CH423559A

CH423559A - Verfahren zur Herstellung von mit einer thermoplatischen Kunststoffschicht überzogenen Aluminiumgegenständen

Info

Publication number: CH423559A
Application number: CH1266564A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Dr Bichsel Heinz
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1964-09-29
Filing date: 1964-09-29
Publication date: 1966-10-31
Also published as: GB1053040A; DE1571197A1; NL6512561A; US3444022A; SE317306B; DK117678B

Description

Verfahren zur Herstellung von mit einer thermoplastischen Kunststoffschicht überzogenen
Aluminium gegenständen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit einer thermoplastischen Kunststoffschicht überzogenen Aluminiumgegenständen durch Verformen eines beschichteten Bleches. Es werden beispielsweise Behälter für die Nahrungsmittelindustrie, Dosen und sogenannte Hartfolienbehälter, durch Tiefziehen, Streckziehen oder eine ähnliche Verformung von mit einem thermoplastischen Kunststoff, wie Polyäthylen, beschichtetemAluminiumblech oder Aluminiumfolie hergestellt. Als Werkstoff werden Reinaluminium mit einer Reinheit von z. B.

98,75 O/o oder nicht aushärtbare Aluminiumlegierungen verwendet. Durch eine Wärmebehandlung aushärtbare Aluminiumlegierungen wurden bisher noch nicht eingesetzt, obwohl sie eine höhere Festigkeit aufweisen würden. Dies hat seinen Grund darin, dass sich diese Legierungen im ausgehärteten Zustand nur schwer verformen lassen und die Wärmebehandlung zwecks Erzielung der höchsten Festigkeit nach der Verformung zu Behältern oder Dosen nicht mehr möglich ist.

Erfindungsgemäss wird nun ein durch Lösungsglühen, Abschrecken und Auslagern gehärtetes Blech aus einer Aluminiumlegierung mit 2-8 O/o Zink und 0,3-5 O/o Magnesium vor der Verformung einer kurzzeitigen Wärmebehandlung von einigen Sekunden bis etwa 5 Minuten bei einer Temperatur von mindestens 1800 C bis zur beginnenden Zersetzung des Kunststoffes unterworfen und vor oder nach der Wärmebehandlung mit dem Kunststoff beschichtet.

Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, eine aushärtbare Aluminiumlegierung als Behältermaterial zu verwenden, die eine höhere Festigkeit als die bisher verwendeten Aluminiumwerkstoffe aufweist.

Die Dosen und Behälter werden dadurch stabiler oder es können dünnere Wandstärken zugelassen werden. Eine Aluminiumlegierung mit 2-8 O/o Zink und 0,3-5 0/0 Magnesium erreicht ihre höchste Festigkeit in bekannter Weise nach einem Lösungsglühen zwischen 350 und 5000 C während t/2-1 Stunde, Abschrecken in Wasser oder Luft und Auslagern bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur bis zu 1500 C. Lösungsglühen und Abschrecken können nun bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens am Ende der Blechherstellung vorgenommen werden (wobei unter Blech im folgenden auch dünne Bänder und Folien verstanden werden sollen, aus denen z. B. Hartfolienbehälter hergestellt werden).

Bei der nachfolgenden Lagerung vor der Weiterverarbeitung beginnt das Blech auszuhärten, wobei die Verformbarkeit immer schlechter wird. Es ist aber möglich, durch die kurzzeitige Wärmebehandlung die Verformbarkeit des nicht ausgehärteten Materials wieder zu erreichen; sie muss jedoch kurz vor der Verformung durchgeführt werden, da bei weiterer Lagerung das Material wieder aushärtet. Diese kurzzeitige Wärmebehandlung wird im folgenden Rückbildung genannt. Zwischen Lösungsglühung Abschreckung und Verformung wird das Blech auf bekannte Weise mit dem thermoplastischen Kunststoff beschichtet. Das Blech wird z. B. mit einer Lösung oder Dispersion des Kunststoffes überzogen, worauf das Lösungs- oder Dispersionsmittel verflüchtigt wird, oder es wird der Kunststoff als vorgefertigte Folie unter Erwärmung aufgepresst oder aus dem Schmelzfluss aufgetragen.

