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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallverpackungen
aus Blechen mit einer Beschichtung sowie Metallverpackungen aus Blechmaterial,
insbesondere aus Feinblech oder Feinst- bzw. Weißblech, zur Aufnahme eines
Füllgutes
in einem Innenraum.
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Derartige
Metallverpackungen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt
und werden von der Anmelderin u. a. in Form von Flachkannen, Kanistern,
Falzverschlussdosen, Hobbocks oder aber Fässern vertrieben.
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Solche
Metallverpackungen kommen bei der Verpackung und Aufbewahrung von
chemischen/technischen Produkten, Lebensmitteln und insbesondere
von Getränken zur
Anwendung. Sie werden mittels allgemein im Stand der Technik bekannter
Verfahren unter Einbeziehung von Trenn- und Umformprozessen hergestellt.
Verbindungen werden hierbei u. a. durch Falzvorgänge erzeugt, wobei zuvor umgebördelte Randbereiche
von Blechen durch Umfalzen miteinander verbunden werden.
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Mit
Hilfe der bekannten Metallverpackungen ist es möglich, die vorstehend genannten
Füllgüter lichtgeschützt und
dicht in einem mechanisch stabilen Gebinde aufzunehmen. Die Dichtheit
erstreckt sich hierbei auf flüssige,
dampfförmige
sowie gasdichte Bestandteile der Füllgüter, ebenso wird eine unerwünschte Permeation
durch das Verpackungsmaterial vermieden. Darüber hinaus sind derartige Behältnisse
geeignet, unter Druck stehende Füllgüter aufzunehmen.
Metallverpackungen sind nahezu vollständig recycelbar, wodurch sich
bei konsequenter Rückgewinnung
und Wiederverwertung ein nahezu geschlossener Stoffkreislauf für die Verpackungsmaterialien
ergeben kann.
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Zur
Gewährleistung
der Korrosions-, Säure- und
allgemeinen Medienbeständigkeit
der Behältnisse
ist es notwendig, deren Oberflächen,
insbesondere auch die Innenseiten, mit einer Schutzbeschichtung
zu versehen. Diese Beschichtung kann z. B. eine Kombination einer
metallischen Schicht, bspw. eine Verzinnung bei Weißblech,
sowie einer darauf aufgetragenen organischen Beschichtung, wie z.
B. eine Lackierung oder ein Folienauftrag, sein. Derartige Beschichtungen
werden im Allgemeinen vor dem Umformen auf das Halbzeug, das Flachmaterial,
Tafelmaterial bzw. das Metallband aufgetragen.
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Es
hat sich gezeigt, dass die im Rahmen der Herstellung der Metallverpackung
folgenden Umformvorgänge
des Ausgangsmaterials, wie z. B. Zieh-, Bördel- oder Falzvorgänge, die
Schutzwirkung insbesondere einer Lackschicht beeinträchtigen
können.
Aus diesem Grund wurde alternativ oder zusätzlich dazu übergegangen,
den Innenraum einer komplettierten oder halbfertigen Metallverpackung
im Ausspritzverfahren mit Lacken zu beschichten. Hierbei muss jedoch
angemerkt werden, dass mittels des Ausspritzverfahrens die Lackschicht
nicht auf alle Verpackungsbestandteile aufgetragen werden kann, so
z. B. bei Verpackungsinnenräumen
mit schwer zugänglichen
Bereichen oder mit sehr kleinen Einfüllöffnungen.
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Im
Rahmen des nachträglichen
Auftrags von Lacken ist es erforderlich, dem Beschichten einen Trockenvorgang
folgen zu lassen. Hierbei wird die Lackschicht bei einer deutlich
erhöhten
Temperatur, etwa bei 180 bis 200°C,
welche für
einen beträchtlichen
Zeitraum, z. B. etwa 12 Minuten, aufgebracht wird, getrocknet bzw.
eingebrannt. Diese hohe thermische Belastung führt notwendigerweise zu einem erhöhten anlagetechnischen
Aufwand sowie zu hohen Aufwendungen für die Energieversorgung und die
Entsorgung von Emissionen, wie z. B. Ausgasungen und Verdunstungen.
Des Weiteren kann in einer derartigen Behandlung die Gefahr einer
Beschädigung
einer Beschichtung, Bedruckung oder Lackierung der Verpackungsaußenseite
begründet
sein.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Herstellung von Metallverpackungen mit einem verbesserten Korrosionsschutz
sowie verringertem Fertigungsaufwand anzugeben. Ferner soll eine
Metallverpackung mit erhöhtem
Korrosionsschutz sowie verbesserter Herstellbarkeit angegeben werden.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Metallverpackungen
mit den folgenden Schritten gelöst:
- – Formen
einer Metallverpackung, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, aus
einem Blechmaterial, insbesondere aus Fein- oder Feinst- bzw. Weißblech,
mit einem Innenraum und
- – Beschichten
des Innenraums mit einem Beschichtungsmittel auf Paraffinbasis.
