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Aluminiumerzeugnis mit einer Oberfläche geringer Haftungseigenschaften
sowie Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung Die Erfindung/Neuerung
bezieht sich auf ein Aluminiumerzeugnis mit einem Ueberzug auf der Basis von Siliconharz.
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Es ist bereits bekannt (Seifen, Öle, Fette, Wachse 1974, Seite 297),
Aluminiumfolien, die stark geglüht sind und keine Spuren von Walzfetten mehr aufweisen,
oberflächlich dadurch haftungsarm zu machen, daß sie einen Überzug auf der Basis
von Siliconharz erhalten.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß der als Grennmittel dienende Ueberzug
unter Verwendung von Polysiloxanen nicht genugend fest an dem Aluminiumerzeugnis
haftet, insbesondere wenn das Aluminiumerzeugnis nach dem Anbringen des Überzugs
einer Weiterberarbeitung beispielfflweise durch Tiefziehen unterzogen oder bei der
Verwendung
gebogen bzw. geknickt wird. Selbst eine Corona-Behandlung, die nur bei noch nicht
entfetteten Folien wirksam ist, schafft hiergegen keine Abhilfe.
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Darüber hinaus haben solcherart beschichtete Metallfolien die Eigenschaft
zu "Blockent, wenn sie als Band zu einer satten Rolle aufgewickelt werden. Das "Blocken"
tritt auch ein, wenn solche Folienstücke oder daraus geformte Behälter so aufgestapelt
werden, dass die Flächen eng aufeinanderliegen. Trotz der an sich geringen Haftungseigenschaft
tritt das gleiche Phänomen auf, wie wenn zwei, plangeschliffene Glasplatten aufeinandergepresst
werden. Sucht man diesem Umstand zu begegnen durch ein lockeres Wickeln des Bandes,
so tritt das Phänomen des sogenannten Teleskopierens der Rolle auf, dadurch dass
sich die Windungen der Rolle sehr leicht axial verschieben iassen. Dies führt zu
Schwierigkeiten und beschädigungen im Transport und beim Verbrauch des Bandes.
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~~II~ Darüber hinaus ist es bekannt (CH-PS 501 505) Aluminiumerzeugnisse,
die beispielsweise als Bratpfannen Verwendung finden, mit einem Überzug auf der
Basis von Fluorkohlenwasserstoff-Polymer unter Zusatz sphäroider fester Glasperlen
zu versehen. Auch hierbei ist die Haftfestigkeit des Überzugs auf dem Aluminiumerzeugnis
nicht besonders gut, weshalb die Oberfläche beispielsweise der Bratpfanne vor dem
Aufbringen des Überugs sandgestrahlt wurde. Sofern es sich um Aluminiumerzeugnisse
dünner Wandstärken handelt, die bei der Weiterverarbeitung oder Verwendung gebogen,
geknickt und dergleichen mechanisch stark strapaziert werden, splittern auch hier
vielfach Ubersugsteile ab.
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Darüber hinaus sind die Herstellungskosten für solche Aluminiumartikel
verhaltnismäßig teuer, so daß die Anwendung solcher Uberzüge bei sogenannten Wegwerfartikeln,
die nur zum einmaligen Gebrauch bestimmt sind, nicht vertretbar ist.
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Der Erfindl7ng/Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aluminiumerzeugnis
der oben genannten Gattung mit einfachen Mitteln zu schaffen, das sich nicht nur
durch eine Oberfläche sehr geringen Haxtungsvermögens auszeichnet, sondern bei dem
auch der Überzug
fest am Aluminiumerzeugnis h@itet, so daß bei
nachträglichen Verformungen des Aluminiumerzeugninses, insbesondere durch Biegen
oder gar Knicken, sich nicht Teile des Überzugs vom Aluminiumerzeugnis ablösen.
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Darüber hinaus soll das sogenannte "Blocken" vermieden werden, welches
zu Transportschäden führt und sogar die Abrollung des Bandes oder die Abstapelung
von Zuschnitten oder Behältern verunmöglichen kann.
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Überdies soll so wenig Überzugsmaterial wie möglich verwendet werden,
um den Materialbedarf und entsprechend die Herstellungskosten zu vermindern.
