DE10338445B4 - Deckelring mit geneigtem Flachsteg - Google Patents

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Abstract

Deckelring für ein Anfalzen an einem Rumpf (20) und zur Aufnahme einer randseitig aufgesiegelten Verschlusslage (1), welche einen Innenraum des Deckelrings überbrückt und – in angefalztem Zustand – den Rumpf (20) verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) der Deckelring einen aufwärts geneigten, umlaufenden Flachsteg (3a, 3b, 3c) aufweist, welcher eine zum Siegeln geeignete Oberfläche (30) trägt, und radial nach außen in eine Randbordierung (2) des Deckelrings übergeht, wobei zwischen der Randbordierung und dem Flachsteg eine umlaufende Nut (N1, N2, N3) verläuft;
(ii) der geneigte Flachsteg zum Aufsiegeln des Randes der Verschlusslage geeignet ist und gegenüber der Ebene einer so aufgesiegelten Verschlusslage (1) in einem von Null verschiedenen Winkel (α1, α2, α3) verläuft.

Description

  • Die Erfindung befasst sich mit einer besonderen Formgestaltung eines Deckelrings zur Optimierung der Krafteinwirkung der als aufwölbbare Membran wirkenden Verschlusslage, wobei die Krafteinwirkung in einen Haftstreifen, insbesondere eine Siegelnaht, zwecks Erhöhung der Belastbarkeit der Naht durch einen anstehenden Innendruck bei einer geschlossenen Verpackung optimiert wird. Auch andere Krafteinwirkungen können besser aufgefangen werden.
  • Ausgehend von der üblichen Gestaltung eines Deckelrings, vgl. beispielsweise EP 408 268 A2 (CMB) oder WO 97/49510 A1 (Impress), dort 4, oder GB 2 022 474 A (Swiss Aluminium), welcher eine Deckelbordierung außenseitig und innenseitig einen horizontal ausgerichteten Flachsteg aufweist, soll der Halt (das Haften) einer auf diesem Flachsteg auf gesiegelten membranartigen Verschlussfolie verbessert werden. Im Normalzustand wird der Deckelring innen zunächst mit der Siegelfolie verschlossen. Dadurch entsteht eine umlaufende Siegelnaht von einer gewissen Breite, die sich deutlich auf dem Flachsteg erstreckt. Hier werden die Haltekräfte für die Verschlusslage aufgebracht, welche durch einen entstehenden Innendruck leicht aufgewölbt wird, was die Siegelnaht an der Haftstelle von der Innenseite beginnend kerbartig belastet, bevorzugt aber nicht so hoch oder stark, dass eine Kohäsionskräftegrenze überschritten wird.
  • Aus den Schriften DE 28 30 614 A1 (Monfalconesi), WO 00/21840 A2 (Brasilata), DE 299 21 599 U1 (Österr. Blechwarenfabrik Pirlo) und WO 03/076288 A1 (KW Plastics) sind Eindrückdeckel als Stand der Technik bekannt, bei denen die zugehörigen Deckelringe ebenso seit vielen Jahrzehnten bekannt sind. Ebenso sind seit vielen Jahrzehnten Siegelnähte und Siegelflächen dem Fachmann zugänglich, sodass Verschlusslagen auf Deckelringe aufgesiegelt werden können, was grundsätzlich eine andere Lösung als diejenige bei Eindrückdeckeln darstellt, wenn hinzukommt, dass ein Anwendungsgebiet für gesiegelte Verschlusslagen oft ein gänzlich anderes ist als dasjenige für Passsitze an Eindrückdeckeln. Aus der ersten Schrift DE 28 30 614 A1 ist ein Eimer bekannt, bei dem der obere Rand des Mantels mit einem einzusetzenden Ring verbunden wird und der Innenrand des Ringes (dort 3, Bezugszeichen 8) leicht in eine konische Form ausgebildet ist, nahezu vertikal nach unten