DE1571197A1

DE1571197A1 - Verfahren zur Herstellung von mit einem thermoplastischen Kunststoff ueberzogenen Formkoerpern aus einer Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE1571197A1
Application number: DE19651571197
Authority: DE
Inventors: Bichsel Dr Sc Nat He Friedrich
Original assignee: Alusuisse Holdings AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1964-09-29
Filing date: 1965-09-23
Publication date: 1970-11-26
Also published as: CH423559A; GB1053040A; NL6512561A; DK117678B; US3444022A; SE317306B

Description

Patentanwälte

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SOHVEIZ-EfUSCHE ALUMIMIUM AoG₀, Chippis/üchweiz

" Verfahren zuz Herstellung von mit einem thermoplastiachen Kunststoff überzogenen Formkörpern aus einer Aluminiumlegierung " - .

Pi'iorität: 29. September 1964 / Schweiz Anmelde-No, 12 665/64

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Heretellung von mit einen thermoplastischen Kunststoff überzogenen lOrmkörpern aus einer Alurainiumlegiorung durch Verformen von kunststoffbesohichtetem Aluminiumblech oder -folie· Es werden beispielsweise Behälter für die . Nahrungsmittelindustrie, Dosen und aogenannte Hartfolienbehälter durch Tiefziehen, Streckziehen oder eine ähnliche Verformung von mit einem thermoplastiBchen Kunststoff, wie Polyäthylen, beschichtetem Aluminiumblech oder Aluminiumfolie hergestellt· Als Werkstoff werden Heinaluminium mit einer Reinheit von z,B₀ 98,75 Ί» oder nicht aush^rtbare Aluminiumlegierungen verwendete

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Durch eine Wärmebehandlung aushärtbare Aluioiniumlegierungen wurden bisher noch nicht eingesetzt, obwohl sie eine höhere Festigkeit aufweisen würden· Dies hat seinen Grund darin, daß aich diese Legierungen im.ausgehärteten Zustand nur schwer ,_Λ verformen lassen und die Wärmebehandlung zwecks Erzielung der _f ;^Λ ~ 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 # Zink und 0,3 - 5 ί» Magnesium mit dem thermoplastischen Kunststoff beschichtet und unmittelbar vor der Verformung einer kurzzeitigen Wärmebehandlung von einigen Sekunden bis etwa 5 Min« bei einer Temperatur von 160⁰C bis zur beginnenden Zersetzung des Kunststoffes unterworfen.

Mit Hilfe dieses Verfahrens istifte möglich, eine aushärtbare Aluminiumlegierung als Behältermatexiäl zu verwenden, die eine höhere festigkeit als die bisher verwendeten AlumJni umwerkstoffe aufweist_β Die Doaen und Behälter werden dadurch stabiler oder es können dünne· re Wandstärken zugelassen werden, E£|& Aluminiumlegierung mit Zink und 0,3 - 5 % Magnesium erreicht Are.höchste festigkeit in bekannter Weise nach einem Lösungsglühen zwischen 350 und 500⁰C während 1/2 - 1 Stunde, Abschrecken in Wasser oder Luft und Auslagern bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur bis zu

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Lösungsglühen und Abschrecken können nun bei Anwendung Sea ©rfindungsgemäßen Verfahrens am Ende der Blechherateilung vorgenommen werden, (wobei. unter Blech im folgenden, auch fitnne Bänder und Folien verstanden werden -sollen _f aus denen 2«B«'-'die · Harfcfolienbthalter hergestellt werden)· Bei der nachfolgenden Lagerung vox der Weiterverarbeitung beginnt das Blech auszuhärten, wobei die Verformbarkeit immer schlechter wird· Eb ist aber möglich« durch die kurzzeitige Wärmebehandlung die Verformbarkeit des nicht ausgehärteten Materials wieder zu erreichen«

Die Wärmebehandlung muß jedoch unmittelbar vor der Verformung durchgeführt werden« da bei weiterer lagerung das Material wieder auehärtet· Diese kurzzeitige Wärmebehandlung wird iafolgenden Rückbildung genannt«

lach dem Iiöeungaglühen und dem Abschrecken und τγογ der Verformung wird das Aluminiumblech in bekannter Weise mit dem thermoplastik sehen Kunststoff beschichtetο

