Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumdosen für Getränke oder Lebensmittel sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und eine entsprechende Dose aus Reinaluminium.

Stand der Technik

Aluminiumdosen für Getränke oder Lebensmittel, insbesondere Getränkedo¬ sen werden gemäss dem Stande der Technik hergestellt, indem in einem er- sten Schritt durch Tiefziehen aus einem runden Stück Tiefziehblech ein Napf hergestellt wird, wobei dieser Napf zylinderförmig ist mit einer Bodenfläche, die grösser ist als die Bodenfläche der fertigen Dose, und mit einer Zylinder¬ höhe, die kleiner ist als diejenige der fertigen Dose. Dieser tiefgezogene Napf wird in einem zweiten Schritt durch Abstrecken zu einer zylindrischen Dose geformt, deren Abmessungen den Abmessungen der fertigen Dose bis auf eine wenig grössere Wandhöhe entsprechen. Während diesem zweiten Be¬ arbeitungsschritt, dem Abstrecken, wird auch der Boden geformt. Die Dose wird dann durch Ablängen, Reinigen, Lackieren (aussen und innen), Einzie¬ hen und Flanschen zu einer fertigen Getränkedose verarbeitet. Mit einem

derartigen Verfahren werden üblicherweise Getränkedosen aus legiertem Aluminium hergestellt.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Getränkedosen aus Aluminium geht von einer Rondelle aus, aus der durch Fliesspressen eine Rohdose ge¬ formt wird, wobei die Abmessungen der Rohdose bis auf eine wenig grössere Wandhöhe denjenigen der fertigen Dose entsprechen. Diese Rohdose wird ebenfalls durch Ablängen, Reinigen, Lackieren, Einziehen und Flanschen zur fertigen Getränkedose verarbeitet. Üblicherweise werden mit diesem zweiten Verfahren Getränkedosen aus Reinaluminium hergestellt.

Beurteilung des Standes der Technik

Den Dosen, die nach den beiden genannten Verfahren hergestellt werden, haftet beiden der Nachteil an, dass ihre Wandstärke mindestens bereichsweise nicht durch die Festigkeit des Materials und die Festigkeitsanforderungen an die Dose sondern durch das Herstellungsverfahren bestimmt wird. Dies be- trifft beim Tiefziehverfahren insbesondere den Dosenboden, dessen Dicke im wesentlichen der Dicke des Tiefziehbleches entspricht, und den vom Boden entfernten Bereich der Dosenwand, der für ein problemloses Einziehen dicker sein muss als festigkeitsmässig notwendig. Beim Fliesspressverfahren betrifft es die ganze Dosenwand, die eine durch das Fliesspressverfahren bestimmte, minimale Dicke aufweist, und den Übergangsbereich zwischen Wand und Boden, der ebenfalls eine verfahrensbedingte Dicke aufweist. Das heisst mit anderen Worten, dass die nach den Verfahren gemäss dem Stande der Tech¬ nik hergestellten Getränkedosen schwerer sind als unbedingt notwendig.

Das Tiefziehverfahren geht von Tiefziehblech aus, das ein hochwertiges, in einem aufwendigen Herstellungsprozess hergestelltes Ausgangsprodukt dar¬ stellt. Ferner bedingen die runden Blechstücke, die aus einem Band gewalzten Blechs gestanzt und als Ausgangsprodukt verwendet werden, einen unumgäng- liehen Abfall dieses hochwertigen Ausgangsmaterials.

Des weiteren müssen Dosen, die aus legiertem Aluminium hergestellt sind, sauer gewaschen werden, was ökologisch nicht unbedenklich oder mit auf- wendigen Aufarbeitungsschritten des Waschwassers verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung

Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben und eine Anordnung zu schaffen, mit denen Aluminiumdosen für Getränke oder Le¬ bensmittel hergestellt werden können, wobei die Wandstärke dieser Dosen in allen Bereichen nicht durch das Herstellungsverfahren sondern durch die Festigkeit des verwendeten Materials und durch die Festigkeitsanforderungen an die Dose bestimmt sein sollen. Das Verfahren soll es zudem ermöglichen, als Ausgangsmaterial ein möglichst einfach und in wenigen Arbeitsschritten herstellbares Material zu verwenden, derart, dass unumgänglicher Abfall und auch die Dosen selbst mit wenig Aufwand wieder zum Ausgangsmaterial verarbeitet werden können (Recycling). Das erfindungsgemässe Verfahren selbst soll hohen ökologischen Anforderungen genügen. Zudem soll das erfin¬ dungsgemässe Verfahren ohne erhöhten Aufwand für Vorrichtungen Produk¬ tionsgeschwindigkeiten ermöglichen, die mit den Produktionsgeschwindigkei¬ ten der Verfahren gemäss dem Stande der Technik vergleichbar sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren und die Aluminiumdose für Getränke oder Lebensmittel, wie sie in den Patentansprüchen definiert sind.

