DE102013226032A1

DE102013226032A1 - Dosenkörper

Info

Publication number: DE102013226032A1
Application number: DE102013226032.6A
Authority: DE
Inventors: Ralf Wersuhn
Original assignee: Ball Europe GmbH
Current assignee: Ardagh Metal Beverage Europe GmbH
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dosenkörper für eine Getränkedose, der einteilig aus Aluminiumblech geformt ist und eine Umfangswand sowie einen Dosenboden aufweist, der einen kalottenartigen nach innen gewölbten Zentralabschnitt sowie einen den Zentralabschnitt ringartig umgebenden und nach außen gewölbten Standabschnitt aufweist. Der nach außen gewölbte Standabschnitt ist über einen im Querschnitt schräg verlaufenden äußeren Übergangsabschnitt mit der Umfangswand verbunden und definiert einen Standring, entlang dessen der Standabschnitt eine ebene Fläche zumindest annähernd berührt, wenn der Dosenkörper auf einer solchen ebenen Fläche abgestellt wird. Erfindungsgemäß weist der Dosenkörper einen Durchmesser von weniger 56 mm auf und die größte Blechdicke des geformten Aluminiumblechs im Bereich des kalottenartigen nach innen gewölbten Zentralabschnitts ist kleiner als 0,25 mm.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dosenkörper insbesondere für Getränkedosen.
Bekannt sind sogenannte zweiteilige Getränkedosen, die aus einem Dosenkörper und einem Deckel bestehen, wobei Dosenkörper und Deckel typischerweise durch einen Doppelfalz dicht miteinander verbunden sind. Der Deckel selbst kann seinerseits wieder mehrteilig sein und weist typischerweise wenigstens eine Grifflasche oder auch einen wiederverschließbaren Verschluss auf.
Der Dosenkörper selbst ist einteilig und aus einem ursprünglich flachen Blech geformt. Die Verfahren und Werkzeuge zum Formen eines Dosenkörpers aus Blech mittels Streckziehen sind grundsätzlich bekannt. Es ist auch bekannt, dass typische Dosenkörper für Getränkedosen einen nach innen gewölbten Boden aufweisen, um dem Boden eine Druckfestigkeit zu verleihen. Im Bereich des (vor dem Befüllen) offenen Endes des Dosenkörpers ist der Dosenkörper typischerweise mit einem sich verjüngenden „Hals“ versehen, also etwas eingezogen.
Ziel bei der Konstruktion eines Dosenkörpers ist es typischerweise eine ausreichend hohe Festigkeit mit möglichst wenig Materialeinsatz und Fertigungsaufwand zu erzielen.
Diese Aufgabe liegt auch der vorliegenden Erfindung zugrunde.
Erfindungsgemäß wird ein Dosenkörper für eine Getränkedose vorgeschlagen, wobei der Dosenkörper einteilig aus Aluminiumblech geformt ist und eine Umfangswand sowie einen Dosenboden aufweist, der einen kalottenartigen nach innen gewölbten Zentralabschnitt sowie einen den Zentralabschnitt ringartig umgebenden und nach außen gewölbten Standabschnitt aufweist. Der nach außen gewölbte Standabschnitt ist über einen im Querschnitt schräg verlaufenden äußeren Übergangsabschnitt mit der Umfangswand verbunden und definiert einen Standring, entlang dessen der Standabschnitt eine ebene Fläche zumindest annähernd berührt, wenn der Dosenkörper auf einer solchen ebenen Fläche abgestellt wird. Erfindungsgemäß weist der Dosenkörper einen Durchmesser von weniger als 60 mm und vorzugsweise weniger als 56 mm auf und die größte Blechdicke des geformten Aluminiumblechs im Bereich des kalottenartigen nach innen gewölbten Zentralabschnitts ist kleiner als 0,25 mm. Diese größte Blechdicke weist der kalottenartig nach innen gewölbte Zentralabschnitt des Bodens in etwa zwischen seiner Mitte und dem Rand, in dem der nach innen gewölbte Zentralabschnitt in den Standabschnitt, auf.
Die Begriffe „nach innen“ und „nach außen“ sind im Rahmen dieses Textes auf den Innenraum des Dosenköpers und nicht auf eine Längsachse das Dosenkörpers bezogen, so dass eine nach innen weisende Wölbung von außen betrachtet eine konkave Wölbung ist und eine nach außen weisende Wölbung eine von außen betrachtet konvexe Wölbung ist.
