EP0445721A1

EP0445721A1 - Durch Doppelfalznaht verschliessbare zwei- oder dreiteilige Dose aus Blech und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: EP0445721A1
Application number: EP91103295A
Authority: EP
Inventors: Günter Dipl.-Ing. Hexel; Georg Dr. Dipl.-Chem. Bolte
Original assignee: Bolte Georg Dr; Schmalback Lubeca AG
Current assignee: Bolte Georg Dr
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1991-09-11
Also published as: DE4007381A1

Abstract

Es ist eine zwei - oder dreiteilige Dose aus Blech mit einem Deckel (34) mi t einem angeformten, axial nach außen und radial nach innen vorspringenden Randhaken (36) und einem Rumpf (25) mit zylindrischem Rumpfrand (29) vorgesehen, in dem im Abstand von dem Rumpfrand entlang einer Umfangslinie eine von außen offene, radial nach innen vorspringende Sicke (26) vorgesehen ist, die auch zu einer geschlossenen Falte niedergeformt werden kann, und die so ausgebildet ist, daß der Deckel beim Umformen der Ränder von Rumpf und Deckel in eine innenliegende Doppelfalznaht zwangsläufig abgestützt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine zwei- oder dreiteilige Dose aus Blech mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Derartige Dosen sind in vielerlei Ausgestaltungen seit Jahrzehnten in Gebrauch und in der Praxis bewährt. Die Dosen können dreiteilig ausgebildet sein und aus einem zylindrischen Rumpfteil bestehen, der durch einen Deckelteil und einen Bodenteil aus Blech unter Verwendung einer Doppelfalznaht verschlossen wird. Die Dose kann auch zweiteilig ausgebildet sein, d.h. einen einstückig angeformten Boden aufweisen. In all diesen Fällen wird der offene Rand des Dosenrumpfes zu einem nach außen ragenden Flansch umgeformt, der zur Auflage des zur Bildung der Doppelfalznaht dienenden angeformten Deckelrandes dient. Derartige Dosen werden gefüllt, worauf der Deckel auf dem Rumpfrand in Position gebracht wird und durch einen Schließkopf durch Stauchen und/oder Rollen die Doppelfalznaht gebildet wird. Dabei ist die Doppelfalznaht konzentrisch zur Achse des Dosenrumpfes und zylindrisch zu dieser Achse ausgebildet.
Es ist auch bereits bekannt, bei einer dreiteiligen Dose die Doppelfalznaht in einer zur Achse des Rumpfes senkrechten Ebene liegend und zu dieser Achse hinweisend auszubilden. Dies erfolgt bei der Herstellung der Dose, während beim Verschließen der gefüllten Dose bei den Abfüllern der Deckel mit der Dose durch eine übliche zylindrische Doppelfalznaht verbunden wird.( vgl. DE 37 23 387)
Die Herstellung einer flachliegenden Doppelfalznaht am Bodenbereich bietet in sofern keine Schwierigkeiten, als der Boden bei der Bildung der Naht vom Doseninneren her ausreichend abgestützt werden kann. Beim Verschließen einer gefüllten Dose mit dem Deckel ist ein solcher Eingriff von innen her nicht mehr möglich. Für diesen Fall ist es bekannt, am Rumpf im Abstand vom Rumpfrand eine leichte sickenförmige Eindrückung als Auflage für den mit zylindrisch abgewinkelten Rand ausgebildeten Deckel vorzusehen (vgl. DE-OS 35 38 473).
Es ist Aufgabe der Erfindung eine zwei- oder dreiteilige Dose aus Blech mit den Merkmalen des Oberbegriffs so weiterzubilden, daß für das Verschließen einer gefüllten Dose mit einem Blechdeckel der Materialverbrauch durch Verkleinerung der Blechronde und/oder Reduzierung der Blechdicke verkleinert werden kann, wobei zusätzlich der Verformungswiderstand des Deckels und der Doppelfalznaht verbessert werden sollen. Ferner ist es Aufgabe, besonders ausgebildete Deckel bzw. Rümpfe zur Herstellung der Dose und ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zur Herstellung und zum Verschließen einer solchen Dose vorzusehen, das auch ohne Schwierigkeiten auf Seiten des Abfüllers eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre der Ansprüche 1 bzw. 8, 5 bzw. 7 oder 8 bzw. 10 gelöst.
