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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines mit tiefgezogenem
Deckel verschlossenen Behälters aus schweiß-oder siegelfähigem Material.
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-------------------------------------Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zum Herstellen eines mit tiefgezogenem Deckel versehlossenen Behälters
aus schweiß-oder siegelfähigem Material sowie auf einen im Zusammenhang mit diesem
Verfahren besonders vorteilhaften Behälter und eine Vorrichtung zur Ausübung des
Verfahrens.
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Tiefgezogene Deckel sind bei derartigen Behältern deshalb erwRnscht,
weil die Behälter dadurch stapelfähig werden, weil ihre Stabilität großer ist, und
weil sie ansehnlicher sind. Der Herstellung von Behaltern, die mit derart tiefgezogenen
Deckeln verschloseen
sind, steht nach den bisherigen Kenntnissen
des Fachmanns jedoch die Schwierigkeit entgegen, daß Deckel und Behälterunterteile
unabhängig voneinander hergestellt, gestapelt, zusammen-. geführt und dann miteinander
verschweißt werden mUssen. Die unabhängige Herstellung, die Stapelung und Zuführung
der Deckel bereitet bei schnellaufenden Maschinen nicht unerhebliche Probleme Gemäß
der Erfindung ist es möglich, einen Behälter herzustellen, der mit einem tiefgezogenen
Deckel verschlossen ist, ohne daß die obigen Nachteile dabei zu verzeichnen sind.
Die Erfindung grundet dabei sehr wesentlich auf der Erkenntnis besonderer Eigenschaften
kunststoffbeschichteter Aluminiumfolie gegenüber den bisher fur derartige Behälter
üblichen Materialien und schlägt vor allem vor, einen Behälter mit einer flachen
Deckelfolie, die beide aus kunststoffbeschichteter Aluminiumfolie bestehen, zu verschweißen
und anschließend den Deckel an der Innenkante des Behälterrandes aus der plastischen
Reserve des umschlossenen Bereichs tiefzuziehen.
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Auf diese Weise wird unter Umgehung der bisher bekannten umständlichen
Arbeitsweise ein Behälter erzielt, der mit einem tiefgezogenen Deckel verschlossen
ist.
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Bei der Verpackung inkompressibler Medien in den BehElter kann bei
Verwendung wenig nachgiebiger Behälterformen das Problem auftreten, daß die währed
des Tiefziehens eingetretene Volumeverminderung nicht ohne schädliche Verformung
von dem Behälter aufgenommen wird. Dem kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
dadurch begegnet werden, daß während des Aufeinanderpressens von Deckelfolie und
Behälterrand vor und während des Schweißens das Behältervolumen durch elastisches
Eindrücken von Behälterwandteilen, insbesondere des Behälterbodens, verminder wird.
Diese elastischen, das Behältervolumen vermindernden Verformungen werden bei dem
nach-
-folgenden Tiefziehen des Deckels wieder rückgängig gemacht,
wodurch ein Ausgleich fAr das wGhrend des Deckeltiefziehens verdrängte Volumen gehcaffe
wird, ohne daß der Behälter schädlich verformt wird oder uter unerwünschtem Überdruck
asteht.
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Raoh einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der ver-Bohweißte
Rand an veiner Außenkante verbördelt werden, wodurch er insgesamt sanehlicher und
vor allem stabiler wird.
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Die verfahresschritte folgen einander vorteilhaft in der folgenden
Weiset 1. Die Deokelfolie wird über den in einer Uterelektrode gehaltenen Behklter
geführt. Als "Unterelektrode" ist dabei eine halterung für den Behälter bezeichet,
die mit den erforderliahen Gegenflächen gegenüber den Sohweißelektroden zur Stützung
des zu verhwißenden Randes versehen ist.
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2. Unterelektrode und Oberelektrode nahern sich einander so weit,
daß Deokelfolie und ßehWlterrand zuaammengepresst werden, wobei die VerschweiBung
stattfindet. Dabei soll gegebenenfalls nach dem obigen Vorschlag ein Teil der Behälterwandungen
(insbesondere der Boden) elastisch eingedrückt werden, damit das Behältervolumen
vermindert wird.