ragend, oder nach der dortigen 1 in einem Winkel von vielleicht 95° aus der Vertikalen nach radial innen geneigt ist. Aus der WO 00/21840 A2 ist ein ähnlicher Deckelring bekannt, sogar ein doppelter Deckelring, der zwar leicht schräg aus der Vertikalen geneigte Flansche besitzt, an denen einmal der innere Deckelring und zum anderen ein Deckel nach Art eines Passsitzes eingesetzt werden kann, vgl. dort die 1. Aus dem genannten Gebrauchsmuster DE 299 21 599 U1 ist ebenfalls ein Deckelring bekannt, der eine oval geformte Einrollung am inneren Ende besitzt, in die ein Deckel mit seinem Randflansch nach Art eines Passsitzes eingedrückt werden kann (vgl. dort 2 und Seite 3, zweiter Absatz). Aus der WO 03/076288 A ist ein flexibler Plastikcontainer bekannt, der nach der dortigen 10 beispielsweise auch einen nach innen ragenden Deckelring besitzt, der ein nach oben aufragendes U zeigt, in das ein nach unten ragendes U eines Deckels passend eingesetzt werden kann, wie die dortige 11 anschaulich erläutert, oder aber die dortige 5 ebenso. Aus der US 4,526,287 (Miyamatsu) ist ein leicht zu öffnender Verschluss bekannt, der nach Art des Deckels einer Getränkedose ausgebildet ist, vgl. dort Spalte 1, Zeilen 5 bis 35. Aus der dortigen 7 sind am inneren Rand der Öffnung für die Getränkedose nach aufwärts geneigte Flansche vorgesehen, die mit einer Schutzbeschichtung ummantelt sind, wie dortige Spalte 2, Zeilen 62 ff. darlegen. Diese Schutzbeschichtung ist heißsiegelbar und wird mit einer flächigen Lasche 2 bedeckt, welche leicht aufgerissen werden kann, um die Öffnung freizulegen, was die dortige 6 veranschaulicht. Der Verschlussdeckel ist mit einem Falzrand versehen, wie die dortige 4 zeigt, und so ausgebildet und geeignet, dass damit eine Getränkedose verschlossen werden kann. Deckelringe werden in der genannten US-Schrift nicht vorgeschlagen.
    •
  • Die Erfindung geht von der technischen Problemstellung aus, die Haltekraft der Verschlusslage auf dem Flachsteg zu vergrößern, ohne zusätzliche Änderungen in der Konsistenz oder Stärke oder Breite der Siegelnaht vornehmen zu müssen.
  • Die Erfindung schlägt vor, den Flachsteg nicht im wesentlichen horizontal auszurichten, sondern in seiner Erstreckung geneigt in einem Winkel verlaufen zu lassen, wobei als Bezugsebene diejenige Ebene herangezogen wird, welche sich bei einer aufgesiegelten Verschlusslage ergibt. Dadurch wird der Flachsteg nach aufwärts abgewinkelt, wobei ein großer Bereich von Winkeln zunächst möglich ist, zwischen oberhalb von 10° und bis zu im wesentlichen 90°, bezogen auf die angesprochene Ebene. Dabei muß die Verschlusslage nicht bereits aufgesiegelt sein, sondern der Deckelring ist auch so umschrieben und beansprucht, dass die Verschlusslage als solches noch nicht aufgesiegelt ist (Anspruch 1), aber hypothetisch als Maß dafür dient, welche Ebene als Vergleichsebene herangezogen wird. Diese Ebene kann auch als "Horizontale" angesehen werden, wenn der Deckelring auf eine Fläche aufgelegt wird (Anspruch 2).
  • Bevorzugt sind Bereiche der winkligen Erstreckung (der geneigten Erstreckung) des Flachstegs oberhalb von 10°, im Bereich zwischen 25° und 35° sowie zwischen 40° und 60° oder aber im wesentlichen senkrecht oder zwischen 80° und 90° (Ansprüche 3 bis 7).
