen, und teils wenig zur Aufbewahrung insbesondere von empfindlichen Waren wie Milch über längere Zeit geeignet. Zweck der Erfindung ist es, eine billige Herstellung von auch für einmalige Verpackung geeigneten Behältern, in denen auch empfindliches Gut wie sterilisierte Milch ohne Gefahr des Verderbens längere Zeit hindurch steril aufbewahrt werden kann, anzugeben.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus dünnem Blech oder Metallfolie durch Falten und Zusammenfügen des Metallmaterials unter Anwendung von Ultraschallschweissung gebildet wird.
Die Erfindung beruht somit auf der Erkenntnis, dass es unter gewissen Voraussetzungen möglich ist, Behälter aus lichtundurchlässigem und sterilisierbarem Material herzustellen, ohne dass die angegebenen Mängel der bekannten Verpackungen zu entstehen brauchen. Wenn die Verpackung auf die erfindungsgemäss angegebene Weise hergestellt wird, dann wird die Bildung des Behälters nämlich mittels eines einfachen, raumsparenden Apparates möglich und kann deshalb an der Stelle erfolgen, wo der Behälter gebraucht werden soll, z. B. in Verbindung mit einem Milchabzapfapparat in einer Meierei.
Transportkosten für leere Verpackung können praktisch in Fortfall kommen, da das Behältermaterial, z. B. Aluminiumblech oder Aluminiumfolie, der Meierei in Rollenform angeliefert werden kann. Weiterhin ist nach dem Verfahren die Herstellung eines widerstandsfähigen Behälters möglich, der aus keinem anderen Material als Blech oder Metallfolie besteht, und der deshalb keine Ansteckungsquellen oder Quellen für andere Misstände in Gestalt von Geschmacksbeeinflussung oder giftiger Beeinflussung, ausgehend von Lötmitteln oder Klebstoffen, enthält. Ultraschallschweissung erfolgt nämlich wie bekannt auf die Weise, dass ein Druckkolben mit z. B. kugelkalotteförmiger Spitze gegen die Berührungs stelle derjenigen Zuschnitteile gepresst wird, die miteinander verbunden werden sollen, und zwar in einer Richtung quer zur Fläche.
Mit Hilfe von Ultraschallenergie wird der Kolben in Schwingungsbewegungen parallel mit der Fläche versetzt, und durch das Zusammenwirken des genannten Anpressungsdruckes und der Schwingungsenergie werden die Zuschnittteile durch Kaltschweissen miteinander entlang der Schweissnaht verbunden. Auch empfindliches Gut wie sterilisierte Milch kann in dieser Verpackung lange Zeit hindurch ohne Gefahr des Verderbens aufbewahrt werden. Ausserdem kann die Verpakkung ohne Schwierigkeiten in verschiedenen Grössen hergestellt werden, d. h. bis auf Litergrösse und grösser, und der Verpackung kann weiterhin ohne Schwierigkeit eine passende Form gegeben werden, sodass eine Anzahl Behälter raumsparend z. B. in einer Sammelkiste untergebracht werden können.
Infolge der angeführten Vorteile können nach dem erfindungsgemässen Verfahren neue und vorteilhafte technische Erzeugnisse in Gestalt sterilisierbarer, widerstandsfähiger und billiger Behälter, die als zum einmaligen Verbrauch bestimmteVerpackungen wohl geeignet sind, hergestellt werden.
Bei der Durchführung des Verfahrens kann zweckmässigerweise ein Blechstück für den Behälter über einen den Gegenhalter für die Ultraschallschweissung bildenden Dorn gefaltet werden, mit dessen Hilfe dem Stück eine vorbestimmte Form gegeben wird. Auf diese Weise kann ein und dasselbe Organ, d. h. der Dorn, für zwei Zwecke verwendet werden, nämlich für die Formgebung und für das Zusammen- schweissen, wodurch eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses erreicht wird.
