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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen eines Dosenverschlusses mit einer entfernbaren Membran und einem Kantenschutzring für den Öffnungsrand des Dosenrumpfes, wobei die Membran und der Kantenschutzring aus einem napfförmigen Folienkörper mittels eines Trennschnittes längs des Umfangs des Folienkörpers gebildet und mit dem Dosenrumpf mittels Haftverbindungen verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Folienkörper (1) von innen unterstützt wird, dass anschliessend der Trennschnitt (22) am Folienkörper (1) vor dessen Einbringen in den Dosenrumpf (25) vorgenommen wird und dass danach die durch den Trennschnitt gebildeten Teile (23,
24) bei aufrechterhaltener Unterstützung axial in ihre Endlagen positioniert und an schliessend die Membran (23) und der Kantenschutzring (24) unter Ausübung radialen Druckes mit dem nachträglich aufgeschobenen Dosenrumpf (25) verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kantenschutzring (24) zusammen mit dem Dosenrumpf (25) radial aufgeweitet wird und dass die Membran (23) in eine den Kantenschutzring (24) axial überlappende Lage positioniert und zum Verbinden mit dem Dosenrumpf radial nach aussen an diesen über den Kantenschutzring bzw. direkt angedrückt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Folienkörper (1) bzw. die Membran (23) mindestens ab dem Aufstülpen des Dosenrumpfes (25) mittels Vakuum an der Unterstützung fixiert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen von Schweissverbindungen die Verbindungsstellen zwischen Membran (23) bzw. Kantenschutzring (24) und dem Dosenrumpf (25) örtlich erhitzt werden.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Dorn (9) zur Unterstützung des Folienkörpers (1) von innen sowie einen Abstreifer (14) zum axialen Unterstützen des vom Folienkörper abgetrennten Kantenschutzringes (24), wobei der Dorn und der Abstreifer relativ zueinander axial verschiebbar sind, und durch ein relativ zum Umfang des Dornes (9) auf der Aussenseite des darauf aufstülpbaren Folienkörpers (1) bewegbares Messer (12), wobei der Dorn in einem Bereich, der von seinem freien Ende axial weiter als die axiale Abmessung des Folienkörpers entfernt ist, eine Erweiterung (17) aufweist, die zum radialen Aufweiten des Kantenschutzringes (24) dient.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Dosenverschlusses mit einer entfernbaren Membran und einem Kantenschutzring für den Öffnungsrand eines Dosenrumpfes. Die Membran hat dabei üblicherweise eine dichtende Funktion und eine Garantiefunktion. Sie ist ohne Werkzeug mittels einer Abreisslasche oder dgl. zu entfernen.
Der Kantenschutzring hat bei einem Dosenverschluss der genannten Art die Aufgabe, den Öffnungsrand des gewöhnlich aus kaschiertem Karton bestehenden Dosenrumpfes zu schützen. Solcher Schutz ist vor allem deshalb erforderlich, weil gewöhnlich ein zusätzlicher, auf den Öffnungsrand des Dosenrumpfes aufsteckbarer Verschlussdeckel vorgesehen ist, der den Doseninhalt nach Erstbenutzung, d.h. Entfernen der Membran, schützen soll. Dieser Verschlussdeckel wird im Laufe der Gebrauchsdauer der Dose mehrfach entfernt und wieder aufgesetzt, was einen ungeschützten Öffnungsrand derart beanspruchen würde, dass ein dichter Abschluss des Deckels auf den Öffnunngsrand über die ganze Gebrauchsdauer der Dose nicht gewährleistet wäre.
Es ist bekannt, den Kantenschutzring aus einem Blechteil zu gestalten, während die Membran aus einem Folienmaterial besteht (CH-PS 585 641). Das Streben nach einer einfachen, billigen Herstellung führte zu einer Ausbildung des Kantenschutzringes ebenfalls aus einem Folienmaterial (CH-PS 564 456). Dieser bekannte Kantenschutzring muss gesondert hergestellt und um den Öffnungsrand des Dosenrumpfes geklebt werden. Er ist aufgrund seiner Beschaffenheit schwierig handhabbar.
Es ist auch bekannt, einen Kantenschutzring und eine Membran aus einem napfförmigen Folienkörper mittels eines Trennschnittes längs des Umfangs des Folienkörpers zu bilden, und beide Teile mit dem Dosenrumpf mittels einer Haftverbindung zu verbinden (CH-PS 537 843). Dabei wird der Folienkörper zunächst in den Dosenrumpf eingesetzt und mit diesem verklebt. Darauf wird von innen her ein Trennschnitt geführt, so dass eine von dem Kantenschutzring getrennte Membran gebildet wird. Wenn zum Öffnen der Dose auf die Membran eine Kraft ausgeübt wird, besteht hierbei aufgrund des ausschliesslichen Haftens der Membran an der Innenwandung bzw. Kaschierung des Dosenrumpfes die Gefahr, dass ein Teil dieser Innenwandung bzw. Kaschierung weggerissen wird.
Bei dem bekannten Verfahren ist wegen der geringen Stärke des Folienmaterials (in der Grössenordnung von 1/10 mm) unvermeidbar, dass beim Führen des Trennschnitts von innen her auch in den Dosenrumpf selbst eingeschnitten wird, wobei die Einschneidtiefe praktisch nicht feststellbar ist. Doch wird jede andere Möglichkeit, den Kantenschutzring und die Membran aus demselben Folienmaterial herzustellen, wegen der Schwierigkeit des Zusammenfügens dieser Teile und des Einsetzens in die Dosenöffnung als sehr heikel, wenn nicht gar praktisch undurchführbar bezeichnet.
