Doppelfalzverschluss zwischen Blechrumpf und Blechboden oder Deckel von Dosen

Beschreibung

[0001] Erfindung betrifft einen gasdicht schließenden Doppelfalzverschluß zwischen Rumpf und Boden oder Deckel von Blechdosen, insb. tiefgezogenen oder abgestreckt gezogenen Dosen aus Weißblech oder Aluminiumblech, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Ein solcher Doppelfalzverschluß ist aus der DE-OS 29 00 568 bekannt. Die Druckschrift befaßt sich mit einer Dose aus Blech, die besonders für Bier oder dgl. Getränken bestimmt ist, und sie befaßt sich im einzelnen mit der Folzgeometrie des Doppelfalzverschlusses für eine solche Dose. In der Druckschrift wird davon ausgegangen, daß die Geometrie der einzelnen Abschnitte des Doppelfolzverschlüsses einer festen Normung entsprechen muß, um auch bei erhöhtem Innendruck in der Dose einen hermetisch obdichtenden Doppelfalzverschluß zu gewährleisten. Dabei ist zu beachten, daß bei den Umformungsvorgängen die Falzränder an Rumpf und Deckel bzw. Boden einer erheblichen Durchmesserverkleinerung unterliegen. Nicht alle Blechmaterialien und Blechdicken können dabei ohne die Gefahr einer Faltenbildung zuverlässig verarbeitet werden. Um auch bei schwierig umformbaren Materialien eine hermetische Abdichtung zu gewährleisten und um gleichzeitig bei den in der Massenfertigung hergestellten Dosen wesentliche Einsparungen an Blechmaterial eizielen zu können, ist bei der bekannten Dose eine von der Norm abweichende Folzgeometrie vorgesehen, die dadurch bestimmt ist, daß die Deckelhakenlänge gegenüber den genormten Längen bedeutend verkürzt ist, so daß sich ein Quotient aus Nenndurchmesser des Deckels und Längenabmesung des Deckelhakens gleich oder größer 30 ergibt, während der entsprechende Quotient für die Überlappungslänge von Dekkel und Rumpfhaken zwischen etwa 52 und 90 liegen. Diese bekannten Maßnahmen eignen sich dabei besonders für Dosen mit einem Nenndurchmesser im Bereich zwischen 50 und 65 mm. Auch hat sich herausgestellt, daß aufgrund dieser abweichenden Falzgeometrie auch Blechdicken bzw. Blecharten für die Herstellung der Dose verwendet werden können, welche bis dahin überhaupt nicht oder nur bei erheblich größerer Blechdicke eingesetzt werden konnten. Dies gilt insb für sogenannte doppelt reduzierte (DR)-Bleche. Der Blechdose als Verpackungsbehälter und dem dieser Blechdose zugeordneten Doppelfalzverschluß ist seit vielen Jahrzehnten hohe Aufmerksamkeit gewidmet worden, handelt es sich doch um ein in jährlich zig Millionen Stückzahlen verbreitetes Verpackungsteil. Die hohe Aufmerksamkeit gilt dem Doppelfalzverschluß auch im Hinblick darauf, daß dieser auch bei empfindlichen Nahrungsmitteln und Getränken eingesetzt werden kann, welche einer Wertminderung und einem Verderb innerhalb kürzesterzeit unterliegen, wenn die luftdichte oder hermetische Abdichtung der Packung nicht gegeben ist (vgl. Howard, A.J. "Canning Technology", London; J. und A. Churchill LTD. 1949 Seite 73 bis 89, insb. Seite 74/75 und 84). Dies gilt auch für die Dosen nach der oben genannten DE-OS 29 00 568, die für Bier oder andere unter Überdruck stehende Getränke bestimmt sind. Ein Gasaustritt durch geringste Leckagen in der Doppelfalznaht führt bei diesen zu einer wesentlichen Wertminderung oder zum Ausfall des verpackten Gutes.

