EP0760784A1 - Gestufter falz für eine blechdose - Google Patents

Gestufter falz für eine blechdose

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EP0760784A1
EP0760784A1 EP95936439A EP95936439A EP0760784A1 EP 0760784 A1 EP0760784 A1 EP 0760784A1 EP 95936439 A EP95936439 A EP 95936439A EP 95936439 A EP95936439 A EP 95936439A EP 0760784 A1 EP0760784 A1 EP 0760784A1
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EP
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fold
region
hook
folding
geometry
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Lutz Strube
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Ardagh Metal Packaging Germany GmbH
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Schmalback Lubeca AG
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D7/00—Containers having bodies formed by interconnecting or uniting two or more rigid, or substantially rigid, components made wholly or mainly of metal
    • B65D7/12—Containers having bodies formed by interconnecting or uniting two or more rigid, or substantially rigid, components made wholly or mainly of metal characterised by wall construction or by connections between walls
    • B65D7/34—Containers having bodies formed by interconnecting or uniting two or more rigid, or substantially rigid, components made wholly or mainly of metal characterised by wall construction or by connections between walls with permanent connections between walls
    • B65D7/36—Containers having bodies formed by interconnecting or uniting two or more rigid, or substantially rigid, components made wholly or mainly of metal characterised by wall construction or by connections between walls with permanent connections between walls formed by rolling, or by rolling and pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/26—Making hollow objects characterised by the use of the objects cans or tins; Closing same in a permanent manner
    • B21D51/30—Folding the circumferential seam
    • B21D51/32—Folding the circumferential seam by rolling