  • Bei Neigung des Flachstegs ergibt sich eine keilförmige Nut zwischen einer umlaufenden Wand, welche als Kernwand zur Behälterbordierung führt, und dem geneigten Flachsteg. Diese keilförmige Gestaltung hat zwei nicht parallel verlaufende Wände und einen abgerundeten Bodenbereich, der als Nut umläuft und die tiefste Stelle des Deckelrings – in axialer Richtung betrachtet – bildet.
  • Die Behälterbordierung ist eine umfänglich verlaufende, nach außen und unten sich wölbende Struktur, die zum Anfalzen des Deckelrings an einen Rumpfhaken eines Rumpfes geeignet ist. Als Falz kann ein Doppelfalz Anwendung finden. Meist wird der Deckelring zunächst mit der Verschlusslage versiegelt, in dieser vorgefertigten Form ausgeliefert und beim Abfüller der Rumpf mit dem Füllgut aufgefüllt, um ihn anschließend mit dem Deckelring und der Verschlusslage gemeinsam zu bedecken und dann den Doppelfalz randseitig auszubilden. An einer geeigneten Stelle am Rand der Verschlusslage kann zumindest eine (oder mehrere) Lasche(n) vorgesehen sein, welche zum Abschälen dienen und die Siegelnaht an dieser Stelle beginnen aufzutrennen. Die gesamte Siegelnaht wird umfänglich fortlaufend aufgetrennt und öffnet den Innenraum, um Zugang zu dem Füllgut zu geben.
  • Eine Randeinrollung kann an der Innenseite des geneigt ausgerichteten Flachstegs vorgesehen sein (Anspruch 9). Sie bildet eine Umlenkstelle für die Verschlusslage, die ab dieser Inneneinrollung in einer planen Lage (ohne Innendruckbelastung) ausgerichtet ist, während sich der Rand dieser Verschlusslage entsprechend der Ausrichtung des Flachstegs geneigt und darauf über die Siegelnaht (den Haftstreifen) abschälbar befestigt erstreckt. Durch die Umlenkung werden Druckkräfte innerhalb des verschlossenen Behälters, welche auf die Verschlusslage wirken, zumindest teilweise in solche Kräfte umgesetzt, welche sich in Erstreckungsrichtung der Siegelnaht als Zugkräfte ausbilden. Hierbei kann eine wesentlich höhere Kraft in dieser Richtung aufgebracht werden, da die gesamte Breite der Siegelnaht dieser Zugkraft widersteht. Reine senkrecht zur Siegelnaht ausgebildete Zugkräfte, welche beispielsweise beim Abschälen oder Öffnen des Verschlusses anstehen, können für den verschlossenen Zustand herabgesetzt werden. Dadurch kann der Zeitpunkt verzögert werden, zu dem die Kohäsionswirkung der Siegelnaht bricht, dem so genannten Kohäsionsbruch, welcher statt bei 25N in höhere Bereiche verlagert werden kann, bis hin zu 40N.
  • Als Verschlusslage können metallische Folien Anwendung finden, ebenso aber Kunststofffolien, welche im Randbereich gesiegelt werden. Als Siegelfläche bietet sich ein extra aufgebrachter Siegelstreifen auf dem Flachsteg an, wenn eine metallische Verschlusslage als Folie verwendet wird. Sie hat eine wesentliche Breite, mehr als die Hälfte, bevorzugt im Wesentlichen die gesamte Erstreckung des Flachstegs (Anspruch 12).
  • Wird ein im wesentlichen senkrecht (zur horizontalen Ebene der Verschlusslage) ausgerichteter Flachsteg eingesetzt, kann die innenliegende Randeinrollung sogar oberhalb der Oberseite der Randbordierung für die Falznaht hinaus axial herüberreichen (Anspruch 13).
    •
  • Ausführungsbeispiele erläutern und ergänzen die Erfindung.
  • 1 veranschaulicht einen Ausschnitt aus einem Deckelring, welcher in einem axialen Schnitt gezeigt ist.
  • 2 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform mit einem anders geneigten Flachsteg.
  • 3 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform mit einem nochmals anders, hier nochmals flacher geneigt verlaufenden Flachsteg.
