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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Veredeln einer metallischen Beschichtung auf einem Stahlblech nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der Herstellung von galvanisch beschichteten Stahlblechen, beispielsweise bei der Herstellung von Weißblech, ist es bekannt, die Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung durch ein Aufschmelzen der Beschichtung nach dem galvanischen Beschichtungsvorgang zu erhöhen. Hierzu wird die auf das Stahlblech galvanisch abgeschiedene Beschichtung auf eine über dem Schmelzpunkt des Beschichtungsmaterials liegende Temperatur erhitzt und anschließend in einem Wasserbad abgeschreckt. Durch das Aufschmelzen der Beschichtung erhält die Oberfläche der Beschichtung ein glänzendes Aussehen und die Porosität der Beschichtung wird vermindert, wodurch sich deren Korrosionsbeständigkeit erhöht und ihre Durchlässigkeit für aggressive Stoffe, beispielsweise organische Säuren, vermindert. Durch das Aufschmelzen der Beschichtung bildet sich ferner eine Legierungsschicht zwischen dem Stahlband und der Beschichtung, welche ebenfalls die Korrosionsbeständigkeit erhöht.
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Das Aufschmelzen der Beschichtung kann beispielsweise durch induktive Erhitzung des beschichteten Stahlblechs oder durch elektrisches Widerstandsheizen erfolgen. Aus der
DE 1 277 896 ist beispielsweise ein Verfahren zur Erhöhung des Korrosionsschutzes von metallisierten Eisenbändern oder -blechen bekannt, bei dem die metallische Beschichtung durch Erhöhung auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials aufgeschmolzen und während des Kristallisationsvorgangs im Bereich zwischen Schmelztemperatur und Rekristallisationstemperatur Schwingungen höherer Frequenz ausgesetzt wird. Aus der
DE 1 186 158-A ist eine Anordnung zum induktiven Erwärmen von metallischen Bändern für das Aufschmelzen von insbesondere elektrolytisch aufgebrachten Beschichtungen auf Stahlbändern bekannt.
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Bei den bekannten Verfahren zum Aufschmelzen von metallischen Beschichtungen auf Stahlbändern oder -blechen wird in der Regel das gesamte Stahlband bzw. Stahlblech, einschließlich der aufgebrachten Beschichtung, auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials erwärmt und anschließend, beispielweise in einem Wasserbad, wieder auf Normaltemperatur abgekühlt. Hierfür ist ein erheblicher Energiebedarf notwendig.
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Weißblech wird bspw. für die Herstellung von Getränkedosen verwendet. Solche Getränkedosen sind zwei- oder dreiteilig ausgebildet. Dreiteilige Dosen bestehen aus einem zylindrischen Dosenkörper und einem jeweils daran angeformten, insbesondere angefalztem Dosenboden und Deckel. Zweiteilige Dosen bestehen aus einem Unterteil und einem Deckel. Das Unterteil besteht aus einer im wesentlichen zylindrischen Dosenwand mit einem daran angeformten Dosenboden und wird durch Tiefziehen und Abstreckziehen (DWI-Verfahren, „draw and wall ironing”) oder durch mehrfaches Tiefziehen (DRD-Verfahren, „draw and redraw”) gefertigt.
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Beim Abstreckgleit-Verfahren (DWI-Verfahren) wird zunächst ein Blech zugeschnitten und zu einem Napf gezogen, der dann unter Verringerung der Wandstärke in einem Abstreckgleitschritt zu einer Dose verformt wird. Beim Abstreckgleitziehen wird die Dose durch eine Reihe von Kreisringen unter Benutzung eines Stempels gedrückt, wobei der Spalt zwischen jedem Ring und dem Stempel graduell abnimmt. Danach wird die Dose gereinigt und innen und außen mit einem Lack überzogen, um einen Schutz gegen Korrosion zu bilden. Ein solches DWI-Verfahren wird in der
WO 8302577 A1 beschrieben.
