DE3337683C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschließen eines durch Ziehen eines plastisch verformbaren Folienmaterials, vorzugsweise Aluminium, hergestellten Behälters, welcher einen Behälterflansch und in seinen Eckbereichen unvermeidbare Falten aufweist, mit einem Deckel aus vorzugsweise plastisch verformbarem Material, dessen Deckelrand auf die Oberseite des Behälterflan­ sches aufgelegt, nach unten mit einem die Form der Falten im wesentlichen aufrechterhaltenden Druck um den Behälterflansch umgebördelt und angedrückt wird.

Bei der Herstellung derartiger Behälter, d. h. beim Ziehen der flachen Folie in die Form des Behälters, entstehen infolge der Verringerung der Außenabmessungen und der dabei auftretenden radialen und tangentialen Druckspannungen in der Folie unvermeid­ bare Falten an den Behälterflanschen und -wandungen, insbeson­ dere in deren Eckbereichen. Dies trifft auf eckige und ovale Behälter mit in den Eckbereichen konzentrierten Falten und auch auf kreisrunde Behälter mit gleichmäßig über den gesamten Krüm­ mungsbereich verteilten Falten zu.

Um einen derartigen Behälter einwandfrei dicht mit dem Deckel zu verschließen, wurde bisher versucht, die Falten am Behälter­ flansch durch verhältnismäßig hohe Drücke während des Andrückens des Deckelrandes glatt zu pressen, d. h. eine Art Flach­ dichtung zu erzielen. Dies ist wegen der gleichbleibend überschüs­ sigen Materialmenge, welche die Falten verursacht, und wegen der gleichbleibenden Flanschfläche, welche für die Aufnahme der Falten zur Verfügung steht, nur unvollständig möglich. Die über­ schüssige Materialmenge wird durch das Andrücken lediglich anders verteilt, und zwar so, daß die Falten im wesentlichen sägezahnförmig umgelegt werden. Dabei entsteht eine große An­ zahl schmaler Fältchen sowie Hohlräume und Kapillaren, und benachbarte umgelegte Falten sind durch scharfe Absätze und Stufen getrennt. Der Deckelrand kann dieser Art Unebenheiten nicht folgen, so daß diese offenbleiben und das Behälterinnere mit der Außenluft verbinden. Der Behälter ist somit nicht aus­ reichend dicht verschlossen.

Aus der DE-AS 11 87 537 ist ein Verfahren der eben genannten Art bekannt. Die Behälter werden in gefülltem Zustand einer Schließ­ station zugeführt und dort mit einem Deckel belegt. Während des Schließvorganges wird jeweils ein Behälter mit Hilfe eines Stempels nach oben verfahren und dabei an lippenartig aus Gummi be­ stehenden Greiferelementen vorbeigeführt. Sie weisen eine obere und eine untere Lippe auf. Dazwischen ist eine taschenartige Öffnung.

Wird bei der Schließbewegung der Behälter nach oben verfahren, so kommt zuerst die obere Lippe in Anlage auf den Deckel und drückt ihn an den Behälter an. Bewegt sich der Behälter weiter nach oben, so dringt der Behälterflansch weiter in die taschen­ artige Öffnung der Greiferelemente hinein, wodurch der über dem Behälterflansch überstehende Randbereich des Deckels nach unten umgebogen wird.

Das eigentliche Umbördeln geschieht mit Hilfe der unteren Lippe die bei der weiteren Verfahrbewegung des Behälters nach oben den Behälterflansch untergreift und dabei den Deckelrand unten andrückt.

Das bekannte Verfahren ist lediglich dazu geeignet, den Behälter lose zu verschließen. Die Greifelemente überstreichen beim Schließ­ vorgang mit ihren Lippen oder Streichflächen den Deckel und den Behälterflansch nur mit geringem Druck, so daß kein flüssigkeitsdichter, noch nicht einmal ein fest haltender Verschluß erzielbar ist. Dies gilt insbesondere für die­ jenigen Bereiche des Behälterflansches, die Falten auf­ weisen.

