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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsdose. Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine
Verpackungsdose, welche eine sehr gute Beständigkeit gegen Verformung
durch Druckverringerung beim Kühlungsschritt nach oder
während nachfolgender Lagerung aufweist und bei welcher es
möglich ist, die Dicke des zu verwendenden Rohlings zu
verringern.
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Für eine Verpackungsdose wird hauptsächlich Metall verwendet,
aber manchmal wird ein Harzmaterial benutzt. Für den Fall,
daß ein Metallblech benutzt wird, kann eine sogenannte
"Dreistück-Dose" hergestellt werden, indem das Metallblech in
eine zylindrische Form gebracht wird, gegenüberliegende
Randbereiche durch Schweißen, Kleben oder Löten verbunden werden,
um eine Dosentrommel mit einer Seitennaht zu bilden, und an
beiden Enden der Dosentrommel Kopf- und Bodendeckel
aufgebracht und gefalzt werden. Eine sogenannte "Zweistück-Dose"
wird hergestellt, indem das Metallblech zu einer Dosentrommel
mit Boden tiefgezogen und geglättet wird und am Kopfende der
mit Boden versehenen Dosentrommel ein Deckel aufgebracht und
gefalzt wird.
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Es wurde versucht, bei diesen Verpackungsdosen die Dicke des
Rohlings so weit wie möglich zu reduzieren, um die
Materialkosten der Dose zu senken und das Gewicht der Dose an sich zu
verringern. Die Reduzierung der Dicke des Rohlings sollte
natürlich eine Verringerung der mechanischen Festigkeit der
Dosentrommel zur Folge haben und, insbesondere während des
Abkühlens nach einer Befüllung oder während einer
nachfolgenden Lagerung oder eines Transports, kommt es durch
Verringerung des inneren Drucks zu auffallenden Verformungen
(Profilverformungen) der Dosentrommel. Außerdem können bei in
Dosen verpackten Produkten während der Handhabung und des
Transports Kollisionen der Dosen nicht vermieden werden, und
Verformungen der Dosentrommel werden auch durch diese
Kollisionen verursacht.
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Wenn derartige Verformungen in der Dosentrommel der
Verpackungsdose auftreten, verschlechtert sich das
Erscheinungsbild des Produkts und der kommerzielle Wert ist verloren.
Darüber hinaus kommt es zu Beschichtungsdefekten in der
inneren und äußeren Beschichtung, wie Lochfraß, Rissen und
Sprüngen, und es treten Probleme, wie Korrosion, Metallelution und
Leckage durch Lochfraß, auf.
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Herkömmlicherweise ist zur Verstärkung des
Dosentrommelelements ein Verfahren bekannt, bei dem Wülste in
Umfangsrichtung der Dosentrommel und Wülste in Richtung der Dosenhöhe
(in axialer Richtung der Dose) gebildet sind.
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Wenn Wülste auf dem Trommelelement gebildet sind, wird die
oben genannte Verformung deutlich reduziert, aber dort, wo
auf der Oberfläche des Dosentrommelelements Umfangswülste
gebildet sind, ist die Zunahme der Verformungslast durch den
äußeren Druck (die Zunahme der Festigkeit gegen Verformungen
durch den äußeren Druck) höchstens zwei mal so groß wie in
dem Fall einer gleichartigen Dose, die keine Wülste aufweist.
Dementsprechend wird, selbst wenn die Dicke des Rohlings
deutlich verringert ist, das Ziel, Verformungen durch eine
Verringerung des Drucks vollständig zu verhindern, nicht
genügend erreicht.
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Weiterhin erscheinen, wenn Wülste auf einer Dosentrommel
ausgebildet sind, Wellen auf der bedruckten äußeren Oberfläche
und das Erscheinungsbild verschlechtert sich oder der
kommerzielle Wert der Dose sinkt. Beschichtungsdefekte werden auch
auf der inneren Oberfläche der Dose verursacht und ein Defekt
einer Zunahme der Metallfreilegung (ERV-Wert) tritt auf.
Dementsprechend werden bei nun praktisch verwendeten, mit
Wülsten versehenen Dosentrommeln Umfangswülste nur in einem
begrenzten Bereich der Dosentrommel gebildet.
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Die Druckschrift DB 2 944 134 beschreibt einen Behälter mit
vertieften Seiten. Der Behälter ist zylinderförmig und
wenigstens ein Teil der zylindrischen Wand ist eine polyedrische
Umfangswand, die eine Mehrzahl an Struktureinheitsflächen
aufweist. Dort, wo sich die Struktureinheitsflächen berühren,
sind Begrenzungskammlinien vorgesehen, und dort, wo sich die
Kammlinien kreuzen, sind Kreuzungsbereiche vorgesehen. Die
Struktureinheitsflächen sind zum Doseninneren hin konvex
ausgebildet. Die Struktureinheitsflächen sind sowohl in der
Umfangs- als auch in der Axialrichtung in einer Mehrzahl von
Reihen angeordnet. In der Axialrichtung benachbarte Reihen
weisen eine Phasendifferenz auf.
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Die maximale Länge L in der Axialrichtung und die Breite W in
der Umfangsrichtung erfüllen die Bedingung 1,25 ≤ L/W ≤ 3,33.
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Es ist daher die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung
eine Verpackungsdose bereitzustellen, bei welcher eine
Verstärkungsstruktur anstatt herkömmlicher Wülste eingeführt
ist, die Festigkeit gegen Verformungen durch die Ausübung
äußeren Drucks (oder durch die Verringerung des inneren
Drucks) stark verbessert ist, das Erscheinungsbild sehr gut
ist und, im Falle einer beschichteten Dose, die
Metallfreilegung auf einer inneren Oberfläche der Dose auf einem
relativ geringen Maß gehalten wird.