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In
Bezug auf eine Metallverpackung gemäß der eingangs genannten Art
wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass zumindest der Innenraum
eine Oberflächenbeschichtung
mit einem Beschichtungsmittel auf Paraffinbasis aufweist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
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Erfindungsgemäß wird nämlich eine
Metallverpackung geformt und hiernach deren Innenraum mit einem
Beschichtungsmittel auf Paraffinbasis beschichtet, so dass sich
eine organische Beschichtung ergibt, welche einen ausgezeichneten
Korrosionsschutz gewährleistet
und keiner nachfolgenden mechanischen Verformung oder Schädigung durch
Umformprozesse bei der Herstellung der Metallverpackung ausgesetzt
ist. Auf diese Weise kann eine hohe Integrität der Beschichtung gewährleistet
werden.
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Ein
besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht auch darin, dass
im Vergleich zu (spritz-)lackierten Beschichtungen eine deutlich
verringerte Porosität
erreicht wird. Folglich können
Korrosionsströme
im Prinzip minimiert bzw. verhindert werden, was zu einem deutlich
verbesserten Korrosionsschutz führt.
Demnach können
ggf. auch aggressivere Füllgüter, die
etwa säuren-
oder laugenhaltig sind, erfolgreich in einer erfindungsgemäßen Verpackung
abgefüllt
werden.
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Paraffinische
Kohlenwasserstoffe sind ungiftig und gelten gesundheitlich als unbedenklich,
so dass sie für
die Verwendung bei Verpackungen für Lebensmittel bzw. Getränke durchaus
in Frage kommen können.
Darüber
hinaus sind Paraffine aufgrund ihrer Reaktionsträgheit hervorragend als Korrosionsschutzmittel
geeignet, sie sind insbesondere nicht wasserlöslich und sehr beständig gegen
viele Arten von Säuren.
Somit sind sie insbesondere zur Verwendung bei Metallverpackungen
für kohlensäurehaltige
Getränke,
wie z. B. Bier oder Cola, geeignet.
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Im
Sinne dieser Anmeldung ist unter dem Beschichtungsmittel auf Paraffinbasis
ein im Wesentlichen Paraffin enthaltendes Beschichtungsmittel zu verstehen,
welches vorteilhaft zu über
75%, bevorzugt zu über
85% und weiter bevorzugt zu über
95% aus Paraffin besteht. Das Beschichtungsmittel kann durch Hinzugabe
von Füllstoffen,
Lösungsmitteln, Farbstoffen,
Bindemitteln sowie weiteren Zuschlagstoffen, z. B. Fetten und natürlichen
oder synthetischen Wachsen, oder aber durch Beimengungen produktionsbedingter
Restbestandteile, wie z. B. Ölreste,
ergänzt
sein.
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Es
ist denkbar, dass das Beschichtungsmittel vollständig oder nahezu vollständig aus
Paraffin besteht. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass
keine oder nur unwesentliche Bestandteile des Beschichtungsmittels
nach dem Beschichten ausgasen oder ausgelöst werden.
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In
diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass unter Paraffinen im Wesentlichen
paraffinische Kohlenwasserstoffe zu verstehen sind, welche im Allgemeinen
eine geringe Reaktionsneigung aufweisen. Paraffine können aus
unverzweigten (n-)- und verzweigten (iso-)-Alkanen zusammengesetzt
sein, worin sich ihre vorteilhaften Eigenschaften begründen lassen.
Paraffinische Kohlenwasserstoffe sind im Wesentlichen wachsartig,
geruch- und geschmacklos, elektrisch nicht leitend sowie hydrophob.
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Abhängig von
ihrem Kettenaufbau können Paraffine
hinsichtlich ihrer Viskosität
sowie ihrer Erstarrungstemperatur klassifiziert werden. Im Rahmen dieser
Anmeldung soll vorrangig, aber nicht ausschließlich, auf Gemische mit besonders
langkettigen Kohlenwasserstoffen abgestellt werden. Des Weiteren
sollen unter Paraffinen auch die sogenannten Mikrowachse verstanden
werden.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird das Beschichtungsmittel unter Druck,
insbesondere im Airless-Sprühverfahren,
aufgetragen.
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Auf
diese Weise wird es ermöglicht,
das Beschichtungsmittel mittels bekannter Techniken aufzutragen.
Es ergibt sich eine gleichmäßige initiale
Beschichtung. Das Airless-Sprühverfahren
eignet sich besonders zum Auftragen des Beschichtungsmittels, da
hierbei im Gegensatz zu Luftdruck-basierten Sprühverfahren das Beschichtungsmittel
ohne ein zusätzliches
Trägermedium
aufgetragen wird. Somit kann eine Verschmutzung der Metallverpackung oder
des Beschichtungsmittels mit Bestandteilen der Prozessluft bei einem
Verfahren mit Druckluft vermieden werden. Ebenso erübrigt sich
eine aufwändige Bereitstellung,
Reinigung oder Filterung der Prozessluft.
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In
alternativer Ausgestaltung der Erfindung wird das Beschichtungsmittel
mittels eines Gieß- oder
Schüttverfahrens
aufgetragen.
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Durch
diese Maßnahme
kann das Beschichtungsmittel ohne Druck aufgetragen werden. Folglich reduziert
sich der Fertigungs- bzw. Anlagenaufwand. Auch hierbei kann auf
Anwendung von Prozessluft zum Auftragen des Beschichtungsmittels
verzichtet werden, so dass sich Verunreinigungen der Metallverpackung
bzw. des Beschichtungsmittels reduzieren lassen, wodurch sich die
Fertigungsqualität
und die Prozesssicherheit erhöhen.
