DE2149110A1

DE2149110A1 - Verfahren und Einrichtung zum Beschichten des Inneren von Konservenbuechsen

Info

Publication number: DE2149110A1
Application number: DE19712149110
Authority: DE
Inventors: Hogstrom Edwin F
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1970-09-28
Filing date: 1971-09-28
Publication date: 1972-03-30
Also published as: US3726711A; CA940781A; AU3203571A; AU449933B2; FR2108589A5; GB1360850A

Description

Sr-24187 NORDSON CORPORATION, Amherst / Ohio - USA

Verfahren und Einrichtung zum Beschichten des Inneren von Konservenbüchsen

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Blechbüchsen und besonders auf das Beschichten des Büchseninneren, um zu verhindern, daß die Metallinnenfläche mit dem Inhalt der Büchsen in Berührung kommt und ihn verdirbt.

Blechbüchsen werden in einem von zwei Verfahren hergestellt. Das eine Verfahren, das Zwei-Stück-Büchsen-Verfahren, enthält das Formen eines gezogenen Napfes von e'inem zylindrischen Metallstück und dann das Tiefziehen des Napfes in die Form der Büchse. Das andere Verfahren, das Drei-Stück-Verfahren, enthält das Ausbilden eines zylindrischen Büchsenkörpers aus einem Metallblech und dann das Anbringen von zwei Deckeln an den gegenüberliegenden Enden des Büchsenkörpers. Die Erfindung kann für beide Herstellungsverfahren angewendet werden.

Nachdem die Körper und Enden vollständig ausgebildet sind, aber bevor das Ende oder die Enden mit dem Körper verbunden werden, werden die Innenflächen sowohl des Körpers als auch der Deckel mit einer Schutzschicht umgeben, im allgemeinen mit Vynillack, aber es können auch viele andere Materialien, z.B. Harze, Lacke, Wachse und

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Farben für diesen Zweck verwendet werden, d.h. einen Schutz des Inhalts der Büchse gegen Beeinflussung durch das Metall bieten. Insbesondere Bier, Getränke und Nahrungsmittel müssen gegen Metallbeeinflussung durch Anwenden von geschmacklosem und geruchlosem Schutzschichtmaterial im Büchseninneren geschützt werden.

Dieses Schutzmaterial auf dem Inneren der Büchse muß sich ununterbrochen und einheitlich auf der ganzen Innenfläche befinden. Die Forderung der Ununterbrochenheit ist unbedingt einzuhalten. Es darf dort keine Stiftlöcher, Schrammen, Risse oder andere Unvollkommenheiten der Qberflächenbeschichtung geben, da eine solche Unvollkommenheit während der Aufbewahrungsdauer der Büchse eine Zerstörung ihres Inhalts bewirken kann.

Seitdem Metallbüchsen in der Konservenindustrie verwendet werden, müssen diese geruchs- und geschmacklosen überzüge auf die Innenflächen aufgebracht werden. Früher war dies bei der Verpackung von Lebensmitteln Wachs. Dies geschah durch Schmelzen von Paraffin, Gießen dieses in die Büchse und schließlich Schleudern rund um die Innenwandung der Büchse, bis diese vollständig beschichtet ist. Offensichtlich war dies eine rohe und unvollkommene Beschichtungstechnik. Sie wurde zugunsten von Streichen und Lackieren verlassen, was mit höheren Geschwindigkeiten durch Sprühtechniken erfolgen konnte. Als Bakelite und andere phenolische Harze erhältlich wurden, wurden diese in weitem Maße in der Form eines Sprühmittels benutzt, das an der Innenfläche trocknete oder erhärtete. Die Hienole wurden wiederum durch Vinylharze und Vinyllacke ersetzt, die heute noch in weitem Maße verwendet werden. Der Vinyllack wird im allgemeinen auf die Innenfläche der Büchse aufgesprüht und dann erhitzt oder getrocknet, um aus dem gesprühten Material das Lösungsmittel herauszutreiben.

Es wird immer noch in der Konservenbüchsenindustrie nach einem Material gesucht, das Schutz gewährt und bei geringeren Kosten vom Hersteller angewendet werden kann als das laufend verwendete. Während die Materialkosten bei einer Büchse nicht sehr hoch sind, sind die Kosten bei Millionen und Milliarden von Büchsen pro Jahr bei einem Hersteller doch sehr beachtlich. Bs ist daher Aufgabe der Erfindung, ein neues Material und ein neues Verfahren zum Beschichten der Büchseninnenwand zu finden, das billiger ist als das Jetzige Beschichtungsverfahren der Konservenbüchsenindustrie.

In der in der Industrie gegenwärtigen Praxis wird das Beschichtungsmaterial gemischt mit einem Lösungsmittel aufgebracht, das auf die Büchseninnenfläche aufgesprüht wird. Die gesprühte Büchse oder der Büchsenkörper wird dann erhitzt oder getrocknet, um das Schichtmaterial zu erhärten und das Lösungsmittel aus ihm herauszutreiben. Das ergibt einen harten und dünnen Film eines Materials, das das Innere der Büchse vollständig bedeckt. Beim Härten des BeSchichtungsmaterials wird das Lösungsmittel ausgetrieben und gelangt in die Atmosphäre. Dies ergibt ein Verschmutzungsproblem der Atmosphäre. Innerhalb der letzten Jahre wurde der Umweltverschmutzung, die sich aus industriellen Abgasen ergibt, große Beachtung geschenkt. Eine dieser Verschmutzungen, der Beachtung geschenkt wird, ist das Abgas des Lösungsmittels aus den Härtungsanlagen der Konservenbüchsenhersteller.

