WO1998045067A1 - Verfahren zur herstellung eines verschlussringes sowie ein nach dem verfahren hergestellter verschlussring - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung eines Verschlussringes verwendet drahtförmiges Material, das ringförmig verschweißt und dann durch mehrere Umformvorgänge zu einem im Querschnitt profilierten Ring umgeformt wird. Nach der Umformung weist der Siegelbereich (9) eine höhere Wandstärke auf, um einerseits eine scharfe Kante (13), die zu Verletzungen führen kann, zu vermeiden und andererseits die notwendige Festigkeit für das Aufbringen bzw. Ablösen einer Verschlussmembran (31) zu gewährleisten.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES VERSCHLUSSRINGES SOWIE EIN NACH DEM VERFAHREN HERGESTELLTER VERSCHLUSSRING

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verschlussringes mit einer umlaufenden Siegelflache zum Aufsiegeln einer Verschlussmembran und einem Bόrdelrand zum Aufbringen des Verschlussringes auf den Rand des Gebindes und ein nach dem Verfahren hergestellter Ring.

Gebinde aus Stahlblech, Aluminium, Kunststoff oder Laminaten aus Papier und Kunststoff finden Verwendung für pulverformige, pastose oder flussige Füllgüter. Um einen luftdichten und/oder flussig eits- bzw. wasserdampfdichten Verschluss zu gewährleisten, müssen diese auch deckelseitig für die Lagerung und den Transport entsprechend verschlossen, und für den Verbrauch leicht und werkzeugfrei geöffnet werden können. Es ist unter anderem bekannt, auf den Gebinderand, d.h. auf den Rand des das Gebinde bildenden Rumpfes einen Ring aufzusetzen und diesen mit dem Gebinderumpf durch mechanische Verformung zu verbinden. Die Entnahmeöffnung wird durch eine Membran, welche mit dem Ring versiegelt ist, verschlossen. Diese Membran, meist aus Aluminium oder einem Laminat aus Kunststoff und Aluminium hergestellt, kann vom Ring abgeschält oder abgetrennt werden. Ein iederverschluss durch die Folie oder Membran ist nicht möglich; dazu kann ein aufsteckbarer Deckel eingesetzt werden, sofern ein Wiederverschluss notwendig ist.

Die Herstellung solcher Ringe ist seit langem bekannt und erfolgt durch Stanz- und Biegeoperationen aus bandförmigem Material. Beim Ausstanzen der Ringe, diese können nicht nur kreisrund, sondern jede beliebige andere Form aufweisen, die dem Querschnitt des Dosenrumpfes entspricht, entsteht sehr viel Abfall, da sowohl ein Teil ausserhalb des Ringes als auch die zukünftige Entnahmeöffnung in den meisten Fällen nicht weiter verwendet werden kann. Im Durchschnitt entstehen bei ausgestanzten Ringen zwischen 60 % und 70 % Abfall. In einigen Fällen können die zentralen Rondellen, welche beim Ausstanzen der Entnahmeöffnung entstehen, für andere Zwecke weiterverwendet werden. Im allgemeinen stimmt aber die Nachfrage nicht mit den jeweils anfallenden Stanzrondellen überein, so dass entweder zuviele Rondellen vorhanden sind, oder es müssen solche aus dem Vollen hergestellt werden, was zu höheren Materialkosten für das Nebenprodukt führt und eine vernünftige Kalkulation verun öglicht. Bei der Verwendung von unbeschichteten Materialien können die Stanzgitter ohne weiteres eingeschmolzen und wiederverarbeitet werden. Der dafür erreichte Rücknahme- bzw. Schrottpreis rechtfertigt diesen Aufwand. Werden nun aber, wie dies heute meistens der Fall ist, beschichtete Materialien verwendet, so können die Abfälle (Stanzgitter) kaum mehr dem Recycling zugeführt, und es kann daher kein Erlös mehr erlangt werden. Es müssen zudem zusätzliche Entsorgungskosten auf das Produkt aufgerechnet werden. Dies führt zu sehr hohen Materialkosten, verbunden mit viel Abfall, der zu entsorgen ist.

Verschlüsse der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus dem Katalog "Alcan Verpackungsmaterial" der Alcan Rorschach AG, datiert 5.96 bekannt und gezeigt. Diese bekannten Verschlüsse werden unter anderem auch nach dem Schweizer Patent CH 674 829 hergestellt.

