EP2547485A1 - Verfahren zur herstellung von siegelscheiben - Google Patents

Verfahren zur herstellung von siegelscheiben

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EP2547485A1
EP2547485A1 EP11703121A EP11703121A EP2547485A1 EP 2547485 A1 EP2547485 A1 EP 2547485A1 EP 11703121 A EP11703121 A EP 11703121A EP 11703121 A EP11703121 A EP 11703121A EP 2547485 A1 EP2547485 A1 EP 2547485A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing
tear
metal material
base plate
sealing part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11703121A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
François CHEVALLEY
Jürg LANZ
Marcel Oberholzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soudronic AG
Original Assignee
Soudronic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soudronic AG filed Critical Soudronic AG
Publication of EP2547485A1 publication Critical patent/EP2547485A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing sealing disks for the heat-sealing of tear-open films on metal cover rings, wherein a base plate made of a first metal material and an annular sealing part of a second metal material are provided and the metal material of the base plate has a greater thermal conductivity than the metal material of the sealing part and the metal material of the sealing member has a greater hardness than the metal material of the base plate. Furthermore, the invention relates to a sealing station according to claim 5 and a device for the production of tear-open according to claim. 6
  • lid for can or can-like packaging as on the packaging top permanently attached metal lid, which have a cover ring with a removal opening. This remains closed until the first use of the package contents by a tear-away film, which is secured by heat sealing on the cover ring.
  • Such covers are referred to as a peel-off lid.
  • the foil on the lid will referred to as tear film and may be, for example, a metal foil, a metal composite foil or a pure plastic film.
  • An additional, arranged over the metal lid lid made of plastic makes the packaging during the period of use of the contents again closed.
  • the object of the invention is to provide an improvement in the production of sealing discs for the production of tear-open lids.
  • the sealing part is attached to the base plate by a welding or soldering, after which the sealing part is cured by laser hardening, or that the sealing part on the Base plate is constructed by laser sintering, after which the seal member is optionally cured by laser hardening.
  • the welding is preferably as
  • Electron beam welding Alternatively, a diffusion welding can take place.
  • copper is used as the metal material for the base plate and steel is used as the metal material for the sealing part.
  • the object is achieved with the sealing station for heat-sealing of tear-open films on metal lid rings according to claim 5 or a device for producing tear-open lids according to claim 6.
  • Figure 1 is a schematic side view of an apparatus for producing tear-open
  • Figure 9 is a schematic view of the punching and applying the tearing film in the sealing station.
  • Figure 10 is a sectional view of a sealing station for the sealing of the tear-open film on the cover rings; .
  • Figure 11 shows the blank of a sealing disc in perspective view
  • Figure 12 is a sectional view through the blank of Figure 11;
  • Figure 13 is a sectional view through a finished sealing disc. Ways to carry out the invention
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a device 1 for the production of tear-open lids.
  • This has on a machine frame 2 several processing stations 3 to 9.
  • a conveyor 10, 13, 14 conveys cover parts and the finished cover in the conveying direction, which is indicated by the arrow C ' , from the beginning of the device at the stack 11 to the end of the device, where the lid via slides into the trays 16 or 17 arrive , From the stack 11 lid parts are stacked in a known manner and get into the conveyor.
  • a known conveyor with two toothed belt according to WO 2006/017953 is used instead of the described conveyor preferably a known conveyor with two toothed belt according to WO 2006/017953 is used.
  • Such an endless belt drive is in the for the number of Processing stations necessary length provided and the stepwise, synchronized with the processing stations timing belt movement is effected by a stepper motor or servo motor, which drives the timing belt by sprockets.
  • Timing Belt Conveyor allows the production of higher cycle number covers of e.g. 200 lids per minute.
  • Figure 2 shows stacked metal lid blanks 20 as they are ready in the stack 11 at the beginning of the conveyor.
  • These blanks 20 are e.g. round metal discs of e.g. 11 cm diameter. Of course, other basic forms, e.g. square or rectangular discs and other diameters readily possible.
  • the blanks 20 have already been preformed in a processing machine, not shown, at its edge as shown in Figure 2. In the figure 2 and the following figures 3 to 8, only one sector of the entire disc or the lid is shown in each case in order to simplify the figures. In the first
  • Processing station 3 of Figure 1 is punched by punching with upper and lower tool an opening 29 in the disc, which can be seen in Figure 3, in which the edge of the opening is designated by 21 and the punched round disc with 27.
