DE102008019768A1

DE102008019768A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bandes für Verpackungszwecke

Info

Publication number: DE102008019768A1
Application number: DE102008019768A
Authority: DE
Inventors: Volker Denkmann; Wolf ÖTTING; Andreas Siemen; Wilhelm Schenkel; Boris Kasper
Original assignee: Hydro Aluminium Deutschland GmbH
Current assignee: Hydro Aluminium Deutschland GmbH
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-10-22
Also published as: AU2009237610A1; US10105748B2; JP2011520611A; CA2721965C; RU2483826C2; ES2392070T3; AU2009237610B2; WO2009127730A1; CA2721965A1; ZA201007765B; CN102036768A; EP2303489B1; US20110183154A1; RU2010146996A; KR20110026413A; CN102036768B; PL2303489T3; JP5762948B2; JP2014128833A; EP2303489A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für Verpackungszwecke, insbesondere für Dosen, Dosendeckel oder Dosenverschlüsse. Die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines individualisierten Bandes aus Aluminium für Verpackungszwecke zur Verfügung zu stellen, mit welchem ein sicheres Prägen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente erfolgen kann, ohne dass zusätzliche Arbeitsschritte, beispielsweise beim Verpackungsmittelhersteller, notwendig sind, wird dadurch gelöst, dass in das Band im letzten Walzstich des Kaltwalzens Dekor- oder andere Kennzeichnungselemente eingeprägt werden und die Banddicke im Bereich der Dekor- und Kennzeichnungselemente größer ist als in den übrigen Bereichen des Bandes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere für Verpackungszwecke, vorzugsweise für die Herstellung von Dosen, Dosendeckel oder Dosenverschlüssen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Band, insbesondere für Verpackungszwecke.
Bei der Herstellung von Verpackungen, beispielsweise für Lebensmittel, wird zunehmend eine Individualisierung der Verpackung gewünscht. Diese Individualisierung soll zu einer besseren Identifikation der Verpackung mit dem zugehörigen Produktnamen zum Hersteller führen. Diese Individualisierung betrifft zunehmend auch Verpackungen, welche aus Aluminiumbändern bestehen. Ein Beispiel einer solchen Verpackung stellt eine Getränkedose dar. Eine Individualisierung der Verpackungen kann beispielsweise über einen Aufdruck erzielt werden, welcher bei dem Verpackungsmittelhersteller aufgebracht wird. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, unmittelbar vor der Herstellung der Verpackungsmittel Muster, Symbole oder andere Kennzeichnungselemente in beispielsweise ein Aluminiumband einzuprägen. Hierzu sind bei dem Verarbeiter des Aluminiumbandes beispielsweise Prägewerkzeuge oder Prägemittel bereitzustellen. Um dieses zu vermeiden, ist es aus der internationalen Patentanmeldung WO 2006/058424 A1 bekannt, das Aluminiumband bereits während der Fertigung durch eine Fertigwalze zu prägen. Um einerseits ein Kennzeichnungselement, beispielsweise ein Logo, in das Aluminiumband zu prägen, wird in der obengenannten internationalen Patentanmeldung vorgeschlagen, dass die Prägewalzen lediglich zu einer plastischen Verformung der mit einem Kennzeichnungselement versehenen Bereiche des Bandes führen. Hierzu weisen die Prägewalzen aus der Walzenoberfläche herausstehende Bereiche auf, welche zum Einprägen beispielsweise eines Logos genutzt werden. Die übrigen Bandbereiche, d. h. die zwischen den Logos liegenden Bandbereiche, werden dagegen während des Prägens nicht plastisch deformiert.
Problematisch bei diesem Verfahren ist nun, dass ein einwandfreies Prägen der Kennzeichnungselemente, Muster oder Logos eine besonders akribische Einstellung der Prägewalzen erfordert. Es ist daher schwierig ein prozesssicheres Einprägen der Logos in das Band zu gewährleisten.
Hiervon ausgehend hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung eines individualisierten Bandes für Verpackungszwecke zur Verfügung zu stellen, mit welchem ein sicheres Prägen von Dekor- oder Kennzeichnungselementen in das Band erfolgen kann, ohne dass zusätzliche Arbeitsschritte, beispielsweise beim Verpackungsmittelhersteller, notwendig sind.
Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, dass in das Band im letzten Walzstich des Kaltwalzens Dekor- oder andere Kennzeichnungselemente eingeprägt werden und die Banddicke im Bereich der Dekor- und Kennzeichnungselemente größer ist als in den übrigen Bereichen des Bandes.
Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden also die Bandbereiche, welche nicht durch das Kennzeichnungselement oder das Firmenlogo geprägt werden sollen, in ihrer Dicke stärker reduziert als die zu prägenden Bereiche, so dass diese eine größere Banddicke aufweisen. Hierdurch wird ermöglicht, den Prägeschritt in einen Fertigwalzschritt aufzunehmen und den Verfahrensschritt zum Einprägen der Kennzeichnungselemente bzw. Logos gleichzeitig mit einem erhöhten Umformgrad zu verbinden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird sichergestellt, dass das Einprägen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente prozesssicher erfolgt, ohne dass die Einstellung der Arbeitswalzen in der Fertigung größere Schwierigkeiten aufweist.
