DE4332306A1

DE4332306A1 - Verfahren zur Herstellung eines leicht zu öffnenden Dosendeckels aus Blech

Info

Publication number: DE4332306A1
Application number: DE4332306A
Authority: DE
Inventors: Reiner Dr Sauer; Siegfried Jabs
Original assignee: Rasselstein AG
Current assignee: Rasselstein AG
Priority date: 1993-09-23
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1995-03-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines leicht zu öffnenden Dosendeckels, bestehend aus einem Ring teil aus Blech und einer an diesem angebrachten Aufreiß folie aus Metall, mit einem am Außenrand des Ringteiles vorgesehenen Außenbördel zur späteren Bildung eines Doppel falzes und mit einer sich im wesentlichen über das inner halb des Außenbördels gelegene Deckelfeld erstreckenden, vorgeformten Öffnung, deren Rand durch eine flachgedrückte Einrollung mit radial nach außen gerichteter Schnittkante gebildet ist und die durch die mit der Deckelaußenseite durch Heißsiegeln oder dgl. verbundene Aufreißfolie ver schlossen ist.

Bei derartigen bekannten Dosendeckeln erstreckt sich die Öffnung bis in die Nähe des Außenbördels, so daß von dem Deckelfeld nur ein schmaler, an den Außenbördeln radial nach innen angrenzender Ring übrig bleibt. Auf diese Weise wird nach dem Abziehen (Peelen) der Aufreißfolie, ähnlich wie bei einem Vollaufreißdeckel, eine verhältnismäßig große Behälteröffnung geschaffen, so daß das Füllgut leicht zugänglich ist. Die Einrollung des Randes der Öffnung soll die Verletzungsgefahr beseitigen und außer dem zur Erhöhung der Steifigkeit des Dosendeckels beitra gen. Dank des Außenbördels können derartige Dosendeckel über einen Doppelfalz sehr sicher mit dem Dosenrumpf ver bunden werden und die Aufreißfolie gewährleistet ein leich tes Öffnen des Deckels durch Abziehen der Folie, die mit dem Deckel vorzugsweise durch Heißsiegeln verbunden ist. Außerdem haben derartige Deckel auch den Vorteil, daß das Füllgut sterilisiert werden kann. Die Abziehfähigkeit (Peelfähigkeit) der Heißsiegelung wird dadurch gewährlei stet, daß die Aufreißfolie und der den Außenbördel ent haltende ringförmige Deckelteil auf den einander zugewandten Flächen eine heißsiegelfähige organische Beschichtung, wie z. B. Polypropylen, Polyethylen oder heißsiegelfähigen Lack aufweisen. Das Heißsiegeln der Aufreißfolie erfolgt zweck mäßig beim Hersteller des Dosendeckels unter Idealbedin gungen, was die Einstellung der Siegelwerkzeuge bezüglich Temperatur, Druck, Siegelzeit und Reinheit der Umgebung anbelangt. Das Heißsiegeln der Aufreißfolie an bereits gefüllten Dosen, wie z. B. Flachpackungen, ist auch bekannt, hat jedoch den Nachteil, daß die Siegelflächen durch das Füllgut verschmutzt sein können, was zu Undichtigkeiten führt. Derartige Dosen müssen vor der Auslieferung in Quarantäne gestellt werden, um eine Aussortierung vorneh men zu können. Es ist daher das Heißsiegeln der Aufreiß folie beim Deckelhersteller vorzuziehen.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines der artigen, leicht zu öffnenden Dosendeckels wird dieser aus einer Ronde, insbesondere aus Stahlblech bzw. Weißblech, durch Tiefziehen gefertigt, wobei zur Bildung der Öffnung der größere Teil des von dem Außenbördel begrenzten Deckelfeldes herausgestanzt wird. Diese herausgestanzte Platine kann in der Regel nicht zu einem anderen Gegen stand weiterverarbeitet werden, so daß ein erheblicher Schrottanteil entsteht. Auch beim Ausstanzen der Ronde aus dem ebenen Blech verbleiben zwischen den einzelnen ausgestanzten Ronden Blechzwickel, die den Schrottanteil noch erhöhen. Hierdurch beträgt der Schrottanteil bis zu 75% des Ausgangsmaterials.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zur Herstellung eines leicht zu öffnenden Dosen deckels aus Blech der eingangs erwähnten Art aufzuzeigen, bei dessen Durchführung nur noch ein geringer bzw. über haupt kein Schrottanteil mehr anfällt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Dosen deckels gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

- Formen eines Zylinderringes mit zylindrischer Mantel fläche,
- Bördeln des Außenbördels und der Einrollung an den axialen Enden des Zylinderringes,
- axiales Flachdrücken der Einrollung und
- Heißsiegeln der Aufreißfolie auf die Deckelaußenseite.