  • This disc 27th enters as waste into the container 12 of Figure 1.
  • annular lid portion 20 'with an opening which forms the removal opening of the finished lid there is an annular lid portion 20 'with an opening which forms the removal opening of the finished lid.
  • the punching processing station 3 is - as is the case with the other stations - driven by a drive 15.
  • the edge 21 is pulled down, whereby, for example, the shape 22 of the edge shown in FIG. 4 is achieved.
  • a rolled-up edge region is created, as shown for example in FIG.
  • the annular cover parts 20 'then enter the sealing station 5.
  • the tear-open film 25 can be, for example, a multi-layer composite film with plastic layers and aluminum layers, for example having a layer of hot-sealable polypropylene (PP) on the underside of the cover and a following layer of PET followed by an aluminum layer which again is provided with a PET at the top side of the tear-off film Layer is provided. Any printing is then arranged under this PET layer.
  • a further embodiment of the tear-open film may be a lid-side or filling material-side hot-seal lacquer layer followed by the aluminum layer and the top-side PET layer. Other embodiments are known in the art and can be used in the context of the present invention.
  • round film blank 25 is usually stamped out of a wide film web in the station 5.6 and placed over the central recess of the annular disc and through the sealing station, the film at the edge of the circular recess of the cover part 20 'under heat pressed so that the film 25 is sealed to the metal lid portion 20 'by melting and subsequent cooling of the sealable layer. This is achieved with the heated sealing disks of the sealing station and is known to the person skilled in the art and will not be explained in more detail here.
  • two sealing stations may be arranged one behind the other in the conveying direction, wherein then in the first sealing station, the punching out of the film section and a first sealing step take place which are not yet completely sealed Sealing created and in the second sealing station, a second seal, which then generates the finished, tight seal.
  • both sealing stations can be equipped with sealing discs according to the present invention.
  • the tear-open lid 28 is formed.
  • a cooling processing station can be provided for cooling.
  • the film 25 can be provided with a stamping 24 (FIG. 7), in particular if it is a metal foil.
  • the tear-open film is provided with a tear-open tab, then according to the prior art, the tab is bent over so that it comes to rest on the lid.
  • a processing station test station 9 the finished lid of a test for leaks are subjected. If the film is tightly mounted on the cover ring, the cover enters the receptacle 16 for the finished cover. If a leak is detected, the lid passes over the other slide shown in the waste container 17th
  • FIG. 9 shows, roughly schematically, part of a device for producing tear-open lids from above, which is, for example, a device according to FIG.
  • a device for producing tear-open lids from above which is, for example, a device according to FIG.
  • four rows of cover parts 20 'or cover 28 are conveyed parallel in the conveying direction C.
  • a belt 35 of the tear-open film material enters the sealing station and is punched there to form the film sections 25 with the tear-open tab 29 which then directly after the sealing station Punching be sealed on the cover ring.
  • the stamping is chosen so that as little as possible stamping waste remains.
  • the punching of the individual film sections 25 in the sealing station can be controlled by printing marks on the belt, for example.
  • the belt 35 may be conveyed by drive rollers 36 or in other known ways.
  • the punched-out foil sections are then each sealed onto the associated cover ring, as is known to the person skilled in the art.
  • Figure 10 shows a sectional view of a known sealing station, as it is used for sealing the tear-open film on the cover ring.
  • a lower part of the sealing station 41 has a support 50 for the lower sealing work, which is preferably formed by a sealing disk 44 produced according to the invention, which acts on the lower side of the tear-open cover ring or on the sealable side of the tear-open film.
  • the sealing station has an upper part 51, which carries the upper tool or an upper sealing disk 45, which is preferably also produced according to the invention.
  • FIGS. 11 and 12 show a blank 55 for the formation of the sealing disk, which has already been formed from two different metal materials, by a base plate 53 made of a good heat-conductive metal, in particular copper or bronze, with an annular sealing part 54 a harder metal, especially steel, by electron beam welding has been connected.
  • Electron beam welding is known and brings the required welding energy of accelerated by high voltage electrons in the process zone. When the electrons collide, they convert a large part of their kinetic energy into heat. The welding is performed circumferentially around the blank along the joint line, as indicated by the arrow F in FIG. Welding devices for carrying out this welding are known to the person skilled in the art and are commercially available.