Die Hersteller wünschen schon lange, ein Beschichtungsmaterial zu finden, das wirtschaftlich ohne Härter verwendet werden kann und das bei der Berührung der metallenen Büchse ohne Hitzeanwendung trocknet oder erhärtet. Dies war stets ein wünschenswerter Gedanke, der bisher die Industrie beschäftigt hat. Die Erfindung besteht darin, ein Material und ein Verfahren zum Aufbringen dieses auf

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die Büchseninnenwand anzugeben, das weder ein Lösungsmittel noch eine Erhitzung zum Trocknen des Beschichtungsmaterials enthält und bei erträglichen Geschwindigkeiten mit einem üblichen Blechbüchsenherstellungsgerät ausgeführt werden kann.

Ein Verfahren nach der Erfindung zum Beschichten der Innenwand von Blechbüchsenkörpern mit einem Film geschmacklosen und geruchlosen Materials besteht darin, daß eine 1oo %ige Festsubstanz bei Raumtemperatur bei üblicher Herstellungsgeschwindigkeit verwendet wird, der Büchsenkörper vorgeheizt wird, das feste Material während ausreichender Dauer und Temperatur zum Schmelzen des Materials aufgeheizt und in den flüssigen Zustand gebracht wird, das geschmolzene Material im flüssigen Zustand ohne Lösungsmittel an eine Düse einer Spritzpistole gelangt, von dieser ausgeschleudert und als Strahl auf das Innere des erwärmten Büchsenkörpers gerichtet wird, während die Oberflächentemperatur der Büchsenkörper wesentlich über der Raumtemperatur liegt und die Büchsenkörper zur Düse gebracht und relativ zu ihr gedreht werden.

Das Sprühen dauert vorzugsweise an, bis ein Beschichten mit flüssigem Material auf die Innenfläche des Körpers erfolgt ist, aber bevor das Material eine durchschnittliche Dicke von mehr als 7»7 Milligramm pro qcm der Innenfläche erreicht hat.

Die Büchsenkörper werden vorzugsweise bis nach dem Aufbringen der Sprühung gedreht, bis die Temperatur des gesprühten Materials soweit gesunken ist, daß das Material als Film auf der Innenwand wieder in den festen Zustand zurückgeführt ist.

Das BeSchichtungsmaterial ist vorzugsweise ein Wachs mit einer Schmelztemperatur von weniger als 125° C Die sich

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ergebende Biich.se braucht nicht getrocknet zu werden, um das Wachs zu härten und das Lösungsmittel auszutreiben. Da es dort kein Lösungsmittel gibt, das hierfür verwendet wird, ist dieses Verfahren billiger und eine zu be_ anstandende Umweltverschmutzung entfällt.

Bei dieser Anwendung bezeichnet der Begriff "Wachs" ein Wachs oder ein wachsähnliches Material einschließlich Paraffinwachs, wie es gewöhnlich in der privaten Einmachtechnik verwendet wird, mikrokristalline Wachse oder Kombinationen zweier der genannten mit oder ohne Additive, um besondere härtende, Schmelz-, Yiskositäts- oder andere Eigenschaften zu erhalten.

Der Begriff "1oo %tig festes Wachs" oder "1oo %ig festes Material bezeichnet ein Material, das 1oo %ig Festsubstanz bei Raumtemperatur enthält und in eine Flüssigkeit, praktisch durch Erhitzung umgewandelt werden kann, so daß es in flüssiger Form ohne den Zusatz eines Lösungsmittels gesprüht werden kann.

Zum Aufbringen des Wachses auf die Innenfläche einer Büchse sind vorzugsweise eine luftlose Sprühpistole und eine Düse brauchbar. In der Sprühtechnik allgemein ist eine luftlose Sprühung bekannt, die sich vom üblichen "Luftsprühen" unterscheidet. Sie enthält das Drücken von flüssigem Material durch eine elliptisch geformte öffnung bei hohen Drücken, d.h. in der Größenordnung von 14- bis 7o atü, wodurch die Sprühung nach dem Austritt aus der öffnung verbreitert und in eine atomisierte Sprühung überführt wird, ohne daß Luft auf dieses auftritt» Andererseits enthält das übliche "Luftsprühen" das Herausdrücken eines stromes flüssigen Materials aus einer Düse bei einem niedrigen Druck von o,7 bis 3»5 atü und Aufstoßen des Stromes mit einem Luftstrom hohen Drucks in der Größenordnung von 2,5 "bis 7 atü zum Atomisieren und Umwandeln

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des Flüssigkeitsstromes in eine Sprühung. Die Verwendung der luftlosen Sprühtechnik beim Aufbringen von geschmolzenem 1oo %igem Feststoffsubstanzwachs ergibt einen sehr einheitlichen dünnen Wachsfilm an der Innenwand der Büchsenkörper.

