Dosendeckel mit Deckelring und Verschlussmembran

Abstract

 Bei einem Dosendeckel (10) mit einem Deckelring (11) mit einem ringförmigen Siegelflansch (12) und einer auf den Siegelflansch (12) gesiegelten und von diesem peelbaren Verschlussmembran (14) begrenzt der Siegetflansch (12) mit einem inneren Rand (22) eine senkrecht zu einer Deckelringachse (z) liegende, eine Deckelebene (E) definierende Öffnungsquerschnittsfläche (F) als Entnahmeöffnung (24) und geht mit einem äusseren Rand in eine im wesentlichen senkrecht zur Deckelebene (E) liegende Ringwand (18) über, deren freies Ende zu einem AusSenbördel (20) zum Verbinden des Dosendeckels (10) mit dem Öffnungsrand eines Dosenkörpers geformt ist. Der Siegelflansch (12) schliesst mit der Deckelebene (E) einen spitzen Winkel α ein und die Verschlussmembran (14) ist über der Entnahmeöfmung (24) gewölbt. Die Wölbung der Verschlussmembran (14) ist durch die Entnahmeöffnung (24) hindurch zwischen zwei im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Öffnungsquerschnittsfläche (F) liegenden Endpositionen (A, B) verschiebbar. Der Dosendeckel eignet sich insbesondere als Verschluss für Dosen mit sterilisierbarem Füllgut.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Dosendeckel mit einem Deckelring mit einem ringförmigen Siegelflansch und einer auf den Siegelflansch gesiegelten und von diesem peelbaren Verschlussmembran, wobei der Siegelflansch mit einem inneren Rand eine senkrecht zu einer Deckelringachse liegende, eine Deckelebene definierende Öffnungsquerschnittsfläche als Entnahmeöffnung begrenzt und mit einem äusseren Rand in eine im wesentlichen senkrecht zur Deckelebene liegende Ringwand übergeht, deren freies Ende zu einem Aussenbördel zum Verbinden des Deckels mit dem Öffnungsrand eines Dosenkörpers geformt ist. Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein zur Herstellung des Dosendeckels geeignetes Verfahren.

[0002] Bei bekannten Dosendeckeln der eingangs genannten Art mit einem Deckelring und auf diesem angeordneter Verschlussmembran erstreckt sich die Entnahmeöffnung bis in die Nähe des Bördelrandes, so dass nach dem Entfernen der Verschlussmembran nur eine schmale, vom Bördelrand radial nach innen abragende Ringfläche verbleibt. Nach dem Entfemen der Verschlussmembran, die in den meisten Fällen als Aufreissfolie ausgestaltet ist, wird nach dem Abziehen (Peelen) der Verschlussmembran, ähnlich wie bei einem Vollaufreissdeckel, eine verhältnismässig grosse Behälteröffnung geschaffen, wodurch das Füllgut leicht zugänglich wird. Ein weiterer Vorteil dieses Deckelsystems liegt darin, dass das Füllgut sterilisiert werden kann.

[0003] Bei einem aus der EP-A-1 153 840 bekannten Verfahren zur Herstellung eines Deckelringes für einen Dosendeckel mit Verschlussmembran wird zunächst ein ebenes Blechteil zu einem zylindrischen Rohr umgeformt. Die axial verlaufenden Ränder des Rohres werden zusammengepresst und miteinander verschweisst, was mittels eines Laserstrahls erfolgt und zur Bildung einer Stumpfstossschweissnaht führt. Das Rohr wird sodann in gleich lange Rohrabschnitte bzw. zylinderförmige Ringe unterteilt. Jeder zylinderförmige Ring wird zu einem Deckelring mit einem Bördelrand zur Befestigung auf einem Dosenrumpf und zu einer ringförmigen Auflagefläche für die spätere Festlegung der Verschlussmembran umgeformt.

[0004] Das vorstehend erwähnte Verfahren zur Herstellung eines Deckelringes ausgehend von einem zylinderförmigen Ring hat gegenüber der klassischen Deckelringhersteliung, bei welcher zunächst eine Blechscheibe umgeformt und anschliessend zur Bildung des Deckelringes die Entnahmeöffnung ausgestanzt wird, den Vorteil eines erheblich verminderten Schrottanteils.