Das Verfahren kann weiterhin dergestalt durchgeführt werden, dass ein Zuschnitt für einen Behälter zu einem Rohr mit im wesentlichen viereckigem Querschnitt gefaltet und zusammengefügt wird, und dass an beiden Enden des Rohres durch gleichartige Faltungsvorgänge Endverschlüsse gebildet werden, indem die Endstücke der paarweise einander gegen überstehenden Rohrwände paarweise gegeneinander gefaltet werden, das eine Paar nach dem anderen Paar, und durch Ultraschallschweissung an ihren freien Aussenkanten zusammengeschweisst werden, wobei die genannten Endstücke am einen Ende des Rohres anschliessend zur Bildung eines Flachbodens flachgedrückt werden.
Durch Anwendung von Behältern mit viereckigem Querschnitt ist bekanntlich eine Voraussetzung dafür gegeben, dass eine grösstmögliche Anzahl Behälter in einer Versandkiste angebracht werden kann, und die Bildung gleichartiger Endverschlüsse an beiden Enden des Behälters ermöglicht die Konstruktion eines Apparates zur Herstellung von Behältern nach ein und demselben Funktionsprinzip, wodurch die Gesamtkonstruktion einfach und leicht übersehbar wird.
Dabei ist es besonders zweckmässig, dem Rohr Gestalt eines länglichen Rechtecks zu geben und die Schweissnaht, entlang welcher der Zuschnitt zur Bildung eines Rohres gesammelt wird, im wesentlichen entlang der Längsmittellinie einer ! der breiten Seiten des Rechtecks anzubringen. Durch Anwendung dieser Ausbildungsregel kann erreicht werden, dass die Endstücke der schmalen Rohrwände während des Faltens mit ihren freien Enden nicht gegeneinander stossen, sondern dass zwischen diesen Kanten ein Zwischenraum verbleibt, wodurch Platz geschaffen wird für diejenige Flachpressung des Materials während des Schweissens entlang der Schweissnaht des Endverschlusses, die beim Übergang vom Schweissen von vier Materialschichten zum Schweissen von zwei Materialschichten erfolgt, wie dies aus der folgenden Beschreibung hervorgeht.
Gleichfalls wird dadurch Platz für die Anbringung der Längsschweissnaht des Rohres zwischen den genannten, gegeneinander gefalteten Endstücken geschaffen.
Die Anwendung der erstgenannten Falttechnik zur Bildung auch des Behälterbodens ermöglicht weiterhin die Schaffung eines Behälters, der sicher steht.
Die frei ausragende Länge der zuletzt gegeneinander gebogenen Rohrwandendstücke kann so gross gewählt werden, dass die Länge dieser beiden Endstücke insgesamt grösser als der direkte Abstand zwischen den betreffenden Wänden des Rohres ist.
Infolge Materialüberschusses kann dann beim Flachdrücken des Endbodens ein Auswärtskrümmen des Behälterbodens beiderseits der Verbindungsnaht er reicht werden, so dass zwei in Abstand d voneinander liegende Standrücken gebildet werden, die den Behälter etwas über seine Standfläche heben, und die zwischen sich die Verbindungsschweissnaht für die gegeneinander gefalteten Endstücke der Rohrwandung einschliessen.
Zur Herstellung eines Behälters mit rohrförmigem Behälterteil und zwei Endböden ist es zweckmässig, dass der Behälterteil aus einem Zuschnitt für sich hergestellt wird, das mittels eines Ultraschallschweissaggregates gefaltet und vereinigt wird, wohingegen die Endböden aus einem anderen Zuschnittstück gebildet und an dem Behälterteil mit Hilfe von einem oder mehreren Ultraschallschweissaggregaten befestigt werden. Durch diese Arbeitsweise ist ein schnelles Voranschreiten der Behälterherstellung erreichbar, wobei Behälterteil und Endböden je für sich hergestellt und anschliessend vereinigt werden.
Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Apparat zur Herstellung von Behältern aus Metall zur Durchführung des Verfahrens. Erfindungsgemäss ist der Apparat mit Organen zum Transport und zum Falten von Zuschnitten aus Blech oder Metallfolie und mit einem oder mehreren Ultraschallschweissaggregaten sowie mit Organen zur Relativbewegung zwischen Zuschnitt und Schweissaggregat, das eine an dem anderen vorbei, ausgerüstet. Ein dergestalt ausgebildeter Apparat erlaubt eine kontinuierlich fortschreitende Herstellung der gewünschten Behälter aus in Rollenform aufgespeichertem Metallblech.
Zur Herstellung von Behältern mit gleichzeitiger Verschlussfaltung an beiden Behälterenden kann der Apparat dergestalt ausgebildet sein, dass er zwei Paar in Abstand voneinander angebrachte Endverschlussfalt- und Schweissaggregate hat, und dass zwischen diesen beiden Aggregaten ein Druckkolben zum Flachdrücken des Bdhälterbodens angebracht ist. Dieser Apparat erlaubt eine kontinuierliche Herstellung, Füllung und Schliessung eines Behälters, indem zwischen dem Druckstempel und dem anderen Endverschlussfalt- und Schweissaggregat ein Abzapforgan für dasjenige Medium, mit dem der Behälter gefüllt werden soll, angebracht werden kann.
Die Erfindung sei im Folgenden näher unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemässen Apparat zur Herstellung eines Behälters aus Metallblech,
Fig. 2 und 3 Querschnitte durch Behälterbleche in verschiedenen Stadien der Behälterherstellung.
Fig. 4 in vergrössertem Masstab das eine Ende eines rohrförmigen Behälterwerkstückes,
Fig. 5 das gleiche Ende während einer Faltoperation,
Fig. 6 das gleiche Ende durch Ultraschallschweissung verschlossen,
Fig. 7 das gleiche Ende flachgedrückt zur Bildung eines Behälterbodens,
Fig. 8 einen Querschnitt gemäss Linie VI-VI in Fig. 7,
Fig. 9 eine andere Ausbildung des Endverschlusses des Behälters,
Fig. 10 ein anderes Ausführungsbeispiel für den Behälter,
Fig. 11 einen Längsschnitt durch den Behälter gemäss Fig. 10, und
Fig 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Behälter.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird ein Breitband 10 aus Metaliblech von einer Vorratsrolle 12 zum vorderen Abschnitt 14 eines Formdornes 14, 16, 18 geführt. Vor dem Abschnitt 14 ist eine Schere 20 angebracht. Über dem Dorn befindet sich ein Vorschubmechanismus 22 für Metallblech, bestehend aus zwei Walzenpaaren 24 und 26, um die jeweils ein endloses Band 28 bzw. 30 geführt ist. An diese Bänder ist durch Arme 32 bzw. 34 eine Stange 36 befestigt, die sich in der Längsrichtung des Dorn es erstreckt, und an der abwärts ragende Greiffinger 38 befestigt sind. Gegenüber dem Abschnitt 16 des Dornes befinden sich Faltwerkzeuge 40, und gegen über dem linken Teil des Dornabschnittes 18 sind Faltwerkzeuge 42 angebracht. Rechts von den Faltwerkzeugen ist dem Dorn abschnitt 18 gegenüber eine Schweissrolle 44, die mit einer Ultraschallquelle verbunden ist, angebracht.
Rechts vom Dorn 14, 16, 18 befindet sich ein vierarmiger Revolverkopf 46, dessen Umdrehungsachse die Mittellängsachse des Faltdornes rechtwinklig schneidet. Die Arme des Revolverkopfes haben gleiches Profil wie der Abschnitt 18 des Faltdornes.
Über dem Revolverkopf sind zwei gegeneinander bewegliche Faltorgane 48 und 50 sowie ein Paar Schweissrollen 52 angebracht, die mit einem Ultraschallerzeuger verbunden sind. Rechts vom Revolverkopf befindet sich ein Druckstempel 54 mit einem Mittelrücken 56.
Unter dem Revolverkopf ist ein Transportband 58 angebracht. Eine Zapfstelle z. B. für sterilisierte Milch ist mit 60 bezeichnet. Links von der Zapfstelle befindet sich ein weiteres Faltorgan 62 sowie Schweissrollen 64, die mit einem Ultraschallerzeuger verbunden sind.