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3. Der Deckel wird tiefgezogen, wobei die Halterung des Behälters
dessen Wandungen einerseits genügend abstützen muss und andererseits an den Behälterteilen,
die unter der Volumeverdrängung eine Verformung nach aussen erleiden sollen, genügend
Platz bieten muss,
4. Der Deckel mit dem anhängenden Behälter wird
aus der Deakelfolie ausgestanzt. Dieser Verfahrensschritt kann auch an einer anderen
Stelle der Folge liegen. Er kann gegebenenfalls auch gemeinsam mit anderen Verfahrensschritten
durchgefUhrt werden.
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5. SchlieBlich wird der Rand des Behälters gegebenenfalls verbördelt.
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Ein zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders
geeigneter Behälter besitzt einen gegen Volumenvergrösserung nachgiebigen Wandteil.
Dieser Wandteil ist vorteilhafterweise der Boden bzw. dessen mittlerer Bereich.
Das Behältervolumen kann in den entsprechenden Vorrichtungen in der gewUnsohten
Weise durch mehr oder weniger starke Wölbung des Bodens der Behälterhalterung beeinflußt
werden.
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Es ist auch möglich, dem Wandteil, das den Volumenveränderungen nachgeben
soll, eine bistabile Wölbung zu geben, die während des Schweißvorgangs nach innen
gewölbt und wihrend des Tiefziehvorgangs nach aussen gewendet wird. Dabei soll der
Volumenunterschied zwischen der nach innen und der nach aussen gerichteten Stellung
dieses Wandteils der beim Tiefziehvorgang bewirkten Volumenveränderung oder wenigstens
einem erheblichen Teil derselben entsprechen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung der schemaitsten Figuren, in denen der Behälter in verschiedenen Stadien
des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie in vorteilhaften Vorrichtungen schematisch
dargestellt ist.
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Es zeigen : Fig. 1 einen gefüllten, unverschlossenen Behälter mit
dauber liegender Deckelfolie, Fig. 2 einen mit der Deckelfolie flach verschweißten
Behälter, Fig. 3 einen Querschnitt durch den fertigen Behälter, Fig. 4 und 5 den
Behälter in der Schweißvorrichung in zwei verschiedenen Verfahrensstadien, und Fig.
6 bis 9 den Behälter in der Tiefziehvorrichtung in verschiedenen Verfahrensstadien.
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Fig. 1 zeigt den Behalter 1 mit Füllung 2 unverschlossen. Schematisch
ist darüber die plane Deckelfolie 3 angedeutet, die unmittelbar von der Rolle abgezogen
sein kann. Es ist ersichtlich, daß die Füllmenge 2 das Behältervolumen nicht vollstandig
verbraucht, sondern daß oben ein bei 4 angedeuteter freier Platz verbleibt.
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DemgegenUber füllt das Füllmaterial 2 den gemäß Fig. 2 verschlossenen
Behälter vollstandig aus, obwohl die Deckelfolie 3 noch nicht in der gemäß Fig.
3 gewunschten Endform tiefgezogen ist. Der Volumenausgleich wird von der Einwölbung
des Bodens 5 gegeben, die in Fig. 1 und Fig. 3 gering ist, während sie in Fig. 2
groß ist. In Fig. 2 ist die SchweiSnaht bei 6 angedeutet. Aus Fig.
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3 ergibt sich, daß der tiefgezogene Bereich 7 unmittelbar an der Innenkante
des Behälterrandes 8 liegt, der durch eine Bordelung 9 verstärkt ist.
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Fig. 4 zeigt Behälter und Deckelfoti gemäß Fig. 1 in einer Sohweißvorrichtung,
die aus einem Oberwerkzeug 11 und einem Unterwerkzeug besteht. Das Oberwerkzeug
11 setzt sich zusammen aus
den SchweiBelektroden 12 und einer Einlage
13, die wärmeisolierende Eigenschaften besitzt. Diese Einlage füllt den Raum zwischen
den eigentlichen Schwißelektroden 12 eben aus. Sie ist gegebenenfalls etwas dicker
als es der Höhe der Schweißelektroden 12 entsprechen wurde.