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Das
Auftragen des Beschichtungsmittels durch Schwerkraft mittels Gieß- oder
Schüttverfahren
kann ebenso eine Beeinflussung der zu erzielenden Schichtdicke gewährleisten.
Durch Variation verschiedener Parameter, wie z. B. Viskosität des Beschichtungsmittels,
Temperatur des Beschichtungsmittels bzw. der zu beschichtenden Metallverpackung
oder aber der Oberflächenbeschaffenheit
des Innenraums der Metallverpackung, kann eine gewünschte Schichtdicke
eingestellt werden.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird das Beschichtungsmittel
zum Beschichten auf eine Temperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur erwärmt.
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Durch
diese Maßnahme
wird es ermöglicht, Beschichtungsmittel
auf Paraffinbasis ohne Zusatz von Lösungsmitteln zu verarbeiten.
Auf diese Weise müssen
nur lokale Bereiche der Fertigungsanlage beheizt werden, somit wird
ein schnelles Anhaften und Erstarren des Beschichtungsmittels auf
der nicht durch die Anlage erwärmten
Metallverpackung gefördert.
Es ist vorstellbar, das Beschichtungsmittel in einem Speicher- oder Vorratsbehälter direkt
zu erwärmen
oder aber den Wärmeeintrag
in das Beschichtungsmittel mittelbar über Aufheizen von Teilen der Beschichtungseinrichtung
zu realisieren.
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In
bevorzugter Weiterbildung der Erfindung weist das Beschichtungsmittel
eine Erstarrungstemperatur von über
70°C, vorzugsweise
von über
85°C, weiter
bevorzugt von über
90°C auf.
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Derart
hohe Erstarrungstemperaturen können
vorteilhaft mit Mikrowachsen erreicht werden. Auf diese Weise kann
eine genügend
hohe thermische Stabilität
der aufgetragenen Beschichtung für die
weitere Verarbeitung, das Befüllen
mit dem Füllgut
und den späteren
Gebrauch gewährleistet
werden.
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Des
Weiteren sind die Erstarrungstemperaturen noch immer niedrig genug
gewählt,
um den Energiebedarf für
das Erwärmen
des Beschichtungsmittels gering zu halten und somit die Aufwendungen
für die
Herstellung und die Fertigungsanlagen zu begrenzen. Ferner wird
ein Schutz der Außenoberfläche der
Metallverpackung gegen hohe thermische Einträge gewährleistet. Somit kann eine
außen
auf dem Behälter
aufgebrachte Lackierung, Bedruckung oder Beschichtung unbeschadet
hiervon auf dem flachen Halbzeug bereits vor der Blechumformung
aufgebracht werden.
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Besonders
bevorzugt wird es, das Beschichtungsmittel nach dem Beschichten
nochmals auf eine Temperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur
zu erwärmen.
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Auf
diese Weise kann das aufgetragene, bereits teilweise oder vollständig erstarrte
Beschichtungsmittel an- oder aufgeschmolzen werden, um mit dem erneut
verflüssigten
oder zähflüssigen Paraffin den
Innenraum des Metallbehälters
vollständig
zu benetzen. Es lassen sich hiermit auch unzugängliche Bereiche, in denen
kein initialer Auftrag des Beschichtungsmittels erfolgen konnte,
benetzen. Darüber
hinaus kann sich die Integrität
bzw. die Homogenität
des Beschichtungsmittels bzw. der Oberfläche des Beschichtungsmittels
verbessern, da das flüssige
oder zähflüssige Beschichtungsmittel
im Stande ist, Mikrorisse an seiner Oberfläche oder Lücken im Auftrag aufzufüllen bzw.
zu heilen.
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Vorzugsweise
wird das aufgetragene Beschichtungsmittel hierzu auf eine Temperatur
von etwa 100°C
gebracht und für
etwa zwei bis drei Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Es kann
sich hierbei eine deutliche Vereinfachung des Fertigungsverfahrens
sowie eine Verbesserung des Korrosionsschutzes ergeben, da mögliche Fehler
und Risse in der initialen Schicht durch einen nachgelagerten Fertigungsschritt
in sicherer Weise geschlossen bzw. geheilt werden können.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird während des Formens der Metallverpackung mindestens
eine Falzverbindung ausgebildet, die während der nachfolgenden Beschichtung
des Innenraums mit dem Beschichtungsmittel beschichtet wird.
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Auf
diese Weise ist es ermöglicht
worden, besonders einfache, günstige
und seriengeeignete Umform- und Fügeprozesse anzuwenden, um die Metallverpackung
zu formen, da durch die Beschichtung mit einem Beschichtungsmittel
auf Paraffinbasis gewährleistet
werden kann, auch besonders schwer zugängliche Bereiche, wie z. B.
Falzkanäle,
mit dem Beschichtungsmittel zu bedecken.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird die Metallverpackung
zum Auftragen oder zum nochmaligen Erwärmen des Beschichtungsmittels zum
vollständigen
Benetzen des Innenraums mit dem Beschichtungsmittel ausgerichtet
angeordnet.