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Die Erfindung/Neuerung besteht darin, dass sowohl ein geeignetes Sliconharz-Katalysator-System
gewählt wird, als auch darin, das6 dem Siliconharz micronisierte poröse Kieselsäure
(z. B. Silicagel) in geeigneter Menge und Teilchengrösse zugesetzt wird.
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Silicagel wird belßpieleweine unter dem Handelsnamen "Syloid" als
pulverförmiges Siliciumdioxid vertrieben und bereits zum Trocknen von Gasen, Zerlegen
von Flüssigkeitsgemischen, zusammen mit Cehmikalien als desodorierendes oder desinfizierendes
Streupuder, als Insektizid sowie als Zusatzmittel zu Farber, Lacken, Tinten, Ölen,
Arzneipräparaten und der h#gleichen verwendet. Überraschenderweise hat sich nun
gezeigt, daß die oben genanate und seit langem bekannte Aufgabe lösbar ist, wenn
dem Siliconharz-ÜÜberzug Silicagel als Füllstoff zugegeben wird. Dabei ict es sweckmäßig,
Silicagel einer eilchengrdße wischen 1 und 3 µm, insbesondere in hochpordser Form,
zu verwenden in Anteilen ton etwa 1 - 10 % der Grocken-Gesamtsubstanz.
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Sofern das Aluminiumerseugnis an der mit dem Überzug versehenen Seite
eine bestimmte F§rbung aufweien soll, empfiehlt es sich nach einer weiteren Ausbildung
der Erfindung,neben dem in der Regel farblosen Silicagel Pigmente als färbende Zusatzstoffe
dem Siliconharz zuzusetzen oder vorher eine Farbschicht aufzutragen, auf welche
nachträglich die Silikonbeschichtung appliziert wird. Hierdurch können neben dBthetischen
Aufgaben
auch technische Aufgaben gelöst werden,inim man dadurch sehr einfach und ohne Schwierigkeiten
feststellen kann, welche Seite des Aluminiumüberzuges eine Oberfläche mit geringem
Haftungsvermögen bzw. großem Drennvermögen gegenüber anderen Substanzen aufweist.
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An sich ist es bereits bekannt, Siliconharze mit Füllstoffen, wie
Glas, Glimmer, Asbest, zu versetzen, um Elektroisoliermaterial herzustellen. Dabei
ist es auch bekannt, Pigmente (Zn, Al, Eisenoxide) zu verwenden. Solche Überzüge
weisen elektrische EXeizöfen, Bügeleisen und dergleichen auf.
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Darüber hinaus ist es auch bekannt, Silicontrennmittel in Form von
Ölen und Emulsionen als Gleitmittel und Formentrennmittel in der Eunstatoff- und
Metallindustrie sowie im Backgewerbe zu verwenden.
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Das erfindungBgemäße Aluminiumerzeugnis ist besonders vorteilhaft
als Aluminiumfolie insbesondere zu Haushaltzwecken zu verwenden, um Gegenstände,
vor allem Nahrungsmittel, zu verpacken, wenn diese zum Beispiel in Gefriertruhen
längere Zeit aufbewahrt oder gebraten werden sollen. Trotz der starken Biege-und
Enickbeanspruchungen solcher dünner Aluminillmfolien einer Foliendicke zwischen
etwa 12 und 25 µm und einer Überzugsdicke von insbesondere 0,1 bis 1 µm, vor allem
zwischen 0,3 und 0,4 µm, besteht nicht die Gefahr, daß der Überzug von der Aluminiumfolie
ab-"-nicht reibt und besteht auch/dre set~anr, aas Delm AUSW.LK-keln
des
verpackten Gutes Teile davon an der mit dem Überzug guter Trennfähigkeit versehenen
Aluminiumfolie anhaften.
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Der überzug nach der Erfindung übt auch keine die Gesundheit gefährdenden
Einflüsse auf damit in Kontakt gebrachte Lebensmittel aus und kann daher als den
amtlichen Lebensmittel-Schutzbestimmungen entsprechend bezeichnet werden. In Anbetracht
der außerordentlich dünnen überzugsschichtstärke wird auch nur sehr wenig Überzugsmaterial
verwendet. weshalb das - ertretbar erfindungsgemäße Aluminiumerzeugnis nur/ höhere
Herstellungskosten als ein überzugsloses Aluminiumerzeugnis verursacht.