  • the blank is machined, for example by turning, milling, grinding, to produce the desired final shape of a sealing disc 44, which is shown as an example in Figure 13 in a sectional view.
  • the actual sealing surface 56 made of steel is hardened by laser beam hardening.
  • High-power diode lasers are known.
  • the laser beam briefly heats a locally limited thin surface layer up to the austenitizing temperature of the steel (depending on the material, about 900 degrees Celsius to 1400 degrees Celsius). As a result of the low
  • Welding is the diffusion welding, in which the parts to be joined are joined together at high pressure. This can be done under vacuum or under a protective gas. Furthermore, the parts can be heated. This results in the finished state, an atomic connection of the surfaces by plastic and local deformation in the micro range.
  • the step of joining by vacuum soldering can be done.
  • the others described above Steps remain the same.
  • the vacuum brazing is a joining of materials made of mostly different materials, done in vacuum under reduced pressure at temperatures up to 900 ° C. The vacuum helps to minimize the oxidation of the two parts and the solder and prevents voids.
  • the annular sealing part is constructed by laser sintering on the base plate.
  • SLS selective laser sintering
  • the sealing disk is built up layer by layer of metal powder.
  • the metal powder is applied to the base plate, e.g. in a layer of 0.001 to 0.2 millimeters, and the layers are each sintered by means of a laser.
  • the use of a metallic powder without addition of a binder is preferred, wherein the powder is completely melted, in particular by a CW laser.
  • SLS Selective Laser Melting
  • SLS Selective Laser Melting
  • Sealing disks for the production of tear-open lids from cover rings with tear-open film sealed thereon are thus produced by affixing an annular sealing member, preferably made of steel, by electron beam welding or diffusion welding and alternatively by vacuum brazing to a baseplate made of copper, for example, followed by the sealing member hardened by laser hardening.
  • a structure of the seal member by laser sintering, possibly without subsequent laser hardening can be produced cheaply.
  • the high thermal conductivity of such sealing discs at the sealing station or in the device for the production of tear-open lids allows high cycle times with good and uniformly lasting seal quality.
  • the temperature control in the sealing station or the device for the production of tear-open lids is also easier because the step response to the heating command occurs faster.
  • the hardened sealing disc surface avoids wear in the sealing station and the device, concomitant contamination and deformations.

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Abstract

Siegelscheiben (44) für die Herstellung von Aufreissdeckeln aus Deckelringen mit darauf aufgesiegelter Aufreissfolie werden dadurch hergestellt, dass auf einer Grundplatte (53), die aus Kupfer besteht, ein ringförmiger Siegelteil aus Stahl (54) z.B. durch Elektronenstrahlschweissung befestigt wird, wonach der Siegelteil durch Laserhärtung gehärtet wird. Auf diese Weise kann eine Siegelscheibe mit guter Wärmeleitung und hoher Verschleissfestigkeit günstig hergestellt werden.

Description

Verfahren zur Herstellung von Siegelscheiben
Hinweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Schweizer Patentanmeldung 0414/10, die am 19.03.10 eingereicht wurde und deren ganze Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird.
Hintergrund
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Siegelscheiben für die Heisssiegelung von Aufreissfolien auf Deckelringe aus Metall, wobei eine Grundplatte aus einem ersten Metallmaterial und ein ringförmiger Siegelteil aus einem zweiten Metallmaterial vorgesehen sind und das Metallmaterial der Grundplatte eine grössere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Metallmaterial des Siegelteils und das Metallmaterial des Siegelteils eine grössere Härte aufweist als das Metallmaterial der Grundplatte. Ferner betrifft die Erfindung eine Siegelstation gemäss Anspruch 5 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Aufreissdeckeln gemäss Anspruch.6.
Stand der Technik
Es ist bekannt, Deckel für dosen- oder büchsenartige Verpackungen als auf der Verpackung oberseitig permanent befestigte Metalldeckel auszuführen, die einen Deckelring mit einer Entnahmeöffnung aufweisen. Diese bleibt bis zum ersten Gebrauch des Verpackungsinhaltes durch eine wegreissbare Folie verschlossen, die durch Heisssiegelung auf dem Deckelring befestigt ist. Solche Deckel werden als Aufreissdeckel (peel-off lid) bezeichnet. Die Folie auf dem Deckel wird als Aufreissfolie bezeichnet und kann z.B. eine Metallfolie, eine Metallverbundfolie oder eine reine Kunststofffolie sein. Ein zusätzlicher, über dem Metalldeckel angeordneter Deckel aus Kunststoff macht die Verpackung während der Verbrauchsdauer des Inhalts wieder verschliessbar .
