DE10039741B4 - Formwerkzeug für Verschlüsse von Behältern und Verfahren zum Verschließen von Behältern - Google Patents

Formwerkzeug für Verschlüsse von Behältern und Verfahren zum Verschließen von Behältern Download PDF

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Abstract

Formwerkzeug für Verschlüsse von Behältern, mit einer einen Mündungsbereich aufweisenden Hülse, die eine Ziehform mit einem dem Mündungsbereich zugewandten Tiefziehabschnitt umfasst, der in einem Abstand A1 zum Mündungsbereich angeordnet ist und eine Ziehtiefe Z aufweist, und mit einem in der Hülse untergebrachten Stempel, der eine dem Mündungsbereich der Hülse zugewandte Planfläche umfasst, die eine in Richtung des Mündungsbereichs der Hülse (3) vorspringende erste Erhebung (33) aufweist, die in einem Abstand A2 im Wesentlichen parallel zum Mündungsbereich angeordnet ist, und dass der Abstand A2 der ersten Erhebung (33) nicht größer als die Summe aus dem ersten Abstand A1 und der Ziehtiefe Z ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Planfläche (31) eine ringförmige zweite Erhebung (34) aufweist, die die erste Erhebung (33) vorzugsweise konzentrisch umgibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Verschließen von Behältern, insbesondere von Flaschen, gemäss Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Verschließen Behältern gemäss Anspruch 15.
  • Behälter, beispielsweise Flaschen, können bekanntlich mit Verschlusskappen aus tiefziehfähigem Material, insbesondere Aluminium- oder Stahlblech, verschlossen werden. Zum Verschließen werden als Plunder bezeichnete Formwerkzeuge verwendet, die einen Verschluss, der einen der Behältermündung zugewandten Verschlussspiegel, einen davon ausgehenden Mantel und einen zwischen Verschlussspiegel und Mantel befindlichen Übergangsbereich aufweist, an den Mündungsbereich des Behälters beziehungsweise der Flasche anformen. Dabei wird der Übergangsbereich des Verschlusses einem Tiefziehvorgang unterworfen, der auch dazu führt, dass eine innerhalb des Verschlusses im Bereich des Verschlussspiegels angeordnete Dichtung aus elastischem Material, vorzugsweise Kunststoff, an den Mündungsbereich des Behälters angeformt wird, um den Behälter druckdicht abzuschließen.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, dass beim Verschließen von Behältern beziehungsweise Flaschen mit derartigen Formwerkzeugen Hohlräume und Lufteinschlüsse zwischen Dichtung und Verschlusskappe verbleiben. Diese führen zu einer ungleichmäßigen Abdichtung des Behälters beziehungsweise der Flasche. Dazu kommt, dass die zum erstmaligen Öffnen der Verschlusses erforderlichen Kräfte sehr ungleichmäßig sind.
  • DE 198 49 834 C1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherheitsverschlusses für Behälter mit einer aus Metallblech bestehenden Verschlusskappe. Der Verschlussspiegel der Verschlusskappe ist mit einer umlaufenden Schwächungsrille versehen, die bei Überdruck im Inneren der Flasche reißen und somit das Entweichen des gasförmigen Mediums aus dem Behälter ermöglichen soll, wodurch ein explosionsartiges Zerspringen des Behälters vermieden wird. Der Verschlussspiegel kann außerdem eine zwischen Behälterwand und Schwächungsrille angeordnete, als Sicke bezeichnete Prägung aufweisen. Die Funktion dieser Sickenprägung besteht im wesentlichen darin, mechanische Verspannungen des Verschlussspiegels aufzufangen, die beim Verschließen des Behälters durch Rollprägung in die Verschluss-Mantelfläche auftreten und zu einer weiteren undefinierten Schwächung der Schwächungsrille beziehungsweise zu deren Aufreißen führen können. Die Sickenprägung wird während oder nach der Herstellung der Verschlusskappe, in jedem Fall aber vor dem eigentlichen Vorgang des Verschließens des Behälters in den Verschlussspiegel eingebracht. Es verbleiben daher auch hier Hohlräume und Lufteinschlüsse zwischen Dichtung und Verschlusskappe, was zu den genannten Nachteilen führt. Die in diesem Dokument beschriebene Sickenprägung ist in keiner Weise geeignet, diese Nachteile zu vermeiden.