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Das Unterwerkzeug besteht aus den seillichen Wänden 14, die mit den
oberen Stirnflächen 15 das Gegenstück zu den Elektroden 12 darstellen, und aus dem
Unterstempel 16, der begrenzt beweglich innerhalb der Unterelektrode 14 angeordnet
ist und von einer Feder 17 nach oben gedrückt wird. Die Oberfläche des Unterstempels
16, auf der der Boden des Behälterä zu liegen kommt und die mit der Bezugsziffer
18 bezeichnet ist, hat etwa die gemäß Fig. 2 bei dem geschlossenen Behälter anzustrebende
Krümmung, die grösser ist als die Bodenkrümmung des entspannten Behälters.
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Beim Hochfahren der Unterelektrode wird der Aluminiumbehälter darin
zentriert. Der Unterstempel wirkt dabei mit seiner balligen Oberfläche auf das Zentrum
des Behälterbodens. Dieses wird-gegebenenfalls begünstigt durch die Einarbeitung
besonderer Scihekn - nach innen gedrückt. Die Bodenform kann dabei so gewählt sein,
daß der Behälterboden aus der in Fig. 1 gezeigten Lage in die gemäß Fig. 2 umschnappt.
Dadurch wird das Füllgut zur Oberfläche verdrängt.
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Während des Schließens der Elektroden wird die plane Deckelfolie
durch die Einlage 13 der Oberelektrode auf die Fullgutoberfläche gedrückt. Das Füllgut
wird dabei zum Behälterrand verdrängt. Gleichzeitig wird die eventuell eingeschlossene
Luft verdrängt. Eventuelle Volumenstauungen, die beim Aufsetzen der beiden Schweißelektroden
entstehen, werden vom Behälterboden bzw.
dem beweglichen Unterstempel
ausgeglichen.
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Schweißdruck, Scweißtemperatur und chweißzeit richten sich nach dem
jeweiligen Materialien und Materialstärken.
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Nachdem der BehElter durch diesen Vorgenag vershclossen wurde und
die Form nach Fig. 2 angenommen hat wird er umgesetzt in die Tiefziehvorriohtung
gemäß Fig. 6 Diese Vorrichtung besteht aus dem Festhalter 20 mit beweglichen, darin
befindlichem Unterstempel 21, aus dem Festhaltering 22 und dem Ziehstempel 23.
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Nach dem Einsetzen des verschlossenen und gefüllten Behälters gemäss
Fig. 2 in das Unterwerkzeug, das zweickmässigerweise in der Form vor sich geht,
dass das Unterwerkzeug zu dem an der Deckelfolie 3 hängenden Behälter gemäß Pfeil
24 hochfährt, werden Ober-und Unterwerkzeug einander so stark genähert, bis Festhaltering
und Festhalter den Behälterrand in der von den Pfeilen 26 angedeuteten Weise einklemmen.
Der Ziehstempel fährt dann nach unten und formt aus der plastischen Reserve der
Folie ziehend den Deckel (Fig. 8). Das dabei verdrängte Inhaltsvolumen weitet den
Boden nach unten bis zur Anlage am Unterstempel 21.
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Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass die Ausdehnungsmoglichkeit für
den Behälter entfallen kann, wenn das zu verpakende Gut gengend kompressibel ist,
oder wenn es so heiß eingefüllt wurde, dass nach dem Verschliessen des Beh4lters
gemäß Fig. 2 noch eine Volumenverminderung zu erwarten ist.
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Das Ziehwerkzeug kann kombiniert sein mit einem Stanzwerkzag 27,
das gemäß Fig. 9 Deckel und Behdlter aus der Deckelfolie 3 ausstanzt. Gegebenenfalls
können sogar noch Einrollwerkzeuge vorgesehen sein die dem Rand die gemäß Fig. 3
eingebordelte Form verleihen.