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Somit
kann das aufgetragene flüssige
oder zähflüssige Beschichtungsmittel
bei geeigneter Ausrichtung selbsttätig unter Schwerkrafteinfluss
in schwer zugängliche
Bereiche der Metallverpackung, wie z. B. Falzverbindungen, eindringen,
um eine vollständige
Beschichtung des Innenraums zu gewährleisten. Es ist vorstellbar,
die Metallverpackung während
der Herstellung mehrfach auszurichten, somit kann sich die Prozesssicherheit
des Beschichtungsvorganges noch weiter erhöhen, ebenso können hierdurch
besonders schwer zugängliche
Bereiche mit dem Beschichtungsmittel benetzt werden.
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Beispielsweise
kann die Metallverpackung im Rahmen der Ausrichtung um 180 Grad
gedreht werden, um nach dem vollständigen Bedecken des Bodenbereichs
der Metallverpackung anschließend den
diesem gegenüberliegenden
Bereich sicher mit dem Beschichtungsmittel zu bedecken. Hierbei
kann eine etwaige Deckelöffnung
geeignet verschlossen werden. Alternativ ist vorstellbar, im Rahmen
des Beschichtungsprozesses überschüssiges Beschichtungsmittel
nach geeignetem Ausrichten nur unter Einwirkung der Schwerkraft
aus der Metallverpackung herauslaufen zu lassen.
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In
bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird die Metallverpackung
beim Auftragen oder beim nochmaligen Erwärmen des Beschichtungsmittels zum
vollständigen
Benetzen des Innenraums mit dem an- oder aufgeschmolzenen Beschichtungsmittel
verschwenkt.
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Auf
diese Weise kann erzielt werden, das Beschichtungsmittel mittels
einer kontinuierlichen Schwenkbewegung besonders sicher und schnell
auf den gesamten Innenraum der Metallverpackung aufzutragen.
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Die
Schwenkbewegung kann bereits während
des initialen Auftrags des Beschichtungsmittels erfolgen, jedoch
ebenso im Rahmen möglicher
sich anschließender
Folgeschritte des Erwärmens
der aufgetragenen Beschichtung.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird das Beschichtungsmittel mit einem
Lösungsmittel
für Paraffin
versetzt.
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Hierdurch
kann bewirkt werden, dass die Viskosität des Beschichtungsmittels
sowie die Verarbeitungstemperatur für das Auftragen des Beschichtungsmittels
herabgesetzt ist. Somit lassen sich Energieeinsparungen erzielen,
da das Beschichtungsmittel nicht erst auf eine höhere Verarbeitungstemperatur
gebracht werden muss. Ferner lassen sich durch Hinzugabe von Lösungsmitteln
zu dem Beschichtungsmittel weitere prozessrelevante Eigenschaften
geeignet beeinflussen. Es ist vorstellbar, dass die Kriechfähigkeit
des Beschichtungsmittels oder aber die Haftung auf dem spezifischen
Blechmaterial verbessert werden.
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Es
versteht sich, dass bevorzugt ungiftige bzw. unschädliche Lösungsmittel
zur Verwendung kommen sollen. Alternativ ist vorstellbar, dass andere Lösungsmittel,
wie z. B. Benzin, Ether und Chloroform, mit ausgezeichneter Lösungswirkung
bei Paraffinen genutzt werden können.
Es versteht sich ferner, dass diese Lösungsmittel nach dem Auftragen vollständig entweichen
sollten, hiernach kann das Beschichtungsmittel die vorteilhaften
Eigenschaften des annähernd
oder vollständig
reinen Paraffins aufweisen.
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In
diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass sich der Anteil des Paraffins
an dem Beschichtungsmittel durch Ausgasungen oder sonstige Abtrennungen
von Bestandteilen ändern
kann, jedenfalls nach der Herstellung der Metallverpackung größer sein
kann als vor dem Auftragen des Beschichtungsmittels.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination,
sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind,
ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Metallverpackung
in Form eines Fasses;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Metallverpackung
in Form einer Dose;
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3 eine
perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Metallverpackung
in Form eines Kanisters;
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4 einen
Schnitt durch eine erfindungsgemäße Metallverpackung
mit einem aufgefalzten Deckel;
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5 eine
schematische Darstellung einer Anlage zur Beschichtung des Innenraums
einer Metallverpackung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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6 eine
Ansicht einer Düse
zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren;
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7 einen
Teilschnitt einer gegenüber 6 abgewandelten
Ausführungsform
einer Düse;
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8 eine
schematische Teilansicht einer gegenüber 5 abgewandelten
Ausführungsform einer
Anlage zur Beschichtung eines Metallbehälters;
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9 einen
vergrößerten Teilschnitt
durch eine erfindungsgemäße Metallverpackung
im Bereich einer Falzverbindung mit einem aufgetragenen Beschichtungsmittel;
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10 eine
Ansicht gemäß 9 mit
einem durch ein an- oder aufgeschmolzenes Beschichtungsmittel vollständig benetzten
Innenraum des Metallbehälters;
und
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11 eine
schematische Darstellung einer Schwenkeinrichtung zum Verschwenken
oder Ausrichten eines erfindungsgemäßen Metallbehälters bei der
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Metallverpackung
in Form eines Fasses dargestellt und insgesamt mit 10 bezeichnet.
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Derartige
Metallverpackungen finden breite Verwendung bei der Verpackung und
Aufbewahrung von chemischen bzw. technischen Füllgütern oder aber von Lebensmitteln,
insbesondere von Getränken.