  • In der US 4,628,669 ist ein Formwerkzeug für Verschlüsse von Behältern offenbart, welches sich durch eine einen Mündungsbereich aufweisende Hülse auszeichnet, die eine Ziehform mit einem dem Mündungsbereich zugewandten Tiefziehabschnitt umfasst, der in einem Abstand A1 zum Mündungsbereich angeordnet ist und eine Ziehtiefe Z aufweist und mit einem in der Hülse untergebrachten Stempel, der eine den Mündungsbereich der Hülse zugewandte Planfläche mit mindestens einer in Richtung des Mündungsbereichs der Hülse vorspringenden ersten Erhebung, die in einem Abstand A2 im Wesentlichen parallel zum Mündungsbereich angeordnet ist, wobei der Abstand A2 der ersten Erhebung nicht größer als die Summe aus dem Abstand A1 und der Ziehtiefe ist.
  • Es hat sich herausgestellt, dass beim Verschließen von Behältern, beziehungsweise Flaschen Hohlräume und Lufteinschlüsse zwischen Dichtung und Verschlusskappe verbleiben, die zu einer ungleichmäßigen Abdichtung des Behälters beziehungsweise der Flasche führen können. Außerdem sind die beim ersten Öffnen des Verschlusses erforderlichen Kräfte sehr ungleichmäßig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Formwerkzeug zum Verschließen von Behältern zu schaffen, das eine verbesserte Abdichtung des Behälters, insbesondere in dessen Mündungsbereich, bewirkt und das die genannten Nachteile bekannter Werkzeuge nicht aufweist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Formwerkzeug vorgeschlagen, das die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Das Formwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Planfläche des Stempels eine ringförmige zweite Erhebung aufweist, die die erste Erhebung vorzugsweise konzentrisch umgibt.
  • Der Verschließvorgang mit dem Formwerkzeug nach Anspruch 1 stellt sich wie folgt dar: Zunächst tritt der Tiefziehabschnitt der Hülse mit dem Übergangsbereich zwischen Verschlussspiegel und Mantel des Verschlusses in Eingriff und unterwirft diesen einem Tiefziehvorgang. Gleichzeitig oder davor oder danach treten die beiden auf dem Stempel beziehungsweise dessen Planfläche angeordneten Erhebungen mit dem Verschlussspiegel in Eingriff. Der Außendurchmesser der ersten zentral angeordneten kreisförmigen Erhebung des Stempels ist dabei so gewählt, dass innerhalb des Mündungsbereichs des Behälters, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zur Behälterwand, eine Prägung in den Verschlussspiegel eingebracht wird. Der Innendurchmesser der zweiten Erhebung ist so gewählt, dass sich die in dem Verschlussspiegel eingebrachte zweite Prägung außerhalb der Behältermündung, vorzugsweise unmittelbar neben der Behälterwand, befindet. Der Verschlussspiegel wird also an die den Mündungsbereich des Behälters umgebende Fläche als auch an die äußere Seitenfläche sowie an die Innenfläche der Behälterwand angeformt. Der Übergangsbereich des Verschlusses zwischen Verschlussspiegel und Mantel wird also nicht nur tiefgezogen, sondern auch in einem zusätzlichen Formungsvorgang nachgeformt. Dadurch wird die Dichtung des Verschlusses über den horizontalen Mün dungsbereich des Behälters hinweg sowohl an die äußere als auch an die innere Seitenfläche der Behälterwand angepresst.
