Verschlusseinheit aus Blech, Verfahren zu deren Herstellung und Behälter mit einer Verschlusseinheit

Abstract

 Die erfindungsgemässe Verschlusseinheit (1) kann in einem ein­zigen Tiefziehhub hergestellt werden. Bis zum unteren Totpunkt wird der Zuschnitt ausgestanzt, der Rand (3) und der Kragen (6) gebildet sowie die zentrale Oeffnung ausgestanzt und der peri­pher der Schnittkante (17) liegende Abschnitt (23,25) nach unten ausgestreckt. Beim Aufwärtshub werden die Abschnitte (21,23,25) gerollt und anschliessend zusammengequetscht.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Verschlusseinheit aus Blech für sterilisierbare Behälter gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Herstel­lung einer Verschlusseinheit aus Blech gemass Oberbegriff des Patentanspruches 6.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Behälter mit einer Verschlusseinheit aus Blech.

[0002] Verschlusseinheiten der genannten Gattung mit einer die Behäl­teröffnung überspannenden vom Haltering der Verschlusseinheit abschälbaren Membrane finden Verwendung auf Gebinden zur Ver­packung von Lebensmitteln und technischen Produkten.

[0003] Aus der US-Patentschrift 4,253,584 ist ein Deckelring für eine Konservendose aus beschichtetem Aluminium oder Weissblech be­kannt. Zum Schutz der durch das Ausstanzen der Ausschüttöffnung freigelegten ungeschützten Schnittkante wird diese nach oben und aussen in die Siegelebene für die Membran umgelegt. Die unge­schützte Schnittkante befindet sich nun ausserhalb des Füllgutes und kann dieses nicht kontaminieren. Ein Schutz vor Korrosion durch äussere Einflüsse, z.B. beim Abfüllen des Behälters oder durch Feuchtigkeit der Luft, ist nicht gewährleistet.

[0004] Zur Erhöhung der Festigkeit des entlang der Schüttöffnung gebil­deten Siegelrandes wird entlang der Oeffnung durch die umgelegte Schnittkante ein hohler Randwulst gebildet. Dieser hohle Rand­wulst bewirkt aber, dass beim Aufsiegeln der Membrane auf die Oeffnung die Versiegelung nur auf der schmalen, ausserhalb des hohlen Wulstes befindlichen Ringfläche mit dem notwendigen hohen Siegeldruck erfolgen kann; im Bereich des hohlen Wulstes können die Siegelfläche und die aufzusiegelnde Membrane nicht in ge­nügendem Masse gegeneinander gepresst werden, damit ein siche­rer, für die Sterilisation geeigneter Verschluss entsteht.
Dieser bekannte Deckelring hat weiter den Nachteil, dass beim Aufbördeln des Ringes auf einen Behälterrand die meist wenige Hunderstelmillimeter dicke Membrane und insbesondere die gegen das Zentrum auf die Oberfläche der Membrane zurückgelegte Auf­reisslasche durch die Relativbewegung des Andrucktellers der Bördelmaschine zu Beginn des Bördelvorganges dermassen beschä­digt werden kann, dass ein Aufreissen der Membrane danach nicht mehr gewährleistet ist.

[0005] Aus der englischen Patentanmeldung 2 166 409 ist weiter eine Verschlusseinheit bekannt, welche ähnlich der oben genannten amerikanischen im Bereich der Oeffnung einen hohlen Randwulst aufweist, der beim Aufsiegeln der Membrane ebenfalls verhindert, dass die Membrane auf der gesamten Siegelfläche sterilisations­fest mit dem Deckelring verbunden werden kann.
Zur Verhinderung der Beschädigung der Aufreisslasche durch den Andruck der Bördelmaschine wird die Lasche zweifach umgelegt derart, dass durch die Bördelmaschine höchstens eine Schicht be­schädigt und die darunterliegende den Bördelvorgang unbeschädigt überstehen kann.