Definitions

  • the technical field of the invention is the formation of a fold on a can closed by a lid, such as a beverage or tin can made of sheet metal.
  • a fold has the task of holding the lid and can firmly together even against relatively high forces which can act from the outside, for example by pressure or impact, and from the inside, for example by overpressure or underpressure, and moreover the inside of the can against To hermetically seal the outside atmosphere.
  • the compound material is prevented from migrating from the upper fold area when the fold is formed. Rather, the new fold geometry means that direct sheet metal contact in the upper fold edge area is avoided, so that here the one under compression
  • Sealant performs the hermetic sealing function better than with direct sheet metal contact (claim 5).
  • the area of the lid hook located at the bottom and outside of the finished seam with the surface area located above the free end of the fuselage hook is in firm, preferably form-fitting contact, while the upper area of the lid hook, which is close to the folded edge, is perceptible with respect to the lower area is displaced radially outwards, that is to say spaced from the adjacent sheet metal section of the fuselage hook (claim 6).
  • the fold geometry can be checked and determined at any time on a cut through the fold seam of a closed can.
  • the invention makes it possible, in addition to improving the fold, to work with sheet thicknesses below the dimensions customary today.
  • the surface pressure of the sheet metal areas in the lower half to the lower third of the fold seam can go as far as mechanical locking occurs in the area of the lower edge of the fuselage hook.
  • the fold as a whole is much more stable, both when using conventional sheets and with sheets which, on the other hand, are reduced in thickness.
  • the flat pressure in the lower fold area (claim 6, claim 7) can lead to a locking step on the free edge of the flanged fuselage hook, which can take over holding and locking function in the direction of the can.
  • the sealing or forming roller with which this fold contour is achieved or created, has two groove areas which have different diameters from the roller axis (claim 12, claim 13).
  • the two groove areas are axially displaced relative to one another so as to form the transition area.
  • the transition region (or more generally: the annular projection) opens into a cylindrical shape (claim 14) in order to give the lower region a similar shape when the fold is formed (claim 6, claim 7).
  • the cylindrical section of the folding sealing roller VR1 runs parallel to the outer surface of the sealing head VK.
  • Figure 1 shows in section a double fold according to the example of the invention.
  • Figure 2 is a fold geometry according to the prior art.
  • the geometry of the sealing head VK and (indicated) also the geometry of the sealing rollers VR and VRl as a counter-contour to the respective outer contour of the fold are shown.
  • the outer contour of the (internal) capping head VK can be used unchanged to achieve the geometry of the fold according to the invention, so that all inner sheet metal layers 2, 1, 2a, la with the exception of the upper region 2b of the outer layer 2b, 2c of the lid hook, lie flat against one another and are essentially cylindrical or slightly conical to the axis of the container.
  • Figure 1 shows a double fold according to the invention, as an example.
  • the can wall is denoted by 1, the lid with its core wall by 2.
  • the step 23 of the profile 30, 31 of the indicated fold-closing roller VR1 influences the influence of the fuselage hook lengths.
  • FIG. 2 shows the fold design according to the prior art.
  • the lid hook is also insufficiently clamped in FIG. 2, which can lead to leaks in the filled can, particularly in the case of thinner sheets.
  • FIG 1 the closed fold of a tin can is shown (upper, edge-side cutout in cross section), in the contouring according to the example of the invention.
  • the lid hook 2a engages in the fuselage hook la. Both lie tightly against each other in the overlap area.
  • a sealing compound 10 is provided in the remaining area.
  • the fold - the fold geometry - has a step 23 in the lower region 2c.
  • the step 23 stabilizes the fold. If the radially inward flare pressure is high enough, the end region 21 of the fuselage hook 1 a receives an additional locking 2 d, which seals more tightly, but at the same time also takes on a holding and compensating function.
  • the difference dimension d shown in FIG. 2 (as a function of the fuselage hook length R H ) is replaced in FIG. 1 by pressing a lower area 2c of the outer cover ring section 2b, 2c flat against the lower edge area 21 of the
  • the height of the surface pressure should be equal to or greater than the expected length tolerance ⁇ R H , in the example it is about 1.5 times as large. In the example, the fold height is approximately three times larger than the flat contact area 2c with a height of 1.5- ⁇ R H.
  • the step 23 mentioned in the area 2c can be selected gently to more abruptly.
  • the closing direction contains the pressing roller VR1, which, with its groove contour 30, 31, effects the step 23 towards the (cylindrical) lower folding section 30 (compared to FIG. 2c).
  • the step 23 can be introduced directly when folding (forming the fold); it can also be inserted in a separate step after the fold has been flanged on the outer contour of the fold.
  • the corresponding process (one-stage or two-stage) is implemented in the capping machine with the VRl folding roller and the VK capping head.
  • Existing folding machines can easily be converted.
  • the plane of the fold is the plane that runs perpendicular to the axis of the box and lies approximately in the middle of the fold height that runs in the axis of the box. On average, it is illustrated in FIG. 2 on line b of the fold width.