  • Auf diese Weise wird die Bildung von Hohlräumen und Lufteinschlüssen zwischen Dichtung und Verschluss sicher vermieden. Außerdem sind dadurch die zum erstmaligen Öffnen des Verschlusses erforderlichen Kräfte sehr gleichmäßig beziehungsweise in einem engen Toleranzbereich vorgebbar.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Formwerkzeugs zeichnet sich durch eine spezielle Ausbildung des in der Hülse untergebrachten Stempels aus. Der Stempel weist auf seiner Planfläche eine zentral angeordnete kreisrunde Erhebung auf, deren Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Planfläche ist. Beim Verschließen des Behälters wird die Hülse so auf den Behälter zu bewegt, dass ihr Mündungsbereich – in Bewegungsrichtung gesehen – vorn liegt. Dabei erfasst ihr Tiefziehabschnitt den Übergangsbereich des Verschlusses und unterwirft diesen dem Tiefziehvorgang, während die Erhebung des Stempel je nach ihrer Höhe entweder während des Tiefziehvorgangs oder davor oder danach in Eingriff mit dem Verschlussspiegel tritt und eine Sickenprägung in diesen einbringt. Dabei ist der Außendurchmesser der Erhebung auf dem Stempel so gewählt, dass sich die Prägung innerhalb der Behältermündung, vorzugsweise unmittelbar neben der Behälterwand, befindet. Durch den Tiefziehvorgang wird die innerhalb des Verschlusses befindliche Dichtung über den horizontalen Mündungsbereich des Behälters hinweg bis zur Seitenfläche des Behälters angepresst. Die durch die Erhebung auf dem Stempel in den Verschlussspiegel eingebrachte Prägung bewirkt nun, dass auch die im Verschluss angeordnete Dichtung innerhalb der Behältermündung an die Innenfläche der Behälterwand angepresst wird.
  • Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Formwerkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel zusätzlich zu der vorstehend genannten Erhebung eine zweite ringförmige Erhebung aufweist, die die erste Erhebung umgibt und am Rand der Planfläche angeordnet ist. Beim Vorgang des Verschließens tritt auch hier der Tiefziehabschnitt der Hülse mit dem Übergangsbereich des Verschlusses in Eingriff und unterwirft diesen einem Tiefziehvorgang. Gleichzeitig oder davor oder danach treten die beiden auf dem Stempel angeordneten Erhebungen mit dem Verschlussspiegel in Eingriff. Der Außendurchmesser der ersten zentral angeordneten kreisförmigen Erhebung des Stempels ist dabei so gewählt, dass innerhalb des Mündungsbereichs des Behälters, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zur Behälterwand, eine Prägung in den Verschlussspiegel eingebracht wird. Der Innendurchmesser der zweiten Erhebung ist so gewählt, dass sich die in den Verschlussspiegel eingebrachte zweite Prägung außerhalb der Behältermündung, vorzugsweise unmittelbar neben der Behälterwand, befindet. Das heißt also, dass beim Verschlussvorgang der die beiden Erhebungen aufweisende Stempel über die horizontal um den Mündungsbereich des Behälters umlaufende Fläche greift und dadurch den Verschlussspiegel sowohl an diese Fläche als auch an die Seitenfläche und die Innenfläche der Behälterwand anformt. Der Übergangsbereich des Verschlusses zwischen Verschlussspiegel und Mantel wird also nicht nur tiefgezogen, sondern auch einem zusätzlichen Formungsvorgang unterworfen, also nachgeformt. Dadurch bedingt wird auch die Dichtung des Verschlusses über den horizontalen Mündungsbereich des Behälters hinweg sowohl an die äußere Seitenfläche als auch die Innenfläche der Behälterwand angepresst.
  • Weitere Ausgestaltungen des Formwerkzeugs ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
  • Zur Lösung der genannten Aufgabe wird auch ein Verfahren zum Verschließen von Behältern vorgeschlagen, das die in Anspruch 15 genannten Merkmale aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der. Übergangsbereich einer vorgefertigten Verschlusskappe beim Verschließen tiefgezogen wird. Der Verschlussspiegel der Verschlusskappe wird entweder während des Tiefziehens oder davor oder danach durch Einbringen von mindestens einer Prägung nachgeformt. Durch das Tiefziehen und das Nachformen werden in einem Arbeitsgang zwei unterschiedliche Bereiche des Verschlusses und somit die im Verschluss angeordnete Dichtung so an den Behälter angeformt, dass dieser dicht verschlossen wird und dass die im Behälter herrschenden Druckwerte, außerdem die zum ersten Öffnen des Verschlusses erforderlichen Kräfte, in einem engen Toleranzbereich liegen. Außerdem werden Lufteinschlüsse zwischen Dichtung und Verschluss sicher vermieden.
  • Weitere Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen ausführlicher erläutert. So zeigen:
  • 1 ein Formwerkzeug, das zum Verschließen von Behältern, insbesondere Flaschen, mittels Verschlusskappen aus tiefziehfähigem Material geeignet ist;
  • 2 die Vergrößerung eines Details aus 1;
  • 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines Stempels im Längsschnitt, der eine Erhebung aufweist, und
  • 4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Stempels im Längsschnitt, der zwei Erhebungen aufweist.