Hier ist ein bekanntes Verfahren angesprochen (CH-PS 368 743), bei dem der Folienkörper in einen Kantenschutzring und eine Membran vor dem Einbringen in den Dosenrumpf durch einen von aussen geführten Trennschnitt zerteilt wird und die Membran nach dem Abtrennen von dem sie unterstützenden Bauteil entfernt und auf ein anderes sie von innen unterstützendes Bauteil, nämlich einen Stülpdeckel für die Dose, umgesetzt werden muss. Die Membran wird dabei durch Klemmung zwischen dem Kantenschutzring und einer eingezogenen Schulter des Dosenrumpfes gehalten, also gar nicht durch eine Haftverbindung mit dem Dosenrumpf verbunden.
Wegen der hierbei auftretenden Schwierigkeiten haben weder das Verfahren noch damit hergestellte Dosenverschlüsse Eingang in die Praxis gefunden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Dosenverschlusses mit einer entfernbaren Membran und einem Kantenschutzring für den Öffnungsrand des Dosenrumpfes, wobei die Membran und der Kantenschutzring aus einem napfförmigen Folienkörper mittels eines Trennschnittes längs des Umfangs des Folienkörpers gebildet und mit dem Dosenrumpf mittels einer Haftverbindung, insbesondere Schweissungen, verbunden werden, zu schaffen, das ein Herstellen des Kantenschutzringes und der Membran einfacher und besser als in dem bekannten Verfahren mit von innen her geführtem Trennschnitt (CH-PS 537 843) ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht gemäss den Patentansprüchen 1 und 5.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung wird der Folienkörper während sämtlicher Verfahrensschritte von innen her mittels einer einzigen Unterstut- zung, nämlich einem Dorn, unterstützt. Hierdurch kann das
Trennen des Folienkörpers in die Membran und den Kantenschutzring in einfacher Weise von aussen erfolgen. Ein Einschneiden in den Dosenrumpf ist dabei vermieden. Während der einzelnen Verfahrensschritte werden weder der Folienkörper noch seine Teile von der inneren Unterstützung, wie einem Dorn, weggenommen. Diese Teile, insbesondere die Membran bleiben ständig unterstützt. Dadurch ist das sehr heikle Handhaben des dünnwandigen Folienkörpers abgesehen von dem unproblematischen axialen Positionieren des Kantenschutzringes und der Membran auf dem Dorn vermieden. All dies führt zu einer sehr wirtschaftlichen Herstellung.
Vorzugsweise werden der Kantenschutzring und die Membran nach dem Aufschieben des Dosenrumpfes relativ zueinander verschoben. Dabei kann der Kantenschutzring durch Aufschieben des Dosenrumpfes und die Membran durch Verschieben ihrer inneren Unterstützung unabhängig voneinander in ihre axialen Endlagen positioniert werden und die Membran und der Kantenschutzring unter Ausübung radialen Druckes mit dem Dosenrumpf verbunden werden.
Ein besonders gut abdichtender Dosenverschluss wird erreicht, wenn der Kantenschutzring zusammen mit dem Dosenrumpf radial aufgeweitet wird und wenn die Membran in eine den Kantenschutzring axial überlappende Lage positioniert und zum Verbinden mit dem Dosenrumpf radial nach aussen an diesen über den Kantenschutzring bzw. direkt angedrückt wird. Für die verbesserte Abdichtung sorgt hierbei die Überlappung zwischen Kantenschutzring und Membran aufgrund der zusätzlichen Folienwandstärke zwischen einem von innen wirkenden Drückwerkzeug, vorzugsweise einem radial spreizbaren Abschnitt des den Folienkörper unterstützenden Dorns, die den Anpressdruck beim Andrücken der Membran über den über den Kantenschutzring an den Dosenrumpf erhöht.
Die überlappende Verbindung zwischen Kantenschutzring und Membran ist besonders günstig bei Parallelwicklung des Dosenrumpfes, bei der ein Randteil eines Kartonmaterials längs einer Mantellinie über einen anderen Randteil gelegt wird. Die Überlappungsstelle ist im Hinblick auf die Dichtheit kritisch.
Vorteilhaft wird der Folienkörper bzw. die Membran mindestens zum Aufstülpen des Dosenrumpfes und für die nachfolgenden Verfahrensschritte mittels Vakuum an der Unterstützung fixiert.
Die Verbindung zwischen der Membran und dem Kantenschutzring wird durch Verschweissen der Membran bzw.
des Kantenschutzringes mit der Kaschierung in heissem Zustand unter Zwischenschaltung einer Klebeschicht erreicht.
Hierzu werden die Verbindungstellen zwischen der Membran bzw. dem Kantenschutzring und dem Dosenrumpf beheizt, und zwar vorzugsweise von innen und zur Verbindung des gebördelten Randes des Kantenschutzringes an der Aussenwand des Dosenrumpfes auch von aussen.
Um die Dichtheit der Verbindung zwischen dem Folienkörper bzw. seinen Teilen und dem Dosenrumpf zu verbessern, können alternativ oder zusätzlich der Folienkörper bzw.
seine Teile in den Umfang des Dosenrumpfes eingerillt werden. Dies ist besonders zweckmässig und lässt grössere Herstelltoleranzen zu, wenn der Dosenrumpf durch eine Parallelwicklung des kaschierten Kartonstreifens hergestellt ist. Bei Herstellung des Dosenrumpfes durch eine Spiralwicklung ist diese zusätzliche Massnahme zur Verbesserung der Dichtung entbehrlich.