Vorzugsweise weist das Aluminiumblech, aus dem der Dosenkörper geformt ist, im ebenen Zustand vor der Formung zum Dosenkörper eine Blechdicke von weniger als 0,25 mm auf. Dies hat zur Folge, dass die Blechdicke des fertiggeformten Dosenkörpers an keiner Stelle innerhalb des Standrings größer ist als 0,25 mm, weil das Blech beim Formen des Dosenkörpers gestreckt und somit dünner wird. Allerdings kann es zwischen Dosenwand und Standring zu einer Aufdickung kommen, so dass dort die Blechdicke des fertigen Dosenkörpers etwas größer sein kann, als die Blechdicke des flachen Aluminiumblechs vor dem Formen des Dosenkörpers (beispielsweise 0,245 mm).
Außerdem ist es bevorzugt, wenn der nach innen gewölbte Zentralabschnitt des Dosenkörpers durch wenigstens einen zentralen Wölbungsradius R1_a und einen sich an diesen glatt anschließenden peripheren Wölbungsradius R1_b definiert ist, von denen der zentrale Wölbungsradius R1_a zwischen 39 mm und 45 mm beträgt und der periphere Wölbungsradius R1_b zwischen 25 mm und 35 mm. Auf diese Weise erhält der kalottenartig nach innen gewölbte Zentralabschnitt trotz geringer Blechdicke eine ausreichende Festigkeit.
Desweiteren ist es bevorzugt, wenn der Standabschnitt zusammen mit dem gewölbten Zentralabschnitt eine Bodentiefe als größtem Abstand des gewölbten Zentralabschnitts von einer durch den Standring definierten Ebene definiert, die zwischen 9,5 mm und 11 mm beträgt. Der kalottenartig nach innen gewölbte Zentralabschnitt hat seinen größten Abstand von einer durch den Standring definierten Ebene üblicherweise seiner Mitte, so dass die Bodentiefe in der Mitte des kalottenartig nach innen gewölbten Zentralabschnitts bestimmt werden kann.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Dosenkörper im Bereich des Bodens nach dem Streckziehen in an sich bekannter Weise reformiert wird. Bei diesem Reformieren erfolgt eine weitere Umformung insbesondere des Standabschnitts zur endgültigen Geometrie des Dosenkörpers. Vorzugsweise hat ein nach innen gewölbter Übergangsradius R2, in dem der gewölbte Zentralabschnitt in den Standabschnitt übergeht, ein Maß zwischen 1,5 mm und 1,9 mm und zwar vor dem Reformieren. Dieses Maß wird beim Streckziehen durch die eingesetzten Werkzeuge definiert. Besonders bevorzugt ist ein Maß des Übergangsradius von annähernd 1,7 mm.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Standabschnitt angrenzend an den Standring (als dem bei aufrecht stehender Dose tiefsten Punkt (wenn man den Querschnitt betrachtet – tatsächlich ist es ein Kreis) des Standabschnitts) zumindest vor dem Reformieren einander identische und ohne Radiusänderung ineinander übergehende Wölbungsradien R3_a und R3_b aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Geometriemerkmal des Bodens des Dosenkörpers ist, dass der Standabschnitt in dem äußeren Übergangsabschnitt mit einem nach innen gewölbten Radius R4 und einem an diesem anschließenden, nach außen gewölbten Radius R5 in die Umfangswand übergeht, wobei der nach innen gewölbte Radius R4 vor dem Reformieren zwischen 2,7 mm und 3,1 mm (vorzugsweise in der Größenordnung von 2,9 mm) beträgt und der nach außen gewölbte Radius R5 vor dem Reformieren zwischen 3,0 mm und 3,5 mm beträgt, also beispielsweise zwischen 3,2 mm und 3,3 mm.
Vorzugsweise weist der Standring einen Durchmesser zwischen 43 mm und 46,5 mm auf.
Weiterhin ist ein Dosenkörper bevorzugt, dessen Boden in an sich bekannter Weise mit einem Reformierwerkzeug im Bereich des Übergangs von dem Standabschnitt zu dem nach innen gewölbten Zentralabschnitt reformiert ist, so dass im Ergebnis ein nach innen gewölbter innerer Übergangsabschnitt mit einem Durchmesser zwischen und 43 mm und 45 mm und einem Wölbungsradius vorliegt, der zwischen 0,8 mm und 1,2 mm beträgt. Bei Reformieren wird eine innere Umfangswand des Standabschnitts mit einem scheibenförmigen Werkzeug bearbeitet, das an der inneren Umfangswand abrollt und auf diese Weise eine umlaufende, zu einer zentralen Längsachse des Dosenkörpers hin offene Vertiefung erzeugt, die im Profil eine Rundung mit einem Radius von etwa 1 mm hat, entsprechend einem Querschnittsradius am Umfang des scheibenförmigen Werkzeugs zum Reformieren.