  • Formwerkzeuge zum Verschließen von Behältern beziehungsweise Flaschen mit Verschlüssen aus tiefziehfähigem Material sind grundsätzlich bekannt. Sie dienen dazu, einen Verschluss auf einen Behälter aufzubringen und den Verschluss und die im Inneren des Verschlusses befindliche Dichtung auf den Mündungsbereich des Behälters auf zupressen. Zur Verankerung des Verschlusses an der Behälterwand wird der Mantel des Verschlusses mit Hilfe eines anderen Werkzeuges einer Rollprägung unterworfen, wodurch das Gewinde der Verschlusskappe erzeugt wird. Werkzeuge zur Rollprägung sind ebenfalls bekannt.
  • Das im Längsschnitt in 1 gezeigte Formwerkzeug 1 weist eine Hülse 3 auf, die beim Vorgang des Verschließens über den Verschluss greift. Der Innendurchmesser des unteren Bereichs der Hülse 3 ist daher so gewählt, dass zumindest dieser untere Bereich über den oberen Teil des Verschlusses greifen kann. Die Hülse 3 weist außerdem einen Mündungsbereich mit einer Vorderkante 5 auf, die die untere Begrenzung der Hülse 3 darstellt.
  • Die Hülse 3 umschließt einen Innenraum, in dem in Richtung der Mittelachse 7 ein in Richtung der Mittelachse 7 verlagerbarer Niederhalter 9 angeordnet ist. In dem Innenraum ist außerdem ein Auswerfer 11 untergebracht, der ebenfalls in Richtung der Mittelachse 7 verlagerbar ist. Der Auswerfer 11 wird durch mindestens ein Federelement 13 mit einer nach unten, das heißt in Richtung des Mündungsbereichs der Hülse 3 oder der Vorderkante 5, wirkenden Vorspannkraft beaufschlagt. Dieses mindestens eine Federelement 13 ist in eine Bohrung 15 in den Grundkörper der Hülse 3 eingebracht. Der hier dargestellte Auswerfer 11 weist eine der Mündung oder Vorderkante 5 der Hülse 3 zugewandte konkave Wölbung 17 auf. Die Anordnung und Ausgestaltung von Auswerfern ist grundsätzlich bekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen wird.
  • An die Vorderkante 5 der Hülse 3 schließt sich eine Einlaufschräge 19 an, die sich von oben nach unten konisch erweitert. Die Funktion der Einlaufschräge 19 besteht darin, beim Aufbringen des Formwerkzeuges 1 auf den Verschluss dessen Eintritt in die Hülse 3 des Formwerkzeuges 1 zu erleichtern.
  • Im Anschluss an die Einlaufschräge 19 ist eine Ziehform 21 mit einem Tiefziehabschnitt 23 vorgesehen, der eine konvex gekrümmte Außenfläche mit einem Tiefziehradius 25 besitzt.
  • Im Innenraum der Hülse 3 ist unterhalb des Auswerfers 11 ein Stempel 27 untergebracht. Dieser Stempel 27 wird durch mindestens einen Stift 29 in der Wandung der Hülse 3 verankert und dadurch am Herausfallen aus dem Innenraum gehindert. Der hier dargestellte Stempel 27 ist auf seiner dem Mündungsbereich der Hülse 3 abgewandten Seite mit einer kugelabschnittsförmig ausgebildeten Wölbung 35 versehen, die Ausgleichsbewegungen des Stempels 27 ermöglicht. Er weist auf seiner dem Mündungsbereich der Hülse 3 zugewandten Seite eine Planfläche 31 auf, auf der eine in Richtung des Mündungsbereichs vorspringende erste Erhebung 33 mit einer Höhe H1 gegenüber der Planfläche 31 mittig angeordnet ist. In dem hier dargestellten Beispiel ist auf der Planfläche 31 außerdem eine ringförmige zweite Erhebung 34 mit einer Höhe H2 konzentrisch zur Planfläche 31 angeordnet.
  • Der durch die Kreislinie gekennzeichnete untere Teil der Hülse 3 wird anhand von 2 näher erläutert.
  • 2 zeigt im Längsschnitt den unteren Teil der Hülse 3, insbesondere den Tiefziehabschnitt 23 der Ziehform 21 und den Stempel 27 mit den Erhebungen 33 und 34. Gleiche Teile wie in 1 sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen, so dass auf die Erläuterungen zu 1 verwiesen wird.