[0006] Aus der Schweizer Patentschrift 563 284 ist weiter eine Ver­schlusseinheit für Verpackungsbehälter bekannt, bei der die Mem­brane auf die nach oben und aussen umgelegte Schnittkante der Behälteröffnung aufgesiegelt wird. Dadurch dass die Behälteröff­ nung im zentralen Teil der Verschlusseinheit angeordnet und in einem Abstand von deren mit der Dose zu verbindenden Rand ange­ordnet ist, kann verhindert werden, dass die Aufreisslasche beim Aufdeckeln verletzt wird. Die Schnittkante ist hingegen gegen Korrosion nicht geschützt.
Behälter mit einer nicht den gesamten Behälterquerschnitt über­spannenden Aufschüttöffnung eignen sich nicht für die Verpackung von Lebensmitteln, insbesondere sind sie unbrauchbar für die Verpackung von Lebensmitteln, die nicht schüttfähig sondern formfest sind.

[0007] Aus der europäischen Patentanmeldung 0 090 957 ist weiter ein Verschlussdeckel für sterilisierbare Dosen bekannt, bei dem die Schnittkante der Oeffnung ebenfalls nach oben und aussen in die Ebene der Siegelfläche umgelegt ist. Die Siegelflache wird dabei nicht nur vom umgelegten Abschnitt gebildet, sondern der peri­pher ausserhalb der Schnittkante liegende Bereich der Endfläche ist durch Tiefziehen derart verformt, dass dessen Oberfläche in der Ebene der umgelegten Schnittkante zu liegen kommt und da­durch eine Vergrösserung der Siegelflache erlangt wird.
Auch dieser Verschlussdeckel hat den Nachteil, dass die Auf­reisslasche durch den Andruckteller der Bördelmaschine beschä­digt werden kann. Zudem bedingt die zweiteilige Siegelfläche, dass beide Seiten des Behälters mit einem siegelfähigen Lack beschichtet sein müssen.

[0008] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 5 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Verschlusseinheit aus Blech für sterilisierbare Behälter zu schaffen, bei der die ungeschützte Schnittkante der Oeffnung weder durch das Füllgut noch durch äussere Einflüsse korrodieren kann und bei der der Querschnitt der nutzbaren Schüttöffnung durch die Siegelfläche im wesent­lichen nur um den Betrag der Siegelfläche verkleinert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ver­schlusseinheit derart auszubilden, dass die Aufreisslasche an der Membrane durch den rotierenden Andruckteller der Bördelma­schine nicht beschädigt werden kann.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 6 bis 9 gekennzeichnet ist, löst auch die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Verschlusseinheit mit geschützter Schnittkante erzeugt wer­den kann.

[0009] Uberraschenderweise gelingt es mit der erfindungsgemässen Ver­schlusseinheit, einen einwandfreien Schutz der Schnittkante so­wohl gegen Einflüsse von innen als auch von aussen zu erlangen, ohne dass dazu ein zusätzlicher korrosionsfester Uberzug ange­bracht werden muss. Gleichzeitig gelingt es, im wesentlichen die gesamte Ringfläche als Siegelflache nutzbar zu machen, da kein eine einwandfreie Versiegelung verhindernder Rollrand vorhanden ist. Die drei satt aneinander anliegenden und, je nach Art der Beschichtung, miteinander verklebten Abschnitte bilden eine formstabile, im wesentlichen 100%-ig nutzbare Siegelfläche fur die Verschlussmembran.
Der hochgezogene periphere Scheitel des Faltbereiches der beiden oberen Abschnitte verhindert eine Beschädigung der auf der Mem­bran liegenden Aufreisslasche, ohne dabei den Bördelvorgang auf herkömmlichen Maschinen zu behindern. Der hochgezogene Faltenbe­reich bewirkt zudem eine einfache präzise Zentrierung der Mem­bran vor dem Siegeln und verhindert das unbeabsichtigte Ansie­geln derselben am kargenförmigen Teil der Verschlusseinheit. Eine einwandfreie Voraussetzung für ein sicheres Ablösen der Membrane wird dadurch geschaffen.

[0010] Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Herstellung der Verschlusseinheit in einem einzigen, sämtliche Verformungen und Schnitte beinhaltenden Tiefziehhub.