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Beim DRD-Verfahren wird ein aus dem Blech gebildeter Napf in aufeinanderfolgenden Stufen weiter gezogen, um eine Dose mit dem gewünschten Durchmesser und der gewünschten Höhe zu erzeugen. Als Ausgangsmaterial wird hierbei üblicherweise ein mit einer Chrom-Beschichtung versehenes Stahlblech (ECCS) verwendet, welches mit einem Lack überzogen ist.
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Aus der
DE 19802953 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Getränkedose bekannt, wobei aus einem Weißblechband zunächst eine kreisrunde Blechscheibe (Ronde) ausgeschnitten und die Blechscheibe anschließend durch Tiefziehen und anschließendes Abstreckziehen zu einem einseitig offenen, zylindrischen Dosenkörper umgeformt wird. Der Dosenkörper weist eine zylindrische Dosenwand und ein domförmig nach außen gewölbtes Endteil (Dosenkopf) auf. In dem Endteil wird danach eine zentrale Öffnung ausgestanzt, in welche ein wieder verschließbares Verschlusssystem eingesetzt wird. Abschließend wird das offene Ende des Dosenkörpers mit einem im wesentlichen ebenen Dosenboden durch Bördeln und Falzen unter Erzeugung eines Doppelfalzes verschlossen. Die Außenseite des Doppelfalz bildet dabei eine über dem ebenen Dosenboden vorstehende ringförmige Stellkante. Um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit der Getränkedose zu gewährleisten, wird bei dem Verfahren bevorzugt ein mit einer Kunststoffbeschichtung aus PET beschichtetes ECCS-Blech („electrolytically chromium coated steeel”) verwendet. Für die Herstellung des Dosenbodens wird bevorzugt beidseitig mit PET beschichtetes ECCS-Blech verwendet, um insbesondere im Bereich der Stellkante einen ausreichenden Korrosionsschutz zu bilden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es gerade im Bereich der Stellkante zu Korrosionsschäden kommen kann, weil die Kunststoffschutzschicht (PET-Schicht) beim Verpacken der Getränkedosen in Transportgebinde und beim Transport verkratzt oder beschädigt werden kann. Dies stellt insbesondere in Ländern mit feuchttropischem Klima ein Problem dar, denn durch die Beschädigung der Kunststoffschutzschicht im Bereich der Stellkante ist diese, bedingt durch die hohe Luftfeuchtigkeit, anfällig für Korrosion.
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Ähnliche Probleme zeigen sich auch bei Getränkedosen aus Stahlblech, die mit einer Lackschicht oder einem Kunststoffüberzug gegen Korrosion geschützt werden sollen. Eine solche Getränkedose ist bspw. aus der
EP 868951 B1 bekannt, die ein Verfahren zur Herstellung einer Metalldose aus einem kohlenstoffarmen Stahlband oder -blech offenbart, welches auf beiden Seiten mit einem kohärenten laminierten Überzug aus einem thermoplastischen Polymermaterial überzogen ist, wobei das Verfahren eine oder mehrere Nachziehstufen aufweist, in denen die Seitenwände in ihrer Dicke durch Strecken verringert werden und in der Dosenbasis eine nach innen vorstehende Kuppel erzeugt wird, die durch aufrecht stehende Wände begrenzt ist, welche in eine ringförmig am Dosenboden umlaufende Stellkante übergehen.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Veredeln einer metallischen Beschichtung auf einem Stahlblech aufzuzeigen, welches zur späteren Herstellung von Behältern oder Dosen mit einer Stellkante vorgesehen ist, wobei das Verfahren einen guten Korrosionsschutz der aus dem beschichteten Stahlblech hergestellten Behälter oder Dosen ermöglichen und gleichzeitig möglichst energieeffizient in der Durchführung sein soll. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein mit einer metallischen Beschichtung versehenes Stahlblech mit möglichst hoher Korrosionsstabilität aufzuzeigen, welches für die Herstellung von Behältern oder Dosen verwendet werden kann, ohne dass das beschichtete Stahlblech durch eine zusätzliche Lackierung oder Kunststoffbeschichtung gegen Korrosion geschützt werden muss. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters oder einer Dose aus einem metallbeschichteten Stahlblech aufzuzeigen, welches eine möglichst gute Stabilität des Behälters bzw. der Dose gegen Korrosion gewährleistet.