Durch diese Ausbildung der Dose wird zunächst das Erscheinungsbild der verschlossenen Dose gegenüber Dosen mit zylindrisch ausgebildeter Naht verbessert. Da die Doppelfalznaht durch Rollen und/oder Stauchen oder dgl. so geformt wird, daß sie in einer zur Achse der Dose senkrechten Ebene flach liegt und zu dieser Achse hinweist, kann bei der Herstellung des Deckels von einem verkleinerten Rondendurchmesser ausgegangen werden. Dadurch läßt sich bei den großen Stückzahlen, indenen solche Dosen verwendet werden, in erheblichem Umfange Material und Kosten einsparen.
Die radial nach innen geformte und flach auf dem Deckelblech niedergeformte Doppelfalznaht verringert die freiliegende oder eingespannte Fläche des Deckelspiegels, der außerdem durch die aufliegende Doppelfalznaht in erheblichem Umfange abgestützt wird. Dadurch wird die gesamte Flächenbelastung geringer. so daß auch Deckel mit verringerter Blechdicke eingesetzt werden können, was zusätzlich zur Verringerung des Rondendurchmessers und zu einer Materialeinsparung führt. Gleichzeitig wird die Druckstabilität der verschlossenen Dose im Bereich des Deckels wesentlich verbessert, da der aufliegende Doppelfalz für den Deckelspiegel einen Verstärkungsring bildet.
Zur Verringerung der freien Einspannfläche des Deckelspiegels tragen wesentlich die offenen, insb. aber die zu einer geschlossenen Faltezusammengedrückten Sicken bei, da der Rand des Deckelspiegels zwischen diesen und dem Doppelfalz randseitig eingespannt ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Sicke im Rumfteil wenigstens teilweise nach außen offen bleibt, so daß der Dosenrumpf mit Hilfe von in die Sicke von außen eingreifenden Stützelementen während des Füllvorganges und/oder während des Auflegens des Deckels, Umformen des Rumpfrandes und Ausbildung der Doppelfalznaht zuverlässig abgestützt werden kann, so daß eine sehr stabile und fest auf den Deckelspiegel niedergeformte flach liegende Doppelfalznaht erhalten wird.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Sicke zu einer flachen Falte zusammengedrückt wird, und bevorzugt eine leichte konische Neigung zu einer senkrecht zur Rumpfachse verlaufenden Ebene aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:

Figur 1: das obere Ende einer Dose gemäß der Erfindung im Ausschnitt nach dem Füllen der Dose und Auflegen des Deckels und vor dem Verschließvorgang.
Figur 2: ein Zwischenstadium während der Ausbildung des Doppelfalzes der Dose nach Figur 1.
Figur 3: in ähnlicher Darstellung wie Figur 1 und 2 die dort gezeigte Dose im fertig verschlossenen Zustand.
Figur 4: in ähnlicher Darstellung wie Figur 3 eine abgewandelte Ausführung und
Figur 5: ebenfalls in ähnlicher Darstellung eine weitere Abwandlung von bevorzugter Ausführung.

Für die Zwecke der Erfindung ist es unkritisch, ob die Dose zweiteilig oder dreiteilig ausgebildet ist, da es sich um die Ausbildung der Dose für das Verschließen nach dem Füllen der Dose mit einem Deckel handelt.
Für die weitere Beschreibung wird davon ausgegangen, daß Dose und Deckel aus Blech bestehen.
Die Figuren 1 zeigt die Teile der Dose in einem Zustand, wie sie vom Hersteller an die Abfüller geliefert werden können. Man erkennt, daß entgegen den sonst üblichen, für das Verschließen mit Doppelfalznaht vorgesehenen Dosenrümpfen der Rand 29 des Dosenrumpfes 25 seine zylindrische Form beibehält. Statt des üblichen Randflansches ist in einem vorbestimmten axialen Abstand von dem Öffnungsrand entlang einer Umfangslinie eine Sicke in die Rumpfwand eingeformt.
Der Deckel 34 ist, wie üblich, aus einer Deckelronde gebildet. Sein Deckelspiegel kann flach oder bei Bedarf auch profiliert ausgebildet sein. Es kann sich auch um einen sogenannten Aufreißdeckel mit durch Schwächungslinien oder dgl. vorgegebenem Aufreißteil handeln. Statt des für die Herstellung einer Doppelfalznaht sonst üblich angeformten Randflansches ist der Deckelrand 36 axial nach außen und radial nach innen zu einem Deckelrandhaken umgeformt. Der maximale Durchmesser des so geformten Deckels ist so bemessen, daß der Deckel leicht, aber mit geringem Spiel in den zylindrischen Rand 29 des Dosenrumpfes 25 eingebracht werden kann, wie dies Figur 1 zeigt.
Die Einbringung des Deckels erfolgt, nachdem der Dosenrumpf bis zu der gewünschten Füllhöhe gefüllt worden ist.