[0005] Bei allen aus dem Stand der Technik bekannten Dosendeckeln mit einem Deckelring mit einem Siegelflansch und auf diesem angeordneter Verschlussmembran liegen Siegelflansch und Verschlussmembran in einer senkrecht zu einer Deckelringachse liegenden Deckelebene.

[0006] Ein wesentlicher Nachteil herkömmlicher Deckelringe mit peelbarer Verschlussmembran liegt darin, dass Dosen mit derartigen l7osendeckeln nur mit gesteuertem Gegendruck sterilisiert werden können. Der Anwendungsbereich herkömmlicher Deckelringe mit peelbarer Verschlussmembran wird dadurch insbesondere im bedeutenden Markt der Dosen für Lebensmittel stark eingeschränkt.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dosendeckel der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Dosendeckeln mit peelbarer Verschlussmembran als Dosenverschluss verbesserte Sterilisiereigenschaften aufweist und insbesondere auch bei Dosen verwendet werden kann, die in nicht mit Gegendruck gesteuerten Autoklaven, wie z. B. in Turm- oder Spiralautoklaven, sterilisiert werden.

[0008] Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass der Siegelflansch mit der Deckelebene einen spitzen Winkel α einschliesst und die Verschlussmembran über der Entnahmeöffnung gewölbt ist, wobei die Wölbung der Verschlussmembran durch die Entnahmeöffnung hindurch zwischen zwei im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Öffnungsquerschnittsfläche liegenden Endpositionen verschiebbar ist.

[0009] Bevorzugt schliesst eine an die gewölbte Verschlussmembran beim Übergang der Wölbung in den Siegelflansch am inneren Rand angelegte Tangente in einer der Endpositionen mit der Deckelebene einen spitzen Winkel β ein, der kleiner oder gleich dem Winkel α zwischen Siegelflansch und Deckelebene ist.

[0010] Zweckmässigerweise liegt die Wölbung der Verschlussmembran in beiden Endpositionen innerhalb einer durch die Höhe der Ringwand vorgegebenen Kemtiefe.

[0011] Der Winkel α zwischen Siegelflansch und Deckelebene beträgt vorzugsweise 10° bis 60°. Ebenso beträgt der Winkel β zwischen der an die gewölbte Verschlussmembran beim Übergang der Wölbung in den Siegelflansch am inneren Rand angelegten Tangente und der Deckelebene vorzugsweise 10° bis 60°.

[0012] Die Verschlussmembran ist bevorzugt eine durch Tiefziehen verformte, zweckmässigerweise durch Peelen vom Siegelflansch lösbare Aluminiumfolie oder Aluminium/Kunststoff-Verbundfolie.

[0013] Als Werkstoff für den Deckelring eignen sich alle zur Dosenherstellung bekannten Metalle wie Aluminium, Stahl oder Weissblech. Diese Metalle können auch lackiert oder mit einer Kunststoffbeschichtung aus beispielsweise Polypropylen umgeformt werden.

[0014] Der erfindungsgemässe Dosendeckel eignet sich insbesondere als Verschluss für Dosen mit sterilisierbarem Füllgut.

[0015] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in

• Fig. 1 einen Schnitt durch einen Deckelring mit aufgesiegelter Verschlussmembran nach dem Stand der Technik;
• Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfndungsgemässen Deckelring mit aufgesiegelter Verschlussmembran;
• Fig. 3 einen Schnitt durch den Deckelring mit aufgesiegelter Verschlussmembran von Fig. 2 unter Sterilisierbedingungen;
• Fig. 4 einen Schnitt durch den Deckelring mit aufgesiegelter Verschlussmembran von Fig. 2 nach Abkühlung auf Raumtemperatur;
• Fig. 5 einen Schnitt durch einen Dosenkörper mit aufgesetztem Deckelring mit aufgesiegelter Verschlussmembran von Fig. 2;
• Fig. 6 einen Schnitt durch eine Werkzeugkombination zur Herstellung des erfindungsgemässen Deckelringes mit aufgesiegelter Verschlussmembran von Fig. 2.