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Erfindungsgemäß wird eine zylindrische Dose mit einer
Beständigkeit gegen Deformation durch externen Druck
bereitgestellt, mit einer zylindrischen Dosenwand, von der mindestens
ein Abschnitt als polyedrische Umfangswand ausgebildet ist,
die eine Mehrzahl an Struktureinheitsflächen,
Begrenzungskammlinien,
wo die Struktureinheitsflächen einander berühren,
und Kreuzungsbereiche, wo die Begrenzungskammlinien einander
kreuzen, aufweist, worin die Struktureinheitsflächen im
Vergleich zu den Begrenzungskammlinien und den
Kreuzungsbereichen zum Doseninneren hin konvex ausgebildet sind, die
Struktureinheitsflächen sowohl in der Umfangs- als auch in der
Axialrichtung der Dose in einer Mehrzahl von Reihen
angeordnet sind, so daß die benachbarten Reihen der
Struktureinheitsflächen in der Axialrichtung der Dose eine
Phasendifferenz aufweisen, die maximale Länge L der
Struktureinheitsfläche in axialer Richtung der Dose und die Breite W der
Struktureinheitsfläche in der Umfangsrichtung die Bedingung 0,2 ≤
L/W ≤ 4 erfüllen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der
mit der gleichen Phase vorliegenden Struktureinheitsflächen,
bezogen auf die Axialrichtung der Dose, pro Drehung der
Dosentrommel im Bereich von 3 bis 14 liegt, und daß das
Verhältnis d/do der Tiefe d, welche den Eindruck der
Struktureinheitsfläche anzeigt&sub1; zum Wert do, der durch den Ausdruck
(r - s) dargestellt wird, worin s den Abstand zwischen der
Mitte der Dosentrommel und dem Mittelpunkt der Linie, welche
die Kreuzungspunkte verbindet, welche die maximale Breite in
Umfangsrichtung der Dose zeigen, oder den Mittelpunkt der
Linie, welche die Punkte verbindet, welche die maximale
Breite in Umfangsrichtung der Dose zeigen, auf der
Begrenzungslinie in der Struktureinheitsfläche darstellt, und r den
Radius der Dosentrommel bedeutet, die Bedingung 0,5 ≤ d/do ≤
2 erfüllt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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Fig. 1 einen Graph, der die Beziehung zwischen dem
Beständigkeitsverhältnis gegen äußeren Druck der leeren Dose (dem Ver
hältnis der Beständigkeit gegen äußeren Druck für den Fall,
daß eine polyedrische Umfangswand gebildet ist, zu der
Beständigkeit gegen äußeren Druck für den Fall, daß keine
polyedrische Umfangswand gebildet ist) und der Anzahl n von
Struktureinheitsflächen auf der polyedrische Umfangswand pro
Umdrehung der Dosentrommel zeigt;
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Fig. 2-A eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Verpackungsdose, bei welcher eine polyedrische Umfangswand
mit tetragonalen Struktureinheitsflächen auf der Dosentrommel
gebildet ist;
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Fig. 2-B eine Schnittansicht dieser Verpackungsdose in
Längsrichtung; und
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Fig. 2-C eine Schnittansicht dieser Verpackungsdose in
horizontaler Richtung;
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Fig. 3(a) und 3(b) eine Aufsicht bzw. eine Schnittansicht,
welche ein Beispiel einer Struktureinheitsfläche der
polyedrischen Umfangswand zeigen, welche auf der Dosentrommel der
erfindungsgemäßen Verpackungsdose gebildet ist;
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Fig. 4 eine Seitenansicht einer Verpackungsdose, wobei die in
Fig. 2 gezeigte polyedrische Umfangswand nur in dem zentralen
Teil der Dosentrommel gebildet ist;
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Fig. 5 einen Graph, der die Beziehung zwischen dem L/W-Wert
(wobei L die maximale Länge der Struktureinheitsfläche in
axialer Richtung der Dose und W die maximale Breite der
Struktureinheitsfläche in Umfangsrichtung repräsentiert) der
auf der Dosentrommel gebildeten, polyedrischen Umfangswand
und der Beständigkeit der leeren Dose gegen äußeren Druck
illustriert;
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Fig. 6 einen Graph, der die Beziehung zwischen dem
Tiefenverhältnis der Struktureinheitsfläche und der Festigkeit der
leeren Dose gegen äußeren Druck illustriert;
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Fig. 7 ein Diagram, das eine Struktureinheitsfläche mit der
Form eines gleichseitigen Dreiecks illustriert;
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Fig. 8-A und 8-B eine Seitenansicht bzw. eine Schnittansicht
in Längsrichtung einer Verpackungsdose, bei welcher eine
polyedrische Umfangswand mit in Fig. 7 gezeigten
Struktureinheitsflächen auf der Dosentrommel ausgebildet ist;
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Fig. 9 eine Seitenansicht einer Verpackungsdose, bei welcher
eine polyedrische Umfangswand mit Struktureinheitsflächen auf
der Dosentrommel ausgebildet ist, wobei die
Struktureinheitsflächen eine zu der in Fig. 7 gezeigten Form unterschiedliche
Form aufweisen;
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Fig. 10 eine Seitenansicht, die eine Verpackungsdose
illustriert, bei welcher eine polyedrische Umfangswand mit
Struktureinheitsflächen von hexagonaler Gestalt auf der
Dosentrommel ausgebildet ist; und
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Fig. 11 eine vergrößerte Ansicht, welche einen Teil der in
Fig. 10 gezeigten Verpackungsdose illustriert;
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Fig. 12 eine Seitenansicht, die eine Verpackungsdose
illustriert, bei welcher eine polyedrische Umfangswand mit
gekrümmten Struktureinheitsflächen von hexagonaler Gestalt
auf der Dosentrommel ausgebildet ist; und
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Fig. 13 eine vergrößerte Ansicht, welche einen Teil der in
Fig. 12 gezeigten Verpackungsdose illustriert;
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Fig. 14 eine Seitenansicht, die einen Teil einer
Verpackungsdose illustriert, bei welcher eine polyedrische Umfangswand
mit gekrümmten Struktureinheitsflächen von tetragonaler
Gestalt auf der Dosentrommel ausgebildet ist;
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Fig. 15 und 16 Diagramme, welche Verfahren zur Bildung eines
Polyeders auf der Dosentrommel illustrieren;
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Fig. 17 und 18 vergrößerte Schnittansichten, welche partielle
äußere Formstücke zeigen, welche für die Bildung eines
Polyeders verwendet werden;
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Fig. 19 ein Diagramm, das ein weiteres Verfahren zur Bildung
eines Polyeders auf der Dosentrommel illustriert.
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Die Verpackungsdose der vorliegenden Erfindung besitzt eine
auf der Dosentrommel gebildete, polyedrische Umfangswand, und
die Struktureinheitsflächen sind im Vergleich zu den
Begrenzungskammlinien der Struktureinheitsflächen der polyedrischen
Wand und den Kreuzungsbereichen der Begrenzungskammlinien zum
Doseninneren hin konvex ausgebildet. Die
Struktureinheitsflächen sind so angeordnet, daß benachbarte Reihen der
Struktureinheitsflächen in der Axialrichtung der Dose eine
Phasendifferenz, insbesondere eine Phasendifferenz von 1/2,
aufweisen. Durch die Bildung einer polyedrischen Umfangswand,
welche solche Struktureinheitsflächen auf der Dosentrommel
aufweist, kann der Dose eine sehr hohe Beständigkeit gegen
Verformungen durch äußeren Druck verliehen werden. Diese
polyedrische Umfangswand braucht nicht über die gesamte
Oberfläche der Dosentrommel ausgebildet zu werden, aber wenn die
polyedrische Umfangswand auf einem Teil der Dosentrommel
gebildet wird, beispielsweise auf einer Fläche von mindestens
10 % der gesamten Oberfläche der Dosentrommel, kann eine
ausreichende Beständigkeit erreicht werden. Es ist besonders
bevorzugt, daß die polyedrische Umfangswand auf einem
zentralen Teil der Dosentrommel ausgebildet wird.
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Die oben genannte polyedrische Umfangswand kann auf jedem
Teil der Dosentrommel gebildet werden, und sie kann leicht
auf einer Mehrzahl von Teilen der Dosentrommel gebildet
werden. Die Anzahl der Struktureinheitsflächen der polyedrischen
Wand pro Umdrehung der Dosentrommel ist ein wichtiger Faktor,
um der Dose eine exzellente Beständigkeit gegen Verformungen
zu verleihen. Die Anzahl n der Struktureinheitsflächen mit
der gleichen Phase relativ zu der axialen Richtung der Dose
pro Umdrehung der Dosentrommel liegt zwischen 3 und 14,
jedoch schwankt gemäß der Gestalt der Struktureinheitsflächen
die bevorzugte Anzahl n etwas. Insbesondere für den Fall
tetragonaler Struktureinheitsflächen ist es bevorzugt, daß
die Anzahl n zwischen 4 und 12 liegt, für den Fall
hexagonaler Struktureinheitsflächen ist es bevorzugt, daß die Anzahl
n zwischen 3 und 10 beträgt. Das Beständigkeitsverhältnis der
leeren Dose gegen äußeren Druck zwischen einer Dose mit einer
auf der Dosentrommel gebildeten polyedrischen Umfangswand mit
Struktureinheitsflächen in Form eines gleichseitigen Dreiecks
und einer Dose, die keine auf der Dosentrommel gebildete
polyedrische Umfangswand aufweist, ist gegen die Anzahl n der
Struktureinheitsflächen in Fig. 1 aufgetragen. Aus Fig. 1 ist
ersichtlich, daß mit Zunahme der Anzahl n das
Beständigkeitsverhältnis der leeren Dose gegen äußeren Druck sinkt, und
wenn die Anzahl n den Wert 14 übersteigt, keine Verbesserung
des Beständigkeitsverhälünisses der leeren Dose gegen äußeren
Druck erzielt werden kann. Ist die Anzahl n kleiner als 3,
kann auf der Dosentrommel eine ausreichende polyedrische
Umfangswand nicht gebildet werden. Weiterhin ist die
Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion drastisch verringert und das
Erscheinungsbild wird schlecht, da auf der Oberfläche der
Dosentrommel eine hohe Krümmung vorliegt.