[0011] Anhand illustrierter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nä­her erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch den Bördelrand und die Siegelfläche einer Verschlusseinheit und

Figuren 2-7 die Verformungsstufen während der Herstellung der Verschlusseinheit

[0012] Die Verschlusseinheit 1 weist einen auf einen Gebinderand 2 auf­bördelbaren Haltering 3 und eine Ringfläche 5 zum Aufsiegeln einer Verschlussmembran 7 auf. In der Figur 1 hat der Haltering 3 eine Gestalt wie die für die Herstellung einer Bördelverbin­dung mit dem in gebrochenen Linien dargestellten Bördelrand 2 eines Behälters 11 aus Weissblech vorliegt. Bei Behältern aus Aluminium, Kunststoff, Papier oder einem Verbund aus verschie­denen Materialien kann der Rand 3 des Halteringes eine von der in den Figuren dargestellten Gestalt abweichende aufweisen. An der Membrane 7 ist eine Aufreisslasche 13 angebracht, die nach oben umgebogen und auf die Oberfläche der Membrane 7 umge­legt worden ist.
Ueber der Ringfläche 5, die zur Aufsiegelung der Membrane 7 dient, ist ebenfalls in gebrochenen Linien andeutungsweise der rotierende Andruckteller 15 einer Bördelmaschine dargestellt.

[0013] Die Schnittkante 17, entstanden bei der Ausstanzung des zentra­len Teiles der Verschlusseinheit 1 zur Bildung einer Entnahme- oder Schüttöffnung 19 liegt geschützt zwischen den Abschnitten 21,23 der Verschlusseinheit 1. Die Abschnitte 21,23 sowie der an die Schnittkante anschliessende Abschnitt 25 werden, wie später im Einzelnen erläutert, durch Einrollen des an die Schnittkante 17 anschliessenden, radial aussenliegenden Bereiches 10 der Ver­schlusseinheit 1 und durch nachträgliches Zusammendrücken er­zeugt. Nach dem Zusammendrücken liegen die drei Abschnitte 21,23,25 wie aus Figur 1 ersichtlich parallel zueinander und sich gegenseitig berührend.
Der periphere Umlege- oder Faltbereich 27 der Abschnitte 23 und 27 ist nach oben umgebogen, derart, dass der Scheitel S um den Betrag b höher zu liegen kommt als die die Ringfläche 5 bildende Oberfläche des Abschnittes 23. Der Abstand b ist dabei grösser als die doppelte Dicke 2s der Verschlussmembrane 7.

[0014] Anhand der Figuren 2 bis 7 wird nachfolgend ein möglicher Her­stellungsweg der Verschlusseinheit 1 erklärt. Aus einem Blechband 4 oder aus einer Blechplatte werden die Zu­schnitte für die Verschlusseinheit 1 ausgestanzt und anschlies­send durch Tiefziehen mit einem Bördelrand 3 versehen, der je nach Gestalt des Randes 2 des Behälters 11 entsprechend ausge­bildet sein kann.
In einem zweiten Schritt wird eine Rondelle 9 zur Bildung der zentralen Ausschnittöffnung 19 ausgestanzt (Fig. 3) und der periphere Abschnitt 10 zylinderförmig nach unten umgelegt. Der zylindrische Abschnitt 10 wird anschliessend eingerollt bis die Schnittkante 17 in Anlage mit dem Kragen 6 unterhalb dem Bördel­rand 3 gelangt und spiralförmig dem nun vollständig geschlos­senen Wulst 18 entlang weitergeleitet, bis der Wulst 18 etwa zur Hälfte eine Überlappung aufweist (in gebrochenen Linien in Fig. 6). Der Wulst 18 wird nun so lange zusammengequetscht, bis die drei Abschnitte 21,25,23 flach und satt aufeinanderliegen. Die Verformungsschritte gemäss den Figuren 2 bis 5 erfolgen auf dem Weg des Werkzeuges bis zum unteren Totpunkt; die Verfor­mungsschritte gemäss den Figuren 6 und 7 beim Aufwärtshub.