Die Erfindung geht also von dem Gedanken aus, das den Außenbördel und die Einrollung aufweisende Ringteil des Deckels nicht mehr durch unmittelbares Tiefziehen und Ausstanzen einer ebenen Blechronde herzustellen, sondern aus einem vorher geformten Zylinderring. Dieser Zylinder ring wird durch entsprechendes Bördeln, zweckmäßig Stauch bördeln, zu dem den Außenbördel aufweisenden und die Auf reißfolie tragenden Ringteil umgeformt, ohne daß hierbei irgendwelche Schrottanteile entstehen. Zur Herstellung des Zylinderringes selbst wird zunächst ein Zylinder von größerer axialer Länge geformt, der anschließend durch Radialschnitte in einzelne Zylinderringe aufgeteilt wird. Der Zylinder kann hierbei entweder durch die zylindrische Wandung einer durch Tiefziehen geformten Dose mit möglichst großer Höhe gebildet sein, oder durch ein zylindrisches Rohr, welches ähnlich wie ein Dosenrumpf aus einem ebenen Blechstreifen (Zarge) durch Rollen und anschließendes Verschweißen oder Verkleben der axialen Längsränder der Zarge geformt ist. In ersterem Fall bleibt beim Zerteilen der zylindrischen Dosenwandung nur der Boden als Schrott übrig, dessen Materialanteil im Verhältnis zu der Anzahl der aus der Dose hergestellten Zylinderringe verhältnis mäßig gering ist und im letzteren Fall gibt es praktisch überhaupt keinen Abfall. Vorteilhafte Verfahrensmaßnahmen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mehrere Durchführungsmöglichkeiten der Erfindung werden in folgendem anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1-4 mehrere aufeinanderfolgende Verfahrensschritte zur Herstellung des Dosendeckels,

Fig. 5 zwei Beispiele von Zylindern größerer axialer Länge, aus denen jeweils mehrere Zylinderringe gefertigt werden können,

Fig. 7 Einzelheiten bei der Rollenwiderstandsschweißung eines zylindrischen Blechrohres.

Anhand der Fig. 4 soll zunächst der fertige Dosendeckel beschrieben werden. Fig. 4 zeigt, wie die vorhergehenden Fig. 1-3, jeweils die linke Hälfte eines Axialschnit tes in vergrößertem Maßstab.

Der Dosendeckel 1 weist ein Ringteil 2 auf, welches aus Feinstblech, insbesondere Weißblech, oder verchromtem Stahlblech gefertigt ist. Gegebenenfalls kann auch Alumi niumblech verwendet werden. Am Außenrand des Ringteiles ist ein Außenbördel 3 vorgesehen, der zur Befestigung des Deckels an einem nicht dargestellten Dosenrumpf mit tels eines Doppelfalzes dient. Eine Öffnung 4 erstreckt sich im wesentlichen über das ganze innerhalb des Außen bördels 3 gelegene Deckelfeld. Der Rand 4a der Öffnung wird durch eine flachgedrückte Einrollung 5 des Ringteiles gebildet, wobei deren Schnittkante 5a radial nach außen gerichtet ist. Das Ringteil 2 ist ferner, zumindest an seiner einen Seite, mit einer heißsiegelfähigen Beschich tung 6 z. B. aus Polypropylen, Polyethylen oder einem heißsiegelfähigen Lack versehen. Diese Beschichtung ist vor der Verformung des in Fig. 1 dargestellten Zylinder ringes 2′ an dessen radial äußerer Mantelfläche angeord net, wenn die Einrollung 5 in zweckmäßiger Weise zur Deckelaußenseite hin gebördelt wird, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Durch das Flachdrücken der Einrollung 5 wird eine Siegelfläche geschaffen, auf der dann die Auf reißfolie 7 durch Heißsiegeln, d. h. durch Anwendung von Hitze und Druck, befestigt ist. Die Aufreißfolie 7 selbst kann aus Aluminium oder auch aus Stahlblech bestehen und sie kann gegebenenfalls auch selbst eine heißsiegelfähige Beschichtung aufweisen. In letzterem Fall könnte dann die heißsiegelfähige Beschichtung am Ringteil 2 entfallen, sofern dies das Füllgut zuläßt und kein Sterilisationsvor gang erforderlich ist. Wie man aus Fig. 4 erkennen kann, hat das Umbördeln der Einrollung 5a zur Deckelaußenseite hin (in Fig. 4 ist die Deckelaußenseite nach oben gerich tet) den Vorteil, daß die korrosionsungeschützte Schnitt kante 5a außen zu liegen kommt und nicht mit dem Füllgut in Berührung kommt. Wenn außerdem die heißsiegelfähige Beschichtung 6 so angeordnet ist, wie es in Fig. 4 dar gestellt ist, d. h. sich auch über die Innenseite des Außenbördels 3 erstreckt, und wenn ferner die heißsiegel fähige Beschichtung ein organischer Film, wie z. B. Poly propylen, in ausreichender Dicke ist, dann kann die Be schichtung 6 gleichzeitig auch innerhalb des Doppelfalzes als Dichtungsmaterial dienen und auf eine zusätzliche Dichtung im Doppelfalz verzichtet werden.