Der Verschluß kann bei der bekannten Lösung auch nicht durch die Wahl eines härteren Gummis verbessert werden, da die Greif­ elemente beim Schließvorgang eine Schwenkbewegung mitmachen müssen und zudem bei einem steiferen Gummi die Gefahr bestünde, daß beim vertikalen Hochfahren des Behälters während des Schließ­ vorganges der Behälter zusammengedrückt bzw. der Randflansch herabgebogen wird. Ein den Behälter während des Schließens unterstützendes Unterwerkzeug fehlt nämlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der ein­ gangs genannten Art so weiter zu bilden, daß ein fester, flüssig­ keitsdichter Verschluß insbesondere im Bereich der Falten des Behälterflansches erfolgt.

Die Aufgabe ist an sich aus der DE-OS 20 41 465 bekannt. Auch dort sollen Behälter aus plastisch verformbarem Folienmaterial mit Hilfe eines Deckels dicht verschlossen werden. Man greift allerdings zu der hier nicht in Rede stehenden Versiegelung, um im Bereich der Falten einen flüssigkeitsdichten Verschluß zu erzielen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Deckel­ rand formschlüssig in die Falten an der Oberseite und/oder Unter­ seite des Behälterflansches eingedrückt wird.

Bei der Erfindung wird der Deckel an den Behälterflansch mit einem derartigen Druck angepreßt, daß die Falten in ihrer natür­ lichen Form, d. h. mit ihren ursprünglichen großen Krümmungs­ radien erhalten bleiben und der Deckelrand leicht und vollständig in sie eingedrückt wird. Dadurch entsteht im Gegensatz zu den vorbekannten Bördelverschlüssen eine flüssigkeitsdichte Flachdichtung, bei der die Falten des Behälterflansches in den Formschluß mit­ einbezogen sind. Der Deckelrand liegt der Kontur der Falten fol­ gend diesen lückenlos an, so daß der Behälter praktisch völlig dicht verschlossen ist.

Aus der DE-AS 19 24 323 ist ein Verfahren zum Verschließen von Verpackungsbehältern bekannt, die an ihrer Mantelfläche ein Schraubgewinde aufweisen. Die Behälter sind Dosen, Gläser bzw. Kunststoffbecher, denen in einer Schließstation einer im Umfang so groß bemessener Deckel aufgedrückt wird, daß der Deckel den Gewindebereich übergreift. Dabei paßt sich der Deckel notwen­ digerweise der Form der Gewindegänge an. Ein Hinweis auf die erfindungsgemäße Lehre ergibt sich jedoch hieraus nicht.

Das gleiche gilt für die DE-AS 22 52 927, die sich auf eine Vor­ richtung zum Schließen von Schalen mit Aluminiumfolie oder der­ gleichen bezieht. Die bekannte Lösung soll einen tropfdichten Ver­ schluß durch Umbördeln des Deckels gewähren. Man sieht dabei vor, in den geraden Bereichen des Behälterflansches die Bördelung intensiv zu gestalten, wohingegen in den Eckbereichen die Plissie­ rung der Deckelfolie hingenommen wird. Dort verzichtet man auf ein axiales Verpressen, so daß der erfindungsgemäß vorgesehene Formschluß nicht erzielbar ist.

Um den Verschluß noch dichter zu machen, ist bei einer vorteil­ haften Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, in den Behälter­ flansch zusätzlich zu den unvermeidbaren Falten vermeidbare Fal­ ten oder Profillierungen in den Eckbereichen und/oder außerhalb einzuformen.