Der Dorn, der Abstreifer und ggf. ein zusätzlich vorgesehener Schweissring sind vorzugsweise koaxial angeordnet und unabhiingig voneinander axial verschieblich. Der Dorn weist zweckmässig eine Innenheizung auf, um die innen gelegenen Teile des Folienkörpers mit dem Dosenrumpf zu verschweissen, während der Schweissring eine Aussenheizung aufweisen kann, um den umgebördelten Rand des Kantenschutzringes mit der Aussenwand des Dosenrumpfes über eine zwischengeschaltete Klebeschicht zu verschweissen.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sind problemlos auch zur Herstellung von Dosenverschlüssen bei unrundem, z.B. viereckigem Dosenquerschnitt anwendbar, und zwar insbesondere deshalb, weil der Folienkörper zur Bildung der Membran und des Kantenschutzringes von aussen geschnitten wird.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen abgebrochenen Axialschnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Dosenverschlusses gemäss der Erfindung;
Fig. 2 bis 8 in stark vereinfachter Darstellung die Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäss der Erfindung, das mit der Vorrichtung nach Fig. 1 durchgeführt wird;
Fig. 9 bis 15 in einer Darstellung wie in den Fig. 2 bis 8 die Verfahrensschritte eines abgewandelten Verfahrens gemäss der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein napfförmiger Folienkörper aus einer Aluminiumfolie einer Wandstärke von 0,08 mm mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Dieser Folienkörper 1 ist in üblicher Weise durch Tiefziehen hergestellt. Er weist einen zylindrischen Wandbereich 2 und einen ringförmigen Randbereich 3 sowie einen Boden 4 auf.
Der Folienkörper 1 ist von einem radial spreizbaren Abschnitt, wie einem Spreizring 5, eines axial über ein Dornrohr 8 verschieblichen Dorns 9 unterstützt, wobei der Abschnitt 5 mittels eines durch Axialbewegung einer Stange 6 verschwenkbaren Hebels 7 spreizbar ist. Der Abschnitt 5 hat eine seinen Aussenumfang umgebende Rille 5' Der Dorn 9 hat unterhalb der Rille 5' einen zylindrischen Abschnitt 15, an den sich eine konische Erweiterung 17 anschliesst. Der Dorn 9 weist ferner eine Innenheizung 10 in Form einer elektrischen Heizwicklung auf, die von einer Wärmeisolation (nicht gezeigt) umgeben sein kann.
Radial ausserhalb des Folienkörpers 1 ist eine radial in Richtung des Pfeils a und axial in Richtung des Pfeiles b verstellbare und um die Achse 11 rotierende Messerscheibe 12 mit umlaufender Schneidkante 13 angeordnet. Ist der Dorn 9 mit aufgesetztem Folienkörper 1 undrehbar angeordnet, so ist das Messer nach Art eines Planeten auf einem mit der Dornachse im Mittelpunkt liegenden Umfang um den Dorn mit dem Folienkörper drehbar. Ist dagegen der Dorn mit dem Folienkörper seinerseits um die Mittelachse drehbar, dann genügt die Einstellbeweglichkeit in Richtung der Pfeile a bzw. b für die Messerscheibe 12.
Koaxial mit dem Dorn 9 sind ein Abstreifer 14 und ein Schweissring 16 vorgesehen, die auf nicht gezeigte Weise voneinander und von dem Dorn 9 unabhängig in Richtung des Pfeiles c axial bewegbar sind. Der Schweissring 16 hat an seinem oberen Ende innen eine Konusfläche 16' und trägt auf seiner Aussenseite eine Heizwicklung 19. Die Teile 9, 14 und 16 sind an einem nicht gezeigten Support axial geführt.
Etwa auf gleicher Höhe wie das Messer 12 ist eine Andrückrolle 30 um eine Achse 31 drehbar angeordnet. Die Andrückrolle 30 ist in Richtung des Pfeiles d an den Umfang des Dorns 9 auf der Höhe des Spreizringes 5 an- und wegstellbar. Oberhalb der beschriebenen Anordnung und koaxial dazu in Richtung des Pfeiles f ist ein Teller 32 zur Abstützung eines Dosenrumpfes 25 angeordnet.
Ganz in der Mitte der beschriebenen Anordnung kann eine nicht gezeigte Vakuumleitung durch das Dornrohr 8 zu einem Raum zwischen der Oberseite des Dorns 9 und der Unterseite des Bodens 4 des Folienkörpers 1 hindurchgeführt sein.
Im folgenden werden nun anhand der Fig. 2 bis 8 die wesentlichen Arbeitsschritte eines bevorzugten Verfahrens gemäss der Erfindung beschrieben, wobei die Vorrichtung nach Fig. 1 eingesetzt werden kann.
Ein tiefgezogener Folienkörper 1 wird auf den Dorn 9 automatisch aufgestülpt (Fig. 2).
Im zweiten Verfahrensschritt gemäss Fig. 3 wird die Messerscheibe 12 nach eventuellem Ausrichten in Richtung des Pfeiles b auf die Rille 5' des Dornes 9 in Richtung des Pfeiles a gegen den Folienkörper 1 angestellt und auf einem mit der Dornachse 9 konzentrischen Kreis (Pfeil A in Fig. 3) um den Dorn 9 mit Folienkörper 1 herumgeführt. Dabei ist der Folienkörper 1 mit seinem Rand 3 auf dem Abstreifer 14 abgestützt.
Der dritte Verfahrensschritt gemäss Fig. 4 zeigt den Folienkörper bereits in Form von zwei Teilen, nämlich der Membran 23 und dem Kantenschutzring 24. Im Verfahrensschritt nach Fig. 4 wird der Dosenrumpf 25 von oben aufgeschoben, bis er an dem durch den Abstreifer 14 abgestützten Rand 3 des Kantenschutzringes 24 anläuft.
Bei dem Verfahrensschritt nach Fig. 5 wird der Dorn 9 nach oben gefahren, so dass die Membran 23 axial von dem Kantenschutzring 24 nach oben entfernt wird und der erweiterte Bereich des Dorns unterhalb der konischen Erweiterung 17 die Innenseite des Kantenschutzringes 24 an die Innenwand 27 des Dosenrumpfes 25 andrückt. Gleichzeitig wird der Schweissring 16 nach oben geschoben. Dabei bördelt er zunächst mit seiner konischen Innenfläche 16' den Rand 3 des Kantenschutzringes 24 um den Dosenrumpf um. Durch die Heizung 19 wird der Kantenschutzring 24 erhitzt und unter gleichzeitigem radialen Druck sowohl von innen als auch von aussen an den Dosenrumpf angeschweisst.