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Description

GESTUπE FALZ FÜR EINE BLECHDOSE
Das technische Gebiet der Erfindung ist die Ausbildung eines Falzes an einer durch Deckel verschlossenen Dose, wie Getränke- oder Konservendose aus Blech. Ein solcher Falz hat die Aufgabe, Deckel und Dose auch gegenüber relativ hohen Kräften, die von außen, zum Beispiel durch Druck oder Stoß, und von innen, zum Beispiel durch Über- oder Unterdruck wirksam werden können, fest zusammenzuhalten und das Doseninnere überdies gegenüber der Außenatmosphäre hermetisch abzudichten.
Während früher zur Abdichtung eine Verlötung der Naht erfolgte, wird seit langem in den Falz ein Dichtungs-Compound eingebracht und ohne Lötverbindung verschlossen (vgl. DE-A 21 34 034, dort Figur 1; EA-A 445 721, dort Figur 3; FR-A 2 327 149, dort
Figur 2; US-A 4,626,158, dort Figur 12; US-A 2,327,424, dort Figur 6) .
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Eigenschaften eines solchen Falzes zu verbessern, und zwar sowohl bezüglich der mechanischen Festigkeit als auch bezüglich der zuverlässigen und andauernden hermetischen Abdichtung; mithin soll der Falz stabiler werden, besonders bei Verwendung von Blechen, die gegenüber heute verwendeten Blechstärken von ca. 0,24 mm reduziert sind.
Diese Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen 1,9 oder 12 durch eine gezielte Gestaltung der Falzgeometrie gelöst. Durch die gemäß der Erfindung verbesserte Falzgeometrie können bei der Herstellung von Dose und/oder Deckel dünnere Bleche verarbeitet werden, bei gleicher Festigkeit und Dichtigkeit, oder es kann - bei Verwendung von heute üblichen Blechdicken - eine deutlich höhere Festigkeit und eine noch zuverlässigere hermetische Abdichtung erhalten werden. Die hohe Festigkeit wird durch eine stärkere Klemmung und Verriegelung der Falzelemente in einem begrenzten Bereich der Falzhöhe erzielt. Der Falz wird dadurch stabiler, was auch zu der Möglichkeit der Verwendung von in der Dicke reduzierten Blechen führt (Anspruch 8) . Durch die stärkere Klemmung wird auch die hermetische Abdichtung verbessert.
Da die zusätzliche Klemmung und Verriegelung nur im unteren Bereich des Falzes erfolgt, wird das Compound-Material daran gehindert, bei der Ausformung des Falzes aus dem oberen Falzbereich abzuwandern. Die neue Falzgeometrie führt vielmehr dazu, daß eine direkte Blechberührung im oberen Falzrandbereich vermieden wird, so daß hier das unter Kompression stehende
Dichtungsmittel die hermetische Dichtungsfunktion besser als bei einer direkten Blechberührung ausübt (Anspruch 5) .
Bei der bevorzugten Ausführungsform steht der - beim fertigen Falz - unten und außen liegende Bereich des Deckelhakens mit dem oberhalb des freien Endes des Rumpfhakens liegenden Flächenbereich in fester, vorzugsweise formschlüssiger Anlage, während der obere, dem Falzrand naheliegende Bereich des Deckelhakens gegenüber dem unteren Bereich spürbar radial nach außen verschoben ist, also von dem benachbarten Blechabschnitt des Rumpfhakens beabstandet ist (Anspruch 6) . Dadurch ergibt sich eine konturierte Falzaußenfläche, wobei die beiden genannten oberen und unteren Bereiche stetig oder in einer, bevorzugt sanften, Stufe ineinander übergehen (Anspruch 2) .
Die feste, vorzugsweise formschlüssige Anpressung der Blechbereiche erstreckt sich somit nur über den unteren Falzbereich (Anspruch 6) . Dieser Bereich ist im wesentlichen zylindrisch (Anspruch 7) . Er entkoppelt die Falzbreite b von der Längentoleranz des Rumpfhakens.