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Die Trommel ist an jeder Struktureinheitsfläche konkav zum
Inneren der Dose gerichtet. Wie beispielsweise aus den
Querschnitte der Dosentrommel zeigenden Figuren 2-B und 8-B
ersichtlich, ist jede Struktureinheitsfläche zur inneren
Seite der Dose gekrümmt oder erscheint als eine V-förmige
Delle. Bei einer herkömmlichen Dose erscheint eine
Seitenfläche der Dosentrommel im Schnitt als eine in der axialen
Richtung der Dose gerade Linie.
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In dem die Struktureinheitsflächen in der oben genannten
Weise ausgebildet und diese Struktureinheitsflächen so
angeordnet sind, daß benachbarte Reihen der
Struktureinheitsflächen in der axialen Richtung der Dosentrommel eine
Phasendifferenz, insbesondere eine Phasendifferenz von 1/2 aufweisen,
wird bei der vorliegenden Erfindung der Dosentrommel eine
Beständigkeit gegen Verformung verliehen. Außerdem ist es
möglich, wenn diese Anordnung der Struktureinheitsflächen
angenommen wird, die polyedrische Umfangswand so auszubilden,
daß die Oberfläche der Dosentrommel vor der Bildung der
polyedrischen Umfangswand im wesentlichen gleich der
Oberfläche der Dosentrommel nach Bildung der polyedrischen
Umfangswand ist. Daher wird der Beschichtungsfilm nicht beschädigt
und eine exzellente Korrosionsbeständigkeit bleibt erhalten.
Die nach der Bearbeitung zurückbleibende Spannung ist gering
und eine Verringerung der Adhäsion der Beschichtung sowie
eine Verringerung der Haltekraft der Naht während oder nach
einer Retortensterilisation kann effektiv verhindert werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist die Form der
Struktureinheitsflächen, welche die polyedrische Umfangswand ausmachen,
nicht besonders kritisch, so lange die polyedrische
Umfangswand mit einem Aufbau, wie oben genannt, auf der Dosentrommel
ausgebildet ist. Beispielsweise können die
Struktureinheitsflächen eine tetragonale oder eine hexagonale Form aufweisen
oder sie können eine polygonale Form mit runden Ecken, d.h.
eine fast kreisförmige Form aufweisen. Eine tetragonale Form
wird besonders bevorzugt, da sie der Dosentrommel eine
exzellente Beständigkeit gegen Verformung verleiht.
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Spezifische Formen der Struktureinheitsflächen werden nun
beschrieben werden.
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Eine Ausführungsform, bei welcher die Struktureinheitsflächen
eine tetragonale Form aufweisen, wird in den Figuren 3 (a) und
3(b) illustriert. Fig. 3(a) ist eine Ansicht der
Struktureinheitsfläche und Fig. 3(b) ist eine Seitenansicht davon im
Schnitt. Die Struktureinheitsfläche besitzt eine rhombische
Form abcd und jede Seite ab, bc, cd und da ist eine
Begrenzungskammlinie, die auf der Seitenfläche der Dose ausgebildet
ist. Die Kreuzungspunkte dieser Begrenzungskammlinien sind
die nach außen konvexen Spitzen a, b, c und d. Der
Linienbereich, der b und d verbindet, ist leicht gekrümmt und die
Struktureinheitsfläche ist zum Doseninneren hin konvex.
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Wie aus Fig. 2-C, die einen horizontalen Schnitt der in Fig.
2-A gezeigten Dose zeigt, ersichtlich, stehen die jeweiligen
Spitzen a bis d der rhombischen Struktureinheitsfläche im
wesentlichen in der radialen Richtung am weitesten vor und
sind auf einem Kreis angeordnet, der einen Radius r vom
Zentrum 0 der Dosentrommel aufweist. Der mittlere Punkt
(Mittelpunkt zwischen b und d) der rhombischen
Struktureinheitsfläche ist in radialer Richtung am weitesten nach innen
angeordnet. Indem eine polyedrische Umfangswand mit diesen
Struktureinheitsflächen, bei welchen der mittlere Bereich
gekrümmt ist, um eine Mulde auf der Dosentrommel zu bilden,
ausgebildet ist, wird die Oberfläche der Dosentrommel vor
Bildung der polyedrischen Wand im wesentlichen gleich wie die
Oberfläche der Dosentrommel nach Bildung der polyedrischen
Wand gehalten, und eine Beschädigung des Beschichtungsfilms
und ein Brechen der Oberflächenbehandlungsschicht kann, wie
oben beschrieben, effektiv verhindert werden. Außerdem ist
die Mulde, die in dem mittleren Bereich der
Struktureinheitsfläche gebildet ist, ein sanft gekrümmter Bereich, und ein
Muster kann in der Mulde mit einer guten Reproduzierbarkeit
gebildet werden, um ein schönes Aussehen zu erreichen, und
wie im Fall herkömmlicher zylindrischer Dosen kann der Inhalt
leicht aus dem Behälter entfernt werden.
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Wie aus Fig. 2-A und 4, die Seitenansichten einer Dose
zeigen, ersichtlich, sind rhombische Struktureinheitsflächen auf
der Dosentrommel ausgebildet. Diese Strukturflächen sind
entweder in der Umfangsrichtung oder in der axialen Richtung
in Reihen angeordnet, so daß benachbarte Reihen der
Struktureinheitsflächen in der axialen Richtung eine Phasendifferenz
von 1/2 aufweisen.
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Wo solche tetragonalen Struktureinheitsflächen auf der
Dosentrommel angeordnet sind, ist es bei der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, daß sich die Begrenzungskammlinien der
Struktureinheitsflächen nicht entlang der axialen Richtung der
Dose erstrecken (die vertikale Richtung in den Zeichnungen)
Wenn diese Anordnung der Struktureinheitsflächen angenommen
wird, wird die Festigkeit der Dosentrommel gegen Verformung
durch äußeren Druck in unerwarteter Weise verbessert. Es wird
davon ausgegangen, daß dieser Effekt wahrscheinlich erreicht
wird, weil die rhombischen Struktureinheitsflächen in der
Wand der Dosentrommel stark und miteinander integral
ausgebildet sind, obgleich der Mechanismus noch unklar ist.
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Wie aus den Figuren 3(a) und 3(b) ersichtlich, ist bei dieser
rhombischen Form die Länge bc, dargestellt durch W, die
maximale Breite der Struktureinheitsfläche, und die Höhe ac,
dargestellt durch L, ist die maximale Länge in axialer Richtung.
Bei der vorliegenden Erfindung wird zwischen W und L die
Beziehung 0,2 ≤ L/W ≤ 4 aufgestellt. Wie aus Fig. 5
ersichtlich, welche die Beziehung zwischen diesem L/W-Wert und dem
Verhältnis der Beständigkeit der leeren Dosen gegen äußeren
Druck illustriert, gibt es die Tendenz, daß sich die
beabsichtigte Verbesserung des Verhältnisses der Beständigkeit
der leeren Dosen gegen äußeren Druck verringert, wenn der
L/W-Wert den oben genannten Bereich übersteigt, obwohl keine
wesentliche Schwierigkeit im Hinblick auf das
Erscheinungsbild auftritt. Wenn im Gegensatz dazu L/W zu klein und
unterhalb des oben genannten Bereichs ist, wird, obwohl das
Verhältnis der Beständigkeit der leeren Dosen gegen äußeren
Druck gut ist, die Dosentrommel per se durch axiale Kom-
pression leicht verformt und das Erscheinungsbild
verschlechtert sich. Beispielsweise nimmt dann die Qualität eines auf
die Oberfläche der Dose gedruckten Bildes ab. Diese Beziehung
zwischen L/W und dem Verhältnis der Beständigkeit der leeren
Dosen gegen äußeren Druck wird in gleicher Weise für eine
Struktureinheitsfläche, welche eine hexagonale oder eine
andere Form hat, und für eine Struktureinheitsfläche, die
eine tetragonale Form, z.B. eine rhombische Form hat,
aufgestellt.