Die Bewegungsrichtungen der einzelnen Organe sind durch Pfeile angedeutet.
Der Apparat arbeitet wie folgt:
Von der Vorratsrolle 12 wird das Metallband zum Dornabschnitt 14 geführt. Nachdem ein Metallbandstück vorgegebener Länge vorgeführt worden ist, wird es vom Band 10 mit Hilfe der Schere 20 abgeschnitten. Durch den Mitnehmermechanismus 22 wird das abgemessene Plattenstück danach zum Dornabschnitt 16 geschoben, indem der linke Greiffinger 38 des Mechanismus nach ausgeführter Rückbewegung das Plattenstück auf dem Dornabschnitt 14 ergreift und es zum Abschnitt 16 weiterführt.
Hier wird das Plattenstück durch die Faltwerkzeuge 40 zu der in Fig. 2 gezeigten Form gebogen. Das gebogene Plattenstück wird danach durch einen anderen Greiffinger 38 des Vorschubmechanismus 22 zum linken Ende des Dornabschnittes 18 geschoben, wo das Plattenstück mit Hilfe der Faltorgane 42 zu der in Fig. 3 gezeigten Rohrform mit länglichem, rechteckigem Querschnitt gebogen wird. Während der weiteren Verschiebung des solcherart gebogenen Platten stückes nach rechts werden die sich gegen ein ander wendenden Ränder der Folie mit Hilfe der Schweissrollen 44 unter Bildung einer Schweissnaht A zusammengeschweisst, vgl. Fig. 3, und das dadurch gebildete Rohr wird auf einen Arm des Revolverkopfes 46 geschoben, der sich in Verlängerung des Faltdornes 14, 16, 18 erstreckt.
Die Grössenverhältnisse zwischen Rohrlänge und Armlänge sind derart, dass das Rohr mit einem Endstück frei über den Arm hinausragt, vgl. Fig. 1. Der Revolverkopf 46 wird gedreht, so dass der betreffende Arm unter den Faltorganen 48 und 50 steht.
Hiernach werden die Faltorgane 48 und 50 gegeneinander bewegt, wodurch Rohrwände des genannten Endstückes gegeneinander gefaltet werden, vgl. Fig. 4 und 5, wobei die Faltlinien in Fig. 4 gebrochen gezeigt sind. Mit Hilfe der Schweissrollen 52 werden die freien Kanten der Wände unter Bildung einer Schweissnaht B zusammengeschweisst.
Der Rohrkörper ist dabei so bemessen, dass das Mass C ein passendes Stück grösser als das Mass D ist, so dass ein passender Abstand zwischen den beiden gegeneinander wendenden Enden der Einbuchtungen E und F der Behälterseitenwände verbleibt, vgl. Fig. 5. Dieser Abstand ist in Fig. 6 mit G bezeichnet. Aus Fig. 6 geht ebenfalls'hervor, dass die Schweissnaht A zwischen den genannten Einbuchtungen angebracht ist.
Nach dem Zusammenfalten und Verschweissen des einen Rohrendstückes wird der Revolverkopf weitergedreht, so dass der Arm mit seinem freien Ende dem Druckkolben 54 gegenüberliegt. Dieser Kolben bewegt sich dann gegen den Arm, wobei der Rücken 56 der Schweissnaht B gegenüberliegt, wodurch der Endverschluss zu einem Behälterboden flachgedrückt wird. Das Mass H des Endverschlusses, vgl. Fig. 6, soll mindestens D/2 sein. Wenn H = D/2 ist der Boden eben. Wie gezeigt ist es indessen zweckmässig, wenn H etwas länger als D/2 ist, da infolge des Materialüberschusses beim Vorschub des Druckstempels 54 dann eine Auswärtskrümmung des Bodenmaterials wie in Fig. 7 und 8 gezeigt erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass der Behälter sicher auf den Rücken J und K in der Nähe der längsten Seiten des Behälterquerschnittes stehen kann, während die Schweissnaht B zwischen den Rücken verborgen liegt.