Es soll nun die Herstellung des Ringteiles 2 anhand der Fig. 1-3 näher beschrieben werden. Als Zwischenpro dukt für die Herstellung des Ringteiles 2 dient ein Zylinderring 2′ mit zylindrischer Mantelfläche, der aus Feinstblech, insbesondere Weißblech bzw. verchromtem Stahlblech, besteht. Der Zylinderring 2′ weist an seiner äußeren Mantelfläche aus den vorher beschriebenen Gründen zweckmäßig die heißsiegelfähige Beschichtung 6 auf. Der Durchmesser des Zylinderringes hängt vom Durchmesser des Dosenrumpfes ab, für den der Dosendeckel 1 bestimmt ist, und er entspricht im wesentlichen dem Nenndurchmes ser des Dosenrumpfes. Sofern die Dose nicht zylindrisch sondern oval, länglich mit kreisförmigen Enden oder auch rechteckig mit abgerundeten Enden ist, entspricht der Umfang des Zylinderringes 2′ im wesentlichen dem Umfang der Dose. In letzterem Fall wird der in Fig. 4 darge stellte Zylinderring vor den nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritten zunächst durch Spreizen in eine dem zugeordneten Dosenquerschnitt entsprechende Form, also in eine ovale, rechteckige oder sonstige Form gebracht. Bei einem zylindrischen Dosenrumpf wird die zylindrische Form des Zylinderringes 2′ hingegen beibehalten.

Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt gemäß Fig. 2 das Bördeln des Außenbördels 3 und der Einrollung 5. Das Bördeln kann zweckmäßig mittels entsprechend geformter Werkzeuge W1 und W2 im sogenannten Stauchbördeln ausge führt werden. Für die Herstellung des Außenbördels 3 käme eventuell auch Rollbördeln in Frage. Nach dem Bör deln wird gemäß Fig. 3 die Einrollung 5 in axialer Richtung flachgedrückt, damit an ihrer Außenseite eine ebene, ringförmige Siegelfläche 5b von ausreichender radialer Breite gebildet wird. Das Flachdrücken der Einrollung 5 könnte gegebenenfalls auch bei entspre chender Ausgestaltung der Werkzeuge W1 und W2 am Ende des vorhergehenden Verfahrensschrittes erfolgen.

Nachdem auf diese Weise ein Ringteil 2 gemäß Fig. 3 ge formt wurde, wird auf die Siegelfläche 5b die Aufreiß folie 7 aufgesiegelt. Damit ist die Herstellung des Dosen deckels 1 beendet.

Wie bereits erwähnt, stellt der Zylinderring 2′ ein Zwischenprodukt dar. Es sollen nachstehend Fertigungs methoden für die Herstellung des Zylinderringes 2′ be schrieben werden.