[0003] Aus der zuletzt genannten Druckschrift "Canning Technology" ist es bekannt, daß eine Reihe von Ursachen in der Praxis zu Unregelmäßigkeiten im Bereich des Doppelfalzes führen, so daß für die Erzielung eines luftdichten oder hermetisch dichten Verschlusses die Verwendung eines metallischen oder organischen Dichtungsmittels im Doppelfalz erforderlich ist, welches die feinsten Unebenheiten der Metalloberfläche und die verbleibenden unregelmäßigen Zwischenräume ausfüllt, vgl. die DE-PS 130 068 aus 1903 und H.J. Lange "Untersuchungsmethoden in der Konservenindustrie" (Verlag Paul Parey, Berlin, 1972, S. 58/59 und S. 84-94). Seit dieser Zeit werden für hermetisch dichte Blechdosen zum Verpacken von verderblichen Gütern grundsätzlich Dichtungsmittel verwendet.

[0004] Man hat auch versucht dem Undichtwerden eines Doppelfalzes, veranlaßt durch eine Verformung der Falzgeometrie unter der Einwirkung von inneren oder äußeren Kräften, dadurch entgegenzuwirken, daß man den Doppelfalz nach seiner Herstellung nachträglich noch zusätzlich verformt, z.B. durch eine einseitig eingeprägte umlaufende Sicke oder durch konisches Einknicken der Doppelfalznaht (vgl. GB-PS 15 570 oder DE-PS 11 925 oder die DE-OS 17 52 316). Jedoch haben diese mechanisch in einem Zusatzschritt nachgeformten Doppelfalzverschlüsse keinen Eingang in die Praxis gefunden, da sie zu keiner zuverlässig dichten Naht führen und bei der Massenfertigung eine erhebliche Verteuerung durch den zusätzlichen Verformungsschritt zur Folge haben. (Fortsetzung EP-A- 0 057 911, Spalte 2, Zeilen 25 ff.)

[0005] In der Praxis hat sich dagegen seit mehreren Jahrzehnten die Verwendung von Dichtungsmitteln aus organischen bzw. organisch-synthetischen Materialien bei hohen Anforderungen an die Dichtigkeit der Verpakkung allein durchgeaetzt (vgl. unter anderem DE-Zeitschrift "Blech" Nr. 5, 1961; DAREX GmbH "Technische Mitteilungen" 1324/2-4-64; DE-DIN 2023 aus April 1975; H.MUKATIS "Die Bestimmung von Falzprofilen" 1965, Abschnitte 39,49,50; "Anweisungen zur Maschinenerhaltung" PHM-21 -Blatt 6, 10, 11 vom (1.8.66 der Fa. J.A.Schmalbach AG; A.C. HERMSON und E.D. HULLUND "Canned Foods" Seite 71 bis 74, 7. Edit.; Churchill Livingstone 1980; American Can Comp. "The canned Food Reference Manual", Seite 76 bis 79, 3. Edit. New York 1949; Dr. H.J. Lange "Untersuchungsamethoden in der Konservenindustrie" Seite 58/59 Verlag Paul Parey, Berlin, Hamburg 1972; Metal Box Co. Ltd., Research Dep. "The Formation and Evaluation of Double Seams"; Technical Communication Nr. 15, 3. Edit. Nov. 1965).

[0006] Die Notwendigkeit einer Dichtungsmasse für hermetisch dicht schließende Doppelfalzverschlüsse war und ist allgemein anerkannt und in der Praxis auch berücksichtigt. In der technischen Literatur, die sich nur auf die geometrischen oder dimensionalen Aspekte der Doppelfalznaht oder auf die Verschließoperationen bezieht, wird dabei jedoch häufig auf Erwähnung oder auf die Einzeichnung der Dichtungsmasse in Darstellungen verzichtet. Dies gilt insb. für solche Darstellungen, die sich nur auf Abmessungen von Falzelementen, wie Hakenlängen, Blechdicken, Falzhöhen und Überlappungen beziehen, für deren Verständnis und Darstellung die Gummierung oder dgl. keinen Beitrag leistet. Diese Feststellung trifft auch zu auf die Darstellung des Doppelfalzverschlusses nach der DE-A-29 00 568, bzw. auf die DE-A-17 52 316 bzw. auf die FR-A-15 33 260.