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Gelöst werden diese Aufgaben mit einem Verfahren zum Veredeln einer metallischen Beschichtung auf einem Stahlblech mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Verfahren zur Herstellung von Behältern oder Dosen aus mit einer metallischen Beschichtung beschichtetem Stahlblech mit den Merkmalen des Anspruchs 4 sowie einem Stahlband oder -blech mit einer metallischen Beschichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren sind in den Ansprüchen 2 und 3 sowie 5 bis 11 angegeben. Die Ansprüche 13 und 14 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des beschichteten Stahlblechs gemäß der Erfindung.
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Soweit hier von beschichtetem Stahlblech gesprochen wird, ist darunter ein Blech aus Stahl mit einer metallischen Beschichtung zu verstehen, wobei die Beschichtung einseitig oder beidseitig auf dem Stahlblech aufgebracht sein kann. Das Stahlblech kann ferner alle gängigen Formen aufweisen und insbesondere als (auf eine Rolle gewickeltes) Blechband oder in Form von Blechtafeln vorliegen. Insbesondere wird unter beschichtetem Stahlblech verzinntes Stahlblech (Weißblech) oder mit anderen metallischen Materialien, wie z. B. Zink, Nickel oder Chrom, beschichtetes Stahlblech verstanden, wobei die metallische Beschichtung bspw. über ein galvanisches Verfahren auf eine oder beide Seiten des Stahlblechs aufgebracht worden ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Veredeln einer metallischen Beschichtung auf einem Stahlblech, welches zur späteren Herstellung von Behältern oder Dosen mit einer Stellkante vorgesehen ist, wird die Beschichtung durch Bestrahlung der Oberfläche der Beschichtung mit einer elektromagnetischen Strahlung hoher Leistungsdichte und lokal begrenzt auf ausgewählte Bereiche auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Materials der Beschichtung erhitzt, wodurch die Beschichtung in den ausgewählten Bereichen aufgeschmolzen wird, wobei die ausgewählten Bereiche bei der späteren Herstellung von Verpackungsbehältern oder Dosen aus dem beschichtetem Stahlblech eine Stellkante bilden.
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Durch das Aufschmelzen der Beschichtung wird die Porosität der Beschichtung in den ausgewählten Bereichen vermindert und es wird eine Legierungsschicht zwischen dem Stahlblech und der Beschichtung erzeugt, wodurch sich dessen Korrosionsbeständigkeit erhöht und ihre Durchlässigkeit für aggressive Stoffe, beispielsweise organische Säuren, vermindert. Durch die lokale Begrenzung der Aufschmelzzone auf den Bereich des beschichteten Stahlblechs, der bei der späteren Herstellung von Behältern oder Dosen eine Stellkante bildet, kann einerseits die für Korrosionsbeschädigungen besonders anfällige Stellkante der aus dem beschichteten Stahlblech hergestellten Behälter oder Dosen geschützt werden. Andererseits ermöglicht die örtliche Begrenzung des Aufschmelzens der Beschichtung eine energieeffiziente Verfahrensführung. Durch die Verwendung einer elektromagnetischen Strahlung hoher Leistungsdichte ist es möglich, das Aufschmelzen der Beschichtung lokal auf den gewünschten Bereich zu beschränken und gleichzeitig im Wesentlichen nur die aufzuschmelzende Beschichtung, nicht jedoch das darunter liegende Stahlblech zu erhitzen. Dadurch kann erheblich Energie gespart werden, im Vergleich zu einer vollflächigen Aufschmelzung der Beschichtung mit herkömmlichen Verfahren, die bspw. in einem Glühofen durch elektrische Widerstandsheizung oder einem Induktionsofen durch induktives Erhitzen durchgeführt werden.