Die Beschichtung ohne Lösungs- oder Dispersionsmittel kann unmittelbar vor der Verformung nochmals wärmebehandelt werden.

Geeigneter ist jedoch ein Vorgehen, bei dem die Beschichtung nach irgend einem Verfahren und die Rückbildung getrennt voneinander durchgeführt wer den und das beschichtete Blech erst unmittelbar vor der Verformung zur Rückbildung erwärmt wird. Dies hat den Vorteil, dass das beschichtete Blech nochmals gelagert werden kann.

Bei der Rückbildung kann so hoch erhitzt werden, dass die Kunststoffschicht mindestens teilweise anschmilzt. Es hat sich gezeigt, dass dadurch eine bessere Haftung der Schicht auf dem Aluminium erzielt werden kann.

Die verwendete Aluminiumlegierung mit 2-8 O/o Zink und 0,3-5 O/o Magnesium kann noch weitere übliche Zusätze enthalten wie z. B. 0,1-0,60/0 Mangan, 0,05-0,20/0 Chrom und die üblichen Verunreiniungen an Silizium, Eisen und Kupfer.

Besonders geeignet ist eine Legierung mit 2-3 /o Zink, 0,3-10/0 Magnesium und eventuell den erwärmten Zusätzen und Verunreinigungen. Eine solche Legierung lässt sich noch besser verformen als eine höher legierte Legierung, was insbesondere bei der Herstellung von Dosen durch Tiefziehen wichtig ist.

Für die Beschichtung kommen insbesondere Poloylefine, wie Polyäthelen und Polyisobutylen, in Frage.

Die Rückbildungstemperatur muss mindestens 1800 C betragen, damit ein für die Verformung genügender Dehnungsgewinn erzielt wird. Die obere Temperaturgrenze ist einerseits durch die Zersetzungstemperatur des verwendeten Kunststoffes gegeben und soll anderseits etwa 280 C nicht überschreiten, damit anschliessend auch wieder eine Nachhärtung beim Kaltlagern eintritt. Sie ist auch von der Dauer der Rückbildungsbehandlung abhängig; je kürzer diese ist, umso höher darf geglüht werden, ohne aber in das Gebiet der Lösungsglühung zu gelangen. Die Rückbildungstemperatur bei einer Polyäthylenbeschichtung beträgt vorzugsweise etwa 2300 C. Die Dauer der Rückbildungsgiühung ist nur kurz, einige Sekunden bis etwa 5 Minuten, vorzugsweise l/2-l Minute.

Bei zu langer Dauer setzt die Warmaärtung ein, welche die Verformbarkeit verschlechtert, oder es wird das Nachhärtungsvermögen bei der nachfolgenden Kaltlagerung aufgehoben.

Beispiel
Eine Folie von 0,13 mm Dicke aus einer Alumi ninmiegierung mit 2,8 O/o Zink, 0,9 O/o Magnesium, 0,08 O/o Silizium und 0,2 O/o Eisen wurde während 2 Minuten bei 4500 C lösungsgeglüht und dann rasch an der Luft gekühlt.

Die Beschichtung erfolgte durch Aufsiegeln einer Polyäthylenfolie von 70 pm unter Druck und Wärme.

Da bei Kaltlagerung sofort die Aushärtung beginnt, konnten schon nach wenigen Tagen infolge gleichzeitiger Abnahme der Verformbarkeit keine Behälter mehr ohne Risse geformt werden. Die Streckgrenze betrug nach dem Lösungsglühen 4,4 kp/mm2 und nach vollständiger Kalthärtung nach 4 Wochen 10,9 kp/mm2.