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Wie aus den Figuren 2-C, 3(a) und 3(b) ersichtlich, ist die
Tiefe d des mittleren Bereichs der Struktureinheitsfläche
(der Wert der Konkavität von der geraden Umfangsfläche der
Dosentrommel in einem Teil, wo die Struktureinheitsfläche
nicht ausgebildet ist) auch ein wichtiger Faktor, um eine
ausreichende Beständigkeit gegen äußeren Druck zu erreichen.
Unter der Annahme, daß der Radius der Dosentrommel r ist,
sind die Kreuzungspunkte a bis d auf diesem Radius
angeordnet, obgleich bei der Formung Fehler auftreten. Unter der
Annahme, daß der Abstand von dem Mittelpunkt der die
Kreuzungspunkte b und d in Umfangsrichtung verbindenden Linie
(die maximale Breite W der Struktureinheitsfläche im Fall der
tetragonalen Form) zu dem Mittelpunkt 0 der Dosentrommel 5
sei, soll die Beziehung der Differenz do von (r - 5) zwischen
dem Radius r und diesem Abstand, welcher der die Tiefe der
Struktureinheitsfläche repräsentierende Index ist, zu dem
Tiefenmaß d der Struktureinheitsfläche der Bedingung 0,5 ≤
d/do ≤ 2 genügen (dieses Verhältnis wird im folgenden als
"Tiefenverhältnis" bezeichnet werden). Bei einem
Verpackungsbehälter, wie er in Fig. 2-C gezeigt ist, kommt es nämlich
häufig vor, daß keine befriedigende Beständigkeit gegen
äußeren Druck erzielt wird, wenn das Tiefenverhältnis d/do
unterhalb des oben genannten Bereichs liegt. Dies ist aus
Fig. 6 ersichtlich, welche die Beziehung zwischen dem Tiefen
verhältnis d/do und der Beständigkeit der leeren Dose gegen
äußeren Druck illustriert. Wenn das Tiefenverhältnis d/do den
oben genannten Bereich übersteigt, kommt es in axialer
Richtung der Dose leicht zu einem Verbeulen und der Unterschied
zwischen der Oberfläche der Dosentrommel vor der Bildung der
polyedrischen Umfangswand und der Oberfläche der Dosentrommel
nach der Bildung der polyedrischen Umfangswand wird groß. Das
Ergebnis ist, daß sich die Adhäsion der Beschichtung an der
Dose und die Haltekraft der Naht verringern und das
Erscheinungsbild der bedruckten Oberfläche verschlechtert wird.
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Darüber hinaus besitzt der Wert do eine enge Beziehung zu der
maximalen Breite W der Struktureinheitsfläche, und W besitzt
eine Beziehung zu der maximalen Länge L in axialer Richtung.
Daraus ergibt sich, daß das Tiefenmaß d eine enge Beziehung
sowohl zu W als auch zu L besitzt, und der Bereich erlaubter
Werte für das Tiefenmaß d verändert sich gemäß W und L. Da
für den Fall einer tetragonale Struktureinheitsfläche, die
Beziehungen do r-s, s = r cos(π/n) und w = 2r sin(π/n)
gültig sind, ist beispielsweise d durch die Formel 1/2w(sin(π
/n))&supmin;¹ (1 - cos(π/n)) repräsentiert und es versteht sich,
daß do durch die maximale Breite W und die Anzahl n der in
Umfangsrichtung vorliegenden Struktureinheitsflächen bestimmt
ist. Im Hinblick auf den oben genannten bevorzugten Bereich
des Tiefenverhältnisses d/do versteht es sich
dementsprechend, daß der bevorzugte Wert des Tiefenmaßes d zunimmt,
wenn W zunimmt, und der bevorzugte Wert von d/do abnimmt,
wenn n zunimmt.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann eine vollständige Falte
in dem mittleren Bereich der in Figuren 3(a) und 3(b)
gezeigten rhombischen Struktureinheitafläche ausgebildet sein, um
eine minimale Struktureinheitsfläche mit der Form eines
gleichseitigen Dreiecks zu bilden. Diese
Struktureinheitsfläche ist in den Figuren 7(A) und 7(B) gezeigt, und eine Dose,
welche die polyedrische Umfangswand mit diesen
Struktureinheitsflächen aufweist, ist in den Figuren 8-A und 8-B
gezeigt. In diesem Fall hat der Schnitt der Struktureinheits-
fläche eine V-Form und, wie in Figur 8-A gezeigt, bildet das
gleichseitige Dreieck ABC eine minimale
Strukturflächeneinheit (Basisstrukturflächeneinheit) , und jede Seite AB, BC und
CA des gleichseitigen Dreiecks ist zwei gleichseitigen
Dreiecken gemeinsam. Im übrigen sind die Form und die Größe
dieses gleichseitigen Dreiecks durch die Länge W der Basis BC
und die Höhe h des Dreiecks wie folgt gegeben.
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Bei dieser Anordnung der Struktureinheitsflächen, steht in
radialer Richtung der Dosentrommel die Spitze 2 am weitesten
nach außen vor und die Basis ist in der radialen Richtung am
weitesten nach innen angeordnet und die gegenüberliegenden
Seiten 4 sind an zwischen der Spitze und der Basis liegenden
Positionen angeordnet. Bei dem so aufgebauten Polyeder sind
die gegenüberliegenden Seiten 4 Kammlinien und die Basis 3
ist eine Mulde.
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Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, daß der Wert
2h/W (h = 1/2 L), welcher dem Wert L/W bei der oben genannten
rhombischen Struktureinheitsfläche entspricht, in dem Bereich
von 0,2 bis 4 liegt, und daß die Anzahl n der in
Umfangsrichtung vorliegenden Struktureinheitsflächen in dem oben
genannten Bereich liegt.
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Bei diesen Struktureinheitsflächen ist, wenn einige Fehler
bei der Fertigung vernachlässigt werden, das Tiefenmaß d im
wesentlichen gleich do, und die Oberfläche der Dosentrommel
vor Bildung der polyedrischen Umfangswand kann im
wesentlichen gleich der Oberfläche der Dosentrommel nach Bildung der
polyedrischen Umfangswand gemacht werden.