Beschreibung des Verfahrens

Das erfindungsgemässe Verfahren geht von gestanzten Rondellen aus Reina¬ luminium aus, die als solche im Handel erhältlich sind, was das Abfallproblem für den Hersteller auf ein Minimum beschränkt. Das erfindungsgemässe Ver- fahren beruht darauf, dass aus einer derartigen Rondelle durch Fliesspressen ein zylindrischer Napf geformt wird, dessen Boden einen grösseren Durch¬ messer aufweist als der Bodendurchmesser der fertigen Dose. Dieser Napf wird durch Abstrecken zu einer Rohdose umgeformt, wobei gleichzeitig der Boden durch Pressen umgeformt wird. Die Rohdose wird dann beispielsweise durch Ablängen, Reinigen, Lackieren, Einziehen und Flanschen zur fertigen Dose verarbeitet.

Der Fliesspressvorgang erlaubt es, die Materialverteilung über den Dosenbo- den den Festigkeitsanforderungen an die fertige Dose anzupassen, das heisst vorteilhafterweise den mittleren Bereich des Bodens dünner zu gestalten als den Randbereich. Die minimal erreichbare Wandstärke des fliessgepressten

Napfes im Bereiche der Zylinderwand und insbesondere im Bereiche des

Überganges von Zylinderwand zu Boden ist durch das Verfahren des Fliess- pressens bestimmt. Durch den Abstreckschritt kann aber diese Wandstärke auf ein durch die Festigkeitsanforderungen gegebenes Mass reduziert werden, dies insbesondere auch im Bereiche des Überganges von Wand zu Boden, da der Napfdurchmesser grösser gewählt wird als der Dosendurchmesser und dadurch beim Abstrecken das Material der äussersten Teile des Napfbodens ebenfalls in den Abstreckvorgang mit einbezogen wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt also die Herstellung einer Geträn¬ kedose, deren Wandstärke in jedem Bereich (Zylinderwand, Boden und Über¬ gangsbereich) in weiten Grenzen frei vorgebbar, also an die Festigkeitsanfor- derungen anpassbar ist, während nach dem bekannten Tiefziehverfahren dies nur für den unteren Bereich der Dosenwand, nach dem bekannten Fliess¬ pressverfahren nur für den Dosenboden zutrifft, also in keinem Fall für den oberen Bereich der Dosenwand und für den Übergangsbereich zwischen Do¬ senwand und Dosenboden. Das heisst aber auch, dass das erfindungsgemässe Verfahren die Herstellung einer Dose mit einem Minimum an Material er- möglicht. Dieser ökonomische Vorteil wird weiter verstärkt dadurch, dass das Ausgangsmaterial in Form von Reinaluminium-Rondellen billig ist dank einer mit sehr wenig Aufwand möglichen Abfall- Wiederverwertung. Ebenso ist auch eine Herstellung von Rondellen aus gebrauchten Dosen einfach und wenig aufwendig.

Zu den ökonomischen Vorteilen der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Dosen kommen ökologische Vorteile, die insbesondere darin bestehen, dass für das Fliesspressen von Reinaluminium ein auf Seifenbasis beruhendes Schmiermittel verwendet werden kann und dass die Dosen dann mit einem ökologisch vorteilhaften, mild alkalischen Reinigungsmedium gewa¬ schen werden können, wobei Oberflächenqualitäten entstehen, die beim nach¬ folgenden Lackieren keinerlei Schwierigkeiten bereiten. Demgegenüber müs¬ sen Dosen aus legiertem Aluminium zum Erreichen derselben Oberflächen- qualität sauer gewaschen werden, wodurch Entsorgungsprobleme entstehen.