Anstatt des Dornes 9 und des Schweissringes 16 kann auch vorzugsweise der Abstreifer 14 mit dem Dosenrumpf 25 entsprechend nach unten verschoben werden. Wichtig ist nur, dass bei dem Verfahrensschritt nach Fig. 5 der Kantenschutzring in Abstand von der Membran 23 und zwischen den erweiterten Bereich des Dornes 5 und den beheizten Teil des Schweissringes gerät.
Bei dem Arbeitsschritt nach Fig. 6 wird der Dorn 9 in den im Verfahrensschritt nach Fig. 5 aufgeweiteten Kantenschutzring 24 hinein in eine axiale Lage verfahren, bei der sich der axiale Rand der Membran 23 mit dem Innenrand des Kantenschutzringes 24 überlappt. Wenn eine Überlappung nicht gewünscht oder erforderlich ist, kann der Dorn auch in eine Lage verfahren werden, bei welcher das untere Ende der Membran 23 gerade oberhalb des oberen Endes des Kantenschutzringes oder in eine Lage mit Abstand davon zu liegen kommt. Die überlappende Position nach Fig. 6 wird mit Vorteil dann gewählt, wenn der Dosenrumpf 25 durch Parallelwicklung mit überlappenden, in Richtung einer Mantellinie verlaufenden Bereichen hergestellt ist, wobei erhöhte Anforderungen an die Abdichtung der Membran 23 gestellt werden.
Im Arbeitsschritt nach Fig. 7 wird nun in der axialen Position gemäss Fig. 6 der Spreizring 5 radial von innen nach aussen in Richtung der Pfeile e gespreizt. Dadurch wird die Membran 23 fest an die Innenwand des Kantenschutzringes und ausserdem mit ihrem oberen Bereich unmittelbar an den Dosenrumpf gedrückt. Durch das Vorhandensein der zusätzlichen Stärke des Kantenschutzringes 24 ergibt sich bei gleich weiter Spreizung in Richtung der Pfeile e ein höherer Anpressdruck.
Im Arbeitsschritt gemäss Fig. 8 wird unter gleichzeitiger Erhitzung des radial aussen liegenden Membranbereiches mittels der Innenheizung 10 die Andrückrolle 30 an die Aussenseite des Kantenschutzringes bzw. Dosenrumpfes angedrückt und dabei in Richtung des Pfeiles B um die Dornachse bewegt. Hierdurch wird die Membran 23 mit dem Kantenschutzring 24 und der Innenwand 27 des Dosenrumpfes 25 verschweisst.
Der Spreizring 5 hat an seinem Umfang vorzugsweise mindestens einen nach aussen vorspringenden schmalen Umfangsbund (vgl. Fig. 1), der beim Anpressen der umlaufenden Andrückrolle die Membran 23 gegebenenfalls zusammen mit dem Kantenschutzring 24 an dieser Umfangsstelle in den Dosenrumpf 25 zum Zwecke der besseren Abdichtung hineindrückt.
Der Dosenverschluss ist nun fertiggestellt und die Anordnung aus Dosenrumpf 25 und damit verbundener Membran 23 und Kantenschutzring 24 kann vom Dorn 9 nach oben ausgeworfen werden.
Die Membran 23 kann in dem Arbeitsschritt nach Fig. 8 auch nur ausschliesslich mit dem Kantenschutzring und nicht mit dem Dosenrumpf 25 verschweisst werden.
In jedem Fall ist beim Öffnen der Dose ein einfaches Entfernen der Membran 23 möglich, weil zum überwiegenden Teil nur die zwischen Kantenschutzring 24 und Membran 23 erzeugte, gut dosierbare Haftkraft, die durch das Verschweissen bzw. durch Wahl eines geeigneten Klebstoffes erzeugt wurde, überwunden werden muss. Dabei ist die Gefahr so gut wie ausgeschaltet, dass ein Teil der Dosenrumpf-Innenwand beim Entfernen der Membran 23 mit weggerissen wird.
Anhand der Fig. 9 bis 15 wird nun der Arbeitsablauf bei dem alternativen Verfahren zum Herstellen eines Dosenverschlusses beschrieben, wobei gleiche oder funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 8 versehen sind.
Bei dem Arbeitsschritt nach Fig. 9 wird der Folienkörper 1 von oben auf den Dorn 9 mit Spreizring 5 (in den Fig. 9 bis 15 nicht gezeigt) aufgesetzt.
Gemäss Fig. 10 wird dann die Messerscheibe 12 in Richtung des Pfeiles a einwärts und ggf. axial in Richtung des Pfeiles b an den Folienkörper 1 angestellt und auf einen mit der Dornachse 9 konzentrischen Kreis (Pfeil A), um den Folienkörper 1 zur Durchführung eines Schnittes herumgeführt. Dieser Schnitt ist in Fig. 10 mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet und trennt den Folienkörper in eine Membran 23 und einen Kantenschutzring 24. Der Kantenschutzring 24 wird nun gemäss Fig. 11 mittels des Abstreifers 14 axial bezüglich des Dornes 9 verschoben, um den Kantenschutzring 24 relativ zur Membran 23 axial in eine Lage zu positionieren, welche diese Teile in der fertigen Dose einnehmen sollen. Anstatt eines Abstreifers 14 kann auch der Dorn 9 entsprechend verschoben werden, oder es können sowohl der Dorn 9 als auch der Abstreifer 14 ver sohoben werden.
Im Gegensatz zu der Darstellung nach Fig. 11 können die Teile 23 und 24 auch in einer Position belassen werden, in der sie aneinander anstossen.