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Zweckmäßig wird die Bestrahlungszeit und die Leistung der in den ausgewählten Bereichen auf die Oberfläche der Beschichtung eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung so auf die Schichtdicke der metallischen Beschichtung angepasst, dass höchstens die Beschichtung über ihre gesamte Dicke auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials erwärmt und dadurch aufgeschmolzen wird. Es ist auch möglich, lediglich den oberflächennahen Teilbereich der Beschichtung aufzuschmelzen. Das unter der Beschichtung liegende Stahlblech wird jedoch durch die in der Tiefe begrenzte Energieeinstrahlung durch die elektromagnetische Strahlung nur unwesentlich erwärmt. Ein nennenswerter Energieeintrag durch die Bestrahlung der beschichteten Oberfläche erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren allenfalls in die obersten Lagen der Stahlblechoberfläche. Dadurch kann nach dem kurzzeitigen Aufschmelzen der Beschichtung die in die Beschichtung eingetragene Wärme durch das noch kühle Stahlband bzw. -blech abgeführt werden. Der Temperaturausgleich nach dem Aufschmelzen der Beschichtung erfolgt damit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren automatisch durch die Ableitung der Wärme in der Beschichtung durch das noch kühle Stahlblech. Eine anschließende Abschreckung in einem Wasserbad, wie bei den bekannten Aufschmelzverfahren, ist nicht mehr erforderlich. Dadurch kann erheblich Energie gespart werden, die bei den bekannten Aufschmelzverfahren durch die vollflächige Aufheizung des gesamten Stahlblechs über seine gesamte Dicke auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials und die anschließende Abschreckung im Wasserbad eingesetzt werden muss.
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Bevorzugt wird die Energiedichte, welche durch die elektromagnetische Strahlung in die Beschichtung eingebracht wird, und die vorgegebene Bestrahlungszeit so ausgewählt und aufeinander sowie auf die Dicke der Beschichtung abgestimmt, dass die Beschichtung in den ausgewählten Bereichen vollständig über ihre gesamte Dicke bis zur Grenzschicht zum Stahlband aufschmilzt. Dadurch wird zwar ein Teil der eingetragenen Wärme auch in das Stahlband geleitet, wodurch Energie- bzw. Wärmeverluste entstehen. Allerdings bildet sich bei dieser bevorzugten Verfahrensführung überraschenderweise an der Grenzschicht zwischen der Beschichtung und dem Stahlband bzw. dem Stahlblech eine (verglichen mit der Dicke der Beschichtung) dünne Legierungsschicht aus, welche aus Eisenatomen und Atomen des Beschichtungsmaterials besteht. Die Energiedichte und die Bestrahlungszeit wird vorzugsweise so gewählt, dass nur ein Teil der Beschichtung mit dem Stahlblech legiert und daher noch unlegierte Beschichtung nach dem Aufschmelzen vorhanden ist. Bei verzinnten Stahlbändern bildet sich also beispielsweise an der Grenzschicht der Zinnbeschichtung zum Stahl eine sehr dünne Eisen-Zinn-Legierungsschicht aus. Die Dicke der Legierungsschicht entspricht dabei, je nach gewählten Prozessparametern, in etwa einem Flächengewicht von nur 0,05 bis 0,3 g/m2. Damit wird sicher gestellt, dass auch bei dünnen Gesamtzinnauflagen von 2.0 g/m2 oder weniger eine sehr korrosionsbeständige Legierungssschicht bei optisch ansprechender Oberfläche erzielt wird. Diese sehr dünne Legierungsschicht führt zu einer erhöhten Korrosionsbeständigkeit des beschichteten Stahls in den ausgewählten Bereichen des Stahlblechs, aus denen im späteren Herstellungsprozess von Behältern oder Dosen die Stellkante gebildet wird.