Nach dem Auflegen des Deckels wird der zylindrische Rand 29 des Dosenrumpfes durch Stauchen und/oder Rollen in die gleiche Winkellage wie der Deckelhaken 36 nach innen geformt und radial nach innen und axial nach unten über den Deckelhaken eingestülpt. Das eingestülpte Ende 41 wird dann nach außen unter dem Deckelhaken 36 aufgeweitet, wie dies in Figur 2 durch Pfeil angedeutet ist, so daß der ursprünglich zylindrische Rand 29 des Rumpfes den Deckelhaken 36 umgreift. Anschließend werden durch Rollen und/oder Stauchen die ineinandergreifenden Abschnitte zu einer flach auf dem Deckelspiegel aufliegenden und sich auf der Sicke 26 des Rumpfes abstützenden innenliegenden Doppelfalznaht umgeformt.
Wie die Figuren 1 bis 4 zeigen, bietet eine radial nach außen wenigstens teilweise offene Ausbildung der Sicke den Vorteil, daß der Dosenrumpf während des Füllens, Auflegens des Deckels, Umformen des Rumpfrandes und Niederformen des Doppelfalzes auf einfache Weise zentriert und in radialer und in axialer Richtung zuverlässig abgestützt werden kann, um den Doppelfalz mit hoher Kraft zu einem festen und dichten Falz zu formen. Hierzu dienen in der Verschließmaschine angeordnete und synchron in radialer Richtung verfahrbare oder verschiebbare Abstützsegmente 30, die mit ihren radial nach innen ragenden fingerartigen Abschnitten der Form der Eindrückung angepaßt sind und in diese eingreifen. Im dargestellten Beispiel sind die Formsegmente 30 entsprechend dem Doppelpfeil 30a schlittenartig auf einem entsprechenden Führungsbett anstellbar und abstellbar angeordnet.
Wie Figur 1 zeigt, hat sich eine Ausbildung des Deckelhakens 36 in einer solchen Weise, daß dieser zu einer zur Achse 19 des Dosenrumpfes senkrechten Ebene einen Winkel von etwa 45° bildet, besonders bewährt. Die in Umfangsrichtung im Dosenrumpf 25 durchgehend oder intermittierend ausgebildete Sicke 26 weist einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt auf mit einem Radius 27 um einen Punkt 28, der in der Zylinderfläche des Rumpfes liegt. Bei der bevorzugten Ausführungsform nimmt bei eingelegtem Deckel der Deckelspiegel 34 eine Lage ein, die zwischen dem Krümmungsmittelpunkt 28 und dem oberen Rand der Sicke 26 liegt. Der äußere ringförmige Bereich 35 des Deckelspiegels ist dabei eng an die Umrißform der Sicke 26 angepaßt, bevor der Deckelspiegel in den über der Sicke liegenden Deckelhaken 26 übergeht. Wird ein besonders dichter Verschluß gewünscht, kann eine Dichtungsmasse 38 verwendet werden. Diese wird besonders vorteilshaft im Bereich des äußeren Randes auf der Außenseite des Deckelhakens 36 in üblicher Weise aufgebracht. Dadurch wird ausgeschlossen, daß Füllgut bis zu den Kanten von Deckel und/oder Rumpf wandern kann.
Die Nase der Stützsegmente 30 ist dem Umriß der Sicke 26 eng angepaßt, wie dies bei 35 gezeigt ist. Die Nase greift dabei wenigstens über die obere Hälfte des Sickenquerschnittes an der Sicke an. Besonders günstig hat sich auch eine enge Abstützung des Überganges zwischen der Sicke 26 und dem oberen zylindrischen Bereich 29 des Rumpfes erwiesen.
Man erkennt aus Figur 3, daß sich der Doppelfalz dem Verlauf des Abschnittes 35 des Deckels und dem Verlauf der Sicke 26 anpaßt. Der Doppelfalz 45 weist nach seiner Umformung entsprechend dem Pfeil 46 somit einen der Kontur der Sicke folgenden Abschnitt 47 und einen auf dem übrigen Teil des Deckelspiegels 34 flach aufliegenden Abschnitt 48 auf.
Bei all diesen Umformungsvorgängen greifen die Segmente 30 abstützend in die nach außen offene Sicke des Rumpfes ein.
Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß der freiliegende Flächenbereich des Deckelspiegels 34 auf das Maß 49 eingeschränkt ist. Gleichzeitig wird der Randbereich des Deckelspiegels durch den durch seine Form besonders stabilen Doppelfalz abgestützt. Zu dieser Abstützung und Stabilität trägt wesentlich auch die Sicke 26 selbst bei. Die Sicke 26 kann bei der Umformung der Doppelfalznaht auch axial etwas zusammengedrückt werden, wie dies bei 31b bzw. 31d gezeigt ist.