Aus dem DE-GM 75 31 476 ist es grundsätzlich bekannt, am Be­ hälterflansch Querprofile einzudrücken. Jedoch möchte man primär die Festigkeit des Behälterrandes vergrößern. Zusätzlich erhofft man sich durch diese Maßnahme eine zuverlässigere Halterung des Deckels auf dem Behälter und eine erhöhte Dichtigkeit. Diese soll unter anderem dadurch erreicht werden, daß im Bereich der Querprofile der Behälterflansch und der Deckel gemeinsam sickenartig verformt werden, so daß sich am Behälterrand ab­ wechselnd erhöhte und vertiefte Bereiche ergeben. Ein Hinweis auf die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich hieraus nicht.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine teilgeschnittene schematische Seitenansicht einer erfindungsge­ mäßen Verschließvorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines der in Fig. 1 gezeigten Behälter ohne Deckel,

Fig. 3 eine Stirnansicht eines Eckbereichs des in Fig. 2 gezeigten Behäl­ terflansches in vergrößerter sche­ matischer Schnittdarstellung,

Fig. 4 bis 7 jeweils eine vergrößerte Dar­ stellung des in Fig. 1 gezeigten Unter- und Oberwerkzeuges in verschiedenen Stellungen während eines Verschließvorganges, und

Fig. 8 eine Stirnansicht gemäß Fig. 3 des in Fig. 7 gezeigten erfin­ dungsgemäßen verschlossenen Be­ hälters in Schnittdarstellung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine erfindungsgemäße Verschließ­ vorrichtung einen Rahmen 1, in welchem ein Unterwerk­ zeug 2 und ein Oberwerkzeug 3 gegenläufig in vertikaler Richtung bewegbar sind. Zwischen beiden, sich gemäß Fig. 1 in ihren jeweiligen Offenstellungen befindlichen Werkzeugen 2, 3 ist auf etwa halber Höhe ein Transport­ band 4 angebracht, mit welchem zu verschließende und verschlossene Behälter 5 den Werkzeugen 2, 3 zuge­ führt bzw. von diesen wegtransportiert werden.

Diese Behälter sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Sie dienen zur Aufnahme von wenigstens teilweise flüssigen oder pastösen Nahrungsmitteln. Jeder Behälter 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einer im wesent­ lichen rechteckigen Form mit abgerundeten Ecken und weist einen Behälterboden 6, Behälterwandungen 7 und einen nach außen gerichteten umlaufenden Behälter­ flansch 8 mit einer Oberseite 9 und einer Unterseite 10 auf. Er ist durch Ziehen einer Aluminiumfolie herge­ stellt. Die während dieses Ziehvorganges auftretende Verringerung der Außenabmessungen bzw. die radialen und tangentialen Druckspannungen in der Aluminium­ folie führen unvermeidlich zur Bildung von Falten 11 in den Eckbereichen des Behälterflansches 8 und der Behälterwandung 7. Bei einem kreisrunden Behälter treten gleichfalls unvermeidbare Falten auf, die jedoch gleichmäßig auf dem gesamten Krümmungsbereich, d. h. dem Umfang des Behälters, verteilt sind.

Zum besseren Verständnis sind in Fig. 3 die Falten 11 anhand einer Stirnansicht eines der Eckbereiche des Behälters 5 in vergrößerter schematischer Darstellung gezeigt. Die Falten 11 sind im Querschnitt im wesent­ lichen wellenartig ausgebildet und bestehen aus ab­ wechselnd aufeinanderfolgenden Vertiefungen 12 und Erhöhungen 13. Sie verlaufen im wesentlichen radial in Richtung zum Mittelpunkt des Behälters 5.

Eine dem Unterwerkzeug 2 zugeordnete Bodenplatte 14 ist mittels eines Stempels 15 vertikal auf- und abbe­ wegbar im Rahmen 1 geführt. Sie ist zur Aufnahme des Behälters 5 am Beginn des Verschließvorganges bestimmt.