Nach der Befüllung des Behälters bzw. der Dose wird diese verschlossen, indem der vorgefertigte Aufreissdeckel am Mantel des Behälters bzw. der Dose aufgebördelt wird.
Bekannte Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Herstellung Aufreissdeckeln werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 9 näher erläutert. Die Figuren 2 bis 8 dienen dabei zur Erläuterung von Herstellungsschritten.
In der Siegelstation, in welcher die
Aufreissfolie auf den Deckelring aufgesiegelt wird und allenfalls auch zuvor der Aufreissfolienabschnitt aus einem Folienband ausgestanzt wird, werden beheizte Siegelscheiben für das Heisssiegeln verwendet. Es ist bereits bekannt, solche Siegelscheiben aus zwei verschiedenen Metallmaterialien herzustellen, wobei ein Siegelteil aus einem härteren Material auf einer Basis aus einem weicheren, aber besser wärmeleitfähigen Metallmaterial aufgeschrumpft wird. Diese Herstellung mit einer Schrumpfverbindung ist aber aufwändig und kann eine ungenügende Verbindung der beiden Materialien ergeben.
Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verbesserung bei der Herstellung von Siegelscheiben für die Produktion von Aufreissdeckeln zu schaffen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt beim eingangs genannten Verfahren dadurch, dass das Siegelteil an der Grundplatte durch eine Schweiss- oder Lötverbindung befestigt wird, wonach der Siegelteil durch Laserhärtung gehärtet wird, oder dass das Siegelteil an der Grundplatte durch Lasersinterung aufgebaut wird, wonach der Siegelteil gegebenenfalls auch durch Laserhärtung gehärtet wird. Das Schweissen erfolgt bevorzugt als
Elektronenstrahlschweissung . Alternativ kann eine Diffusionsschweissung erfolgen.
Bevorzugt wird als Metallmaterial für die Grundplatte Kupfer und als Metallmaterial für den Siegelteil Stahl verwendet.
Ferner wird die Aufgabe mit der Siegelstation zur Heisssiegelung von Aufreissfolien auf Deckelringe aus Metall nach Anspruch 5 bzw. einer Vorrichtung zur Herstellung von Aufreissdeckeln nach Anspruch 6 gelöst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird der Stand der Technik und werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Aufreissdeckeln;
Figur 2 bis Figur 8 Sektoren von Aufreissdeckeln zur Erläuterung von deren Herstellung;
Figur 9 eine schematische Ansicht des Ausstanzens und Aufbringens der Aufreissfolie in der Siegelstation;
Figur 10 eine Schnittansicht einer Siegelstation für die Siegelung der Aufreissfolie auf die Deckelringe; ,
Figur 11 den Rohling einer Siegelscheibe in schaubildlicher Darstellung;
Figur 12 eine Schnittansicht durch den Rohling von Figur 11; und
Figur 13 eine Schnittansicht durch eine fertige Siegelscheibe. Wege zur Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zur Herstellung von Aufreissdeckeln . Diese weist auf einem Maschinengestell 2 mehrere Bearbeitungsstationen 3 bis 9 auf. Eine Fördereinrichtung 10, 13, 14 fördert Deckelteile und die fertigen Deckel in Förderrichtung, welche durch den Pfeil C angedeutet' ist, vom Anfang der Vorrichtung beim Stapel 11 bis zum Ende der Vorrichtung, wo die Deckel über Rutschen in die Ablagen 16 oder 17 gelangen. Vom Stapel 11 werden Deckelteile auf bekannte Weise abgestapelt und gelangen in die Fördereinrichtung. Diese kann zwei jeweils einzeln seitlich der Gegenstände angeordnete lange Schienen 10 aufweisen, welche die auf Ablagen 10' bzw. in den Stationen 3 bis 9 liegenden Deckelteile bzw. Deckel beim Anheben der Stangen 10 mittels des Antriebes 14 in Richtung des Pfeils A nach oben anheben und sie danach durch eine Vorwärtsbewegung in Richtung des Pfeils B (gleichgerichtet wie der Pfeil C) durch den Kurbelantrieb 13 um einen Betrag nach vorne versetzen. Danach werden die Stangen in Richtung des Pfeils A nach unten bewegt wobei die Deckelteile und Deckel wiederum auf ihren Ablagestellen abgelegt werden. Die Stangen 10 werden danach unterhalb der Gegenstandsablagepositionen in Pfeilrichtung B entgegen dem Pfeil C nach hinten bewegt um danach den beschriebenen Vorgang erneut durchzuführen. Die Deckelteile bzw. Deckel ruhen zwischen dem Transport auf ihren Ablagepositionen bzw. befinden sich in den Bearbeitungsstationen und werden dort bearbeitet. Nach einem Bearbeitungsschritt durch alle