Bei dem in Fig. 12 dargestellten Verfahrensschritt wird ein Dosenrumpf 25 von oben in Richtung des Pfeiles f auf den Dorn mit den darauf befindlichen Teilen 23 und 24 des Folienkörpers aufgestülpt, bis er mit seinem Öffnungsrand 26 zur Anlage an dem Randbereich 3 des Kantenschutzringes 24 kommt. In dieser Lage wird die Membran 23 mittels zwischen Membran 23 und Dorn 9 erzeugten Unterdrucks fixiert. Zwischen der Innenwand 27 des Dosenrumpfes 25 und dem Folienkörper bzw. den Teilen 23, 24 ist ein Spiel zwischen 1/10 und 2/10 mm vorgesehen, um eine problemlose Verschweissung zu ermöglichen.
Hierzu wird im Verfahrensschritt gemäss Fig. 13 die Innenheizung 10 betätigt und ggf. ein Druck ausgeübt, so dass eine Klebe schicht, die auf der nicht dargestellten Kaschierung des Dosenrumpfes 25 oder auf der Aussenseite des Folienkörpers 1 angeordnet ist (nicht gezeigt), erhitzt wird und ein Verschweissen der zylindrischen Bereiche der Membran 23 und des Kantenschutzringes 24 mit der Innenwand 27 des Dosenrumpfes 25 bewirkt. Die Beheizung ist in Fig. 13 durch die Pfeile e angedeutet. Sie findet zweckmässig über den ganzen Umfang statt.
Im Verfahrensschritt nach Fig. 14 wird das Aussenteil des Randbereiches 3 mittels des nun nach oben in Richtung des Pfeiles c geschobenen Schweissringes 16 umgebördelt und an die Aussenwand 28 angedrückt. Dann findet gemäss Fig. 14 ein durch die Pfeile g angedeutetes Beheizen mittels der Aussenheizung 19 statt, so dass die Aussenteile des Kantenschutzringes verbunden werden.
Der Dosenverschluss ist nun fertiggestellt, und die Anordnung aus Dosenrumpf und den beschriebenen Verschlussteilen wird mittels des Abstreifers 14 in Richtung des Pfeiles h vom Dorn 9 abgestreift.
Der Spreizring 5 wird ggf., aber nicht notwendig, während des in Fig. 13 gezeigten Arbeitsschrittes gespreizt, d.h.
während des Verschweissens der Teile 23, 24 mit der Innenwand 27 des Dosenrumpfes 25. Bei kleingehaltenem Spiel kann auch ohne eine Spreizung, d.h. ohne Druckaus übung, geschweisst werden. Insbesondere bei spiralgewickelten Dosenrümpfen dürfte sich eine Spreizung wohl erübrigen.
Der für die Verschweissung erforderliche Kontakt kann auch durch Ausüben eines Drucks von aussen auf den Dosenrumpf erhalten werden. Ein solcher Druck wird auch zum Verschweissen der Aussenteile des Randes 3 des Kantenschutzringes 24 mit der Aussenseite 28 des Dosenrumpfes ausgeübt, und zwar durch Zusammenwirken der Konusflächen 16', 18' (Fig. 1).
Ohne weiteres können mit der beschriebenen Vorrichtung und dem Verfahren ausser den runden Dosen auch ovale oder mehreckige Dosen mit Membranen und Kantenschutzringen bestückt werden. Dies ist aufgrund des einfachen Schneidens von aussen mit der Messerscheibe 12 möglich.
Eine Verletzung des Dosenrumpfes 25 bzw. seiner Kaschierung ist dabei ausgeschlossen, weil das Schneiden vor dem Aufstülpen des Dosenrumpfes 25, d.h. davon entfernt, erfolgt.
Die Beschreibung hat deutlich gemacht, dass der Dom 9 zugleich eine Abstützung des Folienkörpers beim Trennen als auch beim Verschweissen mit den entsprechenden Wandteilen des Dosenrumpfes 25 besorgt, ohne dass die durch das Trennen erhaltenen Teile 23, 24 des Folienkörpers vom Dorn abgenommen und gehandhabt werden müssen. Dies ist sehr wichtig, weil die Handhabung des äusserst dünnwandigen Folienkörpers 1 bzw. der durch das Trennen gemäss Fig. 3 erhaltenen Teile 23, 24 äusserst heikel ist.
Mit dem beschriebenen Verfahren ist aus folgenden Gründen eine höhere Produktionsleistung als bisher möglich: - die Messerscheibe 12 muss nicht den Dosenrumpf 25 schneiden; - der Folienkörper 1 ist schon vor dem Schneiden auf dem
Dorn 9 in einfacher Weise fixiert; - der Dorn 9 macht die Verwendung eines Gegenhalters von aussen überflüssig; - die Klebeschicht zwischen der Kaschierung des Dosen rumpfes 25 und den Teilen 23, 24 kann schon vor dem eigentlichen Schweissvorgang vorgewärmt werden. Folg lich können die Schweisstemperaturen tiefer gewählt wer den. Dies vereinfacht und verkürzt den Schweissvorgang, so dass eine grössere Variationsbreite bei der Auswahl der Klebeschicht (sog. Thermolack) gegeben ist.
Die Fixierung des Folienkörpers 1 auf dem Dorn 9 könnte auch durch mechanische Mittel geschehen.
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PATENT CLAIMS
1. A method for producing a can closure with a removable membrane and an edge protection ring for the opening edge of the can body, the membrane and the edge protection ring being formed from a cup-shaped film body by means of a separating cut along the circumference of the film body and connected to the can body by means of adhesive connections that the film body (1) is supported from the inside, that the separating cut (22) is then made on the film body (1) before it is introduced into the can body (25) and that the parts (23,
24) while the support is maintained axially positioned in their end positions and then the membrane (23) and the edge protection ring (24) are connected to the subsequently pushed-on can body (25) while exerting radial pressure.