Au sführungsbeschreibung

Das erfindungsgemässe Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sollen nun anhand der folgenden Figuren detailliert beschrieben werden. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Entstehung einer Aluminiumdo¬ se nach dem erfindungsgemässen Verfahren;

Figur 2 ein Schema für die Anordnung zur Durchführung des erfin¬ dungsgemässen Verfahrens;

Figur 3 ein schematischer Schnitt durch eine beispielhafte, mit dem erfin¬ dungsgemässen Verfahren hergestellte Getränkedose.

Figur 1 zeigt schematisch die einzelnen Stufen des erfindungsgemässen Ver¬ fahrens.

In einem ersten Verfahrensschritt (Schmieren) wird eine Rondelle 10 aus Reinaluminium (Reinheit 99,0% oder höher) mit einem Schmiermittel auf Seifenbasis beschichtet. Dies geschieht beispielsweise in einer Trovalisiertrom- mel, der Rondellen und Schmiermittel zugegeben werden.

In einem zweiten Verfahrensschritt (Fliesspressen) wird aus der Rondelle 10 durch Fliesspressen ein zylindrischer Napf 20 mit einer Napfwand 21 und einem Napfboden 22 hergestellt. Dazu wird die Rondelle in eine Matritze gelegt und mit einem Stempel gegen die Matritze gepresst, wobei Material in entgegengesetzter Richtung zwischen Stempel und Matritze fliesst und so zur

Napfwand 21 geformt wird. Die Stirnseite des Stempels ist dabei derart ausge¬ staltet und der Stempelhub derart eingerichtet, dass der Napfboden 22 des erzeugten Napfes 20 bezüglich Materialverteilung dem vorgegebenen Boden der fertigen Dose im wesentlichen entspricht. Vorteilhafterweise ist der Napf¬ boden 22 des erzeugten Napfes wie dargestellt im mittleren Bereich dünner als in den Randbereichen. Die Napfwand 21 hat eine Höhe, die kleiner ist als die Wandhöhe der fertigen Dose (beispielsweise 25 bis 75% davon), und der Napfboden 22 einen Durchmesser, der grösser ist als der Bodendurchmesser der fertigen Dose.

Zur Durchführung des zweiten Verfahrensschrittes kann eine herkömmliche Fliesspressvorrichtung angewendet werden. Der Hub des Fliesspressstempels zur Herstellung des Napfes 20 ist bedeutend kürzer als der Hub eines entspre- chenden Werkzeuges zur Herstellung einer Rohdose (Verfahren gemäss dem Stande der Technik). Da die für das Fliesspressen notwendige Zeit in erster Linie abhängig ist von diesem Hub, bedeutet dies eine Kapazitätserhöhung für das erfindungsgemässe Verfahren.

In einem dritten Verfahrensschritt (Abstrecken und Bodenformen) wird in den Napf 20 ein Abstreckstempel eingeführt dessen Durchmesser dem Innen¬ durchmesser der fertigen Dose entspricht. Mit Hilfe dieses Abstreckstempels wird der Napf 20 durch einen oder vorzugsweise mehrere Abstreckringe mit sich in Bewegungsrichtung des Napfes verengendem Innendurchmesser gezo¬ gen. Die Distanz zwischen dem letzten Abstreckring und dem Abstreckstem¬ pel entspricht der vorgegebenen Wanddicke der fertigen Dose. In demselben Arbeitsgang wird der Boden des Napfes zwischen der Stirnseite des Abstreck¬ stempels und einem Gegenwerkzeug in eine vorgegebene Form gepresst. Die beiden den Boden umformenden Werkzeuge besitzen dazu einander entspre¬ chende Formen. Das Produkt des Abstreck- und Bodenformschrittes ist eine

Rohdose 30, deren Dosenwand 31 eine den Festigkeitsanforderungen entspre¬ chende, beispielsweise über die ganze Dosenwand im wesentlichen konstante Dicke aufweist und die wenig höher ist als diejenige der fertigen Dose. Der in diesem Verfahrensschritt geformte Dosenboden 34 ist zur Erhöhung der Be- lastbarkeit der Dose vorteilhafterweise nicht nur konkav gegen das Dosen¬ innere gewölbt, sondern weist zusätzliche druckfestigkeitserhöhende Form¬ elemente auf, durch die die notwendige Bodendicke weiter reduziert werden kann. Ein derartiges, druckfestigkeitserhöhendes Formelement ist beispiels¬ weise wie dargestellt ein Stehring 35, dessen Durchmesser kleiner ist als der Aussendurchmesser der Dose und etwa dem Innendurchmesser eines versenk¬ ten Dosendeckels entspricht, derart, dass der Stehring zusätzlich auch der Stapelbarkeit der Dosen dient.

