CH694013A5 - Verfahren zur Herstellung eines Dosenrumpfes. - Google Patents

Description

  



   Die vorliegende Erfindung, betrifft ein Verfahren zur Herstellung  eines Dosenrumpfes. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung  eine Dose mit nach diesem Verfahren hergestelltem Dosenrumpf. 



   Es ist bekannt, dass unveredelte Blechtafeln, so genannte "blackplates",  als auch verzinnte Blechtafeln, so genannte "tinplates", oder lackierte  blackplates oder lackierte tinplates zur Herstellung von Dosen mit  Dosenrümpfen für Behälter aller Art Verwendung finden. Die Güte und  Qualität der Verzinnung und insbesondere Lackierung für die Innenseite  von Dosenrümpfen der zu verwendenden Blechtafeln richtet sich nach  der Art und der Beschaffenheit des Füllgutes. Falls nicht gesondert  erwähnt, sollen in dieser Beschreibung unter dem Begriff "Bleche"  sowohl unveredelte als auch veredelte, beispielsweise verzinnte,  Bleche oder Blechtafeln verstanden werden. 



   Dosen mit Dosenrümpfen aus lackierten Blechen sind in der Regel überlappend  geschweisst, d.h. die zu verschweissenden Teile des Blechs sind für  die Verschweissung überlappend angeordnet. Für eine einwandfreie  überlappende Verschweissung müssen im Allgemeinen die Bereiche, in  denen eine solche Verschweissung erfolgen soll, lackfrei sein. Dies  geschieht in der Regel durch Nicht-Lackieren resp. Aussparen der  Schweissbereiche beim Lackieren der Bleche, wobei derartige Aussparungen  eine entsprechende Breite aufweisen. Derartige Bereiche sollen im  Folgenden auch "Schweissbereiche" genannt werden. 



   Die CH-593 757 beschreibt ein Verfahren, um beschichtete Blechteile  oder Folien mittels Laserstrahl miteinander zu verschwei   ssen,  sowie die Verwendung dieses Verfahrens zur Herstellung beispielsweise  von Konserven- oder Aerosoldosen. In einer bevorzugten Ausführungsform  wird dabei ein Verfahren beschrieben, um beschichtete Blechteile  mittels Laserstrahl miteinander zu verschweissen, ohne dass dabei  die Beschichtung vor dem Verschweissen entfernt werden muss. Wie  allerdings in der EP-143 450 resp. US-4 574 176 beschrieben wird,  erweist sich das offenbarte kontinuierliche Schweissverfahren gemäss  CH-593 757 als ungeeignet zur Verschweissung mit hoher Geschwindigkeit,  insbesondere wenn beschichtete Bleche mit hoher Geschwindigkeit verschweisst  werden sollen. 



   Demzufolge wird in der EP-143 450 und der US-4 574 176 ein Verfahren  beschrieben, welches zur Herstellung einer kontinuierlichen Schweissnaht  mit hoher Geschwindigkeit eine Impulsschweisseinrichtung hoher Energiedichte  verwendet, welche eine Vielzahl von sich überlappenden Schweisspunkten  erzeugt. Dabei wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein Schweissverfahren  beschrieben, bei welcher der Impulsbetrieb der Impulsschweisseinrichtung  so gesteuert wird, dass bei der Verschweissung eines Metallteils  mit einem nichtmetallischen Überzug, beispielsweise einem Lack oder  Firnis, der nichtmetallische Überzug während des Schweissens verdampft  wird. 



   Nach einer Verschweissung werden insbesondere die Schweissbereiche,  d.h. die Schweissnaht sowie die beim Lackieren ausgesparten Stellen  - zur Gewährleistung eines vollumfänglichen Schutzes des Füllgutes  - in der Regel mit einer Schutzschicht versehen, der so genannten  Schweissnahtabdeckung, was im Allgemeinen durch elektrostatische  Pulverbeschichtung erfolgt. Die Praxis zeigt nun, dass die Dosen,  welche nach Verfahren gemäss dem Stand der Technik aus lackierten  Blechen hergestellt sind, im Allgemeinen relativ breite Schweissnahtabdeckungen  benötigen. 



