DE1771434A1 - Verfahren zur Vorbehandlung von Aluminiumbaendern und -blechen,insbesondere zur Herstellung von Behaeltern durch Verformen - Google Patents

Description

VEREINIGTE ALTMINIUM-WERKE 1771434

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BONN

Verfahren zur Vorbehandlung von Aluminiumbändern und -blechen, insbesondere zur Herstellung von Behältern durch Verformen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Aluminiumbändern und -blechen, insbesondere zur Herstellung von Behältern durch Verformen.

Bei bekannten derartigen Verfahren geht man so vor, daß Reinaluminium nach sorgfältiger Entfettung mit phenolhaltigen Epoxidlacken versehen und dann verformt wird· Die Nachteile dieser Methode bestehen darin, daß lediglich Reinaluminium verwendet werden kann, sehr hohe Einbrenntemperaturen erforderlich sind und der Lack nicht vollkommen farblos, sondern leicht gelblich gefärbt ist, was mitunter als störend empfunden wird. Außerdem stören diese phenolhaltigen Lacke vielfach in geschmacklicher Richtung. Auch besteht der Wunsch, sie gegen solche Lacke auszutauschen, die in keinem Fall gesundheitliche Schäden zur Folge haben können· Außerdem haften auf diesen phenolhaltigen Lacken Druckfarben, die aus Gründen der Kennzeichnung und Werbung aufgebracht werden, nur schlecht.

Ein anderes bekanntes Verfahren, bei dem auf Aluminiumblechen oder -bändern zunächst durch anodische Oxydation eine ca. 0,001 mm dicke Oxidschicht aufgebracht wird, worauf man die Bleche oder Bänder lackiert und daraus Behälter herstellt, bringt bereits eine Verbesserung insofern, als man nicht gezwungen ist, ausschließlich Reinaluminium zu verwenden, ferner von der Phenolseite des Lackes her nicht so sehr auf einen relativ hohen Phenolgehalt zu achten braucht und eine Verbesserung der Lackhaftung sowie einen gewissen Korrosionsschutz erzielt.

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Es besteht nun das Bedürfnis, ein Verfahren zu finden, bei dem folgende Ziele erreichbar sind:

1) Unabhängigkeit hinsichtlich der Wahl des Werkstoffes, d.h. Verwendbarkeit auch von Aluminiumlegierungen neben Be In aluminium.

2) Austauschbarkeit der bisher unbedingt erforderlichen phenolhalt igen Lacke gegen phenolfreie und damit Schaffung der Möglichkeit, farblose Lacküberzüge zu verwenden.

3) Erhöhung der Verformbarkeit gegenüber dem bisher bekannten Verfahren.

4) Verbesserter Schutz gegen Korrosion und Lackunterwanderung, ferner wesentliche Steigerung der Sterilfeetigkeit.

5) Steigerung der Möglichkeiten für die Bedruckbarkeit, d.h. erwünscht ist die Verwendbarkeit von s.B. weiß pigmentierten Druckfarben, was bisher, mindestens bei gleichzeitiger Verformung, nicht möglich war.

6) Vermeidung von Verfärbungen, wenn die Außenseite des Behälters nicht lackiert wird.

7) Verbesserung der Haftverbindung von Feiimilt^IhiH^h und Aluminiumlegierungen mit Lacken, Klebstoffen, Kunststoffdispersionen, aufgesintertem Kunststoff pulver und durch Extrusionsbeschichtung aufgebrachten Thermoplasten.

8) Ersatz einer aufwendigen und kostspieligen mechanischen. Vorbehandlung mittels z.B. Bürsten durch eine chemische Vorbehandlung.

9) Unbedenklichkeit in physiologischer und lebensmittelrecht licher Hinsicht.

10) Schaffung eines einfacheren und billigeren Verfahrens als bisher möglich.

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Alle diese Ziele werden erfindungsgemäß bei einem wie eingangs erläuterten Verfahren dadurch erreicht, daß die Bänder oder Platten aus Aluminium-Werkstoffen nach Entfetten zunächst in einem an sich bekannten Grünchromatierverfahren während einer Zeit von bis zu weniger als 10 Sekunden, vorzugsweise 3 bis Sekunden, bei ca. 50⁰C behandelt werden und dabei darauf ein Oberzug von max. 0,2, vorzugsweise 0,05 bis 0,1 yum, erzeugt wird.

Unter "Grünchromatierverfahren'¹ wird dabei beispielsweise folgende Arbeltsweise verstanden:

Behandlung in einer wässrigen sauren Lösung mit Gehalten an Phosphat-, öhromat- und Fluoridionen, die nach den Vorschriften der Herstellerin (Fa. Amchem) als Alodine 401/45 (gesch. Warenzeichen) angesetzt wird. Diese Vorschriften lauten wie folgt:

"ALODIHE 401/45 ist eine stromlos arbeitende, chemische Oberflächenbehandlung zur Erzeugung von schwach irisierend bis intensiv grün gefärbten Schichten - im wesentlichen aus Chrom-III-Phosphat - auf Aluminium und Aluminium-Legierungen. Durch diese Chromphosphatschichten wird die Korrosionsbeständigkeit dieser Metalle erhöht und ein guter Haftgrund für eine anschließende Lackierung gewährleistet.