In der DE 27 11 117 AI wird die Anordnung von Stanzungen für Deckel (nicht Deckelringe) dargestellt, um möglichst wenig Abfall zu produzieren. Der Abfallanteil bei jenem Verfahren ist jedoch sehr gross und würden Deckelringe entsprechend hergestellt, wäre der Abfallanteil noch wesentlich grösser.

In der Entgegenhaltung "Aus Werkstatt und Betrieb" von 1935 wird ein Verfahren offenbart, bei dem aus einer Rondelle durch einen Tiefziehvorgang sowohl der Deckelring als auch der Deckel selbst erzeugt werden kann. Nicht zu umgehen ist selbstverständlich der Abfall bei Ausstanzen der Rondelle (vergleiche DE 27 11 117 AI) . Im weiteren muss die Rondelle durch ein Tiefziehverfahren sehr stark verformt werden und in einem zusätzlichen Schritt der tiefgezogene innere Teil durch einen Schneidvorgang vom ringförmigen äusseren Teil getrennt werden, bevor die weitere Verarbeitung und Umformung der beiden Teile Ring und Deckel erfolgen kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Ringes zu schaffen, bei dem kein oder nur in vernachlässigbarer Menge Abfall entsteht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemass den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Überraschenderweise gelingt es, den erfindungsgemässen ringförmigen Rohling für den Verschlussring ohne Verwendung von flachenformigem Material und unter Umgehung eines Stanzvorganges herzustellen. Der Rohling kann aus Draht, vorzugsweise Draht aus Reinaluminium, aber auch aus Stahl oder Buntmetall, der zu einem Ring stumpf geschweisst worden ist, aus einem gegossenen Ring oder aus einem Profilrohrabschnitt erzeugt werden. Die Formgebung des Verschlussringes erfolgt durch Verformung ohne jegliche Nachbearbeitung, bei der kein Abfall entsteht.

Der notwendige Korrosionsschutz wird nach der Fertigstellung des Verschlussringes durch Beschichten mit Pulver oder mittels Flüssiglack oder einem anderen Verfahren aufgebracht. Durch die Verformung wird das anfanglich weiche, leicht verformbare Material, aus dem der Ring hergestellt wird, gehärtet und erreicht im Endzustand die für den Gebrauch notwendige Festigkeit.

Die Erfindung wird anhand eines illustrierten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines

Drahtabschnittes, der von einer Rolle abgezogen und abgeschnitten worden ist, Figur 2 einen Drahtring nach dem Verschweissen der beiden Drahtenden des Drahtabschnittes, Figur 3 eine Aufsicht auf den zu einer flachen Scheibe verformten Ring, Figur 4 vier mögliche Ausgangsquerschnitte des Drahtes, Figur 5 einen vergrösserten Querschnitt durch den flachgepressten Ring, Figur 6 eine vergrösserte Darstellung des Ringes in

Figur 3 mit aufgesiegelter Verschlussmembran, Figur 7 sieben Verformungsstufen beim Umformen des

Ringes gemass Figur 3 im Bereich der

Laschenbefestigung .

Von einer Drahtrolle 1 wird die für die Herstellung eines Drahtringes 3 notwendige Drahtlänge L abgezogen und mit einem Messer 5 abgetrennt. Der Querschnitt des Drahtes 7 kann rund, rechteckig oder quadratisch sein (Figur 4). Als Drahtmaterial wird im beschriebenen Beispiel Reinaluminium verwendet, welches weder gehärtet noch mit einer Beschichtung versehen ist. Es gelangt folglich Material in seiner kostengünstigsten und zudem sehr leicht verarbeitbaren Form zum Einsatz. In einer nicht näher beschriebenen Vorrichtung wird der Draht 7 von der Länge L an dessen Enden durch einen Schweissvorgang verbunden. Die Schweissung kann, wie in Figur 2 dargestellt, stumpf erfolgen oder alternativ durch eine gegenseitige Überlappung der beiden Drahtenden (keine Abb.). Im beschriebenen Beispiel erfolgt die Verbindung der beiden Drahtenden durch Stumpfschweissen. Dieses Verfahren ist aus der Herstellung von Ringen aller Art bekannt, und es können dazu die handelsüblichen Maschinen eingesetzt werden. Diese Maschinen sind auch in der Lage, die beim Stumpfschweissen entstehende Verdickung zu egalisieren, so dass ein über den gesamten Umfang gleichmässiger Materialquerschnitt vorliegt.