Als sogenannte Bierfässchen
haben solchermaßen
gestaltete Verpackungen eine breite Verwendung gefunden. Im Allgemeinen
weisen derartige Bierfässchen
Füllvolumen
von etwa drei bis etwa zwanzig Liter auf, wobei sich das sogenannte
5-Liter-Partyfass als gebräuchliche
Gebindegröße etabliert
hat. Hauptsächlich
für den
Großhandelsbedarf bzw.
für chemische
oder technische Füllgüter werden jedoch
Fässer
mit Füllvolumen
von wenigen Litern bis hin zu mehreren hundert Liter angeboten.
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Solchermaßen gestaltete
Metallverpackungen werden im Regelfall aus Fein- oder Feinstblechen
geformt. Üblicherweise
weisen Feinstbleche Dicken von weniger als 0.5 Millimeter auf, während Feinbleche
in etwa den Dickenbereich von 0.5 bis 3 Millimeter abdecken. Gebräuchliche
Materialien und Halbzeuge zur Herstellung derartiger Metallverpackungen
sind Flachbänder,
Tafeln bzw. Coils aus Weißblech,
Schwarzblech oder aber aus elektrolytisch spezialverchromtem Stahlblech.
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Die
in der 1 gezeigte Metallverpackung 10 wird ausgehend
von dem Flachmaterial durch verschiedene Umform- und Fügevorgänge gestaltet.
Die Metallverpackung 10 weist ein einen Innenraum 12 umgebendes
Hüllelement 15 auf,
welches mittels Falzverbindungen 17 in seinem unteren Bereich
mit einem Bodenelement 11 sowie in seinem oberen Bereich
mit einem Deckenelement 13 verbunden ist. Das Deckenelement 13 weist
eine Einfüllöffnung 16, beispielsweise
zum Einfüllen
von Bier, auf. Das Bodenelement 11 und das Deckenelement 13 können z. B.
aus vorgestanzten Ronden geformt sein. Das Hüllelement 15 wird
aus Flachband gebildet, wobei die Zylinderform durch Umbiegen und
Fügen zweier Stirnseiten
des im Wesentlichen rechteckigen Ausgangsmaterials mittels einer
Falzverbindung (nicht dargestellt) erzeugt wird. Alternativ ist
denkbar, das Hüllelement 15 aus
einem rohrförmigen
Halbzeug zu bilden.
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Eine
erfindungsgemäße Metallverpackung kann
neben der Einführöffnung 16 durchaus
weitere Öffnungen,
so z. B. zur Integration eines Zapfhahns oder zur Be- oder Entlüftung, aufweisen.
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Im
Rahmen der Formgebung eines solchen Behältnisses können vielerlei Trenn-, Füge- oder Umformprozesse
zur Anwendung kommen, so insbesondere Stanzen, Schneiden, Expandieren,
Bördeln, Falzen,
Schweißen
oder Sicken.
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In
diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass der Begriff ”Metallverpackung” nicht
dahingehend verstanden werden darf, dass die fertige Verpackung
bzw. das befüllte
Gebinde keinerlei nichtmetallische Bestandteile aufweist. Es ist üblich und
vorstellbar, kunststoffbasierte Verschlüsse, Ventile oder Transporthilfen,
wie Henkel oder Kantenschoner, vorzusehen, so dass ”Metallverpackung” in dieser
Hinsicht nicht einschränkend
verstanden werden soll.
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2 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Metallverpackung 10a.
Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Metallverpackung 10 ist
die Metallverpackung 10a in der 2 in einem
einteiligen Zustand dargestellt. Das Hüllelement 15 kann
durch Expandieren bzw. Tiefziehen eines flachen oder vorgeformten
Halbzeugs ausgebildet werden. Die in 2 gezeigte
Gebindeform dient üblicherweise
der Aufnahme von kohlensäurehaltigen
Getränken,
insbesondere von Bier oder Cola, wird jedoch auch für andere
Füllgüter verwendet.
Solche als Getränkedosen bekannten
Verpackungen können
aus den vorstehend erwähnten
Stahlblechen, alternativ aus Aluminimblechen, oder aber aus einer
Kombination von Metallwerkstoff aufgebaut sein. Verbreitete Füllmengen
sind etwa 0.2, 0.25, 0.33, 0.5, 0.75, 1.0 sowie 1.5 Liter.
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Die übliche Form
einer Bier- oder Coladose mit einem metallischen Einwegverschluss
bedingt eine fertigungs- bzw. abfülltechnische Besonderheit, ein
Deckenelement (in 2 nicht dargestellt) wird nämlich erst
nach dem Abfüllen
des Füllgutes
in das Füllelement 15 der
Metallverpackung 10a mit dem Hüllelement 15 verbunden.
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Eine
weitere abgewandelte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Metallverpackung wird
in 3 gezeigt und ist mit 10b bezeichnet.
Die Metallverpackung 10b in Form eines Kanisters kann der
Aufnahme flüssiger
chemischer Produkte, wie z. B. von Farbe oder Lacken, wie ebenso
auch der Aufbewahrung rieselfähiger
Granulate oder Pulver dienen. Im Lebensmittelbereich werden solche
Behälter u.
a. zur Aufbewahrung von Speiseöl
genutzt.