[0007] Die beiden zuletzt genannten Druckschriften befassen sich mit den Problemen der mechanischen Festigkeit einer bei der Sterilisation durch hohen Doseninnendruck vorübergehend beanspruchten Doppelfalznaht. Um die mechanische Festigkeit der Doppelfalznaht zu erhöhen wird der Falz gemäß den zuletzt genannten Druckschriften einer nachträglichen und zusätzlichen Umformungsoperation unterworfen, die dem Verschluß eine zusätzliche Sperrverformung erteilt.

[0008] Die Frage der Dauerdichtigkeit eines Doppelfalzverschlusses ist lediglich im Rahmen der Beschreibung des üblichen Aufbaues eines solchen Verschlusses behandelt.

[0009] Die zusätzliche Umformungsoperation dient damit weniger der Verbesserung der allgemeinen Dichtigkeit, sondern der Erhöhung der Festigkeit des Doppelfalzverschlusses gegenüber einervorübergehenden erhöhten mechanischen Beanspruchung während der Sterilisation.

[0010] Diese zusätzlichen Umformungsoperationen sind aufwendig und reichen für sich alleine, wie die früheren Erfahrungen mit zusätzlichen Nahtverformungen erwiesen haben, nicht aus, um in der Massenfertigung eine sichere und dauerhafte hermetische Abdichtung einer im übrigen üblichen Doppelfalznaht zu gewährleisten. Entsprechend wird in beiden Druckschriften bei der Beschreibung der üblichen Doppelfalzform auf die Verwendung eines Dichtungsmittels im gegebenen Falle hingewiesen.

[0011] Es ist ferner seit langem bekannt, daß die Geometrie der Abschnitte der Doppelfalznaht einen Einfluß auf die Faltenbildung während der Umformung zur herstellung dieser Naht hat. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei der herstellung der Doppelfalznaht die Falzelemente an Deckel und Rumpf eine radiale Einschnürung erfahren (vgl. h.Wyss "Die Konstruktion eines Dosenfalzes" in DE-Zeitschrift Blech" Nr. 3, 1961, Seiten 184 bis 188; H. Wyss "Zur internationalen Normung der Konservendosen" in der DE-Zeitschrift "Blech" Nr. 7, 1960, Seiten 107/108).

[0012] In demizületztzitierten Aufsatz ist eine empirische Formel zur Bestimmung des Rondendurchmessers für Konservendosendeckel in Abhängigkeit vom Ziehringinnendurchmesser und von der Blechdicke angegeben und mit den damals in der Praxis tatsächlich verwendeten Rondendurchmessern verglichen. Dieser Vergleich ergab, daß die Formel bei kleinerem Dosendurchmesser kleinere Werte für den Ronden, durch messer ergibt, als sie damals praktisch verwendet wurden. Diese Abweichung ist in der genannten Zeitschrift jedoch durch die Tatsache begründet worden, daß damals in der Praxis für die kleineren Dosen noch Ronden verwendet wurden, die eigentlich für die Herstellung von Dosen mit größerem Nenndurchmesser bestimmt waren. Dies war ohne Schwierigkeiten möglich, solange mit relativ dickem Blech gearbeitet wurde. Sobald jedoch aus Ersparnisgründen dünneres Blech verarbeitet wurde mußte bei kleinerem Dosendurchmesser festgestellt werden, daß eine gegenüber den Formelwerten zu groß bemessene Ronde zu starker Faltenbildung führte. Daraus ergab sich die Tendenz schon damals dahin, für die kleineren Dosen dünneres Blech und dementsprechend kleinere Rondendurchmesser zu verwenden. Die dafür in der Literaturstelle angegebenen Werte ergeben so auch für die kleinen Dosendurchmesser eine gute Übereinstimmung zwischen den nach der Formel bestimmten und den in der Praxis tatsächlich verwendeten Werten für den Rondendurchmesser.