Zur Beochichtung wird das Blech z.B. mit einer Lösung oder Dispersion des thermoplastischen Kunststoffes überzogen» worauf das Löeunge- oder Dispersionsmittel verflüchtigt wird, oder der Kunststoff wird als vorgefertigte Folie unter Erwärmung aufgepresst oder aus dem Schmelzfluss aufgetragen; Zwischen einer nach liegend einem dieser Verfahren durchgeführten Beschichtung und der vor der Verformung durchgeführten Rückbildung kann das kunststoffbeschichtete Blech gelagert werden₀ '

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Die Beschichtung ohne Lösungs- oder Dispersionsmittel kann aber auch mit der Rückbildung verbunden werden, indem das Aluminiumblech auf die zur Rückbildung notwendige Temperatur erwärmt und noch warm mit dem Kunststoff beschichtet wird« Die Verformung des beschichteten Bleches muas aber unmittelbar anschließend erfolgen, d.ho innerhalb weniger Stunden, beror die Auehärtung eine Verformung verhindert, oder dann muesunmittelbar vor der Verformung nochmals eine Rückbildung vorgenommen werden.

Bei der Rückbildung eoll das kunststoffbeschichtete Aluminiumblech so hoch erhitzt τ/erden, dass die Kunst st off schicht 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 Ji Zink und 0,3 - 5 i» Magnesium kann noch weitere übliche Zusätze enthalten, wie 0,1 -0,6 Jo Mangan, U,05 - 0,2 # Chrom und die üblichen Verunreinigungen an Silioium, .Bisen und Kupfer.

Besonders geeignet ist eine legierung mit 2 - 3 # Zink, 0,3 Magnesium und eventuell den erwähnten Zusätaen und Verunreinigungen. Eine solche Legierung läset sich noch besser verformen als eine hoher legierte Legierung, was insbesondere bei der Herstellung von Dosen durch Tiefziehen wichtig iet„

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Stir die Beschichtung kommen vorzugsweise Polyolefine, wie Polyäthylen, Polypropylen und Polyisobutylen und andere bekannte thermisch stabile thermoplastische Kunststoffe in frage·

Die Küekbildungstemporatur muss mindestens 18O⁰Q betragen, damit ein für die Verformung genügender Dehnungsgewinn erzielt wird. Die obere Temporaturgrenee ist einerseits durch die Zersetzungetemperatur des verwendeten Kunststoffes gegeben und soll andererseits etwa 2BO⁰C nicht Überschreiten, damit anschließend auch wieder eine Nachhärtung beim Kaltlagern eintritt« Sie let auch von der Sauer der Eückbildungsbehandlung abhängig; je küraer diese ist, umso höher darf geglüht werden, ohne aber in das Gtbiet der Losungaglühung zu gelangen. Die äUckhildungeteaperatur bei einer Polyäthylenbeschichtung beträgt vorzugsweise etwa 23O⁰O· Die Dauer der Bückbildungsgltihung ist nur kurz, einige Sekunden bis etwa 5 Minuten, vorzugsweise 1/2 - 1 Minute. Bei zu langer Dauer setzt die Warmhärtung ein, welche die Verformbarkeit verschlechtert, oder es wird das Naobhärtungsvermögen bei der nachfolgenden Kaltlagerung aufgehoben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das folgende Beispiel erläutert« Beispiel

Folie von 0,13 mm Dloke aus einer Aluminiumlegierung mit 2,85t Zink, 0,9 1* Magnesium, 0,08 $> Silicium und 0,2 £ jBiaen wurde während 2 Minuten bei 45O⁰C lösungsgeglüht und dann rasen an der Luft abgekühlt* .