  • 4a, 4b veranschaulichen Unterschiede zwischen Zugkräften und Scherkräften bei einer Druckbelastung aus dem Innenraum auf die Innenseite der Verschlusslage 1, wobei die Druckbelastung mit Fi bezeichnet ist.
  • In 1 ist ein Ausschnitt eines Deckelrings gezeigt, der in verschlossenem Zustand mit einer Folie 1 verschlossen ist, welche viele alternative Gestaltungen annehmen kann, so aus Kunststoff oder Metall gestaltet sein kann. Im Randbereich des mit Folie verschlossenen Deckels ist eine Randbordierung 2 vorgesehen, welche im wesentlichen U-förmige Gestalt aufweist. Eine anders gerichtete U-förmige Gestalt findet sich in einer Nut N1, die zwischen der Innenwand der Randbordierung als Kernwand und einem aufragend aufgestellten Flachsteg 3a ausgebildet ist. Auf der axialen Außenseite des Flachstegs ist der Randbereich der Verschlusslage 1 mit einer hier nicht gesondert dargestellten Siegellage verschlossen. Zur Ausbildung der Siegellage wird exemplarisch auf die 4b verwiesen, welche diese Siegellage 30 als Adhäsionslage zeigt, beispielsweise aus Klebstoff oder einem anderen geeigneten, haftenden und lebensmittel-verträglichen Werkstoff.
  • Symbolisch ist der Rumpf als Wanne 20 gezeigt, welcher einen geneigt abstehenden Rand 21 aufweist, der beim Verschließen von der Deckelbordierung 2 überstülpt wird, um anschließend mit einer Verschließmaschine und einer Falzrolle in einen Doppelfalz überführt zu werden und den Rumpf 20 zu verschließen. Vertikal aufragend ist die Behälterwand 22 des Rumpfes gezeigt, die die Höhe des aufnehmenden Volumens des Rumpfes 20 definiert.
  • An der Innenseite des Flachstegs 3a ist eine Inneneinrollung 4 vorgesehen, deren genaue Gestaltung auch aus den 4a, 4b entnommen werden kann. Sie vermeidet Schnittgefahren und sorgt für eine Umlenkung u der Verschlusslage 1, zwischen einem Siegelabschnitt in deren Randbereich 1b und einem Planabschnitt, welcher frei tragend über den gesamten Innenraum, innerhalb der Randbordierung 4 herüberreicht und diesen verschließt.
  • Die Neigung des Flachstegs 3a ist mit ca. 90° als Winkel α1 in dem Ausführungsbeispiel der 1 angegeben. Die Ausrichtung des Flachstegs erfolgt damit im wesentlichen senkrecht zur Ebene, welche durch den Innenbereich der Verschlusslage 1 vorgegeben wird. Die Innenbordierung 4 ragt in diesem Beispiel axial leicht über die Oberseite der außenseitigen Randbordierung 2 herüber, so dass die Verschlusslage 1 über diese Außenseite nach oben hervorsteht.
  • Eine alternative Neigung α2 ist in 2 für den Flachsteg 3b gezeigt. Dieser Winkel liegt im Bereich zwischen 40° und 60°, orientiert an der beschriebenen Ebene der Membran 1, die hier mit der Dicke d als sehr dünn eingezeichnet ist. Gegenüber der Dicke dieser Verschlusslage 1 ist das Blech im Deckelring stärker ausgebildet, so dass die eingeformten Geometrien im normalen Gebrauch erhalten bleiben, mit Ausnahme der Umformung des Deckelrandes 2 bei der Ausbildung der Falznaht mit dem Rumpfhaken 21 des Rumpfes 20.
  • Die in 2 eingezeichnete schwächere Neigung α2 gegenüber der 1 bezogen auf den Flachsteg 3b bringt eine andere Querschnittsgestalt der im wesentlichen keilförmig verlaufenden Umfangsnut N2, die einen abgerundeten Nutgrund aufweist. Dieser Nutgrund bildet die tiefste Stelle des Deckelrings, der als solches rund ausgebildet sein kann, oval, langoval oder in Rechteckform, mit leichten abgerundeten Innenecken, bei Ermöglichung der Ausbildung einer Inneneinrollung 4 auch in diesen inneren Eckbereichen.