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Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß das sogenannte "Blocken" vermieden
werden kann, das bisher ein Aufrollen von bandförmigen Aluminiumfolien oftmals unmöglich
machte, da die aneinander anliegenden Teile infolge ihrer äußerst glatten Oberflächen
und der oberflächenaktiven Kräfte sehr stark aneinander anhafteten, weshalb man
bisher vielfach zusätzliche dünne Papierlagen zwischen die aufgewickelten Aluminiumlagen
einwickelte. Die Brfindung/Neuerung vermeidet solche Papierzwischenlagen. Aluminiumerzeugni
8 Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung wird das / als Aluminiumband einer
Bandstärke zwischen etwa 0,04 und 0,15 mm zum Aualegen von Behältern verwendet,
die vor allem im Haushalt zur Aufbewahrung von Lebensmitteln, Genußmitteln und dergleichen
verwendet werden. Solche Aluminiumbänder oder auch die
oben erwähnten
Aluiiniumfolien werden auchaun Uberziehen von Backblechen, Backformen oder dergleichen
verwendet, und es hat sich gezeigt, daß selbst solche Teige nach dem Ausbacken nicht
mehr am Aluminiumerzeugnis anhaften, die sonst bei Üblichen Backblechen oder auch
bei Aluminiumerzeugnissen ohne oder mit Ublichen Silicolüberzugen nicht so leicht
von diesen trennbar sind, so daß Reste des Backgutes daran kleben blieben und bestinte
Backformen nicht originalgetreu hergestellt werden konnten. Derartige Bänder sind
auch durch einfache Verformungsverfahren selbst zu Backformen und dergleichen nach
Art von Wegwerfbehältern herstellbar, ohne daß dabei die Überzugsschicht beeinträchtigt
wird oder gar abblättert.
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Dies ist besonders für solche Formen wichtig, die sehr scharf geknickte
Rillen, Wellen oder dergleichen aufweisen und insbesondere auch als Pralinenformen
verwendet werden. Bisher war es oft schwierig, die in solchen kleinen Behältern
eingeformte Pralinenmasse, vor allem Marzipan und ähnlich pastösen Gut, rückstandfrei
beim Verzehr auszuformen. Durch die Erfindung werden solche Nachteile vermieden.
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Auch andere Aluminiumerzeugnisse, wie Fertigbehälter, Menüschalen,
u. dgl., eignen sich mit der erfindungsgemäßen Beschichtung vorzÜglich zur Aufbewahrung
der verschiedenartigsten Nassen, die beim Verbrauch rÜckstandsfrei aus den Behältern
ohne Schwierigkeiten entnonen werden sollen.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß der überzug
selbst bei hohen Temperaturen,wie diese beim Backen, Braten und dergleichen
auftreten,
nicht beeinträchtigt wird.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht das Verfahren
zur Herstellung eines Aluminiumerzeugnisses darin, daß die mit der micronisierten
porösen Kieselsäure versetzte Mischung der Ausgangsstoffe unmittelbar auf eine Oberfläche
des Aluminiumerzeugnisses aufgebracht und anschließend bei Temperaturen zwischen
80 und 2500 c eingebrannt wird. Es empfiehlt sich, die Siliconharzkomponente zuerst
in Lösungsmittel zu lösen, dann den Katalysator einzurühen und danach einen Verzögerer
zuzumischen.
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Erst hiernach wird das Siliciumdioxid - kurz vor der Applikation -
in die vorbereitete Mischung eingerührt.
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Das Auftragen der Uberzugsmasse wird nach einer weiteren Ausbildung
der Erfindung durch Rasterwalzen vorgenommen, die auf der glatten Fläche des Aluminiumerzeugnisses
sich abwalzen und auf diese Fläche die in den Rasternäpfohen befindliche Menge der
Überzugsmasse aufdrucken. Hierbei empfiehlt es sich, solche Rasterwalzen zu verwenden,
die eine Linienzahl/cm von etwa 100 aufweisen.
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Eine besonders gÜnstige Mischung zur Herstellung des Haftungsverminderungsbeschichtungsmittels
des Uberzuges besteht darin, daß 1 Gewichtsteil Siliconharz 0,1 Gewichtsteil Katalysator
0,045 Gewichtsteile Siliciumdioxid
8,15 Gewichtsteile Lackbenzin
als Lösungsmittel 0,75 Gewichtsteile Isopropanol als Verzögerer innig gemischt werden.