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Die Beschichtung erfolgte duroh Aufsiegeln einer Polyäthylenfolle von 70 Mikron 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 Bisse geformt werden. Die Streokgrense betrug nach dem Lösungsglühen 4,4 kp/mm und naoh vollständiger Kalthärtung nach 4 Wochen 10,9 kp/mm ·

Das beschichtete und ausgehärtete Material wurde daher sur Rüokbildung während 30 Sekunden auf 25O⁰C erwärmt, wobei die Streck** grense wieder auf 5_f5 kp/mm zurückging. In diesem Zustand konnten innerhalb einiger Stunden nach der Rückbildung einwandfreie Behälter geformt werden. Während der Rückbildung schools die PoIyäthylenbeschichtung ohne sich jedoch abzulösen« Vielmehr war die Haftung der Polyäthylensohicht naoh dem Wiedererkalten besser als vorher.

Hach 14 Tagen Kaltlagerung des Behälters stieg die Streokgrense auf 17,2 kp/mm . Zur Aushärtung durch Kaltlagerung kam noch die Härtung durch die Verformung binsu. Beinaluminium hat naoh der gleichen Verformung eine Streckgrense von nur etwa 6,4 kp/oa .

Beim Verformen der beschichteten Aluminiumbleche wird die Kunststoff schicht Spannungen unterworfen, die su feinen Hissen führen können.

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,Dies kann ζ.Β» bei einer Sterilisation der Behälter ein teilweises Ablösen der Kunststoffschicht zur Folge haben_B Ss hat sich gezeigt, aase diese Schwierigkeiten vermieden werden, wenn der Behälter nochmals einer Wärmebehandlung unter Anschmelzen der Kunststoffschicht unterworfen wird· Mr Polyäthylen genügt hierau ζ.Β» eine einminütige Erwärmung auf 140⁰C₀

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Hermit

stellung von/Kunststoff ausgekleideten Behältern aus Aluminiumfolie, 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 Aluminiumfolie von einer FoIienbandrolle abgewickelt", vor den Formraum einer Hohlform gelegt und durch Druckluft in diesen hineingepresst wird. Die Behälter werden vorzugsweise vom Lebensmittelfabrikanten direkt vor dem Abfüllen und Verschliessen hergestellte Hierzu wird bei Anwendung des erfindungsgemäseen Verfahrens die beschichtete Aluminiumfolie 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 Pakkungen erhalten, die auch einer Sterilisation unterworfen werden · können ₀

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von mit einem thermoplastischen Kunststoff überzogenen Formkörpern aus einer Aluminiumlegierung durch Verformen eines kunststoffbeschichteten Aluminiumbleches, dadurch gekennzeichnet! dass man ein durch Lösungsglühen, Absohrecken und Auslagern gehärtetes Blech aus einer Aluminiumlegierung mit 2 - 8 # Zink und 0,3 - 5 ^ Magnesium mit dem Kunststoff beschichtet und unmittelbar vor der Verformung einer kurzzeitigen Wärmebehandlung von einigen Sekunden bis etwa 5 Minuten bei einer Temperatur von 18O⁰O ble zur beginnenden Zersetzung des Kunststoffes unterwirftο

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Blech zuerst mit dem thermoplastischen Kunststoff beschichtet und danach der kurzzeitigen Wärmebehandlung unter mindestens teilweisem Anschmelzen der Kunststoffschicht unterwirft.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennieiohnet, dass man das Blech der Wärmebehandlung unterwirft und die Kunststoffschicht aus dem Schmelzfluss auf das noch warm« Bltoh aufträgt.

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4) Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass man das Blech der Wärmebehandlung unterwirft und die Kunststoffschicht als 5OIie auf das noch warme Blech aufpresst·

5) Verfahren nach Anspruch 1 » Ai dadurch gekennzeichnet, dass das kunststoffbeschichtete Blech nach der Wärmebehandlung zu einem Behälter verformt wird, indem es vor den 3?ormraum einer Hohlform gelegt und durch Druckluft in diesen hineingepreßt wird ο

6) Verfahren nach Anspruch 1.-5» dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminiumlegierung mit 2 - 3 $> Zink und 0,3 - 1 $> Magnesium verwendet wird»

7) Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper nach seiner Herstellung nochmals einer kurzzeitigen Wärmebehandlung unter Anschmelzen der Kunststoffschicht unterworfen wird·

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