  • In 2 ist deutlich zu sehen, dass sich an die Vorderkante 5 des Mündungsbereichs der Hülse 3 die Einlaufschräge 19 anschließt, die sich zur Vorderkante 5 trichterförmig erweitert. Oberhalb der Einlaufschräge 19 ist der Tiefziehradius 25 des Tiefziehabschnitts 23 angeordnet, der – im Längsschnitt gesehen – kreisbogenförmig in das Innere der Hülse 3 vorspringt und zur Vorderkante 5 des Mündungsbereichs den Abstand A1 aufweist. Der obere Teil des Tiefziehradius' 25 geht in einen zylindrischen Teil des Tiefziehabschnitts 23 über. Der Tiefziehradius 25 und der zylindrische Teil des Tiefziehabschnitts 23 definieren die Ziehtiefe Z, das heißt die Wegstrecke, über den der Übergangsbereich des Verschlusses tiefgezogen wird.
  • Der hier dargestellte Stempel 27 weist auf seiner Planfläche 31 eine zentral angeordnete erste Erhebung 33 und eine am Rand der Planfläche 31 angeordnete zweite Erhebung 34 auf. Die Höhe H1 der ersten Erhebung 33, das heißt der Abstand ihrer Oberfläche 41 zur Planfläche 31, ist vorzugsweise kleiner als die Höhe H2 der zweiten Erhebung 34, dem Abstand von deren Oberfläche 49 zur Planfläche 31. Der Abstand der zweiten Erhebung 34 zur Vorderkante 5 des Mündungsbereichs wird als A2 bezeichnet.
  • 3 zeigt im Längsschnitt eine erste bevorzugte Ausführungsform eines in der Hülse 3 angeordneten Stempels 27. Der hier gezeigte Stempel 27 ist auf seiner dem Mündungsbereich der Hülse abgewandten Seite mit einer kreisbogenförmigen Wölbung 35 versehen, weist also eine Kalottenform auf, die in die Wölbung 17 des hier nicht dargestellten Auswerfers 11 eingepasst ist. Die in der Figur dargestellte kalottenförmige Wölbung 35 hat einen Radius von ca. 12,8 mm. Der Stempel 27 weist einen um die Mittelachse 7 angeordneten durchgehenden Innenraum 37 auf, der an seiner der Planfläche 31 abgewandten Seite in den Innenraum der Hülse 3 übergeht, sich in Richtung der Planfläche 31 konisch verjüngt und eine Öffnung 39 in der Planfläche 31 aufweist. Der Innenraum 37 dient, wie der Innenraum der Hülse 3, zur Aufnahme des Niederhalters 9. Auf der Planfläche 31 befindet sich die kreisrund ausgebildete erste Erhebung 33, die um die Öffnung 39 der Planfläche 31 ringförmig angeordnet ist und einen Außendurchmesser besitzt, der kleiner als der Außendurchmesser der Planfläche 31 ist. In der hier dargestellten Form beträgt der Außendurchmesser der kreisrunden ersten Erhebung 33 ca. 15,5 mm. Die Oberfläche 41 der ersten Erhebung 33 ist im Wesentlichen plan ausgebildet. Die Innenflanke 43 der zentral angeordneten Öffnung 39 geht dabei im Wesentlichen scharfkantig in die Oberfläche 41 der ersten Erhebung 33 über. Die Außenflanke 45 der ersten Erhebung 33 zeigt zumindest im Übergangsbe reich von der Oberfläche 41 zur Außenflanke 45 eine konvexe Form. In der hier dargestellten Form des Stempels 27 weist der Übergangsbereich zwischen Oberfläche 41 und Außenflanke 45 der ersten Erhebung 33 einen Krümmungsradius von ca. 0,5 mm auf.
  • 4 zeigt im Längsschnitt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines in der Hülse 3 angeordneten Stempels 27. Gegenüber der in 2 gezeigten Ausführungsform des Stempels 27 ist am Rand der Planfläche 31 eine ringförmige zweite Erhebung 34 mit einer Oberfläche 49 angeordnet. Der Außendurchmesser der zweiten Erhebung 34 entspricht dem Außendurchmesser der Planfläche 31. Die Innenflanke 51 der zweiten Erhebung 34 ist in dem in der Figur gezeigten Beispiel konkav ausgebildet und fällt zur Planfläche 31 ab, wobei sie in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Krümmungsradius von ca. 1,8 mm aufweist. Aus 4 ist ersichtlich, dass – von der Planfläche 31 aus gemessen – die Höhe H1 der ersten Erhebung 33 kleiner ist als die Höhe H2 der zweiten Erhebung 34.