Für die luftlose Sprühtechnik beim Auftragen eines Wachsfilmes aus geschmolzenem 1oo %igem Festsubstanzwachs auf die Büchseninnenwand entsprechend den Industrienormen müssen bestimmte Bedingungen erfüllt werden» Das ,Vachs muß bei einer !Temperatur über seinem Schmelzpunkt so wie unter seiner Viskosität erhitzt und bei geregelten Drükken durch eine entsprechend bemessene und geformte Öffnung gedrückt werden und der Untergrund oder Büchsenkörper muß bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur in erhitztem Zustand gehalten werden. Der sich ergebende Film ist dann sehr dünn und einheitlich und erfordert ein Minimum an Beschichtungsmaterial, dessen Kosten ungefähr halb so hoch wie die für das jetzt verwendete Material sind. Außerdem ist der durch diesen Wachsüberzug erreichte Schutz besser als der durch die Jetzt aufgebrachten Lacke, da er einheitlicher ist und der Büchse eine längere Lebensdauer gewährt.

Der Wegfall des Lösungsmittels, das bisher benutzt worden ist, aus der Anlage besitzt noch weitere Vorteile. Die meisten Lösungsmittel sind explosiv«, Folglich muß das ganze Gebiet, in dem Schutzmaterial- und Lösungsmittelmischung aufgebracht wird, explosionsgeschützt sein. Der Wegfall des Lösungsmittels beseitigt die sonst erforderliche Explosionssicherheitsmaßnahmen«

Andere Vorteile, die sich aus dem Wegfall des Lösungsmittels ergeben, sind der Wegfall der öfen und des Brennstoffes zum Heizen der öfen zum Trocknen des Materials und Austreiben des Lösungsmittels sowie das Härten der

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Schutzschicht. Zusätzlich fallen das Problem des Mischens des Lösungsmittels mit dem Material und das Aufbewahren der Schutzmaterial-Lösungsmischung wege

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich eine bessere Schutzschicht an der Büchseninnenwand ergeben kann als beim Auftragen von Lacken und Harzen, das ,jetzt allgemein verwendet wird. Folglich können bei der Ausführung nach der Erfindung Büchsen zum Verpacken von Lebensmitteln, Bier und Getränken verwendet werden, die aus ungeschütztem Stahlblech bestehen. Bisher mußten Büchsen aus Stahlblech vorbeschichtet werden. Bei der Ausführung der Erfindung kann das Bestreichen der Innennähte der Büchsen wegfallen, bei dem ein besonderer oder zweiter überzug von Schutzmaterial auf das Innere der Büchsennähte aufgelegt wird.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen erläutert. In diesen ist:

Figur 1 die Vorderansicht einer Maschine zum Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung;

Figur 2 ein Teilschnitt, der die Art zeigt, in der von der Düse Wachs auf das Innere eines Büchsenkörpers in einem Schritt nach dem Verfahren nach der Erfindung aufgebracht wird;

Figur 3 ein Querschnitt an der Linie 3-3 der Figur 2, der die Lage der Düse zur Büchsenachse zeigt;

Figur 4 eine der Figur 2 ähnliche Darstellung eines anderen Aufbringens einer Beschichtung des Inneren ^ines dreiteiligen Büchsenkörpers nach dem Verfahren nach der Erfindung; und

Figur 5 ein Querschnitt an der Linie 5-5 der Figur 4.

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Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer handelsüblichen Maschine 5» bei der die Erfindung praktiziert wird. Die Maschine liefert Büchsen mit geschlossenem Boden bei einer Geschwindigkeit von etwa 2oo Stück pro Minute an einen Sprühkopf oder eine Sprühpistole 6 an einer Überzugsstation 7 der Maschine. Dort werden die Büchsen durch einen Drehmechanismus 8 gedreht, während ein Strahl von Schichtmaterial auf die ganze Innenfläche der Büchse gerichtet wird. Nach dem Sprühen fallen die Büchsen in einen Schacht 9» durch den sie gefördert werden, wobei sich die Büchsen weiter drehen, bis sich das Überzugsmaterial setzt und so weit erstarrt, daß die Beschichtung an der Innenfläche nicht mehr verläuft und somit uneben wird.

Die Maschine für sich ist kein Teil der Erfindung,, Sie wird nur zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels einer Maschine gezeigt und beschrieben, bei der die Erfindung angewendet und praktisch ausgeführt werden kann. Die einzelne Maschine wird in der amerikanischen Patentschrift 3,4-52,7o9 vom 1ο7·1969 dargestellt und beschrieben. Da sie dort im einzelnen beschrieben wird, ist nur eine kurze Beschreibung bei dieser Anwendung und diese nur insoweit erforderlich, wie es das Verständnis der Erfindung notwendig macht.

Die Maschine 5 enthält ein Gestell 1o, das einen Motor zum Antrieb des Büchsendrehmechanismus 8 und auch des Teilerkopfes oder Sternrades 16 trägt. Das Sternrad 16 dreht sich an einer Antriebswelle, die auch ein zweites Büchsendrehrad 15 trägt und antreibt. Das Rad 16 kann unmittelbar und unabhängig vom Rad 15 gedreht werden.

Das Sternrad 16 enthält mehrere radial verlaufende Arme 22, von denen an jedem drei Leerlaufrollen angeordnet sind.

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Eine Leerlaufrolle 23» die am Rand aus einer Seite des Armes heraustritt und zwei Leerlaufrollen 24, die am Rand aus der anderen Seite des Armes 22 heraustreten. Jeder Arm 22 ist von U-förmigem axialen Querschnitt und trägt die Rollen 23 und 24 an solchen Stellen, daß sie zum Führen der Büchsen 27 zwischen ihnen zusammenarbeiten können.