[0016] Ein in Fig. 1 dargestellter Deckel 10' nach dem Stand der Technik mit einem rotationssymmetrisch zu einer Ringachse z liegenden Deckelring 11' weist einen in einer rechtwinklig zur Ringachse z stehenden Deckelebene E angeordneten kreisringförmigen Siegelflansch 12 auf. Der äussere Rand des Siegelflansches 12 geht in eine im wesentlichen konzentrisch zur Ringachse z liegende Ringwand 18 über. Das freie Ende der Ringwand 18 ist zu einem Aussenbördel 20 geformt. Der Abstand zwischen Deckelebene E und Aussenbördel 20 wird als Kemtiefe t bezeichnet. Der innere Rand des Siegelflansches 12 ist zu einem Rollrand 22 eingerollt und begrenzt eine Entnahmeöffnung 24 mit einer kreisförmigen Öffnungsquerschniftsfläche F.

[0017] Auf den Siegelflansch 12 ist eine die Entnahmeöffnung 24 verschliessende Verschlussmembran 14 gesiegelt. Die Verschlussmembran 14 liegt dem Siegelflansch 12 auf und ist mit diesem über eine Klebstoff- oder Siegelschicht verbunden. Als Material für die Verschlussmembran 14 dient beispielsweise eine gegebenenfalls eine heisssiegelfähige Beschichtung aufweisende Folie aus Aluminium oder aus Stahlblech. Die Siegelung zwischen Verschlussmembran 14 und Siegelflansch 12 wird so eingestellt, dass die Verschlussmembran vom Siegelflansch durch Abziehen (Peelen) entfernt werden kann. Eine am Rand der Verschlussmembran 14 angeordnete Aufreisslasche 16 dient zum Abziehen oder Peelen der Verschlussmembran 14 vom Siegelflansch 12 unter Freigabe der Entnahmeöffnung 24.

[0018] Ein in Fig. 2 gezeigter Deckel 10 mit einem Deckelring 11 nach der Erfindung unterscheidet sich vom Deckel 10' mit einem Deckelring 11' nach dem Stand der Technik durch die folgenden Merkmale:

• Der Siegelflansch 12 schliesst mit der Deckelebene E einen spitzen Winkel α ein.
• Die Verschlussmembran 14 ist über der durch den inneren Rollrand 22 des Siegelflansches 12 definierten Öffnungsquerschnittsfläche F kugelförmig gewölbt und durch die Entnahmeöffnung 24 hindurch zwischen den beiden im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Öffnungsquerschnittsfläche F liegenden Endpositionen A und B verschiebbar.
• Die in der Endposition B beim Übergang der Wölbung in den Siegelflansch 12 am inneren Rand 22 an die gewölbte Verschlussmembran 14 angelegte Tangente m schliesst mit der Deckelebene E einen spitzen Winkel β ein, der kleiner oder gleich dem Winkel α zwischen Siegelflansch 12 und Deckelebene E ist.

[0019] Zur Herstellung des erfindungsgemässen Dosendeckels 10 wird zunächst in bekannter Art ein Deckelring 11' nach dem Stand der Technik hergestellt und eine Verschlussmembran 14 auf den in der Deckelebene E liegenden Siegelrand 12 gesiegelt. Anschliessend wird gemäss Fig. 6 der Deckelring 11' mit aufgesiegelter Verschlussmembran 14 in ein erstes Werkzeug 40 eingespannt. Mit einem zweiten Werkzeug 42 wird der Siegelflansch 12 zur gewünschten angewinkelten Position aufgestellt. Mit einem dritten Werkzeug 44, z. B. mit einem kugelförmigen Stempel aus Teflon, wird die Verschlussmembran 14 durch Tiefziehen in der Ringachse z zu einer Wölbung mit einer Wölbhöhe s umgeformt. Anstelle eines mechanischen Tiefzuges mit einem Stempel kann die Verformung auch pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.