[0013] Im übrigen zeigt die Praxis, daß die Verringerung oder Vermeidung der Faltenbildung während der Umformung des Bleches noch keine Gewähr für einen hermetisch dichten Doppelfalzverschlußergibt. Tatsächlich gibt es eine Reihe weiterer Einflußgrößen, welche die Dichtigkeit des Doppelfalzverschlusses beeinträchtigen können. Dazu gehören z.B. materialseitige Fehler, wie Toleranzschwankungen der Abmessungen, Blechbeschädigungen, Verschlußfehler, Innendruckeinwirkungen, äußere Beanspruchung der Doppelfalznaht bei Transport oder Lagerung und dgl. Im Hinblick auf diese verschiedenen Einflußgrößen besteht seit Jahrzehnten die einhellige Auffassung, daß nur die Verwendung und der sorgfältige Einsatz eines zusätzlichen Dichtungsmittels eine Gewähr für die Herstellung hermetisch dichter Doppelfalzverschlüsse bietet, selbst dann, wenn durch besondere Maßnahmen die eine oder die andere negative Einflußgröße auf die Dichtigkeit ausgeschaltet werden kann.

[0014] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gasdicht schließenden Doppelfalzverschluß mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß dieser einfach und billiger hergestellt werden kann, ohne auf die hohen Anforderungen an seine Gasdichtigkeit verzichten zu müssen.

[0015] Diese Aufgabe wird durch die Lehre nach dem Anspruch 1 gelöst.

[0016] Ausgang für die Erfindung ist der Doppelfalzverschluß nach der DE-A-29 00 568, der sich von den bis dahin herkömmlich gefertigten Verschlüssen durch eine verkürzte Deckelhakenlänge relativ zum Nenndurchmesser deutlich unterscheidet. Diese vom Üblichen abweichende Bemessung dient dabei dem Zweck für die herstellung solcher Doppelfalzverschlüsse auch bisher nicht geeignete Blechsorten und Blechdicken einsetzen zu können. Durch die Verwendung solcher preiswerteren Materialien und durch die Verringerung derAbmessungen werden bei diesem neueren Doppelfalzverschluß in der Massenfertigung erhebliche Verbilligungen erzielt.

[0017] Die Erfindung zielt dagegen in eine andere Richtung der Verbilligung, die dadurch erreicht wird, daß der Einsatz eines zusätzlichen Dichtungsmittels entfällt. Dadurch ergeben sich erhebliche Einsparungen an Materialkosten. Es entfallen damit aber auch die Aufwendungen zur Bereithaltung und Einbringung des Dichtungsmittels in den Deckelrand und damit in den Doppelfalzverschluß. Auch wenn diese Einsparungen für die einzelne Dose gering erscheinen sollten, werden in der Tat bei denjährlich hergestellten außerordentlich hohen Stückzahlen enorme Einsparungen erzielt.

[0018] Die DE-A-29 00 568 befaßt sich nur mit Fragen der Falzgeometrie und der Abmessungen der Falzelemente. Es entspricht daher der üblichen Praxis, daß in den textlichen Erläuterungen, der Tabelle und in den Abbildungen dieser Druckschrift nur auf dimensionelle Kriterien Bezug genommen ist und sich keinerlei Hinweis auf Dichtungsfragen oder Dichtungsmittel findet. Diese Tatsache bietet für den Fachmann keinen Anlaß zur Annahme, daß bei dem betreffenden Deckel ein Verzicht auf die Dichtungsmasse intendiert sein könnte. Die jahrzehntelangen praktischen und positiven Erfahrungen auf diesem wichtigen Gebiet der Doppelfalzverschlüsse haben zu der einhelligen Auffassung der Fachleute geführt, daß auf ein Dichtungsmittel für zuverlässig und hermetisch abdichtende Doppelfalzverschlüsse nicht verzichtet werden kann, so daß der Fachmann durch die Druckschrift nicht einmal dazu angeregt werden konnte, in andere Richtung zielende Versuche in Betracht zu ziehen. Die Druckschrift selber konnte dazu keine Anregung bieten, da sie sich lediglich mit der Verringerung der Faltenbildung unter bestimmten Umständen auseinandersetzt und selbst die Vermeidung von Falten nach Kenntnis der Fachleute das Problem der hermetischen Dichtigkeit nichtzu lösen vermag. Die Vorteile der Lehre nach der Erfindung sind die Folge eines gegenüber den einhelligen Erfahrungen der Fachleute völlig überraschenden neuen Schrittes, nämlich dem, im Zusammenhang mit einer vorbestimmten Dimensionierung der Falzelemente auf ein zusätzliches Dichtungsmittel bei Doppelfalzverschlüssen zu verzichten, ohne daß dadurch die hohen Forderungen an die gasdichten Eigenschaften im Vergleich zu üblichen Doppelfalzverschlüssen mit Dichtungsmittel herabgesetzt werden müßten.