Die Büchsen 27 werden über einen eingeschlossenen und geheizten Einführechacht 29 an den Teilerkopf 16 geliefert. Der Schacht ist durch eine vordere und eine hintere Führungsstange 3o neben den Büchsenenden und durch Seitenführungsstangen 31 begrenzt, yon denen alle in einem Gehäuse 32 eingeschlossen sind. Am Bodenende des Schachts gelangen die Büchsen in Taschen 28 des Sternrades und werden in die Sprühstation 7 gebracht. Wenn die Büchsen in die Sprühstation kommen, berühren sie die Randfläche des zweiten Büchsendrehrades 15 und zwei O-Bänder, die sich an den Antriebsrollen 36 und den Leerlaufrollen 37 befinden. Das Rad 15 besitzt an seinem Rand eine elastische Lauffläche 4o und kann in die Taschen 28 des Sternrades 16 zwischen den Armen 22 gelangen. In der Praxis werden die Büchsen außer Eingriff mit der Lauffläche 4o des Antriebsrades 15 gehalten, bis sie aus dem Schacht an die Sprühstation 7 kommen. Dabei berühren die Büchsen die Lauffläche des sich konstant drehenden Rades 15» so daß sie sich mit voller Geschwindigkeit gleich nach Ankunft an der Sprühstation 7 drehen. Gleichzeitig berührt die Seite der zylindrischen Büchse gegenüber dem Rad 15 die O-Bänder 35 und wird von diesen gedreht, die mit derselben Geschwindigkeit umlaufen wie die lineare Geschwindigkeit der Lauffläche des Rades 15· Bei Ankunft der Büchse 27' an der Sprühstation 7 löst sie einen Annäherungsschalter aus. Dieser Schalter stellt die Anwesenheit einer Büchse an der Sprühstation fest und nach einer gegebenen Verzögerung (gemessen in Millisekunden) wird ein flüssiger Strahl aus der Sprühpistole 6 an die Büchsen-

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innenfläche geschleudert, wenn sie sich gegenüber der Stationsdüse dreht.

Figur 2 zeigt, daß die Betätigung des Maherungsschalters 5o durch die Anwesenheit einer Büchse 27' an der Sprühstation dieser einen elektrischen Kreis mit einem Magnetventil 51 schließt. Die Magnetspule 52 dieses Ventils bringt dann die (nicht dargestellte) Spule des Ventils in eine Stellung, in der Luft von einer Druckquelle 49 über eine Luftleitung 53 an die Sprühpistole 6 geführt wird. Diese Druckluft betätigt einen pneumatischen Motor innerhalb der Pistole, um ein Prüfventil der Pistole in eine offene Stellung zu bringen. Das öffnen dieses Prüfventils (nicht dargestellt) läßt flüssiges Beschichtungsmaterial, in diesem Fall erhitztes Wachs, umlaufen, damit es aus einer Düsenöffnung 55 austritt und in einen atomisierten Strahl umgewandelt wird. Das flüssige Wachs aus einer Quelle 6o wird geschmolzen und von einer Pumpe 61 durch eine Leitung 62 zur Pistole 6 gepumpt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Pistole 6 von zirkulierender Bauart, d.h. sie besitzt einen ständigen I¹IuB flüssigen Materials, das über eine Rückführleitung 65 zum Tank 6o gepumpt wird. Auf diese Weise bleibt die Temperatur des Wachses konstant und besitzt nicht die Möglichkeit zu erhärten, wenn die Pistole vorübergehend abgeschaltet ist. Die Pistole wird vorzugsweise ebenfalls beheizt wie auch die Leitung 62, durch die das geschmolzene Wachs an die Pistole geliefert wird.

Die Einzelheiten einer pneumatisch betätigten Pistole für diese Anwendung sind in der Patentanmeldung dieser Anmelderin "Verfahren und Gerät.zum Bestreichen der Innenseite der Nahtstellen von Konservenbüchsen" vom 2o. Juli 197© beschrieben.

Eine bestimmte Zeit nach dem Anschalten der Pistole wird diese automatisch durch einen elektrischen Zeitkreis

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abgeschaltet, der die Spule 52 stromlos macht und dadurch die Luftleitung 53 über die Spule des Ventils 51 zur Atmosphäre öffnet.

Hach Beendigung des Sprühvorganges und dem Schließen der Entnahme von flüssigem Wachs aus der Düse 55 wird die beschichtete Büchse vom Sternrad über einen kleinen Bogen geführt und fällt durch ihre Schwerkraft in den Schacht 9« Dort wird die Büchse von einer vorderen und einer hinteren Stange 67 und von Seitenstangen 68 geführt. Der Schacht ist leicht gebogen ausgeführt, so daß die Büchsen fortlaufend rollen, wenn sie in den Schacht fallen und in eine horizontale ±Jn ti ade streckt 69 eintreten. Die horizontale Strecke besitzt ein endloses Antriebsband 7o, das über ihr liegb, so daß die in die horizontale Strecke eintretenden Büchsen vom unteren Trum 72 des Bandes berührt und gedreht werden. Dieses Band treibt die Büchsen bei ständigem Drehen an eine Packstelle, die sich in I¹Orderrichtung gesehen hinter dem horizontalen Teil des Schachts befindet. Der Schacht ist so lang, daß er die Büchsen nach dem Sprühvorgang und nach dem Trennen durch den Kopf 16 von der Sprühstation 7 wegführt und ungefähr dreißig Sekunden lang in Drehung hält. Während dieser Zeit erhärtet das Wachs infolge des Zurückverwandeins aus dem flüssigen in den festen Zustand. Dieses Drehen nach dem Sprühen der Büchsen verhindert das Laufen des flüssigen Sprühmaterials an den erhitzten Büchsen. Ohne diese Station ergäbe das Wachs bis zum Festwerden Tröpfchen, die laufen und die Einheitlichkeit der Beschichtung zerstören. Die Zeit für dieses Drehen nach dem Sprühen kann verkürzt werden, wenn während der Drehdauer nach dem Sprühen Luft eingeblasen oder die Büchse abgekühlt wird.