Bearbeitungsstationen erfolgt die erneute Förderung. Anstelle der geschilderten Fördereinrichtung wird bevorzugt eine bekannte Fördereinrichtung mit zwei Zahnriemen gemäss WO 2006/017953 verwendet. Ein solcher endloser Zahnriemenantrieb wird in der für die Anzahl der Bearbeitungsstationen notwendigen Länge vorgesehen und die schrittweise, mit den Bearbeitungsstationen synchronisierte Zahnriemenbewegung wird durch einen Schrittmotor oder Servomotor bewirkt, welcher die Zahnriemen durch Zahnrollen antreibt. Die
Fördereinrichtung mit Zahnriemen erlaubt die Herstellung von Deckeln mit höherer Taktzahl von z.B. 200 Deckeln pro Minute .
Figur 2 zeigt gestapelte metallene Deckelrohlinge 20, wie sie im Stapel 11 am Anfang der Fördereinrichtung bereit sind. Diese Rohlinge 20 sind z.B. runde Metallscheiben von z.B. 11 cm Durchmesser. Natürlich sind andere Grundformen, z.B. quadratische oder rechteckige Scheiben und andere Durchmesser ohne weiteres möglich. Die Rohlinge 20 sind bereits in einer nicht dargestellten Bearbeitungsmaschine an ihrem Rand wie in Figur 2 gezeigt vorgeformt worden. In der Figur 2 und den nachfolgenden Figuren 3 bis 8 ist jeweils nur ein Sektor der ganzen Scheibe bzw. des Deckels dargestellt, um die Figuren zu vereinfachen. In der ersten
Bearbeitungsstation 3 von Figur 1 wird durch eine Stanzbearbeitung mit Ober- und Unterwerkzeug eine Öffnung 29 in die Scheibe gestanzt, was in Figur 3 ersichtlich ist, in welcher der Rand der Öffnung mit 21 bezeichnet ist und die ausgestanzte runde Scheibe mit 27. Diese Scheibe 27 gelangt als Abfall in den Behälter 12 von Figur 1. Es entsteht somit ein ringförmiger Deckelteil 20' mit einer Öffnung, welche die Entnahmeöffnung des fertigen Deckels bildet. Die Stanzbearbeitungsstation 3 wird - wie dies auch bei den weiteren Stationen der Fall ist - durch einen Antrieb 15 angetrieben. Bei der Bearbeitungsstation 4 erfolgt ein Ziehen des Randes 21 nach unten, wodurch z.B. die in Figur 4 gezeigte Form 22 des Randes erzielt wird. Bevorzugt wird aber eine eingerollter Randbereich geschaffen, wie z.B. in Figur 10 dargestellt. Die ringförmigen Deckelteile 20' gelangen dann in die Siegelstation 5. In dieser wird ein Folienabschnitt 25 mit Stanzmitteln 6 ausgestanzt, und über der Öffnung 29 des Deckelrings 20' platziert und dort durch Heissversiegelung befestigt, was in den Figuren 5 und 6 ersichtlich ist. Die Aufreissfolie 25, die eine Metallfolie oder Verbundfolie oder eine Kunststofffolie sein kann, ist dazu auf bekannte Weise an ihrer Unterseite mit einer siegelfähigen
KunststoffSchicht versehen. Die Aufreissfolie 25 kann z.B. eine Mehrschichtverbundfolie mit Kunststoffschichten und Aluminiumschichten sein, z.B. an der Deckelunterseite eine Schicht aus heissiegelfähigem Polypropylen (PP) und eine folgende Schicht aus PET aufweisen, die von einer Aluminiumschicht gefolgt ist, welche an der Oberseite der Aufreissfolie wieder mit einer PET-Schicht versehen ist. Eine allfällige Bedruckung ist dann unter dieser PET- Schicht angeordnet. Eine weitere Ausgestaltung der Aufreissfolie kann eine deckelunterseitige bzw. füllgutseitige Heisssiegellackschicht gefolgt von der Aluminiumschicht und der deckeloberseitigen PET-Schicht sein. Auch