[0019] Ein absolutes Maßfürdie verminderte Länge des Deckelhakens läßt sich nicht allgemein angeben, da die Dekkelhakenlänge im engen Verhältnis zur Blechdicke, Blechhärte (Verformbarkeit) und zum Nenndurchmesser des Deckels sowie zur Blechdicke, Blechhärte (Verformbarkeit) und Länge des Rumpf hakens steht. Deshalb reicht es aus, den Quotienten aus dem Verhältnis der beiden wichtigsten Abmessungen anzugeben. Bei üblichen Verpakkungen liegt der Quotient zumeist weit unterhalb des angegebenen Wertes. Durch die verkleinerte Länge des Dekkelhakens ist die sonst mögliche Faltenbildung bei der Erzeugung des Deckelhakens wesentlich vermindert. Damit können Materialfalten in diesem Bereich auch die Dichtigkeit der Doppelfalzverbindung nicht mehr in dem Maße wie bisher beeinträchtigen. Es können daher auch z.B. doppelt reduzierte Bleche mit einer Streckgrenze von etwa 6300 kg/cm² (sogenannte DR 9-Bleche) oder Weißbleche mit einer DIN-Härte von 61 HR 30 T (sogenannte T61-Weißbleche) eingesetzt werden. Durch die reduzierte Längenabmessung des Deckelhakens ergibt sich außerdem eine erhebliche Materialeinsparung bei der Herstellung des Deckels oder Bodens.

[0020] Bevorzugt liegt der Quotient aus Nenndurchmesser des DecKels und der Längenabmessung des Deckelhakens zwischen etwa 32 und 48. Dabei kann die Doppeltalzverbindung vorteilhafterweise so ausgebildetwerden, daß der Quotient aus Nenndurchmesser des Deckels und Uberlappungslänge der Deckel- und Rumpfhaken zwischen etwa 52 und 90 liegt, was die übliche Überlappungslänge (zwischen etwa 24 und 52) wesentlich übersteigt, soweit die bevorzugte Überlappungslänge zwischen etwa 54 und 75 liegt.

[0021] Die Falzhöhe kann zwischen etwa 2 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 2,2 und 2,6 mm liegen. Dabei wird die Falzhöhe gemessen parallel zur Achse der Dose zwischen den Tangenten an die oberste Falzkante und die unterste Falzkante der Doppelfalzverbindung. Die Überlappungslänge wird gemessen zwischen den im Inneren der Doppelfalzverbindung liegenden freien Schnittkanten des Randflansches des Dosenrumpfes und des Falzrandes des Deckels oder Bodens. Die Länge des Deckel hakens und die Länge des Rumpf hakens werden jeweils zwischen der im Inneren der Doppelfalzverbindung liegenden freien Schnittkante und der zunächst liegenden zugehörigen Falzkante des betreffenden Dosenteils gemessen.

[0022] Nachfolgend sind in einer Tabelle mehrere Vergleichsversuche zwischen in unterschiedlicher Weise hergestellten und aus unterschiedlichen Materialien bestehenden Dosen wiedergegeben, wobei Blechdicke und Blechgüte des Deckels, die Herstellungsart des Rumpfes, die Standardgröße bzw. verkleinerte Größe der Deckelhaken und Überlappungslänge, der im Anspruch genannte Quotient sowie die Ergebnisse wiedergegeben sind.

