DE2250595A1 - Verfahren zur herstellung einer behaelterwandung mit mit letzterer einstueckig ausgebildeter oeffnungsvorrichtung und durch dieses verfahren hergestellter behaelterwandungsaufbau - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer behaelterwandung mit mit letzterer einstueckig ausgebildeter oeffnungsvorrichtung und durch dieses verfahren hergestellter behaelterwandungsaufbau

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Description

BERLIN 33 8 MÜNCHEN 27
Aiiguste-VIMorla-StraBe 65 Dr.-lng. HANS RUSCHKE
Ing. HEINZ AGULAR
PATENTANWÄLTE
A 1326 Hof/G.
Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.A.
Verfahren zur Herstellung einer Behälterwandung mit mit letzterer einstückig ausgebildeter öffnungsvorrichtung und durch dieses Verfahren hergestellter Behälterwandungsaufbau.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Behälterwandungen mit einstückig damit ausgebildeten Öffnungsvorrichtungen sowie das mit diesem Verfahren hergestellte Erzeugnis. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Wärmebehandlungsverfahren, das die öffnungscharakteristiken der mehrschichtigen Behälterwandung verbessert und verbesserte Isolationseigenschaften erzeugt.
Es ist bekannt, Formen von Behälterwandungskonstruktionen vorzusehen, die eine eingekerbte Linie aufweisen, die einen abnehmbaren Abschnitt definiert, an dem eine Zuglasche mittels eines einstückig mit der Behälterwandung ausgebildeten Niets befestigt worden ist. Derartige Behälterwandungen bieten dem Verbraucher den Vorteil, dass die Verwendung eines gesonderten Behälteröffners nicht erforderlich ist. Ausserdem ist der herausnehmbare Ab-
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schnitt im allgemeinen derart ausgebildet, dass er ein relativ leichtes öffnen gestattet, besonders für einen Benutzer, der sich auf den durch eine Hebelform einer Zuglasche erzielten mechanischen Hebelvorteil eingestellt hat.
Bei einem der bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger Behälterwandungen wird die untere Fläche der Endwandung mit einer geeigneten Schutzschicht vor der Umformung der Wandung zwecks Vorsehens der mit letzterer einstückig ausgebildeten öffnungsvorrichtung überzogen. Während der Einkerbung und Nietausbildung wird das Behälterwandungselement extrem druckmässig aufgebrachten Stosskräften unterworfen, die den herkömmlichen Überzug auf der Unterfläche brechen lassen. Der Schutzüberzug muss jedoch unversehrt bleiben, um Korrosionsgefahren während der Verwendung zu vermeiden. Derartige Gefahren können durch Korrosionswirkung auf dem Metall durch die Behälterinhalte erzeugt werden, d.h. durch elektrochemische Korrosions, wo bimetallische Behälterbestandteile verwendet werden. Es ist daher bei derartigen herkömmlichen Herstellungsverfahren notwendig, einen nachträglichen Verfahrensschritt vorzunehmen, in dem der beschädigte Überzug ausgebessert wird. Dieses Vorgehen schliesst die Notwendigkeit in sich ein, besondere Apparaturen sowie einen besonderen Verfahrensschritt anzuwenden, um zusätzliches Material aufzubringen, das die Hohlräume ausfüllt und den Überzug wieder instandsetzt.
Es ist bekannt, bestimmte mehrschichtige Behälterwandungen mit Öffnungsvorrichtungen und speziellen Schutzstoffen vorzusehen, die geeignet sind, den extremen Kräften zu widerstehen, die während des Einkerbens und der Nietbildung aufgebracht werden. Derartige Stoffe schliessen die Notwendigkeit des Wlederinstandsetzens des Überzuges aus.
Weiterhin ist vorgeschlagen worden (US-PS 2,086,165), dass Wärmebehandlung nützlich sein kann, um in einem Glasüberzug erzeugte materielle Risse während der Bildung von Behälter- · wandungen aus gLasux-überzogenen B'eohen zu beheben. Hiorboi
3098? A/07 Bf1
handelt es sich jedoch um eine Behälterwandung, die zuvor Scherkräften einer Einkerbung oder Nietbildung unterworfen worden ist, die bei der Bildung eines abnehmbaren Abschnitts zusammentreffen. Ausserdem befasst sich diese US-PS 2,086,165 nur mit einem Verfahren, mit dem das Glasurmaterial geschmolzen wird., um für ein Pliessen des letzteren in die während der Formung des Gegenstandes erzeugten Risse zu sorgen.
Mit Rücksicht auf die oben beschriebenen Arten von Behälterwandungen sind bestimmte Fälle aufgetreten, bei denen die Schutzschicht in unerwünschter Art insbesondere durch Verlust ihres haftenden Klebemittels auf dem abnehmbaren Teil des Bleches in ein Diaphragma verwandelt wurde. Dies kann eine Trennung des abnehmbaren Blechabschnitts ohne Trennung oder mit unvollständiger Trennung der zugrundeliegenden Schutzschicht zur Folge haben. Die Folge ist eine vollständige Öffnung in dem Blech, was durch das Vorhandensein einer unversehrten Schutzschicht oder einer Öffnung kleinerer Grosse in dem zugrundeliegenden Schutzfilm beschränkt worden ist. Das gleiche unerwünschte Endergebnis ergab sich gelegentlich als Folge der übermässigen Dehnung der unterliegenden Schutzschicht während der Trennung des abnehmbaren Abschnitts, was ebenso eine Erzeugung einer beschränkten Öffnung in dem Schutzfilm zur Folge hat.