[0015] Vorzugsweise reicht das Verformungs- oder Quetschwerkzeug 22 nicht ganz bis zum Kragen oder Abschnitt 6 am Haltering 3, so dass die periphere Falte 27 zwischen den Abschnitten 23 und 25 nach oben umgelegt und deren Scheitel S um den Betrag b über der die Siegelfläche bildenden Oberfläche des Abschnittes 25 zu lie­gen kommt.

[0016] Der Haltering 2 kann aus Aluminium, Weiss- oder TFS- (Tin Free Steel) Blech hergestellt werden. Die Aussenseite (in Figur 2 oben) weist, falls notwendig, eine Schutzschicht gegen Korrosion durch die Umweltbedingungen aus Polypropylenfilm oder einem an­deren Schutzlack auf. Eine Verträglichkeit mit dem Füllgut muss nicht geprüft werden, da die Aussenbeschichtung an keiner Stelle in Kontakt mit dem Inhalt gelangen kann.
Die Innenseite (in Figur 2 unten) weist vorzugsweise eine sie­gelfähige Beschichtung auf, da sie die Klebe- oder Siegelfläche für die Membrane 7 zu bilden hat und allenfalls, wenn diese aus Kunststoff besteht, auch beim Aufbördeln der Verschlusseinheit eine abdichtende Funktion anstelle eines separat eingespritzten Componds 20 übernimmt.
Als Beschichtungen können Z.B. Polypropylen, ein Kunststoffilm oder ein anderer siegelfähiger Lack verwendet werden.

Ansprüche

1. Verschlusseinheit aus Blech für sterilisierbare Behälter (11) bestehend aus einem auf den Behälter (11) aufbördelba­ren Haltering (3) mit einer Ring- oder Siegelfläche (5) zum Aufgesiegeln einer die Verschlussöffnung (19) überspannenden Membrane (7) mit einem Aufreisslappen (13), wobei die Schnittkante (17) der Verschlussöffnung (19) in die Ringfläche (5) umgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfläche (5) aus drei im wesentlichen parallel über­einanderliegenden, zusammengefalteten Materialabschnitten (21,23,25) besteht und die Schnittkante (17) zwischen dem die Siegelfläche (5) bildenden Abschnitt (23) und dem unten­liegenden Abschnitt (21) angeordnet ist.

2. Verschlusseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drei übereinanderliegenden Abschnitte (21,23,25) im Überlappungsbereich mit der Membrane (7) eben und satt aneinander anliegen.

3. Verschlusseinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittkante (17) am Grund der Fal­te zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt (23,21) en­det.

4. Verschlusseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die peripher liegende Falte (27) der beiden oberen Abschnitte (23,25) nach oben umgebogen ist.

5. Verschlusseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitel (S) der Falte (27) um einen Betrag (b) über der Ringfläche (5) liegt, wobei (b) grösser ist als die doppelte Dicke (s) der Membrane (7).

6. Verfahren zur Herstellung einer Verschlusseinheit (1) aus Blech mit einem Haltering (3) und einer die zentrale Öffnung (19) umgebenden Ringfläche (5) bestehend aus drei flach übereinander liegenden, zusammengefalteten Abschnitten (21,23,25) zum Aufsiegeln einer Membrane (7), dadurch ge­kennzeichnet, dass sämtliche Verformungen und Ausstanzungen des die Verschlusseinheit (1) bildenden Zuschnittes (4) in einem einzigen Tiefziehhub erfolgen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

a) der Zuschnitt für die Verschlusseinheit (1) ausgestanzt,

b) peripher ein Haltering (3) angeformt und der zentrale Teil napfförmig ausgezogen wird,

c) aus dem Boden des napfförmigen Teils die Öffnung (19) ausgestanzt,

d) die Abschnitt3 (21,23,25) eingerollt und

e) flachgedrückt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung (19) von geringerem Durchmesser als diejenige des napfförmigen Teiles ausgestanzt und die umgebende Ring­fläche, bestehend aus den Abschnitten (21,23,25), zylind­risch ausgezogen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn­zeichnet, dass die eingerollten Abschnitte (21,23,25) nur im zentralen Bereich flachgedrückt und die peripher liegende Falte (27) nach oben umgelegt wird.

10. Behälter mit einer Verschlusseinheit, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 6.

Zeichnung