Das Unterwerkzeug 2 umfaßt weiterhin eine durch Druck­ stempel 16 vertikal und auf- und abbewegbare Druckplatte 17, welche einen Aufnahmekorb 18 für den Behälter 5 und ein zweigeteiltes Druckelement trägt. Der Aufnahme­ korb 18 ist derart ausgebildet, daß er beim Anheben der Druckplatte 17 den Behälter 5 von der Bodenplatte 14 übernimmt. Dabei unterfaßt die Oberkante des Aufnahme­ korbes 18 den Behälterflansch 8, und zwar an dessen den Behälterwandungen 7 zugeordneten inneren Bereich. Der Aufnahmekorb 18 ist gleichzeitig der Kontur der konisch verlaufenden Behälterwandungen 7 angepaßt und dient somit gleichzeitig zur Zentrierung des Behälters 5. Der Aufnahmekorb 18 ist mittels einer Feder 19 an der Druckplatte 17 dieser gegenüber vertikal bewegbar abgestützt.

Das Druckelement ist rahmenförmig ausgebildet und besteht aus einem inneren Druckrahmen 20 und einem äußeren Druckrahmen 21. Der äußere Druckrahmen 21 ist gegenüber dem inneren Druckrahmen 20 vertikal auf- und abbewegbar ausgebildet. Zu diesem Zwecke ist er an Führungsbolzen 22, die an der Druckplatte 17 befestigt sind, gegen den Druck von Federn 23 geführt. Der innere Druckrahmen 20 ist starr mit der Druck­ platte 17 verbunden. Die Relativbewegung zwischen beiden Druckrahmen 20, 21 erfolgt im Gleitsitz. Sie umgeben den Aufnahmekorb 18 konzentrisch derart, daß sie bei Anheben der Druckplatten 17 den Behälterflansch 8 untergreifen.

Das Oberwerkzeug 3 umfaßt einen Führungsrahmen 24, der im Querschnitt ein nach unten offenes U-Profil aufweist und mittels eines oberen Stempels 25 im Rahmen 1 vertikal bewegbar geführt ist. Eine Gegendruckplatte 26 ist inner­ halb des Führungsrahmens 24 diesem gegenüber im Gleit­ sitz vertikal bewegbar angeordnet. Zu diesem Zweck ist diese Gegendruckplatte 26 an ihrer Oberseite mit oberen Bolzen 27 versehen, welche Lager­ bohrungen im Steg des U-Profils 24 durchsetzen. Die aus den Lagerbohrungen herausragenden Teile dieser Bolzen 27 sind durch Köpfe 28 verbreitert, welchen Anschläge 29 am oberen Querträger 30 des Rahmens 1 zugeordnet sind. Die Gegendruckplatte 26 ist an ihrer Peripherie zur Aufnahme eines Gegendruckelementes 31 aus Gummi zurückgesetzt. Dieses Gegendruckelement 31 ragt in Richtung zum Unterwerkzeug 2 über die untere Fläche der Gegendruckplatte 26 hinaus und entspricht in Fläche und Form dem Behälterflansch.

Die Verschließvorrichtung weist außerdem eine hier nicht dargestellte Zuführungs- und Schneideinrichtung für eine Deckelfolie auf. Jedoch kann der Deckel 32 auch von Hand aufgelegt werden.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist ein äußerer Bereich des oberen freien Randes des äußeren Druckrahmens 21 als einer nach unten und außen abfallende Schrägfläche 33 ausgebildet. Der verbleibende innere Bereich des oberen Randes des äußeren Druckrahmens 21 ist gegenüber dieser Schrägfläche 33 nach unten versetzt und als eine schwach konkav verlaufende Fläche 34 ausgebildet. Der Übergang zwischen beiden Flächen 33 und 34 ist als vertikaler Wandabschnitt 35 ausgebildet.

Der untere freie Rand des vertikalen Rahmenteils 36 des Führungsrahmens 24 ist als eine der Schrägfläche 33 an­ gepaßte Gegenschräge 37 ausgebildet. Die Innenseite des Rahmenteils 36 fluchtet mit dem vertikalen Wandabschnitt 35 des äußeren Druckrahmens 21. Daraus folgt, daß die konkave Fläche 34 dem Gegendruckelement 31 zugeordnet ist und letzteres mit seiner Peripherie im Gleitsitz am vertikalen Abschnitt 35 entlang bewegbar ist.