Das beschichtete und ausgehärtete Material wurde zur Rückbildung während 30 Sekunden auf 2300 C erwärmt, wobei die Streckgrenze wieder auf 5,5 kp/mm2 zurückging. In diesem Zustand konnten innerhalb einiger Stunden nach der Rückbildung einwandfreie Behälter geformt werden. Während der Rückbildung schmolz die Polyäthylenbeschichtung ohne sich jedoch abzulösen. Vielmehr war die Haftung der Schicht nach dem Wiedererkalten besser als vorher.

Nach 14 Tagen Kaltlagerung des Behälters stieg die Streckgrenze auf 13,2kp/mm2. Zur Aushärtung durch Kaltlagerung kam noch die Härtung durch die Verformung hinzu. Reinaluminium hat nach der gleichen Verformung eine Streckgrenze von nur etwa 6,4 kp/mm2.

Beim Verformen der beschichteten Bleche wird die Kunststoffschicht Spannungen unterworfen, die zu feinen Rissen führen können, die z. B. bei einer Sterilisation der Behälter zum teilweisen Ablösen der Schicht führen. Es hat sich gezeigt, dass diese Defekte vermieden werden, wenn der Behälter nochmals einer Wärmebehandlung unter Anschmelzen der Kunststoffschicht unterworfen wird. Für Polyäthylen genügt hierzu z. B. eine einminütige Erwärmung auf 140 C.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders geeignet zur Herstellung von mit Kunststoff ausge- kleideten Folienbehältern wie sie in der Nahrungsmittelindustrie immer mehr verwendet werden. Die Formgebung dieser Behälter kann auf einfache Weise in kontinuierlicher Arbeitsfolge durchgeführt werden, in dem die beschichtete Folie von einer Folienbandrolle abgewickelt, vor den Formraum einer Hohl- form gelegt und durch Druckluft in diesen hineingepresst wird. Die Behälter werden vorzugweise vom Lebensmittelfabrikanten direkt vor dem Abfüllen und Verschliessen hergestellt.

Hierzu wird bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens die beschichtete Folie vom Folienwalzwerk geliefert und dann bei der Lebensmittelabfüllung vor der Formung der Behälter im Durchlaufverfahren zur Rückbildung erwärmt. Durch Aushärtung während der normalen Lagerung werden dann feste, formstabile Packungen erhalten, die auch einer Sterilisation unterworfen werden können.

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von mit einer thermoplastischen Kunststoffschicht überzogenen Aluminiumgegenständen durch Verformen eines beschichteten Bleches dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Lösungsglühen, Abschrecken und Auslagern gehärtetes Blech aus einer Aluminiumlegierung mit 2-8 O/o Zink und 0,3-5 lo Magnesium vor der Verformung einer kurzzeitigen Wärmebehandlung von einigen Sekunden bis etwa 5 Minuten bei einer Temperatur von mindestens 1800 C bis zur beginnenden Zersetzung des Kunststoffes unterworfen und vor oder nach der Wärmebehandlung mit dem Kunststoff beschichtet wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech zuerst beschichtet und unmittelbar vor der Verformung der kurzzeitigen Wärmebehandlung unter mindestens teilweisem Anschmelzen der Kunststoffschicht unterworfen wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech der Wärmebehandlung unterworfen und dann die Kunststoffschicht aus dem Schmelzfluss auf das noch warme Blech aufgetragen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech der Wärmebehandlung unterworfen und dann die Kunststoffschicht als Folie auf das noch warme Blech aufgepresst wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch I und einem der Unteransprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Blech nach der Wärmebehandlung zu einem Behälter verformt wird, indem es vor den Formraum einer Hohlform gelegt und durch Druckluft in diesen hineingepresst wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch I und einem der Unteransprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminiumlegierung mit 2-3 O/o Zink und 0,3-1 O/o Magnesium verwendet wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der verformte Gegenstand nochmals einer kurzzeitigen Wärmebehandlung unter Anschmelzen der Kunststoffschicht unterworfen wird.

PATENTANSPRUCH II Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I zur Herstellung von Behältern für Lebensmittel.