[0020] Beim Tiefziehen der Wölbung wird darauf geachtet, dass Wölbhöhe ± s der Verschlussmembran 14 so bemessen ist, dass die Verschlussmembran 14 in ihren Endstellungen A und B vollständig innerhalb des durch die grosse Kemtiefe t vorgegebenen hohen Dosenrandes liegt. Mit einer grossen Kemtiefe wird auch das bei Deckelringen mit geringer Kerntiefe auftretende Problem der aufstehenden Aufreisslasche gelöst. Durch den hohen Dosenrand bleibt die Lasche geschützt und kann in Abfüllanlagen und bei Transportprozessen nicht hängen bleiben. Die ist insbesondere bei Verwendung von Laminaten mit schlechten Deadfold-Eigenschaften von Bedeutung.

[0021] Grundsätzlich kann der Tiefziehschritt in beiden Richtungen durchgeführt werden, da die gewölbte Verschlussmembran 14 zwischen der Endposition A und der im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Entnahmeöffnung 24 liegenden Endposition B innerhalb des durch die Ringwand 18 bzw. des sich daraus ergebenden hohen Dosenrandes definierten Innenraumes verschiebbar ist. Bevorzugt erfolgt jedoch der Tiefziehschritt in die Endposition A. Der Tiefziehschritt kann auch vor dem Aufstellen des Siegelflansches 12 in die angewinkelte Position erfolgen.

[0022] Die Funktion der gewölbten Verschlussmembran 14 wird nachfolgend anhand der Fig. 2 bis 5 näher erläutert.

[0023] Nach dem Einfüllen eines heissen, flüssigen oder flüssig/festen Füllgutes 32 in einen Dosenkörper 30 wird der Deckelring 11 mit der aufgesiegelten Verschlussmembran 14 in Endstellung A auf den Dosenkörper 30 aufgesetzt, überfülltes Füllgut 32 wird zwischen dem Aussenbördel 20 des Deckelringes 11 und dem Rand des Dosenkörpers 30 ausgequetscht, und der Deckelring 11 wird unter Herstellung eines dichten Dosenverschlusses auf den Dosenkörper 30 aufgebördelt.

[0024] Beim nachfolgenden Sterilisieren des Füllgutes 32 in der verschlossenen Dose nimmt das Füllgutvolumen als Folge der erhöhten Temperatur zu. Gleichzeitig steigt der Innendruck als Folge eines erhöhten Dampfdrucks der Füllgutflüssigkeit bei der Sterilisiertemperatur gegenüber dem Dampfdruck bei der Einfülltemperatur um einem Betrag +ΔP an. Die Verschlussmembran 14 wird aus der anfänglichen unteren Endposition A durch die Entnahmeöffnung 24 hindurch in die obere Endposition B gedrückt und steht in dieser Position unter einem gegenüber Atmosphärendruck erhöhten Innendruck. Da die beim Übergang der Wölbung in den Siegelflansch 12 am inneren Rand 22 in der Endpositionen B an die gewölbte Verschlussmembran 14 angelegte Tangente m mit der Deckelebene E einen spitzen Winkel β einschliesst, der kleiner oder gleich dem Winkel α zwischen Siegelflansch 12 und Deckelebene E ist, wird die Siegelverbindung zwischen Verschlussmembran 14 und Siegelflansch 12 auf Scherkräfte beansprucht, die wesentlich grösser sind als die Kräfte, die durch den beim Sterilisieren auftretenden maximalen Doseninnendruck auf die Siegelverbindung einwirken. Einer allfälligen plastischen Verformung der Verschlussmembran 14 kann beispielsweise mit einem dickeren Membranmaterial, mit Stützfolien aus beispielsweise orientiertem Polyamid (oPA), orientiertem Polyethylenterephthalat (oPET), orientiertem Polypropylen (oPP) oder mit einem faserverstärkten Kunststofffilm entgegengewirkt werden.

[0025] Beim Abkühlen der Dose auf Raumtemperatur nimmt das Füllgutvolumen als Folge der sinkenden Temperatur wieder ab. Gleichzeitig sinkt der Innendruck als Folge des nun emiedrigten Dampfdrucks der Füllgutflüssigkeit bei der Sterilisiertemperatur gegenüber dem Dampfdruck bei der Einfülltemperatur um einem Betrag -ΔP. Die Verschlussmembran 14 wird aus der oberen Endposition B durch die Entnahmeöffnung hindurch in die untere Endposition A gezogen und steht in dieser Position unter einem gegenüber Atmosphärendruck erniedrigten Innendruck. Dabei kann sich der Winkel α zwischen Siegelflansch 12 und Deckelebene E verkleinern und hält durch die entstehenden Rückstellkräfte die Verschlussmembran 14 unter Spannung und demzufolge quasi faltenfrei.