Die Falzgeometrie kann man an einem Schnitt durch die Falznaht einer verschlossenen Dose jederzeit überprüfen und feststellen.
Die Erfindung ermöglicht es, neben der Verbesserung des Falzes, mit Blechstärken unterhalb der heute üblichen Maße arbeiten zu können. Die flächenmäßige Anpressung der Blechbereiche in der unteren Hälfte bis zu dem unteren Drittel der Falznaht kann soweit gehen, daß im Bereich des unteren Randes des Rumpfhakens eine mechanische Verriegelung entsteht. Der Falz insgesamt ist wesentlich stabiler, und zwar sowohl bei Verwendung üblicher Bleche als auch bei solchen Blechen, die demgegenüber in ihrer Dicke reduziert sind.
Die flächige Anpressung im unteren Falzbereich (Anspruch 6, Anspruch 7) kann an der freien Kante des umgebördelten Rumpfhakens zu einer Verriegelungsstufe führen, die in Dosenachsrichtung Halte- und Verriegelungsfunktion übernehmen kann.
Die Verschließ- oder Umformrolle, mit der diese Falzkontur erreicht oder erstellt wird, hat zwei Nutbereiche, die gegenüber der Rollenachse unterschiedliche Durchmesser hat (Anspruch 12, Anspruch 13) . Die beiden Nutbereiche sind gegeneinander axial verschoben, um so den Übergangsbereich zu bilden.
Der Übergangsbereich (oder allgemein: der ringförmige Vorsprung) mündet in eine zylindrische Form (Anspruch 14), um dem unteren Bereich beim Formen des Falzes (Anspruch 6, Anspruch 7) eine ebensolche Form zu verleihen. Im angestellten Zustand verläuft der zylindrische Abschnitt der Falz-Verschlußrolle VR1 parallel zur Mantelfläche (Außenfläche) des Verschließkopfes VK.
Überraschend wird damit nicht nur bessere Stabilität bei geringerer Blechdicke, sondern auch eine Entkopplung der Breite b des fertigen Falzes* on der Längentoleranz des Rumpfhakens erreicht. Die Falzbreite b ist nur noch von den verwendeten Blechstärken abhängig, auch der Compound verliert seinen unerwünschten Einfluß auf die Falzbreite b. Ein Beispiel der Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt im Schnitt einen Doppelfalz gemäß dem Beispiel der Erfindung.
Figur 2 ist eine Falzgeometrie nach dem Stand der Technik.
In beiden Figuren sind neben der Geometrie des Falzes auch die Geometrie des Verschließkopfes VK und (angedeutet) auch die Geometrie der Verschließrollen VR und VRl als Gegenkontur zur jeweiligen Außenkontur des Falzes wiedergegeben. Dabei kann die äußere Kontur des (innen liegenden) Verschließkopfes VK, wie sie in der Art aus Figur 2 ersichtlich ist, unverändert für die Erzielung der Geometrie des Falzes gemäß der Erfindung eingesetzt werden, so daß alle inneren Blechlagen 2,l,2a,la mit Ausnahme des oberen Bereichs 2b der äußeren Lage 2b, 2c des Deckelhakens flächig aneinanderliegen und zur Achse des Behälters im wesentlichen zylindrisch oder schwach konisch sind.
Figur 1 zeigt einen Doppelfalz gemäß der Erfindung, als Beispiel. Die Dosenwand ist mit 1, der Deckel mit seiner Kernwand mit 2 bezeichnet.
Durch die Stufung 23 des Profils 30,31 der angedeuteten Falz- Verschließrolle VRl wird der Einfluß der Rumpfhakenlängen-
Toleranz ΔRH auf die Falzbreite b neutralisiert . Weiterhin wird der Deckelhaken besser geklemmt sowie in seinem unteren Bereich 2c durch verdrängtes Deckelmaterial bei 2d mechanisch verriegelt . Dadurch wird auch bei wechselndem Doseninnendruck die Dichtheit des Falzes sichergestellt.