Es ergibt sich somit die Notwendigkeit einer mehrschichtigen Behälterwandung, die nicht nur für eine wirksame Schranke sorgt, die den während des Einkerbens und der Nietbildung aufgebrachten Kräften widersteht, sondern auch eine wirksame haftende Bindung mit dem Blech aufrechterhält und für verbesserte Öffnungscharakteristiken für einstückig ausgebildete Öffnungsvorrichtungen sorgt.
Das erfindungsgemässe Verfahren und das durch letztere hergestellte Erzeugnis gemäss der Erfindung lösen die obengenannten Probleme.
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Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer Behälterwandung mit einer mit letzterer einstückig ausgebildeten Öffnungsvorrichtung geschaffen,das sich kennzeichnet durch das Vorsehen eines Bleches mit einem auf der Oberfläche befestigten klebenden Material, das dazu dient, auf dem Blech eine kontinuierliche Schutzschicht aus einem teilweise kristallinen Polyolefin, teilweise kristallinem Polyolefin-Äthylen-Mischpolymerisat, Polyäthylenacrylat oder Ionomers eines Polyolefins zu befestigen, durch Einkerben des Bleches zwecks Bstimmung eines abnehmbaren Abschnitts auf dem Blech bei gleichzeitigem Verhindern eines Bruchs des haftend befestigten Sohutzmaterials, wobei ansohliessend das mehrschichtige Blech auf eine Temperatur von etwa 275° bis
F während eines Zeitraums von ungefähr 0,2 Sekunden bis 4 Minuten erhitzt wird, um In der Schutzschicht für eine Spannungsentlastung zu sorgen, die im wesentlichen Mikrohohlräume, die während des EinkerbungsVorgangs In der Schutzschicht gebildet worden sind, vollständig beseitigt·
Diese Wärmebehandlung dient dazu, für eine Spannungeentlastung für die Schutzschicht zu sorgen, die im wesentlichen die in der Schutzschicht während des Einkerbungsvorgangs und irgendeiner integralen Nietbildung gebildeten Mikrohohlräume beseitigt.
Der in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellte Behälterwandungsaufbau weist ein Blech mit einem von einer eingekerbten Linie bestimmten abnehmbaren Abschnitt auf. Auf der Unterseite des Bleches ist eine klebrige Schicht befestigt, die vorzugsweise aus einer Gruppe bestehend aus Epoxyd, Polyester und Polyurethan ausgewählt ist. Eine spannungsentlastete, wärmebehandelte kontinuierliche Schutzschicht ist auf der Unterseite des Blechs mittels einer klebrigen Schioht befestigt. Die Schutzschicht weist vorzugsweise eine kristalline Form von mehr als 50# auf und ist auf dem abnehmbaren Ab-
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.schnitt des Bleches derartig verklebt, dass das Bindemittel dazwischen eine grössere Festigkeit aufweist als die Scherfestigkeit der Schutzschicht in unter der Kerblinie liegenden Bereichen. Eine Folge davon ist, dass ein Auftrennen der Einkerbung und eine Verschiebung des abnehmbaren Abschnitts automatisch eine Trennung der unterliegenden Schutzschicht ohne wesentliche Diaphragmabildung und ohne unerwünschte übermässige federartige Bewegung mit sich bringt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnung. Darin sind:
Fig. 1 ein Grundriss einer Ausführungsform einer mehrschichtigen Behälterwandung gemäss der Erfindung,
Fig. 2 eine Teilansicht eines Querschnitts entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen mehrschichtigen Behälterwandung mit einem eingekerbten Abschnitt,
Fig. 3 eine bruchstückartige Querschnittsstruktur entlang der Linie 3-3 der Fig. 1, wobei ein einstückiger Nietteil einer mehrschichtigen Behälterwandung gemäss der Erfindung, aber mit leicht veränderter Form des Laschenprofils gezeigt ist1,
Fig. 4 eine bruchstückartige Querschnittsansicht, aus der sich das Einkerbungsverfahren ergibt,
Fig. 5 eine bruchstückartige Querschnittsansicht der Behälterwandung, die unerwünschte Mikrohohlräume in dem unterhalb der Kerblinie liegenden Schutzfilmbereich zeigt,
Fig. 5a eine vergrösserte bruchstückartige Querschnittsansicht eines Teils der in Fig. 5 gezeigten Schutzschicht,
Fig. 6 eine teilweise Querschnittsansicht der Behälterwandung
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- 6 mit unerwünschten diaphragniabildenden Charakteristiken,
Pig. 7 eine teilweise Querschnittsansicht einer Behälterwandung gemäss der Erfindung nach Abtrennen und Entfernen des abnehmbaren Abschnitts, und
Flg. 8 die Ansicht eines Teilquerschnitts entlang der Linie 8-8 der Fig. 7·
Die nachfolgend verwendete Bezeichnung "Behälterwandung11 und
ähnlich eingeführte Bezeichnungen sollen sich auf Wandungsteile der Behälter beziehen, die mit Öffnungsvorrichtungen versehen sind, und sollen Konservendosendeckel, Krug- und FIaschenversohlüsse und andere Formen von Behälterteilen, die diesen speziellen Aufgaben genügen, einschllessen.
In Fig. 1 und 2 1st ein Ende einer Konservendose mit einer Frontplatte 2 und einer ringförmigen Futterwandung 4 gezeigt, die in einen Radial nach aussen gerichteten vorstehenden Rand 6 endet. Die Frontplatte 2 ist mit einer Kerblinie 8 versehen, die einen abnehmbaren Abschnitt bestimmt. Die Bezeichnung "abnehmbarer
Abschnitt" und ähnlich eingeführte Bezeichnungen beziehen sich
auf Abschnitte, die vollständig vom Rest der Behälterwand trennbar sind, ebenso wie auf Abschnitte, die geeignet sind, teilweise abgetrennt und genügend versetzt zu werden, um den Behälter-Inhalt jeweils ohne vollständige Trennung der Abschnitte von
der Behälterwandung zugänglich zu machen. Aus Vereinfachung der Bezugnahme ist der Begriff "Kerblinie" verwendet worden, es
versteht sich jedoch von selbst, dass der abnehmbare Abschnitt
10 durch eine oder mehrere Kerblinien oder andere Schwächungslinien, die auf andere Weise vorgesehen werden, bestimmt werden kann, solange das restliche Metall der Frontplatte 2 an der
Stelle der Kerblinie oder Schwächungslinien gehalten wird.