Im folgenden Arbeitsgang wird der Drahtring 2 in einem Drück- oder Pressvorgang zu einer Ringscheibe 4 verformt (Figur 3), wobei der zentrale Bereich 9 der Ringscheibe eine grössere Dicke aufweist als der breitere periphere Bereich 11. Die Ringscheibe 4 weist lochseitig dann beispielsweise eine Dicke von 0 , 5 mm auf. Die Dicke 0,5 mm erstreckt sich nun radial nach aussen im zentralen Bereich beispielsweise über eine Distanz a, d.h. der zentrale Bereich 9 weist eine Breite a auf, in der die Dicke der Scheibe 0,5 mm beträgt. An diesen Dickbereich schliesst ein konisch verlaufender Übergangsbereich c an, in welchem die Nenndicke von 0 , 5 mm auf 0,2 mm abnimmt. Im peripheren Bereich 11 bleibt die Wandstärke auf 0 , 2 mm erhalten. Das Drücken bzw. Verpressen des beispielsweise anfänglich im Querschnitt kreisrunden Drahtringes bewirkt, dass die Kante 13, welche die Zentrumsoffnung 15 umgibt, mit einem Radius versehen ist, der eine Verletzung der Haut beim Entnehmen von Füllgut aus einem Gebinde verhindert. Die periphere Kante, welche den Bereich 11 aussen abschliesst, weist kleinere Radien auf, die aber durch die spätere Befestigung des fertiggestellten Verschlussringes 17 auf dem Rand eines Dosenrumpfes eingerollt wird.

Die Ringscheibe 4, wie sie in Figur 3 dargestellt ist, wird anschliessend in einem Fliesspresswerkzeug sukzessive gemass den Verformungsstufen in Figur 7 umgeformt. Bei diesem Verformungsvorgang lässt sich im gleichen Arbeitsgang an der Stelle der Zentrumsöffnung 15, dort wo später die umgelegte Aufreisslasche zu liegen kommt, eine Verbreiterung des Randabschnittes 9 herstellen - letztere entspricht etwa der Breite a des lochseitigen Bereiches der Ringscheibe 4 -, wobei die Breite des ca. 0 , 5 mm dicken Siegelbereiches aufrechterhalten bleibt (vgl. Stelle X in Figur 3). Eine Erläuterung des Bereiches X wird später gegeben.

Bei der stufenförmigen Verformung der Ringscheibe 4 wird die Siegelfläche 9, die eine grössere Dicke aufweist als die übrigen Bereiche der Scheibe 4 , vom

Verformungswerkzeug festgehalten und aus den Bereichen c und b ein Bördelbereich 25 ausgezogen. Über den gesamten Siegelbereich 9 ausserhalb demjenigen, der mit X bezeichnet ist, wird der Bördelbereich 25 regelmässig ausgezogen. Dabei wird ein Teil des konisch verlaufenden Bereiches c in die Siegelfläche 9 hineingezogen. Im Bereich X wird der vormals konische Bereich c vollständig ausgedünnt und das ausgedünnte Material zur Vergrosserung bzw. zur Verbreiterung der Siegelfläche 9 verwendet. Die Wanddicke im Bördelbereich 25 bleibt im wesentlichen konstant, z.B. 0,2 mm (vgl. Verlauf beim Tiefziehen in Figur 7, Stufen I-VII) .

Selbstverständlich kann je nach Anforderung die geometrische Form des Bördelbereiches 25 auch anders gestaltet werden als dies in Figur 7 dargestellt ist. Für eine optimale Stapelung der fertiggestellten Ringverschlüsse wird die periphere Kante 27 geringfügig angestaucht (vgl. punktierte Ausbildung in Figur 6). In herkömmlicher Weise wird zudem auf der konkaven Seite des Bördelbereiches 25 für die Abdichtung mit dem Gebinderumpf das notwendige Dichtungsmaterial 29 eingespritzt. Das Aufsiegeln einer Verschlussmembran 31, welche die Zentrumsoffnung 15 verschliesst , erfolgt wie dies bisher bei herkömmlich hergestellten Verschlussringen üblich war.