weitere Ausgestaltungen sind dem Fachmann bekannt und können im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der benötigte, in diesem Beispiel runde Folienzuschnitt 25 wird in der Regel in der Station 5,6 aus einer breiten Folienbahn ausgestanzt und über der Mittelausnehmung der ringförmigen Scheibe plaziert und durch die Siegelstation wird die Folie am Rand der runden Ausnehmung des Deckelteils 20' unter Hitzeinwirkung angepresst, so dass die Folie 25 mit dem metallenen Deckelteil 20' durch Aufschmelzen und nachfolgendes Abkühlen der siegelfähigen Schicht dicht verbunden wird. Dies wird mit den beheizten Siegelscheiben der Siegelstation erzielt und ist dem Fachmann bekannt und wird hier nicht näher erläutert. Es können allenfalls zwei Siegelstationen in Förderrichtung hintereinander angeordnet sein, wobei dann in der ersten Siegelstation das Ausstanzen des Folienabschnittes und ein erstes Siegelschritt erfolgt, der noch keine rundum dichte Siegelung erzeugt und in der zweiten Siegelstation eine zweite Siegelung erfolgt, die dann die fertige, dichte Siegelnaht erzeugt. In diesem Fall können beide Siegelstationen mit Siegelscheiben gemäss der vorliegenden Erfindung ausgerüstet sein. Damit ist der Aufreissdeckel 28 gebildet. Zur Abkühlung kann allenfalls eine Kühlbearbeitungsstation vorgesehen sein. In einer Bearbeitungsstation 8 kann die Folie 25 mit einer Prägung 24 (Figur 7) versehen werden, insbesondere, wenn es sich um eine Metallfolie handelt. Ist die Aufreissfolie mit einer Aufreisslasche versehen, so wird hier nach Stand der Technik die Lasche umgebogen, so dass sie auf dem Deckel zu liegen kommt. In einer ebenfalls als Bearbeitungsstation zu bezeichnenden Prüfstation 9 werden die fertigen Deckel einer Prüfung auf Dichtheit unterzogen. Ist die Folie dicht auf dem Deckelring befestigt, so gelangt der Deckel in die Aufnahme 16 für die fertigen Deckel. Wird eine Undichtigkeit festgestellt, so gelangt der Deckel über die andere dargestellte Rutsche in den Abfallbehälter 17.
Figur 9 zeigt grob schematisch einen Teil einer Vorrichtung zur Herstellung von Aufreissdeckeln von oben, welche z.B. eine Vorrichtung gemäss Figur 1 ist. Mit der in Figur 9 nicht dargestellten Fördereinrichtung werden vier Reihen Deckelteile 20', bzw. Deckel 28 parallel in Förderrichtung C gefördert. Im Bereich der hier apparativ nicht gezeigten Siegelstation (entsprechend der Siegelstation 5 von Figur 1) läuft ein Band 35 des Aufreissfolienmaterials in die Siegelstation ein und wird dort gestanzt, um die Folienabschnitte 25 mit der Aufreisslasche 29 zu bilden die in der Siegelstation dann direkt nach der Stanzung auf den Deckelring aufgesiegelt werden. Das Stanzbild wird dabei so gewählt, dass möglichst wenig Stanzabfall bleibt. Die Folienabschnitte 25 für die in der Figur 9 oberste Reihe der Deckelringe 20' werden in diesem Beispiel im Band 35 in der Reihe ganz links am Rand des Bandes ausgestanzt. Es verbleiben danach die Leerstellen 25' . Die Folienabschnitte 25 für die zweitoberste Reihe von Deckelringen 20' werden in der Reihe links der Mittellängsachse des Bandes 35 und die Folienabschnitte 25 für die zweitunterste Reihe von Deckelringen 20' werden in der Reihe rechts von der Mittellängsachse des Bandes 35 ausgestanzt. Die Folienabschnitte 25 für die unterste Reihe der Deckelringe 20' werden in der Reihe ganz rechts des Bandes 35 ausgestanzt. Die Stanzung der einzelnen Folienabschnitte 25 in der Siegelstation kann z.B. durch Druckmarken auf dem Band gesteuert sein. Das Band 35 kann mit Antriebswalzen 36 oder auf andere bekannte Weise gefördert werden. Die ausgestanzten Folienabschnitte werden dann jeweils auf den zugehörigen Deckelring aufgesiegelt , wie dies dem Fachmann bekannt ist .