Die beschriebene Maschine ist im Handel erhältlich mit Ausnahme des vorgeheizten Büchseneinführschachts 32. Ohne diesen Schacht 32 oder ohne Vorheizen (das mit Infrarot-

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lampen oder durch Induktionswärme erfolgen kann) wurde festgestellt, daß flüssiges auf das Innere von Büchsen aufgesprühtes Wachs ein Ablösen, Blasen oder einen nichthomogenen Film auf der Unterlage ergebene Um dies zu vermeiden, wird das Innere des Schachts 32 bei einer Temperatur nahe dem Schmelzpunkt des Wachses gehalten, z.B. auf 77° Cj so daß die Büchsen im Schacht lange genug vorgeheizt werden, damit die Oberfläche der Büchsen eine Temperatur nahe diesem Schmelzpunkt erreicht.

Die Sprühpistole nach den Figuren 2 und 3 befindet sich außerhalb dem geschlossenen Ende der Büchse 27'· Wenn das Wachs aus der Düse heraustritt, verwandelt es sich wegen des Druckes, mit dem das flüssige Wachs durch die Düse gedrückt wird, in einen Strahl, der schnell und fein stomisiert wird, bevor er die Innenfläche der Büchse 27' erreicht und auf sie auftrifft. Vorzugsweise macht die Büchse mindestens drei vollständige Umdrehungen, während der atomisierte Strahl auf ihr Inneres gerichtet ist, so daß die ganze Innenfläche bestrahlt und gleichmäßig mit dem Überzugsmaterial beschichtet wird.

Für die Beschichtung des Büchseninneren gibt es verschiedene Düsenformen. Alle diese Formen haben zur Aufgabe, einen größeren Teil des flüssigen Materials mehr in der oberen Hälfte der Sprühvorlage als in der unteren Hälfte anzuwenden, wobei die Vorlage nach Figur 2 betrachtet wird. Das heißt, daß ein größerer Betrag von flüssigem Wachs über die axiale Linie 75 gerichtet ist als unterhalb dieser, wenn die Vorlage des zerstäubten Strahls der Figur 2 entspricht. Dies ergibt eine größere Menge Sprühmittel am Boden 8o und besonders an der Bodenrandkante 81 der Büchse, als in anderer Weise aufgetragen wird, wenn der Strahl durch eine übliche glatte Verteileröffnung mit elliptischer Form geschickt wird. Eine Düse zum Besprühen der Innenfläche einer Büchse aus

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einer Düse, die sich außerhalb der Büchse befindet, ist eine Trommelkopfdüse. Eine andere Düse ist eine solche mit einer sogenannten 75-25 Vorlage. Diese beiden Düsen sowie auch die Sprühvorlage, die sich aus deren Benutzung ergibt, werden in der amerikanischen Patentanmeldung Serial Mo. 13,598 vom 24·. Februar 197o beschrieben.

Die Erfindung bezieht sich nicht auf die einzelne Maschine, bei der die Blechbüchsen im Inneren beschichtet werden können, oder auf die Lage der Düse, sondern auf die Angabe der Materialien und Bedingungen, unter denen ein 1oo % Festsutszanz-Material, d.h. das kein Lösungsmittel enthält, auf das Büchseninnere bei hohen Herstellungsgeschwindigkeiten in der Weise aufgesprüht werden kann, daß es den Wünschen der Blechbüchsenindustrie in bezug auf Güte, Einheitlichkeit oder Gleichmäßigkeit sowie die Kosten des Beschichtungsmaterials genügt.

Die Bedingungen, unter denen 1oo %ige Festsubstanzmaterialien an das Büchseninnere angelegt werden können und die den Erfordernissen aller Konservenbüchsenerzeuger genügen oder diese übertreffen, sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

	Test Kr. 1	Test Nr. 2
Material	National Wax Co. Nr. 6528LL	National Wax Co. Nr. 6528LL
Temperatur	160-170⁰ c	160-170⁰ σ
Schmelztemp.	8o° C	8o° C
Viskosität	3.5-5 cps bei 16o°C	3.5-5 cps bei 16
Gewicht pro Büchse	950-I000 mg	752-802 mg
Büchse pro Min.	216/Min.	216/Min.
Kontrolle pro Büchse	3.72	3.72
Büchsendrehun gen pro Min.	185o	185o