Eine Zuglasche 19 weist eine Öffnung 16 zur Erleichterung des
Angriffs von Hand an einem Ende und einen Befestigungsteil 18
auf, durch den Befestigungsmittel, wie z.B. ein IntegraL ausge-
Ί 0 fl w ? U/ 0 7 Ii 5
bildeter Niet, zwecks Befestigung der Zuglasche 14 durch die Prontplatte 2 geführt sein können.
Beim Einleiten des Kerblinienbruches wird die Zuglasche im Bereich der öffnung 16 gegriffen und hochgehoben, um den radial am weitesten innen liegenden Teil des abnehmbaren Abschnitts 10 infolge des Bruches der Kerblinie 8 abzutrennen. Die darauf folgende Auftrennung des Rests der Kerblinie 8 ermöglicht die vollständige Lösung des abnehmbaren Abschnitts 10. Bei der in Pig. 1.gezeigten Ausführungsform weist die Prontplatte 2 ein Paar langgestreckte, hohle, versteifte Rippen 12 auf, die an entgegengesetzten Seiten des abnehmbaren Abschnitts 10 in Form eines Reissbandes angeordnet sind. Der in Pig. I gezeigte, abnehmbare Abschnitt 10 ist von der Art, wie er im allgemeinen bei giessbaren Behälterinhalten verwendet wird. Die Erfindung ist jedoch in gleicher Weise bei abnehmbaren Abschnitten anwendbar, die im wesentlichen die gesamte Prontplatte 2 umgeben, eingeschlossen die sogenannten "vollständigen Ausziehbehälterwandungen1' .
In den Fig. 2 und 3 ist ein Teil der in Fig. 1 gezeigten Behälterwandung dargestellt. Die Behälterwand weist ein Blech oder ein Plattenteil 22 auf, das (der) mit einer klebrigen Schicht versehen ist. Eine Schutzschicht 26, die entweder als Überzug oder vorzugsweise als Film aufgebracht werden kann, ist fortlaufend und vorzugsweise fortlaufend auf dem Blech mittels eines Klebemittels 24 verklebt.
Das Blech setzt sich vorzugsweise aus Aluminium oder Stahl oder aus einer Legierung der. Metalle zusammen. Bei einem typischen Aufbau wird eine Aluminium-Magnesium-Legierung mit einer Dicke von ungefähr 0,2032 mm bis 0,5429 mm -(0,00.8.bis 0,0135 inch), bei den nicht eingekerbten Teilen verwendet. Das unter der Kerblinie 8 befindliche Restmaterial würde eine Dicke von ungefähr 0,0635 mm bis 0,1143 mm (0,0025 bis 0,0045 inch) haben. Zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung wird die bisher ver-
309824/07
wendete Bezeichnung "Blech" weiterhin verwendet, um sowohl auf die einzelnen Blechelemente, aus denen die einzelnen Behälterwandungen gebildet werden, als auch die Ausgangssubstanz, aus denen eine Anzahl Behälterwandungen gebildet* werden können, Bezug zu nehmen. Da es im allgemeinen bekannt ist, den zusammengesetzten klebenden Verbindungsstoff herzustellen und dann die einzelnen Behälterschnitteile abzutrennen, die aufeinanderfolgend mit Kerben versehen, vernietet und zu Behälterwandungen umgeformt werden, stellen die Verfahrensschritte in keiner Weise eine Schwierigkeit hinsichtlich der Durchführung der Erfindung dar.
Die Klebschicht 24 kann herkömmlicher Weise als ein Überzug aufgebracht werden. Der Klebstoff wird vorzugsweise in einer Menge
von ungefähr 1,0/25,42 bis 5,0/25,4 mg/mm2, wobei ungefähr
2 2
1,0/25,4 bis 3*0/25,4 mg/mm die bevorzugte Menge darstellen, aufgebracht. Der Klebstoff wird vorzugsweise aus einer aus Epoxy, Polyester und Polyurethan bestehenden.Gruppe ausgewählt. Es ist verständlich, dass verschiedene Zusätze, Katalysatoren und modifizierende Medien mit den Klebemitteln verwendet werden können, falls das gewünscht wird. Es hat sich z.B. herausgestellt, dass ein epoxymodifizierter Polyurethan-Klebstoff, der mit einem herkömmlichen Katalysator verwendet wurde, wirksam ist.