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In
beispielhafter Konfiguration weist die Metallverpackung 10b ein
Hüllelement 15 auf,
welches auch den Bodenbereich der Metallverpackung 10b begrenzt,
so dass zusätzlich
lediglich ein Deckenelement 13 vorgesehen ist, das über eine
Falzverbindung 17 mit dem Hüllelement 15 verbunden
ist. In alternativer Ausgestaltung kann ein derartiger Kanister auch über eine
zusätzliche
Falzverbindung zur Aufnahme eines Bodenelements, etwa analog 1, verfügen.
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In 4 wird
eine weitere Metallverpackung 10c dargestellt. Die Schnittansicht
zeigt anschaulich die Gestaltung der Falzverbindung 17 zur
Verbindung des Deckenelements 13 mit dem Hüllelement 15.
Es ist unmittelbar einsichtig, dass zur Ausformung einer derartigen
Falzverbindung bei dem Hüllelement 15 und
dem Deckenelement 13 Bördel-
bzw. Falzvorgänge
erfolgen müssen,
wodurch die einzelnen Bleche in diesen Bereichen hohen Umformgraden
unterworfen werden.
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Es
sei erneut darauf verwiesen, dass im Stand der Technik bekannt ist,
die verwendeten Bleche entweder in flachem Zustand vor dem Umformen oder
aber in umgeformtem bzw. gefügtem
Zustand mit Beschichtungen, wie z. B. dekorativen Lackierungen oder
Bedruckungen bzw. Korrosionsschutzmitteln, zu versehen. In den Bereichen
der Bleche, die hohe Umformgrade aufweisen, können diese Beschichtungen,
sofern sie vor dem Umformen oder Fügen aufgetragen sind, durch
diese Vorgänge
geschwächt
oder geschädigt
werden.
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Dieser
Nachteil kann durch alternative oder zusätzliche Beschichtung der Metallverpackung,
insbesondere des Innenraums der Metallverpackung, nach dem Umformen und
Fügen ausgeglichen
werden, wodurch jedoch der Fertigungsaufwand steigt und sich andere
Nachteile ergeben können.
So ist es z. B. bekannt, dass bei mit der Trocknung einer auf den
Innenraum 12 der Metallverpackung 10c aufgetragenen
Beschichtung oder Lackierung, welche bei konventionellen Lacken
bei hohen Temperaturen von etwas 180 bis 200°C erfolgt, eine auf der Außenseite 18 der
Metallverpackung 10c aufgebrachte dekorative Lackierung
durch Verfärbungen
oder dergleichen beeinträchtigt
oder geschädigt
werden kann.
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Alternativ
müsste
durch das Weglassen dieser zusätzlichen
Innenbeschichtung ein verminderter Korrosionsschutz im Innenraum 12 des
Metallbehälters 10c und
dort insbesondere in dem Bereich, in dem einzelne Elemente zur Ausbildung
einer Falzverbindung zusammenlaufen, in Kauf genommen werden.
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Erfindungsgemäß wird nun
vorgeschlagen, zur Vermeidung derartiger Nachteile eine Beschichtung
mit einem Beschichtungsmittel auf Paraffinbasis im Innenraum einer
Metallverpackung aufzutragen.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Eine
vereinfacht dargestellte Metallverpackung 10, etwa geformt
gemäß der 1 bis 4, wird
relativ zu einer mit 20 bezeichneten Beschichtungseinrichtung
angeordnet. Hierbei ist vorstellbar, dass die Zuführbewegung
sowie weitere mögliche Relativbewegungen
der Metallverpackung 10 gegenüber der Beschichtungseinrichtung 20 durch
eine in 5 schematisch dargestellte und
insgesamt mit 40 bezeichnete Handlingeinrichtung erzeugt
werden. Die Handlingeinrichtung kann über Hubmittel oder Drehmittel
verfügen,
wie durch die Pfeile 46 bzw. 44 angedeutet, um
die Metallverpackung 10 relativ zu einem Düsenteil 24 zu
bewegen.
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Alternativ
ist vorstellbar, die Beschichtungseinrichtung 20, zumindest
aber ein dieser zugeordnetes Zuführmittel 22 mit
dem Düsenteil 24 relativ
zu der Metallverpackung zu bewegen, die später bei 8 näher erläutert werden
wird.
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Das
Zuführelement 22 dient
der Versorgung der Düse 24 mit
dem Beschichtungsmittel 30. Hierzu sind Leitungen 28 vorgesehen,
in 5 beispielhaft als Ringleitung gestaltet. Es versteht
sich, dass das Zuführelement 22 ein
zu Steuerung des Beschichtungsvorgangs geeignetes Ventil (nicht
dargestellt) aufweisen kann. Die Leitung 28 verbindet ein
Behältermittel 34,
welches der Aufnahme eines Vorrats des Beschichtungsmittels 30 dient,
mit dem Düsenteil 24, wobei überschüssiges,
nicht aufgebrachtes Beschichtungsmittel über einen Rücklauf wiederum in das Behältermittel
eingebracht werden kann. Eine Pumpe 35 in der Leitung 28 dient
der Druckerzeugung zum Auftragen des Beschichtungsmittels 30.
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Vorteilhaft
wird das Beschichtungsmittel 30 vor dem Auftragen mittels
Heizeinrichtungen 32 oder 32a erwärmt bzw.
verflüssigt.