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	Test Nr „ 1	Test Nr₀ 2
Sprülizeit
pro Büchse	12o m/sec	12o m/sec
Düse	092-062	092-200
Wirbelplatte	027-314	027-314
Druck	3,5 atü	2,8 atü
Materialart	Wachs	Wachs
Büehsengröße	84/87 x 161/163 mm	84/87 χ 161/163 mm
Vorheizzeit	8o° C "bei 8 min	84° G bei 2 min
MaxoMafc./qcm	3,1	3,o
Waco: mamp	3.3 mamp Durchschn.	o,43 mamp Durchschn
Nachrollzeit	3o see	3o see

Die Tabelle zeigt die Ergebnisse zweier Teste in zwei Spalten. Beide Teste verwenden den Aufbau und die Bedingungen der Figuren 1 bis 3 zum Sprühen von Wachs auf das Büchseninnere. Beiden Testen wurden Normbüchsen für Bier mit einem Durchmesser von 84/87 mm und einer Länge von 161/163 mm unterworfen. Die Büchsen waren aus dünnem platierten Stahlblech hergestellt, das vor dem Ziehen und Formen vorbeschichtet war_o Die Düsenöffnung 55 befand sich während des Sprühens an einer diametralen Mittellinie 76 der Büchse und in einem Abstand vom Büchsenende von 37 mm und außerhalb diesem.

In beiden Testen wurde das Wachs auf eine Temperatur von 170 bis 18o° C in einem Behälter 60 erhitzt und wurde durch die Hitze aus der Wachszuführleitung 62 und der Sprühpistole 6 auf dieser Temperatur gehalten. Das Wachs wurde auf diese Temperatur erhitzt, um seine Viskosität auf etwa 3,5 bis 5 Zentipoise zu senken, wobei es beim Aufbringen auf einen Untergrund ohne Kornbildung oder Abblättern gesprüht werden kann. Bei beiden Testen wurden die Büchsen ununterbrochen hinter der Sprühpistole 6 durch den Teilerkopf 16 bei einer Geschwindigkeit von 216 Büchsen pro Minute angeliefert. Auf der Station wur- " den die Büchsen durch das Rad 15 und durch die Bänder

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mit einer Geschwindigkeit von 185o Umdr/min gedreht« Beim Drehen wurde ein Stoß Wachs durch eine Luftsprühpistole 6 für 12o Millisekunden oder 3,72 Umdrehungen der Büchsen auf das Büchseninnere aufgesprüht. Beim Test 1 wurden die Büchsen drei Minuten lang mit einer Temperatur von 8o° C iin Zuführtunnel vor Ankunft an der Sprühstation 7 vorgeheizt. Beim zweiten Test wurden die Büchsen zwei Minuten lang bei 85° C im Zuführtunnel vor Ankunft an der Sprühstation vorgeheizt. Bei beiden Testen rollten die Büchsen weiter und wurden im Entladeschacht 9 dreißig Sekunden lang weiter gedreht.

Beim ersten Test war die verwendete Düse eine im Handel erhältliche Düse, die als Nordson-Düse o92~o62 in Kombination mit einer Wirbelplatte Nordson-Modell Nr₀ Ο27-314- bekannt ist. Diese Düse ist eine übliche Trommelkopfdüse mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 18o ecm Wasser bei einem Druck von o,28 atü und 25° G. Die Wirbelplatte befindet sich in Strömungsrichtung hinter der Düse und verringert die Strömungsgeschwindigkeit und atomisiert die Sprühung besser. Diese Platte verringert in Kombination mit der Düse die Strömung von der Düse auf 15o ecm Wasser bei einem Druck von o,28 atü und 25° C.

Beim zweiten Test wurde eine Düse des Nordson-Modells Nr. 9o2-2oo in Kombination mit einer Nordson-Wirbelplatte Modell Nr. O27-314- verwendete Diese Düse ist eine Steuervorlagedüse 75-25» die dieselbe Strömungsgeschwindigkeit mit und ohne Wirbelplatte besitzt wie die Trommelkopfdüse nach Test Nr. 1. Eine vollständige Beschreibung beider Düsen befindet sich in den Unterlagen der genannten amerikanischen Patentanmeldung Ser. No. 13,598.

Beim ersten Test wurde das Wachs durch die Pumpe 61 bei einem Druck von 3,5 atü an die Pistole geliefert. Bei diesem Druck und unter den im Test Nr, 1 angegebenen

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Bedingungen schwankt das Gesamtgewicht des an das Büchseninnere aufgebrachten Wachses zwischen 95° und 1ooo Milligramm pro Büchse. Dies entspricht einer Beschichtung von 3,6 Milligramm pro qcm maximal auf der Büchseninnenfläche .

Beim zweiten Test wurde geschmolzenes Wachs bei I60 bis 17o° C durch eine Pumpe 61 und einem Druck von 2,8 atü an die Pistole gelegt. Beim Sprühen auf das Innere der Büchse unter den Bedingungen von Test Nr. 2 schwankt der sich ergebende Wachsüberzug oder der Film zwischen 752 und 8o2 Milligramm pro gern pro Büchse. Dies war das maximale Gewicht von 2,9 Milligramm pro qcm auf der Büchseninnenwand.