Das Reformieren erfolgt vorzugsweise mit einem Werkzeug, dessen kleinster, mit dem zu reformierenden Dosenkörper in Eingriff stehenden Radius zwischen 0,8 mm und 1,2 mm, also z.B. die zuvor erwähnten 1 mm beträgt.
Im Bezug auf die größte Blechdicke des geformten Aluminiumblechs in einem zentralen Bereich der Umfangswand (beispielsweise auf halber Höhe des Dosenkörpers) ist es bevorzugt, wenn diese größte Blechdicke kleiner als 0,1 mm ist und vorzugsweise kleiner als 0,09 mm ist. Insgesamt ergibt sich ein sehr dünnwandiger Dosenkörper, der typischerweise erst durch einen Innendruck nach dem Befüllen und Verschließen die erwartete Grifffestigkeit aufweist.
Die Umfangswand des Dosenkörpers ist vorzugsweise nahezu zylindermantelförmig und schließt vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 55 mm und vorzugsweise zumindest annähernd 53 mm ein. Außerdem ist der Dosenkörper vorzugsweise so bemessen, dass er ein Füllvolumen zwischen 150 ml und 250 ml aufweist und hat dementsprechend vorzugsweise eine Höhe zwischen 85 mm und 140 mm.
Ein Beispiel eines derartigen Dosenkörpers wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Von den Figuren zeigt
1: eine Seitenansicht eines Dosenkörpers mit einem Füllvolumen von 250 ml und einer erfindungsgemäßen Bodengeometrie;
2: eine Seitenansicht eines Dosenkörpers mit einem Füllvolumen von 200 ml und einer erfindungsgemäßen Bodengeometrie;
3: eine Seitenansicht eines Dosenkörpers mit 150 ml Füllvolumen und einer erfindungsgemäßen Bodengeometrie;
4: eine erfindungsgemäße Bodengeometrie vor dem Reformieren im Detail; und
5: eine erfindungsgemäße Bodengeometrie nach dem Reformieren.
Wie 1 zu entnehmen ist, besitzt ein Dosenkörper 10 eine im wesentlichen zylindermantelförmige Umfangswand 12 und einen Boden 14 mit einem nach innen gewölbten Zentralabschnitt 16 sowie einen diesen umgebenden und mit der Umfangswand verbundenen Standabschnitt 18. Der Standabschnitt 18 ist über einen im Querschnitt schräg verlaufenden Übergangsabschnitt 24 mit der Umfangswand 12 verbunden. Außerdem weit der Standabschnitt 18 eine zur zentralen Längsachse Z hin weisende innere Umfangswand 26 auf.
An seinen im Querschnitt tiefsten Punkten (siehe 4 und 5) berührt der Standabschnitt eine ebene Fläche, falls der Dosenkörper 10 aufrecht auf einer solchen Fläche abgestellt wird. Diese tiefsten Punkte sind Teil eines kreisförmigen Standrings, entlang dessen der Standabschnitt die ebene Fläche berührt.
Im Bereich seines oberen offenen Endes 20 besitzt der Dosenkörper 10 einen kurzen sich verjüngenden Abschnitt 22.
Eingezeichnet sind die Höhe H und der Durchmesser D des Dosenkörpers und angedeutet ist eine zentrale Längsachse Z. Der Durchmesser der in 1 bis 3 abgebildeten Dosenkörper beträgt 53 mm.
1 zeigt die Seitenansicht eines Dosenkörpers mit 250 ml Füllvolumen, 2 zeigt entsprechend die Seitenansicht eines Dosenkörpers mit 200 ml Füllvolumen und 3 die Seitenansicht eines Dosenkörpers mit 150 ml Füllvolumen. Die Höhe H hängt vom Füllvolumen ab und beträgt für den Dosenkörper mit 250 ml Füllvolumen in 1 knapp 135 mm, für den Dosenkörper mit 200 ml Füllvolumen in 2 knapp etwa 111 mm und für den Dosenkörper mit 150 ml Füllvolumen in 3 knapp etwa 90 mm.