Gemäß Fig. 5 und 6 wird zur Herstellung von Zylinderringen 2′ zunächst ein Zylinder Z1 bzw. Z2 von größerer axialer Länge geformt, wobei die Länge L1 bzw. L2 ein Vielfaches der Höhe h eines einzelnen Zylinderringes 2′ ist. Ein solcher langer Zylinder Z1, Z2 wird dann durch bekannte Schneidoperationen, die Radialschnitte, d. h. senkrecht zur Achse A des Zylinders Z1 bzw. Z2 verlaufende Schnitte ausführen, in einzelne Zylinderringe 2′ aufgeteilt. Die Zylinder Z1, Z2 können auf verschiedene Weise gefertigt werden.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch mehrstufiges Tiefziehen eine möglichst hohe Dose Z1 mit zylindrischer Wandung geformt, wonach anschließend die zylindrische Wandung in mehrere, z. B. sechs, Zylinder ringe aufgeteilt wird. Übrig bleibt dann nur der Boden B der Dose Z1, wodurch sich der Schrottanteil auf ein Sechstel des sonst üblichen Schrottanteiles verringert. Zur Her stellung der Dose Z1 können sowohl Weißblech wie auch ver chromtes Stahlblech und gegebenenfalls auch Aluminiumblech verwendet werden. Die siegelfähige Beschichtung muß auf der Dosenaußenseite liegen.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zylinder Z2 ein zylindrisches Rohr, welches ähnlich wie der Dosenrumpf einer Konservendose gefertigt wird. Eine Zarge, d. h. ein ebener Blechstreifen, aus z. B. Weiß blech oder verchromtem Stahlblech, wird zu einem zylindri schen Rohr gebogen und anschließend werden die axial ver laufenden Ränder der Zarge durch Schweißen oder Kleben miteinander verbunden, wobei eine axial verlaufende Schweiß naht oder Klebenaht S entsteht.

Für das Schweißen kommen nach dem derzeitigen Stand der Technik zwei Verfahren in Betracht. Die axial verlaufenden Ränder der Zarge können entweder durch Rollenwiderstands schweißen überlappend geschweißt oder durch Laserschweißen stumpf, d. h. ohne Überlappung, miteinander verschweißt werden.

Beim Rollenwiderstandsschweißen, welches in Fig. 7 näher dargestellt ist, muß das Stahlblech, vorzugsweise Weißblech, im Bereich der Schweißnaht frei von organischen Beschich tungen sein. Sofern die Beschichtung aus einem Lackauftrag besteht, können beim Herstellen des Blechbandes Lackauf tragsrollen verwendet werden, die Ausnehmungen aufweisen, so daß auf der Oberfläche beschichtungsfreie Streifen ge bildet werden. Bei folienbeschichteten Blechen werden einzelne Folienbahnen so auf die Blechoberfläche gebracht, daß zwischen ihren Längsrändern ein Abstand vorhanden ist und ebenfalls beschichtungsfreie Streifen entstehen. Man könnte beispielsweise während des Auftragens der Folie aus einer sich über die gesamte Blechbreite erstreckenden Folie schmale Streifen heraustrennen und diese schmalen Streifen gesondert abführen, und die auf diese Weise gebil deten und in Abstand voneinander verlaufenden Folienbahnen auf das Blech aufkaschieren. Eine weitere Methode besteht darin, daß die Kunststoffolie vollflächig aufgetragen wird und im Bereich der späteren Schweißnaht durch Schlei fen oder Fräsen, gegebenenfalls auch durch Einschneiden und anschließendes Abziehen entfernt wird.

Das Rollenwiderstandsschweißen mit Überlappung führt im Bereich der Schweißnaht zu einer Materialverdickung, die etwa 30% größer ist als die Blechdicke. Damit die Ver dickung beim späteren Heißsiegeln nicht stört, sind be sondere Maßnahmen erforderlich. Die Siegelfläche 5b, die auf der Außenseite des später geformten Ringteiles 2 und auch bei der Herstellung des Zylinders Z2 an dessen Außen seite liegt, muß im Bereich der Schweißnaht stufenfrei sein. Dies wird durch entsprechende Profilierung des Kupferdrahtes erreicht, der üblicherweise beim Rollen widerstandsschweißen zwischen den Schweißrollen (Rollen elektroden) und der Blechoberfläche zur Entfernung des Zinns angewendet wird. Es handelt sich hierbei um einen mitlaufenden endlosen Kupferdraht, der schleifenförmig geführt ist und gemäß Fig. 7 einmal zwischen der oberen Schweißrolle 10 und den zu verschweißenden, sich überlap penden, axial verlaufenden Blechrändern 11, 12 und einmal zwischen der unteren Schweißrolle 13 und diesen Rändern 11, 12 angeordnet ist. Um eine Verdickung im Bereich der Schweißnaht an der Außenseite des Zylinders Z2 zu vermei den, weist der Kupferdraht 14 eine besondere Profilierung auf. Seine erste, der Außenseite des Zylinders oder zylindrischen Rohres Z2 zugekehrte Seite 14a ist eben ausgebildet, während seine gegenüberliegende zweite Seite 14b, die der Innenseite des Zylinders Z2 zugekehrt ist, eine Längsnut 15 zur Aufnahme der Verdickung 16 im Schweiß nahtbereich aufweist. Die Umfangsflächen der beiden Schweißrollen 10, 13 sind umgekehrt entsprechend profi liert, damit jeweils die dem Zylinder Z2 abgewandte Seite des Kupferdrahtes 14 auf seiner ganzen Breite gleichmäßig abgestützt ist.