Die Schutzschicht 26 ist vorzugsweise fortlaufend und ist vorzugsweise im wesentlichen fortlaufend auf dem Blech 22 mittels eines Klebstoffs 24 verklebt. Der Schutzstoff ist vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt, die aus teilweise kristallinem Polyolefin, teilweise kristallinem Polyolefin-Äthylen-Mischpolymerisat, Polyäthylenacrylat und Ionomeren von Polyolefin besteht. Unter den bevorzugten Stoffen sind Polypropylen und ein Polypropylen-Äthylen-Mischpolymerisat, worin der Äthylengehalt ungefähr 2 bis 10$ an Gewicht, mit einem bevorzugten Äthylengehalt von 2 bis 5$ an Gewicht 1st. Der Schutzstoff wird vorzugsweise eine kristalline Zusammensetzung von ungefähr 50 bis haben, wobei ungefähr 50 bis 40# amorphe Zusammensetzung
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sind. Die Schutzschicht 26 ist vorzugsweise-als Film aufgebracht. Im allgemeinen wird die Schutzschicht 26 eine Dicke von ungefähr 25j ^ bis 101,6 Mikrometer (l bis 4 mils) aufweisen, wobei ungefähr 635*0 bis 889,0 Mikrometer (2,5 bis 3,5 mils) für eine maximale Gebrauchsleistung bei den geringsten Materialkosten bevorzugt werden,,
In Fig. 3 ist ein Teil der Frontplatte 2 der Figo 1 mit dem einstückig ausgebildeten Niet 20 und der Zuglasche 14 gezeigt. Der Niet 20 ist mit einer Querwandung 30 und einer Nietseitenwandung 32 versehen. Die Seitenwandung 32 läuft durch eine öffnung in der Zuglasche 14 und der vergrösserte, mit der Querwandung 30 versehene Kopfteil und der Oberteil der Seitenwandung 32 dienen zur Vervollständigung der mechanischen Verbindung und widerstehen einer relativen Trennbewegung der Zuglasche 14 und der Frontplatte 2. Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Querwandung 30 eine Dicke auf, die etwas geringer als die Dicke der Frontplatte 2 ist, und die wesentliche Verformung der Frontplatte 2 wird in dem Bereich hervorgerufen, wo der Niet 20 erscheint. Während der Niet mittels einer Anzahl herkömmlicher Nietformverfahren geformt werden kann, ist es einsichtig, dass die Sperreigenschaften der Schutzschicht 26 in diesem Bereich der rauhen mechanischen Formung, die dem Einsatz der wesentlichen Kräfte unterworfen worden ist, erhalten bleiben,,
In Figo 4 ist ein Paar komplementärer Werkzeuge-gezeigt, die für eine Einkerbung der Frontplatte 2 verwendet werden. Ein unterliegender Amboss 36 mit einer ebenen Oberfläche arbeitet mit einem überlagerten Eindringkörperwerkzeug 38 zur Erzeugung einer Kerblinie 8 zusammen, wobei längs der Kerblinie das übrigbleibende Material 28 festgehalten wird. Praktisch wird die Kerblinie durch Erzeugung einer relativen Schliessbewegung zwischen dem Eindringwerkzeug 38 und dem Amboss 36 derart hergestellt, dass eine grosse Stosskraft zwecks Einkerbung an den ort Liehen Bereichen aufgebracht wird. Diese Kraft kann
3 Π Π Λ ν ; / 0 7 5
- ίο -
—2 2 häufig einen Druck von ungefähr 100,000 . 7-,031.10 kp/cm
bis 500,000 . 7,051.10""2 kp/cm2 (100,000 bis 500,000 Pfund/ inch ) erzeugen. Die Kerblinie 8 wird durch Trennung und physikalische Versetzung von Teilen der Platte und/oder durch druckmässig erzeugten Metalifluss weg von dem Kerblinienbereich erzeugt. In jedem Fall ist es erwünscht, dass das Enderzeugnis eine unversehrte Schutzschicht 26 wirksam an dem Blech 22 angeklebt aufweist, selbst in unterhalb der Kerblinie liegenden Bereichen.
Es hat sich gezeigt, dass einige Veränderungen auftreten, obwohl die in der Behälterwandung verwendeten Mehrschichtenmaterialien der Nietbildung und den Einkerbungen ohne die Erzeugung mechanischer Hohlräume oder sich durch die Schutzschicht 26 vollständig erstreckender Risse und auch ohne übermässige Verminderung der Dicke widerstehen. Es ist verständlich, dass diese Veränderungen aus einer molekularen Veränderung innerhalb des Materials resultieren, aus dem die Schutzschicht zusammengesetzt 1st. Es ist verständlich, dass bei Aufbringung der Stosskräfte die Polymerisatketten gestört werden, weil die kristallinen Teile der Polymerisate starrer sind und sich langsamer bewegen als die amorphen Teile. Dies hat eine strukturelle Versetzung der Polymerisatketten mit einer elastischen Dehnung zur Folge, die mikroskopische Hohlräume in der Struktur erzeugt.
In den Pig. 5 und 5a ist die Kerblinie 8 und ein darunterliegender Teil des Schutzstoffes 26 gezeigt, der mit einer Vielzahl mikroskopischer Hohlräume 42 (zwecks Verdeutlichung in einer verzerrt vergrösserten Art wiedergegeben) dargestellt ist. Es ist einsichtig, dass diese Hohlräume 42 in den meisten Fällen ein Vakuum aufweisen. Aus Fig. ^a. ergibt sich, dass in dem gekennzeichneten Bereich A die Schutzschicht 26 eine Dicke T aufweist, die die volle Trägerdicke der Schutzschicht 26 beträgt. Die volle Dicke T dient als eine Sperre flir ein. Durchdringen möglicher korrodierender Stoffe durch die Schicht,
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Wenn das Eindringen eines gegebenen potentiellen korrodierenden Stoffes durch die Schutzschicht zu der Dicke des Stoffes in Bezug gesetzt wird, sorgt der Bereich A für einen maximalen Widerstand gegen ein derartiges Eindringen. Es hat sich gezeigt, dass ein Bereich B Mikrohohlräume 42 aufweist, die die wirksame Dicke der Schutzschicht 26 vermindern und daher örtliche Verkleinerungen des" Wirkungsgrades der Sperrwirkung in Bereichen mit sich bringen, die unter der Kerblinie 8 liegen, ebenso wie in Bereichen, die nahe an den Bereichen hoher Kraftbeanspruchung liegen,, Obgleich die Mikrohohlräume somit nicht für physikalische öffnungen in dem die Sperre bildenden Stoff sorgen, was einen direkten Kontakt mit der Unterfläche des Bleches 22 zulassen würde, vermindern sie die wirksame Sperrdicke in diesen Bereichen. Sie dienen zur Erzeugung eines unerwünschten Pfades, auf dem potentielle korrodierende Stoffe durchtreten können, um das Blech 22 zu erreichen.