     Die Bleche werden von den Stahlwalzwerken in der Regel direkt  an die Dosenhersteller geliefert, welche in den meisten Fällen die  nötigen Anlagen für die Lackierung der Bleche besitzen. Die Lackierung  der Bleche erfolgt dabei in der Regel durch Auftragen eines Lackes  und nachfolgendes Trocknen und/oder Einbrennen. Die diesen Lackierverfahren  zu Grunde liegenden Anlagen sind äusserst aufwändig und der Betrieb  derartiger Anlagen ist in Anbetracht ihres sehr grossen Raum- und  Energiebedarfs, insbesondere der Einbrenn- und/oder Trockenöfen,  daher ein beachtlicher Kostenfaktor. Darüber hinaus erzeugen die  ständig steigenden steuerlichen Belastungen und restriktiver werdenden  Umweltschutzauflagen für das Betreiben von Lackieranlagen eine ständige  Erhöhung der Gesamtfertigungskosten. 



   Die genannten restriktiver werdenden Umweltschutzauflagen, z.B. wegen  Abgasen, sowie die stets steigenden, insbesondere von der Kosmetikindustrie  gestellten Anforderungen an einen maximalen Schutz der Füllgüter  sowie die teilweise mangelnde Widerstandsfähigkeit von lackierten  Blechen gegenüber chemischen Stoffen als auch die ungenügenden Dichtungseigenschaften  von lackierten Blechen beschleunigten die Entwicklung alternativer  Materialien. So werden heute beispielsweise die Deckel und Böden  bei dreiteiligen Dosen, welche aus Dosenrümpfen, Deckeln und Boden  bestehen, teilweise bereits aus laminierten Blechen hergestellt.  Das Laminieren von Blechen wird, im Gegensatz zur Lackierung derselben,  nur von den Stahlwalzwerken selbst vorgenommen. Die Laminierung geschieht  dabei insbesondere mit Polymeren wie Polyester oder Polyolefinen.

                                                                



   Auf Grund der Vorteile, welche mit der Verwendung laminierter Bleche  verbunden sind, ist es überaus wünschenswert, laminierte Bleche nicht  für die Dosendeckel und Dosenböden, sondern ebenso für die Herstellung  von Dosenrümpfen resp. Dosenkörper zu verwenden. Erste praktische  Erfahrungen zeigen allerdings, dass für eine überlappende Verschweissung  von laminierten Blechen für die    Herstellung von Dosenrümpfen die  Schweissbereiche laminatfrei sein müssen, in denen eine überlappende  Verschweissung erfolgen soll. Um nun zu laminierten Blechtafeln mit  laminatfreien Schweissbereichen zu gelangen, kommen zwei Methoden  in Betracht. 



   Bei der ersten Methode liefert das Stahlwalzwerk dem Dosenfabrikanten  nur teilweise laminierte Bleche, d.h. laminierte Bleche, welche in  den Schweissbereichen laminatfrei sind. Die Herstellung derartiger  nur teilweise laminierter Bleche für die Innenseite der Dosenrümpfe  erfolgt im Allgemeinen durch Aussparen der Schweissbereiche während  der Laminierung im Stahlwalzwerk (Fig. 2). Es versteht sich, dass  die Anordnung dieser Aussparungen von den Durchmessern des oder der  herzustellenden Dosenrümpfe abhängt und diese dementsprechend angepasst  werden müssen. Nach Schneiden der Blechtafeln, was in der Regel der  Dosenfabrikant selbst vornimmt, werden die zugeschnittenen in den  Schweissbereichen laminatfreien, gerundeten Dosenrümpfe überlappend  verschweisst. 



   Bei der zweiten Methode liefert das Stahlwalzwerk dem Dosenfabrikaten  vollständig laminierte Bleche. Zur Entlaminierung der Schweissbereiche  für die Innenseite der Dosenrümpfe benötigt der Dosenfabrikant eine  kostspielige zusätzliche Anlage, welche die von ihm auf die erforderlichen  Durchmesser des -Dosenrumpfes zugeschnittenen Bleche an den Schweissbereichen  laminatfrei macht und danach die partiell delaminierten Bleche entweder  aufgestapelt oder direkt auf den Abstapler der Schweissmaschine zur  Durchführung des eigentlichen Überlapp-schweiss-prozesses überführt.                                                           



   Wie somit ersichtlich, erfordert das Nicht-Laminieren resp. Entlaminieren  der Schweissbereiche vor der Überlappverschweissung der laminierten  Bleche zur Herstellung von Dosenrümpfen zusätzliche Verfahrensschritte,  die Anschaffung und Unterhalt zusätzlicher, spezieller und teurer  Vorrichtungen und Anlagen sowie gegebenenfalls die Bereitstellung  zusätzlicher Arbeitskräfte. 