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Wenn aus dem beschichteten Stahlblech nach der erfindungsgemäßen Behandlung bspw. zylindrische Dosen gefertigt werden sollen, sind die ausgewählten Bereiche, die durch Einstrahlung der elektromagnetischen Strahlung ausgeschmolzen werden, ringförmig ausgebildet. Die ringförmigen Bereiche bilden dann bei der gefertigten Dose die Stellkante des Dosenbodens.
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Zweckmäßig sind die ausgewählten Bereiche gleichmäßig und mit Abstand zueinander über der Oberfläche des beschichteten Stahlblechs verteilt und konzentrisch zur Lage der Ronden angeordnet, die später aus dem beschichteten Stahlblech zur Herstellung der zylindrischen Dosen ausgestanzt werden.
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Die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Stellkante von Behältern oder Dosen, die aus mit einer metallischen Beschichtung beschichtetem Stahlblech gefertigt worden sind, lässt sich auch noch nach dem Formen des Behälters bzw. der Dose erzielen. Dazu sieht die Erfindung vor, dass an der fertigen Dose bzw. dem fertigen Behälter die Beschichtung im Bereich der Stellkante durch lokale Bestrahlung der Stellkante mit einer elektromagnetischen Strahlung hoher Leistungsdichte auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Materials der Beschichtung erhitzt wird. Auch dadurch wird die Beschichtung lokal auf den Bereich der Stellkante begrenzt aufgeschmolzen, wodurch sich auf sehr effiziente und energiesparende Weise im Bereich der Stellkante eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit erzielen lässt.
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Das Erhitzen der ausgewählten Bereiche bzw. der Stellkante der fertigen Dose bzw. des fertigen Behälters erfolgt bevorzugt durch Bestrahlung der Oberfläche der Beschichtung mit einem Laserstrahl hoher Leistungsdichte über eine begrenzte Bestrahlungszeit. Die Bestrahlungszeit liegt dabei zweckmäßig und in Abhängigkeit der verwendeten Leistung des Laserstrahls im Bereich von Mikrosekunden und einigen Sekunden, bspw. zwischen 1 μs und 10 Sekunden.
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Der Laserstrahl kann dafür kreisförmig über die ausgewählten Bereiche bzw. die Stellkante geführt werden, ggf. in sich nacheinander wiederholenden Bestrahlungszyklen.
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Bevorzugt werden zur Bestrahlung der ausgewählten Bereiche auf einem beschichteten Stahlblech mehrere Strahlungsquellen, insbesondere mehrere Laser, verwendet, wobei zweckmäßig jedem ausgewählten Bereich eine Strahlungsquelle zugeordnet ist. Der oder jeder Laserstrahl wird dafür zweckmäßig mittels einer optischen Anordnung so auf die Oberfläche der Beschichtung geführt, dass nur die ausgewählten Bereiche des Stahlblechs bzw. die Stellkante der fertigen Dose oder des fertigen Behälters von dem Laserstrahl bestrahlt wird.
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Die Leistungsdichte der von jeder Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung liegt bevorzugt zwischen 106 W/cm2 und 2·108 W/cm2. Die durch die elektromagnetische Strahlung innerhalb der vorgegebenen Bestrahlungszeit auf die Oberfläche jedes ausgewählten Bereichs bzw. die Stellkante eingestrahlte Energiedichte liegt bevorzugt zwischen 0,01 J/cm2 und 5,0 J/cm2.