Bei beiden Testen waren die verwendeten Büchsen solche, die ausschließlich als Bierbehälter oder Bierbüchsen dienten. Die Normen der Konservenbüchsenindustrie verlangen diese Behälterteste mit einem Durchschnitt von 2 bis 5 Milliampere in einem Waco-Continental-Modell-Büchsenbeschichtungsprüfer. Bei diesem Beschichtungsprüfer wird die Büchse mit einer Salzwasserlösung gefüllt. Das Elektrolyt besteht aus 1o,2 Gramm Salz pro Liter destilliertes Wasser. Bei einer elektrischen Prüfung mit pulsierender Gleichspannung von 1o Volt Spitze zu 1,5 Volt Tal und 60 Hz im Wasser und geerdeter Außenseite der Büchse muß nicht mehr als ein Durchschnitt von 5 Milliampere Strom durch die Beschichtung hindurch, wie an einem Meßinstrument des Waco-Prüfgerates abgelesen werden kann, wenn die Büchsen den Industrienormen entsprechen. Tatsächlich schwanken diese Normen zwischen den Büchsenherstellern, aber die meisten von ihnen verlangen, daß die Durchschnittsablesungen nicht mehr als 5 Milliampere pro Bierbüchse betragen. Die Normen für Büchsen für-kohlensäurehaltige Getränke erfordern nicht mehr als

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2 Milliampere bei Verwendung des Büchsenprüfgerätes Norm-rWaco-Continental Modell 1o78o. Beim Test Nr₀ 2 betrug das getestete Wachs im Durchschnitt o,4-3 Milliampere. Diese "beiden Testabläufe fallen eindeutig unter die Normen der Bierbüchsenindustrie und Test Nr₀ 2 unter die genaue Norm für kohlensäurehaltige Getränke»

Die beschriebenen Teste wurden mit Büchsen aus vorbeschichtetem Stahlblech, d.h. Büchsen aus Stahlblech, das in Blechform vor dem Ausbilden oder den Bearbeitungsvorgängen beschichtet worden ist, ausgeführt. Die getesteten Beschichtungen sind in den Schutzeigenschaften denen nach den bisherigen Beschichtungsverfahren und mit den bisherigen Materialien hergestellten weit überlegen, so daß sie auf blanke oder nicht vorbeschichtete Blechoder Metallbüchsen aufgebracht werden können. In diesem Fall wird die Materialmenge, die auf die Büchse aufgebracht wird, fühlbar ansteigen, vielleicht um mehr als das Doppelte der Menge für denselben Schutz an vorbeschichteten Büchsen.

Einen anderen Aufbau zum Besprühen des Inneren von Körpern sogenannter Dreiteilbüchsen durch Sprühdüsen, die sich außerhalb der Körper befinden, zeigen die !figuren 4 und 5, Dreistückbüchsen sind solche, die aus einem Hohlzylinder bestehen, an dem zwei Kappen nach dem Aufbringen der Schutzbeschichtung der Innenfläche der an den Enden offenen zylindrischen Büchse und der beiden Enden angebördelt sind.

Der Aufbau nach den Figuren 4 und 5 kann an einer Maschine durch einfaches Anbringen zweier Düsen an gegenüberliegenden Seiten des zylindrischen Büchsenkörpers verwendet werden. Die beiden Düsen sind so angeordnet, daß ihre Strahlen sich nahe der mittleren Längslinie der Büchsen überlappen. Bei diesem Aufbau liegen die Mündungen

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55 und 55A der beiden Pistolen 6 und 6A etwa 25 mm unterhalb der horizontalen Ebene der Büchsenachse. Wenn auch die üblichen luftlosen elliptischen Sprühdüsen, gesehen in Richtung der Achse der Düse, in diesem Aufbau zum Aufbringen eines im allgemeinen gestrahlten Sprühmusters verwendet werden können, wird ein Trommelkopf oder eine gesteuerte Sprühvorlage 75-25 bevorzugt. Die Sprühvorlage aus dem Trommelkopf oder den gesteuerten Vorlagedüsen wird mit dem meisten Sprühmaterial aufgebracht, das sich an derjenigen Seite der Düsenachse befindet, die von der Büchsenöffnung entfernt ist, an der sich die Düse befindet. Die Düsenachse ist vorzugsweise in einem Winkel von etwa 25° zum Besprühen von Büchsen mit einem Durchmesser von 84/87 mm und einer Länge von 161/163 mm angeordnet. Die Düsenmündung ist vorzugsweise um 1ο mm aus der vertikalen Ebene durch die Büchsenebene abgesetzt und wird zum Boden der Büchse zurückgeführt, so daß die Strahlmittellinie die Büchse in ihrer vertikalen diametralen Ebene trifft.

Eine vollstlfcndige Beschreibung des Aufbaues nach den Figuren 4 und 5 zum Besprühen des Inneren von Büchsen wird in der amerikanischen Patentanmeldung der Anmelderin Ser. No. 16,733 vom 5· März 197o beschrieben. Im allgemeinen sind die Bedingungen, die aus der Tabelle zu entnehmen sind und zum Bestimmen der Parameter der Bedingungen zum Besprühen des Inneren einer Büchse mit geschlossenem Boden nach der wiedergegebenen Tabelle dienen, zum Aufbringen von Wachs auf das Innere einer Büchse unter Verwendung eines Aufbaues nach den Figuren 4 und 5 geeignet.