     Als Folge resultieren insbesondere höhere Produktions- und Fertigungskosten.                                                



   Darüber hinaus weisen die laminatfreien Bereiche, unabhängig von  der gewählten Methode zur Nicht-Laminierung resp. Entlaminierung,  eine unerwünschte grosse Breite auf, welche bei der Herstellung von  Dosenrümpfen aus laminierten Blechen eine entsprechend breite Schweissnahtabdeckung  erforderlich macht. 



   Mit der vorliegenden Erfindung soll deshalb ein Verfahren zur Herstellung  von Dosenrümpfen geschaffen werden, welches eine kostenintensive  teilweise Entfernung resp. Nicht-Anbringung der schützenden Laminierung  im Schweissbereich vor der Verschweissung hinfällig macht. 



   Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine  Dose zu schaffen, deren Dosenrumpf kostengünstiger hergestellt werden  kann. 



   Des Weiteren soll mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur  Herstellung eines Dosenrumpfes für Dosen geschaffen werden, welches  die Verwendung von aufwändig und kostenintensiv lackierten Blechen  zur Herstellung von Dosen, insbesondere für Konserven- oder Aerosoldosen,  hinfällig macht. 



   Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Dosenrumpf  zu schaffen, welcher eine sehr schmale und somit kostengünstigere  Schweissnahtabdeckung aufweist. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren gemäss Anspruch  1 durch Verwendung von vollständig laminierten Blechtafeln gelöst.  Diese Blechtafeln sind auf der Seite, die bei den zu formenden Dosenrümpfen  innen zu liegen kommt, vollständig laminiert. Die derart geformten  Dosenrümpfe werden stumpf verschweisst. 



     Darüber hinaus wird diese Aufgabe erfindungsgemäss durch eine  Dose mit Dosenrumpf mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst, in  dem das Blech vollständig laminiert und die daraus geformten Dosenrümpfe  stumpf verschweisst sind. Des Weiteren wird eine Vorrichtung gemäss  Anspruch 9 zur Herstellung von Dosenrümpfen bereitgestellt. 



   Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht  darin, dass die Schweissbereiche nicht durch kostenintensive Verfahren  und/oder Vorrichtungen vor der Verschweissung laminatfrei gemacht  resp. bei der Laminierung ausgespart werden müssen. 



   Darüber hinaus bewirkt das Stumpfschweissen die Bildung einer entsprechend  schmalen Schweissnaht resp. einer entsprechend kleinen Schweissnahtbreite  sowie einer sehr schmalen Zone, in der das Laminat beispielsweise  verdampft resp. sublimiert und in welcher daher lediglich eine sehr  schmale Schweissnahtabdeckung angebracht werden muss. Die er-forderlichen  Steuerungen und Einstellungen der Schweisseinrichtung für ein derartiges  Stumpfschweissen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und bedürfen  hier keiner weiteren Erklärung. 



   In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens  werden Dosenrümpfe aus solch vollständig laminierten Blechen mit  einem Laser stumpf verschweisst, wobei insbesondere Laser verwendet  werden, welche mit hoher Geschwindigkeit und hoher Energie die laminierten  Bleche verschweissen. Für die vorliegende Erfindung können dabei  sowohl gepulste bzw. sich überlappende Schweisspunkte als auch kontinuierlich  schweissende Laser verwendet werden. Es versteht sich, das die Auswahl  eines geeigneten Lasers keinerlei erfinderische Tätigkeit erfordert  und dem Fachmann für die vorliegende Erfindung einsetzbare Laser  hinlänglich bekannt sind. 



     Das laminierte Blech ist mit einem Polymer mindestens auf der  Innenseite der daraus zu formenden Dosenrümpfe laminiert, wobei dieses  vorteilhafterweise aus der Gruppe der Polyolefine etc. gewählt ist.                                                            



   Derartig laminierte Bleche weisen gegenüber lackierten Blechen unter  anderem eine erhöhte Porenfreiheit, einen erhöhten Korrosionsschutz,  eine verbesserte Kratz- und Antriebsfestigkeit, eine verbesserte  Dichtungsfunktion und Recyclingfähigkeit sowie eine konstante Schichtdicke  und eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischen Stoffen  auf. Es versteht sich, dass für das erfindungsgemässe Verfahren auch  Bleche verwendet werden können, welche auf beiden ihrer Seiten bzw.  ebenfalls für die Aussenseite der zu formenden Dosenrümpfe mit den  erwähnten Polymeren laminiert sind. 