Nach weiterer Drehung des Revolverkopfes 46 wird der somit gebildete Behälter dann vom Arm entfernt und auf dem Transportband 58 angebracht, durch welches der Behälter dann an einer Zapfstelle 60 vorbeigeführt und z. B. mit steriler Milch gefüllt wird. Mit Hilfe des Faltorganes 62 und der Schweissrollen 64 wird der Behälter dann an seinem anderen Endstück auf ähnliche Weise wie in Fig. 4-6 gezeigt verschlossen, und der gefüllte und verschlossene Behälter verlässt das Transportband 58 nach links.
Auch die Herstellung von anders geformten Behältern als die oben angegebenen fällt in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Fig. 9 zeigt einen Behälter aus gleichem Material wie angegeben, jedoch mit einem abweichend von dem vorhergehenden Beispiel ausgebildeten Endverschluss an dem einen Behälterende, indem das eine Endstück des Behälters auf ähnliche Weise wie das Bodenende einer Tube zusammengeklemmt ist, wonach die freien Kanten des Endstückes durch Ultraschallschweissen entlang einer Schweissnaht L zusammengeschweisst sind.
Fig. 10, 11 und 12 zeigen Behälter mit viereckigem Querschnitt und einem Flachbodenverschluss an beiden Enden. Der Behälter gemäss Fig. 10 und 11 hat einen Deckel M, der über den Mittelteil N des Behälters geschoben und an diesem durch Ultraschallschweissung befestigt ist, sowie ein Bodenstück 0, das in den Mittelteil N eingeschoben und hierin ebenfalls mit Hilfe von Ultraschailschweissung befestigt ist. Fig. 12 zeigt einen Behälter mit Endböden in Gestalt ebener Materialstäcke P, die durch Ultraschallschweissung an dem Mittelteil Q des Behälters befestigt sind. Die Stücke M, 0 und P werden aus einer besonderen Metallbahn hergestellt.
Der in Fig. 9 gezeigte Behälter kann auch mit einem Boden gemäss Fig. 7 und 8 oder 11 und 12 ausgebildet werden.
Process for the production of metal containers, in particular for liquid food or luxury goods, apparatus for carrying out the process, and sterilizable, opaque containers, in particular for the aforesaid goods
The present invention relates to a method for producing metal containers, in particular for milk and other liquid foodstuffs or luxury goods, an apparatus for carrying out the method and sterilizable, opaque containers, in particular for the goods mentioned.
In particular for liquid and especially sterilized food or luxury goods, e.g. B. sterilized milk, there is a need for retail packs that should not only be cheap, so that cheap consumer goods such as milk can bear the packaging costs, but also sterilizable and opaque, so that the goods can be stored for a long time without the risk of spoilage. A retail pack that meets all of these conditions has so far been lacking on the market.
It is known to use metal containers in the form of tin cans as packaging.
However, such containers require complicated apparatus for their manufacture and are therefore usually supplied by specialty factories. These containers can be sterilized as well as opaque, but in addition to a high production price, there are significant transport costs for the transport of empty cans from the can factory to the tapping point, e.g. B. a dairy. In addition, such containers can usually not be closed again once they have been opened, unless the containers are equipped with expensive screw caps or similar organs.
The manufacture of metal containers has also been proposed which have a tubular container part and a bottom formed at one end of the container part, while the opposite end of the container part is glued together for the purpose of closing, after which the clamped edge part is folded or creased, creating a special Closure organ becomes superfluous. The containers are seamlessly manufactured using a deep-drawing process. However, the size of packaging produced in this way is subject to a limit if the costs for the machines for producing the packaging are to be kept within manageable limits, and the physical properties of the material used also set a limit on the size and shape of the container.
The latter containers are therefore only used for small packages, e.g. B. for cream in packs containing 50 grams.
It is also known to use containers made of cardboard or plastic film, which is folded and united, for packaging purposes. In the case of cardboard packaging, the container is also paraffinized.