Im folgenden ist der Verfahrensablauf beim Verschließen des Behälters 5 mit dem Deckel 32 anhand der Fig. 4 bis 7 dargestellt.

Gemäß Fig. 4 ist der Behälter 5 innerhalb des Aufnahme­ korbes 18 in bereits beschriebener Weise angeordnet. Der Deckel 32 ist auf den Behälterflansch aufgelegt und überragt diesen radial nach außen. Der Behälterflansch 8 ist gegenüber der Außenkante des Gegendruckelementes 31 um ein Maß nach innen zurückgesetzt, welches in etwa der Dicke des Deckels 32 entspricht.

Das Unterwerkzeug ist soweit angehoben, daß der Behälter­ flansch 8 mit dem aufgelegten Deckel 32 der Unterseite 41 des Gegendruckelementes 31 anliegt. Die beiden Druck­ rahmen 20, 21 befinden sich noch in der in Fig. 1 ge­ zeigten unteren Stellung im Vergleich zum Aufnahmekorb 18. Die Bodenplatte 14 liegt dem Boden des Aufnahmekorbes 18 an. Das Oberwerkzeug 3 befindet sich in seiner ebenfalls in Fig. 1 gezeigten oberen Stellung.

Durch Anheben der Druckplatte 17 mittels der Druck­ stempel 16 wird der Aufnahmekorb 18 und damit der Be­ hälter 5, die Gegendruckplatte 26 und das Gegendruck­ element 31 in den Führungsrahmen 24 bis zur Anlage der Köpfe 28 an die Anschläge 29 hineinbewegt. Der über den Behälterflansch 8 nach außen überstehende Teil des Deckels 32 wird dabei durch die Innenwandung des Rahmenteils 36 des Führungsrahmens 24 nach unten abgebogen, wie deutlich in Fig. 5 zu erkennen ist.

Weiteres Anheben der Druckplatte 17 führt zu der in Fig. 6 gezeigten Stellung der Druckrahmen 20, 21. Der äußere Druckrahmen 21 liegt mit seiner Schrägfläche 33 der Gegenschräge 37 des Führungsrahmens 24 an. Auf dem Wege dahin wurde der nach unten abgebogene Teil des Deckels 32 (siehe Fig. 5) von der konkaven Fläche 34 erfaßt, nach unten umgebördelt und gegen den der Außen­ kante des Behälterflansches 8 zugeordneten Flanschbe­ reich angedrückt.

Weiteres Anheben der Druckplatte 17 bewirkt eine Auf­ wärtsbewegung des inneren Druckrahmens 20, bis dieser mit seinem oberen Rand 40 den umgebördelten Teil des Deckels 32 völlig an die Unterseite 10 des Behälter­ flansches 8 angedrückt hat, wie in Fig. 7 dargestellt.

Während des Andrückens des Deckelrandes durch die Druckrahmen 20, 21 an den Behälterflansch 8 verformt sich das Gegendruckelement 31 infolge seiner gummi­ elastischen Eigenschaften und paßt sich der Kontur der Falten 11 im Behälterflansch 8 an, ohne deren Form zu verändern. Dies wird dadurch erreicht, daß der Verformungswiderstand des Gegendruckelementes 31 geringer als die Kraft zur Verformung der Falten 11 ist. Sind der Verformungswiderstand und die Kraft zur Verformung der Falten gleich, werden letztere zumindest teilweise verformt. Der Verschließvorgang ist beendet, die Werk­ zeuge 2 und 3 werden auseinandergefahren und der ver­ schlossene Behälter 5 auf das Transportband 4 zum Abtransport übertragen.