Die ALODIKE 401/45-Behandlung kann im Tauch-, Spritz- oder Eoll-Coat-Verfahren durchgeführt werden. ALODIHE 401/45 läßt sich in Verbindung mit Ionenaustauschern einsetzen, wodurch das Bad auch bei hohem Durchsatz frei von störenden Metallionen gehalten wird. Diese Arbeitsweise gewährleistet die Ausbildung besonders gleichmäßiger Schichten sowie größere Wirtschaftlichkeit."

Sinngemäß können andere Grünchromatierverfahren angewendet werden.

Wie eingehende Versuche gezeigt haben, lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren die oben aufgezeigten Ziele verwirklichen. Insbesondere wird man von der bisher unbedingt

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erforderlichen Verwendung von leinaluminium frei und kann je nach Wunsch auch Aluminiumlegierungen einsetzen. So können z.B. Legierungen dee (Typs AlHn₁ AlHgKn sowie AlHg benutzt werden, was aus Festigkeitsgründen sehr zweckmäßig ist.

Weiterhin hat sich ergeben, daß im Rahmen der Erfindung Lacke auf Epoxidesterbasis, phenolfrei, verwendet werden können, die sich durch Farblosigkeit und Transparenz sowie durch leichte Bedruckbarkeit, auch mit Veißlacken, und völlige physiologische Unbedenklichkeit auszeichnen. Außerdem ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Geschmacksbeeinflussung von empfindlichen Füllgütern, z.B. Fleisch und Fisch·

Hinsichtlich der verbesserten Verformbarkeit ist zu sagen, daß man bisher an Verformungsgrade gebunden war, die dadurch begrenzt waren, daß man nur phenolharzhaltige, wenig fließfähige Systeme einsetzen konnte. Verformungsversuche haben ergeben, daß man bis zum Reißen des Werkstoffes gehen kann, ohne daß die Lack- oder Oxidschichten beschädigt werden oder an Haftfestigkeit verlieren, wodurch man hinsichtlich der Verformungsverhältnisse lediglich an die Zerreißfestigkeit des Werkstoffes gebunden ist.

Während es sich ferner bisher nicht vermeiden ließ, daß bei Deckelverschlüssen Lackrisse oder sonstige Beschädigungen mit der Folge auftraten, daß das Füllgut unmittelbar mit der He t al !.oberfläche in Berührung kam, läßt es sich beim erfindungsgemäßen Verfahren erreichen, daß solche Risse oder Abhebungen vermieden werden und insbesondere an den Ecken der Behälter keine Wechselwirkung zwischen Füllgut und Hetall auftreten kann. Hiermit verbunden ist auch das Unterbleiben von Lackunterwanderungen an solchen Stellen. Auch die Sterilfestig- : kelt wird bedeutend gesteigert, vor allem auch bei mehrschichtigen Aufbauten mit Druckfarben.

Außerdem lassen sich nunmehr Verfärbungen einer nicht durch ' Lack geschützten Außenfläche während des Kochens und Sterllisierene vermeiden. Dies ist von besonderer Bedeutung weil

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vielfach ein wirtschaftliches Interesse dafür besteht, die Aufbringlang einer Außenlackschicht wegzulassen.

Ferner ist sowohl bei lackiertem als auch in sonstiger Weise zu beschichtendem Material der Vorzug erzielbar, daß die erfindungsgemäß vorbehandelten Bänder und Bleche nicht unmittelbar im Anschluß an die Vorbehandlung verarbeitet werden müssen, sondern transportiert und ohne weitere Vorsichtsmaßnahmen gelagert werden können.

Schließlich läßt sich erreichen, daß die erfindungsgemäß vorbehandelten Oberflächen sich von nicht vorbehandelten hinsichtlich des Oberflächenaussehens nicht unterscheiden. Dies ist · vielfach erwünscht, um die sonst bei Grunchromatierverfahren auftretenden Grünfärbungen nicht hervortreten zu lassen.

In vielen Fällen wird nicht lackiert, sondern mit Hilfe eines Klebstoffs eine Kunststoff-Folie auf die Metalloberfläche aufgebracht. Bei einer anschließenden Verformung tritt bisher hinsichtlich Koch- und Sterilfestigkeit mangelnde Haftung auf, so daß eine Vorbehandlung notwendig war, die sehr aufwendig und kostspielig ist, z.B. mechanische Aufrauhung durch Bürsten oder Strahlen. Dies kann nunmehr erfindungsgemäß in jedem Fall unterbleiben, weil die Haftfestigkeit des Klebers gesteigert wird und nach der Verformung erhalten bleibt. Das gleiche gilt bei Beschichtungen mit Kunststoffpulver durch Sintern oder Extrudieren. Auch die Haftfestigkeit von Klebverbindungen zwischen Metallschichten, von denen mindestens die eine eine Aluminiumoberfläche ist, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren aluminiumseitig verbessert.