2. The method according to claim 1, characterized in that the edge protection ring (24) together with the can body (25) is expanded radially and that the membrane (23) is positioned in an axially overlapping position of the edge protection ring (24) and for connection to the can body is pressed radially outwards onto the edge protection ring or directly.
3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the film body (1) or the membrane (23) are fixed to the support by means of a vacuum at least from the opening of the can body (25).
4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the joints between the membrane (23) or edge protection ring (24) and the can body (25) are locally heated to produce welded connections.
5. Device for performing the method according to one of claims 1 to 4, characterized by a mandrel (9) for supporting the film body (1) from the inside and a wiper (14) for axially supporting the edge protection ring (24) separated from the film body, wherein the mandrel and the scraper are axially displaceable relative to one another, and by means of a knife (12) which is movable relative to the circumference of the mandrel (9) on the outside of the film body (1) which can be put thereon, the mandrel in a region which extends from its free end is axially further than the axial dimension of the film body, has an extension (17) which serves to radially expand the edge protection ring (24).
The invention relates to a method and a device for producing a can closure with a removable membrane and an edge protection ring for the opening edge of a can body. The membrane usually has a sealing function and a guarantee function. It can be removed without tools using a tear-off tab or the like.
In a can closure of the type mentioned, the edge protection ring has the task of protecting the opening edge of the can body, which usually consists of laminated cardboard. Such protection is necessary above all because usually there is an additional closure cap that can be plugged onto the opening edge of the can body and that the contents of the can after first use, i.e. Remove the membrane that is supposed to protect. This cap is removed and replaced several times over the life of the can, which would claim an unprotected opening edge in such a way that a tight seal of the lid on the opening edge would not be guaranteed over the entire life of the can.
It is known to design the edge protection ring from a sheet metal part, while the membrane consists of a foil material (CH-PS 585 641). The pursuit of simple, inexpensive production led to the edge protection ring also being formed from a film material (CH-PS 564 456). This well-known edge protection ring must be manufactured separately and glued around the opening edge of the can body. It is difficult to handle due to its nature.
It is also known to form an edge protection ring and a membrane from a cup-shaped film body by means of a separating cut along the circumference of the film body, and to connect both parts to the can body by means of an adhesive connection (CH-PS 537 843). The film body is first inserted into the can body and glued to it. A separating cut is then made from the inside, so that a membrane separated from the edge protection ring is formed. If a force is exerted on the membrane to open the can, there is a risk that part of this inner wall or lamination will be torn away due to the membrane only adhering to the inner wall or lamination of the can body.
In the known method, because of the low thickness of the film material (of the order of 1/10 mm), it is unavoidable that when the separating cut is made, cuts are made from the inside into the can body itself, the incision depth being virtually impossible to determine. However, any other possibility of producing the edge protection ring and the membrane from the same film material is said to be very delicate, if not practically impossible, because of the difficulty of assembling these parts and inserting them into the can opening.
A known method is addressed here (CH-PS 368 743), in which the film body is divided into an edge protection ring and a membrane before being introduced into the can body by a separating cut made from the outside, and the membrane is removed from the component supporting it after the separation and to another component that supports it from the inside, namely a slip lid for the can. The membrane is held by clamping between the edge protection ring and a retracted shoulder of the can body, so not connected to the can body by an adhesive connection.
Because of the difficulties encountered here, neither the method nor the can closures produced with it have found their way into practice. The invention has for its object a method and an apparatus for producing a can closure with a removable membrane and an edge protection ring for the opening edge of the can body, the membrane and the edge protection ring being formed from a cup-shaped film body by means of a separating cut along the circumference of the film body and with the can body by means of an adhesive connection, in particular welds, to create, which makes it easier and better to manufacture the edge protection ring and the membrane than in the known method with a cut made from the inside (CH-PS 537 843).
This object is achieved in accordance with patent claims 1 and 5.
In the method and the device according to the invention, the film body is supported from the inside during all process steps by means of a single support, namely a mandrel. This can
Separation of the film body into the membrane and the edge protection ring can be done easily from the outside. Cutting into the can body is avoided. During the individual process steps, neither the film body nor its parts are removed from the internal support, such as a mandrel. These parts, especially the membrane, are always supported. This avoids the very delicate handling of the thin-walled film body apart from the unproblematic axial positioning of the edge protection ring and the membrane on the mandrel. All of this leads to a very economical production.
The edge protection ring and the membrane are preferably displaced relative to one another after the can body has been pushed on. The edge protection ring can be positioned independently of one another in their axial end positions by sliding the can body and the membrane by moving their inner support, and the membrane and the edge protection ring can be connected to the can body by exerting radial pressure.
A particularly well-sealing can closure is achieved if the edge protection ring is expanded radially together with the can body and if the membrane is positioned in a position axially overlapping the edge protection ring and is pressed radially outward to connect it to the can body via the edge protection ring or directly. The overlap between the edge protection ring and the membrane provides for the improved sealing due to the additional film wall thickness between an internally acting pressing tool, preferably a radially expandable section of the mandrel supporting the film body, which increases the contact pressure when pressing the membrane over the edge protection ring against the can body .
The overlapping connection between the edge protection ring and the membrane is particularly favorable in the case of parallel winding of the can body, in which an edge part of a cardboard material is laid along a surface line over another edge part. The point of overlap is critical with regard to tightness.
The film body or the membrane is advantageously fixed to the support by means of a vacuum, at least for fitting the can body and for the subsequent process steps.
The connection between the membrane and the edge protection ring is made by welding the membrane or
of the edge protection ring with the lamination in hot condition with the interposition of an adhesive layer.
For this purpose, the connection points between the membrane or the edge protection ring and the can body are heated, preferably from the inside and to connect the flanged edge of the edge protection ring on the outer wall of the can body also from the outside.