  • Im Folgenden wird die Funktion des anhand der Figuren erläuterten Formwerkzeugs 1 und das Verfahren zum Verschließen von Behältern mit Verschlüssen aus tiefziehfähigem Material näher erläutert:
    Zum Verschließen eines Behälters wird eine vorgefertigte Verschlusskappe aus tiefziehfähigem Material auf die Mündung eines Behälters aufgesetzt. Der Mantel dieser Verschlusskappe ist noch nicht mit einem Gewinde versehen. Dann wird das Formwerkzeug 1 auf den Verschluss abgesenkt. Der im Form werkzeug 1 enthaltene Niederhalter 9 sichert dabei den Verschluss zumindest so lange, bis die Hülse 3 des Formwerkzeuges 1 mit dem Verschluss in Eingriff tritt. Dabei stellt die Einlaufschräge 19 sicher, dass der Verschluss zentrisch in den Innenraum der Hülse 3 einläuft. Da der Außendurchmesser des Übergangsbereichs des Verschlusses zunächst größer als der Innendurchmesser des Tiefziehabschnitts 23 der Hülse 3 ist, tritt der Tiefziehabschnitt 23 über den Tiefziehradius 25 mit dem Übergangsbereich des Verschlusses in Eingriff, der beim weiteren Absenken der Hülse 3 gegenüber dem Verschluss entsprechend der Ziehtiefe Z tiefgezogen wird.
  • Dabei wird die Ziehtiefe Z sowohl durch den Tiefziehradius 25 des Tiefziehabschnitts 23 als auch durch dessen zylindrischen Teilbereich definiert. Der Übergangsbereich des Verschlusses wird über eine erste Wegstrecke von 0,8 mm ausschließlich über den Tiefziehradius 25 und über eine Wegstrecke von 1,8 mm praktisch ausschließlich über den zylindrischen Teil des Tiefziehabschnitts tiefgezogen, wodurch die für handelsübliche Flaschenverschlüsse standardmäßig festgelegte Ziehtiefe Z von 2,6 mm erreicht wird.
  • Bei dem Absenken des Formwerkzeugs 1 tritt/treten auch die Erhebung(en) 33 und/oder 34 auf dem Stempel 27 mit dem Verschlussspiegel in Eingriff und unterwerfen diesen einem Nachformvorgang, indem eine oder mehrere Sickenprägung(en) eingebracht werden.
  • Dabei ist der Abstand A2 der auf dem Stempel 27 angeordneten Erhebungen 33 und 34 zum Mündungsbereich der Hülse 3 entscheidend dafür, ob und wann der Stempel 27 mit dem Verschlussspiegel in Eingriff treten kann. Die auf dem Stempel 27 angeordneten Erhebungen 33 und 34 können nur dann mit dem Verschlussspiegel in Eingriff treten, wenn die Oberfläche 41 der ersten Erhebung 33 und/oder die Oberfläche 49 der zweiten Erhebung 34 einen Abstand A2 zum Mündungsbereich oder der Vorderkante 5 der Hülse 3 aufweisen, der nicht größer ist als die Summe aus dem Abstand A1, den der Tiefziehabschnitt 23 zum Mündungsbereich oder der Vorderkante 5 der Hülse 3 aufweist, und der Ziehtiefe Z, die vom Tiefziehabschnitt 23 in den Verschluss-Übergangsbereich eingebracht wird. Wenn die Oberfläche einer Erhebung einen Abstand A2 aufweist, der kleiner als der Abstand A1 ist, so tritt diese Erhebung vor dem Tiefziehvorgang mit dem Verschlussspiegel in Eingriff. Ist dagegen der Abstand A2 größer als der Abstand A1, so erfolgt die Sickenprägung des Verschlussspiegels nach dem Tiefziehvorgang, wobei der Verschluss während der Sickenprägung im Übergangsbereich gehalten wird. Entspricht der Abstand A2 der Oberfläche einer Erhebung dem Abstand A1 des Tiefziehabschnitts 23, erfolgen die Sickenprägung des Verschlussspiegels und das Tiefziehen des Übergangsbereichs gleichzeitig, wobei auch in diesem Fall der Verschluss während der Sickenprägung im Übergangsbereich gehalten wird.