Beim Laserschweißen werden die Längsränder stumpf aneinan dergedrückt. Es ist infolgedessen keine Entfernung der organischen Beschichtung erforderlich. Im Bereich der Schweißnaht entsteht auch keine Verdickung und damit sind keine besonderen Maßnahmen zur Vermeidung einer solchen Verdickung erforderlich. Neben Weißblech kann auch ver chromtes Stahlblech eingesetzt werden. Infolge der fehlen den Überlappung wird eine Werkstoffeinsparung erzielt.

Unabhängig davon, ob die axial verlaufenden Längsränder der Zarge überlappend oder stumpf aneinandergeschweißt werden, ist es erforderlich, nach dem Schweißen auf den Bereich der Schweißnaht an der Außenseite des Zylinders Z2 einen heißsiegelfähigen Reparaturlack aufzutragen, wenn das Blech an der Außenseite mit einer heißsiegelfähigen Beschichtung versehen ist. Der Reparaturlack im Bereich der Schweißnaht ist erforderlich, um beim späteren Heiß siegeln der Aufreißfolie auch im Bereich der Schweißnaht einen einwandfreien Verbund zwischen Aufreißfolie und der Siegelfläche zu schaffen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines leicht zu öffnenden Dosendeckels, bestehend aus einem Ringteil aus Blech und einer an diesem angebrachten Aufreißfolie aus Metall, mit einem am Außenrand des Ringteiles vorgesehenen Außenbördel zur späteren Bildung eines Doppelfalzes und mit einer sich im wesentlichen über das innerhalb des Außenbördels gelegene Deckfeld erstreckenden, vorge formten Öffnung, deren Rand durch eine flachgedrückte Einrollung mit radial nach außen gerichteter Schnitt kante gebildet ist und die durch die mit der Deckelaußen seite durch Heißsiegeln oder dgl. verbundene Aufreiß folie verschlossen ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bördeln des Außenbördels und der Einrollung durch Stauchbördeln erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderring bei der Herstellung eines von der Kreisform abweichenden Deckels vor dem Stauchbördeln in eine dem zugeordneten Dosenquerschnitt entsprechende Form gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrollung zur Deckelaußenseite hin umgebördelt wird, so daß die Schnittkante an der Deckel außenseite zu liegen kommt, und daß die Aufreißfolie auf die flachgedrückte Einrollung aufgesiegelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Herstellung des Zylinderringes ein mit einer heißsiegelfähigen Beschichtung versehe nes Blech verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die heißsiegelfähige Beschichtung vor dem Stauchbördeln des Zylinderringes an dessen äußerer Man telfläche befindet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Herstellung des Zylinderringes Weißblech oder verchromtes Stahlblech verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Herstellung von Zylinderringen zunächst ein Zylinder von größerer axialer Länge ge formt wird, der anschließend durch Radialschnitte in einzelne Zylinderringe aufgeteilt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Tiefziehen eine möglichst hohe Dose mit zylindri scher Wandung geformt wird, die anschließend durch mehrere Radialschnitte in einzelne Zylinderringe auf geteilt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Biegen eines ebenen Blechstreifens (Zarge) ein zylindrisches Rohr geformt wird und die axial verlaufenden Ränder der Zarge durch Schweißen oder Kleben miteinander verbunden werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Ränder der Zarge überlappend geschweißt oder geklebt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zarge vor dem Schweißen im Bereich der axial verlaufenden Ränder beschichtungsfrei ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Zargen lackbeschichtetes oder folienbeschichtetes Blech verwendet wird, welches beschichtungsfreie Streifen aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißen durch Rollenwiderstandsschweißen unter Verwendung eines zwischen der jeweiligen Schweiß rolle und dem Blech angeordneten, profilierten Kupfer drahtes erfolgt, der auf seiner ersten, der Außenseite des zylindrischen Rohres zugekehrten Seite eben ist und an seiner gegenüberliegenden zweiten, der Innen seite zugekehrten Seite eine Längsnut zur Aufnahme der Verdickung im Schweißnahtbereich aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Ränder der Zarge stumpf geschweißt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißen der axial verlaufenden Ränder durch Laserschweißen erfolgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-16, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Bereich der Schweißnaht zumindest an der Außenseite des Zylinders ein heiß siegelfähiger Reparaturlack aufgetragen wird.