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Um die in Figur 8 gezeigte Struktureinheitsfläche zu
verstärken, kann die Struktureinheitsfläche, welche ein Eindruck
ist, teilweise entlang der axialen Richtung gebogen sein
(siehe Figur 9). Bei dieser Struktureinheitsfläche kann das
Tiefenmaß d, wenn Fehler bei der Fertigung vernachlässigt
werden, bis 2 do vergrößert werden, und die Beständigkeit der
leeren Dose gegen äußeren Druck wird stark verbessert, eine
ausreichend hohe mechanische Festigkeit wird erzielt und die
nach der Bearbeitung in dem Dosenkörper zurückbleibenden
Spannungen sind verringert. Daher kann eine Verringerung der
Adhäsion der Beschichtung und eine Verringerung der
Haltekraft der Naht während und nach einer Retortensterilisation
effektiv verhindert werden. Ein gutes geometrisches
Erscheinungsbild und eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion können
beibehalten werden und ein Vorteil wird darin erzielt, daß
die Dose leicht zu tragen und zu handhaben ist.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher
die Struktureinheitsflächen eine hexagonale Fläche aufweisen,
ist in den Figuren 10 und 11 gezeigt. Figur 10 zeigt ein
Beispiel, worin die Anzahl n gleich 8 ist, und Figur 11 zeigt
ein Beispiel, worin die Anzahl n gleich 4 ist. Bei jedem
Beispiel sind die Struktureinheitsflächen so angeordnet, daß
benachbarte Reihen von Struktureinheitsflächen in axialer
Richtung eine Phasendifferenz von etwa 1/2 aufweisen. Es ist
bevorzugt, daß die Anzahl n in dem Bereich von 3 bis 14 liegt
und daß der Wert L/W in dem Bereich von 0,2 bis 4 liegt. Bei
dieser Ausführungsform ist die maximale Breite W der
Struktureinheitsfläche nicht immer die Länge zwischen den
Kreuzungspunkten der Struktureinheitsflächen, sondern
manchmal ist, wie in Figur 11 gezeigt, die maximale Breite W die
Länge zwischen Punkten auf den Begrenzungskammlinien, und die
in axiale Richtung maximale Länge L ist nicht immer die Länge
zwischen den Kreuzungspunkten der Struktureinheitsfläche,
sondern manchmal ist, wie in Figur 10 gezeigt, die maximale
Länge die Länge zwischen Punkten auf den
Begrenzungskamfflinien. Es ist bevorzugt, daß auch bei solchen
Struktureinheitsflächen die gleichen Beziehungen zwischen dem Tiefenmaß
d und dem Wert do eingeführt werden, wie sie oben im Hinblick
auf Struktureinheitsflächen mit tetragonaler Form genannt
wurden.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist der Scheitel 32 der
Begrenzungskammlinien 30 der Struktureinheitsfläche nicht als
ein scharfkantiger Bereich ausgebildet, sondern kann so
ausgebildet sein, daß er einen bestimmten Krümmungsradius R
aufweist. In diesem Fall kann R zu der Blechdicke t und dem
Radius r der Dosentrommel in Beziehung gesetzt werden.
Bevorzugt wird die Beziehung t ≤ R ( (2/3) r eingeführt. Wenn ein
Bogen derart entlang der Begrenzungskammlinie ausgebildet
ist, so daß die obige Bedingung erfüllt ist, kann die
Adhäsion der auf die gebildete Dose aufgebrachten Beschichtung
auf hohem Niveau gehalten werden und der Beschichtungsfilm
wird nicht beschädigt. Einer der oben genannten Bögen kann in
der Nähe der Begrenzungskammlinie vorliegen, d.h. die
maximale Biegung R kann an einem Punkt in der Nähe der Kammlinie
vorliegen. Alternativ können eine Vielzahl von Bögen mit
einer Vielzahl von bestimmten Biegungen R in einem verteilten
Zustand vorliegen. In diesem Fall liegt bevorzugt das R, das
in der Nähe der Kammlinie ausgebildet ist, innerhalb des oben
angegebenen Bereichs.
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Auch bei der in Figur 14 gezeigten Ausführungsform mit einer
Struktureinheitsfläche von tetragonaler Form kann R
ausgebildet werden.
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Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf eine sogenannte
"Dreistück-Dose", welche durch Ausbilden eines Metallblechs
oder ähnlichem zu einem Zylinder, Verbinden
gegenüberliegender Kanten durch Schweißen, Kleben oder Löten zu einer Dosen
trommel mit Seitennaht und Umschlagfalzen der Dosentrommel
mit einem oberen und einem unteren Deckel herstellbar ist,
sondern auch auf eine so genannte "Zweistück-Dose" angewandt
werden, welche durch Tiefziehen und Glätten eines
Metallblechs und Umschlagfalzen eines Deckels zur Oberseite der mit
einem Boden versehenen Dosentrommel erhältlich ist.
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Die Verpackungsdose der vorliegenden Erfindung kann
hergestellt werden, indem eine oben genannte polyedrische Wand
durch Pressen der Dosentrommel unter Verwendung innerer und
äußerer Formstücke ausgebildet wird, bevor die Dosentrommel
mit dem Deckel versehen und gefalzt wird. Das verwendete
innere Formstück besitzt auf seiner Oberfläche Vorsprünge,
welche den Scheiteln und Kammlinien des Polyeders
entsprechen, und das verwendete äußere Formstück besitzt auf seiner
Oberfläche Vorsprünge, welche den Mulden des Polyeders
entsprechen. Der Polyeder wird ausgebildet, indem das innere und
das äußere Formstück miteinander durch die Dosentrommel
hindurch in Eingriff treten.
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Die Figuren 15 bis 19 sind Diagramme, die das Verfahren zur
Herstellung eines Polyeders illustrieren, wobei der Polyeder
tetragonale Struktureinheitsflächen oder minimale
Struktureinheitsflächen mit der Form eines gleichseitigen Dreiecks
aufweist. Die Dosentrommel 10 wird in den Zustand gedreht,
bei dem zwischen dem inneren Formstück 11 und dem äußeren
Formstück 12 erfaßt wird. Auf der Oberfläche des inneren
Formstücks 11 sind Vorsprünge 13 ausgebildet, welche den
Scheiteln des Polyeders und den rhombischen Flächen 14
entsprechen, welche gegenüber der Umfangsfläche der Dose geneigt
sind (nur die Hälften der Flächen sind in Figur 15 gezeigt),
und in Figur 15 sind gebogene Bereiche 15 (Mulden oder die
Basis für den Fall des gleichseitigen Dreiecks) als die
Linien der mittleren geschnittenen Flächen gezeigt. Auf der
Oberfläche des äußeren Formstücks 12 sind Konkavitäten 16
ausgebildet, die den Vorsprüngen 13 entsprechen.
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Wie aus den Figuren 17 und 18 ersichtlich, welche einen Teil
des äußeren Formstücks in vergrößerter Schnittansicht zeigen,
ist ein gebogener oder ein eckiger Bereich 17 um die
Konkavität 16 herum ausgebildet. Wenn beispielsweise das in Figur
17 gezeigte äußere Formstück 12 verwendet wird, kann eine
Struktureinheitsfläche mit einem Eindruck ausgebildet werden,
der einen Bogen entlang 16-17-16 aufweist. Wenn das in Figur
18 gezeigte äußere Formstück 12 verwendet wird, kann eine
Struktureinheitsfläche mit einem gleichseitigen Dreieck als
minimale Einheit ausgebildet werden. Wenn ein elastisches
Material, beispielsweise ein gummiartiges Material, für das
in Fig. 18 gezeigte äußere Formstück verwendet wird, kann
eine rhombische Struktureinheitsfläche ausgebildet werden.
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Durch Ineinandergreifen dieser inneren und äußeren Formstücke
11 und 12 durch die Dosentrommel 10 hindurch und Drehen
dieser Formstücke mit synchronen Geschwindigkeiten kann auf
der Dosentrommel ein Polyeder ausgebildet werden. Im übrigen
kann für den Fall, daß sich das Ineinandergreifen zwischen
den Formstücken teilweise löst, die Rotationswelle für das
innere oder das äußere Formstück etwas vertikal bewegt
werden.
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Obwohl bei dieser Ausführungsform das innere und das äußere
Formstück 11 und 12 einer Durchmesser aufweisen, der kleiner
ist als der Durchmesser der Dosentrommel, und die Anzahl der
elementaren Struktureinheitsflächen, die in Umfangsrichtung
auf den Oberflächen des inneren und des äußeren Formstücks 11
und 12 angeordnet sind, um eine oder wenige Flächen kleiner
ist als die Anzahl der Struktureinheitsflächen auf dem Umfang
der Dosentrommel, ergeben sich keine praktischen Probleme,
wenn der Polyeder gebildet wird. Wenn das innere und das
äußere Formstück 11 und 12 voneinander getrennt werden, kann
die Dosentrommel mit dem darauf ausgebildeten Polyeder leicht
herausgenommen werden. Gemäß einem weiteren Verfahren werden,
wie in Figur 19 gezeigt, ein inneres Formstück 11a, welches
eine partielle Umfangsfläche mit einer kürzeren Umfangslänge
als der Hälfte des Umfangs der Dosentrommel aufweist, und ein
äußeres Formstück 12a mit einer ähnlichen Umfangsfläche
verwendet, und in dem Zustand, in dem die Dosentrommel
positioniert ist, wird durch das innere und das äußere Formstück 11a
und 12a über den gesamten Umfang der Dosentrommel mehrfach
eine Vielzahl von polyederbildenden Operationen durchgeführt.