Es hat sich gezeigt, dass das Wärmeverfahren gemäss der Erfindung im wesentlichen alle unerwünschten Mikrohohlräume 42 beseitigt und somit die Sperrcharakteristiken der Schutzschicht verbessert. Ausserdem werden Vorteile hinsichtlich einer verbesserten Verklebung und verbesserte Öffnungscharakteristiken der Behälterwandung erreicht. Das Wärmebearbeitungsverfahren gemäss der Erfindung schliesst ein Nacherhitzen der Behälterwandung ein, vorzugsweise nachdem sowohl die Einkerbung als auch die Nietbildung vorgenommen worden und die Behälterwandung in ihre endgültige Form gebracht worden ist. Eine Erhitzung auf ungefähr 275° bis 375° F in einem Zeitraum von 0,2 sek. bis 4 min., vorzugsweise auf urigefähr 300° bis 350° F in einem Zeitraum von 0,5 sek. bis 3 min. wird durchgeführt. Beim Auswählen einer Zeitspanne und einer Temperatur innerhalb dieser Bereiche können die zusätzlichen Vorteile, die innerhalb des bevorzugten Bereichs bei gewünschten Endeigenschaften und gewünschter Wirtschaftlichkeit, die eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit mit sich bringt, ausgeglichen werden. Während
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die wirkungsvollste Wärmenachbehandlung innerhalb des bevorzugten Bereichs erhalten wird, können bestimmte erfindungsgemässe Vorteile innerhalb des weiteren, genannten Bereiches erzielt werden. Eins der am häufigsten angewandten Mittel der Nacherhitzung schllesst die Anwendung von Induktionserhitzung ein. Letztere erleichtert die Verminderung der Erhitzungszeitspannen und sorgt für eine entsprechende Steigerung der Produktionsraten.
Erhitzen bewirkt eine wärmeinduzierte Spannungsentlastung, die im wesentlichen die in der Schutzschicht infolge der während der Wandungsbildung auftretenden Versetzung der molekularen Struktur gebildeten Hohlräume vollständig beseitigt. Es wird angenommen, dass eine Wärmebehandlung innerhalb dieses Bereiches keine elementare Veränderung im Prozentsatz der in der Schutzschicht 26 bestehenden kristallinen Struktur erzeugt. Sie dient zur Wiederherstellung der Struktur in einen sich dem ursprünglichen Zustand annähernden molekularen Zustand und beseitigt die unerwünschten Versetzungen, die als eine Folge der Differenz der Bewegungsgrösse zwischen den kristallinen und amorphen Phasen während der Einkerbung und der Nietbildung auftreten.
Es wird angenommen, dass etwa ab I85 P die molekulare Struktur ein Lösen ihres Kristallgerippes, aber kein Schmelzen des letzteren erfährt. Etwa ab 275° F wird ein geringer Schmelzvorgang angenommen, wobei sich die kleinen Kristalle zuerst verflüssigen. Eine Erwärmung innerhalb der erfindungsgemassen Bereiche zwecks Entlastung gespeicherter Energie erfolgt derart, dass ein gewisser Schmelzgrad hergestellt wird und die kristalline Struktur verschwindet, bis die Schutzschicht 26 abgekühlt worden ist. Das Schmelzen vollzieht sich jedoch so, dass keine sichtbare Änderung in der allgemeinen Form der Schutzschicht 26 und keine wesentliche zusätzliche Kristallbildung induziert wird. Die Struktur kehrt nach der Abkühlung in ihren ursprünglichen Zustand zurück, wobei die ur-
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sprüngliche Kristallstruktur sich erholt und das amorphekristalline Gleichgewicht erhalten wird» Im allgemeinen ist es am besten, innerhalb der bevorzugten Temperaturbereiche zu arbeiten, d„h. zwischen 300° bis 350° F, um die Spannungsentlastung zu beschleunigen.
Im Zusammenhang mit Fig. 6 wird eine andere einer möglichen Beschädigung eines mehrschichtigen Wandungsaufbaus betrachtet. Der zuvor benutzte Begriff "Diaphragmabildung" soll sich auf die Erzeugung nichtgebundener Bereiche zwischen dem Blech 22 und der Schutzschicht 26 genügender Grosse beziehen, um einen Hohlraum zu bilden. Insbesondere wird der Begriff "Diaphragmabildung" im Hinblick auf derartige nichtgebundene Bereiche verwendet, die sich zwischen der Unterfläche des abnehmbaren Abschnitts 10 und dem darunterliegenden Bereich der Schutzschicht 26 befinden. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, weist die unter dem abnehmbaren Abschnitt 10 liegende Schutzschicht 26 einen nichtklebenden Abschnitt 44 auf, der mit Abstand in Bezug auf den Teil 46 der Plattenunterfläche unterhalb letzterer angeordnet ist. Während der Klebstoff 24 an dem nichtklebenden Abschnitt 44 angeklebt gezeigt ist, kann er an dem abnehmbaren Abschnitt 10 oder teilweise an, dem Abschnitt 44 und teilweise an dem Abschnitt 10 angeklebt sein. Die Art und Weise, in der die Verklebung beschädigt wird, ist nicht kritisch.