Die Heizeinrichtung 32 kann der Erwärmung des Beschichtungsmittels 30 dienen,
wenn dieses die Leitung 28 durchströmt. Zusätzlich ist eine Heizeinrichtung 32a dargestellt,
die dazu dient, das sich in dem Behältermittel 34 befindliche
Beschichtungsmittel 30 zu erwärmen, so dass die Zieltemperatur
des Beschichtungsmittels 30 alternativ durch permanente
Umwälzung
in der Leitung 28 mittels der Pumpe 35 gewährleistet
werden kann.
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In
den 6 und 7 sind konstruktive Weiterbildungen
der Zuführmittel 22 dargestellt.
Hierbei weist das Düsenteil 24a in 6 eine
kugelförmige
Gestalt auf, wodurch gewährleistet
wird, dass nahezu der gesamte das Düsenteil 24a umgebende Raum
mit einem Beschichtungsmittel benetzt werden kann.
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Demgegenüber ist
in 7 bei dem Düsenteil 24b zusätzlich ein
Gelenk 26 vorgesehen, das es ermöglicht, das Düsenteil 24b zusätzlich zu
verschwenken, um schwer zugängliche
Bereiche einer Metallverpackung beschichten zu können.
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Gemäß der Anordnung
in 5 ist es ausreichend, die Metallverpackung 10 in
einer Achse 46 relativ zu dem Düsenteil 24 zu bewegen,
um eine vollständige
Benetzung des Innenraums 12 der Metallverpackung 10 erzielen
zu können.
Zusätzlich
kann eine Rotation 44 eingeleitet werden, um über den Umfang
des Innenraums 12 der Metallverpackung 10 eine
gleichmäßige Verteilung
des Beschichtungsmittels 30 zu bewirken.
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Im
Gegensatz dazu ist in 8 eine Metallverpackung 10 schematisch
dargestellt, welche nur eine relativ kleine Einfüllöffnung 16 aufweist.
Hierdurch kann insbesondere das Beschichten von Eckbereichen des
Innenraums 12 der Metallverpackung 10 erschwert
werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein gerichtetes Düsenteil 24 zur
Verwendung kommt, etwa eine Düse
mit einem Abstrahlwinkel von lediglich 90 Grad oder 180 Grad.
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Zum Überwinden
derartiger Nachteile ist nun in 8 eine alternative
Handlingeinrichtung 40a vorgesehen, welche der Zustellung
eines Zuführmittels 22a mit
dem Düsenteil 24 in
den Innenraum 12 der Metallverpackung 10 dient.
Die Handlingeinrichtung 40a kann über Hubmittel oder Drehmittel
verfügen,
wie durch die Pfeile 46a bzw. 44a angedeutet. Auf
diese Weise kann das Zuführmittel 22a in
den Innenraum 12 eingebracht und dort auch verfahren werden.
Zur Feinausrichtung des Düsenteils 24 sind weitere
Gelenke 26a, 26b vorgesehen. Durch Kombination
der Handlingeinrichtung 40a mit dem Zuführmittel 22a ist es
nun möglich,
nahezu den gesamten Innenraum 12 der Metallverpackung 10 zu
benetzen.
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In
den 9 und 10 wird nun ein besonders vorteilhafter
Verfahrensschritt verdeutlicht.
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Im
Schnitt ist hierbei jeweils der Bereich einer Falzverbindung 17 zwischen
einem Bodenelement 11 und einem Hüllelement 15 einer
Metallverpackung dargestellt. Dieser Ausschnitt kann stellvertretend
für Bereiche
weiterer Falzverbindungen, allgemeiner für schwer zugängliche
Bereiche einer Metallverpackung stehen. Dies können insbesondere auch Deckelfalze
oder seitliche vertikale Falze sein sowie jegliche im Rahmen der
initialen Beschichtung nicht benetzte Bereiche sein.
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Das
zunächst
aufgetragene Beschichtungsmittel 30' ist in 9 gezeigt.
Hierbei ist ersichtlich, dass der Bereich, in dem das Hüllelement 15 und
das Bodenelement 11 zusammentreffen, um eine Falzverbindung
einzugehen, ein sogenannter Falzkanal 19, aufgrund seiner
Enge und Tiefe möglicherweise nicht
vollständig
von dem Beschichtungsmittel bedeckt ist. Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel 30' kann jedoch
besonders einfach bei relativ niedrigen Temperaturen durch geeignete
Wärmezufuhr,
mit 38 angedeutet, an- oder aufgeschmolzen werden. Hierzu
wird nun eine Schmelzeinrichtung 36 zur Erzeugung des Wärmeeintrags 38 benutzt.
Der Wärmeeintrag 38 kann
vorteilhaft über
Konvektion, Wärmeleitung
sowie über
Strahlung in die bzw. um die Metallverpackung erfolgen, beispielsweise
mittels Umwälzung
erwärmter
Luft oder aber durch Infrarot-, insbesondere Nahinfrarotstrahlung.
Hierbei ist es fertigungstechnisch besonders vorteilhaft, das zu
erwärmende
Beschichtungsmittel 30' mittelbar
durch Erwärmen
von Blechmaterial 14 in dem Hüllelement 15 bzw.
dem Bodenelement 11 an- oder aufzuschmelzen.