Die verbreiterte Stelle X wird durch einen sehnenartigen Verlauf der Zentrumsoffnungskante ausgebildet und dient dazu, eine genügend grosse Siegelfläche für die Membran 31, welche auf den Bereich 9 aufgesiegelt wird, im Bereich einer Lasche 32 zu bilden. Die Lasche 32 ist üblicherweise Teil der Membran 31 und wird gegen das Zentrum der letzteren umgelegt. Im Faltbereich entsteht dadurch ein gerader Abschnitt (Faltkante) , womit die Versiegelung bei runden Gebinden nicht mehr bis zum Rand des Bereiches 9 möglich ist. Dasselbe geschieht auch bei Ringen/Dosen mit nichtrundem Querschnitt, weil auch dort die Plazierung der umgelegten Aufreisslasche immer in einem Bereich mit kleinem Dosenradius zu liegen kommt. Durch die Ausbildung des verbreiterten Bereiches X kann eine Siegelbreite von beispielsweise nur 2 mm am ganzen Umfang des Siegelbereiches aufrechterhalten werden. Bisher war es nötig, den gesamten Siegelbereich, d.h. den Bereich 9, derart breit auszubilden, dass auch an der Stelle, wo die Lasche 32 zu liegen kommt, noch ein genügender Siegeloder Kontaktbereich 9 vorhanden war. Nach der Erfindung kann nun aber mit einem viel schmaleren Siegelbereich 9 gearbeitet werden und trotzdem eine genügend grosse Siegelfläche, die einen dichten Verschluss des Gebindes ermöglicht, erreicht werden. Es wird aber nicht nur Material gespart, sondern gleichzeitig bei konstantem Gebindedurchmesser wird auch die Zentrumsöffnung grösser.

Die Erfindung ist anhand eines im Querschnitt runden Verschlussringes 4 beschrieben worden. Selbstverständlich ist es auch möglich, Verschlussringe anderer Querschnittsform für beispielsweise rechteckförmige oder andere Vieleckdosen bzw. ovale Dosen herzustellen. Wird zudem anstelle einer stumpfen Verschweissung des Ausgangsdrahtes 7 eine Überlapptverschweissung vorgenommen, so lässt sich diese zusätzliche Materialanhäufung dazu verwenden, den Bereich X für die Lasche 32 auszubilden. Eine konische Verjüngung zwischen den Bereichen a und b ist dann nicht mehr nötig; es kann dann ein stufenförmiger Übergang vom zukünftigen Siegelbereich 11 in den den Bördelrand 25 bildenden Bereich ausgebildet werden.

Damit zwischen Stahldosen und einem aus Aluminium hergestellten Verschlussring keine Korrosion entsteht, wird letzterer vorzugsweise mit einer Beschichtung versehen. Das Aufbringen der Beschichtung erfolgt üblicherweise vor dem Einspritzen der Dichtung 29 durch Nass- oder Pulverlackierung. Selbstverständlich wären auch andere Lackierverfahren für den Korrosionsschutz denkbar. Durch die Umformung des weichen aus Rohaluminium bestehenden Drahtes wird dieser gehärtet und weist nach der vollständigen Umformung die für den Einsatz als Verschlussring notwendige Härte und mechanische Festigkeit auf.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Verschlussringes mit einer umlaufenden Siegelfläche (9) zum Aufsiegeln einer Verschlussmembran (31) und einem Bördelrand (25) zum Aufbringen des Verschlussringes auf den Rand eines Gebinderumpfes, bei dem aus einem ringförmigen Rohling (3) mit rundem oder eckigem Materialquerschnitt durch Kaltverformung eine ringförmige Scheibe (4) erzeugt und nachfolgend aus der Scheibe (4) durch Umformen der umlaufende Bördelrand (25) gezogen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Rohling (3) aus einem Profildrahtabschnitt (7) durch Verschweissen der Enden, durch dessen, Spritzen oder durch einen Umformprozess hergestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Materialquerschnitt der ringförmigen Scheibe (4) bei der Verformung entlang der zentralen Öffnung (15) eine Verdickung ausgebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung während der weiteren Verformung beibehalten und der benachbarte aussenliegende, dünnere Abschnitt zu einem Bördelrand (25) verformt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stelle im Öffnungsquerschnitt eine Breitstelle (X) ausgebildet und dazu Material aus der Verdickung ausgezogen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (3) oder die ringförmige Scheibe (4) entfettet und lackiert wird.

7. Verschlussring mit einer umlaufenden Siegelfläche (9) zum Aufsiegeln einer Verschlussmembran (31) und einem Bördelrand (25) zum Aufbringen des Verschlussringes auf den Rand eines Gebinderumpfes, bei dem aus einem ringförmigen Rohling (3) mit rundem oder eckigem Materialquerschnitt durch Kaltverformung eine ringförmige Scheibe (4) erzeugt und nachfolgend aus der Scheibe (4) durch Umformen der umlaufende Bördelrand (25) gezogen ist.

8. Verschlussring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Bördelrandes (25) [Bereich 9] geringer ist als die Dicke der Siegelfläche (9) [Bereich 11].

9. Verschlussring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante (13) , welche die Zentrumsoffnung (15) umgibt, durch das Drücken oder Verpressen des Drahtringes (2) kreisbogenförmig ausgebildet ist.