4 zeigt die Geometrie des Dosenbodens vor dem Reformieren im Detail. Zu erkennen ist, dass der durch die abgebildete Geometrie definierte Standring vor dem Reformieren einen Durchmesser von etwas mehr als 46 mm besitzt. Weiterhin ist zu erkennen, dass der kalottenartige nach innen gewölbte Zentralabschnitt 16 einen zentralen Wölbungsradius R1_a aufweist, der vorzugsweise zwischen 39 mm und 45 mm, also beispielsweise 42 mm beträgt. Dieser Wölbungsradius geht in einen peripheren Wölbungsradius R1_b über, der vorzugsweise zwischen 25 mm und 35 mm beträgt, also beispielsweise 30 mm. An dem nach innen gewölbten Zentralabschnitt 16 schließt sich der Standabschnitt 18 an. Ein Übergangsradius zwischen dem nach innen gewölbten Zentralabschnitt 16 und dem Standabschnitt 18 beträgt vor dem Reformieren vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 1,9 mm, also beispielsweise 1,7 mm. Weiterhin ist der Standabschnitt 18 durch einen nach außen gewölbten Teil in der Umgebung des Standrings definiert, wobei die nach außen gerichteten Wölbungsradien angrenzend an den Standring vor dem Reformieren jeweils zwischen 1,3 mm und 1,5 mm, also beispielsweise 1,4 mm betragen. Diese Wölbungen um den Standring herum gehen in eine von außen betrachtet konkave Wölbung im Bereich des schräg verlaufenden äußeren Übergangsabschnitts zwischen Standabschnitt 18 und Umfangswand 12 über, wobei diese von außen betrachtete konkave Wölbung vorzugsweise einen Radius zwischen 2,8 mm und 3 mm, also beispielsweise 2,9 mm hat. Schließlich geht der schräg verlaufende äußere Übergangsabschnitt in einen von außen betrachtet konvexen Radius von 3,0 mm bis 3,4 mm in die Umfangswand 12 über.
Die größte Dicke besitzt der nach innen gewölbte Zentralabschnitt des Bodens in etwa dort, wo in 4 eine Markierung „Dicke“ eingezeichnet ist. An dieser Stelle hat der nach innen gewölbte Zentralabschnitt des Bodens in etwas eine Blechdicke, die der Blechdicke des Blechs vor dem Verformen zum Dosenkörper entspricht, also kleiner als 0,25 mm ist. Wenn der Dosenkörper aus einem ursprünglich flachen Aluminiumblech mit einer ursprünglichen Blechdicke von 0,24 mm gefertigt ist, beträgt die in 4 eingezeichnete Dicke im Bereich des nach innen gewölbten Zentralabschnitts des Bodens beispielsweise ebenfalls annähernd 0,24 mm. Die Umfangswand 12 hat demgegenüber nach dem Formen eine Blechdicke von etwa 0,09 mm.
5 zeigt schließlich die endgültige Geometrie des Bodens nach dem Reformieren. Zu erkennen ist, dass sich die Bodentiefe durch das Reformieren von zunächst etwas mehr als 10 mm (vergleiche 4, das maß DD_FE) ausschließlich etwas weniger als 10 mm, nämlich beispielsweise 9,7 mm verringert hat; siehe 5, das Maß DD_BE. Das Reformieren erfolgt dabei mit einem scheibenförmigen Werkzeug mit einem kleinsten, mit dem Dosenkörper im Eingriff stehenden Radius von etwa 1 mm. Beim Reformieren befindet sich der Mittelpunkt dieses Radius in etwa in einem Abstand von 2 mm bis 3 mm von einer durch den Standring definierten Ebene. Beim Reformieren rollt das scheibenförmige Werkzeug bearbeitend an der inneren Umfangswand des Standabschnitts ab und erzeugt auf diese Weise eine umlaufende, zur zentralen Längsachse des Dosenkörpers hin offene Vertiefung, die im Profil eine Rundung mit einem Radius von etwa 1 mm hat, entsprechend einem Querschnittsradius am Umfang des scheibenförmigen Werkzeugs zum Reformieren. Die von dem Reformierwerkzeug erzeugte zur zentralen Längsachse des Dosenkörpers hin offene Vertiefung hat einen Durchmesser (reforming dia) zwischen 44 mm und 45 mm. Diese Maße sind ebenfalls der 5 zu entnehmen.