  • Dadurch, dass die Höhe H1 der ersten Erhebung 33 vorzugsweise immer kleiner ist als die Höhe H2 der zweiten Erhebung 34, wird außerdem sichergestellt, dass der Verschluss während der Sickenprägung zentrisch im Mündungsbereich des Behälters gehalten wird.
  • Für die angestrebte Funktion des Stempels 27, nämlich die Abdichtung von Verschlüssen im Mündungsbereich von Behältern zu verbessern, ist es ebenso von entscheidender Bedeutung, welchen Außendurchmesser die zentral angeordnete erste Erhebung 33 aufweist beziehungsweise welche Form ihre zur Planfläche 31 abfallende Außenflanke 45 aufweist. Der Außendurchmesser der ersten Erhebung 33 legt fest, an welcher Stelle des Verschlussspiegels eine Prägung erfolgt. Ebenso wichtig sind der Innendurchmesser und die Form der Innenflanke 51 der zweiten, am Rand der Planfläche 31 angeordneten Erhebung 34.
  • Der Außendurchmesser der ersten zentral angeordneten Erhebung 33 muss auf jeden Fall kleiner als der Innendurchmesser des Mündungsbereiches des Behälters sein, um Beschädigungen des Behälters zu vermeiden. Bei der Wahl des Außendurchmessers der ersten Erhebung 33 muss darüber hinaus auch die Dicke des Materials des Verschlusses sowie die Dicke der innerhalb des Verschlusses angeordneten Dichtung berücksichtigt werden. Das heißt, einerseits muss der Außendurchmesser der ersten Erhebung 33 hinreichend groß gewählt werden, damit der Verschlussspiegel und die Dichtung beim Verschließen optimal an die Innenseite der Behältermündung angeformt werden, und andererseits darf der Außendurchmesser eine bestimmte Größe nicht überschreiten, damit beim Verschließen des Behälters die Behälterwand, die insbesondere bei Flaschen aus Glas besteht, we der beschädigt noch zerstört wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Erhebung 33 des Stempels 27 einen Außendurchmesser von ca. 15,5 mm auf und ist daher für handelsübliche Behälter beziehungsweise Flaschen geeignet, die einen Innendurchmesser von ca. 18,5 mm aufweisen. Vorzugsweise ist die Außenflanke 45 der ersten Erhebung 33 außerdem konvex gekrümmt, so dass die Form der Außenflanke 45 optimal an die Form der Behältermündung angepasst ist, wodurch eine Zerstörung oder Beschädigung der Behälterwand weitestgehend vermieden wird.
  • Der Innendurchmesser der am Rande der Planfläche 31 angeordneten zweiten Erhebung 34 ist vorzugsweise größer als die Summe aus dem Innendurchmesser der Behältermündung und der zweifachen Wandstärke des Behälters. Bei der Wahl des Innendurchmessers der zweiten Erhebung 34 muss außerdem auch die Dicke des Verschlussmaterials und die Dicke der innerhalb des Verschlusses angeordneten Dichtung berücksichtigt werden. Der Innendurchmesser muss also einerseits hinreichend groß gewählt werden, damit der Stempel 27 beim Verschlussvorgang außerhalb der Behälterwand mit dem Verschlussspiegel in Eingriff treten kann, so dass die Behälterwand weder beschädigt noch zerstört wird, und darf andererseits eine bestimmte Größe nicht überschreiten, damit der Verschlussspiegel und die Dichtung optimal an die äußere Seitenfläche der Behälterwand angeformt werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Erhebung 34 des Stempels 27 einen Innendurchmesser von ca. 22.9 mm auf und ist daher für handelsübliche Behälter beziehungs weise Flaschen geeignet. Außerdem ist die Innenflanke 51 der zweiten Erhebung 34 konkav ausgebildet, wobei der Krümmungsradius vorzugsweise ca. 1,8 mm beträgt, so dass der Verschlussspiegel optimal an die äußere Seitenfläche der Behälterwand angepasst werden kann.