Wenn Diaphragmabildung auftritt, ist es einsichtig, dass ein Auftrennen der Kerblinie 8 zwecks Zurückziehens des abnehmbaren Abschnitts 10 nicht automatisch eine Auftrennung des Abschnitts 44 der Schutzschicht in der gewünschten Weise erzeugen wird. Die Folge ist, dass es für den Benutzer notwendig sein kann, ein besonderes Werkzeug zu verwenden, um den diaphragmaartigen Abschnitt 44 zu trennen und um an den Behälterinhalt heranzukommen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung würde die Verklebung zwischen dem Plattenabschnifct 46 und dem Abschnitt 44 der Schutzschicht derart aus-
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gebildet sein, dass sie die Festigkeit der Schutzschicht in unter der Kerblinie 8 liegenden Bereichen überschreiten würde. Eine Trennung der Kerblinie 8 wird automatisch eine Trennung des untenliegenden angeklebten Schutzschichtteils 44 zwecks automatischer Erzeugung einer öffnung in der Schutzschicht der allgemeinen Proportionen des abnehmbaren Abschnitts und ohne unabhängige Anstrengung seitens des Benutzers erzeugen. Es hat sich gezeigt, dass das Wärmenachbehandlungsverfahren gemäss der Erfindung innerhalb oben genannter Temperaturbereiche die Diaphragmabildung im wesentlichen vollständig eliminiert und die gewünschte klebende Verbindung in diesem Bereich erzeugt, und dass· dadurch eine automatische Trennung der Schutzschicht 26 während der öffnung des Behälters erzeugt wird.
Aus den Pig. 7 und 8 geht ein anderer mittels des erfindungsgemässen Wärmebehandlungsverfahrens erzielter Vorteil hervor. Es ist erwähnt worden, dass im Hinblick auf einige mehrschichtige Behälterwandungskonstruktionen» die nicht die Nachteile der Diaphragmabildung aufweisen, ein zusätzliches Problem auftreten kann. Beim Hervorrufen der Trennung des abnehmbaren Abschnitts 10 werden die unterliegenden klebenden Abschnitte des Schutzfilms getrennt, aber vor der Trennung werden sie einer dauernden Bruchdehnung unterworfen, die die Schutzschicht 26 veranlasst, eine Zugangsöffnung zu bilden, die kleiner ist als die durch die Kerblinie 8 in der Metallplatte 22 definierte öffnung.
Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, ist der abnehmbare Abschnitt 10 (hier nicht dargestellt) von der Behälterplatte 2 getrennt worden, um eine öffnung 50 in der Metallplatte herzustellen, die durch den verbleibenden Abschnitt 81 der Kerblinie 8 bestimmt wird. Der unterliegende Schutzstoff 26 ist quer nach innen und teilweise nach oben mit Rücksicht auf die öffnung 50 gedehnt worden und definiert eine kleinere öffnung 52. Der Begriff "federartige Bewegung" soll nachfolgend in
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Bezug auf die Auskragung der Schutzschicht 26 in die Öffnung 50 bezeichnet werden/ um die verengte Öffnung 52 zu bestimmen. Während "ein gewisser geringer Grad einer federartigen Bewegung nicht nachteilig ist, ist jedoch jede federartige Bewegung, die die Öffnung 50 substantiell derartig verengt, dass die verengte Öffnung 52 wesentlich kleiner wird als nachteilig anzusehen. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, erstreckt sich die federnde Auskragung 56 der Schutzschicht 26 in die Öffnung 50 über eine Strecke "c", im Grundriss gesehen, und verengt die Öffnung 50 auf dieses Ausmass. Im allgemeinen ist es erwünscht, die mittlere federnde Auskragung 56 derart zu beschränken, dass die Dimension "CM weniger als ungefähr 1,59 ram (I/I6 inch), vorzugsweise weniger als 0,8 mm (1/32 inch) beträgt. Es hat sich gezeigt, dass die Wärmenachbehandlung gemäss der Erfindung für eine wesentliche Verbesserung bezüglich der Verringerung des Ausmasses der federartigen Bewegung sorgt. Eine Nachbehandlung bei oben genannten Temperaturen wird im allgemeinen den Betrag der federartigen Bewegung in den bevorzugten Grenzen beschränken.
Um den Wirkungsgrad der 'Wärmenachbehandlung gemäss der Erfindung bezüglich der Verringerung oder Ausschaltung der Diaphragmabildung uiü der federartigen Bewegung zu bestätigen, sind zwei Versuchsreihen durchgeführt worden, bei dem identische Behälterwandungen in gleicher Weise behandelt worden sind, wobei aber bei einigen Proben Wärmebehandlung, bei anderen dagegen keine Wärmebehandlung vorgenommen wurde. Hieraus ergibt sich eine direkte Grundlage für einen exakten Vergleich der Wirkung der Wärmebehandlung gemäss der Erfindung. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in folgenden Beispielen aufgezeigt.