Figur 10 zeigt eine Schnittansicht einer bekannten Siegelstation, wie sie zur Siegelung der Aufreissfolie auf den Deckelring eingesetzt wird. Ein unterer Teil der Siegelstation 41 weist einen Träger 50 für das untere Siegelwerkeug auf, welches vorzugsweise von einer erfindungsgemäss hergestellten Siegelscheibe 44 gebildet wird, die von der unteren Seite des Aufreissdeckelrings auf diesen einwirkt bzw. von der siegelfähigen Seite der Aufreissfolie . Weiter weist die Siegelstation einen Oberteil 51 auf, welcher das obere Werkzeug bzw. eine obere Siegelscheibe 45 trägt, die bevorzugt ebenfalls erfindungsgemäss hergestellt ist.
Im Folgenden wird die Herstellung solcher Siegelscheiben erläutert. In den Figuren 11 und 12 ist ein Rohling 55 für die Bildung der Siegelscheibe dargestellt, der bereits aus zwei verschiedenen Metallmaterialen gebildet worden ist, indem eine Grundplatte 53 aus einem gut wärmeleitfähigen Metall, insbesondere aus Kupfer oder aus Bronze, mit einem ringförmigen Siegelteil 54 aus einem härteren Metall, insbesondere Stahl, durch Elektronenstrahlschweissen verbunden worden ist. Elektronenstrahlschweissen ist bekannt und bringt die benötigte Schweissenergie von durch Hochspannung beschleunigte Elektronen in die Prozesszone ein. Beim Aufprall der Elektronen setzen diese einen grossen Teil ihrer kinetischen Energie in Wärme um. Die Schweissung wird umlaufend um den Rohling entlang der Fügelinie ausgeführt, wie dies mit dem Pfeil F in Figur 12 angedeutet ist. Schweisseinrichtungen zur Durchführung dieser Schweissung sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich. Danach wird der Rohling bearbeitet, z.B. durch Drehen, Fräsen, Schleifen, um die gewünschte Endform einer Siegelscheibe 44 zu erzeugen, welche als Beispiel in Figur 13 in Schnittansicht gezeigt ist. Danach, allenfalls auch vor dieser Bearbeitung wird die eigentliche Siegelfläche 56 aus Stahl durch Laserstrahlhärten gehärtet. Laserstrahlhärten als Randschichthärten mittels Laser, insbesondere
Hochleistungs-Diodenlasern, ist bekannt. Der Laserstrahl erwärmt dabei kurzzeitig eine lokal begrenzte dünne Oberflächenschicht bis zur Austenitisierungstemperatur des Stahls (werkstoffabhängig ca. 900 Grad Celsius bis 1400 Grad Celsius) . Infolge des geringen
Wärmeenergieeintrags und der schnellen Wärmeableitung in das Innere der Siegelscheibe ergibt sich eine Selbstabschreckung sobald der Wärmeeintrag beendet wird. Dies führt zum „Einfrieren" des Härtegefüges .
Ein weiteres geeignetes, bekanntes
Schweissverfahren ist das Diffusionsschweissen, bei welchem die zu verbindenden Teile mit hohem Druck zusammengefügt werden. Dies kann unter Vakuum erfolgen oder unter einem Schutzgas. Ferner können dabei die Teile erhitzt werden. Es entsteht dabei im fertigen Zustand eine atomare Verbindung der Oberflächen durch plastische und lokale Verformung im Mikrobereich.
Als Alternative zum Schritt des Verbindens durch Schweissen kann der Schritt des Verbindens durch Vakuumlöten erfolgen. Die anderen oben geschilderten Schritte bleiben gleich. Das Vakuumlöten ist ein Zusammenfügen der Materialien aus meist unterschiedlichen Werkstoffen, geschieht im Vakuum unter abgesenkten Druck bei Temperaturen bis 900°C. Das Vakuum hilft dabei, die Oxidation der beiden Teile und des Lotes zu minimieren und verhindert Lunker.