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In
diesem Zusammenhang ist gesondert zu erwähnen, dass die dabei auf der
Außenseite
der Metallverpackung auftretenden Temperaturen deutlich niedriger
sind als die Temperaturen beim Trocknen konventioneller Lacke auf
der Innenseite einer Metallverpackung. Somit werden Beschädigungen, wie
z. B. Farbabweichungen bei der Beschichtung der Verpackungsaußenseite
sicher vermieden.
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10 verdeutlicht
nun den angestrebten Zielzustand, in dem das nunmehr mit 30'' bezeichnete Beschichtungsmittel
selbsttätig
in den Falzkanal 19 eingedrungen ist und diesen vollständig benetzt. Somit
ist auch in diesem Bereich ein sicherer Korrosionsschutz und später eine
Trennung des Füllgutes von
dem Blechmaterial 14 der Metallverpackung 10 gewährleistet.
Das an- oder aufgeschmolzene Beschichtungsmittel 30'' ist ausreichend viskos, um sicherzustellen,
dass trotz des selbsttätigen
schwerkraftbedingten Verlaufens einmal benetzte Bereiche nicht wieder
freigelegt werden.
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Dieser
besonders bevorzugte Verfahrensschritt eignet sich auch insbesondere
dazu, unzugängliche
Bereiche an Außenseiten
von Metallverpackungen sicher zu beschichten. Dies können z.
B. ausgeprägte
Vertiefungen, Sicken oder äußere Falzgeometrien
sein. Bekanntermaßen
neigen Metallbehälter
gerade in solchen Bereichen zu Korrosion.
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Um
das Eindringen des Beschichtungsmittels in schwer zugängliche
Bereiche des Innenraums der Metallverpackung zu unterstützen bzw. überhaupt
erst zu ermöglichen,
ist es besonders vorteilhaft, die Metallverpackung geeignet auszurichten oder
zu verschwenken, so dass mittels schwerkraftbedingtem Fließen auch
tatsächlich
der gesamte Innenbereich benetzt werden kann.
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11 zeigt
schematisch eine hierfür
geeignete Schwenkeinrichtung, welche insgesamt mit 42 bezeichnet
ist. Die Schwenkeinrichtung 42 ist mit verschiedenen Schwenk-
bzw. Drehachsen 52, 54, 56 und 58 versehen.
Weiterhin sind Greifmittel 50 vorgesehen, um die Metallverpackung 10 greifen
und halten zu können.
Mittels der Schwenkeinrichtung 42 kann nun die Metallverpackung 10 geeignet
ausgerichtet bzw. verschwenkt werden, um das Fließen des Beschichtungsmittels
zu lenken bzw. zu fördern.
Dieses Schwenken oder Ausrichten kann sowohl diskret als auch kontinuierlich
erfolgen. So ist vorstellbar, die Metallverpackung 10 bereits
während
des Erwärmens
des aufgetragenen Beschichtungsmittels geeignet zu bewegen, um die
Prozesszeit kurz zu halten.
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Als
Beispiel für
eine diskrete Ausrichtung einer Metallverpackung 10 ist
es vorstellbar, einen Behälter,
etwa gemäß 1,
nach dem initialen Auftragen des Beschichtungsmittels in einer Position,
in der sich das Bodenelement 11 auf dem Boden befindet, zu
erwärmen,
so dass das Beschichtungsmittel selbsttätig in den Falzkanal der Falzverbindung 17 zwischen
dem Bodenelement 11 und dem Hüllelement 15 eindringen
kann. Hiernach kann die Metallverpackung 10 einfach um
180 Grad gedreht werden, so dass das Beschichtungsmittel 30,
welches sich noch im an- oder aufgeschmolzenen Zustand befindet,
oder durch erneutes Erwärmen
wiederum in diesen Zustand gebracht wird, auch in den Falzkanal zwischen
dem Deckenelement 13 und dem Hüllelement 15 eindringen
kann. Hierbei kann die Einführöffnung 16 geeignet
verschlossen werden, um ein Ausfließen des geschmolzenen Beschichtungsmittels 30 zu
vermeiden.
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Ebenso
ist vorstellbar, eine größere Menge Beschichtungsmittel
in eine Metallverpackung einzubringen, diese bewusst im Innenraum
der Metallverpackung umherfließen
zu lassen und anschließend eine überschüssige, nicht
benötigte
Menge des Beschichtungsmittels aus der Metallverpackung auszugießen.
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Es
versteht sich, dass die gezeigten Handling-, Schwenk- und Zuführeinrichtungen
geeignet kombiniert, reduziert und vereinfacht werden können, um
die Anlage zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
möglichst
einfach und kostengünstig
gestalten und in dem etablierten Fertigungsablauf bei der Herstellung
von Metallbehältern
integrieren zu können.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es gelungen, ein besonders einfaches und
effektives Verfahren zur Herstellen von Metallverpackungen anzugeben,
bei dem insbesondere der Korrosionsschutz im Innenraum der Metallverpackungen
in verbessertem Maße bei
gleichzeitig reduziertem Fertigungsaufwand und bei verbesserter
Fertigungsqualität
gesichert ist, anzugeben.
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Dementsprechend
gewährleistet
eine erfindungsgemäße Metallverpackung
einen hohen Korrosionsschutz bei vereinfachter Herstellbarkeit,
der insbesondere auch die Anforderungen an Lebensmittelechtheit
erfüllt.