Ansprüche

1. Dosendeckel mit einem Deckelring (11) mit einem ringförmigen Siegelflansch (12) und einer auf den Siegelflansch (12) gesiegelten und von diesem peelbaren Verschlussmembran (14), wobei der Siegelflansch (12) mit einem inneren Rand (22) eine senkrecht zu einer Deckelringachse (z) liegende, eine Deckelebene (E) definierende Öffnungsquerschnittsfläche (F) als Entnahmeöffnung (24) begrenzt und mit einem äusseren Rand in eine im wesentlichen senkrecht zur Deckelebene (E) liegende Ringwand (18) übergeht, deren freies Ende zu einem Aussenbördel (20) zum Verbinden des Dosendeckels (10) mit dem Öffnungsrand eines Dosenkörpers (30) geformt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Siegelflansch (12) mit der Deckelebene (E) einen spitzen Winkel α einschliesst und die Verschlussmembran (14) über der Entnahmeöffnung (24) gewölbt ist, wobei die Wölbung der Verschlussmembran (14) durch die Entnahmeöffnung (24) hindurch zwischen zwei im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Öffnungsquerschnittsfläche (F) liegenden Endpositionen (A, B) verschiebbar ist.

2. Dosendeckel nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine beim Übergang der Wölbung in den Siegelflansch 12 am inneren Rand (22) an die gewölbte Verschlussmembran (14) angelegte Tangente (m) in einer der Endpositionen (B) mit der Deckelebene (E) einen spitzen Winkel β einschliesst, der kleiner oder gleich dem Winkel α zwischen Siegelflansch (12) und Deckelebene (E) ist.

3. Dosendeckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung der Verschlussmembran (14) in beiden Endpositionen (A, B) innerhalb einer durch die Höhe der Ringwand (18) vorgegebenen Kemtiefe (t) liegt.

4. Dosendeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α zwischen Siegelflansch (12) und Deckelebene (E) 10° bis 60° beträgt.

5. Dosendeckel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel β zwischen der beim Übergang der Wölbung in den Siegelflansch 12 am inneren Rand (22) an die gewölbte Verschlussmembran (14) angelegten Tangente und der Deckelebene (E) 10° bis 60° beträgt.

6. Dosendeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussmembran (14) eine durch Tiefziehen verformte Aluminiumfolie oder Aluminium/Kunststoff-Verbundeie ist.

7. Dosendeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelring (11) aus Aluminium, Stahl oder Weissblech ist.

8. Dosendeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussmembran (14) mittels einer Aufreisslasche (16) durch Peelen vom Siegelflansch (12) lösbar ist,

9. Verfahren zur Herstellung eines Dosendeckels (10) mit einem Deckelring (11) mit einem ringförmigen Siegelflansch (12) und einer auf den Siegelflansch (12) gesiegelten und von diesem peelbaren Verschlussmembran (14), wobei der Siegelflansch (12) mit einem inneren Rand (22) eine senkrecht zu einer Deckelringachse (z) liegende, eine Deckelebene (E) definierende Öffnungsquerschnittsfläche (F) als Entnahmeöffnung (24) begrenzt und mit einem äusseren Rand in eine im wesentlichen senkrecht zur Deckelebene (E) liegende Ringwand (18) übergeht, deren freies Ende zu einem Aussenbördel (20) zum Verbinden des Dosendeckels (10) mit dem Öffnungsrand eines Dosenkörpers (30) geformt ist,
dadurch gekennzeichnet,
der Siegelflansch (12) so angestellt wird, dass er mit der Deckelebene (E) einen spitzen Winkel α einschliesst, und die Verschlussmembran (14) durch die Entnahmeöffnung (24) hindurch tiefgezogen wird.

10. Verwendung eines Dosendeckels (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Aufbördeln auf einen Dosenkörper (30) als Verschluss für Dosen mit sterilisierbarem Füllgut (32).

Zeichnung