Der schärfer ausgeformte untere Abschnitt 2c des Falzes wird zu einer Erhöhung der Falzstabilität führen, in der Form, daß speziell bei dünneren Deckel- und Rumpfblechen das Aufrollen des fertigen Falzes durch den Doseninnendruck erschwert wird und damit der Einsatz dünnerer Bleche möglich ist, als heute üblich. Figur 2 zeigt die Falzausführung nach dem Stand der Technik. Durch die hier verwendeten Geometrien von Verschließkopf VK und Verschließrolle VR (2. Operation) wird die erzielbare Falzbreite b wesentlich durch eine Änderung (Toleranz im Bereich RHmin<RHnom<RHmaχ ^er RumPfhakenlänge RH des Rumpfhakens la beeinflußt. Da die Falzbreite b ein wesentliches Maß zur Bewertung der Falzgüte ist sowie zur Grundeinstellung einer Verschließmaschine herangezogen wird, treten bei Figur 2 Definitionsprobleme auf, die eine Einhaltung der aktuellen Falzbreitentoleranz Δb=±0,05mm unmöglich machen.
Auch wird bei Figur 2 der Deckelhaken unzureichend geklemmt, was speziell bei dünneren Blechen zu Undichtigkeiten der gefüllten Dose führen kann.
In Figur 1 ist der verschlossene Falz einer Blechdose gezeigt (oberer, randseitiger Ausschnitt im Querschnitt) , in der Konturierung gemäß dem Beispiel der Erfindung. Der Deckelhaken 2a greift in den Rumpfhaken la ein. Beide liegen im Überlappungsbereich dichtend aneinander an. Im übrigen Bereich ist ein dichtender Compound 10 vorgesehen.
Um die Schwankung Δb der Falzdicke oder Falzbreite b zu reduzieren, erhält der Falz - die Falzgeometrie - eine Stufung 23 im unteren Bereich 2c. Im Beispiel ist es das untere Drittel. Die Stufung 23 stabilisiert den Falz. Ist der nach radial innen gerichtete Bördeldruck hoch genug, so erhält der Endbereich 21 des Rumpfhakens la eine zusätzliche Verriegelung 2d, die stärker dichtet, gleichzeitig aber auch Halte- und Ausgleichsfunktion übernimmt.
Das in Figur 2 noch dargestellte Differenzmaß d (als abhängig von der Rumpfhakenlänge RH) ist in Figur 1 ersetzt durch ein flächiges Andrücken eines unteren Bereichs 2c des äußeren Deckelring-Abschnitts 2b,2c an dem unteren Randbereich 21 des
Rumpfhakens la. Die eingezeichnete Toleranz von ΔRH erzeugt kein Differenzmaß d (vgl. noch Figur 2) mehr; mit d=0 wird auch der Einfluß von ΔRH auf b (die Falzbreite) Null. Die Höhe des flächigen Andrückens sollte gleich oder größer als die erwartete Längentoleranz ΔRH sein, im Beispiel ist sie etwa l,5mal so groß. Die Falzhöhe ist im Beispiel etwa dreimal größer als der flächige Anrückbereich 2c mit Höhe 1.5-ΔRH. Die erwähnte Stufung 23 im Bereich 2c kann sanft bis stärker abrupt gewählt werden.
Die Verschließrichtung enthält die a&ndrückrolle VRl, die mit ihrer Nutkontur 30,31 die Stufung 23 zum (zylindrischen) unteren Falzabschnitt 30 (gegenüber 2c) bewirkt. Die Stufung 23 kann unmittelbar beim Falzen (Bilden des Falzes) eingebracht werden; sie kann auch in einem gesonderten Arbeitsschritt nach dem Bördeln des Falzes an der Außenkontur des Falzes eingefügt werden.
Das entsprechende Verfahren (einstufig oder zweistufig) wird in der Verschließmaschine mit Falz-Verschließrolle VRl und Verschließkopf VK realisiert. Bestehende Falzmaschinen können einfach umgerüstet werden.
Als Falzmittelebene wird die Ebene bezeichnet, die senkrecht zur Dosenachse verläuft und etwa mittig in der Falzhöhe, die in Dosen-Achsrichtung verläuft, liegt. Im Schnitt ist sie in Figur 2 an der Linie b der Falzbreite verdeutlicht.