This packaging can therefore not be sterilized by applying heat. In addition, the costs per liter for containers made of cardboard or plastic film are too high.
In the can-shaped containers as well as those made of cardboard or plastic film, a folded joint is used to join the workpieces from which the containers are made, using a rubber packing, which is a rather expensive type of connection, or else solder or adhesives. However, these agents can adversely affect the contents of the container and reduce its shelf life. Although this disadvantage does not exist with packaging material in the form of glass bottles, this packaging is similar - the tin can packaging is quite valuable if it is to be used as packaging intended for one-time use. Normally, the glass bottles are therefore also sent back after use, after which they are cleaned and reused.
The known packaging is therefore sometimes too expensive as a one-off retail packaging for cheap consumer goods, u. a because they have to be manufactured in special factories and are sometimes unsuitable for storing sensitive goods such as milk over a long period of time. The purpose of the invention is to provide inexpensive production of containers which are also suitable for one-off packaging and in which sensitive goods such as sterilized milk can be kept sterile for a long time without the risk of spoilage.
The method according to the invention is characterized in that the container is formed from thin sheet metal or metal foil by folding and joining the metal material using ultrasonic welding.
The invention is thus based on the knowledge that, under certain conditions, it is possible to manufacture containers from opaque and sterilizable material without the specified defects of the known packaging having to arise. If the packaging is produced in the manner specified according to the invention, then the formation of the container is namely possible by means of a simple, space-saving apparatus and can therefore take place at the point where the container is to be used, e.g. B. in connection with a milk dispenser in a dairy.
Transport costs for empty packaging can practically be eliminated because the container material, e.g. B. aluminum sheet or aluminum foil, the dairy can be delivered in roll form. Furthermore, according to the method, the production of a resistant container is possible, which does not consist of any other material than sheet metal or metal foil, and which therefore contains no sources of infection or sources of other grievances in the form of taste effects or toxic effects from soldering agents or adhesives. As is known, ultrasonic welding takes place in such a way that a pressure piston with z. B. spherical cap-shaped tip is pressed against the contact point of those blank parts that are to be connected to each other, in a direction transverse to the surface.
With the help of ultrasonic energy, the piston is vibrated parallel to the surface, and through the interaction of the contact pressure mentioned and the vibration energy, the cut parts are connected to one another by cold welding along the weld seam. Even sensitive goods such as sterilized milk can be stored in this packaging for a long time without the risk of spoilage. In addition, the package can be made in various sizes without difficulty; H. up to liter size and larger, and the packaging can still be given a suitable shape without difficulty, so that a number of containers, e.g. B. can be housed in a collection box.
As a result of the advantages mentioned, new and advantageous technical products in the form of sterilizable, resistant and inexpensive containers, which are well suited as packaging intended for single consumption, can be produced by the process according to the invention.
When carrying out the method, a piece of sheet metal for the container can expediently be folded over a mandrel forming the counter holder for the ultrasonic welding, with the aid of which the piece is given a predetermined shape. In this way one and the same organ, i. H. the mandrel, can be used for two purposes, namely for shaping and for welding together, which simplifies the manufacturing process.
The method can also be carried out in such a way that a blank for a container is folded and joined together to form a tube with a substantially square cross-section, and that end closures are formed at both ends of the tube by similar folding processes by the end pieces of the tube walls projecting in pairs are folded against each other in pairs, one pair after the other, and are welded together by ultrasonic welding at their free outer edges, the mentioned end pieces at one end of the tube then being pressed flat to form a flat bottom.
By using containers with a square cross-section, as is well known, a prerequisite is given that the greatest possible number of containers can be placed in a shipping crate, and the formation of similar end closures at both ends of the container enables the construction of an apparatus for producing containers according to one and the same functional principle , making the overall construction simple and easy to see.