Zur Durchführung des dritten Verfahrensschrittes kann eine herkömmliche Abstreckvorrichtung verwendet werden.

In weiteren Verfahrensschritten wird die Rohdose in an sich bekannter Weise abgelängt, gereim ^' gt, wenn vorgesehen aussen und innen lackiert, wenn vor¬ gesehen eingezogen und geflanscht. Dadurch entsteht beispielsweise eine Ge¬ tränkedose 40. Zur Reinigung wird die abgelängte Rohdose mit einem mild alkalischen, wässrigen Reinigungsmedium gewaschen, dann gespült und ge¬ trocknet.

Figur 2 zeigt schematisch eine beispielhafte Anordnung zur Herstellung von Dosen aus Reinaluminium nach dem erfindungsgemässen Verfahren. Diese Anordnung besteht im wesentlichen aus einer Vorrichtung S zum Beschichten der Rondellen mit Schmiermittel, beispielsweise einer Trovalisiertrommel, aus mindestens einer, vorteilhafterweise zwei Vorrichtung F.l und F.2 zum

Fliesspressen der Rondellen zu Näpfen, einer Vorrichtung A zum Abstrecken der Näpfe zu Rohdosen, einer Vorrichtung B zum Ablängen der Rohdosen, einer Vorrichtung W zum Reinigen der abgelängten Rohdosen, einer Vor¬ richtung L zum Lackieren und einer Vorrichtung E zum Einziehen und Flan¬ schen der Dosen. Alle diese Vorrichtungen sind an sich bekannt und müssen deshalb an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden.

Figur 3 zeigt in Originalgrösse einen Schnitt durch eine beispielhafte, nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Aluminiumdose. Es handelt sich um eine Getränkedose. Die linke Hälfte stellt die fertige (eingezogene und geflanschte) Getränkedose dar, die rechte Hälfte die abgelängte Rohdose.

Die dargestellte Dose hat ein Innenvolumen von 350ml und ist ausgelegt für einen Berstdruck von minimal 12bar. Sie besteht aus A199,5. Sie weist die folgenden Wandstärken auf: mittlerer Bereich 41 des Bodens 0,46 ±0,01 mm, äusserer Bereich 42 des Bodens 0,66 ±0,01 mm, Dosenwand 43 0,24 ±0,01 mm.

Der Übergangsbereich 44 zwischen Boden und ΛVand ist schmal und weist einen kontinuierlichen Übergang von der Bodendicke (0,66mm) zur Wanddik- ke (0,24mm) auf.

Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren können auch Aluminiumdosen für beispielsweise Konserven hergestellt werden. Diese zeigen beispielsweise einen an sich ebenen Boden (ohne konkave Einwölbung) und eine kleinere Wandstärke als Getränkedosen, da sie für einen kleineren Innendruck ausge¬ legt sind. Üblicherweise sind Konservendosen auch nicht eingezogen, sodass sie eine rein zylindrische Form aufweisen. Vorteile der nach dem erfinderi¬ schen Verfahren hergestellten Konservendosen gegenüber bekannten Konser¬ vendosen aus geschweisstem Weissblech oder tiefgezogenem Stahlblech beste- hen darin, dass sie leichter sind, dass sie für leicht saure Inhalte innen nicht beschichtet werden müssen, dass sie während dem Herstellungsverfahren

bedruckt werden können und dass auch in diesem Falle die Wandstärke ge¬ nau auf die Festigkeitsanforderungen abgestimmt ist.

Selbstverständlich können nach dem erfindungsgemässen Verfahren verschie¬ denste Grossen von Dosen hergestellt werden. Die Dosen können mehr oder weniger oder gar nicht eingezogen sein. Die Dosen werden mit entsprechen¬ den grösseren oder Kleineren Deckeln, beispielsweise Aufreissdeckel ver¬ schlossen. Grundsätzlich sind nach dem erfindungsgemässen Verfahren Dosen herstellbar, die mit jeglicher Grosse Deckel (kleiner als der Dosendurchmes¬ ser) verschliessbar sind. Die in der Figur 3 dargestellte Dose kann für Deckel mit Durchmessern <60mm entsprechend eingezogen werden.