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Beispiel I
Mehrere Gruppen von Aluminiumkonservendosendeckeln* die aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung von extra hartem H 19 Härtegrad (5051 - H 1.9) hergestellt sind, werden mit einem von den verschiedenen Arten der mehrschichtigen Filme ver-, sehen. Die Filme werden auf die Aluminiumdeckel mittels eines epoxymodifizierten Polyurethanklebstoffs befestigt. Die Deckel der Gruppe A,C und E werden mit einem ?6#2 Mikrometer (3 mil) dicken Polypropylenfilm und die Beekel der Gruppe B und D mit einem 76,2 Mikrometer (3 mil) dicken Film aus Polypropylen-äthylen-misohpolymerlsat, wobei 3 Gewichtsprozent Äthylen vorhanden sind, versehen. Die Dtekel werden in herkömmlicher Weise zwecks Festlegung ihrer abnehmbaren Abschnitte eingekerbt. Einstückig werden Nieten in den Deckeln in herkömmlicher Weise ausgebildet. Die Bleche, aus denen die Deckel der Gruppe A und B hergestellt woerden sind, werden bei einer Kasohierungstemperatur von ungefltir 225° P beschichtet, während die BIeohe, aus denen die Deckel der Gruppe C,D und E hergestellt worden sind, bei einer Kaschierungstemperatur von ungefähr 300 bis 320° P foesctiiehtet werden. Ein Teil der Deckel jeder Gruppe wurde naohtrlglioh 2 Minuten lang bei einer Kaschierungeteraperatur von 325° P erhitzt, während der Rest der Deckel jeder Gruppe keiner Wärmebehandlung unterworfen wurde. Die Deckel wurden dann geöffnet, um Öffnungscharakteristiken, Dlapnragronbildung und federartige Bewegung auszuwerten. Sie wurden gemäss dem folgenden Programm bemessen:
ausgezeichnet = leichtes Offnen, keine Diaphragmabildung,
keine federartige Bewegung . ·
gut « leichtes Offnen, keine Diaphragmabil
dung, federartige Bewegung von weniger al» 1,59 mm (1/16 inoh)
annehmbar = mittelmässlges leichtes Offnen, keine
Diaphragmabildung, federartig· Bewegung grosser als 1,59 um (1/16 ineh)
schwach = schweres öffnen, etwas Diaphragmabildung
und federartige Bewegung
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schlecht
= schweres öffnen, Diaphragmabildung und federartige Bewegung
Gruppe .... nacn
Wärmebehand		 Gütegrad federartige Bewegung
lung
A nein annehmbar 5*175 mm (1/8 inch)
A Ja ausgezelehnet O
B nein annehmbar 1,59 mm (1/16 inch)
B Ja gut 0,8 mm (I/52 inch)
C nein gut 0,8 mm (I/52 inch)
C Ja ausgezeichnet 0
D nein gut 0,8 mm (I/32 inch)
D Ja gut 0,8 mm (1/52 inch)
E nein annehmbar 2,0 mm (5/64 inch)
E Ja ausgezeichnet 0
Diese Ergebnisse zeigen die Überlegenheit identisch beschichteter Behälterwandungen bei Anwendung einer Wärmebehandlung im Vergleich zu denen, die einer derartigen Wärmebehandlung nicht ausgesetzt werden. Nur die Gruppen der Deckel mit dem Gütegrad "ausgezeichnet" waren nachbehandelt, während alle Gruppen der Deckel mit dem Gütegrad "annehmbar" nicht nachbehandelt waren. Nur die Gruppen der Deckel wiesen keine federartige Bewegung auf, die nachträglich erhitzt worden waren.
Beispiel II
Die im Beispiel I durchgeführten Versuche wurden unter Verwendung eines leicht modifizierten Amboss-Gesenkaufbaus, der einen grossen Krümmungsradius aufwies, eher als dass er eben war, wiederholt. ,
Folgende Ergebnisse wurden erhalten:
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Gruppe Warmenachbehand-
lung		 Gütegrad federartige mm (1/32 Bewegung
A nein gut 0,8 mm (1/32 inch)
A Ja gut 0,8 mm (3/32 inch)
B nein annehmbar 2,4 inch)
B Ja ausgezeich
net		 0 mm (3/32
O nein annehmbar 2,1» inch)
C ja ausgezeich
net		 0 mm (1/32
D nein gut 0,8 inch)
D Ja ausgezeich
net		 0 mm (3/64
E nein gut 1,2 inch)
£ Ja ausgezeich
net		 0
Diese Versuche bestätigen somit die allgemeine Überlegenheit der wärmebehandelten Deokel im Vergleich zu denjenigen, die keiner Nachbehandlung unterzogen worden sind· Alle vitr Gruppen der Deokel, die einen ausgezeichneten Gütefaktor und keine federartige Bewegung aufweisen, gehören zu den Gruppen mit Nachbehandlung, während diejenigen, die keiner W&rmenachbehandlung unterzogen worden sind, als "annehmbar" oder "gut" veranschlagt worden sind, wobei die federartige Bewegung sich so hoch erstreokt^wie 2,4 mm und 1, 2 mm (3/32 und 3/64 inch).
Ea wird somit deutlich, dass das Wärmebehandlungsverfahren ge» mäss der Erfindung und das sich daraus ergebende Erzeugnis sowohl fUr verbesserte Sperreigenschaften für die Schutzschicht als auoh für eine verbesserte klebende Verbindung zwischen dem Blech und der Schutzschicht sorgen. Ausserdem werden unerwünschte üffnungscharakteristiken wie Diaphragmabildung und federartige Bewegung ausgeschaltet, was verbesserte Öffnungscharakteristiken für die Behälterwandung zur Folge hat. Dies wird alles durch die spezielle Spannungsentlastung, die erfindungsgemäase Wärmenachbehandlung erreicht, wodurch
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im wesentlichen vollständig molekulare Strükturverlagerungen, die innerhalb der Schutzschicht während der mechanischen Trennarbeit erzeugt werden, eliminiert werden. Dies wird ohne eine dauerhafte bedeutungsvolle Veränderung in der Kristallstruktur der Schutzschicht erreicht. Weiterhin wird dies alles in ökonomischer Weise ohne das Erfordernis grosser Investitionen bezüglich zusätzlicher Einrichtungen oder ohne die Verwendung zusätzlicher Stoffe erreicht, wie sie in Verbindung mit Reparaturpraktiken von Überzügen erforderlich sein würden.