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Durch die erfindungsgemäße Behandlung eines beschichteten Stahlblechs erhält man ein mit einer metallischen Beschichtung beschichtetes Stahlblech, bspw. in Form einer Blechtafel, das in ausgewählten Bereichen, welche über der Oberfläche des beschichteten Stahlblechs verteilt angeordnet sind, an der Grenzschicht des Stahls zur Beschichtung eine verglichen mit der Dicke der Beschichtung dünne und gleichzeitig dichte Legierungsschicht aus Eisenatomen und Atomen des Beschichtungsmaterials aufweist, wobei außerhalb der ausgewählten Bereiche keine Legierungsschicht vorhanden ist. Die bevorzugte Dicke der Legierungsschicht entspricht dabei einer Legierungsschichtauflage von weniger als 0,3 g/m2. Ein solches Stahlblech mit Metallbeschichtung kann dann zur Herstellung von Behältern oder Dosen mit einer Stellkante verwendet werden, wobei die ausgewählten Bereiche, in denen erfindungsgemäß die Beschichtung aufgeschmolzen worden ist, besonderes korrosionsstabil sind und bei der Herstellung des Behälters bzw. der Dose die Stellkante bilden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
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1: schematische Darstellung eines beschichteten Stahlblechs mit ausgewählten Bereichen, die gleichmäßig über der Oberfläche verteilt angeordnet sind und erfindungsgemäß behandelt werden;
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2: Schnittdarstellung eines Dosenkörpers mit einer Stellkante, welche erfindungsgemäß mit einer elektromagnetischen Strahlung behandelt wird;
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In 1 ist schematisch ein mit einer Metallbeschichtung beschichtetes Stahlblech 1 dargestellt. Bei diesem beschichtetem Stahlblech kann es sich z. B. um ein Weißblech (verzinntes Stahlblech) handeln. Das beschichtete Stahlblech kann als Blechtafel oder als Blechband vorliegen, welches bspw. durch elektrolytisches Verzinnen in einer Bandverzinnungsanlage hergestellt worden ist. Zweckmäßig ist die metallische Beschichtung, also bspw. die Zinnschicht bei einem Weißblech, zunächst noch nicht aufgeschmolzen worden, bevor die erfindungsgemäße Behandlung erfolgt. Es ist jedoch auch möglich, Beschichtungen gemäß der Erfindung zu behandeln, welche bereits (bspw. induktiv) über ihre gesamte Oberfläche aufgeschmolzen worden sind und wieder erstarrt sind.
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In 1 sind auf der Oberfläche des beschichteten Stahlblechs 1 eine Mehrzahl von Ronden 2 (kreisrunde Blechscheiben) dargestellt, welche über der Oberfläche gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Diese Ronden 2 werden für die spätere Herstellung von Dosen aus dem Stahlblech 1 ausgestanzt, um daraus in bekannter Weise einen zylindrischen Dosenkörper 4 zu formen. Ein solcher Dosenkörper 4 ist in 2 im Schnitt dargestellt, wobei die Schnittzeichnung nur die linke Hälfte des um die Mittelachse A radialsymmetrischen Dosenkörpers 4 zeigt. Die Bildung des Dosenkörpers 4 aus einer aus dem Stahlblech 1 ausgeschnittenen Ronde 2 erfolgt zweckmäßig durch Tiefziehen und/oder Abstreckziehen im DWI- oder DRD-Verfahren. Aus dem so hergestellten Dosenkörper 4 kann dann in bekannter Weise eine fertige zweiteilige Dose gefertigt werden, indem der Dosenkörper 4 an seinem offenen Ende mit einem Deckel verschlossen wird, wobei der Deckel zweckmäßig eine Aufreißlasche oder einen wiederverschließbaren Verschluß zum Öffnen der Dose aufweist. Bei einer zweiteiligen Dose, bestehend aus dem Dosenkörper 4 und einem hier nicht gezeigten Deckel, ist der Dosenkörper 4, der eine zylindrische Wandung 5 und einen Dosenboden 6 umfasst, einstückig ausgebildet. Wie aus 2 ersichtlich weist der Dosenboden 6 an seinem radial äußeren Rand eine Stellkante 7 auf.