Auch in diesem Fall kann eines der Formstücke oder können
beide Formstücke aus elastischem Material gebildet sein.
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Die pclyederbildende Operation kann entweder auf der gesamten
Oberfläche der Dosentrommel oder in dem oberen Bereich, dem
unteren Bereich oder dem mittleren Bereich der Dosentrommel
oder auf einer Vielzahl von Teilen durchgeführt werden. Wenn
eine Querschnittsverminderung durchgeführt wird, ist es
bevorzugt, daß die polyederbildende Operation auf einem
Bereich erfolgt, der von dem querschnittsverminderten Bereich
verschiedenen ist.
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Für den Fall einer in den Figuren 10 bis 13 gezeigten
Struktureinheitsfläche mit hexagonaler Form kann ein Formstück
verwendet werden, das der Form der Struktureinheitsfläche
entspricht, und Bereiche von Mulden und Scheiteln können mit
einem vorbestimmten R-Wert gebildet werden, wobei ein
Grenzbereich mit einem in den Figuren 12 und 13 oder 14 gezeigten
sanften Bogen ausgebildet werden kann.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird die
Struktureinheitsfläche bevorzugt durch ein Wölbungsverfahren auf der
Dosentrommel erzeugt. Gemäß dem Wölbungsverfahren wird ein Element aus
einem expandier- und zusammenpressbaren Material,
beispielsweise ein Element aus synthetischem Gummi mit einer
Schlitzstruktur, in die Dosentrommel eingesetzt und in der
Dosentrommel expandiert, um den Durchmesser der Dosentrommel zu
vergrößern. Als Modifizierung dieses Wölbungsverfahrens kann
ein Verfahren verwendet werden, bei dem ein äußeres Formstück
für die Struktureinheitsfläche um den Umfang der Dosentrommel
angeordnet ist, die Dosentrommel durch das expandier- und
zusammenpressbare Element expandiert wird und die
Dosentrommel fest gegen das äußere Formstück gepreßt wird, wobei die
oben genannte Struktureinheitsfläche auf der Dosentrommel
ausgebildet werden kann, während der Durchmesser der Dosen-
trommel vergrößert und die Dicke der Dosentrommel verkleinert
wird. Für den Fall, daß dieses Verfahren zur Bildung der
Struktureinheitsflächen verwendet wird, können die
Endbereiche der Dosentrommel im voraus einer Querschnittsverminderung
unterworfen werden und die gewünschte Verkleinerung der Dicke
kann leicht erreicht werden. Darüber hinaus können die
Struktureinheitsflächen präzise auf der Dosentrommel angeordnet
werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung können verschiedene
oberflächenbehandelte Stahlbleche und Bleche aus Leichtmetallen, wie
Aluminium, als das Metallblech für die Dosentrommel verwendet
werden. Als oberflächenbehandeltes Stahlblech können
Stahlbleche verwendet werden, welche dadurch erhältlich sind, daß
ein kaltgewalztes Stahlblech geglüht wird, das geglühte Blech
einer weiteren Kaltwalzung unterworfen wird, das kaltgewalzte
Stahlblech mindestens einer Oberflächenbehandlung unterzogen
wird, wobei die Oberflächenbehandlung eine Zinkabscheidung,
eine Zinnabscheidung, eine Nickelabscheidung, eine
elektrolytische Chromatbehandlung oder eine Chromatbehandlung sein
kann. Als ein bevorzugtes Beispiel eines
oberflächenbehandelten Stahlblechs kann ein Stahlblech mit einer
elektrolytischen Chromatbehandlung erwähnt werden. Ein Stahlblech mit
einer elektrolytischen Chromatbehandlung, das 10 bis 200
mg/m² einer metallischen Chromschicht und 1 bis 50 mg/m²
(berechnet als metallisches Chrom) einer Chromoxidschicht
aufweist, wird besonders bevorzugt verwendet, da dieses
Stahlblech eine exzellente Kombination von Adhäsion der
Beschichtung und Beständigkeit gegen Korrosion aufweist. Ein
weiteres Beispiel eines oberflächenbehandelten Stahlblechs
ist ein hartes Weißblech mit einer abgeschiedenen Zinnmenge
von 0,5 bis 11,2 g/m². Bevorzugt wird dieses Weißblech einer
Chromatbehandlung oder einer Chromat/Phosphat-Behandlung
unterzogen, so daß die abgeschiedene Chrommenge als
metallisches Chrom 0,5 bis 100 mg/m² ist.
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Nicht nur ein sogenanntes Reinaluminiumblech, sondern auch
ein Blech aus einer Aluminiumleqierung kann als
Leichtmetallblech verwendet werden. Ein Blech aus einer
Aluminiumlegierung mit einer exzellenten Korrosionsbeständigkeit und Bear
beitbarkeit weist 0,2 bis 1,5 Gew.-% Mn, 0,8 bis 5 Gew.-% Mg,
0,25 bis 0,3 Gew.-% Zn und 0,15 bis 0,25 Gew.% Cu auf, wobei
der Rest Aluminium ist. Wenn diese Leichtmetallbleche
vorbeschichtet werden, ist es bevorzugt, daß sie einer
Chromatbehandlung oder einer Chromat/Phosphatbehandlung unterzogen
werden, so daß die Chrommenge als metallisches Chrom 3 bis
300 mg/m² ist.
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Die Metalldicke der Dosentrommel ist je nach der Art des
Metalls unterschiedlich, aber wenn ein dünnes
oberflächenbehandeltes Stahlblech mit einer Dicke von 0,02 bis 0,24 mm,
insbesondere mit einer Dicke von 0,12 bis 0,17 mm, oder ein
Aluminiumblech mit einer Dicke von 0,1 bis 0,4 mm,
insbesondere ein dünnes Aluminiumblech mit einer Dicke von 0,14 bis
0,3 mm, bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kann
eine Dose mit einer hohen Beständigkeit gegen äußeren Druck
erhalten werden.
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Wenn bei der vorliegenden Erfindung eine Schutzbeschichtung
aus einem Harz irgendwann vor der Bildung der polyedrischen
Wand auf dem Metallblech ausgebildet und das beschichtete
Metallblech der polyederbildenden Operation unterzogen wird,
wird die Schutzbeschichtung nicht beschädigt. Dies ist ein
wichtiger Vorteil, der durch die vorliegende Erfindung
erzielt wird. Die Schutzbeschichtung kann ausgebildet werden,
indem ein Schutzlack aufgetragen oder ein Film aus einem
thermoplastischen Harz laminiert wird.
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Eine optionale Schutzfarbe mit einem wärmehärtbaren Harz oder
einem thermoplastischen Harz kann als Schutzanstrich
verwendet werden. Dabei können beispielsweise modifizierte
Epoxidharzanstriche, wie ein Phenolepoxidharz und ein
Aminoepoxidharzanstrich,
Vinyl- und modifizierte Vinylanstriche, wie ein
Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer, ein teilweise verseiftes
Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer, ein
Vinylchlorid/Vinylacetat/Maleinsäureanhydrid-Copolymer, ein
epoxymodifizierter Vinylanstrich, ein epoxy/aminomodifizierter
Vinylanstrich, ein epoxy/phenolmodifizierter Vinylanstrich,
Acrylharzanstriche und Synthesekautschukanstriche, wie ein
Butadien-Styrol-Copolymer, genannt werden. Diese Anstriche
können einzeln oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr
von ihnen verwendet werden.