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Im Folgenden werden BeXpiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 die schematische Ansicht einer aus einem Aluminiumband
gepreßten Wegwerf-Backform; Fig. 2 eine entsprechende Wegwerf-Back- bzw. Keksform;
Fig. 3 eine entsprechende EinfUll- und Aufbewahrungsform für Marzipan oder Pralinenmasse;
Fig. 4 schematisch eine zu Haushaltszwecken und dergleichen verwendete Aluminiumfolie,
bei der ein Teil von der Folienrolle abgerollt ist; und Fig. 5 einen vergrößerten
Teil-Querschnitt durch die erfindungsgemäße Aluminiumfolie.
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Sämtliche Aluminiumerzeugnisse der Fig. 1, 2, 3 und 4 weisen gemäß
Fig. 5 neben dem Aluminiumgrundkörper 1 in Form einer Folie, eines Bandes oder eines
noch dickwandigeren Gegenstandes einen Uberzug 2 auf, der insbesondere an einer
Seite des Grundkörpers 1 angebracht ist, Jedoch auch an der anderen Seite angeordnet
sein kann, falls der Bedarf besteht, daß der Grundkörper 1 an beiden Seiten mit
Produkten in Berührung gelangt,
die später rückstandsfrei leicht
wieder von dem Aluminiumerzeugnis abgenommen werden sollen. Der Überzug 2 besteht
aus mit Silicagel bzw. Siliciumdioxid gefülltem Siliconharz und ist auf die nachfolgend
noch beschriebene Weise auf der Aluminiumoberfläche aufgebracht und ohne vorherige
Zwischenbehandlung so fest mit dem Aluminiumkörper 1 verbunden, daß selbst Verformungen
desselben und die Anwendung großer Hitze, wie sie beim Braten und Backen auftritt,
nicht zu einem Ablösen des Überzugs 2 oder eilendesselben vom Aluminiumgrundkörper
1 führen.
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Dies ist besonders wichtig bei solchen Aluminiumerzeugnissen, die
wie bei den Backformen nach Fig.
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1 und 2 aus Aluminiumband einer Dicke von etwa 0,04 bis 0,15 mm durch
Verformen hergestellt sind und teilweise sehr geringe Biegungsradien aufweisen,
deren Herstellung eine erhebliche Verformung bedingt und in der Regel eine große
Delaminierungsgefahr verursacht. Erheblicher sind die Beanspruchungen bei der in
Fig. 4 dargestellten Aluminiumfolie mit einer Schichtdicke von etwa 12 bis 25 /um,
die in der Art von Papier gebogen und sogar geknickt werden kann, ohne daß dabei
der Überzug absplittern soll.
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2 Der Uberz w macht auch Zwischenlagen von Seidenpapier und dergleichen
Trennmittel beim Aufrollen der beispielsweise in Fig. 3 dargestellten Folienrolle
überflüssig, da er gleichzeitig als Arttiblochmitteln wirkt, wie oben bereits beschrieben
wurde. Außerdem wird die Tendenz zum axialen Verschieben der Rollenwindungen, d.
h. das sogenannte Teleskopieren der
Rolle, wesentlich vermindert.
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Die Herstellung erfolgt zum Beispiel folgendermaßen: Eine weichgeglühte
Reinaluminiumfolie von 20/um Dicke wird mittels Rasterwalzen mit einer Linienzahl/cm
von etwa 100 im Tiefdruckverfahren mit einem haftungsvermindernden Beschichtungsmittel
bedruckt bzw. so beschichtet, daß nach Trocknen und Aushärten des filmartig dünnen
Filmüberzugs eine Menge von etwa 0,05 bis 1 g vorzugsweise von 0,2 bis 0,5 g Je
Quadratmeter aufgetragen ist.
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Das haftungsvermindernde Beschichtungsmittel selbst wird folgendermaßen
hergestellt: 45 1, das entspricht 32,6 kg des Lösungsmittels, in der Regel Lackbenzin,
für die Siliconharzkomponente wird in einem Gefäß vorgelegt. 4 kg der Siliconharzkomponente,
beispielsweise der unter der Bezeichnung "Rhodersil Résiné 74 638" bekannten Silconhrazkomponente
wird im Lösungsmittel gelost. Nunmehr wird 0,4 kg des betreffenden Katalysatorsen,
hier des unter der Bezeichnung "70 076" vertriebenen "satalyseur" für die oben genannte
Siliconharzkomponente der Firma Rh8ne-Poulenc verwendet. Hierauf werden 3 kg Isopropanol
zugemischt, das als Verzögerer dient, damit eine genügende Topfzeit erreichbar ist.