In order to improve the tightness of the connection between the film body or its parts and the can body, the film body or
its parts are grooved into the circumference of the can body. This is particularly expedient and allows greater manufacturing tolerances if the can body is produced by parallel winding of the laminated cardboard strip. If the can body is manufactured by a spiral winding, this additional measure to improve the seal is unnecessary.
The mandrel, the scraper and possibly an additionally provided welding ring are preferably arranged coaxially and axially displaceable independently of one another. The mandrel expediently has internal heating in order to weld the inner parts of the film body to the can body, while the welding ring can have external heating in order to weld the flanged edge of the edge protection ring to the outer wall of the can body via an interposed adhesive layer.
The method and the device according to the invention are also problem-free for the production of can closures in the case of non-circular, e.g. square can cross section applicable, in particular because the film body is cut to form the membrane and the edge protection ring from the outside.
The invention is explained below with reference to schematic drawings of an embodiment with further details. Show it:
Figure 1 is a broken axial section through a device for producing a can closure according to the invention.
Fig. 2 to 8 in a highly simplified representation, the process steps of a method according to the invention, which is carried out with the device according to Fig. 1;
9 to 15 in a representation as in FIGS. 2 to 8 the method steps of a modified method according to the invention.
In Fig. 1, a cup-shaped film body made of an aluminum foil with a wall thickness of 0.08 mm is designated by the reference numeral 1. This film body 1 is produced in the usual way by deep drawing. It has a cylindrical wall area 2 and an annular edge area 3 and a bottom 4.
The film body 1 is supported by a radially expandable section, such as an expanding ring 5, of a mandrel 9 which can be displaced axially via a mandrel tube 8, the section 5 being expandable by means of a lever 7 which can be pivoted by axial movement of a rod 6. The section 5 has a groove 5 ′ surrounding its outer circumference. The mandrel 9 has a cylindrical section 15 below the groove 5 ′, which is followed by a conical widening 17. The mandrel 9 also has an internal heater 10 in the form of an electrical heating winding, which can be surrounded by thermal insulation (not shown).
Radially outside the film body 1 is a radially adjustable in the direction of arrow a and axially in the direction of arrow b and rotating about the axis 11 knife disc 12 with circumferential cutting edge 13. If the mandrel 9 is non-rotatably with the film body 1 attached, the knife can be rotated in the manner of a planet on a circumference centered on the mandrel axis around the mandrel with the film body. If, on the other hand, the mandrel with the film body is in turn rotatable about the central axis, then the adjustment movement in the direction of arrows a and b is sufficient for the knife disk 12.
A wiper 14 and a welding ring 16 are provided coaxially with the mandrel 9 and can be moved axially independently of one another and from the mandrel 9 in the direction of arrow c in a manner not shown. The welding ring 16 has a conical surface 16 'on its upper end and carries a heating winding 19 on the outside. The parts 9, 14 and 16 are axially guided on a support (not shown).
A pressure roller 30 is arranged rotatably about an axis 31 at approximately the same height as the knife 12. The pressure roller 30 can be turned on and off in the direction of the arrow d on the circumference of the mandrel 9 at the height of the expansion ring 5. A plate 32 for supporting a can body 25 is arranged above the arrangement described and coaxially thereto in the direction of arrow f.
In the very center of the arrangement described, a vacuum line (not shown) can be passed through the mandrel tube 8 to a space between the top of the mandrel 9 and the bottom of the bottom 4 of the film body 1.
The main steps of a preferred method according to the invention will now be described with reference to FIGS. 2 to 8, wherein the device of FIG. 1 can be used.
A deep-drawn film body 1 is automatically slipped onto the mandrel 9 (FIG. 2).
In the second method step according to FIG. 3, the knife disk 12 is placed after the possible alignment in the direction of arrow b on the groove 5 'of the mandrel 9 in the direction of arrow a against the film body 1 and on a circle concentric with the mandrel axis 9 (arrow A in Fig. 3) around the mandrel 9 with film body 1. Here, the film body 1 is supported with its edge 3 on the wiper 14.
The third process step according to FIG. 4 shows the film body already in the form of two parts, namely the membrane 23 and the edge protection ring 24. In the process step according to FIG. 4, the can body 25 is pushed on from above until it reaches the edge supported by the stripper 14 3 of the edge protection ring 24 starts.
5, the mandrel 9 is moved upward, so that the membrane 23 is axially removed from the edge protection ring 24 upwards and the expanded area of the mandrel below the conical extension 17 the inside of the edge protection ring 24 to the inner wall 27 of the Can body presses 25. At the same time, the welding ring 16 is pushed upwards. It first flanges the edge 3 of the edge protection ring 24 around the can body with its conical inner surface 16 '. The edge protection ring 24 is heated by the heater 19 and welded to the can body under the same radial pressure both from the inside and from the outside.
Instead of the mandrel 9 and the welding ring 16, the scraper 14 with the can body 25 can preferably also be shifted downwards accordingly. It is only important that, in the method step according to FIG. 5, the edge protection ring comes at a distance from the membrane 23 and between the expanded area of the mandrel 5 and the heated part of the welding ring.
In the working step according to FIG. 6, the mandrel 9 is moved into the edge protection ring 24 widened in the method step according to FIG. 5 into an axial position in which the axial edge of the membrane 23 overlaps with the inner edge of the edge protection ring 24. If an overlap is not desired or required, the mandrel can also be moved into a position in which the lower end of the membrane 23 comes to lie just above the upper end of the edge protection ring or in a position at a distance therefrom. The overlapping position according to FIG. 6 is advantageously selected when the can body 25 is produced by parallel winding with overlapping areas running in the direction of a surface line, with increased demands being placed on the sealing of the membrane 23.