Durch die zusätzliche Umformung des Doppelfalzes, wie sie sich durch den unterschiedlichen Verlauf der Abschnitte 47 und 48 nach Figur 3 ergibt, kann in bestimmten Fällen auch bei dem Erfordernis eines hermetischen Verschlusses auf ein besonderes Dichtmittel 38 (Figur 1) verzichtet werden.
Bei der Ausführung nach Figur 4 ist die Sicke nur zum Teilnach außen offen, während der radial innere Bereich eine geschlossene Falte bildet.
Es sind in dieser Figur die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 3 verwendet.
Der offene Bereich ist ausreichend, um beim Füllen und/oder Verschließen der Dose den Rumpf zu zentrieren und axial abzustützen. Auf dem offenen Teilder Sicke und dem geschlossenen Faltenabschnitt liegen der Deckel und die Doppelfalznaht satt auf.
Die innere Faltkante 31e liegt der Rumpfachse (siehe in Figur 1 Ziffer 19) gleich nahe oder ein wenig näher als die Innenkante der Doppelfalznaht, deren Durchmesser bei 49 abgegeben ist.
Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform. Bei dieser ist die Sicke - vorzugweise bereits vor dem Füllen des Rumpfes - zu einer geschlossenen Falte 51 niedergeformt und zusammengepreßt. Der Deckelspiegel 52 liegt satt auf dieser Falte auf und stützt seinerseits über die radiale Ausdehnung der Falte auch die Doppelfalznaht 50 während und nach ihrer Ausbildung sicher ab.
Die geschlossene Falte kann nach entsprechender Vorformung allein durch Ausüben eines axialen Druckes auf den Rumpf und ohne jede Mithilfe innerer oder äußerer, formgebender Werkzeuge erzeugt werden.
Die Form und Herstellung sind somit besonders einfach. Außerdem erhält man eine sehr stabile Auflage für den Deckel beim Verschließen der Dose unter Bildung der Doppelfalznaht. Die Falte ermöglicht zugleich eine leichte und genaue Lageabtützung des Deckels vor Beginn der Ausbildung der Doppelfalznaht.
Wie aus Figur 5 weiter hervorgeht, ist es von erheblichem Vorteil, wenn die Falte, die in radialer Ausrichtung zur Rumpfachse eingezeichnet ist, eine zu der zu dieser Achse senkrechten Ebene leichte, konische Neigung axial nach außen, wie dies durch den Konuswinkel 53 angedeutet ist, oder axial nach innen, entsprechend dem Konuswinkel 54, erhält. Die eingezeichneten Winkel sind übertrieben groß dargestellt. In der Regel genügt eine leichte Konizität zwischen 4 und 12°, vorzugsweise von etwa 8°.
Die Konizität muß lediglich ausreichen, um der Falte eine genügend große Vorspannung gegenüber den bei der Ausbildung der Doppelfalznaht auftretenden axialen Drücken zu erzeugen. Diese Konizität kann z.B. durch die Geometrie der Rumpfsicke bestimmt werden, die dann durch axiale Belastung des Rumpfes zu einer geschlossenen Falte niedergeformt wird. Sie kann aber auch durch leichtes Kippen der geschlossenen Falte in einem gesonderten Bearbeitungsschritt erreicht werden. Die Konizität muß nach Verschließender Dose nicht unbedingt noch erkennbar sein.

Claims

Zwei- oder dreiteilige Dose aus Blech, Papier, Kunststoff, Folie, Laminat oder deren Kombinationen mit einem am Boden geschlossenen Rumpf mit einer im Abstand vom Öffnungsrand des Rumpfes angeordneten, radial nach innen vorspringenden Sicke, und mit einem nach Füllen der Dose auf die Sicke auflegbaren Deckel mit den Deckelspiegel umgebenden abgewinkeltem Deckelrand, bei der Deckelrand und Rumpfrand mittels außen angreifender Formwerkzeuge über eine Doppelfalznaht fest und dicht miteinander verbindbar sind, wobei die Doppelfalznaht in einer zur Dosenache etwa senkrechten Lage auf dem Deckelspiegel aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß Sicke (26 bzw. 51), Doppelfalznaht (45 bzw. 50) und/oder Deckelspiegel (34 bzw. 52) so geformt und bemessen sind, daß der ringförmige Bereich des Deckelspiegels (34 bzw. 52), auf dem bei geschlossener Dose die Doppelfalznaht (45 bzw. 50) aufliegt, auf der Sicke (26 bzw. 51) über eine radiale Breite aufliegt und abgestützt ist, die der radialen Breite der Doppelfalznaht (45 bzw. 50) entspricht.