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Um die Stellkante 7 möglichst korrosionsstabil zu machen, wird das Stahlblech 1 noch vor dem Ausstanzen der Ronden 2 erfindungsgemäß durch Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Strahlung hoher Leistungsdichte behandelt. Hierfür ist bspw. vorgesehen, die von einem Laser emittierte Strahlung auf ausgewählte Bereiche 3 der Oberfläche des beschichteten Stahlblechs 1 zu fokussieren. Die ausgewählten Bereiche 3 sollen bei der späteren Herstellung eines Dosenkörpers 4 aus Ronden 2, welche aus dem beschichteten Stahlblech 1 ausgestanzt worden sind, die Stellkante 7 bilden. Entsprechend sind die ausgewählten Bereiche 3 innerhalb einer Ronde 2 angeordnet, ringförmig ausgebildet und zweckmäßig konzentrisch und im Abstand zum äußeren Rand der jeweiligen Ronde 2 angeordnet. Der äußere Durchmesser des einer Ronde 2 zugeordneten ausgewählten Bereichs 3 ist dabei kleiner als der Durchmesser der Ronde 2. Bevorzugt ist in jeder Ronde 2 ein ausgewählter Bereich 3 vorgesehen, der erfindungsgemäß durch Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Strahlung behandelt wird.
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Die Leistung der Strahlungsquelle der elektromagnetischen Strahlung sowie die Bestrahlungszeit werden dabei so gewählt, dass die Beschichtung auf dem Stahlblech (also bspw. die Zinnschicht) in den ausgewählten Bereichen 3 auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials (also bspw. Zinn) erhitzt wird, wodurch die Beschichtung aufschmilzt. Bei Zinn beträgt die Schmelztemperatur 232°C.
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Besonders bevorzugt wird die Leistung der elektromagnetischen Strahlung und die Bestrahlungszeit so aufeinander abgestimmt und an die Dicke der Beschichtung angepasst, dass die Beschichtung (gerade) über ihre gesamte Dicke bis zur Grenzschicht zum Stahl aufschmilzt, um an der Grenzschicht eine dünne Legierungsschicht auszubilden, welche aus Atomen des Beschichtungsmaterials (also bspw. Zinn bei Weißblech) und Eisenatomen des Stahlblechs besteht. Es hat sich gezeigt, dass diese Legierungsschicht besonders korrosionsstabil ist und darüber hinaus die Haftung der Beschichtung an der Stahloberfläche verbessert.
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Um die für ein Aufschmelzen der Beschichtung in den ausgewählten Bereichen 3 erforderliche Wärmemenge einzustrahlen, ist vorgesehen, die ausgewählten Bereiche 3 in mehreren sich zeitlich wiederholenden Bestrahlungszyklen mit der elektromagnetischen Strahlung zu bestrahlen. Hierfür kann bspw. ein Laserstrahl mehrmals hintereinander und in kreisenden Bewegungen auf die ausgewählten Bereiche 3 eingestrahlt werden, bis die Beschichtung aufschmilzt. Es hat sich gezeigt, dass hierfür Leistungsdichten der Strahlungsquelle im Bereich von 106 W/cm2 bis 2·108 W/cm2 zweckmäßig sind und dass dabei die durch die elektromagnetische Strahlung innerhalb der vorgegebenen Bestrahlungszeit in die ausgewählten Bereiche 3 der Beschichtung eingestrahlte Energiedichte im Bereich von 0,01 J/cm2 bis 5,0 J/cm2 liegt. Typische Bestrahlungszeiten liegen dabei zwischen 1 μs bis 10 Sekunden.