Vorzugsweise weist mindestens eine der beim Kaltwalzen verwendeten Arbeitswalzen Vertiefungen zum Einprägen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente in das Band auf, so dass im Walzspalt das Material des gewalzten Bandes in die Vertiefungen fließt und somit zu Bereichen erhöhter Banddicke führt. Die Amplitude des Prägeprofils im Band beträgt aufgrund der Vertiefungen in der Arbeitswalze maximal 4 μm. Die Vertiefungen der Arbeitswalze sind vorzugsweise lasertexturiert. Es können aber auch andere Verfahren zur Erzeugung der Vertiefungen in der Walze eingesetzt werden. Ferner ist auch denkbar, dass beide Arbeitswalzen entsprechende Vertiefungen aufweisen, entscheidend ist alleine, dass die Bandbereiche, welche keine Dekor- oder Kennzeichnungselemente aufweisen, stärker in ihrer Dicke reduziert werden, als die übrigen, die Dekor- oder Kennzeichnungselemente aufweisenden Bereiche.
Eine besonders kostengünstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch bereitgestellt werden, dass das Einprägen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente inline mit der Herstellung des Bandes beispielsweise für Verpackungszwecke erfolgt. Inline bedeutet in diesem Fall, dass eine Fertigungsstraße für die Herstellung von ungeprägten Bändern verwendet wird und mindestens eine Arbeitswalze des letzten Kaltwalzstichs durch eine Dekor- oder Kennzeichnungselemente als Vertiefungen aufweisende Arbeitswalze ausgetauscht wird und diese Arbeitswalze die Dekor- oder Kennzeichnungselemente in das Band für Verpackungszwecke einprägt.
Gemäß einer nächsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Band anschließend an das Fertigwalzen auf ein Coil aufgehaspelt, so dass ein Dekor- oder Kennzeichnungselemente aufweisendes Band den weiteren Arbeitsschritten, beispielsweise Arbeitsschritten zur Herstellung eines Dosendeckels oder eines Dosenverschlusses, zugeführt werden kann.
Ein besonders prozesssicheres Einbringen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente in das Band kann dadurch erreicht werden, dass die Stichabnahme während des prägenden Walzstichs zwischen 20% und 40% beträgt. Es hat sich herausgestellt, dass selbst bei diesen Stichabnahmen ein Prägen des Bandes möglich ist und zu besonders guten und sauberen Prägeergebnissen führt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Arbeitswalzen des prägenden Walzenpaars unterschiedliche Schliffstrukturen auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn nur in einer Arbeitswalze Vertiefungen zum Einprägen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente vorgesehen sind.
Sehr gute Prägeergebnisse wurden gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere dadurch erreicht, dass der letzte, prägende Walzstich in einem Sexto-Walzgerüst erfolgt.
Vorzugsweise beträgt die Bandenddicke 0,15 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,35 mm. Diese Bandenddicke wird besonders bevorzugt für die Herstellung von Verpackungen, beispielsweise Dosen, Dosendeckel oder Dosenverschlüsse verwendet. Allerdings kann das Band auch für andere Zwecke oder auch für andere Verpackungen verwendet werden.
Besonders bevorzugt besteht das Band aus einer 5xxx Aluminiumlegierung, welche neben einem besonders guten Umformverhalten auch sehr hohe Festigkeitswerte erzielt. Es ist aber auch denkbar aus anderen Aluminiumlegierungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bänder herzustellen, beispielsweise aus Aluminiumlegierungen vom Typ 1xxx, 3xxx oder auch 8xxx.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Band gelöst, wobei das Band eingeprägte Dekor- und Kennzeichnungselemente umfasst und die Banddicke im Bereich der Dekor- oder Kennzeichnungselemente größer ist als in den übrigen Bereichen des Bandes.
Das erfindungsgemäße Band ist individualisiert durch die eingeprägten Dekor- oder Kennzeichnungselemente, ohne dass zusätzliche Kosten, beispielsweise aufgrund eines weiteren Arbeitsschrittes, entstehen.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße Band weiterzubilden und auszugestalten. Hierzu wird einerseits verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in
1 eine schematische Ansicht einer Fertigwalzstraße zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Aluminiumbandes für Verpackungszwecke,
2 ein Arbeitswalzenpaar des Fertigwalzgerüsts aus 1 und
3 in einer schematischen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bandes für Verpackungszwecke.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Fertigwalzstraße 1 zum Kaltwalzen eines Aluminiumbandes 2, welches beispielsweise durch Warmwalzen eines Barren hergestellt worden ist. Das Aluminiumband 2 wird von einer Abwickelhaspel 3 abgewickelt und weiteren Verarbeitungsschritten 4 zugeführt. Die weiteren Arbeitsschritte können beispielsweise aus einem Kaltwalzen und einem bandförmigen Zwischenglühen bestehen. Sie sind jedoch nicht notwendig für die Durchführung der vorliegenden Erfindung. Die Arbeitsschritte 4 können daher auch weggelassen werden, sofern beispielsweise das Band batchweise zwischengeglüht, d. h. auf einem Coil aufgewickelt zwischengeglüht, ist und anschließend dem letzten Walzstich zugeführt wird.