Dose nach Anspruch 1 mit radial nach außen offen bleibender Rumpfsicke, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Deckelspiegels (34) in vorbestimmtem axialen Abstand unterhalb der dem Öffnungsrand des Rumpfes (25) zugewandten Fußlinie der Sicke (26) angeordnet ist und der ringförmige Bereich des Deckelspiegels, auf dem bei verschlossener Dose die Doppelfalznaht über ihre radiale Ausdehnung aufliegt, eine ringförmige Zone (35) aufweist, die dem Querschnittsumriß der Sicke (26) angepaßt ist.
Dose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rumpfsicke (51) über ihre ganze, der Breite der Doppelfalznaht entsprechenden, radialen Ausdehnung zu einer flach zusammenliegenden Falte axial zusammengedrückt ist.
Dose nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Deckels als Vollaufreißdeckel die Innenkante der Falte (51) der Dosenachse so nahe oder etwas näher liegt als die Aufreißlinie (56).
Am Boden geschlossener Rumpf für eine Dose nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß er im axialen Abstand von der Kante des offenen zylindrischen Rumpfrandes (29) eine einwärts vorspringende, axiale, flach zusammengedrückte umfängliche Falte (51) von einer radialen Ausdehnung aufweist, die der Ausdehnung der Doppelfalznaht - gemessen parallel zu den Metall-Lagen dieser Doppelfalznaht - entspricht.
Rumpf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die umfängliche Falte (51) von ihrem umfänglichen Ansatz an der Rumpfwand (25) aus radial nach innen zur Faltkante hin leicht axial nach außen (Winkel 53) oder leicht axial nach innen (Winkel 54) zu einer zur Rumpfachse senkrechten Ebene konisch geneigt ist.
Deckel zum Verschließen eines am Boden geschlossenen Rumpfes nach Anspruch 5 oder , dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelspiegel eine Ringzone zur flächigen Auflage auf die Falte (51) aufweist, an die außen der Deckelrand unter Bildung eines spitzen Winkels von vorzugsweise 45° mit dem Deckelspiegel anschließt.
Deckel zum Verschließen einer Dose nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelspiegel eine ringförmige Zone zur flächigen Auflage auf die radial nach außen offene Rumpfsicke aufweist, welche ringförmige Zone im Querschnitt bogenförmig gekrümmt verläuft, und daß sich an diese außen der Deckelrand unter Bildung eines spitzen Winkels von vorzugsweise 45° mit dem Deckelspiegel anschließt.
Deckel nach anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem unter einem spitzen Winkel zum Deckel axial nach außen und radial nach innen abgebogenem Deckelrand (36) eine Dichtmasse (38) nah der Randkante und auf der axial und radial nach außen weisenden Fläche aufgebracht ist.
Verfahren zum Herstellen und Verschließen einer Dose nach Anspruch 1, bei dem im Abstand vom Öffnungsrand des Rumpfes eine radial nach innen vorspringende Sicke als Auflage für den Deckel ausgeformt wird und der Deckelrand zur Vorbereitung der Bildung einer Doppelfalznaht abgewinkelt wird, der Deckel nach dem Füllen der Dose auf die Sicke aufgelegt wird, worauf der Rumpfrand und der Deckelrand zu einer Doppelfalznaht umgeformt werden, die nach innen flach auf den Deckelspiegel umgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Sicke, Doppelfalznaht und/oder Deckelspiegel der Form und den Abmessungen nach in vorbestimmter Weise aufeinander abgestimmt werden und bei der Ausformung der Doppelfalznaht nach dem Füllen der Dose die Doppelfalznaht, der Deckelspiegel und die Sicke über die ganze radiale Ausdehnung der Doppelfalznaht in gegenseitige flächige Auflage gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke mit nach außen offenem Querschnitt ausgebildet und eine an den abgewinkelten Randbereich angrenzende Ringzone des Deckels im flächigen Auflagebereich der Doppelfalznaht der Querschnittskontur der Sicke entsprechend ausgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke zu einer ebenen Auflagefläche von der Breite der Doppelfalznaht entsprechender Breite darbietenden Falte ausgeformt und flach zusammengedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rumpf eine radial nach außen wenigstens bereichsweise offene Sicke ausgebildet und der Rumpf wenigstens während der Phase des Niederformens der Doppelfalznaht zur flächigen Auflage auf den Deckelspiegel und die Sicke durch von außen in die offenen Sickenbereiche eingeführte Stützsegmente gehalten und axial abgestützt wird.