Fig. 8 zeigt mit einem Schnitt quer zur Zeichenebene der Fig. 7 die gegenseitige Stellung des Gegendruckelementes 31, des inneren Druckrahmens 20 und des mit dem Deckel 32 erfindungsgemäß verschlossenen Behälters 5. Hierbei sind die der Oberseite 9 und der Unterseite 10 des Behälter­ flansches 8 zugewandten Bereiche des Deckelrandes mit den Bezugszeichen 38 bzw. 39 versehen. Das Gegendruck­ element 31 ist durch entsprechenden Hub der Druckrahmen 20, 21 gerade soweit verformt, daß es die Vertiefungen 12 der Falten 11 gerade ausfüllt. Es ist durch die kon­ kave Fläche 34 und die obere Randfläche 40 des inneren Druckrahmens 20 abgestützt. Beide Flächen 34 und 40 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem metallischen Werkstoff, so daß lediglich der obere Teil 38 des Deckelrandes der Kontur der Falten 11 nachge­ formt ist. Dies ist völlig ausreichend zur Erzielung eines praktisch völlig dichten Verschlusses. Selbst­ verständlich können auch durch Verwendung von ent­ sprechenden elastischen Einsätzen die konkave Fläche 34 und die obere Randfläche 40 der beiden Druckrahmen 20, 21 zum Eindrücken des unteren Deckelrandes 39 in die Falten 11 verformbar ausgebildet sein.

Es ist leicht zu erkennen, daß das erfindungsgemäße Ver­ fahren nicht nur mit der im vorliegenden Ausführungs­ beispiel beschriebenen Verschließvorrichtung, sondern mit Verschließvorrichtungen jeglicher Art durchführbar ist. Das Gegendruckelement kann leicht nachträglich in jede bereits bekannte Vorrichtung eingebaut werden. Selbstverständlich können das Druckelement oder das Gegendruckelement von der im Ausführungsbeispiel be­ schriebenen Form abweichen. Beispielsweise ist eine gegenwärtig häufig verwendete Ausführung möglich, ge­ mäß welcher das Druckelement statt mit einer ebenen mit einer im Schnitt gekrümmten Druckfläche ausgebildet ist. Hierzu wird üblicherweise ein Druckelement in Form eines Rund­ stabes verwendet, der den Behälterflansch nur auf einem Teil seiner Breite von unten her abstützt.

In diesem Fall kann das Gegendruckelement auf den dem Außenrand des Behälterflansches zugeordneten Teil des Rundstabes angedrückt werden, um so ein Hineinziehen des Deckelrandes in die Behälteröffnung während des Ver­ schließvorganges zu vermeiden. Es ist allerdings auch möglich, die erforderliche Elastizität des Gegen­ druckelementes auch auf andere Weise als durch Ver­ wendung eines gummielastischen Materials zu er­ zielen. Beispielsweise sind Luftkissen oder dergl. denkbar. Auch kann das Gegendruckelement sich über die gesamte Fläche des Deckels erstrecken, so daß beim Verschließen von Behältern mit geringeren Druch­ messern beispielsweise kein Austausch des Gegendruck­ elementes notwendig ist. Auch können selbstverständlich Behälter, deren Behälterflansch einen Rollrand aufweisen, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. in der er­ findungsgemäßen Vorrichtung verschlossen werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Verschließen eines durch Ziehen eines plastisch verformbaren Folienmaterials, vorzugsweise Aluminium, hergestell­ ten Behälters, welcher einen Behälterflansch und in seinen Eckbe­ reichen unvermeidbare Falten aufweist, mit einem Deckel aus vor­ zugsweise plastisch verformbarem Material, dessen Deckelrand auf die Oberseite des Behälterflansches aufgelegt, nach unten mit einem die Form der Falten im wesentlichen aufrechterhaltenden Druck um den Behälterflansch umgebördelt und angedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelrand (39, 38) formschlüssig in die Falten (11) an der Oberseite (9) und/oder Unterseite (10) des Behälterflansches (8) eingedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Deckelrand (38, 39) ausschließlich in die Falten (11) im Bereich der Außenkante des Behälterflansches (8) eingedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Behälterflansch (8) zusätzlich zu den unvermeidbaren Falten (11) vermeidbare Falten oder Pro­ filierungen in den Eckbereichen und/oder außerhalb eingeformt werden.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten stärker als unvermeidbar in den Behälterflansch (8) eingeformt werden.