  • Eine noch weitere Gestaltung zeigt die 3, bei der eine flachere Ausrichtung α3 des Flachstegs 3c im Bereich zwischen 25° und 35° gewählt ist. Alle übrigen Maßgaben der vorhergehenden Beschreibung der 2 sind ebenso erfüllt. Auch hier dient die Inneneinrollung 4 als Umlenkstelle für die Membran im Bereich zwischen der umfänglich verlaufenen Siegelstelle 30, 1b und der Innenfläche 1 zur Abdeckung der Öffnung innerhalb der Inneneinrollung 4.
  • Der Winkel α3 kann in weiteren Beispielen, die nicht gesondert dargestellt sind, weiter reduziert werden, bis etwa 10°, sollte aber oberhalb von 0° liegen und damit eine schräge (geneigte) Ausbildung gegenüber der beschriebenen Ebene der Verschlussmembran 1 bilden.
  • Durch die unterschiedliche Orientierung des Flachstegs, der aufgrund seines Namens nicht horizontal ausgerichtet ist, sondern auf einer deutlichen Breite flach ausgebildet ist, um eine flache Siegelnaht zu erzeugen, auf der die Membran hinreichend gut und dicht befestigt werden kann, gibt es unterschiedliche Gestaltungen für die Form der Umfangsnut N2, N3, mit einer jeweils flacher nach innen verlaufenden Wand, aber im wesentlichen gleichbleibender Steigung der Kernwand zur Deckelbordierung 2.
  • Durch die Neigung des Flachstegs, exemplarisch an Beispielen α1, α2 und α3 gezeigt, wird ein System nach der 4b erhalten. Ein Innendruck auf die frei tragende Innenfläche der Membran 1 wird durch die Innenbordierung 4 umgelenkt und sorgt für eine Zugkraft im Siegelbereich 30. Die gesamte Breite der Siegelnaht 30, hier im Querschnitt der 4b dargestellt, kann dieser Zugkraft z widerstehen, und zwar besser widerstehen, als wenn eine horizontale Ausrichtung des Flachstegs nach
  • 4a gewählt wird. Hier wirkt die Druckkraft Fi auf die Membran 1 so, dass eine Kerbwirkung x an der Stelle 31 der Siegelnaht 30 durch eine senkrechte Zugkraft X entsteht, welche durch die im wesentlichen senkrecht zur Erstreckung des Siegelstreifens 30 anstehenden Kräfte leichter zu einem Verlust der Kohäsionswirkung und damit zu einem Kohäsionsbruch führt, als das bei 4b beschrieben war.
  • Je stärker die Neigung des Flachstegs 3, desto stärker die Umwandlung der senkrecht zur Siegelnaht 30 verlaufenden Kräfte nach 4a in solche, die an sich als "Scherkräfte" zu bezeichnen sind. Es werden Peelkräfte (senkrechte Zugkräfte) in solche parallel zu 30 verlaufenden Kräfte umgesetzt, die nach 4b besser aufgenommen werden können, von der gesamten Breite des Siegelstreifens 30, als die eine Kerbwirkung habenden Zugkräfte X nach 4a.

Claims (14)

  1. Deckelring für ein Anfalzen an einem Rumpf (20) und zur Aufnahme einer randseitig aufgesiegelten Verschlusslage (1), welche einen Innenraum des Deckelrings überbrückt und – in angefalztem Zustand – den Rumpf (20) verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass (i) der Deckelring einen aufwärts geneigten, umlaufenden Flachsteg (3a, 3b, 3c) aufweist, welcher eine zum Siegeln geeignete Oberfläche (30) trägt, und radial nach außen in eine Randbordierung (2) des Deckelrings übergeht, wobei zwischen der Randbordierung und dem Flachsteg eine umlaufende Nut (N1, N2, N3) verläuft; (ii) der geneigte Flachsteg zum Aufsiegeln des Randes der Verschlusslage geeignet ist und gegenüber der Ebene einer so aufgesiegelten Verschlusslage (1) in einem von Null verschiedenen Winkel (α1, α2, α3) verläuft.