In the working step according to FIG. 7, in the axial position according to FIG. 6, the expansion ring 5 is now expanded radially from the inside to the outside in the direction of the arrows e. As a result, the membrane 23 is pressed firmly against the inner wall of the edge protection ring and also with its upper region directly against the can body. The presence of the additional thickness of the edge protection ring 24 results in a higher contact pressure with the same widening in the direction of the arrows e.
In the working step according to FIG. 8, the pressure roller 30 is pressed against the outside of the edge protection ring or can body and simultaneously moves in the direction of arrow B about the mandrel axis while heating the radially outer membrane region by means of the inner heater 10. As a result, the membrane 23 is welded to the edge protection ring 24 and the inner wall 27 of the can body 25.
The expansion ring 5 preferably has at least one outwardly projecting narrow circumferential collar on its circumference (see FIG. 1) which, when the circumferential pressure roller is pressed on, the membrane 23 together with the edge protection ring 24 at this circumferential location in the can body 25 for the purpose of better sealing pushes in.
The can closure is now completed and the arrangement of the can body 25 and the associated membrane 23 and edge protection ring 24 can be ejected upwards from the mandrel 9.
The membrane 23 can only be welded to the edge protection ring and not to the can body 25 in the working step according to FIG. 8.
In any case, a simple removal of the membrane 23 is possible when opening the can, because for the most part only the easily metered adhesive force generated between the edge protection ring 24 and membrane 23, which was generated by welding or by selection of a suitable adhesive, is overcome got to. The risk is virtually eliminated that part of the inner wall of the can body is also torn away when the membrane 23 is removed.
The workflow in the alternative method for producing a can closure will now be described with reference to FIGS. 9 to 15, the same or functionally identical parts being provided with the same reference numerals as in FIGS. 1 to 8.
In the working step according to FIG. 9, the film body 1 is placed from above onto the mandrel 9 with an expanding ring 5 (not shown in FIGS. 9 to 15).
According to FIG. 10, the knife disc 12 is then set inwards in the direction of arrow a and possibly axially in the direction of arrow b on the film body 1 and on a circle concentric with the mandrel axis 9 (arrow A) in order to carry out the film body 1 Cut around. This section is designated in FIG. 10 by reference numeral 22 and separates the film body into a membrane 23 and an edge protection ring 24. The edge protection ring 24 is now displaced axially with respect to the mandrel 9 according to FIG. 11 by means of the scraper 14 by the edge protection ring 24 relative to position the membrane 23 axially in a position which these parts are to occupy in the finished can. Instead of a scraper 14, the mandrel 9 can also be moved accordingly, or both the mandrel 9 and the scraper 14 can be checked.
In contrast to the illustration according to FIG. 11, the parts 23 and 24 can also be left in a position in which they abut one another.
In the process step shown in FIG. 12, a can body 25 is slipped from above in the direction of arrow f onto the mandrel with the parts 23 and 24 of the film body located thereon until its opening edge 26 comes to rest against the edge region 3 of the edge protection ring 24 . In this position, the membrane 23 is fixed by means of negative pressure generated between the membrane 23 and the mandrel 9. A clearance between 1/10 and 2/10 mm is provided between the inner wall 27 of the can body 25 and the film body or the parts 23, 24 in order to enable problem-free welding.
For this purpose, in the method step according to FIG. 13, the inner heater 10 is actuated and, if necessary, pressure is applied, so that an adhesive layer which is arranged on the lamination of the can body 25 (not shown) or on the outside of the film body 1 (not shown) is heated and welding the cylindrical regions of the membrane 23 and the edge protection ring 24 to the inner wall 27 of the can body 25. The heating is indicated in Fig. 13 by the arrows e. It takes place expediently over the entire scope.
In the method step according to FIG. 14, the outer part of the edge region 3 is flanged by means of the welding ring 16, which is now pushed upwards in the direction of arrow c, and pressed onto the outer wall 28. Then, as shown in FIG. 14, heating by the external heating 19 indicated by the arrows g takes place, so that the external parts of the edge protection ring are connected.
The can closure is now finished, and the arrangement of the can body and the described closure parts is stripped from the mandrel 9 in the direction of arrow h by means of the scraper 14.
The expansion ring 5 may be, but not necessarily, expanded during the work step shown in Fig. 13, i.e.
during the welding of the parts 23, 24 to the inner wall 27 of the can body 25. With a small amount of play, even without a spread, i.e. can be welded without pressure. In particular with spiral-wound can bodies, a spreading may not be necessary.
The contact required for welding can also be obtained by exerting external pressure on the can body. Such pressure is also exerted for welding the outer parts of the edge 3 of the edge protection ring 24 to the outside 28 of the can body, namely by the interaction of the conical surfaces 16 ', 18' (FIG. 1).
In addition to the round cans, oval or polygonal cans can also be equipped with membranes and edge protection rings using the described device and the method. This is possible due to the simple cutting from the outside with the cutter disc 12.
An injury to the can body 25 or its lamination is excluded because the cutting before the can body 25 is put on, i.e. removed from it.
The description has made it clear that the dome 9 provides support for the film body during separation and also for welding with the corresponding wall parts of the can body 25, without the parts 23, 24 of the film body obtained by the separation having to be removed from the mandrel and handled . This is very important because the handling of the extremely thin-walled film body 1 or the parts 23, 24 obtained by the separation according to FIG. 3 is extremely delicate.
With the described method, a higher production output than before is possible for the following reasons: the cutter disc 12 does not have to cut the can body 25; - The film body 1 is already on the cutting
Mandrel 9 fixed in a simple manner; - The mandrel 9 makes the use of a counterholder from the outside superfluous; - The adhesive layer between the lamination of the can body 25 and the parts 23, 24 can be preheated before the actual welding process. Consequently, the welding temperatures can be chosen lower. This simplifies and shortens the welding process, so that there is a wider range of variations when selecting the adhesive layer (so-called thermal lacquer).
The film body 1 could also be fixed on the mandrel 9 by mechanical means.