Ausführungsbeispiele

1) Es soll ein AlMn-Band mit folgender chemischer Zusammensetzung erfindungsgemäß behandelt werden:

1 % Mn,

Hest Al 99,5 mit den üblichen Verunreinigungen, nämlich:

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Fe bis 0,5 % ^r '

Si " 0,5 %

Ti " 0,2 % ^!

Zn ^fl 0,2 % ^;

Cu ⁿ 0,1 %

Das Band besitzt eine Dicke von 0,3 um· Der Einsatz des Behandlungsbades geschieht wie folgt:

1. Ansatz für ein 1OQO-Liter-Bad:

Dem mit Wasser halbgefüllten Badbehälter werden - in Spritzanlagen bei laufender Pumpe - nacheinander zugegeben:

ALODIHE 401 65 kg = 44

ALODIHE STARTER 1 32 kg - 20

ALODIHE 45 5,3 - 16 kg » 5 - 15

Hatriumhydroxid 1 kg

Nach, gutem Vermischen wird mit Wasser auf 1000 1 aufgefüllt und das Bad auf Arbeitstemperatur gebracht.

2. Betriebsdaten:

Punktzahl-ALODIHE 401 15 ± Temperatur 5O°C

Tauchzeit 5 see

Verfahrensgang bei normaler Badfolge: ^r '

a) Entfetten

b) Spülen

c) Beizen

d) Spülen

e) Alodieren mit ALODIHE 401/45

f) Spülen

g) Schlußspülen
h) Trocknen

Das Rezept stammt von der Fa. Gerhard Collardin CtebH, Köln.

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Genaue Angaben über die Badzusammensetzung können nur mnhalts weise gemacht werden, da die Herstellerin der Chemikalien, nämlich die Fa. Collardin, die genaue Zusammensetzung nicht bekanntgibt. Das Bad ist aber etwa wie folgt aufgebaut:

Auf 1 1 H₂O:

55 ml H₃R)₄ (D « 1,7)

22 g

3,3 g ₄₂

2,2 g (HH₄)₂ + HPO₄ ·

Das Aussehen des Bandes unterscheidet sich praktisch nicht von dem der Ausgangsoberfläche. Die Schichtdicke nach dieser Behandlung liegt zwischen 0,05 und 0,1/um. Anschließend wird durch einen Walzenauftrag ein farbloser Lack auf Basis Epoxidester-Melamin, Verhältnis 4:1, durch ein Walzensystem mit einer Naßfilmdicke bis 100/um beidseitig aufgetragen. Dann wird bei einer Temperatur yon 180°C während einer Zeit τοη 10 bis 15 Minuten eingebrannt. Aus diesem Band werden in bekannter Weise durch Tiefziehen Dosenkörper gefertigt.

Hit solchen Dosen wurden nach Füllung mit Fisch Versuche durchgeführt, und »war sterilisiert bei 121⁰C, 50 bzw. 60 Min. Mach dem Herausnehme», aus dem Autoklaven war sowohl die Innenais auch die Außenlackierung einwandfrei. Die Lackfläche war ohne Schaden und der Doseninhalt nach Lagerung im Brutschrank bei 37⁰C während mehrerer Monate noch einwandfrei.

Beispiel 2

Das gleiche Band wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise lediglich auf der späteren Innenseite lackiert, während die Außenseite ohne Lack verblieb. In der beschriebenen Weise wurden ebenfalls Dosenkörper gefertigt und unter gleichen Bedingungen sterilisiert. Auf der nicht lackierten Außenseite waren keine Veränderungen der Aluminiumoberfläche feststellbar. Innenlackierung und Inhalt verhielten eich wie in Beispiel 1· beschrieben.

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Beispiel 3

Bei dem gleichen Band, lackiert mit dem gleichen farblosen Lack wie in Beispiel 1, wurde zusätzlich die spätere Außenseite vollflächig vor dem Sterilisieren mit einer weißen Druckfarbe versehen. Dann wurden, wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben, Dosenkörper daraus gezogen, gefüllt und verschlossen. Nach der Sterilisierimg erwies sich die Druckfarbe hinsichtlich Haftung und Aussehen ohne irgendwelche Mängel.

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Claims (1)

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Patentanspruch.

Verfahren zur Vorbehandlung von Aluminiumbändern und -blechen, insbesondere zur Herstellung von Behältern durch Verformen, dadurch, gekennzeichnet, daß die Bänder oder Platten aus Aluminium-Werkstoffen nach. Entfetten zunächst in einem an sich bekannten Grünchromatierverf ahren während einer Zeit von bis zu weniger als 10 Sekunden, vorzugsweise 3 bis 5 Sekunden, bei ca. 50⁰C behandelt werden und dabei darauf ein Überzug von max. 0,2, vorzugsweise 0,05 bis 0,1/um, erzeugt wird.

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