Wie aus den Testergebnissen hervorgeht, die aus der Anwendung der Erfindung abgeleitet sind, können Büchsen mit einem 1oo %igen Festsubstanzwachs ohne Hinzufügen

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eines Lösungsmittels bei üblichen Geschwindigkeiten, Belieferungen und Bedingungen durch die Anwendung der Erfindung beschichtet werden. Bisher wurden Wachse in das Innere von Büchsen gesprüht, aber niemals bei Metallbüchsen und bisher niemals bei Geschwindigkeiten, bei denen Blechbüchsen beschichtet werden müssen, um den industriellen Wünschen zu genügen. Weder vor dieser Erfindung konnte jemand Blechbüchsen mit einem Material mit 1oo %iger Festsubstanz beschichten und so den industriellen Forderungen auf Einheitlichkeit und Güte der Beschichtung und besonders der Waco-Milliampöretestnormen der Konservenbüchsenindustrie für BüchsenbeSchichtungen entsprechen.

Der Hauptvorteil dieser Erfindung besteht in der Praxis darin, daß die Forderung nach Hinzufügen eines Lösungsmittels und die Notwendigkeit des Entfernens dieses Lösungsmittels aus dem BeSchichtungsmaterial nach dem Auftragen auf die Büchse beim Austrocknen der Beschichtung wegfällt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß beim Auftragen in dünnen Gewichten nach der Erfindung die Kosten für das Material zum Erhalten einer Schutzschicht, die den Forderungen der Konservenbüchsenindustrie entspricht, wesentlich verringert werden.

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Claims

- 2ο - Sr-24187 NQRDSON CQSPQEATION, Amtierst / Ob-Jo - USA Patentansprüche

1. Verfahren zum Beschichten des Inneren von Blechbüchsenkörpern mit einem Film geschmack- und geruchlosen Schutzbeschichtungsmaterials, das als 1oo %ige Festsubstanz bei Umgebungstemperatur und üblichen Herstellungsgeschwindigkeiten für Konservenbüchsen aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchsenkörper (27) vorgeheizt, daß das feste Material ausreichend lange und auf ausreichende Temperatur geheizt wird, um es zu schmelzen und es in den flüssigen Zustand zu bringen, daß das geschmolzene Material im flüssigen Zustand ohne Hinzufügen eines Lösungsmittels an eine Düse einer Sprühpistole (6) gebracht wird, daß das geschmolzene Material aus der Düse ausgeschleudert und so als Strahl auf dem Inneren der geheizten Büchsenkörper gerichtet wird, während die Flächentemperatur der Büchsenkörper wesentlich über der Umgebungstemperatur liegt und der Büchsenkörper zur Düse gebracht und gegenüber dieser gedreht wird.

2.· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühen von geschmolzenem Material auf die Innenfläche der Büchsenkörper (27) nach einem Beschichten mit flüssigem Material auf die Innenfläche des Körpers erfolgt bevor das Material eine durchschnittliche Dicke von mehr als 8 Milligramm pro qcm über der Innenfläche aufbauen kann.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (27) solange nach dem Besprühen gedreht werden, bis die Temperatur des gesprühten Materials wieder in den festen Zustand gelangt ist und an dem

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Inneren der Büchsenkörper einen Film bildet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das BeSchichtungsmaterial ein Wachs ist und das Material auf eine Temperatur von mindestens 14-o° G, aber weniger als 2oo° G erhitzt wird.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial ein Wachs ist, das bei einer Temperatur von weniger als 9o° G schmilzt und auf eine Temperatur von etwa 15° O erhitzt wird, bevor es an die Düse der Sprühpistole gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchsenkörper auf eine Temperatur nahe der Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials oder darüber vorgeheizt werden.

7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial ein Wachs ist und die Büchsenkörper einige Minuten lang bis auf nahe der Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials vorgeheizt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial ein Wachs ist und als luftloser Strahl aufgetragen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs unter einem Druck von 3 »5 e/bü an die Düse geliefert wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial ein Wachs ist und auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreicht, um die Viskosität auf mindestens 2o Zentipoise zu. senken.

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11. Gerät zum Beschichten des Inneren von Blechbüchsenkörpern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (32) zum Vorheizen der Büchsenkörper (27)» eine Einrichtung zum Erhitzen des festen Materials auf eine Temperatur und Dauer, die zum Schmelzen des Materials und Überführen in den flüssigen Zustand ausreichen, eine Sprühpistole (6) mit einer Sprühdüse (55)» eine Einrichtung (16) zum Anliefern der Büchsenkörper hinter der Düse mit einer Geschwindigkeit von mindestens 15° Büchsenkörpern pro Minute und zum Drehen der Körper gegenüber der Düse, eine Einrichtung zum Liefern des geschmolzenen Materials in flüssigem Zustand ohne Hinzufügen eines Lösungsmittels an die Düse der Sprühpistole und Richten als Strahl auf das Innere der erhitzten Büchsenkörper, während die Oberflächentemperatur am Inneren der erhitzten Büchsenkörper wesentlich über der Umgebungstemperatur liegt und die Büchsenkörper gegenüber der Düse gedreht werden, und eine Einrichtung zum Beenden des Ausschieuderns geschmolzenen Materials an das Innere der Büchsenkörper nach dem vollständigen Beschichten der Innenfläche des Körpers, aber bevor das Material eine durchschnittliche Dicke von mehr als 8 Milligramm pro qcm auf der Innenfläche erreichen kann, und eine Einrichtung (7o, 72) zum Fortführen des Drehens der Körper nach dem Besprühen und nach dem Wegfördern von der Düse, bis die Temperatur des gesprühten Materials so weit verringert ist, daß das Material wieder fest wird und einen Film auf dem Inneren der Büchsenkörper bildet.

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