Patentansprüche
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Claims (9)

  1. - 20 Patentansprüche
    ΓΐΛ Verfahren zur Herstellung einer Behälterwandung mit einer damit einstückig ausgebildeten öffnungsvorrichtung, gekennzeichnet durch Vorsehen eines Bleches mit einem auf einer Oberfläche des letzteren angebrachten Klebstoffe zwecks Befestigung einer ununterbrochenen Schutzschicht aus einem teilweise kristallinen Polyolefin, teilweise kristallinem Polyolefin-fithylen-Mischpolymerisat, Polyäthylenacrylat oder Ionomers von Polyolefin an dem Blech, durch Einkerben des letzteren zwecks Festlegung eines abnehmbaren Abschnitts bei gleichzeitiger Verhinderung eines Bruchs des klebend befestigten Schutzstoffes, und durch nachfolgende Erhitzung des zusammengesetzten Blechs auf eine Temperatur von etwa 275° bis 375° P während einer Zeitspanne von ungefähr 0,2 sek. bis k min., um in der Schutzschicht für eine Spannungsentlastung zu sorgen, die die in der Schutzschicht während der Einkerbung gebildeten Mikrohohlräume Im wesentlichen vollständig beseitigt.
  2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff Epoxy, Polyester oder Polyurethan aufweist, dass ein nach oben gerichteter hohler Niet mit dem zusammengesetzten Blech innerhalb des von der Kerblinie bestimmten abnehmbaren Abschnitts bei gleichzeitiger Verhinderung eines, Brechens der Schutzschicht einstückig ausgebildet wird, und dass nachfolgend das zusammengesetzte Blech auf ein« Temperatur in dem Bereich von ungefähr 500° bis 350° P bei einer Dauer von ungefähr 0,5 bis J min. erhitzt wird.
  3. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht als ein Film mit einem Kristallaufbau von ungefähr 50 bis 6o# vorgesehen wird« dass der Sohutzfilm mittels Erhitzung spannungsentlastet wird, um im wesentlichen die Zahl der in dem Schutzfilm während der Einkerbung und Nietbildung gebildeten Mikrohohlräume bei gleichzeitigem
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    Widerstehen irgendeiner dauerhaften Veränderung des Kristallaufbaus der Schutzschicht zu vermindern.
  4. 4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht Polypropylen oder ein Polypropylen-Äthylen-Mischpolymerisat mit einem Äthylengehalt von ungefähr 2 bis 10$ an Gewicht aufweist,
  5. 5») Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, dass nachfolgend an die Einkerbung des zusammengesetzten Blechs letzteres zwecks Bildung einer Konservendosendeckelstruktur umgeformt wird, dass über dem einstückig ausgebildeten Niet ein Zuglasohenglied angeordnet und der Niet zwecks Befestigung der Zuglasche an dem zusammengesetzten Blech angeplockt wird, dass im wesentlichen eine kontinuierliche klebende Verbindung zwischen dem Schutzfilm und dem abnehmbaren Abschnitt des Bleches mittels Erhitzung aufrechterhalten wird,und dass der Schutzfilm durch die Erhitzung verändert wird zwecks Erzeugung federnder Eigenschaften des Films derart, dass eine federartige Bewegung anschliessend an eine Öffnung des Behälters auf weniger als ungefähr 0,8 mm (I/32 inch) beschränkt wird.
  6. 6.) Ein nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellter Behälterwandungsaufbau mit einem Blech mit einer einen abnehmbaren Abschnitt definierenden Kerblinie, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebschicht an einer Oberfläche des Blechs befestigt ist, dass die Klebschicht sich aus Epoxy, Polyester oder Polyurethan zusammensetzt, und dass eine spannungsentlastete, wärmebehandelte, kontinuierliche Schutzschicht an der Unterseite des Blechs mittels der Klebschicht befestigt ist, dass die kontinuierliche Schutzschicht aus einem teilweise kristallinen Polyolefin, teilweise kristallinen Polyolefin-Äthylen-Mischpolymerisat, Polyäthylenacrylat oder Ionomeren von Polyolefin zusammengesetzt ist, dass die Schutzschicht einen Kristallaufbau von höchstens ungefähr 50$ aufweist, und dass die Klebschicht zwischen der Schutzschicht
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    und dem abnehmbaren Abschnitt des Blechs eine grössere Festigkeit aufweist, als die Schutzschicht in unter der Kerblinie liegenden Bereichen, wodurch ein Auftrennen der Kerblinie und ein Verschieben des abnehmbaren Abschnitts automatisch eine Trennung der unterliegenden Schutzschicht ohne eine wesentliche Diaphragmabildung und ohne eine ungefähr 0,8 mm (I/32 inch) überschreitende federartige Bewegung erzeugt.
  7. 7.) Behälterwandungsaufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht eine Dicke von ungefähr 63,5 bis 88,9 Mikrometern (2,5 bis 3,5 mils) in nicht unter der Kerblinie liegenden Bereichen aufweist, und dass der Schutzfilm aus Polypropylen oder einem Polypropylen-Äthylen-Misohpolymerisat mit einem Äthylengehalt von ungefähr 2 bis an Gewicht besteht.
  8. 8.) Behälterwandungsaufbau nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht im wesentlichen frei von Mikrohohlräumeη ist, spannungsentlastende Eigenschaften aufweist, die von einer Wärmebehandlung bei ungefähr 275° bis 375° P und einer Dauer von ungefähr 0,2 sek. bis 4 min. resultieren, und grössere Sperreigenschaften aufweist, als sie bei Niohtvornahme einer Wärmebehandlung in der Schutzschicht vorhanden wären.
  9. 9.) Behälterwandungsaufbau nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht spannungsentlastende Eigenschaften aufweist, die von einer Wärmebehandlung von ungefähr 300° bis 350° P während einer Dauer von ungefähr 0,5 sek. bis 3 min. resultieren, dass die Verbindung zwischen der Schutzschicht und dem Blech im wesentlichen kontinuierlich ist, und dass der Schutzfilm ein Polypropylen-Ä'thylen-Mischpolymerisat mit einer Äthylenkomponente von ungefähr 2 bis 5# an Gewicht ist.
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