  2. Deckelring für ein Anfalzen an einem Rumpf (20) und zur Aufnahme einer randseitig aufgesiegelten Verschlusslage (1), welche einen Innenraum des Deckelrings überbrückt und – in angefalztem Zustand – den Rumpf (20) verschließt, wobei (i) der Deckelring einen umlaufenden Flachsteg (3a, 3b, 3c) aufweist, welcher radial nach außen in eine Randbordierung (2) des Deckelrings übergeht, wobei zwischen der Randbordierung und dem Flachsteg eine umlaufende Nut (N1, N2, N3) verläuft; dadurch gekennzeichnet, dass (ii) der Flachsteg so aus einer Horizontalen aufwärts geneigt verläuft, und mit einer Inneneinrollung (4) an seinem radial inneren Ende versehen ist, dass eine auf ihm aufgesiegelte (30) Verschlussfläche (1) bei einer Druckkraft (Fi) senkrecht zu ihrer flächigen Erstreckungsebene eine wesentliche Kraftkomponente (z) in die Siegelnaht (30) so einleitet, dass sie in der Erstreckungsrichtung der Siegelnaht verläuft.
  3. Deckelring nach einem voriger Ansprüche, wobei der von Null verschiedene Winkel zwischen im wesentlichen 10° und im wesentlichen 90° liegt.
  4. Deckelring nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Winkel (α2) zwischen im wesentlichen 40° und 60° liegt.
  5. Deckelring nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Winkel (α2) zwischen im wesentlichen 25° und 35° liegt.
  6. Deckelring nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Winkel (α2) zwischen im wesentlichen 80° und 90° liegt.
  7. Deckelring nach Anspruch 1 oder 2, wobei der von Null verschiedene Winkel im wesentlichen senkrecht zur Erstreckung der Ebene der Verschlusslage (1) verläuft.
  8. Deckelring nach einem voriger Ansprüche, wobei die Aufnahme der Verschlusslage ein Aufsiegeln eines Randes der Verschlusslage über einen umfänglich verlaufenden Siegelstreifen (30) auf dem Flachsteg (3a, 3b, 3c) ist.
  9. Deckelring nach einem voriger Ansprüche, wobei der Flachsteg radial innen eine Inneneinrollung (4) aufweist.
  10. Deckelring nach einem voriger Ansprüche, wobei die Verschlusslage über die Inneneinrollung (4) verläuft und dabei umgelenkt wird (u), so dass sich ein Randstreifen (1b) bildet, der in einem von Null verschiedenen Winkel gegenüber der Ebene der Verschlusslage (1) im Innenbereich des Deckelrings verläuft.
  11. Deckelring nach einem voriger Ansprüche, wobei die Verschlusslage als Folie oder Membran, insbesondere aus Kunststoff oder Metallblech oder Metallfolie gebildet ist.
  12. Deckelring nach einem voriger Ansprüche, wobei die Siegelnaht (30) als ein umfänglicher verlaufender Streifen eine wesentliche Breite auf der Erstreckung des Flachstegs (3) aufweist, welche Breite mehr als die Hälfte der Breite des Flachstegs ist.
  13. Deckelring nach einem voriger Ansprüche, wobei die Inneneinrollung über eine Oberseite der Deckelbordierung (2) axial herübersteht, bei einer steil aufragenden Ausrichtung des Flachstegs (3a).
  14. Deckelring nach einem voriger Ansprüche, wobei die Nut (N1, N2, N3) eine keilförmige Ausgestaltung mit einem abgerundeten Boden aufweist und zwischen einer Kernwand zur Deckelbordierung (2) und dem geneigt ausgerichteten Flachsteg (3a, 3b, 3c) ausgebildet ist.
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