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Diese Anstriche werden auf den Metallrohling in Form einer
Lösung in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Form eines
Lacks oder einer wäßrigen Dispersion oder wäßrigen Lösung
durch Walzenbeschichtung, Sprühbeschichtung,
Tauchbeschichtung, elektrostatische Beschichtung oder elektrophoretische
Ablagerung aufgebracht. Wenn der Harzanstrich wärmehärtend
ist, kann er nach Bedarf gebrannt werden. Im Hinblick auf die
Korrosionsbeständigkeit und die Bearbeitbarkeit ist es
bevorzugt, daß die Dicke der Schutzbeschichtung zwischen 2 und 30
µm, insbesondere zwischen 3 und 20 µm, beträgt (trockener
Zustand) . Darüber hinaus kann ein Schmiermittel der
Beschichtung beigegeben werden, um die Bearbeitbarkeit zu verbessern.
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Als thermoplastischer Harzfilm zur Laminierung können Filme
aus Olefinharzen, wie Polyethylen, Polypropylen, ein
Ethylen/Propylen-Copolymer, ein
Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, ein Ethylen/Acrylester-Copolymerisat und ein Ionomer,
Filme aus Polyestern, wie Polyethylenterephthalat,
Polybutylenterephthalat und einem Ethylenterephthalat/
Isophthalat-Copolymer, Filme aus Polyamiden, wie Nylon 6,
Nylon 66, Nylon 11, und Nylon 12, ein Polyvinylchloridfilm
und ein Polyvinylidenchloridfilm genannt werden. Diese Filme
können ungereckte oder biaxial gereckte Filme sein. Im
allgemeinen ist es bevorzugt, daß die Dicke der
thermoplastischen Filme zwischen 3 und 50 µm, insbesondere
zwischen 5 und 40 µm, beträgt. Das Laminieren des Films auf
das Metallblech kann durch Schmelzverbinden,
Trockenlaminieren oder Extrusionsbeschichtung erreicht werden. Wenn das
Adhäsionsvermögen (Bindefähigkeit durch Heißschmelzen)
zwischen dem Film und dem Metallblech schwach ist, kann
beispielsweise Urethanklebstoff, ein Epoxidklebstoff, ein säure-
modifizierter Olefinklebstoff, ein Copolyamidklebstoff oder
ein Copolyesterklebstoff zwischen sie eingeschoben werden.
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Im Fall einer "Dreistück-Dose" wird das oben genannte, mit
Harz beschichtete Metallblech zu einem Zylinder geformt, die
unbeschichteten Kanten des Zylinders werden gemäß dem
bekannten elektrischen Widerstandsschweißverfahren verschweißt und
die Schweißnaht wird mit einem Harz bedeckt, um eine
Dosentrommel zu bilden. Alternativ kann eine Dosentrommel durch
Wärmeverbinden der Kanten mittels eines Klebstoffs vom
Nylontyp gebildet werden oder für den Fall, daß eine metallische
Zinnschicht an den Kanten vorliegt, kann das Verbinden durch
Löten erreicht werden.
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Im Fall einer "Zweistück-Dose" wird das beschichtete
Metallblech einer Ziehformung oder Tiefziehformung unterzogen, um
eine mit Boden versehene Dose zu bilden, bei welcher das
gesamte Ziehverhältnis von 1,1 bis 4,0, insbesondere von 1,5
bis 3,0 beträgt und ein oben beschriebener Polyeder auf der
mit Boden versehenen Dosentrommel gebildet wird. Natürlich
kann bei dem Schritt des Tiefziehen oder danach eine die
Dicke verringernde Elongation oder Glättung durchgeführt
werden. Für den Fall daß eine Glättung durchgeführt wird,
kann eine Harzbeschichtung im voraus ausgebildet werden oder
eine Harzbeschichtung kann auf die Dosentrommel nach dem
Glätten aufgebracht werden.
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Bei der Verpackungsdose der vorliegenden Erfindung können
durch Steuerung des L/W-Verhältnisses, der Anzahl n der
Struktureinheitsflächen und des Tiefenmaßes d der
Struktureinheitsflächen
in den genannten bevorzugten Bereichen eine
optimale äußere Beständigkeit und ein hoher
Verhinderungseffekt gegen die Freilegung des Metalls in Kombination
erreicht werden. Darüber hinaus kann bei der Verpackungsdose
der vorliegenden Erfindung wegen der spezifischen
polyedrischen Struktur und Form ein besonderes dreidimensionales und
schönes Erscheinungsbild erzeugt werden. Da die genannten
Vorsprünge ausgebildet sind, ist es weiterhin möglich, ohne
Gefahr des Fallenlassens die Dose zu halten und mit ihr zu
hantieren. Darüber hinaus ergeben sich bei Kollisionen von
Dosen untereinander oder mit einem fremden Objekt kaum
Dellen.
Beispiele
Beispiel 1
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Auf der Dosentrommel einer verklebten Dose, welche einen
äußeren Durchmesser von etwa 50 mm und eine Dosenhöhe von 120
mm aufweist und durch Überlappungsverkleben eines TFS-
Materials mit einer Dicke von 0,15 mm und einer Beschichtung
aus einem Epoxidanstrich von 5 µm Dicke mittels eines
Klebstoffes des Polyamidtyps gebildet wurde, wurde eine
polyedrische Umfangswand mit neun, in Figur 3 gezeigten, minimalen
Struktureinheiten ausgebildet, welche unter Verwendung eines
Preßwerkzeugs bei einer Breite von 90 mm mit einer
Phasendifferenz in axialer Richtung von 1/2 auf der Dose angeordnet
wurden, so daß das L/W-Verhältnis 0,2 und das Tiefenmaß d/do
0,95 betrug. Ein oberer und ein unterer Deckel wurden an
beiden Enden der Dosentrommel durch Umschlagfalzen befestigt.
Die gebildete leere Dose wurde mit äußerem Druck beaufschlagt
und die Beständigkeit der Dose gegen den äußeren Druck
gemessen. Es stellte sich heraus, daß die Beständigkeit gegen
äußeren Druck etwa 2,0 kg/cm² betrug.
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Der ERV-Wert wurde gemessen, um die Beschädigung der
Beschichtung auf der inneren Oberfläche durch die Bearbeitung
zu untersuchen. Es stellte sich heraus, daß der ERV-Wert nur
0,1 mA betrug.
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Der Verpackungstest wurde in der folgende Weise durchgeführt.
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Ein Kaffeegetränk wurde mit 95ºC in die Dose gefüllt, die
gefüllte Dose wurde bei 120ºC für 30 Minuten
wärmesterilisiert und unter Druck gekühlt, der Zustand der Verformung
wurde beobachtet und die Dose wurde bei 37ºC für 6 Monate
gelagert. Das Vakuum in der Dose bei 25ºC betrug 40 cm Hg.
Nach der Lagerung wurde die Dose geöffnet, der Zustand der
Korrosion auf der inneren Oberfläche der Dose untersucht und
die Menge an Eisen, die in den Inhalt eluiert worden war,
gemessen.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiele 2 bis 7
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Eine Dosentrommel mit einer polyedrischen Umfangswand wurde
mit der Ausnahme&sub1; daß das L/W-Verhältnis der in Figur 3
gezeigten minimalen Struktureinheitsflächen wie in Tabelle 1
gezeigt geändert wurde, auf die gleiche Weise wie in Beispiel
1 beschrieben hergestellt. Die Beständigkeit gegen äußeren
Druck und der ERV-Wert der Dosentrommel wurden auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben gemessen und der
Verpackungstest wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
beschrieben durchgeführt.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiele 1 bis 3
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Eine Dosentrommel mit einer polyedrischen Umfangswand wurde
mit der Ausnahme, daß das L/W-Verhältnis der minimalen
Struktureinheitsflächen wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wurde,
auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben
hergestellt. Die Beständigkeit gegen äußeren Druck und der ERV-
Wert der Dosentrommel wurden auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 beschrieben gemessen und der Verpackungstest wurde
auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben
durchgeführt.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 4
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Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben wurden
bei einer weiteren Dosentrommel die Beständigkeit gegen
äußeren Druck und der ERV-Wert gemessen und der Verpackungstest
durchgeführt. Diese Dose entsprach der Dose aus Beispiel 1
mit der Ausnahme, daß die polyedrische Umfangswand nicht
ausgebildet worden war.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiele 8 bis 13
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Eine Dosentrommel mit einer polyedrischen Umfangswand wurde
mit der Ausnahme, daß die Dicke von TFS 0,12 mm betrug und
neun in Figur 3 gezeigte minimale Struktureinheitsflächen
kontinuierlich in Umfangsrichtung angeordnet waren&sub1; so daß
das L/W-Verhältnis 0,96 betrug und das Tiefenmaß d/do die in
Tabelle 1 gezeigten Werte hatte, auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Auf die gleiche Weise wie
in Beispiel 1 beschrieben wurden die Beständigkeit gegen
äußeren Druck und der ERV-Wert gemessen und der
Verpackungstest
durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle
1 gezeigt.