It is particularly useful to give the tube the shape of an elongated rectangle and the weld seam along which the blank is collected to form a tube, essentially along the longitudinal center line of a! on the broad sides of the rectangle. By applying this design rule, it can be achieved that the end pieces of the narrow pipe walls do not collide with their free ends during folding, but that a gap remains between these edges, which creates space for the flat pressing of the material during welding along the weld seam of the End closure that occurs during the transition from welding four material layers to welding two material layers, as can be seen from the following description.
This also creates space for the longitudinal weld seam of the pipe to be attached between the aforementioned end pieces which are folded against one another.
The use of the first-mentioned folding technique to form the container bottom also enables the creation of a container that stands securely.
The freely protruding length of the pipe wall end pieces that were last bent towards one another can be selected so large that the length of these two end pieces is overall greater than the direct distance between the respective walls of the pipe.
As a result of excess material, an outward curvature of the container bottom on both sides of the connecting seam can then be formed when flattening the end base, so that two standing backs are formed at a distance d from each other, which lift the container slightly above its base, and between them the connecting weld seam for the mutually folded Include the end pieces of the pipe wall.
To produce a container with a tubular container part and two end bottoms, it is useful that the container part is made from a blank that is folded and combined by means of an ultrasonic welding unit, whereas the end bottoms are formed from another blank and attached to the container part with the help of a or several ultrasonic welding units can be attached. This way of working enables rapid progress in the manufacture of the container, with the container part and the end base each being produced individually and then combined.
The invention also relates to an apparatus for manufacturing metal containers for carrying out the method. According to the invention, the apparatus is equipped with organs for transporting and folding blanks made of sheet metal or metal foil and with one or more ultrasonic welding units and with organs for relative movement between the blank and welding unit, one past the other. An apparatus designed in this way allows a continuously progressive production of the desired containers from sheet metal stored in roll form.
To produce containers with simultaneous closure folding at both container ends, the apparatus can be designed in such a way that it has two pairs of end closure folding and welding units attached at a distance from one another, and that a pressure piston is attached between these two units to flatten the tank bottom. This apparatus allows a container to be manufactured, filled and closed continuously, in that a dispensing element for the medium with which the container is to be filled can be attached between the pressure ram and the other end closure folding and welding unit.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 shows schematically an apparatus according to the invention for producing a container from sheet metal,
2 and 3 cross sections through container sheets in different stages of container manufacture.
4 shows, on an enlarged scale, one end of a tubular container workpiece,
Fig. 5 shows the same end during a folding operation,
6 the same end closed by ultrasonic welding,
7 shows the same end pressed flat to form a container bottom,
8 shows a cross section according to line VI-VI in FIG. 7,
9 shows another embodiment of the end closure of the container,
10 shows another embodiment for the container,
11 shows a longitudinal section through the container according to FIG. 10, and
12 shows a further embodiment for the container.
As can be seen from FIG. 1, a wide band 10 made of sheet metal is guided from a supply roll 12 to the front section 14 of a forming mandrel 14, 16, 18. A pair of scissors 20 is attached in front of section 14. Above the mandrel is a feed mechanism 22 for sheet metal, consisting of two pairs of rollers 24 and 26, around which an endless belt 28 and 30, respectively, is guided. A rod 36 is attached to these bands by arms 32 and 34, respectively, which rod extends in the longitudinal direction of the mandrel and to which gripping fingers 38 projecting downwards are attached. Folding tools 40 are located opposite the section 16 of the mandrel, and folding tools 42 are attached opposite the left-hand part of the mandrel section 18. To the right of the folding tools, the mandrel section 18 opposite a welding roller 44, which is connected to an ultrasonic source, is attached.
To the right of the mandrel 14, 16, 18 is a four-armed turret head 46, the axis of rotation of which intersects the central longitudinal axis of the folding mandrel at a right angle. The arms of the turret head have the same profile as the section 18 of the folding mandrel.
Two folding members 48 and 50, which can be moved relative to one another, and a pair of welding rollers 52, which are connected to an ultrasonic generator, are attached above the turret head. To the right of the turret head is a pressure stamp 54 with a central back 56.