   Das Verfahren zur Herstellung der laminierten Bleche gehört in den  Bereich des fachmännischen Wissens und soll hier nicht explizit dargestellt  werden. So können sowohl laminierte Bleche verwendet werden, welche  durch so genannt direkte Extrusion hergestellt werden, als auch solche,  welche durch so genannte Filmlaminierung gebildet werden. Es versteht  sich, dass das Laminat aus mehreren Schichten aufgebaut sein kann  und sich die unterschiedlichen Schichten hinsichtlich ihres Materials  unterscheiden können. Es sind eine Reihe von laminierten Blechen  kommerziell erhältlich, so beispielsweise die unter dem Namen Ferrolite  von der Firma British Steel Company oder unter dem Namen Andrafol  der Rasselstein Hoesch GmbH. 



   Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen  Verfahrens und der erfindungsgemässen Dose sind den abhängigen Ansprüchen  zu entnehmen. So weist in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen  Dose der Dosenrumpf eine Schweissnahtbreite auf, die wesentlich kleiner    ist als eine Überlappschweissnaht. Sie ist insbesondere schmaler  als 0,4 Millimeter, vorzugsweise schmaler als 0,2 Millimeter. 



   In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen  Dosenkörpers weist der Dosenrumpf eine Schweissnahtabdeckungsbreite  auf, welche wesentlich kleiner ist, als für eine Überlappverschweissung  nötig ist. Derart kleine Breiten der Schweissnahtabdeckung führen  zu weiteren Kosteneinsparungen und damit zu geringeren Fertigungskosten  des Dosenkörpers, da entsprechend weniger Material für die Schweissnahtabdeckung  verwendet werden muss. 



   Nachfolgend soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigt:                                                            



   



   Fig. 1 ein schematisches Prinzipbild mit der Darstellung eines Dosenrumpfes  und von Teilen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen  Verfahrens. 



   



   Fig. 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen  Verfahrens zur Herstellung eines Dosenrumpfes für (Dosen bildende)  Dosenkörper. Dabei wird mit einem Laser 1 ein laminiertes und in  geeigneter Weise gerundetes Blech 2 stumpf verschweisst. In der gezeigten  Ausführungsform ist das laminierte und gerundete Blech 2 sowohl auf  der Innenseite des herzustellenden Dosenrumpfes mit einem Laminat  3 als auch auf der Aussenseite des herzustellenden Dosenrumpfes mit  einem Laminat 4 laminiert. Die in der Fig. 1 dargestellten Grössenverhältnisse,  insbesondere die Dicken der Laminate 3 und 4 im Verhältnis zur Gesamtdicke  des laminierten Blechs 2, entsprechen nicht den tatsächlichen Verhältnissen  und sind einzig aus Gründen der Übersichtlichkeit in dieser Weise  gezeichnet.

   Darüber hinaus versteht es sich, dass die Dicke des Laminats  3 sich von der Dicke des Laminats 4 unterscheiden kann. Die absoluten  Dicken der Laminate 3 und 4 können den gewünschten Eigenschaften  angepasst werden, und der    Fachmann auf dem Gebiet versteht es,  eine geeignete Wahl vorzunehmen. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren resp. der erfindungsgemässe Dosenkörper  mit Dosenrumpf weist den weiteren Vorteil auf, dass durch die Modifikation  der Laminierung der verwendeten laminierten Bleche (beispielsweise  der Dicke oder des Herstellungsverfahrens der Laminierung oder durch  Wahl des verwendeten Polymers, aus dem die Laminierung aufgebaut  ist) gewünschte Eigenschaften des Dosenkörpers massgeschneidert erzielt  werden können. So ist es in einfacher Weise möglich, auf Qualitäts-  oder Sicherheitsstandards für Nahrungsmittelverpackungen oder chemisch-technische  Füllgüter kostengünstiger herzustellen. 



   Es versteht sich, dass Laminat 3 und Laminat 4 aus unterschiedlichen  Polymeren aufgebaut sein können. Des Weiteren versteht es sich, dass  das laminierte Blech zusätzlich lackiert oder bedruckt sein kann.                                                              



   In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden  Erfindung werden aber auch Bleche zur Herstellung von Dosen mit Dosenrümpfen  durch Stumpfschweissen verwendet, welche auf der Innenseite des herzustellenden  Dosenrumpfes laminiert und auf der Aussenseite der herzustellenden  Dose lackiert und/oder bedruckt sind. 



   Die Auswahl der zur Laminierung verwendeten Bleche bedarf keinerlei  erfinderischen Dazutuns und wird vom Fachmann auf dem Gebiet in geeigneter  Weise vorgenommen. So können die verschiedensten Bleche wie z.B.  Weissblech, spezial verchromtes Feinstblech etc. als Basis für das  anschliessende Laminieren dienen. 