Claims

Ansprüche :
1. Falzgeometrie an einer mit Doppelfalz verschlossenen Dose, wie Getränke- oder Konservendose, bei der auf der Falzaußenseite (2c,2b) eine stetige oder stufige Konturierung (23) vorgesehen ist und der umgeformte Deckelhaken (2a,2b,2c) mit dem freien Ende des nach unten umgeformten Rumpfhakens (la) außenseitig (21) deutlich flächig (formschlüssig) verbunden ist.
2. Falzgeometrie nach Anspruch 1, bei der eine sanfte Stufenform als Kontur (23) vorgesehen ist.
3. Falzgeometrie nach Anspruch 1 oder 2, bei der der obere Bereich (2b) des Doppelfalzes spürbar nach radial außen absteht, gegenüber dem unteren Bereich (2c) des Falzes.
4. Falzgeometrie nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Falz gegenüber der Falzmittelebene merklich, insbes. um etwa ^ bis lx die Blechdicke unsymmetrisch ist.
5. Falzgeometrie nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Dichtungsstelle (20) am radial äußeren, axial oberen Ende des Falzes durch Compound (10) und nicht durch Blechberührung gebildet ist, insbes. oberhalb der
Falzmittelebene deutlich mehr Compound (10) vorgesehen ist als unterhalb.
6. Falzgeometrie nach einem der erwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Falz in seinem unteren Bereich (2c) deutlich schmäler (b) als in dem darüberliegenden Bereich (2b) ist und die äußere Lage (2b,2c) des umgeformten Deckelhakens nur im unteren Bereich (2c) an dem Endbereich (21) des Rumpfhakens (la) fest und flächig anliegt, insbesondere etwa zylindrische Gestalt bezüglich der Dosenachse hat.
7. Falzgeometrie nach einem der erwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rumpf (2) , der innenliegende Abschnitt (2a) sowie der unterhalb der Konturierung (23) liegende Bereich (2c) der äußeren Lage (2b,2c) des Deckelhakens (2a, 2b, 2c) und der Rumpfhaken (la) flächig aneinanderliegen und im wesentlichen zylindrisch zur Dosenachse verlaufen.
8. Falzgeometrie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Blechstärke ≤0,23 mm - insbesondere 0,22 mm - ist.
9. Verfahren zum Verformen, Bilden oder Konturieren der Falzgeometrie eines Doppelfalzverschlusses nach einem der erwähnten Ansprüche, bei dem im unteren Endbereich (2c, 2d) der gebildete oder schon bestehende Falz stärker oder schärfer ausgeformt (23) wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem mit dem schärferen Ausformen (2d,2c) der Falz unsymmetrisch zu seiner Mittelebene wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Falz von außen so verformt wird, daß er im unteren, äußeren Bereich (2c, 21) durch Blechberührung stärker dichtet als im oberen gekrümmten Bereich (2b,20) .
12. Falz-Verschließrolle für eine Falzmaschine zum Anbringen eines Doppelfalzverschlusses an Blechdosen (1) und Deckeln (2) nach einem der erwähnten Vorrichtungsansprüche, welche Rolle (VRl) umlaufend eine Nut aufweist, die mit einem nach radial innen weisenden, ringförmigen Vorsprung versehen ist.
13. Falz-Verschließrolle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihrer umformwirksamen Innenfläche über einen stetigen oder gestuften Übergangsbereich unterteilt ist in einen ersten nutenförmigen Bereich von kleinerem Durchmesser und einen zweiten Bereich von demgegenüber deutlich größeren Durchmesser, gemessen vom jeweiligen Nutgrund zur Rollenachse.
14. Falz-Verschließrolle nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei der der ringförmige Vorsprung oder der Nutgrund der zweiten Nut eine etwa zylindrische Form hat, insbesondere etwa parallel zur Rollenachse oder Mantelfläche des Verschließkopfes (VK) .
EP95936439A 1994-11-14 1995-11-14 Gestufter falz für eine blechdose Expired - Lifetime EP0760784B1 (de)

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DE19944440628 DE4440628A1 (de) 1994-11-14 1994-11-14 Gestufter Falz
DE9501566 1995-11-13
WOPCT/DE95/01566 1995-11-13
PCT/DE1995/001574 WO1996015036A1 (de) 1994-11-14 1995-11-14 Gestufter falz für eine blechdose

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EP0760784A1 true EP0760784A1 (de) 1997-03-12
EP0760784B1 EP0760784B1 (de) 1999-04-28

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EP (1) EP0760784B1 (de)
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KR (1) KR970707018A (de)
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AT (1) ATE179379T1 (de)
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