Kurz vor der Applikation, d.h. dem Auftragen des Beschichtungsmittels auf die Aluminiumfolie,
werden 0,18 kg des unter der Bezeichnung "Syloid 741? vertriebenen Silicagels der
Firma Grace mit dem Schnellrührer beigemischt und wird
diese das
haftungsvermindernde Beschichtungsmittel bildende Gesamtmischung laufend gerührt,
um ein Abeetzen des Siliciumdioxitzu verhindern. In Gew.-% ausgedrückt besteht die
Mischung aus 9,95 % Siliconharzkomponente B, 9.9 % Katalysator 0,45 % Silicagel
81,16 % Lösungsmittel 7,46 Vo Isopropanol.
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Die Topfzeit dieses Beschichtungsmittels beträgt ein bis zwei Tage.
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Nach dem Auftragen der Mischung auf die Aluminiumfolie wird das haftungsvermindernde
Beschichtungsmittel etwa 10 bis 40 s bei einer Temperatur zwischen 80 und 250 00,vorzugsweise
im Bereich von 150 - 180 °C,getrocknet und chemisch gehärtet, worauf der Überzug
ohne besondere Vorbehandlung der Aluminiumfolie physikalisch fest an dieser haftet.
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Die hervorragenden Trenneigenschaften des erfindungsgemäßen Aluminiumerzeugnisses
wurden mit folgenden Ergebnissen ermittelt. Dabei wurde ein zu einer Schale etwa
gemäß Fig. 1 gepreßtes Aluminiumband einer Bandstärke von 80/um mit einem Überzug
der oben genannten Art von 0,7 g/m2 verwendet. Auf eine glatte
Fläche
dieses Aluminiumerzeugnisses an der beschichteten bzw. mit dem Überzug versehenen
Seite wurde ein 19 mm breites Klebband 24 Stunden aufgeklebt und anschließend nach
Zuschneiden auf 15 mm Streifen mit einer Zugprüfmaschine auf Schälfestigkeit untersucht,
und zwar mit einem Abschälwinkel von 900 und einer Geschwindigkeit von 100 mm/min.
Während der betreffende Aluminiumartikel ohne Überzug 220 g und ein mit einem Trennöl
versehener entsprechender Artikel 15=gergaben, betrug die Schälfestigkeit des erfindungsgemäßen
Artikels praktisch 0 g.
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Anschließend wurde ein Backversuch durchgeführt, und zwar mit einem
solchen Teig, der Üblicherweise schwierig aus den Backformen auszuformen ist. Bei
einer Temperatur von 2200C wurde 1,5 Stunden ein Schmelzbrötliteig gebacken. Nach
dem Erkalten ließen sich die Kekse aus der erfindungsgemäßen Wegwerf-Backform, die
innen mit dem haftungsvermindernden Überzug versehen war, leicht und rUckstandslos
entnehmen, während das Ausformen sogar aus mit Trennöl versehenen, Jedoch überzugsfreien
entsprechenden Wegwerf-Backformen aus Aluminium nur schwer herausnehmen ließen.
Darüber hinaus verblieben bei der bekannten Backform, insbesondere am Boden und
in den Ecken der Backform Keksbrocken.
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Da der Überzug aus lebensmittelrechtlich zugelassenen Siliconharzen
einschließlich des entsprechenden Katalysators besteht und auch das Syloid keine
gesundheitsbeeinträchtigenden Wirkungen in Verbindung mit dem Überzug ausübt, können
die erfindungsgemäßen Aluminiumerzeugnisse auch bei Anwendung der verhältnismäßig
hohen Back- und Brattemperaturen oder bei verhältnismäßig
niedrigeren
Temperaturen (Gefrierschrank) als den Lebensmittelzulassungsbestimmungen entsprechend
angesehen werden0 Die bei oben genanntem Beispiel verwendete Siliconharzkomponente
und der beschriebene Katalysator sind auch vom Deutschen Bundesgesundheitsamt wie
viele andere Siliconharztypen für solche Zwecke zugelassen, die mit Nahrungs-, Lebens-
und Genußmitteln in Beruhrung gelangen, Patent/Schutz ansprüche