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Apfelsaft wurde mit 95ºC in diese Dose gefüllt. Nach dem
Auskühlen wurde der Zustand der Verformung beobachtet und die
Dose wurde bei 37ºC für 6 Monate gelagert. Das Vakuum in der
Dose bei 25ºC betrug 40 cm Hg. Nach der Lagerung wurde die
Dose geöffnet, der Zustand der Korrosion auf der inneren
Oberfläche der Dose untersucht und die Menge an Eisen, die in
den Inhalt eluiert worden war, gemessen. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiele 5 bis 7
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Eine Dosentrommel mit einer polyedrischen Umfangswand wurde
auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben
hergestellt in dem neun in Figur 3 gezeigte minimale
Struktureinheitsflächen kontinuierlich in Umfangsrichtung angeordnet
wurden, mit der Ausnahme, daß das L/W-Verhältnis 0,96 betrug
und das Tiefenmaß d/do die in Tabelle 1 gezeigten Werte
hatte. Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben
wurden die Beständigkeit gegen äußeren Druck und der ERV-Wert
gemessen und der Verpackungstest durchgeführt. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiele 14 bis 18
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Durch Einsatz einer verschweißten Dosentrommel aus Weißblech
mit 0,17 mm Dicke wurde eine Dosentrommel mit einer
polyedrischen Umfangswand auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß bei der
minimalen Struktureinheitsfläche das L/W-Verhältnis und das
Tiefenmaß d/do auf 1,00 bzw. 0,95 eingestellt wurden und die
Anzahl der minimalen Struktureinheitsflächen, die
kontinuierlich in Umfangsrichtung angeordnet waren, wie in Tabelle
1 gezeigt geändert wurde. Auf die gleiche Weise wie in
Beispiel
1 beschrieben wurden die Beständigkeit gegen äußeren
Druck und der ERV-Wert der Dosentrommel gemessen und der
Verpackungstest durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in
Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiele 8 und 9
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Eine Dosentrommel mit einer polyedrischen Umfangswand wurde
auf die gleiche Weise wie in Beispiel 14 beschrieben
hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Anzahl der in Figur 3
gezeigten minimalen Struktureinheitsflächen, die
kontinuierlich in Umfangsrichtung angeordnet waren, wie in Tabelle 1
gezeigt geändert wurde. Auf die gleiche Weise wie in Beispiel
1 beschrieben wurden die Beständigkeit gegen äußeren Druck
und der ERV-Wert gemessen und der Verpackungstest
durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 19
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Auf der Dosentrommel einer verklebten Dose, welche einen
äußeren Durchmesser von etwa 50 mm und eine Dosenhöhe von 120
mm aufwies und welche durch Überlappungsverkleben eines TFS-
Materials mit einer Dicke von 0,15 mm mittels eines
Klebstoffes vom Polyamidtyp gebildet wurde, wurden unter
Verwendung eines Preßwerkzeugs kontinuierlich in Umfangsrichtung
einschließlich der Mitte der Dosenhöhe bei 60 mm vier
hexagonale Struktureinheitsflächen mit einer Phasendifferenz von
1/2 in axialer Richtung der Dose ausgebildet, so daß das L/W-
Verhältnis 1,00 und das Tiefenmaß d/do 0,90 betrug.
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Auf die gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden
die Beständigkeit gegen äußeren Druck und der ERV-Wert der
Dosentrommel gemessen und der Verpackungstest durchgeführt.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 20
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Auf der Dosentrommel einer verklebten Dose, welche einen
äußeren Durchmesser von etwa 50 mm und eine Dosenhöhe von 120
mm aufwies und welche durch Überlappungsverkleben eines TFS-
Materials mit einer Dicke von 0,15 mm mittels eines
Klebstoffes vom Polyamidtyp gebildet wurde, wurden unter Verwendung
eines Preßwerkzeugs kontinuierlich in Umfangsrichtung
einschließlich der Mitte der Dosenhöhe bei 60 mm vier in Figur
13 gezeigte Struktureinheitsflächen mit einer Phasendifferenz
von 1/2 in axialer Richtung der Dose ausgebildet, so daß das
L/W-Verhältnis 1,00 und das Tiefenmaß d/do 0,90 betrug.
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Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben wurden
die Beständigkeit gegen äußeren Druck und der ERV-Wert der
Dosentrommel gemessen und der Verpackungstest durchgeführt.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 10
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Eine Dosentrommel mit einer polyedrischen Umfangswand wurde
auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben
hergestellt, mit der Ausnahme, daß zwei in Figur 11 gezeigte
minimale Struktureinheitsflächen kontinuierlich (n = 2) in
Umfangsrichtung angeordnet wurden. Auf die gleiche Weise, wie
in Beispiel 1 beschrieben, wurden die Beständigkeit gegen
äußeren Druck und der ERV-Wert gemessen und der
Verpackungstest durchgeführt.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Tabelle 1 (Fortsetzung)
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Aus den in den Beispielen 1 bis 7 und den
Vergleichsbeispielen 1 bis 4 erhaltenen Ergebnissen ist ersichtlich, daß, wenn
das L/W-Verhältnis in dem Bereich von 0,2 bis 4,0 liegt, die
Beständigkeit gegen äußeren Druck, die Beständigkeit gegen
Verbeulen während der Wärmesterilisation und die
Korrosionsbeständigkeit während der Lagerung gegenüber den
Beständigkeiten sehr verbessert sind, die man erreicht, wenn das L/W-
Verhältnis außerhalb des genannten Bereichs liegt oder keine
polyedrische Umfangswand ausgebildet ist.
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Aus den in den Beispielen 8 und 9 und den
Vergleichsbeispielen 5 bis 7 erhaltenen Ergebnissen ist ersichtlich, daß, wenn
d/do in dem Bereich von 0,5 bis 2,0 liegt, die Beständigkeit
gegen äußeren Druck, die Beständigkeit gegen Verbeulen
während der Wärmesterilisation und die Korrosionsbeständigkeit
nach langer Lagerung sehr verbessert sind.
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Aus den in den Beispielen 1 und 14 bis 18 und den
Vergleichsbeispielen 8 bis 10 erhaltenen Ergebnissen ist ersichtlich,
daß, wenn die Anzahl der minimalen Struktureinheitsflächen,
welche kontinuierlich in Umfangsrichtung angeordnet sind, in
dem Bereich von 3 bis 14 liegt, die Beständigkeit gegen
äußeren Druck, die Beständigkeit gegen Verbeulen während der
Wärmesterilisation und die Korrosionsbeständigkeit nach
langer Lagerung verbessert sind.
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Weiterhin ist aus den in den Beispielen 1 bis 20 und dem
Vergleichsbeispiel 10 erhaltenen Ergebnissen ersichtlich, daß
die minimalen Struktureinheitsflächen eine tetragonale, eine
hexagonale oder ellipsoidische Form haben können und daß,
wenn die Struktureinheitsflächen so angeordnet sind, daß eine
bestimmte Phasendifferenz in axialer Richtung der Dose
zwischen benachbarten Reihen von Struktureinheitsflächen
besteht, eine große Verbesserung der Beständigkeit gegen
äußeren Druck erreicht wird.