Im letzten Walzstich in einem Sexto-Walzgerüst 5 wird das Band auf Enddicke gewalzt, wobei vorzugsweise die Stichabnahme zwischen 20 bis 40% beträgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Arbeitswalze 5a Vertiefungen zum Einprägen von Dekor- oder anderen Kennzeichnungselementen auf, welche beim Fertigwalzstich zum Einbringen von Bereichen mit erhöhter Banddicke, nämlich den Bereichen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente, führt. Selbstverständlich ist auch denkbar anstelle des Sexto-Walzgerüsts auch andere Walzgerüste verwendet werden. Bisher wurden gute Prägeergebnisse allerdings nur auf einem Sexto-Walzgerüst nachgewiesen.
Das so auf Enddicke gewalzte Aluminiumband wird anschließend auf eine Aufwickelhaspel 6 aufgewickelt. Vor dem Aufwickeln können jedoch noch weitere Arbeitsschritte, beispielsweise eine Oberflächenbehandlung, durchgeführt werden. Die Enddicke des Aluminiumbandes in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt 0,2 bis 0,35 mm. Durch die verwendete Aluminiumlegierung, vorzugsweise eine Aluminiumlegierung vom Typ 5xxx wird selbst bei den geringen Wanddicken eine besonders hohe Festigkeit und gleichzeitig eine gute Umformbarkeit des Aluminiumbandes bei der Weiterverarbeitung ermöglicht.
Durch die Individualisierung des Aluminiumbandes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht die Möglichkeit für den Weiterverarbeiter, die daraus hergestellten Produkte zu kennzeichnen, ohne auf andere Technologien, beispielsweise das zusätzliche Bedrucken oder ähnliches ausweichen zu müssen. Alle zusätzlichen Arbeitsschritte erhöhen die bei diesen Produkten besonders wichtigen Herstellkosten.
In 2 ist das in 1 dargestellte Sexto-Walzgerüst verwendete Arbeitswalzenpaar 5a, 5b schematisch in perspektivischer Ansicht dargestellt. Während die Arbeitswalze 5a Vertiefungen 7 aufweist, welche zum Einprägen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente in das Aluminiumband dienen, sind auf der Arbeitswalze 5b keine Vertiefungen vorgesehen. Das so hergestellte Band, weist daher Dekor- oder Kennzeichnungselemente auf, welche in einer Richtung aus der Bandebene heraus eine größere Banddicke als die übrigen Bandbereiche aufweisen. Beide Arbeitswalzen 5a, 5b weisen zur Optimierung des Materialflusses in die Vertiefungen während des Fertigwalzens des Bandes unterschiedliche Schliffstrukturen auf, so dass das Fließen des Aluminiumwerkstoffes in die Vertiefungen der Arbeitswalze 5a im Walzspalt während des Fertigwalzens unterstützt wird. Es ist aber auch möglich, dass beide Arbeitswalzen 5a und 5b Vertiefungen zum Einprägen von Dekor- oder Kennzeichnungselementen aufweisen.
Im Ergebnis wird am Ende des Fertigwalzens ein Aluminiumband 2 für Verpackungszwecke auf ein Coil aufgewickelt, welches im Bereich der Dekorelemente 8 nicht so stark dickenreduziert wurde und insofern eine größere Banddicke aufweist als in den übrigen, nicht mit Dekor- oder Kennzeichnungselementen versehenen Bereichen 9 des Bandes. Hieraus ergibt sich ein maximales Prägeprofil von 4 μm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/058424 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere für Verpackungszwecke, dadurch gekennzeichnet, dass in das Band während des letzten Walzstichs des Kaltwalzens Dekor- oder andere Kennzeichnungselemente eingeprägt werden und die Banddicke im Bereich der Dekor- oder Kennzeichnungselemente größer ist als in den übrigen Bereichen des Bandes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beim Kaltwalzen verwendeten Arbeitswalzen Vertiefungen zum Einprägen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente in das Band aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einprägen der Dekor- oder Kennzeichnungselemente inline mit der Herstellung des Bandes für Verpackungszwecke erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Band anschließend an das Fertigwalzen auf ein Coil aufgehaspelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stichabnahme während des prägenden Walzstichs zwischen 20% und 40% beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswalzen des prägenden Walzenpaars unterschiedliche Schliffstrukturen aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der letzte, prägende Walzstich in einem Sexto-Walzgerüst erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandendicke 0,15 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,2 mm bis 0,35 mm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Band aus einer 5xxx Aluminiumlegierung besteht.
Band aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere für Verpackungszwecke hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (2) eingeprägte Dekor- oder Kennzeichnungselemente umfasst und die Banddicke des Bandes im Bereich der Dekor- oder Kennzeichnungselemente (8) größer ist als in den übrigen Bereichen (9) des Bandes.