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Nach dem Einstrahlen der elektromagnetischen Strahlung kühlt die in den ausgewählten Bereichen 3 aufgeschmolzene Beschichtung wieder durch Wärmeleitung in das im Wesentlichen noch kühle Stahlblech ab, so dass die aufgeschmolzenen Bereiche wieder erstarren. Danach können die Ronden 2 aus dem behandelten Stahlblech 1 ausgestanzt und zu Dosenkörpern 4 umgeformt werden, wobei die aufgeschmolzenen, ausgewählten Bereiche 3 an der Außenseite der Stellkante 7 des Dosenkörpers 4 zu liegen kommen. Um dies zu gewährleisten muss das Stahlblech 1 beim Einlauf in eine Stanzmaschine, welche die Ronden 2 aus dem Stahlblech 1 ausstanzt, und bei der nachfolgenden Napfformung aus der Ronde 2 im DWI- oder DRD-Prozess genau positioniert und getaktet werden.
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Durch Vergleichsversuche konnte gezeigt werden, dass die aus den erfindungsgemäß behandelten Blechen hergestellten Dosen im Bereich ihrer Stellkante eine wesentlich verbesserte Korrosionsbeständigkeit aufweisen, im Vergleich zu Dosen, die aus herkömmlichem Blech (insbesondere lackiertes Weißblech) gefertigt worden sind. Aus dem erfindungsgemäßen Stahlblech können deshalb auch ohne eine zusätzliche Korrosionsschutzschicht aus Kunststoff (bspw. PET) oder eine zusätzliche Lackschicht Dosen hergestellt werden, welche im Bereich der empfindlichen Stellkante über eine ausreichende Korrosionsstabilität verfügen.
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Die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Stellkante von Behältern oder Dosen, die aus mit einer metallischen Beschichtung beschichtetem Stahlblech gefertigt worden sind, lässt sich gemäß der Erfindung auch noch nach dem Formen des Behälters bzw. der Dose erzielen. Dazu sieht die Erfindung bspw. vor, dass an dem fertigen Dosenkörper 4, der aus einem Stahlblech mit nicht aufgeschmolzener Beschichtung geformt worden ist, die Beschichtung im Bereich der Stellkante 7 durch lokale Bestrahlung der Außenseite der Stellkante 7 mit einer elektromagnetischen Strahlung hoher Leistungsdichte auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Materials der Beschichtung erhitzt wird. Auch dadurch wird die Beschichtung lokal auf den Bereich der Stellkante begrenzt aufgeschmolzen, wodurch sich im Bereich der Stellkante 7 eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit erzielen lässt.
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Dieses Verfahren ist schematisch in 2 dargestellt, in der eine Strahlungsquelle 8 gezeigt ist, mit der lokal begrenzt auf den Bereich der Stellkante 7 eine elektromagnetische Strahlung eingestrahlt wird, um die Beschichtung im Bereich der Stellkante 7 aufzuschmelzen. Hierfür wird zweckmäßig ein Laserstrahl in kreisenden Bewegungen um den Umfang der Stellkante 7 geführt. Dazu kann entweder die Strahlungsquelle (Laser) oder die Dose in kreisenden Bewegungen geführt werden. Abhängig von der Ausdehnung des Spots der elektromagnetischen Strahlung wird dabei ein vorgegebener Bereich um die Stellkante 7 herum bestrahlt.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die Herstellung von zweiteiligen Dosen beschränkt. Die Erfindung kann in entsprechender Weise auch bei der Herstellung von dreiteiligen Dosen (bei denen bspw. der Dosenboden an der zylindrischen Dosenwand angeschweißt oder angelötet ist) oder anderen Behältern mit einer Stellkante eingesetzt werden. Die Grundform der Behälter ist dabei nicht auf zylindrische Formen beschränkt, sondern umfasst bspw. auch ovale oder rechteckige Grundformen. Ebenso kann die Erfindung auch in entsprechender Weise bei Stahlblechen mit anderen Beschichtungsmaterialien als Zinn eingesetzt werden, bspw. bei verchromten oder verzinkten Stahlblechen. Das Stahlblech kann dabei einseitig oder auch beidseitig mit einer Metallbeschichtung beschichtet sein.