  • Nach Beendigung des Tiefziehens des Übergangsbereiches des Verschlusses und des Nachformens des Verschlussspiegels wird mit Hilfe eines anderen Werkzeugs ein Gewinde in den Mantel des Verschlusses eingerollt, um diesen an das Außengewinde des Behälters anzuformen und um den Verschluss am Behälter sicher zu befestigen.

Claims (20)

  1. Formwerkzeug für Verschlüsse von Behältern, mit einer einen Mündungsbereich aufweisenden Hülse, die eine Ziehform mit einem dem Mündungsbereich zugewandten Tiefziehabschnitt umfasst, der in einem Abstand A1 zum Mündungsbereich angeordnet ist und eine Ziehtiefe Z aufweist, und mit einem in der Hülse untergebrachten Stempel, der eine dem Mündungsbereich der Hülse zugewandte Planfläche umfasst, die eine in Richtung des Mündungsbereichs der Hülse (3) vorspringende erste Erhebung (33) aufweist, die in einem Abstand A2 im Wesentlichen parallel zum Mündungsbereich angeordnet ist, und dass der Abstand A2 der ersten Erhebung (33) nicht größer als die Summe aus dem ersten Abstand A1 und der Ziehtiefe Z ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Planfläche (31) eine ringförmige zweite Erhebung (34) aufweist, die die erste Erhebung (33) vorzugsweise konzentrisch umgibt.
  2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Mündungsbereich zugewandte Oberfläche (41) der ersten Erhebung (33) im Wesentlichen plan ausgebildet ist.
  3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenflanke (45) der ersten Erhebung (33) zumindest im Übergangsbereich von der Oberfläche (41) konvex ausgebildet ist.
  4. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich zwischen Oberfläche (41) und Außenflanke (45) der ersten Erhebung (33) ein Krümmungsradius von ca. 0,5 mm vorgesehen ist.
  5. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe H1 der ersten Erhebung (33) gegenüber der Planfläche (31) ca. 0,5 mm beträgt.
  6. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erhebung (33) kreisrund ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist, als der Außendurchmesser der Planfläche (31) des Stempels (27).
  7. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der ersten Erhebung (33) ca. 15,5 mm beträgt.
  8. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erhebung (33) ringförmig ist und eine zentrale Öffnung (39) aufweist.
  9. Formwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflanke (43) der zentralen Öffnung (39) im Wesentlichen rechtwinklig zur Oberfläche (41) der ersten Erhebung (33) verläuft.
  10. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Erhebung (34) am Rand der Planfläche (31) angeordnet ist.
  11. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Erhebung (34) eine Innenflanke (51) aufweist, die vorzugsweise konkav ausgebildet ist und zur Planfläche (31) abfällt.
  12. Formwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflanke (51) einen Krümmungsradius von ca. 1,8 mm aufweist.
  13. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Erhebung (34) einen Innendurchmesser von ca. 22,9 mm und/oder einen Außendurchmesser von ca. 25,6 mm und/oder eine Höhe N2 von ca. 0,8 mm gegenüber der Planfläche (31) aufweist.
  14. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (27) auf seiner der Planfläche (31) abgewandten Seite gewölbt, vorzugsweise kugelabschnittsförmig ausgebildet ist.
  15. Verfahren zum Verschließen von eine Mündung aufweisenden Behältern mit Verschlüssen, die einen der Mündung zugewandten Verschlussspiegel, einen davon ausgehenden Mantel und einen zwischen Verschlussspiegel und Mantel befindlichen Übergangsbereich aufweisen, mit Hilfe eines Formwerkzeuges nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte: – Aufsetzen eines vorgefertigten Verschlusses auf die Mündung, – Tiefziehen des Übergangsbereiches des Verschlusses und – Einbringen einer Sickenprägung in den Verschlussspiegel.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug einen Stempel aufweist, der zumindest zeitweise während des Tiefziehvorgangs mit dem Verschlussspiegel in Eingriff tritt.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sickenprägung vor dem Tiefziehvorgang erfolgt.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sickenprägung nach dem Tiefziehvorgang erfolgt.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sickenprägung innerhalb der Mündung des Behälters, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zur Behälterwand, erfolgt.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verschlussspiegel des Verschlusses eine zweite Prägung eingebracht wird, die sich außerhalb der Mündung des Behälters, vorzugsweise unmittelbar neben der Behälterwand, insbesondere im Übergangsbereich zwischen Verschlussspiegel und Mantel des Verschlusses befindet.
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