A conveyor belt 58 is attached under the turret head. A tap z. B. for sterilized milk is denoted by 60. To the left of the tap there is another folding element 62 and welding rollers 64, which are connected to an ultrasonic generator.
The directions of movement of the individual organs are indicated by arrows.
The device works as follows:
The metal strip is guided from the supply roll 12 to the mandrel section 14. After a piece of metal strip of predetermined length has been presented, it is cut from the strip 10 with the aid of scissors 20. The measured plate piece is then pushed to the mandrel section 16 by the driver mechanism 22 in that the left gripping finger 38 of the mechanism grips the plate piece on the mandrel section 14 after the return movement has been carried out and guides it on to the section 16.
Here the plate piece is bent into the shape shown in FIG. 2 by the folding tools 40. The bent plate piece is then pushed by another gripping finger 38 of the feed mechanism 22 to the left end of the mandrel section 18, where the plate piece is bent with the aid of the folding members 42 to the tubular shape shown in FIG. 3 with an elongated, rectangular cross section. During the further displacement of the plate piece bent in this way to the right, the edges of the film turning against one another are welded together with the aid of the welding rollers 44 to form a weld seam A, cf. 3, and the tube thus formed is pushed onto an arm of the turret head 46 which extends as an extension of the folding mandrel 14, 16, 18.
The proportions between the length of the pipe and the length of the arm are such that the pipe with an end piece protrudes freely over the arm, cf. 1. The revolver head 46 is rotated so that the arm in question is below the folding members 48 and 50.
Thereafter, the folding members 48 and 50 are moved against each other, whereby the tube walls of the said end piece are folded against each other, cf. Figures 4 and 5, the fold lines in Figure 4 being shown broken. With the aid of the welding rollers 52, the free edges of the walls are welded together to form a weld seam B.
The tubular body is dimensioned so that the dimension C is a suitable piece larger than the dimension D, so that a suitable distance remains between the two opposite ends of the indentations E and F of the container side walls, cf. FIG. 5. This distance is denoted by G in FIG. It can also be seen from FIG. 6 that the weld seam A is applied between the indentations mentioned.
After the one pipe end piece has been folded and welded together, the turret head is rotated further so that the free end of the arm lies opposite the pressure piston 54. This piston then moves against the arm, with the back 56 lying opposite the weld seam B, whereby the end closure is pressed flat to form a container base. The dimension H of the end cap, cf. Fig. 6, should be at least D / 2. When H = D / 2 the floor is flat. As shown, however, it is expedient if H is somewhat longer than D / 2, since as a result of the excess material when the pressure ram 54 is advanced, the bottom material then curves outward, as shown in FIGS. 7 and 8. This ensures that the container can stand securely on the back J and K near the longest sides of the container cross-section, while the weld seam B is hidden between the back.
After further rotation of the turret 46, the container thus formed is then removed from the arm and attached to the conveyor belt 58, by which the container is then guided past a tap 60 and z. B. is filled with sterile milk. With the aid of the folding element 62 and the welding rollers 64, the container is then closed at its other end piece in a manner similar to that shown in FIGS. 4-6, and the filled and closed container leaves the conveyor belt 58 to the left.
The production of containers with a different shape than those indicated above also falls within the scope of the present invention. 9 shows a container made of the same material as indicated, but with an end closure formed differently from the previous example at one end of the container, in that one end piece of the container is clamped together in a manner similar to the bottom end of a tube, after which the free edges of the end piece are welded together by ultrasonic welding along a weld L.
10, 11 and 12 show containers with a square cross-section and a flat bottom closure at both ends. The container according to FIGS. 10 and 11 has a lid M which is pushed over the middle part N of the container and attached to it by ultrasonic welding, as well as a base piece 0 which is pushed into the middle part N and is also attached here with the aid of ultrasonic welding. FIG. 12 shows a container with end bottoms in the form of flat material stacks P which are fastened to the middle part Q of the container by ultrasonic welding. Pieces M, 0 and P are made from a special sheet of metal.
The container shown in FIG. 9 can also be designed with a bottom according to FIGS. 7 and 8 or 11 and 12.