Das Material des Dosenkörpers ist im Ausführungsbeispiel Aluminium der Legierung 3104 mit einem Härtegrad H19 und einer nominalen Blechdicke von 0,245mm.

Claims

Dosenkörper (10) für eine Getränkedose, wobei der Dosenkörper (10) einteilig aus Aluminiumblech geformt ist und eine Umfangswand (12) sowie einen Dosenboden (14) aufweist, der einen kalottenartig nach innen gewölbten Zentralabschnitt (16) sowie einen den Zentralabschnitt ringartig umgebenden und nach außen gewölbten Standabschnitt (18) aufweist, der über einen im Querschnitt schräg verlaufenden äußereren Übergangsabschnitt (24) mit der Umfangswand (12) verbunden ist, wobei der ringartig nach außen gewölbte Standabschnitt (18) einen Standring definiert, entlang dessen der Standabschnitt (18) eine ebene Fläche zumindest annähernd berührt, wenn der Dosenkörper auf einer solchen ebenen Fläche abgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosenkörper einen Durchmesser (D) von weniger als 58 mm aufweist und die größte Blechdicke des geformten Aluminiumblechs im Bereich des kalottenartig nach innen gewölbten Zentralabschnitts kleiner als 0,25 mm ist.
Dosenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nach innen gewölbte Zentralabschnitt durch wenigstens einen zentralen Wölbungsradius R1_a und einen sich an diesen glatt anschließenden peripheren Wölbungsradius R1_b definiert ist, von denen der zentrale Wölbungsradius R1_a zwischen 39 mm und 45 mm beträgt und der periphere Wölbungsradius R1_b zwischen 25 mm und 35 mm.
Dosenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Standabschnitt zusammen mit dem gewölbten Zentralabschnitt eine Bodentiefe als größtem Abstand des gewölbten Zentralabschnitts von einer durch den Standring definierten Ebene definiert, die zwischen 9,5 mm und 11 mm beträgt.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Boden zunächst geformt und anschließend zum Erzielen einer endgültigen Geometrie reformiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der gewölbte Zentralabschnitt in einem nach innen gewölbten Übergangsradius R2 in den Standabschnitt übergeht, wobei der Übergangsradius R2 zumindest vor dem Reformieren zwischen 1,5 mm und 1,9 mm beträgt.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Standring einen Durchmesser zwischen 43 mm und 46,5 mm aufweist.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dessen Boden zunächst geformt und anschließend zum Erzielen einer endgültigen Geometrie reformiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Standabschnitt angrenzend an den Standring – zumindest vor dem Reformieren – einander identische und ohne Radiusänderung ineinander übergehende Wölbungsradien R3_a und R3_b aufweist.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dessen Boden zunächst geformt und anschließend zum Erzielen einer endgültigen Geometrie reformiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Standabschnitt in dem äußeren Übergangsabschnitt mit einem nach innen gewölbten Radius R4 und einem an diesen anschließenden, nach außen gewölbten Radius R5 in die Umfangswand übergeht, wobei der nach innen gewölbte Radius R4 vor dem Reformieren zwischen 2,7 und 3,1 mm beträgt und der nach außen gewölbte Radius R5 vor dem Reformieren zwischen 3,0 mm und 3,5 mm beträgt.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dessen Boden zunächst geformt und anschließend zum Erzielen einer endgültigen Geometrie reformiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden in an sich bekannter Weise mit einem Reformierwerkzeug im Bereich des Übergangs von dem Standabschnitt zum nach innen gewölbten Zentralabschnitt reformiert ist, so dass im Ergebnis ein nach innen gewölbter innerer Übergangsabschnitt mit einem Durchmesser zwischen 43 mm und 45 mm und einem Wölbungsradius vorliegt, der zwischen 0,8 und 1,2 mm beträgt.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die größte Belchdicke des geformten Aluminiumblechs in einem zentralen Bereich der Umfangswand kleiner als 0,1 mm und vorzugsweise kleiner als 0,09 mm ist.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumblech im ebenen Zustand vor der Formung zum Dosenkörper eine Blechdicke von weniger als 0,25 mm aufweist.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswand wenigstens nahezu zylindermantelförmig ist und einen Durchmesser von zumindest annähernd 53 mm einschließt.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosenkörper ein Füllvolumen zwischen 150 ml und 250 ml aufweist.
Dosenkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosenkörper eine Höhe zwischen 85 mm und 145 mm aufweist.