   Es erweist sich als besonders vorteilhaft, dass die Dosendeckel und  die Dosenböden bei dreiteiligen Dosen vielfach bereits aus    laminierten  Blechen gefertigt sind. Mit der vorliegenden Erfindung können erstmals  Dosen hergestellt werden, welche vollumfänglich mit einem geeigneten  Laminat versehen sind und wobei zwischen Dosendeckel und Dosenrumpf  wie auch zwischen Dosenböden und Dosenrumpf keine zusätzlichen Dichtungen  mehr benötigt werden. Das im Zusammenhang mit der Laminierung von  Dosendeckel und/oder Dosenböden erlangte Wissen, insbesondere was  die Wahl und den Aufbau des laminierten Bleches für ein bestimmtes  Füllgut anbelangt, kann somit für die vorliegende Erfindung und insbesondere  für das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Dosenrümpfen  genutzt werden.

   Hierdurch werden insbesondere kostenintensive und  zeitraubende Entwicklungs- und Forschungsarbeit eingespart. Derartige  Einsparungen wirken sich wiederum vorteilhaft auf die Produktionskosten  der gemäss der Erfindung hergestellten Dosenkörper aus. 



   Eine besonders hohe Qualität der Schweissnaht kann erreicht werden,  wenn dem Verfahrensschritt des Schweissens ein Verfahrensschritt  des Vorwärmens vorangestellt wird. Mit beispielsweise einem Laser  geringerer Leistung werden die beiden bereits stumpf aneinander gepressten  Ränder des Dosenrumpfes vorerwärmt. Dies führt insbesondere auch  dazu, dass das innenseitige Laminatmaterial im direkten Nahtbereich  beginnt zu verdampfen, somit ist der Bereich, in dem sich die Schweissnaht  ausbilden wird, laminatfrei. Dies weist den erheblichen Vorteil auf,  dass der Kohlenstoffanteil im Schweissgut stark abgesenkt werden  kann. Dieser entsteht ansonsten durch das Verdampfen des Laminats  im Schweissnahtbereich auf der Innenseite des Dosenrumpfes. 



   Vorteilhafterweise wird dem Schritt des Schweissens ein Verfahrensschritt  des Spannungsfreiglühens nachgeschaltet, der die Qualität des erhaltenen  Dosenrumpfes nochmals verbessert und Spannungen im Schweissnahtbereich  stark vermindert. 



     Für jeden der einzeln oder kombiniert einsetzbaren weiteren Verfahrensschritte  des Vorwärmens und des Spannungsfreiglühens können Wärmequellen beliebiger  Art eingesetzt werden. Dabei kommen insbesondere Laser schwächerer  Leistung oder aber auch Heizvorrichtungen jeder anderen Energieform  in Betracht.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines Dosenrumpfes für eine Dose aus einem Blech, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech mindestens auf der Seite, die bei dem zu formenden Dosenrumpf innen zu liegen kommt, vollständig laminiert ist und dass der daraus geformte Dosenrumpf stumpf verschweisst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech beidseitig vollständig laminiert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweissung mit einem Laser erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech mit einem Polymer laminiert ist, welches Polymer vorzugsweise aus der Gruppe des Polyolefine, Polyester gewählt ist.

5.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schweissschritt ein Vorerwärmungsschritt vorgesehen ist, in dem die stumpf aneinander gepressten Ränder des Dosenrumpfes durch eine Wärmequelle bis auf eine Temperatur vorerwärmt werden, die unterhalb der Schmelztemperatur des Dosenrumpfmaterials liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schweissschritt ein Schritt des Spannungsfreiglühens vorgesehen ist, in dem die stumpf miteinander verschweissten Ränder des Dosenrumpfes durch eine weitere Wärmequelle auf einer Temperatur gehalten werden, die unterhalb der Schmelztemperatur des Dosenrumpfmaterials liegt.

7.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosenrumpf nach dem Schweissschritt und, falls durchgeführt, nach dem Schritt des Spannungsfreiglühens in seinem Inneren mit einer Schweissnahtabdeckung versehen wird.

8. Dosen, hergestellt aus einem nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gefertigten Dosenrumpf.

9. Vorrichtung zur Herstellung von Dosenrümpfen, vorgesehen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Einrichtung zum Zusammenführen von stumpf aneinander zu pressenden Rändern von Blechen und mit einer Schweisswärmequelle, mit der die stumpf aneinander gepressten Ränder verschweissbar sind.

10.

Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle zum Vorerwärmen der stumpf aneinander gepressten Ränder und/oder eine weitere Wärmequelle zum Spannungsfreiglühen nach dem Schweissschritt vorgesehen sind.