[0023] Aus der Tabelle ergibt sich, daß Doppelfalzverbindungen mit Standardabmessungen für den Deckelhaken ohne Dichtungsmittel nicht zu der erforderlichen Dichtigkeit bei den gefordeten Innendrücken führt. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um geschweißte Rümpfe oder nahtlose, also tiefgezogene oder abstreckgezogene Dosen, oder ob es sich um Deckel/Boden aus Weißblech oder aus Aluminium handelt. Nicht geeignet erscheinen Dosenrümpfe mit überlappt gelöteter oder überlappt geschweißter Längsnaht, da im Bereich der Kreuznaht das Material siebenfach liegen kann und daher der Materialsprung an dieser Stelle wohl eines Abdichtungsmittels bedarf. Dagegen wurde festgestellt, daß Dosenrümpfe mit einer Quetschschweißnaht, in denen das Blech im Bereich der Kreuznaht kleiner als 7 fach, aber > 5-fach liegt, nach der Lehre der vorliegenden Erfindung ausreichend dicht verschlossen werden könnten.

Ansprüche

1. Gasdicht bis, mindestens 6,5 bar schließender und bis zu diesem Druck von der Nasenbildung freier Doppelfalzverschluß zwischen Rumpf und Boden oder Deckel von Blechdosen, insb. tiefgezogenen oder abgestreckt gezogenen Dosen aus Weißblech oder Aluminiumblech, bei dem der Randflansch des Dosenrumpfes mit dem Falzrand des Deckels zu einer Doppelfalzverbindung mit sich in der Naht überlappenden Deckelhaken/Rumpfhakenabschnitten verbunden ist, und der Quotient aus Nenndurchmesser des Deckels und Längenabmessung des Deckelhakens gleich oder größer 30 ist und die Falzhöhe etwa zwischen 2,2 und 2,6 mm liegt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verschluß der Randflansch des Dosenrumpfes und der Falzrand des Deckels und/oder Bodens dichtungsmittelfrei miteinander verbunden sind.

2. Doppelfalzverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus Nenndurchmesser des Deckels und Längenabmessung des Deckelhakens zwischen 32 und 48 liegt.

3. Doppelfalzverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus Nenndurchmesser des Deckels und Überlappungslänge der Deckel- und Rumpfhaken zwischen 52 und 90 liegt.

Claims

1. A double-seam closure between the body and the bottom or top end of cans, particularly deep-drawn or wall-ironed cans of tinplate or aluminium sheet, which provides a gastight seal and is buckling-resistant up to a-pressure of at least 6.5 bar, wherein the peripheral flange of the can body is-connected to the seaming panel of the end to form a double-seam closure with the end hook and body hook portions overlapping within the seam and wherein the quotient from the division of the nominal diameter of the end by the length of the end hook is equal to or greater than 30 and the seam length is appproximately between 2.2 and 2.6 mm, characterized in that, inside the closure, the peripheral flange of the can body and the seaming panel of the top and/or bottom end are connected to one another without the use of a sealing compound.

2. A double-seam closure to claim 1, characterized in that the quotient from the division of the nominal diameter of the end by the length of the end hook is between 32 and 48.

3. Adouble-seam closure to claim 1 or 2, characterized in that the quotient from the division of the nominal diameter of the end by the length of the end hook/body hook overlap is between 52 and 90.

Revendications

1. Fermeture à double serti entre le corps et le fond ou le couvercle de boîtes métalliques, particulièrement des boîtes embouties ou étirées en fer blanc ou en tôle d'aluminium, assurant une étanchéité aux gaz et une résistance au flambage jusqu'à une pression de 6,5 bar au minimum, le rebord du corps de boîte et le bord du couvercle formant une fermeture à double serti avec des sections des crochets du couvercle et du corps de boîte chevauchant dans le serti et le quotient du diamètre nominal du couvercle par la longueur du crochet du couvercle étant égal ou supérieur à 30 et la hauteur du serti étant comprise entre 2,2 et 2,6 mm environ, caractérisée en ce que, dans la fermeture, le rebord du corps de boîte et le bord du couvercle et/ou du fond sont assemblés entre eux sans joint d'étanchéité.

2. Fermeture à double serti selon la revendication 1, caractérisée en ce que le quotient du diamètre nominal du couvercle par la longueur du crochet du couvercle se situe entre 32 et 48.

3. Fermeture à double serti selon une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le quotient du diamètre nominal du couvercle par la longueur de chevauchement des crochets du couvercle et du corps de boîte se situe entre 52 et 90.