Als Alternative zu den obigen Schritten des Verbindens zweier Teile zu der Siegelscheibe kann so vorgegangen werden, dass der ringförmige Siegelteil durch Lasersintern auf der Grundplatte aufgebaut wird. Dies wird auch als selektives Lasersintern (SLS) bezeichnet. Die Siegelscheibe wird dabei Schicht um Schicht aus Metallpulver aufgebaut. Das Metallpulver wird dabei auf die Grundplatte aufgebracht, z.B. in einer Schicht von 0,001 bis 0,2 Millimeter, und die Schichten werden jeweils mittels eines Lasers gesintert. Vorliegend wird die Verwendung eines metallischen Pulvers ohne Zugabe eines Binders bevorzugt, wobei das Pulver insbesondere durch einen CW-Laser vollständig aufgeschmolzen wird. Diese Verfahrensvariante wird auch als „Selektives Lasermelting" (SLS) bezeichnet. Aber auch ein weniger starkes Aufschmelzen ist möglich, bei dem die Pulverkörner nur teilweise aufgeschmolzen werden. Bei der Variante des Aufbaus der Siegelscheibe durch Lasersintern kann ggf. auch auf das nachfolgende Laserhärten verzichtet werden.
Siegelscheiben für die Herstellung von Aufreissdeckeln aus Deckelringen mit darauf aufgesiegelter Aufreissfolie werden somit dadurch hergestellt, dass auf einer Grundplatte, die z.B. aus Kupfer besteht, ein ringförmiger Siegelteil, bevorzugt aus Stahl, durch Elektronenstrahlschweissung oder Diffusionsschweissen und alternativ durch Vakuumlöten befestigt wird, wonach der Siegelteil durch Laserhärtung gehärtet wird. Alternativ erfolgt ein Aufbau des Siegelteils durch Lasersintern, ggf. ohne anschliessende Laserhärtung. Auf diese Weise kann eine Siegelscheibe mit sehr guter Wärmeleitung und hoher Verschleissfestigkeit günstig hergestellt werden. Die hohe Wärmeleitfähigkeit solcher Siegelscheiben erlaubt bei der Siegelstation bzw. bei der Vorrichtung zur Herstellung von Aufreissdeckeln hohe Taktzahlen mit guter und gleichmässig anhaltender Siegelqualität. Die Temperaturregelung in der Siegelstation bzw. der Vorrichtung zur Herstellung von Aufreissdeckeln ist zudem dadurch einfacher, da die Sprungantwort auf den Heizbefehl schneller eintritt. Die gehärtete Siegelscheibenoberfläche vermeidet in der Siegelstation und der Vorrichtung Verschleiss, damit einhergehende Verschmutzung und Deformationen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Siegelscheiben für die Heisssiegelung von Aufreissfolien auf Deckelringe aus Metall, wobei eine Grundplatte aus einem ersten Metallmaterial und ein ringförmiger
Siegelteil aus einem zweiten Metallmaterial vorgesehen sind und das Metallmaterial der Grundplatte eine grössere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Metallmaterial des Siegelteils und das Metallmaterial des Siegelteils eine grössere Härte aufweist als das Metallmaterial der
Grundplatte, dadurch gekennzeichnet, dass das Siegelteil an der Grundplatte durch eine Schweiss- oder
Lötverbindung befestigt wird, wonach der Siegelteil durch Laserhärtung gehärtet wird, oder dass das Siegelteil an der Grundplatte durch Lasersinterung aufgebaut wird, wonach der Siegelteil ggf. durch Laserhärtung gehärtet wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass als Schweissung eine
Elektronenstrahlschweissung oder eine
Diffusionsschweissung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass zur Lötverbindung ein Vakuumlöten erfolgt .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallmaterial für die Grundplatte Kupfer und als Metallmaterial für den Siegelteil Stahl verwendet wird.
5. Siegelstation zur Heisssiegelung von
Aufreissfolien auf Deckelringe aus Metall, umfassend eine obere und eine untere Siegelscheibe hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Vorrichtung zur Herstellung von Aufreissdeckeln mit mindestens einer Siegelstation Anspruch 5.
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